(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱媒を加熱する加熱装置と、
側面の一部が開口した有天筒状の混合防止部材によって側部の一部及び上方が覆われた前記水熱媒の流入口並びに前記水熱媒の流出口を底面に有し、前記水熱媒を貯留する開放式の貯留タンクと、
前記貯留タンク内の前記水熱媒を前記流出口から往き配管を介して前記加熱装置へ送るとともに、熱負荷を経由した前記加熱装置での加熱後の前記水熱媒を戻り配管を介して前記流入口から該貯留タンク内に戻す循環ポンプとを備える温水熱源機であって、
前記混合防止部材は、前記流入口と前記流出口とを結ぶ線分の方向と交差する方向の２側面が開口しており、
前記混合防止部材の側面の開口と対向する前記貯留タンクの両側壁面部に、該両側壁面部に沿って横方向に延びるように、間隔を空けて配置された一対の上昇流抑制板を備え、
前記流入口から前記混合防止部材の開口を経由して前記貯留タンクの側壁面に沿って上昇する水熱媒の流れを、前記上昇流抑制板によって前記流入口と前記流出口とを結ぶ線分の方向と交差する方向に曲げて、前記貯留タンクの中央へ導くことを特徴とする温水熱源機。
【請求項２】
前記混合防止部材の側面の開口と対向する前記貯留タンクの両側壁面に前記上昇流抑制板が設置されたことを特徴とする請求項１記載の温水熱源機。
【請求項３】
前記貯留タンク内に装着されて、前記流出口と前記流入口とを仕切るフィルタをさらに有し、
前記上昇流抑制板が前記フィルタに設置されたことを特徴とする請求項１記載の温水熱源機。
【請求項４】
前記貯留タンクの側壁面と、前記上昇流抑制板との隙間が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の温水熱源機。
【請求項５】
前記上昇流抑制板が、前記温水熱源機の運転を停止する前記貯留タンク内の前記水熱媒の下限水位よりも下方に配置されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の温水熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水を生成して暖房を行う温水熱源機の貯留タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
温水暖房装置の温水循環系に設けられる温水熱源機は、水熱媒の蒸発を許容し、また、加熱による水熱媒の膨張を吸収するための水熱媒を貯留する貯留タンクを備えている。
【０００３】
この種の貯留タンクでは、往き側接続口（流出口）及び戻り側接続口（流入口）を、貯留タンクの内底面に配置するのが一般的である。流出口からは、貯留タンク内の水熱媒が水熱媒搬送装置へ吸い込まれ、各種放熱器に供給される。流入口からは、各種放熱器からの水熱媒が貯留タンクへ流入する。貯留タンクの水面が水熱媒の蒸発等で低下した場合、流入口から流入する水熱媒が噴水状となって貯留タンクに噴出され、利用者には耳障りな流水音となる。また、水熱媒に空気が混ざって流出口から流出するため、熱交換性能が低下して暖房能力不足をきたしたり、配管浸食の要因となったりする。
【０００４】
これらの問題を解決するために、特許文献１では貯留タンクの流出口と流入口とに、それらの側部の一部及び上方を覆う筒状籠形の混合防止部をそれぞれ一体成形し、貯留タンク内底面の流入口から流入した水熱媒が、流入口上方の混合防止部に衝突し、流入口の側部に設けられた混合防止部の開口部分から流出口の方向へ流れることで、水熱媒が噴水状となって貯留タンクに噴出されることによる流水音の発生や、水熱媒への空気の混合を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される温水熱源機は、水熱媒が流入口の側部に設けられた混合防止部の開口部分から流出する際、貯留タンク側壁面に衝突し、水熱媒の一部が貯留タンク側壁面に沿って上方向の流れとなる。このため、流量が少ない場合は、水熱媒への空気の混合や流水音は発生しないが、流量が多くなるにしたがって貯留タンク側壁面に沿った上方向の流れが多くなり、水熱媒への空気の混合や流水音が発生する。
【０００７】
この対策のためには、例えば、空気が混ざらない最低水位を上方へ設定する方法があるが、貯留タンク内の水熱媒の蒸発を許容する実質的な容積が減少し、水熱媒を頻繁に供給しなければならなくなる。
【０００８】
