JP4943924B2

JP4943924B2 - 貯湯タンクユニット

Info

Publication number: JP4943924B2
Application number: JP2007106034A
Authority: JP
Inventors: 宏和田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: JP2008261600A

Description

本発明は，所定の加熱手段によって加熱された後の温水が貯溜される貯湯タンクを備えてなる貯湯タンクユニットに関し，特に，その貯湯タンク内の水位を電気的手段を用いることなく表示する水位表示手段を備えてなる貯湯タンクユニットに関するものである。

貯湯式のヒートポンプ式給湯機は，ヒートポンプサイクルによって加熱された後の温水が貯溜される貯湯タンクを備えており，該貯湯タンク内から温水を給湯する。この貯湯タンクは，電気回路や各種の弁，ポンプなどの他の構成要素と共に，室外などに配置される貯湯タンクユニットに内蔵される。
このように構成されたヒートポンプ式給湯機では，例えば貯湯タンク内に配置した電極の通電の有無によって貯湯タンク内の水位検知が行われる（例えば，特許文献１参照）。但し，この場合には，ヒートポンプ式給湯機が電力の供給を受けて稼働している状態でなければ，貯湯タンク内の水位検知を行うことはできない。そのため，例えば災害などによる停電時には，貯湯タンク内の水位を確認することができない。
一方，特許文献２には，貯湯タンクからオーバーフローした温水が貯溜される補助タンク内の水位を，電気的手段を用いることなく表示する水位ゲージ（特許文献２の図２の水位ゲージ４２）が設けられている。この水位ゲージは，補助タンク内の上層及び下層に接続されており，補助タンク内の水位と同じ位置まで水が貯溜されることにより，補助タンク内の水位を表示する。この水位ゲージを貯湯タンクに流用すれば，該貯湯タンク内の水位を電気的手段を用いることなく表示することができる。
実開昭６２−２５７１５号公報特開２００１−１４１２４９号公報

しかしながら，貯湯タンクユニットは室外に配置されて外気にさらされることが多いため，例えば寒冷地や冬場などにマイナス温度の低温外気に触れて水位ゲージ内で水が凍結し，貯湯タンク内の水位を表示することができなくなるおそれがある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，内部に貯溜される水の水位で貯湯タンク内の水位を表示する水位表示手段内の水の凍結を防止することのできる貯湯タンクユニット及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，所定の加熱手段で加熱された後の温水が貯溜される貯湯タンクと，前記貯湯タンクの外側で該貯湯タンクに接続された内部が見通し可能な水位表示手段とを備えてなる貯湯タンクユニットに適用されるものであって，前記所定の加熱手段から前記貯湯タンクに温水を供給するための温水供給配管が，前記所定の加熱手段から前記水位表示手段の近傍を経由して前記貯湯タンクに接続されてなることを特徴とする貯湯タンクユニットとして構成される。
本発明によれば，前記温水供給配管内に流れる高温の温水によって，前記水位表示手段の周囲温度が上がるため，該水位表示手段内の水の凍結を防止することができる。なお，前記温水供給配管は，前記水位表示手段に接触していてもかまわない。
ところで，前記水位表示手段内の水が凍結しないように該水位表示手段を前記貯湯タンクと共に断熱材などで覆う場合には，断熱材を剥がさなければ前記水位表示手段の表示を目視することができないという問題が生じるが，本発明では，前記温水供給配管内に流れる温水によって前記水位表示手段の周囲温度を上げているため，断熱材などで覆う必要がなく該水位表示手段の表示を容易に確認することができる。しかも，前記温水供給配管を前記水位表示手段の加熱に用いているため，加熱ヒータなどを別途，追加する必要も無い。
また，本発明によれば，前記水位表示手段を断熱材などで覆う必要がないため，前記貯湯タンクや前記水位表示手段などを収容するユニット筐体に，外部から前記水位表示手段を見通し可能な一又は複数の透視部を設けておくことにより，前記水位表示手段による前記貯湯タンク内の水位の表示を，外部から前記透視部を介して目視で確認することができる。

