JP2008039282A - 貯湯式給湯装置の断熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の円筒形の貯湯タンク４に脱着が容易で、コンパクトで、廉価な構成で優れた断熱特性が維持できる貯湯式給湯装置の断熱構造の提供。
【解決手段】ヒートポンプ回路１の加熱手段により加熱した温水を貯める貯湯タンク４の保温・断熱を目的として、貯湯タンク４の周囲に高性能な面状の真空断熱材４１を被覆するに際し、予め真空断熱材４１の貯湯タンク当接面に軸方向に向かうスリット４１ｂを複数設けて丸め易くして、半円筒形状真空断熱材４１を形成し、さらにこの半円筒形状真空断熱材４１をカバーする所定の厚みを有する半円筒形状通常断熱材４２とによって半円筒形状断熱体４０を形成し、同形状の半円筒形状断熱体４０を少なくとも２ピース以上貯湯タンク４を挟んで組合せて被覆する。コンパクトで廉価な構成の断熱構造が実現し、また
、仮に真空断熱材４１に損傷を受けても、全損に至ることなく断熱性能の低下を僅かに抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯装置の断熱構造、特に、ヒートポンプ式貯湯給湯器の貯湯タンクの断熱構造に関する。

〔従来の技術〕
従来より、この種の貯湯式給湯装置の貯湯タンクにおいては、ヒートポンプ等の外部加熱手段により加熱した温水を貯めるか、あるいは内部の電熱ヒータで水を加熱し温水にして貯める貯湯タンクの保温・断熱を目的として、例えば、貯湯タンク自体にグラスウールなどの面状の断熱材を機械または人手により巻きつけていた（特許文献１参照）。近年、保温・断熱特性が従来型の保温・断熱材に比べ格段に高性能となる真空断熱材が、本来の使い方である単純な平面パネル使用に代わって、貯湯タンクのような曲面を多用する用途にも試用される例が開示されている（特許文献２参照）。

〔従来技術の不具合〕
しかし、従来のように貯湯タンクに断熱材を巻き付けるものでは、専用の設備機械が必要か、または大型の貯湯タンクでは断熱材の巻き付けに作業者一人では効率的に作業ができず、製造組立時の工数が掛かりコスト高であるとともに、完全固定してしまうと貯湯タンク設置後のメンテナンスを行う際の断熱材の脱着作業性が悪いという問題があった。また、貯湯タンクの給湯および出湯配管の保温・断熱も必要なため、貯湯タンクに巻き付ける断熱材とは別にこれら配管に直接断熱材を巻きつけており、上述した同様な問題があった。

また、近年試用される真空断熱材は、高性能であり、かつ高価であるが適切な使用量により同じ断熱特性を得るのに、薄く（少量で）構成することが可能で、低コストが実現できる特徴があり、さらに、大型の貯湯タンクの断熱構造が非常にコンパクトになって、装置全体の大型化を抑制でき、移動・運搬・設置等の取扱性が向上できる特徴がある。

しかし、単純な平面パネル状の真空断熱材の貯湯タンクへの巻き付け組立ては、従来と同様作業性が悪く、工数が掛かりコストアップとなる問題がある。加えて、真空断熱材は、その内部に芯材としてグラスウール、シリカ、発泡ウレタンなどを、プラスチックフィルムやプラスチック金属ラミネートフィルムなどガスバリアー性フィルムで袋状に包み、内部を真空排気して密封溶着した板状の断熱材であるため、大型の貯湯タンクに巻き付ける作業性は悪く、一枚ものの巻き付けは、袋状を構成する外被材と真空層を構成する芯材とが貯湯タンクの側面曲率形状にミートできずに互いに層間ずれを呈して歪んだ円筒形状の断熱体となって、円筒形状の突合せ端部が重なったり、あるいは逆に隙間を残して形成され、その後の切断や追加の加工の修正加工が不可であることより断熱特性をより悪化させてしまう問題がある。これは、主に、外被材と芯材の独立二層からなり、各部材の曲げに対する曲げ剛性の違いと、内面と外面との曲げ曲率の違いによって生じるものと考えられる。

