JP2014029223A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】機能部品が配置されるタンクの前面側にも真空断熱材を配置することを可能とし、断熱性能を高めることができる給湯機を提供する。
【解決手段】タンク１と、タンクを収容する外装ケース５とを有し、タンクの前面側では、タンクの外側に真空断熱材４が配置され、真空断熱材よりも外側に通常断熱材２が配置され、通常断熱材と外装ケースとの間の空間に給湯に用いられる機能部品が配置され、タンクの前面側以外の側面側では、タンクの外側に通常断熱材が配置され、通常断熱材よりも外側に真空断熱材３が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は給湯機に関し、特にタンクを有する給湯機に関する。

従来、タンクにはタンク内のお湯の放熱を防止するための断熱構造を有し、断熱材としてはグラスウールや発泡スチロールが主に使用されていたが、近年、断熱材に真空断熱材を使用することで、その熱漏洩量を抑え、保温電力量を低減する給湯機も増えてきた（例えば特許文献１、２）。

これらの給湯機では、円筒形のタンクを有し、そのタンクの断熱をするために、発泡スチロール断熱材でタンクを覆うとともに、その発泡スチロール断熱材の外側から真空断熱材覆っている。

一般的に真空断熱材の熱伝導率は、発泡スチロールに対して５分の１から１０分の１と小さいため、断熱性能を向上する手段として、どれだけ多く真空断熱材でタンクを覆う構造とできるかということが重要であり、特許文献２においては、円周方向において、ユニットの前面部以外を覆うように配置し、真空断熱材でタンクを覆う被覆率を増やしている。

特許第４２３７７４９号公報 特開２０１０−２５４０２号公報

しかしながら、タンクの前面側は、給湯に用いられる機能部品（例えば、混合弁などの制御部品や、これらを制御する制御基板などを収める電気品箱や、配管類）が配置されるため、真空断熱材を前面側に配置するのには適さない場所であると一般に考えられている。例えば、組立時や、輸送時における振動、製品故障時のメンテナンス作業中にこれらの部品が真空断熱材の表面に接触し、金属製包材が損傷して真空が損なわれるなど、信頼性に影響を与える恐れがあるからである。従って、従来は、タンクの前面側には真空断熱材を配置することができず、タンクの断熱効果を十分に高めることができなかった。

そこで、本発明は、機能部品が配置されるタンクの前面側にも真空断熱材を配置することを可能とし、断熱性能を高めることができる給湯機を適用することを目的とする。

本発明は、タンクと、前記タンクを収容する外装ケースとを有し、前記タンクの前面側では、前記タンクの外側に真空断熱材が配置され、前記真空断熱材よりも外側に通常断熱材が配置され、前記通常断熱材と前記外装ケースとの間の空間に給湯に用いられる機能部品が配置され、前記タンクの前面側以外の側面側では、前記タンクの外側に通常断熱材が配置され、前記通常断熱材よりも外側に真空断熱材が配置されることを特徴とする。

本発明によれば、機能部品が配置されるタンクの前面側にも真空断熱材を配置することを可能とし、断熱性能を高めることができる。

本発明の実施形態に係る断熱構造を示す斜視図 第１の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第１の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。 第２の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第２の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。 第３の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第３の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。 第４の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第４の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。 第５の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第５の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。 第６の実施形態に係る断熱構造を示す平面断面図。 第６の実施形態に係る断熱構造の変形例を示す平面断面図。

図１は本発明の第１実施形態を示すもので、図２はタンクユニットの平面断面図である。

タンク１は、略円筒形状の胴板と、上部を上部鏡板で、前記胴体の下部を下鏡板でそれぞれ密閉した円筒形状の容器である。このような円筒形状のタンクは、タンク内部の水圧を耐えるのに適した形状である。上部鏡板、下部鏡板は略半球体または半楕円形状であり、タンクの材質には主にステンレスが使用される。なお、このようなタンク１は、温水を貯留するものが一般的であるため、貯湯タンクと呼ばれる。また、そのような貯湯タンクを有するタイプの給湯機は貯湯式給湯機と呼ばれる。

