JP2013221643A - 貯液ユニットおよび給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯液タンクを構成する部材の接合部近傍において断熱効果を向上させることができる貯液ユニットおよび給湯装置を提供する。
【解決手段】貯液タンク３は、筒状の胴部３１と、胴部３１に接続される鏡部と、を含み、胴部３１と鏡部との接合部３１ａが貯液タンク３の外方へ向けて突設された部分にあり、通常断熱材２１，２２は、接合部３１ａとは異なる高さ位置に境界部Ｂを有して貯液タンクの上下方向に分割されて配置されており、真空断熱材４０は、境界部Ｂよりも上側に上端部４１が位置するように配置されている構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は貯液ユニットおよび給湯装置に関する。

近年、加熱装置としてヒートポンプユニットや電気ヒータを熱源とした貯液ユニットを有する給湯装置の開発が進められている。
貯液ユニットは、液体を貯めるための貯液タンクを備えている。貯液タンクは、円筒形（丸型タンク）とされたものが一般的に知られており、筒状の胴部と、胴部の上端に接続される半球状の上鏡部と、胴部の下端に接続される半球状の下鏡部とを備えている。
貯液タンクには、タンク内のお湯の放熱を防止するために断熱材が装着されている。断熱材としては、一般的に、グラスウールや発泡スチロール等が用いられているが、近年、真空断熱材の使用が増加している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の貯液ユニットでは、胴部と上鏡部との接合部を真空断熱材で覆い、真空断熱材の上端部を接合部よりも上方へ配置したものが開示されている。
また、貯液タンクの外側に通常断熱材を配置した上から真空断熱材を積層する構造も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−２５４０２号公報 特開２００７−１６３０３８号公報

ところで、上鏡部および下鏡部の端部には、強度と形状を確保するために、貯液タンクの径方向に膨出するリブが形状されている。
そのため、真空断熱材だけで断熱する場合には、リブの周りにおいて貯液タンクと真空断熱材との間に隙間が形成されてしまい断熱性が損なわれるおそれがある。また、これを防止するためには、貯液タンクの外形状に合わせて真空断熱材を曲げ形成する必要があり、生産性が低下する問題がある。

また、特許文献２では、通常断熱材を配置した上から真空断熱材を積層する構造が開示されているが、接合部の周りにおける具体的な断熱構造は開示されていない。

そこで本発明は、貯液タンクを構成する部材の接合部近傍において断熱効果を向上させることができる貯液ユニットおよび給湯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の貯液ユニットは、貯液タンクと、前記貯液タンクを覆う通常断熱材と、前記通常断熱材に外装された真空断熱材と、を備えた貯液ユニットにおいて、前記貯液タンクは、筒状の胴部と、前記胴部に接続される鏡部と、を含み、前記胴部と前記鏡部との接合部が前記貯液タンクの外方へ向けて突設されており、前記通常断熱材は、前記接合部とは異なる高さ位置に境界部を有して前記貯液タンクの上下方向に分割されて配置されており、前記真空断熱材は、前記境界部よりも上側に上端部が位置するように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の給湯装置は、前記した貯液ユニットを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、断熱材の厚みが薄くなりがちな接合部と、隙間ができやすく熱漏洩しやすい通常断熱材の境界部と、を異なる位置とすることで、断熱効果が相乗的に低減するのを防止し、かつ、通常断熱材同士の境界部よりも上側に上端部が位置するように真空断熱材を配置することで、隙間ができやすく熱漏洩しやすい通常断熱材の境界部からのヒートブリッジによる放熱を防止することができる。したがって、接合部近傍の断熱効果を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る給湯装置に適用される貯液ユニットを示す図であり、（ａ）は内部構造を示した断面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 接合部の構造を示す部分拡大断面図である。 （ａ）は真空断熱材を複数とした装着形態を示す説明図、（ｂ）は同じく真空断熱材を複数とした他の装着形態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る給湯装置に適用される貯液ユニットを示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る給湯装置に適用される貯液ユニットの横断面図である。 変形例の貯液ユニットを示す断面図である。 変形例の貯液ユニットを示す断面図である。 変形例の貯液ユニットを示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を適宜図面を参照しながら説明するが、本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で任意に変更して実施可能である。なお、各実施形態において、同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下の説明において、貯液ユニットを、電気ヒータを用いて温水を作る電気温水器やヒートポンプユニットにより温水を作るヒートポンプ式の給湯装置に用いられるものを示すが、貯液ユニットの形式を限定する趣旨ではない。

