JP6301221B2 - 貯湯タンクユニット - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンクユニットに関する。

従来の貯湯タンクユニットとして、貯湯タンクの周囲を複数の成形断熱材（いわゆる、発泡スチロール）で覆い、成形断熱材の周囲を外装ケースで覆うものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１０６７９１号公報

ところで、貯湯タンクユニットでは、貯湯タンクや配管などからの水漏れを検知する手段として、外装ケースの底板を皿状にして、その底板に水漏れ検知用のセンサを設けることが行なわれている。

しかしながら、特許文献１に記載の成形断熱材に替えて貯湯タンクと外装ケースとの間に発泡断熱材の原液を充填して発泡させた発泡断熱材（発泡後）を設けた貯湯タンクユニットでは、水漏れを検知できない問題があった。

本発明は前記従来の問題を解決するものであり、水漏れを確実に検知可能な貯湯タンクユニットを提供することを目的とする。

本発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクを収容する外箱と、前記貯湯タンクの下部と接続される第１配管と、前記貯湯タンクの上部と接続される第２配管と、前記貯湯タンクと前記外箱との間に液注入することにより充填される発泡断熱材と、前記外箱の外部に設けられ、前記第１配管および前記第２配管を含む給湯関連部品を収容する収容室と、前記収容室の下部に設けられ、前記給湯関連部品から漏れた水を溜める受け部と、前記収容室内の前記受け部上に設けられ、前記外箱の外側に配置された前記給湯関連部品からの水漏れを検知するセンサと、を備え、前記第１配管は、当該第１配管の一端が前記受け部に固定され、他端が前記受け部よりも上側の第１の点において前記外箱内を通って前記貯湯タンクの下部と接続され、前記第２配管は、前記受け部および前記第１の点よりも上側の第２の点において前記外箱内を通って前記貯湯タンクの上部と接続され、前記センサは、前記受け部に溜まった水によって前記水漏れを検知することを特徴とする。

本発明によれば、水漏れを確実に検知可能な貯湯タンクユニットを提供できる。

本実施形態に係る貯湯タンクユニットを備えた給湯機を示す全体構成図である。 給湯関連部品を示す模式図である。 （ａ）は貯湯タンクユニットを上方から見たときの受け部およびセンサの位置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。 （ａ）は注入時の発泡断熱材の流れを示す図、（ｂ）は、注入完了後の発泡断熱材の状態を示す図、（ｃ）は発泡途中の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る貯湯タンクユニット１について図面を参照して説明する。なお、以下では、貯湯タンク２内の湯を給湯などに用いる給湯機Ｋを場合を例に挙げて説明する。

まず、本実施形態に係る貯湯タンクユニット１を備えた給湯機Ｋについて図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る貯湯タンクユニットを備えた給湯機を示す全体構成図である。
図１に示すように、給湯機Ｋは、貯湯タンクユニット１、ヒートポンプユニット１０を含んで構成されている。

貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク２、外箱３、内脚（脚部）４、真空断熱材５、発泡断熱材６、給湯関連部品２０、受け部３０、水漏れ検知センサ（センサ）２６（図２参照）を含んで構成されている。

貯湯タンク２は、例えば、ステンレス鋼などの材料によって、円筒形状の胴板２ａ、胴板２ａの上部開口を覆う略お椀状（半球状、器状）の上部鏡板２ｂ、胴板２ａの下部開口を覆う略お椀状（半球状、器状）の下部鏡板２ｃ、の３部材を溶接することで構成されている。

貯湯タンク２の下部には、水道水が導入される給水管１１（配管）が接続されている。貯湯タンク２の下部の水は、ポンプ（不図示）によって入水管１２（配管）を介してヒートポンプユニット１０に導入される。ヒートポンプユニット１０で加熱された温水は、出湯管１３を介して貯湯タンク２の上部に導入される。

