JP5360189B2

JP5360189B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP5360189B2
Application number: JP2011269725A
Authority: JP
Inventors: 正信斉藤; 誠福田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: JP2012073023A

Description

本発明は、二酸化炭素などを冷媒とするヒートポンプ式給湯装置や貯湯式電気温水器等の給湯装置に関し、特に貯湯タンクの断熱構造に関する。

従来、この種の給湯装置において、貯湯タンクの保温や断熱のため、貯湯タンクの外面にグラスウールなどの面状の断熱材を巻き付ける構成のもの（例えば、特許文献１参照）や、型成形により上下及び前後の４個に分割形成された発泡性成形断熱材を用いて貯湯タンクの外側全体を覆う構成のもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開平７−２４３７０５号公報特開２００２−３１０５１１号公報

上記特許文献１に記載された貯湯タンクの断熱構造では、高温部である貯湯タンク上部の放熱ロスが大きくなる難点があり、また、特許文献１に記載された貯湯タンクの断熱構造では、型成形により４個に分割形成された発泡性成形断熱材を用いるが、保温・断熱性を高めるために、発泡性成形断熱材の肉厚寸法を大きくしなければ、やはり、放熱ロスが大きくなる。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、断熱材の厚み寸法を抑えつつ、保温・断熱効果を高めることが可能な給湯装置の貯湯タンクを提供できるようにすることを目的としている。

請求項１に記載の発明では、給湯タンクユニットに収容され、加熱装置で加熱された湯を貯留する縦長で筒状の貯湯タンクを備え、この筒状の給湯タンクの外郭の上面部、底面部及び周面部は前後に２分割された前部成形断熱材と後部成形断熱材との嵌合で被覆されており、これら２つの成形断熱材は嵌合状態では前記筒状の貯湯タンクと同様に筒状であると共に、このタンクの左右両側面部及び後面部と対峙する前記嵌合状態の成形断熱材の円弧部分に、それら左右両側面部及び後面部に対して平行にカットした状態の平面状のカット面部が、前記成形断熱材の上下方向の全高さにわたって形成されており、このカット面部には、面状の薄型高断熱材が添着されていることを特徴とする。

本発明によれば、貯湯タンクの断熱構造は、貯湯タンクの外郭の上面部、底面部及び周面部が、前後に２分割成形された前部成形断熱材と後部成形断熱材とで被覆され、これら前部成形断熱材及び後部成形断熱材で筒状に形成された成形断熱材の円弧部分をカットした平面状のカット面部に、それぞれ薄型高断熱材を添着する構成としている。そのため、貯湯タンクを前部成形断熱材と後部成形断熱材とで保温・断熱しつつ、それら前部成形断熱材及び後部成形断熱材のカット面部の形成による保温・断熱性の低下を、それらカット面部に添着した各薄型高断熱材で阻止することが可能になる。しかも、貯湯タンクユニットのタンク側外装ケースにおける横幅寸法と奥行き寸法の双方を小さくでき、タンク側外装ケースのコンパクト化が図れるものである。

本発明は、断熱材の厚み寸法を抑えつつ、保温・断熱効果を高めることが可能な給湯装置の貯湯タンクを提供できるようにすることを目的として、複数の配管が接続され、加熱装置で加熱された湯を貯留する貯湯タンクを備え、この貯湯タンクの保温・断熱用に用いる断熱材として、表裏面のアルミ箔間に樹脂製フィルム及び樹脂製多孔質シートが積層一体化された面状の薄型高断熱材が用いられている構成であり、以下に本発明の実施形態について説明する。
（参考実施例１）
次に、本発明に係る給湯装置の第１の実施例について、図１ないし図６に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す給湯装置の設置状態を説明する説明図、図２は全体構成の概略構成図、図３は断熱構造を施した状態の貯湯タンクの縦断面図、図４は図３のＡ部拡大図、図５は上部薄型高断熱材と周面部薄型高断熱材を説明する説明図、図６は薄型高断熱材の要部拡大縦断面図である。