また、一枚ものの巻き付けでは、プラスチックフィルムやプラスチック金属ラミネートフィルムなどの外被材の表面には材料変形に伴うしわが発生したり、また、密封溶着した外周のヒートシールにもしわや歪みが生じる。このしわや歪みは僅かで小さいものであれば外被材の弾性変形として許容されるが、繰り返し大きな歪みが加わると塑性変形を起こして、外被材の材料破断が生じ、一度に材料破断に至る傷付きを受けなくても、マイクロクラックやピンホールが生じて、これにより、経年的に真空性能が低下することとなる。このような場合には、本来の高性能な断熱特性は維持できなくなる問題がある。つまり、一枚ものの真空断熱材を大型の貯湯タンクの外側に円筒形状に一様に、歪まずに、隙間を残すことなく巻き付けることは難しく、工数が掛かり、また、人手、もしくは機械的に巻き付けたとしても、真空断熱材の表面を構成する袋材には歪みやしわが生じて、これがため外被材の材料破断が生じたり、破断まで至らないが傷付きにより、マイクロクラックやピンホールが生じたりして、これが経年的に断熱特性を低下させる恐れがある。
特開平７−２４３７０５号公報 特開２００５−３１５４８０号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、大型の円筒形の貯湯タンクに脱着が容易で、コンパクトで、廉価な構成で優れた断熱特性が維持できる貯湯式給湯器の断熱構造の提供を目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、貯湯タンクの外周形状にあわせた内周面形状を有し、貯湯タンクの軸方向に複数個に分割された真空断熱材を貯湯タンクの外周に組付けるので、組付けが簡単となり、組付工数が大幅に低減して、コストダウンが図れる。また、予め軸方向に複数個に分割された真空断熱材を組合わせるのみなので、各真空断熱材には組付けの歪みやしわが生じることなく断熱特性の経年的低下の心配はなくなり、仮に何かの理由で真空断熱材が損傷を受けたとしても、複数個に分割しているので、全損に至ることなく断熱性能の低下を僅かに抑えることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、貯湯タンクとの当接面に複数個の薄肉部を設けているので、周方向に丸め易く、真空断熱材が歪みやしわを生じることなく簡単に、かつ、廉価に製作できる。従って、経年的な断熱特性の低下の心配もない。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、貯湯タンクの軸方向に肉厚勾配を連続もしくは段階状に有しており、貯湯タンクの上方に向かって肉厚が厚くなるので、貯湯タンクの高温部の放熱をより効果的に保温・断熱できる。また、高価な真空断熱材を最小限の使用量で済ませることができ、コストダウンが可能となる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、軸方向を軸直角に少なくとも２つ以上独立して分割され、それぞれ肉厚が異なり、貯湯タンクの外周に少なくとも４ピース以上対をなして組付け、少なくとも２段階以上の肉厚勾配を設けているので、貯湯タンクの高温部の放熱をきめ細かく、より効果的に保温・断熱できる。また、少なくとも４ピース以上の独立した真空断熱層を構成しているので、仮に何かの理由で真空断熱材が損傷を受けたとしても、断熱特性の低下を僅かに抑えることが可能となる。さらに、軸方向を軸直角に少なくとも２つ以上独立して分割しているので、影響の大きい高温部での断熱特性の低下を抑制し易い。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、外接して通常断熱材に組付けられ、真空断熱材の内側の薄肉部の上端面を封鎖する鍔部を設けた通常断熱材に収容される。これにより、薄肉部のへこみでは、貯湯タンクの高温部からの放熱を受けて空気の対流が生じ、この対流が薄肉部の上端面から外部に漏れ（流れ）、断熱特性の低下を誘起するものを、鍔部によって対流の流出が防止できるので断熱特性の低下を抑制できる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、貯湯タンクとの当接側上端部にパッキンを設け、真空断熱材を貯湯タンクに組付けるに際し、パッキンが薄肉部のへこみに倣って変形し、薄肉部の上端面を封鎖するので、薄肉部のへこみ空間の対流を防止でき、断熱特性の低下を抑制できる。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段を採用する貯湯式給湯装置の断熱構造では、真空断熱材は、少なくとも軸方向の分割数、および軸直角の肉厚勾配のための分割数以上に芯材を小分けし、縦横に独立した小さな真空断熱層を多数構成し、形状の自由度を増したので、縦横に曲げ易くなって複雑な貯湯タンクの形状にも対応可能となり、しかも芯材を小分けし、多数の小さな真空断熱層を独立させているので、仮に何かの理由で真空断熱材が損傷を受けたとしても、少なくとも一つの真空断熱層を犠牲にすることで、断熱特性の低下を最小限に、特に影響の大きい高温部の断熱特性の低下を抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、ヒートポンプ回路の外部加熱手段により加熱した温水を貯める貯湯タンクの保温・断熱を目的として、貯湯タンクの周囲に面状の真空断熱材を被覆するに際し、予め真空断熱材の貯湯タンクとの当接面に軸方向に延びる薄肉部（以下、スリット）を複数設けて曲げ（丸め）易くして半円筒形状の断熱体を形成し、半円筒形状の軸方向上方に肉厚勾配を設けて所定（必要最小限）の肉厚を有した断熱体を、少なくとも２ピース以上貯湯タンクを挟んで組合わせて被覆し、脱着が容易で、コンパクトで、廉価な構成で優れた断熱特性を持つ貯湯タンクの断熱構造を実現したものである。
本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。なお、以下の説明では地面に天地方向に据えられた貯湯タンクの天側を上方といい、地側を下方という。

〔実施例１の構成〕
図１は、本発明の実施例１におけるヒートポンプ式貯湯給湯器の概略構成図である。図１において、ヒートポンプ式貯湯給湯器は、ヒートポンプ回路１によって水を加熱して給湯する給湯回路２と、ヒートポンプ回路１を制御するヒートポンプ制御部Ａおよび給湯回路２を制御する給湯制御部Ｂとからなる。

