JP2016048136A - 貯湯タンクユニット - Google Patents
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Abstract
Description
まず、実施形態に係る貯湯タンクユニット1Aを備えた給湯機Kについて図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る貯湯タンクユニットを備えた給湯機を示す全体構成図である。
図1に示すように、給湯機Kは、貯湯タンクユニット1A、ヒートポンプユニット10を含んで構成されている。
図2に示すように、貯湯タンク2は、例えば、ステンレスなどの耐食性を有する材料によって、円筒形状の胴板2a、胴板2aの上部開口を覆う略お椀状(半球状、器状)の上部鏡板2b、胴板2aの下部開口を覆う略お椀状(半球状、器状)の下部鏡板2c、の3部材を溶接することで構成されている。
図3に示すように、貯湯タンク2の下部においては、注入口8,8側を通して外箱3Aの後板3cを見たときに、内脚4(4A)が幅方向の中央部に位置し、他の内脚4,4(4B,4C)が幅方向の略両端に位置している。また、給水管11および入水管12が、貯湯タンク2の中心側から外周側(図示鉛直方向の手前側)に向けて底板3eの近傍を通り、内脚4(4A)に沿って上方に向けて配設されている。
ソケット20には、前記のフランジ部と、中空円筒部との段差部分に、支持部材40が係合される。この支持部材40は、例えば中空有底の略円筒形状を呈しており、底部の中空径がソケット20の中空円筒部の外径と略等しくなるような形状を有するクランプである。そして、給湯管14を挿通するための切り欠き21が設けられている。この支持部材40は、外箱3Aの上板3dと溶接やボルト止めなどの方法によって固定されている。換言すると、支持部材40は給湯管14を貯湯タンク2に固定するためのソケット20と係合するクランプであり、このクランプは外箱3Aのうち貯湯タンク2の一端側である内脚4の側とは反対側となる他端側と対向する面の内面に固定されている。
これに対して、本発明の実施形態の貯湯タンクユニット1Aでは、貯湯タンク2に給水させる水の種類を問わず、外箱3Aの内部に収容される配管はすべて、アミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する配管が使用されている。具体的には、外箱3A内に収容される少なくとも給水管11、入水管12、出湯管13、給湯管14、浴槽戻り管15を含むあらゆる配管が、アミン類またはアンモニアに対する耐食性配管で構成されている。なお、ここでいう配管とは、パイプ、チューブ、ホースなどの形態を問わず、これらをすべて包含する概念である。
一般に、ポリウレタンの構造式中におけるカルボニル基は水(H2O)の酸素(O)による求核反応を受けやすい。このため、ポリウレタン中のウレタン結合が周囲の水分と反応することにより、ポリウレタンはイソシアネート成分と、ポリオール成分とに分解される(加水分解)。また、ポリウレタン中のウレタン結合はC−O間において比較的結合が弱く、ポリウレタンは熱に曝されることによりイソシアネート成分と、ポリオール成分とに分解される(熱分解)。
さらに、ポリウレタンの分解により生成したイソシアネート成分のイソシアネート基と、水(H2O)が反応することにより、イソシアネート成分は、アミノ基を有するアミン成分と二酸化炭素(CO2)とに分解される(加水分解)。例えば、イソシアネート成分が加水分解されると、第一級アミンと、二酸化炭素が生成される。アミン類のアルキル基(R)が水素原子(H)である場合は、当該アミン類はアンモニア(NH3)となり、アンモニアが生成される。以上を換言すると、前記発泡断熱材6の分解によってアミン類またはアンモニアが生成される。
ところで、このようにして発生するアンモニアは、例えば黄銅などの銅合金の腐食媒としてかなり広く知られており、アンモニアは水に非常によく溶けるため、湿度により影響を受けることも知られている。つまり、アンモニアガス雰囲気中において、黄銅などの銅合金の応力腐食割れがかなり顕著に起こることが知られている(例えば、前出の参考文献1のp418「3・2 アンモニア」の節を参照)。
ゆえに、配管が従来のように黄銅などの銅合金素材で構成されている場合には、給水する水の硬度などの水質に係らず、発泡ポリウレタンよりなる発泡断熱材6の分解による劣化が進むとともに発生するアンモニアによって、配管の外部表面の腐食が進行してしまう。そして、さらに経年劣化が進むと、応力腐食割れを起こしてしまう場合がある。
