JP5677045B2

JP5677045B2 - タンク

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Publication number: JP5677045B2
Application number: JP2010258750A
Authority: JP
Inventors: 藤原　巨典; 巨典藤原; 博有田
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP2012107844A

Description

本発明は、液体を貯留するタンクに関し、特に、内部にタンク内の液体と熱交換を行う熱交換器が配置されたタンクに関する。

加熱された液体の貯留するタンクにおいて、内部にタンク内の液体と熱交換を行う熱交換器が配置されたタンクが知られている（例えば、特許文献１の図６参照）。タンクの内部に配置された熱交換器は、らせん状に巻かれた蛇管からなり、タンク壁面の接続穴で溶接されて固定され、熱交換器がタンク内で下方に垂れ下がらないように吊り部材（吊り金具）が配置されている。

吊り部材は、一端側がタンクの上端部に固定され、他端側に設けられた支持部で熱交換器を支持する構造となっている。この吊り部材は、支持部が熱交換器の一部を無端状に囲む状態で支持するものである。

特許第３９１３５５９号公報

しかしながら、上記した従来の吊り部材の構造では、吊り部材が熱交換器の一部を無端状に囲む状態で支持するものであるため、熱交換器と吊り部材とを固定する作業に手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は、熱交換器の取り付け作業を容易に行うことができるタンクを提供することを課題とする。

このような目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内部に配置されるとともに、配管間の間隔が所定値で固定されている熱交換器と、該熱交換器を吊り下げる吊り部材と、を備え、液体を貯留するタンクであって、前記吊り部材は、一端側に、自身を前記タンクの上部に固定する固定部が設けられるとともに、他端側に、前記熱交換器の被支持部を載置して当該熱交換器を支持するように屈曲した支持部が設けられ、前記吊り部材は、前記支持部の先端が前記熱交換器の前記所定値の配管間の間隔を通過して前記被支持部を前記支持部上に載置して支持する支持位置と、該支持位置から離れた位置との間で、前記支持部が当該支持部に加わる荷重によって弾性的に変位可能に構成されることを特徴とする。

本発明によれば、熱交換器の取り付け作業を容易に行うことができるタンクを提供することができる。

本実施形態に係る給湯機の構成模式図である。タンク内部に配置された熱交換器を上からタンクの軸方向に見た配置図である。タンクの上鏡部および熱交換器の一部を切断した側面部分断面図である。タンク内部で熱交換器を吊る吊り部材を説明する図であり、（ａ）は熱交換器を取り付ける前の状態の図であり、（ｂ）から（ｄ）は熱交換器を押し当てている状態の図であり、（ｅ）は熱交換器を吊っている状態の図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪給湯機≫
図１は、本実施形態に係る給湯機１０の構成模式図である。
給湯機１０は、タンク水を貯留するタンク１と、減圧弁１５を有しタンク１に給水する給水回路と、沸き上げポンプ１６を有しタンク水を循環する沸き上げ回路と、コンプレッサ１１等を有するヒートポンプ回路と、熱交換器２および追焚きポンプ１７を有し浴槽Ｙの浴水を加熱する追焚き回路と、給湯端末Ｘにタンク水を供給する給湯回路とを備えている。

＜タンク＞
タンク１は、その外形が縦型の円柱状を呈しており、その内部に高温のタンク水を貯溜するものである。タンク１は、上端側に配置されタンク１の上端部を構成する上鏡部１Ａと、円筒状の胴体部１Ｂと、下端側に配置されタンク１の下端部を構成する下鏡部１Ｃと、上鏡部１Ａに固定された熱交換器２と、を備えている。上鏡部１Ａ、胴体部１Ｂおよび下鏡部１Ｃは、金属（ＳＵＳ等）製である。上鏡部１Ａの下側開口縁と胴体部１Ｂの上側開口縁、下鏡部１Ｃの上側開口縁と胴体部１Ｂの下側開口縁、はそれぞれ周方向に溶接されている。

