JP2016138674A

JP2016138674A - 貯湯式給湯機

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Publication number: JP2016138674A
Application number: JP2015012403A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　勝; Masaru Sasaki; 勝佐々木; 史生渡部; Fumio Watabe
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP6405250B2

Abstract

【課題】真空断熱材片に復元力が作用しても温度検出具の検出精度低下を防止できる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】湯水を貯湯する略円筒形の缶体２の径方向外周部に保温用の真空断熱材片５２が設けられ、缶体２と真空断熱材片５２との間にサーミスタ２９が取り付けられ、さらに真空断熱材片５２の径方向外周部を覆うように側部発泡断熱材片５５，５６を設けることで、側部発泡断熱材片５５，５６が真空断熱材片５２を径方向内側へと押圧してその平板状形状への復元を禁止し、そのときの押圧力を真空断熱材片５２を介してサーミスタ２９へ作用させることで缶体２へと密着させる。これにより、缶体２に対する密着度の低下を防止して、サーミスタ２９の検出精度を向上することができるものである。【選択図】図６

Description

この発明は、給湯用の湯水を貯湯する缶体の外周部に温度検出具と断熱材とを設けた貯湯式給湯機に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯機においては、特許文献１に記載のように、缶体の外周部に、前記缶体内に貯湯されている湯水の温度を検出するための温度検出具と、前記缶体の放熱による温度低下を防ぐための断熱材（発泡成形断熱材及び真空断熱材）を設けたものがあった。

特許４９２４０５４号公報

ところでこの従来のものでは、缶体の外周部に対してその周方向の一部に発泡成形断熱材を設け、その設置箇所以外に真空断熱材を巻回し、温度検出具を発泡成形断熱材に設けている。ここで、発泡成形断熱材よりも真空断熱材の方が保温性能が高いことから、例えば缶体の外周部のほぼ全周にわたって真空断熱材を巻回する構成も考えられる。この場合、例えば、横断面がそれぞれ略円弧状の（言い替えれば部分円筒面をそれぞれ有する）複数の真空断熱材を缶体の外周部を覆うように配置する。そして、缶体の外側表面と真空断熱材の内側表面の間に、温度検出具を設けることとなる。

前記温度検出具による高い検出精度を確保するためには、なるべく温度検出具を缶体の外表面に密着させることが好ましい。ここで、一般に知られている真空断熱材は、もともと平板状形状の断熱材片母材を適宜の方法で横断面略円弧状に曲げることで製作される場合が多い。このようにして製作されたものを前記真空断熱材片として用いる場合、前記曲げた状態で前記缶体の外周部を覆うように真空断熱材片を配置したとしても、材質上、その後にもとの平板状の形状に戻ろうとする復元力が作用する場合がある。このような復元力が作用すると、真空断熱材片の内側表面と缶体の外側表面との間に隙間が空く傾向となるため、前述のようにして真空断熱材片と缶体との間に配置された温度検出具の缶体外側表面への密着度が低下し、検出精度が低下するとうい問題があった。

上記問題を解決するために、本発明の請求項１では、加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する、略円筒形の缶体と、前記缶体の径方向外側表面に取り付けられた温度検出具と、平板状形状の断熱材母材を横断面略円弧状に曲げて構成され、前記缶体の径方向外周部の少なくとも一部を覆うように設けられる少なくとも１つの真空断熱材片と、を有する貯湯式給湯機において、前記横断面略円弧状の前記真空断熱材片の径方向外周部を覆うように設けられ、前記真空断熱材片を径方向内側へ押圧して前記平板状形状への復元を禁止する少なくとも１つの発泡断熱材片を有し、前記発泡断熱材片による前記径方向内側への押圧力を前記真空断熱材片を介して前記温度検出具へ作用させ、前記温度検出具を前記缶体に密着させたものである。

また、請求項２では、前記温度検出具は、全方位の温度を検出可能なサーミスタである。

また、請求項３では、前記サーミスタは、前記横断面略円弧状の前記１つの真空断熱材片の、周方向略中央部に押圧されるように配置されているものである。

また、請求項４では、前記周方向略中央部で前記サーミスタを押圧する前記１つの真空断熱材片の、周方向両端部を前記缶体に固定する、固定具（テープ）を有するものである。

この発明の請求項１によれば、内部に湯水を貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部に、保温用の真空断熱材片が少なくとも１つ設けられる。このとき、缶体の外側表面（言い替えれば真空断熱材片と缶体との間）に、缶体内部の湯水の温度を検出するための温度検出具が取り付けられる。