ヒートポンプ回路１は、圧縮機１１、凝縮器１２、減圧装置１３、蒸発器１４、および蒸発器１４に外気を通風するファン１５からなる通常のヒートポンプサイクルである。ヒートポンプサイクルは、低温側より熱を吸収して高温側に運ぶ冷凍サイクルの一つであって、通常の低温側の熱を利用して冷却する冷凍機とは異なり、高温側の熱を利用して暖房や給湯用などの加熱を行う熱サイクルである。つまり、大気熱を冷媒に集め、その熱でお湯を沸かす地球環境への負荷を抑えた、省エネ効果の大きな熱サイクルである。

また、給湯回路２には、冷媒対水熱交換器３、貯湯タンク４、循環ポンプ５、および貯湯タンク４の上方からの高温水（出湯）配管６１と貯湯タンク４の中間部からの中温水配管６３との温水を混合する混合弁６とからなり、さらに、循環ポンプ５と冷媒対水熱交換器３とは配管６４にて接続され、循環ポンプ５の入口側の配管６４は貯湯タンク４の給水配管６２側に接続され、一方、冷媒対水熱交換器３の出口側の配管６４は貯湯タンク４の高温水（出湯）配管６１側に接続され、貯湯式給湯回路が構成されている。

また、さらに給湯側にある風呂７には貯湯タンク４内の高温を使用して、温度の下がった風呂水を温める追焚き回路が備えられており、追焚き回路は、風呂追焚き用熱交換器９が貯湯タンク４内に内蔵されており、この風呂追い焚き用熱交換器９と風呂７とが風呂水循環配管６５によって接続され、いずれかの風呂水循環配管６５に備えられる風呂水循環ポンプ８によって、風呂７の風呂水が風呂追焚き用熱交換器９内に循環されて熱交換を受け温度が上昇できるようになっている。なお、本実施例では上述したように、風呂追焚き用熱交換器９が貯湯タンク４内に内蔵された内熱交換器方式を説明したが、風呂追焚き用熱交換器９を別体にして貯湯タンク４の外部に備え、貯湯タンク４内の高温水と熱交換させる外熱交換器方式であってもよい。

上記説明したように、貯湯タンク４の内部は温水が満たされ、上方は高温水が、下方は低温水が、そして中間部は中温水の温度分布が維持されるようヒートポンプ制御部Ａおよび給湯制御部Ｂによって制御される。このため、貯湯タンク４の外部表面は断熱材によって被覆され、少なくとも貯湯タンク４の中間部より上方には、比較的温度の高い温水の放熱を抑止するために断熱特性の高い真空断熱材４１にて確実に保温される。

本実施例のヒートポンプ式貯湯給湯器は、ヒートポンプ回路１の高温冷媒と、貯湯タンク４内に給水配管６２から給水される低温水を冷媒対水熱交換器３にて熱交換することによって昇温し、貯湯タンク４の上方から配管６４を経由して貯湯される。しかし、配管６４を貯湯タンク４の上方に接続するのでなく、直接高温水（出湯）配管６１と接続すれば、直接給湯方式も可能であるが、ヒートポンプ運転開始直後の圧力条件が安定するまでは水を温めるのに十分な凝縮熱を発生させることができない（直ぐに熱い湯が利用できない）という使い勝手の悪さをカバーするため、貯湯給湯方式が採用される。貯湯給湯方式の採用は、さらに使用料金の安い夜間電力が利用できるというメリットから、貯湯給湯方式のヒートポンプ式貯湯給湯器は効率的にも、経済的にも魅力が大きい給湯器といえる。従って、貯湯タンクの確実な保温は重要となり、十分な保温が実現できれば、ランニングコストの廉価な貯湯式給湯器が実現できる。

次に、貯湯タンク４の説明をする。貯湯タンク４内の温水は十分に保温され温度が低下しないように放熱を遮断する断熱材の被覆が必要となる。
図２は本発明の本実施例での貯湯タンク４の断熱材被覆を示す模式的斜視図である。図２において、貯湯タンク４は、表面がコーティングもしくは塗装により防錆処理された鉄板や、またはステンレス鉄板などから形成される直径の比較的大きい円筒形のタンク４ａであり、内部に水または温水を貯めるためにタンク上下端に鏡板４ｂによって密閉される。鏡板４ｂには、給水または出湯などの配管を支える配管座４ｃが鏡板４ｂの略中心に備えられ、配管座４ｃには給水配管６２または出湯配管６１などを接続するねじ穴４ｄがタンク内部に貫通して所定の個数設けられている。

また、この貯湯タンク４のタンク外周面には、半円筒形状断熱体４０が２個、対をなして互いに対向して貯湯タンク４を挟み込むように被覆されている。同様に、貯湯タンク４の軸方向上下端面には、半球面状断熱体５０が少なくとも１個上端面に密着するように被覆される。そして、各半円筒形状断熱体４０と各半球面状断熱体５０とは脱着が容易なように互いの突合せ面を接着、もしくは各断熱体４０、５０の外周にて気密を保持するテープ張りで組付けされる。

