WO2021010168A1

WO2021010168A1 - 貯留タンクユニット

Info

Publication number: WO2021010168A1
Application number: PCT/JP2020/025893
Authority: WO
Inventors: 百合香後藤; 岡本　敦; 岡本　昌和; 泰大河野; チーファン; 大野　正雄
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2021-01-21
Also published as: EP3998433A4; JPWO2021010168A1; EP3998433A1

Abstract

貯留タンクユニット（50）は、流体を貯留する貯留タンク（51）と、貯留タンク（51）の内部に配置される第１仕切部（81a）と、第１仕切部（81a）の内側に配置される第２仕切部（81b）とを備える。第１仕切部（81a）と第２仕切部（81b）との間には、水平断面が環状の第１流路（43）が形成される。第１仕切部（81a）と貯留タンク（51）の側壁（56）の内面との間には、水平断面が環状の第２流路（44）が形成される。貯留タンクユニット（50）は、第１流路（43）の流体を加熱する加熱部（52a，52b，52d，52e）を備える。

Description

貯留タンクユニット

　本開示は、貯留タンクユニットに関するものである。

　従来より、水を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクの内部に設けられた熱交換器とを有する貯留タンクユニットが知られている。例えば、特許文献１に開示される貯留タンクには、螺旋状に形成された熱交換器とバッフル板とを備える。熱交換器近傍の水は加熱されることによって貯留タンク内では水が対流する。熱交換器の内側に設けられたバッフル板により水の対流が促進される。

ＥＰ０６３３９９５Ｂ１号公報

　貯留タンクから使用者が浴槽などの給湯対象物に給湯したい場合、該タンク内の水を効率良く昇温できることが望まれる。

　本開示の目的は、貯留タンク内の流体を効率良く昇温できる貯留タンクユニットを提供することである。

　本開示の第１の態様は、貯留タンクユニットであって、流体を貯留する貯留タンク（51）と、前記貯留タンク（51）の内部に配置され、該貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第１仕切部（81a）と、前記第１仕切部（81a）の内側に配置され、前記貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第２仕切部（81b）とを備え、前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）は、前記貯留タンク（51）の底面から離間して配置され、前記第１仕切部（81a）と前記第２仕切部（81b）との間には、水平断面が環状の第１流路（43）が形成され、前記第１仕切部（81a）と前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面との間には、水平断面が環状の第２流路（44）が形成され、前記第１流路（43）の流体を加熱する加熱部（52a，52b，52d，52e）を備えることを特徴とする。

　第１の態様では、貯留タンク（51）において、第１流路（43）の流体が加熱部（52a，52b，52d，52e）により加熱される。そのため、第１流路（43）では上昇流が形成される。第１流路（43）は、貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びるように形成されている。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速を増大できるので、加熱部（51a，52b，52d，52e）から流体への熱伝達を促進できる。第１仕切部（81a）及び第２仕切部（81b）は、貯留タンク（51）の底面から離間して配置される。このことにより、第２流路（44）では、第２流路（44）の下端から第１流路（43）へ流れ込む下降流が形成される。第２流路（44）は、第１流路（43）の外側に形成される。そのため、第２流路（44）の下降流による第１流路（43）の上昇流の妨げを抑制できる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速を増大できる。ここで、第１仕切部（81a）は、第１仕切部（81a）の内側と外側とを流体が流出入できる隙間を有する場合も含む。第２仕切部（81b）は、第２仕切部（81b）の内側と外側とを流体が流出入できる隙間を有する場合も含む。

　本開示の第２の態様は、第１の態様において、加熱部（52a，52b，52d，52e）は、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）であって、第１仕切部（81a）及び第２仕切部（81b）の少なくとも一方は、熱交換器（52a，52b）を兼用することを特徴とする。

　第２の態様では、第１流路（43）は、第１仕切部（81a）と第２仕切部（81b）との間に形成される。仕切部（81a，81b）自体が熱交換器（52a，52b）となることで、第１流路（43）の下端から上端にかけて整流しながら加熱できる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速を増大でき、ひいては、熱交換器（52a，52b）から流体への熱伝達を促進できる。

　本開示の第３の態様は、第２の態様において、前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）が、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）であることを特徴とする。

　第３の態様では、第１流路（43）の流体は、熱交換器（52a，52b）である第１仕切部（81a）及び第２仕切部（81b）により加熱される。このことにより、第１流路（43）の流体を効率良く昇温できる。

　本開示の第４の態様は、第２又は第３の態様において、前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）の間の第１距離（D1）は、前記第１仕切部（81a）と前記第２仕切部（81b）との間の径方向の第２距離（D2）よりも小さいことを特徴とする。

　第４の態様では、流体が上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、流体の上昇流の流速の減衰を抑制できる。

　本開示の第５の態様は、第１の態様において、前記第１仕切部（81a）は、前記第１流路（43）の外周側に形成される略筒状の第１仕切板（82a）であり、前記第２仕切部（81b）は、前記第１流路（43）の内周側に形成される略筒状の第２仕切板（82b）であり、前記加熱部（52a，52b，52d，52e）は、前記第１仕切板（82a）と前記第２仕切板（82b）との間に配置され、前記第１仕切板（82a）及び前記第２仕切板（82b）に沿うように形成される螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52d，52e）であることを特徴とする。