また、流入口の側部に設けられた混合防止部の開口部分と貯留タンク側壁面との距離を十分に確保する方法があるが、貯留タンクが大型化し、温水熱源機自体の大型化を招くという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、貯留タンクの大型化することなく貯留タンクにおける水熱媒への空気の混入防止と流水音の抑制とを実現した温水熱源機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、水熱媒を加熱する加熱装置と、水熱媒の流出口、並びに側面の一部が開口した有天筒状の混合防止部材によって側部の一部及び上方が覆われた水熱媒の流入口を底面に有し、水熱媒を貯留する開放式の貯留タンクと、貯留タンク内の水熱媒を流出口から往き配管を介して加熱装置へ送るとともに、熱負荷を経由した加熱装置での加熱後の水熱媒を戻り配管を介して流入口から該貯留タンク内に戻す循環ポンプとを備える温水熱源機であって、流入口から混合防止部材の開口を経由して貯留タンクの壁面に沿って上昇する水熱媒の流れを抑制する上昇流抑制板を貯留タンクの内部に備えることを特徴とする温水熱源機を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、貯留タンクの大型化することなく貯留タンクにおける水熱媒への空気の混入防止と流水音の抑制とを実現し、温水熱源機の小型化と高機能化とを両立できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、温水熱源機の構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１の貯留タンクの構造を示す正面図である。
【図３】図３は、実施の形態１の貯留タンクの構造を示す断面斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態１の貯留タンクの斜視図である。
【図５】図５は、実施の形態１のフィルタの斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態２の貯留タンクの構造を示す正面図である。
【図７】図７は、実施の形態２の貯留タンクの構造を示す断面斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態２の貯留タンクの斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態２のフィルタの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる温水熱源機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる温水熱源機の実施の形態１の構成を示す図である。図２は、貯留タンクの正面図である。図３は、貯留タンクの断面斜視図である。図４は、貯留タンクの斜視図である。図５は、フィルタの斜視図である。
【００１５】
本実施の形態にかかる温水熱源機１は、図１に示すように、温水暖房装置の温水循環系の一部として設けられ、加熱装置２と水熱媒搬送装置（循環ポンプ）３及び貯留タンク４を一連に配管接続して構成されている。加熱装置２は水熱媒を昇温する装置であり、石油ボイラ、ガスボイラ、電気ヒータ、冷凍サイクルを用いた装置などを適用可能である。温水熱源機１から送り出された水熱媒は熱負荷としての放熱器５において熱を放出した後、貯留タンク４へ還流する。
【００１６】
貯留タンク４は開放容器であり、その機能は加熱による水熱媒の膨張吸収、水回路内の異物の除去、水熱媒の蒸発、あるいは漏れなどによる水位低下の検知などがあり、水熱媒を給水するための給水口を備える。貯留タンク４は、図２〜図４に示すように、貯留タンク本体２１、貯留タンク蓋２２、フィルタ１８、水位検知手段１９から構成される。
【００１７】
貯留タンク本体２１及び貯留タンク蓋２２は合成樹脂の射出成形物であり、貯留タンク蓋２２は取り外し可能とするため、ネジ締め固定又ははめ込み固定される。フィルタ１８は貯留タンク本体２１内部に納められ、貯留タンク蓋２２を取り外した状態では着脱が可能となっている。水位検知手段１９は、貯留タンク蓋２２に設けられた開口部から圧入固定される。
【００１８】
貯留タンク本体２１の底には、往き側接続口１１及び戻り側接続口１２が配置されている。貯留タンク本体２１における内部の底には、往き側接続口１１に繋がった流出口１３と戻り側接続口１２に繋がった流入口１４とが並んで開口している。これらの流出口１３及び流入口１４には、それらの上方を覆う蓋状部分１５と、側部の一部を囲う柵状部分１６とがそれぞれ一体に構成されている。
【００１９】
