JP2020094742A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクを覆う断熱材として発泡ポリウレタンを主な材料とした断熱材を用いる場合に、断熱性能を向上する上で有利になる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】貯湯式給湯機は、貯湯タンクと、貯湯タンクを収納する外郭ケースと、貯湯タンクと外郭ケースとの間に配置され、貯湯タンクを覆う断熱材であるタンク断熱材（前面断熱材１６）とを備える。タンク断熱材は、第一発泡材料で作られた断熱材本体１６１と、第一発泡材料とは材質が異なる第二発泡材料で作られた突起部１６ａ〜１６ｆとを有する。断熱材本体１６１は、貯湯タンクの方を向く内表面１６１ａと、貯湯タンクとは反対の方を向く外表面１６１ｂとを有する。突起部１６ａ〜１６ｆの少なくとも一部は、外表面１６１ｂよりも外側へ突出している。第一発泡材料は、発泡ポリウレタンである。【選択図】図６

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

下記特許文献１には、貯湯タンクを覆う断熱材を、発泡倍率の異なる二つの発泡ポリスチレンにより構成する技術が開示されている。この技術では、厚み寸法が小さい部分において、断熱性能の高い低発泡倍率の発泡ポリスチレンを適用する。

特開２０１０−２５５０７号公報

特許文献１の技術では、発泡ポリスチレンを主な材料とする断熱材を用いているが、断熱性能をさらに向上するためには、発泡ポリスチレン以外の材料を断熱材の主な材料とすることが求められる場合がある。

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、貯湯タンクを覆う断熱材として発泡ポリウレタンを主な材料とした断熱材を用いる場合に、断熱性能を向上する上で有利にな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、貯湯タンクを収納する外郭ケースと、貯湯タンクと外郭ケースとの間に配置され、貯湯タンクを覆う断熱材であるタンク断熱材と、を備え、タンク断熱材は、第一発泡材料で作られた断熱材本体と、第一発泡材料とは材質が異なる第二発泡材料で作られた突起部とを有し、断熱材本体は、貯湯タンクの方を向く内表面と、貯湯タンクとは反対の方を向く外表面とを有し、突起部の少なくとも一部は、外表面よりも外側へ突出しており、第一発泡材料は、発泡ポリウレタンであるものである。

本発明によれば、貯湯タンクを覆う断熱材として発泡ポリウレタンを主な材料とした断熱材を用いる場合に、断熱性能を向上する上で有利になる貯湯式給湯機を提供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を示す斜視図である。 図１に示す貯湯式給湯機が備える貯湯タンクを示す斜視図である。 図１に示す貯湯式給湯機の貯湯タンクを覆う断熱材を示す斜視図である。 実施の形態１で使用する発泡ポリウレタンの反応過程を示す図である。 図３中の前面断熱材を拡大して示す斜視図である。 図３に示す前面断熱材を、貯湯タンクの軸方向に垂直な平面で切断した模式的な断面図である。 前面断熱材を成形するための金型表面のイメージを示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材の熱交換器支持部に熱交換器が取り付けられた状態を示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材の熱交換器支持部に熱交換器が取り付けられる前の状態を示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材のポンプ支持部にポンプが取り付けられた状態を示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材のポンプ支持部にポンプが取り付けられる前の状態を示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材のコネクタ支持部にリード線コネクタが取り付けられた状態を示す斜視図である。 実施の形態１による前面断熱材のコネクタ支持部にリード線コネクタが取り付けられる前の状態を示す斜視図である。 図３中の上部断熱材及び上部外側断熱材を拡大して示す分解斜視図である。 図３に示す上部断熱材を、貯湯タンクの中心軸を含む平面で切断した模式的な断面図である。 実施の形態１による貯湯式給湯機が備える前面断熱材の模式的な断面図である。

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５０を示す斜視図である。図１に示すように、貯湯式給湯機５０は、湯を貯留する貯湯タンク２と、貯湯タンク２を収納する外郭ケース１と、貯湯タンク２の外面と外郭ケース１の内面との間に配置された断熱材とを備える。外郭ケース１は、例えば、ステンレス鋼のような金属材料で作られている。図示の例では、外郭ケース１は、直方体状の外形を有する。図１では、貯湯タンク２は、断熱材により覆われているので、見えていない。図１は、外郭ケース１を透視した透視図である。図１では図示を省略しているが、各種の配管、バルブ、ポンプ、熱交換器などの機器が外郭ケース１内に配置されている。

図２は、図１に示す貯湯式給湯機５０が備える貯湯タンク２を示す斜視図である。図２に示すように、貯湯タンク２は、円筒状の形状を有する。貯湯タンク２は、例えば、ステンレス鋼のような金属材料で作られている。貯湯式給湯機５０が使用されるときには、貯湯タンク２内は満水状態に維持される。貯湯タンク２内は、上側が高温の湯になり、下側が低温の水になる。上層の湯と、下層の水とは、比重差により、混じり合うことなく維持される。

