JP5859617B1 - 貯湯タンクユニット - Google Patents

Abstract

【課題】配管の周囲に発泡断熱材が充填される場合に、配管素材の外面腐食を防止することが可能な、貯湯タンクユニットを提供する。【解決手段】貯湯タンク２と、前記貯湯タンク２を収容する外箱３Ａと、前記外箱３Ａと前記貯湯タンク２との間に発泡液６ａが注入され発泡してなる発泡断熱材６と、前記外箱３Ａの内部に収容されて前記発泡断熱材６の分解によって発生するアミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する配管１１，１２，１３，１４，１５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、貯湯タンクユニットに関する。

従来の貯湯タンクユニットとして、追い焚き回路、湯張り回路、一般給湯回路を構成する配管がステンレスを用いて形成されたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２１０１５７号公報

しかしながら、特許文献１は、給湯機の配管素材の内面の腐食防止を目的とするものであって、配管の周囲に発泡断熱材が充填される場合の、配管素材の外面の腐食防止に関しては、記載も示唆もない。

本発明は前記従来の問題を解決するものであり、配管の周囲に発泡断熱材が充填される場合に、配管素材の外面腐食を防止することが可能な、貯湯タンクユニットを提供することを目的とする。

本発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクを収容する外箱と、前記外箱に設けられこの外箱内部と連通する発泡液注入口と、前記外箱の内部に収容された配管と、前記外箱と前記貯湯タンクとの間の充填物である発泡断熱材としての発泡ポリウレタンと、を備え、前記配管は、周囲の少なくとも一部は前記発泡ポリウレタンに覆われ、前記発泡ポリウレタンの分解によって発生するアミン類またはアンモニアに対する耐食性を有することを特徴とする。

本発明によれば、配管の周囲に発泡断熱材が充填される場合に、配管素材の外面腐食を防止することが可能な貯湯タンクユニットを提供できる。

実施形態に係る貯湯タンクユニットを備えた給湯機を示す全体構成図である。 実施形態に係る貯湯タンクユニットの内部を示す斜視図である。 実施形態に係る貯湯タンクユニットを注入口側から見た正面図である。 実施形態に係る貯湯タンクユニットを貯湯タンクの上板側から見たときの断面図である。 （ａ）は注入時の発泡断熱材（発泡液）の流れを示す図、（ｂ）は、注入完了後の発泡断熱材（発泡液）の状態を示す図、（ｃ）は発泡途中の発泡断熱材の状態を示す図である。 実施形態に係る貯湯タンクユニットの横断面図である。 （ａ）は発泡断熱材（発泡液）の注入前の真空断熱材の被覆状態、（ｂ）は発泡断熱材（発泡液）の注入、発泡後の真空断熱材の被覆状態である。

以下、本発明の実施形態に係る貯湯タンクユニット１Ａについて図１ないし図７を参照して説明する。

（実施形態の説明）
まず、実施形態に係る貯湯タンクユニット１Ａを備えた給湯機Ｋについて図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る貯湯タンクユニットを備えた給湯機を示す全体構成図である。
図１に示すように、給湯機Ｋは、貯湯タンクユニット１Ａ、ヒートポンプユニット１０を含んで構成されている。

貯湯タンクユニット１Ａは、貯湯タンク２、外箱３Ａ、内脚（脚部）４、真空断熱材５、発泡断熱材６を含んで構成されている。

貯湯タンク２の下部には、水道水が導入される給水管１１（配管）が接続されている。貯湯タンク２の下部の水は、ポンプ（不図示）によって入水管１２（配管）を介してヒートポンプユニット１０に導入される。ヒートポンプユニット１０で加熱された温水は、出湯管１３を介して貯湯タンク２の上部に導入される。

このような貯湯タンク２内の温水の温度は、例えば、鉛直方向下方から上方にいくにしたがって高くなる。すなわち、貯湯タンク２内の下部から上部にかけて、相対的に低温、中温、高温の温度分布となっている。例えば、貯湯タンク２内の上部で約９０℃、中間部で約５０℃となっている。

ヒートポンプユニット１０は、貯湯タンク２から取り出した水を沸き上げるものであり、例えば、冷媒（例えば、二酸化炭素）を圧縮して高温・高圧にする圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と貯湯タンク２からの水とを熱交換することによって貯湯タンク２からの水を加熱する凝縮器と、凝縮器からの冷媒を減圧する減圧弁と、大気中の熱を吸熱して減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えて構成されている。なお、実施形態では、加熱手段として、ヒートポンプユニット１０を例に挙げて説明したが、加熱手段として、電気ヒータやガスで加熱するものであってもよい。

貯湯タンク２の上部から取り出された湯は、給湯管１４を通り、給水管１１に分岐して接続された分岐給水管（不図示）からの水と、混合弁１６を介して混合された後、給湯管１７を介して給湯端末１８から出湯される。なお、実施形態では、貯湯タンク２内部の湯を給湯端末１８に使用する場合を例に挙げて説明したが、貯湯タンク２の湯を給湯端末の湯として使用せずに給水された水を熱交換（加熱）するための熱媒体として使用するタイプの貯湯タンクユニット（直圧給湯式）に適用するものであってもよい。

