JP2015148438A - Tank unit, tank unit manufacturing method, and hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タンクユニット、その製造方法及び給湯システムに関するものである。 The present invention relates to a tank unit, a manufacturing method thereof, and a hot water supply system.
従来のタンクユニットは、貯湯タンクと、貯湯タンクの周囲を覆う複数の成形断熱材と、成形断熱材の周囲を覆う外装材を備えている(例えば特許文献1)。また、タンクユニ
ットの断熱材として発泡性断熱材を注入するものがある(例えば特許文献2)。タンクユ
ニットは、一般的に風雨にさらされる屋外に設置される。
A conventional tank unit includes a hot water storage tank, a plurality of molded heat insulating materials covering the periphery of the hot water storage tank, and an exterior material covering the periphery of the molded heat insulating material (for example, Patent Document 1). Moreover, there exists what injects a foaming heat insulating material as a heat insulating material of a tank unit (for example, patent document 2). The tank unit is generally installed outdoors exposed to wind and rain.
従来のタンクユニットは、グラスウール(熱伝導率0.042W/m・K)やポリスチレン製(熱伝導率0.034W/m・K)の複数の成形断熱材を勘合させて使用している。しかしながら、成形断熱材の勘合部の隙間により熱漏洩が大きくなり、想定した断熱性能が得られない場合があった。 A conventional tank unit uses glass wool (thermal conductivity 0.042 W / m · K) or polystyrene (thermal conductivity 0.034 W / m · K) in combination with a plurality of molded heat insulating materials. However, heat leakage increases due to the gap between the fitting portions of the molded heat insulating material, and the assumed heat insulating performance may not be obtained.
また、断熱性の向上のため、真空断熱材を使用している例では、曲面である貯湯タンクの外壁に対し、板状の真空断熱材を貼り付けるため、真空断熱材の反発力による剥がれ防止のため、両面テープや接着剤の塗布などの多くの工数を要していた。成形断熱材で貯湯タンクの外壁や外装材の内壁に押し付ける構成では、柔軟性の低い真空断熱材と柔軟性の低い成形断熱材の間に空間が生じ、断熱性能を低下させる要因があった。 In addition, in order to improve heat insulation, in the case of using vacuum heat insulating material, a plate-shaped vacuum heat insulating material is attached to the outer wall of the hot water storage tank, which is a curved surface, preventing peeling due to the repulsive force of the vacuum heat insulating material Therefore, many man-hours such as application of double-sided tape and adhesive are required. In the configuration in which the molded heat insulating material is pressed against the outer wall of the hot water storage tank or the inner wall of the exterior material, a space is generated between the vacuum flexible heat insulating material having low flexibility and the molded heat insulating material having low flexibility, which causes a decrease in heat insulating performance.
また、外装材は周端を曲げ加工した薄板を組み合わせたものであり、強度が十分なものではないという問題があった。 In addition, the exterior material is a combination of thin plates whose peripheral ends are bent, and there is a problem that the strength is not sufficient.
また、ウレタン(熱伝導率0.029W/m・K)などの発泡性断熱材を注入した従来のタンクユニットでは、外装材の防水構造が十分にされていない問題があった。ウレタンなどの発泡性断熱材は水分を含むと断熱性能および強度の低下が進行する特性があり、発泡性断熱材と水分とが接触しないようには防水構造を十分にしなければならない問題があった。 Moreover, in the conventional tank unit which injected foaming heat insulating materials, such as urethane (thermal conductivity 0.029 W / m * K), there existed a problem that the waterproof structure of the exterior material was not fully made. Foaming insulation materials such as urethane have the characteristic that heat insulation performance and strength decrease when moisture is included, and there is a problem that the waterproof structure must be sufficient so that the foaming insulation material does not contact moisture .
本発明の目的は、強度、断熱性能及び防水性能に優れたタンクユニット、その製造方法及び給湯システムを提供することにある。
The objective of this invention is providing the tank unit excellent in intensity | strength, heat insulation performance, and waterproof performance, its manufacturing method, and a hot-water supply system.
上記目的は、水を内部に貯蔵するためのタンクと、前記タンクを収納する箱体と、前記箱体と前記タンクとの間に設けられた発泡断熱材と、前記箱体に設けられ,前記発泡断熱材に向かって遮られることなく開口する穴と、前記穴に雨水が直接かかるのを防止する防止手段とを備えたことを特徴とするタンクユニットによって達成される。 The object is provided in a tank for storing water therein, a box body for storing the tank, a foam heat insulating material provided between the box body and the tank, and the box body, This is achieved by a tank unit comprising: a hole that opens without being blocked toward the foamed heat insulating material; and a preventing means that prevents rainwater from directly entering the hole.
