JP6252366B2 - 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。貯湯タンクの湯を保温するため、貯湯タンクの周囲には断熱材が配置される。この断熱材として、真空断熱材が用いられることがある。真空断熱材は、芯材が外皮材に覆われた芯材内蔵部と、外皮材の熱溶着部であるヒレ部とを有する。ヒレ部で外皮材が熱溶着されて密封されることで、内部の真空状態が維持される。真空断熱材は、極めて優れた断熱性を有するが、外皮材に穴が開くことで内部の真空状態が失われると、断熱性が大きく低下する。
下記特許文献1には、貯湯タンクの周囲に複数に分割して設けた真空断熱材の接合部分に、断面がH型の接合手段を設け、真空断熱材のヒレ部を折り返した状態で真空断熱材の端部をH型の接合手段の溝部分に挿入するものが開示されている。
下記特許文献2には、貯湯タンクを覆う真空断熱材と、真空断熱材を覆う発泡性外側断熱材とを備え、発泡性外側断熱材の内面に、真空断熱材を局所的に押圧し、押圧された範囲の真空断熱材を貯湯タンクに密着させる凸部群が形成されているものが開示されている。
特開2007−212059号公報 特開2012−112605号公報
特許文献1の構造では、断面がH型の接合手段を必要とするので、構造が複雑化したり、部品点数が増えることでコストがアップする。また、真空断熱材のヒレ部を折り返す構造となるため、ヒレ部に負荷がかかることで外皮材に穴が開き易く、真空断熱材の真空破損の懸念がある。
特許文献2の構造では、真空断熱材(6)と真空断熱材(10)との2枚で貯湯タンクを覆っている(特許文献2の図4及び図7参照)。真空断熱材(6)の一端と真空断熱材(10)の一端とは突き合わされており、真空断熱材(6)の他端と真空断熱材(10)の他端とは離れている。真空断熱材(6)の一端と真空断熱材(10)の一端とが突き合わされた箇所では、ヒレ部に負荷がかかることで外皮材に穴が開き易く、真空断熱材の真空破損の懸念がある。真空断熱材(6)の他端と真空断熱材(10)の他端とが離れた箇所では、熱漏洩が発生し易い。
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、貯湯タンクを覆う真空断熱材の外皮材の熱溶着部であるヒレ部の劣化による真空破損を抑制でき、かつ、ヒレ部が向かい合う向かい合い部からの熱漏洩を抑制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、貯湯タンクと、芯材が外皮材に覆われた芯材内蔵部と、外皮材が芯材内蔵部の端部より外側へ延びることで形成されるヒレ部とを有し、貯湯タンクを覆う真空断熱材と、貯湯タンクと真空断熱材との間と、真空断熱材の外側との一方または両方に配置される厚肉部付き成形断熱材と、ヒレ部とヒレ部とが向かい合う向かい合い部と、を備え、厚肉部付き成形断熱材は、薄肉部と、向かい合い部に重なる位置にあって薄肉部より厚さが厚い厚肉部とを有し、ヒレ部は、芯材内蔵部側へ折り返されることなく、芯材内蔵部の端部より外側へ延びており、厚肉部付き成形断熱材は、厚肉部において分割されておらず、厚肉部は、向かい合い部の一方のヒレ部の近くの芯材内蔵部と、向かい合い部の他方のヒレ部の近くの芯材内蔵部との両方に接触するものである。
本発明によれば、貯湯タンクを覆う真空断熱材の外皮材の熱溶着部であるヒレ部の劣化による真空破損を抑制でき、かつ、ヒレ部が向かい合う向かい合い部からの熱漏洩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の貯湯式給湯機において図2に示す断熱材を貯湯タンクに組み付け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真空断熱材の模式的な断面図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機が備える貯湯タンク及び断熱材の構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機が備える貯湯タンク及び断熱材の構成を示す横断面図である。 図6の一部を拡大した断面図である。 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2の貯湯式給湯機が備える貯湯タンク及び断熱材の横断面図の一部を拡大した断面図である。 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及び断熱材の横断面図の一部を拡大した断面図である。
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する加熱手段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。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200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。貯湯タンク1を覆う断熱材と、外郭ケースとの間の空間には、配管、ポンプ、バルブ、熱交換器などの各種の機器が配置される。
