JP2016011789A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

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Abstract

【課題】本実施形態は、貯湯タンク上部からの熱リーク量を抑制するとともに、地震発生の際の貯湯タンクの揺れを確実に規制し、比較的簡単な構造で、コストの低減に寄与する貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】周面に保温材が取付けられる貯湯タンクと、前記保温材が取付けられた前記貯湯タンクを収容する筐体とを備え、前記保温材の上部に係合凸部を突設し、前記筐体の上面に、前記保温材の前記係合凸部に嵌め込まれる係止凹部を設けた。
【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態は、貯湯タンク内に貯溜する高温水と給水源の水を混合して設定温度の温水とし、給湯先に給出する貯湯式給湯機に関する。
貯湯式給湯機は、夜間の廉価な深夜電力料金が適用される時間帯に、たとえばヒートポンプユニットである加熱手段を作動させて高温度の温水を作り、貯湯タンクに貯溜する。日中等に、貯湯タンクから高温水を取出すとともに給水管から導かれる水と混合し、設定温度の温水にした状態で、浴槽、厨房、浴室、洗面所へ給湯する。
ここで用いられる貯湯タンクは、筒体の上下端部に椀状の鏡板を溶接等の手段で一体化してなり、前後左右および上下6面体の筐体で覆われている。貯湯タンクは、直径寸法と比較して上下軸方向寸法がごく長いので、地震による振動や揺れがあっても、貯湯タンク単独での揺れを規制し、倒壊に至らないよう万全の対策を立てなければならない。
特許文献1には、貯湯タンク上端部に給湯管補強金具を取付け、この給湯管補強金具の上面に耐震補強金具の下面を固定し、耐震補強金具の鍔部と一端が支持体(壁面)に取着した耐震連結金具の他端とを、外装(筐体)の天板を挿通するボルトによって固定して、地震発生時の、貯湯タンク上部の揺れを規制する技術が開示されている。
特開平11−37559号公報
しかしながら、貯湯タンク内の上部には高温水が貯溜されていて、中間部および下部と比較して高温化している。それに対して上述の技術では、貯湯タンク上端部に、金属部材である給湯管補強金具、給湯管補強金具、耐震補強金具を取付けているので、これら金属部材からの熱リーク量が大となってしまう。
また、貯湯タンク上面に給湯管補強金具の鍔部をスポット溶接により取付け、耐震補強金具底面と給湯管補強金具上面を正しく重ね合わせて、ナットを給湯管補強金具に溶接により取付けて取付けボルトを挿入するなど、複雑な構成で製作に手間がかかり、コストに影響を及ぼす。
本実施形態は、貯湯タンク上部からの熱リーク量を抑制するとともに、地震発生の際の貯湯タンクの揺れを確実に規制し、比較的簡単な構造で、コストの低減に寄与する貯湯式給湯機を提供しようとするものである。
本実施形態の貯湯式給湯機は、周面に保温材が取付けられる貯湯タンクと、保温材が取付けられた貯湯タンクを収容する筐体とを備え、保温材の上部に係合凸部を突設し、筐体の上面に保温材の係合凸部に嵌め込まれる係止凹部を設けた。
本実施形態に係る、貯湯式給湯機の概略の構成図。 同実施形態に係る、貯湯タンクユニットの外観斜視図と、正面図。 同実施形態に係る、貯湯タンクユニットの分解斜視図。 同実施形態に係る、貯湯タンクユニットの縦断側面図。 同実施形態に係る、貯湯タンクユニットの横断平面図。 同実施形態に係る、貯湯タンクユニット上部を拡大した縦断側面図。 同実施形態の変形例に係る、貯湯タンクユニット上部を拡大した縦断側面図。
以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。
図1は、貯湯式給湯機の概略の構成図である。