（第１実施形態）
図１（ａ）に示すように、貯液ユニット１は、略直方体形状とされた外装カバー２（図１（ｂ）参照）の内部に高温の湯を貯める貯液タンク３を有している。貯液ユニット１には、加熱装置としての図示しないヒートポンプユニットが接続され、給湯装置が構成される。
外装カバー２は、各面が概略四角形状に形成されており、図示しない貯液タンク３を覆っている。外装カバー２は、貯液タンク３の下方に配置された底板４に対して取り付けられている。
なお、外装カバー２の内側には、図１（ｂ）に示すように、貯液タンク３との間に空間部Ｓが形成されている。この空間部Ｓには、図示しない配管や、水と湯を設定温度の湯に混合する混合弁等の各種制御弁、電気部品等が配置されている。
また、外装カバー２の一部には、配管等を接続するための接続スペースが設けられている。
なお、外装カバー２は円筒形状とされていてもよい。

貯液タンク３は、円筒形状の容器であり、ステンレス材からなる円筒状の胴部３１と、胴部３１の上端に接続された略半球状の上鏡部３２と、胴部３１の下端に接続された略半球状の下鏡部３３と、を備えて構成される。胴部３１に対して上鏡部３２および下鏡部３３は、溶接にて接合されている。なお、上鏡部３２および下鏡部３３は、半楕円形状であってもよい。

上鏡部３２および下鏡部３３の端部には、強度と形状を確保するために、貯液タンク３の径方向に膨出する（貯液タンク３の外方へ向けて突出する）リブ３２ａ，３３ａが形状されている。例えば、胴部３１と上鏡部３２との組み付けは、図２に示すように、上鏡部３２のリブ３２ａの下部外周面３２ｂに胴部３１の上端部３１ｄを当接させて、下部外周面３２ｂと上端部３１ｄとの当接部分（接合部３１ａ）を溶接することにより行う。
また、胴部３１と下鏡部３３との組み付けは、図示はしないが、下鏡部３３のリブ３３ａ（図１（ａ）参照）の上部外周面に胴部３１の下端部を当接させて、上部外周面と下端部との当接部分（接合部３１ｂ、図１（ａ）参照）を溶接することにより行う。

図１（ａ）に示すように、胴部３１の外周面には、貯液タンク３の負圧による変形・破損を防止するために、凹凸状の周リブ３１ｃが形成されている。

なお、貯液タンク３には、貯液タンク３に水を供給する図示しない給水配管や、貯液タンク３から湯を取り出す給湯配管３ａ（図１（ａ）参照）等が接続されている。
また、図１（ａ）に示すように、貯液タンク３の下部には、取付板１０ａを介して支持脚部１０が設けられている。支持脚部１０は、貯液タンク３の周方向に等間隔を空けて通常計３本（２本のみ図示）設けられている。
各支持脚部１０の下端部は、図示しないボルト等の固定手段により、底板４に固定されている。
なお、底板４の下面には、支持脚部１０の固定位置に対応して図示しない３本の脚部が溶接等によりそれぞれ固定されている。つまり、各支持脚部１０は、底板４を介して間接的に３本の脚部にそれぞれ接続されている。貯液ユニット１は、この脚部を設置面にアンカーボルト等で固定することにより設置される。

貯液タンク３の外面には、前記したリブ３２ａ，３３ａや周リブ３１ｃのような凹凸部を覆う（凹凸部を吸収するようにして覆う）通常断熱材２１，２２，２３が装着されている。
通常断熱材２１，２２，２３は、成形が容易でコストが比較的安価なグラスウールや、発泡ビーズを発泡させて成形される発泡スチロール等から構成することができる。以下では、通常断熱材２１，２２，２３を発泡スチロールにて形成したものについて説明する。
通常断熱材２１は、胴部３１を覆う円筒形状を呈している。通常断熱材２１の上端部２１ａは、図１（ａ）に示すように、接合部３１ａよりも上側に位置している。つまり、通常断熱材２１と、この上に配置される通常断熱材２２とは、接合部３１ａとは異なる高さ位置（上側位置）に境界部Ｂ（合わせ面となる通常断熱材２１の上端部２１ａと通常断熱材２２の下端部２２ａ）を有して、貯液タンク３の上下方向に分割されて配置されている。

貯液タンク３の上下方向における接合部３１ａと境界部Ｂとの間隔Ｌは、前記した発泡スチロールの粒径寸法（不図示）よりも大きくなっている。つまり、接合部３１ａと境界部Ｂとの間には、少なくとも２つの発泡したビーズ（不図示）が存在するようになっている。