この課題に対処するために、本発明の実施形態に係る貯湯タンクユニット1Aの外箱3Aの内部に収容される配管はすべて、アミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する配管で構成されている。
図4に示すように、実施形態の貯湯タンクユニット1Aの貯湯タンク2に接続されているすべての配管(図4では入水管12,給湯管14,浴槽戻り管15のみを例示)は、貯湯タンク2を横に寝かせた状態で、外部の配管と、前板3aの水平面を構成する壁面部分と直交するようにしてそれぞれ接続されている。換言すると、実施形態の貯湯タンク2に接続されているすべての配管は、貯湯タンク2を横に寝かせた状態で、鉛直上向きに外箱3Aの壁面(前板3a)と直交するようにして外箱3Aの外部配管へと接続されている(後記図5(a),(b)も相互参照のこと)。つまり、実施形態の貯湯タンク2に接続されているすべての配管は、外箱3Aの壁面(前板3a)と直交するようにして外箱3Aの外部へと突出している。
なお、横断面視多角形状の前板3aのなかで水平面を構成する壁面部分が複数面構成されるような場合は、ある程度の本数の配管をまとめて同一の水平壁面上で外箱3Aの外部配管と接続されるようにしてもよい。また、全ての配管を前板3aの特定の水平壁面上において外箱3Aの外部配管と接続するようにしてもよい。
また、本実施形態では、図5(a),(b)に示すように、出湯管13,給湯管14,浴槽戻り管15などの配管を、外箱3Aの水平部分すなわち平面部と垂直に突出させた。このように、配管を外箱3Aの水平部分すなわち平面部と直交するように突出させることで、外箱3Aに設ける配管を通す孔の大きさを最小とすることができ、配管と孔の隙間からの発泡ポリウレタン樹脂の漏洩を抑制できる。さらには、外箱3A内部では配管は発泡ポリウレタン樹脂で覆われているため、配管からの湯水の漏洩は生じないが、外箱3Aの外部配管からは湯水が漏洩する場合がある。ゆえに、外箱3Aの外部配管をメンテナンスしやすくしておくことが望ましい。本実施形態では、配管カバー3sを取り外すだけで簡単にメンテナンスを行えるようにした。
図6(a)に示すように、配管カバー3s(図1参照)を取り付ける前に、貯湯タンク2を内脚4A,4B,4C、および支持部材40で外箱3A内に固定したものを、外箱3Aを横倒しにして、外箱3Aの使用時の上下が水平方向、かつ、前板3aを上向きとして、注入口8,9が上向きとなる状態とする。このように外箱3Aを横倒しにした状態において、発泡断熱材6の発泡液6aが発泡するときの押圧力で外箱3Aが変形しないように、外箱3Aの周囲を発泡管理治具(やとい、ともいう)30で覆う(図6の二点鎖線参照)。発泡管理治具30は、外箱3Aの周囲全体を取り囲み、前板3a、側板3b,3b、後板3c、上板3d、底板3eのすべてを押し付ける板状の治具を備えている。そして、発泡管理治具30の外側から、注入口8,9に対応する位置に予め形成されたノズル31を注入口8,9に挿入し、注入口8,9から発泡断熱材6の発泡液6aを注入する。
このとき、貯湯タンク2の下側(図6(a)の紙面左側)は、外箱3Aに固定された内脚4A,4B,4Cによって、発泡断熱材6の発泡圧力Pa(図6(b),図6(c)の白抜き矢印参照)を受けたとしても浮き上がりなどの位置ずれが防止される。また、貯湯タンク2の上側(図6(a)の紙面右側)も、外箱3Aに固定された支持部材40によって、発泡断熱材6の発泡圧力Pa(図6(b),図6(c)の白抜き矢印参照)を受けたとしても浮き上がりなどの位置ずれが防止される。
また、発泡管理治具30によって外箱3Aの外面全体が抑えつけられているので、発泡断熱材6が発泡するときの発泡圧力Paによって外箱3Aが膨らむ(変形する)のを防止することができる。そして、発泡断熱材6は、発泡が完了した後に硬化する。
図7においてドット表示で示すように、発泡断熱材6は、貯湯タンク2に巻かれた真空断熱材5と外箱3Aとの間に設けられている。
ところで、真空断熱材5は、発泡断熱材6などと比べて断熱性能に優れているが、真空引きなどにより、圧縮されて硬化している。このように硬化したものを任意に曲げたり、貯湯タンク2の外面の円柱形状に密着固定するように配置するには困難が伴う。
改めて本発明の実施形態の作用・効果をまとめると、以下のようになる。
