CN105980790A - 热水贮存罐单元和具有其的热水供给机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热水贮存罐单元，包括：贮存热水的热水贮存罐(4)，其具有半球状的上部板(19)、与上部板(19)接合的圆筒状的主体部板(20)和与主体部板(20)接合的半球状的下部板(21)；和配置在主体部板(20)的周围的真空隔热材料(25)，在主体部板(20)的外周设置有形成为向热水贮存罐(4)的内侧凸的凸状的加强部(20a)，由此能够减轻热水贮存罐(4)的变形，另外，由于加强部(20a)在热水贮存罐(4)的内侧形成为凸形，所以热水贮存罐(4)和隔热材料(5)的组装性提高，热水贮存罐(4)的隔热性提高。

Description

热水贮存罐单元和具有其的热水供给机

技术领域

本发明涉及具有贮存热水的热水贮存罐的热水贮存罐单元和具有其的热水供给机。

背景技术

作为现有的热水贮存罐单元热水供给机，为了提高贮存热介质的热水贮存罐的负压耐压能力，在热水贮存罐中央的主体部板设置有加强凸缘。(例如参照专利文献1)。

另外，提案有一种储热水式热水供给机，其具有覆盖热水贮存罐的侧面的真空隔热材料和由与真空隔热材料不同的材质形成的连通隔热材料，在热水贮存罐中央的主体部板提高了隔热性(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第2562060号公报

专利文献2：专利第4211786号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

但是，在上述的现有的构成中，在热水贮存罐的主体部向圆周外方向凸地设置有多个加强部，所以，与覆盖热水贮存罐的周围的隔热材料的组装性恶化，结果是具有不能充分发挥隔热材料的隔热性能的课题。

本发明用于解决上述现有的课题，其目的在于提供使热水贮存罐的耐压性能提高并且隔热性优良的热水贮存罐单元。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述现有的课题，本发明的热水贮存罐单元，其特征在于包括：贮存热水的热水贮存罐，其具有半球状的上部板、与所述上部板接合的圆筒状的主体部板、与所述主体部板接合的半球状的下部板；和配置在所述主体部板的周围的真空隔热材料，在所述主体部板的外周设置有形成为向所述热水贮存罐的内侧凸的凸状的加强部。

由此，能够减轻热水贮存罐的变形。另外，加强部在热水贮存罐的内侧形成为凸形形状，所以热水贮存罐和隔热材料的组装性提高，热水贮存罐的隔热性提高。

发明效果

根据本发明，能够提高耐压性能和隔热性优良的热水贮存罐单元。

附图说明

图1是本发明的一实施方式中的热水贮存罐单元和具有其的热水供给机的概略构成图。

图2是表示该热水贮存罐单元和加热机构的连接关系的主视图。

图3是该热水贮存罐单元的热水贮存罐的立体图。

图4是表示该热水贮存罐单元中的热水贮存罐和隔热材料的配置关系的立体图。

图5是表示该热水贮存罐单元内部构造的立体图。

图6是在该热水贮存罐单元的热水贮存罐设置的加强部和真空隔热材料的放大图。

图7是表示现有的热水贮存罐单元的热水供给终端未使用时和使用时的形状的主视图。

图8是表示本发明的实施方式中的热水贮存罐单元的热水供给终端使用时和未使用时的形状的主视图。

具体实施方式

第1方面是一种热水贮存罐单元，其特征在于，包括：贮存热水的热水贮存罐，其具有半球状的上部板、与上述上部板接合的圆筒状的主体部板、与上述主体部板接合的半球状的下部板；和配置在上述主体部板的周围的真空隔热材料，在上述主体部板的外周设置有形成为向上述热水贮存罐的内侧凸的凸状的加强部。

由此，在打开和关闭(ON-OFF)热水供给终端时，热水贮存罐内的压力发生变动。在使热水供给终端关闭时，罐的主体部板鼓起而与设置在外方的真空隔断材料接触。真空隔热材料在厚度方向的隔热性高，但是由于外袋为金属制，所以面方向的热传导率高。由于真空隔热材料的外袋与鼓起的主体部板接触，所以热传导至主体部板，热水贮存罐内的热水散热而温度降低。对此，在主体部板设置加强部，主体部板的强度增大，在将热水供给终端关闭时的变形减轻，主体部板和真空隔热材料的接触消失。由此，保持真空隔热材料与主体部板之间具有间隙的状态，热水贮存罐的保温性能良化。