外箱３Ａは、貯湯タンク２を収容する空間を有し、前方（正面側）に配管カバー３ｓが取り付けられている。配管カバー３ｓは、ヒートポンプユニット１０から貯湯タンク２に向かう出湯管１３、分岐給水管（不図示）、混合弁１６、給湯管１７などを収容する空間を有している。

図２は、実施形態に係る貯湯タンクユニット１Ａの内部を示す斜視図である。なお、図２は、外箱３Ａの前板３ａ側を切り欠いた状態を示し、また各種配管の図示を省略している。
図２に示すように、貯湯タンク２は、例えば、ステンレスなどの耐食性を有する材料によって、円筒形状の胴板２ａ、胴板２ａの上部開口を覆う略お椀状（半球状、器状）の上部鏡板２ｂ、胴板２ａの下部開口を覆う略お椀状（半球状、器状）の下部鏡板２ｃ、の３部材を溶接することで構成されている。

また、貯湯タンク２は、３本の内脚４（４Ａ），４（４Ｂ），４（４Ｃ）を介して外箱３Ａの底板３ｅに支持されている。また、各内脚４の下端は、ボルト止めなどの方法で外箱３Ａの底板３ｅに固定されている。なお、内脚４の本数は、３本に限定されるものではなく、４本以上であってもよい。

また、貯湯タンク２の外面（前面）には、上下方向に間隔を置いて温度センサＴ１，Ｔ２（サーミスタ）が設けられている。上側の温度センサＴ１は、貯湯タンク２の上部の温度である沸き上げ温度を検出するものである。下側の温度センサＴ２は、貯湯タンク２の中間部の中温水の温度を検出するものである。なお、温度センサＴ１，Ｔ２の個数は、実施形態に限定されるものではなく、貯湯タンク２の上部だけではなく、貯湯タンク２の上部から下部にかけて３個以上の温度センサが設けられる構成であってもよい。

外箱３Ａは、貯湯タンク２を収容する鋼板製のものであり、例えば貯湯タンク２の、前方に位置する前板３ａ（図１参照）、側方に位置する側板３ｂ，３ｂ、後方に位置する後板（背板）３ｃ（図１も併せて参照）、上方に位置する上板（天板）３ｄおよび下方（底側）に位置する底板３ｅによって縦長の四角箱状に構成されている。但し、外箱３Ａの形状は特にこれに限定されるものではなく、例えば、横断面視多角形状を有するものであってもよい。

配管カバー３ｓは、外箱３Ａの前方に設けられ、外箱３Ａの前板３ａ（図１参照）の上端から下端までの全体を覆う形状を有している。また、配管カバー３ｓの高さおよび幅（左右方向）は、外箱３Ａの高さおよび幅と同様に構成されている。これにより、外箱３Ａに配管カバー３ｓが取り付けられた状態では、外観視において縦長の直方体形状を呈するようになっている。

また、外箱３Ａの前板３ａの下部には、ウレタン発泡液などの発泡断熱材６の発泡液６ａ（図１および後記図４、図５（ａ）〜（ｃ）を参照）を注入するための注入口８，８が外箱３Ａの内部と連通するように前板３ａを貫通して形成されている。また、外箱３Ａの前板３ａの上部にも、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入するための注入口９，９が外箱３Ａの内部と連通するように前板３ａを貫通して形成されている。なお、注入口８，８，９，９は、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入する際に必要な孔であり、発泡断熱材６の発泡液６ａの注入・発泡後に蓋（カバー）などで閉じられるものである。

発泡断熱材６は、発泡スチロールのような予め成形された断熱材（成形断熱材）ではなく、貯湯タンク２と外箱３Ａとの間の発泡断熱空間に発泡断熱材の発泡液６ａを注入し、注入後に発泡させることで構成されるものである。この発泡断熱材６としては、例えば、硬質ポリウレタンフォームが用いられる。この硬質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分の２つのウレタン発泡液を、発泡剤、触媒、整泡剤の存在下で反応させることにより得られるものである。発泡剤としては、シクロペンタン、水、炭酸ガスなどである。なお、発泡断熱材６は、硬質ポリウレタンフォームに限定されるものではない。

内脚４は、断面視Ｌ字状に曲げ形成されたもの（いわゆるＬ型アングル）であり、下部
鏡板２ｃの上方から底板３ｅに向けて貯湯タンク２の軸方向に沿って延在するように配置されている。また、内脚４は、脚受部４ａを有し、この脚受部４ａが貯湯タンク２の外面に溶接によって固定されている。この脚受部４ａも、断面視Ｌ字状に曲げ形成されたものであり、内脚４の上部が挿入されるように構成されている。内脚４は、複数のボルトＢＴを介して脚受部４ａに固定されている。

また、各内脚４は、１２０度間隔で貯湯タンク２の周囲に配置されており、一の内脚４（４Ａ）が貯湯タンク２の前端部（最も前方に位置する部分）に配置され、他の内脚４（４Ｂ，４Ｃ）が貯湯タンク２の左右斜め後方を向くように配置されている。