貯湯式給湯機５０は、貯湯タンク２の水を加熱して湯にする加熱装置（図示省略）を備える。加熱装置は、いかなる構成のものでもよい。加熱装置は、外郭ケース１の外部に設置されてもよいし、外郭ケース１の内部に設置されてもよい。加熱装置は、例えば、ヒートポンプ式加熱装置、電気ヒータ、燃焼式加熱装置、ソーラー加熱装置、燃料電池の廃熱による加熱装置のうちの一つまたは複数の組み合わせによるものでもよい。

貯湯タンク２の上部には、高温水口４が形成されている。図示しない配管及び高温水口４を通って、湯すなわち高温水が貯湯タンク２に出入りする。貯湯タンク２の下部には、低温水口６が形成されている。図示しない配管及び低温水口６を通って低温水が貯湯タンク２に出入りする。貯湯タンク２の表面には、複数の貯湯温度センサ５が互いに高さの異なる位置に設置されている。これらの貯湯温度センサ５により貯湯タンク２内の鉛直方向の温度分布を検出することにより、貯湯タンク２内の残湯量及び蓄熱量を検出できる。残湯量あるいは蓄熱量が少なくなると、上記加熱装置が運転される。

貯湯式給湯機５０においては、貯湯タンク２に貯えられた湯から散逸する熱量を低減することが、省エネルギー性能を高める上で重要になる。このため、貯湯タンク２を覆う断熱材の断熱性能が重要となる。

図３は、図１に示す貯湯式給湯機５０の貯湯タンク２を覆う断熱材を示す斜視図である。図３では、貯湯タンク２を覆う複数の断熱材が分解斜視図として表されている。図３に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機５０は、上部断熱材１１、上部外側断熱材１２、配管カバー断熱材１３、前面断熱材１６、背面断熱材１７、及び下部断熱材１９を備える。これらの断熱材の各々は、例えば発泡プラスチックのような発泡材料を成形して作られている。

上部断熱材１１は、貯湯タンク２の上部を覆う。上部外側断熱材１２は、上部断熱材１１を外側から覆う。配管カバー断熱材１３は、上部外側断熱材１２に形成された開口１２ａを塞ぐように、上部外側断熱材１２に対して取り付けられる。前面断熱材１６は、貯湯タンク２の胴部のうち、前面側に当たる半分の領域を覆う。背面断熱材１７は、貯湯タンク２の胴部のうち、背面側に当たる半分の領域を覆う。下部断熱材１９は、貯湯タンク２の下部を覆う。

貯湯タンク２を覆う断熱材のうち、一般的に広く使用されている断熱材の発泡材料として、発泡ポリスチレン（以下、「ＥＰＳ」と称する。）が挙げられる。断熱材の他の発泡材料として、発泡ポリウレタンがある。発泡ポリウレタンとして、典型的には、硬質ウレタンフォームを用いることができる。発泡ポリウレタンは、ＥＰＳよりも熱伝導率が小さく、断熱性能に優れる。一般に、ＥＰＳの熱伝導率は、例えば３３ｍＷ／（ｍ・Ｋ）〜３８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。発泡ポリウレタンの熱伝導率は、例えば、２０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）〜２４ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。この場合、発泡ポリウレタンは、ＥＰＳに比べて、１．５倍〜２倍程度の断熱性能を有する。

また、貯湯タンク２を覆う断熱材として真空断熱材が用いられる場合がある。真空断熱材の熱伝導率は、例えば１．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）〜２．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。この場合、真空断熱材は、ＥＰＳの１５倍〜２０倍の断熱性能を有する。しかしながら、真空断熱材は、衝撃に弱い。内部の真空状態が失われると、真空断熱材の熱伝導率は、３０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）〜４０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度にまで増大する。

本実施の形態で使用する発泡ポリウレタンは、セル構造を持つ熱硬化性の樹脂である。発泡ポリウレタンは、セルの中に熱伝導率の低い気体を閉じ込めることで、良好な断熱性能を有する。本実施の形態で使用する発泡ポリウレタンは、ポリオール及びポリイソシアネートをそれぞれ主成分とする２つの原液を発泡機で混合後、充填する空間に液状で注入し、発泡及び硬化させることで作られる。