通常断熱材２１の下端部２１ｂは、胴部３１の下部の外周面に位置している。なお、通常断熱材２１の下端部２１ｂは、支持脚部１０にかかる下方位置まで延設してもよいし、また、下鏡部３３にかかる位置まで延設してもよい。さらにまた、通常断熱材２１は通常断熱材２３と一体的に設けてもよい。

通常断熱材２１は、図１（ｂ）に示すように、周方向に２つに分割形成されており、段状の突合部２１ｄ，２１ｄを介して相互に接合されて胴部３１を覆う。なお、通常断熱材２１は、周方向に３つ以上分割されていてもよい。
なお、分割された通常断熱材２１は、粘着テープや取付バンドを用いて離脱しないように保持することができる。
また、通常断熱材２１をシート状のグラスウールで構成した場合には、胴部３１に巻付けて装着することもできる。

通常断熱材２２は、図１（ａ）に示すように、上鏡部３２を覆う断熱材であり、上鏡部３２の略半球状の外面に沿う内面を有している。通常断熱材２２の上部内側には給湯配管３ａを収容するための収容部２２ｃが形成されている。通常断熱材２２の下端部２２ａは、通常断熱材２１の上端部２１ａに密着して当接するようになっており、前記した境界部Ｂを形成する。

通常断熱材２３は、下鏡部３３を覆う断熱材である。通常断熱材２３は、下鏡部３３の略半球状の外面に沿う内面を有しており、下鏡部３３および支持脚部１０を覆うようになっている。通常断熱材２３の上端部２３ｂは、通常断熱材２１の下端部２１ｂに密着して当接するようになっており、境界部Ｂ１を形成している。

これらの通常断熱材２１，２２，２３により形成される外周面は、滑らかな曲面となっている。この滑らかな外周面には、真空断熱材４０が装着される。
真空断熱材４０は、均一な厚さの板状を呈しており、グラスウール等の無機繊維の積層体で構成されたコア材を外包材フィルムで覆ったものである。真空断熱材４０は、内部が真空状態とされており、コア材から表面に伝わる熱量が非常に小さく、結果的に真空断熱材４０の裏面から表面に伝わる熱量も非常に小さいものとなっている。
なお、外包材フィルムは、例えば４層構造の多層フィルムであり、表面側から順にナイロン、アルミ蒸着付のＰＥＴ、アルミ箔、ポリエチレンの一種であるＨＲ−ＣＰＰ（ハイレトルト用無延性ポリプロピレン）で構成されている。

真空断熱材４０は、通常断熱材２１，２２の境界部Ｂの近傍において、図１（ａ）に示すように、境界部Ｂよりも上側に上端部４１が位置するように配置されている。つまり、通常断熱材２１，２２の境界部Ｂは、真空断熱材４０で覆われた構成となっている。
ここで、境界部Ｂに対する上端部４１の重なり量は、境界部Ｂによりヒートブリッジが生じない程度の重なり量であることが望ましい。
真空断熱材４０の下端部４２は、通常断熱材２３の下部側方まで延設されている。
なお、真空断熱材４０は、境界部Ｂ１よりも下側に下端部４２が位置している。

このような真空断熱材４０は、通常断熱材２１，２２，２３の滑らかな外周面に沿わせて曲げ加工されて巻付けられる。この場合、真空断熱材４０の周方向両端部４３，４４は、図１（ｂ）に示すように、通常断熱材２１の突合部２１ｄ，２１ｄから周方向にずれた位置（ヒートブリッジが生じない位置）となるように配置される。

本実施形態では、真空断熱材４０が側面視で貯液タンク３の上下方向の全体を覆う大きさに形成されている。例えば、胴部３１の高さが１１００ｍｍ、上鏡部３２の高さが１５０ｍｍ、上鏡部３２の直径５８０ｍｍで構成される貯液タンク３において、従来はリブ３２ａを避けるようにして胴部３１にのみ真空断熱材４０を配置していたため、側面視で真空断熱材４０の被覆率が７９％であった。これに対し、本実施形態では、最大１００％まで被覆率を増やすことができるようになり、貯液タンク３の断熱性能を向上することが可能となった。

なお、図３（ａ）に示すように、真空断熱材４０は、貯液タンク３の上下方向に複数個に分割して設けてもよい。図３（ａ）では、真空断熱材４０を上下方向に３つに分割している。各真空断熱材４０同士は、上下方向に隙間を空けずに配置されている。
この例では、各真空断熱材４０が、通常断熱材２１，２２の境界部Ｂ（図１（ａ）参照）から上下方向にずれた位置、かつ、通常断熱材２１，２３の境界部Ｂ１（図１（ａ）参照）から上下方向にずれた位置にて複数個に分割されている。
このように、真空断熱材４０を複数個に分割して設けることにより、１枚の大きな真空断熱材４０で覆う場合に比べて、真空断熱材４０の製作性、成形性、組付性に優れ、生産性が向上する。