第2方面的其特征在于，上述真空隔热材料以其与上述主体部板之间设置有间隙的方式配置在上述主体部板的周围。

由此，保存有高温的热水的热水贮存罐的主体部板上部的向外方的鼓起导致的变形减轻，所以热水贮存罐的主体部板与真空隔热材料接触，热传导至真空隔热材料的金属制的外袋，热水贮存罐内的热水不散热。由此，能够制作隔热性优良的热水贮存罐单元。

第3方面的其特征在于，上述加强部的深度比0mm大且为5mm以下。

由此，通过提高热水贮存罐的强度，能够使耐负压特性优良，能够降低热水贮存罐的主体部板的板厚。由此，能够使成本降低，能够廉价地制作热水贮存罐单元。

第4方面的其特征在于，在上述主体部板的外周设置有多个上述加强部，多个上述加强部在上述热水贮存罐的高度方向与上述热水贮存罐的中央相比靠上侧的位置设置得多。

由此，通过将加强部在热水贮存罐上部设置得多，热水贮存罐的成为高温的上部的鼓起变小，高温部的主体部板不与真空隔热材料接触。由此，能够抑制热传导导致的散热，能够制作保温性优良的节能性高的热水贮存罐单元。

第5方面的其特征在于，包括：用于对上述热水贮存罐供水的供水管；和用于从上述热水贮存罐供给热水的排热水管，在上述供水管设置有用于减小供水的压力的减压阀，上述减压阀的设定压力为0.18MPa以上。

由此，能够制作因热水贮存罐单元内成为高压而喷淋压高且使用性优良的热水贮存罐单元，并且能够制作隔热性高、节能优良的热水贮存罐单元。

第6方面是一种热水供给机，其特征在于，包括：第1至第5任一方面记载的上述的热水贮存罐单元和加热上述热水的加热机构。

由此，能够制作节能性高的热水贮存罐单元。

图1是本发明的一实施方式中的热水贮存罐单元和具有其的热水供给机的概略构成图。

本发明的热水供给机由热水贮存罐单元1和热泵单元2构成。热泵单元2具有热泵回路作为加热机构。热水贮存罐单元1和热泵单元2由2个水配管3(3a、3b)连接。

热水供给机的热水贮存罐单元1内部具有热水贮存罐4。热水贮存罐4将由热泵单元2加热后的自来水管水作为热水贮存，在需要时，与自来水管水混合而能够成为规定的温度来进行热水供给。

热水贮存罐4由薄板的耐腐食性优良的不锈钢制的冲压部件构成，是圆筒状。该详细内容后文叙述。在热水贮存罐4在其外方设置有用于提高隔热性的隔热材料5。对于其详细内容也后文叙述。

在热水贮存罐单元1内的热水贮存罐4的周围具有供给自来水管水的供水管6。在供水管6配置有用于将供给来的自来水管水的水压减少为一定的水压的减压阀7。另外，在连接热水贮存罐单元1和热泵单元2的水配管3(3a、3b)内设置有用于使自来水管水循环的循环泵8。

减压阀7将自来水管水的压力减少至规定压力(例如120kPa以下)而供给到热水贮存罐4。通过减少施加在热水贮存罐4的压力，来防止热水贮存罐4的变形、确保耐久性提高。此外，作为高压类型的热水贮存罐4，也可以使通过减压阀7减压的压力的设定值为180kPa以下。并且，可以使通过减压阀7减压的压力的设定值为250kPa以下或270kPa以下。

特别是，在要提高喷淋压的情况下，或者在浴室设置在较高的位置(例如3层以上的高度)的情况下，要提高热水供给压力时，提高通过减压阀7减压的压力的设定值是有效的。另外，在减压阀7组装过滤器，来除去自来水管水内的垃圾、污染。

