JP5363779B2 - 給湯機 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載される貯湯タンクにおいては、円筒形状を有する貯湯タンクと真空断熱材との間にラミネート紙を取り付けて、その外側に平坦な真空断熱材を設けることにより、真空断熱材を貯湯タンクに直接密着させない構成として、断熱性能の向上を図っている。その他にも、特許文献2では、貯湯タンクと真空断熱材とを僅かに離間させて、その間に硬質発泡ウレタン部材を介装させることも提案されている。
図1は、本発明に係る実施形態の給湯機Dの貯湯タンク1を縦断面で示す全体構成図であり、図2は、図1に示す貯湯タンク1のA−A線断面図である。
図1、図2に示すように、実施形態の給湯機Dは、高温のお湯(温水)が貯湯される貯湯タンク1の廻りに直接一般の断熱材20を密着させ、この断熱材20の外側に真空断熱材19を取り付けている。
真空断熱材19が直接貯湯タンク1に密着しないことにより、真空断熱材19の熱劣化が防止でき、真空断熱材19の熱伝導率が時間の経過に拘わらず殆ど変化しなくなり、保温性能の低下が防げる。そのため、何時までも高断熱性能が維持できる貯湯タンク1を備えた給湯機Dを提供できる。
<給湯機Dのシステム>
図1に示す給湯機Dは、ヒートポンプユニット2のガスクーラ(図示せず)において加熱した湯(温水)を貯湯タンク1に貯留し、この貯留した湯を給湯、浴槽16への湯張り、およびお風呂(浴槽16)の追焚きで利用するようにしたヒートポンプ式給湯機である。
給湯機Dは、給湯源となる水道水などの給水を配管h0の減圧弁10を介して配管h1を通して貯湯タンク1の下部に導入し、この貯湯タンク1に導入された水道水を三方弁15を介して配管h2を通してヒートポンプユニット2に導入する。そして、この給水をヒートポンプユニット2のガスクーラ(図示せず)で加熱し、温水として、配管h3を通して貯湯タンク1の上部に導入し、貯湯タンク1内に貯留する。
こうして、貯湯タンク1に貯留された温水を、給湯用の配管h4、湯はり用のh5、h6等を介して使用箇所、例えば、給湯や浴槽16等に供給している。
このため、貯湯タンク1は、貯湯される湯が冷却されての温度低下が少ないように、高断熱性が要求されている。
<貯湯タンク1およびその断熱構造>
図1に縦断面図で示す貯湯タンク1は、例えば、板厚の薄いステンレス鋼板を用いて、鉛直方向に延在する縦長の円筒形状に形成され、370リットル、460リットルなどの容量を有している。
この貯湯タンク1の周りには、貯湯タンク1の保温性能を向上するために、外周部(図2参照)に貯湯タンク1側に凹んで形成された凹部20hを有する発泡スチロールなどの一般の断熱材20を取り付け、更に、断熱材20より熱伝導率の低い真空断熱材19を、断熱材20の凹部である凹部20hに設けている。
図2に示すように、断熱材20における凹部20hは、貯湯タンク1に溶接され配管hiが配置される領域を除く領域に形成されている。なお、断熱材20には、貯湯タンク1の側面板1dに溶接される配管hiが挿通するための貫通孔(図示せず)が形成されている。
貯湯タンク1に断熱材20aを取り付け後、貯湯タンク1に溶接される配管hiに、循環用の配管h8(図1参照)が接続される。
断熱材20は、発泡スチロールなどの真空断熱材以外の一般の断熱材であり、好ましくは、発泡性の断熱材が用いられる。
また、断熱材20は、図2に示すように、凹部20hが径方向の所定の角度範囲に亘って形成される。具体的には、約240°の角度範囲に亘って形成される。ただし、凹部20hが形成される角度範囲は、これより大きいものであってもよく、小さいものであってもよい。
より具体的には、貯湯タンク1の外周側面を形成する側面板1dを覆う2分割の断熱材(若しくは、断熱材片)20aおよび断熱材(若しくは、断熱材片)20bとを有している。
断熱材20aには、径方向の全体に亘って(具体的には、約180°に亘って)凹部20ahが設けられる。一方、断熱材20bには、径方向の一部に(具体的には、約60°に亘って)凹部20bhが設けられる。
図1に示す上面断熱材20cには、貯湯タンク1の上面板1uに溶接される配管huが挿通する挿通孔が形成されており、上面断熱材20cを貯湯タンク1の上面板1u上に設置後、貯湯タンク1に溶接される配管huに貯湯タンク1上部の配管h3、h7、h9が接続される。