図中1は、温水を貯溜する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニットである。図中3は、上記貯湯タンクユニット1と2本の連通管4a,4bを介して連通され、貯湯タンク2内の温水を加熱する加熱手段である、たとえばヒートポンプユニットである。
上記ヒートポンプユニット3には、圧縮機と、凝縮器である冷媒−水熱交換器と、減圧手段である電子膨張弁と、送風機による強制空冷式の蒸発器とが備えられ、これらは冷媒管を介してヒートポンプ式冷凍サイクル回路を構成するよう連通される。
さらにヒートポンプユニット3は、たとえば厨房に設置されるリモコン(遠隔操作盤)からの操作信号を受けて、上記圧縮機や電子膨張弁を制御するヒートポンプユニット3用の制御部を備えている。(全て図示しない)
一方の連通管4aは、貯湯タンクユニット1に収容される貯湯タンク2の底部とヒートポンプユニット3とを連通していて、この中途部には循環ポンプが設けられる。他方の連通管4bは、貯湯タンク2の上部とヒートポンプユニット3とを連通しており、戻り用連通管4bを構成する。
貯湯タンク2底部には、図示しない給水源(たとえば水道管)と連通する給水管5が接続される。この給水管5の中途部に給水停止弁6が設けられていて、開閉制御することにより給水源から貯湯タンク2への給水と給水停止が可能である。
貯湯タンク2上部に出湯管7が接続されていて、この出湯管7は貯湯タンクユニット1から延出され、浴室の浴槽Sに対向して設けられる給湯栓8に接続される。出湯管7の端末部は分岐されていて、この分岐出湯管は、たとえば厨房室、洗面所、浴室等にそれぞれ設けられる給湯栓9に接続される。
上記出湯管7の中途部には、混合弁10と、流量センサ11と、混合湯温センサ12が順次、設けられている。さらに混合弁10には、給水管5における給水停止弁6と貯湯タンク2との間から分岐し、貯湯タンク2をバイパスして給水する給水バイパス管13が接続される。
すなわち、混合弁10は、それぞれの開度が制御可能な高温水接続口10aおよび給水接続口10bを備えている。上記出湯管7は高温水接続口10aに接続され、上記給水バイパス管13は給水接続口10bに接続される。
上記混合弁10において、貯湯タンク2から出湯管7へ導かれる高温度の温水と、給水源から給水管5と給水バイパス管13を介して導かれる水とが混合する。高温水接続口10aと給水接続口10bに対する絞り制御により、設定温度の温水として導出できるようになっている。
これら連通管4a、4b、給水管5、出湯管7、および給水バイパス管13を、配管部品Hと呼ぶ。
貯湯タンク2には、複数のタンク温度センサ15が、貯湯タンク2の上下方向に所定の間隔を有して設けられている。それぞれのタンク温度センサ15のオン−オフ信号により、貯湯タンク2内における貯溜量が分る。
この貯湯タンクユニット1には、制御部16が設けられる。制御部16は、タンク温度センサ15等から検知信号を受けて演算をなし、上記給水停止弁6および混合弁10へ制御信号を送るようになっている。
上記リモコン(図示しない)は、貯湯タンクユニット1の制御部16とも接続されていて、貯湯式給湯機全体の制御を行う。具体的には、貯湯式給湯機の運転停止、給湯温度の設定、浴槽の湯はり量の設定、浴槽への湯はり開始を指示する湯はりスイッチおよび、各種運転モードの設定ができ、時刻や湯温などを表示する表示部を備えている。
このようにして構成される貯湯式給湯機であって、廉価な深夜料金時間帯になると、リモコンに設定された情報にもとづいて貯湯タンクユニット1用の制御部16が翌日に必要な貯溜量を演算する。この情報が制御部16からヒートポンプユニット3用の制御部へ送られ、圧縮機および循環ポンプの駆動が開始される。
循環ポンプの駆動により、貯湯タンク2の底部から取り出された温水が往き用連通管4aを介してヒートポンプユニット3へ導かれる。ここで、ヒートポンプ式冷凍サイクル回路を構成する冷媒−水熱交換器に導かれて加熱される。高温となった温水は、戻り用連通管4bを介して貯湯タンク2上部に戻される。
