JP2006226592A - 貯湯タンク及びそれを用いた貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクの側面側に外壁を設けることにより形成された真空断熱層は加工
上極めて困難であり、また強度が弱いため変形が生じやすい。
【解決手段】貯湯タンク１０２の天部及び底部は断熱材で覆い、貯湯タンク１０２の
側面部には側面部を覆うようにして外壁１０４を設けることにより、貯湯タンク１０
２は側面部は真空断熱層１０１で覆われるので保温効果が著しく高い。また、外壁１
０４の一部にはリブ１０９を設けているので、負圧に対する変形を防止している。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関するものであり、特に貯湯タンクの構造に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクを外槽が覆いつくすことにより、貯湯タンクと外槽の間に真空断熱層を有するものであった（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯機を示すものである。図８に示すように、貯湯タンク１１は、水を収容する内槽１２と、内槽１２を覆うようにした外槽１３とから構成され、内槽１２と外槽１３との間に形成されるとともに内槽１２を包囲した真空断熱層１０１４により断熱性能が優れている。

また、貯湯タンク１１の上端部からは給湯管２０、下端部からは給水管１７が接続されており、給湯管２０及び給水管１７は真空断熱層１０１４を気密に貫通している。
特開平１−１６３５５４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、タンク側壁部に比べてタンク天部及び底部の複雑な形状において、外壁との隙間構成で真空断熱層を形成することは加工上極めて困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、真空断熱層を形成する場合の加工性の欠点を解消するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機の貯湯タンクは、貯湯タンク側面部と外壁の間の隙間を真空断熱層とするものである。

これによって、貯湯タンク天部及び底部とを真空断熱層とは別パーツで構成するので加工性が向上する。

本発明の貯湯式給湯機の貯湯タンクは、貯湯タンク支持強度を確保しつつ負圧変形に対する強度も確保できる真空断熱層を提供することができる。

本発明の貯湯式給湯機の貯湯タンクは、貯湯タンク側面部と、貯湯タンク天部と、貯湯タンク底部とから構成される略円筒状のものであって、貯湯タンク側面部の外周の一部または全部にタンク側面部との間に隙間を設けて外壁を構成し、貯湯タンク側面部と外壁の間の隙間を真空断熱層とするものである。

これによって、貯湯タンク天部及び底部とを真空断熱層とは別パーツで構成するので加工性が向上する。

第２の発明は、特に第１の発明において、外壁の一部に貯湯タンク側面に向けてリブを設け、リブにより真空断熱層を複数の区画に分割するものである。これによって、真空断熱層の真空による負圧で外壁が貯湯タンク側面部へ向けて変形したり、逆に貯湯タンク側面部が外壁に向けて変形することを防ぎ、強度を向上できる構成となる。

第３の発明は、特に第２の発明において、貯湯タンク天部及び貯湯タンク底部を断熱材で覆うようにしたものである。これによって、貯湯タンク側壁部に比べて貯湯タンク天部及び底部の複雑な形状において、外壁との隙間構成で真空断熱層を形成することは加工上困難であり、別の断熱材で覆う構成となる。

第４の発明は、特に第３の発明において、貯湯槽の底部に脚を設け、脚は断熱材を貫通するように設置するものである。これによって、貯湯タンク及び貯湯タンク内の湯の重量に耐えうるために、貯湯タンク底部に脚を構成し、貯湯タンク底部からの放熱を防ぐために脚は断熱材を貫通する構成となる。

第５の発明は、特に第１から４の発明において、真空断熱層のそれぞれ少なくとも１箇所に真空引き口を設けたものである。

これによって、真空断熱層内を真空引きする際に真空引き装置との接続が容易となる。

また、第６の発明は、特に第１から第５までの発明における貯湯タンクを用い、その貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えられた湯を端末へ出湯する出湯管と、貯湯タンクに水を供給する給水管と、貯湯タンクに貯えられる水を加熱する加熱手段とを備えた貯湯式給湯機である。