このような貯湯タンク２内の温水の温度は、例えば、鉛直方向下方から上方にいくにしたがって高くなる。すなわち、貯湯タンク２内の下部から上部にかけて、相対的に低温、中温、高温の温度分布となっている。例えば、貯湯タンク２内の上部で約９０℃、中間部で約５０℃となっている。

ヒートポンプユニット１０は、貯湯タンク２から取り出した水を沸き上げるものであり、例えば、冷媒（例えば、二酸化炭素）を圧縮して高温・高圧にする圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と貯湯タンク２からの水とを熱交換することによって貯湯タンク２からの水を加熱する凝縮器と、凝縮器からの冷媒を減圧する減圧弁と、大気中の熱を吸熱して減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えて構成されている。なお、本実施形態では、加熱手段として、ヒートポンプユニット１０を例に挙げて説明したが、加熱手段として、電気ヒータやガスで加熱するものであってもよい。

貯湯タンク２の上部から取り出された湯は、給湯管１４を通り、給水管１１から分岐した分岐給水管１１ａ（図２参照）からの水と、混合弁１６ａを介して混合された後、給湯管１４および給湯配管１７を介して給湯端末１８から出湯される。なお、給湯端末１８は、一般給湯端末であり、台所、洗面所、風呂場などの蛇口やシャワー等であり、供給された湯を一度利用して完了するような利用形態のものを意味している。

また、貯湯タンク２の上部から取り出された湯は、給湯管１５を通り、給水管１１から分岐した分岐給水管１１ａ（図２参照）からの水と、混合弁１６ｂを介して混合された後、給湯管１５および給湯配管（不図示）を介して風呂（不図示）に給湯される。

なお、本実施形態では、貯湯タンク２内部の湯を給湯端末１８に使用する場合を例に挙げて説明したが、貯湯タンク２内部の湯を給湯端末の湯として使用せずに給水管１１から給水された水を熱交換（加熱）するための熱媒体として使用するタイプの貯湯タンクユニット（直圧給湯式）に適用するものであってもよい。なお、直圧給湯式（水道直結式）の場合には、熱交換器（給湯関連部品）や熱媒体を循環させる循環ポンプなどが収容部Ｒ（収容室）に収容される。

外箱３は、貯湯タンク２を収容する鋼板製のものであり、貯湯タンク２の、前方に位置する前板３ａ、側方に位置する側板３ｂ，３ｂ（図２参照）、後方に位置する後板（背板）３ｃ、上方に位置する上板（天板）３ｄおよび下方に位置する底板３ｅによって縦長の箱状に構成されている。

外箱３の前方（正面側）には、配管カバー３ｓが取り付けられる。配管カバー３ｓと前板３ａとによって囲まれる空間は、ヒートポンプユニット１０から貯湯タンク２に向かう出湯管１３、分岐給水管１１ａ（図２参照）、混合弁１６ａ，１６ｂ、給湯管１４などを含む給湯関連部品２０を収容する収容部Ｒ（機械室）として構成している。なお、収容部Ｒ内の配管などの構成については後記する。

内脚（タンク脚）４は、外箱３内において貯湯タンク２を支持するものであり、上部が胴板２ａの周面に固定され、下部が底板３ｅに固定されている。なお、内脚４の本数は、３本であってもよく、４本以上であってもよい。

また、外箱３の前板３ａの下部には、発泡断熱材６（原液）を注入するための注入口８が外箱３の内部と連通するように前板３ａを貫通して形成されている。また、外箱３の前板３ａの上部には、発泡断熱材６（原液）を注入するための注入口９が外箱３の内部と連通するように前板３ａを貫通して形成されている。なお、注入口８，９は、発泡断熱材６を注入する際に必要な孔であり、発泡断熱材６（原液）の注入・発泡後に蓋（カバー）などで閉じられるものである。

