JP6450208B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、給湯用の湯水を貯湯した缶体の外周部を断熱材で保温する貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、特許文献１に記載のように、缶体の側面の全体に真空断熱材を設けたものがあった。

特開２００８−２９２０５０号公報

通常、貯湯式給湯装置は、家屋やビルといった建造物の外に設けられる場合が多く、特に冬期においては、厳しい寒冷気候にさらされる場合も多い。このような場合に、例えば缶体に接続される配管には何らかの凍結防止策を講じることが好ましく、また弁等の機能部品についても低温による性能低下・劣化の防止策を講じることが好ましい。

そこで、前記配管や機能部品をタンクユニット内において缶体の近傍に配置し、缶体の放熱を利用して前記凍結や性能低下の防止を図ることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のもののように、缶体の側面の全体に真空断熱材を設けた場合、缶体の保温性能は向上できるものの、缶体からの放熱が抑制されるため、タンクユニット内の雰囲気温度が低下する。一方で、缶体からの放熱を促進させるために真空断熱材の設置面積を減少させた場合、缶体の保温性能が低下する。このように、缶体の保温性能を確保しつつ、寒冷気候による配管の凍結や機能部品の性能低下を防止することができない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、加熱手段により加熱された湯水を内部に貯湯する、軸方向を鉛直方向として立設された略円筒形状の缶体を有し、前記缶体から出湯された前記湯水を供給する貯湯式給湯装置において、 前記缶体に接続され、当該缶体に供給される前記湯水を通じる配管と、前記缶体の側面のうち所定高さ範囲の周方向略全域を覆う一方で、前記配管の外径と略等しい周方向寸法を備えた鉛直方向に縦長の領域のみを、前記所定高さ範囲を覆わない欠損部とした、真空断熱材と、前記真空断熱材の外周部の周方向全域を覆う発泡断熱材と、を有し、前記配管は、前記缶体の側面に近接して当該側面と平行に鉛直方向に延設される鉛直延設部と、前記鉛直延設部よりも管路方向両側にそれぞれ設けられ、前記缶体の側面から離れて延設される離間延設部と、を有し、前記発泡断熱材は、前記配管の前記鉛直延設部の外径と略同じ周方向寸法でかつ前記鉛直延設部と略同じ鉛直方向寸法を備え、当該鉛直延設部の外周部に接触しつつ略収納する、鉛直方向に縦長の縦長凹部を有し、かつ、前記真空断熱材及び前記発泡断熱材を、前記欠損部の周方向位置と前記縦長凹部の周方向位置とが略一致するように、配置したものである。

また、請求項２では、前記発泡断熱材は、前記真空断熱材の前記欠損部において他の領域よりも径方向内側に突出し、前記缶体の側面に密着する密着凸部を備えるものである。

また、請求項３では、前記配管は、前記密着凸部の径方向外側に設けられているものである。

また、請求項４では、前記配管を、前記密着凸部の前記径方向外側に設けた前記縦長凹部に配置したものである。

この発明の請求項１によれば、内部に湯水を貯湯するのに用いられ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が設けられ、そのさらに径方向外周部に発泡断熱材が設けられる。このとき、缶体の側面のすべてを前記真空断熱材で覆うことはせずに一部を欠損部とすることで、缶体側面の露出領域については、前記真空断熱材の外周部ともども、前記発泡断熱材によって覆うようにしている。すなわち、缶体の前記露出領域の外周部は、発泡断熱材のみによって覆われる。そして、前記の配管を、加熱対象物として、前記発泡断熱材の縦長凹部に設ける。ここで、真空断熱材のない前記欠損部は、比較的保温性能が低い（言い替えれば断熱性能が低い）発泡断熱材のみで覆われる領域であることから、缶体内の湯水の熱が若干漏れてくるものである。したがって、前記縦長凹部と前記欠損部との周方向位置を互いに略一致させることで、前記漏れてくる熱を利用して前記縦長凹部内の配管を積極的に加熱することができる。このとき、配管が縦長凹部内に配置されることから、缶体側面から配管までの伝熱距離が短くなり、加熱効果を高めることができる。また、配管を安定的に位置決めし、確実な加熱を行える効果もある。その一方で、缶体については、真空断熱材により一部の欠損部以外の領域を覆うので、保温性能を確保できる。この結果、缶体の保温性能を確保しつつ、前記の寒冷気候による凍結や性能低下等を確実に防止することができる。