流出口１３の柵状部分１６と、流入口１４の柵状部分１６とは双方が向かい合うような位置に設けられる。また、柵状部分１６は向かい合った柵状部分１６の反対側面にもそれぞれ設けられる。
【００２０】
また、流出口１３と流入口１４との間には、ガイド溝３１が設けられ、フィルタ１８が貯留タンク本体２１の上部から着脱可能に挿入される。
【００２１】
また、貯留タンク本体２１の底部には段差が設けられ、一段浅い部分に水位検知手段１９が配置される。段差部分の貯留タンク本体２１の内面は、仕切り板３２が設けられ、仕切り板３２の一部が切り欠かれている。仕切り板３２を設けることにより、水位検知手段１９付近の水熱媒の波打ちを抑制し、水位検知手段１９の誤動作を防止している。
【００２２】
貯留タンク蓋２２には、水熱媒を貯留タンク本体２１内へ給水するための給水口が設けられ、水熱媒の漏れや蒸発による水位低下を検知するための水位検知手段１９が取り付けられる。貯留タンク蓋２２に備えられた給水口は、給水口から給水された水熱媒がフィルタ１８を通過して流出口１３に導かれる位置に設けられている。これらにより給水時に水熱媒に混入した異物が加熱装置２や水熱媒搬送装置３へ侵入することを防止できる。
【００２３】
水位検知手段１９は、水熱媒の電気抵抗によって水位を検知する電極式であり、表面が水熱媒に対して耐腐食性を有するステンレス製の棒状のプローブには温水熱源機１のコントローラ（不図示）が接続されている。水位検知手段１９は、水熱媒がある場合は電気抵抗が小さく、水熱媒がない場合は電気抵抗が大きくなることを利用して水熱媒の有無を検知し、水位が下がって水位検知手段１９に水熱媒が接触しなくなると不図示の温水熱源機１のコントローラは水切れと判断し、温水熱源機１の運転を停止する。
【００２４】
フィルタ１８は、貯留タンク本体２１の流出口１３が設けられた側と流入口１４が設けられた側とを垂直方向に仕切るように配置される。フィルタ１８は、図５に示すように板状であり、樹脂製のフィルタ枠４１に樹脂製のメッシュ部４２が射出成形によって一体成形されたものである。
【００２５】
貯留タンク本体２１は、本実施の形態においては、概略高さ２００ｍｍ、幅２５０ｍｍ、奥行き１００ｍｍ程度の大きさであり、容量は３．５Ｌ程度である。貯留タンク４は開放容器であり、水熱媒の膨張を吸収する必要があるため、施工時には満水の状態まで給水されず、水熱媒の膨張量を差し引いた水量が給水される。本実施の形態においては、水熱媒の膨張許容量を１Ｌとし、貯留タンク４へは２．５Ｌ給水される。
【００２６】
また、本実施の形態においては、貯留タンク本体２１の底に設けられた往き側接続口１１及び戻り側接続口１２の内径は１８ｍｍであり、流量が２０Ｌ／ｍｉｎの場合、水熱媒が往き側接続口１１及び戻り側接続口１２を通過する際の流速は約１．３ｍ／ｓである。
【００２７】
貯留タンク本体２１には流入口１４の柵状部分１６の間の開口部分に対向する両側面の内壁に上昇流抑制板としての板状の突起３３が設けられる。突起３３の幅は、戻り側接続口１２を通過する流速が１．３ｍ／ｓ以下の場合、１５ｍｍ程度となる。
【００２８】
また、突起３３の上下方向の位置は、貯留タンク４内の水位が低下した場合に、温水熱源機１の運転を停止する水位、すなわち、水位検知手段１９に水熱媒が接触する下限水位よりも下方に設けられ、戻り側接続口１２を通過する流速が１．３ｍ／ｓ以下の場合、貯留タンク本体２１の底面から６０ｍｍ程度の位置に設けられる。
【００２９】
戻り側接続口１２を通過する流速が速くなるほど、突起３３方向へ流れる水熱媒が多くなるため、流速が１．３ｍ／ｓを超えるような場合は、上記の寸法よりも突起３３の幅を大きくし、突起３３の上下方向の位置を上方とする必要がある。
【００３０】
二つの突起３３は、３０ｍｍ程度の間隔を空けて設けられている。この間隔は、初期の水張り運転時など、水回路中に含まれる空気を分離するために設けたものであり、仮に、二つの突起３３の間に間隔が無いと、水回路中に含まれる空気が突起３３の下部に滞留して分離できず、流出口１３から加熱装置２や水熱媒搬送装置３に空気が流出する恐れがある。
【００３１】
また、突起３３は、先端での厚さが１〜２ｍｍであり、射出成形によって製造するため、根元に向かって０．５°〜１°の勾配が設けられる。
【００３２】
また、突起３３の根元部は、水熱媒が繰り返し衝突する際の衝撃による破損防止のため、三角形のリブ３３ａを設け、衝撃に耐えうる強度を確保している。
【００３３】