発泡断熱材６は、発泡スチロールのような予め成形された断熱材（成形断熱材）ではなく、貯湯タンク２と外箱３との間の空間（隙間）に液状の断熱材（原液）を注入し、注入後に発泡させることで断熱材として構成されるものである。この発泡断熱材６としては、例えば、硬質ポリウレタンフォームが用いられる。この硬質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分の２つのウレタン原液を、発泡剤、触媒、整泡剤の存在下で反応させることにより得られるものである。発泡剤としては、シクロペンタン、水、炭酸ガスなどである。なお、発泡断熱材６は、硬質ポリウレタンフォームに限定されるものではない。このように、発泡スチロールに替えて発泡断熱材６を用いることにより、貯湯タンク２と外箱３との間の空間（隙間）全体を発泡断熱材６で埋めることができる。

真空断熱材５は、シート状のものであり、貯湯タンク２の胴板２ａの周囲に巻かれている。また、真空断熱材５は、グラスウールなどのガラス繊維からなるコア材、このコア材を包む外包材などで被覆して、外包材の内部が真空引きされることで構成されている。外包材は、ガスバリア性を有するアルミニウム製のラミネートフィルムなどで構成されている。なお、本実施形態では、真空断熱材５が貯湯タンク２の周囲に巻回されたものを例に挙げて説明したが、外箱３（前板３ａ、側板３ｂ，３ｂ、後板３ｃなど）の内面に真空断熱材５を張り付ける構成であってもよく、貯湯タンク２と外箱３の両方に真空断熱材５を張り付ける構成であってもよい。

底板３ｅの下面には、各内脚４に対応する位置に外脚７（製品脚）が固定されている。この外脚７は、アンカーボルト（不図示）などを介して設置箇所Ｇに固定されている。

図２は、給湯関連部品を示す模式図である。なお、図２は、配管カバー３ｓを取り外した状態を示している。また、図２において、実線で示している配管等は、外箱３の外側（前板３ａの手前側）に位置しているものであり、破線で示す貯湯タンク２、追焚き熱交換器ＨＥ、配管等は、外箱３の内側に位置しているものである。

図２に示すように、前板３ａの下部には、配管を固定する受け部３０が設けられている。この受け部３０は、前方（紙面垂直方向の手前側）に突出して配置され、配管カバー３ｓから外側に突出しない大きさ（面積）で構成されている。なお、受け部３０の高さ位置が、収容部Ｒの下部に相当する。

また、収容部Ｒには、給湯関連部品２０が収容される。この給湯関連部品２０は、給水管１１の一部、入水管１２の一部、出湯管１３の一部、給湯管１４，１５、追焚き管２１ａ，２１ｂ、混合弁１６ａ，１６ｂ、遮断弁２２，２３、減圧弁２４、風呂ポンプ２５、水漏れ検知センサ２６、制御基板２７などで構成されている。

給水管１１は、上流側の一端が受け部３０に固定され、他端が点Ｐ１において外箱３内を通って貯湯タンク２の下部２ｃ１に接続されている。外箱３の外側に位置する給水管１１Ａ（１１）には、上流側から順に、遮断弁２３、減圧弁２４が設けられている。遮断弁２３は、電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁である。

入水管１２は、下流側の一端が受け部３０に固定され、他端が点Ｐ２において外箱３内を通って貯湯タンク２の下部２ｃ１に接続されている。

出湯管１３は、上流側の一端が受け部３０に固定され、他端が点Ｐ３において外箱３内を通って貯湯タンク２の上部２ｂ１に接続されている。

給湯管１４は、下流側の一端が受け部３０に固定され、他端が点Ｐ４において外箱３内を通って貯湯タンク２の上部２ｂ１に接続されている。また、外箱３の外側に位置する給湯管１４には、一般給湯用の混合弁１６ａが接続されている。混合弁１６ａには、分岐給水管１１ａが接続されている。

給湯管１５は、下流側の一端が受け部３０に固定され、他端が点Ｐ５において外箱３内を通って貯湯タンク２の上部２ｂ１に接続されている。また、外箱３の外側に位置する給湯管１５には、上流側から順に、浴槽給湯用の混合弁１６ｂ、遮断弁２２が設けられている。遮断弁２２は、電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁である。混合弁１６ｂには、分岐給水管１１ａが接続されている。