ここで、請求項１においては、前記のように、真空断熱材片は、平板状形状の断熱材母材を適宜の方法で横断面略円弧状に曲げることで製作されるが、これに対応して真空断熱材片の径方向外周部を覆うように発泡断熱材片を設ける。これにより、真空断熱材片を径方向内側へと押圧し、前記平板状形状への復元を禁止する。そしてさらに、そのときの押圧力を（真空断熱材片を介して）温度検出具へ作用させることで、缶体へと密着させる。これにより、前記密着度の低下を防止して、温度検出具の検出精度を向上することができる。

また、全方位検出型のサーミスタである場合には、サーミスタの周囲に空気層が存在するとその空気の温度を検出してしまう結果、缶体内部の前記湯水の温度の検出精度が特に低下しやすい。そこで、請求項２によれば、前記のように発泡断熱材片の押圧力を真空断熱材片を介しサーミスタに作用させることで、前記サーミスタの周囲に生じうる空間を押しつぶし、空気層をなくすことができる。この結果、さらに検出精度を向上することができる。

また、請求項３によれば、略円弧状の真空断熱材片の周方向略中央部により、確実にサーミスタを押圧し、検出精度を向上することができる。

また、請求項４によれば、略円弧状の真空断熱材片の周方向両端部を固定具で強固に缶体に固定することで、周方向略中央部から確実にサーミスタへの押圧力をサーミスタに作用させることができる。

本発明の一実施形態の貯湯式給湯機の全体概略構成図缶体及びその周囲構造の詳細を表す分解斜視図真空断熱材片の製造時のロール加工設備を表す説明図缶体の径方向外側への、サーミスタ及び真空断熱材片の取り付け状態を表す、図２中の矢印ＩＶ方向からの矢視図に相当する模式側面図、及び、図４（ａ）中のＩＶｂ−ＩＶｂ断面による模式横断面図真空断熱材片が復元力により変形又は開いた状態を表す模式横断面図図２に示す実施形態の構成における図４（ｂ）と同等の断面による模式横断面図金属テープを用いない変形例を表す模式横断面図

次に、本発明の一実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

本実施形態の貯湯式給湯機を備えた貯湯式給湯装置の全体概略構成を図１に示す。図１において、この貯湯式給湯装置１００は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯しこの貯湯した湯水を給湯に用いるもので、湯水を貯湯する缶体２（貯湯タンク）を備えた貯湯タンクユニット１と、缶体２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット３と、台所や洗面所等にそれぞれ設けられた給湯栓４と、例えば給湯栓４の近傍に設けられた給湯リモコン５と、浴槽６と、を有する。

前記貯湯タンクユニット１は、筐体となる外装ケース（図示省略）の内部に設置される前記缶体２と、缶体２の上部に接続された出湯管１２と、缶体２の下部に接続された給水管１３と、出湯管１２からの高温水と給水管１３から分岐されたバイパス管１４からの低温水とを混合するミキシング弁１５と、ミキシング弁１５の下流に接続された給湯管１６と、給湯管１６から分岐され浴槽６に接続された湯張り管２０と、湯張り管２０の開閉を行う湯張り弁２１と、出湯管１２から分岐するよう接続されて缶体２の過圧を逃す過圧逃し弁２３と、給湯管１６に設けられた給湯温度センサ１７と、給湯管１６に設けられた給湯流量センサ１８と、給水管１３に設けられた給水圧を減圧する減圧弁２４と、給水管１３に設けられた給水温度センサ１９と、湯張り管２０を流れる流量を積算する湯張り流量センサ２２と、マイクロコンピュータを備えてこの貯湯タンクユニット１の各種機器の制御を行う給湯制御部２５とを有する。

前記缶体２には、上下方向に沿って複数個のサーミスタ２９が配置されている。これらのサーミスタ２９が検出する温度情報によって、缶体２内にどれだけの熱量が残っているかが検知され、さらに缶体２内の上下方向の温度分布が検知される。この缶体２とサーミスタ２９の構成については、後に詳述する。

