JP6089803B2 - 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、例えば発泡ポリスチレン等の発泡性成形断熱材が従来より用いられているが、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ことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。真空断熱材は、発泡体、粉体、繊維体等からなるシート状の芯材（コア材）と、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）で構成された外皮材とからなり、内部が真空に近い減圧状態にされたものである。真空断熱材は、極めて高い断熱性能を有しているが、外皮材に穴が開いて内部の減圧状態が損なわれると、断熱性能が大きく低下する。すなわち、真空断熱材は、外皮材に小さな穴が開いただけで、スローリークを起こし、実質的に破損するので、慎重な取り扱いが必要になる。

特許文献１に記載の装置では、真空断熱材は、貯湯タンクと外郭ケースとの間の空間に、発泡断熱材と併用して設けられている。この発泡断熱材は、貯湯タンクの側面と外郭ケースの側面が近接する部分に凹部を有し、この凹部の左右に一対の溝が設けられており、平板状の真空断熱材をこの溝に上下方向からスライドして取り付けるようになっている。

特開２００９−１４２６７号公報

しかしながら、特許文献１の装置構成では、縦長な大判の真空断熱材を、発泡断熱材の凹部に上下方向からスライドして取り付ける必要があるため、真空断熱材が挿入しづらい。また、真空断熱材を発泡断熱材の凹部にスライドして挿入する際に、発泡断熱材の凹部が破損する懸念がある。更に、発泡断熱材と真空断熱材との接触挿入により、真空断熱材にダメージを与え、真空断熱材がスローリークを起こして断熱性能を損なう懸念がある。

また、特許文献１の装置構成では、縦長な大判の真空断熱材の寸法に生ずる公差を考慮して、発泡断熱材の凹部に沿って全数問題なくスライドして取り付け可能なように、凹部の左右の一対の溝は、真空断熱材の寸法公差を吸収できるだけの大きめな溝にする必要がある。そのため、発泡断熱材の凹部の溝と真空断熱材との間には隙間が生じてしまう。その結果、発泡断熱材と真空断熱材との間の隙間からの熱漏洩により、貯湯タンクの断熱性能を損なう懸念がある。

更に、特許文献１の装置構成では、修理やメンテナンス時に真空断熱材を着脱する際には、縦長な大判の真空断熱材を上方へスライドさせて取り外す必要があるため作業性が悪く、また、設置環境によっては、真空断熱材が屋根等と接触して、取り外せない場合が想定される。更に、取手の無い真空断熱材の表面を触って持ち上げて外す必要があるため、真空断熱材が破損する懸念がある。

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、真空断熱材の取り付けが容易であり、且つ、真空断熱材の性能劣化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、湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクを収容する略直方体形状の外郭ケースと、外郭ケースの内面に重ねて設置された平板状の真空断熱材と、外郭ケースの一つの面の内面に設置された真空断熱材と、一つの面に隣接する外郭ケースの他の面の内面に設置された真空断熱材との隙間を埋めるように位置する断熱材である隙間断熱材と、を備え、真空断熱材は、芯材を内蔵した本体部と、該本体部の外周側に外皮材により形成されたヒレ部とを有し、隙間断熱材は、上記一つの面と上記他の面とが形成する角部にあり、ヒレ部は、貯湯タンク側に曲げられており、隙間断熱材は、ヒレ部を曲げた状態に押さえる押さえ部を有するものである。

本発明によれば、貯湯タンクに沿って真空断熱材を曲げる必要がないため、真空断熱材の曲げ加工時に真空断熱材の外皮材に穴を開けるリスクがないとともに、真空断熱材の取り付け作業が容易で、コストを抑制することができる。また、真空断熱材のヒレ部を貯湯タンク側に曲げたことにより、日射等の輻射熱により外郭ケースの温度が上昇して高温になった場合でも、ヒレ部の温度上昇を抑え、真空断熱材の性能劣化を確実に抑制することができる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａで切断した断面図である。 本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機における外郭ケースのパネルおよび真空断熱材を内面側から見た図である。 本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａに相当する平面で切断した断面図である。 本発明の実施の形態４の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａに相当する平面で切断した断面図である。

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の貯湯式給湯機の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａで切断した断面図である。これらの図に示す本実施の形態１の貯湯式給湯機１は、貯湯タンク２を備えている。貯湯式給湯機１は、外部から供給される水を熱源機により加熱して生成した高温の湯を貯湯タンク２内に貯え、その貯えた湯を給湯端末（図示省略）へ供給するものである。なお、上記熱源機としては、例えば、貯湯タンク２内に設置される電気ヒータ、あるいは貯湯タンク２とは別個に設けられるヒートポンプユニットなどが用いられるが、本実施の形態では図示および説明を省略する。

