JP6206265B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

ヒートポンプなどの加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに貯え、貯湯タンクから取り出した湯を用いて、浴槽、シャワー、台所及び洗面所の蛇口などの給湯先に給湯する貯湯式給湯機が広く用いられている。

下記特許文献１には、円筒状の胴部の上端に略半球状の上部鏡板が接合された貯湯タンクと、貯湯タンクの胴部の側周囲の少なくとも一部を覆う真空断熱材と、上部鏡板を覆う上部鏡板断熱材とを備え、真空断熱材を、上部鏡板と胴部との接合部より上方へ突出して配設した貯湯式給湯機が開示されている。

特開２０１０−２５４０２号公報

特許文献１の貯湯式給湯機では、貯湯タンクの上部鏡板と胴部との接合部に真空断熱材が直接に接触しているため、接合部の凹凸などで真空断熱材の外皮が傷ついて穴が開き、真空状態が破壊されるおそれがある。また、貯湯タンクの上部鏡板と胴部の接合部の凹凸により、真空断熱材の適正な配置が困難であり、貯湯タンクと真空断熱材との間に隙間が生じ、断熱性能が低下し易い。

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、貯湯タンクの断熱性能を向上させ、かつ、真空断熱材の真空破壊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、円筒状の胴部と、胴部の端部に接合された鏡板とを有する貯湯タンクと、貯湯タンクの胴部を覆う胴部成形断熱材と、貯湯タンクの鏡板を覆う鏡板成形断熱材と、真空断熱材と、真空断熱材を外側から覆う外側断熱材と、を備え、鏡板成形断熱材は、胴部成形断熱材の外面に対して段差のない外面を有し、真空断熱材は、胴部成形断熱材と鏡板成形断熱材との境界部を覆い、外側断熱材は、胴部成形断熱材を外側から覆う胴部外側断熱材と、鏡板成形断熱材を外側から覆う鏡板外側断熱材とを含み、胴部外側断熱材と鏡板外側断熱材との境界部の位置が、胴部成形断熱材と鏡板成形断熱材との境界部の位置に対し、ずれているものである。

本発明によれば、貯湯タンクの断熱性能を向上させ、かつ、真空断熱材の真空破壊を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図（前面図）である。 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及び断熱材の構成を示す分解斜視図である。 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が断熱材で覆われた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える貯湯タンク及び断熱材の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える真空断熱材の取付位置を示す断面拡大図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の貯湯タンク及び断熱材の構成を示す前面図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える上部鏡板成形断熱材に対する真空断熱材の固定部を示す図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える真空断熱材の模式的な断面図である。

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の貯湯式給湯機を示す構成図（前面図）である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１００は、貯湯タンク１を内蔵した貯湯タンクユニット３０と、水を加熱して高温の湯を生成可能な加熱手段４とを有する。貯湯タンクユニット３０と加熱手段４との間は、入水配管３および出湯配管５により接続されている。また、貯湯タンクユニット３０には、外部の水道等の水源からの水を供給する給水配管２と、風呂給湯配管６と、給湯配管７とが接続されている。貯湯タンク１内に貯留された水は、貯湯タンク１の下部から導出され、入水配管３を通って加熱手段４へ搬送される。加熱手段４は、例えば、冷凍サイクルを用いて水を加熱するヒートポンプユニットで構成される。加熱手段４に搬送された水は、加熱されて高温の湯となる。この高温の湯は、出湯配管５を通って貯湯タンクユニット３０に戻り、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１内に流入して貯留される。貯湯タンク１内には、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して、湯水が貯留される。貯湯タンクユニット３０内には、貯湯タンク１内から取り出された高温の湯と、給水配管２から供給される水とを混合して温度調節するための混合弁が設けられている。混合弁により温度調節された湯水は、風呂給湯配管６を介して、風呂の浴槽９０へ供給され、あるいは、給湯配管７を介して、シャワー、台所及び洗面所の蛇口などの給湯端末へ供給される。なお、本発明における加熱手段は、上述した構成に限定されるものではなく、例えば電気ヒータ等の加熱手段を貯湯タンク１内に配置したものであってもよい。

