JP2017044457A - 貯湯タンクユニット - Google Patents

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丈晴 安東
Takeharu Ando
丈晴 安東
吉川 浩太
Kota Yoshikawa
浩太 吉川
浩之 瀧本
Hiroyuki Takimoto
浩之 瀧本
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Abstract

【課題】可燃性冷媒の漏洩によるリスクを低減でき、屋内などの限定された空間に設置可能な貯湯タンクユニットを提供する。【解決手段】貯湯タンクユニット(1)が、貯湯タンク(11)と、貯湯タンク(11)を収容するケーシングと、ケーシング内に配置され、可燃性冷媒が流れる水熱交換器(12)と、ケーシング内に配置され、ケーシング内に漏洩した上記可燃性冷媒を検出する冷媒センサ(110)と、漏洩検出手段(110)が可燃性冷媒を検出したとき、ケーシング内に漏洩した可燃性冷媒を拡散させる拡散手段(120)と、を備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、貯湯タンクユニットに関する。
従来、貯湯タンクユニットとしては、特開2004−144437号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この貯湯タンクユニットは、ケーシングと、このケーシングの内部に配置され、温水を貯留する貯湯タンクとを備えている。
また、上記ケーシングの外部には、圧縮機からの高温高圧の冷媒が供給される水熱交換器が配置され、貯湯タンクから水熱交換器に流れた温水と、圧縮機からの高温高圧の冷媒との間で、熱交換が行われる。
特開2004−144437号公報
ところで、上記貯湯タンクユニットを屋内に設置し、冷媒として可燃性冷媒を用いた場合、冷媒配管の継ぎ手部分あるいはロウ付け部分などから漏洩した可燃性冷媒が上記貯湯タンクユニットの設置空間に溜まり、設置空間の空気に対する可燃性冷媒のガス濃度が可燃域まで上昇する可能性がある。このため、屋内などの限定された空間に上記貯湯タンクユニットを設置し、冷媒として可燃性冷媒を用いると、漏洩によるリスクが問題となる。
そこで、本発明の課題は、可燃性冷媒の漏洩によるリスクを低減でき、屋内などの限定された空間に設置可能な可燃性冷媒を用いた貯湯タンクユニットを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の貯湯タンクユニットは、
貯湯タンクと、
上記貯湯タンクを収容するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、可燃性冷媒が流れる水熱交換器と、
上記ケーシング内に配置され、上記ケーシング内に漏洩した上記可燃性冷媒を検出する漏洩検出手段と、
上記漏洩検出手段が上記可燃性冷媒を検出したとき、上記ケーシング内に漏洩した上記可燃性冷媒を拡散させる拡散手段と、
を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、可燃性冷媒が漏洩したとしても、漏洩した可燃性冷媒を漏洩検出手段により検出し、拡散手段で拡散させることができる。このため、屋内などの限定された空間に設置されていても、設置空間における空気に対する可燃性冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができ、可燃性冷媒の漏洩によるリスクを低減できる。
一実施形態の貯湯タンクユニットでは、
上記拡散手段が、上記水熱交換器よりも下側に配置されている。
上記実施形態によれば、例えば、気体での比重が空気よりも大きい可燃性冷媒を用いたときに、水熱交換器から漏洩した可燃性冷媒を確実に拡散させて、設置空間における空気に対する可燃性冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができる。
一実施形態の貯湯タンクユニットでは、
上記拡散手段が、上記水熱交換器に接続された上記ケーシング内の冷媒配管近傍に配置されている。