これによって、貯湯タンク及び貯湯タンクに接続される出湯管及び給水管、加熱手段を有することにより貯湯するのみでなく、自ら水を加熱してお湯を供給できる給湯機への適用が可能となる。

第７の発明は、特に第６の発明において、貯湯タンクの内部に加熱手段を設定したものである。これによって、加熱手段を貯湯タンク内部に設けることにより、例えば電気温水器のようにヒーターを内蔵するタイプの給湯機への適用が可能となる。

第８の発明は、特に第６の発明において、貯湯タンクの底部と天部を連通して底部の水を天部へ流通される沸上げ配管を備えるとともに沸上げ配管の途中に沸上げポンプを接続し、加熱手段は沸上げポンプで供給された水を加熱するようにしたものである。これによって、例えば沸き上げ用のポンプによりヒーターで沸き上げるタイプの積層型電気温水器への適用が可能となる。

第９の発明は、特に第８の発明において、加熱手段は自然冷媒（二酸化炭素）を冷媒とするヒートポンプサイクルとするものである。これによって、例えば沸き上げ用のポンプによりヒートポンプサイクルで沸き上げるタイプのヒートポンプ給湯機への適用が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図を示すものである。

図１において、真空断熱層１０１は、該円筒状の貯湯タンク１０２の側面部１０３を外壁１０４で覆うことによって形成され、貯湯タンク１０２内の湯の放熱を防ぐため断熱している。貯湯タンク１０２の天部及び底部は、例えばガラスウール等の断熱材１０５により覆われており、真空断熱層１０１と同様、貯湯タンク１０２内の湯の放熱を防ぐため断熱している。貯湯タンク１０２の天部より貯湯タンク１０２に貯えられた湯を端末へ出湯する出湯管１０６と、貯湯タンク１０２の底部より貯湯タンク１０２に水を供給する給水管１０７が接続されている。また、真空断熱層１０１に断熱効果を持たせるため、真空断熱層空間内を真空引きする必要がある。そのための真空引き口１１２を設けている。

上記のように、貯湯タンク１０２の天部及び底部を真空断熱層１０１以外の方法で放熱を防ぐようにしている。これは、貯湯タンク１０２の側壁部に比べて貯湯タンク１０２の天部及び底部は半円状の形状をしており、さらに湯タンク２の底部には通常図５に示すような脚１０８を取り付ける必要があるため、外壁との隙間構成で真空断熱層を形成することは加工上困難であるからである。貯湯タンク１０２の天部及び底部をガラスウール等の断熱材１０５により覆うことにより、加工面での簡素化を図りつつ放熱低減を行える。

図２は、本発明の第１の実施の形態における真空断熱層１０１の構成図を示すものである。図２（ａ）は貯湯タンク１０２の斜視図、図２（ｂ）から図２（ｄ）は、貯湯タンク１０２をＡ−Ａ’に切断した場合の断面形状である。

図２（ｂ）は、貯湯タンク１０２の側面部１０３を覆う外壁１０４を三角形状としたもので、三角形状にすることによりリブ１０９が形成される。そして、リブ１０９により真空断熱層１０１は複数の区画に分割される。リブ１０９が形成されると、真空による負圧変形や外部からの圧力に対して強度が増す。

なお、図２（ｂ）以外に図２（ｃ）や図２（ｄ）に示すような形状であってもよい。図２（ｃ）は外壁１０４を半円形状断面にしたものである。このことで、負圧に対してより強度を増す断面形状を形成できる。また、図２（ｄ）は外壁１０４を角型形状断面にしたものである。このことで、加工性を控除させた断面形状での外壁１０４を形成できる。以上のように、外壁１０４を様々な形に変形させてリブ１０９が形成することにより、外壁との隙間を形成し、真空による負圧変形を防止でき、貯湯タンク１０２との接点を溶接等で接合することにより外壁の支持を兼用できる。

また、図２以外にも外壁１０４を図３のような形状としてもよい。図３（ａ）は貯湯タンク１０２の斜視図であり、本発明の第１の実施の形態における真空断熱層１０１の別の構成図を示し、図３（ｂ）から図３（ｄ）は貯湯タンク１０２をＡ−Ａ’に切断した場合の断面形状である。

