JP2012112605A - 断熱式貯湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱部材を貯湯タンクに密着させると断熱能力は向上するが、発泡性外側断熱部材で真空断熱部材を覆うだけでは真空断熱部材と貯湯タンクの間に間隙が残ることがある。
【解決手段】発泡性外側断熱部材の内面に、真空断熱部材を押圧する凸部群を形成する。凸部群によって真空断熱部材が局所的に押圧されるために押圧力が集中し、押圧された範囲の真空断熱部材は貯湯タンクに密着する。貯湯タンクが円柱状の場合、真空断熱部材が複数個所で貯湯タンクに密着すると、真空断熱部材の全体が貯湯タンクに密着する。凸部群は、周方向において複数個所に分散していることが好ましく、軸方向においても複数個所に分散していることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、断熱式貯湯装置に関する。

ヒートポンプやガス給湯器などで加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておき、貯湯しておいた温水を必要時に必要箇所に供給する給湯技術が知られている。貯湯タンクを断熱部材で覆うことによって、貯湯タンクに貯湯している温水の温度が低下することを防止する技術が知られている。また発泡性断熱部材よりも断熱性能が高い真空断熱部材の存在が知られている。真空断熱部材は、２枚のフィルムの間に多孔性の芯材を挟み込み、挟み込んだ芯材の周囲を一巡する範囲において２枚のフィルムを溶着し、芯材の存在範囲を真空状態に封止したものである。真空断熱部材は、比較的に剛性が高く、柔軟性に欠ける。

特許文献１に、貯湯タンクを真空断熱部材で覆い、真空断熱部材を発泡性断熱部材で覆う技術が開示されている。真空断熱部材は柔軟性に欠け、薄肉の発泡性断熱部材で覆っても真空断熱部材を貯湯タンクに密着させることができない。発泡性断熱部材の方が外側に変形し、真空断熱部材と貯湯タンクの間に間隙が残ってしまう。そこで、特許文献１の技術では、真空断熱部材にスリットを形成し、湾曲しやすくしている。スリットが形成されていない汎用の真空断熱部材を発泡性断熱部材で覆って湾曲させるためには、厚肉で強度の高い発泡性断熱部材が必要となり、断熱式貯湯装置の外形寸法が大きくなってしまう。

特許文献２には、貯湯タンクを真空断熱部材で覆い、真空断熱部材をゴムチューブのような収縮性部材で覆うことによって、真空断熱部材を貯湯タンクに圧接する技術が開示されている。

特開２００８−３９２８２号公報 特開２００８−２９２０５０号公報

特許文献１の技術によると、湾曲しやすくするためにスリットを形成した真空断熱部材を特別に製造する必要が生じる。すなわち、あらかじめ芯材にスリットを設けておく等、特別に設計した真空断熱部材を製造する必要が生じる。特許文献１の技術は、汎用性に欠け、コストアップとなる。
特許文献２の技術によると、別途にゴムチューブのような収縮性部材が必要となり、部品点数が増加し、コストアップとなる。
本発明では、汎用の真空断熱部材を発泡性断熱部材で覆うことによって（収縮性部材等の他の部品を使用しないで）、真空断熱部材を貯湯タンクに密着させる技術を提供する。

本発明の断熱式貯湯装置は、貯湯タンクと、貯湯タンクの少なくとも一部を覆う真空断熱部材と、真空断熱部材の全域を覆う発泡性外側断熱部材を備えている。発泡性外側断熱部材の内面に、真空断熱部材を局所的に押圧し、押圧された範囲の真空断熱部材を貯湯タンクに密着させる凸部群が形成されている。
発泡性外側断熱部材の内面に凸部群を形成すると、凸部群によって真空断熱部材が局所的に押圧されるために押圧力が集中し、押圧された範囲の真空断熱部材は貯湯タンクに密着する。少なくとも凸部群の形成箇所では真空断熱部材を貯湯タンクに押付けることができる。
貯湯タンクは多くの場合に単純形状であり、真空断熱部材が複数個所で貯湯タンクに密着すると、真空断熱部材の全体が貯湯タンクに馴染む形状となる。

貯湯タンクが略円柱状である場合、凸部群が周方向において複数個所に分散して形成されていることが好ましい。周方向の複数個所で真空断熱部材が貯湯タンクに密着すると、真空断熱部材の全体が貯湯タンクによく馴染む形状となる。