　第５の態様では、第１流路（43）は、第１仕切板（82a）と第２仕切板（82b）とにより仕切られた空間である。熱交換器（52d，52e）は、第１流路（43）内に配置される。このことにより、第１流路（43）の上昇流を整流しながら加熱できる。その結果、第１流路（43）の上昇流の流速を増大でき、ひいては、熱交換器（52d，52e）から流体への熱伝達を促進できる。

　本開示の第６の態様は、第５の態様において、前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）の間の第１距離（D1）は、前記第１仕切板（82a）と前記伝熱管（53）との間の径方向の第３距離（D3）、および前記第２仕切板（82b）と前記伝熱管（53）との間の径方向の第４距離（D4）よりも小さいことを特徴とする。

　第６の態様では、第１流路（43）の上昇流が上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、流体の上昇流の流速の減衰を抑制できる。

　本開示の第７の態様は、第２、３又は５の態様において、前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）が互いに接触していることを特徴とする。

　第７の態様では、第１流路（43）の上昇流が、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを禁止できる。このことにより、流体の上昇流の流速の減衰を抑制できる。

　本開示の第８の態様は、第２～７の態様のいずれか１つにおいて、前記伝熱管（53）の流入口（59）は、前記伝熱管（53）の上端に設けられ、前記伝熱管（53）の流出口（60）は、前記伝熱管（53）の下端に設けられることを特徴とする。

　第８の態様では、伝熱管（53）を流れる熱媒体と第１流路（43）を流れる流体とが実質的に対向流となる。このため、第１流路（43）の流体を効率良く昇温できる。

　本開示の第９の態様は、第２～８の態様のいずれか１つにおいて、前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）が、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長いことを特徴とする。

　第９の態様では、第１流路（43）内において、上昇する流体との接触面積を大きくすることができ、伝熱管（53）から流体への熱伝達を促進できる。

　本開示の第１０の態様は、第１～７の態様のいずれか１つにおいて、前記第１流路（43）の上方に配置され、該第１流路（43）を上昇する流体を、前記貯留タンク（51）の中心側に案内する整流板（71）を備えることを特徴とする。

　第１０の態様では、整流板によって、第１流路（43）内で生じた上昇流と、貯留タンク（51）の側壁（56）に近い下降流との衝突を抑制できる。

　本開示の第１１の態様は、第１～１０の態様のいずれか１つにおいて、前記第１仕切部（81a）、前記第２仕切部（81b）、及び前記加熱部（52a，52b，52d，52e）は、前記貯留タンク（51）の下部のみに設けられていることを特徴とする。

　第１１の態様では、貯留タンク（51）の上部に、流体が対流する空間を確保できる。

　本開示の第１２の態様は、水を貯留する貯留タンクユニットを備えた給湯装置（20）であって、第１～１１の態様のいずれか１つの貯留タンクユニット（50）を備えていることを特徴とする。

図１は、実施形態に係る貯留タンクユニットの全体構成を示す配管系統図である。図２は、伝熱管の一部の軸直角断面を示す図である。図３は、熱交換器により加熱された貯留タンク内の流体の流れを示す模式図である。図４は、実施形態の変形例１に係る図３に相当する図である。図５は、実施形態の変形例２に係る図３に相当する図である。図６は、実施形態の変形例３に係る図３に相当する図である。図７は、実施形態に変形例４に係る図３に相当する図である。図８は、実施形態に変形例５に係る図３に相当する図である。図９は、実施形態と異なる実施形態を示す図２に相当する図である。図１０は、実施形態と異なる実施形態を示す図２に相当する図である。

　《実施形態》
　本開示の給湯装置（20）は、ヒートポンプ式の給湯ユニット（1）に適用される。給湯ユニット（1）は、水源（S）から供給された水を加熱し、加熱した温水を貯留タンク（51）内に貯留する。貯留タンク（51）内の温水は所定の給湯対象（T）へ供給される。水源（S）は、水が供給されるラインであり、上水道などを含む。給湯対象（T）は、温水が利用される対象であり、シャワー、蛇口、浴槽などを含む。

　図１に示すように、給湯ユニット（1）は、熱源装置（10）と給湯装置（20）とを有している。熱源装置（10）は、冷媒回路（11）を有している。給湯装置（20）は、加熱流路（30）と給湯流路（40）とを有している。加熱流路（30）は、熱媒体である水が流れる流路である。給湯流路（40）は、水源（S）と給湯対象（T）との間に形成される水の流路である。給湯ユニット（1）は、水熱交換器（13）を有している。冷媒回路（11）と加熱流路（30）とは、水熱交換器（13）を介して互いに接続される。

　〈熱源装置〉
　熱源装置（10）は、温水を生成するための熱源である。熱源装置（10）の冷媒回路（11）には、冷媒が充填される。冷媒としては、例えばフロン系の冷媒や、プロパンなどの自然冷媒が用いられる。冷媒回路（11）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

　冷媒回路（11）は、圧縮機（12）、水熱交換器（13）、膨張弁（14）、及び空気熱交換器（15）を有する。

　圧縮機（12）は、低圧冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機（12）は、高圧まで圧縮した冷媒を吐出する。

　水熱交換器（13）は、加熱流路（30）の水を加熱する。水熱交換器（13）は、冷媒流路（13a）と水流路（13b）とを有する。水熱交換器（13）は、冷媒流路（13a）を流れる冷媒と、水流路（13b）を流れる熱媒体である水とを熱交換させる。水熱交換器（13）は、冷媒が放熱する放熱器（凝縮器）を構成する。