タンク１の外周部には、図１に示すように、タンク１を覆う通常断熱材２、真空断熱材３，４が配置される。また、タンク１は図２に示すような外装ケース５に収容され、外装ケース５内部には、図示されないが、タンク１に水を供給する給水配管、タンクから湯を取り出す給湯配管と、水と湯を設定温度の湯に混合する混合弁などの給湯システム回路と、それらを制御する電気品などの機能部品が収容される。なお、このようにタンク１や機能部品が外装ケース５に収容された状態のものは、タンクユニットと呼ばれる。また、機能部品はメンテナンス性を改善するため、前面側に配置されている。

そして、タンク１の前面側では、タンク１の外側に真空断熱材４が配置され、真空断熱材４よりも外側に通常断熱材２が配置され、通常断熱材２と外装ケース５との間の空間６に給湯に用いられる機能部品が配置される。一方、タンク１の前面側以外の側面側（即ち、左右側面や背面）では、タンク１の外側に通常断熱材２が配置され、通常断熱材２よりも外側に真空断熱材３が配置される。

通常断熱材２は、成型加工が容易で、コストも比較的安価な発泡スチロールや発泡ウレタンを使用すると良い。通常断熱材は、但し、グラスウールであってもよい。

機能部品が配置される前面部以外には、通常断熱材２の外側から第１の真空断熱材３が配置されている。また、この部分は機能部品がなく、通常断熱材２の表面は単純な２次元曲面であるため、板状の真空断熱をロール状に加工し、２次元曲面に沿うように配置すると良い。

真空断熱材３，４は、シリカ等の繊維材からなる芯材をアルミニウム等の袋材で包装して内部を真空にした断熱材である。アルミニウム等熱伝導性の良い袋材を使用する場合、真空断熱材の端部はヒートブリッジと呼ばれる熱の回り込みによる熱ロスが発生する。このため、真空断熱材は、その端部が高温部に直接触れないようにするのが望ましい。

従って、図２に示す例では、高温の湯が貯まるタンクの表面と真空断熱材３との間に通常断熱材２を挟み、通常断熱材２の表面に沿うように真空断熱材３を配置している。これにより、断熱性能の向上を行なうことができるとともに、ヒートブリッジによる熱ロスの低減を図ることができる。

一方、機能部品が配置されるタンクユニットの前面部は、タンクの外周部に第２の真空断熱材４を配置し、その外側に通常断熱材２を配置している。

これにより、第２の真空断熱材４を高温の湯が貯まるタンク表面に配置することにより、ヒートブリッジによる熱ロスは発生してしまうが、通常断熱材のみ構成していた前面部にも、通常断熱材よりも断熱性能が良い真空断熱材を配置することで、ヒートブリッジによる熱ロスを上回る断熱性能の向上を得ることができ、タンク全体の断熱性能向上を図ることができる。しかも、タンクユニット前面側に配置される機能部品が真空断熱材の表面に触れることを防止できるため、組立時や、ユニット輸送時における振動、製品故障時のメンテナンス作業中にこれらの部品が真空断熱材の表面に接触し、金属製包材が損傷して真空が損なわれることがなくなり、信頼性の向上も図ることができる。

また、第１の真空断熱材３と第２の真空断熱材４の厚みは異なっていても良い。

具体的に説明すると、第１の真空断熱材３は通常断熱材の外側に配置するのに対して、第２の真空断熱材４は内側に配置するため、成形する直径も小さくなる。従って、第２の真空断熱材４の厚みを第１の真空断熱材３よりも薄くすれば、第２の真空断熱材４の成形性を向上できる。また、これとは逆に、成形性の良い真空断熱材を使用すれば、第２の真空断熱材４の厚みを第１の真空断熱材３よりも厚くして、第２の真空断熱材４のヒートブリッジによる熱ロスを小さくすることができる。

