JP2018173232A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクの保温性能を確実に良好にすることのできる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】貯湯式給湯機は、貯湯タンク２と、貯湯タンク２の上部を覆い、上面１０ａを有する第一上部成形断熱材１０と、第一上部成形断熱材１０の上面１０ａに接する第一面と、第一面と反対側の第二面とを有する真空断熱材１１と、第一上部成形断熱材１０に接する接触部と、真空断熱材１１の第二面に対向する下面１２ａとを有する第二上部成形断熱材１２と、貯湯タンク２、第一上部成形断熱材１０、真空断熱材１１、及び第二上部成形断熱材１２を収納する外郭ケース３と、を備える。真空断熱材１１の第二面と第二上部成形断熱材１２の下面１２ａとの間に空間１４がある。【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

例えばヒートポンプユニットのような加熱手段で加熱された湯を貯留する貯湯タンクを備え、貯湯タンクから風呂、台所、洗面台などの給湯端末に湯を供給する貯湯式給湯機が広く用いられている。このような貯湯式給湯機は、放熱ロスを抑制するために貯湯タンクの周囲を覆う断熱材と、断熱材で覆われた貯湯タンクを覆う外装となる外郭ケースとを備えている。外郭ケースは、金属製であり、貯湯タンクの側面を覆う側板と、貯湯タンクの上面を覆う天板とを有している。

この種の貯湯式給湯機では、湯は、貯湯タンクの上側から出入りする。そして、貯湯タンク内で上側にある湯の下側には加熱されていない水が導入され、貯留タンク内は常に満たされた状態になっている。このため、貯湯タンク内の上部には常に湯があり、高温になっている。従って、貯湯タンクの特に上部からの放熱ロスを防ぐことが重要となる。

下記特許文献１に開示された従来の貯湯式給湯機では、貯湯タンクの上面を成形断熱材で覆っている。その成形断熱材の内部には、貯湯タンクの上に設置された混合弁等を収納する高温部材収納空間が形成されている。その高温部材収納空間を形成する成形断熱材の上部には、真空断熱材が密着して配置されている。これにより、高温部材収納空間の上で成形断熱材の肉厚が薄くなっている部分からの放熱ロスを抑制するようにしている。

特開２００９−９２３０６号公報

特許文献１に開示された貯湯式給湯機では、真空断熱材が露出しているため、製造組立ての際に、真空断熱材を傷付ける可能性がある。真空断熱材の外被材に傷が付くと、ピンホールが発生して真空状態が保てなくなり、真空断熱材が本来の断熱性を発揮できなくなるおそれがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクの保温性能を確実に良好にすることのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、貯湯タンクと、貯湯タンクの上部を覆い、上面を有する第一成形断熱材と、第一成形断熱材の上面に接する第一面と、第一面と反対側の第二面とを有する真空断熱材と、第一成形断熱材に接する接触部と、真空断熱材の第二面に対向する下面とを有する第二成形断熱材と、貯湯タンク、第一成形断熱材、真空断熱材、及び第二成形断熱材を収納する外郭ケースと、を備え、真空断熱材の第二面と第二成形断熱材の下面との間に空間があるものである。

本発明によれば、貯湯タンクの保温性能を確実に良好にすることが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯機の外観を示す斜視図である。 図１中の仮想平面で貯湯式給湯機を切断した縦断面図である。 第一上部成形断熱材、真空断熱材、及び第二上部成形断熱材を分離した状態における断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯機１の外観を示す斜視図である。図１に示すように、貯湯式給湯機１は、外郭ケース３を備える。外郭ケース３は、直方体に近い形状を有する。図２は、図１中の仮想平面１００で貯湯式給湯機１を切断した縦断面図である。図２は、模式的な図である。図２中の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を反映している訳ではない。

図２に示すように、外郭ケース３内には、断熱材で覆われた状態の貯湯タンク２が収納されている。本実施の形態において、貯湯タンク２を覆う断熱材は、下部成形断熱材７、前部成形断熱材８、後部成形断熱材９、第一上部成形断熱材１０、真空断熱材１１、及び第二上部成形断熱材１２を含む。外郭ケース３は、底板１３、外郭ケース側板１５、及び外郭ケース天板１６を備える。外郭ケース側板１５は、貯湯式給湯機１の四つの側面を形成する。

