JP2012202666A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱材の輸送効率を悪化させず、破損の可能性を低減し、且つ貯湯タンクとの密着度を高めることのできる断熱構造を有する貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】湯を貯湯する円筒形状の貯湯タンク２と、貯湯タンク２の表面を覆う非真空断熱材としての断熱材３と、を備え、断熱材３は、貯湯タンク２の円筒面に沿った円弧面を内面に有する円弧体６と、円弧体の中心軸方向に延在するスリット５であって円弧体６の内面側に設けられた内面側スリット５ａと、中心軸方向に延在するスリットであって円弧体６の外面側に設けられた外面側スリット５ｂと、を有し、貯湯タンク２の円筒面に円弧面６を密着させて配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

ヒートポンプ式給湯機の貯湯タンクユニットは、最高約９０℃の温水が貯湯される。このため、貯湯タンクの周囲には、保温性能を向上させることを目的として真空断熱材を取り付けることが広く知られている。しかしながら、真空断熱材は熱劣化し易い特性を有している。このため、貯湯タンクに直接真空断熱材を密着させて取り付ける構成は、熱による経年変化の影響により、真空断熱材の保温性能が年々低下するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１では、円筒形状を有する貯湯タンクの周囲に非真空断熱材を設け、更に貯湯タンクの外周形状に沿って湾曲した真空断熱材を当該非真空断熱材の外側に設けることが提案されている。この構成によれば、真空断熱材が直接貯湯タンクに密着されることがないため、真空断熱材の熱劣化による熱伝導率の低下が抑制される。これにより、貯湯タンクユニットの保温性能の低下を防ぎ、高断熱性能を維持することができる。

特開２０１０−９１１３４号公報

しかしながら、上記従来の装置のように、非真空断熱材（例えば発泡スチロール）を円筒形状の貯湯タンクに密着させる構成とすると、非真空断熱材の形状が貯湯タンクの円筒局面に沿ったＵ字形状になってしまう。このため、このような形状の非真空断熱材を使用することとすると、輸送効率が悪い、輸送時や貯湯タンクへの実装時に薄肉部が破損し易い、或いは成形後の反り等によって貯湯タンクに密着しないといった課題を有していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、断熱材の輸送効率を悪化させず、破損の可能性を低減し、且つ貯湯タンクとの密着度を高めることのできる断熱構造を有す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、湯を貯湯する円筒形状の貯湯タンクと、貯湯タンクの表面を覆う非真空断熱材と、を備え、非真空断熱材は、貯湯タンクの円筒面に沿った円弧面を内面に有する円弧体と、円弧体の中心軸方向に延在するスリットであって、円弧体の内面側に設けられた内面側スリットと、中心軸方向に延在するスリットであって、円弧体の外面側に設けられた外面側スリットと、を有し、貯湯タンクの円筒面に円弧面を密着させて配設するものである。

本発明によれば、貯湯タンクの断熱材の輸送効率を悪化させず、断熱材の破損を抑え、且つ貯湯タンクとの密着度を高めることのできる断熱構造を有する貯湯式給湯機を得ることが可能となる。

