JP4139808B2 - 貯湯タンク - Google Patents

Description

本発明は、給湯機等に使用される貯湯タンクに関し、特に給湯機等で長時間高温にさらされる貯湯タンク上部の溶接部構造に関するものである。

給湯機においては、水道管から供給された水道水を貯湯タンク内に設けられた加熱ヒータ、或いは貯湯タンク外に設置された室外機で加熱することにより、一定量の湯を貯湯タンク内に溜め、湯を使用する場合、その都度貯湯タンク内から湯を取り出し、水と混ぜて使用する。

貯湯タンク内に設置された加熱ヒータ方式の従来の給湯機は、図３に示すように、上下のフタ１，３はそれぞれ凹状に形成されてそれらの外周の平面部を胴板２に溶接して構成していた。また、貯湯タンクの下方から水道水を給水管５を介して取り入れ、加熱ヒータ４で水を加熱して貯湯タンク内を温水で満たす。また、必要の都度、上部に設けた給湯管６から温水を取り出し、必要に応じ水と混合して温度調節して使用する。使用した温水量の分だけ給水管５から貯湯タンク内に冷たい水道水が供給され、湯と水の比重差で、湯と水の分離層が徐々に上方に移動する形となる。このため、タンク下方に高温水が溜まっている時間は短い。一方、タンク上方には長時間高温水が溜り、貯湯タンク上部はこの高温水に長時間さらされることになる。

腐食の観点からは、如何なる材料でも、高温部で腐食が進行しやすく、特にステンレス鋼で構成された貯湯タンクの場合、上フタと胴板の接合部（溶接部）において、隙間腐食等が発生しやすく、この溶接部から水洩れが発生する危険性が大であった。

特開２００３−１４８８１１号公報

本発明の目的は、従来の貯湯タンクが有する問題点に鑑み、給湯機等で長時間高温にさらされる貯湯タンク上部の上フタと胴板の接合部付近の構造を工夫することにより、接合部分の耐食性を向上させ、腐食を防止することのできる貯湯タンクを得ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、上フタ、胴板及び下フタにより構成されたタンクと、このタンクの下方に設けられた給水管と、前記タンクの上方に設けられた給湯管と、前記タンクの内部または外部に設けられた加熱装置とを備える給湯機等の貯湯タンクにおいて、前記上フタは凹状に形成されてその外周部は、前記胴板内面と平行な接合面を有して胴板内面に接合され、この接合部の下部には加工上必要な隙間と、この加工上必要な隙間の下部に連続して該加工上必要な隙間より大きな隙間拡大部とを設け、これら加工上必要な隙間及び隙間拡大部に空気を存在させて空気層を形成するとともに、前記隙間拡大部の上端の位置を、タンク内圧力が高まることで水面が上昇した際の温水の水位よりも上方となるように設定し、かつ前記上フタの前記隙間拡大部内周側に上向き凸状に形成される凸状部を設け、この凸状部に前記給湯管を設けたものである。

また、本発明は、前記貯湯タンクを構成する上フタ、胴板及び下フタをそれぞれステンレス鋼で形成したものに特に効果がある。

本発明によれば、上フタと胴板との接合部に、加工上必要な隙間より大きくなる隙間拡大部を設けるようにしたので、この隙間拡大部に安定した空気層を形成することができ、腐食の原因となる微少隙間部に水分が浸入するのを防止できるから、接合部の腐食を防止することができる。特に、隙間腐食が発生しやすいステンレス材料を使用した場合に顕著な効果が得られる。

更に、前記隙間拡大部の上フタ内周側を凸状にすることで、前記空気層の部分と給湯管との間に堰が形成されることになり、給湯管から湯が流出する際の流れの影響を前記隙間拡大部は受けにくくなり、この拡大隙間部に安定した空気層を維持できるから、安定した防食効果を期待できる効果がある。

