JP6213206B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。
ヒートポンプ等の加熱手段により高温の湯を沸き上げて貯湯タンクに貯え、必要に応じて貯湯タンクから外部へ湯を給湯する貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯式給湯機(貯湯ユニット)は、湯水を貯留する貯湯タンク、保温性を確保するために貯湯タンクを覆う断熱材、湯水を流入および流出させるための配管、ポンプおよび弁等の機能部品、給湯機を制御するための制御基板などの構成機器と、これらの構成機器を収納して保護する筐体(ケース)と、設置面に固定するための脚とを備えた構造となっている。
貯湯式給湯機は、貯湯タンク内に湯水が貯留されることで重量物となるため、大きな地震の際にも傾斜・転倒しないように、設置面に強固に固定される。しかしながら、地震の大きさ、震源の位置、地盤の状態などによっては、地震の揺れが極めて激しくなる場合がある。そのような場合に、万が一、貯湯式給湯機が傾斜・転倒した際、危険の少ない方向(例えば背面側)へ貯湯式給湯機が傾斜・転倒することが望ましい。
特許文献1には、貯湯タンク、圧縮機および蒸発器をキャビネット(筐体)の背面側にまとめて配置し、装置の重心を装置中心線より後方に位置させることで、地震等によっても装置が前面の通路側に倒れるのを抑制するヒートポンプ給湯装置が開示されている。
特開2006−090605号公報
特許文献1の装置では、装置の重心を装置中心線より後方に位置するように貯湯タンク、圧縮機および蒸発器の位置を設計する必要があるので、それらの配置の自由度が低くなり、合理的な設計ができない場合がある。
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、貯湯タンク等の配置の自由度を低下させることなく、極めて激しい地震等の揺れに対して貯湯式給湯機が万が一傾斜・転倒する場合にその傾斜・転倒の方向を制御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、貯湯タンクを内蔵する本体と、本体を設置面上で支持する複数の支持脚と、を備え、支持脚の個数が3個のみであり、上から見たときに貯湯タンクの重心または本体の重心の周りに3個の支持脚が配置され、支持脚同士が隣り合う3箇所のうちに、支持脚同士の水平方向の距離が他の箇所より大きい箇所である最大間隔箇所を有し、上から見たときに、重心を中心とする同一の円上に3個の支持脚が配置され、最大間隔箇所の二つの支持脚と重心とを結ぶ仮想線のなす角度が、他の箇所の隣り合う二つの支持脚と重心とを結ぶ仮想線のなす角度より大きいものである。
本発明によれば、貯湯タンク等の配置の自由度を低下させることなく、極めて激しい地震等の揺れに対して貯湯式給湯機が万が一傾斜・転倒する場合にその傾斜・転倒の方向を制御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側面図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機の設置状態の例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機を上から見た場合の貯湯タンクおよび3本の支持脚の位置関係を模式的に示す図である。 比較例の貯湯式給湯機を上から見た場合の貯湯タンクおよび3本の支持脚の位置関係を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態2の貯湯式給湯機を上から見た場合の貯湯タンクおよび4本の支持脚の位置関係を模式的に示す図である。 貯湯タンクが傾いたときの重心位置の変位を模式的に示す側面図である。 上から見た貯湯タンクおよび支持脚の位置関係を模式的に示す図である。
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。また、本発明は、以降に示す各実施の形態のあらゆる組み合わせを含むものとする。
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側面図である。図1に示すように、本実施の形態1の貯湯式給湯機(貯湯ユニット)1は、湯水を貯留する略円筒形状の貯湯タンク10を内蔵した本体20を備える。本体20は、略直方体形状の筐体の内部に貯湯タンク10を収容している。貯湯式給湯機1が使用される場合には、貯湯タンク10は常に満水状態に維持されるため、重量物となる。貯湯式給湯機1は、貯湯タンク10内の水を沸き上げて高温の湯にする加熱手段(図示省略)を備える。この加熱手段は、例えばヒートポンプ式の熱源機、貯湯タンク10の内部に配置されるヒータなど、いかなるものでも良い。熱源機を用いる場合、本体20と熱源機とが配管を介して接続されていても良いし、本体20に熱源機が内蔵されていても良い。
