JP5945177B2

JP5945177B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP5945177B2
Application number: JP2012150620A
Authority: JP
Inventors: 眞柄　隆志; 隆志眞柄; 高地　正喜; 正喜高地; 徳司小林; 広野　徳純; 徳純広野
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: JP2014013110A

Description

本発明は、貯湯タンク内の湯水を熱源として外熱交換器によって被加熱水を加熱する貯湯装置に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、図６に示すように、角柱箱状の外装体１０１内に具備された湯水を貯湯する貯湯タンク１０２と、貯湯タンク１０２内の湯水を熱源として被加熱水と熱交換させるプレート式の外熱交換器１０３と、貯湯タンク１０２を囲繞する成形断熱材１０４とを備え、外熱交換器１０３を成形断熱材１０４に形成された収納部１０５に収納するものがあった（特許文献１参照）。

特開２０１０−２５４５４号公報

ところが、この従来のものでは、外熱交換器１０３の背面側の成形断熱材１０４を介した貯湯タンク１０２との伝熱によって外熱交換器１０３が加熱または冷却されてしまい、特に被加熱水の流動停止時に外熱交換器１０３内に残留する被加熱水の温度が意図しない変動が生じてしまうと共に、貯湯タンク１０２から外熱交換器１０３への伝熱によって、貯湯タンク１０２内の湯が放熱して温度低下してしまい被加熱水の熱源の質が低下し、かつ給湯可能量が減少してしまうという課題があった。

上記課題を解決するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、一次側の湯水と二次側の被加熱水と熱交換するプレート式の外熱交換器と、前記外熱交換器の一次側に熱源となる前記貯湯タンク内の湯水を循環させる一次側循環回路と、前記貯湯タンクに取り付けられる成形断熱材と、前記成形断熱材に前記外熱交換器を収容する凹状の収容部と、この収容部に前記外熱交換器を収容した状態で塞ぐ断熱蓋を設け、前記収容部は、前記外熱交換器を収容した際に、この外熱交換器の背面側および上面側に中空の断熱空間が形成される大きさとすると共に、前記収容部には前記外熱交換器のみを収容した。

また、前記収容部内の前記外熱交換器の背面側および上面側に、前記外熱交換器の収容位置をこの収容部の下方かつ前面側に偏った位置に規制する背面当接部および上面当接部を設け、前記背面当接部が前記外熱交換器の背面に当接し、前記上面当接部が前記外熱交換器の上面に当接することで、前記外熱交換器の背面側および上面側に前記断熱空間を形成するようにした。

また、前記背面当接部は、前記収容部の底面から内周面に沿って前記収容部内面と一体に立ち上がった奥側段縁部により構成され、前記上面当接部は、前記収容部の底面から内周面に沿って前記収容部内面および前記奥側段縁部と一体にかつ前記奥側段縁部よりも手前側まで立ち上がった手前側段縁部と、前記奥側段縁部と、を接続する段差接続面により構成され、前記奥側段縁部が前記外熱交換器の背面に当接し、前記段差接続面が前記外熱交換器の上面に当接することで、前記外熱交換器の背面側および上面側に前記断熱空間を形成するようにした。

本発明によれば、外熱交換器の背面側および上面側に断熱空間が設けられたため、貯湯タンクと外熱交換器との間の伝熱が減り、被加熱水の流動停止時の温度が安定すると共に、貯湯タンク内の湯の温度低下も減るため、被加熱水を加熱する熱源としての質の低下と給湯可能量の減少を抑制し、湯切れの防止と貯湯効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態の貯湯式給湯暖房装置の概略構成図同一実施形態の成形断熱材の斜視図同一実施形態の要部縦断面図同一実施形態のＡ−Ａ断面図同一実施形態のＢ−Ｂ断面図従来の貯湯式給湯装置の要部断面図

次に、本発明を図面に示した一実施形態の貯湯式給湯暖房装置に基づいて説明する。
図１において、１は湯水を貯湯する略円柱形の貯湯タンク、２は貯湯タンク１の下部に接続された給水管、３は貯湯タンク１の上部に接続された出湯管、４は貯湯タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ式の加熱手段、５は貯湯タンク１下部と加熱手段４と貯湯タンク１上部とを貯湯タンク１内の湯水が循環可能に接続する加熱循環回路、６は加熱循環回路５途中に設けられた加熱循環ポンプである。また、図示しないが給湯管３から分岐して浴槽への湯張り回路が設けられている。

