JP4259597B2

JP4259597B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP4259597B2
Application number: JP2007259608A
Authority: JP
Inventors: 哲英倉本; 吉継西山; 昌宏尾浜; 雅之藤本; 照夫山本; 常子今川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: JP2009085567A

Description

本発明は、加熱手段で加熱した水を貯湯タンクへ貯湯し、給湯、風呂湯張り・保温、暖
房、乾燥などに利用する給湯装置に関し、特に、貯湯タンクの断熱性能を低下させること無く省スペース化を実現する給湯装置に関するものである。

従来のこの種の貯湯式給湯装置としては、貯湯タンクの断熱材として真空断熱材を使用したものがある（例えば、特許文献１参照）。図４、図５は、特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯装置を示すものである。

図４、図５に示すように、貯湯タンクユニット１は、円筒状の貯湯タンク２と、貯湯タンク２を包囲する角筒状の外装ケース３とから構成されており、貯湯タンク２と外装ケース３との空間には、貯湯タンクの保温のために真空断熱材４とシート状断熱材５とが設置されている。真空断熱材４は、貯湯タンク２の形状に沿って貼り付けられている。また、シー状断熱材５は、貯湯タンク２と外装ケース３との空間部に充填されるように設置されている。

このように、貯湯タンク２と外装ケース３との空間距離が小さい部分に真空断熱材４を配置することにより、貯湯タンク２の断熱性能を低下させること無く設置スペースを削減し、施工性向上を図ることができるのである。
特開２００５−２２６９６５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、真空断熱材４と外装ケース３とが略接触するように配置されているため、真空断熱材４が破損する恐れがあった。真空断熱材４は、シリカ等の繊維材をアルミニウム等で包装して内部を真空にした断熱材であり、その熱伝導率はウレタンの５分の１から１０分の１と非常に高性能な断熱材である。その一方で、外部からの衝撃には比較的弱く、一旦内部の真空が保持できなくなると、断熱性能が極端に低下してしまう。

すなわち、貯湯タンクユニット１を運搬・施工する際に、振動や外部からの衝撃等により真空断熱材４が破損して貯湯タンク２の断熱性能が低下するという恐れがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、真空断熱材の破損を回避して信頼性の高い高効率な貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える略円筒状の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの胴体側面外周部に設置した真空断熱材からなる第一断熱材と、前記貯湯タンクの上部鏡板部と下部鏡板部とに設置した第二断熱材と、前記貯湯タンクと前記第一断熱材と前記第二断熱材とを収納する外装体とを備え、前記第一断熱材と前記外装体との間に空間を形成することで、前記第一断熱材を前記外装体に直接接触させず、また、前記第二断熱材の外周径を前記第一断熱材の外周径よりも大きくすることで、前記第二断熱材の外周部の一部を前記外装体に接触させる構成としたことを特徴とするものである。

これによって、真空断熱材と外装体貯湯タンクとの間に空間が保持されるため、外装体外部からの衝撃が真空断熱材に直接伝わりにくくなり、真空断熱材の破損を防止することができる。

本発明によれば、真空断熱材の破損を防止して信頼性を確保しつつ、貯湯タンクの断熱性能を低下させること無く省スペース化を実現する給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える略円筒状の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの胴体側面外周部に設置した真空断熱材からなる第一断熱材と、前記貯湯タンクの上部鏡板部と下部鏡板部とに設置した第二断熱材と、前記貯湯タンクと前記第一断熱材と前記第二断熱材とを収納する外装体とを備え、前記第一断熱材と前記外装体との間に空間を形成することで、前記第一断熱材を前記外装体に直接接触させず、また、前記第二断熱材の外周径を前記第一断熱材の外周径よりも大きくすることで、前記第二断熱材の外周部の一部を前記外装体に接触させる構成としたものであり、これにより真空断熱材と外装体との間に空間が保持されるため外装体外部からの衝撃が真空断熱材に直接伝わりにくくなり、真空断熱材の破損を防止することができ、信頼性を確保しつつ、貯湯タンクの断熱性能を低下させずに省スペース化を実現できる。また、真空断熱材と外装体とが接触することがなくなり、信頼性を確保しつつ、貯湯タンクの断熱性能を低下させずに省スペース化を実現できる。

第２の発明は、第一断熱材が複数の真空断熱材で構成するようにしたもので、真空断熱材の製作性やロール加工性や組み立て性などが向上してトータルコストを削減できる。

第３の発明は、第一断熱材の高さが貯湯タンクの胴体高さよりも短くしたことにより、真空断熱材が貯湯タンクの鏡板部に接触することを防止でき、組み立て性が向上する。

第４の発明は、水の加熱手段としてヒートポンプユニットを使用することで、ヒートポンプサイクルによる高効率な貯湯運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の貯湯式給湯装置において、ヒートポンプユニットに使用する冷媒を二酸化炭素としたものであり、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することで製品コストを抑えると共に信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の構成図である。

図１において、貯湯式給湯装置は、水を高効率で加熱するヒートポンプユニット１と、ヒートポンプユニット１で加熱した湯を貯える貯湯タンクユニット２との間を配管で接続して構成されている。ヒートポンプユニット１の冷媒には比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を採用することにより、製品コストを抑えながら、高効率で信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