本体20は、筐体上面を形成するケース上面板21と、筐体底面を形成するケース底面板22と、筐体正面を形成するケース正面板23と、筐体背面を形成するケース背面板24と、筐体の左右の側面を形成するケース側面板25,26とを有する。図1は、紙面の手前側のケース側面板25を透視した透視図である。本体20には、貯湯タンク10のほかに、貯湯タンク10内の湯を保温するために貯湯タンク10を覆うように配置される断熱材、湯水の配管、ポンプ、弁、熱交換器等の機能部品、制御基板等の各種機器が更に収納されていても良いが、図示を省略する。ケース正面板23の全体または一部は、開閉または取り外し可能になっている。貯湯式給湯機1の点検時等には、ケース正面板23の全体または一部を開くまたは取り外すことにより、本体20に内蔵された機器の点検、修理、交換等を行うことができる。
貯湯タンク10の下部付近の外周の3個所には、タンク下部脚31が溶接等により固定されている。タンク下部脚31には、内部脚32がボルト等にて締結されている。内部脚32の下端は、ケース底面板22を挟んで、支持脚(据付脚)33の上端に固定されている。支持脚33の下端は、土台もしくは床面等の設置面50に設けられたアンカーボルト等(図示省略)に固定される。このようなタンク下部脚31、内部脚32および支持脚33を有する脚構造30により、貯湯式給湯機1の本体20が設置面50上に支持および固定されている。
本実施の形態1では、貯湯式給湯機1の本体20の上部は、上部振れ止め金具27を介して、貯湯式給湯機1の背面側に隣接する壁60に連結されている。この上部振れ止め金具27が設けられていることにより、地震の強い揺れが発生した場合にも、貯湯式給湯機1が傾斜・転倒することをより確実に抑制できる。
図1中の重心位置70は、貯湯タンク10が満水であるときの本体20の重心位置を表す。本体20が内蔵する機器のうち、満水状態の貯湯タンク10の重量は他の機器に比べて圧倒的に重い。このため、本実施の形態1では、重心位置70は、貯湯タンク10の重心にほぼ一致する。ただし、例えばヒートポンプの圧縮機などの重量のある機器が本体20に内蔵される場合には、重心位置70と、貯湯タンク10の重心の位置とが異なる場合もある。
図2は、本実施の形態1の貯湯式給湯機1の設置状態の例を示す斜視図である。図2に示す例では、貯湯式給湯機1の背面側に隣接する壁60に加えて、貯湯式給湯機1の左側面および右側面にも壁60がそれぞれ隣接している。貯湯式給湯機1が集合住宅等に設置される場合には、図2の例のように、貯湯式給湯機1の背面および左右の側面が壁60で囲まれた状態で貯湯式給湯機1が設置される場合もある。
図3は、本実施の形態1の貯湯式給湯機1を上から見た場合の貯湯タンク10および3本の支持脚33の位置関係を模式的に示す図である。図3に示すように、3本の支持脚33は、上から見て、重心位置70の周りを囲むように配置される。また、本実施の形態1では、3本の支持脚33は、上から見て、貯湯タンク10の外周面上に位置する。すなわち、3本の支持脚33は、上から見て、重心位置70を中心とする同一の円上に位置する。
図3中の下側が貯湯式給湯機1の正面に相当する。上から見て、3本の支持脚33のうちの1本は、正面側に配置され、他の二つは背面側に設置されている。以下の説明では、便宜上、正面側に配置された支持脚33を支持脚33aと呼び、背面側に配置された二つの支持脚33を支持脚33b,33cと呼ぶことで区別する。
ここで、本実施の形態1の貯湯式給湯機1の作用・効果を分かり易くするため、比較例について説明する。図4は、比較例の貯湯式給湯機を上から見た場合の貯湯タンク10および3本の支持脚33の位置関係を模式的に示す図である。図4に示すように、比較例においては、3本の支持脚33a〜33cは、上から見て、重心位置70の周りに等間隔に配置されている。すなわち、支持脚33aおよび支持脚33bの間の水平方向の距離と、支持脚33bおよび支持脚33cの間の水平方向の距離と、支持脚33aおよび支持脚33cの間の水平方向の距離とは、すべて等しい。また、上から見て、支持脚33aおよび支持脚33bと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度、支持脚33bおよび支持脚33cと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度、支持脚33aおよび支持脚33cと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度は、いずれも120°である。
これに対し、図3に示すように、本実施の形態1の貯湯式給湯機1では、支持脚33bおよび支持脚33cの間の水平方向の距離は、支持脚33aおよび支持脚33bの間の水平方向の距離より大きく、支持脚33aおよび支持脚33cの間の水平方向の距離より大きい。このように、隣り合う支持脚33同士の水平方向の距離が他の箇所より大きくなる箇所を以下「最大間隔箇所」と称する。本実施の形態1では、支持脚33bおよび支持脚33cの間が最大間隔箇所に相当する。