図４は、実施の形態１で使用する発泡ポリウレタンの反応過程を示す図であり、四つに分類した反応プロセス時間ごとの発泡高さを示す図である。図４に示すように、発泡ポリウレタンの反応過程は、クリームタイム、ゲルタイム、タックフリータイム、及びライズタイムの四つに分けられる。クリームタイムとは、ウレタン原液注入後、フォームの立上り始めまでを示しており、液体状態で金型表面を広がる時間を示す。ゲルタイムとは、粘度が急に上がり始め、ゲル状で発泡高さが大きくなる時間を示す。タックフリータイムとは、フォームの表面硬化が完了し、手で触っても、べたつかない状態になるまでの時間を示す。ライズタイムとは、フォームの立上りの終わりまでの時間を示す。ライズタイム後の状態は、固体である。一般的に、発泡ポリウレタンでは、反応速度が速い程、熱伝導率性能に優れる傾向がある。本実施の形態における断熱材の場合、クリームタイムが例えば５秒〜８秒程度の材料が好ましい。

ウレタン原液の注入方式については、金型を閉じた後、特定の注入口からウレタン原液を注入するクローズド注入方式と、金型を開いた状態でウレタン原液を注入するオープン注入方式とがある。給湯機用断熱材の場合、断熱材の表面形状が凹凸を有する複雑な形状になっている。このため、クローズド注入方式よりも、オープン注入方式の方が、凹凸形状に合わせてウレタン原液を注入することができるという利点がある。ただし、クリームタイムが例えば５秒〜８秒程度の材料の場合、金型は８秒〜１０秒程度で閉じる必要がある。このため、断熱材の表面形状の凹凸の一つずつに対してウレタン原液を注入する時間がなく、実態としては、クローズド注入同様、ほぼ断熱材の中心にウレタン原液を注入することとなる。

図５は、図３中の前面断熱材１６を拡大して示す斜視図である。図６は、図３に示す前面断熱材１６を、貯湯タンク２の軸方向に垂直な平面で切断した模式的な断面図である。これらの図に示すように、前面断熱材１６は、断熱材本体１６１と、熱交換器支持部１６ａと、ポンプ支持部１６ｂと、コネクタ支持部１６ｃと、配管支持部１６ｄと、配管支持部１６ｅと、配管支持部１６ｆとを備える。前面断熱材１６は、タンク断熱材に相当する。

断熱材本体１６１は、貯湯タンク２の胴部の約半周を覆う、半円筒状の形状を有する。断熱材本体１６１は、内表面１６１ａ及び外表面１６１ｂを有する。内表面１６１ａは、貯湯タンク２の方を向く面であり、貯湯タンク２の胴部に沿う円筒状の曲面になっている。内表面１６１ａは、貯湯タンク２の胴部の表面に接してもよい。あるいは、貯湯タンク２の胴部と、内表面１６１ａとの間に他の断熱材（図示省略）が挟まれてもよい。外表面１６１ｂは、貯湯タンク２とは反対の方を向く面である。図示の例では、外表面１６１ｂは、貯湯タンク２の胴部よりも半径の大きい円筒状の曲面になっている。

熱交換器支持部１６ａ、ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆのそれぞれは、断熱材本体１６１の外表面１６１ｂよりも外側へ突出している。熱交換器支持部１６ａ、ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆのそれぞれは、突起部に相当する。

後述するように、熱交換器支持部１６ａは熱交換器２０を支持し、ポンプ支持部１６ｂはポンプ２２を支持し、コネクタ支持部１６ｃはリード線コネクタ２４を支持する。配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆは、それぞれ、湯水が流れる配管（図示省略）を支持する。熱交換器２０、ポンプ２２、リード線コネクタ２４、及び上記配管は、外郭ケース１内に配置された内蔵部品に相当する。

断熱材本体１６１は、第一発泡材料で作られている。第一発泡材料は、発泡ポリウレタンである。ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆは、それぞれ、第一発泡材料とは材質が異なる第二発泡材料で作られている。本実施の形態における第二発泡材料は、ＥＰＳである。

本実施の形態における前面断熱材１６は、例えば以下のようにして製造される。熱交換器支持部１６ａ、ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆのそれぞれは、断熱材本体１６１の成形を行う前に、ＥＰＳ部品として成形されて作られる。次に、断熱材本体１６１を発泡ポリウレタンで成形するための金型の内部に、ＥＰＳ部品として作られた熱交換器支持部１６ａ、ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ、配管支持部１６ｅ、及び配管支持部１６ｆのそれぞれを所定の位置に配置する。その後、金型内にウレタン原液を注入し、発泡させる。これにより、断熱材本体１６１が上記ＥＰＳごと一体となるように成形され、前面断熱材１６が得られる。

一般に、凹凸の多い複雑な形状の断熱材を発泡ポリウレタンで成形する場合には、以下のような課題がある。発泡ポリウレタンの成形時に注入されたウレタン原液は、液体状態で金型の中を広がっていく。その際に、凹凸の多い複雑な形状の場合には、凹凸部分にウレタン原液が溜まってしまう。その結果、ウレタン原液の注入位置から遠い程、成形形状が粗くなり、断熱性能が低くなる。

