JP7200764B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

下記特許文献１に開示された従来の貯湯式給湯機は、貯湯タンクの下部に配置した給水管と、給水管の吐出口の前方に、該吐出口の水の吐出方向に対して直交するように配置したバッファプレートと、吐出口とバッファプレートとを覆うように、下方へ向けた開口部を有する略筒形状の水勢規制筒とを備えている。

特開２００５－３５１５７７号公報

特許文献１の図３が示すとおり、特許文献１の貯湯式給湯機では、水勢規制筒の開口部から下に向かって水流が出るので、当該水流が貯湯タンクの底壁に当たって跳ね返されて上昇する。その上昇する水流によって貯湯タンク内の水が攪拌されるので、貯湯タンク内の温度成層が乱されることを抑制することが困難である。

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、貯湯タンク内の水が攪拌されることを抑制する上で有利にな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、底壁と、底壁よりも高い位置にある周壁と、周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、貯湯タンクの外部から貫通孔を通って貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、を備え、給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、バッフル構造体は、給水管の先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、少なくとも一つの水出口からバッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、少なくとも一つの水出口から水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、バッフル構造体の壁に挿入口が形成されており、給水管は、バッフル構造体の外部から挿入口を通ってバッフル構造体の内部へ延び、挿入口からバッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、ガイド部材の内径は、バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大するものである。また、本発明に係る貯湯式給湯機は、底壁と、底壁よりも高い位置にある周壁と、周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、貯湯タンクの外部から貫通孔を通って貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、を備え、給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、バッフル構造体は、給水管の先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、少なくとも一つの水出口からバッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、少なくとも一つの水出口から水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、給水管の先端部は、給水管の本体部分とは別の部材で構成されているものである。

本発明によれば、貯湯タンク内の水が攪拌されることを抑制する上で有利になる貯湯式給湯機を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯機１が備える貯湯タンクの模式的な断面側面図である。 実施の形態１による貯湯式給湯機１が備える底壁、給水管、及びバッフル構造体を示す斜視図である。 組立作業において給水管を挿入口に挿入する直前の状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯機１が備える貯湯タンク１０の模式的な断面側面図である。図１に示すように、実施の形態１による貯湯式給湯機１は、貯湯タンク１０を備える。貯湯タンク１０は、例えばステンレス鋼のような金属で作られている。貯湯タンク１０は、円筒状のタンク胴部２と、上鏡板３と、下鏡板４とを有している。タンク中心軸１００は、貯湯タンク１０の中心軸である。貯湯タンク１０は、タンク中心軸１００が鉛直線に平行になる姿勢で設置される。以下の説明では、原則として、貯湯タンク１０が当該姿勢で設置された状態を基準として、方向を特定する。

上鏡板３は、タンク胴部２の上端に接合されている。上鏡板３は、上に凸となる椀状の形状を有する。下鏡板４は、タンク胴部２の下端に接合されている。下鏡板４は、下に凸となる椀状の形状を有する。上鏡板３とタンク胴部２との接合部、及び、下鏡板４とタンク胴部２との接合部のそれぞれは、例えば円周溶接によって形成されている。

貯湯タンク１０内には、温度による水の比重の違いにより、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。例えば、貯湯タンク１０は、外部の水道等の水源から供給される低温水を下層側に貯留し、加熱手段（図示省略）により加熱された高温水を上層側に貯留可能である。加熱手段は、いかなる構成のものでもよく、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もよいし、貯湯タンク１０内に配置される電気ヒータでもよい。

上鏡板３には、高温水の出入口となる給湯接続口（図示省略）が設けられている。給湯時には、貯湯タンク１０内に貯留された高温水が、給湯接続口を通って、例えば台所、風呂のような給湯先へ供給される。

下鏡板４は、底壁４ａ及び周壁４ｂを有している。底壁４ａの少なくとも一部は、曲面形状を有している。底壁４ａの中央部は、鉛直方向に関して最も低い位置にある。周壁４ｂは、底壁４ａよりも高い位置にある。周壁４ｂは、タンク胴部２の下端に隣接する環状の部位である。

タンク胴部２は、周壁４ｂよりも高い位置において周壁を形成している。タンク胴部２が形成する周壁に貫通孔５が設けられている。貯湯式給湯機１は、貯湯タンク１０の外部から貫通孔５を通って貯湯タンク１０の内部へ延びた給水管６と、貯湯タンク１０内の底部に配置されたバッフル構造体７とを備えている。水源から供給される水は、給水管６を通って、貯湯タンク１０内に流入する。