貯湯タンクユニット３０は、外郭ケース底板９、外郭ケース側板１０、外郭ケース天板１１等により構成される略直方体の箱状の外郭ケース（筐体）を備えている。外郭ケース側板１０と外郭ケース天板１１との間、および、外郭ケース側板１０と外郭ケース底板９との間は、ネジなどの締結部品でそれぞれ締結されている。貯湯タンク１は、放熱を抑制するため、後述する断熱材に覆われた状態で、上記外郭ケース内に収納されている。外郭ケースの下方には複数本のタンクユニット脚１２が設置されている。これらのタンクユニット脚１２により貯湯タンクユニット３０が地面または台座に対し支持固定されている。外郭ケース側板１０は、前面、後面、右側面および左側面の４面に設けられているが、図１は、前面の外郭ケース側板１０を取り外した状態を示している。

図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１及び断熱材の構成を示す分解斜視図である。図２以降では、貯湯タンク１及び断熱材以外の要素の図示を適宜省略する。図２に示すように、貯湯タンク１は、上部鏡板成形断熱材１３、下部鏡板成形断熱材１４、胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６で覆われている。これらの成形断熱材は、例えば発泡ポリスチレン、または発泡ポリスチレン以上の断熱性能を有する材料で構成された発泡性成形断熱材であることが望ましい。上部鏡板成形断熱材１３、胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６の外周の少なくとも一部の領域は、一枚または複数枚の真空断熱材２０で覆われる。本実施の形態１では、２枚の真空断熱材２０を設け、各真空断熱材２０がほぼ半周ずつ覆うことで、上部鏡板成形断熱材１３、胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６の外周がほぼ全周に渡り真空断熱材２０で覆われる。真空断熱材２０は、円筒面をなすように配置される。

真空断熱材２０の少なくとも一部の領域は、前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９により外側から覆われる。前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９は、例えば発泡ポリスチレン、または発泡ポリスチレン以上の断熱性能を有する材料で構成された発泡性成形断熱材であることが望ましい。前部外側断熱材１７は、貯湯タンク１の前面側に配置される。後部外側断熱材１８は、貯湯タンク１の後面側に配置される。前部外側断熱材１７及び後部外側断熱材１８は、真空断熱材２０がなす円筒面に沿う、円筒面状の内面を有する。鏡板外側断熱材１９は、上部鏡板成形断熱材１３の外周を覆う。鏡板外側断熱材１９は、環状をなしている。貯湯タンク１は、複数本のタンク脚８で、外郭ケース底板９上に支持されている。外郭ケース底板９の下に前述したタンクユニット脚１２が設置される。

図３は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１が断熱材で覆われた状態を示す斜視図である。図３に示すように、鏡板外側断熱材１９の薄肉となる部分には、切欠き形状が形成されている。この切欠き形状により、真空断熱材２０の真空破壊の有無を確認可能な目視確認部５１を設けることができる。

図４は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１及び断熱材の構成を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００が備える真空断熱材２０の取付位置を示す断面拡大図である。図６は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００の貯湯タンク１及び断熱材の構成を示す前面図である。図４及び図５では、断熱材を断面で表し、貯湯タンク１は断面にせずに表す。図６では、前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９の図示を省略し、真空断熱材２０を取り付ける前の分解状態を示す。