また、請求項２によれば、密着凸部を缶体の側面に密着させることで、缶体内の湯水の熱を確実に密着凸部で受熱することができる。

また、請求項３によれば、密着凸部で受熱した缶体内の湯水の熱を、密着凸部の外周部に位置する配管へ確実に伝熱することができる。

また、請求項４によれば、密着凸部を介し導かれる缶体内の湯水の熱を、密着凸部の外周部の縦長凹部に位置する配管へ確実に伝熱することができる。

本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の全体概略構成図 缶体の外周部に設けた断熱材の詳細を表す分解斜視図 発泡断熱材の外周部に設けた配管及び機能部品の詳細を表す斜視図 発泡断熱材に形成された凹部構造を表す模式側面図 図４中のＶ−Ｖ断面による模式横断面図 図４中のＶＩ−ＶＩ断面による模式横断面図 図４中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面による模式縦断面図 図４中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面による模式縦断面図 機能部品を加熱対象物とする変形例における缶体の外周部に設けた断熱材の詳細を表す分解斜視図 密着凸部を設けない変形例における模式横断面図 缶体側面に突起物がある変形例における缶体の外周部に設けた断熱材の詳細を表す分解斜視図

次に、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。

本実施形態の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、例えば浴室に設けられたふろリモコン７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）の内部に設置された缶体２を備えている。缶体２は、上端に出湯管８が接続され、下端に給水管９が接続され、さらに下部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン往き管１０が接続され、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１１が接続されている。前記ヒーポン往き管１０を介し取り出された缶体２内の湯水は前記ヒートポンプユニット３によって沸き上げられた後、前記ヒーポン戻り管１１から缶体２内に戻されて貯湯される。また、前記給水管９からの給水により缶体２内の湯水が押し上げられることで、缶体２内上部の高温水が前記出湯管８から押し出され、給湯される。このとき、前記給水管９には、給水の圧力を減圧する減圧弁４６と、給水の温度を検出する給水温度センサ４９とが設けられ、前記出湯管８には、缶体２の過圧を逃す過圧逃し弁４５が設けられている。なお、缶体２の外周部には保温用の断熱材が設けられている（図１では煩雑防止のために図示省略）が、これについては後に詳述する。

缶体２には、上下方向に沿って複数個の貯湯温度センサ３９が配置されている。本実施形態では、上から下へ向かって５つの貯湯温度センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ，３９ｅが配置されており、これらの貯湯温度センサ３９ａ〜ｄ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。

前記ヒートポンプユニット３は、ヒートポンプ回路１６と、ヒーポン循環ポンプ１７と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部１８とを備えている。前記ヒートポンプ回路１６は、圧縮機１２と、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１３と、電子膨張弁１４と、強制空冷式の蒸発器１５とで構成されている。前記ヒーポン循環ポンプ１７は、缶体２内の湯水を前記ヒーポン往き管１０及びヒーポン戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１３内に循環させる。

前記ヒートポンプ回路１６内には冷媒として二酸化炭素が用いられ、これによって超臨界ヒートポンプサイクルが構成されている。一般に、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるが、前記冷媒−水熱交換器１３では冷媒と被加熱水たる缶体２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、これによって効率良く高温まで被加熱水を加熱可能であり、例えば低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることができる。

前記ヒーポン制御部１８は、前記被加熱水の冷媒−水熱交換器１３の入口温度と冷媒の冷媒−水熱交換器１３の出口温度との温度差が一定になるように、前記電子膨張弁１４または圧縮機１２を制御する。これにより、特に、被加熱水の冷媒−水熱交換器１３の入口温度が例えば５〜２０℃程度の低い温度である場合に、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）がとても良い状態で被加熱水を加熱することができる。

一方、前記缶体２内には、前記浴槽６の湯水を加熱するための、例えばステンレス製の蛇管よりなる熱交換器１９が設けられている。この熱交換器１９にはふろ往き管２０とふろ循環ポンプ２１を備えたふろ戻り管２２とが接続されており、浴槽６の湯水が循環可能となっている。すなわち、ふろ戻り管２２を介して導かれた浴槽６内の湯水が熱交換器１９内において缶体２内の高温水により加熱された後、ふろ往き管２０を介し浴槽６に戻されることで保温あるいは追焚きが行われる。なお、ふろ戻り管２２には、循環する浴槽６の湯水の温度を検出するふろ温度センサ２３が設けられている。

また、前記缶体２の中間位置（上下方向の略中央位置には限られない）には、中間出湯管２４が接続されている。この中間出湯管２４は、前記熱交換器１９で浴槽６からの湯水と熱交換して温度低下した中温水や、湯と水の境界層付近で温度低下した（あるいは温度上昇した）中温水などの、缶体２の中間位置（上下方向の略中央位置には限られない）に貯められている湯水を缶体２から出湯する。