本実施の形態に係る貯湯タンクユニット１の断熱材の構造を説明するための図である。 断熱材３の構成を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＣ−Ｃ断面図を、それぞれ示している。 断熱材３の実装時の形状を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＤ−Ｄ断面図を、それぞれ示している。 断熱材３の段積み状態を示す図であり、図中の（ａ）は従来のＵ字形状に成形された断熱材の段積み状態を、図中（ｂ）は、スリット５が形成されている本発明の本実施の形態の断熱材の段積み状態を、それぞれ示している。 断熱材３に形成されたスリット５の構成を説明するための図である。 断熱材３の変形例を説明するための図であり、図中（ａ）は変形例としての断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は、変形例としての断熱材３のＥ−Ｅ断面図を、それぞれ示している。 変形例としての断熱材３の実装時の形状を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＦ−Ｆ断面図を、それぞれ示している。 断熱材３を貯湯タンク２へ実装する動作について説明するための図である。 下部断熱材１３の形状を説明するための図である。 断熱材３を貯湯タンク２へ実装したときの下部凸部８の近傍を拡大して示す図である。 断熱材３を貯湯タンク２に実装した場合における貯湯タンクユニットの立体斜視図を示す図である。 図１１に示す貯湯タンクユニットの断熱材３の断熱材両端凹凸形状部７を拡大して示す図である。 図１１に示す貯湯タンクユニットの断熱材３に設けられたサーミスタ交換用穴１０を正面から見た図である。 貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装する場合の実装動作について説明するための図である。 貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装した状態での中心軸方向の下部断面図である。 真空断熱材を実装した貯湯タンクユニットの正面図である。 貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装した状態での中心軸方向の上部断面図である。 従来の貯湯タンクユニット１００（貯湯式給湯機）の立体斜視図を示す。 従来の貯湯タンクユニットのＢ−Ｂ断面図である。 従来の貯湯タンクユニットのＡ−Ａ断面図である。 貯湯タンク１０２への断熱材１０３の取り付け過程を示すＡ−Ａ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。尚、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、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１８は、従来の貯湯タンクユニット１００（貯湯式給湯機）の立体斜視図を示す。以下、図１８に示す貯湯タンクユニット１００のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図を用いて、本発明の特徴的構成である貯湯タンクの断熱材構造について説明する。尚、貯湯タンクユニット１００は、後述する貯湯タンクの他に、該貯湯タンクに水を供給するための給水配管、貯湯タンクから湯を取り出すための給湯配管、水と湯を混合して所定温度の湯を供給するための混合弁、水を加熱するための熱源（電気ヒータやヒートポンプユニット）などを備えているが、以下に示す図では、貯湯タンクおよびその断熱材の構成のみを示し、他の配管構造等については、図示および詳細な説明を省略することとする。

図１９は従来の貯湯タンクユニットのＢ−Ｂ断面図を、図２０は従来の貯湯タンクユニットのＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。これらの図に示すとおり、貯湯タンクユニット１００は、高温の湯(温水)が貯湯される貯湯タンク１０２を備えている。貯湯タンク１０２は円筒形状に形成され、その円筒側面部には断熱材１０３が密着されている。断熱材１０３は、貯湯タンク１０２の円筒側面に密着する中空円筒形状を複数個に分割（図では２分割）した形状を有し、例えば発泡スチロール等の発泡性の成型断熱材（非真空断熱材）によって形成されている。また、断熱材１０３の外側には、更に真空断熱材１０４がその側面に沿って設けられている。

このような構造によれば、真空断熱材１０４が直接貯湯タンク１０２に密着しないため、真空断熱材１０４の熱劣化を防止することができる。これにより、真空断熱材１０４の熱伝導率の低下による保温性能の低下を有効に抑制することができるので、長期間高断熱性能が維持できる貯湯タンク１０２を備えた貯湯タンクユニット１００を提供することができる。

しかしながら、上述した従来の断熱材構造は、以下の課題を有している。図２１は、貯湯タンク１０２への断熱材１０３の取り付け過程を示すＡ−Ａ断面図である。この図に示すとおり、断熱材１０３は、それぞれ均一な厚みで成形された半円筒状の形状を有しており、この断熱材１０３に対応する形状を有する成形型を用いて成型される。この際、断熱材１０３として使用される発泡スチロールなどの発泡材のビーズを発泡させるためには、発泡材の厚みとして、最低１０ｍｍ程度が必要となる。このため、半円筒形状に成形された断熱材１０３は薄肉でもあり、輸送時や貯湯タンクへの実装時に破損しやすいという課題を有している。

また、断熱材１０３の成形後の形状はＵ字形状であり、輸送効率の悪化を招くという課題を有している。更に、断熱材１０３を上方向へ段積する際にＵ字形状の内側部を上方向へ向けた場合、段積みが不安定となり荷崩れが発生するおそれがある。また、反対にＵ字形状の内側部を下方向へ向けた場合、断熱材１０３の端部に荷重が集中し、下に位置する断熱材１０３が破損するおそれがある。また、この課題を輸送冶具等で補うこととすると、その治具構成が大掛かりとなり費用がかかる課題も有している。更に、断熱材１０３のような薄肉Ｕ字形状は、成型後の変形（反り）が大きい。このため、断熱材１０３の曲率が貯湯タンク１０２のそれからずれてしまうと、貯湯タンク１０２への密着度が低下してしまうという課題を有している。