図２に示す各半円筒形状断熱体４０は、予め前（別）工程にて半円筒形に加工されており、本実施例の各半円筒形状断熱体４０は真空断熱材４１と通常断熱材４２とからなり、各半球面状断熱体５０は通常断熱材４２からなる。

次に、半円筒形状断熱体４０を構成する真空断熱材４１を説明する。図３は面状（パネル状）の真空断熱材４１の構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はその平面要部の拡大断面図であり、（ｃ）は正面図である。真空断熱材４１は、図３（ｂ）に示すように、一般に芯材４３としてグラスウール、シリカ、発泡ウレタンなどを、プラスチックフィルムやプラスチック金属ラミネートフィルムなどガスバリアー性フィルムの外被材４４で袋状に包み、内部を真空排気して密封溶着したヒートシール４１ａを有した優れた断熱性を有するものである。
真空断熱材４１は、その展開形状が図３（ｃ）に示すような縦横の４辺がヒートシール４１ａにて溶着密閉された矩形の平板構造である。矩形状の縦辺の長さは貯湯タンク４のタンク４ａの高さに略等しく、横辺の長さはタンク４ａの外周長さの略半分の大きさを有する。この矩形の平板構造の横方向を丸めて半円筒形状の断熱材に仕上げたものが、半円筒形状真空断熱材４１である（図４参照）。

また、この矩形の平板構造の半円筒形状の内側となる一方側平面には、横方向を丸めて半円筒形状に加工し易いように、半円筒形状の軸方向に延びる薄肉構造のスリット４１ｂが複数個設けてある。図３（ｂ）に示すように、スリット４１ｂは芯材４３の肉厚の略半分以上ヘこませたＵ字形もしくはＶ字形の断面形状を有する薄肉構造に、ガスバリアー性フィルムの外被材４４が真空引きされるとともに形成されるＵ字形もしくはＶ字形の断面形状を有する薄肉構造のへこみであり、内側に丸め変形がされ易く、また、丸めてもスリット４１ｂ間のピッチを小さくできるのでピッチ間の芯材４３と外被材４４の相対的動き（ずれ）が少なく収まるように構成されている。

また、芯材４３もその肉厚の略半分以上へこませた薄肉構造が半円筒形状の軸心方向に複数個整列して配置されているので、丸めるに際してスリット４１ｂは均一な変形を生じるので、半円筒形状がねじれたり、たわみが生じたりすることは極めて少なく、一様な半円筒形状が成形し易い。また、芯材４３はその肉厚の略半分以上の薄肉構造を備えているので折損することなく半円筒形状に曲げる（丸める）ことが容易であり、また、芯材４３はスリット４１ｂによって切り離されて独立した芯材とならないので、折損時のように芯材４３の角部のエッジが外被材４４に突き刺さって傷を付ける心配が少ない。

そして、さらに、矩形の平板構造の全外周４辺に設けるヒートシール４１ａは、図３（ａ）に示すように点対称となるように構成されており、丸めて半円筒形状真空断熱材４１を２つ対向して組合わせたとき、互いのヒートシール４１ａが密着して、隙間を生じることなく被覆できるようになっている。

このように構成される面状もしくは板状の真空断熱材４１を設備機械または人手によって丸め加工を施したものが、図４に示す半円筒形状真空断熱材４１である。半円筒形状真空断熱材４１の円筒形状内側には複数のスリット４１ｂは残るものの各スリット４１ｂのスパン間にはたわみやしわが生じることはないため、半円筒形状の内側は滑らかな円弧状に仕上がり、また、半円筒形状の軸方向にもねじれやそりが生じることなく、貯湯タンク４の外周面に密着して被覆可能な半円筒形状真空断熱材４１が構成できる。また、同形状の２つの半円筒形状真空断熱材４１は互いに対向して組合うので、図４（ａ）に記載した二点鎖線の半円筒形状真空断熱材４１は互いの突合せ部において隙間や重なりを生じることなく略円筒状に密着して十分な断熱特性を維持する。

つづいて、半円筒形状断熱体４０は、半円筒形状真空断熱材４１をさらにカバーする通常断熱材４２の被覆によって、より断熱特性と脱着性が向上される。半円筒形状の通常断熱材４２はグラスウール系や発泡ウレタン系の一般断熱材が使用され、好ましくは外形形状の維持にある程度剛性を有する発泡ウレタン系が好適である。図２に示す、本実施例の半円筒形状断熱体４０は発泡ウレタン製の半円筒形状の通常断熱材４２を示す。半円筒形状の通常断熱材４２は、図２に示すように、その半円筒形状の内側に真空断熱材４１をしっかりと密着する内周面を確保する外周が半円筒形状の、または外周が矩形の半角柱形状の断熱体である。通常断熱材４２の内周および外周間の肉厚は、通常断熱材４２の断熱特性が真空断熱材４１の断熱特性よりも劣るため通常は厚みを確保して構成される。一方、厚みの確保は通常断熱材４２の剛性も高めることができ、脱着の取扱のし易さと断熱特性の確保の両面から所定の厚さが決められる。