なお、真空断熱材３，４は平面形状のものを通常断熱材の曲面に沿わせて曲げる加工をしたものである。ここで、前記通常断熱材２の表面を一枚の真空断熱材３で覆う場合は、寸法が大きくなりがちであり、真空断熱材の製作性や成形性、組立性が必ずしも良くない。この場合には、複数の真空断熱材をタンクの高さ方向や外周方向に並べて配置すると良い。

図３は、図２の実施形態に対して、通常断熱材の厚みがタンクと外装ケースの距離が近い部分では薄くしたものである。通常断熱材２、真空断熱材３，４は厚みがあるほど断熱性能は高くなるが、その分タンクユニットの幅も大きくなってしまう。ここで、真空断熱材３，４の熱伝導率は、通常断熱材２に対して５分の１から１０分の１と小さいため、真空断熱材２と通常断熱材３を組み合わせることで、断熱性能を損なうことなく、通常断熱材２の厚みを薄くすることができる。よって、タンク１と外装ケース５の距離が近い部分は通常断熱材２の厚みを薄く、それ以外の部分は通常断熱材２の厚さも厚くすることで、製品幅を大きくすることなく、タンク１の断熱性能を高くでき、製品のコンパクト化と省エネを図ることができる。

図４、図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、前面側に配置される第２の真空断熱材４の端部が側面側に配置される第１の真空断熱材３よりも内側に配置されるように構成した点である。具体的には、前面側に配置される第２の真空断熱材４の両端部が第１の真空断熱材３よりも内側に配置される。

上述したとおり、真空断熱材の端部はヒートブリッジによる熱ロスが発生するが、第２の真空断熱材４の両端部が第１の真空断熱材３よりも内側に配置することで、この熱ロスを通常断熱材２よりも断熱性能が良い第１の真空断熱３で覆うことができるため、熱ロスの低減を図ることができる。

図６、７は本発明の第３の実施形態を示すのものであり、本実施形態が第１、２の実施形態と異なるのは、前面側の通常断熱材２よりも内側には、前記真空断熱材４と並んで前記タンクの温度を検出する温度センサ７が配置される点である。具体的には、第２の真空断熱材４の片側端部のみ第１の真空断熱材３よりも内側に配置するように構成し、その空間に温度センサ７が配置されている。

このようすれば、温度センサ７を配置する最小範囲のみ通常断熱材２で断熱し、その他の部分は第１、第２の真空断熱材３，４で断熱することで、断熱性能を向上させることができる。

また、図６、７では温度センサ７を紙面右側部に配置して第２の真空断熱材４の端部と第１の真空断熱材３の端部同士が重なる部分を左側としたが、左右逆の配置でも同様の効果が得られる。

また、図８、９のように、温度センサ７を前面側中央付近に配置して第２の真空断熱材４を２分割とし、各真空断熱材４のそれぞれの端部と第１の真空断熱材３の端部が重なる部分を左右の両側としても、同様の効果が得られる。

加えて、第２の真空断熱材３をタンク１の高さ方向で複数に分割して配置する場合には、温度センサ７を配置しない部分には、図４、５のように第２の真空断熱材４の両端部を第１の真空断熱材３の端部と重なるように配置し、温度センサ７を配置する部分には、図６〜図９のような構造で第２の真空断熱材４を配置すると良い。

このようにすれば、タンク１の温度分布を細かく監視するために温度センサ７を高さ方向に複数配置した場合にも、温度センサ７を配置する部分のみ通常断熱材２で断熱し、その他の部分は真空断熱材４によって断熱することができるため、断熱性能を向上することができる。