底板３ｅの下面には、各内脚４に対応する位置に外脚７が固定されている。この外脚７は、アンカーボルト（不図示）などを介して設置箇所Ｇに固定されている。

真空断熱材５は、シート状のものであり、貯湯タンク２の胴板２ａの周囲に巻かれている。また、真空断熱材５は、グラスウールなどのガラス繊維からなるコア材、このコア材を包む外包材などで被覆して、外包材の内部が真空引きされることで構成されている。外包材は、ガスバリア性を有するアルミニウム製のラミネートフィルムなどで構成されている。

また、真空断熱材５は、例えばその軸方向および周方向の長さが貯湯タンク２の軸方向長さおよび全周の長さよりも短く形成され、貯湯タンク２と重ならない非重ね部５ｂ，５ａに脚受部４ａおよび温度センサＴ１，Ｔ２が位置するようにして貯湯タンク２に巻かれている。このようにするのは、脚受部４ａと貯湯タンク２との固定を確実なものとするためである。また、温度センサＴ１，Ｔ２に不具合が生じたときに、温度センサＴ１，Ｔ２の交換を容易にするためである。但し、真空断熱材５の装着位置に関しては特にこれには限定されない。例えば、外箱３Ａの内周面に真空断熱材５を装着してもよい。

図３は、貯湯タンクユニットを注入口側から見た正面図、図４は、実施形態に係る貯湯タンクユニットを貯湯タンクの上板側から見たときの断面図である（以下、適宜相互参照）。なお、図３および図４は、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入する前の状態を示している。
図３に示すように、貯湯タンク２の下部においては、注入口８，８側を通して外箱３Ａの後板３ｃを見たときに、内脚４（４Ａ）が幅方向の中央部に位置し、他の内脚４，４（４Ｂ，４Ｃ）が幅方向の略両端に位置している。また、給水管１１および入水管１２が、貯湯タンク２の中心側から外周側（図示鉛直方向の手前側）に向けて底板３ｅの近傍を通り、内脚４（４Ａ）に沿って上方に向けて配設されている。

また、外箱３Ａの側板３ｂと貯湯タンク２との間には、隙間ｓ１，ｓ１が形成されている。この隙間ｓ１，ｓ１にも発泡断熱材６が充填されるようになっている。ところで、貯湯タンク２が側板３ｂに直接に接していると、貯湯タンク２内の熱が外箱３Ａを通して貯湯タンクユニット１Ａの外部に逃げるおそれがある。しかし、外箱３Ａの側板３ｂと貯湯タンク２との間に隙間ｓ１を確保することで、熱の漏えいを抑制できるので、給湯機Ｋとしての効率が低下するのを抑制できる。なお、隙間ｓ１は、熱の漏えいを抑えることができる程度の最小限の距離に設定することで、貯湯タンクユニット１Ａをコンパクトに構成することが可能になる。

一方（図示左側）の注入口８Ａ（８）は、貯湯タンク２、内脚４Ｂ、入水管１２および内脚４Ａのすべてから外れた位置に形成され、注入口８Ａを介して外箱３Ａの後板３ｃ（奥）を見通すことができる位置に形成されている。換言すると、注入口８Ａから見たときの平面視において、注入口８Ａは、貯湯タンク２、内脚４Ｂ、入水管１２および内脚４Ａと重ならない位置に形成されている。

他方（図示右側）の注入口８Ｂ（８）についても同様に、貯湯タンク２、内脚４Ｃ、給水管１１および内脚４Ａのすべてから外れた位置に形成され、注入口８Ｂを介して外箱３Ａの後板３ｃ（奥）を見通すことができる位置に形成されている。換言すると、注入口８Ｂからみたときの平面視において、注入口８Ｂは、内脚４Ｃ、貯湯タンク２、給水管１１および内脚４Ａと重ならない位置に形成されている。

貯湯タンク２の上部においては、発泡断熱材６の発泡液６ａの注入口９，９側から外箱３Ａ内を見たときに、出湯管１３および給湯管１４が、貯湯タンク２の中心側から外周側に向けて（後記図４も併せて参照）上部鏡板２ｂに沿って、正面側（配管カバー３ｓ側）に向けて延びている。また、給湯機Ｋが浴槽（不図示）を備えるものでは、貯湯タンク２内に追焚き用の熱交換器ＨＥが設置され、その熱交換器ＨＥに接続される浴槽戻り管１５が貯湯タンク２の上部に接続されている。この浴槽戻り管１５も、前記出湯管１３や給湯管１４と同様に、貯湯タンク２の中心側から正面側（配管カバー３ｓ側）に向けて延びている。なお、以下の説明において熱交換器ＨＥ、および浴槽戻り管１５は必ずしも必須の構成ではない。すなわち、熱交換器ＨＥ、および浴槽戻り管１５を備えていない貯湯タンクユニットにおいても、本発明の実施形態が適用できることは言うまでもない。

注入口９，９（９Ａ，９Ｂ）は、貯湯タンク２、出湯管１３、給湯管１４および浴槽戻り管１５から外れた位置に形成され、注入口９Ａ，９Ｂを通して外箱３Ａの後板３ｃを見通すことができる位置に形成されている。換言すると、注入口９Ａ，９Ｂから見たときの平面視において、注入口９Ａ，９Ｂは、貯湯タンク２、出湯管１３、給湯管１４および浴槽戻り管１５と重ならない位置に形成されている。