これに対し、本実施の形態であれば、上記のようにして前面断熱材１６を製造することにより、以下の効果が得られる。断熱材本体１６１を発泡ポリウレタンで成形するときに、金型内の凸凹を減らすことができる。その結果、細部までウレタンを確実に発泡及び成形することができる。それゆえ、成形性が向上するとともに、前面断熱材１６の断熱性能を向上させることができる。

本実施の形態に対する比較例として、前面断熱材１６の全体を発泡ポリウレタンで成形する場合のウレタン反応プロセスの例について説明する。図７は、前面断熱材１６を成形するための金型表面のイメージを示す斜視図である。図７に示すように、金型には、熱交換器支持部１６ａに対応した凹部１０１と、ポンプ支持部１６ｂに対応した凹部１０２と、コネクタ支持部１６ｃに対応した凹部１０３とが設けられている。ウレタン原液は、前面断熱材１６の中心に相当する位置の付近に注入される。クリームタイムである例えば５秒〜８秒までの間、ウレタンは、液体状態で金型表面に広がる。ここで、凹部１０１，１０２，１０３に液体が入ると、液体状態での広がりは滞り、クリームタイムが終了する。次に、ゲルタイムとなり、発泡により、発泡高さが大きくなる。ゲルタイムでは、あらゆる方向に均一に体積が大きくなり、金型構造の制約内で発泡を広げていく。凹部１０１，１０２，１０３に溜まったウレタンは、まず、当該凹部の内部で広がり、やがて、当該凹部の外側に広がる。やがて、ゲルタイムが終了し、タックフリータイムとなり、表面が硬化し、その後ライズタイムが終了する。凹部１０１，１０２，１０３内で経過する時間が長いほど、金型内の細部まで、ウレタンの発泡及び成形が行き届かず、成形形状が粗くなり、断熱性能が低くなる。これに対し、本実施の形態であれば、そのような断熱性能の低下を確実に防止できる。

本実施の形態において、第一発泡材料である発泡ポリウレタンの熱伝導率は、第二発泡材料であるＥＰＳの熱伝導率よりも低い。これにより、以下の効果が得られる。熱伝導率の低い発泡ポリウレタンで断熱材本体１６１が構成されることにより、前面断熱材１６の断熱性能を向上する上で有利になる。また、低コストのＥＰＳで突起部を構成することにより、前面断熱材１６を安価に製造する上で有利になる。突起部は、局所的に設けられたものであるので、前面断熱材１６の断熱性能に与える影響は小さい。このため、突起部を構成する第二発泡材料の熱伝導率が第一発泡材料の熱伝導率よりも大きくても、問題は無い。

図８は、実施の形態１による前面断熱材１６の熱交換器支持部１６ａに熱交換器２０が取り付けられた状態を示す斜視図である。図９は、実施の形態１による前面断熱材１６の熱交換器支持部１６ａに熱交換器２０が取り付けられる前の状態を示す斜視図である。

図８に示すように、熱交換器支持部１６ａは、熱交換器２０と相対する。熱交換器２０は、熱交換器支持部１６ａに対して固定され、熱交換器支持部１６ａにより支持されている。熱交換器２０は、例えば、貯湯タンク２から供給される湯水と、浴槽（図示省略）から循環する浴槽水との間で熱を交換する追焚熱交換器でもよい。本実施の形態であれば、熱交換器支持部１６ａを設けたことで、熱交換器２０を前面断熱材１６に取り付けることが可能となる。

図８に示すように、本実施の形態では、熱交換器固定板金２１がネジにより熱交換器支持部１６ａに固定され、熱交換器固定板金２１と熱交換器支持部１６ａとの間に熱交換器２０を挟むことで熱交換器２０が固定されている。

本実施の形態において、第二発泡材料であるＥＰＳの硬度は、第一発泡材料である発泡ポリウレタンの硬度よりも低い。これにより、以下の効果が得られる。熱交換器２０は、重量が例えば約１ｋｇあり、比較的重い部品である。このため、貯湯式給湯機５０が製品として輸送される過程では、振動などにより、熱交換器固定板金２１及び熱交換器支持部１６ａに負荷がかかる。本実施の形態で使用する発泡ポリウレタンは、断熱性能に優れる硬質のものであり、衝撃吸収性の点ではＥＰＳに劣る。このため、発泡ポリウレタンで熱交換器支持部１６ａが作られている場合には、輸送過程での振動などによって熱交換器固定板金２１及び熱交換器支持部１６ａにかかる負荷が大きくなる可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、発泡ポリウレタンよりも硬度が低く、衝撃吸収性に優れたＥＰＳで熱交換器支持部１６ａが作られていることにより、製品の輸送過程での振動などによって熱交換器固定板金２１及び熱交換器支持部１６ａにかかる負荷をより確実に軽減することができる。