凸部群が周方向において複数個所に分散して形成されている場合、隣接する２箇所の凸部と凸部の間隔が、貯湯タンクの周長の１/２以下であることが好ましい。１/２周以下の間隔で真空断熱部材が貯湯タンクに密着すると、真空断熱部材の全体が貯湯タンクによく倣う形状となる。

貯湯タンクが略円柱状である場合、凸部群が軸方向において複数個所に分散して形成されていることも好ましい。貯湯タンクが略円柱状である場合、軸方向の複数個所で真空断熱部材が貯湯タンクに密着すると、真空断熱部材の全体が貯湯タンクに馴染む形状となる。

凸部群が軸方向において複数個所に分散して形成されている場合、真空断熱部材の軸方向の両端部を押圧する位置に凸部が形成されていることが好ましい。

真空断熱部材が発泡性外側断熱部材に固定されていることがさらに好ましい。すなわち、貯湯タンクを断熱部材で覆う際には、最初に真空断熱部材と発泡性外側断熱部材を固定し、ついで真空断熱部材が固定された発泡性外側断熱部材で貯湯タンクを覆うことが好ましい。断熱式貯湯装置の製造工程が簡単化される。また、点検・交換のために断熱部材を外して貯湯タンクを露出させる作業も簡単化される。

本発明によると、汎用の真空断熱部材を発泡性外側断熱部材で覆うことによって、発泡性外側断熱部材に設けた凸部群が、真空断熱部材を貯湯タンクに密着させる。この結果、真空断熱部材の全体が貯湯タンクに馴染む形状となる。本発明によると、スリットを形成することで湾曲しやすくした真空断熱部材を特別に用意する必要もなければ、ゴムチューブといった収縮部材を別に用意する必要もない。外形寸法が拡大することもない。

実施例１の断熱式貯湯装置の分解斜視図を模式的に示す。 実施例１の断熱式貯湯装置の概観斜視図を模式的に示す。 実施例１の断熱式貯湯装置の正面図を模式的に示す。 図３のIV−IV線断面図を示す。 図４の一部の拡大図。 凸部の拡大図。 実施例２の図４に対応する図を示す。ただし蓋部材が存在しない高さでの断面を示す。 実施例３の図４に対応する図を示す。ただし蓋部材が存在しない高さでの断面を示す。 実施例４の断熱式貯湯装置の縦断面図を示す。 図９の一部の拡大図。 発泡性外側断熱部材の内面に固定する真空断熱部材の範囲を示す。

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）真空断熱部材を左右に２分割する。発泡性外側断熱部材も左右に２分割する。断熱部材を貯湯タンクに取り付けるに先立って、左側の真空断熱部材を左側の発泡性外側断熱部材の内面に固定し、右側の真空断熱部材を右側の発泡性外側断熱部材の内面に固定する。その後に、左側の発泡性外側断熱部材と右側の発泡性外側断熱部材で貯湯タンクを覆う。
（特徴２）真空断熱部材を発泡性外側断熱部材に固定するために、発泡性外側断熱部材に位置決用の接触部を設ける。湾曲させた真空断熱部材を発泡性外側断熱部材の内面に沿わせ、湾曲させた真空断熱部材の端部を接触部に接触させる。すると、湾曲させた真空断熱部材が自然形状に復帰しようとする弾性力によって、真空断熱部材の端部が接触部に強く押付けられ、真空断熱部材が発泡性外側断熱部材に対して位置決めされて固定される。また、周方向の両端部が拘束された状態の真空断熱部材に働く弾性力が、真空断熱部材を発泡性断熱部材の内面に押し付ける。
（特徴４）左側の発泡性外側断熱部材と右側の発泡性外側断熱部材と上側の発泡性外側断熱部材と下側の発泡性外側断熱部材で貯湯タンクを覆う。
（特徴５）発泡性外側断熱部材と発泡性外側断熱部材の間に係合構造を形成する。

図１は、実施例１の断熱式貯湯装置の分解斜視図を模式的に示している。８は、ステンレス製の貯湯タンクであり、図示しないヒートポンプで加熱された温水を貯湯する。貯湯タンクはほぼ円柱形状である。
４は左側の発泡性外側断熱部材であり、６は左側の真空断熱部材であり、１０は右側の真空断熱部材であり、１２は右側の発泡性外側断熱部材であり、２は上側の発泡性外側断熱部材であり、１４は下側の発泡性外側断熱部材である。ステンレス製貯湯タンク８は、断熱部材２、４、６、１０、１２、１４で覆われて周囲から断熱される。
なお、図１は内部構造を示すための模式図であり、実際の外観は図２に示されており、その正面図は図３に示されている。図３のIV-IV線断面図が図４に示されている。