　膨張弁（14）は、冷媒を減圧する減圧機構を構成する。膨張弁（14）は、高圧冷媒を低圧冷媒まで減圧する。膨張弁（14）は、例えば電子膨張弁で構成される。

　空気熱交換器（15）は、空気と冷媒を熱交換させる。空気熱交換器（15）は、室外に設置される。空気熱交換器（15）の近傍には、室外ファン（16）が設置される。室外ファン（16）が搬送する空気は空気熱交換器（15）を通過する。空気熱交換器（15）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器（15）は、蒸発器を構成する。

　〈給湯装置〉
　給湯装置（20）は、加熱流路（30）と給湯流路（40）と貯留タンクユニット（50）とを備える。

　〈加熱流路〉
　加熱流路（30）は、水熱交換器（13）、貯留タンクユニット（50）、流入管（31）、流出管（32）、及びポンプ（33）を有する。

　貯留タンクユニット（50）は、貯留タンク（51）と、第１仕切部（81a）と、第２仕切部（81b）と、加熱部（52a，52b）とを備える。貯留タンク（51）は、内部に流体である水を貯留する。第１仕切部（81a）は、貯留タンク（51）の内部に配置される。第１仕切部（81a）は、貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる筒状に形成される。第２仕切部（81b）は、第１仕切部（81a）の内側に配置される。第２仕切部（81b）は、貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる筒状に形成される。第１仕切部（81a）と第２仕切部（81b）との間には、水平断面が環状の第１流路（43）が形成される。貯留タンク（51）内の水は、第１流路（43）において、加熱部（52a，52b）により加熱される。

　流出管（32）は、貯留タンク（51）内で吸熱された伝熱管（53）内の水を水熱交換器（13）へ送る管である。流出管（32）の流入端は、伝熱管（53）の流出端に接続される。流出管（32）の流出端は、水熱交換器の水流路（13b）の流入端に接続される。

　水熱交換器（13）は、水流路（13b）を備える。水熱交換器（13）では、冷媒によって流出管（32）から流入する水が加熱される。

　流入管（31）は、水熱交換器（13）によって加熱された水を貯留タンク（51）へ送る管である。流入管（31）の流入端は、水流路（13b）の流出端と接続される。流入管（31）の流出端は貯留タンク（51）内の伝熱管（53）の流入端と接続される。

　ポンプ（33）は、加熱流路（30）の水を搬送する搬送装置である。ポンプ（33）は、流出管（32）に設けられている。

　〈給湯流路〉
　給湯流路（40）は、給水管（41）及び給湯管（42）を有する。

　給水管（41）は、水源（S）と貯留タンク（51）とを連通する流入流路である。給水管（41）の上流端は、例えば上水道の配管に接続する。給水管（41）の下流端は、貯留タンク（51）の底部（54）に接続する。給水管（41）は、水源（S）の低温水を貯留タンク（51）へ適宜供給する。具体的には、貯留タンク（51）の水が給湯対象（T）へ供給されると、貯留タンク（51）の内圧が低下する。これに伴い、水源（S）と貯留タンク（51）との
圧力差が増大し、水源（S）の低温水が給水管（41）を介して貯留タンク（51）へ補充される。

　給湯管（42）は、貯留タンク（51）と給湯対象（T）とを連通する流出流路である。給湯管（42）の上流端は、貯留タンク（51）の頂部（55）に接続する。

　給水管（41）から貯留タンク（51）内に流入した水は貯留タンク（51）内部で加熱され、給湯管（42）へ流出する。給湯管（42）の水は給湯管（42）を通過して給湯対象（T）へ給水される。

　－貯留タンクユニット－
　貯留タンクユニット（50）は、貯留タンク（51）と第１仕切部（81a）と、第２仕切部（81b）と、加熱部（52a，52b）とを有する。本実施形態では、第１仕切部（81a）及び第２仕切部（81b）は、加熱部（52a，52b）を兼用する。加熱部（52a，52b）は、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）である。

　〈貯留タンク〉
　貯留タンク（51）は、縦長円筒状に形成される。貯留タンク（51）は円筒状の側壁（56）と、側壁（56）の下端側を閉塞する底部（54）と、側壁（56）の上端側を閉塞する頂部（55）とを有する。貯留タンク（51）内部には、流体である水が貯留される。

　〈熱交換器〉
　第１仕切部（81a）は第１熱交換器（52a）を兼用する。第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）は、略筒状に形成される。具体的に、第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）は、貯留タンク（51）の内周面に沿って螺旋状に形成される。

　第２仕切部（81b）は第２熱交換器（52b）を兼用する。第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）は、略筒状に形成される。具体的に、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）は、第１熱交換器（52a）の内側に配置され、螺旋状に形成される。第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）及び第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）の中心軸は一致している。

　両熱交換器（52a，52b）は、貯留タンク（51）の下部のみに設けられる。両熱交換器（52a，52b）は、貯留タンク（51）の底面から離間して配置される。

　図２に示すように、伝熱管（53）は、上下方向に隣り合う複数の伝熱部（57，57，…）から構成される。各伝熱部（57）は、伝熱管（53）の一巻きの部分である。上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間には隙間が形成される。この隙間には流体である水が流れるが、伝熱管（53）は、後述する第１流路（43）および第２流路（44）を流れる水の流れ方向が上下方向となるように促す。具体的に、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間の距離を第１距離（D1）とする。第１熱交換器（52a）と第２熱交換器（52b）との径方向の距離を第２距離（D2）とする。第２距離（D2）は、第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）の内周側の端部と、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）の外周側の端部との径方向の距離である。第１距離（D1）は、第２距離（D2）よりも小さい。

