JP5399327B2

JP5399327B2 - 貯湯タンクユニット

Info

Publication number: JP5399327B2
Application number: JP2010145791A
Authority: JP
Inventors: 直人野邑
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: JP2012007849A

Description

本発明は、貯湯タンクと、貯湯タンクを収納する直方体形状の外装ケーシングとを備える貯湯タンクユニットであって、外装ケーシング内に、貯湯タンク内のタンク水を流す管と他の流体を流す管とを有し、タンク水と他の流体との間で熱交換させる管状の熱交換器を収納したものに関する。

従来、この種の貯湯タンクユニットとして、特許文献１により、タンク水とヒートポンプユニットで加熱された冷媒との間で熱交換させてタンク水を加熱する管状の熱交換器を貯湯タンクの周りに螺旋状に巻回させて配置したものが知られている。

然し、上記の如く貯湯タンクの周りに螺旋巻きの熱交換器を設置すると、貯湯タンクユニットのコンパクト化を図ることができるものの、熱交換器の交換や修理等のメンテナンスを行う際、外装ケーシングを一旦解体し、熱交換器を貯湯タンクの上方に持ち上げて取り外すことが必要になり、作業が非常に面倒になる。

また、寒冷地では、貯湯タンクユニットを屋内に設置することが多い。そして、設置場所の天井に熱交換器が当たって、貯湯タンクの上方まで熱交換器を持ち上げられず、熱交換器が取り外し不能になることもある。

特開２００５−３１５４８０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、外装ケーシングの前面から熱交換器を容易に脱着することができるようにしたメンテナンス性に優れた貯湯タンクユニットを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、貯湯タンクと、貯湯タンクを収納する直方体形状の外装ケーシングとを備える貯湯タンクユニットであって、外装ケーシング内に、貯湯タンク内のタンク水を流す管と他の流体を流す管とを有し、タンク水と他の流体との間で熱交換させる管状の熱交換器を収納するものにおいて、熱交換器は、貯湯タンクの前方位置で横方向にのびる上下複数の横管部と、各横管部を上方に隣接する横管部と下方に隣接する横管部とに夫々接続する横方向一方と他方のＵターン部とを有し、各Ｕターン部は、貯湯タンクの横側方に位置するように横管部に対し後方に屈曲していることを特徴とする。

本発明によれば、熱交換器が貯湯タンクの前方に位置する横管部と、貯湯タンクの横側方に位置するＵターン部とで構成されるため、外装ケーシングの前面から熱交換器を容易に脱着できるようになり、メンテナンス性が向上する。また、Ｕターン部を横管部に対し後方に屈曲させることにより、外装ケーシングの奥行きを有効に活用して、熱交換器の全長を長くすることができ、熱交換器での熱交換効率も確保できる。

また、一般的に、貯湯タンクを被覆する断熱材料製のカバーを設けるが、この場合、カバーの外面に、少なくともＵターン部を受け入れる凹部を形成することが望ましい。これによれば、横方向一方のＵターン部と横方向他方のＵターン部との間の横幅を凹部の分だけ短縮でき、その分外装ケーシングの横幅も短縮することができ、貯湯タンクユニットのコンパクト化を図ることができる。

また、凹部に挿入したＵターン部を外方から覆う断熱材料製の蓋体をカバーに着脱自在に取付けることが望ましい。ここで、横管部は断熱チューブで被覆できるが、ある程度の厚さを持つ断熱チューブは屈曲させ難く、Ｕターン部をこのような断熱チューブで被覆することは困難である。上記の如く蓋体を取り付ければ、Ｕターン部での放熱を断熱チューブで被覆せずに防止でき、有利である。

本発明の実施形態の貯湯タンクユニットを具備するハイブリッド型貯湯式給湯暖房装置の構成を示す説明図。実施形態の貯湯タンクユニットの斜視図。実施形態の貯湯タンクユニットに設ける熱交換器の斜視図。図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。

図１は、本発明の実施形態の貯湯タンクユニット１を具備するハイブリッド型貯湯式給湯暖房装置を示している。貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク２と、貯湯タンク２を収納する外装ケーシング３とから成る。また、給湯暖房装置は、タンク水（貯湯タンク２内の水）を加熱する加熱装置４と、補助熱源機５とを備えている。補助熱源機５は、給湯用熱源部５１と暖房用熱源部５２とを有する複合熱源機で構成されており、給湯用熱源部５１により、貯湯タンク２から出湯される温水を補助的に加熱し、暖房用熱源部５２により、暖房回路６に循環させる熱媒体（水や不凍液等）を補助的に加熱するようにしている。

加熱装置４は、冷媒を蒸発器４１からコンプレッサ４２と放熱器４３と膨張弁４４とを介して蒸発器４１に戻すヒートポンプユニットで構成される。蒸発器４１にはファン４１ａが付設されており、冷媒がファン４１ａにより送風される大気の熱を吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒はコンプレッサ４２で圧縮されて高温高圧になり、放熱器４３で放熱した後、膨張弁４４で減圧されて蒸発器４１に戻される。また、貯湯タンク２の底部から頂部に加熱装置４の放熱器４３を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路４５を設けている。タンク水加熱回路４５には、加熱装置４側に位置させて、循環ポンプ４５ａが介設されている。そして、循環ポンプ４５ａの作動により、貯湯タンク２の底部から低温のタンク水が放熱器４３に供給され、放熱器４３における冷媒との熱交換でタンク水が加熱されて貯湯タンク２の頂部に戻されるようにしている。