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3は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機100において図2に示す断熱材を貯湯タンク1に組み付けた状態を示す斜視図である。図2に示すように、貯湯タンク1の形状は、略円筒形である。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。貯湯タンク1は、上部成形断熱材13、下部成形断熱材14、内側胴部成形断熱材15、外側胴部成形断熱材17、外側胴部成形断熱材18、及び真空断熱材20により覆われる。各成形断熱材13,14,15,17,18は、例えば発泡ポリスチレンで構成された発泡性成形断熱材、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。
上部成形断熱材13は、貯湯タンク1の上部を覆う。上部成形断熱材13は、貯湯タンク1の上部に密着することが望ましい。下部成形断熱材14は、貯湯タンク1の下部を覆う。下部成形断熱材14は、貯湯タンク1の下部に密着することが望ましい。内側胴部成形断熱材15は、貯湯タンク1の胴部(側面部)を覆う。後述するように、本実施の形態1の内側胴部成形断熱材15は、薄肉部15a及び厚肉部15bを有する厚肉部付き成形断熱材に相当する。本実施の形態1では、二つの内側胴部成形断熱材15を設け、各々の内側胴部成形断熱材15がほぼ半周ずつ覆うことで、貯湯タンク1の胴部をほぼ全周に渡り覆う。本発明では、内側胴部成形断熱材15は、このように二つに分割する構成に限らず、三つ以上に分割しても良い。内側胴部成形断熱材15は、貯湯タンク1の胴部に密着することが望ましい。真空断熱材20は、内側胴部成形断熱材15の外側から、貯湯タンク1の胴部(側面部)を覆う。真空断熱材20は、円筒面をなすように配置される。本実施の形態1では、2枚の真空断熱材20を設け、各々の真空断熱材20がほぼ半周ずつ覆うことで、貯湯タンク1の胴部をほぼ全周に渡り覆う。本発明における真空断熱材20の数は、2枚に限定されるものではなく、1枚で構成しても良いし、3枚以上に分割しても良い。外側胴部成形断熱材17及び外側胴部成形断熱材18は、真空断熱材20の外側から、貯湯タンク1の胴部(側面部)を覆う。
図4は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機100が備える真空断熱材20の模式的な断面図である。図4に示すように、真空断熱材20は、芯材内蔵部21及びヒレ部22を有する。芯材内蔵部21は、芯材(コア材)21aと、芯材21aを覆う外皮材21bとを有する。芯材21a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21b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。ヒレ部22は、外皮材21bが芯材内蔵部21より外側へ延びることで形成される鰭状の部分である。ヒレ部22では、芯材21aの両面を覆う外皮材21bの外縁部分が例えば熱溶着により気密的に接合される。ヒレ部22が気密性を保持することで、芯材内蔵部21内が真空状態(減圧状態)に維持される。ヒレ部22を含む外皮材21bに僅かでも穴が開くことで芯材内蔵部21内の真空状態が失われると、真空断熱材20の断熱性能が著しく低下する。以下の説明では、真空断熱材20の芯材内蔵部21内の真空状態が失われることを「真空破損」と称する。真空断熱材20の真空破損を抑制するためには、外皮材21bの劣化を抑制すること、特にヒレ部22の劣化を抑制することが極めて重要になる。
図5は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機100が備える貯湯タンク1及び断熱材の構成を示す縦断面図である。図5は、貯湯タンク1の中心軸を通る平面で切断した断面図である。図5においては、各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横断面図である。図6は、貯湯タンク1の中心軸に垂直な平面で切断した断面図である。図7は、図6の一部を拡大した断面図である。
図6に示すように、内側胴部成形断熱材15は、薄肉部15aと、厚肉部15bと、第二厚肉部15cとを有する。厚肉部15bの厚さは、薄肉部15aの厚さより厚い。第二厚肉部15cの厚さは、薄肉部15aの厚さより厚い。薄肉部15aは、厚肉部15bと第二厚肉部15cとの間、及び、第二厚肉部15cと第二厚肉部15cとの間に形成される。貯湯タンク1の周方向に沿って、薄肉部15aと、厚肉部15bまたは第二厚肉部15cとが、交互に位置する。内側胴部成形断熱材15の貯湯タンク1と反対側の面において、厚肉部15b及び第二厚肉部15cは、薄肉部15aに対して突出する凸部を形成する。
