(57)【要約】【課題】貯湯タンクの外方に真空断熱部を形成可能なものを低い製造コストの下に得易い貯湯式給湯機を得ること。【解決手段】熱源機（ヒートポンプユニット１０）で沸き上げた湯を外装ケース７０に内蔵された貯湯タンク２０に貯え、貯湯タンクに貯えた湯を給湯管路５０により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯機１００を得るにあたり、外装ケースを構成する外郭ケース７０ａの内側に、少なくとも貯湯タンクの側方での外郭ケースの内表面および貯湯タンクの上方での外郭ケースの内表面の各々との間に密閉空間ＥＳを形成可能な内部ケース７０ｂを配置し、該密閉空間内を排気することで真空断熱部を形成可能にする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機で沸き上げた湯を外装ケースに内蔵された貯湯タンクに貯え、該貯湯タンクに貯えた湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯機であって、
前記外装ケースは、
外郭ケースと、
該外郭ケースの内側に配置され、少なくとも前記貯湯タンクの側方での前記外郭ケースの内表面および前記貯湯タンクの上方での前記外郭ケースの内表面の各々との間に密閉空間を形成可能な内部ケースと、
を有することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記密閉空間に連通する排気管路と、
該排気管路に設けられた排気ポンプと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記排気ポンプの動作を制御する制御装置を更に有することを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記密閉空間内の圧力を検出する圧力検出部を更に有し、
前記制御装置は、前記圧力検出部の検出結果に基づいて前記排気ポンプの動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記圧力検出部は前記外郭ケースの外側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記排気ポンプは前記外郭ケースの外側に設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
前記密閉空間と前記外装ケースの外部とを連通状態と分離状態とに切り換えるための開閉弁を更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機で湯を沸き上げて貯湯タンクに貯え、ここから所定の給湯先に給湯する貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱源機で湯を沸き上げて貯湯タンクに貯え、該貯湯タンクに接続された給湯管路の端部に設けられた給湯栓をユーザが開けたときに貯湯タンク内の湯がそのまま、または水でうめられて出湯するように構成された貯湯式給湯機では、貯湯タンクからの放熱量が多いと貯湯タンク内の湯がすぐに冷めて頻繁に沸上げ運転を行わなければならなくなるので、一般に、貯湯タンクの周囲に断熱材が配置される。
【０００３】
上記の断熱材としてはグラスウール等の無機繊維系断熱材が多用されるが、無機繊維系断熱材は製造時や廃棄時に比較的大きな負荷を周囲環境に与え易い。このため、貯湯タンクの周囲に真空断熱部を設けた貯湯式給湯機も提案されている。例えば特許文献１には、貯湯タンクを内蔵（収容）する外装ケースの上蓋により貯湯タンクの上部を密閉し、外装ケースの下部に装着したタンク受台により貯湯タンクの底部を密閉保持し、外装ケースと貯湯タンクとの間の空間を真空引きして、長年に亘って真空状態が保たれる真空断熱部を形成した貯湯式給湯機（貯湯式温水器）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−９０２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貯湯式給湯機では、貯湯タンク以外にも各種の弁やセンサ等が外装ケースに内蔵されるため、貯湯タンクと外装ケースとの間に比較的広い空間が形成される。この空間の略全てを特許文献１の貯湯式給湯機におけるように長年に亘って真空状態が保たれる真空断熱部にしようとすると、外装ケースおよびタンク受け台の各々を高精度で製造しなければならなくなると共に、外装ケースを高精度で組み立てなければならなくなるので、貯湯式給湯機の製造コストが嵩み易い。