上鏡部１Ａは、側断面視で逆凹状を呈しており、その上側に配置され略水平面方向に延び、平面視で円形の端壁部１Ａａと、端壁部１Ａａの周縁から軸方向下向きに伸びる円筒状の周壁部１Ａｂと、を備えている。
周壁部１Ａｂには、熱交換器２の上流側接続部２ａおよび下流側接続部２ｂが挿通され、溶接等によって固定される。

熱交換器２は、タンク１内を経由するように配置され、追焚き時に、浴槽Ｙの浴水がその内部を通流し、熱交換器２内の浴水とタンク１内の高温のタンク水との間で熱交換させ、浴水を加熱することで、追焚きするものである。このような熱交換器２は、本実施形態では、配管がらせん状に巻かれた蛇管として構成されており、熱交換率が高められている。

＜給水回路＞
給水回路は、配管１５ａ、減圧弁１５および配管１５ｂが直列に接続されて構成されている。外部の給水源からの給水（例えば、水道水や井戸水）が、配管１５ａ、所定圧力に減圧する減圧弁１５、配管１５ｂを介して、タンク１の下部（底部）に導入されるようになっている。

＜沸き上げ回路＞
沸き上げ回路は、タンク１の下部と接続された配管１６ａ、沸き上げポンプ１６、配管１６ｂ、コンデンサ（凝縮器）１２およびタンク１の上部に接続された配管１６ｃが直列に接続されて構成されている。
そして、タンク水の沸き上げ時、つまり、後述するヒートポンプ回路（コンプレッサ１１）が作動している状態で、沸き上げポンプ１６が作動すると、タンク１の下部のタンク水が沸き上げポンプ１６に吸引され、コンデンサ１２で加熱された後、タンク１の上部に流入するようになっている。
したがって、タンク水の温度は、上方が高く、下方に向かうにつれて低くなる。

＜ヒートポンプ回路＞
ヒートポンプ回路は、冷媒を圧縮／膨張させることで、熱を汲み上げ、配管１６ａ〜配管１６ｃを循環するタンク水を加熱し、沸き上げるように構成されている。
ヒートポンプ回路は、制御装置（図示せず）の指令に従って作動し、冷媒を圧縮し高温とするコンプレッサ１１と、コンプレッサ１１からの高温の冷媒を凝縮させると共に、循環するタンク水を加熱するヒータとなるコンデンサ（凝縮器）１２と、コンデンサ１２からの冷媒を膨張させる膨張弁１３と、外気の熱を吸熱し、膨張した冷媒を蒸発させるエバポレータ（蒸発器）１４と、を備えている。

なお、コンプレッサ１１および沸き上げポンプ１６は、制御装置（図示せず）によって、タンク１の温度センサ（図示せず）を介して検出されるタンク水の温度が所定タンク水温度以上となるように、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。
また、タンク水を加熱する加熱手段は、ヒートポンプ回路に限定されず、その他に例えば、タンク１内に設けられ、通電すると発熱する複数の電気ヒータでもよい。

＜追焚き回路＞
追焚き回路は、浴槽Ｙの浴水を追焚きするため、浴槽Ｙとタンク１の熱交換器２との間で浴水を循環させる回路であり、追焚き時に作動する追焚きポンプ１７を備えて構成されている。
さらに説明すると、浴槽Ｙは、配管１７ａを介して、追焚きポンプ１７の吸入口に接続されており、追焚きポンプ１７の吐出口は、配管１７ｂを介して、熱交換器２の上流端（上流側接続部２ａ）に接続されている。そして、熱交換器２の下流端（下流側接続部２ｂ）は、配管１７ｃを介して、浴槽Ｙに接続されている。

＜給湯回路＞
給湯回路は、給湯端末Ｘに高温のタンク水を供給するための回路であり、タンク１の上部に接続された配管１６ｃから分岐した配管１８ａが給湯端末Ｘに接続されて構成されている。
給湯端末Ｘを開状態とすることにより、給水回路（配管１５ａ、減圧弁１５、配管１５ｂ）を介して、タンク１の下部（底部）に給水が導入され、タンク１の内部のタンク水が押し上げられる。そして、タンク１の上部に貯留された高温のタンク水が押し上げられ、配管１８ａを介して給湯端末Ｘに供給されるようになっている。

