JP6334425B2

JP6334425B2 - 貯湯式給湯機及び貯湯式給湯機の組み立て方法

Info

Publication number: JP6334425B2
Application number: JP2015019522A
Authority: JP
Inventors: 快佐藤; 広貴志賀
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JP2016142478A

Description

この発明は、給湯用の湯水を貯湯する缶体の外周部に温度検出具と断熱材を設けた貯湯式給湯機、及び、その貯湯式給湯機の組み立て方法に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯機においては、特許文献１に記載のように、缶体（貯湯タンク）の外周部に、前記缶体内に貯湯されている湯水の温度を検出するための温度検出具（残湯サーミスタ）と、前記缶体の放熱による温度低下を防ぐための真空断熱材を設けたものがあった。

特許４２３８８６０号公報

ところでこの従来のものでは、前記真空断熱材の径方向内側に設けられる前記温度検出具のメンテナンスの便宜を図るために、缶体の外周部を覆う１つの真空断熱材片において温度検出具を取り外すためのメンテナンス用の窓を設け、その窓を塞ぐように別の真空断熱材片を追加で設けていた。しかし、このように複数の真空断熱材片を用いる場合には、部品点数の増加により組み立て性が低下するとともに、製造コストが増大するという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部の全部を覆うように、円弧曲面状の１枚の真空断熱材片を巻回し、その巻回した前記１枚の真空断熱材片の周方向一方側端部と他方側端部とを径方向に重ねることで、前記一方側端部又は他方側端部と前記缶体の径方向外側表面との間に径方向の隙間空間を形成し、その形成した前記隙間空間内に、温度検出具を設けたものである。

また、請求項２では、前記隙間空間の前記径方向寸法は、前記真空断熱材片の厚さ寸法に略等しいものである。

また、請求項３では、前記１枚の真空断熱材片の前記缶体の外周部に沿った長さは、前記略円筒形の前記缶体の全周長さよりも長く、前記真空断熱材のうち前記巻回された状態で前記缶体の全周長さよりも長い余剰部分となる、前記一方側端部と前記他方側端部とが、前記径方向に重ねられて前記隙間空間を形成しているものである。

また、上記課題を解決するために、本発明の請求項４では、加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部に温度検出具を配置し、前記缶体の径方向外周部のうち前記温度検出具の配置位置よりも周方向一方側の部位に１枚の真空断熱材片の周方向他方側端部を貼り付けた後、前記真空断熱材片の残りの部分を、前記缶体の径方向外周部を覆うようにしつつ前記周方向一方側へ向かって順次巻回し、その後、前記１枚の真空断熱材片の前記周方向一方側端部を、前記温度検出具を乗り越えつつ前記周方向他方側端部の径方向外側に重ねて貼り付けることにより、前記周方向一方側端部と前記缶体の径方向外側表面との間に、前記温度検出具を配置するための径方向の隙間空間を形成するものである。

この発明の請求項１によれば、内部に湯水を貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部に保温用の真空断熱材片が設けられ、さらに、缶体内部の湯水の温度を検出するための温度検出具が設けられる。その際、円弧曲面状の１枚の真空断熱材片を缶体の外周部を一周するように巻回し、その巻回した真空断熱材片の周方向一方側端部と他方側端部とを径方向に重ねることで、前記一方側端部（又は他方側端部）と缶体の径方向外側表面との間に径方向の隙間空間を形成する。そして、この形成した隙間空間内に、前記温度検出具を設ける。

このように、請求項１によれば、真空断熱材片を缶体外周部に対しオーバーラップさせつつ巻回し、そのオーバーラップ部の隙間を活用して温度検出具を設ける。これにより、真空断熱材片を缶体外周部に巻回して密着させつつその密着部に温度検出具を挟み込む場合のように、温度検出具が真空断熱材に強く接触し真空断熱材の耐久性が低下するのを防止することができる。

また、温度検出具は、互いにオーバーラップする１枚の真空断熱材片の周方向両端部が形成する隙間空間内に位置しているので、例えば温度検出具のメンテナンス時には、径方向外側にオーバーラップしている真空断熱材片の周方向一端部を引き剥がすだけで、容易に温度検出具を外部に露出させることができる。この結果、１つの真空断熱材片において温度検出具を取り外すためのメンテナンス用の窓を設け当該窓を塞ぐように別の真空断熱材片を設けたりする必要がなく、部品点数を低減できるので、組み立て性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