さらに、前記中間出湯管２４と前記出湯管８との下流側合流位置には、缶体２の前記中間位置付近から中間出湯管２４を介し導かれる中温水と缶体２の上端に接続された出湯管８を介し導かれる高温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる中間混合弁２５が設けられている。この中間混合弁２５の下流側には中間給湯管２７が接続されており、中間温度センサ２６が設けられている。中間混合弁２５における前記中温水と前記高温水との混合比率は、前記中間温度センサ２６の検出湯温が、給湯リモコン５やふろリモコン７でユーザーが設定した給湯設定温度よりも所定温度高い混合目標温度となるように制御される。

さらに、前記中間給湯管２７と前記給水管９から分岐された給水バイパス管２９との下流側合流位置には、中間混合弁２５から中間給湯管２７を介し導かれる湯水と前記給水バイパス管２９から導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる給湯混合弁２８が設けられている。この給湯混合弁２８の下流側には給湯管３０が接続されており、給湯温度センサ３１が設けられている。給湯混合弁２８における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記給湯温度センサ３１の検出湯温が給湯リモコン５やふろリモコン７でユーザーが設定した給湯設定温度となるように制御される。なお、給湯管３０にはさらに、給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ４７が設けられている。

また、前記中間給湯管２７から分岐された分岐中間給湯管３３と前記給水管９から分岐された分岐給水バイパス管３４との下流側合流位置には、分岐中間給湯管３３を介し導かれる湯水と分岐給水バイパス管３４から導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなるふろ混合弁３２が設けられている。このふろ混合弁３２の下流側には、ふろ戻り管２２に連通する湯張り管３５が接続されており、湯張り温度センサ３６が設けられている。ふろ混合弁３２における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記湯張り温度センサ３６の検出湯温が給湯リモコン５やふろリモコン７でユーザーが設定したふろ設定温度となるように制御される。なお、前記湯張り管３５には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３７と、浴槽６への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ３８と、浴槽６の湯水が逆流するのを防止する二重の逆止弁４８とが設けられている。

前記給湯リモコン５及びふろリモコン７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４１と、前記ふろ設定温度の湯をふろリモコン７の湯張り量設定スイッチ（図示せず）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４２とが設けられている。

また、前記給湯リモコン５及びふろリモコン７には、給湯制御部４４が無線通信または有線通信により接続されている。この給湯制御部４４は、貯湯タンクユニット１内の各センサ（前記貯湯温度センサ３９ａ〜ｅ、ふろ温度センサ２３、中間温度センサ２６、給湯温度センサ３１、湯張り温度センサ３６等）の入力を受け各アクチュエータ（電動ミキシング弁である中間混合弁２５、給湯混合弁２８、ふろ混合弁３２のアクチュエータや湯張り弁３７のアクチュエータ等）の駆動を制御するマイコンを有しており、給湯リモコン５及びふろリモコン７でのユーザーが任意に設定した給湯設定温度及びふろ設定温度が、前記各アクチュエータの駆動によって実現される。具体的には、前記給湯制御部４４は、中間温度センサ２６で検出する温度が前記給湯設定温度及びふろ設定温度のうち高い方の設定温度より所定温度高い混合目標温度になるよう中間混合弁２５の弁開度をフィードバック制御すると共に、給湯温度センサ３１の検出する温度が前記給湯設定温度になるように給湯混合弁２８の弁開度をフィードバック制御し、さらに、湯張り温度センサ３６の検出する温度が前記ふろ設定温度になるようにふろ混合弁３２の弁開度をフィードバック制御する。

次に、図２を用いて、缶体２の外周部に設けられた前記断熱材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の図示は省略している。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の側面の一部をほぼ全周にわたって覆う２つの真空断熱材５２と、この真空断熱材５２を含めた缶体２全体を覆う４つの発泡断熱材５３，５４，５５，５６と、発泡断熱材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。

前記真空断熱材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、例えば平板状形状の断熱材母材がロール加工されることによって全体が略半円筒形（横断面略円弧状）に形成されている。図示する例では、２つの真空断熱材５２が、缶体２を挟み込むようにその円筒状の側面６０に対し設けられている。