貯湯タンク2とヒートポンプユニット3を温水が循環し、運転時間の経過とともに貯湯タンク2内に高温水が充満する。貯湯タンク2に設けられた貯湯温度センサもしくは、循環ポンプと水−冷媒熱交換器とを連通する往き用連通管4aに設けられた熱交入口温度センサ(いずれも図示しない)が設定温度以上を検知する。
この検知信号が貯湯タンクユニット1用の制御部16へ送られ、制御部16はヒートポンプユニット3用の制御部へ加熱停止信号を送り、制御部は圧縮機と循環ポンプの駆動停止を制御する。貯湯タンク2には設定温度の高温水が満量状態で収容されて貯溜が終了し、日中等の給湯操作を待機する。
日中等に、たとえば厨房の給湯栓9を開放すると、このことを流量センサ11が感知し給水停止弁6が開放されて給水源から水が給水管5を介して貯湯タンク2底部へ導かれる。給水管5からの給水圧により貯湯タンク2上部の高温水が出湯管7に押し上げられ、混合弁10へ供給される。
一方、給水管5に導かれる水は給水バイパス管13へ分流され、混合弁10に導かれて貯湯タンク2から供給される高温水と混合する。温度低下した温水は流量センサ11に導かれて流量が計測され、混合湯温センサ12により温水の温度が検知される。
混合湯温センサ12の検知信号が貯湯タンクユニット1制御用の制御部16へ送られ、制御部16は演算して制御信号を混合弁10へ送る。混合弁10における高温水接続口10aと給水接続口10b(もしくは、高温水接続口10aのみ)の開度量が制御され、設定温度の温水となって給湯栓9へ導かれ、給湯される。
図2(A)は、貯湯タンクユニット1の外観斜視図、図2(B)は、貯湯タンクユニット1の正面図である。図3は、貯湯タンクユニット1の構成部品を分解して示す斜視図、図4は、貯湯タンクユニット1の縦断側面図、図5は、貯湯タンクユニット1の横断平面図である。なお、図4および図5とも、貯湯タンク2は断面にしていない。
貯湯タンクユニット1の外観は、支持脚19に支持される筐体20からなる。筐体20は、前面パネル21と、左側面パネル22と、右側面パネル23と、背面パネル24と、上面パネル25および底板26を組合せた直方6面体であり、底板26が複数本(3本)の支持脚19上に載る。
筐体20の正面をなす前面パネル21は、上端から下部までが前面に突出する第1の前面パネル21aと、下部から下端までが第1の前面パネル21aよりもある程度背面側に引っ込んだ第2の前面パネル21bと、第1の前面パネル21a下端と第2の前面パネル21b上端を連結する水平の中間パネル21c(図4参照)とから構成されていて、いずれのパネル21a〜21cも矩形状をなす。
左側面パネル22と右側面パネル23は矩形状をなすとともに、それぞれの前端部位は第1の前面パネル21aと、第2の前面パネル21bおよび中間パネル21cの側端縁と一体となすよう、段状に形成される。
背面パネル24は、前面パネル21である、第1の前面パネル21aと第2の前面パネル21bとの面積および形状を合わせた矩形状をなしている。
上面パネル25は、左右側面パネル22,23と、前面パネル21のうちの第1の前面パネル21aと、背面パネル24の幅方向寸法によって決められる矩形状をなす。上面パネル25内面の中心部には、後述する係止凹部25aが形成される。
底板26は、左右側面パネル22,23と、前面パネル21のうちの第2の前面パネル21bと、背面パネル24との幅寸法によって決められる矩形状をなす。この周端部から中心部に向かって低位置となるよう傾斜面が形成され、中心部には排水パイプ(図示しない)が取付けられる。
図3に示すように、貯湯タンクユニット1は、先に説明した筐体20内に、保温材Zで全周面を覆われた貯湯タンク2と、制御部16を構成する電気部品類が収容される電気部品箱27と、配管部品取付け板28および配管部品Hが収容されてなる。
