JP5206357B2 - 貯湯タンクユニット及びそれを備えた給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンクユニット及びそれを備えた給湯機に関し、特に、貯湯タンクの断熱に真空断熱材を用いて省スペース・高効率化を実現する貯湯タンクユニットに関するものである。

従来のこの種の貯湯タンクユニット及びそれを備えた給湯機としては、断熱材に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タンクユニットを示すものである。

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、シート状断熱材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。
特許第４００１１８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、貯湯タンク２と給水・給湯配管（図示せず）との接続部が位置する複雑な３次元曲面形状である貯湯タンク２の頂上部や底面部、及び真空断熱材４設置部分以外の貯湯タンク２の側面部を、全てシート状断熱材５で断熱しているため、シート状断熱材５の設置が困難であり、設置が不十分な場合にはシート状断熱材５どうしの間隙またはシート状断熱材５と真空断熱材４との間隙からの放熱ロスが発生して貯湯タンク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、貯湯タンクや給水・給湯配管の形状に応じて複数の断熱材で貯湯タンクを断熱することで断熱の施工性の向上を図り、特に真空断熱材と他の断熱材の接合部からの放熱ロスを低減して、高効率で信頼性の高い貯湯タンクユニット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、本発明の貯湯タンクユニットは、熱源にて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクの胴体の前方側面部は発泡スチロールまたは発泡ウレタンから形成された胴体断熱材のみにて覆い、前記貯湯タンクの胴体の後方側面部は真空断熱材のみにて覆い、前記胴体断熱材と前記真空断熱材とが重なり合う接合部を有し、前記接合部において、前記真空断熱材の側端部から前記胴体断熱材の側面外周端部までの最短距離をＬ、前記真空断熱材の熱伝導率をλ１、厚さをＤ、前記胴体断熱材の熱伝導率をλ２としたとき、Ｌ≧Ｄ×λ２／λ１、となるように構成するとともに、前記胴体断熱材の前方に前記貯湯タンクから湯を取り出す給湯配管を配置したことを特徴とするもので、真空断熱材と胴体断熱材との接合部からの放熱ロスが低減し、貯湯タンクユニットの高効率化およびコンパクト化を図ることができる。

さらに、胴体断熱材で真空断熱材の側端面を挟み込む構成となるため、ロール加工した真空断熱材の反発力で接合部に隙間が発生することを防止して、製造時の断熱性能を安定させることができるだけでなく、真空断熱材の端面を胴体断熱材で保護できるので真空断熱材の破損防止となり信頼性が向上する。

本発明によれば、真空断熱材と他の断熱材の接合部からの放熱ロスを低減して、高効率で信頼性の高い貯湯タンクユニットを提供できる。

第１の発明は、熱源にて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクの胴体の前方側面部は発泡スチロールまたは発泡ウレタンから形成された胴体断熱材のみにて覆い、前記貯湯タンクの胴体の後方側面部は真空断熱材のみにて覆い、前記胴体断熱材と
前記真空断熱材とが重なり合う接合部を有し、前記接合部において、前記真空断熱材の側端部から前記胴体断熱材の側面外周端部までの最短距離をＬ、前記真空断熱材の熱伝導率をλ１、厚さをＤ、前記胴体断熱材の熱伝導率をλ２としたとき、Ｌ≧Ｄ×λ２／λ１、となるように構成するとともに、前記胴体断熱材の前方に前記貯湯タンクから湯を取り出す給湯配管を配置したことを特徴とするもので、真空断熱材と胴体断熱材との接合部からの放熱ロスが低減し、貯湯タンクユニットの高効率化およびコンパクト化を図ることができる。

さらに、胴体断熱材で真空断熱材の側端面を挟み込む構成となるため、ロール加工した真空断熱材の反発力で接合部に隙間が発生することを防止して、製造時の断熱性能を安定させることができるだけでなく、真空断熱材の端面を胴体断熱材で保護できるので真空断熱材の破損防止となり信頼性が向上する。

