JP2011094925A - 貯湯タンクユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、貯湯タンクに対して追い炊き用熱交換器を一体に取付けることで、大型化を避けて、部品点数の削減化を図り、コスト的に有利な貯湯タンクユニットを提供する。
【解決手段】温水を貯める貯湯タンク１０と、該貯湯タンクの外郭を囲う形成発泡材からなるタンク断熱材１０１と、前記貯湯タンクから導いた温水と浴槽２０から導いた湯とを熱交換させる追い炊き用熱交換器１７とを備え、前記タンク断熱材に、前記追い炊き用熱交換器を埋設するための取付け用凹部１０２が設けられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、たとえばヒートポンプ給湯機を構成する貯湯タンクユニットに係り、特に追い炊き用熱交換器の取付け構造の改良に関する。

［特許文献１］には、ヒートポンプユニットで生成した高温湯を貯湯タンクに貯留するとともに、貯湯タンクから導いた高温湯と、浴槽に貯められた湯とを熱交換して、浴槽の湯の追い炊きをなす追い炊き用熱交換器を備えた給湯装置が開示されている。この給湯装置によれば、効率良く浴槽の湯の追い炊きが可能である。

［特許文献２］には、熱源側より供給される高温水と負荷側を流れる循環水を熱交換する熱交換器を略箱形形状とし、この全面を保温材で覆った貯湯式給湯装置が開示されている。保温材は、ガラス繊維よりなるシート材と、シート材を包む樹脂フィルムからなり、一面を開放した収納部と、開放面を覆う蓋部に分割されるので，構成の簡素化を得る。

したがって、［特許文献１］に開示される追い炊き用熱交換器を箱形形状とし、［特許文献２］に開示される構造の保温材で覆うことにより、追い炊き用熱交換器に対する保温性能を確保できる。

特開２００９− ４７３７４号公報 特開２００５−１４７４１３号公報

すなわち、前記貯湯タンクを給湯装置から独立し、この貯湯タンクと、以上述べたような保温性能を確保した追い炊き用熱交換器および接続配管と弁類とを組合せて、貯湯タンクユニットを構成することは可能である。

しかしながら、貯湯タンクは大型であり、これに対する保温効果を確保するため、全周面にタンク断熱材を取着しなければならない。しかも、タンク断熱材が表面に露出することでの損傷や剥離を避けるべく、タンク断熱材の全周面を板金材からなる筐体で覆い、タンク断熱材の保護をなす必要がある。

このように、貯湯タンクにタンク断熱材と筐体が付随するので、より大型化が避けられない。さらに、追い炊き用熱交換器を箱型形状とし、同様形状の保温材で覆うので、これらの配置スペースが嵩み、貯湯タンクユニットの大型化が促進されてしまう。同時に、部品点数が増えて、コストに悪影響を与えることになる。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、貯湯タンクに対して追い炊き用熱交換器を一体に取付けることで、大型化を避け、部品点数の削減化を図り、コスト的に有利な貯湯タンクユニットを提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明は、温水を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンクの外郭を囲う形成発泡材からなるタンク断熱材と、前記貯湯タンクから導いた温水と浴槽から導いた湯とを熱交換させる追い炊き用熱交換器とを備えた貯湯タンクユニットにおいて、前記タンク断熱材に、前記追い炊き用熱交換器を埋設するための取付け用凹部が設けられる。