図１に示すように、貯湯式給湯機１は、略直方体形状をなす外郭ケース１０と、この外郭ケース１０を地面または台座等に固定する複数の脚部２０とを有している。外郭ケース１０および脚部２０は、金属材料で構成されることが好ましい。外郭ケース１０は、水平面に対し略垂直な面を形成するパネル１０ａ〜１０ｄと、天面を形成するパネル１０ｅと、底面部（図示省略）とを有している。パネル１０ａ〜１０ｅは、それぞれが別々の部材で形成されていても良いし、パネル１０ａ〜１０ｅの２つ以上が一体的に形成されていても良い。

図２に示すように、外郭ケース１０の内部には、貯湯タンク２と、タンク断熱材４と、真空断熱材５とが収容されている。貯湯式給湯機１は、図２に示した構成の他に、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、水と湯とを混合して給湯温度を調整する混合弁などの各種の機器を外郭ケース１０内に備えているが、本実施の形態では、貯湯式給湯機１の断熱構造について説明し、その他の構造物の図示および説明を省略する。

貯湯タンク２は、略円筒形状をなしている。貯湯タンク２は、タンク断熱材４により覆われている。タンク断熱材４は、例えば発泡ポリスチレン等の発泡材料で構成されていることが好ましく、貯湯タンク２の外形に合わせて成形されている。本実施の形態１では、タンク断熱材４は、貯湯タンク２の外周を全周に渡って覆っており、貯湯タンク２の表面に密着して設けられている。

外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの各々の内面には、略長方形状の平板状をなす真空断熱材５が重ねて設置されている。真空断熱材５は、例えば発泡体、粉体、繊維体等からなるシート状の芯材（コア材）と、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）からなる外皮材とで構成され、内部が真空に近い減圧状態にされたものである。真空断熱材５は、芯材を内蔵した平板状の本体部５ａと、この本体部５ａの外周側に外皮材により形成された薄いヒレ部５ｂとを有している。真空断熱材５は、芯材を挟む両側の外皮材がヒレ部５ｂにて例えば熱溶着により気密的に接合されていることにより、内部の減圧状態を維持している。真空断熱材５は、極めて高い断熱性能を有しているが、内部の減圧状態が損なわれると、断熱性能が大きく低下する。すなわち、真空断熱材５は、外皮材に小さな穴が開いただけで、スローリークを起こし、実質的に破損する。このため、貯湯式給湯機１では、貯湯タンク２の保温性能を長期に渡って保持するために、真空断熱材５の外皮材の劣化を抑制すること、特に、後述するようなヒレ部５ｂの劣化を抑制することが極めて重要になる。

本実施の形態１では、真空断熱材５を外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に重ねて設置しているので、真空断熱材５を組み付ける作業を容易に行うことができる。すなわち、本実施の形態１では、真空断熱材５が貯湯タンク２の外周面に沿うように真空断熱材５を曲げ加工することが不要であるので、組み付け作業のコストを低減できる。また、組み付けの際、真空断熱材５を曲げたりスライドさせたりする必要がないので、真空断熱材５の外皮材に傷をつけてスローリークを招くようなことを確実に防止することができる。また、外郭ケース１０を貯湯式給湯機１へ組み付ける際には、パネル１０ａ〜１０ｄの内面に予め真空断熱材５を固定しておくことにより、パネル１０ａ〜１０ｄと真空断熱材５とを一体的に組み付けることができる。このため、真空断熱材５が無い従来の組み付け作業とほぼ同様の作業で行うことができ、組み付け作業を簡易にすることができる。また、貯湯式給湯機１をメンテナンスあるいは修理する際には、真空断熱材５をパネル１０ａ〜１０ｄと一体的に着脱することができるので、作業を容易且つ迅速に行うことができる。また、真空断熱材５をパネル１０ａ〜１０ｄと一体的に着脱できるので、真空断熱材５に触れることなく着脱が可能である。このため、着脱作業によって真空断熱材５の外皮材に傷をつけてスローリークを招くようなことを確実に抑制することができる。また、真空断熱材５をパネル１０ａ〜１０ｄと一体的に着脱できるので、貯湯式給湯機１の上方に屋根があるなどの設置環境によらずに、真空断熱材５の着脱が可能となる。