図7に示すように、真空断熱材20の端部と真空断熱材20の端部との合わせ目では、ヒレ部22とヒレ部22とが向かい合う向かい合い部23が形成される。向かい合い部23にて、ヒレ部22は、芯材内蔵部21の端部から外側へ延びており、芯材内蔵部21側へ折り返されない。ヒレ部22を芯材内蔵部21側へ折り返す構成にすると、ヒレ部22に負荷がかかり、ヒレ部22が劣化し、真空断熱材20の真空破損を招く可能性がある。本実施の形態1では、ヒレ部22を芯材内蔵部21側へ折り返さないので、ヒレ部22の劣化を抑制でき、真空断熱材20の真空破損を抑制できる。図示の構成では、向かい合い部23にて、一方のヒレ部22と他方のヒレ部22とが重なっていないが、一方のヒレ部22と他方のヒレ部22とが重なっても良い。
内側胴部成形断熱材15の厚肉部15bは、向かい合い部23に重なる位置にある。厚さが厚い厚肉部15bが向かい合い部23に重なる位置にあることで、向かい合い部23からの熱漏洩を抑制できる。
本実施の形態1では、厚肉部15bは、向かい合い部23の近くの芯材内蔵部21に接触する。このようにしたことで、向かい合い部23からの熱漏洩を厚肉部15bがより確実に抑制できる。
本実施の形態1では、貯湯タンク1と真空断熱材20との間に内側胴部成形断熱材15があることで、高温の湯を貯留する貯湯タンク1の熱で真空断熱材20が高温になることを抑制できる。よって、真空断熱材20の外皮材21bの熱劣化を抑制でき、真空断熱材20の真空破損を抑制できる。特に、向かい合い部23に重なる位置に厚肉部15bがあることで、貯湯タンク1の熱が向かい合い部23のヒレ部22に伝わることをより確実に抑制できる。これにより、熱溶着部であるヒレ部22の熱劣化をより確実に抑制でき、真空断熱材20の真空破損をより確実に抑制できる。
なお、図6中の二箇所の厚肉部15b及び向かい合い部23のうちの一方の厚肉部15b及び向かい合い部23を図7に示したが、他方の厚肉部15b及び向かい合い部23も上記と同様に構成される。
図6に示すように、本実施の形態1の内側胴部成形断熱材15は、厚肉部15bに対し貯湯タンク1の周方向に異なる位置に第二厚肉部15cを有する。第二厚肉部15cは、真空断熱材20の芯材内蔵部21に接触する。このような第二厚肉部15cを設けたことで、真空断熱材20を配置する際の位置決めが容易になる、真空断熱材20の外側からの外力がかかった場合の真空断熱材20の変形を防止する、などの効果が得られる。第二厚肉部15cの数は、厚肉部15bの数より多い。本実施の形態1の内側胴部成形断熱材15は、厚肉部15bと厚肉部15bとの間に三箇所の第二厚肉部15cを有する。第二厚肉部15cの数を厚肉部15bの数より多くすることで、上記効果をさらに向上できる。貯湯タンク1の中心軸の周りに、厚肉部15bまたは第二厚肉部15cが等角度間隔で配置されることが好ましい。これにより、上記効果をさらに向上できる。本実施の形態1では、貯湯タンク1の中心軸の周りに、厚肉部15bまたは第二厚肉部15cが貯湯タンク1の中心軸の周りに45°間隔で配置される。貯湯タンク1の周方向の長さに関して、各々の厚肉部15b及び第二厚肉部15cの長さは、各々の薄肉部15aの長さより短い。これにより、内側胴部成形断熱材15の軽量化及びコスト低減が図れる。
図8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8は、内側胴部成形断熱材15及び真空断熱材20を貯湯タンク1に組み付けた状態を表す。真空断熱材20を固定する方法として、図8に示すように、ヒレ部22を内側胴部成形断熱材15の厚肉部15bにテープ40で貼り付けることで真空断熱材20を固定しても良い。ヒレ部22を折ることなく、ヒレ部22をテープ40で内側胴部成形断熱材15の厚肉部15bに貼り付けるようにすることで、ヒレ部22を折ることによる真空断熱材20の真空破損の懸念を払拭することが可能となる。
図6に示すように、外側胴部成形断熱材17及び外側胴部成形断熱材18の外径は、貯湯タンク1を覆うように配設された真空断熱材20の外径よりも大きい。このように構成することで、真空断熱材20が直接外郭ケース側面10に触れることを回避できる。
実施の形態2.
次に、図9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9は、本発明の実施の形態2の貯湯式給湯機100が備える貯湯タンク1及び断熱材の横断面図の一部を拡大した断面図である。
前述した本実施の形態1では、貯湯タンク1と真空断熱材20との間にある内側胴部成形断熱材15が、薄肉部15a及び厚肉部15bを有する厚肉部付き成形断熱材に相当していた。本実施の形態2では、内側胴部成形断熱材15に代えて、真空断熱材20の外側にある外側胴部成形断熱材17が、薄肉部17a及び厚肉部17bを有する厚肉部付き成形断熱材に相当する。
図9に示すように、外側胴部成形断熱材17は、薄肉部17a及び厚肉部17bを有する。厚肉部17bの厚さは、薄肉部17aの厚さより厚い。外側胴部成形断熱材17の貯湯タンク1側の面において、厚肉部17bは、薄肉部17aに対して突出する凸部を形成する。外側胴部成形断熱材17の厚肉部17bは、真空断熱材20のヒレ部22とヒレ部22とが向かい合う向かい合い部23に重なる位置にある。厚さが厚い厚肉部17bが向かい合い部23に重なる位置にあることで、向かい合い部23からの熱漏洩を抑制できる。
本実施の形態1では、厚肉部17bは、向かい合い部23の近くの芯材内蔵部21に接触する。このようにしたことで、向かい合い部23からの熱漏洩を厚肉部17bがより確実に抑制できる。
実施の形態3.