２つの真空断熱材５２は、缶体２の前記側面６０のうち一部の露出領域６１（露出領域６１ａ，６１ｂ）を残しつつそれ以外の領域６２を覆うように、缶体２の外周部に設けられる。具体的には、２つの真空断熱材５２は、いずれも上下方向の寸法が缶体２の側面６０の上下方向の寸法よりも所定の量だけ小さく形成されており、側面６０の上端側寄りに配置されている。これにより、比較的高温の湯水が貯湯される缶体２の上部を真空断熱材５２で覆いつつ、比較的高価である真空断熱材５２を節減し、経済的な無駄を省きつつ必要な保温機能を確保できるようになっている。その結果、缶体２の前記側面６０のうち下端側の領域は、真空断熱材５２によって覆われない前記露出領域６１ａとなっている。

また、２つの真空断熱材５２は、それらの周方向の寸法の合計が、缶体２の周方向の寸法よりも所定の量だけ小さくなるように形成されている。その結果、２つの真空断熱材５２を缶体２の外周部に設けた際に、真空断熱材５２の周方向端部の間に隙間が形成される。なお、本実施形態では、後述の図５に示すように、缶体２の前記側面６０のうち、周方向一方側（後述の図５中上側）では２つの真空断熱材５２の前記周方向端部同士が接触し、周方向他方側（後述の図５中下側）では２つの真空断熱材５２の前記周方向端部の間に隙間が形成されるように、真空断熱材５２が配置される。その結果、缶体２の前記側面６０のうち前記隙間に対応する領域は、真空断熱材５２によって覆われない前記露出領域６１ｂとなっている。

前記４つの発泡断熱材５３，５４，５５，５６のうち、２つの発泡断熱材５５，５６は、缶体２の側面６０の前記露出領域６１ａ，６１ｂの外周部を覆うようにしつつ、２つの真空断熱材５２の外周部に設けられる。以下では、これら発泡断熱材５５，５６のうち、缶体２の前記露出領域６１ａ，６１ｂの外周部を覆う領域を缶体被覆領域６３といい、真空断熱材５２の外周部を覆う領域を断熱材被覆領域６４というものとする。また、缶体被覆領域６３のうち、前記露出領域６１ａの外周部を覆う領域を缶体被覆領域６３ａ、前記露出領域６１ｂの外周部を覆う領域を缶体被覆領域６３ｂ（後述の図４参照）というものとする。

図２に示すように、発泡断熱材５５の前記缶体被覆領域６３ａは、断熱材被覆領域６４よりも肉厚に形成されている。この缶体被覆領域６３ａと断熱材被覆領域６４との厚みの差は、真空断熱材５２の厚みとほぼ等しくなっている。この結果、発泡断熱材５５の前記缶体被覆領域６３ａの内周面には、缶体２の側面６０の外周側の真空断熱材５２が設けられていない部位において他の領域よりも径方向内側に突出し、缶体２の側面６０の前記露出領域６１ａに密着する密着凸部６５が形成されている。なお、密着凸部６５は、側面６０の前記露出領域６１ａに完全に密着している必要はなく、その一部が密着（接触）していればよい。

発泡断熱材５６も前記発泡断熱材５５と同様の構成となっており、その缶体被覆領域６３ａ（後述の図４参照）の内周面には、缶体２の側面６０の前記露出領域６１ａに密着する密着凸部６５（後述の図４参照）が形成されている。さらに、発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ｂの内周面には、前記密着凸部６５の上部に位置し、缶体２の側面６０の前記露出領域６１ｂに密着する密着凸部６６（後述の図４及び図５参照）が形成されている。この密着凸部６６は、上下方向に沿って略直線状に形成され、前記２つの真空断熱材５２の周方向端部の間の隙間に嵌合するような突出形状（横断面略矩形状）を有している。なお、前記密着凸部６６は、前記密着凸部６５と同様、側面６０の前記露出領域６１ｂに完全に密着している必要はなく、その一部が密着（接触）していればよい。

発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部には、複数の凹部６７，６８，６９，７０等が形成されている。前記凹部６７は、前記缶体被覆領域６３ａの外周部において、上下方向に沿った略直線状の溝状に形成されている。また、前記凹部６８は、前記缶体被覆領域６３ｂの外周部において、上下方向に沿った略直線状の溝状に形成されている。また、前記凹部６９は、前記缶体被覆領域６３ａの外周部において、周方向において前記凹部６８に近接する位置に、上下方向に沿った略直線状の溝状に形成されている。前記凹部６８と前記凹部６９とは、周方向位置が若干異なると共に互いに略平行となるように形成されており、凹部６８の下端部と凹部６９の上端部とは、周方向に沿って溝状に形成された凹部７０により連通されている。