真空断熱材５のヒレ部５ｂは、貯湯タンク２側に曲げられている。すなわち、真空断熱材５のヒレ部５ｂは、本体部５ａに対して折り返された状態になっている。このような構成により、ヒレ部５ｂが外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に接触することを確実に防止することができる。このため、外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄが、日射等の輻射熱によって加熱されて高温になった場合であっても、その熱がヒレ部５ｂに伝熱することを確実に抑制することができる。よって、ヒレ部５ｂが高温になることがないので、ヒレ部５ｂの熱劣化によるバリア性の低下の発生を確実に抑制することができる。すなわち、経年しても、バリア性の低下による真空断熱材５の性能劣化を確実に抑制することができる。

これに対し、本実施の形態１の構成と異なり、真空断熱材５のヒレ部５ｂが貯湯タンク２側に曲げられていないと、ヒレ部５ｂが外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に接触する。その結果、外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄが、日射等の輻射熱によって加熱されて高温になった場合に、ヒレ部５ｂが高温になる。このため、経年によりヒレ部５ｂが熱劣化し、バリア性の低下が発生し、真空断熱材５の性能が劣化し易い。

また、本実施の形態１では、貯湯タンク２と真空断熱材５との間に、貯湯タンク２を覆うタンク断熱材４が設けられている。このため、貯湯タンク２内の高温の湯の熱が真空断熱材５に伝熱することを抑制することができる。よって、真空断熱材５が高温になることを抑制することができ、真空断熱材５の外皮材の熱劣化（経年変化）による真空断熱材５の断熱性能の低下を確実に抑制することができる。

また、本実施の形態１では、タンク断熱材４と真空断熱材５との間に、空気断熱層６となる空間が形成されている。そして、真空断熱材５のヒレ部５ｂは、この空気断熱層６に面するように配置されている。このため、本実施の形態１では、タンク断熱材４および空気断熱層６の双方によって、貯湯タンク２内の高温の湯の熱が真空断熱材５のヒレ部５ｂに伝熱することを確実に抑制することができる。よって、真空断熱材５のヒレ部５ｂが高温になることを抑制することができ、ヒレ部５ｂの熱劣化（経年変化）による真空断熱材５の断熱性能の低下をより確実に抑制することができる。なお、本実施の形態１では、図２のように上から見たときに、タンク断熱材４の外周側の一部の領域に空気断熱層６が形成されている。具体的には、空気断熱層６は、パネル１０ａの内面側と、パネル１０ｂ，１０ｃにより形成される角部と、パネル１０ｃ，１０ｄにより形成される角部とに形成されている。このような構成に限らず、タンク断熱材４の外周側に全周に渡って空気断熱層６が形成されていても良い。

なお、真空断熱材５のヒレ部５ｂは、貯湯タンク２側に曲げられた状態で、片面粘着テープ、両面粘着テープ、接着剤のうちの少なくとも一つを用いて、本体部５ａに対して固定されていてもよい。これにより、ヒレ部５ｂが貯湯タンク２側に曲げられた状態を長期に渡ってより確実に維持することができる。

また、真空断熱材５は、外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に対し、片面粘着テープ、両面粘着テープ、接着剤のうちの少なくとも一つを用いて貼り付けられていることが望ましい。これにより、外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄと真空断熱材５との間に隙間が生ずることを確実に抑制することができ、両者の密閉不足による熱漏洩等をより確実に抑制することが可能となる。この場合、真空断熱材５の四辺をそれぞれ固定することが望ましい。

なお、ホットメルト接着剤を用いて真空断熱材５を外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に接着する場合には、真空断熱材５の面のうち、下側の一部の領域のみにホットメルト接着剤を用いることが望ましい。水（湯）は高温になるほど比重が小さくなる性質があるので、貯湯タンク２内の貯湯温度は上側ほど高温になり下側ほど低温になる。このため、貯湯タンク２から真空断熱材５に伝熱する場合、真空断熱材５の面の上側の領域ほど高温になる。そこで、ホットメルト接着剤を用いる場合には、真空断熱材５の面の上側の領域を避けて、下側の一部の領域のみにホットメルト接着剤を用いることにより、ホットメルト接着剤の接着状態に対する、貯湯タンク２の熱の影響を確実に抑制することができる。