次に、図10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10は、本発明の実施の形態3の貯湯式給湯機100が備える貯湯タンク1及び断熱材の横断面図の一部を拡大した断面図である。
本実施の形態3では、内側胴部成形断熱材15及び外側胴部成形断熱材17の双方が厚肉部付き成形断熱材に相当する。内側胴部成形断熱材15は、薄肉部15a及び厚肉部15bを有する。厚肉部15bの厚さは、薄肉部15aの厚さより厚い。外側胴部成形断熱材17は、薄肉部17a及び厚肉部17bを有する。厚肉部17bの厚さは、薄肉部17aの厚さより厚い。厚肉部15b及び17bは、真空断熱材20のヒレ部22とヒレ部22とが向かい合う向かい合い部23に重なる位置にある。厚さが厚い厚肉部15b及び17bが向かい合い部23に重なる位置にあることで、向かい合い部23からの熱漏洩を抑制できる。
内側胴部成形断熱材15の貯湯タンク1と反対側の面において、厚肉部15bは、薄肉部15aに対して突出する凸部を形成する。向かい合い部23の一方のヒレ部22の付け根(芯材内蔵部21の端面)と、他方のヒレ部22の付け根(芯材内蔵部21の端面)との間に形成される凹部に、厚肉部15bの凸部が嵌合する。このようにしたことで、向かい合い部23からの熱漏洩を厚肉部15bがより確実に抑制できる。
外側胴部成形断熱材17の貯湯タンク1側の面において、厚肉部17bは、薄肉部17aに対して突出する凸部を形成する。向かい合い部23の一方のヒレ部22の付け根(芯材内蔵部21の端面)と、他方のヒレ部22の付け根(芯材内蔵部21の端面)との間に形成される凹部に、厚肉部17bの凸部が嵌合する。このようにしたことで、向かい合い部23からの熱漏洩を厚肉部17bがより確実に抑制できる。
本実施の形態3では、内側胴部成形断熱材15の厚肉部15bと外側胴部成形断熱材17の厚肉部17bとの双方を設けているが、内側胴部成形断熱材15の厚肉部15bと外側胴部成形断熱材17の厚肉部17bとのいずれか一方を設ける構成にしても良い。
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 貯湯タンク、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 上部成形断熱材、14 下部成形断熱材、15 内側胴部成形断熱材、15a 薄肉部、15b 厚肉部、15c 第二厚肉部、17 外側胴部成形断熱材、17a 薄肉部、17b 厚肉部、18 外側胴部成形断熱材、20 真空断熱材、21 芯材内蔵部、21a 芯材、21b 外皮材、22 ヒレ部、23 向かい合い部、30 貯湯タンクユニット、40 テープ、100 貯湯式給湯機、200 浴槽

Claims (3)

  1. 貯湯タンクと、
    芯材が外皮材に覆われた芯材内蔵部と、前記外皮材が前記芯材内蔵部の端部より外側へ延びることで形成されるヒレ部とを有し、前記貯湯タンクを覆う真空断熱材と、
    前記貯湯タンクと前記真空断熱材との間と、前記真空断熱材の外側との一方または両方に配置される厚肉部付き成形断熱材と、
    前記ヒレ部と前記ヒレ部とが向かい合う向かい合い部と、
    を備え、
    前記厚肉部付き成形断熱材は、薄肉部と、前記向かい合い部に重なる位置にあって前記薄肉部より厚さが厚い厚肉部とを有し、
    前記ヒレ部は、前記芯材内蔵部側へ折り返されることなく、前記芯材内蔵部の端部より外側へ延びており、
    前記厚肉部付き成形断熱材は、前記厚肉部において分割されておらず、
    前記厚肉部は、前記向かい合い部の一方の前記ヒレ部の近くの前記芯材内蔵部と、前記向かい合い部の他方の前記ヒレ部の近くの前記芯材内蔵部との両方に接触する貯湯式給湯機。
  2. 前記厚肉部は、前記向かい合い部の一方の前記ヒレ部の付け根と他方の前記ヒレ部の付け根との間の凹部に嵌合する凸部を有する請求項1に記載の貯湯式給湯機。
  3. 前記厚肉部付き成形断熱材は、前記厚肉部に対し前記貯湯タンクの周方向に異なる位置に、前記薄肉部より厚さが厚い第二厚肉部を有し、
    前記第二厚肉部は、前記芯材内蔵部に接触する請求項1または請求項2に記載の貯湯式給湯機。
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