貯湯タンク２の下部には、複数本の貯湯タンク支持片５が、周方向に間隔をあけて取り付けられている。貯湯タンク支持片５のそれぞれの下端は、貯湯タンク脚６の上端に連結されている。貯湯タンク支持片５と貯湯タンク脚６との間に底板１３がある。すなわち、貯湯タンク支持片５は外郭ケース３の内部にあり、貯湯タンク脚６は外郭ケース３の外部にある。これらの貯湯タンク支持片５及び貯湯タンク脚６により、貯湯タンク２の重量が支えられている。

外郭ケース側板１５の下端は、ネジなどの締結部品により、底板１３に固定されている。外郭ケース天板１６は、ネジなどの締結部品により、外郭ケース側板１５の上端に固定されている。外郭ケース側板１５及び外郭ケース天板１６の重量は、底板１３を介して、貯湯タンク脚６により支持される。このように、貯湯タンク２と、底板１３以外の外郭ケース３とは、直接には結合固定されていない。

下部成形断熱材７は、貯湯タンク２の下部の鏡板を含む部分を覆う。前部成形断熱材８及び後部成形断熱材９は、貯湯タンク２の円筒状の胴部を覆う。前部成形断熱材８は、貯湯タンク２の胴部の、貯湯式給湯機１の前側の領域を覆う。後部成形断熱材９は、貯湯タンク２の胴部の、貯湯式給湯機１の後ろ側の領域を覆う。第一上部成形断熱材１０は、貯湯タンク２の上部の鏡板を含む部分を覆う。真空断熱材１１は、第一上部成形断熱材１０の上面１０ａに接している。第一上部成形断熱材１０に対して上側から第二上部成形断熱材１２が組み付けられている。第二上部成形断熱材１２は、真空断熱材１１に対向する下面１２ａを有する。第二上部成形断熱材１２の下面１２ａと、真空断熱材１１との間には、空間１４が形成されている。

下部成形断熱材７、前部成形断熱材８、後部成形断熱材９、第一上部成形断熱材１０、及び第二上部成形断熱材１２のそれぞれは、例えば発泡ポリスチレンのような発泡プラスチックで作られている。本実施の形態において、下部成形断熱材７、前部成形断熱材８、後部成形断熱材９、及び第一上部成形断熱材１０は、貯湯タンク２の表面に密着可能な形状に成形されている。下部成形断熱材７、前部成形断熱材８、後部成形断熱材９、及び第一上部成形断熱材１０により、貯湯タンク２の表面のほぼ全体が覆われている。

貯湯タンク２の上部には、温水導入出口２ａが設けられている。温水導入出口２ａに給湯配管４の一端が接続されている。給湯配管４の他端は、弁１７に接続されている。貯湯式給湯機１は、貯湯タンク２の水を加熱して湯にする加熱装置を備える。この加熱装置は、いかなる構成のものでもよい。例えば、ヒートポンプ式加熱装置でもよいし、貯湯タンク２内に設置される電気ヒータでもよい。外郭ケース３の外に加熱装置が備えられてもよい。加熱装置は、本発明の特徴部分ではないため、本明細書では図示及び詳細な説明を省略する。また、外郭ケース３内には、図２に示す以外の配管、バルブ、ポンプ、熱交換器などの機器が備えられていてもよいが、本明細書では、これらの機器についても図示及び詳細な説明を省略する。

図３は、第一上部成形断熱材１０、真空断熱材１１、及び第二上部成形断熱材１２を分離した状態における断面図である。第一上部成形断熱材１０の下面には、貯湯タンク２の上部の鏡板の凸曲面に対応した形状の凹曲面１０ｂが形成されている。第一上部成形断熱材１０には、温水導入出口２ａと空間的に干渉しないようにするための凹部１０ｃが形成されている。第一上部成形断熱材１０には、給湯配管４と空間的に干渉しないようにするための中空部１０ｄが形成されている。中空部１０ｄを設ける構成に代えて、以下のようにしてもよい。第一上部成形断熱材１０を、２つ以上の部品から構成する。貯湯タンク２に接続された給湯配管４が、第一上部成形断熱材１０を構成する２つの部品の間を通るようにする。この場合には、中空部１０ｄを形成する必要がないので、加工が容易になる。