上記実施形態によれば、冷媒配管から漏出した可燃性冷媒を確実に拡散させて、設置空間における空気に対する可燃性冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができる。
一実施形態の貯湯タンクユニットは、
上記ケーシングが、屋内に設置されている。
上記実施形態によれば、R32冷媒の漏洩によるリスクを低減できるので、可燃性冷媒を用いたとしても屋内に設置できる。このため、貯湯タンクユニットの設置可能な範囲を広げることができる。
一実施形態の貯湯タンクユニットは、
上記拡散手段が、漏洩した上記可燃性冷媒を上方に向かって吹き出す送風装置を含む。
上記実施形態によれば、例えば、気体での比重が空気よりも大きい可燃性冷媒を用いたときに、送風装置により可燃性冷媒を上方に向かって吹き出すことにより、下側に溜まった可燃性冷媒を確実に拡散させることができる。
一実施形態の給湯装置では、
上記可燃性冷媒が、R32冷媒である。
上記実施形態によれば、オゾン層破壊係数がゼロで、地球温暖化係数が低いR32冷媒を使用するので、環境への負荷を低減できる。
本発明の貯湯タンクユニットは、屋内などの限定された空間に設置されていても、設置空間における空気に対する可燃性冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができ、可燃性冷媒の漏洩によるリスクを低減できる。
本発明の一実施形態の貯湯タンクユニットを備えた給湯装置の回路図である。 本発明の一実施形態の貯湯タンクユニットの斜視図である。 図2の貯湯タンクユニットの下部の正面図である。 図2の貯湯タンクユニットの拡散ファンユニットの取付状態を説明するための図である。 図2の貯湯タンクユニットの拡散ファンユニットの分解斜視図である。
以下、本発明の貯湯タンクユニットを図示の実施形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態の貯湯タンクユニットを備えた給湯装置の回路図である。
上記給湯装置は、図1に示すように、貯湯タンクユニット1およびヒートポンプユニット2を備えている。
上記貯湯タンクユニット1は、温水を貯留する貯湯タンク11と、この貯湯タンク11に貯留される温水を生成するための水熱交換器12とを有する。
上記貯湯タンク11の底部には、水配管66の一端が接続されている。この水配管66の他端は水配管用接続口76を介して水道管32の一端に接続されている。また、水道管32の他端は、給水源Eに接続されている。これにより、貯湯タンクユニット1は、給水源Eの市水(水道水)を、水道管32、水配管用接続口76および水配管66を介して、貯湯タンク11の底部に導入できるようになっている。また、貯湯タンク11の底部には、循環配管33の一端が接続されている。この循環配管33には、循環ポンプ34および水熱交換器12が接続されている。
上記貯湯タンク11の頂部には、循環配管33の他端および水配管65の一端が接続されている。水配管65の他端は、混合弁36に接続されている。この混合弁36は、水配管62を介して水配管66にも接続されている。これにより、上記給湯装置は、貯湯タンク11の頂部から出湯された温水を給水源Eから供給される水と混合して、所望の温度の温水を生成できるようになっている。このように生成された温水は、水配管64,水配管用接続口75および水配管80を介して、給湯端末Tに流れるようになっている。
上記水熱交換器12は、貯湯タンク11の下側に配置され、凝縮器として作用する。この水熱交換器12ではR32冷媒が使用される。すなわち、水熱交換器12では、ヒートポンプユニット2からの高温のR32冷媒と、貯湯タンク11からの水との熱交換が行われ、これにより、温水が生成される。
上記ヒートポンプユニット2は、水熱交換器12に接続された圧縮機21と、膨張手段22と、蒸発器として作用する空気熱交換器23とを有する。圧縮機21、膨張手段22および空気熱交換器23は、貯湯タンクユニット1の水熱交換器12と共に、冷媒配管31を介して環状に接続されている。なお、膨張手段22は例えば膨張弁である。