また、通常断熱材２２の上面にも真空断熱材４５が装着されている。真空断熱材４５としては、円筒形状の貯液タンク３の直径により近い大きさの正方形状のものを用いることができるが、五角形状や六角形状等、多角形状のものを用いることができる。
このように、貯液タンク３の直径により近い大きさの真空断熱材４５を用いることで、貯液タンク３の全表面に対して真空断熱材４０，４５の被覆率を高くすることができる。これにより、断熱性能がより高まり、より一層の省エネルギー化を図ることができる。
なお、図示はしないが通常断熱材２３の下面にも真空断熱材４５を設けてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、断熱材の厚みが薄くなりがちな接合部３１ａと、隙間ができやすく熱漏洩し易い通常断熱材２１，２２の境界部Ｂとが、貯液タンク３の上下方向に異なる位置となっているので、断熱効果が相乗的に低減するのを好適に防止することができる。しかも、真空断熱材４０は、通常断熱材２１，２２同士の境界部Ｂよりも上側に上端部４１が位置するように配置されているので、隙間ができやすく熱漏洩しやすい通常断熱材２１，２２の境界部Ｂからのヒートブリッジによる放熱を好適に防止することができる。したがって、接合部３１ａの近傍の断熱効果を向上させることができる。

また、貯液タンク３の上下方向における接合部３１ａと境界部Ｂとの間隔Ｌは、発泡材の粒径寸法よりも大きくなっているので、接合部３１ａと境界部Ｂとの間を覆う断熱部分を良好に成形することができ、断熱効果を確実なものとすることができる。

また、真空断熱材４０の周方向両端部４３，４４は、通常断熱材２１の突合部２１ｄ，２１ｄから周方向にずれた位置となるように配置されているので、通常断熱材２１の突合部２１ｄ，２１ｄからの熱漏洩を好適に防ぐことができ、断熱効果を向上させることができる。

また、通常断熱材２１，２２の境界部Ｂおよび通常断熱材２１，２３の境界部Ｂ１から上下方向にずれた位置で真空断熱材４０が複数個に分割されている構成では、境界部Ｂ，Ｂ１からの熱漏洩を好適に防ぐことができ、断熱性能がより高まり省エネルギー化を図ることができる。

なお、図３（ｂ）に示すように、通常断熱材２１に、上側の真空断熱材４０と下側の真空断熱材４０との間に突出配置される突出部２１ｅを設け、この突出部２１ｅの外周面に真空断熱材４６を配置してもよい。この場合、真空断熱材４６は、上側の真空断熱材４０と下側の真空断熱材４０とにオーバーラップするように配置される。

このような構成とすることにより、真空断熱材４０，４６の分割部分からの熱漏洩を好適に防ぐことができ、断熱効果をより高めることができる。

（第２実施形態）
図４を参照して第２実施形態について説明する。本実施形態では、貯液タンク３内の水温（温度状況）を検出する複数の温度検出手段（不図示）が胴部３１に複数個設けられており、各温度検出手段の設置位置には、通常断熱材２１のみが配置されている点が異なっている。

貯液ユニット１の前面側には、真空断熱材４０が配置されておらず、通常断熱材２１が露出している。通常断熱材２１には、貯液タンク３の上下方向に複数の凹部２１ｆが設けられており、この凹部２１ｆ内に温度検出手段が設置されている。つまり、貯液ユニット１の前面側から各温度検出手段にアクセス可能であり、各温度検出手段に対するメンテナンスが可能となっている。
なお、凹部２１ｆに対して別個の通常断熱材を取り付け取り外し可能に設けてもよいし、凹部２１ｆを設けずに各温度検出手段の位置に印を付けておいてメンテナンス時に凹部２１ｆに相当する大きさを通常断熱材２１から切り取るようにしてもよい。

本実施形態によれば、真空断熱材４０による高い被覆率を維持しながら、温度検出手段のメンテナンス性に優れた貯液ユニット１が得られる。

（第３実施形態）
図５を参照して第３実施形態について説明する。本実施形態では、通常断熱材２１の厚みを部分的に薄く形成して、貯液ユニット１のスリム化を図っている。
通常断熱材２１は、外装カバー２と通常断熱材２１とが近接する３面に対応する３つの平面部２５を有して構成されている。
平面部２５は、外装カバー２の左側面２ｂ、後面２ｃおよび右側面２ｄのそれぞれの内面に対応しており、他の曲面部２６に比べて厚みが薄く形成されている。