また、フィルタ１８は、着脱可能な貯留タンク蓋２２を取り外した後、貯留タンク本体２１のガイド溝３１から容易に引き出して取り外すことができる。フィルタ１８の取り外しの際には、フィルタ枠４１が貯留タンク本体２１のガイド溝３１に接触する構造となっており、メッシュ部４２は貯留タンク本体２１とは直接接触しないため、フィルタ１８によって捕獲した異物が貯留タンク本体２１内に落下することはない。
【００３４】
次に、貯留タンク４における水熱媒の流れについて説明する。流入口１４から流入した水熱媒は、流入口１４の蓋状部分１５に衝突し、側面に２ヶ所設けられた柵状部分１６の間の開口部分から流出する。
【００３５】
柵状部分１６の間の開口部分から流出した水熱媒の一部は、貯留タンク本体２１の側壁面に衝突し、貯留タンク本体２１の側壁面に沿って上方へ流れ、突起３３に衝突し、貯留タンク本体２１の中央部へ向かって流れる。仮に、水回路中に空気が含まれていた場合は、二つの突起３３の隙間の部分で分離されるため、加熱装置２や水熱媒搬送装置３に空気が流出する恐れはない。
【００３６】
その後、水熱媒はフィルタ１８を通過し、異物が混入していた場合は、異物が除去され、流出口１３から流出する。
【００３７】
このように、貯留タンク本体２１の流出口１４に設けられた柵状部分１６の間の開口部分に対向する両側面の内壁に板状の突起３３を設けることによって、貯留タンク本体２１の側壁面に沿って上方に流れた水熱媒の噴流による流水音と水熱媒への空気の混入とを防止することが可能となる。
【００３８】
また、水位検知手段１９と水熱媒とが接触する下限水位よりも下方に突起３３を設けることによって、温水熱源機１が運転している場合は確実に突起３３による上記の効果を発揮させることができる。
【００３９】
本実施の形態に係る温水熱源機よれば、貯留タンクにおける水熱媒への空気の混入防止と流水音の抑制とを小型の貯留タンクで実現できる。したがって、温水熱源機の小型化が可能となる。
【００４０】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる温水熱源機の実施の形態２の構成を示す正面図である。図７は、貯留タンクの構造を示す断面斜視図である。図８は、貯留タンクの斜視図である。図９は、フィルタの斜視図である。
【００４１】
本実施の形態にかかる温水熱源機１は、実施の形態１とほぼ同様の構成であるが、実施の形態１では貯留タンク本体の流入口の柵状部分の間の開口部分に対向する両側面の内壁に設けられていた板状の突起がフィルタに一体に成形されている点で相違する。
【００４２】
実施の形態１との相違点であるフィルタ１８について説明する。フィルタ１８は貯留タンク本体２１の流出口１３が設けられた側と流入口１４が設けられた側とを垂直方向に仕切るように配置される。フィルタ１８は、図９に示すように、樹脂製のフィルタ枠４１に樹脂製のメッシュ部４２が射出成形により一体成形された板状である。さらに、フィルタ１８は、貯留タンク本体２１の側壁面に沿うようにフィルタ１８と対向する貯留タンク本体２１の流入口１４が設けられた側に貯留タンク本体２１の側壁面に向かって中央に間隙部を有するコの字型の板状の突起４３を備える。
【００４３】
コの字型の板状の突起４３の幅は、戻り側接続口１２を通過する流速が１．３ｍ／ｓ以下の場合、１５ｍｍ程度となる。
【００４４】
また、コの字型の板状の突起４３の上下方向の位置は、貯留タンク４内の水位が低下した場合に、温水熱源機１の運転を停止する水位、すなわち、水位検知手段１９と水熱媒とが接触する下限水位よりも下方に設けられ、戻り側接続口１２を通過する流速が１．３ｍ／ｓ以下の場合、貯留タンク本体２１の底面から６０ｍｍ程度の位置に設けられる。
【００４５】
戻り側接続口１２を通過する流速が速くなるほど、コの字型の板状の突起４３方向へ流れる水熱媒が多くなるため、流速が１．３ｍ／ｓを超えるような場合は、上記の寸法よりもコの字型の板状の突起４３の幅を大きくし、コの字型の板状の突起４３の上下方向の位置を上方とする必要がある。
【００４６】
コの字型の板状の突起４３の中央の間隙部は、初期の水張り運転時など、水回路中に含まれる空気を分離するために設けたものであり、仮に、コの字型の板状の突起４３の中央の間隙部が無いと、水回路中に含まれる空気がコの字型の板状の突起４３の下部に滞留して分離できず、流出口１３から加熱装置２や水熱媒搬送装置３に空気が流出する恐れがある。本実施の形態においては、３０ｍｍ程度の間隙が設けられている。
【００４７】
コの字型の板状の突起４３と貯留タンク本体２１の側壁面との隙間は２ｍｍ以下に設定される。コの字型の板状の突起４３と貯留タンク本体２１の側壁面との隙間は無いことが望ましいが、射出成形における寸法バラツキなどによって、貯留タンク４の組立時に貯留タンク本体２１の側壁面にコの字型の板状の突起４３が接触し、組み立てられないという不具合を防止するため、適度に設ける必要がある。隙間が２ｍｍ以下であれば、水熱媒への空気の混合や流水音が発生する恐れはない。