追焚き管２１ａは、上流側の一端が受け部３０に固定され、点Ｐ６において外箱３内を通って貯湯タンク２の内部に設けられた熱交換器ＨＥの一端と接続されている。また、追焚き管２１ａには、風呂内の湯水を熱交換器ＨＥに送って循環させる風呂ポンプ２５が設けられている。

追焚き管２１ｂは、下流側の一端が給湯管１５に図示しない流量調整弁を介して接続され、点Ｐ７において外箱３内を通って貯湯タンク２内部の熱交換器ＨＥの他端と接続されている。

水漏れ検知センサ２６は、給湯関連部品２０からの水（湯水）漏れを検出するものであり、受け部３０上に設けられている。

制御基板２７は、基板収容箱（不図示）に収容され、基板収容箱が収容部Ｒを構成する前板３ａに取り付けられている。また、制御基板２７は、遮断弁２３および水漏れ検知センサ２６と電気的に接続され、水漏れ検知センサ２６の検出値に基づいて、遮断弁２３を開閉制御する。

前記した給水管１１、入水管１２、出湯管１３、給湯管１４，１５および追焚き管２１ａは、接続口が下向きとなるように受け部３０に固定される。

このように、本実施形態に係る貯湯タンクユニット１では、貯湯タンク２に接続される配管（給水管１１、入水管１２、出湯管１３および給湯管１４，１５の各一部）が、発泡断熱材６を通って外箱３の外部に引き出されるように構成されている。

ところで、本実施形態では、貯湯タンク２と外箱３との間に発泡液を注入した発泡断熱材６が外箱３内に密に充填されているため、例えば、貯湯タンク２と配管とのつなぎ目から水が漏れた場合でも、漏れた水が外箱３の外部に漏れ出てくることがない。このため、従来のように、外箱３の底板に水溜め部を設けて、水漏れ検知センサを設ける構成では、水漏れを検知することができない。

そこで、本実施形態では、外箱３の外側に水漏れ検知センサ２６を配置して、外箱３の外側に配置される給湯関連部品２０からの水漏れを検知するようにしたものである。以下に、発泡液（原液）を充填（注入）して発泡させる発泡断熱材６を用いた貯湯タンクユニット１における水漏れ検知について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は貯湯タンクユニットを上方から見たときの受け部およびセンサの位置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。なお、図３（ａ）は、貯湯タンクユニット１から配管カバー３ｓを取り外した状態を示している。

図３（ａ）に示すように、受け部３０は、前板３ａから前方に突出するとともに、左右方向に外箱３（前板３ａ）と同等の幅を有して構成されている。また、受け部３０は、配管（給水管１１、入水管１２、出湯管１３および給湯管１４，１５）が固定される底板３１ａ、底板３１ａの前端において上向きに曲げ形成される縁部３１ｂ（第１縁部）、および左右の端部において上向きに曲げ形成される縁部３１ｃ，３１ｃ（第１縁部）を有している。

これにより、本実施形態では、底板３１ａの前方および側方の周縁部が前縁部３１ｂと縁部３１ｃ，３１ｃと、後方の前板３ａとで囲まれることで、水を溜めることができる水溜め部が構成されている。
図３（ｂ）に示すように、受け部３０は、底板３１ａの後端において下向きに曲げ形成される縁部３１ｄ（第２縁部）を有している。この縁部３１ｄと前板３ａとの間にシール部材３２を挟んで、ボルトＢおよびナットＮを介して固定され、縁部３１ｄと前板３ａとの隙間が密閉されている。なお、ボルトＢとナットＮの組み合わせに限定されるものではなく、タッピングねじを用いて固定してもよい。シール部材３２としては、独立気泡型のポリエチレンフォーム、シリコンシーラントなどを用いることができる。これにより、受け部３０に溜まった水（湯水）が縁部３１ｄと前板３ａとの間から漏れ出るのを防止することができ、水漏れの検知が遅れたりするのを防止、または水漏れを直ちに検知することができる。