次に、図３を用いて、発泡断熱材５３〜５６の外周部に設けられた配管及び機能部品等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、前記外装ケース等の図示は省略している。図３に示すように、缶体２に接続される各種の配管や弁等の機能部品は、缶体２の前記発泡断熱材５６側の外周側に集約配置されている。これにより、貯湯タンクユニット１の設置スペースを削減できると共に、メンテナンス性を向上できるようになっている。また、缶体２の前記発泡断熱材５６側の外周側下方には、配置台７１が設置されている。配置台７１は、例えば図示しない外装ケースに固定されており、この配置台７１上には各種配管の接続具等の複数の器具が配置されている。

前記ヒーポン往き管１０は、一端が前記配置台７１に配置された接続具７２に接続され、他端が発泡断熱材５４に挿入されて缶体２の下端に接続されている。図３に示す例では、ヒーポン往き管１０の一部に配管保温材１０ａが装着されている。また、前記ヒーポン戻り管１１は、一端が前記発泡断熱材５３に挿入されて缶体２の上端に接続され、他端が前記配置台７１に配置された弁装置７３を介して接続具８３に接続されている。図３に示す例では、ヒーポン戻り管１１の一部に配管保温材１１ａが装着されている。

前記出湯管８は、一端が前記発泡断熱材５３に挿入されて缶体２の上端に接続され、他端が前記配置台７１の上方に配置された中間混合弁２５に接続されている。図３に示す例では、出湯管８の一部に配管保温材８ａが装着されている。また、出湯管８には前記過圧逃し弁４５が設けられており、この過圧逃し弁４５には他端を前記ベース部５７に連結したドレンホース７４の一端が接続されている。前記中間出湯管２４は、一端が前記発泡断熱材５６に形成された開口７５に挿入されて缶体２の中間位置に接続され、他端が前記中間混合弁２５に接続されている。図３に示す例では、中間出湯管２４のほぼ全部に配管保温材２４ａが装着されている。

中間混合弁２５の下方には前記給湯混合弁２８が設けられており、これら中間混合弁２５と給湯混合弁２８とは前記中間給湯管２７により接続されている。この中間給湯管２７より分岐された前記分岐中間給湯管３３は、給湯混合弁２８の径方向内側（発泡断熱材５６側）に配置されたふろ混合弁３２に接続されている。給湯混合弁２８の下方には前記給水管９が立設されており、この給水管９の一端は前記給水バイパス管２９を介して給湯混合弁２８に接続され、他端は減圧弁４６を介して前記配置台７１に配置された接続具７６に接続されている。給水管９の隣には前記給湯管３０が立設されており、この給湯管３０の一端は前記給湯混合弁２８に接続され、他端は前記配置台７１に配置された接続具７７に接続されている。図３に示す例では、給湯管３０の一部に配管保温材３０ａが装着されている。

前記給水管９より分岐管７８を介して分岐された給水管９は、径方向内側（発泡断熱材５６側）に引き出されると共に下方に向かって延設され、先端部が発泡断熱材５４に挿入されて缶体２の下端に接続されている。図３に示す例では、この分岐された給水管９の一部に配管保温材９ａが装着されている。

前記ふろ戻り管２２は、一端が発泡断熱材５３に挿入されて缶体２の内部にある前記熱交換器１９に接続され、他端が三方弁７９及び前記配置台７１に配置されたふろ循環ポンプ２１を介して、前記配置台７１に配置された接続具８０に接続されている。また、前記ふろ往き管２０は、一端が発泡断熱材５３に形成された開口８１に挿入されて缶体２の内部にある前記熱交換器１９に接続され、他端が前記配置台７１に配置された接続具８２に接続されている。

以上の基本構成を備える前記貯湯式給湯装置１００においては、内部に湯水を貯湯するのに用いられる略円筒形の缶体２の径方向外周部に保温用の前記真空断熱材５２が設けられ、そのさらに径方向外周部に前記発泡断熱材５３〜５６が設けられる。ここで、真空断熱材は非常に保温性能が高いが高価なものであり、その一方で発泡断熱材は保温性能は低いが安価なものである。また一般に、真空断熱材は加工や変形が難しく、缶体に凹凸や突起物等がある場合にはその対応が難しい。さらに、前記のように缶体２においては比較的高温の湯水が上部に貯湯されることから、缶体２の上部を覆うことで経済的な無駄を省きつつ必要な保温機能を確保できる。これらの観点から、本実施形態では、缶体２の側面６０のすべてを前記真空断熱材５２で覆うことはせずに一部を露出領域６１として残し、この缶体側面６０の露出領域６１については、前記真空断熱材５２の外周部ともども、前記発泡断熱材５５，５６によって覆うようにしている。すなわち、缶体２の前記露出領域６１の外周部は、発泡断熱材５５，５６の缶体被覆領域６３のみによって覆われる。