在热水贮存罐4的下游设置有混合阀9，用于将从热水贮存罐4排出的高温的热水和从供水管6送来的自来水管水混合成为规定的温度。成为规定的温度的热水(温水)通过作为排热水管的热水供给管10，从热水供给终端11供给热水。

泄压安全阀12设置在作为密闭的压力容器的热水贮存罐4的上部(更优选上端)或者与上部连接的配管。泄压安全阀12消除防止热水贮存罐4的破裂的热水贮存罐4内的异常压力，该压力设定为比减压阀7的设定压力高40～50kPa左右。例如，当减压阀7的设定为180kPa时，设为比其高，还考虑减压阀7的偏差，设定为220kPa左右，当减压阀7的设定为270kPa时，设定为320kPa左右。

在作为加热机构的热泵单元2组装有依次连接压缩机14、散热器15、减压机构17、空气-冷却介质热交换器16而成的冷却介质循环13。散热器15是利用冷却介质循环13的冷却介质对自来水管水进行加热的水-冷却介质热交换器。送风扇16a是配置在空气-冷却介质热交换器16的前方的送风机构，从空气-冷却介质热交换器16吸引风，提高蒸发能力，提高热泵加热能力。减压机构17是膨胀阀。

而且，在作为冷却介质使用碳酸气体(二氧化碳)的情况下，能够利用热泵单元2的散热器15将自来水管水加热至80℃以上，被加热至80℃以上的自来水管水成为热水，由循环泵8进行输送，通过水配管3b被搬运至热水贮存罐单元1，在热水贮存罐4中贮存热水。

因此，作为在该热泵单元2的冷却介质循环13中使用的冷却介质，优选能够成为高温且在环境方面安全的碳酸气体。

配置上述的构成部件，构成热水贮存罐单元1、热泵单元2，各自通过水配管3连接而构成热水供给机。图2是表示该热水贮存罐单元和热泵单元2的连接关系的主视图。

热水贮存罐单元1内的热水贮存罐4载置在底板18。而且，在热水贮存罐4的前方配置有供水管6、减压阀7和热水供给管10，在上方配置有混合阀9。

图3表示热水贮存罐单元1内的热水贮存罐4的立体图。

热水贮存罐4由具有耐食性的不锈钢板构成封闭空间。上部板19对具有耐腐食性的不锈钢板进行拉深加工，形成为半球状。主体部板20同样是不锈钢板，通过辊加工将平板焊接，成形为圆筒状。之后，在周向上形成加工为向内侧凸的凸状(加工为凹状这样的表达也相同)的加强部20a。

加强部20a被从外方挤压成形为大致半圆形状。另外，加强部20a设置有多个，设置成在热水贮存罐4的高度方向上比热水贮存罐4或者主体部板20的中央部靠上侧的位置设置得多。

下部板21配置在主体部板20的下方，对具有与上部板19相同的耐腐食性的不锈钢板进行拉深加工，形成为半球状。

而且，上部板19和主体部板20通过焊接(在本实施方式中为Tig焊接)而接合成为一体，下部板21和主体部板20也同样通过焊接而接合成为一体。由上部板19、主体部板20、下部板21这3部件形成封闭空间，在其内侧贮存热水，由此起到热水贮存罐单元1的作用。

另外，在上部板19、主体部板20、下部板21设置有热水供给口22和热水取出口23。脚部24支承热水贮存罐4，设置有多个。

图4表示在热水贮存罐4的周围安装隔热材料5时的、热水贮存罐4与隔热材料的配置关系。

热水贮存罐4载置在底板18，热水贮存罐4的外方被隔热材料5覆盖。由此，提高贮存热水的热水贮存罐4的隔热性能，所以，能够防止热水的温度降低，能够长时间地维持高温。由此，能够降低热水供给机的消耗电能，能够提高节能性。