このようにして所定の厚みを有する通常断熱材４２は、設備機械による型成形もしくは丸め成形、または人手による丸め加工により形成され、予め形成された半円筒形状真空断熱材４１と同軸に組み合わせ、半円筒形状断熱体４０を構成する。そして、２つの半円筒形状断熱体４０を互いに貯湯タンク４を挟んで対向させて組み合わせ、さらに、貯湯タンク４の上下面に半球面状断熱体５０を被せて全表面を被覆する。これにより、貯湯タンク４の確実な保温が簡単にできるようになる。

〔変形例１〕
図５、図６は、本発明の変形例１における真空断熱材４１の構成を示す模式的斜視図である。本変形例の真空断熱材４１は、その内側に軸方向に延びるスリット４１ｂのへこみから対流によって放熱するのを防止する構造を備えている。

図５に示すように、真空断熱材４１は軸方向に複数のスリット４１ｂを設けている。スリット４１ｂはその断面がＵ字形またはＶ字形のへこみであって、丸める際に各スリット４１ｂのスパン間の外被材４４のたわみやしわの発生を防ぐためのものであり、丸め加工とともにへこみが変形し易いようになっている。しかし、丸めて後も、このＵ字形またはＶ字形のへこみはつぶれて密着することはないので、多少の空間を維持してへこみが残ったまま貯湯タンク４に組み付けられることとなる。

貯湯タンク４に組付けた場合、各スリット４１ｂのスパン間にはたわみやしわが生じないので真空断熱材４１は、貯湯タンク４のタンク外周面に略密着して取付けることができる。しかし、スリット４１ｂのへこみには空間が残ってしまう。このへこみの空間には空気が存在して、保温特性の良好な断熱層を形成するが、へこみの配列が上下軸方向に延びているため、へこみの空間の空気が対流を起こして、真空断熱材４１の上方端のヒートシール４１ａのへこみ開放端より空気が流出して、貯湯タンク４の放熱を促進させる恐れがある。

そこで、図５に示すように、真空断熱材４１の上方端のヒートシール４１ａを内側にカバー（覆う）する鍔部４２ａを通常断熱材４２の上方端に設けている。この鍔部４２ａの内側への突き出し高さは、真空断熱材４１の厚みと同等かわずかに大きくなっており、仮に真空断熱材４１が貯湯タンク４に完全密着せずに取り付けられても、通常断熱材４２の鍔部４２ａの内周は貯湯タンク４のタンク外周と隙間なく密着できるようになっており、真空断熱材４１と貯湯タンク４との間の存在空気が外部に漏れ（流出し）ないようになっている。

つまり、実施例１との差異は、真空断熱材４１の外側に備え、所定の剛性を保持する通常断熱材４２の上方端部に鍔部４２ａを設けるか設けないかの違いであって、他の構造・構成は大きく変わることはない。従って、実施例１と同様な作用・効果を奏するが、本変形例では、通常断熱材４２が鍔部４２ａ付きであることから真空断熱材４１と組合わせるのが簡単となり、しかも、貯湯タンク４に組付けるときにも真空断熱材４１が軸方向にずれることがないため確実な取付けが可能となり、また同時に真空断熱材４１と貯湯タンク４との間の空気の対流が防止できるため、断熱性能の低下を防止できる。

また、真空断熱材４１と貯湯タンク４との間の空気の対流を防止するには、上記変形例１に限ることなく、図６に示すようなパッキン構成により対流防止を図ることもできる。
図６に示すように、断面が矩形状で厚みがスリット４１ｂのへこみ深さより厚く、幅がさらに大きなパッキン４５が、真空断熱材４１の上方端の内側を内周に渡って一様に接着されている。パッキン４５は独立気泡の発泡スポンジ等が好ましく、厚さ方向の押えに対して十分変形が追従できる柔軟なものである。

図６に示すようなパッキン４５付き半円筒形状断熱体４０を貯湯タンク４に組付けると、まず、半円筒形状断熱体４０はパッキン４５が貯湯タンク４に接触して、さらに押し込むことによってパッキン４５が変形し（潰れ）て、内層の真空断熱材４１の内側が貯湯タンク４のタンク外周と略密接して組付く。このとき、潰されたパッキン４５は一部は厚さ方向のへこみ空間に倣って入り込み、スリット４１ｂ上方のへこみを閉塞し、残りは幅方向に薄く、平ペったく伸びて貯湯タンク４のタンク外周と密着する。

従って、真空断熱材４１と貯湯タンク４との間に存在する空気に対流が生じても、パッキン４５により対流が止められて、外部に漏れ（流出す）ることはない。よって、断熱性能の低下を防止できる。なお、パッキン４５を真空断熱材４１に接着固定する位置は、真空断熱材４１の上方端のヒートシール４１ａの内側であってもよい。ただし、このときパッキン４５の形状として、厚みは十分な潰し代と、幅はヒートシール４１ａの幅と同等であれば十分である。