ここで，前記ユニット筐体の横断面が矩形状である場合には，前記水位表示手段を前記ユニット筐体の二つの側壁によって形成された一又は複数の角部近傍に配置しておき，その角部を形成する二つの前記側壁各々に前記透視部を設けておくことにより，異なる二方向から前記水位表示手段を目視して前記貯湯タンク内の水位を確認することができる。例えば，前記ユニット筐体の設置場所において一方の前記側壁に設けられた前記透視部が塞がれる場合であっても，他方の前記側壁に設けられた前記透視部から内部の前記水位表示手段を見通すことができる。また，複数の角部に前記水位表示手段及び前記透視部を設けられる場合には，更に多くの方向から前記貯湯タンク内の水位を確認することができる。
また，前記貯湯タンクが円柱状に形成されている場合には，前記貯湯タンクと前記筐体ユニットとの間に間隙が形成され，一般に，その間隙には，電気回路や各種の弁，ポンプなどの構成要素が配置される。このとき，その構成要素は，前記間隙のうちメンテナンス時の作業性のよい前記筐体ユニットの前面部の間隙に配置される。したがって，前記間隙のうち前記筐体ユニットの背面部の間隙には，通常，構成要素は配置されない。しかし，前記水位表示手段は，前記筐体ユニットに設けられた前記透視部から見通すことができればよいため，該水位表示手段を，前記貯湯タンクと前記筐体ユニットの背面部に形成された前記角部との間隙を利用して配置することができる。
ところで，前記水位表示手段が，前記貯湯タンクの上層及び下層に接続されたものであれば，該水位表示手段によって前記貯湯タンクの全体の水位を表示することができる。もちろん，前記水位表示手段は，前記貯湯タンクの下層及び中層や，中層及び上層に接続され，その間の部分の水位を表示するものであってもよい。
さらに，前記水位表示手段に，温度に応じて変色する変色手段を設けておくことで，該水位表示手段内の水の温度が表示されるため，前記貯湯タンク内の温水の温度の指標とすることができる。
また，本発明は，前記貯湯タンクユニットを備えてなるヒートポンプ式給湯機の発明として捉えてもよい。

本発明によれば，前記温水供給配管内に流れる高温の温水によって，前記水位表示手段の近傍の雰囲気温度が上がるため，該水位表示手段内の水の凍結を防止することができる。また，前記温水供給配管内に流れる温水によって前記水位表示手段が加熱されるため，断熱材などで覆う必要がなく，該水位表示手段の表示を容易に確認することができる。しかも，前記温水供給配管を前記水位表示手段の加熱に用いているため，加熱ヒータなどを別途，追加する必要も無い。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成を示すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る貯湯タンクユニット２の概略構成図である。
まず，図１を用いてヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成について説明し，次に，図２を用いてヒートポンプ式給湯機Ｘに設けられた貯湯タンクユニット２の構造について説明する。
図１に示すように，ヒートポンプ式給湯機Ｘは，大別すると，ヒートポンプユニット１及び貯湯タンクユニット２を備えている。ヒートポンプユニット１に設けられた水熱交換器１２（所定の加熱手段の一例）と，貯湯タンクユニット２に設けられた貯湯タンク２１とは，水又は温水が流通される水配管３１，３２によって接続されている。
ヒートポンプユニット１は，圧縮機１１，水熱交換器１２，膨張弁１３及び室外空気熱交換器１４が順に接続されたヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）１０や，当該ヒートポンプサイクル１を統括的に制御する不図示のヒートポンプ制御部などを備えている。なお，前記ヒートポンプ制御部（不図示）は，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどの制御機器を有してなり，該ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って処理を実行するものである。