≪タンク≫
次に、タンク１の上鏡部１Ａ内部に配置された熱交換器２について、図２および図３を用いて更に説明する。
図２は、タンク１内部に配置された熱交換器２を上からタンクの軸方向に見た配置図である。図３は、タンク１の上鏡部１Ａおよび熱交換器２の一部を切断した側面部分断面図である。
タンク１の上鏡部１Ａには、熱交換器２と、吊り部材３と、バッフル４とが配置されている。

熱交換器２は、配管がらせん状に巻かれた蛇管として構成されており、熱交換器２の配管内を流通する浴槽Ｙ（図１参照）の浴水と、タンク１内のタンク水との間における熱交換率が高められている。

ここで、図１に示すように、沸き上げ回路（配管１６ａ、沸き上げポンプ１６、配管１６ｂ、コンデンサ１２および配管１６ｃを有する回路）で沸き上げられた高温のタンク水はタンク１の上部から貯留されるため、タンク１内のタンク水は上部ほど高温となっている。このため、熱交換器２の下側の接続部を熱交換器２への入口である上流側接続部２ａとして、熱交換器２の上側の接続部を熱交換器２への出口である下流側接続部２ｂとして、浴水を下から上に流すようにしている。

上流側接続部２ａおよび下流側接続部２ｂは周壁部１Ａｂを挿通して、溶接等によって固定されている。上流側接続部２ａには配管１７ｂが接続され、その上方に位置する下流側接続部２ｂには配管１７ｃが接続される（図１参照）。

結束部材５は、図３に示すように、熱交換器２のらせん状に巻かれた配管を、上下方向（タンク１の軸方向）の配管間の間隔が固定されるように固定する部材である。

バッフル４は、端壁部１Ａａに固定され、吊り部材３を取り付けるための部材である。
吊り部材３は、一端がバッフル４に固定され、他端に形成された支持部３ａ（図４参照）で熱交換器２の一部（配管２ｃ）を（引っ掛けて）支持している。なお、本実施形態の吊り部材３は、金属（ＳＵＳ等）製の板部材を折り曲げ加工して形成される。

このように、熱交換器２は、上流側接続部２ａおよび下流側接続部２ｂで上鏡部１Ａの周壁部１Ａｂで溶接等によって固定され、吊り部材３により上鏡部１Ａの端壁部１Ａａから吊り下げられていることにより、タンク１内で熱交換器２が下方に垂れ下がることを防いでいる。

＜熱交換器の取り付け方法＞
タンク１の上鏡部１Ａに熱交換器２を固定する取り付け方法について説明する。
まず、上鏡部１Ａの内部空間に配置されるように、上鏡部１Ａの端壁部１Ａａにバッフル４を溶接などして固定する。
そして、バッフル４に吊り部材３を固定する。吊り部材３とバッフル４との固定方法は、図３に示すように、吊り部材３の一端側をねじ留めして固定しているが、溶接して固定してもよい。

なお、吊り部材３の位置は、図２に示すように、タンク１の軸方向に見て、熱交換器２の上流側接続部２ａから１８０°の位置としている。即ち、仮想線Ｌ_ｃ上に上流側接続部２ａと吊り部材３とが配置される。ここで、上流側接続部２ａは、図１に示すように、熱交換器２が上鏡部１Ａの周壁部１Ａｂと溶接して固定される２つの接続部２ａ，２ｂのうち下側の接続部である。このように、熱交換器２の下側の接続部である上流側接続部２ａと対向する位置に吊り部材３を配置して熱交換器２を支持することが望ましい。
もっとも、吊り部材３の位置はこれに限られるものではなく、タンク１の軸方向に見て、熱交換器２の中心を通る仮想線Ｌ（図２参照）によって区分される二つ半円弧状部分のうち、上流側接続部２ａおよび下流側接続部２ｂのうちいずれか一方が属する半円弧状部分とは別の半円弧状部分に吊り部材３が位置するようにしてもよい。すなわち、効果を奏する範囲において適宜位置を決めることができる。