同様に、下面断熱材20dには、貯湯タンク1の下面板1sに溶接される配管hsが挿通する挿通孔が形成されており、貯湯タンク1の下方に下面断熱材20dを設置後、貯湯タンク1に溶接される配管hsに貯湯タンク1下部の配管h1、h2が接続される。
断熱材20aは、例えば、図3(a)に示すように、厚み寸法e1が50mmの鉛直方向の軸をもつ半円筒状の形状を有しており(図1参照)、真空断熱材19が装着されるための凹部である凹部20hを構成する凹部20ah(図3(a)参照)が外周部に形成されている。
なお、断熱材20aにおける凹部20ahの箇所の厚み寸法e2は、例えば40mmで形成されている。
図3(a)に示す断熱材20bは、例えば、厚み寸法e3が50mmの鉛直方向の軸をもつ半円筒状の形状を有しており(図1参照)、真空断熱材19が装着されるための凹部20hを構成する凹部20bhが外周部に形成されている。
なお、断熱材20bにおける凹部20bhの箇所の厚み寸法e4は、例えば40mmに形成されている。
この断熱材20(20a、20b)の凹部20hに、厚み寸法f1が、例えば10mmの真空断熱材19が後記するように取り付けられる。
これにより、貯湯タンク1の側面板1d上に、断熱材20a、20b、真空断熱材19で成る同一厚さ寸法50mmの断熱材層が形成される。
なお、断熱材20(20a、20b)には、貯湯タンク1に、鉛直方向に沿って設置されるサーミスタ等の温度センサ(図示せず)の逃げとなる収容孔(図示せず)または収容溝(図示せず)が形成されている。
次に、真空断熱材19について説明する。
図4(a)は、実施形態の真空断熱材19の平面図であり、図4(b)は、図4(a)のB−B線断面図である。
図4(a)に示すように、真空断熱材19は、例えば、厚み寸法f1(図4(b)参照)が10mmの長方形状の本体部19aを有しており、その周囲に亘って幅寸法f2が50mm前後の密閉代19bを有している。なお、真空断熱材19の形状、寸法は、上記形状、寸法に限定されないことは言うまでもない。
真空断熱材19は、図4(b)に示すように、その内部に芯材19cとしてのグラスウールなどをアルミ製ガスバリアー性フィルム19dで包み、芯材19cがある内部を真空排気し、周囲を溶着した密閉代19bで密閉した板状の断熱材である。
真空断熱材19では、バインダを用いない代わりに、グラスウールをポリエチレンフィルム等の袋に収容することにより、グラスウールが散らばらないように工夫されている。また、真空断熱材には、グラスウールの繊維同士を熱融着させるものもあるが、真空断熱材19としては、柔軟性を確保すべく、熱融着を行っていないものが用いられる。
図3(a)に示すように、貯湯タンク1の側面板1d(図1参照)に、凹部20ahを有する半円筒状の断熱材20aと、凹部20bhを有する半円筒状の断熱材20bとを、図3(a)の白抜き矢印で示すように、貯湯タンク1に、90℃の高温にも耐える耐熱性のホットメルト、両面テープ等で取り付ける。
これにより、断熱材20a、20bの凹部20hは、真空断熱材19の断熱性能が高い本体部19aで覆われるので、高断熱性能をもつ貯湯タンク1が得られる。
なお、真空断熱材19の密閉代19bを含む全体を断熱材20a、20bの凹部20hに取り付ける構成としてもよい。
図6は、断熱材20(20a、20b)の凹部20hに、3枚の真空断熱材19を取り付けた状態を示す図2のD方向矢視図である。
また、隣接する真空断熱材19の密閉代19bを互いに重ね、隣接する真空断熱材19同士を工業用テープ等のテープTで貼り付ける構成としてもよい。
このようにして、任意の枚数の真空断熱材19を断熱材20(20a、20b)の凹部20hに取り付けることができる。
次に、変形形態1について説明する。
図7は、変形形態1の貯湯タンク1′の断熱構造を示す図1のA−A線断面図である。
図7に示すように、変形形態1は、断熱材20′(20a′、20b′)の外周部の貯湯タンク1′に向けて掘り込んで形成される凹部20h′を、断熱材20a′に可能な限り貯湯タンク1′に向けて掘り込んで形成した凹部20ah′と、断熱材20b′に可能な限り貯湯タンク1′に向けて掘り込んで形成した凹部20bh′とにより構成している。
これ以外の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な構成要素には実施形態の符号に′(ダッシュ)を付して示し、詳細な説明は省略する。