図１に示すように、左側の発泡性外側断熱部材４の正面側端縁４ｂの軸方向の一部は切り欠かれている（４ａ参照）。同様に、右側の発泡性外側断熱部材１２の正面側端縁１２ｂの軸方向の一部も切り欠かれている（１２ａ参照）。左側の発泡性外側断熱部材４の正面側端縁４ｂと右側の発泡性外側断熱部材１２の正面側端縁１２ｂが接するように組み合わせると、切欠き４ａと切欠き１２ａによって、貫通孔２０（図４参照）が形成される。貫通孔２０を開閉する蓋部材１６が用意されている。貯湯タンク８の外壁に、一対のサーミスタ(温度検出装置)１８ａ、１８ｂが取り付けられている。貯湯タンク８が、断熱部材２、４、６、１０、１２、１４で覆われた状態において、一対のサーミスタ１８ａ、１８ｂは、左側真空断熱部材６の端縁６ｅと右側真空断熱部材１０の端縁１０ｅの間に位置する。また、一対のサーミスタ１８ａ、１８ｂは、貫通孔２０内に位置し、蓋部材１６を外すと貫通孔２０の内側に露出する。貫通孔２０には、左側真空断熱部材６の一部と右側真空断熱部材１０の一部も露出する。作業者は貫通孔２０から左側真空断熱部材６と右側真空断熱部材１０を触診することができ、左側真空断熱部材６と右側真空断熱部材１０の正常異常を診断することができる。

図４に示すように、左側の発泡性外側断熱部材４の内面には、７本の凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉが形成されている。凸条４ｃは左側真空断熱部材６の周方向の端縁におおむね沿う位置に形成されており、凸条４ｉは左側真空断熱部材６の周方向の端縁におおむね沿う位置に形成されている。隣接する凸条と凸条の間隔は、貯湯タンク８の周長の１/１２程度である。
同様に、右側の発泡性外側断熱部材１２の内面には、７本の凸条１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉが形成されている。凸条１２ｃは右側真空断熱部材１０の周方向の端縁におおむね沿う位置に形成されており、凸条１２ｉは右側真空断熱部材１２の周方向の端縁におおむね沿う位置に形成されている。隣接する凸条と凸条の間隔は、貯湯タンク８の周長の１/１２程度である。

凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉは、貯湯タンク８に向けて真空断熱部材６を局所的に押圧する。真空断熱部材６が局所的に押圧されるために押圧力が集中し、凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉで局所的に押圧された範囲の真空断熱部材６は貯湯タンク８に密着する。貯湯タンク８は円柱状であり、凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉで局所的に押圧された範囲の真空断熱部材６が貯湯タンク８に密着すると、真空断熱部材６の全体が貯湯タンク８の壁面によく馴染む。
凸条１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉについても同様である。

発泡性外側断熱部材４は薄肉であり、変形しやすい。凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉがなければ（すなわち、発泡性外側断熱部材４の内面が真空断熱部材６の外面に面と面で接触して真空断熱部材６を貯湯タンク８に押付ける場合であれば）、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２の端縁同士が接する状態に組み付けた場合に、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２が外側に変形して真空断熱部材６，１０を貯湯タンク８に押付けられない。凸条４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉと、凸条１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉを利用すると、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２を薄肉な形状に維持したまま、真空断熱部材６，１０を貯湯タンク８に密着させることができる。
本実施例では、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２の端縁同士が接するまで接近させると、発泡性外側断熱部材４の端縁に形成されているフック４ｍと、発泡性外側断熱部材１２の端縁に形成されているフック１２ｍが係合する。図４は、蓋部材１６が存在する高さでの断面を示しているために図示されていないが、蓋部材１６が存在しない高さでは、左側の発泡性外側断熱部材４の正面側端縁にもフックが形成され、右側の発泡性外側断熱部材１２の正面側端縁にもフックが形成されている。左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２の端縁同士が接するまで接近させると、フックが係合して左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２の端縁同士が接する位置関係が維持される。なお、作業者はフックを外側に変形させることで、係合関係を解除することができる。