図１において、ヒートポンプ式の給湯装置Ａは、ヒートポンプユニット１と、このヒートポンプユニット１に配管接続される貯湯タンクユニット２とで構成され、これらヒートポンプユニット１及び貯湯タンクユニット２は、通常、屋外に設置される。また、これらヒートポンプユニット１及び貯湯タンクユニット２は、共通の外装ケース内に一体に組み込む一体型とすることもできる。

次に、図２を用いて説明すると、前記ヒートポンプユニット１は、外装ケース１Ａ内に、ロータリー２段圧縮機などの能力可変の圧縮機３、放熱器４Ａ、電動膨張弁などの減圧装置５、蒸発器６、アキュームレータ７、ヒートポンプ側制御装置８、前記蒸発器６に通風して空気と熱交換させる熱交換用送風機９、及び前記放熱器４Ａと熱交換を行う受熱器４Ｂ等が収容されており、前記圧縮機３、放熱器４Ａ、減圧装置５、蒸発器６及びアキュームレータ７は、冷媒配管１０にて環状に接続されており、二酸化炭素を冷媒として圧縮機３で超臨界圧に圧縮するヒートポンプサイクルＸを構成している。また、前記放熱器４Ａと受熱器４Ｂとは互いに一体化されて加熱装置としての冷媒対水熱交換器４を構成している。

前記貯湯タンクユニット２は、タンク側外装ケース２Ａ内に、ステンレス鋼板製の縦長な貯湯タンク１２、給水配管１３、給水開閉弁１４、分岐給水配管１５、貯湯用配管１６、貯湯用循環ポンプ１７、追い焚き用配管１８、追い焚き用熱交換器１９、風呂水用配管２０、風呂水用循環ポンプ２１、追い焚き用循環ポンプ２２、給湯用配管２３、混合弁装置２４、風呂給湯開閉弁２５、タンク側制御装置２６等を収容している。

前記給水配管１３及び貯湯用配管１６の出口部１６Ａが前記貯湯タンク１２の底部に接続され、貯湯用配管１６の入口部１６Ｂ、追い焚き用配管１８の出口部１８Ａ及び給湯用配管２３がそれぞれ前記貯湯タンク１２の頂部に接続されている。
２７は前記ヒートポンプ側制御装置８とタンク側制御装置２６とを配線接続する通信線、２８は台所用リモートコントローラ、２９は風呂用リモートコントローラであり、これら各リモートコントローラ２８、２９はタンク側制御装置２６に配線接続されている。３０は風呂を示している。

ここで、台所などに設置してある蛇口（図示せず）を開けると、貯湯タンク１２内上部の高温の湯が水道圧で給湯用配管２３へ押し出され、給湯が行われると同時に、貯湯タンク１２内下部には、底部に接続された水道配管１３から水道水が給水される。
風呂３０に注湯する湯張りを行う場合は、風呂用リモートコントローラ２９の風呂湯張りスイッチ（図示せず）を押すと、貯湯タンク１２内上部から給湯用配管２３へ押し出さ
れた高温の湯が混合弁装置２４へ流れ、ここで分岐給水管１５から給水される水と混合されて、予め設定された温度の湯が風呂３０へ注湯され、所定の湯量が注湯されると湯張りが完了する。この風呂３０の湯張り時にも、湯張り運転の開始と同時に、貯湯タンク１２内下部には、底部に接続された水道配管１３から水道水が給水される。

上記したように台所や風呂３０などの利用部への給湯が行われると、貯湯タンク１２内の高温の湯が消費され、貯湯タンク１２内における高温の湯の層が減少し、この高温の湯は貯湯タンク１２内の上部にのみ貯留し、貯湯タンク１２内の中間部や下部は、温度の低い湯或いは水が貯留された状態となる。