図４に示すように、貯湯タンク１は、円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの上端に接合された上部鏡板１ｂと、胴部１ａの下端に接合された下部鏡板１ｃとを有する。上部鏡板１ｂ及び下部鏡板１ｃは、略半球状（椀状）をなす。上部鏡板成形断熱材１３は、上部鏡板１ｂの外面の少なくとも一部を密着して覆う。上部鏡板成形断熱材１３は、上部鏡板１ｂの形状に合わせて成形された略半球状（椀状）の内面すなわち凹部を有する。下部鏡板成形断熱材１４は、下部鏡板１ｃの外面の少なくとも一部を密着して覆う。下部鏡板成形断熱材１４は、下部鏡板１ｃの形状に合わせて成形された略半球状（椀状）の内面すなわち凹部を有する。胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６は、胴部１ａの外面の少なくとも一部を密着して覆う。胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６は、それぞれ、胴部１ａの形状に合わせて成形された半円筒状の内面を有する。胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６を組み合わせることで、胴部１ａの外周がほぼ全周に渡り覆われる。胴部成形断熱材１５及び胴部成形断熱材１６の外面（外周面）の大部分は、真空断熱材２０により密着して覆われる。真空断熱材２０の外面（外周面）の大部分は、前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９により密着して覆われる。

貯湯タンク１の上部鏡板１ｂを覆う上部鏡板成形断熱材１３と、胴部１ａを覆う胴部成形断熱材１５，１６とが別の部材とされていることで、貯湯タンク１への組み付けを容易に行うことができる。これに対し、貯湯タンク１の上部鏡板１ｂを覆う成形断熱材と、胴部１ａを覆う成形断熱材とが仮に一体化しているとすると、貯湯タンク１への組み付け作業が困難になる。

図６に示すように、上部鏡板成形断熱材１３は、円筒状の外面１３ａを有する。上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａは、胴部成形断熱材１５，１６の外面に対して段差及び角度を持たない。すなわち、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａは、胴部成形断熱材１５，１６の外面がなす円筒面の延長上に位置し、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａの外径と胴部成形断熱材１５，１６の外径とは等しい。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、真空断熱材２０は、上部鏡板成形断熱材１３と胴部成形断熱材１５，１６との境界部５２を覆う。真空断熱材２０は、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａと、胴部成形断熱材１５，１６の外面とに密着する。真空断熱材２０は、胴部１ａと上部鏡板１ｂとの接合部より上方へ延びるように配置される。真空断熱材２０は、上部鏡板成形断熱材１３及び胴部成形断熱材１５，１６に対し粘着テープ４０等の固定部材を用いて固定される。

真空断熱材２０が上部鏡板成形断熱材１３と胴部成形断熱材１５，１６との境界部５２を覆うことで、境界部５２からの熱漏洩を確実に抑制でき、断熱性能が向上する。真空断熱材２０が、胴部１ａと上部鏡板１ｂとの接合部より上方へ延びるように配置されることで、高温になる貯湯タンク１の上部からの放熱を確実に抑制でき、断熱性能が向上する。上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａと、胴部成形断熱材１５，１６の外面との間に段差及び角度が無いことで、真空断熱材２０が、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａと、胴部成形断熱材１５，１６の外面との双方に確実に密着できる。したがって、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａ及び胴部成形断熱材１５，１６の外面と、真空断熱材２０との間に隙間が生じることを確実に抑制でき、断熱性能が向上する。

貯湯タンク１と真空断熱材２０との間に、上部鏡板成形断熱材１３及び胴部成形断熱材１５，１６が位置する。したがって、胴部１ａと上部鏡板１ｂとの接合部が真空断熱材２０に接触しない。このため、胴部１ａと上部鏡板１ｂとの接合部の凹凸などで真空断熱材２０の外皮が傷ついて穴が開くことがないので、真空断熱材２０の真空状態の破壊を確実に抑制できる。また、真空断熱材２０が貯湯タンク１に直接接触しないので、貯湯タンク１の高温による真空断熱材２０の熱劣化を防ぐことができる。