また、水漏れ検知センサ２６で水漏れが検知されると、検出値が制御基板２７に送られ、制御基板２７によって遮断弁２３が閉じられる。これにより、貯湯タンク２内への給水が停止するので、その後、水漏れが停止する。また、制御基板２７は、漏れが検知された場合、屋内に設置されたリモコンの表示部に水漏れが発生していることを報知する。

また、受け部３０が、底板３１ａに縁部３１ｂ，３１ｃ，３１ｃを形成して前板３ａに固定することで、水溜め部として機能させることができるとともに、配管（給水管１１、入水管１２、出湯管１３、給湯管１４，１５および追焚き管２１ａ）を固定する固定部としての強度を確保することができる。

図４（ａ）は注入時の発泡断熱材（原液）の流れを示す図、図４（ｂ）は、注入完了後の発泡断熱材（原液）の状態を示す図、図４（ｃ）は発泡途中の状態を示す図である。
図４（ａ）に示すように、配管カバー３ｓ（図１参照）を取り付ける前に、貯湯タンク２を３本の内脚４で外箱３内に固定したものを、外箱３を横倒しにして、外箱３の使用時の上下が水平方向、かつ、前板３ａを上向きとして、注入口８，９が上向きとなる状態にする。そして、外箱３を横倒しにした状態において、外箱３の周囲を発泡管理治具（やとい、ともいう）３０で覆う（図４の二点鎖線参照）。発泡管理治具４０は、外箱３の周囲全体を取り囲み、前板３ａ、側板３ｂ，３ｂ、後板３ｃ、上板３ｄ、底板３ｅのすべてを押し付ける板状の治具を備えている。そして、発泡管理治具４０の外側から、注入口８，９に対応する位置に予め形成されたノズル４１を注入口８，９に挿し込んで、注入口８，９から液状の発泡断熱材６（原液）が注入（充填、噴射）される。

そして、発泡断熱材６（発泡原液）は、後板３ｃの内壁面３ｃ１に沿って広がり、図４（ｂ）に示すように、内壁面３ｃ１の一面に所定の深さで広がる。なお、発泡断熱材６（発泡原液）を注入する深さは、発泡断熱材６の発泡倍率に応じて適宜変更することができる。

その後に発泡断熱材６が発泡を開始して、図４（ｃ）に示すように、外箱３の後板３ｃ側（図示下側、底側）から前板３ａ側（図示上側）に向けて発泡が進行する。そして、発泡断熱材６が前板３ａの内壁面３ａ１まで発泡し、外箱３と貯湯タンク２との間の隙間全体が発泡断熱材６で満たされる。このとき、発泡管理治具４０によって外箱３の外面全体が抑えつけられているので、発泡断熱材６が発泡するときの発泡圧力によって外箱３が膨らむ（変形する）のを防止することができる。そして、発泡断熱材６は、発泡が完了した後に硬化する。なお、図示していないが、貯湯タンク２内には、所定の空気圧がかけられて、発泡圧力によって貯湯タンク２が凹まない（変形しない）ようになっている。

以上説明したように、本実施形態の貯湯タンクユニット１では、貯湯タンク２と外箱３との間に発泡断熱材６が充填／発泡され、外箱３の外部に設けられて給湯関連部品２０を収容する収容室Ｒの下部に水漏れ検知センサ２６を設けたことで、貯湯タンクユニット１（特に、給湯関連部品２０）からの水漏れを確実に検知することができる。

また、本実施形態によれば、収容室Ｒの下部に給湯関連部品２０から漏れた水を溜める受け部３０を備え、水漏れ検知センサ２６が受け部３０に溜まった水を検知するように構成することで、給湯関連部品２０からの水漏れを受け部３０で（１箇所）で検知することができ、複数箇所に水漏れ検知センサを設けることが不要になる。