一方、通常、貯湯式給湯装置１００は、家屋やビルといった建造物の外に設けられる場合が多く、特に冬期においては、厳しい寒冷気候にさらされる場合も多い。このような場合に、缶体２に接続される前記配管が凍結すると、内部の水の凍結膨張による配管の破損等が懸念されることから、前記配管には何らかの凍結防止策を講じることが好ましい。

そこで本実施形態では、発泡断熱材５６のうち、缶体２の前記露出領域６１ａ，６１ｂの外周部を覆う缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部に、前記各種配管のうちの一部を、缶体２からの放熱を利用して加熱する加熱対象物として設ける。本実施形態は、前記各種配管のうち、缶体２へ供給される給水を通じる配管である前記給水管９、前記ヒーポン往き管１０、及び缶体２へ供給される湯水を通じる前記ヒーポン戻り管１１を前記加熱対象物とするものである。

次に、図４〜図８を用いて、前記給水管９、前記ヒーポン往き管１０、及び前記ヒーポン戻り管１１の設置構造について説明する。なお、図４では、図示の煩雑を避けるために、発泡断熱材５３，５４と、各種配管と、前記給水管９、前記ヒーポン往き管１０、及び前記ヒーポン戻り管１１の設置に関わる前記凹部６７〜７０以外の発泡断熱材５６の凹凸構造等については、図示を省略している。

図４、図５及び図７に示すように、発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ｂは、その内周面に前記密着凸部６６を備えている。そして、前記ヒーポン戻り管１１は、缶体被覆領域６３ｂにおける密着凸部６６の径方向外側に設けられている。より詳細には、ヒーポン戻り管１１は、缶体被覆領域６３ｂの外周部に設けた凹部６８内に配置されている。図５に示すように、凹部６８は、例えば横断面形状が略円弧状となるように形成され、ヒーポン戻り管１１の前記配管保温材１１ａが例えば半分程度収納される深さに形成されている。ヒーポン戻り管１１は、配管保温材１１ａが凹部６８の内周面に接触するように配置されている。

なお、前記凹部６８に、ヒーポン戻り管１１の配管保温材１１ａが装着されていない部分、すなわちヒーポン戻り管１１を裸で配置してもよいが、本実施形態のように、ヒーポン戻り管１１の配管保温材１１ａの装着部分を凹部６８に配置することで、配管の保温効果をさらに高めることができる。

また、図４、図６及び図８に示すように、発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ａは、その内周面に前記密着凸部６５を備えている。そして、前記給水管９は、缶体被覆領域６３ａにおける密着凸部６５の径方向外側に設けられている。より詳細には、給水管９は、缶体被覆領域６３ａの外周部に設けた凹部６７内に配置されている。図６に示すように、凹部６７は、例えば横断面形状が略円弧状となるように形成され、給水管９の前記配管保温材９ａが例えば半分程度収納される深さに形成されている。給水管９は、配管保温材９ａが凹部６７の内周面に接触するように配置されている。

同様に、図４及び図６に示すように、前記ヒーポン往き管１０は、缶体被覆領域６３ａにおける密着凸部６５の径方向外側、すなわち缶体被覆領域６３ａの外周部に設けた凹部６９内に配置されている。図６に示すように、凹部６９は、例えば横断面形状が略円弧状となるように形成され、ヒーポン往き管１０の前記配管保温材１０ａが例えば半分程度収納される深さに形成されている。ヒーポン往き管１０は、配管保温材１０ａが凹部６９の内周面に接触するように配置されている。

なお、前記凹部６７，６９に、給水管９及びヒーポン往き管１０の配管保温材９ａ，１０ａが装着されていない部分を配置してもよいが、これら給水管９及びヒーポン往き管１０の内部には比較的低温の水が流れており特に凍結が起こりやすいことから、本実施形態のように、配管保温材９ａ，１０ａの装着部分を凹部６７，６９に配置することで、配管の保温効果をさらに高めることができる。