ヒートポンプユニット１では，前記ヒートポンプ制御部（不図示）によって圧縮機１１の稼働制御が行われることにより，ヒートポンプサイクル１０に，例えば水を９０℃程度の高温まで加熱することができる炭酸ガス冷媒の一例であるＣＯ₂冷媒が循環される。
具体的に，圧縮機１１において圧縮して吐出された高温高圧のＣＯ₂冷媒は，水熱交換器１２に流入して水配管３１から供給される水との間の熱交換によって冷却された後，膨張弁１３において膨張する。その後，膨張弁１３で膨張した低温低圧のＣＯ₂冷媒は，室外空気熱交換器１４に流入し，送風ファンで送風される室外空気との間の熱交換によって吸熱して気化した後，再度圧縮機１１に流入する。
これにより，水熱交換器１２では，ヒートポンプサイクル１０に循環されるＣＯ₂冷媒と水配管３１から供給される水との間で熱交換が行われることにより水が加熱される。なお，ヒートポンプサイクル１０に循環される冷媒は，ＣＯ₂冷媒に限られず他の冷媒（例えば，他の自然冷媒や，フロン系冷媒など）を用いてもよい。

一方，貯湯タンクユニット２は，水熱交換器１２で加熱された後の温水を貯溜する貯湯タンク２１と，水配管３１，３２を通じて水熱交換器１２及び貯湯タンク２１の間に水を循環させるための循環ポンプ３０と，貯湯タンク２１内の水位を表示する水位計４０（水位表示手段の一例）と，貯湯タンク２１から給湯経路２２を通じて給湯口２５に向けて供給される温水に給水口２４からの水を混合して給湯温度を調節するための給湯混合弁２３と，当該貯湯タンクユニット２を統括的に制御するタンク制御部５１（図２参照）とを備えている。なお，タンク制御部５１（図２参照）は，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどの制御機器を有してなり，該ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って処理を実行するものである。
貯湯タンク２１の下層には，貯湯タンク２１から水熱交換器１２に水を供給するための水配管３１が接続されており，貯湯タンク２１の上層には，水熱交換器１２から貯湯タンク２１に温水を供給するための水配管３２（温水供給配管の一例）が接続されている。

貯湯タンクユニット２では，タンク制御部５１（図２参照）によって循環ポンプ３０の稼働制御が行われることにより，貯湯タンク２１の下層から水配管３１を通じてヒートポンプユニット１の水熱交換器１２に水が供給される。そして，水熱交換器１２で９０℃程度まで加熱された後の高温の温水は，水配管３２を通じて貯湯タンク２１の上層に還流される。なお，このような貯湯タンク２１内の水の沸き上げ動作は，深夜時間帯や，貯湯タンク２１内の温度が低下した場合など，必要に応じて適時実行される。
そして，貯湯タンクユニット２では，給湯口２５が開かれることにより，給水口２４から給湯経路２２にかかっている水圧によって貯湯タンク２１の上層から給湯経路２２を通じて給湯口２５に温水が出力される。

水位計４０は，貯湯タンク２１の外側で該貯湯タンク２１内の上層（上鏡板部）及び下層（下鏡板部）に接続された内部が見通し可能な配管であって，見通し可能な部分は，例えば，アクリルやガラスなどの透明な材質から構成されている。水位計４０内には，貯湯タンク２１内の水位と同じ位置まで水が溜まることになる。したがって，水位計４０の水位を目視することによって，貯湯タンク２１内の水位を確認することができる。特に，水位計４０は，貯湯タンク２１内の上層及び下層に亘って接続されているため，該水位計４０には貯湯タンク２１の全体の水位が表示される。このように構成された水位計４０は，通電を必要としないため，当該ヒートポンプ式給湯機Ｘに電力が供給されていない状況であっても，貯湯タンク２１内の水位を表示することができる。
ところで，前述したように，貯湯タンクユニット２は，室外に配設されることが多く，寒冷地や冬場などにマイナス温度の低温外気にさらされることがあるため，水位計４０内の水が凍結するおそれがある。
しかしながら，本発明の実施の形態に係る貯湯タンクユニット２では，ヒートポンプユニット１で加熱された後の高温の温水が流通する水配管３２が，水位計４０の近傍を経由して貯湯タンク２１に接続されている。これにより，水位計４０の周囲温度がマイナス温度になることを防止し，該水位計４０内の水の凍結を防止することができる。以下，図２を用いて，貯湯タンクユニット２の構造の一例について説明する。