前記缶体２と前記ヒートポンプユニット３とは、湯水を循環させるヒーポン往き管２６及びヒーポン戻り管２７からなる加熱循環回路２８により接続されている。前記ヒートポンプユニット３は、ヒートポンプ回路３４と、ヒーポン循環ポンプ３６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部３９とを備えている。前記ヒートポンプ回路３４は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機３０と、凝縮器としての冷媒−水熱交換器３１と、電子膨張弁３２と、強制空冷式の蒸発器３３とで構成されている。前記加熱循環回路２８の冷媒−水熱交換器３１入口側には、冷媒−水熱交換器３１に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度センサ３７が設けられ、加熱循環回路２８の冷媒−水熱交換器３１出口側には、冷媒−水熱交換器３１から流出する湯水の温度を検出する熱交出口温度センサ３８が設けられている。

前記給湯リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４０と、ふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ４２と、前記ふろ設定温度の湯を湯張り量設定スイッチ４１で設定された湯張り量だけ浴槽６へ湯張りして所定時間保温させるふろ自動スイッチ４３と、適宜の表示を行う表示部４５と、マイクロコンピュータを備え前記給湯制御部２５と通信を行うリモコン制御部（図示せず）と、を備えている。

次に、図２を用いて、前記缶体２及びその周囲構造の詳細について説明する。なお、図示の煩雑を避けるために、缶体２に接続される各種配管及び前記外装ケース等は省略している。この図２において、缶体２は全体が略円筒形に形成された金属製の中空缶であり、その周囲に、缶体２の径方向外周部をほぼ全周にわたって覆う２つの真空断熱材片５２と、この真空断熱材片５２と後述のサーミスタ２９とを含めた缶体２全体を覆う４つの発泡断熱材片５３，５４，５５，５６と、発泡断熱材片５３〜５６で覆われた缶体２を上部に載置するベース部５７と、が設けられている。

真空断熱材片５２は、例えばアルミフィルムの袋体の内部にグラスウールを芯材として充填させた上でほぼ真空状態とした構造体であり、平板状形状の断熱材母材をロール加工（詳細は後述）されることによって全体が略半円筒形（横断面略円弧状）に形成されている。図示する例では、２つの真空断熱材片５２が、缶体２の径方向外側表面に対して、それぞれ対向する略１８０°の範囲（合わせて略３６０°全周の範囲）を覆っている。各真空断熱材片５２の周方向両端部は、例えばポリプロピレンフィルムからなる固定具としての固定テープ５９によって缶体２に固定されている（図２中では煩雑防止のために１つのみ図示）。

前記真空断熱材片５２の製作方法の一例を、図３を用いて説明する。前記したように、真空断熱材片５２は、平板状形状の断熱材母材をロール加工することにより製作される。すなわち、図３に示すように、このロール加工を行うための加工設備には、２つの下ローラ６１，６２の間の上方に１つの上ローラ６３が配置されている。平板形状（図示省略）の前記断熱材母材５２′を、上ローラ６３と各下ローラ６１，６２の間の２箇所の隙間に挿通させる。その後、上ローラ６３を下方に移動させて断熱材母材５２′を押圧しつつ（白抜き矢印参照）、各ローラ６１，６２，６３を回転させて真空断熱材片５２を搬送する（矢印参照）ことにより、断熱材母材５２′を湾曲させ、全体が横断面略円弧状に曲がった前記真空断熱材片５２を得ることができる。

発泡断熱材片５３〜５６は、機械的な剛性を有する材料（例えば耐熱性発泡ポリスチレン）からなる成形品であり、前記缶体２の上面を覆うよう略半球形に形成された上部発泡断熱材片５３と、前記缶体２の下面を覆うよう略半球形に形成された下部発泡断熱材片５４と、前記缶体２の径方向外側表面に対してそれぞれ対向する１８０°の範囲で覆うよう略半円筒形に形成された２つの側部発泡断熱材片５５，５６とを含むものである。なお、図中では、前記下部発泡断熱材片５４は前記ベース部５７と一体に設けられているものである。また、前記２つの側部発泡断熱材片５５，５６の内径は、缶体２の外周表面を覆った前記真空断熱材片５２の外径と略同じとなるように設定されており、発泡断熱材片５５，５６は、２つの前記真空断熱材片５２の径方向外周部をほぼ全周にわたって覆う。