図１０は、実施の形態１による前面断熱材１６のポンプ支持部１６ｂにポンプ２２が取り付けられた状態を示す斜視図である。図１１は、実施の形態１による前面断熱材１６のポンプ支持部１６ｂにポンプ２２が取り付けられる前の状態を示す斜視図である。

図１０に示すように、ポンプ支持部１６ｂは、ポンプ２２と相対する。ポンプ２２は、ポンプ支持部１６ｂに対して固定され、ポンプ支持部１６ｂにより支持されている。ポンプ２２は、湯水を循環させるためのものである。本実施の形態であれば、ポンプ支持部１６ｂを設けたことで、ポンプ２２を前面断熱材１６に取り付けることが可能となる。

図１０に示すように、本実施の形態では、ポンプ固定板金２３がネジによりポンプ支持部１６ｂに固定され、ポンプ固定板金２３によりポンプ２２がポンプ支持部１６ｂに固定されている。

ポンプ２２は、重量が例えば５００ｇ程度あり、熱交換器２０と同じように、比較的重い部品である。本実施の形態であれば、衝撃吸収性に優れたＥＰＳでポンプ支持部１６ｂが作られていることにより、製品の輸送過程での振動などによってポンプ固定板金２３及びポンプ支持部１６ｂにかかる負荷をより確実に軽減することができる。

図１２は、実施の形態１による前面断熱材１６のコネクタ支持部１６ｃにリード線コネクタ２４が取り付けられた状態を示す斜視図である。図１３は、実施の形態１による前面断熱材１６のコネクタ支持部１６ｃにリード線コネクタ２４が取り付けられる前の状態を示す斜視図である。

図１２に示すように、コネクタ支持部１６ｃは、リード線コネクタ２４と相対する。リード線コネクタ２４は、コネクタ支持部１６ｃにより支持されている。リード線コネクタ２４は、外郭ケース１内の電気配線を接続するコネクタである。本実施の形態であれば、コネクタ支持部１６ｃを設けたことで、リード線コネクタ２４を前面断熱材１６に取り付けることが可能となる。溝１６ｇがコネクタ支持部１６ｃに形成されている。リード線コネクタ２４は、溝１６ｇ内に収納される。溝１６ｇは、リード線コネクタ２４に例示される部品を収納可能な収納凹部に相当する。

図示の例では、複数の溝１６ｇがコネクタ支持部１６ｃに形成されており、それぞれの溝１６ｇ内にリード線コネクタ２４を収納可能になっている。溝１６ｇは、その長手方向に沿って、階段状に屈曲を繰り返す部分を有している。本実施の形態であれば、そのような階段状の溝１６ｇを設けたことで、溝１６ｇ内に収納されたリード線コネクタ２４を摩擦力によって保持することができる。このため、粘着テープのような固定手段を設けなくても、製品の輸送過程においてリード線コネクタ２４がコネクタ支持部１６ｃから外れることを確実に防止できる。

階段状の溝１６ｇの段差の一つずつは、例えば５ｍｍ程度の大きさである。本実施の形態であれば、溝１６ｇを有するコネクタ支持部１６ｃがＥＰＳで作られていることにより、以下の効果が得られる。ＥＰＳは、比較的硬度が低く、クッション性を有する。このため、製品組立て時にコネクタ支持部１６ｃにリード線コネクタ２４を取り付ける工程において、リード線コネクタ２４を溝１６ｇ内に容易に挿入することができる。また、ＥＰＳの表面摩擦力あるいは摩擦係数は、発泡ポリウレタンの表面摩擦力あるいは摩擦係数よりも大きい。このため、製品の輸送過程においてリード線コネクタ２４がコネクタ支持部１６ｃから外れることをより確実に防止できる。

配管支持部１６ｄ，１６ｅ，１６ｆに配管が支持された状態の図については省略するが、前述した理由と類似の理由により、配管支持部１６ｄ，１６ｅ，１６ｆがＥＰＳ製であることにより、発泡ポリウレタン製の場合に比べて、部品組付性及び部品保持力を向上することが可能となる。

図１４は、図３中の上部断熱材１１及び上部外側断熱材１２を拡大して示す分解斜視図である。図１５は、図３に示す上部断熱材１１を、貯湯タンク２の中心軸を含む平面で切断した模式的な断面図である。これらの図に示すように、上部断熱材１１は、断熱材本体１１１と、少なくとも一つの突起部１１ａとを備える。上部断熱材１１は、タンク断熱材に相当する。図示の例では、上部断熱材１１は、三つの突起部１１ａを有する。