本実施の形態では、タンク胴部２に貫通孔５を設けているが、図示の例に代えて、下鏡板４の周壁４ｂに貫通孔５を設けてもよい。すなわち、図示の例よりも低い位置に貫通孔５を設けてもよい。

給水管６は、細長い形状を有する本体部分６ａと、本体部分６ａの先端に設けられた先端部６ｂとを有している。先端部６ｂと、本体部分６ａの一部とは、バッフル構造体７の内側に位置している。本体部分６ａは、貫通孔５を通り、バッフル構造体７の内側まで延びている。貯湯タンク１０内の本体部分６ａの少なくとも一部は、下方向あるいは斜め下方向に向かって延びている。バッフル構造体７は、給水管６を通った水が先端部６ｂから流出したときに、貯湯タンク１０内の温度成層が乱されないように、水の流れ方向を規制する機能を有している。

本実施の形態であれば、貫通孔５の位置から給水管６を貯湯タンク１０の外部へ延ばすことができるので、給水管６を底壁４ａから貯湯タンク１０の下側へ引き出す場合に比べて、給水管６を含む給水配管全体の長さを短縮することが可能となる。一般に、給水配管には凍結を防止するための凍結防止ヒータが設けられている。本実施の形態であれば、貯湯タンク１０の中間部に貯留される湯水の熱が給水管６に伝わる。このため、給水配管の凍結が起こりにくくなるので、凍結防止ヒータを省略または簡略化することが可能となる。さらに、本実施の形態であれば、底壁４ａから給水管６が下へ延びていないので、貯湯タンク１０の設置位置を低くする上で有利になる。このため、貯湯式給湯機１の全高を抑制する上で有利になる。

本実施の形態の貯湯式給湯機１は、外郭を形成する外郭ケース（図示省略）を備える。貯湯タンク１０は、断熱材（図示省略）に覆われた状態で外郭ケースの内部に配置される。外郭ケースの内部には、例えば配管、ポンプ、バルブ、熱交換器、センサなどの各種の機能部品がさらに設けられているが、それらの構成については公知であるので図示及び説明を省略する。

図２は、実施の形態１による貯湯式給湯機１が備える底壁４ａ、給水管６、及びバッフル構造体７を示す斜視図である。図２に示すように、給水管６の先端部６ｂに水出口６ｃが形成されている。給水管６の本体部分６ａを通過した水は、先端部６ｂの水出口６ｃからバッフル構造体７の内側の空間へ流出する。図示の例では、水出口６ｃが一つのみ設けられているが、複数の水出口６ｃが先端部６ｂに設けられていてもよい。

図示の例では、先端部６ｂは、本体部分６ａとほぼ同じ直径を有する管状部材で構成されている。水出口６ｃは、先端部６ｂの管壁に開口している。先端部６ｂの先端面は、開口せず、閉じられている。図示の例に限らず、先端部６ｂは、本体部分６ａとは異なる直径あるいは形状を有していてもよい。

バッフル構造体７は、先端部６ｂを側方及び上方から覆う壁を有している。本実施の形態におけるバッフル構造体７は、側壁７ａ及び上壁７ｂを有しており、全体として円錐台状の形状を有している。バッフル構造体７の内部空間は、底壁４ａ、側壁７ａ及び上壁７ｂにより囲まれる空間である。バッフル構造体７の内部空間の水平断面積は、上に向かうにつれて減少している。

側壁７ａは、給水管６の先端部６ｂを側方から覆う。バッフル構造体７の外側から水平な視線で見たとき、水出口６ｃは、側壁７ａにより全周を覆われており、側壁７ａに隠れて見えない。図示の例では、側壁７ａは、円錐面に沿う曲面形状を有している。側壁７ａの直径は、上に向かうにつれて縮小している。側壁７ａの形状は、図示の例に限らず、例えば、円筒状、角筒状、角錐台状などでもよい。

上壁７ｂは、先端部６ｂを上方から覆う。上壁７ｂは、底壁４ａと向かい合う。バッフル構造体７の上方から鉛直下方の視線で見たとき、水出口６ｃは、上壁７ｂにより覆われており、見えない。図示の例では、上壁７ｂは、底壁４ａに平行な平板形状を有している。上壁７ｂの形状は、図示の例に限らず、例えば球面のような曲面形状を有していてもよい。また、側壁７ａと上壁７ｂとの間に角部を形成することなく側壁７ａと上壁７ｂとが曲面により滑らかに連続していてもよい。