貯湯タンク２上部の給湯管１４は、上部鏡板２ｂの略頂部付近にソケット２０を介して配設されている。なお、図３において出湯管１３、浴槽戻り管１５のソケット２０は省略している。ソケット２０は、例えば給湯管１４を挿通するための中空円筒部と、中空円筒部から突起状に飛び出すような形状を有するフランジ部とを含んでなる。
ソケット２０には、前記のフランジ部と、中空円筒部との段差部分に、支持部材４０が係合される。この支持部材４０は、例えば中空有底の略円筒形状を呈しており、底部の中空径がソケット２０の中空円筒部の外径と略等しくなるような形状を有するクランプである。そして、給湯管１４を挿通するための切り欠き２１が設けられている。この支持部材４０は、外箱３Ａの上板３ｄと溶接やボルト止めなどの方法によって固定されている。換言すると、支持部材４０は給湯管１４を貯湯タンク２に固定するためのソケット２０と係合するクランプであり、このクランプは外箱３Ａのうち貯湯タンク２の一端側である内脚４の側とは反対側となる他端側と対向する面の内面に固定されている。

ところで、従来の貯湯タンクユニットでは、貯湯タンクに給水する水として、井戸水などの高硬度水が使用された場合、配管に黄銅などの銅合金が用いられていると、経年劣化で配管内面が腐食し、応力腐食割れを起こすことが知られている（例えば参考文献１：「大津武通、『銅合金の応力腐食割れ』、防蝕技術、Ｖｏｌ．１２（１９６３）、Ｎｏ．９、Ｐ４１２−４２３、または、https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcorr1954/12/9/12_9_413/_pdf、インターネット、平成２６年８月１日検索」を参照）。ゆえに、この課題に対処することを目的として、配管類をすべてステンレスとした製品が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

但し、貯湯タンクに給水する水として、井戸水などの高硬度水を用いない場合には、配管内面の腐食の問題は敢えて考慮する必要がないために、コスト対効果の関係で、銅合金を配管に使用する事例が多数見受けられている。
これに対して、本発明の実施形態の貯湯タンクユニット１Ａでは、貯湯タンク２に給水させる水の種類を問わず、外箱３Ａの内部に収容される配管はすべて、アミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する配管が使用されている。具体的には、外箱３Ａ内に収容される少なくとも給水管１１、入水管１２、出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５を含むあらゆる配管が、アミン類またはアンモニアに対する耐食性配管で構成されている。なお、ここでいう配管とは、パイプ、チューブ、ホースなどの形態を問わず、これらをすべて包含する概念である。

アミン類またはアンモニアに対する耐食性を有した素材によりなる配管とする理由は、以下の通りである。前記したとおり、本発明の実施形態に係る貯湯タンクユニット１Ａには、外箱３Ａと、貯湯タンク２との間の隙間に発泡断熱材６の発泡液６ａが注入される。この発泡液６ａに含まれるポリオールの水酸基とイソシアネート成分のイソシアネート基が反応してポリウレタンを形成する。ポリウレタンが形成される際に、発泡剤を発泡させることにより、発泡ポリウレタンとなり、発泡ポリウレタンよりなる発泡断熱材６が外箱３Ａと貯湯タンク２との間に隙間なく充填される。この発泡ポリウレタンよりなる発泡断熱材６は、合成直後から、貯湯タンク２や配管の周囲に付着する水分（例えば結露水）による加水分解により、または周囲の熱による熱分解により、劣化が進行する。ポリウレタンの加水分解反応の例、あるいはポリウレタンの熱分解の例を以下に示す。

ここで、化学式１は発泡断熱材６を形成する発泡ポリウレタンの加水分解の例を示す化学反応式、化学式２は発泡断熱材６を形成する発泡ポリウレタンの熱分解の例を示す化学反応式である。式中Ｒ，Ｒ´は例えばアルキル基を示す。なお、Ｒ，Ｒ´は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。貯湯タンク２や配管の周囲に付着する水分とは、例えば結露水が挙げられる。また、貯湯タンク２や配管の周囲の熱とは、例えば貯湯タンク２や配管の内部の湯の熱が直接的に、あるいは真空断熱材５が巻かれている場合はその隙間などを介して間接的に、熱伝達される場合が考えられる。
一般に、ポリウレタンの構造式中におけるカルボニル基は水（Ｈ_２Ｏ）の酸素（Ｏ）による求核反応を受けやすい。このため、ポリウレタン中のウレタン結合が周囲の水分と反応することにより、ポリウレタンはイソシアネート成分と、ポリオール成分とに分解される（加水分解）。また、ポリウレタン中のウレタン結合はＣ−Ｏ間において比較的結合が弱く、ポリウレタンは熱に曝されることによりイソシアネート成分と、ポリオール成分とに分解される（熱分解）。
さらに、ポリウレタンの分解により生成したイソシアネート成分のイソシアネート基と、水（Ｈ_２Ｏ）が反応することにより、イソシアネート成分は、アミノ基を有するアミン成分と二酸化炭素（ＣＯ_２）とに分解される（加水分解）。