貯湯タンク2は、円筒状のタンク胴体2Aと、このタンク胴体2Aの上端部および下端部に、溶接等の手段で取付けられ一体化する半球状(椀状)の上部鏡板2Bおよび下部鏡板2Cからなる。タンク胴体2Aの直径寸法に比較して、タンク胴体2Aの全長寸法および上下部鏡板2B,2Cの高さ寸法との合計寸法は極めて長い。
このような貯湯タンク2の全周面を保温材Zが覆っている。保温材Zは、複数(4体)に分割されていて、前部保温材30と、後部保温材31と、上部保温材32および下部保温材33とから構成される。
なお説明すると、貯湯タンク2を構成するタンク胴体2Aの周面に、前後に分割された前部保温材30と後部保温材31が密着して取付けられる。前部保温材30と後部保温材31の合わせ端縁aは、左右側面パネル22,23の前後方向(幅方向)の中心軸b位置と略一致する。
前部保温材30と後部保温材31の合わせ端縁aと、その周辺部における表面部分は平坦部mをなしている。そして、前部保温材30と後部保温材31の、それぞれの中心軸cと、その周辺部の表面部分も平坦部mをなしている。
前部保温材30と後部保温材31の平坦部m以外の表面部分は、貯湯タンク2に密着する裏面形状と同様、湾曲成され、同一の肉厚に形成される。したがって、それぞれの平坦部mは、薄肉に形成される。
図4および図5にも示すように、前面パネル21を構成する第1の前面パネル21aは、前部保温材30との間に間隙を有して組立てられているが、第2の前面パネル21bのみ前部保温材30表面の、先に説明した平坦部mに密着し、平坦部m以外の表面部分とは間隙を有して組立てられる。
第1の前面パネル21aと前部保温材30との間隙には、先に説明した電気部品箱27と、配管取付け板28および配管部品Hが介在される。
背面パネル24は、後部保温材31の平坦部mに密着していて、後部保温材31の平坦部m以外の表面部分は背面パネル24と間隙を有して組立てられる。
左側面パネル22と右側面パネル23は、前部保温材30と後部保温材31それぞれの合わせ端縁aと、その周辺部に形成される平坦部mに密着し、平坦部m以外の前後部保温材30,31表面とは間隙を有して組立てられる。
すなわち、貯湯タンク2を構成するタンク胴体2A周面に取付けられる前後部保温材30,31は、部分的に、前面パネル21の第2の前面パネル21bと、左右側面パネル22,23および背面パネル24に密着する。
換言すれば、貯湯タンク2と左右側面パネル22,23および背面パネル24との間に前後部保温材30,31が密に介在することとなる。
ただし、貯湯タンク2に前部保温材30が取付けられているのにも係らず、貯湯タンク3の前面大部分と、前面パネル21の大部分を形成する第1の前面パネル21aとは、密着せず、間隙を有している。上述したようにこの間隙には、電気部品箱27等が配置される。
貯湯タンク2の上部を構成する上部鏡板2Bに、上部保温材32が取付けられる。上部保温材32と筐体20を構成する上面パネル25との関係については後述する。
貯湯タンク2の下部を構成する下部鏡板2Cに、下部保温材33が取付けられる。筐体20を構成する底板26は、上述したように傾斜面となっていて、下部保温材33とは間隙を有する。すなわち、底板26は貯湯タンク2および保温材Zから滴下するドレン水を集溜して外部へ排出するドレンパン機能を有する。
図6は、貯湯タンクユニット1上部の縦断面図であり、図4に示す貯湯タンクユニット1の一部のみを拡大して示す。図4と同様、貯湯タンク2は断面にしていない。
先に説明したように、貯湯タンク2は筒状のタンク胴体2Aと、このタンク胴体2Aの上端部と下端部に溶接などの手段で一体に設けられる半球状(椀状)の上部鏡板2Bと下部鏡板2Cとからなる。
上部保温材32は上部鏡板2Bに取付けられ、上部保温材32の裏面は上部鏡板2Bの表面に密着する。上部保温材32の表面は、中心軸d位置と、その周辺部分が他の部分よりも突出し、平面視で円形状の係合凸部32aが形成される。