また、請求項２によれば、前記オーバーラップにより生じる真空断熱材片の厚さ寸法分を隙間空間として活用し、温度検出具を確実に配置することができる。

また、請求項３によれば、予め缶体の全周長さよりも長く設定されている１枚の真空断熱材片を缶体まわりに巻回させることで、真空断熱材片のうち前記全周長さを超える余剰部分によってオーバーラップ部を確実に構成し、そのオーバーラップにより生じる隙間空間を活用して温度検出具を確実に配置することができる。

本発明の一実施形態の貯湯式給湯機の全体概略構成図缶体及びその周囲構造の詳細を表す分解斜視図缶体の径方向外側への、サーミスタ及び真空断熱材片の取り付け状態を表す、図２中の矢印ＩＩＩ向からの矢視図に相当する模式側面図図３中のＩＶ−ＩＶ断面による模式横断面図缶体に対して真空断熱材片を巻回させる工程を表す説明図サーミスタの耐久性低下防止及び部品点数低下を説明する説明図サーミスタを外部に露出させた状態を表す模式横断面図

次に、本発明の一実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

本実施形態の貯湯式給湯機を備えた貯湯式給湯装置の全体概略構成を図１に示す。図１において、この貯湯式給湯装置１００は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯しこの貯湯した湯水を給湯に用いるもので、湯水を貯湯する缶体２（貯湯タンク）を備えた貯湯タンクユニット１と、缶体２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット３と、台所や洗面所等にそれぞれ設けられた給湯栓４と、例えば給湯栓４の近傍に設けられた給湯リモコン５と、浴槽６と、を有する。

前記貯湯タンクユニット１は、筐体となる外装ケース（図示省略）の内部に設置される前記缶体２と、缶体２の上部に接続された出湯管１２と、缶体２の下部に接続された給水管１３と、出湯管１２からの高温水と給水管１３から分岐されたバイパス管１４からの低温水とを混合するミキシング弁１５と、ミキシング弁１５の下流に接続された給湯管１６と、給湯管１６から分岐され浴槽６に接続された湯張り管２０と、湯張り管２０の開閉を行う湯張り弁２１と、出湯管１２から分岐するよう接続されて缶体２の過圧を逃す過圧逃し弁２３と、給湯管１６に設けられた給湯温度センサ１７と、給湯管１６に設けられた給湯流量センサ１８と、給水管１３に設けられた給水圧を減圧する減圧弁２４と、給水管１３に設けられた給水温度センサ１９と、湯張り管２０を流れる流量を積算する湯張り流量センサ２２と、マイクロコンピュータを備えてこの貯湯タンクユニット１の各種機器の制御を行う給湯制御部２５とを有する。

前記缶体２には、上下方向に沿って複数個のサーミスタ２９が配置されている。これらのサーミスタ２９が検出する温度情報によって、缶体２内にどれだけの熱量が残っているかが検知され、さらに缶体２内の上下方向の温度分布が検知される。この缶体２とサーミスタ２９の構成については、後に詳述する。

前記缶体２と前記ヒートポンプユニット３とは、湯水を循環させるヒーポン往き管２６及びヒーポン戻り管２７からなる加熱循環回路２８により接続されている。前記ヒートポンプユニット３は、ヒートポンプ回路３４と、ヒーポン循環ポンプ３６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部３９とを備えている。前記ヒートポンプ回路３４は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機３０と、凝縮器としての冷媒−水熱交換器３１と、電子膨張弁３２と、強制空冷式の蒸発器３３とで構成されている。前記加熱循環回路２８の冷媒−水熱交換器３１入口側には、冷媒−水熱交換器３１に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度センサ３７が設けられ、加熱循環回路２８の冷媒−水熱交換器３１出口側には、冷媒−水熱交換器３１から流出する湯水の温度を検出する熱交出口温度センサ３８が設けられている。

前記給湯リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４０と、ふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ４２と、前記ふろ設定温度の湯を湯張り量設定スイッチ４１で設定された湯張り量だけ浴槽６へ湯張りして所定時間保温させるふろ自動スイッチ４３と、適宜の表示を行う表示部４５と、マイクロコンピュータを備え前記給湯制御部２５と通信を行うリモコン制御部（図示せず）と、を備えている。