　第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）と、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）とには、熱媒体が流入する流入口（59，59）が形成される。各流入口（59）は、各伝熱管（53）の上端に位置する。第１熱交換器（52a）の流入口（59）と、第２熱交換器（52b）の流入口（59）とが流入管（31）の流出端に接続される。

　第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）と、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）とには、熱媒体が流出する流出口（60，60）が形成される。各流出口（60）は、各伝熱管（53）の下端に位置する。第１熱交換器（52a）の流出口（60）と、第２熱交換器（52b）の流出口（60）とが流出管（32）の流出端に接続される。

　〈第１流路、第２流路、及びその周辺空間〉
　第１熱交換器（52a）と第２熱交換器（52b）との間には、第１流路（43）が形成される。第１流路（43）は流体の流路である。具体的に、第１熱交換器（52a）の内周面と、第
２熱交換器（52b）の外周面との間に第１流路（43）が形成される。第１流路（43）は、貯留タンク（51）の側壁に沿う方向に延びる。第１流路（43）の水平断面は環状である。

　第１熱交換器（52a）と貯留タンク（51）の側壁（56）の内面との間には、第２流路（44）が形成される。第２流路（44）は流体の流路である。具体的に、第１熱交換器（52a）の外周面と、貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面との間に第２流路（44）が形成される。第２流路（44）は、貯留タンク（51）の側壁に沿う方向に延びる。第２流路（44）の水平断面は環状である。

　第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）の内部には、内部空間（45）が形成される。両熱交換器（52a，52b）と貯留タンク（51）の底面の間には、底部空間（46）が形成される。両熱交換器（52a，52b）の上方には、上部空間（47）が形成される。

　－運転動作－
　給湯ユニット（1）は、貯留タンク（51）内の水を加熱する加熱運転と、貯留タンク（51）内の加熱された水を給湯対象（T）に供給する給湯運転とを実行する。

　加熱運転では、図１に示す熱源装置（10）が運転され、且つポンプ（33）がＯＮされる。加熱運転中の熱源装置（10）の運転時には、圧縮機（12）が駆動され、膨張弁（14）の開度が調節される。

　冷媒回路（11）では、冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（12）で圧縮された冷媒は、水熱交換器（13）の冷媒流路（13a）を流れる。水熱交換器（13）では、冷媒流路（13a）の水が水流路（13b）の水に放熱する。その結果、冷媒流路（13a）の冷媒が凝縮する。水熱交換器（13）で放熱した冷媒は、膨張弁（14）で減圧された後、空気熱交換器（15）を流れる。空気熱交換器（15）では、冷媒が空気熱交換器（15）で蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機（12）に吸入される。

　水熱交換器（13）で加熱された水流路（13b）内の水は、流入管（31）を流れ、第１熱交換器（52a）及び第２熱交換器（52b）の各流入口（59）に流入する。各流入口（59）に流入した水は、第１熱交換器（52a）と第２熱交換器（52b）とに分流し、各伝熱管（53）を流れる。その後、水は各流出口（60）から流出管（32）へ流出される。流出管（32）内の水は再び水熱交換器（13）へ流入し、水流路（13b）の冷媒流路（13a）によって加熱される。

　給湯運転では、貯留タンク（51）内の水を給湯対象（T）に供給する。貯留タンク（51）内の水が減少すると、水源（S）から水が貯留タンク（51）内に供給される。

　貯留タンク（51）内に供給された水により、貯留タンク（51）内の水温は低下する。そのため、加熱運転により貯留タンク（51）の水が加熱される。

　－貯留タンク内の水の流れ－
　次に、貯留タンク（51）内の流体の水の流れについて説明する。

　図３に示すように、第１流路（43）において、流体は、第１熱交換器（52a）及び第２熱交換器（52b）によって加熱される。このことにより、第１流路（43）では、上昇流が形成される。

　第２流路（44）では、貯留タンク（51）の側壁（56）からの放熱によって流体の昇温が抑制される。そのため、第１流路（43）の上昇流によって、第２流路（44）の流体は、底部空間（46）を介して第１流路（43）へ引き込まれる。このことにより、第２流路（44）では、下降流が形成される。第１流路（43）の上昇流は、貯留タンク（51）の上部空間（47）へ流入する。その後、上昇流は頂部（55）から下方へ折り返されることによって、下降流が形成される。この下降流は、第２流路（44）の下降流と合流する。

　内部空間（45）の中心寄りの流体は、第１流路（43）の流体よりも温度が低い。そのため第１流路（43）の上昇流の一部は、第２熱交換器（52ｂ）の中心に向かって流れる。その後、この流れは下降流となり、底部空間（46）に流出する。底部空間（46）の流体は、第１流路（43）内に流入する。第１流路（43）内で再び加熱されて上昇流となる。