水出口６ｃは、水出口６ｃから出る水流がバッフル構造体７の内壁面へ向かって流れるような向きに形成されている。本実施の形態では、水出口６ｃから水流が鉛直上方向に向かって流出し、当該水流は、上壁７ｂの内壁面へ向かって流れる。

バッフル構造体７は、少なくとも一つの流出口７ｃを有している。図示の例では、３個の流出口７ｃが形成されている。給水管６からバッフル構造体７の内部に流入した水は、流出口７ｃを通ってバッフル構造体７の外部へ流出する。バッフル構造体７は、流出口７ｃよりも上の位置には開口部が無い形状になっている。水出口６ｃから流出した水は、流出口７ｃ以外の箇所を通ってバッフル構造体７の外部へ流出することはない。このように、バッフル構造体７は、水出口６ｃから流出した水の流れを閉塞する形状となっている。

流出口７ｃは、底壁４ａに隣接している。流出口７ｃは、底壁４ａに平行な方向を向いて開口している。すなわち、流出口７ｃの中心線の方向は、底壁４ａに対してほぼ平行である。流出口７ｃから流出した水流は、底壁４ａに沿って、底壁４ａに対してほぼ平行に流れる。

水出口６ｃから鉛直上方向に向かって流出した水流は、上壁７ｂの内壁面に当たる。その後、水流は、跳ね返されて下降する水流、上壁７ｂの内壁面に平行に流れる水流、側壁７ａの内周面に沿って旋回する水流などに分かれる。このようにして、水出口６ｃから流出した水流を、バッフル構造体７の内部空間で蛇行させることにより、流速を大きく低下させることができる。これにより、流出口７ｃからバッフル構造体７の外部へ流出する水流の流速が十分に低くなり、底壁４ａから上向きに流れる水流が発生することを確実に抑制することができる。このようなことから、本実施の形態であれば、給水管６から貯湯タンク１０に水が流入するときに、貯湯タンク１０内の水が攪拌されることを確実に抑制でき、貯湯タンク１０内の温度成層が乱されることを確実に抑制できる。

本実施の形態であれば、水出口６ｃから鉛直上方向に向かって水流が流出するので、水出口６ｃから流出した水流をバッフル構造体７の内壁面に確実に当てることができる。このため、水出口６ｃから流出した水流が直接流出口７ｃからバッフル構造体７の外部へ流出することを確実に防止できる。それゆえ、流出口７ｃからバッフル構造体７の外部へ流出する水流の流速を確実に低くすることができる。

変形例として、水出口６ｃから水流が流出する方向を、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向としてもよい。その場合であっても、水出口６ｃから流出した水流をバッフル構造体７の内壁面に確実に当てることができ、上記効果に類似した効果が得られる。

水出口６ｃは、貫通孔５よりも低い位置にある。本実施の形態であれば、給水管６から流入する低温の給水を速やかにバッフル構造体７内に導くことができるので、貯湯タンク１０の下部に高温水が貯留されている場合でも、高温水に給水が混合してしまうことを確実に抑制できる。

比較例として、貯湯タンク１０内において貫通孔５の直後にバッフルを設けた構造を考えると、当該構造では、バッフル内に滞留した低温の給水と、貯湯タンク１０内に蓄えられた高温水と給水との間で熱交換が生じ、高温水の熱を損失する。これに対し、本実施の形態であれば、そのような熱損失が生じることを確実に抑制できる。また、本実施の形態であれば、比較例に対して、バッフル構造体７を小型化する上で有利になる。

本実施の形態におけるバッフル構造体７は、側壁７ａに形成された挿入口８を有している。給水管６は、バッフル構造体７の外部から挿入口８を通ってバッフル構造体７の内部へ延びている。給水管６は、挿入口８の内周部に接することで、バッフル構造体７に対して位置決めされている。本実施の形態であれば、給水管６とバッフル構造体７とを溶接する必要がなく、組立作業において給水管６を挿入口８に挿入することによって給水管６とバッフル構造体７とを一体化することができ、製造が容易になる。なお、挿入口８は、側壁７ａではなく上壁７ｂに形成されていてもよい。