また、上から見て、支持脚33bおよび支持脚33cと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ1は、支持脚33aおよび支持脚33bと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ2より大きく、支持脚33aおよび支持脚33cと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ3より大きい。上記角度θ2は、90°以上、120°未満である。上記角度θ3は、90°以上、120°未満である。上記角度θ1は、120°より大きい。
最大間隔箇所の支持脚33bおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L1と重心位置70との距離は、他の箇所に比べて近くなる。すなわち、支持脚33bおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L1と重心位置70との距離は、支持脚33aおよび支持脚33bを結ぶ仮想線L2と重心位置70との距離より小さく、支持脚33aおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L3と重心位置70との距離より小さい。
地震等の強い揺れが発生した際に、貯湯式給湯機1の揺動に伴って重心位置70が前後左右に大きく移動した場合に、上から見て重心位置70が仮想線L1〜L3のいずれかを超えると、貯湯式給湯機1は、その方向すなわち当該仮想線に垂直な方向に傾斜・転倒する可能性がある。本実施の形態1では、最大間隔箇所の支持脚33bおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L1と重心位置70との距離が最も近いので、地震等の強い揺れに伴って重心位置70が前後左右に大きく移動したとき、重心位置70はまず先に仮想線L1を超える。このため、本実施の形態1の貯湯式給湯機1が極めて強い地震等の揺れによって万が一傾斜・転倒する場合、貯湯式給湯機1は重心位置70が仮想線L1を超えるような方向、すなわち背面側へ傾斜・転倒する。
このようにして、本実施の形態1によれば、極めて強い地震等の揺れによって貯湯式給湯機1が万が一傾斜・転倒する場合、貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を背面側へ制御することができる。通常、貯湯式給湯機1の背面側には人の通路などは存在しないので、人がいる可能性はない。このため、貯湯式給湯機1が背面側へ万が一傾斜・転倒した場合であっても、危険な事態が生ずることを確実に抑制でき、高い安全性が得られる。特に、図2の例に示すような、貯湯式給湯機1の背面および左右の側面が壁60で囲まれた設置状態の場合にも、貯湯式給湯機1が正面側に傾斜・転倒することを確実に防止できるので、極めて高い安全性が得られる。
これに対し、図4に示す比較例では、支持脚33bおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L4と重心位置70との距離、支持脚33bおよび支持脚33cを結ぶ仮想線L5と重心位置70との距離、支持脚33aおよび支持脚33bを結ぶ仮想線L6と重心位置70との距離、はいずれも等しい。このため、地震等の強い揺れが発生した際に重心位置70が前後左右に大きく移動した場合に、上から見て、重心位置70が仮想線L4を超える可能性と、重心位置70が仮想線L5を超える可能性と、重心位置70が仮想線L6を超える可能性とのいずれの可能性も存在する。このため、重心位置70が仮想線L4を超える方向に貯湯式給湯機が傾斜・転倒する可能性と、重心位置70が仮想線L5を超える方向に貯湯式給湯機が傾斜・転倒する可能性と、重心位置70が仮想線L6を超える方向に貯湯式給湯機が傾斜・転倒する可能性とのいずれの可能性も存在する。よって、図4に示す比較例では、貯湯式給湯機が傾斜・転倒する方向を制御できない。
本実施形態1によれば、支持脚33bおよび支持脚33cの位置を変更するだけで、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を制御でき、本体20内の貯湯タンク10等の配置を変更する必要がない。このため、本体20内の貯湯タンク10等の配置の自由度が高い。また、設置面50に設けるアンカーボルトの本数なども変更不要であり、施工のコストが増加することもない。
本実施の形態1では、最大間隔箇所の支持脚33bおよび支持脚33cと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ1は、130°〜150°であることが望ましい。このような範囲にすることにより、貯湯式給湯機1の耐震性を十分に確保しつつ、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を確実に制御することができる。
前述したように、本実施の形態1では、上から見て、3本の支持脚33a〜33cは、重心位置70を中心とする同一の円上に位置する。このため、各支持脚33a〜33cにかかる荷重を均等化することができ、耐震性をさらに向上できる。ただし、本発明では、必ずしも複数の支持脚が重心位置70を中心とする同一の円上に位置しなくても良い。