　以上のようにして、貯留タンク（51）内部では自然対流が形成される。

　－実施形態の効果－
　実施形態では、給湯装置（20）は、流体を貯留する貯留タンク（51）と、前記貯留タンク（51）の内部に配置され、該貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第１仕切部（81a）と、前記第１仕切部（81a）の内側に配置され、前記貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第２仕切部（81b）とを備える。前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）は、前記貯留タンク（51）の底面から離間して配置され、前記第１仕切部（81a）と前記第２仕切部（81b）との間には、水平断面が環状の第１流路（43）が形成される。前記第１仕切部（81a）と前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面との間には、水平断面が環状の第２流路（44）が形成され、前記第１流路（43）の流体を加熱する加熱部（52a，52b，52d，52e）を備える。

　第１流路（43）内の流体は、加熱部（52a，52b）により加熱される。このため、第１流路（43）内の流体は昇温して、上昇流を形成するため、第１流路の下部は圧力が低下する。第２流路（44）、内部空間（45）、及び底部空間（46）の流体は、第１流路（43）の下端から第１流路（43）の内部に引き込まれる。このように、本実施形態では、第１流路（43）の上昇流に起因する、いわゆる煙突効果を利用して、自然対流を促進できる。その結果、加熱部（52a，52b）から流体への熱伝達を促進できる。

　加えて、第１流路（43）は、水平断面が環状に形成される。そのため、例えば水平断面が円形の流路と比べて、第１流路（43）の流路断面積を小さくできる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速を増大できる。

　加えて、第２流路（44）は第１流路（43）の外側に形成されることで、下降流は第２流路（44）を流れる。そのため、第２流路（44）の下降流による第１流路（43）の上昇流の妨げを抑制できる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速をさらに増大できる。

　加えて、第１流路（43）の上昇流が増大するに伴って、貯留タンク（51）内の自然対流を促進できる。そのため、貯留タンク（51）内の流体の温度を速やかに均一化できる。このことにより、別途撹拌装置など設置する必要がない。従って、給湯装置（20）の操作を容易にすると共に、製造コストを抑えることができる。

　実施形態では、前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）が、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）を兼用する。

　第１流路（43）内の流体は、第１流路（43）の下端から上端にかけて加熱される。さらに、第１流路（43）内の流体は、第１熱交換器（52a）及び第２熱交換器（52b）により、第１流路（43）の内周側及び外周側から加熱される。このことにより、第１流路（43）の上昇流を整流しながら加熱でき、ひいては、第１流路（43）の上昇流の流速を増大できる。その結果、熱交換器（52a，52b）から流体への熱伝達を促進できる。

　実施形態では、前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）の間の第１距離（D1）は、第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）と、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）との径方向の第２距離（D2）よりも小さい。

　この構成により、第１流路（43）において上昇流を形成した流体が、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、流体の上昇流の流速の減衰を抑制できると共に、第１流路（43）内の流体を効率良く昇温できる。

　加えて、第１流路（43）の流体の上昇流の流速が増大するに伴って、流体の自然対流を促進できる。

　加えて、第１距離（D1）が小さいため、両熱交換器（52a，52b）を上下方向に小型化できる。このことにより、貯留タンク（51）の上部空間の容積を増大でき、上部空間（47）での自然対流を促進できる。

　加えて、螺旋状の伝熱管（53）の巻き数を増やすことができる。具体的に、伝熱部（57）の数を増やすことができる。そのため第１流路（43）の流体と伝熱管（53）との接する面積が増大する。このことにより、伝熱管（53）から流体への熱交換を促進できる。

　実施形態では、前記伝熱管（53）の流入口（59）は、前記伝熱管（53）の上端に設けられ、前記伝熱管（53）の流出口（60）は、前記伝熱管（53）の下端に設けられる。

　具体的には、水熱交換器（13）により加熱された熱媒体は、流入管（31）を通過して、第１熱交換器（52a）の流入口（59）と第２熱交換器（52b）の流入口（59）に流入する。熱媒体は、第１熱交換器（52a）と第２熱交換器（52b）との各伝熱管（53）内を下方に向かって流れ、両伝熱管（53，53）の下端にある流出口（60，60）から流出管（32）へ流出する。換言すると、熱媒体は、各伝熱管（53）の上端から下端に向かって流れる。その結果、第１流路（43）内において、熱媒体の流れは、加熱された流体の上昇流に対して実質的に対向流となる。このことにより、第１流路（43）内の流体を効率良く昇温できる。

　実施形態では、前記第１仕切部（81a）、前記第２仕切部（81b）、及び前記加熱部（52a，52b）は、前記貯留タンク（51）の下部のみに設けられている。

　このことにより、貯留タンク（51）の上部に、伝熱管（53）によって上昇流を形成した流体が流れる空間を確保できる。具体的に、第１流路（43）内の上昇流は、上部空間（47）に流入する。その後、流体は、頂部（55）で折り返されて下降流を形成する。該下降流は、第２流路（44）へ合流する。従って、流体の自然対流を促進できる。

　－実施形態の変形例－
　　〈変形例１〉
　図４に示すように、本実施形態の変形例１では、貯留タンク（51）内に、第３熱交換器（52c）が設けられる。

　第３熱交換器（52c）は、伝熱管（53）を有する。第３熱交換器（52c）は第２熱交換器（52b）の内側に配置される。換言すると、貯留タンク（51）内には、３列の伝熱管（53，53，53）が設けられる。

　第３熱交換器（52c）の伝熱管（53）の外周側の端部と、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）の内周側の端部との径方向の距離は、第２距離（D2）と同じである。第３熱交換器（52c）と第２熱交換器（52b）との間に第３流路（48）が形成される。