また、上記目的は、水を内部に貯蔵するためのタンクと、前記タンクを収納する箱体と、
前記箱体と前記タンクとの間に設けられた発泡断熱材と、前記箱体に設けられ,前記発泡断熱材に向かって遮られることなく開口する穴と、前記穴に面する外装材とを備え、前記穴と前記外装材との間に前記発泡断熱材の無い空間が形成されたことを特徴とするタンクユニットによって達成される。
Further, the object is to store water in the inside, a box for storing the tank,
A foam heat insulating material provided between the box and the tank; a hole provided in the box that opens without being blocked toward the foam heat insulating material; and an exterior material facing the hole. And a tank unit characterized in that a space without the foam heat insulating material is formed between the hole and the exterior material.
また、上記目的は、水を内部に貯蔵するためのタンクを収納した箱体を押さえ型で押さえる第1のステップと、前記箱体に設けられた穴から前記箱体と前記タンクとの間に発泡断熱材を注入する第2のステップと、外装材を装着することにより、前記外装材と前記穴との間に前記発泡断熱材の無い空間を形成する第3のステップとを備えたことを特徴とするタンクユニットの製造方法によって達成される。 Further, the above object is to provide a first step of holding a box containing a tank for storing water inside with a holding mold, and a hole provided in the box between the box and the tank. A second step of injecting a foam insulation, and a third step of forming a space without the foam insulation between the exterior material and the hole by attaching an exterior material. This is achieved by the manufacturing method of the tank unit.
本発明によれば、強度、断熱性能及び防水性能に優れたタンクユニット、その製造方法及び給湯システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tank unit excellent in intensity | strength, heat insulation performance, and waterproof performance, its manufacturing method, and a hot-water supply system can be provided.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
まず先にヒートポンプ式の給湯システム70について、図12を用いて説明する。ヒートポンプ式の給湯システムはヒートポンプユニット40と、ヒートポンプユニット40に配管で接続されるタンクユニット30で構成され、これら給湯システムは、リモコン41を除き、屋外設置されることが多い。ヒートユニット30内には、圧縮機42、水冷媒熱交換器43、膨張弁44、空気用熱交換器45などが冷媒配管にて環状に接続され、ヒートポンプサイクルを形成して収納されている。タンクユニット30内には、貯湯タンク1と配管で接続された混合弁46、三方弁47、流量調整弁、電磁弁49、減圧弁50、逃し弁51、ポンプ52、熱交換器53が収納され、各所に設けられた温度センサー、流量センサー、フローセンサー、サーミスタ、リモコン41などの情報を制御装置55にて集約し、給湯システムを制御している。ここで、流量センサーは流体の『量』を測るものであり、フローセンサーは流体が流れているか否かを検出するものである。給湯システム70は、貯湯タンク1内の水をヒートポンプユニット40内の水冷媒熱交換器43により加熱し、湯をタンクユニット30内のタンク1に貯湯し、必要に応じて、混合弁46にて湯水を混合し、適温で湯水を供給する。
First, the heat pump type hot
図1は、タンクユニット30の正面図(a)、側面図(b)、X−X断面図(c)、Y
−Y断面図(d)である。図2は、実施形態に係わるタンクユニット30の展開図である。図3は、実施形態に係わる図1に示すタンクユニットのZ−Z断面図である。
FIG. 1 is a front view (a), a side view (b), a cross-sectional view XX of a
It is -Y sectional drawing (d). FIG. 2 is a development view of the