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、貯湯タンクの外方に真空断熱部を形成可能なものを低い製造コストの下に得易い貯湯式給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で沸き上げた湯を外装ケースに内蔵された貯湯タンクに貯え、貯湯タンクに貯えた湯を給湯管路により所定の給湯先に供給する貯湯式給湯機であって、外装ケースは、外郭ケースと、外郭ケースの内側に配置され、少なくとも貯湯タンクの側方での外郭ケースの内表面および貯湯タンクの上方での外郭ケースの内表面の各々との間に密閉空間を形成可能な内部ケースとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の貯湯式給湯機では、上記の密閉空間に連通する排気管路や開閉弁を設けて当該密閉空間内を排気することにより、貯湯タンクの側方から上方にかけて真空断熱部を形成することができる。外郭ケースおよび内部ケースそれぞれの形状は単純化することができ、内部ケースは外郭ケース内に入れ子状に配置すればよいので、所望の製造精度および組立て精度を得易い。したがって、本発明によれば、貯湯タンクの外方に真空断熱部を形成可能な貯湯式給湯機を低い製造コストの下に得易くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示した貯湯式給湯機で制御装置が真空断熱部を形成するために行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯機１００は、ヒートポンプユニット１０とタンクユニット９０とリモートコントローラ９５とを有し、ヒートポンプユニット１０で沸き上げた湯をタンクユニット９０中の貯湯タンク２０に一旦貯え、ここから所定の給湯先に供給する。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１２】
上記のヒートポンプユニット１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、放熱器に相当する沸上げ用熱交換器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、これらを環状に接続する循環配管５とを有する冷凍サイクル部を備え、水を湯に沸き上げる熱源機として機能する。上記の冷凍サイクル部では、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器２で放熱し、膨張弁３で減圧され、蒸発器４で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。冷媒として二酸化炭素を用いる場合、高圧側では該二酸化炭素の臨界圧を超える条件下で運転することが好ましい。この冷凍サイクル部は、蒸発器４を空冷するための通風口８ａを有するユニットケース８に内蔵されている。
【００１３】
一方、タンクユニット９０は、貯湯タンク２０、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、給湯管路５０、制御装置６０、外装ケース７０、排気管路８０、および排気ポンプ８５を有している。
【００１４】
上記の貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯えると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯える積層式の貯湯タンクである。この貯湯タンク２０の下部には給水管路３０と沸上げ用循環管路４０の往き管４０ａとが接続されており、上部には沸上げ用循環管路４０の戻り管４０ｂと給湯管路５０とが接続されている。貯湯タンク２０は、給水管路３０からの給水により常時満水状態に保たれ、貯湯タンク２０内の湯水には給水管路３０から常時送水圧が付与される。貯湯タンク２０内の湯水の温度を検知するために、貯湯タンク２０には複数の温度センサ（図示せず）が互いに異なる取付け高さの下に取り付けられている。
【００１５】
給水管路３０は、市水等の水を貯湯タンク２０に供給する管路であり、該給水管路３０には、水道等の水源（図示せず）から供給される水の水圧を所定値に減じる減圧弁（図示せず）が設けられている。
【００１６】
沸上げ用循環管路４０は、貯湯タンク２０の下部からヒートポンプユニット１０中の沸上げ用熱交換器２を経由して貯湯タンク２０の上部に達する管路であり、循環ポンプ３５が設けられた往き管４０ａと、戻り管４０ｂとを有している。往き管４０ａは貯湯タンク２０の下部と沸上げ用熱交換器２とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸上げ用熱交換器２と貯湯タンク２０の上部とを繋ぐ。