なお、本実施の形態1では、背面側に配置された二つの支持脚33bおよび支持脚33cの間を最大間隔箇所とする構成について説明したが、本発明では、支持脚33aおよび支持脚33bの間を最大間隔箇所としても良いし、支持脚33aおよび支持脚33cの間を最大間隔箇所としても良い。支持脚33aおよび支持脚33bの間を最大間隔箇所とした場合には、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を図3中の斜め左下方向に制御することができる。支持脚33aおよび支持脚33cの間を最大間隔箇所とした場合には、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を図3中の斜め右下方向に制御することができる。
また、本発明では、複数の最大間隔箇所を設けても良い。例えば、支持脚33aおよび支持脚33bの間の水平方向の距離と、支持脚33aおよび支持脚33cの間の水平方向の距離とを等しくし、この両者に比べて支持脚33bおよび支持脚33cの間の水平方向の距離を短くした場合には、支持脚33aおよび支持脚33bの間と、支持脚33aおよび支持脚33cの間との双方が最大間隔箇所となる。この場合には、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を図3中の斜め左下方向または斜め右下方向に制御することができる。
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。
本実施の形態2の貯湯式給湯機1は、支持脚33の本数および配置が異なること以外は実施の形態1と同様である。このため、支持脚33の本数および配置以外の事項については説明を省略する。本実施の形態2の貯湯式給湯機1は、4本の支持脚33を有する。図5は、本実施の形態2の貯湯式給湯機1を上から見た場合の貯湯タンク10および4本の支持脚33の位置関係を模式的に示す図である。図5に示すように、4本の支持脚33は、上から見て、重心位置70の周りを囲むように配置される。また、本実施の形態2では、4本の支持脚33は、上から見て、貯湯タンク10の外周面上に位置する。すなわち、4本の支持脚33は、上から見て、重心位置70を中心とする同一の円上に位置する。
図5中の下側が貯湯式給湯機1の正面に相当する。上から見て、4本の支持脚33のうちの2本は、正面側に配置され、他の2本は背面側に設置されている。以下の説明では、便宜上、正面側に配置された支持脚33を支持脚33d,33eと呼び、背面側に配置された2本の支持脚33を支持脚33f,33gと呼ぶことで区別する。
図5に示すように、本実施の形態2の貯湯式給湯機1では、支持脚33fおよび支持脚33gの間が最大間隔箇所に相当する。すなわち、支持脚33fおよび支持脚33gの間の水平方向の距離は、支持脚33dおよび支持脚33eの間の水平方向の距離、支持脚33eおよび支持脚33fの間の水平方向の距離、支持脚33dおよび支持脚33gの間の水平方向の距離、のいずれよりも大きい。
また、上から見て、支持脚33fおよび支持脚33gと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ4は、支持脚33dおよび支持脚33eと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ5、支持脚33eおよび支持脚33fと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ6、支持脚33dおよび支持脚33gと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ7、のいずれよりも大きい。
最大間隔箇所の支持脚33fおよび支持脚33gを結ぶ仮想線L4と重心位置70との距離は、他の箇所に比べて近くなる。すなわち、支持脚33fおよび支持脚33gを結ぶ仮想線L4と重心位置70との距離は、支持脚33dおよび支持脚33eを結ぶ仮想線L5と重心位置70との距離、支持脚33eおよび支持脚33fを結ぶ仮想線L6と重心位置70との距離、支持脚33dおよび支持脚33gを結ぶ仮想線L7と重心位置70との距離、のいずれよりも小さい。
地震等の強い揺れが発生した際に、貯湯式給湯機1の揺動に伴って重心位置70が前後左右に大きく移動した場合に、上から見て重心位置70が仮想線L4〜L7のいずれかを超えると、貯湯式給湯機1は、その方向すなわち当該仮想線に垂直な方向に傾斜・転倒する可能性がある。本実施の形態2では、最大間隔箇所の支持脚33fおよび支持脚33gを結ぶ仮想線L4と重心位置70との距離が最も近いので、地震等の強い揺れに伴って重心位置70が前後左右に大きく移動したとき、重心位置70はまず先に仮想線L4を超える。このため、本実施の形態2の貯湯式給湯機1が極めて強い地震等の揺れによって万が一傾斜・転倒する場合、貯湯式給湯機1は重心位置70が仮想線L4を超えるような方向、すなわち背面側へ傾斜・転倒する。このようにして、本実施の形態2によれば、極めて強い地震等の揺れによって貯湯式給湯機1が万が一傾斜・転倒する場合、貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を背面側へ制御することができる。このため、実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態2では、支持脚33の本数が実施の形態1より多いので、貯湯式給湯機1をより強固に設置面50に固定することができる。このため、実施の形態1と比べて耐震性をさらに強化できる。