本発明の貯湯タンクは、上フタが凹状に形成され、その外周部には胴板内面と平行な接合面を有しており、この接合面が胴板内面に接合されている。この接合部の下部には加工上必然的に生じる両者の隙間（加工上必要な隙間）と、この隙間より大きな隙間とした隙間拡大部を設けている。また、この隙間拡大部の上フタの内周側には上方に凸となる凸状部を設け、この凸状部に給湯管を設けている。これによって、タンク内の水位がタンク内圧力により上下に変動しても、上フタと胴板の接合部には常時空気層が存在するようにし、前記接合部付近の隙間に水が浸入して腐食を進行させる要因を排除している。
以下、本発明の貯湯タンクの具体的実施例を、図面に基づいて説明する。

図１、図２により本発明の貯湯タンクの一実施例を説明する。
図において、貯湯タンクは、上フタ１、胴板２及び下フタ３によって構成され、胴板２には側方から加熱ヒータ４が取り付けられ、胴板２の下方には水道水を供給する給水管５が設けられている。また、上フタ１には温水を取り出す給湯管６が設けられている。上フタ１及び下フタ３と胴板２とはその外周部がそれぞれ溶接により接合されている。

上フタ１と胴板２との接合部１０周辺下部には、加工上必要な隙間７と、当該隙間７よりも大きな隙間拡大部８が形成され、その隙間拡大部８の内周側の上フタ１の部分は上方に凸となる凸状部９が形成されている。この凸状部９には給湯管６が設けられている。

前記加工上必要な隙間７は、上フタ１を凹状に折り曲げ加工して、胴板２内面に平行となる接合面を形成し、この接合面をプロジェクション溶接等で接合するために生じるもので、図３に示すように、狭い隙間が形成され、特に隙間の幅が３０〜４０μm程度の隙間となる部分に水分が浸入し、この部分の温度が９０℃程度になると急激に隙間腐食が進行しやすい。本実施例では、隙間幅が３０〜４０μm程度の隙間部分を有する加工上必要な隙間７の部分の下部に、更に連続して、前記隙間７より水平方向の幅が大きくなる隙間拡大部８を設け、水位の変動はこの隙間拡大部８の範囲内となるようにその大きさを決めている。即ち、加工上必要な隙間７の部分、特に隙間幅が３０〜４０μm程度となる部分に水（湯）が浸入するのを阻止できる程度の大きさに隙間拡大部８の大きさを形成している。

図２において、ａは隙間拡大部８を形成している上フタ１の下端部１ａから接合部（溶接部）１０の上端までの寸法、ｂは接合部１０の上端からタンク内に存在する水（湯）の水面までの距離、ｃは接合部１０の上端から加工上必要な隙間７の下端までの距離である。隙間拡大部８下端までの距離（ａ−ｃの寸法）は、タンクに加わる水圧によって空気が圧縮されて水位（水面）が１１から１２（ｂ寸法の位置）まで上がっても、常にｂ＞ｃの関係を確保できる大きさに設計されている。

隙間拡大部８を形成する上フタ１の傾斜部１ｂは隙間拡大部側で３０〜６０度の角度とする。また、前記傾斜部の角度が４５度とした条件において、タンク内の使用圧力の上限２kgf/cm²Gとし、これと大気圧との圧力差で使用される条件を考慮して、寸法ａ−ｂと、寸法ｂ−ｃとがほぼ等しくなること、またタンクの傾き等も考慮して、ａ―ｃ＞４cmにすると良い。

本実施例において、貯湯タンク内に溜まった冷水は加熱ヒータ４で加熱され、温水（湯）は給湯管６から台所や風呂等に供給される。台所等で湯を使用すると、給湯管６からタンク内の温水が流出するが、その際同量の冷水が給水管５からタンク内に流入する構成となっており、タンク内には流出した温水と流入した冷水の境界に境界層（混合域）が存在し、この境界層は湯を使用するにつれて上方に移動する。