図１０、１１は本発明の第５の実施形態を示すものであり、タンク１の前面側において、真空断熱材４の内側に断熱層８が設けられる点が、第１〜４の実施例と異なる。

具体的には、タンク１と第２の真空断熱材４の間にも第２の通常断熱材が配置される。このようにすれば、第２の真空断熱材４の端部におけるヒートブリッジによる熱ロスをより低減できることで、断熱性能を向上することができる。第２の通常断熱材４には、成形性のよい発泡スチロールや発泡ウレタンが使用される。また、第２の通常断熱材４が設けられる空間には温度センサ７が配置される。

なお、真空断熱材４の内側に設けられる断熱層８は、通常断熱材を用いる以外にも、タンク１と第２の通常断熱材４の間に空間を設けるものであってもよい。このようにすれば、空気層の断熱効果を得ることができ、タンクの断熱性能を向上することができる。

図１２、１３は本発明の第６の実施形態を示すものであり、前面側から側面側に亘って配置される真空断熱材３を有し、この真空断熱材３は、前面側では前面側の通常断熱材２よりも内側に配置され、側面側では側面側の通常断熱材２よりも外側となるように配置される点が第１〜５の実施例と異なる。

具体的には、第１〜第５実施形態において説明したような第１の真空断熱材と第２の真空断熱材を１つの真空断熱材３で構成して、前面側以外は通常断熱材２の外側に配置して、前面側となる部分からは、真空断熱材３の外側表面に通常断熱材２が配置されるように、真空断熱材３が配置されている。このようにすれば、ヒートブリッジが発生する端部の数を減らすことができるため、断熱性能を向上することができる。

加えて、図１２、１３は左側で端部が発生する構造としているが、左右逆の配置にしても同様の効果が得られるし、前面側の通常断熱材２の構造を第４、５の実施形態のようにしても良い。

以上のように、タンクと、タンクを覆う断熱材とを備えた給湯機において、給湯機能を実現する部品を配置する前面部は、真空断熱材を貯湯タンクと発泡スチロール等の通常断熱材の間に配置し、それ以外の部分においては発泡スチロール等の通常断熱材の外側に真空断熱材を配置することで、真空断熱材でタンクを覆う被覆率を高くし、断熱効果を高めることができる。

従って、組立時や、タンクユニット輸送時における振動、製品故障時のメンテナンス作業中にこれらの部品が真空断熱材の表面に接触することを防止するができ、真空断熱材の信頼性の向上ができるとともに、真空断熱材で貯湯タンクを覆う被覆率を向上させ、断熱効果を高めることができ、タンク全体からの放熱ロスが低減し、高効率化を図ることができる。

以上、本発明について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、第１〜第６の実施形態では円筒形タンクを例に説明したが、角型タンクにおいて同様の構造としても良い。

１…タンク、２…通常断熱材、３…真空断熱材、４…真空断熱材、５…外装ケース、６…空間（機能部品配置空間）、７…温度センサ、８…断熱層

Claims (5)

1. タンクと、前記タンクを収容する外装ケースとを有し、
   前記タンクの前面側では、前記タンクの外側に真空断熱材が配置され、前記真空断熱材よりも外側に通常断熱材が配置され、前記通常断熱材と前記外装ケースとの間の空間に給湯に用いられる機能部品が配置され、
   前記タンクの前面側以外の側面側では、前記タンクの外側に通常断熱材が配置され、前記通常断熱材よりも外側に真空断熱材が配置されることを特徴とする給湯機。
2. 前記前面側に配置される真空断熱材の端部が前記側面側に配置される真空断熱材よりも内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 前記前面側の通常断熱材よりも内側には、前記真空断熱材と並んで前記タンクの温度を検出する温度センサが配置されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
4. 前記タンクの前面側では、前記真空断熱材の内側に断熱層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
5. 前記前面側から前記側面側に亘って配置される真空断熱材を有し、
   前記真空断熱材は、前記前面側では前記前面側の通常断熱材よりも内側に配置され、前記側面側では前記側面側の通常断熱材よりも外側となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。