化学式３に示すように、イソシアネート成分が加水分解されると、第一級アミンと、二酸化炭素が生成される。化学式中、アミン類のアルキル基（Ｒ）が水素原子（Ｈ）である場合は、当該アミン類はアンモニア（ＮＨ_３）となり、アンモニアが生成される。以上を換言すると、化学式１〜３に示すように、前記発泡断熱材６の分解によってアミン類またはアンモニアが生成される。
ところで、このようにして発生するアンモニアは、例えば黄銅などの銅合金の腐食媒としてかなり広く知られており、アンモニアは水に非常によく溶けるため、湿度により影響を受けることも知られている。つまり、アンモニアガス雰囲気中において、黄銅などの銅合金の応力腐食割れがかなり顕著に起こることが知られている（例えば、前出の参考文献１のｐ４１８「３・２ アンモニア」の節を参照）。
ゆえに、配管が従来のように黄銅などの銅合金素材で構成されている場合には、給水する水の硬度などの水質に係らず、発泡ポリウレタンよりなる発泡断熱材６の分解による劣化が進むとともに発生するアンモニアによって、配管の外部表面の腐食が進行してしまう。そして、さらに経年劣化が進むと、応力腐食割れを起こしてしまう場合がある。
この課題に対処するために、本発明の実施形態に係る貯湯タンクユニット１Ａの外箱３Ａの内部に収容される配管はすべて、アミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する配管で構成されている。

なお、このようなアミン類またはアンモニアに対する耐食性配管の具体的な候補としては、例えば、ステンレスの配管であってもよいし、樹脂製の配管であってもよい。また、これら以外の素材の配管であってもよい。さらには、例えば配管の継ぎ手などの部材には、ベンゼン環に硫黄が結合したポリマー（重合体）であり、耐熱・耐圧強度性能に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂の部材を併用すると、耐食性に加え変形量も抑えられてより好適であるといえる。また、例えば耐食性配管をステンレスの配管とした場合には、耐食性以外のメリットとして、外表面に汚れが付きにくい、内表面に水垢が付きにくい、錆びにくい、などの効用も享受することができて好適である。

この状態で、図４に示すように、注入口９Ａ，９Ｂを鉛直方向上向きにし、注入口９Ａ，９Ｂから発泡断熱材６の発泡液６ａが鉛直方向下方に向けて注入される。つまり、注入口９Ａ，９Ｂが鉛直方向の上側となり、外箱３の後板３ｃが鉛直方向の下（底）側となる。

ところで、注入口９Ａ，９Ｂから発泡前の発泡断熱材６の発泡液６ａを注入したときに、発泡断熱材６の発泡液６ａが外箱３Ａの後板３ｃに到達する途中で出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５、ソケット２０、支持部材４０などの他の部材に接触すると、出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５、ソケット２０、支持部材４０などの他の部材において発泡が開始されることになり、他の部材の後ろ側に発泡断熱材６が行き渡らなくなるおそれがある。そこで、実施形態では、注入口９Ａ，９Ｂから発泡前の発泡断熱材６の発泡液６ａを鉛直方向下方に向けて注入したときに、発泡断熱材６の発泡液６ａが貯湯タンク２、出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５、ソケット２０、支持部材４０に接触することなく、外箱３Ａの後板３ｃの内壁面３ｃ１に到達するようにしたものである。これにより、発泡断熱材６を底側から上方に向けて発泡させることができ、貯湯タンク２と外箱３Ａとの間の隙間全体に発泡断熱材６を行き渡らせることができる。

なお、注入口８Ａ，８Ｂから発泡断熱材６の発泡液６ａを注入する場合においても注入口８Ａ，８Ｂから注入された発泡断熱材６の発泡液６ａが、貯湯タンク２、内脚４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、給水管１１および入水管１２に接触することなく外箱３Ａの後板３ｃの内壁面３ｃ１に到達するようになっている。これにより、発泡断熱材６を底側から上方に向けて発泡させることができ、貯湯タンク２と外箱３Ａとの間の隙間全体に発泡断熱材６を行き渡らせることができる。

また、外箱３Ａの後板３ｃと貯湯タンク２との間には、隙間ｓ２が形成されている。この隙間ｓ２にも発泡断熱材６が充填されるようになっている。また、外箱３Ａの前板３ａと貯湯タンク２との間にも隙間ｓ３が形成されている。このように、隙間ｓ２，ｓ３を確保することで、熱の漏えいを抑制できるので、給湯機Ｋとしての効率が低下するのを抑制できる。なお、隙間ｓ２，ｓ３は、熱の漏えいを抑えることができる程度の最小限の距離に設定することで、貯湯タンクユニット１Ａをコンパクトに構成することが可能になる。