第一上部成形断熱材１０の上面１０ａは、平坦に形成されている。真空断熱材１１は、第一上部成形断熱材１０の上面１０ａに接する第一面１１ａと、第一面１１ａの反対側の第二面１１ｂとを有する。第一面１１ａは、下側を向く。第二面１１ｂは、上側を向く。上面１０ａを平坦に形成したことで、真空断熱材１１を曲げることなく、真空断熱材１１を配置できる。第二面１１ｂは、第二上部成形断熱材１２の下面１２ａに対向する。第一上部成形断熱材１０、真空断熱材１１、及び第二上部成形断熱材１２を組み合わせた状態では、第二面１１ｂと下面１２ａとの間に空間１４が形成される。

本実施の形態であれば、真空断熱材１１が第二上部成形断熱材１２に覆われるので、真空断熱材１１は露出しない。これにより、以下の効果が得られる。製造組立ての際に、真空断熱材１１を傷付けることを確実に防止できる。仮に、真空断熱材１１の外被材に傷が付くと、ピンホールが発生して真空状態が保てなくなり、真空断熱材１１が本来の断熱性を発揮できなくなる。これに対し、本実施の形態であれば、真空断熱材１１の傷付きを確実に防止できるので、真空断熱材１１が本来の断熱性を確実に発揮できる。よって、貯湯タンク２の保温性能を確実に良好にできる。

本実施の形態であれば、空間１４を形成したことで、以下の効果が得られる。貯湯式給湯機１の輸送時の振動で、第二上部成形断熱材１２と真空断熱材１１との接触により、真空断熱材１１が摩耗することを防止できる。このため、真空断熱材１１の傷付きをより確実に防止できる。また、真空断熱材１１から第二上部成形断熱材１２への熱伝導を防止できる。これにより、貯湯タンク２の熱が外郭ケース天板１６へ熱伝導することを確実に抑制できるので、貯湯タンク２の保温性能をさらに良好にできる。

本実施の形態において、真空断熱材１１の第一面１１ａは、全体的に上面１０ａに接している。上面１０ａ及び真空断熱材１１の形状は、例えば、貯湯タンク２の直径と同程度の直径を有する、円形または多角形でもよい。真空断熱材１１は、複数の領域に分割されていてもよい。

本実施の形態において、真空断熱材１１の第二面１１ｂは、全体的に、第二上部成形断熱材１２の下面１２ａから離れている。これにより、第二上部成形断熱材１２と真空断熱材１１との接触をより確実に防止できるので、真空断熱材１１の摩耗及び傷付きをより確実に防止できる。

図２に示すように、第二面１１ｂと下面１２ａとの距離、すなわち空間１４の厚さをＬとする。Ｌは、１ｍｍ以上が好ましく、３ｍｍ以上がより好ましい。これにより、第二上部成形断熱材１２と真空断熱材１１との接触をより確実に防止できる。Ｌは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。これにより、デッドスペースの増加を抑制できる。

図３に示すように、第一上部成形断熱材１０は、第二上部成形断熱材１２に対して接する接触部１０ｅ，１０ｆを有する。接触部１０ｅ，１０ｆは、上面１０ａの外周に形成されている。接触部１０ｅは、上面１０ａよりも低い位置に形成された面である。接触部１０ｆは、上面１０ａと接触部１０ｅとの間の段差が形成する外周面である。

第二上部成形断熱材１２は、第一上部成形断熱材１０に対して接する接触部１２ｂ，１２ｃを有する。接触部１２ｂは、接触部１０ｅに接する面である。接触部１２ｂが接触部１０ｅに接することで、第二上部成形断熱材１２の荷重を第一上部成形断熱材１０が受けることができる。接触部１２ｃは、接触部１０ｆに接する内周面である。接触部１２ｃが接触部１０ｆに接することで、第二上部成形断熱材１２の水平方向の位置を適正な位置に保持できる。

本実施の形態において、第一上部成形断熱材１０と真空断熱材１１との接触面積は、第一上部成形断熱材１０と第二上部成形断熱材１２との接触面積より大きい。これにより、以下の効果が得られる。第二上部成形断熱材１２よりも熱伝導率の低い真空断熱材１１が、より大きい接触面積で第一上部成形断熱材１０に接することで、第一上部成形断熱材１０から第二上部成形断熱材１２への熱伝導をより確実に低減できる。その結果、貯湯タンク２の保温性能をさらに向上することができる。