貯湯タンク２は、上下方向に長手の容量が例えば５０Ｌのタンクである。貯湯タンク２の底部には給水路２１が接続され、頂部には出湯路２２が接続されている。給水路２１には、給水用外部配管２１ａからの冷水が減圧弁２１ｂを介して供給される。また、減圧弁２１ｂの下流側の給水路２１の部分から分岐する分岐給水路２１ｃが設けられており、この分岐給水路２１ｃと出湯路２２とを、給湯栓等の給湯端末（図示せず）に連なる給湯路２３の上流端に合流して接続している。そして、貯湯タンク２から出湯路２２を介して出湯される温水と、分岐給水路２１ｃを介して供給される冷水との混合比を湯水混合手段２４により調節し、設定温度の湯が給湯端末に供給されるようにしている。

湯水混合手段２４は、分岐給水路２１ｃの分岐部よりも下流側の給水路２１の部分に介設した第１流量調節弁２４ａと、分岐給水路２１ｃに介設した第２流量調節弁２４ｂとで構成されている。ここで、貯湯タンク２から出湯路２２への出湯量は、給水路２１から貯湯タンク２への給水量に等しい。そのため、貯湯タンク２から出湯路２２を介して出湯される温水の流量を第１流用調節弁２４ａにより調節できる。従って、第１と第２の両流量調節弁２４ａ，２４ｂにより温水と冷水の混合比を自動調節して、設定温度の湯を給湯端末に供給することができる。

また、給湯路２３には、バイパス弁２３ａが介設されると共に、このバイパス弁２３ａと並列に、補助熱源機５の給湯用熱源部５１が接続されている。そして、出湯路２２に出湯される温水の温度が設定温度未満になったときは、バイパス弁２３ａを閉弁して、給湯用熱源部５１を作動させ、この熱源部５１により水を設定温度に加熱するようにしている。更に、分岐給水路２１ｃと給湯路２３とを第２流量調節弁２４ｂと並列に接続するバイパス路２３ｂを設け、このバイパス路２３ｂに、貯湯タンク２から出湯される湯温が高すぎるときに開く熱湯防止弁２３ｃを介設している。

また、貯湯タンク２内に気泡が貯まって圧力が過度に上昇することを防止するために、貯湯タンク２の頂部には、圧力が所定値以上になったときに開弁する圧力逃がし弁２５が接続されている。

暖房回路６は、暖房熱源部５２で加熱された熱媒体を暖房端末（図示せず）に送る暖房往き管路６１と、暖房端末を通過した熱媒体を戻す暖房戻り管路６２とで構成されている。そして、暖房戻り管路６２に熱交換器７を介設すると共に、貯湯タンク２の上部の高温のタンク水を熱交換器７と循環ポンプ８１とを介して貯湯タンク２の底部に戻す熱媒体加熱回路８を設け、暖房端末から戻された低温の熱媒体を熱交換器７において高温のタンク水により加熱するようにしている。また、暖房戻り管路６２に液々熱交換器７と並列にバイパス弁６３を介設し、熱媒体の循環量が所定量以上になったときにバイパス弁６３を開いて、液々熱交換器７での圧力損失の低減を図るようにしている。

図２を参照して、外装ケーシング３は、底板３１と、底板３１上に設けたフレーム枠３２と、フレーム枠３２にこれを覆うようにして取付けられる、図示省略した前板、後板、左右の側板及び天板とで構成されている。

外装ケーシング３内には、前記熱交換器７が収納されている。熱交換器７は、熱媒体加熱回路８に循環するタンク水が流れる外管７ａと、暖房回路６に循環する熱媒体が流れる内管７ｂとの内外２重の管状に形成され（図４参照）、高温のタンク水と低温の熱媒体との間の熱交換で熱媒体を加熱する。

また、熱交換器７は、図２、図３に示す如く、貯湯タンク２の前方位置で横方向にのびる上下複数本（図示例では４本）の横管部７１と、各横管部７１を上方に隣接する横管部７１と下方に隣接する横管部７１とに夫々接続する横方向一方と他方のＵターン部７２とを有する。そして、熱交換器７の最上側の横管部７１の末端において、外管７ａと内管７ｂとに夫々熱媒体加熱回路８の上流側の管８ａと暖房戻り管路６２の下流側の管６２ｂとを接続し、最下側の横管部７１の末端において、外管７ａと内管７ｂとに夫々熱媒体加熱回路８の下流側の管８ｂと暖房戻り管路６２の上流側の管６２ａとを接続している。また、各Ｕターン部７２は、貯湯タンク２の横側方に位置するように横管部７１に対し後方に屈曲している。即ち、各Ｕターン部７２は、貯湯タンク２の横側方に位置するように横管部７１に対し屈曲して後方にのびる直管部７２ａと、直管部７２ａの後端のＵ字状の曲管部７２ｂとで構成されている。