図１５に示すように、断熱材本体１１１は、内表面１１１ａ及び外表面１１１ｂを有する。内表面１１１ａは、貯湯タンク２の方を向く面であり、貯湯タンク２の上部の鏡板の表面に沿う半球面状あるいはそれに近い形状の曲面になっている。内表面１１１ａは、貯湯タンク２の表面に接してもよい。あるいは、貯湯タンク２と、内表面１１１ａとの間に他の断熱材（図示省略）が挟まれてもよい。外表面１１１ｂは、貯湯タンク２とは反対の方を向く面である。突起部１１ａは、断熱材本体１１１の外表面１１１ｂよりも外側へ突出している。突起部１１ａは、上方へ向かって突出している。

図１４に示すように、上部外側断熱材１２は、上部断熱材１１を上から覆う。上部外側断熱材１２は、上部断熱材１１の突起部１１ａが挿入可能な開口部１２ｂを有している。図示の例では、突起部１１ａの数と同じ三つの開口部１２ｂが上部外側断熱材１２に形成されている。組立状態においては、突起部１１ａが開口部１２ｂに挿入された状態となり、突起部１１ａの外周面が開口部１２ｂの内周面に接する。本実施の形態であれば、突起部１１ａ及び開口部１２ｂを設けたことで、以下の効果が得られる。上部断熱材１１と上部外側断熱材１２とをより確実に嵌合させることができる。上部断熱材１１に対して上部外側断熱材１２をより確実に位置決めすることができる。上部断熱材１１に対する上部外側断熱材１２の位置がずれることをより確実に防止できる。なお、上部外側断熱材１２は、開口部１２ｂに代えて、突起部１１ａが挿入可能な凹部を有するものでもよい。その場合でも同様の効果が得られる。

断熱材本体１１１と、上部外側断熱材１２とは、第一発泡材料すなわち発泡ポリウレタンで作られている。本実施の形態であれば、貯湯タンク２の上部を覆う断熱材本体１１１及び上部外側断熱材１２を、熱伝導率の低い発泡ポリウレタンで構成することにより、高温となる貯湯タンク２の上部から散逸する熱量を低減する上で有利になる。

突起部１１ａは、第一発泡材料とは材質が異なる第二発泡材料で作られている。本実施の形態における第二発泡材料は、ＥＰＳである。本実施の形態における上部断熱材１１は、前述した前面断熱材１６と同様の方法で製造される。本実施の形態であれば、断熱材本体１１１を発泡ポリウレタンで成形するときに、金型内の凸凹を減らすことができる。その結果、細部までウレタンを確実に発泡及び成形することができる。それゆえ、成形性が向上するとともに、上部断熱材１１の断熱性能を向上させることができる。

一般に、二つの部品を互いに嵌合する際に、二つの部品が両方とも硬質材料で作られている場合、嵌合部の寸法制約を厳しく設ける必要がある。厳しい寸法制約とは、例えば±０．０５ｍｍである。その一方で、断熱材の寸法精度は、一般に±１ｍｍ程度である。このため、嵌合する二つの部品が両方とも硬質の発泡ポリウレタンで作られていることは望ましくない。

これに対し、本実施の形態であれば、発泡ポリウレタンで作られた上部外側断熱材１２の開口部１２ｂに嵌合する突起部１１ａがＥＰＳ製であるので、ＥＰＳのクッション性を活かして、容易に嵌合させることができる。

図１６は、実施の形態１による貯湯式給湯機５０が備える前面断熱材１６の模式的な断面図である。以下の説明では、熱交換器支持部１６ａ、ポンプ支持部１６ｂ、コネクタ支持部１６ｃ、配管支持部１６ｄ，１６ｅ，１６ｆを総称して突起部１６ａ〜１６ｆと呼ぶ。なお、ここでは、前面断熱材１６を例に説明するが、以下に説明する事項は上部断熱材１１の突起部１１ａについても同様に適用可能である。

突起部１６ａ〜１６ｆは、断熱材本体１６１の外表面１６１ｂよりも外側へ突出した突出部分１６２と、断熱材本体１６１の内部に埋入した埋入部分１６３とを有するものでもよい。あるいは、突起部１６ａ〜１６ｆは、その全体が外表面１６１ｂよりも外側へ突出しており、断熱材本体１６１の内部に埋入した部分を有しないものでもよい。

図１６（ａ）は、突起部１６ａ〜１６ｆが、断熱材本体１６１の内部に埋入した部分を有しない場合の例を示している。図１６（ａ）の例では、突起部１６ａ〜１６ｆと、断熱材本体１６１との接合面の位置は、外表面１６１ｂと同じ位置にある。