本実施の形態2では、最大間隔箇所の支持脚33fおよび支持脚33gと重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θ4は、100°〜160°であることが望ましい。このような範囲にすることにより、貯湯式給湯機1の耐震性を十分に確保しつつ、万が一の場合に貯湯式給湯機1が傾斜・転倒する方向を確実に制御することができる。
前述したように、本実施の形態2では、上から見て、4本の支持脚33d〜33gは、重心位置70を中心とする同一の円上に位置する。このため、各支持脚33d〜33gにかかる荷重を均等化することができ、耐震性をさらに向上できる。
実施の形態1および2で説明したように、本発明では、支持脚33の個数Nが3以上であり、上から見たときに貯湯タンク10の重心または本体20の重心の周りにN個の支持脚33が配置され、支持脚33同士が隣り合うN箇所のうちに、支持脚33同士の水平方向の距離が他の箇所より大きい箇所である最大間隔箇所を有するように構成する。実施の形態1ではN=3の場合について説明し、実施の形態2ではN=4の場合について説明したが、本発明では、支持脚33の個数Nを5以上にしても良い。
また、本発明では、上から見たときに最大間隔箇所の二つの支持脚33と重心位置70とを結ぶ仮想線のなす角度θは、設置面50から重心位置70までの高さおよび貯湯タンク10の直径の値を勘案して設定することがより好ましい。以下、この点について、図6および図7を参照して説明する。図6は、貯湯タンク10が傾いたときの重心位置70の変位を模式的に示す側面図である。図7は、上から見た貯湯タンク10および支持脚33の位置関係を模式的に示す図である。
図6に示すように、設置面50から重心位置70までの高さをHとし、地震時の貯湯タンク10の最大傾斜角度をαとすると、重心位置70の最大移動距離dは、次式で表される。
d=H・tanα ・・・(1)
なお、地震時の貯湯タンク10の最大傾斜角度αは、想定する地震の揺れの最大加速度(ガル)や支持脚33の剛性などによっても異なるが、一般には例えば3°〜5°程度である。
地震時に貯湯タンク10の転倒をより確実に抑制するためには、貯湯タンク10の傾斜角度が最大傾斜角度αになったときの重心位置70’が、上から見て、最大間隔箇所の二つの支持脚33を結ぶ仮想線Lを超えないようにすることが望ましい。そのようにするには、図7において、平常時の重心位置70と仮想線Lとの水平方向の距離が、上述した最大移動距離dより大きければ良い。図7において、貯湯タンク10の直径をDとし、β=90°−θ/2とすると、平常時の重心位置70と仮想線Lとの水平方向の距離は、(D/2)・sinβで表される。よって、上記の条件を満足するには、次式を満足すれば良い。
(D/2)・sinβ>d ・・・(2)
(2)式から、次式が成り立つ。
β>sin−1(2d/D) ・・・(3)
(1)式および(3)式から、次式が成り立つ。
β>sin−1{(2H/D)・tanα} ・・・(4)
θ=180°−2βであるので、(4)式から、次式が成り立つ。
θ<180°−2sin−1{(2H/D)・tanα} ・・・(5)
以上のことから、図3中の角度θ1および図5中の角度θ4は、前述した条件に加えて、上記(5)式を満足することがより好ましい。
1 貯湯式給湯機、10 貯湯タンク、20 本体、21 ケース上面板、22 ケース底面板、23 ケース正面板、24 ケース背面板、25,26 ケース側面板、27 上部振れ止め金具、30 脚構造、31 タンク下部脚、32 内部脚、33,33a,33b,33c,33d,33e,33f,33g 支持脚、50 設置面、60 壁、70 重心位置

Claims (3)

  1. 貯湯タンクを内蔵する本体と、
    前記本体を設置面上で支持する複数の支持脚と、
    を備え、
    前記支持脚の個数が3個のみであり、上から見たときに前記貯湯タンクの重心または前記本体の重心の周りに前記3個の前記支持脚が配置され、前記支持脚同士が隣り合う3箇所のうちに、前記支持脚同士の水平方向の距離が他の箇所より大きい箇所である最大間隔箇所を有し、
    上から見たときに、前記重心を中心とする同一の円上に前記3個の前記支持脚が配置され、前記最大間隔箇所の二つの前記支持脚と前記重心とを結ぶ仮想線のなす角度が、他の箇所の隣り合う二つの前記支持脚と前記重心とを結ぶ仮想線のなす角度より大きい貯湯式給湯機。
  2. 前記最大間隔箇所は、前記貯湯式給湯機の背面側に位置する請求項に記載の貯湯式給湯機。
  3. 上から見たときに前記最大間隔箇所の二つの前記支持脚と前記重心とを結ぶ仮想線のなす角度が130°〜150°である請求項1または請求項2に記載の貯湯式給湯機。
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