以上の基本構成を備える貯湯式給湯装置１００において、前記図２に示すように、缶体２の径方向外側表面に、缶体２内部の湯水の温度を検出するための５個のサーミスタ２９が上下方向一列に配置されている。サーミスタ２９は、例えば全体が樹脂で覆われた熱電対で、直径が約３ｍｍ程度に形成されており、全方位（すなわち周囲３６０°方向）の温度が検出可能である。５個のサーミスタ２９のそれぞれは、金属テープ５８（図２では破線にて略示）で覆われるように缶体２の径方向外側の表面に貼り付けられて固定される。そして、前記真空断熱材片５２は、このようにしてサーミスタ２９が貼り付けられた状態の缶体２の外側表面を覆うようにしつつ、前記粘着テープ５９によって缶体２に固定される。

次に、前記缶体２の径方向外側への、前記サーミスタ２９及び前記真空断熱材片５２の取り付け状態を、図４（ａ）及び図４（ｂ）により説明する。なお、図示の煩雑を避けるために、缶体２と真空断熱材片５２とサーミスタ２９以外の部材は省略している。

図４（ａ）及び前記図２において、缶体２の径方向外周部に、２つの真空断熱材片５２がほぼ全周にわたって配置されている。このとき、缶体２の径方向外側表面に上下方向に配置された前記５個のサーミスタ２９が、図４（ｂ）に示すように、真空断熱材片５２の径方向内側表面と缶体２の外側表面との間に挟み込まれるように配置される。詳細には、図４（ａ）及び図４（ｂ）で左・右に示される２つの真空断熱材片５２のうち、図示右側に示される横断面略円弧状の真空断熱材片５２の周方向中央部の径方向内側表面と前記缶体２の径方向外側表面との間に、配置されている。

ここで、本実施形態においては、前記のように、真空断熱材片５２は、平板状形状の断熱材母材５２′をロール加工で横断面略円弧状（略半円筒形状）に曲げることで製作されている。この場合、前記曲げた状態で前記缶体２の外周部を覆うように真空断熱材片５２を配置したとしても、前記のように内部にグラスウールを芯材として充填している材質上、その後にもとの平板状の形状に戻ろうとする復元力が作用する場合がある。このような復元力が作用すると、そのままでは、前記図４（ｂ）に対応する図５（ａ）に示すように真空断熱材片５２の全体が変形（曲率半径が変化）したり、または図５（ｂ）に示すように周方向端部の前記固定テープ５９がはがれて開く場合がある。これらの場合には、真空断熱材片５２と缶体２の外周部との間に隙間Ｓが空く傾向となるため、前述のようにして真空断熱材片５２と缶体２との間に配置されたサーミスタ２９の、缶体２の径方向外側表面に対する密着度が低下する。一般に、前記サーミスタ２９による高い検出精度を確保するためには、なるべくサーミスタ２９を缶体２の外表面に密着させることが好ましいため、上記のように密着度が低下するとサーミスタ２９の検出精度が低下するおそれがある。

本実施形態においては、前記図４（ｂ）に対応する図６（図２に示す実施形態の構成の図４（ｂ）と同等の断面における横断面図）に示すように、２つの真空断熱材片５２の径方向外周部を覆うように前記側部発泡断熱材片５５，５６を設けることで各真空断熱材片５２を径方向内側へと押圧し、前記平板状形状への復元を禁止する（白抜き矢印参照）。そしてさらに、そのときの押圧力を（真空断熱材片５２を介して）サーミスタ２９へ作用させることで、サーミスタ２９を缶体２へと密着させる。なお、これは、発泡断熱材片５３〜５６が適度の硬度、剛性を有する材料（本実施形態の例では耐熱性発泡ポリスチレン）からなる成形品であり、その形状を維持する機械的性能が真空断熱材片５２と比較して高いことにより実現されるものである。これにより、サーミスタ２９の検出精度を向上することができる。

なお、上記では２つの前記側部発泡断熱材片５５，５６により真空断熱材片５２を押圧したが、これに限られず、３つ以上の発泡断熱材片を用いて押圧しても良いし、例えばΩ状等の横断面形状を備えた１つの発泡断熱材片を用いて押圧しても良い。また押圧対象となる真空断熱材片５２についても、上記同様、２つには限られず、３つ以上であってもよいし、例えばΩ状等の横断面形状を備えた１つの真空断熱材片であってもよい。

