JP2017150710A - 貯湯タンクユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングの内部に冷媒の漏洩を検出できる冷媒センサを設けた場合に、貯湯タンク内から排水した温水、あるいは、排水した温水から生じる湯気から冷媒センサを保護できる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ケーシング内に漏洩した冷媒を検出する冷媒センサ（１１０）と、ケーシング内に配置され貯湯タンク（１１）内の温水を排水するための排水経路（５０）と、排水経路（５０）と冷媒センサ（１１０）との間を仕切る仕切部材（１０１）と、を備えた。【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。この貯湯タンクの最下部には、貯湯タンク内の温水を排出するための排水栓が設けられている。

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ており、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または微燃性冷媒を用いた場合、安全性の観点から、冷媒の漏洩対策が必要になる。冷媒の漏洩を検出する方法としては、例えば、冷媒配管の継ぎ手部分あるいはロウ付け部分などの冷媒が漏洩する可能性のある場所に、漏洩した冷媒を検出できる冷媒センサを設けることが考えられる。

しかし、ケーシングの内部に冷媒センサを設けた場合、貯湯タンクから排水栓を介して排水した温水、あるいは、排水した温水から生じる湯気が冷媒センサに触れ、その検出面に結露が発生してしまい、冷媒センサの検出信頼性が低下してしまう。

そこで、本発明の課題は、ケーシングの内部に冷媒の漏洩を検出できる冷媒センサを設けた場合に、貯湯タンク内から排水した温水、あるいは、排水した温水から生じる湯気から冷媒センサを保護できる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、上記ケーシング内に漏洩した冷媒を検出する冷媒センサと、
上記ケーシング内に配置され、上記貯湯タンク内の温水を排水するための排水経路と、
上記排水経路と上記冷媒センサとの間を仕切る仕切部材と、
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、漏洩した冷媒を検出する冷媒センサをケーシングの内部に設け、この冷媒センサと排水経路との間に仕切部材を設けている。このため、冷媒センサの機能を維持しつつ、排水経路からの温水あるいは湯気から冷媒センサを保護できる。

一実施形態の貯湯タンクユニットでは、
上記排水経路（５０）には、排水口（５２）が設けられており、
上記冷媒センサが、上記排水口よりも高い位置に配置されている。

上記実施形態によれば、排水口から排出された温水が跳ねて冷媒センサに飛び散ったり、排水口から排出された温水により発生する湯気が冷媒センサに触れたりするのを防ぐことができる。

一実施形態の貯湯タンクユニットでは、
上記仕切部材が、上記ケーシング内に部品を取り付けるための部品取付部を兼ねている。

上記実施形態によれば、仕切部材が部品取付部を兼ねているので、部品点数が少なくなり、製造コストを低減できる。

本発明の貯湯タンクユニットは、漏洩した冷媒を検出する冷媒センサをケーシングの内部に設け、この冷媒センサと排水経路との間に仕切部材を設けているので、冷媒センサの機能を維持しつつ、排水経路からの温水あるいは湯気から冷媒センサを保護できる。

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。

また、上記貯湯タンク１１には、貯湯タンク１１の頂部から貯湯タンク１１の排水溝Ｄまで延びる排水経路５０が形成されている。この排水経路５０の排水溝Ｄ側には、排水口５２が設けられている。また、排水経路５０には、逃がし弁５１が設けられており、逃がし弁５１を解放すると、貯湯タンク１１内の温水が排水経路５０に流れ込み、排水口５２および配水管８１を介して排水溝Ｄから排水さ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、冷媒センサ１１０と、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４７，４７，４７に支えられ、起立している。この３つの貯湯タンク脚４７，４７，４７のうち、１つの貯湯タンク脚４７は前板４１側にあり、２つの貯湯タンク脚４７は後板４３側にある。また、３つの貯湯タンク脚４７，４７，４７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４７，４７，４７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４７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４７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４７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４７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４７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。

上記貯湯タンク１１の前側の上部には、逃がし弁５１が設けられている。また、上記蓋板４８の前側の下部には、排水口５２が設けられている。逃がし弁５１と排水口５２とは、ホッパー５３（図３に示す）を介してホース５４（図３に示す）で接続されている。すなわち、ホッパー５３とホース５４とで、排水経路５０を構成している。