次に、お湯の沸き上げ運転について説明する。ヒートポンプユニット１の運転開始により、ヒートポンプサイクルＸの圧縮機３が起動すると、二酸化炭素の冷媒が圧縮機３によって２段圧縮され、この圧縮機３で圧縮されて吐出した超臨界圧の高温・高圧の液状の冷媒は放熱器４Ａで放熱して受熱器４Ｂを流れる水と熱交換し、その水を加熱する。

前記放熱器４Ａで放熱して温度の低下した冷媒は、減圧装置５で減圧されて低圧となった後、蒸発器６に流れ、蒸発器６で空気から吸熱して蒸発し、低温・低圧のガス状の冷媒となり、アキュームレータ７に流れ、このアキュームレータ７から圧縮機３に吸入され再び圧縮される。

上述のヒートポンプユニット１の運転開始に伴い、貯湯タンクユニット２内の貯湯用循環ポンプ１７が起動し、この循環ポンプ１７の運転により、前記貯湯タンク１２内下部の低温或いは常温の水が、貯湯用配管１６の出口部１６Ａから貯湯用配管１６内へ流れ、貯湯用循環ポンプ１７を介して受熱器４Ｂへ流れ、ここで前記放熱器４Ａを流れる高温・高圧の冷媒と熱交換して加熱される。そして、この受熱器４Ｂで加熱された高温の湯は前記入口部１６Ｂから貯湯タンク１２内の上部に流入し、沸き上げ運転の時間の経過に伴って、貯湯タンク１２内には８０℃以上の湯の貯留量が徐々に増加し、この高温の湯の湯層が貯湯タンク１２内の下部に至ると沸き上げ運転が完了する。

次に、図３〜図６を用いて貯湯タンク１２の断熱構造について説明する。前記貯湯タンク１２は、それの外郭の上面部、底面部及び周面部が、上面部、底面部及び周面部のグラスウール面状断熱材３２、３３、３４を組み合わせることにより被覆されている。３５、３５は貯湯タンク１２の下部に設けられた複数の支持脚である。

前記上面部、底面部及び周面部のグラスウール面状断熱材３２、３３、３４は、何れもグラスウール材３６が軟質樹脂シートの袋３７に収容されており、周面部のグラスウール面状断熱材３４は、貯湯タンク１２の周面部に巻き付けた後に金属線材などの締着具（図示せず）を用いて、巻き付け装着状態を保持している。

また、上面部のグラスウール面状断熱材３２は、貯湯タンク１２の上面部に載置して固定し、更に、底面部のグラスウール面状断熱材３３は、貯湯タンク１２の底面部に粘着テープ等を用いて固定する。
前記上面部、底面部及び周面部のグラスウール面状断熱材３２、３３、３４は、グラスウール材３６が軟質樹脂シートの袋３７に収容されることで、グラスウールによる作業者への弊害を抑え、取り扱いを容易としている。前記軟質樹脂シートとしては、耐熱性のポリエチレンシート等が用いられている。

そして、貯湯タンク１２の上部位置に対応するように、前記上面部と周面部のグラスウール面状断熱材３２、３４の外側には、円形面状の上面部薄型高断熱材４０と、方形面状で貯湯タンク１２に巻き付け装着される周面部薄型高断熱材４１がそれぞれ設けられてい
る。

前記上面部薄型高断熱材４０及び周面部薄型高断熱材４１は、図６に示すように、表裏両面のアルミニウム箔（以下、アルミ箔という。）４０Ａ、４０Ａ間に、ポリエチレンフィルムにて成る樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂと、ポリエチレンを主成分として多孔質に成形された樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃとを、交互となるように配して、全体をプラズマ溶着にて積層一体化し、面状と成されている。