また、本実施形態によれば、受け部３０が、底板３１ａと、当該底板の周囲において上向き形成される縁部３１ｂ，３１ｂ，３１ｃと、を有することで、漏れた水を溜めることができるとともに、受け部３０の強度を確保することができる。

また、本実施形態によれば、受け部３０が底板３１ａの外箱３側に下向きに形成される縁部３１ｄを有し、この縁部３１ｄがシール部材３２を間に挟んで外箱３に固定されることで、受け部３０からの水の漏れを防止することができ、水漏れを確実に検知することができ、また水漏れの検知が遅れるのを防止できる。

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。例えば、本実施形態では、収容部Ｒの下部である受け部３０に水漏れ検知センサ２６を設けた場合を例に挙げて説明したが、水漏れが予想される箇所（例えば、配管のつなぎ目）の複数箇所に水を溜める皿と水漏れ検知センサを設ける構成であってもよい。

また、本実施形態では、水漏れを検知したときに給水管１１を遮断する遮断弁２３を受け部３０より上側（機体内）に配置した場合を例に挙げて説明したが、遮断弁２３を受け部３０より下側に配置してもよい（機体外に配置してもよい）。これによれば、機体内（収容部Ｒ内）の配管や弁などの構成を変更する必要がなくなり、貯湯タンクユニット１を共通化できる。

また、水漏れ検知センサ２６が載置される底板３１ａを、水漏れ検知センサ２６に向けて傾斜（下降）する傾斜面として、水漏れ検知センサ２６を底板３１ａの最も低い位置に置く構成にしてもよい。これにより、水漏れを早く検知することが可能になる。

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ 外箱
３ａ 前板
３ｂ 側板
３ｃ 後板
３ｄ 上板
３ｅ 底板
３ｓ 配管カバー
５ 真空断熱材
６ 発泡断熱材
１１ 給水管（配管）
１２ 入水管（配管）
１３ 出湯管（配管）
１４、１５ 給湯管（配管）
２１ａ，２１ｂ 追焚き管（配管）
２０ 給湯関連部品
２６ 水漏れ検知センサ（センサ）
２７ 制御基板
３０ 受け部
３１ａ 底板
３１ｂ，３１ｃ 縁部（第１縁部）
３１ｄ 縁部（第２縁部）
３２ シール部材
Ｒ 収容部（収容室）

Claims (4)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを収容する外箱と、
   前記貯湯タンクの下部と接続される第１配管と、
   前記貯湯タンクの上部と接続される第２配管と、
   前記貯湯タンクと前記外箱との間に液注入することにより充填される発泡断熱材と、
   前記外箱の外部に設けられ、前記第１配管および前記第２配管を含む給湯関連部品を収容する収容室と、
   前記収容室の下部に設けられ、前記給湯関連部品から漏れた水を溜める受け部と、
   前記収容室内の前記受け部上に設けられ、前記外箱の外側に配置された前記給湯関連部品からの水漏れを検知するセンサと、を備え、
   前記第１配管は、当該第１配管の一端が前記受け部に固定され、他端が前記受け部よりも上側の第１の点において前記外箱内を通って前記貯湯タンクの下部と接続され、
   前記第２配管は、前記受け部および前記第１の点よりも上側の第２の点において前記外箱内を通って前記貯湯タンクの上部と接続され、
   前記センサは、前記受け部に溜まった水によって前記水漏れを検知することを特徴とする貯湯タンクユニット。
2. 前記第１配管は、当該第１配管の一端の接続口が下向きになるようにして前記受け部に固定され、
   前記第２配管は、当該第２配管の一端の接続口が下向きになるようにして前記受け部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯タンクユニット。
3. 前記受け部は、底板と、当該底板の周囲において上向き形成される第１縁部と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貯湯タンクユニット。
4. 前記受け部は、前記底板の前記外箱側において下向きに形成される第２縁部を有し、
   前記受け部は、前記第２縁部と前記外箱との間にシール部材を介して固定されていることを特徴とする請求項３に記載の貯湯タンクユニット。

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