前述しように、本実施の形態では、前面断熱材１６を製造する際に、突起部１６ａ〜１６ｆをＥＰＳで事前に成形した成形品を作り、断熱材本体１６１を発泡ポリウレタンで成形するときに、その成形品である突起部１６ａ〜１６ｆをインサート成形することにより、両者が一体化するように成形する。この一体成形の際には、発泡ポリウレタンの特性である接着性により、発泡ポリウレタンからなる断熱材本体１６１と、ＥＰＳ成形品である突起部１６ａ〜１６ｆとが接着される。このため、図１６（ａ）のように、突起部１６ａ〜１６ｆが、断熱材本体１６１の内部に埋入した部分を有しない場合であっても、突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力を十分に大きくすることができる。

図１６（ａ）のような場合には、インサート成形の際に、金型内の凹凸を特に少なくすることができるので、細部まで発泡ポリウレタンをより確実に流動性させることができ、ムラなく発泡成形できる。その結果、前面断熱材１６の断熱性能を向上する上でさらに有利になる。

図１６（ｂ）から図１６（ｄ）は、突起部１６ａ〜１６ｆが、断熱材本体１６１の外表面１６１ｂよりも外側へ突出した突出部分１６２と、断熱材本体１６１の内部に埋入した埋入部分１６３とを有する場合の例を示している。埋入部分１６３は、外表面１６１ｂの位置よりも内側すなわち貯湯タンク２側へ没入した部分である。図１６（ｂ）から図１６（ｄ）のように、突起部１６ａ〜１６ｆが埋入部分１６３を有する場合には、突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力をさらに大きくすることができる。

図１６（ｂ）の例では、埋入部分１６３は、断熱材本体１６１の平均厚みの半分まで埋入している。すなわち、埋入部分１６３の末端は、断熱材本体１６１の厚さ方向の位置に関して、内表面１６１ａと外表面１６１ｂとの中間にある。断熱材本体１６１の平均厚みとは、内表面１６１ａと外表面１６１ｂとの距離の平均値である。

図１６（ｃ）の例では、埋入部分１６３は、断熱材本体１６１を貫通している。図示の例では、埋入部分１６３の末端の端面は、内表面１６１ａと同じ位置にあり、内表面１６１ａに対して滑らかに連続している。このように、埋入部分１６３が断熱材本体１６１を貫通している場合には、突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力を図１６（ｂ）よりもさらに大きくすることができる。

図１６（ａ）〜図１６（ｃ）を比較すると、断熱性能の観点では、図１６（ａ）＞図１６（ｂ）＞図１６（ｃ）となる。突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力の観点では、図１６（ｃ）＞図１６（ｂ）＞図１６（ａ）となる。突起部１６ａ〜１６ｆの部位に応じて図１６（ａ）〜図１６（ｃ）のいずれかを選択するように使い分けをしてもよい。

図１６（ｄ）の例では、以下のようになっている。埋入部分１６３は、断熱材本体１６１の厚さ方向の位置に関して、内表面１６１ａと外表面１６１ｂとの間の途中の位置まで埋入している。貯湯タンク２の表面の法線Ｎに対して垂直な平面で切断した断面積に関して、埋入部分１６３の断面積は、突出部分１６２の断面積よりも大きい。このようにすることで、突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力を図１６（ｂ）よりもさらに大きくすることができる。なお、法線Ｎは、突起部１６ａ〜１６ｆの中心を通る直線である。貯湯タンク２の胴部を覆う前面断熱材１６においては、法線Ｎは、貯湯タンク２の胴部の径方向に平行な直線となる。

断熱材本体１６１は、突起部１６ａ〜１６ｆを支持する支持部１６１ｃを有するものでもよい。図１６（ｂ）の例では、断熱材本体１６１は、外表面１６１ｂから突出した支持部１６１ｃを有している。支持部１６１ｃは、突起部１６ａ〜１６ｆに接することで突起部１６ａ〜１６ｆを支持している。このような支持部１６１ｃを設けることで、突起部１６ａ〜１６ｆと断熱材本体１６１との間の保持力を大きくする上で有利になる。なお、図１６（ａ）、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）において同様の支持部１６１ｃを設けてもよい。また、図１６（ｂ）において、支持部１６１ｃが設けられていなくてもよい。

断熱材本体１６１を成形する金型内に突起部１６ａ〜１６ｆの成形品を予め配置してインサート成形を行う際に、ポリウレタンが発泡する圧力によって、突起部１６ａ〜１６ｆの成形品が力を受ける。その際に、突起部１６ａ〜１６ｆの成形品の位置がずれることを確実に防止する方法の例として、突起部１６ａ〜１６ｆの内部に磁性体１６４を設けてもよい。図１６（ｃ）の例では、突起部１６ａ〜１６ｆの内部に磁性体１６４が設けられている。