また図２は、貯湯タンク２の胴体３ｃの略中央部高さにおける貯湯タンクユニット２の水平断面図である。

貯湯タンク３は略円筒状の容器であり、円筒状の胴体３ｃに略半球体状の上部鏡板３ａと下部鏡板３ｂとを接合して構成されている。貯湯タンク３の材質には主にステンレスが使用される。貯湯タンク３の外周部には放熱ロスの低減を目的として第一断熱材５と第二断熱材６とが設置されており、貯湯タンク３と第一断熱材５と第二断熱材６とは外装体４に収納されている。

第一断熱材５は、平板状の真空断熱材を曲面状にロール加工したものであり、貯湯タンク３の胴体３ｃの外周に沿うように設置されている。現在市販されている一般家庭向け貯湯タンク３の容量は３００Ｌ〜５６０Ｌが主流であり、胴体３ｃの外周部の全体を１枚の真空断熱材で覆うためには真空断熱材の寸法が非常に大きくなってしまう。一方、真空断熱材の製作性や成型性、組み立て性などを考慮した場合の真空断熱材の最大寸法は、おおよそ０．５ｍ×１ｍ程度が適当である。従って、第一断熱材５は複数の真空断熱材を貯湯タンク３の胴体３ｃ外周部に設置すると良い。

第二断熱材６は、貯湯タンク３の上部鏡板３ａと下部鏡板３ｂの外周部を覆うように設置されている。第二断熱材６には、発泡スチロールや発泡ウレタンなどを成型加工したものが用いられる。第二断熱材６が接する上部鏡板３ａ，下部鏡板３ｂの外周は複雑な３次元曲面形状のため、真空断熱材よりも加工性に優れた発泡スチロールや発泡ウレタンなどを使用するのが適している。もちろん、この他に、グラスウール、グラスファイバーなどの繊維材料などを使用しても良い。

発泡スチロールや発泡ウレタンなどからなる第二断熱材６の熱伝導率は、真空断熱材からなる第一断熱材５の熱伝導率の１０倍程度あるため、第二断熱材６は第一断熱材５に対して１０倍程度の厚さが必要である。また、真空断熱材は断熱性能面で優れている反面、外部からの振動や衝撃には比較的弱く、一旦断熱材内部に空気が混入すると断熱性能が極端に低下する恐れをも有している。

そこで、第二断熱材６を、第二断熱材６の外周部の一部が外装体４と接触するように配置している。このため、第二断熱材６により貯湯タンク３と外装体４との位置関係が固定されると共に、第一断熱材５と外装体４との間には空間が保持され、貯湯タンクユニット１の外部からの衝撃が第一断熱材５に直接伝達して真空断熱材が破損することを防止できる。

以上のように、本発明の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク３と、胴体３ｃの側面外周部に設置した真空断熱材からなる第一断熱材５と、上部鏡板部３ａと下部鏡板部３ｂとに設置した第二断熱材６とを外装体４に収納し、第二断熱材６の外周径が第一断熱材５の外周径よりも大きくすることにより、真空断熱材の破損を防止しながら貯湯タンク３の放熱ロスを低減して高効率な貯湯式給湯装置を提供できるのである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯装置の貯湯タンクの水平断面図である。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、図３において、第一断熱材５を全て真空断熱材とするのではなく、真空断熱材５ａと他の材質の断熱材５ｂとから構成したものである。

このように構成した場合であっても、真空断熱材３ａと外装体４とが直接接触していないため、真空断熱材の破損を防止しながら貯湯タンク３の放熱ロスを低減して高効率な貯湯式給湯装置を提供できる。

尚、実施の形態１または２では、冷媒回路のサイクルを、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力
以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。

また、上記実施の形態１または２で、加熱手段１としてヒートポンプユニットの代わりに電機ヒータを用いて貯湯タンク３内の水を直接加熱する方式であってもよい。

本発明にかかる貯湯式給湯装置は、貯湯タンクの加熱手段としてヒートポンプユニットを用いたヒートポンプ給湯機のほか、電気ヒータを用いた電気温水器の貯湯タンクに利用できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図同貯湯式給湯装置の貯湯タンクユニットの水平断面図本発明の実施の形態２における貯湯タンクユニットの水平断面図従来の貯湯式給湯装置の貯湯タンクユニットの垂直断面図従来の貯湯式給湯装置の貯湯タンクユニットの水平断面図

符号の説明

１ヒートポンプユニット
２貯湯タンクユニット
３貯湯タンク
３ａ上部鏡板
３ｂ下部鏡板
３ｃ胴体
４外装体
５第一断熱材
６第二断熱材

Claims

水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える略円筒状の貯湯タンクと、前記貯湯タンクの胴体側面外周部に設置した真空断熱材からなる第一断熱材と、前記貯湯タンクの上部鏡板部と下部鏡板部とに設置した第二断熱材と、前記貯湯タンクと前記第一断熱材と前記第二断熱材とを収納する外装体とを備え、前記第一断熱材と前記外装体との間に空間を形成することで、前記第一断熱材を前記外装体に直接接触させず、また、前記第二断熱材の外周径を前記第一断熱材の外周径よりも大きくすることで、前記第二断熱材の外周部の一部を前記外装体に接触させる構成としたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
第一断熱材が複数の真空断熱材からなることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
第一断熱材の高さが貯湯タンクの胴体高さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
加熱手段がヒートポンプユニットであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
ヒートポンプユニットに使用する冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯装置。