以上説明したように、本実施形態の貯湯式給湯装置１００によれば、前記の給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１を、加熱対象物として、発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部に設ける。前記のように、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂは、真空断熱材５２がなく、比較的保温性能が低い（言い替えれば断熱性能が低い）発泡断熱材５６のみが設けられる領域であることから、缶体２内の湯水の熱が若干漏れてくるものである。したがって、前記給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１を、この缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部に設けることで、前記漏れてくる熱を利用して積極的に加熱することができる。その一方で、缶体２については、真空断熱材５２により一部の露出領域６１以外の領域６２を覆うので、保温性能を確保できる。この結果、缶体２の保温性能を確保しつつ、前記の寒冷気候による凍結等を確実に防止することができるものである。

また、本実施形態では特に、発泡断熱材５６の前記缶体被覆領域６３ａ，６３ｂは、前記缶体２の側面６０の外周側の前記真空断熱材５２が設けられていない部位において他の領域よりも径方向内側に突出し、前記缶体２の側面６０に密着する前記密着凸部６５，６６を備える。このように、缶体被覆領域６３ａの密着凸部６５及び缶体被覆領域６３ｂの密着凸部６６を缶体２の側面６０に密着させることで、缶体２内の湯水の熱を確実に密着凸部６５，６６で受熱することができるものである。

また、本実施形態では特に、加熱対象物としての前記給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１は、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂにおける密着凸部６５，６６の径方向外側に設けられている。これにより、密着凸部６５，６６で受熱した缶体２内の湯水の熱を、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部に位置する給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１へ確実に伝熱することができるものである。

また、本実施形態では特に、加熱対象物としての給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１を、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部に設けた前記凹部６７，６９，６８に配置する。これにより、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂを介し導かれる缶体２内の湯水の熱を、缶体被覆領域６３ａ，６３ｂの外周部の凹部６７，６９，６８に位置する給水管９、ヒーポン往き管１０、及びヒーポン戻り管１１へ確実に伝熱することができる。このとき、給水管９等を凹部６７〜６９内に配置することで、缶体側面６０から給水管９等までの伝熱距離が短くなり、加熱効果を高めることができるものである。また、給水管９等を缶体被覆領域６３ａ，６３ｂにおいて安定的に位置決めし、確実な加熱を行える効果もある。

また、本実施形態では特に、加熱対象物は、缶体２へ供給される湯水又は缶体２へ供給される給水を通じる配管である。このように、配管を加熱対象物とすることで確実に凍結防止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、缶体２内の湯水を出湯する前記出湯管８が缶体２の上端部に接続されており、浴槽６や給湯栓４といった給湯先に、出湯管８からの湯水が供給される。一方、缶体２の下端部には、前記缶体２に給水する給水管９が接続されており、前記の湯水供給に対応して、前記給水管９を介した缶体２内への給水が行われる。この結果、前記給水管９の内部には、比較的低温の水が流れていることから、前記寒冷気候の条件下では、特に凍結が起こりやすい。したがって、このような給水管９を加熱対象物とすることにより、特に効果的に前記凍結を防止できるものである。

また、本実施形態では特に、缶体２の側面６０のうち下端側の領域を、真空断熱材５２によって覆われない前記露出領域６１ａとする。ここで、本実施形態の貯湯式給湯装置１００は、深夜時間帯に湯水を沸き上げて缶体２の上部から順次高温水を貯湯していくので、最も凍結の起こりやすい朝方（未明）の時間帯に高温水が前記露出領域６１ａに到達し、加熱対象物である給水管９及びヒーポン往き管１０を加熱することができる。したがって、特に効果的に前記凍結を防止することができるものである。

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、加熱対象物が配管である場合を例にとって説明したが、これに限られない。加熱対象物は、例えば電動ミキシング弁等の機能部品であってもよい。このような弁は、一般に樹脂で成形されることから、前記の配管と同様に、内部の水の凍結膨張による破損等が懸念される。また、破損までは生じなくとも、内部の水の凍結により弁の作動に不具合が生じ、性能低下や劣化等を招くことが懸念されるものである。したがって、前記機能部品には何らかの凍結防止策を講じることが好ましい。

この場合、例えば前記図２に対応する図９に示すように、２つの真空断熱材５２の一方を複数の真空断熱材５２ａ，５２ｂ，５２ｃで構成し、各真空断熱材５２ａ，５２ｂ，５２ｃの形状や大きさを調整することで、缶体２の前記露出領域６１の形状や大きさを調整すればよい。図９に示す例では、真空断熱材５２ｂの上下方向の寸法を小さくすることで露出領域６１ｃが形成されており、この露出領域６１ｃの外周部を覆う発泡断熱材５６の缶体被覆領域６３ｃ（図示省略）の外周部に、機能部品が設けられる。