上述した実施の形態１では、外郭ケース１０の面のうち、水平面に対し略垂直な面を形成するパネル１０ａ〜１０ｄの内面にそれぞれ真空断熱材５を配置した構成を例に説明したが、本発明では、パネル１０ａ〜１０ｄのうちに、真空断熱材５が配置されないパネルが１つ以上あっても良い。真空断熱材５が配置されないパネルが存在する場合には、そのパネルに面する側のタンク断熱材４の厚さを厚くすることによって同等の断熱性能を得るようにしても良い。また、本発明は、外郭ケース１０の面のうち、天面を形成するパネル１０ｅの内面側に真空断熱材５を配置する場合にも、上述した実施の形態１と同様に適用することができる。

実施の形態２．
次に、図３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３は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機１における外郭ケース１０のパネル１０ａおよび真空断熱材５を内面側から見た図である。

図３に示すように、本実施の形態２の貯湯式給湯機１における外郭ケース１０のパネル１０ａには、パネル１０ａを固定するための、または他の内蔵機器を固定するための、１または複数のネジ固定部９が存在している。真空断熱材５には、１または複数の切欠き５ｃが形成されている。切欠き５ｃは、ネジ固定部９を避けるような位置に形成されている。本実施の形態２では、このような切欠き５ｃを真空断熱材５に形成したことにより、真空断熱材５とネジ固定部９との接触を確実に回避することができる。このため、真空断熱材５とネジ固定部９との接触による真空断熱材５の外皮材の穴開きを防止することができ、真空断熱材５の断熱性能の劣化をより確実に抑制することができる。また、真空断熱材５を外郭ケース１０のパネル１０ａに固定する際に、切欠き５ｃの位置をネジ固定部９に合わせるようにして真空断熱材５を配置することにより、真空断熱材５を正しい位置に容易に配置することができる。このように、切欠き５ｃは、真空断熱材５を固定する位置を決める位置決め手段としても機能し得る。これにより、真空断熱材５の組み付け作業を更に容易に行うことができる。

なお、本実施の形態２では、真空断熱材５に切欠き５ｃを形成する場合について説明したが、切欠き５ｃに代えて、真空断熱材５にネジ固定部９を避けるような位置に穴を形成しても良い。その場合であっても、上記と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
次に、図４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４は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａに相当する平面で切断した断面図である。

図４に示す本実施の形態３の貯湯式給湯機１では、外郭ケース１０のパネル１０ａは、外郭ケース１０の他の部分に対して、取り外し可能になっている。パネル１０ａを着脱する際には、パネル１０ａの内面に取り付けられた真空断熱材５がパネル１０ａと一体となって着脱される。これにより、外郭ケース１０の組み付け作業を容易に行うことができる。また、貯湯式給湯機１をメンテナンスあるいは修理する際に、パネル１０ａおよび真空断熱材５の着脱を容易且つ迅速に行うことができ、作業性に優れる。

本実施の形態３の外郭ケース１０には、パネル１０ａを支持する支持部材としてのステー１２が備えられている。ステー１２は、パネル１０ｂとパネル１０ｄとの間に掛け渡すようにして設置されている。ステー１２は、その両端部付近に形成された固定部１２ａと、両固定部１２ａの間に形成された凹部１２ｂとを有している。パネル１０ａは、ステー１２の固定部１２ａに対してネジ（図示省略）を用いて固定することができる。ステー１２の凹部１２ｂは、パネル１０ａを取り付けた際に、パネル１０ａの内面に取り付けられた真空断熱材５を避けるような形状に形成されている。本実施の形態３では、このような構成により、真空断熱材５とステー１２（支持部材）との接触を確実に回避することができるので、真空断熱材５とステー１２との接触による真空断熱材５の外皮材の穴開きを防止することができ、真空断熱材５の断熱性能の劣化をより確実に抑制することができる。

実施の形態４．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態４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４の貯湯式給湯機を図１中の切断面Ａに相当する平面で切断した断面図である。

