JP5673412B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

ヒートポンプユニット等の熱源によって水を加熱して得られた高温の湯を貯湯タンクに貯留し、この貯湯タンクから必要時に湯を取り出して給湯端末に供給するように構成された貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯タンクからの放熱ロスを抑えるため、貯湯タンクの周囲には断熱材が配置される。断熱材としては、従来、発泡ポリスチレン等が一般に用いられているが、貯湯タンクの保温性能を更に向上するため、より断熱性能の高い真空断熱材を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。真空断熱材は、発泡体、粉体、繊維体等をシート状に加工した芯材（コア材）を、ガスバリア性フィルム（プラスチックフィルム、プラスチック金属ラミネートフィルム等）で包んで内部を真空状態とし、ガスバリア性フィルムの周縁部を熱溶着して密封した構成となっている。このため、真空断熱材では、ガスバリア性フィルムが熱溶着された部分（以下、「溶着フィルム部」と称する。）が芯材のエッジ部から外側に張り出している。

特開２０１０−８４９６７号公報 特開２００７−２１２０５９号公報 特開２００７−１５５０８５号公報

特許文献１に記載された発明では、二つの真空断熱材が隣接する箇所において、真空断熱材の溶着フィルム部を本体側（芯材側）に折り返して両面テープ等で固定し、両真空断熱材の隙間に別の断熱材を取り付けている。この構成の場合、溶着フィルム部を芯材側に折り返して固定する工程が追加になるので、作業時間が増えるという問題がある。また、溶着フィルム部を折り曲げる際に穴が開き、真空断熱材の破損やスローリークを発生させるおそれがある。

特許文献２に記載された発明では、隣接する二つの真空断熱材を表裏交互になるように配置し、溶着フィルム部が他方の真空断熱材の芯材上に相互に重なり合うように配置している。この構成の場合、一方の溶着フィルム部は、他方の真空断熱材の芯材と貯湯タンクとの間に挿入されることになるので、貯湯タンクの表面に密着する。このため、経年とともに、貯湯タンクの高温によって溶着フィルム部が熱劣化し、密封性が低下して、真空断熱材の保温性能が低下するという問題がある。

また、特許文献３には、所定間隔をあけて配置された複数の芯材をガスバリア性フィルムで包むことにより、隣接する芯材と芯材との間にガスバリア性フィルムのみからなる非芯材部（溶着フィルム部）を有する真空断熱材であって、芯材と芯材との間隔を狭めて非芯材部を折り曲げた真空断熱材の発明が開示されている。この構成の場合も、非芯材部を折り曲げる際に穴が開き、真空断熱材の破損やスローリークを発生させるおそれがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、真空断熱材の破損やスローリークを防止することができ、且つ、真空断熱材の溶着フィルム部の経年変化による真空断熱材の保温性能低下を抑制することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、湯を貯留する略円筒形の貯湯タンクと、貯湯タンクを覆って設けられた少なくとも１つの真空断熱材と、を備え、真空断熱材は、芯材と、該芯材のエッジ部から折り曲げられずに外側に張り出した溶着フィルム部とを有し、対向して配置される一対のエッジ部の間に隙間が設けられ、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した溶着フィルム部が隙間において少なくとも一部で互いに重なり、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した溶着フィルム部が貯湯タンクに接触しないものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯を貯留する略円筒形の貯湯タンクと、貯湯タンクを覆って設けられた少なくとも１つの真空断熱材と、を備え、真空断熱材は、芯材と、該芯材のエッジ部から折り曲げられずに外側に張り出した溶着フィルム部とを有し、対向して配置される一対のエッジ部の間に隙間が設けられ、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した溶着フィルム部が隙間において少なくとも一部で互いに重なっており、貯湯タンクの胴部は、上下方向に関して、第１の真空断熱材と、該第１の真空断熱材の下側に位置する第２の真空断熱材とに２分割されて覆われており、第１の真空断熱材の芯材と、第２の真空断熱材の芯材との間に設けられた隙間は、貯湯タンクの全高の１／２の高さより下に位置しているものである。