また、貯湯タンク２は、放熱を防止するために、発泡ウレタン等の断熱材料製のカバー２ａで被覆されている。そして、カバー２ａの横側部外面に、図４に示す如く、Ｕターン部７２を受け入れる凹部２ｂを形成し、更に、凹部２ｂに挿入したＵターン部７２を外方から覆う発泡ウレタン等の断熱材料製の蓋体２ｃをカバー２ａに着脱自在に取付けている。

ここで、凹部２ｂは、カバー２ａの前面に達するように形成されている。そして、Ｕターン部７２に蓋体２ｃを被せた状態で、Ｕターン部７２を蓋体２ｃと一緒に前方から凹部２ｂに挿脱自在としている。尚、横管部７１は、放熱を防止するため、断熱チューブ７１ａで被覆されている。

上述した本実施形態によれば、熱交換器７が貯湯タンク２の前方に位置する横管部７１と、貯湯タンク２の横側方に位置するＵターン部７２とで構成されるため、外装ケーシング３の前板を取り外すことで、ケーシング前面から熱交換器７を容易に脱着できるようになり、メンテナンス性が向上する。また、Ｕターン部７２を横管部７１に対し後方に屈曲させることにより、外装ケーシング３の奥行きを有効に活用して、Ｕターン部７２の直管部７２ａの前後長を長くすることができる。その結果、熱交換器７の全長を長くして、熱交換器７での熱交換効率も確保できる。

また、貯湯タンク２を被覆するカバー２ａの横側部外面に、Ｕターン部７２を受け入れる凹部２ｂを形成するため、横方向一方のＵターン部７２と横方向他方のＵターン部７２との間の横幅を凹部２ｂの分だけ短縮でき、その分外装ケーシング３の横幅も短縮することができ、貯湯タンクユニット１のコンパクト化を図ることができる。

また、横管部７１は断熱チューブ７１ａで被覆できるが、ある程度の厚さを持つ断熱チューブは屈曲させ難く、Ｕターン部７２をこのような断熱チューブで被覆することは困難である。然し、本実施形態では、カバー２ａの凹部２ｂに挿入したＵターン部７２を蓋体２ｃで外方から覆うため、Ｕターン部７２を断熱チューブで被覆しなくても、Ｕターン部７２での放熱を防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カバー２ａの前面に、熱交換器７の横管部７１を受け入れる凹部を形成すると共に、横管部７１を外方から覆う蓋体をカバー２ａに着脱自在に取付けてもよい。また、上記実施形態の熱交換器７は、内外２重の管状に形成されているが、タンク水が流れる管と他の流体が流れる管とを抱き合わせた形態の管状に形成することも可能である。

また、上記実施形態では、は、タンク水を加熱する加熱装置（ヒートポンプユニット）４に加えて補助熱源機５を設けたハイブリッド型貯湯式給湯暖房装置用の貯湯タンクユニット１に本発明を適用したものであるが、補助熱源機５を設けない貯湯式給湯暖房装置用や貯湯式給湯装置用の貯湯タンクユニットであっても、加熱装置４で加熱された流体とタンク水との熱交換を行う熱交換器を外装ケーシング３内に収納する場合には、同様に本発明を適用できる。尚、加熱装置４は、太陽熱集熱器や燃料電池等のヒートポンプユニット以外のものであってもよい。

１…貯湯タンクユニット、２…貯湯タンク、２ａ…カバー、２ｂ…凹部、２ｃ…蓋体、３…外装ケーシング、７…熱交換器、７ａ…外管（タンク水を流す管）、７ｂ…内管（他の流体を流す管）、７１…横管部、７２…Ｕターン部。

Claims

貯湯タンクと、貯湯タンクを収納する直方体形状の外装ケーシングとを備える貯湯タンクユニットであって、外装ケーシング内に、貯湯タンク内のタンク水を流す管と他の流体を流す管とを有し、タンク水と他の流体との間で熱交換させる管状の熱交換器を収納するものにおいて、
熱交換器は、貯湯タンクの前方位置で横方向にのびる上下複数の横管部と、各横管部を上方に隣接する横管部と下方に隣接する横管部とに夫々接続する横方向一方と他方のＵターン部とを有し、
各Ｕターン部は、貯湯タンクの横側方に位置するように横管部に対し後方に屈曲していることを特徴とする貯湯タンクユニット。
請求項１記載の貯湯タンクユニットであって、貯湯タンクを被覆する断熱材料製のカバーが設けられるものにおいて、
カバーの外面に、少なくとも前記Ｕターン部を受け入れる凹部が形成されることを特徴とする貯湯タンクユニット。
前記凹部に挿入した前記Ｕターン部を外方から覆う断熱材料製の蓋体が前記カバーに着脱自在に取付けられることを特徴とする請求項２記載の貯湯タンクユニット。