前記面状の薄型高断熱材４０、４１は、それの厚さ寸法Ｔが約６〜１０ｍｍ（実施例では約８ｍｍ）に設定されており、この種の断熱材としては超薄型である。そして、この薄型高断熱材４０、４１は、厚さ寸法Ｔが約８ｍｍの場合、発泡ポリスチレンの成形断熱材では８０ｍｍの厚さ寸法に相当する断熱効果が得られ、また、可撓性を有すると共に、カッターなどでの切断も容易に行える。

そして、前記面状の薄型高断熱材４０、４１は、表裏両面に被覆したアルミ箔４０Ａ、４０Ａの作用で、輻射熱を高反射率で反射させ、樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂで閉鎖された樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃでの空気断熱作用による高い熱透過抵抗特性を持ち、従来のグラスウールや発泡ポリスチレンの成形断熱材と比較し、厚さ寸法Ｔを約８ｍｍと薄型化させても、高い断熱効果を発揮する。

上述の実施例によれば、給水配管１３、貯湯用配管１６、追い焚き用配管１８及び給湯用配管２３を含む複数の配管が接続され、加熱装置としてのヒートポンプサイクルＸの冷媒対水熱交換器４で加熱された湯を貯留する貯湯タンク１２を備え、この貯湯タンク１２の外郭全体を覆うようにグラスウール面状断熱材３２、３３、３４を設ける共に、上面部のグラスウール面状断熱材３２と周面部のグラスウール面状断熱材３４の外側を覆うように、表裏両面のアルミ箔４０Ａ、４０Ａ間に樹脂製フィルム４０Ｂ及び樹脂製多孔質シート４０Ｃが積層一体化された面状の上面部薄型高断熱材４０及び周面部薄型高断熱材４１が、貯湯タンク１２の上部位置に対応させた状態で装着された構成である。

そのため、常時、８０℃の高温の湯が貯留される貯湯タンク１２の上部が、グラスウール面状断熱材３２、３４と、超薄型で高い断熱効果を発揮する上面部薄型高断熱材４０及び周面部薄型高断熱材４１で覆われ、高温部である貯湯タンク１２上部の放熱ロスが殆ど無くなり、グラスウール面状断熱材３２、３３、３４と薄型高断熱材４０、４１との相乗効果で貯湯タンク１２の保温・断熱性を確保し、十分な保温・断熱効果の得られる給湯装置の貯湯タンク１２と成せるものである。

また、実施例のように、前記上面部、底面部及び周面部のグラスウール面状断熱材３２、３３、３４は、それぞれグラスウール材３６が軟質樹脂シートの袋３７に収容され、グラスウールによる作業者へのカユミやチクチク感などの弊害を抑え、取り付け作業時の取り扱い性を向上できる。

さらに、上記した薄型で高断熱の薄型高断熱材４０、４１を貯湯タンク１２の保温・断熱用として用いたことにより、薄型高断熱材４０、４１は、貯湯タンク１２からの放熱に対する熱反射性に優れ、貯湯タンク１２の保温・断熱用の断熱材の厚み寸法を従来よりも抑えることが可能となる上、保温・断熱効果を著しく高めることができる。

次に、本発明に係る給湯装置の実施例１について、図７ないし図９に基づいて説明する。図７は本発明における第２の実施例の断熱構造を施した状態の貯湯タンクを説明する説
明図、図８は薄型高断熱材の斜視図、図９は薄型高断熱材を使用することによる外装ケースとの関係を説明する説明図である。

ここで、前記した図１乃至図６に示す参考実施例と同一構成部分については、同一符号を付して説明を省略する。

実施例１における貯湯タンク１２の断熱構造について説明すると、図７に示すように、貯湯タンク１２は、それの外郭の上面部、底面部及び周面部が、前後に２分割成形された前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６にて被覆されている。

前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６は、耐熱性発泡スチレンを成形金型により成形加工したものであり、それぞれ前記タンクの外郭に合わせた形状の窪み部４５Ａ、４６Ａを有し、これら窪み部４５Ａ、４６Ａに貯湯タンク１２の前後を嵌合させて、貯湯タンク１２に取り付ける。