上記冷媒配管31は、第1冷媒配管部31a、第2冷媒配管部31bおよび第3冷媒配管部31cを含んでいる。第1冷媒配管部31aは貯湯タンクユニット1内に設置されている。また、第2冷媒配管部31bおよび第3冷媒配管部31cは、貯湯タンクユニット1とヒートポンプユニット2の間に設置されている。また、第1冷媒配管部31aの一端は、冷媒配管用接続口73を介して第2冷媒配管部31bの一端に接続されている。一方、第1冷媒配管部31aの他端は、冷媒配管用接続口74を介して第3冷媒配管部31bの一端に接続されている。
上記冷媒配管用接続口73,74の近傍には、拡散ファンユニット100が設けられている。この拡散ファンユニット100は、漏洩検出手段の一例の冷媒センサ110と、送風装置の一例の拡散ファン120とを有している。冷媒センサ110は、冷媒配管31などから漏洩したR32冷媒を検出する。また、拡散ファン120は、水熱交換器12よりも下側かつ冷媒配管31の近傍に配置されている。
上記給湯装置では、上記圧縮機21および循環ポンプ34を駆動させると、貯湯タンク11内の温水が、貯湯タンク11の底部から循環配管33に流れる。循環配管33に流れた温水は、水熱交換器12に流れ、ヒートポンプユニット2からの高温のR32冷媒と熱交換が行われ、温度が上昇する。温度が上昇した温水は、水熱交換器12を出て、貯湯タンク11の頂部から貯湯タンク11内に戻る。このような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク11内に高温の温水を貯留することができるようになっている。
図2は、上記貯湯タンクユニット1の斜視図を示す。なお、以下の記載において、図2に示すX方向を貯湯タンクユニット1の前後方向とし、図2の左下側を前方、図2の右上側を後方とする。
上記貯湯タンクユニット1は、図2に示すように、ケーシング40を有する。このケーシング40は、前板41と、左右の側板42と、後板43と、上板44と、底板45と、化粧板200とで構成されている。
上記ケーシング40の内部には、貯湯タンク11、水熱交換器12、水配管65,66および第1冷媒配管部31aなどが収容されている。貯湯タンク11は断熱材13で覆われている。また、水熱交換器12も断熱材14で覆われている。貯湯タンク11の前方には、水配管65,66および制御装置を含む電装品60などが配置されている。
上記貯湯タンク11は、3つの貯湯タンク脚50,50,50に支えられ、起立している。この3つの貯湯タンク脚50,50,50のうち、1つの貯湯タンク脚50は前板41側にあり、2つの貯湯タンク脚50は後板43側にある。また、3つの貯湯タンク脚50,50,50は、周方向に略同じ間隔で配置されている。すなわち、貯湯タンク脚50,50,50の位相間隔は、略120°に設定されている。また、各貯湯タンク脚50の上端は貯湯タンク11の側面に取り付けられている。一方、各貯湯タンク脚50の下端は底板45に取り付けられている。また、底板45の下面には、3つのケーシング脚46が取り付けられている。3つのケーシング脚46は、3つの貯湯タンク脚50と別体である。各ケーシング脚46はケーシング40の外部に配置されているが、各貯湯タンク脚50はケーシング40の内部に収容されている。
水熱交換器12は、貯湯タンク11の底面と貯湯タンク脚50と底板45で囲まれた空間に配置されている。
上記ケーシング40の前板41の下方には、蓋板48により覆われたメンテナンス用開口部(図示せず)が設けられている。このメンテナンス用開口部は、水熱交換器12を取り出すための開口部であり、水熱交換器12に対向するように配置されている。また蓋板48は、前板41に着脱可能に取り付けられている。
また、図示しないが、貯湯タンク11には、貯湯タンク11内の温水の温度を検出する温度センサが取り付けられている。この温度センサは、貯湯タンク11内の温水の温度を示す信号を制御装置へ送出する。これにより、上記制御装置は、上記温度センサからの上記信号に基づいて、貯湯タンク11内の温度制御を行えるようになっている。
上記化粧板200は、前板41の前側に、上板44の底面の辺縁に沿って設けられており、上部化粧板201と下部化粧板202とで構成されている。
図3は、上記貯湯タンクユニット1の下部の正面図である。