また、胴体断熱材配設部の熱抵抗値が真空断熱材配設部の熱抵抗値以上となるため、真空断熱材の断熱性能を最大限活用することにより接合部からの放熱ロスが低減し、貯湯タンクユニットの高効率化およびコンパクト化を図ることができる。

さらに、胴体断熱材で真空断熱材の側端面を挟み込む構成となるため、ロール加工した真空断熱材の反発力で接合部に隙間が発生することを防止でき、製造時の断熱性能を安定させることができるだけでなく、真空断熱材の端面を胴体断熱材で保護できるので真空断熱材の破損防止となり信頼性が向上する。

第２の発明は、貯湯タンクユニットに、水を加熱する熱源機を接続することにより高効率・コンパクトな給湯機を構成することができる。

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、貯湯タンクユニット１の構成図で、図２は、図２のＡ−Ａ断面図である。実際の貯湯タンクユニット１は、図１、図２に図示している構成の他に、貯湯タンク２に水を供給する給水配管、貯湯タンク２から湯を取り出す給湯配管、水と湯を混合して所定温度の湯を供給する混合弁、水を加熱する熱源（電気ヒータやヒートポンプユニット）などを備えているが、ここでは貯湯タンクユニット１の断熱構造について述べるため、図示及び詳細な説明を省略する。

図１において、貯湯タンク２は、略円筒状の胴体２ａの上部を上部鏡板２ｂで、胴体２ａの下部を下部鏡板２ｃでそれぞれ密閉した容器である。上部鏡板２ｂ及び下部鏡板２ｃの形状は、略半球体状、または略半楕円状である。貯湯タンク２の材質には主にステンレスが使用される。

貯湯タンク２の外周部は、胴体断熱材３、真空断熱材４、上部断熱材５、底部断熱材６によって断熱された状態で外装ケース７に収納されている。

図２において、胴体２ａの前方側面部には、胴体断熱材３が設置されている。貯湯タンク２の前方側面部には、通常、制御用基板や電装部品類の他、給水・給湯配管や混合弁など多くの部品（図示していない）が配置されるため、胴体断熱材３の材質としては、成型加工が容易でコストも比較的安価な発泡スチロールや発泡ウレタンを使用すると良い。

胴体２ａの左右側面部から後方側面部にかけての外周には、真空断熱材４が設置されて
いる。この部分は給水・給湯配管が貫通することもなく貯湯タンク２の表面形状も単純な２次元曲面であるため、板状の真空断熱材４をロール状に成型したものを貯湯タンク２の胴体２ａに沿うように設置すると良い。

一般的な真空断熱材の構造を図３に示す。真空断熱材は、シリカ等の繊維材からなる芯材８をアルミニウム等の上部外皮材９ａ、下部外皮材９ｂで包装して内部を真空にした後に、外周部端面１０ａ、１０ｂを熱溶着加工等で密閉処理した断熱材であり、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。

通常、真空断熱材の形状は平板であるが、ロール加工を施すことにより曲面状に加工することもでき、貯湯タンク２など円筒状の曲面にも沿うように設置することが可能である。

従って、貯湯タンク２の側面の断熱に真空断熱材４を使用すれば、ウレタン等を使用するよりも断熱材の厚さを薄くすることができ、貯湯タンクユニット１をコンパクト化することが可能となる。

また、真空断熱材４と胴体断熱材３とは、真空断熱材４の外周側に胴体断熱材３が重なり合うことによって、真空断熱材４と胴体断熱材３との接合部からの放熱ロスを低減している。

さらに、胴体断熱材３で真空断熱材４の側端面を外方より挟み込む構成となるため、ロール加工した真空断熱材４の反発力で接合部に隙間が発生することを防止して、製造時の断熱性能を安定させることができるだけでなく、真空断熱材４の端面を胴体断熱材３で保護できるので真空断熱材４の破損防止となり信頼性が向上する。