本発明によれば、貯湯タンクと追い炊き用熱交換器との一体化を図り、大型化を避け、部品点数の削減化を得て、コスト的に有利とするなどの効果を奏する。

本発明における一実施の形態に係る、ヒートポンプ式給湯装置の配管構成図。 同実施の形態に係る、貯湯タンクユニットの外観斜視図。 同実施の形態に係る、貯湯タンクユニットの分解した斜視図。 同実施の形態に係る、貯湯タンクユニットの内部斜視図。 同実施の形態に係る、貯湯タンクユニットの概略の横断平面図。 同実施の形態に係る、追い炊き用熱交換器の取付け構造を示す、貯湯タンク部分の縦断面図。 同実施の形態に係る、追い炊き用熱交換器の正面図と側面図。 同実施の形態に係る、追い炊き用熱交換器の配管構成を説明する図。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は、ヒートポンプ式給湯装置の配管構成図である。
図中１は貯湯タンクユニットであり、給水管２を介して給水源（図示しない）に接続される。給水管２の水が、給水管２上の減圧弁３で減圧されて給水管４に導かれ、給水管４の水が逆止弁５を介して貯湯タンク１０の下部に導かれる。また、減圧弁３で減圧された水の一部が給水管６と、給水管６上の逆止弁７を介して混合栓１２に導かれる。

貯湯タンク１０内の上部には給湯管１１を介して上記混合栓１２が接続され、混合栓１２の出口が給湯管（湯の供給路）１３および給湯管１３上のホッパ１４および銀イオン発生器５０を介して浴槽２０に接続されている。
給湯管１３における銀イオン発生器５０の配設箇所より下流側位置に、湯水管１５および湯水管１５上の循環ポンプ１６を介して追い炊き用熱交換器１７における第１の流路Ｒａの導入口が接続され、その第１の流路Ｒａの導出口が湯水管１８を介して浴槽２０に接続される。

すなわち、浴槽２０につながる給湯管１３の一部と、湯水管１５と、循環ポンプ１６と、追い炊き用熱交換器１７における第１の流路Ｒａ、および湯水管１８により、浴槽２０内の湯水を保温（追い炊き）するための追い炊き流路が形成される。
上記給湯管１１に湯水管３１および、その湯水管３１上の逆止弁３２を介して追い炊き用熱交換器１７における第２の流路Ｒｂの導入口が接続される。そして、追い炊き用熱交換器１７における第２の流路Ｒｂの出口が湯水管３３と、湯水管３３上の循環ポンプ３４を介して貯湯タンク１０の上部に接続される。

前記給湯管１１には、給湯管３５と、給湯管３５上の逆止弁３６を介して混合栓３７が接続される。混合栓３７の出口は、給湯管３８を介して使用場所である台所、洗面所、風呂場シャワー等に分岐接続される。また、混合栓３７には前記給水管２における減圧弁３を経た水が導かれており、その水が給湯管３５からの湯水に混合される。

貯湯タンク１０内の下部には、湯水管４１と、湯水管４１上の循環ポンプ４２を介して熱源ユニット８０の水熱交換器８２の入口が接続される。水熱交換器８２の出口が、湯水管４３を介して、湯水管３３における循環ポンプ３４の下流側位置に接続される。
前記ホッパ１４は、開閉弁１４ａ，１４ｂ、逆止弁１４ｃ，１４ｅ、およびフローセンサ（流れ検知手段）１４ｄを有している。前記フローセンサ（流れ検知手段）１４ｄは、給湯管１３における湯水の流れを検知する。

熱源ユニット８０は、圧縮機８１から吐出される冷媒を水熱交換器８２、膨張弁８３および空気熱交換器８４を介して圧縮機８１に戻すヒートポンプ式冷凍サイクルを有するとともに、制御部９０を有し、外気から熱を汲み上げ、その汲み上げ熱を水熱交換器８２の湯水（湯水管４１から導かれる湯水）に与える。

また、貯湯タンクユニット１に制御部６０が設けられ、この制御部６０にはリモートコントロール式の操作器（以下、リモコンという）７０および前記熱源ユニット８０の制御部９０が接続される。リモコン７０は、浴槽２０の近傍に設置され、貯湯タンクユニット１および熱源ユニット８０に対する運転条件を設定することができる。