また、本実施の形態では、挿入口８からバッフル構造体７の外側へ突出するガイド部材９が備えられている。ガイド部材９は、組立作業において給水管６を挿入口８に挿入するときの作業性を改善するために設けられている。ガイド部材９は、その基端開口から先端開口に向かって内径が拡大するラッパ管のような形状を有している。ガイド部材９の基端開口の内径は、挿入口８の内径に等しい。ガイド部材９の内径は、バッフル構造体７の表面から離れるにつれて拡大する。ガイド部材９の先端開口は、挿入口８よりも大きい内径を有している。

図３は、組立作業において給水管６を挿入口８に挿入する直前の状態を示す斜視図である。図３に示すように、組立作業において給水管６を挿入口８に挿入するときには、内径の大きいガイド部材９の先端開口に、先端部６ｂを容易に挿入することができる。その状態から給水管６をさらに差し込むことで、先端部６ｂがガイド部材９の内壁に対して摺動し、先端部６ｂを挿入口８に円滑かつ確実に挿入することができる。このため、円滑に組立作業を行うことができ、誤組み立てをより確実に防止することができる。

図２に示すように、本実施の形態におけるバッフル構造体７は、底壁４ａに接する第一下端７ｄと、底壁４ａに接しない第二下端７ｅとを有している。流出口７ｃは、底壁４ａと第二下端７ｅとの間に形成されている。鉛直方向の位置に関して、流出口７ｃは、水出口６ｃよりも下にある。この場合、流出口７ｃの中心位置が水出口６ｃの中心位置よりも下にあってもよいし、流出口７ｃの全体が水出口６ｃの最下部よりも下にあってもよい。上記のようにすることで、水出口６ｃから流出した水流が直接流出口７ｃからバッフル構造体７の外部へ流出することをより確実に防止できる。その結果、貯湯タンク１０内の水が攪拌されることをより確実に抑制でき、貯湯タンク１０内の温度成層が乱されることをより確実に抑制できる。なお、底壁４ａと第一下端７ｄとは、例えば溶接により接合固定されていてもよい。

流出口７ｃの総開口面積とは、本実施の形態のように複数の流出口７ｃがある場合にはそれぞれの流出口７ｃの開口面積を合計した値を指すものとする。また、水出口６ｃの総開口面積とは、複数の水出口６ｃがある場合にはそれぞれの水出口６ｃの開口面積を合計した値を指すものとする。本実施の形態では、流出口７ｃの総開口面積は、水出口６ｃの総開口面積よりも大きい。これにより、流出口７ｃからバッフル構造体７の外部へ流出する水流の流速をより確実に低くすることができる。その結果、貯湯タンク１０内の水が攪拌されることをより確実に抑制でき、貯湯タンク１０内の温度成層が乱されることをより確実に抑制できる。

バッフル構造体７の頂部とは、バッフル構造体７のうちで最も高い位置にある部位であり、本実施の形態では上壁７ｂに相当する。図１に示すように、本実施の形態では、バッフル構造体７の頂部は、鉛直方向の位置に関して、貫通孔５よりも下にある。これにより、貯湯タンク１０内に蓄えられた高温水と、バッフル構造体７内に流入した給水との間で熱交換が生じることをより確実に防止できるので、高温水の熱を損失することをより確実に抑制できる。

図１に示すように、バッフル中心軸２００は、バッフル構造体７の中心を通り、タンク中心軸１００に平行な直線である。バッフル中心軸２００は、タンク中心軸１００から貫通孔５の方へずれた位置にある。すなわち、本実施の形態では、バッフル構造体７の中心は、水平方向の位置に関して、タンク中心軸１００から貫通孔５の方へずれた位置にある。また、バッフル構造体７の全体が、タンク中心軸１００と交わらないように配置されていることが望ましい。これらの構成よれば、以下のような利点がある。

第一の利点として、貯湯タンク１０の周溶接が容易になる。貯湯タンク１０の周溶接の際には、底壁４ａの中央に形成された開口（図示省略）から、溶接用のガス（例えばアルゴンガス）を噴出させる治具を挿入する。底壁４ａの中央を避けてバッフル構造体７を配置することで、当該治具を挿入するときにバッフル構造体７が邪魔になることを確実に抑制できる。

第二の利点として、底壁４ａの中央にバッフル構造体７を配置した場合に比べて、貯湯タンク１０内の給水管６の長さを短縮できる。その結果、給水管６の製造コストを低減できる。また、貯湯タンク１０内の湯水と給水とが給水管６の管壁を介して接触する接触面積が少なくなるので、貯湯タンク１０内の湯水と給水との間の熱交換をより確実に抑制でき、給水温度の上昇を確実に低減できる。