そこで、本発明の本実施の形態に係る貯湯タンクユニット１では、これらの課題を解決すべく、以下の断熱材構造を採ることとしている。図１は、本実施の形態に係る貯湯タンクユニット１（貯湯式給湯機）の断熱材の構造を説明するための図である。この図に示すとおり、本実施の形態に係る貯湯タンクユニット１では、上記従来の装置と同様の円筒形状の貯湯タンク２の円筒側面部に、例えば発泡スチロール等の発泡性の成型断熱材（非真空断熱材）によって形成された断熱材３が密着されている。また、貯湯タンク２の上面部および底面部には、タンク形状に合わせた凹部が形成された上部断熱材１２および下部断熱材１３がそれぞれ設けられている。尚、上部断熱材１２および下部断熱材１３は、断熱材３と同様に、発泡スチロール等の発泡性の成型断熱材（非真空断熱材）によって形成されている。

図２は断熱材３の構成を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＣ−Ｃ断面図を、それぞれ示している。この図に示すとおり、断熱材３は、貯湯タンク２の円筒面に沿った円弧形状に湾曲した内面を短手方向に有する短冊状の断面形状部６（円弧体）を複数備え、断面形状部６を短手方向に複数並べて繋ぎ合わせることで略平板状に構成されている。断面形状部６同士の繋ぎ目の内面側および外面側には、当該繋ぎ目に沿って延在する第１スリット５ａ（内面側スリット）および第２スリット５ｂ（外面側スリット）がそれぞれ形成されている。尚、第１スリット５ａおよび第２スリット５ｂの形状および配置に関しては詳細を後述する。

また、断面形状部６は、複数の断面形状部６ａと、断面形状部６ａよりも円弧幅の広い単一の断面形状部６ｂと、断熱材３の両側縁部に配置された断面形状部６ｃと、を有している。断面形状部６ｃの側縁部側には、実装時に当接する断面形状部６ｃと嵌合するための断熱材両端凹凸形状部７が形成されている。また、断面形状部６ｂには、貯湯タンク２内の水温を検知するためのサーミスタを交換するためのサーミスタ交換用穴１０（穴部）が設けられている。更に、断面形状部６ｂ，６ｃの長手方向の下部には、突起状に形成された下部凸部８（嵌合部）、および該下部凸部８の表面周囲に厚み方向に重ねられた断熱材外周下部凸形状部９（凸部）が設けられている。尚、断熱材両端凹凸形状部７、下部凸部８、断熱材外周下部凸形状部９およびサーミスタ交換用穴１０の構成については、詳細を後述する。

図３は断熱材３の実装時の形状を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＤ−Ｄ断面図を、それぞれ示している。断熱材３は、スリット５が設けられた肉厚が薄い部位において容易に湾曲する。このため、この図に示すとおり、断熱材３を円弧の周方向（すなわち内面側の第１スリット５ａの溝が閉じて外面側の第２スリット５ｂが開く方向）に湾曲させることで、断熱材３の内面側に貯湯タンク２の円筒面に沿った円弧面を形成することができる。貯湯タンク２に断熱材３を実装する際には、図３に示すように、２つの断熱材３を上記のように湾曲させて円筒面に密着させる。これにより、平板状の断熱材３を用いつつ半円筒形状に形成された断熱材と同等の断熱性能を発揮することができる。

また、図４は、断熱材３の段積み状態を示す図であり、図中の（ａ）は従来のＵ字形状に成形された断熱材の段積み状態を、図中（ｂ）は、スリット５が形成されている本発明の本実施の形態の断熱材の段積み状態を、それぞれ示している。この図に示すとおり、本実施の形態の断熱材３は、平面上に段積みすることが可能となるため、従来のＵ字形状の断熱材に比して輸送効率の向上を図るとともに、輸送時の断熱材３の薄肉部の破損も抑えることが可能となる。

尚、スリット５は、種々の構成のものを採用することができる。図５は、断熱材３に形成されたスリット５の構成を説明するための図である。図５中の（ａ）に示すスリット５は、第１スリット５ａが浅く形成され、第２スリット５ｂが深く形成されている。このようなスリットによれば、断熱材３を周方向に湾曲させた場合に第２スリット５ｂが大きく開くため、断熱材３の内面側を容易に円弧面に変形させることができる。また、図５（ａ）に示すスリット５は、第２スリット５ｂが第１スリット５ａと相対しない位置、すなわち、第１スリット５ａの真裏に相当する領域を避けた位置に形成されている。これにより、２つのスリット５ａ，５ｂが干渉する事態を抑制することができるので、より深いスリットを形成することができる。