図２は、貯湯タンクユニット１の外観斜視図である。
貯湯タンクユニット１は、平面視で略正四角状をなす矩形状で、正面視および側面視とも、左右幅方向と比較して上下方向に長い、縦長状の矩形状をなすタンクユニット筐体１００によって外形が形成される。

このタンクユニット筐体１００は、角稜部が、いわゆるチャンネル材で構成され、天板１００ａと底板１００ｂおよび四面の各側面板１００ｃ〜１００ｆは薄い金属板体からなる。底板１００ｂから、チャンネル材等で形成された支脚１００ｇが突設され、貯湯タンクユニット１全体を支持する。

図３は、貯湯タンクユニット１を分解して示す斜視図である。
貯湯タンク１０は、所定の軸方向長さの円筒体を用意し、この上面開口部を蓋板で閉塞し、底面開口部を底板で閉塞して密閉構造となす。その内容積に応じて貯湯タンク１０の貯湯量が設定される。

貯湯タンク１０の上端部には上部タンク断熱材１０１ａが被冠され、下端部には下部タンク断熱材１０１ｂが嵌め込まれる。これら上部タンク断熱材１０１ａと下部タンク断熱材１０１ｂにより露出する貯湯タンク１０の周面には前後に２分割された周面部タンク断熱材１０１ｃ，１０１ｄが嵌め込まれる。

すなわち、貯湯タンク１０の全周面は、上部タンク断熱材１０１ａと、下部タンク断熱材１０１ｂおよび前後周面部タンク断熱材１０１ｃ，１０１ｄとに４分割された形成発泡材からなるタンク断熱材１０１によって完全に覆われる。貯湯タンク１０は全外郭が囲われているので、露出する部位が無い。

上述したように、貯湯タンク１０の全周面にタンク断熱材１０１が取付けられ、貯湯タンク１０をタンク断熱材１０１ごとタンクユニット筐体１００が覆う。タンクユニット筐体１００は、複数枚の薄い金属板体１００ａ〜１００ｇを組合せてなり、特に底板１００ｂにはチャンネル材からなる支脚１００ｇが貫通して貯湯タンク１０を支持する。

図４は、貯湯タンクユニット１の内部斜視図である。タンクユニット筐体１００は底板１００ｂのみ示し，それ以外の面部は二点鎖線で概略的に示す。前記貯湯タンク１０はタンク断熱材１０１で覆われているので示していない。

タンクユニット筐体１００を構成する底板１００ｂの手前側（前部）に配置スペースＳが確保され、タンク断熱材１０１で覆われた貯湯タンク１０は底板１００ｂ上の背面側（後部）に位置をずらせた状態で配置される。

底板１００ｂ上に形成された前記配置スペースＳに、上述したホッパ１４、銀イオン発生器５０、循環ポンプ１６，３４，４２他などの構成部品と、減圧弁３、混合栓１２他などの弁類に対して、給水管２、給湯管１３、湯水管３３他等の配管類が、配管接続された状態で収容される。

さらに、配置スペースＳにおいて、上述した構成部品、弁類、配管類に邪魔にならない位置に、制御部６０が取付けられていて、図１に示すリモコン７０と、熱源ユニット８０の制御部９０と電気的に接続されることは、先に説明した通りである。

貯湯タンク１０とともに貯湯タンクユニット１を構成する追い炊き用熱交換器１７は、貯湯タンク１０の全周面を覆うタンク断熱材１０１の一部に設けられる取付け用凹部１０２に嵌め込まれる。そして、タンク断熱材１０１に設けられるインサート金具（図示しない）と、上下２個の押え板１０４および固定ねじで、追い炊き用熱交換器１７が取付け固定される。

このように、前記追い炊き用熱交換器１７がタンク断熱材１０１に設けられる取付け用凹部１０２に嵌め込まれた状態で取付け固定されているが、湯水管１５、湯水管１８，３１，３３の追い炊き用熱交換器１７に対する配管接続構造には何らの支障もなく，確実に作業される。