また、前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６には、図９に示すように、前記貯湯タンクユニット２のタンク側外装ケース２Ａにおける前面部２００を除いて、左右両側面部２０１、２０２及び後面部２０３と対峙する部分に、それら左右両側面部２０１、２０２及び後面部２０３に対して平行にカットした状態の平面状のカット面部４５Ｘ、４５Ｘ、４６Ｘ、４６Ｘ、４６Ｙが、成形断熱材４５、４６の上下方向の全高さにわたって形成されている。

そして、前記した前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６とを貯湯タンク１２に取り付けた後、前記平面状のカット面部４５Ｘ、４５Ｘ、４６Ｘ、４６Ｘ、４６Ｙには、図７及び図９に示すように、面状の薄型高断熱材４７、４７、４７を添着して設けている。

前記各薄型高断熱材４７は、図８に示すように、縦長矩形平面状を呈しているが、第１の実施例で説明した面状の薄型高断熱材４０と同一構成品である。即ち、各薄型高断熱材４７は、図６に示すように、表裏両面のアルミ箔４０Ａ、４０Ａ間に、ポリエチレンフィルムにて成る樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂと、ポリエチレンを主成分として多孔質に成形された樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃとを、交互となるように配して、全体をプラズマ溶着にて積層一体化し、面状と成されている。

また、前記各薄型高断熱材４７は、表裏両面に被覆したアルミ箔４０Ａ、４０Ａの作用で、輻射熱を高反射率で反射させ、樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂで閉鎖された樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃでの空気断熱作用による高い熱透過抵抗特性を持ち、従来のグラスウールや発泡ポリスチレンの成形断熱材と比較し、厚さ寸法Ｔを約８ｍｍと薄型化させても、高い断熱効果を発揮する。

この実施例１における貯湯タンク１２の断熱構造は、貯湯タンク１２の外郭の上面部、底面部及び周面部が、前後に２分割成形された前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６とで被覆され、これら前部成形断熱材４５及び後部成形断熱材４６に形成された平面状のカット面部４５Ｘ、４５Ｘ、４６Ｘ、４６Ｘ、４６Ｙに、それぞれ薄型高断熱材４７を添着する構成としている。そのため、貯湯タンク１２を前部成形断熱材４５と後部成形断熱材４６とで保温・断熱しつつ、それら前部成形断熱材４５及び後部成形断熱材４６のカット面部４５Ｘ、４５Ｘ、４６Ｘ、４６Ｘ、４６Ｙの形成による保温・断熱性の低下を、それらカット面部に添着した各薄型高断熱材４７で阻止することが可能になる。しかも、図９に示すように、前記貯湯タンクユニット２のタンク側外装ケース２Ａにおける横幅寸法と奥行き寸法の双方を小さくでき、タンク側外装ケース２Ａのコンパクト化が図れるものである。

（参考実施例２）

次に、本発明に係る給湯装置の参考実施例２について、図１０に基づいて説明する。図１０は本発明の参考実施例２における断熱構造を施した状態の貯湯タンクを説明する説明図である。

また、前記した図１乃至図６に示す参考実施例１と同一構成部分については、同一符号を付して説明を省略する。

参考実施例２における貯湯タンク１２の断熱構造について説明すると、図１０に示すように、貯湯タンク１２は、それの外郭の上面部と底面部が、それぞれ円形面状の上面部薄型高断熱材５０と底面部薄型高断熱材５１とで被覆され、そして、外郭の周面部が、方形面状で貯湯タンク１２に巻き付け装着される周面部薄型高断熱材５２で被覆されている。

前記上面部と底面部と周面部の各薄型高断熱材５０、５１、５２は、第１の実施例で説明した面状の薄型高断熱材４０、４１と同一構成品である。即ち、各薄型高断熱材５０、５１、５２は、図６に示すように、表裏両面のアルミ箔４０Ａ、４０Ａ間に、ポリエチレンフィルムにて成る３枚の樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂと、ポリエチレンを主成分として多孔質に成形された２枚の樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃとを、交互となるように配して、全体をプラズマ溶着にて積層一体化し、面状と成されている。