図５（ａ）は注入時の発泡断熱材（発泡液）の流れを示す図、図５（ｂ）は、注入完了後の発泡断熱材（発泡液）の状態を示す図、図５（ｃ）は発泡途中の状態を示す図である。なお、出湯管１３および浴槽戻り管１５の記載は省略している。
図５（ａ）に示すように、配管カバー３ｓ（図１参照）を取り付ける前に、貯湯タンク２を内脚４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、および支持部材４０で外箱３Ａ内に固定したものを、外箱３Ａを横倒しにして、外箱３Ａの使用時の上下が水平方向、かつ、前板３ａを上向きとして、注入口８，９が上向きとなる状態とする。このように外箱３Ａを横倒しにした状態において、発泡断熱材６の発泡液６ａが発泡するときの押圧力で外箱３Ａが変形しないように、外箱３Ａの周囲を発泡管理治具（やとい、ともいう）３０で覆う（図５の二点鎖線参照）。発泡管理治具３０は、外箱３Ａの周囲全体を取り囲み、前板３ａ、側板３ｂ，３ｂ、後板３ｃ、上板３ｄ、底板３ｅのすべてを押し付ける板状の治具を備えている。そして、発泡管理治具３０の外側から、注入口８，９に対応する位置に予め形成されたノズル３１を注入口８，９に挿入し、注入口８，９から発泡断熱材６の発泡液６ａを注入する。

これにより、注入口９Ａ，８Ｂから注入された発泡断熱材６の発泡液６ａは、貯湯タンク２、出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５、ソケット２０、支持部材４０に邪魔されることなく、底側（後板３ｃ）の内壁面３ｃ１に到達する。そして、発泡断熱材６の発泡液６ａは、後板３ｃの内壁面３ｃ１に沿って広がり、図５（ｂ）に示すように、内壁面３ｃ１の一面に所定の深さで広がる。なお、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入する深さは、発泡断熱材６の発泡倍率に応じて適宜変更することができる。

その後に発泡断熱材６が発泡を開始して、図５（ｃ）に示すように、外箱３Ａの後板３ｃ側（図示下側、底側）から前板３ａ側（図示上側）に向けて徐々に発泡する。そして、発泡断熱材６が前板３ａの内壁面３ａ１まで発泡し、外箱３Ａと貯湯タンク２との間の隙間全体が発泡断熱材６で満たされる。
このとき、貯湯タンク２の下側（図５（ａ）の紙面左側）は、外箱３Ａに固定された内脚４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって、発泡断熱材６の発泡圧力Ｐａ（図５（ｂ），図５（ｃ）の白抜き矢印参照）を受けたとしても浮き上がりなどの位置ずれが防止される。また、貯湯タンク２の上側（図５（ａ）の紙面右側）も、外箱３Ａに固定された支持部材４０によって、発泡断熱材６の発泡圧力Ｐａ（図５（ｂ），図５（ｃ）の白抜き矢印参照）を受けたとしても浮き上がりなどの位置ずれが防止される。
また、発泡管理治具３０によって外箱３Ａの外面全体が抑えつけられているので、発泡断熱材６が発泡するときの発泡圧力Ｐａによって外箱３Ａが膨らむ（変形する）のを防止することができる。そして、発泡断熱材６は、発泡が完了した後に硬化する。

図６は、貯湯タンクユニットの横断面図である。
図６においてドット表示で示すように、発泡断熱材６は、貯湯タンク２に巻かれた真空断熱材５と外箱３Ａとの間に設けられている。

また、貯湯タンクユニット１Ａの前部においては、外箱３Ａと該外箱３Ａに最も接近する貯湯タンク２との間に隙間ｓ３が形成され、この隙間ｓ３に発泡断熱材６が充填されている。また、貯湯タンク２の真空断熱材５が巻かれていない非重ね部５ａにも発泡断熱材６が充填されている。

また、貯湯タンクユニット１Ａの両側部においては、外箱３Ａと該外箱３Ａに最も接近する真空断熱材５との間に隙間ｓ１，ｓ１が形成され、各隙間ｓ１に発泡断熱材６が充填されるようになっている。同様に、貯湯タンクユニット１Ａの後部においては、外箱３Ａと該外箱３Ａに最も接近する真空断熱材５との間に隙間ｓ２が形成され、この隙間ｓ２に発泡断熱材６が充填されている。

このように、貯湯タンク２と外箱３Ａとの間に隙間ｓ３、および真空断熱材５と外箱３Ａとの間に隙間ｓ１，ｓ１，ｓ２を形成し、ここに発泡断熱材６を設置することにより、貯湯タンク２内の熱が、真空断熱材５を通って外箱３Ａの外部に漏洩するのを抑制することができる。

図７（ａ）は、発泡断熱材（発泡液）の注入前の真空断熱材の被覆状態、図７（ｂ）は発泡断熱材（発泡液）の注入、発泡後の真空断熱材の被覆状態である。
ところで、真空断熱材５は、発泡断熱材６などと比べて断熱性能に優れているが、真空引きなどにより、圧縮されて硬化している。このように硬化したものを任意に曲げたり、貯湯タンク２の外面の円柱形状に密着固定するように配置するには困難が伴う。

そこで、実施形態では、真空断熱材５と発泡断熱材６とを併用することにより、発泡断熱材６の発泡時の圧力を利用することで真空断熱材５を貯湯タンク２の外周面に密着させることができる。また、実施形態では、成形された発泡断熱材ではなく、注入後に発泡させる発泡断熱材６の発泡液６ａを使用することにより、真空断熱材５では埋めることのできない隙間ｓ１，ｓ２，ｓ３、上部鏡板２ｂ、下部鏡板２ｃの周囲の隙間を発泡断熱材６により埋めることができる。これにより、断熱性能の向上を図ることができる。