ここで加熱手段４は、冷媒を圧縮する圧縮機７、高温高圧の冷媒と貯湯タンク１の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器８、冷媒を減圧する膨張弁９、低温低圧の冷媒を空気との熱交換で蒸発させる空気熱交換器１０を環状に接続して構成されている。

１１は貯湯タンク１内の湯水で二次側の暖房用循環液（被加熱水）を加熱するプレート式の外熱交換器、１２は前記貯湯タンク１内の湯水を外熱交換器１１へ循環させるための一次側循環回路、１３は一次側循環回路１２途中に設けられた一次側暖房ポンプ、１４は温水式床暖房パネル等の温水暖房端末器、１５は外熱交換器１１の二次側と温水暖房端末器１４とを暖房用循環液が循環可能に接続する二次側循環回路、１６は二次側循環回路１５途中に設けられた二次側暖房ポンプである。

ここで、プレート式の外熱交換器１１は、厚みが少ない縦長の直方体形状で、外熱交換器１１の前面側に集中して一次側循環回路１２の入口出口、および二次側循環回路１５の入口出口が設けられているものである。

１７は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられた貯湯温度センサ、１８は加熱手段４への入水温度を検知する入水温度センサ、１９は加熱手段４で沸き上げられた湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、２０は外熱交換器１１の二次側へ流入する暖房用循環液の温度を検知する二次側戻り温度センサ、２１は外熱交換器１１の二次側から流出する暖房用循環液の温度を検出する二次側往き温度センサ、２２は貯湯温度センサ１７、入水温度センサ１８、沸き上げ温度センサ１９の検出温度に基づいて、加熱手段４および加熱循環ポンプ６を制御して沸き上げ運転を行うと共に、二次側戻り温度センサ２０および二次側往き温度センサ２１の検出温度に基づいて、一次側循環ポンプ１３および二次側循環ポンプ１６を制御して暖房運転を行う制御手段である。

次にこの一実施形態の作動について説明する。
深夜時間帯になると翌朝までの間に加熱手段４と加熱循環ポンプ６を運転し、貯湯タンク１の下部から取り出した低温の湯水を水冷媒熱交換器８で所定の高温になるように加熱して貯湯タンク１の上部へ戻すようにして、前日及び過去の給湯実績より学習した最低限貯湯タンク１に貯湯しておかなくてはならない学習最低貯湯量以上の沸き上げ運転を行うものである。

そして、給湯管３の終端に設けられている蛇口が開かれると、貯湯タンク１下部の給水管２から市水が貯湯タンク１内に給水され、貯湯タンク１上部の給湯管３から高温の湯水が給湯される。

次に暖房の運転について説明すると、暖房要求があると、一次側循環ポンプ１３と二次側循環ポンプ１６を駆動して、貯湯タンク１内上部の高温水を外熱交換器１１の一次側へ循環させ、二次側へ放熱して貯湯タンク１の下部へ一次循環回路１２を介して戻され、一方、二次側においては、外熱交換器１１で加熱された暖房用循環液が温水暖房端末器１４へ循環して被暖房空間で放熱した後、再度外熱交換器１１へ戻って加熱されることで暖房運転を行うものである。

ここで、図２に示すのは、貯湯タンク１の外周に沿った略円柱状で貯湯タンク１を断熱保温する発泡樹脂製の成形断熱材２３であり、貯湯タンク１の前面、背面、底部、天部等に複数に分割された成形断熱材２３によって貯湯タンク１の全面を囲繞するもので、この図２は、貯湯タンク１の前面に取り付けられる前面成形断熱材２３ａを示しているものである。

この前面成形断熱材２３ａには、貯湯タンク１に組み付けられて角柱箱状の外装体（従来の外装体１０１に相当）内に配置された際に、貯湯タンク１の最前面と外装体の側面との間の略三角柱状となる空間に、前面側に肉厚に突出した突出部位２４が設けられ、この突出部位２４に外熱交換器１１を収容する凹状の収容部２５が設けられている。

図２〜図５に示すように、収容部２５には、突出部位２４の最前面から一段凹んだ位置に額縁状の段差部２６が設けられ、外熱交換器１１を収容部２５に収容した状態で、外熱交換器１１の前面側から収容部２５前面側全体を覆う断熱蓋２７がはめ込まれる。

また、収容部２５の外熱交換器１１の背面側および外熱交換器１１の上面側には、外熱交換器１１の収容位置を収容部２５の下方かつ前面側に偏った位置に規制して、外熱交換器の背面側および上面側に中空の断熱空間２８を形成するための、背面当接部２９および上面当接部３０が設けられている。