　第１熱交換器（52a）と第２熱交換器（52b）とにより、第１流路（43）の流体が加熱される。第２熱交換器（52b）と第３熱交換器（52c）とにより、第３流路（48）の流体が加熱される。このことにより、第１流路（43）及び第３流路（48）では上昇流が形成される。

　このように、変形例１によれば、伝熱管（53，53，53）を多列にすることにより、熱交換器（52a，52b，52c）を上下方向に小型化できる。このことにより、貯留タンク（51）の上部空間（47）の容積を増大でき、ひいては、上部空間（47）での自然対流を促進できる。

　加えて、第１流路（43）及び第３流路（48）は、水平断面が環状に形成される。第１流路（43）及び第３流路（48）の流路断面積は比較的小さい。その結果、上昇流の流速を増大できる。

　加えて、第１流路（43）内及び第３流路（48）内の上昇流の流量と流速とが増大するに伴って、第２流路（44）内及び内部空間（45）内の下降流の流速を増大できる。このことにより、流体の対流を促進できる。

　　〈変形例２〉
　図５に示すように、本実施形態の変形例２では、貯留タンク（51）内に整流板（71）が設けられる。

　整流板（71）は、貯留タンク（51）内であって、第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）の上方に固定される。整流板（71）は、第１流路（43）を上昇する流体を貯留タンク（51）の中心側へ案内する。具体的に、整流板（71）は、上面と底面とが開口した筒状の円錐台に形成された板部材である。整流板（71）は、第１熱交換器（52a）の伝熱管（53）の上端付近から貯留タンク（51）の径方向内方に向かって上方に傾斜するように配置される。整流板（71）は、開口中心が伝熱管（53）の中心軸と一致する。

　このように、変形例２によれば、第１流路（43）の上昇流と上部空間（47）から流れる下降流とが伝熱管（53）の上端付近で衝突することを抑制できる。このことにより、流体の自然対流を促進できる。

　　〈変形例３〉
　図６に示すように、本実施形態の変形例３では、貯留タンク（51）には、変形例２の整流板（71）と形態の異なる整流板（71）が設けられる。

　具体的に、整流板（71）は、筒状の逆円錐台に形成されている。整流板（71）は、第２熱交換器（52b）の伝熱管（53）の上方から、貯留タンク（51）の径方向内方に向かって下方に傾斜するように形成されている。

　このように、変形例３によれば、第１流路（43）の上昇流と上部空間（47）から流れる下降流とが伝熱管（53）の上端付近で衝突することを抑制できる。このことにより、流体の自然対流を促進できる。

　　〈変形例４〉
　図７に示すように、変形例４では、第１仕切部（81a）は、筒状の第１仕切板（82a）である。第２仕切部（81b）は筒状の第２仕切板（82b）である。加熱部（52d）は、第４熱交換器（52d）である。

　第１仕切板（82a）と第２仕切板（82b）との間には、第１流路（43）が形成される。換言すると、第１仕切板（82a）は第１流路（43）の外周側に配置される。第２仕切板（82b）は第１流路（43）の内周側に配置される。

　第１仕切板（82a）の外周面と貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面との間には、第２流路（44）が形成される。

　第４熱交換器（52d）は、第１流路（43）の流体を加熱する。第４熱交換器（52d）は、第１仕切板（82a）と第２仕切板（82b）との間に配置される。第４熱交換器（52d）は、第１仕切板（82a）及び第２仕切板（82b）に沿うように形成される螺旋状の伝熱管（53）を有する。

　第１仕切板（82a）と伝熱管（53）との間の径方向の距離を第３距離（D3）とする。具体的に、第３距離（D3）は、第１仕切板（82a）の内周面と、第４熱交換器（52d）の伝熱管（53）の外周側の端部との径方向の距離である。第２仕切板（82b）と伝熱管（53）との間の径方向の距離を第４距離（D4）とする。具体的に、第４距離（D4）は、第２仕切板（82b）の外周面と、第４熱交換器（52d）の伝熱管（53）の内周側の端部との径方向の距離である。第４熱交換器（52d）の上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間の距離である第１距離（D1）は、第３距離（D3）及び第４距離（D4）よりも小さい。

　第１流路（43）において、第１仕切板（82a）と第４熱交換器（52d）との間の外側流路（43a）と、第２仕切板（82b）と第４熱交換器（52d）との間の内側流路（43b）とが形成される。

　第１流路（43）内の流体が、第４熱交換器（52d）により加熱されると、外側流路（43a）及び内側流路（43b）において上昇流が形成される。そのため、第１流路（43）の下部は圧力が低下する。第２流路（44）、内部空間（45）、及び底部空間（46）の流体は、第１流路（43）の内部に引き込まれる。

　このように、変形例４によれば、第１流路（43）における外側流路（43a）及び内側流路（43b）の上昇流に起因する煙突効果を利用して、自然対流を促進できる。その結果、第４熱交換器（52d）から流体への熱伝達を促進できる。

　加えて、第１流路（43）は、外側流路（43a）及び内側流路（43b）により構成される。外側流路（43a）及び内側流路（43b）は、水平断面が環状に形成される。外側流路（43a）及び内側流路（43b）の流路断面積は比較的小さい。その結果、上昇流の流速を増大できる。