また、図５中の（ｂ）および（ｃ）には、スリット５の他の例を示している。図５中の（ｂ）に示すスリット５は、第１スリット５ａが深く形成され、第２スリット５ｂが浅く形成されている。このようなスリットによれば、断熱材３を周方向に湾曲させた場合に第１スリット５ａが大きく閉じるため、断熱材３の内面側を容易に円弧面に変形させることができる。更に、また、図５中の（ｃ）に示すスリット５は、第１スリット５ａを挟む位置に複数の第２スリット５ｂ（図では２つ）が形成されている。このようなスリットによれば、断熱材３を周方向に湾曲させた場合に複数の第２スリット５ｂがそれぞれ開くため、断熱材３の内面側を容易に円弧面に変形させることができる。

また、上述した断熱材３では、複数の断面形状部６ａと単一の断面形状部６ｂとを繋ぎ合わせているが、これらの組み合わせは上述した構成に限定されず、例えば、複数の断面形状部６ａと複数の断面形状部６ｂとを繋ぎ合わせる構成としてもよい。図６は、断熱材３の変形例を説明するための図であり、図中（ａ）は変形例としての断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は、変形例としての断熱材３のＥ−Ｅ断面図を、それぞれ示している。また、図７は、変形例としての断熱材３の実装時の形状を説明するための図であり、図中（ａ）は断熱材３の斜視図を、図中（ｂ）は断熱材３のＦ−Ｆ断面図を、それぞれ示している。図６および図７に示す断熱材３では、断面形状部６ａと断面形状部６ｂとを交互に繋ぎ合わせている。このような構成によれば、スリット５の数が減るので、成形型の製作が容易となり、成形型のイニシャルコストを抑制することが可能となる。また、円周幅の広い断面形状部６ｂを増やすことにより、貯湯タンク２と密着させる際、曲げる箇所（スリット）が少ないので、貯湯タンク２の外周形状に沿って組立をすることが容易となり、保温性能の低下を防ぐことで、高断熱性能を維持することができる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機では、断熱材３の貯湯タンク２への実装を容易且つ確実に行うための種々の工夫がなされている。以下、これらについて順に説明する。

（下部凸部８の特徴）
先ず、断熱材３に形成された下部凸部８の特徴について説明する。図８は断熱材３を貯湯タンク２へ実装する動作について説明するための図であり、図９は下部断熱材１３の形状を説明するための図であり、また、図１０は断熱材３を貯湯タンク２へ実装したときの下部凸部８の近傍を拡大して示す図である。図８に示すとおり、下部凸部８は、断熱材３の側縁部に配置されている断面形状部６ｃの下部に設けられた下部凸部８ａと、断熱材３の中央付近に配置されている断面形状部６ｂの下部に設けられた下部凸部８ｂとを備えている。また、図１０に示すとおり、下部断熱材１３には、断熱材３の実装時における下部凸部８に対応する位置に下部断熱材凹部１４（嵌合部）が設けられている。上述した下部凸部８ｂは、この下部断熱材凹部１４に差し込み固定される。また、図１０に示すとおり、下部凸部８ａは、当接する隣の下部凸部８ａと嵌合した上で下部断熱材凹部１４に差し込み固定される。これにより、断熱材３の端部の反りを抑制するとともに、組立時の位置決めを可能とし、容易に組立をすることが可能となる。また、貯湯タンク２と断熱材３の曲率を容易に合わせて組立をすることが可能となり、保温性能の低下を防ぐことで、高断熱性能を維持することが可能となる。尚、断面形状部６に設けられた下部凸部８と下部断熱材１３に設けられた下部断熱材凹部１４との嵌合形状は上述したものに限定されず、種々の公知の嵌合形状を採用することができる。

（断熱材両端凹凸形状部７およびサーミスタ交換用穴１０の特徴）
図１１は、断熱材３を貯湯タンク２に実装した場合における貯湯タンクユニットの立体斜視図を示す図であり、図１２は、図１１に示す貯湯タンクユニットの断熱材３の断熱材両端凹凸形状部７を拡大して示す図であり、また、図１３は、図１１に示す貯湯タンクユニットの断熱材３に設けられたサーミスタ交換用穴１０を正面から見た図である。図１１および図１２に示すとおり、断熱材両端凹凸形状部７は、隣り合う断熱材両端凹凸形状部７と嵌合する。これにより、複数枚の断熱材３を確実に固定することが可能となる。また、図１１および図１３に示すとおり、貯湯タンク２の正面側には、タンク内の水温を測定し制御を行なうための５つのタンク内水温検知サーミスタ１６が、タンク長手方向に沿って配置されている。そして、断熱材３には、これらのタンク内水温検知サーミスタ１６が配置されている位置に、長穴で構成されたサーミスタ交換用穴１０が設けられている。このような構成によれば、タンク内水温検知サーミスタ１６に故障等が発生して交換が必要になった場合にも、断熱材３を取り外すことなく、貯湯タンク２の正面より、容易にサーミスタの交換を行なうことが可能となる。