ここで、背面当接部２９について詳述すると、収容部２５の外熱交換器１１背面の下端部および両側端部に対向する底面３１から収容部２５の内周面に沿って収容部２５内周面と一体に、段差部２６の面より外熱交換器１１の厚み分だけ奥側位置まで立ち上がった奥側段縁部３２が背面当接部２９に相当し、この奥側段縁部３２が外熱交換器１１の背面と当接することで、外熱交換器１１と収容部２５の底面３１との間に中空の断熱空間２８の一部が確保される。

また、上面当接部３０について詳述すると、収容部２５の外熱交換器１１と対向しない底面３１から内周面に沿って収容部２５内周面および奥側段縁部３２と連続一体にかつ奥側段縁部３２よりも手前側の段差部２６の面位置まで立ち上がった手前側段縁部３３と上記の奥側段縁部３２との間を接続する段差接続面３４が上面当接部３０に相当し、この段差接続面３４が外熱交換器１１の上面と当接することで、外熱交換器１１と収容部２５の上面３５との間と、外熱交換器１１の背面側斜め上の位置に、中空の断熱空間２８の残りの部分が確保される。

そして、外熱交換器１１の前面側と外熱交換器１１の上部の断熱空間２８を塞ぐように、断熱蓋２７が段差部２６に嵌合して取り付けられ、収容部２５内の断熱空間２８が外部空間と遮断されて、空気の流通のない断熱空間２８が確保される。ここで、断熱蓋２７には、外熱交換器１１の前面に設けられている一次側の入口出口および二次側の入口出口を挿通させる最小限に開口された穴部が設けられているものである。

ここで、収容部２５の底面３１は、貯湯タンク１の湾曲に沿うように、タンク中心側が手前、タンク側面側が奥になるように正面から見た際に斜めに傾いて形成され、突出部位２４の突出量が少なくとも大容量の断熱空間２８を確保でき、かつ断熱空間２８の断熱性能を向上させることができる。

このように、外熱交換器１１の背面側および上面側に断熱空間２８が設けられたため、貯湯タンク１と外熱交換器１１との間の伝熱が減り、被加熱水の流動停止時の温度が安定すると共に、貯湯タンク１内の湯の温度低下も減るため、被加熱水を加熱する熱源としての質の低下と給湯可能量の減少を抑制し、湯切れの防止と貯湯効率の向上を図ることができる。

また、断熱空間２８を設けるための構成としての背面当接部２９および上面当接部３０を、収容部２５の周壁を利用して形成しているため、外熱交換器１１を収容部２５に収容するだけで断熱空間２８が確保されて製造容易であると共に、背面当接部２９および上面当接部３０自体の形成も成型断熱材２３の成型時に同時に形成できるため、安価かつ確実に形成できるものである。

さらに、背面当接部２９および上面当接部３０によって外熱交換器１１の収容位置が規制されるため、断熱空間２８を設けても輸送等の振動によって外熱交換器１１が移動することも防止され、外熱交換器１１およびその接続部や接続配管の破損も防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、例えば、被加熱流体を浴槽水としたり、加熱手段として貯湯タンク内に電熱ヒータを設けるようにしてもよい。

また、背面当接部２９および上面当接部３０は、収容部２５の周壁と一体に成型断熱材２３と同時成型されていることが好ましいが、別部品で構成されていてもよいものであり、また、収容部２５の周壁と離れた位置に成型断熱材２３と同時成型されていてもよいものである。

また、断熱空間２８は、外熱交換器１１の背面側および上面側に形成されていればよく、さらに外熱交換器１１の前面側および／または下面側にも形成されることを妨げるものではない。

１貯湯タンク
４加熱手段
１１外熱交換器
２３ａ前面成形断熱材
２５収容部
２７断熱蓋
２８断熱空間
２９背面当接部
３０上面当接部
３１底面
３２奥側段縁部
３３手前側段縁部
３４段差接続面
３５上面

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、一次側の湯水と二次側の被加熱水と熱交換するプレート式の外熱交換器と、前記外熱交換器の一次側に熱源となる前記貯湯タンク内の湯水を循環させる一次側循環回路と、前記貯湯タンクに取り付けられる成形断熱材と、前記成形断熱材に前記外熱交換器を収容する凹状の収容部と、この収容部に前記外熱交換器を収容した状態で塞ぐ断熱蓋を設け、前記収容部は、前記外熱交換器を収容した際に、この外熱交換器の背面側および上面側に中空の断熱空間が形成される大きさとすると共に、前記収容部には前記外熱交換器のみを収容したことを特徴とする貯湯式給湯装置。