隔热材料5，主体部板20的外方、周向的一半以上由真空隔热材料25形成，剩余部分由发泡苯乙烯(前苯乙烯26、下苯乙烯27、上苯乙烯28、盖苯乙烯29)形成。

真空隔热材料25堆积多孔性构造的玻璃纤维板或者玻璃棉作为内部的芯材，将它们插入铝箔等的金属制的外袋中，在被外袋覆盖之后将外袋内部减压成为1～200Pa程度的真空而被密封。真空隔热材料25的厚度方向(外袋-芯材-外袋的方向)的热传导率为0.004W/mK左右，热传导率非常低。与此不同，真空隔热材料25的面方向(外袋的部位)的热传导率，由于在金属制的外袋的面方向上，所以接近金属的热传导率。

真空隔热材料25以与主体部板20成为同心圆状的方式形成为圆筒状，卷绕在主体部板20，设置在与加强部20a相对的位置。

另外，真空隔热材料25覆盖主体部板20的圆周向的一半以上，剩余的一半以下利用发泡苯乙烯隔热。

发泡苯乙烯由前苯乙烯26、下苯乙烯27、上苯乙烯28构成。前苯乙烯26在主体部板20的周围和上部板19及下部板21的外方覆盖没有真空隔热材料25的部分。下苯乙烯27同样在主体部板20的外方、下部板21的外方覆盖没有真空隔热材料25的部分。在上苯乙烯28、主体部板20的外方、上部板19的外方覆盖没有真空隔热材料25的部分。盖苯乙烯29形成前苯乙烯26的一部分，覆盖热敏电阻安装部。

图5是表示由图4中记载的隔热材料5覆盖了热水贮存罐4的状态。热水贮存罐4整个面被真空隔热材料25和发泡苯乙烯(前苯乙烯26、下苯乙烯27、上苯乙烯28、盖苯乙烯29)覆盖。

此时，发泡苯乙烯的热传导率为0.03W/mK左右时，与真空隔热材料相比差10倍左右，所以为了增加隔热性，与真空隔热材料25相比，发泡苯乙烯成形得较厚。即，发泡苯乙烯为真空隔热材料25的10倍的厚度时，具有与真空隔热材料25相同的隔热性，所以，比真空隔热材25厚。

图6是热水贮存罐4的主体部板20和真空隔热材料25的放大图。设置有多个的主体部板20的加强部20a形成为向内侧凸的凸部的深度D为5mm以下。

另外，以在主体部板20外方配置成同心圆状的真空隔热材料25与主体部板20产生间隙C的方式，将真空隔热材料25卷绕在主体部板20。该间隙C优选为2～4mm。

以下，基于附图说明上述热水贮存罐单元的动作。

从热水贮存罐单元1的供水管6供给来的自来水管水暂时进入热水贮存罐4的内部。自来水管水从热水贮存罐4经由循环泵8，通过水配管3(3a)被输送到热泵单元2。在热泵单元2中，使压缩机14驱动时，被压缩至高压而排出的冷却介质被输送到作为水-冷却介质热交换器的散热器15，在此与从水配管3(3a)输送来的自来水管水进行热交换而散热。由此，自来水管水被加热至高温，经由水配管3b再次被输送到热水贮存罐单元1。成为高温并返回热水贮存罐单元1的热水被贮存在热水贮存罐4。

而且，在热水贮存罐4中贮存的热水，直至使热水供给终端11打开为止(关闭的状态)的期间，原样地在热水贮存罐4内保温。

当使热水供给终端11打开时，热水贮存罐4的热水和从供水管6经由减压阀7供给来的自来水管水在混合阀9中混合，成为规定的温度而经由作为排热水管的热水供给管10从水龙头或者浴缸等的热水供给终端11供给热水。

此时，在供水管6设置有用于减少压力的减压阀7，以使水头压不施加于热水贮存罐4，在一般称为高压类型的设备中进行减压至180kPa左右，并且，在提高了压力的更高压类型的设备中进行减压至270kPa左右。

由此，使热水供给终端11从打开成为关闭时，热水贮存罐4被施加不同的压力。

使热水供给终端11关闭，在不从热水供给终端11供给热水时，减压阀7的设定压力施加在热水贮存罐4，所以，如上所述，在高压类型中180kPa左右的压力均匀地施加在热水贮存罐4整个区域，在更高压类型中270kPa左右的压力均匀地施加在热水贮存罐4整个区域。