こうして、貯湯タンク1′の周りに取り付けた断熱材20′(20a′、20b′)の貯湯タンク1′に向けて可能な限り掘り込んで形成した凹部20h′に、真空断熱材19′を取り付けるようにしている。
なお、真空断熱材19′の密閉代19b′を真空断熱材19′の本体部19a′に折り返し(図7中、二点鎖線)、真空断熱材19′を断熱材20′(20a′、20b′)に取り付けてもよい。
加えて、真空断熱材19′の断熱性能は、断熱材20′に比較し、極めて高いので、断熱材20′の凹部20h′による断熱材20′の材料の削減(図7参照)に拘らず、断熱性能が高い貯湯タンク1′が得られる。
次に、変形形態2について説明する。
図8(a)は、変形形態2の貯湯タンク1′′の周りに断熱材20′′を取り付けた状態を示す図1のA−A線断面図であり、図8(b)は、変形形態2の貯湯タンク1′′の周りに設置した断熱材20′′の外側に真空断熱材19′′を取り付けた状態を示す図1のA−A線断面図である。
図8に示すように、変形形態2は、貯湯タンク1′′の廻りに取り付ける断熱材20′′に真空断熱材19′′の密閉代19b′′が挿入される取り付け溝または孔20t′′を形成し、真空断熱材19′′を断熱材20′′に取り付けるための工業用テープ等のテープを不要とし、真空断熱材19′′の取り付け作業を容易にするとともに、部品点数を削減したものである。
これ以外の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な構成要素には実施形態の符号に′′(ダブルダッシュ)を付して示し、詳細な説明は省略する。
そして、図3(a)と同様に、貯湯タンク1′′の円筒状の側面板1d′′を挟み込む態様で、図8(a)に示すように、貯湯タンク1′′の円筒状の側面板1d′′に、半円筒形状の断熱材20a′′と半円筒形状の断熱材20b′′とが、耐熱性のホットメルト、両面テープ等で、取り付けられる。なお、貯湯タンク1′′の下面には、下面断熱材20d(図1参照)が設けられている。
続いて、断熱材20′′、真空断熱材19′′を取り付けた貯湯タンク1′′の上から、上面断熱材20c(図1参照)を、工業用テープ等のテープで貯湯タンク1′′に取り付けた断熱材20′′、真空断熱材19′′等に取り付ける。
また、真空断熱材19′′を断熱材20′′に取り付けるための工業用テープ等のテープが不要になるので、部品点数が削減され、部品コストの削減が可能である。
従って、給湯機Dのコストの低減を図ることができる。
なお、上記実施形態、変形形態1、2においては、円筒形状を有する貯湯タンクの場合について説明したが、本発明は、平面視四角形状を有する直方体形状の貯湯タンクに対しても適用することができる。また、その他の形状の貯湯タンクにも適用可能であり、貯湯タンクの形状に拘わらず、本発明を幅広く適用できる。
本実施形態のヒートポンプ式給湯機の給湯機Dは、貯湯タンク1の周りに、外周部に貯湯タンク1側に掘り込んで凹部20hが形成された一般の断熱材20を取り付けた後に、断熱材20の凹部20hに真空断熱材19を取り付けている。
従来のように、真空断熱材を貯湯タンクに直接密着させる場合、加速試験の結果から、当初の真空断熱材の熱伝導率0.003W(ワット)/m(メートル)・K(ケルビン)が10年後相当の加速試験で熱伝導率が0.018W/m・Kまで増加し、保温性能が低下することが明らかになっている。
これにより、真空断熱材19が高温部位の貯湯タンク1に直接接触しないため、真空断熱材19の熱劣化が防止でき、真空断熱材19の熱伝導率の増加がなくなる。
また、図2、図7、図8に示すように、断熱材20の外側に貯湯タンク1の外周形状に沿って湾曲した真空断熱材が設けられるので、例えば、前記特許文献2のように、円筒形状の貯湯タンクに該貯湯タンクの円筒形状に沿わない平坦な形状の真空断熱材を配置するものに比べて、貯湯タンク1と真空断熱材19との距離が任意の位置ごとに同一か若しくは大きく変わらないものとなるため、真空断熱材19が局所的に熱劣化するのを防止することができ、真空断熱材の耐久性を向上させることができる。
加えて、真空断熱材19を用いることで高い保温性を実現しつつも、貯湯タンク1と真空断熱材19との間には高い耐熱性を長期に亘って発揮することができる発泡スチロール、後記のグラスウール等の断熱材20が配置されるため、真空断熱材19が熱劣化するのを好適に防止することができる。