図５は、凸条１２ｆの拡大図を示している。凸条群４ｃ〜４ｉ、１２ｃ〜12ｉの断面形状は、曲線で形成されていてもよいし、直線で形成されていてもよい。
発泡性外側断熱部材４，１２の内面は湾曲しており、そこに形成する凸条の断面形状は様々でありえる。例えば図６（ａ）の場合、面８２は平坦であり、凸形状ではない。しかしながら、連続して湾曲している場合の仮想面８４と比較すれば、貯湯タンク８側に接近している。ここでいう凸とは、貯湯タンクの外周面に倣って湾曲する仮想面よりも局所的に貯湯タンク８側に接近している形状をいう。貯湯タンクの外周面に倣って湾曲する仮想面の半径をＲとし、局所的接近面から前記仮想面（半径Ｒの仮想面）の中心までの距離をＨとし、局所的接近面の幅をＷとしたとき、Ｗ/２＜（Ｒ^２−Ｈ^２）^１/２であれば、局所的接近面が凸条を形成しているということができる。図６（ａ）（ｂ）の凸条は上記の関係を満たしている。

図７は、実施例２の図４に対応する図を示す。ただし蓋部材が存在しない高さの断面を示す。この場合、左側の発泡性外側断熱部材４の内面のうち、右側の発泡性外側断熱部材１２と当接する縁に沿った範囲に凸条４ｊと凸条４ｋが形成されている。同様に、右側の発泡性外側断熱部材１２の内面のうち、左側の発泡性外側断熱部材４と当接する縁に沿った範囲に凸条１２ｊと凸条１２ｋが形成されている。フック４ｍとフック１２ｍを利用して、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２を当接させると、凸条４ｊと凸条１２ｊは連続し、実質的には１本の凸条を提供する。同様に、凸条４ｋと凸条１２ｋは連続し、実質的には１本の凸条を提供する。
凸条４ｊと凸条１２ｊで構成される１本の凸条は、左側真空断熱部材６の周方向の一端と、右側真空断熱部材１０の周方向の一端を貯湯タンク８に押付ける。凸条４ｋと凸条１２ｋで構成される１本の凸条は、左側真空断熱部材６の周方向の他端と、右側真空断熱部材１０の周方向の他端を貯湯タンク８に押付ける。この結果、左側真空断熱部材６と右側真空断熱部材１０の双方の全体が、貯湯タンク８に倣って湾曲する現象を得ることができる。凸条４ｊと凸条１２ｊで構成される１本の凸条と、凸条４ｋと凸条１２ｋで構成される１本の凸条の間隔は、貯湯タンク８の周長の１/２以下である。隣接する凸条と凸条の間隔が、貯湯タンク８の周長の１/２以下であれば、真空断熱部材６，１０のほぼ全域を貯湯タンク８に密着させることができる。

図８は、実施例３の図４に対応する図を示す。ただし蓋部材が存在しない高さの断面を示す。この場合、左側の発泡性外側断熱部材４の内面のうち、周方向の中央位置に、凸条４ｐが形成されている。同様に、右側の発泡性外側断熱部材１２の内面のうち、周方向の中央位置に、凸条１２ｐが形成されている。フック４ｍとフック１２ｍを利用して、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２を当接させると、凸条４ｐは左側真空断熱部材６の周方向の中央位置を貯湯タンク８に押付ける。同様に、凸条１２ｐは右側真空断熱部材１０の周方向の中央位置を貯湯タンク８に押付ける。この結果、左側真空断熱部材６と右側真空断熱部材１０の双方の全体が、貯湯タンク８に倣って湾曲する現象を得ることができる。凸条４ｐと凸条１２ｐの間隔は、貯湯タンク８の周長の１/２以下である。隣接する凸条と凸条の間隔が、貯湯タンク８の周長の１/２以下であれば、真空断熱部材６，１０のほぼ全域を貯湯タンク８に密着させることができる。

真空断熱部材６，１０のそれぞれを周方向に２区分に等分し、各区分内に少なくとも一本の凸条が配置される関係を採用してもよい。すなわち、真空断熱部材を１/４周ごとの範囲に区分したときに、各区分内に少なくとも一本の凸条が配置されているようにすれば、より確実に真空断熱部材６，１０のほぼ全域を貯湯タンク８に密着させることができる。