図3に示すように、貯湯タンクユニット1の前側の下部には、上記水配管用接続口71,72が蓋板48に対向するように配置されている。この水配管用接続口71,72は、ケーシング40の内部に配置された水配管61,63(図2に示す)を介して、貯湯タンク11の頂部に接続されている。これにより、水配管用接続口71,72に水配管(図示せず)を接続すれば、貯湯タンク11内の温水を他の給湯端末に流すことができるようになっている。
上記水配管用接続口71,72の一側方には冷媒配管用接続口73,74が設けられている。また、上記水配管用接続口71,72の他側方には、水配管用接続口75,76が設けられている。この水配管用接続口75,76は、冷媒配管用接続口73,74よりも上側(貯湯タンクユニット1の設置面から高い位置)に配置されている。
また、蓋板48の前側には、下部化粧板202により覆われた配管接続用スペースSが設けられている。この配管接続用スペースは、水配管用接続口71,72,75,76と水配管との接続、および、冷媒配管用接続口73,74と冷媒配管31との接続などを行うためのスペースである。下部化粧板202は、左右の側板42および上部化粧板211に対して着脱可能に取り付けられ、その左下隅部(図3では右下隅)に円形の吹出口214が設けられている。また、下部化粧板202の裏側の左下隅部には、拡散ファンユニット100が取り付けられている。
図4は、上記貯湯タンクユニット1の拡散ファンユニット100の取付状態を説明するための図であり、図5は、上記貯湯タンクユニット1の拡散ファンユニット100の分解斜視図である。
拡散ファンユニット100は、図4に示すように、取付板101と、冷媒センサ110と、拡散ファン120と、電源端子台130とで構成されている。この拡散ファンユニット100は、下部化粧板202の吹出口214に拡散ファン120の吹出口が対向し、かつ、拡散ファン120の上側に冷媒センサ110が位置するように、下部化粧板202に取り付けられている。
取付板101は、図5に示すように、矩形の平板形状を有し、下部化粧板202と略平行に設けられた主要面102と、この主要面102の長辺側の両端から前方に向かって延びる左側面103aおよび右側面103bとで構成されている。左右の側面103a,103bの主要面102に対向する側の端には、それぞれ、主要面102に対して略平行に延びる取付面104a,104bが設けられている。左側面103aの取付面104aは、左側方に、右側面103bの取付面104bは、右側方に延びている。冷媒センサ110、拡散ファン120および電源端子台130は、主要面102に固定されている。
主要面102には、冷媒センサ110を取り付けるための矩形の貫通孔106と、拡散ファン120に空気を供給するための円形の貫通孔107とが設けられている。円形の貫通孔107の周囲には、拡散ファン120を固定するためのファン取付孔108が設けられている。また、取付面104の長手方向の両端には、拡散ファンユニット100を下部化粧板202に固定するためのユニット取付孔109が設けられている。なお、下部化粧板202には、ユニット取付孔109のそれぞれに対応するユニット取付孔215が設けられており、ボルトおよびナットなどの締結部材を用いて、下部化粧板202に拡散ファンユニット100を固定できるようになっている。
冷媒センサ110は、図5に示すように、検出面111が下部化粧板202に対向するように、矩形の貫通孔106を介して主要面102に固定されている。なお、冷媒センサ110は、R32冷媒が漏洩したときに、貯湯タンクユニット1の設置空間における空気に対するR32冷媒のガス濃度が可燃域に達する前に、漏洩したR32冷媒を検出できる位置(高さ)に配置されている。この位置は、貯湯タンクユニット1を設置している場所の床面積に応じて決定される。
拡散ファン120は、図5に示すように、軸流ファンであり、四隅に設けられたファン取付孔121を有している。このファン取付孔121は、それぞれ取付板101のファン取付孔108に対応しており、ボルトおよびナットなどの締結部材を用いて、取付板101に拡散ファン120を固定できるようになっている。
電源端子台130は、拡散ファン120の上側かつ冷媒センサ110の左側(図5の右側)に設けられている。この電源端子台130と、冷媒センサ110および拡散ファン120とは、図示しない電線で電気的に接続され、電源端子台130から冷媒センサ110および拡散ファン120に電力が供給されるようになっている。