次に、熱交換器２のらせん状に巻かれた配管を、上下の配管間の間隔が固定されるように結束部材５で固定する。
なお、結束部材５の取り付け位置は、図２に示すように、タンク１の軸方向に見て、熱交換器２の巻回される円の中心を通る直線状（仮想線Ｌ_５）に位置するように２箇所取り付けられている。
もっとも、結束部材５の取り付け位置はこれに限られるものではなく、タンク１の軸方向に見て、熱交換器２の巻回される円の中心から上流側接続部２ａおよび下流側接続部２ｂに向けて仮想線Ｌ_ａ，Ｌ_ｂを引き、仮想線Ｌ_ａ，Ｌ_ｂで区切られた２つの円弧状部分のそれぞれに結束部材５を配置してもよく、仮想線Ｌ_ａ，Ｌ_ｂで区切られた２つの円弧状部分のうち大きい方の円弧状部分に２つの結束部材５を配置してもよい。また、熱交換器２に取り付ける結束部材５は、２つに限られるものではなく、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、結束部材５は必須の構成ではなく、熱交換器２に結束部材５が取り付けられていなくてもよい。

熱交換器２の取り付け方法の説明を続ける。この取り付け方法では、次に、熱交換器２を上鏡部１Ａに取り付ける。
図４は、タンク１内部で熱交換器２を吊る吊り部材３を説明する図であり、（ａ）は熱交換器２を取り付ける前の状態の図であり、（ｂ）から（ｄ）は熱交換器２を押し当てている状態の図であり、（ｅ）は熱交換器２を吊っている状態の図である。

図４（ａ）に示すように、吊り部材３の一端はバッフル４を介して上鏡部１Ａの端壁部１Ａａに固定されている。そして、他端側は熱交換器２（配管２ｃ）を支持する支持部３ａが設けられている。被支持部となる配管２ｃを支持部３ａの上に載置するため、熱交換器２を構成する配管と配管との隙間を支持部３ａが通過可能なように、支持部３ａの上部は開放された開放部３ｃが形成されている。

熱交換器２を取り付ける際、図４（ｂ）に示すように、被支持部となる配管２ｃを吊り部材３に押し当てる。すると、吊り部材３の支持部３ａは、開放部３ｃ側が高くなるように傾斜する。
そして、配管２ｃを吊り部材３にさらに押し当てると、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、吊り部材３の支持部３ａは、水平方向に見て、開放部３ｃ側と反対側（図４では左側）にスライドする。このように、吊り部材３の支持部３ａは、支持位置３ｂ（図４（ｄ）の破線部参照）から離れるように変位して遠ざかる。そして、配管２ｃを更に押し込むと、開放部３ｃから支持部３ａに導入される。

配管２ｃが開放部３ｃから支持部３ａに導入され、配管２ｃから吊り部材３への押し当てが解除されると、図４（ｅ）に示すように、吊り部材３の支持部３ａは復元力により支持位置３ｂに戻り、被支持部となる配管２ｃ（熱交換器２）を支持した状態となる。

最後に、熱交換器２の上流側接続部２ａと下流側接続部２ｂを、上鏡部１Ａの周壁部１Ａｂで溶接等により固定する。

このように、熱交換器２を取り付ける際には、吊り部材３の支持部３ａを支持位置３ｂから遠ざけた状態とし、被支持部である配管２ｃを取り付け位置に配置して、配管２ｃが吊り部材３の開放部３ｃを通過するように吊り部材３の支持部３ａを元の支持位置３ｂに戻すと、熱交換器２を支持した状態とすることができる。これにより、熱交換器２の上鏡部１Ａ（タンク１）への取り付け作業が容易となる。

また、本実施形態の吊り部材３は、金属（ＳＵＳ等）製の板部材を折り曲げ加工して形成されており、吊り部材３の支持部３ａを外力により支持位置３ｂから遠ざけた状態とし、外力を除くと吊り部材３の復元力により支持部３ａが元の支持位置３ｂへと戻る弾性体として構成されている。このように、吊り部材３の支持部３ａが復元力によって元の支持位置３ｂに戻るため、熱交換器２の上鏡部１Ａ（タンク１）への取り付け作業がさらに容易となる。