本実施の形態において、第二上部成形断熱材１２は、外郭ケース天板１６の内面すなわち下面に接する上面１２ｄを有する。仮に、上面１２ｄが外郭ケース天板１６の内面に接していないとすると、以下のような可能性がある。貯湯式給湯機１を運搬時に万が一落下させてしまった場合を想定する。貯湯式給湯機１が落下して貯湯タンク脚６が地面または床に着地した瞬間に、貯湯タンク脚６により直接的に支持された貯湯タンク２の下降は急停止する。これに対し、底板１３を介して間接的に支持された外郭ケース側板１５及び外郭ケース天板１６は、着地の瞬間には停止できず、第二上部成形断熱材１２の上面１２ｄと外郭ケース天板１６の内面との距離の分だけ、更に下方に下がり続けようとする。その結果、外郭ケース側板１５及び底板１３の一方または両方に歪が生じ、塑性変形に至る可能性がある。

これに対し、本実施の形態によれば、落下した貯湯式給湯機１の貯湯タンク脚６が地面または床に着地して貯湯タンク２の下降が急停止した瞬間に、第一上部成形断熱材１０及び第二上部成形断熱材１２が外郭ケース天板１６を支えることができる。すなわち、外郭ケース側板１５及び外郭ケース天板１６が更に下方に下ろうとするのを、第一上部成形断熱材１０及び第二上部成形断熱材１２によって受け止めて、下降を停止させることができる。よって、外郭ケース側板１５及び底板１３に加わる応力を緩和することができるので、外郭ケース側板１５及び底板１３の変形を確実に防止することができる。さらに、本実施の形態であれば、空間１４を設けたことで、以下の効果が得られる。貯湯式給湯機１の落下時に外郭ケース天板１６から力を受けた第二上部成形断熱材１２が変形したときでも、第二上部成形断熱材１２と真空断熱材１１との接触をより確実に防止できる。このため、真空断熱材１１の傷付きをより確実に防止できる。

第二上部成形断熱材１２の上面１２ｄと外郭ケース天板１６の内面との接触面積は、貯湯タンク２の直径に等しい円の面積より大きいことが望ましい。これにより、貯湯式給湯機１の落下時に外郭ケース天板１６に加わる応力を十分に緩和できる。

第二上部成形断熱材１２は、第一上部成形断熱材１０より高い硬度または弾性率を有するものであることが望ましい。これにより、以下の効果が得られる。貯湯式給湯機１の落下時に第二上部成形断熱材１２が外郭ケース側板１５及び外郭ケース天板１６を受け止めた際の第二上部成形断熱材１２の変形をより確実に抑えることができる。このため、貯湯タンク２に対する外郭ケース側板１５及び外郭ケース天板１６の下降量が更に小さくなるので、外郭ケース側板１５及び底板１３の変形をより確実に防止することができる。

貯湯タンク２内の上部には常に湯があり、高温になっているので、貯湯タンク２の特に上面からの放熱ロスをできるだけ抑制することが重要である。この観点から、熱伝導率が低い真空断熱材１１を貯湯タンク２の上部に配置することが望ましい。通常、真空断熱材１１は平板状に製造されるため、貯湯タンク２の上部のように球面かつ配管接続口がある箇所に用いる場合は真空断熱材１１を加工しなければならない。これに対し、本実施の形態であれば、第一上部成形断熱材１０の上面１０ａに真空断熱材１１を配置することで、真空断熱材１１の加工が不要となる。

第一上部成形断熱材１０は、第二上部成形断熱材１２より低い熱伝導率を有するものであることが望ましい。第一上部成形断熱材１０から第二上部成形断熱材１２への熱伝導を真空断熱材１１及び空間１４により十分に低減できるので、第二上部成形断熱材１２の温度はそれほど高くならない。このため、第二上部成形断熱材１２は、第一上部成形断熱材１０より熱伝導率の高いものであっても、第二上部成形断熱材１２から外郭ケース天板１６への熱伝導による放熱ロスは、十分に抑制される。