〔実施例１の効果〕
本実施例のヒートポンプ式貯湯給湯器の貯湯タンク４の断熱構造において、面状もしくは板状の真空断熱材４１を丸めて半円筒形状真空断熱材４１を形成するに際して、予め真空断熱材４１の内側に軸方向に延びるスリット４１ｂを複数個設けて丸め易くしているので、複数のスリット４１ｂのスパン間にはたわみやしわが生じることがなく、従って、真空断熱材４１に損傷等が生じることがなく、円筒形状の内側は滑らかな円弧状に仕上げることができる。また、半円筒形状の軸方向にもねじれやそりが生じることなく、貯湯タンク４のタンク外周に密着し易い半円筒形状真空断熱材４１が簡単に形成できる。
また、半円筒形状真空断熱材４１と所定の剛性を有する半円筒形状通常断熱材４２とを組合わせて半円筒形状断熱体４０を構成しているので、コンパクトで脱着等の取扱いが容易な断熱体を形成することができる。
そして、少なくとも２つ以上の半円筒形状断熱体４０を互いに貯湯タンク４を挟んで対向して組付け、貯湯タンク４の上下面に半球面状断熱体５０を被せて全表面を被覆するので、簡単な組付けが可能となり、組付け工数が大幅に低減して、コストダウンが図れる。

また、同形状の２つの半円筒形状真空断熱材４１は互いに対向して組み合うので、各半円筒形状真空断熱材４１は互いの突合せ部において隙間や重なりを生じることなく略円筒形状に密着して十分な断熱特性を維持する。また、通常断熱材４２に鍔部を設け、あるいはパッキン４５を介在して半円筒形状真空断熱材４１を組付けるので、スリット４１ｂ内で生じる対流の防止が可能となって、優れた断熱特性を維持できる。また、組付け時における真空断熱材４１の傷付き、もしくは破断の発生は本発明の断熱構造の採用によって十分に解消されたが、仮に何かの理由で各真空断熱材４１のいずれかが損傷を受けた場合においても、真空断熱材４１を複数個に分割しているので、全損に至ることなく断熱性能の低下を僅かに抑えることができる。

〔実施例２の構成〕
図７は、本発明の実施例２における真空断熱材４１の構成を示す模式的斜視図である。図７（ａ）は、真空断熱材４１の肉厚が軸方向に一様に変化する場合の真空断熱材４１の構成を示す模式的斜視図であり、図７（ｂ）は、真空断熱材４１の肉厚が軸方向に段階的に変化する場合の真空断熱材４１の構成を示す模式的斜視図である。
本実施例の真空断熱材４１は、軸方向に肉厚勾配を有しており、貯湯タンク４に生じる温度分布の高温側を断熱する真空断熱材４１の軸方向の上方側は肉厚が厚く、逆に、貯湯タンク４の低温側を断熱する真空断熱材４１の軸方向下方側は肉厚が薄く構成されたものである。

本実施例のヒートポンプ式貯湯給湯器は、ヒートポンプ回路１の高温冷媒と、貯湯タンク４内に給水配管６２から給水される水を冷媒対水熱交換器３にて熱交換することによって昇温し、貯湯タンク４の上方から配管６４を経由して貯湯される。従って、ヒートポンプ回路１が安定動作する場合には、冷媒対水熱交換器３にて高温冷媒と熱交換する給水は略沸騰に近く昇温され、一方貯湯タンク４の給水部は略常温に近い温度で給水される。つまり、貯湯タンク４の上方と下方では温度勾配が生じて、放熱は外気との温度差の大きい上方の高温部が、温度差の小さい下方の低温部より大きく、この高温部基準で断熱特性（つまり厚さ）を設定すれば、下方の低温部では断熱特性は過剰となり、逆に、下方の低温部基準で断熱特性（つまり厚さ）を設定すれば、高温部での断熱特性が不足する。

そこで、貯湯タンク４の温度勾配に比例して断熱特性を一様に変化させた断熱材構造が図７（ａ）の一様肉厚変化の真空断熱材４１である。また、貯湯タンク４の温度勾配を便宜的に大小２つに区分して、温度勾配の大きい側の肉厚を厚く、小さい側の肉厚を薄く、二段階で厚さを変えたものが図７（ｂ）の段階状に変化する真空断熱材４１である。実施例１との大きな差異はこの点にあり、他の構造、構成は大きく異なるところはない。

これにより、温度勾配に対して、最適な断熱特性を得ることが可能となって、高価な真空断熱材の使用を最小量で十分な断熱特性を維持させることができる。従って、真空断熱材を使用することに対するコストアップを抑制できる。

〔変形例２〕
図８は、本発明の変形例２における真空断熱材４１の構成を示す模式的斜視図である。
本変形例の真空断熱材４１は、軸方向を軸直角に２分割して、それぞれ肉厚差を設け、軸方向に肉厚勾配を段階的に設け、それぞれ独立する真空断熱材４１、つまり厚い肉厚を有して対をなす半円筒形状真空断熱材４１と薄い肉厚を有して対をなす半円筒形状真空断熱材４１を少なくとも４ピース以上互いに組合わせて構成したものである。実施例２との差異は、肉厚勾配の形成が連続一体で構成されるか、分割独立で構成されるかの違いであって、他の構造、構成は大きく異なるところはない。