本発明によれば、真空断熱材の溶着フィルム部の経年変化による真空断熱材の保温性能低下を抑制することが可能となる。また、溶着フィルム部を折り曲げないので、真空断熱材の破損やスローリークを確実に防止することができる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。 図１中のＡ−Ａ断面図（縦断面図）である。 図２の一部分を拡大して示す断面図である。 図２中のＢ−Ｂ断面図（横断面図）である。 本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機が備える貯湯タンクユニット１を図２中のＢ−Ｂ線に相当する位置で切断した断面図（横断面図）である。 本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機が備える貯湯タンクユニット１を図２中のＢ−Ｂ線に相当する位置で切断した断面図（横断面図）である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える貯湯タンクユニットの外観を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ断面図（縦断面図）である。図３は、図２の一部分を拡大して示す断面図である。図４は、図２中のＢ−Ｂ断面図（横断面図）である。

これらの図に示す貯湯タンクユニット１は、略円筒形の貯湯タンク２と、貯湯タンク２を収容する略直方体形の箱状の外郭ケース１０と、貯湯タンク２と外郭ケース１０との間に配置された断熱材（外周部断熱材３、真空断熱材５ａ，５ｂ、上部断熱材１１および下部断熱材１２）とを備えている。図１に示すように、外郭ケース１０は、その底部に設けられた複数の脚１３を介して、地面または台座に固定される。

貯湯タンク２の内部には、熱源により加熱された高温の湯を上側から貯め、水道等の水源から供給される低温水を下側から貯めることができ、常に満水状態に維持される。上層の湯と、下層の水とは、比重差により、混じり合うことなく維持される。

本貯湯式給湯機は、貯湯タンクユニット１の外部に設置されるヒートポンプユニット、あるいは貯湯タンク２内に設置される電気ヒータなどの熱源を備えているが、本明細書では図示および詳細な説明を省略する。また、貯湯タンクユニット１内には、貯湯タンク２内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、水と湯とを混合して所定温度の湯を供給する混合弁、水循環ポンプなどを備えているが、これらについても図示および詳細な説明を省略する。

図２に示すように、貯湯タンク２の胴部（円筒部分）の外周面は、真空断熱材５ａ（第１の真空断熱材）と、真空断熱材５ｂ（第２の真空断熱材）とにより覆われている。上下方向（鉛直方向）に関して、真空断熱材５ａは上側に位置し、真空断熱材５ｂは真空断熱材５ａの下側に位置している。

貯湯タンク２の胴部は、更に、真空断熱材５ａ，５ｂの外側から外周部断熱材３により覆われている。外周部断熱材３は、貯湯タンク２の胴部を全周に渡り覆っている。外周部断熱材３は、真空断熱材以外の断熱材で構成されており、例えば発泡ポリスチレンなどの発泡性成形断熱材や、例えばグラスウールなどの繊維系断熱材を用いることができる。成形断熱材で外周部断熱材３を構成する場合、外周部断熱材３は、複数の部材（例えば、半円筒状の２個の部材）に分割されていてもよいし、また、円筒状の１個の部材で構成されていてもよい。

上部断熱材１１は、貯湯タンク２の上面部を覆っている。下部断熱材１２は、貯湯タンク２の底面部を覆っている。上部断熱材１１、下部断熱材１２としては、例えば発泡ポリスチレンなどの発泡性成形断熱材や、例えばグラスウールなどの繊維系断熱材を用いることができる。