ここに，図２（ａ）は貯湯タンクユニット２の内部構造を正面から見た図，図２（ｂ）は貯湯タンクユニット２の内部構造を左側から見た図，図２（ｃ）は貯湯タンクユニット２の内部構造を上面から見た図，図２（ｄ）は貯湯タンクユニット２を左側から見た外観図である。
図２に示すように，貯湯タンクユニット２は，貯湯タンク２１や循環ポンプ３０，水位計４０，タンク制御部５１などを収容するユニット筐体２０を有している。ユニット筐体２０は，上面２０ａ，底面２０ｂ，及び四つの側壁２０ｃ〜２０ｆを有する横断面が矩形状の箱体である。ユニット筐体２０内には，略円柱状に形成された貯湯タンク２１と，側壁２０ｃ〜２０ｆで形成された四つの角部との間に間隙が形成されている。
図２（ａ），（ｂ）に示すように，循環ポンプ３０やタンク制御部５１などの構成要素は，メンテナンス作業が行いやすいユニット筐体２０の前面部において，貯湯タンク２１と側壁２０ｃ，２０ｄ，２０ｆとの間隙に配置されている。これらの構成要素は，ユニット筐体２０の前面に相当する側壁２０ｃを取り外すだけでメンテナンスを行うことができる。
一方，図２（ｂ），（ｃ）に示すように，水位計４０は，二つの側壁２０ｄ，２０ｅで形成された角部近傍，即ち循環ポンプ３０やタンク制御部５１などの構成要素が配置されていない背面部のスペースを利用して配置されている。なお，水位計４０は側壁２０ｆ，２０ｅで形成された角部近傍に配置されるものであってもよい。

そして，図２（ｂ）に示すように，図外のヒートポンプユニット１から供給される高温の温水が流通する水配管３２は，ユニット筐体２０の下方から水位計４０に沿ってユニット筐体２０の上方まで配管され，貯湯タンク２１の上層に接続されている。なお，水配管３２は，水位計４０に接触していてもよい。
このように，貯湯タンクユニット２では，貯湯タンク２１に温水を供給するための水配管３２が，水位計４０の近傍を経由して貯湯タンク２１に接続されているため，水位計４０の周囲温度は，水配管３２内に流通する高温の温水によって温められることになり，該水位計４０内の水の凍結を防止することができる。特に，一日の内でも最も外気温度が低くなり水位計４０内の水が凍結するおそれが最も高くなる深夜時間帯などに貯湯タンク２１内の水の沸き上げを行う構成では，該水位計４０内の水が凍結するおそれを格段に低下させることができる。また，水位計４０の周囲温度の加熱に水配管３２を利用しているため，加熱ヒータなどの別の構成要素を追加する必要がなく，部品点数やコストを増加させることなく水位計４０内の水の凍結を防止することができる。

さらに，図２（ｃ），（ｄ）に示すように，ユニット筐体２０において水位計４０が配置される角部を形成する側壁２０ｄ，２０ｅ各々には，外部からユニット筐体２０に内蔵された水位計４０を見通し可能な透視窓４１（透視部の一例）が設けられている。透視窓４１は，例えば透明プラスチックなどで形成されている。
したがって，ユーザやメンテナンス業者などは，ユニット筐体２０の外部から透視窓４１を介して内部の水位計４０を容易に見通すことができ，該水位計４０の表示によって貯湯タンク２１内の水位を確認することができる。特に，ユニット筐体２０では，側壁２０ｄ，２０ｅに共に透視窓４１が設けられているため，貯湯タンクユニット２の左方向及び後方の二方向から水位計４０を目視することができる。例えば，貯湯タンクユニット２の設置状況によって一方の透視窓４１が塞がれる場合であっても，他方の透視窓４１を介して水位計４０を目視することができる。ここで，透視窓４１は，図２（ｄ）に示すように長尺状に形成された一連のものの他に，例えば，水位計４０に沿って所定間隔ごとに複数に分割された複数の透視窓であってもよい。