実施形態の貯湯タンクユニット1Aでは、注入口9A,9Bが、当該注入口9(9A,9B)から外箱3A内を見たときに、貯湯タンク2、配管(出湯管13、給湯管14、浴槽戻り管15)、ソケット20、および支持部材40に邪魔されずに外箱3Aの奥(後板3c)を見通すことができる位置に配置されている。これによれば、注入口9A,9Bから発泡断熱材6の発泡液6aを注入したときに、発泡断熱材6の発泡液6aを注入口9A,9Bから後板3cの内壁面3c1に直接に供給することができるので、貯湯タンク2の上方において発泡断熱材6を外箱3Aと貯湯タンク2との間の隙間全体に充填することができる。よって、高い断熱性能を有する貯湯タンクユニット1Aを得ることができる。
また、従来の貯湯タンクユニットでは、配管を挿通するために外箱3Aの前板3aに穿孔された孔の周形状が、前板3aと面直でない向きに配管を接続させたりした場合に楕円形状となっていた。これに対して実施形態の貯湯タンクユニット1Aでは、前板3aの横断面視で水平部分から面直方向に配管を接続させるので、正円形状となる。このため、発泡断熱材6の発泡液6aの発泡過程において、発泡断熱材6のシール処理が必要な周長を減らすことができる。これにより、シール部材などの材料コストの低減を実現できるという効果を奏する。また、穿孔する孔のサイズ(孔の容積)が最小で済むので、さらにシールの必要量を減らすことができ、発泡中の発泡断熱材6が外箱3Aの外部に漏れにくいという効果も奏することができる。
また、このようにすると配管カバー3s内(図1参照)の機械室部分の配管配向が水平方向と鉛直方向に集約されるなどして見栄えがよくなり、全体レイアウトを把握しやすくなる。これにより、無駄な配管引き回しを避け、メンテナンスや各種サービスを行いやすくなる。そして、無駄な配管引き回しを回避できることで、機械室を省スペース化させ、コンパクトにできる。これにより、例えば従来の貯湯タンクユニットでは設置が難しかった狭い容積空間の設置スペースに対しても、実施形態の貯湯タンクユニット1Aであれば、設置できるようになるという効果を奏することができる。
の構成に、他の実施形態の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、追い炊き熱交換器HEが貯湯タンクの外部に備わる給湯装置に適用することができる。
2 貯湯タンク
2a 胴板
2b 上部鏡板
2c 下部鏡板
3A 外箱
3a 前板(壁面)
3b 側板(壁面)
3c 後板(壁面)
3c1 内壁面(壁面)
3d 上板(壁面)
3e 底板(壁面)
4,4A,4B,4C 内脚
4a 脚受部
8,9 注入口
3s 配管カバー
5 真空断熱材
5a,5b 非重ね部
6 発泡断熱材
6a 発泡液(発泡断熱材)
8,8A,8B,9,9A,9B 注入口
10 ヒートポンプユニット
11 給水管(配管),(外部配管)
12 入水管(配管),(外部配管)
13 出湯管(配管),(外部配管)
14 給湯管(配管),(外部配管)
15 浴槽戻り管(配管),(外部配管)
16 混合弁
17 給湯管,(外部配管)
18 給湯端末
20 ソケット
21 切り欠き
31 ノズル
32 孔
40 支持部材
S,s1,s2,s3 隙間
T1,T2 温度センサ
BT ボルト
HE 熱交換器
G 設置場所
K 給湯機
Pa 発泡圧力
g 鉛直方向の下向き
Claims (5)
- 貯湯タンクと、
前記貯湯タンクを収容する外箱と、
前記外箱と前記貯湯タンクとの間に発泡液が注入され発泡してなる発泡断熱材と、
前記外箱の内部に収容されて前記貯湯タンクに接続された配管と、を備え、
前記配管は、前記外箱と直交するようにして前記外箱の外部に突出している
ことを特徴とする、貯湯タンクユニット。 - 前記配管は少なくとも、前記貯湯タンクへと水道水が導入される給水管、前記貯湯タンクからヒートポンプへの入水管、前記ヒートポンプから前記貯湯タンクへの出湯管、前記貯湯タンクから給湯端末への給湯管を含むことを特徴とする、請求項1に記載の貯湯タンクユニット。
- 前記配管が前記外箱と交差する壁面には、前記発泡断熱材の前記発泡液の充填口が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の貯湯タンクユニット。
- 前記発泡液は前記貯湯タンクを横に寝かせた状態で前記充填口から注入されることを特徴とする、請求項3に記載の貯湯タンクユニット。
- 前記外箱の外部に突出している前記配管は、配管カバーで覆われていることを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の貯湯タンクユニット。
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