図３に示すように、真空断熱材５ａ，５ｂは、それぞれ、例えば発泡体、粉体、繊維体等をシート状に加工してなる芯材（コア材）７を有しており、この芯材７を外被材であるガスバリア性フィルム（プラスチックフィルム、プラスチック金属ラミネートフィルム等）で包んで内部を真空状態とし、ガスバリア性フィルムの周縁部を熱溶着等により密封した構成となっている。真空断熱材５ａ，５ｂでは、ガスバリア性フィルムが密封溶着された部分である溶着フィルム部６が芯材７のエッジ部から外側に張り出している。真空断熱材５ａの芯材７の下端のエッジ部と、真空断熱材５ｂの芯材７の上端のエッジ部とは、対向して配置されるが、両者の間には、隙間８ａが設けられている。この隙間８ａは、貯湯タンク２の周方向に沿って、水平方向に延在する。真空断熱材５ａ，５ｂの溶着フィルム部６は、折り曲げられることなく、芯材７のエッジ部より外側に張り出している。そして、真空断熱材５ａの溶着フィルム部６と、真空断熱材５ｂの溶着フィルム部６とは、隙間８ａの空間内において、互いに重なっている。

このように、本実施形態では、真空断熱材５ａ，５ｂの溶着フィルム部６を折り曲げたり、溶着フィルム部６を芯材７側に折り返して固定したりせず、芯材７のエッジ部から溶着フィルム部６をそのまま外側に張り出させている。このため、溶着フィルム部６の折り曲げ加工が不要であるので、作業時間の増加を回避することができる。また、溶着フィルム部６の折り曲げ時にガスバリア性フィルムに穴が開くようなことがないので、真空断熱材５ａ，５ｂを破損したり、スローリークが発生したりすることを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、溶着フィルム部６が芯材７と貯湯タンク２との間に挿入されることがなく、溶着フィルム部６は隙間８ａの空間に位置するので、溶着フィルム部６が貯湯タンク２の表面に密着することがない。このため、溶着フィルム部６は、貯湯タンク２の高温に直接に曝されることがないので、溶着フィルム部６の温度は芯材７の温度よりも１０℃〜２０℃程度低くなる。これにより、溶着フィルム部６の熱劣化による密封性の低下を確実に防止することができるので、経年による真空断熱材５ａ，５ｂの保温性能の低下を確実に抑制することができる。

なお、真空断熱材５ａの溶着フィルム部６と、真空断熱材５ｂの溶着フィルム部６とは、隙間８ａにおいて、少なくとも一部で互いに重なっていればよい。両真空断熱材５ａ，５ｂの溶着フィルム部６が互いに重なる程度の大きさの隙間８ａであれば、この隙間８ａからの放熱ロスは小さいので、貯湯タンク２の保温性能の低下は十分に抑制することができる。

また、隙間８ａの大きさＬは、溶着フィルム部６の張り出し長さ（芯材７の端面から溶着フィルム部６の先端までの長さ）以上であることが望ましい。これにより、溶着フィルム部６が芯材７と貯湯タンク２との間に挿入されることをより確実に防止することができる。なお、溶着フィルム部６の張り出し長さは、例えば１０〜２０ｍｍ程度とされる。

図２に示すように、本実施形態では、貯湯タンク２の胴部は、上下方向に関して、真空断熱材５ａと真空断熱材５ｂとに２分割して覆われているが、真空断熱材５ａと真空断熱材５ｂとの隙間８ａは、貯湯タンク２の全高の１／２の高さより下に位置している。貯湯タンク２内には、湯水の比重差により、上側に高温の湯が貯留され、下側に低温の水が貯留される。このため、貯湯タンク２の温度は、上部に近いほど高温で下部に近いほど低温となる傾向がある。よって、隙間８ａの位置が低いほど、隙間８ａからの放熱量を小さくすることができる。本実施形態では、隙間８ａの位置を貯湯タンク２の全高の１／２の高さより下に配置したことにより、隙間８ａからの放熱ロスを十分に小さくすることができ、また、貯湯タンク２内の湯水の対流を抑制することができる。このため、貯湯タンク２の保温性能を向上することができる。