本実施の形態において、貫通孔５は、金属で形成されている。例えば、貯湯タンク１０と同種の金属材料で作られたニップルを溶接で貯湯タンク１０に取り付けることにより、貫通孔５を形成してもよい。給水管６のうち、少なくとも、貫通孔５と接する部分は、樹脂材料で作られていることが望ましい。そのようにすることで、以下のような利点がある。第一の利点として、貫通孔５と給水管６との接触箇所での熱伝導を抑制することができるので、給水管６の熱が貯湯タンク１０を形成する金属に熱伝導することを抑制でき、給水管６の凍結防止に寄与する。第二の利点として、貯湯タンク１０と給水管６とを溶接する必要がないので、組立が容易になる。第三の利点として、給水管６の少なくとも一部を樹脂材料で作ることで、給水管６の製造コストを低減することができる。

本実施の形態において、給水管６の先端部６ｂは、給水管６の本体部分６ａとは別の部材で構成されていることが望ましい。先端部６ｂを別部品にすることで、先端部６ｂの設計自由度が向上する。また、貯湯タンク１０の大きさの違いによって種類の増える給水管６に対し、先端部６ｂを共通部品とすることができ、コスト低減と性能の均一化が図れる。

１ 貯湯式給湯機、 ２ タンク胴部、 ３ 上鏡板、 ４ 下鏡板、 ４ａ 底壁、 ４ｂ 周壁、 ５ 貫通孔、 ６ 給水管、 ６ａ 本体部分、 ６ｂ 先端部、 ６ｃ 水出口、 ７ バッフル構造体、 ７ａ 側壁、 ７ｂ 上壁、 ７ｃ 流出口、 ７ｄ 第一下端、 ７ｅ 第二下端、 ８ 挿入口、 ９ ガイド部材、 １０ 貯湯タンク、 １００ タンク中心軸、 ２００ バッフル中心軸

Claims (9)

1. 底壁と、前記底壁よりも高い位置にある周壁と、前記周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの外部から前記貫通孔を通って前記貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、
   前記貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、
   を備え、
   前記給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、
   前記バッフル構造体は、前記給水管の前記先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、
   前記少なくとも一つの水出口から前記バッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、
   前記少なくとも一つの水出口から前記水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、
   前記バッフル構造体の前記壁に挿入口が形成されており、
   前記給水管は、前記バッフル構造体の外部から前記挿入口を通って前記バッフル構造体の内部へ延び、
   前記挿入口から前記バッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、
   前記ガイド部材の内径は、前記バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大する貯湯式給湯機。
2. 底壁と、前記底壁よりも高い位置にある周壁と、前記周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの外部から前記貫通孔を通って前記貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、
   前記貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、
   を備え、
   前記給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、
   前記バッフル構造体は、前記給水管の前記先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、
   前記少なくとも一つの水出口から前記バッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、
   前記少なくとも一つの水出口から前記水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、
   前記給水管の前記先端部は、前記給水管の本体部分とは別の部材で構成されている貯湯式給湯機。
3. 前記バッフル構造体の前記壁に挿入口が形成されており、
   前記給水管は、前記バッフル構造体の外部から前記挿入口を通って前記バッフル構造体の内部へ延びている請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記挿入口から前記バッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、
   前記ガイド部材の内径は、前記バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大する請求項３に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記バッフル構造体は、前記底壁に接する第一下端と、前記底壁に接しない第二下端とを有し、
   前記底壁と前記第二下端との間に少なくとも一つの流出口が形成され、
   前記バッフル構造体の内部の水が前記少なくとも一つの流出口を通って前記バッフル構造体の外部へ流出し、
   鉛直方向の位置に関して、前記少なくとも一つの流出口は、前記少なくとも一つの水出口よりも下にある請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記少なくとも一つの流出口の総開口面積は、前記少なくとも一つの水出口の総開口面積よりも大きい請求項５に記載の貯湯式給湯機。
7. 鉛直方向の位置に関して、前記バッフル構造体の頂部は、前記貫通孔よりも下にある請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
8. 水平方向の位置に関して、前記バッフル構造体の中心は、前記貯湯タンクの中心軸から前記貫通孔の方へずれた位置にある請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
9. 前記貫通孔は、金属で形成されており、
   前記給水管のうち、少なくとも、前記貫通孔と接する部分は、樹脂材料で作られている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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