ここで、真空断熱材４の外周側に胴体断熱材３が重なり合う接合部において、真空断熱材４の側端部から胴体断熱材３の外周端までの最短距離Ｌが、真空断熱材４の熱伝導率をλ１、厚さをＤ、胴体断熱材３の熱伝導率をλ２とした時に、Ｌ≧Ｄ×λ２／λ１、となるように真空断熱材４を配設すれば、胴体断熱材３配設部の熱抵抗値が真空断熱材４配設部の熱抵抗値以上となるため、真空断熱材４の断熱性能を最大限活用することにより接合部からの放熱ロスが低減し、貯湯タンクユニットの高効率化およびコンパクト化を図ることができる。

例えば、胴体断熱材３の材質に発泡スチロール（熱伝導率を真空断熱材４の５倍とする）を採用し、真空断熱材４の厚さを８ｍｍとした場合、最短距離Ｌは真空断熱材４の厚さの５倍の４０ｍｍとなる。

また、胴体断熱材３の材質としては、成型加工が容易でコストも比較的安価な発泡スチロールや発泡ウレタンを使用すると良い。

貯湯タンク２の下部鏡板２ｃの外周には底部断熱材６が設置されている。下部鏡板２ｃは、給水配管などの配管が底部断熱材６を貫通するだけでなく、下部鏡板２ｃの形状も複雑な３次元曲面であるため隙間無く断熱材を設置することが難しい。

但し、貯湯タンク２の底部付近に高温の湯が存在する場合はほとんどなく（貯湯タンク２の全量沸き上げ運転が終了した直後のみ）、通常は、貯湯タンク２の底部には低温の水が存在するため、貯湯タンク２の上部程には断熱を強化する必要はない。

従って、底部断熱材６の材質としては、成型加工が容易でコストも比較的安価な発泡ス
チロールや発泡ウレタンの他、安価で設置が容易なグラスウールなどを使用すると良い。

尚、貯湯タンクユニット１に、水を加熱する熱源機（図示していない）を接続すれば給湯機を構成することができるが、熱源機としては、電気ヒータやヒートポンプユニットを採用することができる。

以上のように、本発明の貯湯タンクユニットでは、貯湯タンクの胴体側面部を胴体断熱材と真空断熱材で接合部を設けて断熱することにより放熱ロスを低減でき、高効率でコンパクトかつ信頼性が高い貯湯タンクユニットを提供することができる。

本発明にかかる貯湯タンクユニットは、貯湯タンクの熱源機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ユニットに利用できる。

本発明の実施の形態１における貯湯タンクユニットの構成図 図２のＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の構成図 従来の貯湯式給湯装置の貯湯タンクユニットの構成図 図４のＢ−Ｂ断面図

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
２ａ 胴体
２ｂ 上部鏡板
２ｃ 下部鏡板
３ 胴体断熱材
４ 真空断熱材
５ 上部断熱材
６ 底部断熱材
７ 外装ケース
８ 芯材
９ａ 上部外皮材
９ｂ 下部外皮材
１０ａ、１０ｂ 外周部端面

Claims (2)

1. 熱源にて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクの胴体の前方側面部は発泡スチロールまたは発泡ウレタンから形成された胴体断熱材のみにて覆い、前記貯湯タンクの胴体の後方側面部は真空断熱材のみにて覆い、前記胴体断熱材と前記真空断熱材とが重なり合う接合部を有し、前記接合部において、前記真空断熱材の側端部から前記胴体断熱材の側面外周端部までの最短距離をＬ、前記真空断熱材の熱伝導率をλ１、厚さをＤ、前記胴体断熱材の熱伝導率をλ２としたとき、Ｌ≧Ｄ×λ２／λ１、となるように構成するとともに、前記胴体断熱材の前方に前記貯湯タンクから湯を取り出す給湯配管を配置したことを特徴とする貯湯タンクユニット。
2. 前記請求項１に記載の貯湯タンクユニットを備えた給湯機。