また、前記各薄型高断熱材５０、５１、５２は、表裏両面に被覆したアルミ箔４０Ａ、４０Ａの作用で、輻射熱を高反射率で反射させ、樹脂製フィルム４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂで閉鎖された樹脂製多孔質シート４０Ｃ、４０Ｃでの空気断熱作用による高い熱透過抵抗特性を持ち、従来のグラスウールや発泡ポリスチレンの成形断熱材と比較し、厚さ寸法Ｔを約８ｍｍと薄型化させても、高い断熱効果を発揮する。

この第３の実施例における貯湯タンク１２の断熱構造は、貯湯タンク１２の外郭の上面部と底面部が、円形面状の上面部薄型高断熱材５０と底面部薄型高断熱材５１とで被覆され、外郭の周面部が方形面状で貯湯タンク１２に巻き付け装着される周面部薄型高断熱材５２で被覆されている構成である。即ち、貯湯タンク１２の外郭の全体が薄型高断熱材５０、５１、５２で被覆されているため、貯湯タンク１２からの放熱に対する熱反射性に優れ、断熱材の厚み寸法を抑えることが可能となり、保温・断熱効果を著しく高めることが可能な給湯装置の貯湯タンクを提供できる。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

本発明の参考実施例１を示す給湯装置の設置状態を説明する説明図である。同じく全体構成の概略構成図である。同じく断熱構造を施した状態の貯湯タンクの縦断面図である。同じく図３のＡ部拡大断面である。同じく上部薄型高断熱材と周面部薄型高断熱材を説明する説明図である。薄型高断熱材の要部拡大縦断面図である。本発明の実施例における断熱構造を施した状態の貯湯タンクを説明する説明図である。同じく本発明の実施例における薄型高断熱材の斜視図である。同じく本発明の実施例における薄型高断熱材を使用することによる外装ケースとの関係を説明する説明図である。本発明の参考実施例２における断熱構造を施した状態の貯湯タンクを説明する説明図である。

Ａ給湯装置

Ｘヒートポンプサイクル

１ヒートポンプユニット

２貯湯タンクユニット

３圧縮機

４冷媒対水熱交換器（加熱装置）

１２貯湯タンク

１３給水配管（配管）

１６貯湯用配管（配管）

１８追い焚き用配管（配管）

２３給湯用配管（配管）

３２グラスウール面状断熱材

３３グラスウール面状断熱材

３４グラスウール面状断熱材

３６グラスウール材

４０上面部薄型高断熱材（薄型高断熱材）

４０Ａアルミ箔

４０Ｂ樹脂製フィルム

４０Ｃ樹脂製多孔質シート

４１周面部薄型高断熱材（薄型高断熱材）

４５前部成形断熱材

４６後部成形断熱材

４７薄型高断熱材

５０上面部薄型高断熱材（薄型高断熱材）

５１底面部薄型高断熱材（薄型高断熱材）

５２周面部薄型高断熱材（薄型高断熱材）

Claims

給湯タンクユニットに収容され、加熱装置で加熱された湯を貯留する縦長で筒状の貯湯タンクを備え、この筒状の給湯タンクの外郭の上面部、底面部及び周面部は前後に２分割された前部成形断熱材と後部成形断熱材との嵌合で被覆されており、これら２つの成形断熱材は嵌合状態では前記筒状の貯湯タンクと同様に筒状であると共に、このタンクの左右両側面部及び後面部と対峙する前記嵌合状態の成形断熱材の円弧部分に、それら左右両側面部及び後面部に対して平行にカットした状態の平面状のカット面部が、前記成形断熱材の上下方向の全高さにわたって形成されており、このカット面部には、面状の薄型高断熱材が添着されていることを特徴とする給湯装置。