さらに、前記追い炊き用熱交換器１７の取付け構造について説明する。
図５は、貯湯タンクユニット１の概略の横断平面図である。
貯湯タンク１０は平面視で真円形状をなすが、この周面を覆うタンク断熱材１０１は元の形状が真円形状であり９０°間隔を存して平面部Ｈが形成される。各平面部Ｈ相互間には、外形が円形状の円形部Ｋがそのまま残る。タンク断熱材１０１の内周面から外形面までの距離、すなわち肉厚は、平面部Ｈが薄く、円形部Ｋが厚く形成されることになる。

タンク断熱材１０１において、追い炊き用熱交換器１７を取付けるための取付け用凹部１０２は、所定の円形部Ｋに設けられる。具体的には、同図に一点鎖線で示すホッパ１４等の構成部品や、弁類および配管接続類の配置スペースＳに面し、追い炊き用熱交換器１７に対する配管接続が容易な円形部Ｋを対象とする。

追い炊き用熱交換器１７を取付けた取付け用凹部１０２は、平面視で矩形状のタンクユニット筐体１００の角部Ｃに対向する位置に設けられる。本来、平面視で略円形状のタンク断熱材１０１を平面視で矩形状のタンクユニット筐体１００が覆っているから、タンクユニット筐体１００の各角部Ｃ内側はデッドスペースとなるが、この有効利用化を図れる。

図６は、追い炊き用熱交換器１７を取付けた取付け用凹部１０２の断面図である。
前記取付け用凹部１０２の深さ寸法は、追い炊き用熱交換器１７の厚さ寸法よりも、ある程度は大（深く）に設定され、追い炊き用熱交換器１７は完全に埋設状態にある。ただし、このままでは、追い炊き用熱交換器１７の表面がタンク断熱材１０１に露出してしまう。

そこで、追い炊き用熱交換器１７の露出表面に断熱材からなるシート１０３を取着して、追い炊き用熱交換器１７の露出面を覆う。前記断熱シート１０３は、先に説明した図５にも示してある。したがって、追い炊き用熱交換器１７はタンク断熱材１０１から露出せず、取付け用凹部１０２に完全に埋設状態となる。

図７（Ａ）は、追い炊き用熱交換器１７の正面図であり、図７（Ｂ）は、追い炊き用熱交換器１７の側面図である。
追い炊き用熱交換器１７を構成する器体１７Ａは、図７（Ａ）に示すように幅方向に比較して上下方向に長い矩形状をなし、図７（Ｂ）に示すように厚さ方向に所定の厚みを有する。この内部は、複数枚の板材（プレート）を互いに所定間隔を存して平行に並べ、板材相互間に湯水の流路を形成する、いわゆるプレート式熱交換器である。

図７（Ａ）に示すように、追い炊き用熱交換器１７の一側面で、この上端部に浴槽用導出口１０５と熱源水導入口１０６が左右に並んで設けられる。さらに、下端部には熱源水導出口１０７と浴槽用導入口１０８が左右に並んで設けられる。
図１で説明した湯水管１８の一端部が浴槽用導出口１０５に接続され、湯水管３１の一端部が熱源水導入口１０６に接続される。そして、湯水管３３の一端部が熱源水導出口１０７に接続され、湯水管１５の一端部が浴槽用導入口１０８に接続される。

したがって、図１にも示したように、追い炊き用熱交換器１７の器体１７Ａ内部において、浴槽用導入口１０８と浴槽用導出口１０５とを連通する第１の流路Ｒａと、熱源水導入口１０６と熱源水導出口１０７とを連通する第２の流路Ｒｂが形成される。

図８は、追い炊き用熱交換器１７に形成される内部流路の概略構成を説明する図である。
器体３０内において、浴槽用導入口１０８と浴槽用導出口１０５とを連通する第１の流路Ｒａが設けられる。すなわち、浴槽用導入口１０８に接続する案内流路１０８ａと、浴槽用導出口１０５に設けられる案内流路１０５ａが、互いに平行に設けられ、かつ互いの先端部が閉止される。