なお、特許文献１には、上部鏡板の側周面及び上面にそれぞれ側周面接続穴及び上面接続穴を有していると共に、この側周面接続穴及び上面接続穴に熱交換器の両端が接続され吊り金具を不要としたタンクが開示されている（特許文献１の図１参照）。
しかしながら、側周面接続部及び上面接続部に熱交換器の両端が接続され吊り金具を不要とするためには、タンクの軸方向に見て、側周面接続部と上面接続部とが略対向するように配置しなければならず、２つの接続部を、タンクの軸方向に見て、一方に寄せた場合、他方を吊り金具で支える必要がある。
これに対し、本実施形態のタンク１は、吊り部材３を有し、２つの接続部（上流側接続部２ａ、下流側接続部２ｂ）の位置に関わらず適用可能であり、熱交換器２の取り付け作業を容易に行うことができる。

なお、本実施形態に係るタンクは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、熱交換器２の最上段の配管を被支持部として、吊り部材３の支持部３ａで支持するものとして説明したが、吊り部材３の支持部３ａが熱交換器２の下段の配管を被支持部として支持する構成であってもよい。また、結束部材５に被支持部を形成し、結束部材５の被支持部を吊り部材３の支持部３ａで支持する構成であってもよい。また、結束部材５と吊り部材３とを一体に形成してもよい。
また、吊り部材３関しては、被支持部が吊り部材３の開放部３ｃを通過するように吊り部材３の支持部３ａを元の支持位置３ｂに戻すと、熱交換器２を支持した状態とすることができる構造であれば、弾性体でなくてもよい。

また、熱交換器の取り付け方法として、上鏡部１Ａ（タンク１）にバッフル４と吊り部材３とを固定した後、熱交換器２を上鏡部１Ａの内部空間に入れて、吊り部材３に熱交換器２を支持させるものとして説明したが、これに限られるものではない。
例えば、上鏡部１Ａ（タンク１）にバッフル４を固定した後、熱交換器２を上鏡部１Ａの内部空間に入れて、吊り部材３をバッフル４に固定した後、吊り部材３に熱交換器２を支持させるものであってもよい。
また、上鏡部１Ａ（タンク１）にバッフル４を固定した後、吊り部材３を熱交換器２と係合させた後、吊り部材３および熱交換器２を上鏡部１Ａの内部空間に入れて、吊り部材３をバッフル４に固定するものであってもよい。

また、本実施形態では、熱交換器２を上鏡部１Ａの内部空間に収容するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、熱交換器２を上鏡部１Ａと胴体部１Ｂとに跨って収容するように取り付ける構成であってもよい。

１タンク
１Ａ上鏡部
１Ａａ端壁部（タンクの上部）
１Ａｂ周壁部
１Ｂ胴体部
１Ｃ下鏡部
２熱交換器
２ａ上流側接続部
２ｂ下流側接続部
２ｃ被支持部
３吊り部材
３ａ支持部
３ｂ支持位置
３ｃ開放部
４バッフル
５結束部材
１０給湯機

Claims

内部に配置されるとともに、配管間の間隔が所定値で固定されている熱交換器と、該熱交換器を吊り下げる吊り部材と、を備え、液体を貯留するタンクであって、
前記吊り部材は、
一端側に、自身を前記タンクの上部に固定する固定部が設けられるとともに、
他端側に、前記熱交換器の被支持部を載置して当該熱交換器を支持するように屈曲した支持部が設けられ、
前記吊り部材は、
前記支持部の先端が前記熱交換器の前記所定値の配管間の間隔を通過して前記被支持部を前記支持部上に載置して支持する支持位置と、該支持位置から離れた位置との間で、前記支持部が当該支持部に加わる荷重によって弾性的に変位可能に構成される
ことを特徴とするタンク。
前記吊り部材は、前記支持部を前記支持位置から遠ざけるように力を作用させると復元力を発生させる弾性体を用いて構成される
ことを特徴とする、請求項１に記載のタンク。