　加えて、第２流路（44）は、第１仕切板（82a）の外周面と貯留タンク（51）の側壁（56）の内周面とにより、水平断面が環状に形成される。第２流路（44）は第１流路（43）の外側に形成されることで、第２流路（44）には下降流が形成される。そのため、第２流路（44）の下降流による第１流路（43）の上昇流の妨げを抑制できる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速をさらに増大できる。

　加えて、第１流路（43）において、外側流路（43a）の上昇流と内側流路（43b）の上昇流とが、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、外側流路（43a）の上昇流及び内側流路（43b）の上昇流の流速の減衰を抑制できると共に、第１流路（43）内の流体を効率良く昇温できる。

　　〈変形例５〉
　図８に示すように、本実施例の変形例５では、変形例４の第１仕切板（82a）と第２仕切板（82b）との間に、第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）が配置される。

　第５熱交換器（52e）は、第１流路（43）の流体を加熱する加熱部（52e）である。第５熱交換器（52e）は、第４熱交換器（52d）の外周側かつ第１仕切板（82a）の内周側に配置される。第５熱交換器（52e）は、第４熱交換器（52d）及び第１仕切板（82a）に沿うように形成される螺旋状の伝熱管（53）を有する。

　第１仕切板（82a）と第５熱交換器（52e）の伝熱管（53）との間の径方向の距離を第５距離（D5）とする。具体的に、第５距離（D5）は、第1仕切板（82a）の内周面と、第５熱交換器（52e）の伝熱管（53）の外周側の端部との径方向の距離である。第４熱交換器（52d）の伝熱管（53）と第５熱交換器（52e）の伝熱管（53）との間の径方向の距離を第６距離（D6）とする。具体的に、第６距離（D6）は、第４熱交換器（52d）の伝熱管（53）の外周側の端部と、第５熱交換器（52e）の伝熱管（53）の外周側の端部との径方向の距離である。第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）の上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間の距離である第１距離（D1）は、第５距離（D5）及び第６距離（D6）よりも小さい。

　第１流路（43）には、第１仕切板（82a）と第４熱交換器（52d）との間の外側流路（43a）と、第４熱交換器（52d）と第５熱交換器（52e）との間の中間流路（43c）と、第２仕切板（82b）と第５熱交換器（52e）との間の内側流路（43b）とが形成される。

　第１流路（43）の流体が、第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）により加熱されると、外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）においてそれぞれ上昇
流が形成される。そのため、第１流路（43）の下部は圧力が低下する。第２流路（44）、内部空間（45）、及び底部空間（46）の流体は、第１流路（43）の内部に引き込まれる。このように、本実施形態では、第１流路（43）の外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）の上昇流に起因する煙突効果を利用して、自然対流を促進できる。その結果、第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）から流体への熱伝達を促進できる。

　このように、変形例５によれば、第１流路（43）の流体は、第４熱交換器（52d）と第５熱交換器（52e）とにより加熱される。そのため、第１流路（43）の流体をさらに効率良く昇温できる。

　加えて、第１流路（43）は、外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）により構成される。外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）は、水平断面が環状に形成される。外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）の流路断面積は比較的小さい。その結果、上昇流の流速をさらに増大できる。

　加えて、第１流路（43）において、外側流路（43a）、中間流路（43c）及び内側流路（43b）の上昇流が、第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）の上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）の間に流れることを抑制できる。このことにより、第１流路（43）の上昇流の流速の減衰を抑制できると共に、第１流路（43）内の流体をさらに効率良く昇温できる。

　《その他の実施形態》
　上記実施形態については以下のような構成としてもよい。

　図９に示すように、上記実施形態の第１熱交換器（52a）及び第２熱交換器（52b）の各伝熱管（53）において、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）は、互いに接していてもよい。上記変形例における第３熱交換器（52c）、第４熱交換器（52d）及び第５熱交換器（52e）の各伝熱管（53）についても、上下方向に隣り合う伝熱部（57，57）は、互いに接していてもよい。このことにより、流体が上下に隣り合う伝熱部（57，57）の間を流れることを禁止できる。従って、上昇流の流速の減衰を抑えることができる。加えて、熱交換器を上下方向に小型化できる。このことにより、より広い上部空間（47）を確保でき、ひいては、流体の自然対流を促進できる。加えて、螺旋状の伝熱管（53）の巻き数を増やすことができる。このことにより、上昇流が伝熱管（53）に接する面積を増大できる。従って、伝熱管（53）と流体との熱交換を促進できる。

　図１０に示すように、上記各実施形態の伝熱管（53）は、伝熱管（53）の軸直角断面視において、伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）が、伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長くなるように形成されてもよい。例えば、伝熱管（53）は楕円管または扁平管に形成されていてもよい。このことにより、例えば円形の伝熱管と比べて、伝熱管（53）の内側を上昇する流体と伝熱管（53）の接触する面積を増大できる。その結果、伝熱管（53）と流体との熱交換を促進できる。加えて、第１流路（43）の上昇流の抵抗を低減できる。その結果、上昇流の流速を増大でき、ひいては貯留タンク（51）内の自然対流を促進できる。