以上説明したように、本実施形態の貯湯タンクユニット１によれば、側部発泡断熱材片５５，５６で真空断熱材片５２を径方向内側へと押圧して前記平板状形状への復元を禁止し、そのときの押圧力をサーミスタ２９へ作用させ缶体２へと密着させる。これにより、前記密着度の低下を防止して、サーミスタ２９の検出精度を向上することができる。そして、このように真空断熱材片５２に対して復元力を抑制し押圧力を付加する側部発泡断熱材５５，５６片自体が保温性能を有していることにより、無駄に部品点数を増加させることなく缶体２全体の保温性能を向上することができる。

また、実施形態では特に、前記サーミスタ２９は、全方位の温度を検出可能な構成である。このようにサーミスタ２９が全方位検出型である場合には、サーミスタ２９の周囲に空気層が存在するとその空気の温度を検出してしまう結果、缶体２内部の前記湯水の温度の検出精度が特に低下しやすい。そこで、本実施形態によれば、前記のように側部発泡断熱材片５５，５６の押圧力を真空断熱材片５２を介しサーミスタ２９に作用させることで、前記サーミスタ２９の周囲に生じうる空間を押しつぶし、空気層を極力なくすことができる。この結果、さらに検出精度を向上することができる。

また、実施形態では特に、前記サーミスタ２９は、横断面略円弧状の１つの真空断熱材片５２の、周方向略中央部に押圧されるように配置されている。これにより、略円弧状に延びる真空断熱材片５２の周方向略中央部により確実にサーミスタ２９を押圧し、検出精度を向上することができる。

また、実施形態では特に、前記周方向略中央部で前記サーミスタ２９を押圧する１つの真空断熱材片５２の、周方向両端部を前記缶体２に固定する、固定テープ５９を有する。このように、略円弧状の真空断熱材片５２の周方向両端部を前記固定テープ５９で強固に缶体２に固定することで、前記周方向略中央部から確実に前記サーミスタ２９へ押圧力を作用させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記図４（ｂ）に対応する図７に示すように、金属テープ５８を用いず、真空断熱材片５２がサーミスタ２９を直接押圧して缶体２へ密着させる構成としてもよい。この場合でも、側部発泡断熱材片５５，５６からの押圧力が十分であれば、上記実施形態と同様にサーミスタ２９を缶体２に固定しつつ検出精度を向上させる効果が得られるものである。

また、上記実施形態では、発泡断熱材片５３〜５６が耐熱性発泡ポリスチレンを材料としていたが、これに限られない。すなわち、同等な保温性能と機械的な硬度、剛性を有する材料の成形品を発泡断熱材片として用いてもよい。この場合も、前記実施形態と同等の効果が得られるものである。

また、上記実施形態では、加熱手段をヒートポンプユニット３で構成した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や、電熱ヒータによる電気温水器や、コージェネレーションシステムの廃熱回収装置等を前記加熱手段として用いても良い。

１貯湯タンクユニット（貯湯式給湯機）
２缶体
３ヒートポンプユニット（加熱手段）
４給湯栓
６浴槽
１２出湯管
１３給水管
２９サーミスタ（温度検出具）
５２真空断熱材片
５５，５６側部発泡断熱材片（発泡断熱材片）
５９固定テープ（固定具）
１００貯湯式給湯装置

Claims

加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する、略円筒形の缶体と、
前記缶体の径方向外側表面に取り付けられた温度検出具と、
平板状形状の断熱材母材を横断面略円弧状に曲げて構成され、前記缶体の径方向外周部の少なくとも一部を覆うように設けられる少なくとも１つの真空断熱材片と、
を有する貯湯式給湯機において、
前記横断面略円弧状の前記真空断熱材片の径方向外周部を覆うように設けられ、前記真空断熱材片を径方向内側へ押圧して前記平板状形状への復元を禁止する少なくとも１つの発泡断熱材片を有し、
前記発泡断熱材片による前記径方向内側への押圧力を前記真空断熱材片を介して前記温度検出具へ作用させ、前記温度検出具を前記缶体に密着させた
ことを特徴とする貯湯式給湯機。
前記温度検出具は、全方位の温度を検出可能なサーミスタである
ことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
前記サーミスタは、
前記横断面略円弧状の前記１つの真空断熱材片の、周方向略中央部に押圧されるように配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯機。
前記周方向略中央部で前記サーミスタを押圧する前記１つの真空断熱材片の、周方向両端部を前記缶体に固定する、固定具を有する
ことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯機。