次に、上記拡散ファンユニット100の動作について説明する。
冷媒配管の継ぎ手部分あるいはロウ付け部分などからR32冷媒が漏洩し、冷媒センサ110が漏洩したR32冷媒を検出すると、冷媒センサ110から制御装置にR32冷媒が漏洩したことを表す漏洩信号が出力される。漏洩信号が出力されると、制御装置は拡散ファン120を駆動させるモータを制御して、拡散ファン120を駆動させる。
拡散ファン120が駆動すると、図2の矢印に示すように、ケーシング40の内部から下部化粧板202の吹出口214を介して、ケーシング40の外部に向かって流れる空気流が形成される。
R32冷媒は、気体での比重が空気よりも大きく、貯湯タンクユニット1の設置面から徐々に蓄積していく。また、下部化粧板202の吹出口214は、貯湯タンクユニット1の設置面に近い位置に設けられている。このため、拡散ファン120により形成された空気流に乗って、漏洩したR32冷媒がケーシング40の外部に吹き出される。
すなわち、上記構成の貯湯タンクユニット1によれば、漏洩したR32冷媒が拡散ファン120によって拡散されるので、仮に、屋内などの限定された空間に貯湯タンクユニット1が設置されていたとしても、貯湯タンクユニット1が設置されている空間の空気に対するR32冷媒のガス濃度の上昇が抑えられる。その結果、貯湯タンクユニット1の設置空間における空気に対するR32冷媒のガス濃度が可燃域(13.3%〜29.3%)に達するのを回避でき、R32冷媒の漏洩によるリスクを低減できる。
また、拡散ファン120が、水熱交換器12よりも下側に配置されているので、気体での比重が空気よりも大きいR32冷媒を用いたときに、水熱交換器12から漏洩したR32冷媒を確実に拡散させることができる。その結果、貯湯タンクユニット1の設置空間における空気に対するR32冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができる。
また、拡散ファン120が、水熱交換器12に接続されたケーシング40内の冷媒配管31近傍に配置されているので、冷媒配管31から漏出したR32冷媒を確実に拡散させることができる。その結果、貯湯タンクユニット1の設置空間における空気に対するR32冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができる。
また、上記貯湯タンクユニット1は、仮に、屋内などの限定された空間に設置されていたとしても、R32冷媒の漏洩によるリスクを低減できる。このため、屋内/屋外の制限無く設置できる。
また、オゾン層破壊係数がゼロで、地球温暖化係数が低いR32冷媒を使用するので、環境への負荷を低減できる。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、下部化粧板202に吹出口214を設けて、ケーシング40の内部から外部に向かって前方に空気流が形成されるように拡散ファン120を配置しているが、これに限らない。例えば、拡散手段を拡散ファンと吹出口に設けたフラップなどの整流手段とで構成して、整流手段により漏洩したR32冷媒を上方に向かって吹き出すようにしてもよい。この場合、気体での比重が空気よりも大きいR32冷媒を用いたときに、送風装置によりR32冷媒を上方に向かって吹き出すことにより、下側に溜まったR32冷媒を確実に拡散させることができる。
また、拡散手段は、拡散ファンと、吹出口を間欠的に開閉する開閉手段とで構成してもよい。これにより、拡散ファンにより生成される空気流が吹出口から断続的に吹き出され、乱流となる。これにより、R32冷媒を確実に拡散できる。
漏洩検出手段は、R32冷媒の漏洩を検出できればよく、貯湯タンクユニット1の設計等に応じて、任意に採用できる。例えば、上記実施形態では、ケーシング40の内部に冷媒センサ110を設け、この冷媒センサ110によってR32冷媒が検出された場合にR32冷媒の漏洩が検出されるが、これに限らない。冷媒配管内を流れるR32冷媒量を検出できるセンサを設け、検出されたR32冷媒量が所定範囲を超えて少なくなった場合にR32冷媒の漏洩が検出されるようにしてもよい。また、ケーシングの内部の温度を検出する温度センサを設け、検出されたケーシングの内部の温度が所定範囲を超えて低下した場合にR32冷媒の漏洩が検出されるようにしてもよい。