図1〜3に示すように、タンクユニット30は、外装板2、外装板3、外装板4、天板9、底板10などから構成される外装箱体内に、ヒートポンプユニット40により沸き上げられた湯を貯湯する貯湯タンク1を備え、貯湯タンク1の周囲には硬質発泡ウレタンなどの発泡性断熱材16が充填されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ここで発泡性断熱材16としては、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリイソシアヌレートフォーム等の合成樹脂発泡体からなる断熱材がある。但し、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、発泡ガラスなどは除く。
Here, as the foamable
発泡性断熱材16は、貯湯タンク1の外壁と、外装材2、外装材3、仕切り板5、天板補助板7、天板補助板8、底板10で構成される箱体の内壁とで構成される空間で発泡、充填されている。外装材2、外装材3は、発泡性断熱材16への水進入の可能性を低減するため、1枚で構成してもよい。天板補助板7、天板補助板8は1枚で構成してもよいし、天板9で代用することで、ない構成としてもよい。箱体の側板は、外装材2、外装材3、仕切り板5により構成される。
The foamable
タンクユニット30として必要な、各弁の動作を制御する制御装置、漏電遮断機、電線
、端子台などの電装品、湯水の通る構成品を繋ぐ配管類、配管内の湯水温度やタンクユニット30内外の空気温度を検出する温度センサー、配管内の湯水流量を検知する流量センサー、浴槽内の湯水の有無を検知するフローセンサー、浴槽内の水位を検知する水位センサー、湯と水を混合する混合弁、湯水の流れ方向を切り換える三方弁、湯水の流量を調整する流量調整弁、浴槽への注湯をや逆流防止を行う電磁弁、給水圧力をシステム許容圧力に減圧する減圧弁、タンク1内の圧力が設定圧力以上になった場合に開放し、圧力を逃がす逃し弁、浴槽水やタンク1内の湯水を加熱するために循環させるポンプ、浴槽水や給水を過熱するための熱交換器、タンク1内の湯水を排水する排水弁などの機能部品は、外装材4、仕切り板5、継手取付板6、天板9で構成される空間で、接続、構成されている。これら機能部品はメンテナンスが必要な部品であり、発泡性断熱材16に埋設されない場所に設置する必要がある。
Necessary control device for the
このように、タンクユニット30の中を仕切り板5により、機械室13と断熱室16aに分離し、機能部品を機械室13内に集約することで、断熱室16a内に発泡性断熱材16以外のものが残るのを貯湯タンク1に直結の配管および貯湯タンク1の側面に取り付けられたサーミスタのみ(貯湯タンク1に直結の配管に付けたサーミスタを含む)にすることで、発泡性断熱材16が充填されやすく、高い断熱性能を有するタンクユニットを得ることができる。
In this way, the inside of the
ここで、貯湯タンク1に直結の配管は、貯湯タンク1に溶接する構造とすれば、従来のOリングやシールテープなどの部材によるシール構造でなくなるため、メンテナンスによる解体・交換作業が不要になる。貯湯タンク1の周囲に硬質発泡ウレタンなどの発泡性断熱材16が充填する場合、断熱箱体20の状態で充填する。
Here, if the pipe directly connected to the hot
図4は、断熱箱体図である。断熱箱体20は、貯湯タンク1、外装材2、外装材3、仕切り板5、天板補助板7、天板補助板8、底板10で構成される。発泡性断熱材16の充填時には発泡圧力により断熱箱体20が膨張変形することを防ぐための押さえ型が必要であるが、このように断熱箱体20の形状を簡素化することで、押さえ型の形状、構造が簡素化でき、設備費用の削減にも貢献できる。
FIG. 4 is a heat insulation box diagram. The
また、断熱箱体20を構成する板の一部または全部をタンクユニットの外装材とすることでコスト低減を図ることが可能である。断熱箱体20の形状は、略6角形に限るものではなく、略5以上の角形、略円形、略楕円形となるよう構成されてもよい。
Further, it is possible to reduce the cost by using a part or all of the plates constituting the
図5は、断熱箱体20の横断面図である。断熱箱体20は貯湯タンク1の全周囲を包む形状が望ましい。また、貯湯タンク1の外壁と断熱箱体20の内壁で構成される発泡性断熱材16の厚さが均一になるように構成することが望ましい。また、貯湯タンク1の形状に近い形状とすることで発泡性断熱材16の充填時に断熱室16a内を流れやすくなり、密度バランスの均一化などが期待できる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
貯湯タンク1は内脚11により底板10に固定される。発泡性断熱材16の充填時に発泡材の中に埋設される形となるため、貯湯タンク1の地震などの揺れに対する耐力が向上し、内脚11の挫屈や、溶接はがれなどが起き難くなり、耐震性の向上が見込める。また、発泡性断熱材16は発泡後に接触する外装板2、外装板3などと密着状態になり一体化するため、タンクユニット30の強度向上が見込める。発泡性断熱材16は、外装箱体の一部に設けられる穴である注入口14より注入され、断熱室16a内の空気は、ガス抜き口15より排出されることで充填される。ガス抜き口15の大きさは注入口14より小さいものでよい。発泡性断熱材16は水分を含むと、断熱性能および強度の低下が進行する特性がありるため、発泡性断熱材と水分とが接触しないようにする必要がある。
The hot
外装材2、外装材3、天板9など、外気に直接触れる外装面に注入口14、ガス抜き口15を設けると、発泡性断熱材16に水分が進入する恐れがあり得るため、複雑な防水構造が必要であるが、外形寸法が変わるなどの問題があり得策ではない。