真空断熱材２０を外側から覆う前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９を設けたことで、他の構成部品との干渉による真空断熱材２０の真空破壊を確実に防ぐことができる。また、前部外側断熱材１７、後部外側断熱材１８及び鏡板外側断熱材１９の外径が、真空断熱材２０の外径より大きいことで、真空断熱材２０が外郭ケース側板１０に直接触れることを回避できる。このため、真空断熱材２０と外郭ケース側板１０との接触による真空断熱材２０の真空破壊を確実に防ぐことができる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、上部鏡板成形断熱材１３と胴部成形断熱材１５，１６との境界部５２には、隙間が設けられている。境界部５２に隙間を設けたことで、貯湯タンク１の製造時の高さ寸法のバラツキを吸収することができる。すなわち、仮に貯湯タンク１の高さ寸法が低く製造された場合でも、上部鏡板成形断熱材１３と胴部成形断熱材１５，１６とが干渉しないので、上部鏡板成形断熱材１３が胴部成形断熱材１５，１６によって上方に押し上げられることがない。このため、貯湯タンク１（上部鏡板１ｂ）の上面と上部鏡板成形断熱材１３の内面との間に隙間が生じることを確実に防止でき、当該隙間による断熱性能の低下を確実に防止できる。

前部外側断熱材１７及び後部外側断熱材１８と、鏡板外側断熱材１９との境界部５３には、隙間が設けられている。境界部５３に隙間を設けたことで、貯湯タンク１の製造時の高さ寸法のバラツキを吸収することができる。すなわち、仮に貯湯タンク１の高さ寸法が低く製造された場合でも、前部外側断熱材１７及び後部外側断熱材１８と、鏡板外側断熱材１９とが干渉しないので、鏡板外側断熱材１９が前部外側断熱材１７及び後部外側断熱材１８によって上方に押し上げられることがない。このため、上部鏡板成形断熱材１３と鏡板外側断熱材１９との間に隙間が生じることを確実に防止でき、当該隙間による断熱性能の低下を確実に防止できる。

境界部５３の位置は、境界部５２の位置に対し、高さ方向（貯湯タンク１の中心軸方向）にずれている。すなわち、高さ方向（貯湯タンク１の中心軸方向）において、境界部５３は、境界部５２と重ならない位置にある。仮に境界部５３の位置が境界部５２に一致しているとすると、その位置の断熱性が低くなり、その位置からの熱漏洩が発生する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、上記のように構成したことで、そのような熱漏洩を確実に抑制でき、断熱性能の低下を確実に抑制することが可能となる。

上部鏡板成形断熱材１３及び鏡板外側断熱材１９には、上部鏡板成形断熱材１３に対する鏡板外側断熱材１９の位置合わせを行う位置合わせ面２５が形成されている。図５（ａ）に示す例のように、位置合わせ面２５が貯湯タンク１の中心軸方向に対し傾斜していても良いし、図５（ｂ）に示す例のように、位置合わせ面２５が貯湯タンク１の中心軸方向に対し垂直でも良い。上部鏡板成形断熱材１３と鏡板外側断熱材１９とが位置合わせ面２５にて接触することで、高さ方向（貯湯タンク１の中心軸方向）の鏡板外側断熱材１９の位置が定まる。このような位置合わせ面２５を設けることで、鏡板外側断熱材１９の位置を適正な位置に容易に配置することができる。図５（ａ）に示す例では、位置合わせ面２５は、円錐面状の曲面である。図５（ｂ）に示す例では、位置合わせ面２５は、平面である。位置合わせ面２５は、上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａに隣接している。

図７は、上部鏡板成形断熱材１３に対する真空断熱材２０の固定部を示す図である。図８は、真空断熱材２０の模式的な断面図である。図８に示すように、真空断熱材２０は、芯材（コア材）２１と、芯材２１を覆う外皮材２２とを有する。芯材２１は、例えば発泡体、粉体、繊維体等をシート状に形成したものである。外皮材２２は、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。真空断熱材２０の内部は、真空に近い減圧状態にされている。真空断熱材２０は、芯材２１を内蔵した本体部の外周側に、外皮材２２により形成された薄いヒレ状のヒレ部２３を有する。真空断熱材２０は、芯材２１を挟む両側の外皮材２２がヒレ部２３にて例えば熱溶着により気密的に接合されることで、内部の減圧状態を維持している。真空断熱材２０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。よって、真空断熱材２０は、外皮材２２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、貯湯タンク１の断熱性能を長期に渡って保持するためには、真空断熱材２０の外皮材２２及びヒレ部２３の劣化を抑制することが極めて重要になる。