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が設けられている一方、上記水配管用接続口７１，７２の他側方には、排水経路５０および水配管用接続口７５，７６が設けられている。排水経路５０は、水配管用接続口７５，７６の間を通るように配置されている。また、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Ｓ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。

なお、排水口５２は、拡散ファンユニット１００の冷媒センサ１１０よりも低い位置に配置されている。また、排水口５２を含む排水経路５０と拡散ファンユニット１００との間は、拡散ファンユニット１００の取付板１０１によって仕切られている。

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。なお、取付板１０１は、仕切部材の一例である。

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。すなわち、取付板１０１は、仕切り部材と部品取付部とを兼ねている。

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。

このように、上記構成の貯湯タンクユニット１１によれば、漏洩した冷媒を検出する冷媒センサ１１０をケーシング４０の内部に設け、この冷媒センサ１１０と排水経路５０との間に仕切部材（取付板１０１）を設けている。このため、冷媒センサ１１０の機能を維持しつつ、排水経路５０からの温水あるいは湯気から冷媒センサ１１０を保護できる。

また、冷媒センサ１１０が、排水経路５０の排水口５２よりも高い位置に配置されている。このため、排水口５２から排出された温水が跳ねて冷媒センサ１１０に飛び散ったり、排水口５２から排出された温水により発生する湯気が冷媒センサ１１０に触れたりするのを防ぐことができる。

また、拡散ファンユニット１００の取付板１０１は、仕切部材と部品取付部とを兼ねているので、部品点数が少なくなり、製造コストを低減できる。

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、拡散ファンユニット１００の取付板１０１が、仕切部材と部品取付部とを兼ねているが、これに限らない。排水経路と冷媒センサとを仕切る仕切部材と、拡散ファンユニット１００の各部品を取り付けるための部品取付部とをそれぞれ別体として構成してもよい。

上記実施形態では、冷媒センサ１１０によりＲ３２冷媒の漏洩が検出されると、ケーシング４０の内部に設けた拡散ファン１２０を駆動させることで、漏洩したＲ３２冷媒を拡散させているが、これに限らない。例えば、冷媒センサによりＲ３２冷媒の漏洩が検出されたときに、Ｒ３２冷媒が漏洩したことを表す信号を外部に出力し、この信号により、貯湯タンクユニットが設置されている屋内空間の空調装置を駆動させて、漏洩したＲ３２冷媒を拡散させるようにしてもよい。また、Ｒ３２冷媒の漏洩が検出されたときに、ユーザに対して、Ｒ３２冷媒の漏洩を報知するようにしてもよい。

上記実施形態では、ホッパー５３とホース５４とで、排水経路５０を構成しているが、これに限らない。貯湯タンク内の温水を排水できるものであれば、貯湯タンクユニットの設計に応じて、任意の構成を採用できる。

上記実施形態では、排水口５２を拡散ファンユニット１００の冷媒センサ１１０よりも低い位置に配置しているが、これに限らない。仕切部材によって、冷媒センサの機能を維持しつつ、排水経路からの温水あるいは湯気から冷媒センサを保護できるのであれば、排水口を拡散ファンユニットの冷媒センサよりも高い位置に配置してもかまわない。

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
４１ 前板
４２ 側板
４３ 後板
４４ 上板
４５ 底板
４６ ケーシング脚
４７ 貯湯タンク脚
４８ 蓋板
５０ 排水経路
５１ 逃がし弁
５２ 排水口
５３ ホッパー
５４ ホース
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 (3)

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、上記ケーシング（４０）内に漏洩した冷媒を検出する冷媒センサ（１１０）と、
   上記ケーシング（４０）内に配置され、上記貯湯タンク（１１）内の温水を排水するための排水経路（５０）と、
   上記排水経路（５０）と上記冷媒センサ（１１０）との間を仕切る仕切部材（１０１）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、
   上記排水経路（５０）には、排水口（５２）が設けられており、
   上記冷媒センサ（１１０）が、上記排水口（５２）よりも高い位置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、
   上記仕切部材（１０１）が、上記ケーシング（４０）内に部品を取り付けるための部品取付部（１０１）を兼ねていることを特徴とする貯湯タンクユニット。

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