次に、図２を用いて、前記缶体２及びその周囲構造の詳細について説明する。なお、図示の煩雑を避けるために、缶体２に接続される各種配管及び前記外装ケース等は省略している。この図２において、缶体２は全体が略円筒形に形成された金属製の中空缶であり、その周囲に、缶体２の径方向外周部を全周に渡って覆う１枚の真空断熱材片５２と、この真空断熱材片５２と後述のサーミスタ２９とを含めた缶体２全体を覆う４つの発泡断熱材片５３，５４，５５，５６と、発泡断熱材片５３〜５６で覆われた缶体２を上部に載置するベース部５７と、が設けられている。

真空断熱材片５２は、例えばアルミフィルムの袋体の内部にグラスウールを芯材として充填させた上でほぼ真空状態とした構造体であり、後述するように缶体２の外周面に巻回させることで全体が略円筒形（円弧曲面状）に形成される。このとき、この１枚の真空断熱材片５２の缶体２の外周部に沿った長さは、前記略円筒形の缶体２の全周長さよりも長くなっている（後述の図４等も参照）。なお、この真空断熱材片５２の上端部、下端部、及び周方向両端部は、例えばポリプロピレンフィルムの粘着テープからなる固定テープで缶体２に固定されている（煩雑防止のために図示省略）。

発泡断熱材片５３〜５６は、機械的な剛性を有する材料（例えば耐熱性発泡ポリスチレン）からなる成形品であり、前記缶体２の上面を覆うよう略半球形に形成された上部発泡断熱材片５３と、前記缶体２の下面を覆うよう略半球形に形成された下部発泡断熱材片５４と、前記缶体２の径方向外側表面に対してそれぞれ対向する１８０°の範囲で覆うよう略半円筒形に形成された２つの側部発泡断熱材片５５，５６と、を含むものである。なお、図中では、前記下部発泡断熱材片５４は前記ベース部５７と一体に設けられているものである。また、前記２つの側部発泡断熱材片５５，５６の内径は、概ね、缶体２の外周表面を覆った前記真空断熱材片５２の外径と略同じとなるように設定されており（後述の図４等も参照）、発泡断熱材片５５，５６は、前記１つの真空断熱材片５２の径方向外周部をほぼ全周にわたって覆う。

以上の基本構成を備える貯湯式給湯装置１００において、前記図２に示すように、缶体２の径方向外側表面に、缶体２内部の湯水の温度を検出するための５個のサーミスタ２９が上下方向一列に配置されている。サーミスタ２９は、例えば全体が樹脂で覆われた熱電対で、直径が約３ｍｍ程度に形成されており、全方位（すなわち周囲３６０°方向）の温度が検出可能である。５個のサーミスタ２９のそれぞれは、金属テープ５８（図２では破線にて略示）で覆われるように缶体２の径方向外側の表面に貼り付けられて固定される。そして、前記真空断熱材片５２は、このようにしてサーミスタ２９が貼り付けられた状態の缶体２の外側表面を覆うように、かつ、当該真空断熱材片５２の周方向一方側端部と周方向他方側端部とを径方向に重ねるようにしつつ（詳細は後述）、図示しない適宜の固定具（例えば粘着テープ）によって缶体２に固定される。

次に、前記缶体２の径方向外側への、前記サーミスタ２９及び前記真空断熱材片５２の取り付け状態を、図３及び図４により説明する。なお、図示の煩雑を避けるために金属テープ５８などの図示を省略している。

図３及び図４において、缶体２の径方向外周部に、１つの真空断熱材片５２が全周にわたって配置されている。その際、前記したように、前記真空断熱材片５２の周方向一方側（図示左側）の端部５２ｂと周方向他方側（図示右側）の端部５２ａとを径方向に重ねるようにしつつ、缶体２に固定される。このとき、円弧曲面状の１枚の真空断熱材片５２が缶体２の外周部を一周するように巻回され、その巻回された真空断熱材片５２の前記端部５２ａと前記端部５２ｂとが径方向に重ねられることで、前記端部５２ｂ（詳細には、端部５２ｂの径方向内側表面のうち端部５２ａの径方向外側表面に接触していない部分）と缶体２の径方向外側表面との間に径方向の隙間空間ＳＰが形成される。このとき、径方向外側に位置している前記端部５２ｂを収納するために、対応する発泡断熱材片５６の内周面には、他の部位よりも径方向外側に凹んだ形状の段付き部５６ａ（図４参照）が設けられている（なお、前記段付き部５６ａに代え、前記発泡断熱材片５５を前記拡大図中の右側へ延長しその延長部分に同様の段付き部を設けて前記端部５２ｂを収納してもよい）。前記端部５２ｂは、この段付き部５６ａに収納されて位置決めされる。なお、前記とは逆に、前記真空断熱材片５２の前記端部５２ｂと前記端部５２ａとを径方向に重ねるとき、前記端部５２ａを径方向外側、前記端部５２ｂを径方向内側に配置して重ね合わせてもよい。この場合は、前記端部５２ａ（詳細には、端部５２ａの径方向内側表面のうち端部５２ｂの径方向外側表面に接触していない部分）と缶体２の径方向外側表面との間に前記隙間空間ＳＰが形成され、前記端部５２ａが、前記発泡断熱材片５５（又は前記発泡断熱材片５６）に設けた前記段付き部に収納されて位置決めされる。