次に、本実施例の動作を説明する。まず、タンク下部に設けた給水管５からタンク内に冷水が供給され、冷水がタンク内に満水になると、供給される冷水の水圧（貯湯タンク型の給湯機では水道法で２kgf/cm²G以下に規制）によってタンク内上方部（隙間部７，８）の空気が圧縮され、タンク内圧力が大気圧時にはａ寸法となっていた水位１１が、ｂ寸法となる水位１２まで上昇する。加熱ヒータ４により冷水が加熱され、給湯管６から出湯すると、タンク内の圧力は減圧され、隙間部７，８に存在する空気層が膨張し水位が低下する。このように、本実施例では、ａ寸法とｂ寸法との間で水位が移動する。

図３に示す従来のものでは、加工上必要な隙間７（ｃ寸法）内に存在する空気層は水圧で圧縮されることにより、また一部の空気が温水内に溶け込んだり、更には毛細管現象によって水位が上昇し、これによって前記加工上必要な隙間７に温水が浸入して隙間腐食を生じ易かった。これに対し、本実施例では、加工上必要な隙間７より大きな隙間拡大部８を設けたことにより、凹状に形成された上フタ１の外周部と胴板２内面との接合部に水が浸入するのを防止でき、隙間腐食が発生したり、進行するのを防止できる。

また、上フタ1には隙間拡大部８の内周側に凸状部９を設けているので、隙間拡大部８内に存在する空気層は、給湯管６から湯が流出する際の流れの影響を受けにくくなり、隙間拡大部８内の空気を安定した状態で存在させることが可能となる。

なお、加工上必要な隙間７の部分には、温水からの水蒸気が付着するが、この水蒸気の水質は純水に近い成分であるから、水道水に含まれるような腐食要因となる化学成分（例えば塩素イオンや銅イオン等）は存在しない。従って、上記接合部の隙間７に水蒸気が凝縮して付着する水分によっては腐食はほとんど進行しない。

上記実施例では、熱源として加熱ヒータ４を用いる例について説明したが、加熱ヒータ４の代わりに、バーナや外部の加熱装置を用いることも可能であり、この場合でも同様に本発明を実施できる。
また、本実施例では、上フタ１に直線状の傾斜部１ａを設けて隙間拡大部８を形成したが、前記上フタ１の直線状傾斜部１ａの代わりに、この部分をＲ形状に構成しても良い。

本発明の貯湯タンクの一実施例を示す縦断面図。 図１における上フタと胴板との接合部付近を拡大して示す詳細図。 従来の貯湯タンクの例を示す縦断面図。

符号の説明

１…上フタ、２…胴板、３…下フタ、４…加熱ヒータ、５…給水管、６…給湯管、７…加工上必要な隙間、８…隙間拡大部、９…凸状部、１０…接合部（溶接部）、１１，１２…水位。

Claims (2)

1. 上フタ、胴板及び下フタにより構成されたタンクと、このタンクの下方に設けられた給水管と、前記タンクの上方に設けられた給湯管と、前記タンクの内部または外部に設けられた加熱装置とを備える給湯機等の貯湯タンクにおいて、
   前記上フタは凹状に形成されてその外周部は、前記胴板内面と平行な接合面を有して胴板内面に接合され、この接合部の下部には加工上必要な隙間と、この加工上必要な隙間の下部に連続して該加工上必要な隙間より大きな隙間拡大部とを設け、これら加工上必要な隙間及び隙間拡大部に空気を存在させて空気層を形成するとともに、前記隙間拡大部の上端の位置を、タンク内圧力が高まることで水面が上昇した際の温水の水位よりも上方となるように設定し、かつ前記上フタの前記隙間拡大部内周側に上向き凸状に形成される凸状部を設け、この凸状部に前記給湯管を設けたことを特徴とする貯湯タンク。
2. 請求項１において、前記貯湯タンクを構成する上フタ、胴板及び下フタはそれぞれステンレス鋼で形成されていることを特徴とする貯湯タンク。
   

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