具体的には、発泡断熱材５６の缶体被覆領域６３ｃの外周部には、凹部８４，８５が形成されており、凹部８４には、機能部品としての前記ふろ混合弁３２の少なくとも一部が内部に配置され、凹部８５には、機能部品としての前記三方弁７９の少なくとも一部が内部に配置されている。なお、発泡断熱材５６の缶体被覆領域６３ｃは、その内周面に缶体２の側面６０の露出領域６１ｃに密着する密着凸部８６（図示省略）を備えている。

この場合には、上記実施形態の効果に加えて、弁等の機能部品についても凍結による破損や性能低下・劣化等を防止することができる。

また、上記実施形態では、発泡断熱材５６の缶体被覆領域６３ｂが密着凸部６６を備える場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば前記図５に対応する図１０に示すように、発泡断熱材５６の缶体被覆領域６３ｂが密着凸部６６を備えず、２つの真空断熱材５２の周方向端部の間の隙間に空気層８７が形成されてもよい。また、図示は省略するが、前記発泡断熱材５５，５６の缶体被覆領域６３ａが密着凸部６５を備えず、発泡断熱材５５，５６の缶体被覆領域６３ａと缶体側面６０との間に空気層が形成されてもよい。この場合、密着凸部６６等を備える場合に比べて、缶体２の熱の前記加熱対象物への伝熱性を向上できるので、凍結防止効果をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、缶体２の側面６０に凹凸や突起物がない場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば前記図２に対応する図１１に示すように、缶体２の側面６０に突起物（この例では前記中間出湯管２４の接続口８８）がある場合には、前記のように真空断熱材は加工や変形が難しいことから、前記接続口８８の位置が前記露出領域６１ｂとなるように、２つの真空断熱材５２を配置すればよい。この場合には、前記配管や機能部品等の加熱対象物を前記接続口８８に対応する周方向位置に配設することにより、上記実施形態等と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、熱交換器１９が缶体２内部に設置した内熱交方式である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、缶体２の外部でタンク内の湯水と浴槽水とが熱交換する外熱交方式の熱交換器を用いてもよい。

また、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。

２ 缶体
３ ヒートポンプユニット（加熱手段）
８ 出湯管
９ 給水管（加熱対象物、配管）
１０ ヒーポン往き管（加熱対象物、配管）
１１ ヒーポン戻り管（加熱対象物、配管）
３２ ふろ混合弁（加熱対象物、機能部品）
５２ 真空断熱材
５５，５６ 発泡断熱材
６０ 側面
６１ａ〜６１ｃ 露出領域
６２ 領域
６３ａ〜６３ｃ 缶体被覆領域
６５ 密着凸部
６６ 密着凸部
６７〜６９ 凹部
７９ 三方弁（加熱対象物、機能部品）
８６ 密着凸部
１００ 貯湯式給湯装置

Claims (4)

1. 加熱手段により加熱された湯水を内部に貯湯する、軸方向を鉛直方向として立設された略円筒形状の缶体を有し、前記缶体から出湯された前記湯水を供給する貯湯式給湯装置において、
   前記缶体に接続され、当該缶体に供給される前記湯水を通じる配管と、
   前記缶体の側面のうち所定高さ範囲の周方向略全域を覆う一方で、前記配管の外径と略等しい周方向寸法を備えた鉛直方向に縦長の領域のみを、前記所定高さ範囲を覆わない欠損部とした、真空断熱材と、
   前記真空断熱材の外周部の周方向全域を覆う発泡断熱材と、
   を有し、
   前記配管は、
   前記缶体の側面に近接して当該側面と平行に鉛直方向に延設される鉛直延設部と、前記鉛直延設部よりも管路方向両側にそれぞれ設けられ、前記缶体の側面から離れて延設される離間延設部と、を有し、
   前記発泡断熱材は、
   前記配管の前記鉛直延設部の外径と略同じ周方向寸法でかつ前記鉛直延設部と略同じ鉛直方向寸法を備え、当該鉛直延設部の外周部に接触しつつ略収納する、鉛直方向に縦長の縦長凹部を有し、
   かつ、
   前記真空断熱材及び前記発泡断熱材を、
   前記欠損部の周方向位置と前記縦長凹部の周方向位置とが略一致するように、配置した
   ことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記発泡断熱材は、
   前記真空断熱材の前記欠損部において他の領域よりも径方向内側に突出し、前記缶体の側面に密着する密着凸部を備えることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記配管は、
   前記密着凸部の径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記配管を、
   前記密着凸部の前記径方向外側に設けた前記縦長凹部に配置したことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。
   

Images