図５に示す本実施の形態４の貯湯式給湯機１では、外郭ケース１０のパネル１０ａの内面に設置された真空断熱材５と、パネル１０ａに隣接するパネル１０ｂの内面に設置された真空断熱材５との間に形成される隙間を埋めるように位置する隙間断熱材１３Ａを備えている。同様にして、パネル１０ｂの内面に設置された真空断熱材５とパネル１０ｃの内面に設置された真空断熱材５との隙間を埋める隙間断熱材１３Ｂと、パネル１０ｃの内面に設置された真空断熱材５とパネル１０ｄの内面に設置された真空断熱材５との隙間を埋める隙間断熱材１３Ｃと、パネル１０ｄの内面に設置された真空断熱材５とパネル１０ａの内面に設置された真空断熱材５との隙間を埋める隙間断熱材１３Ｄとが更に備えられている。これらの隙間断熱材１３Ａ〜１３Ｄは、例えば発泡ポリスチレン等の発泡材料で成形されていることが好ましい。このようにして、本実施の形態４では、外郭ケース１０の隣接するパネルに取り付けられた真空断熱材５同士の間の隙間を隙間断熱材１３Ａ〜１３Ｄで埋めることができるので、当該隙間からの熱漏洩を確実に抑制することができる。このため、貯湯タンク２の保温性能を更に向上することができる。

隙間断熱材１３Ａ〜１３Ｄには、真空断熱材５のヒレ部５ｂを貯湯タンク２側に曲げた状態に維持するようにヒレ部５ｂを押さえるための押さえ部１３ａがそれぞれ設けられている。本実施の形態４では、真空断熱材５のヒレ部５ｂが本体部５ａ側に折り返された状態が保持されるように、隙間断熱材１３Ａ〜１３Ｄの押さえ部１３ａによりヒレ部５ｂが押さえられる。これにより、真空断熱材５のヒレ部５ｂが貯湯タンク２側に曲げられた状態を長期間に渡って確実に維持することができる。このため、ヒレ部５ｂが外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄの内面に接触することをより確実に防止することができる。その結果、外郭ケース１０のパネル１０ａ〜１０ｄが、日射等の輻射熱によって加熱されて高温になった場合であっても、ヒレ部５ｂが高温になることがない。したがって、本実施の形態４によれば、ヒレ部５ｂの熱劣化を長期間に渡ってより確実に抑制することができ、バリア性の低下の発生をより確実に抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明では、上述した複数の実施の形態の特徴を任意に組み合わせて実施しても良い。

１ 貯湯式給湯機、２ 貯湯タンク、４ タンク断熱材、５ 真空断熱材、５ａ 本体部、５ｂ ヒレ部、５ｃ 切欠き部、６ 空気断熱層、９ ネジ固定部、１０ 外郭ケース、１０ａ〜１０ｅ パネル、１２ ステー、１２ａ 固定部、１２ｂ 凹部、１３Ａ〜１３Ｄ 隙間断熱材、１３ａ 押さえ部、２０ 脚部

Claims (8)

1. 湯を貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを収容する略直方体形状の外郭ケースと、
   前記外郭ケースの内面に重ねて設置された平板状の真空断熱材と、
   前記外郭ケースの一つの面の内面に設置された前記真空断熱材と、前記一つの面に隣接する前記外郭ケースの他の面の内面に設置された前記真空断熱材との隙間を埋めるように位置する断熱材である隙間断熱材と、
   を備え、
   前記真空断熱材は、芯材を内蔵した本体部と、該本体部の外周側に外皮材により形成されたヒレ部とを有し、
   前記隙間断熱材は、前記一つの面と前記他の面とが形成する角部にあり、
   前記ヒレ部は、前記貯湯タンク側に曲げられており、
   前記隙間断熱材は、前記ヒレ部を曲げた状態に押さえる押さえ部を有する貯湯式給湯機。
2. 前記真空断熱材は、前記外郭ケースに対し、片面粘着テープ、両面粘着テープ、接着剤のうちの少なくとも一つを用いて貼り付けられている請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記真空断熱材は、前記外郭ケースに対し、ホットメルト接着剤を用いて貼り付けられており、
   前記ホットメルト接着剤は、前記真空断熱材の面のうちの下側の一部の領域に用いられている請求項１記載の貯湯式給湯機。
4. 前記貯湯タンクを覆う断熱材であるタンク断熱材を備える請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
5. 前記真空断熱材は、前記外郭ケースに存在するネジ固定部を避けるように形成された切欠きまたは穴を有する請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
6. 前記切欠きまたは前記穴は、前記真空断熱材の固定位置を決める位置決め手段として機能する請求項５記載の貯湯式給湯機。
7. 前記外郭ケースを構成するパネルを支持する支持部材を備え、
   前記支持部材は、前記真空断熱材を避けるように形成された凹部を有する請求項１乃至６の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
8. 前記真空断熱材は、前記外郭ケースを構成するパネルの内面に取り付けられており、前記パネルと一体となって取り外し可能である請求項１乃至７の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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