使热水供给终端11打开，从热水供给终端11供给热水时，自来水管水通过供水管6、热水贮存罐4、然后通过热水供给终端11，由此与热水贮存罐4连接的水回路开放。由此，热水贮存罐4被施加20～60kPa程度的压力。由此，热水贮存罐4反复被施加20～60kPa程度的低压力和作为减压阀7的设定压力的180kPa或者比其高的280kPa的压力。

另外，在热水贮存罐4内的温度上升，且内部压力变高的情况下，至泄压安全阀12开放为止的压力施加于热水贮存罐4。泄压安全阀12的压力设定设定为比通常减压阀的压力高40～50kPa左右，所以，在高压类型中230kPa左右的压力均匀地施加在热水贮存罐4整个区域，在更高压类型中320kPa左右的压力均匀地施加在热水贮存罐4整个区域。

因此，热水贮存罐4的主体部板20以通过焊接而接合的上部板19与主体部板20的接合部19a、下部板21与主体部板20的接合部21a为支点，反复进行膨胀和收缩，在使热水供给终端11关闭的情况下，成为向外方鼓起的状态。

即，使热水供给终端11关闭的状态是对热水贮存罐4内的热水进行保温的状态，在该保温状态下，热水贮存罐4的主体部板20成为向外方鼓起的状态。

图7、图8表示在图5的热水贮存罐4安装有隔热材料5(真空隔热材料25、下苯乙烯27等)的状态下，在主体部板20中央切断得到的截面图。图7是在主体部板20没有加强部20a的状态，图8是有加强部20a的状态。

如图7所示，在没有加强部20a的情况下，主体部板20的截面系数小，因此，向外方鼓起。因此，热水贮存罐4的主体部板20与真空隔热材料25接触。

由此，保存在热水贮存罐4内的高温的热水的热在热水贮存罐4的主体部板20(为不锈钢制，热传导率高)、真空隔热材料25的金属制的外袋(能够成为热桥因此容易进行热传导)传导，从真空隔热材料25的外袋的外侧散热。

因此，热水贮存罐4内的温度降低变大。其结果是，贮存在热水贮存罐4内的热量减少，能效变差。另外，为了对其进行补偿，而使热泵单元2动作，存在需要再次烧开等消耗大量的电力等使节能性恶化的情况。

对此，如图8所示，在主体部板20设置有加强部20a的情况下，在使热水供给终端关闭时，主体部板20的强度、截面系数提高，由此能够抑制向外方的鼓起。因此，在主体部板20与真空隔热材料25之间最初设置的间隙保持原有的状态，主体部板20与真空隔热材料25不接触。

由此，能够抑制热水贮存罐4内的高温的热水的温度降低，能够提供保温性优良、不需要再次烧开等节能性优良的热水贮存罐单元1。

另外，在主体部板20设置加强部20a，能够提高针对负压的强度。例如，在与热水贮存罐4相比热水供给终端11位于下方的情况下，将供水管6的阀关闭，在不被供水的状态下，泄压安全阀12因一些原因堵塞，而要排出热水贮存罐4内的热水的情况下，可能在热水贮存罐4产生水头压的负压，主体部板20部分变形。

为了防止由此导致的变形，增厚主体部板20具有效果，但是不增厚主体部板20而保持较薄并且设置上述那样的加强部20a也具有效果。由此，如上所述，除了具有对于来自热水贮存罐4内部的压力的耐压性之外，也能够提高对负压的耐压性。

由此，不提高主体部板20的板厚，而成形加强部20a，由此能够实现负压耐力的提高，不需要伴随提高板厚而导致的材料费的上升而产生的成本提高，通过降低板厚而能够实现材料费削减、成本降低，能够廉价地制作热水贮存罐单元1。

在作为隔热材料5使用真空隔热材料25的情况下，与由发泡苯乙烯构成的情况相比，成本上升，但是，通过同时设置真空隔热材料25和主体部板20的加强部20a，能够抑制成本上升。

热水贮存罐4的主体部板20的加强部20a设置有多个，并且，优选与主体部板20中央部相比靠上方的位置设置得多。由此，从作为加热机构的热泵单元2输送来的高温的热水贮存在热水贮存罐4内，热水贮存罐4的上方成为高温，下方为比其低的温度。并且，使热水供给终端11打开而使用热水贮存罐4内的高温的热水时，高温的温水区域逐渐减少，低温的区域从下方增加。即使如此，还是在上方贮存高温的热水贮存的状态。