これにより、温度勾配に対して、適切な断熱特性を得ることが可能となり、実施例２と同様の作用・効果を奏する。さらに、本変形例では、厚肉の半円筒形状真空断熱材４１と薄肉の半円筒形状真空断熱材４１とを分割、独立して設けているので、それぞれの半円筒形状真空断熱材４１の大きさが小形のままで作製でき、製作が大幅に簡単となってコストダウンが図れる。

また、貯湯タンク４への組付けは、ピースが４個以上となって組付け工数が増加傾向となるものの、１ピース自体が小形であるため取り扱い易く、逆に組付け工数は低減可能である。また、それぞれ半円筒形状真空断熱材４１を小型化、独立させて組付けるので、組付け時における傷付け、または破断の発生を十分に解消するが、仮に何かの理由で各真空断熱材４１のいずれかが損傷を受けた場合においても、真空断熱材４１を少なくとも４つ以上に分割使用しているので、最悪４分の１以下の断熱性低下で済ませることができる。さらに、分割が軸方向を軸直角に独立してなされているので、影響の大きい高温部での断熱特性の低下を抑制し易い。

〔実施例２の効果〕
本実施例のヒートポンプ式貯湯給湯器の貯湯タンク４の断熱構造において、面状もしくは板状の真空断熱材４１を丸めて半円筒形状真空断熱材４１を形成するに際して、軸方向の肉厚勾配を上方側は厚く、逆に下方側は薄く構成しているので、貯湯タンク４の上方の高温放熱の大きな領域の保温効果を向上させ、下方の放熱の大きくない領域を必要最低限の真空断熱材４１の使用量で保温でき、適正な保温をコストアップを抑えて実現できる。また、真空断熱材４１を軸方向を軸直角に少なくとも２つ以上に分割独立させることにより、仮に何かの理由で各真空断熱材４１のいずれかが損傷を受けた場合においても、影響の大きい高温部での断熱特性の低下を抑制し易い。

図９は、本発明の実施例３における面状（パネル状）の真空断熱材４１の構成を示し、図９（ａ）は平面図であり、（ｂ）はその平面の拡大断面図であり、（ｃ）は正面図である。真空断熱材４１は、図９（ｂ）に示すように、一般に芯材４３としてグラスウール、シリカ、発泡ウレタンなどを、プラスチックフィルムやプラスチック金属ラミネートフィルムなどガスバリアー性フィルムの外被材４４で袋状に包み、内部を真空排気して密封溶着したヒートシール４１ａを備えており、優れた断熱性を有するのは実施例１と変わることはない。実施例１と変わるのは、図９（ｂ）に示すように、真空断熱材４１を丸め易く、しかも丸めても外被材４４の内側にたわみやしわを生じさせないための複数のスリット４１ｂの一部を、図９（ｃ）に示す真空断熱材４１の展開形状が、縦横に独立した小分けの真空断熱層を複数個形成させるヒートシール４１ａに代え、または新たに複数個のヒートシール４１ａを設けた矩形の平板構造であることである。本実施例での小分けは、ヒートシール４１ａを横方向に１個、縦方向に３個設けたもので、合計８個の独立した真空断熱層となっている。

矩形状の真空断熱材４１の縦辺の長さは貯湯タンク４のタンク高さに略等しく、横辺の長さはタンク外周長さの略半分の大きさを有し、この矩形の平板構造の横方向を丸めて半円筒形状真空断熱材４１に仕上げることは変わることはない。

そして、実施例１と同様に、所定の厚みを有して所定の剛性を維持する半円筒形状の通常断熱材４２と、予め形成された半円筒形状真空断熱材４１と同軸に組み合わせ、半円筒形状断熱体４０を構成する。そして、２つの半円筒形状断熱体４０を互いに貯湯タンク４を挟んで対向させて組み合わせ、さらに、貯湯タンク４の上下面に半球面状断熱体５０を被せて全表面を被覆する。これにより、貯湯タンク４の確実な保温が簡単にできるようになる。

〔実施例３の効果〕
本実施例のヒートポンプ式貯湯給湯器の貯湯タンク４の断熱構造において、面状もしくは板状の真空断熱材４１を丸めて半円筒形状の断熱材を形成するに際して、真空断熱材４１は縦横に複数のヒートシール４１ａを設けて独立した小分けの真空断熱層を複数個構成しているので、スリット４１ｂ付きと同様に、丸め易く、また、丸めても外被材４４の内側にたわみやしわが生じないので、従って、損傷等が生じることがなく、また貯湯タンク４に密着した組付けが可能となる。