If the
図6は、断熱箱体20の断熱性能を更に高めるための、真空断熱材適用例である。図6(a)は貯湯タンク1の外壁の一部または全周に真空断熱材20を取り付けたものである。高温の貯湯タンク1に直接真空断熱材20を取り付け可能なため、真空断熱材20の効果をより高く発揮できる。また、発泡性断熱材16の発泡圧力により、貯湯タンク1の外壁および発泡性断熱材16に密着、固定されるため、空間ができにくく、断熱性能の低下を抑制できる。
FIG. 6 is an application example of a vacuum heat insulating material for further improving the heat insulating performance of the
図6(b)は断熱箱体20を構成する外装材の一部または全周に真空断熱材20を取り貼り付けたものである。外装材2、3、5は平面の組み合わせであり、板状の真空断熱材20でも取り付けが比較的容易である。また、発泡性断熱材16の発泡圧力により、外装材2、3、5の内壁および発泡性断熱材16に密着、固定されるため、空間ができにくく、断熱性能の低下を抑制できる。
FIG. 6B shows the vacuum
図7、は断熱箱体20の上面(天板補助板8)からの発泡性断熱材16の注入例である。図7(a)は発泡性断熱材16の注入時、図7(b)は発泡性断熱材16の注入後の状態である。注入口14には一辺が接着された断熱材漏れ防止シール17が内側に貼り付けられている。ガス抜き口15には図7に示すような断熱材漏れ防止シール17は不要である。
FIG. 7 shows an example of injecting the foamable
発泡性断熱材16の注入時には、断熱材注入ノズル19が断熱材漏れ防止シール17を押しのけて断熱室16aに挿入され、断熱材注入ノズル19より発泡性断熱材16が注入、充填される。規定量の発泡性断熱材16が注入されると、断熱材注入ノズル19が抜かれるが、同時に発泡性断熱材16の発泡圧力により断熱材漏れ防止シール17が天板補助板8に押し付けられ、注入口14が閉塞される。発泡性断熱材16の発泡が進むと、発泡性断熱材16により断熱材漏れ防止シール17が断熱箱体20の内壁に押し付けられて、発泡性断熱材16の漏れを防止する。天板補助板8に注入口14、ガス抜き口15を設けると、組み立て時に天板9が上部に被さる構成となるため水進入の可能性を減らすことができる。
At the time of injecting the foamable
しかしながら、発泡性断熱材16は注入口14から離れた下部ほど密度が高くなり、断熱性能が高くなる傾向がある。タンクユニット30では使用とともに、貯湯タンク1の上部に湯が残るため、断熱性能は貯湯タンク1の上部ほど高いほうが望ましい。
However, the foamable
一般的に注入口に近い側は断熱性能が低くなる傾向があるため、天板補助板8に注入口14、ガス抜き口15を設ける注入方法は、貯湯タンク1の上部ほど断熱性能が低くなる傾向になりやすい。貯湯タンク1の上部ほど断熱性能が高くなるようにするためには、発泡性断熱材16の注入時には断熱箱体20を上下逆にし、底板10に注入口14、ガス抜き口15を設ける方法がある。
In general, the heat insulation performance tends to be low on the side close to the injection port. Therefore, in the injection method in which the
タンクユニット30としての据付状態では(上下正設置状態)、断熱箱体20の下面(底板10)は風雨に直接当たらないが、断熱箱体20の側背面となる外装材2、外装材3は直接風雨にさらされるため、外装材2、外装材3を伝って断熱箱体20の下面(底板10)に水が流れ、注入口14、ガス抜き口15より発泡性断熱材16に水が進入する恐れがある。
In the installed state as the tank unit 30 (upper and lower regular installation state), the lower surface (bottom plate 10) of the
そこで、断熱箱体20の下面(底板10)に注入口14、ガス抜き口15を設ける場合、注入口14、ガス抜き口15へ水が流入しない構造とする必要がある。
Therefore, when the
図8は外装材2、外装材3に、図9は断熱箱体20の下面(底板10)に、それぞれ注入口14、ガス抜き口15への水分進入の可能性を極力低減することが可能となる構造の一例である。外装材2、外装材3を断熱箱体20の下面(底板10)の底面(設置面と最も近い部分)より設置面側に出すことにより、外装材2、外装材3にかかった水が断熱箱体20の下面(底板10)に回り込む可能性が低減される。また、注入口14とガス抜き口15は、断熱箱体20の下面(底板10)の底面(設置面と最も近い部分)段差を設けた位置に設け、更に注入口14およびガス抜き口15に水進入防止シール18を貼り付けることにより、各口の外気への接触箇所がなくなるため、発泡性断熱材16が水分に触れる可能性を低減でき、発泡性断熱材16の断熱性能および強度の低下が進行することを低減することができる。
FIG. 8 shows the
更に、単純な構成として、仕切り板5に注入口14とガス抜き口15を設ける方法がある。
Further, as a simple configuration, there is a method of providing the