案内流路１０８ａ，１０５ａの相互間には、複数条の分流路ｒａが、互いに所定間隔を存して平行に設けられ、これらで第１の流路Ｒａが構成される。したがって、浴槽用導入口１０８から導入される湯水は、案内流路１０８ａから複数条の分流路ｒａに分流され、しかる後、案内流路１０５ａに集流し、浴槽用導出口１０５から導出案内される。

さらに、器体３０内において、熱源水導入口１０６と熱源水導出口１０７とに連通する第２の流路Ｒｂが設けられる。すなわち、熱源水導入口１０６に接続する案内流路１０６ａと、熱源水導出口１０７に設けられる案内流路１０７ａが、互いに平行に設けられ、かつ互いの先端部が閉止される。

案内流路１０６ａ，１０７ａの相互間には、複数条の分流路ｒｂが、互いに所定間隔を存して平行に設けられ、これらで第２の流路Ｒｂが構成される。したがって、熱源水導入口１０６から導入される湯水は、案内流路１０６ａから複数条の分流路ｒｂに分流され、しかる後、案内流路１０７ａに集流し、熱源水導出口１０７から導出案内される。

このようにして構成される第１の流路Ｒａと第２の流路Ｒｂは、互いに板材相互間に形成されるとともに、交互に設けられることで、第１の流路Ｒａを導かれる湯水と、第２の流路Ｒｂを導かれる湯水とが、効率良く熱交換できる。

つぎに、ヒートポンプ式給湯装置の作用について説明する。
深夜電力時間帯において、熱源ユニット８０の圧縮機８１が運転オンし、その圧縮機８１から吐出される冷媒が水熱交換器８２、膨張弁８３、空気熱交換器８４を通って循環する。

これにともない、循環ポンプ４２が運転オンし、貯湯タンク１０の下部の湯水が湯水管４１を通って水熱交換器８２に流入し加熱される。水熱交換器８２から流出する湯は湯水管４３および湯水管３３を通って貯湯タンク１０の上部に供給される。こうして、貯湯タンク１０に湯が貯えられる。

浴槽２０への給湯がリモコン７０の操作により指示されると、ホッパ１４の開閉弁１４ｂが開放され、貯湯タンク１０内の湯が給湯管１１、混合栓１２、給湯管１３、および銀イオン発生器５０を通って浴槽２０に供給される。このとき、湯の流れがフローセンサ１４ｄで検知される。

フローセンサ１４ｄの検知にもとづき、銀イオン発生器５０が駆動され、浴槽２０に供給される湯に銀イオンが加えられる。この銀イオンにより、浴槽２０に貯められた湯での雑菌の増殖を抑えることができる。

給湯停止がリモコン７０で指示されると、あるいは浴槽２０内の湯量が適量に達してそれが湯量センサ（図示しない）で検知されると、ホッパ１４の開閉弁１４ｂが閉成されて浴槽２０への給湯が停止される。このとき、フローセンサ１４ｄが湯の流れを検知しなくなり、銀イオン発生器５０の動作を停止する。

浴槽２０内の湯の保温がリモコン７０の操作により指示されると、循環ポンプ１６，３４が運転され、浴槽２０内の湯が給湯管１３、湯水管１５、追い炊き用熱交換器１７の第１の流路Ｒａ、湯水管１８を通って循環する。

その一方で、貯湯タンク１０内の湯が給湯管１１、湯水管３１、追い炊き用熱交換器１７の第２の流路Ｒｂ、湯水管３３を通って循環する。このとき、追い炊き用熱交換器１７の第２の流路Ｒｂを通る湯の熱が、第１の流路Ｒａを通る浴槽循環の湯に移行する。こうして、浴槽２０内の湯が追い炊き保温される。