通过将主体部板20的加强部20a在比热水贮存罐4的中央部靠上方的位置设置得多，能够抑制使热水供给终端11关闭时的上方的向外方的鼓起。即，能够抑制贮存有高温的热水的主体部板20内的上方的部分产生的变形，能够防止主体部板20与真空隔热材料25接触。因此，在主体部板20与真空隔热材料25之间最初设置的间隙保持原有的状态。其结果是，主体部板20与真空隔热材料25不接触，能够抑制热水贮存罐4内的上方的高温的热水的温度降低。由此，能够制作保温性优良、不需要再次烧开等、节能性优良的热水贮存罐单元1。

另外，如图6所示，主体部板20的加强部20a形成为向内侧凸的凸部的深度D为5mm以下。另外，以配置在主体部板20外方的真空隔热材25与主体部板20产生间隙C的方式将真空隔热材料25卷绕在主体部板20。该间隙C优选为2～4mm。

当主体部板20与真空隔热材料25的间隙C大时，产生因空气的对流导致的对流热传递，来自热水贮存罐4的散热增大。相反，当该间隙C不到2mm时，在热水供给终端11关闭时，热水贮存罐4的外表面与真空隔热材料25接触而进行热传递，有产生散热的情况。所以，作为间隙C，优选设置成不产生对流热传递的程度的间隙，优选为2～4mm。

另外，对于加强部20a的深度D而言，当深度D大时，同样因对流热传递而有可能散热增加，但是，形成为向内侧凸的凸状时，其纵(宽度)方向的尺寸变短，在高度方向上没有进行对流的长度，因此，不产生对流热传递。当成型凸状的加强部20a时，其深度D为5mm时，其高度(宽度)在20mm以下。当宽度在20mm以下时，没有对流不产生热传递。由此，优选凸状的高度为5mm以下。

工业上的可利用性

如以上所示，本发明的热水贮存罐单元和热水供给机提供耐压性能和隔热性能优良的热水贮存罐单元。

附图标记说明

1 热水贮存罐单元

2 加热机构(热泵单元)

4 热水贮存罐

6 供水管

7 减压阀

10 热水供给管(排热水管)

11 热水供给终端

12 泄压安全阀

13 冷却介质循环

14 压缩机

15 水-冷却介质热交换器(散热器)

16 空气-冷却介质热交换器

17 减压机构

19 上部板

20 主体部板

20a 加强部

21 下部板

25 真空隔热材料。

Claims (6)

1.一种热水贮存罐单元，其特征在于，包括：

贮存热水的热水贮存罐，其具有半球状的上部板、与所述上部板接合的圆筒状的主体部板、与所述主体部板接合的半球状的下部板；和

配置在所述主体部板的周围的真空隔热材料，

在所述主体部板的外周设置有形成为向所述热水贮存罐的内侧凸的凸状的加强部。

2.如权利要求1所述的热水贮存罐单元，其特征在于：

所述真空隔热材料以其与所述主体部板之间设置有间隙的方式配置在所述主体部板的周围。

3.如权利要求1或2所述的热水贮存罐单元，其特征在于：

所述加强部的深度比0mm大且为5mm以下。

4.如权利要求1至3中任一项所述的热水贮存罐单元，其特征在于：

在所述主体部板的所述外周设置有多个所述加强部，

多个所述加强部在所述热水贮存罐的高度方向上比所述热水贮存罐的中央靠上侧的位置设置得多。

5.如权利要求1至4中任一项所述的热水贮存罐单元，其特征在于：

包括用于对所述热水贮存罐供水的供水管和用于从所述热水贮存罐供给热水的排热水管，

在所述供水管设置有用于减小供水的压力的减压阀，

所述减压阀的设定压力为0.18MPa以上。

6.一种热水供给机，其特征在于，包括：

权利要求1至5中任一项所述的所述热水贮存罐单元和加热所述热水的加热机构。