このとき、前記の上下方向一列に配置された５個のサーミスタ２９のうち、最下部の１個を除く４個のサーミスタ２９が、前記隙間空間ＳＰ内に配置される（図４中の拡大図及び図３参照）。隙間空間ＳＰの径方向寸法（厳密には最大寸法）ｘと真空断熱材片５２の厚さ寸法ｔとは互いに略等しいが、これらは少なくとも前記サーミスタ２９の直径より大きくなっている。

次に、前記のように缶体２の外周部に真空断熱材片５２を巻回させる作業工程について説明する。図５は、軸方向に直交する方向の横断面で見た、前記真空断熱材片５２の巻回時の各工程を示している。略円筒形状の缶体２において（図５（ａ））、まず、予め定められた周方向位置における径方向外周部にサーミスタ２９を設置する（図５（ｂ））。そして、缶体２の径方向外周部のうちサーミスタ２９の配置位置よりも前記一方側（図示左側）の部位に真空断熱材片５２の前記他方側（図示右側）の端部５２ａを貼り付けた後（図５（ｃ））、その端部５２ａよりも前記一方側（すなわち前記端部５２ｂ側）に位置する残りの部分を、缶体２の径方向外周部を覆うようにしつつ前記一方側へ向かって順次巻回していく（図５（ｃ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）中の破線矢印参照）。なお、このとき、平板形状の真空断熱材片５２をそのまま巻回していくのではなく、図示しない適宜のロール加工により予め横断面略円弧形状に形成した真空断熱材片５２を巻回するようにしてもよい。

このとき、前記したように、真空断熱材片５２の缶体２の外周部に沿った長さが、缶体２の全周長さよりも長く設定されている（すなわち真空断熱材片５２をそのまま缶体２に巻回した場合、缶体２の全周長さより長い余剰部分が生じる）。その結果、当該余剰部分を構成する前記一方側の端部５２ｂ及び前記他方側の端部５２ａのうち前記一方側の端部５２ｂを（前記サーミスタ２９を乗り越えつつ）、前記他方側の端部５２ａの径方向外側に重ねて貼り付けることができる（図５（ｆ））。これにより、巻回し終えた状態では、真空断熱材片５２の前記一方側の端部５２ｂが前記他方側の端部５２ａの径方向外側に重なるようオーバーラップし、端部５２ｂと缶体２の径方向外側表面との間に、径方向の前記隙間空間ＳＰが形成される。この結果、前記サーミスタ２９は、その形成された隙間空間ＳＰ内に収まるよう配置されるものである。

ここで、前記したように真空断熱材片はアルミフィルムの袋体の内部にグラスウールを充填させて真空状態とした構造体である。このため、前記の図４に対応する図６（ａ）に示す第１比較例のように、例えば、１つの真空断熱材片５２′を缶体２の外周部に巻回して密着させつつその密着部にサーミスタ２９を挟み込む構成とした場合には、巻回・密着時の真空断熱材５２′によるサーミスタ２９への押圧力（白抜き矢印参照）によりサーミスタ２９が真空断熱材５２′に強く接触し、真空断熱材片５２′の耐久性が低下する（例えば袋体が破損して気密性に悪影響がある等）おそれがある。

これに対し、本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、前記真空断熱材片５２を缶体２の外周部に対しオーバーラップさせつつ巻回し、そのオーバーラップ部に生じる隙間空間ＳＰを活用してサーミスタ２９を設ける。これにより、前記第１比較例のようにサーミスタ２９の接触により真空断熱材片５２の耐久性が低下するのを防止することができる。