冷媒センサ110および拡散ファン120は、貯湯タンクユニット1用の電源とは別のバッテリーなどの電源で駆動するようにしてもよい。
冷媒センサ110および拡散ファン120の位置は、上記実施形態に限らない。冷媒センサおよび拡散ファンの位置は、設置空間における空気に対する可燃性冷媒のガス濃度の上昇を抑えることができるように、漏洩した可燃性冷媒を検出し、拡散させることができる位置であればよく、貯湯タンクユニットの設置環境、あるいは、使用する可燃性冷媒の種類などに応じて、適宜変更できる。
拡散ファン120は、軸流ファンに限らず、配置場所などに応じて、遠心ファンまたはクロスフローファンなどの異なる種類のファンを用いることができる。
上記実施形態では、R32冷媒を用いているが、これに限らず、他の可燃性冷媒、あるいは、微燃性冷媒を用いてもよい。
上記実施形態では、水配管用接続口71,72,75,76の側方に設けられた冷媒配管用接続口73,74を用いていたが、水配管用接続口71,72,75,76の上方に設けられた冷媒配管用接続口を用いてもよい。
上記実施形態では、上記水配管用接続口71,72,75,76の高さ方向の位置は、冷媒配管用接続口73,74の高さ方向の位置よりも低くなっていたが、冷媒配管用接続口73,74の高さ方向の位置と同じ、または、冷媒配管用接続口73,74の高さ方向の位置よりも高くしてもよい。
上記実施形態で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよい。
1 貯湯タンクユニット
2 ヒートポンプユニット
11 貯湯タンク
12 水熱交換器
21 圧縮機
22 膨張手段
23 空気熱交換器
31 冷媒配管
31a 第1冷媒配管部
31b 第2冷媒配管部
31c 第3冷媒配管部
40 ケーシング
61,62,63,64,65,66,80 水配管
71,72,75,76 水配管用接続口
73,74 冷媒配管用接続口
100 拡散ファンユニット
101 取付板
102 主要面
103a 左側面
103b 右側面
104a,104b 取付面
106,107 貫通孔
108,121 ファン取付孔
109,215 ユニット取付孔
110 冷媒センサ
111 検出面
120 拡散ファン
130 電源端子台
200 化粧板
201 上部化粧板
202 下部化粧板
213 蓋板
214 吹出口

Claims (6)

  1. 貯湯タンク(11)と、
    上記貯湯タンク(11)を収容するケーシング(40)と、
    上記ケーシング(40)内に配置され、可燃性冷媒が流れる水熱交換器(12)と、
    上記ケーシング(40)内に配置され、上記ケーシング(40)内に漏洩した上記可燃性冷媒を検出する漏洩検出手段(110)と、
    上記漏洩検出手段(110)が上記可燃性冷媒を検出したとき、上記ケーシング(40)内に漏洩した上記可燃性冷媒を拡散させる拡散手段(120)と、
    を備えたことを特徴とする貯湯タンクユニット。
  2. 請求項1に記載の貯湯タンクユニットにおいて、
    上記拡散手段(120)が、上記水熱交換器(12)よりも下側に配置されていることを特徴とする貯湯タンクユニット。
  3. 請求項1または2に記載の貯湯タンクユニットにおいて、
    上記拡散手段(120)が、上記水熱交換器(12)に接続された上記ケーシング(40)内の冷媒配管(31)近傍に配置されていることを特徴とする貯湯タンクユニット。
  4. 請求項1から3のいずれか1つに記載の貯湯タンクユニットにおいて、
    上記ケーシング(40)が、屋内に設置されていることを特徴とする貯湯タンクユニット。
  5. 請求項1から4のいずれか1つに記載の貯湯タンクユニットにおいて、
    上記拡散手段(120)が、漏洩した上記可燃性冷媒を上方に向かって吹き出す送風装置を含むことを特徴とする貯湯タンクユニット。
  6. 請求項1から5のいずれか1つに記載の貯湯タンクユニットにおいて、
    上記可燃性冷媒が、R32冷媒であることを特徴とする貯湯タンクユニット。
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