図４に示すように、１個の真空断熱材５ａは、貯湯タンク２の周方向の一部（１／３周）を覆う大きさになっており、この真空断熱材５ａを３個配置することによって貯湯タンク２の胴部が全周に渡り覆われている。これら３個の真空断熱材５ａは、それらの芯材７同士の間に隙間８ｂを設けて配置されている。この隙間８ｂは、上下方向（鉛直方向）に延在する。隙間８を介して対向する一対の真空断熱材５ａの芯材７のエッジ部から張り出した溶着フィルム部６は、折り曲げられることなく、隙間８ｂにおいて、少なくとも一部で互いに重なっている。このような構成により、前述した隙間８ａによる効果と同様の効果が得られる。すなわち、溶着フィルム部６の折り曲げ加工が不要であるので、作業時間の増加を回避することができる。また、溶着フィルム部６の折り曲げ時にガスバリア性フィルムに穴が開くようなことがないので、真空断熱材５ａを破損したり、スローリークが発生したりすることを確実に防止することができる。また、高温の貯湯タンク２に溶着フィルム部６が密着することを回避できるので、溶着フィルム部６の熱劣化を確実に防止することができる。

また、本実施形態では、３個の真空断熱材５ａの芯材７間に設けられた隙間８ｂは、貯湯タンク２の中心に対し、等角度間隔（１２０°間隔）に配置されている。このような構成により、隙間８ｂからの放熱の影響を貯湯タンク２の周方向に関して均一に分散させることができるので、隙間８ｂからの放熱ロスの影響を十分に抑制することができる。

ただし、本発明では、上述したような構成に限らず、１個の真空断熱材で貯湯タンク２の胴部の全周を覆うように構成してもよい。その場合、１個の真空断熱材が貯湯タンク２の胴部を一周することによってその芯材７の両端のエッジ部が対向する部分において、両エッジ部の間に隙間が形成され、両エッジ部からそれぞれ張り出した溶着フィルム部６が当該隙間において少なくとも一部で互いに重なるように構成すればよい。

また、上述した実施の形態では、真空断熱材５ａ，５ｂを１層のみ設ける構成について説明したが、本発明では、複数層の真空断熱材を配設するようにしてもよい。また、上述した実施の形態では、貯湯タンク２の周方向についての真空断熱材５ａの配置について説明したが、貯湯タンク２の周方向についての真空断熱材５ｂの配置も、真空断熱材５ａと同様とすることが望ましい。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図５は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機が備える貯湯タンクユニット１を図２中のＢ−Ｂ線に相当する位置で切断した断面図（横断面図）である。図５に示すように、本実施形態において、１個の真空断熱材５ａは、貯湯タンク２の周方向の半分（１／２周）を覆う大きさになっており、この真空断熱材５ａを２個配置することによって貯湯タンク２の胴部が全周に渡り覆われている。この２個の真空断熱材５ａの芯材７間に設けられた隙間８ｂは、貯湯タンク２の中心に対し、等角度間隔（１８０°間隔）に配置されている。このような構成により、隙間８ｂからの放熱の影響を貯湯タンク２の周方向に関して均一に分散させることができるので、隙間８ｂからの放熱ロスの影響を十分に抑制することができる。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機が備える貯湯タンクユニット１を図２中のＢ−Ｂ線に相当する位置で切断した断面図（横断面図）である。図６に示すように、本実施形態において、１個の真空断熱材５ａは、貯湯タンク２の周方向の一部（約１／４周）を覆う大きさになっており、この真空断熱材５ａを４個配置することによって貯湯タンク２の胴部が全周に渡り覆われている。これら４個の真空断熱材５ａの芯材７間には、隙間８ｂが設けられている。