係合凸部32aの断面形状は、貯湯タンク2を構成する上部鏡板2Bと略同一の曲率で曲成され、相似形をなすとともに、略同一の肉厚に形成される。係合凸部32aから外周囲の断面形状は、上部鏡板2Bと略同一の曲率で曲成され、相似形をなすとともに、略同一肉厚に形成される。
このような上部保温材32に対して上面パネル25は、中心軸dと、その周辺部分のみ上方へ膨出形成され、上面パネル25の係止凹部25aと略同一の曲率で曲成され、平面視で円形状の、上述した係止凹部25aとなっている。この上面パネル25の係止凹部25aは上部保温材32の係合凸部32aに嵌め込まれる。
ここで、係止凸部32aの最頂部は上面パネル25の外周縁上端の高さよりも上方に突出していることが好ましい。
したがって、貯湯タンク2に、前後部保温材30,31と、上部保温材32と、下部保温材33が取付けられ、前面パネル21と、左右側面パネル22,23と背面パネル24と上面パネル25および底板26が組立てられて筐体20を構成し、筐体20内に保温材Zを介して貯湯タンク2が収容されることになる。
前面パネル21の大部分(第1の前面パネル21a)は、貯湯タンク2に密着する前部保温材30との間に間隙を有し、この間隙に電気部品箱27等が介在される。これに対して、左右側面パネル22,23および背面パネル24と、貯湯タンク2との間には、前後部保温材30,31が密に介在している。そればかりではなく、上面パネル25と貯湯タンク2上部との間にも上部保温材32が密に介在することになる。
上述したように、ヒートポンプユニット3で加熱され高温となった温水は、戻り用連通管4bを介して貯湯タンク2上部に戻される。ヒートポンプユニット3の加熱作用は、深夜料金時間帯ばかりでなく、日中の給湯時にも行われるので、常に貯湯タンク2の上部は高温水で満たされている。
そのため、貯湯タンク2上部に取付けられる温度センサ15は、下位の部位に取付けられる温度センサ15よりも、常に高い温度を検出する。
従来技術のように、貯湯タンク上部を機械的に固定するための給湯管補強金具と、耐震補強金具および、支持体(壁)に耐震連結金具を取付けて、倒壊防止構造としたものと比較して、貯湯タンク上部からの熱リーク量がほとんどなく、熱効率の大幅向上を得られるとともに、比較的簡単な構造であり、コストに与える影響を少なくできる。
そればかりか、上部保温材32において、中心軸dとその周辺部は、他の部位と比較して厚肉の係合凸部32aとして形成され、肉厚が厚くなっているから、より高い保温効果を得られることになる。
貯湯タンク2上部に上部保温材32が取付けられ、上部保温材32に設けられる係合凸部32aに上面パネル25に形成される係止凹部25aが嵌め込まれる。さらに、筐体20を構成する左右側面パネル22,23と、背面パネル24と、上面パネル25との間に保温材Zが密に介在する。
ただし、電気部品箱27等を配置するスペースを確保するため、前面パネル21と、貯湯タンク2に取付けられる前部保温材30との間に間隙を有する。本来、巨大地震が発生した場合、貯湯タンク2と前面パネル21(第1の前面パネル21a)との間に間隙が形成されているので、貯湯タンク2は単独で前面パネル21側に揺れが生じ易い。
しかしながら、上部保温材32の係合凸部32aに、上面パネル25の係止凹部25aが嵌め込まれているので、貯湯タンク2単独での揺れを最大限規制できる。また、タンク上部が上部保温材32と上面パネル25を介して、前面パネル21と、左右側面パネル22,23と、背面パネル24に係止されているため、どの方向への揺れに対しても、各パネルに荷重が分散され、特定のパネルへの荷重の偏りを軽減することができる。
図4に示すように、通常、貯湯タンクユニット1を家屋壁面Kとある程度の間隙を有して配置している。家屋壁面Kと貯湯タンクユニット1との間に、補助的に揺れ規制部材40を備えるだけですむ。
上面パネル25は一部だけ係止凹部25aを設ければよいので、筐体20を必要以上に大型化することなく、貯湯タンクユニット1としての外観を損なうこともない。すなわち、筐体コストと、輸送コストおよび商品性等のデメリットに至らないですむ。