図10は、断熱箱体20の一部を構成する仕切り板5に注入口14、ガス抜き口15を設けた場合の構成例である。発泡性断熱材16の注入、充填は、注入口14、ガス抜き口15を設けた仕切り板5が上になるように断熱箱体20を横置きにして行なう。
FIG. 10 is a configuration example in the case where the
このとき図10(b)のように、断熱箱体20と貯湯タンク1の配置は、発泡断熱材16の厚さが、A≒B≒C<Dとなるようにするとよい。注入口14が近い側(仕切り板5側)の断熱材厚さを厚くすることで、密度低下による断熱性能の低下を補うことが可能である。
At this time, as shown in FIG. 10B, the
密度バランスが崩れても、断熱性能が十分確保できる場合はこのような構成は必要ない。タンクユニット30の中に設けられている仕切り板5は直接に風雨にさらされることがないため、注入口14は図7(b)のような最も簡素な構成でよく、安価に構成することが可能である。ガス抜き口15も同様である。
Even if the density balance is lost, such a configuration is not necessary if sufficient heat insulation performance can be secured. Since the
ここで、箱体の断面は図10(b)の例では略8角形だが、略5以上の角形、略円形又は略楕円形でもよい。 Here, the cross section of the box is substantially octagonal in the example of FIG. 10B, but may be approximately five or more squares, substantially circular or substantially elliptical.
注入口14、ガス抜き口15を設けた仕切り板5が上になるように断熱箱体20を横置きにして発泡性断熱材16の注入、充填を行なう場合の課程例を説明する。断熱箱体20を横置きにした状態で、押さえ型で断熱箱体20の前面を押さえる。押さえ形は発泡性断熱材16の注入、充填時に発泡圧により、断熱箱体20が膨張、変形しない強度、構成を持つもので慣れればならない。注入口14より発泡性断熱材16を注入する。複数個設けられた注入口14から注入してもよく、温度、圧力、量などの諸条件が注入口によって違うものでもよい。断熱箱体20の内部構成により発泡性断熱材16の注入条件を変えてもよい。断熱性能の均一化や、場所により断熱性能の差異を付けることも可能である。更に外装板4を装着することにより、外装板4と注入口14との間に発泡断熱材16の無い空間を形成する。発泡性断熱材16の充填後は、図11のように、断熱箱体20に、外脚12、図示しない制御装置、電装品、配管類、温度センサー、流量センサー、フローセンサー、水位センサー、混合弁、三方弁、流量調整弁、電磁弁、減圧弁、逃し弁、ポンプ、熱交換器、排水弁などの機能部品、継手取付板6、天板9、外装材4などを取り付け、タンクユニット30を構成する。本実施例によれば、注入口に雨水が直接かかるのを防止することができる。
A process example in the case where the
更には、押さえ型で断熱箱体20の前面を押さえる前に、真空断熱材をタンク1に装着しても良い。真空断熱材は箱体の方に装着しても良い。
Furthermore, a vacuum heat insulating material may be attached to the
箱体の長手方向が水平になるように、かつ、注入口14を上に向けて、箱体を押さえ型で押さえ、発泡性断熱材16を注入した後に、その箱体の長手方向が垂直になるように箱体を設置しても良い。
After the box body is pressed with a pressing mold and the foaming
箱体の底板に設けられた注入口14が上に向くように箱体の上下を逆にして、箱体を押さえ型で押さえ、発泡性断熱材16を注入した後に、箱体の上下を正に設置してもよい。
The box body is turned upside down so that the
1 貯湯タンク
2 外装板
3 外装板
5 仕切り板
7,8 天板補助板
9 天板
10 底板
13 機械室
14 注入口
15 ガス抜き口
16 発泡性断熱材
16a 断熱室
20 断熱箱体
30 タンクユニット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記タンクを収納する箱体と、
前記箱体と前記タンクとの間に設けられた発泡断熱材と、
前記箱体に設けられ,前記発泡断熱材に向かって遮られることなく開口する穴と、
前記穴に雨水が直接かかるのを防止する防止手段とを備えたことを特徴とするタンクユニット。 A tank for storing water inside,
A box housing the tank;
A foam heat insulating material provided between the box and the tank;
A hole provided in the box and opening without being blocked toward the foam insulation;
A tank unit comprising: prevention means for preventing rainwater from directly entering the hole.
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