図５（ａ）及び図７に示す例では、真空断熱材２０のヒレ部２３を粘着テープ４０にて上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａ及び位置合わせ面２５に固定している。図５（ｂ）に示す例では、真空断熱材２０のヒレ部２３を粘着テープ４０にて上部鏡板成形断熱材１３の外面１３ａに固定している。また、図示を省略するが、胴部成形断熱材１５，１６に真空断熱材２０を固定する固定部においても、ヒレ部２３を粘着テープ４０等で貼り付けることで真空断熱材２０を固定することが望ましい。このように、真空断熱材２０を固定する場合に、厚みのある芯材２１を内蔵した部分ではなく、ヒレ部２３にて貼付固定することにより、上部鏡板成形断熱材１３、胴部成形断熱材１５，１６等との段差が少ないので、貼付固定が容易となる。また、ヒレ部２３を芯材２１側に折り曲げることがないので、ヒレ部２３の劣化を抑制でき、真空断熱材２０の真空破壊の懸念を払拭することが可能となる。

１ 貯湯タンク、１ａ 胴部、１ｂ 上部鏡板、１ｃ 下部鏡板、２ 給水配管、３ 入水配管、４ 加熱手段、５ 出湯配管、６ 風呂給湯配管、７ 給湯配管、８ タンク脚、９ 外郭ケース底板、１０ 外郭ケース側板、１１ 外郭ケース天板、１２ タンクユニット脚、１３ 上部鏡板成形断熱材、１３ａ 外面、１４ 下部鏡板成形断熱材、１５，１６ 胴部成形断熱材、１７ 前部外側断熱材、１８ 後部外側断熱材、１９ 鏡板外側断熱材、２０ 真空断熱材、２１ 芯材、２２ 外皮材、２３ ヒレ部、２５ 位置合わせ面、３０ 貯湯タンクユニット、４０ 粘着テープ、５１ 目視確認部、５２，５３ 境界部、９０ 浴槽、１００ 貯湯式給湯機

Claims (5)

1. 円筒状の胴部と、前記胴部の端部に接合された鏡板とを有する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの前記胴部を覆う胴部成形断熱材と、
   前記貯湯タンクの前記鏡板を覆う鏡板成形断熱材と、
   真空断熱材と、
   前記真空断熱材を外側から覆う外側断熱材と、
   を備え、
   前記鏡板成形断熱材は、前記胴部成形断熱材の外面に対して段差のない外面を有し、
   前記真空断熱材は、前記胴部成形断熱材と前記鏡板成形断熱材との境界部を覆い、
   前記外側断熱材は、前記胴部成形断熱材を外側から覆う胴部外側断熱材と、前記鏡板成形断熱材を外側から覆う鏡板外側断熱材とを含み、
   前記胴部外側断熱材と前記鏡板外側断熱材との境界部の位置が、前記胴部成形断熱材と前記鏡板成形断熱材との境界部の位置に対し、ずれている貯湯式給湯機。
2. 前記胴部成形断熱材と前記鏡板成形断熱材との境界部に隙間がある請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記胴部外側断熱材と前記鏡板外側断熱材との境界部に隙間がある請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記鏡板成形断熱材に対する前記鏡板外側断熱材の位置合わせを行う位置合わせ面が前記鏡板成形断熱材及び前記鏡板外側断熱材に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記真空断熱材は、芯材と、前記芯材を覆う外皮材と、前記芯材の外周側に前記外皮材により形成されたヒレ部とを有し、
   前記ヒレ部が前記鏡板成形断熱材の前記外面に固定されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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