雨天時に雨水が降りかかっても、上面パネル25に、上方へ膨出形成された係止凹部25aがあることで、雨水は円滑に筐体20側面から流れ落ち、上面には溜まらないですむので、長期間、外観の向上が期待できる。
図7は、本実施形態の変形例を示す、貯湯タンクユニット1上部の縦断面図である。ただし、図6と同様、貯湯タンク2自体は縦断面にしていない。
貯湯タンク2上部の形状構造は、先に説明したものと同一である。貯湯タンク2上部に、係合凸部32bを有する上部保温材32が取付けられていることと、上部保温材32を介して、筐体20を構成する、係止凹部25bを有する上面パネル25が取付けられることも同様である。
ここで、上部保温材32に設けられる係合凸部32bは、平面形状と断面積が先に説明したものと同様であるが、略円筒状で且つ上方への突出量は大に形成される。したがって、係合凸部32bを除く周辺部の肉厚は先に説明したものと同一であるが、係合凸部32bが設けられる部分のみ、厚い肉厚に形成されることになる。
上面パネル25に形成される係止凹部25bも、平面形状と面積が先に説明したものと同様であるが、係合凸部32bの突出量が増した分、上方への膨出量が増している。具体的には、係止凹部25bは係合凸部32bの上面に嵌合するばかりではなく、周面一部にも嵌合するので、図6で示したものよりも、係合凸部32bと係止凹部25bの嵌合強度が増大し、先に述べた効果がより顕著なものとなる。
なお、上部保温材32に設けられる係合凸部32a,32bと、上面パネル25に設けられる係止凹部25a,25bの平面形状と面積の限定はしないが、互いに確実な係合強度を得るためには、例えば、容量540L,直径650mmの貯湯タンク2を備える高さ2mの貯湯タンクユニット1において、上部保温材32の曲げ応力が0.3Mpaの発泡樹脂を用いた場合、係合凸部32aの直径を72mm以上とすることで、水平加速度1.5G程度まで耐えることができる。
係合凸部32a,32bと係止凹部25a,25bは、平面視を円形状としたが、これに限定されるものではなく、多角形状あるいは矩形状、あるいはドーナツ形状としてもよい。さらに、貯湯タンク2上部と同じ曲率としたが、異なる曲率、あるいは平坦面としてもよい。
貯湯タンク2をタンク胴体2Aと上下部鏡板2B,2Cとから構成したが、機種によってはタンク胴体2Aのみで、この上下端部に平坦な円板が取付けられるものもあるが、この場合にも適用され、上部保温材32の上面も平坦状をなす。ただし、上部保温材32に設けられる係合凸部32aは必ずしも上面が平坦状であることに限定されず、断面が所定の曲率を有する湾曲成したものであってもよい。
なお、上述の実施形態は例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Z…保温材、2…貯湯タンク、20…筐体、32a,32b…係合凸部、25a,25b…係止凹部、32…上部保温材、25…上面パネル

Claims (3)

  1. 周面に保温材が取付けられる貯湯タンクと、
    前記保温材が取付けられた前記貯湯タンクを収容する筐体とを備え、
    前記保温材の上部に係合凸部を突設し、
    前記筐体の上面に、前記保温材の前記係合凸部に嵌め込まれる係止凹部を設けた
    ことを特徴とする貯湯式給湯機。
  2. 前記係合凸部は、前記保温材の上部を構成する上部保温材に突設され、
    前記係止凹部は、前記筐体の上面を構成する上面パネルに設けられる
    ことを特徴とする請求項1記載の貯湯式給湯機。
  3. 前記係合凸部は、前記貯湯タンクの上部の形状と相似形をなす
    ことを特徴とする請求項1記載の貯湯式給湯機。
JP2014133550A 2014-06-30 2014-06-30 貯湯式給湯機 Active JP6420577B2 (ja)

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