本実施の形態において、第二上部成形断熱材１２には、通気路１２ｅが形成されている。通気路１２ｅは、空間１４と上面１２ｄとの間を貫通する。通気路１２ｅにより、空間１４と、第一上部成形断熱材１０及び第二上部成形断熱材１２の外側の空間とが連通する。通気路１２ｅを設けたことで、以下の効果が得られる。第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を組み合わせる組立て作業のときに、空間１４の容積が減少する。その際に、空間１４の空気が通気路１２ｅを通って外部へ排出される。このため、第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を組み合わせる作業を円滑に実施できる。これに対し、通気路１２ｅがないと仮定すると、空間１４の容積が減少するときに空間１４の空気が抜けにくいので、空間１４の圧力が高まり、第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を組み合わせる作業がしにくい可能性がある。図示の構成では、第二上部成形断熱材１２に通気路１２ｅを形成したが、第一上部成形断熱材１０に通気路を形成してもよいし、第一上部成形断熱材１０及び第二上部成形断熱材１２の両方、または両者の間に一部隙間を形成することで通気路を形成してもよい。

第一上部成形断熱材１０は、接触部１０ｅに形成された凹部１０ｇを有する。第二上部成形断熱材１２は、接触部１２ｂに形成された凸部１２ｆを有する。第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を適正に組み合わせると、凹部１０ｇに凸部１２ｆが挿入する。凹部１０ｇ及び凸部１２ｆは、第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を組み合わせる位置を示す位置決め手段の例である。このような位置決め手段を設けることで、第一上部成形断熱材１０に第二上部成形断熱材１２を組み合わせる作業をより円滑に実施できる。第一上部成形断熱材１０及び第二上部成形断熱材１２のいずれか一方のみに位置決め手段を設けてもよい。

１ 貯湯式給湯機、 ２ 貯湯タンク、 ２ａ 温水導入出口、 ３ 外郭ケース、 ４ 給湯配管、 ５ 貯湯タンク支持片、 ６ 貯湯タンク脚、 ７ 下部成形断熱材、 ８ 前部成形断熱材、 ９ 後部成形断熱材、 １０ 第一上部成形断熱材、 １０ａ 上面、 １０ｂ 凹曲面、 １０ｃ 凹部、 １０ｄ 中空部、 １０ｅ，１０ｆ 接触部、 １０ｇ 凹部、 １１ 真空断熱材、 １１ａ 第一面、 １１ｂ 第二面、 １２ 第二上部成形断熱材、 １２ａ 下面、 １２ｂ，１２ｃ 接触部、 １２ｄ 上面、 １２ｅ 通気路、 １２ｆ 凸部、 １３ 底板、 １４ 空間、 １５ 外郭ケース側板、 １６ 外郭ケース天板、 １７ 弁

Claims (8)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの上部を覆い、上面を有する第一成形断熱材と、
   前記第一成形断熱材の前記上面に接する第一面と、前記第一面と反対側の第二面とを有する真空断熱材と、
   前記第一成形断熱材に接する接触部と、前記真空断熱材の前記第二面に対向する下面とを有する第二成形断熱材と、
   前記貯湯タンク、前記第一成形断熱材、前記真空断熱材、及び第二成形断熱材を収納する外郭ケースと、
   を備え、
   前記真空断熱材の前記第二面と前記第二成形断熱材の前記下面との間に空間がある貯湯式給湯機。
2. 前記第二成形断熱材は、前記外郭ケースの天板の内面に接する上面を有する請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記第一成形断熱材と前記真空断熱材との接触面積は、前記第一成形断熱材と前記第二成形断熱材との接触面積より大きい請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記第一成形断熱材は、前記第二成形断熱材より低い熱伝導率を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記第二成形断熱材は、前記第一成形断熱材より高い硬度または弾性率を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記第一成形断熱材が２つ以上の部品から構成され、前記貯湯タンクに接続された配管が、前記第一成形断熱材を構成する２つの部品の間を通る請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
7. 前記空間と、前記第一成形断熱材及び前記第二成形断熱材の外側の空間とを連通する通気路を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
8. 前記第一成形断熱材と前記第二成形断熱材とを組み合せる位置を示す位置決め手段が前記第一成形断熱材と前記第二成形断熱材との少なくとも一方に備えられている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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