尚、上述した実施の形態では、サーミスタ交換用穴１０が２つの長穴で構成されているが、断熱材３を実装した状態でサーミスタを交換可能であれば、その穴の形状、配置等は特に限定しない。
（断熱材外周下部凸形状部９の特徴）
また、本実施の形態の貯湯タンクユニットでは、非真空断熱材である断熱材３の更に外側に真空断熱材が実装される。図１４は、貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装する場合の実装動作について説明するための図である。また、図１５は、貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装した状態での中心軸方向の下部断面図である。上述した図２（ａ）および図１４に示すとおり、断熱材外周下部凸形状部９の上端には、周方向に沿って段差９ａが形成されている。真空断熱材４を実装する際は、この段差９ａをガイドとする。具体的には、図１４および図１５に示すとおり、断熱材３の外周下部に形成された断熱材外周下部凸形状部９の段差９ａに真空断熱材４を乗せるようにして実装することにより、実装時の位置決めを容易に行うことが可能となる。また、下部凸部は、断熱材外周下部凸形状部９によって肉厚になっている。これにより、断熱材下部凸部８の破損を有効に防止することができる。

（真空断熱材４の特徴）
図１６は、真空断熱材を実装した貯湯タンクユニットの正面図である。また、図１７は、貯湯タンクユニットに真空断熱材を実装した状態での中心軸方向の上部断面図である。図１４および図１５に示すとおり、貯湯タンク２に真空断熱材４を実装する際には、真空断熱材４の上端面が断熱材３の上部よりも低い位置となるように、真空断熱材４の大きさが設定されている。これにより、真空断熱材４を断熱材３にテープ１５によって固定することが可能となり、真空断熱材４が直接貯湯タンク２に接することを防ぐことができる。また、真空断熱材４の劣化を防ぐことができるので、高断熱性能の維持が可能となる。

１ 貯湯タンクユニット（貯湯式給湯機）
２ 貯湯タンク
３ 断熱材（非真空断熱材）
４ 真空断熱材
５ スリット
５ａ 第１スリット（内面側スリット）
５ｂ 第２スリット（外面側スリット）
６ 断面形状部（円弧体）
７ 断熱材両端凹凸形状部（側縁部）
８ 下部凸部（嵌合部）
９ 断熱材外周下部凸形状部（凸部）
１０ サーミスタ交換用穴
１３ 下部断熱材
１４ 下部断熱材凹部（嵌合部）

Claims (10)

1. 湯を貯湯する円筒形状の貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの表面を覆う非真空断熱材と、を備え、
   前記非真空断熱材は、
   前記貯湯タンクの円筒面に沿った円弧面を内面に有する円弧体と、
   前記円弧体の中心軸方向に延在するスリットであって、前記円弧体の内面側に設けられた内面側スリットと、
   前記中心軸方向に延在するスリットであって、前記円弧体の外面側に設けられた外面側スリットと、
   を有し、前記貯湯タンクの円筒面に前記円弧面を密着させて配設することを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記外面側スリットは、前記内面側スリットの真裏に相当する位置を避けて設けられていることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記外面側スリットは、前記内面側スリットの真裏に相当する位置の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記外面側スリットは、１つの前記内面側スリットに対して複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
5. 前記内面側スリットは、前記外面側スリットに比して深いスリットであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
6. 前記内面側スリットは、前記外面側スリットに比して浅いスリットであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
7. 前記非真空断熱材は、前記円弧体の側縁部に嵌合形状を備え、
   一又は複数の前記円弧体によって前記貯湯タンクの円筒面上を覆う場合に、当接する前記側縁部同士を嵌合させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
8. 前記非真空断熱材は、前記貯湯タンクの下部を覆い、且つ前記円弧体の円弧縁部と当接する下部断熱材を含み、前記下部断熱材と前記円弧体の前記円弧縁部との当接部に嵌合部を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
9. 前記非真空断熱材は、前記円弧体の一部領域にサーミスタ交換用の穴部を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
10. 前記非損空断熱材の更に外側を覆う真空断熱材を更に備え、
    前記非真空断熱材は、前記円弧体の外側面に前記真空断熱材の位置決め用の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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