また、本実施形態では、前記図６（ｃ）に示すように、サーミスタ２９を、互いにオーバーラップする１枚の真空断熱材片５２の前記端部５２ａ，５２ｂが形成する隙間空間ＳＰ内に配置している。したがって、例えばサーミスタ２９のメンテナンス時には、図７に示すように、径方向外側にオーバーラップしている真空断熱材片５２の前記一方側の端部５２ｂを、径方向内側にオーバーラップしている前記他方側の端部５２ａから引き剥がすだけで、容易にサーミスタ２９を外部に露出させることができる。この結果、図６（ｂ）に示す第２比較例のように真空断熱材片５２Ａ′においてサーミスタ２９を取り外すためのメンテナンス用の窓ＷＤを設けるとともに当該窓ＷＤを塞ぐように別の真空断熱材片５２Ｂ′を設けたりする必要がなく、部品点数を低減できるので、組み立て性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態の貯湯タンクユニット１によれば、真空断熱材片５２を缶体２の外周部に対しオーバーラップさせつつ巻回し、そのオーバーラップ部の隙間空間ＳＰを活用してサーミスタ２９を設ける。これにより、サーミスタ２９の接触により真空断熱材片５２の耐久性が低下するのを防止することができる。また、サーミスタ２９のメンテナンス時には、径方向外側にオーバーラップしている真空断熱材片５２の前記他方側の端部５２ｂを引き剥がすだけで、容易にサーミスタ２９を外部に露出させることができる。この結果、部品点数を低減でき、組み立て性の向上及び製造コストの低減を図ることができるものである。

また、本実施形態では特に、前記隙間空間ＳＰの径方向寸法ｘが、前記真空断熱材片５２の厚さ寸法ｔに略等しい。これにより、前記オーバーラップにより生じる真空断熱材片５２の厚さ寸法分を隙間空間ＳＰとして活用し、サーミスタ２９を確実に配置できるものである。

また、本実施形態では特に、予め缶体２の全周長さよりも長く設定されている１枚の真空断熱材片５２を缶体２まわりに巻回させる。これにより、真空断熱材片５２のうち前記全周長さを超える余剰部分によって前記オーバーラップ部を確実に構成し、そのオーバーラップにより生じる隙間空間ＳＰを活用してサーミスタ２９を確実に配置できるものである。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、加熱手段をヒートポンプユニット３で構成した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や、電熱ヒータによる電気温水器や、コージェネレーションシステムの廃熱回収装置等を前記加熱手段として用いても良い。

１貯湯タンクユニット（貯湯式給湯機）
２缶体
３ヒートポンプユニット（加熱手段）
２９サーミスタ（温度検出具）
５２真空断熱材片
５２ａ他方側端部
５２ｂ一方側端部
ＳＰ隙間空間

Claims

加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部の全部を覆うように、円弧曲面状の１枚の真空断熱材片を巻回し、
その巻回した前記１枚の真空断熱材片の周方向一方側端部と他方側端部とを径方向に重ねることで、前記一方側端部又は他方側端部と前記缶体の径方向外側表面との間に径方向の隙間空間を形成し、
その形成した前記隙間空間内に、温度検出具を設けたことを特徴とする貯湯式給湯機。
前記隙間空間の前記径方向寸法は、
前記真空断熱材片の厚さ寸法に略等しいことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
前記１枚の真空断熱材片の前記缶体の外周部に沿った長さは、前記略円筒形の前記缶体の全周長さよりも長く、
前記真空断熱材のうち前記巻回された状態で前記缶体の全周長さよりも長い余剰部分となる、前記一方側端部と前記他方側端部とが、前記径方向に重ねられて前記隙間空間を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の貯湯式給湯機。
加熱手段で加熱された湯水を内部に貯湯する略円筒形の缶体の径方向外周部に温度検出具を配置し、
前記缶体の径方向外周部のうち前記温度検出具の配置位置よりも周方向一方側の部位に１枚の真空断熱材片の周方向他方側端部を貼り付けた後、前記真空断熱材片の残りの部分を、前記缶体の径方向外周部を覆うようにしつつ前記周方向一方側へ向かって順次巻回し、
その後、前記１枚の真空断熱材片の前記周方向一方側端部を、前記温度検出具を乗り越えつつ前記周方向他方側端部の径方向外側に重ねて貼り付けることにより、前記周方向一方側端部と前記缶体の径方向外側表面との間に、前記温度検出具を配置するための径方向の隙間空間を形成することを特徴とする貯湯式給湯機の組み立て方法。