また、本実施形態では、外周部断熱材３は、その厚さが均一ではなく、貯湯タンク２の周方向において、厚さが厚い領域と、厚さが薄い領域とを有している。すなわち、貯湯タンク２の中心から外郭ケース１０の角部に向かう直線Ｃ上においては外周部断熱材３の厚さが最も厚く、貯湯タンク２の中心から外郭ケース１０の内壁面に下ろした垂線上においては外周部断熱材３の厚さが最も薄くなっている。外周部断熱材３の厚さが厚いほど、外周部断熱材３の熱抵抗は大きい。このため、外周部断熱材３の厚さが平均厚さより厚い領域ではその熱抵抗は比較的（平均値と比べて）大きく、外周部断熱材３の厚さが平均厚さより薄い領域ではその熱抵抗は比較的（平均値と比べて）小さい。

このように、外周部断熱材３の熱抵抗が相対的に大きい領域と相対的に小さい領域とが存在する場合、外周部断熱材３の熱抵抗が相対的に大きい領域に隙間８ｂを配置することが望ましい。外周部断熱材３の熱抵抗が相対的に大きい領域に隙間８ｂを配置することにより、隙間８ｂからの放熱を外周部断熱材３の断熱性によって確実に抑制することができるからである。このような配置によれば、貯湯タンク２からの放熱ロスを十分に軽減することができる。

特に、本実施形態では、外周部断熱材３の熱抵抗が最大となる箇所（貯湯タンク２の中心から外郭ケース１０の角部に向かう直線Ｃ上）に隙間８ｂを配置している。このため、外周部断熱材３の断熱性によって隙間８ｂからの放熱をより確実に抑制することができ、貯湯タンク２からの放熱ロスを更に軽減することができる。

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ 外周部断熱材
５ａ，５ｂ 真空断熱材
６ 溶着フィルム部
７ 芯材
８ａ，８ｂ 隙間
１０ 外郭ケース
１１ 上部断熱材
１２ 下部断熱材
１３ 脚

Claims (5)

1. 湯を貯留する略円筒形の貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを覆って設けられた少なくとも１つの真空断熱材と、
   を備え、
   前記真空断熱材は、芯材と、該芯材のエッジ部から折り曲げられずに外側に張り出した溶着フィルム部とを有し、
   対向して配置される一対の前記エッジ部の間に隙間が設けられ、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した前記溶着フィルム部が前記隙間において少なくとも一部で互いに重なり、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した前記溶着フィルム部が前記貯湯タンクに接触しない貯湯式給湯機。
2. 湯を貯留する略円筒形の貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを覆って設けられた少なくとも１つの真空断熱材と、
   を備え、
   前記真空断熱材は、芯材と、該芯材のエッジ部から折り曲げられずに外側に張り出した溶着フィルム部とを有し、
   対向して配置される一対の前記エッジ部の間に隙間が設けられ、当該両エッジ部からそれぞれ張り出した前記溶着フィルム部が前記隙間において少なくとも一部で互いに重なっており、
   前記貯湯タンクの胴部は、上下方向に関して、第１の真空断熱材と、該第１の真空断熱材の下側に位置する第２の真空断熱材とに２分割されて覆われており、
   前記第１の真空断熱材の芯材と、前記第２の真空断熱材の芯材との間に設けられた前記隙間は、前記貯湯タンクの全高の１／２の高さより下に位置している貯湯式給湯機。
3. 前記貯湯タンクの周方向の一部を覆う真空断熱材を複数個配置することによって前記貯湯タンクが全周に渡り覆われており、
   前記複数個の真空断熱材の外側から前記貯湯タンクを覆う外周部断熱材を備え、
   前記外周部断熱材は、前記貯湯タンクの周方向において、熱抵抗が大きい領域と熱抵抗が小さい領域とを有しており、
   前記複数個の真空断熱材の芯材間に設けられた前記隙間は、前記熱抵抗が大きい領域に位置している請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記貯湯タンクの周方向の一部を覆う真空断熱材を複数個配置することによって前記貯湯タンクが全周に渡り覆われており、
   前記複数個の真空断熱材の芯材間に設けられた前記隙間は、前記貯湯タンクの中心に対し等角度間隔で位置している請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
5. 前記隙間の大きさは、前記溶着フィルム部の張り出し長さ以上である請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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