【００４８】
また、コの字型の板状の突起４３は、先端での厚さが１〜２ｍｍであり、射出成形によって製造するため、根元に向かって０．５〜１°の勾配が設けられる。
【００４９】
また、コの字型の板状の突起４３の根元部は、水熱媒が繰り返し衝突する際の衝撃による破損防止のため、三角形のリブ４３ａをフィルタ枠４１と一体に設け、衝撃に耐える強度を確保している。
【００５０】
また、フィルタ１８を貯留タンク本体２１に取り付ける際に、必ずコの字型の板状の突起４３が貯留タンク本体２１の流入口１４の設けられた側に取り付けられるように、フィルタ１８には、フィルタ取手４４が設けられる。仮に、コの字型の板状の突起４３を貯留タンク本体２１の流出口１３の設けられた側に取り付けようとした場合は、フィルタ取手４４が貯留タンク本体２１に接触し、取り付けできない構造となっている。
【００５１】
次に、貯留タンク４における水熱媒の流れについて説明する。流入口１４から流入した水熱媒は、流入口１４の蓋状部分１５に衝突し、側面に２ヶ所設けられた柵状部分１６の間の開口部分から流出する。
【００５２】
その後、柵状部分１６の間の開口部分から流出した水熱媒の一部は、貯留タンク本体２１の側壁面に衝突し、貯留タンク本体２１の側壁面に沿って上方へ流れ、フィルタ１８に設けたコの字型の板状の突起４３に衝突し、貯留タンク本体２１の中央部へ向かって流れる。仮に、水回路中に空気が含まれていた場合は、コの字型の板状の突起４３の中央の間隙部で分離されるため、加熱装置２や水熱媒搬送装置３に空気が流出する恐れはない。
【００５３】
次に、水熱媒はフィルタ１８を通過し、異物が混入していた場合は、異物が除去された後に流出口１３から流出する。
【００５４】
実施の形態１のように、貯留タンク本体２１の流入口１４の柵状部分１６の間の開口部分に対向する両側面の内壁に板状の突起３３を設けた場合、突起３３の下部がアンダーカットとなるため、貯留タンク本体２１の金型にスライド構造が必要となり、金型構造が複雑化し、金型の製造コストが増大する。コの字型の板状の突起４３をフィルタ１８に設けることによって、金型構造を複雑化させることなく、流水音の発生と水熱媒への空気の混合を防止することが可能となる。
【００５５】
フィルタ１８にコの字型の板状の突起４３を設けることによって、貯留タンク本体２１の側壁面に沿って上方へ流れた水熱媒の噴流による流水音と水熱媒への空気の混合とを防止できる。
【００５６】
また、コの字型の板状の突起４３と貯留タンク本体２１の側壁面との隙間を２ｍｍ以下とすることで、貯留タンク４の組立時に貯留タンク本体２１の側壁面にコの字型の板状の突起４３が接触して組み立てられないという不具合の防止と、コの字型の板状の突起４３による上記の効果とを両立させることができる。
【００５７】
また、水位検知手段１９と水熱媒とが接触する下限水位よりも下方にコの字型の板状の突起４３を設けることによって、温水熱源機１が運転している場合は確実にコの字型の板状の突起４３による上記の効果を発揮させることができる。
【００５８】
本実施の形態に係る温水熱源機よれば、貯留タンクにおける水熱媒への空気の混入防止と流水音の抑制とを小型の貯留タンクで実現できる。したがって、温水熱源機の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる温水熱源機は、貯留タンクを大型化することなく貯留タンクにおける水熱媒への空気の混入防止と流水音の抑制とを実現できる点で有用であり、特に、温水循環系の一部として用いるのに適している。
【符号の説明】
【００６０】
１  温水熱源機
２  加熱装置
３  水熱媒搬送装置
４  貯留タンク
５  放熱器
１１  往き側接続口
１２  戻り側接続口
１３  流出口
１４  流入口
１５  蓋状部分
１６  柵状部分
１８  フィルタ
１９  水位検知手段
２１  貯留タンク本体
２２  貯留タンク蓋
３１  ガイド溝
３２  仕切り板
３３  突起
３３ａ、４３ａ  リブ
４１  フィルタ枠
４２  メッシュ部
４３  コの字型の板状の突起
４４  フィルタ取手
【図１】
0005404447.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005404447.tif 000008
【図８】
0005404447.tif 000009
【図９】
0005404447.tif 000010