そして、発泡スチロール等の断熱材20も一定の断熱性能を発揮する。
これにより、保温性能の低下が防げ、何時までも高断熱性能が維持できる。
また、真空断熱材19を断熱材20の凹部20hに取り付けるので、円筒状の分割された断熱材20を貯湯タンク1に取り付けたと同様な円筒形状を維持でき、取扱性に優れる。
この場合にも、真空断熱材19が、高温となる貯湯タンク1に直接接触せず、断熱材20を介して配設されるので、真空断熱材19が貯湯タンク1の熱による経年変化の熱劣化が抑制され、貯湯タンク1の断熱性能の低下が抑制される。
例えば、複数枚の真空断熱材19を使用する場合に一般の断熱材で覆われた貯湯タンク1の上部を優先して配置する、或いは、1枚の真空断熱材19を一般の断熱材で覆われた貯湯タンク1の上部に配置する。
或いは、貯湯タンク1の断熱材を、上部を下部より厚くする、例えば、貯湯タンク1の上部に複数の真空断熱材19を設け、貯湯タンク1の上部には、上部より少ない枚数の真空断熱材19を設ける等々である。
なお、本実施形態では、給湯機として、ヒートポンプ式給湯機を例示して説明したが、本発明は、ヒートポンプ式給湯機以外のヒータ式給湯機等、ヒートポンプ式給湯機以外の給湯機にも幅広く有効に適用可能である。
1′ 貯湯タンク
1′′ 貯湯タンク
2 ヒートポンプユニット(ヒートポンプ部)
7 給湯混合弁
8 ふろ混合弁
10 減圧弁
16 浴槽
19 真空断熱材
19′ 真空断熱材
19′′ 真空断熱材
19b′′ 密閉代
20 断熱材
20a 断熱材
20b 断熱材
20′ 断熱材
20a′ 断熱材
20b′ 断熱材
20′′ 断熱材
20a′′ 断熱材
20b′′ 断熱材
20h 凹部
20ah 凹部
20bh 凹部
20h′ 凹部
20ah′ 凹部
20bh′ 凹状
20h′′ 凹部
20ah′′ 凹部
20bh′′ 凹部
20t′′ 取り付け溝または孔(取り付け溝または取り付け孔)
21 追焚き熱交換器
D 給湯機
Claims (4)
- 給湯用の温水を貯留する円筒形状の貯湯タンクを有する給湯機であって、
前記貯湯タンクの周りに非真空断熱材である断熱材が設けられ、
前記断熱材は、
前記貯湯タンクが配置される側の反対側の外周部に前記貯湯タンク側に向けて凹む凹部と、該凹部よりも肉厚な肉厚部とを備え、
前記断熱材の凹部に真空断熱材を設置することにより断熱材層が形成され、
前記真空断熱材の端縁部における前記断熱材層の厚みは、前記断熱材層と隣接する部分における前記断熱材の肉厚部の厚みに相当する厚みとされ、
前記真空断熱材の端縁部と前記断熱材の肉厚部とがテープによって固定され、
前記真空断熱材は、芯材が内包され真空排気される本体部を前記端縁部の内側に有し、
前記凹部の周方向長さは、前記真空断熱材の本体部の長手方向が合致して装着される長さであり、
前記断熱材は、
円筒形状を軸方向に2分割された半円筒形状の一対の断熱材であり、前記貯湯タンクの外周面を半分ずつ覆う形状を有し、
一対の断熱材のうちの一方の断熱材は、前記貯湯タンク側に向けて凹む凹部が半円筒形状の全外周に沿って形成され、他方の断熱材は、前記一方の断熱材の凹部に連続して外周部に前記凹部が一部に形成されるとともに当該凹部の周方向に前記肉厚部が他部に形成され、
前記一対の断熱材が、前記貯湯タンクの外側方から前記貯湯タンクの円筒側面に挟着されることで当該円筒側面が前記一対の断熱材により覆われ、前記真空断熱材の本体部が前記凹部に装着されるとともに、前記真空断熱材の長手方向に延在する両端部の前記端縁部が折り返されることなく他方の断熱材の肉厚部の外面上に前記テープによって固定される
ことを特徴とする給湯機。 - 前記断熱材は、発泡性断熱材又はグラスウールである
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。 - 前記真空断熱材は、前記貯湯タンクの下側より上側に多く設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。 - 前記給湯機は、ヒートポンプ部のガスクーラにおいて加熱した温水を前記貯湯タンクに貯留するヒートポンプ式給湯機である
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。
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