図３（ｂ）は、貯湯タンク１０２の側面部１０３を覆う外壁１０４を三角形状としたもので、三角形状にすることによりリブ１０９が形成される。そして、リブ１０９により真空断熱層１０１は複数の区画に分割される。リブ１０９が形成されると、真空による負圧変形や外部からの圧力に対して強度が増す。

また、図３（ｂ）以外に図３（ｃ）や図３（ｄ）に示すような形状であってもよい。図３（ｃ）は外壁１０４を貯湯タンク１０２半楕円形状断面にしたものである。また、図３（ｄ）は外壁１０４を角型形状断面にしたものである。以上のように、外壁１０４を様々な形に変形させてリブ１０９が形成することにより、外壁１０４との隙間を形成し、真空による負圧変形を防止でき、貯湯タンク１０２との接点を溶接等で接合することにより外壁１０４の支持を兼用できる。

図４は、本発明の第一の実施の形態における真空断熱層の別の構成図であり、図４（ａ）は貯湯タンク１０２の斜視図、図４（ｂ）は貯湯タンク１０２をＡ−Ａ’に切断した場合の断面形状である。

図４（ａ）及び（ｂ）において、外壁に貯湯タンク１０２の側面部１０３にボス状の突起部１１０を設け、側面部１０３に接する構成とすることにより、負圧変形防止と外壁１０４の支持を兼用できる。この場合、突起部１１０の形状は円錐形以外に楕円錐形や、角型形等加工できる構成をとることができる。また、貯湯タンク１０２の側面部１０３から外壁１０４へ向かってボス状の突起部を設けることも可能である。

なお、上記図１から図４までの構成において、貯湯タンク１０２の天部及び底部には、保温構成として、断熱材１０５で覆う構成とする。断熱材１０５としては、例えばガラスウール等の断熱素材が考えられる。

図５は、本発明の第一の実施の形態における貯湯タンク１０２の脚の構成図を示すものである。

図５（ａ）において、脚１０８は図５−ａのように貯湯タンク１０２の底部に取り付ける構成とし、断熱材１０５を貫通するように設置する。このように脚１０８を設置することにより、貯湯タンク１０２及び貯湯タンク１０２内の湯の重量に耐えうることが可能となる。

また、図５（ｂ）のように脚１０８を貯湯タンク１０２の底部に直接溶接する構成や、図５（ｃ）のように金具１１１を貯湯タンク１０２の側面底部側に溶接した後、脚１０８を金具１１１に取り付けることにより貯湯タンク１０２に設置する構成をとることもできる。

以上のように、本実施の形態によれば、タンク自身を外壁で支えることによる外壁と内壁との接続部分の強度を確保するとともに、タンク側面部と外壁とを溶接することでタンク天部及び底部とを別パーツで構成するので加工性を向上させながら真空断熱層を形成することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第１の実施の形態において説明した貯湯タンク１０２を用いて構成される電気給湯器のシステム図を示すものである。

図６の電気給湯器は、第１の実施の形態において説明した貯湯タンク１０２を用い、貯湯タンク１０２に貯えられた湯を端末２０１へ出湯する出湯管２０２と、貯湯タンク１０２に水を供給する給水管２０３と、貯湯タンク１０２の底部と天部を連通して底部の水を天部へ流通される沸上げ配管２０４を備えるとともに沸上げ配管２０４の途中に沸上げポンプ２０５を接続し、貯湯タンク１０２内のヒータ２０６で貯湯タンク１０２に貯えられる水を加熱する構成の貯湯式給湯機であり、貯湯タンク１０２の側面部には、第１の実施の形態で述べたように真空断熱層１０１を構成している。