図９、図１０に図示するように、凸条は、軸方向の複数個所に分散して形成されていてもよい。図９では、凸条４ｆ、１２ｆが軸方向に分断されて不連続となっている様子を図示している。軸方向の複数個所に分散して形成されているといってもよい。この場合、真空断熱部材６，１０の軸方向の両端部を押圧する位置に、凸条が形成されていることが好ましい。
真空断熱部材６，１０を軸方向に２区分に等分し、各区分内に少なくとも1個の分割凸条が配置される関係を採用してもよい。真空断熱部材を軸方向に２等分したときに、各区分内に少なくとも一個の分割凸条が配置されていれば、真空断熱部材６，１０をほぼ全長にわたって貯湯タンク８に密着させることができる。
凸条を軸方向に分散して形成する場合、軸方向の位置がずれるのにあわせて周方向の位置までずらしてもよい。各々の凸は、軸方向に短くて周方向に長い凸条であってもよい。あるいは、周方向でも軸方向でも短い独立峰形状であってもよい。凸部は、凸条であってもよいし、独立峰形状であってもよい。局所的に押圧する直線群の分布パターン、局所的に押圧する線分群の分布パターン、局所的に押圧する点群の分布パターンは様々でありえる。

本実施例では、左側真空断熱部材６の一部を左側の発泡性外側断熱部材４に固定し、右側真空断熱部材１０の一部を右側の発泡性外側断熱部材１２に固定し、その後に、左側の発泡性外側断熱部材４と右側の発泡性外側断熱部材１２の間に貯湯タンク８を挟みこむ作業を実施して製造する。
固定方法は様々でありえる。真空断熱部材の弾性力を利用して真空断熱部材を発泡性外側弾性部材の内面に押付けて物理的に固定してもよい。
あるいは、接着剤で固定してもよいし、粘着テープで固定してもよい。左側真空断熱部材６を左側の発泡性外側断熱部材４に固定し、右側真空断熱部材１０を右側の発泡性外側断熱部材１２に固定する位置は、様々でありえる。図１１のハッチは、固定箇所を例示している。
（ａ）では、真空断熱部材６，１０の周方向の両端縁を発泡性外側断熱部材４，１２に固定する。左端縁に沿った範囲のみを固定してもよいし、右端縁に沿った範囲のみを固定してもよい。（ｂ）では、さらに周方向の中央位置でも発泡性外側断熱部材４，１２に固定する。（ｃ）では、真空断熱部材６，１０の上下方向の両端縁を発泡性外側断熱部材４，１２に固定する。上端縁に沿った範囲のみを固定してもよいし、下端縁に沿った範囲のみを固定してもよい。（ｄ）では、さらに軸方向の中央位置でも発泡性外側断熱部材４，１２に固定する。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：上側の発泡性外側断熱部材
４：左側の発泡性外側断熱部材
４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｇ，４ｈ，４ｉ，４ｊ，４ｋ，４ｐ：凸条
６：左側真空断熱部材
８：貯湯タンク
１０：右側真空断熱部材
１２：右側の発泡性外側断熱部材
１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊ，１２ｋ，１２ｐ：凸条
１４：下側の発泡性外側断熱部材
１６：蓋部材

Claims (6)

1. 貯湯タンクと、
   貯湯タンクの少なくとも一部を覆う真空断熱部材と、
   真空断熱部材の全域を覆う発泡性外側断熱部材を備えており、
   発泡性外側断熱部材の内面に、真空断熱部材を局所的に押圧し、押圧された範囲の真空断熱部材を貯湯タンクに密着させる凸部群が形成されていることを特徴とする断熱式貯湯装置。
2. 貯湯タンクが、略円柱状であり、
   凸部群が、貯湯タンクの周方向に沿った複数個所に分散して形成されていることを特徴とする請求項１の断熱式貯湯装置。
3. 隣接する２箇所の凸部の間隔が、貯湯タンクの周長の１/２以下であることを特徴とする請求項２の断熱式貯湯装置。
4. 貯湯タンクが、略円柱状であり、
   凸部群が、貯湯タンクの軸方向に沿った複数個所に分散して形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の断熱式貯湯装置。
5. 凸部群が、真空断熱部材の軸方向の両端部を押圧することを特徴とする請求項４の断熱式貯湯装置。
6. 真空断熱部材が発泡性外側断熱部材に固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の断熱式貯湯装置。

Images