すなわち、図７（ａ）に示すように、発泡断熱材６の発泡液６ａを充填する前に、真空断熱材５を貯湯タンク２の外面に巻き付けると、貯湯タンク２の外面と真空断熱材５との間に隙間Ｓが形成される。しかし、図７（ｂ）に示すように、外箱３Ａと真空断熱材５との間に発泡断熱材６の発泡液６ａを注入することにより、発泡断熱材６が発泡するときの発泡圧力Ｐａが真空断熱材５を貯湯タンク２に押し付ける方向に作用することで、真空断熱材５が貯湯タンク２の外面に密着するようになる。

このように、真空断熱材５を貯湯タンク２に密着させることができるので、貯湯タンクユニット１Ａにおいて、断熱性能を向上することが可能になる。これにより、高い省エネ性能を有する貯湯タンクユニット１Ａを得ることが可能になる。

（作用・効果）
改めて本発明の実施形態の作用・効果をまとめると、以下のようになる。
実施形態の貯湯タンクユニット１Ａでは、注入口９Ａ，９Ｂが、当該注入口９（９Ａ，９Ｂ）から外箱３Ａ内を見たときに、貯湯タンク２、配管（出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５）、ソケット２０、および支持部材４０に邪魔されずに外箱３Ａの奥（後板３ｃ）を見通すことができる位置に配置されている。これによれば、注入口９Ａ，９
Ｂから発泡断熱材６の発泡液６ａを注入したときに、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入口９Ａ，９Ｂから後板３ｃの内壁面３ｃ１に直接に供給することができるので、貯湯タンク２の上方において発泡断熱材６を外箱３Ａと貯湯タンク２との間の隙間全体に充填することができる。よって、高い断熱性能を有する貯湯タンクユニット１Ａを得ることができる。

また、実施形態の貯湯タンクユニット１Ａでは、注入口８Ａ，８Ｂが、当該注入口８（８Ａ，８Ｂ）から外箱３Ａ内を見たときに、貯湯タンク２、配管（給水管１１、入水管１２）および内脚４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に邪魔されずに外箱３Ａの奥（後板３ｃ）を見通すことができる位置に配置されている。これによれば、注入口８Ａ，８Ｂから発泡断熱材６の発泡液６ａを注入したときに、発泡断熱材６の発泡液６ａを注入口８Ａ，８Ｂから後板３ｃの内壁面３ｃ１に直接に供給することができるので、貯湯タンク２の下方において発泡断熱材６を外箱３Ａと貯湯タンク２との間の隙間全体に充填することができる。よって、高い断熱性能を有する貯湯タンクユニット１Ａを得ることができる。

また、一般に貯湯タンク２は発泡断熱材６の発泡液６ａを外箱３Ａ内部に注入する際は中が空なので発泡圧力Ｐａによる浮力を受けて位置ずれしやすくなっている。しかし、実施形態の貯湯タンク２は、下側（図５（ａ）の紙面左側）は脚受部４ａを介して内脚４Ａ，４Ｂ，４Ｃが外箱３Ａと固定されるとともに、上側（図５（ａ）の紙面右側）もソケット２０を介して支持部材４０が外箱３Ａに固定される構造を有している。これにより、発泡断熱材６の発泡圧力Ｐａ（図５（ｂ），図５（ｃ）の白抜き矢印参照）を受けても、貯湯タンク２の動きが規制されるので、貯湯タンク２の浮き上がりなどの位置ずれ現象を確実に防ぐことができる。

また、実施形態によれば、貯湯タンク２には、シート状の真空断熱材５が巻かれているので、断熱性をさらに高めることができるとともに、発泡断熱材６の発泡圧力Ｐａによって真空断熱材５を貯湯タンク２の外周面に密着させることができるので、より高い断熱性能を有する貯湯タンクユニット１Ａを得ることができる。

また、実施形態によれば、内脚４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）が３本で構成されているので、貯湯タンク２を外箱３Ａ内において安定して容易に支持させることができ、また、注入口８，８を、貯湯タンク２、配管（給水管１１、入水管１２）および内脚４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に邪魔されずに後板３ｃを見通すことができる位置に形成することができる。

また、実施形態によれば、外箱３Ａの内部に収容されるあらゆる配管が、アミン類またはアンモニアに対する耐食性配管で構成されている。具体的には、外箱３Ａ内に収容される少なくとも給水管１１、入水管１２、出湯管１３、給湯管１４、浴槽戻り管１５を含むあらゆる配管が、アミン類またはアミン類またはアンモニアに対する耐食性配管で構成されている。これにより、発泡断熱材６が水分や熱によって化学反応を起こし、例えばウレタン結合が分解されてアンモニアのガスを生じても、このアンモニアガスが腐食媒となって応力腐食割れを起こしてしまう、といったことがない。これにより、気密性が高まるので、応力腐食割れによる水漏れを起こすことがなくなる。すなわち、高い貯湯性能を備えた貯湯タンクユニット１Ａを実現することができる。