　実施形態では、第１仕切部（81a）と第２仕切部（81b）の双方が熱交換器（52a，52b）で構成される。しかし、第１仕切部（81a）及び第２仕切部（81b）のうちの一方が熱交換器（52a，52b）を兼用し、他方を筒状の仕切板としてもよい。ここで、一方の熱交換器（52a，52b）の隣り合う伝熱部（57，57）の間の距離を第１距離（D1）とする。一方の熱交換器（52a，52b）の伝熱管（53）と、他方の仕切板との間の距離を第２距離（D2）とする。この場合にも、第１距離（D1）を第２距離（D2）よりも小さくするのが好ましい。

　上記各実施形態において、加熱流路（30）及び伝熱管（53）に流れる熱媒体は、冷媒またはブラインでもよい。

　上記各実施形態において、貯留タンク（51）は上部が開口した開放型の貯留タンクであっても良い。

　以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

　以上説明したように、本開示は、貯留タンクユニットについて有用である。

　　２０　　　給湯装置
　　３０　　　貯留タンク
　　４３　　　第１流路
　　４４　　　第２流路
　　５０　　　タンクユニット
　　５１　　　貯留タンク
　　５２ａ　　　第１熱交換器（加熱部）
　　５２ｂ　　　第２熱交換器（加熱部）
　　５２ｄ　　　第４熱交換器（加熱部）
　　５２ｅ　　　第５熱交換器（加熱部）
　　５３　　　伝熱管
　　５６　　　側壁
　　５７　　　伝熱部
　　５９　　　流入口
　　６０　　　流出口
　　７１　　　整流板
　　８１ａ　　　第１仕切部
　　８１ｂ　　　第２仕切部
　　８２ａ　　　第１仕切板
　　８２ｂ　　　第２仕切板
　　Ｈ　　　鉛直方向の長さ
　　Ｗ　　　水平方向の長さ
　　Ｄ１　　　第１距離
　　Ｄ２　　　第２距離
　　Ｄ３　　　第３距離
　　Ｄ４　　　第４距離

Claims

　貯留タンクユニットであって、
　流体を貯留する貯留タンク（51）と、
　前記貯留タンク（51）の内部に配置され、該貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第１仕切部（81a）と、
　前記第１仕切部（81a）の内側に配置され、前記貯留タンク（51）の側壁（56）に沿う方向に延びる第２仕切部（81b）とを備え、
　前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）は、
　前記貯留タンク（51）の底面から離間して配置され、
　前記第１仕切部（81a）と前記第２仕切部（81b）との間には、水平断面が環状の第１流路（43）が形成され、
　前記第１仕切部（81a）と前記貯留タンク（51）の側壁（56）の内面との間には、水平断面が環状の第２流路（44）が形成され、
　前記第１流路（43）の流体を加熱する加熱部（52a，52b，52d，52e）を備えることを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項１において、
　前記加熱部（52a，52b，52d，52e）は、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）であって、
　前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）の少なくとも一方は、前記熱交換器（52a，52b）を兼用する
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項２において、
　前記第１仕切部（81a）及び前記第２仕切部（81b）は、螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52a，52b）を兼用する
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項２又は３において、
　前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、
　上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）の間の第１距離（D1）は、前記第１仕切部（81a）と前記第２仕切部（81b）との間の径方向の第２距離（D2）よりも小さい
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項１において、
　前記第１仕切部（81a）は、前記第１流路（43）の外周側に配置される略筒状の第１仕切板（82a）であり、
　前記第２仕切部（81b）は、前記第１流路（43）の内周側に配置される略筒状の第２仕切板（82b）であり、
　前記加熱部（52a，52b，52d，52e）は、前記第１仕切板（82a）と前記第２仕切板（82b）との間に配置され、前記第１仕切板（82a）及び前記第２仕切板（82b）に沿うように形成される螺旋状の伝熱管（53）を有する熱交換器（52d，52e）である
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項５において、
　前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、
　上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）の間の第１距離（D1）は、
　前記第１仕切板（82a）と前記伝熱管（53）との間の径方向の第３距離（D3）、および
　前記第２仕切板（82b）と前記伝熱管（53）との間の径方向の第４距離（D4）よりも小さいことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項２、３又は５において、
　前記伝熱管（53）は、上下方向に配列される複数の伝熱部（57，57，…）を備えており、
　上下方向に隣り合う前記伝熱部（57，57）が互いに接触していることを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項２乃至７のいずれか１つにおいて、
　前記伝熱管（53）の流入口（59）は、前記伝熱管（53）の上端に設けられ、
　前記伝熱管（53）の流出口（60）は、前記伝熱管（53）の下端に設けられる
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項２乃至８のいずれか１つにおいて、
　前記伝熱管（53）の軸直角断面視において、該伝熱管（53）の下端から上端までの鉛直方向の長さ（H）が、該伝熱管（53）の両側の側端の間の水平方向の長さ（W）よりも長いことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項１乃至９のいずれか１つにおいて、
　前記第１流路（43）の上方に配置され、該第１流路（43）を上昇する流体を、前記貯留タンク（51）の中心側に案内する整流板（71）を備える
ことを特徴とする貯留タンクユニット。
　請求項１乃至１０のいずれか１つにおいて、
　前記第１仕切部（81a）、前記第２仕切部（81b）、及び前記加熱部（52a，52b，52d，52e）は、前記貯留タンク（51）の下部のみに設けられていることを特徴とする貯留タンクユニット。
　水を貯留するタンクユニットを備えた給湯装置（20）であって、
　請求項１乃至１１のいずれか１つの貯留タンクユニット（50）を備えていることを特徴とする貯留タンクユニット。