また、半円筒形状真空断熱材４１と半円筒形状通常断熱材４２とからなる半円筒形状断熱体４０は実施例１および実施例２と同様な構造が可能となり、実施例１および実施例２と同様な作用・効果を奏する。また、組付け時における傷付き、もしくは破断の発生は十分に解消されるが、仮に何かの理由で各真空断熱材４１のいずれかが損傷を受けた場合においても、独立した小分けの真空断熱層を複数設けているので、その１個分を犠牲にしても残る断熱性低下、特に影響の大きい高温部の断熱性低下を抑制することが容易である。
また、小分けの分割を多くすることで、独立した真空断熱層が多数構成でき、形状の自由度が増して、縦横に曲げ易くなって複雑なタンク形状にも対応が可能となる。

なお、本発明の実施例は、ヒートポンプ式貯湯給湯器の貯湯タンクの断熱構造について説明したが、これに限られることなく、例えば、貯湯タンク内に設けた電熱ヒータのようなヒートポンプ式以外の加熱で温水を作る給湯装置であっても適用可能であり、また、風呂水追焚き回路のない給湯装置についても適用してもよい。また、円筒形状の貯湯タンクに限ることなく、曲面を多用する複雑な外形形状の貯湯タンクに適用可能であり、さらに、貯湯タンク以外の保温・断熱を要する給湯装置の断熱構造に適用してもよい。

ヒートポンプ式貯湯給湯器の概略構成図である（実施例１）。 貯湯タンクの半円筒形状断熱体被覆を示す模式的斜視図である（実施例１）。 面状（展開形状）の真空断熱材の構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はその平面要部の拡大断面図であり、（ｃ）は正面図である（実施例１）。 半円筒形状真空断熱材の構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である（実施例１）。 半円筒形状真空断熱材の構成を示す模式的斜視図である（変形例１）。 半円筒形状真空断熱材の構成を示す模式的斜視図である（変形例１）。 半円筒形状真空断熱材の構成を示し、（ａ）は軸方向の肉厚勾配が一様に変化する半円筒形状真空断熱材の構成を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は肉厚勾配が段階的に変化する半円筒形状真空断熱材の構成を示す模式的斜視図である（実施例２）。 軸方向の肉厚勾配を段階的に、かつ独立して形成する半円筒形状真空断熱材の構成を示す模式的斜視図である（変形例２）。 縦横に独立した小分けの真空断熱層を複数個備えた面状（展開形状）の真空断熱材の構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はその平面要部の拡大断面図であり、（ｃ）は正面図である（実施例３）。

符号の説明

１ ヒートポンプ回路
２ 給湯回路
３ 冷媒対水熱交換器
４ 貯湯タンク
５ 循環ポンプ
６ 混合弁
７ 風呂
８ 風呂水循環ポンプ
９ 風呂追焚き用熱交換器
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 減圧装置
１４ 蒸発器
１５ ファン
４０ 半円筒形状断熱体
４１ 真空断熱材（半円筒形状真空断熱材）
４１ａ ヒートシール
４１ｂ スリット（薄肉部）
４２ 通常断熱材（半円筒形状通常断熱材）
４２ａ 鍔部
４３ 芯材
４４ 外被材
４５ パッキン
５０ 半球面状断熱体
６１ 高温水配管（出湯配管）
６２ 給水配管
６３ 中温水配管

Claims (7)

1. 加熱手段で加熱された湯を貯めておく貯湯タンクと、該貯湯タンクの上方に貯まる熱湯を出湯する出湯配管と、前記貯湯タンクに給水する給水配管とを有する貯湯式給湯装置の断熱構造であって、
   前記貯湯タンクの外周形状にあわせた内周面形状を有し、前記貯湯タンクの軸方向に分割された複数個の真空断熱材とを有し、
   前記複数個の真空断熱材を前記貯湯タンクの外周に組付けたことを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
2. 請求項１に記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、前記貯湯タンクの軸方向に延びる薄肉部を前記貯湯タンクとの当接面に複数個形成したことを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、前記貯湯タンクの軸方向に肉厚勾配を連続もしくは段階状に有しており、前記貯湯タンクの上方に向かって肉厚が厚くなることを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、軸方向を軸直角に少なくとも２つ以上分割され、それぞれ肉厚が異なり、前記貯湯タンクの外周に少なくとも４ピース以上対をなし、互いに独立して組付け、軸方向に少なくとも２段階以上の肉厚勾配を設けたことを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、外接して通常断熱材に組付けられ、前記真空断熱材の内側の前記薄肉部の上端面を封鎖する鍔部を設けた前記通常断熱材に収容されることを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、前記貯湯タンクとの当接側上端部にパッキンを設け、前記真空断熱材を前記貯湯タンクに組付けるに際し、前記パッキンが前記薄肉部のへこみに倣って変形し、前記薄肉部の上端面を封鎖することを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の断熱構造において、
   前記真空断熱材は、少なくとも軸方向の分割数、および軸直角の肉厚勾配のための分割数以上に芯材を小分けし、縦横に独立した小さな真空断熱層を多数構成し、形状の自由度を増したことを特徴とする貯湯式給湯装置の断熱構造。

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