真空断熱材４０は、３つの平面部２５に対応する平板状部４７を有している。各平板状部４７は平面部２５を覆うように配置される。

本実施形態によれば、３つの平面部２５の存在によって製品寸法を小さくすることができる。
なお、通常断熱材２１，２２，２３および真空断熱材４０，４６は、厚みを有するほど断熱性能が高くなる性質を有しているが、薄く形成された各平面部２５のいずれもが真空断熱材４０の平板状部４７で覆われているので、各平面部２５において断熱性を十分に確保しつつ貯液ユニット１のスリム化を実現することができる。

図６〜図８に変形例の貯液ユニット１を示す。図６に示した変形例では、通常断熱材２１の上端部２１ａが、接合部３１ａよりも下側に位置している。つまり、通常断熱材２１と、この上に配置される通常断熱材２２とは、接合部３１ａとは異なる高さ位置（下側位置）に境界部Ｂ２（合わせ面）を有して、貯液タンク３の上下方向に分割されて配置されている。

貯液タンク３の上下方向における接合部３１ａと境界部Ｂ２との間隔Ｌ１は、前記と同様に発泡材の粒径寸法（不図示）よりも大きくなっており、接合部３１ａと境界部Ｂ２との間には、少なくとも２つの発泡したビーズ（不図示）が存在するようになっている。
このような変形例においても第１実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果が得られる。

図７に示した変形例では、第１実施形態で説明した貯液ユニット１において、真空断熱材４０の下端部４２が支持脚部１０の上側位置まで短く形成されている。
このような真空断熱材４０によっても、側面視で貯液タンク３の上から約３／４の領域（貯液タンク３内に主として高温の水が貯溜される領域）を真空断熱材４０で覆うことができるので、断熱性に優れる。

図８に示した変形例では、図７に示した変形例において、通常断熱材２１の上端部２１ａが接合部３１ａよりも下側に配置されている。
このような構成によっても通常断熱材２１，２２の境界部Ｂ２からのヒートブリッジによる放熱を好適に防止することができ、接合部３１ａの近傍の断熱効果を向上させることができる。

なお、前記各実施形態において、境界部Ｂ，Ｂ１，Ｂ３は、平らな合わせ面であるものを示したが、これに限られることはなく、インロー嵌合のように段差を有して突き合わされる（嵌合する）ものであっても差し支えない。

また、通常断熱材２１の外周面に、開口縁がアール状とされた（角部がなく真空断熱材４０を傷めない）空気層用凹部を設け、この空気層用凹部により断熱効果を高める構成としてもよい。

また、貯液タンク３内に貯められるのは、湯としての不凍液やブライン等であっても、いずれの液体でもよい。

１ 貯液ユニット
２ 外装ケース
３ 貯液タンク
２１〜２３ 通常断熱材
３１ 胴部
３１ａ 接合部
３２ 上鏡部（鏡部）
４０ 真空断熱材
４１ 上端部
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 境界部
Ｌ，Ｌ１ 間隔

Claims (5)

1. 貯液タンクと、前記貯液タンクを覆う通常断熱材と、前記通常断熱材に外装された真空断熱材と、を備えた貯液ユニットにおいて、
   前記貯液タンクは、筒状の胴部と、前記胴部に接続される鏡部と、を含み、前記胴部と前記鏡部との接合部が前記貯液タンクの外方へ向けて突設された部分にあり、
   前記通常断熱材は、前記接合部とは異なる高さ位置に境界部を有して前記貯液タンクの上下方向に分割されて配置されており、
   前記真空断熱材は、前記境界部よりも上側に上端部が位置するように配置されていることを特徴とする貯液ユニット。
2. 前記通常断熱材は、発泡ビーズを発泡させて成形される発泡材であり、
   前記貯液タンクの上下方向における前記接合部と前記境界部との間隔は、前記発泡材の粒径寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の貯液ユニット。
3. 前記真空断熱材は、前記通常断熱材の前記境界部から上下方向にずれた位置で複数個に分割されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貯液ユニット。
4. 前記貯液タンクには、前記貯液タンク内の水温を検出する温度検出手段が設けられており、
   前記温度検出手段の設置位置には、断熱材のうち、前記通常断熱材のみが配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の貯液ユニット。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の前記貯液ユニットを備えることを特徴とする給湯装置。

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