なお，本実施の形態では，水位計４０が一つである場合について説明したが，該水位計４０を複数設けておくことも他の実施例として考えられる。
例えば，ユニット筐体２０の側壁２０ｄ，２０ｅによって形成される角部と，側壁２０ｅ，２０ｆによって形成される角部との各々に水位計４０を配設することが考えられる。この場合には，水配管３２をその二つの水位計４０の近傍を経由する二つの配管（温水供給配管の一例）に分岐するように構成することで，その二つの水位計４０内の水の凍結を防止することができる。このとき，透視窓４１は，二つの水位計４０に対応して，側壁２０ｄ，２０ｅと側壁２０ｅ，２０ｆとに各々設けておけばよい。

さらに，水位計４０の内部に，温度に応じて変色する変色部材（変色手段の一例）を設けておくことが望ましい。例えば，溶融性顔料の融点を利用した示温エレメントなどを用いればよいが，これに限られるものではなく，従来周知の技術を採用すればよい。
これにより，水位計４０内の水の温度を前記変色部材の変色によって表示させることができ，貯湯タンク２１内の温水の温度を判断するための指標として用いることができる。例えば，災害などにより停電が発生した状況において，貯湯タンク２１内の温水を，該貯湯タンク２１の下部に設けられた排水口５２を開いて出力させる場合などの危険性を低減することができ，火傷などを防止することができる。
なお，本実施の形態においては，水位計４０は，ほぼ円柱状の貯湯タンク２１の上鏡板部と下鏡板部の外周付近に接続されているが，中心付近に接続してもよい。或いは，ほぼ円柱状の貯湯タンク２１の側壁に接続されてもよい。
また，水位計４０は，貯湯タンク２１の上層及び下層に接続されるものに限られず，貯湯タンク２１における略鉛直方向に離間した任意の２箇所に亘って接続されるものであればよい。例えば，水位計４０が，貯湯タンク２１の下層及び中層や，中層及び上層に接続されたものであって，その間の部分の水位を表示するもあることが考えられる。

本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機の概略構成を示すブロック図。本発明の実施の形態に係る貯湯タンクユニットの概略構成図。

符号の説明

１…ヒートポンプユニット
１０…ヒートポンプサイクル
１１…圧縮機
１２…水熱交換器
１３…膨張弁
１４…室外空気熱交換器
２…貯湯タンクユニット
２０…ユニット筐体
２０ａ…上面
２０ｂ…底面
２０ｃ〜ｆ…側壁
２１…貯湯タンク
２２…給湯経路
２３…給湯混合弁
２４…給水口
２５…給湯口
３０…循環ポンプ
３１…水配管
３２…水配管（温水供給配管の一例）
４０…水位計（水位表示手段の一例）
４１…透視窓（透視部の一例）
５１…タンク制御部
５２…排水口

Claims

所定の加熱手段で加熱された後の温水が貯湯される貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの外側で前記貯湯タンクに接続された内部が見通し可能な水位表示手段と、
前記所定の加熱手段から前記貯湯タンクに前記温水を供給するための温水供給配管と
を備え、
前記温水供給配管は、前記所定の加熱手段から前記水位表示手段の近傍を経由して前記貯湯タンクに接続され、
前記水位表示手段は、前記温水供給配管内を流通する前記温水により加熱されて凍結を防止される、貯湯タンクユニット。
前記貯湯タンクは下部に設けられた排水口を含み、
前記水位表示手段に、温度に応じて変色する変色手段が設けられている、請求項１に記載の貯湯タンクユニット。