ところで、貯湯タンクユニット１Ａは、家庭用などでは、屋外など外気（雨）に曝される場所に設置されることが一般的である。また、発泡断熱材６は、水に弱い性質を有するので、水と接触しない構成であることが望ましい。そこで、実施形態では、注入口８，８が配管カバー３ｓ側（前板３ａ側）に配置することで、発泡断熱材６の発泡液６ａの注入、発泡が完了した後、注入口８，８が配管カバー３ｓ（図１参照）によって覆われることになる。したがって、水（雨水）の浸入口となる注入口８，８が配管カバー３ｓで覆われることになり、注入口８，８に水浸入対策（例えば、注入口８，８に蓋をしてさらに蓋の隙間をシール部材で埋める対策）を施さなくても、簡単な蓋で注入口８，８を塞ぐだけで、注入口８，８からの水の浸入を防止することができる。よって、貯湯タンクユニット１Ａの構成を簡略化できる。

上記した実施形態は本発明を分かりやすくするために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態
の構成に、他の実施形態の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、実施形態では、真空断熱材５を貯湯タンク２の外周面に接触するようにして巻く構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、外箱３の内壁面（前板３ａ、側板３ｂ、後板３ｃ、上板３ｄ、底板３ｅの各内壁）に真空断熱材５を配置する構成であってもよい。これにより、貯湯タンク２の側面（周面側）だけではなく、貯湯タンク２の上方および下方も含めて、貯湯タンク２の周囲全体を覆うことができる。

また、実施形態の変形例として、外箱３Ａは、横断面視正八角形状に形成してもよい。このようにしても、貯湯タンク２と外箱との距離が周方向においてほぼ同じになるので、貯湯タンク２の周囲に充填される発泡断熱材６の充填量が前後左右でほぼ同じになる。これにより、貯湯タンク２に作用する発泡断熱材６の発泡圧力Ｐａを均一にでき、貯湯タンク２が変形するなどといった不具合が発生するのを防止することができる。

また、実施形態では、支持部材４０を給湯管１４のソケット２０に係合させる構成としたが、これに限らない。支持部材４０は、設置配管の種類を問わない。例えば、出湯管１３、浴槽戻り管１５のソケット２０にそれぞれ係合させる構成としてもよい。

また、本発明は、貯湯タンク２の上部から取り出した熱水と水道水とを熱交換して温水とした水道水を蛇口やシャワーなどの給湯端末１８に給湯する水道直圧式の給湯装置など、給湯装置の種類を問わず適用することができる。
また、追い炊き熱交換器ＨＥが貯湯タンクの外部に備わる給湯装置に適用することができる。

１Ａ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
２ａ 胴板
２ｂ 上部鏡板
２ｃ 下部鏡板
３Ａ 外箱
３ａ 前板（外箱の鉛直方向の上面）
３ｂ 側板
３ｃ 後板（外箱の鉛直方向の下面）
３ｃ１ 内壁面
３ｄ 上板（貯湯タンクの他端側と対向する面）
３ｅ 底板（貯湯タンクの一端側と対向する面）
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 内脚
４ａ 脚受部
８，９ 注入口
３ｓ 配管カバー
５ 真空断熱材
５ａ，５ｂ 非重ね部
６ 発泡断熱材
６ａ 発泡液（発泡断熱材）
８，８Ａ，８Ｂ，９，９Ａ，９Ｂ 注入口
１０ ヒートポンプユニット
１１ 給水管（配管）
１２ 入水管（配管）
１３ 出湯管（配管）
１４ 給湯管（配管）
１５ 浴槽戻り管（配管）
１６ 混合弁
１７ 給湯管
１８ 給湯端末
２０ ソケット
２１ 切り欠き
３１ ノズル
３２ 孔
４０ 支持部材
Ｓ，ｓ１，ｓ２，ｓ３ 隙間
Ｔ１，Ｔ２ 温度センサ
ＢＴ ボルト
ＨＥ 熱交換器
Ｇ 設置場所
Ｋ 給湯機
Ｐａ 発泡圧力
ｇ 鉛直方向の下向き

Claims (4)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを収容する外箱と、
   前記外箱に設けられこの外箱内部と連通する発泡液注入口と、
   前記外箱の内部に収容された配管と、
   前記外箱と前記貯湯タンクとの間の充填物である発泡断熱材としての発泡ポリウレタンと、
   を備え、
   前記配管は、周囲の少なくとも一部は前記発泡ポリウレタンに覆われ、前記発泡ポリウレタンの分解によって発生するアミン類またはアンモニアに対する耐食性を有する
   ことを特徴とする貯湯タンクユニット。
2. 前記配管は少なくとも、前記貯湯タンクへと水道水が導入される給水管、前記貯湯タンクからヒートポンプへの入水管、前記ヒートポンプから前記貯湯タンクへの出湯管、前記貯湯タンクから給湯端末への給湯管を含むことを特徴とする、請求項１に記載の貯湯タンクユニット。
3. 前記配管は、ステンレスで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の貯湯タンクユニット。
4. 前記発泡ポリウレタンは硬質ポリウレタンフォームであることを特徴とする、請求項１に記載の貯湯タンクユニット。

Images