出湯管２０２を流れる湯は、洗面所や台所等に設置される蛇口といった端末２０１や、浴槽２０７へ供給される。端末２０１側へ流れる場合は、三方弁２０８を閉状態とし、三方弁２０９を介して給水管２０３の水と混合させることにより適切な湯温に調節されて、端末２０１へ供給される。また、浴槽２０７側へ流れる場合は、三方弁２０９を閉状態とし、三方弁２０８を介して給水管２０３の水と混合させることにより適切な湯温に調節されて、浴槽２０７へ供給される。

図６に示す給湯システムは図７のような形態であってもよい。図７は、第１の実施の形態において説明した貯湯タンク１０２を用いて構成されるヒートポンプ給湯機のシステム図を示すものである。なお、図７において図６と同様の構成には同番号を付した。

図７において、沸上げ配管２０４の途中に沸上げポンプ２０５を接続するとともに、ヒートポンプユニット２１０を接続し、ヒートポンプユニット２１０により貯湯タンク１０２に貯えられる水を加熱する。

以上のように、第１の実施の形態において説明した貯湯タンクを用いて給湯システムを構成することにより、貯湯タンクに貯えられる湯温の温度低下率が軽減されるため、湯水の加熱頻度が低くなり加熱コストが節減できる。また、使用者に対して常時、高温の湯を供給できる点で信頼性の高い給湯システムを提供できる。特に、貯湯タンクが小型化される形態においては貯湯タンクに貯えられる湯温の温度低下率がより急激となるので、本実施の形態による貯湯タンクを用いれば、その効果をより得ることができる。

なお、本発明は図６や図７で示した構成の給湯システムに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

以上のように本発明に係る貯湯タンクは、真空断熱層による保温効果とともに強度面、加工面で優れているため、電気給湯機やヒートポンプ給湯機等の給湯システムに適用できる。

本発明の実施例による貯湯式給湯機の構成図 （ａ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の斜視図（ｂ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｃ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｄ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図 （ａ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の斜視図（ｂ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｃ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｄ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図 （ａ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の構成図（ｂ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図 （ａ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｂ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図（ｃ）本発明の実施例による貯湯タンク（真空断熱層）の断面図 本発明の実施例による電気給湯器のシステム図 本発明の実施例によるヒートポンプ給湯機のシステム図 従来の貯湯式給湯機のシステム図

符号の説明

１ 真空断熱層
２ 貯湯タンク
３ 側面部
４ 断熱材
５ 給湯管
６ 給水管

Claims (9)

1. タンク側面部と、タンク天部と、タンク底部とから構成される略円筒状の貯湯式給湯機のタンクであって、前記タンク側面部の外周の一部または全部にタンク側面部との間に隙間を設けて外壁を構成し、前記タンク側面部と外壁の間の隙間を真空断熱層とする貯湯式給湯機の貯湯タンク。
2. 外壁の一部にタンク側面に向けてリブを設け、前記リブにより真空断熱層を複数の区画に分割する請求項１記載の貯湯式給湯機の貯湯タンク。
3. タンク天部及びタンク底部を断熱材で覆う請求項２記載の貯湯式給湯機の貯湯タンク。
4. 貯湯槽の底部に脚を設け、前記脚は断熱材を貫通するように設置する請求項３記載の貯湯式給湯機の貯湯タンク。
5. 真空断熱層のそれぞれ少なくとも１箇所に真空引き口を設けた請求項１から４のいずれか１項に記載の貯湯タンク。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の貯湯タンクと、前記貯湯タンクに貯えられた湯を端末へ出湯する出湯管と、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、前記貯湯タンクに貯えられる水を加熱する加熱手段とを備えた貯湯式給湯機。
7. 加熱手段は貯湯タンクの内部に設定される請求項６記載の貯湯式給湯機。
8. 前記貯湯タンクの底部と天部を連通して底部の水を天部へ流通される沸上げ配管を備えるとともに前記沸上げ配管の途中に沸上げポンプを接続し、加熱手段は前記沸上げポンプで供給された水を加熱する請求項６記載の貯湯式給湯機。
9. 加熱手段は、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプサイクルである請求項８記載の貯湯式給湯機。

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