なお、貯湯タンク１０の外郭を囲う形成発泡材からなるタンク断熱材１０１に取付け用凹部１０２を設け、ここに追い炊き用熱交換器１７を埋設した。このように追い炊き用熱交換器１７がタンク断熱材１０１に埋め込まれるので、追い炊き用熱交換器１７自体の断熱が容易、かつ確実になされる。

また、追い炊き用熱交換器１７の周辺に配置される他の構成部品が、追い炊き用熱交換器１７からの熱影響を受けずにすむ。すなわち、追い炊き用熱交換器１７自体と、この周囲に対する断熱構造の完全化を図れる。

追い炊き用熱交換器１７の位置決めが容易となり、配管作業性の向上を得られる。本来は、ホッパ１４や銀イオン発生器５０とともにタンク断熱材１０１前面の配置スペースＳに配置される追い炊き用熱交換器１７を、配置スペースＳから外すこととなるので、配置スペースＳにはその分の余裕ができ、他の構成部品の配置作業が容易化する。

タンク断熱材１０１は、周面に４箇所の平面部Ｈを形成し、これら平面部Ｈ相互間を円形部Ｋとして残してある。したがって、円形部Ｋのタンク断熱材肉厚が、平面部Ｓのタンク断熱材肉厚よりも厚く形成されることになる。

追い炊き用熱交換器１７を埋設する取付け用凹部１０２を肉厚の円形部Ｋに設けているので、追い炊き用熱交換器１７に対する断熱効果を確保している。なお、貯湯タンク１０を部分的に肉厚の薄い平面部Ｓで囲っているが、タンク断熱材１０１の貯湯タンク１０に対する必要最小限の断熱効果を確保することは、勿論である。

追い炊き用熱交換器１７を取付けた取付け用凹部１０２を、平面視で矩形状のタンクユニット筐体１００の１角部Ｃに対向して設けた。角部Ｃ内は本来、デッドスペースであるが、この有効利用化を図れることとなる。
追い炊き用熱交換器１７をプレート式熱交換器から構成し、タンク断熱材１０１からの露出面にシート状の断熱シート１０３を取着して、露出面を覆うようにした。

追い炊き用熱交換器１７が利用されていないときに、追い炊き用熱交換器１７を介してタンク断熱材１０１の肉薄部から貯湯タンク１０の熱が放出される可能性がある。しかしながら、ここでは追い炊き用熱交換器１７の露出面を断熱シート１０３で覆うので、貯湯タンク１０に対する断熱性能を保持できる。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

１０…貯湯タンク、１０１…タンク断熱材、２０…浴槽、１７…追い炊き用熱交換器、１…貯湯タンクユニット、１００…タンクユニット筐体、Ｃ…角部、Ｒａ…第１の流路、Ｒｂ…第２の流路、１０３…断熱シート。

Claims (3)

1. 温水を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンクの外郭を囲うタンク断熱材と、前記貯湯タンクから導いた温水と浴槽から導いた湯とを熱交換させる追い炊き用熱交換器とを備えた貯湯タンクユニットにおいて、
   前記タンク断熱材に、前記追い炊き用熱交換器を埋設するための取付け用凹部が設けられることを特徴とする貯湯タンクユニット。
2. 前記タンク断熱材は、平面視で四角状のタンクユニット筐体にて覆われ、
   前記取付け用凹部は、前記タンクユニット筐体の角部に対向する前記タンク断熱材部位に設けられることを特徴とする請求項１記載の貯湯タンクユニット。
3. 前記追い炊き用熱交換器は、複数枚の板材を所定間隔を存して平行に並べ、板材相互間に、浴槽から導いた湯を案内する第１の流路と、前記貯湯タンクから導いた温水を案内する第２の流路とが交互に設けられるプレート式熱交換器であり、
   該追い炊き用熱交換器のタンク断熱材から露出する表面に、シート状の断熱材が取着されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の貯湯タンクユニット。

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