上記インサート成形を行う際に、突起部１６ａ〜１６ｆの成形品が配置される金型の位置に磁石（図示省略）を設け、当該磁石と突起部１６ａ〜１６ｆ内の磁性体１６４との間に引き合う磁力が作用するようにする。これにより、その磁力によって突起部１６ａ〜１６ｆの成形品の位置を保持することができるので、当該成形品の位置がずれることを確実に防止することができる。

磁性体１６４は、例えば、鉄などの金属部品からなる強磁性体でもよいし、永久磁石でもよい。磁性体１６４は、突起部１６ａ〜１６ｆを成形する際にインサート成形により突起部１６ａ〜１６ｆと一体化されたものでもよい。または、突起部１６ａ〜１６ｆを成形した後に突起部１６ａ〜１６ｆの内部に磁性体１６４を埋め込んでもよい。

なお、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１６（ｄ）において同様の磁性体１６４を設けてもよい。また、図１６（ｃ）において、磁性体１６４が設けられていなくてもよい。

以上、本開示による貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、本開示による貯湯式給湯機は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、ＥＰＳ成形品からなる突起をインサート成形することによりタンク断熱材を一体成形する例について説明したが、一体成形ではなく、タンク断熱材の断熱材本体に凹部を形成し、断熱材本体の成形後に、当該凹部に対して、ＥＰＳ成形品からなる突起を埋め込むようにしてもよい。

また、第二発泡材料は、ＥＰＳに限定されない。例えば、第二発泡材料は、発泡ポリオレフィンでもよい。

１ 外郭ケース、 ２ 貯湯タンク、 ４ 高温水口、 ５ 貯湯温度センサ、 ６ 低温水口、 １１ 上部断熱材、 １１ａ 突起部、 １２ 上部外側断熱材、 １２ａ 開口、 １２ｂ 開口部、 １３ 配管カバー断熱材、 １６ 前面断熱材、 １６ａ 熱交換器支持部、 １６ｂ ポンプ支持部、 １６ｃ コネクタ支持部、 １６ｄ，１６ｅ，１６ｆ 配管支持部、 １６ｇ 溝、 １７ 背面断熱材、 １９ 下部断熱材、 ２０ 熱交換器、 ２１ 熱交換器固定板金、 ２２ ポンプ、 ２３ ポンプ固定板金、 ２４ リード線コネクタ、 ５０ 貯湯式給湯機、 １０１，１０２，１０３ 凹部、 １１１ 断熱材本体、 １１１ａ 内表面、 １１１ｂ 外表面、 １６１ 断熱材本体、 １６１ａ 内表面、 １６１ｂ 外表面、 １６１ｃ 支持部、 １６２ 突出部分、 １６３ 埋入部分、 １６４ 磁性体

Claims (10)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを収納する外郭ケースと、
   前記貯湯タンクと前記外郭ケースとの間に配置され、前記貯湯タンクを覆う断熱材であるタンク断熱材と、
   を備え、
   前記タンク断熱材は、第一発泡材料で作られた断熱材本体と、第一発泡材料とは材質が異なる第二発泡材料で作られた突起部とを有し、
   前記断熱材本体は、前記貯湯タンクの方を向く内表面と、前記貯湯タンクとは反対の方を向く外表面とを有し、
   前記突起部の少なくとも一部は、前記外表面よりも外側へ突出しており、
   前記第一発泡材料は、発泡ポリウレタンである貯湯式給湯機。
2. 前記第二発泡材料の硬度は、前記第一発泡材料の硬度よりも低い請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記第一発泡材料の熱伝導率は、前記第二発泡材料の熱伝導率よりも低い請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記断熱材本体は、前記突起部を支持する支持部を有する請求項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. 前記突起部の内部に設けられた磁性体を備える請求項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. 前記外郭ケース内に配置された内蔵部品を備え、
   前記突起部は、前記内蔵部品と相対する請求項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. 前記外郭ケース内に配置された内蔵部品を備え、
   前記内蔵部品は、前記突起部に支持されている請求項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. 前記タンク断熱材を外側から覆う外側断熱材を備え、
   前記外側断熱材は、凹部または開口部を有し、
   前記突起部が前記凹部または前記開口部に挿入された状態になっている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
9. 前記突起部は、前記断熱材本体の前記外表面よりも外側へ突出した突出部分と、前記断熱材本体の内部に埋入した埋入部分とを有し、
   前記貯湯タンクの表面の法線に対して垂直な平面で切断した断面積に関して、前記埋入部分の断面積が、前記突出部分の断面積よりも大きい請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
10. 前記第二発泡材料は、発泡ポリスチレンである請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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