【００１７】
給湯管路５０は、貯湯タンク２０の上部と所定の給湯先、例えば台所のカランや浴槽等とを繋ぐ。この給湯管路５０には、図示を省略した湯水混合弁や流量センサ、温度センサ等が設けられている。貯湯タンク２０から給湯管路５０に流入した湯は、上記の湯水混合弁で給水管路３０からの水と混合されて所定温度の湯となって給湯先から出湯する。
【００１８】
制御装置６０は、ヒートポンプユニット１０、循環ポンプ３５、および排気ポンプ８５に接続されて、これらの動作を制御する。具体的には、当該制御装置６０の入力装置として機能するリモートコントローラ９５からユーザが入力した沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や沸上げ運転開始指令等の指令、ならびに貯湯タンク２０に取り付けられた各温度センサ（図示せず）や給湯管路５０に設けられた流量センサおよび温度センサの検出結果等に基づいて、ヒートポンプユニット１０、循環ポンプ３５、または排気ポンプ８５の動作を制御する。
【００１９】
外装ケース７０は、貯湯タンク２０と、該貯湯タンク２０に取り付けられた各温度センサと、循環ポンプ３５と、給湯管路５０に設けられた湯水混合弁、流量センサ、および温度センサの各々と、制御装置６０とを内蔵する箱体であり、当該外装ケース７０は、外郭ケース７０ａと内部ケース７０ｂとの二重構造を有している。外郭ケース７０ａは例えば直方体状を呈し、内部ケース７０ｂは外郭ケース７０ａの内側に入れ子状に配置された箱状を呈する。
【００２０】
貯湯タンク２０の下方での内部ケース７０ｂの外形寸法は外郭ケース７０ａの内形寸法と実質的に同じであり、貯湯タンク２０の側方および上方の各々での外形寸法は外郭ケース７０ａの内形寸法よりも小さい。このため、貯湯タンク２０の下方では内部ケース７０ｂの外表面が外郭ケース７０ａの内表面に密着し、貯湯タンク２０の側方および上方では内部ケース７０ｂの外表面が外郭ケース７０ａの内表面から離隔する。内部ケース７０ｂは、貯湯タンク２０の側方での外郭ケース７０ａの内表面および貯湯タンク２０の上方での外郭ケース７０ａの内表面との間に密閉空間ＥＳを形成する。なお、内部ケース７０ｂには底板がなく、その下端部は開口部になっている。
【００２１】
排気管路８０は密閉空間ＥＳに連通する管路であり、図示の例では、当該排気管路８０の一端が内部ケース７０ｂ側から密閉空間ＥＳに挿入され、他端側は外郭ケース７０ａの外側に引き出されている。排気ポンプ８５は、排気管路８０に設けられて密閉空間ＥＳ内の空気を排気する。図示の例では、外装ケース７０に排気ポンプ８５が内蔵されている。
【００２２】
タンクユニット９０の構成要素のうち、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、給湯管路５０、および排気管路８０の各々は、その一部が外装ケース７０の外側に延在している。これらの管路を外装ケース７０内に引き込む、または外装ケース７０内から引き出すために、給水管路３０の引込み箇所には第１スリーブ９０ａが、往き管４０ａの引出し箇所には第２スリーブ９０ｂが、戻り管４０ｂの引込み箇所には第３スリーブ９０ｃが、給湯管路９０ｄの引出し箇所には第４スリーブ９０ｄがそれぞれ設けられている。
【００２３】
また、密閉空間ＥＳと排気管路８０との接続箇所には第５スリーブ９０ｅが設けられており、排気管路８０の引出し箇所には第６スリーブ９０ｆが設けられている。外装ケース７０と第１〜第６スリーブ９０ａ〜９０ｆとは気密にシールされており、個々のスリーブ９０ａ〜９０ｆと該スリーブに通される管との間も気密にシールされている。
【００２４】
リモートコントローラ９５は、情報や指令を入力するための操作部と、該操作部から入力された情報や指令等を表示するための表示部（図示せず）とを有しており、台所、浴室、あるいは居室等に設置される。このリモートコントローラ９５は、制御装置６０に有線接続または無線接続されて、該制御装置６０と通信する。
【００２５】
上述した各構成要素を有する貯湯式給湯機１００では、ユーザがリモートコントローラ９５から入力した沸上げ開始時刻になると、あるいはユーザがリモートコントローラ９５から沸上げ運転開始指令を入力すると、制御装置６０による制御の下にヒートポンプユニット１０および循環ポンプ３５が起動されて沸上げ運転が開始される。また、沸上げ運転の開始と同時に、または沸上げ運転の開始に前後して、制御装置６０による制御の下に排気ポンプ８５が起動される。
【００２６】
沸上げ運転は、貯湯タンク２０に設けられた温度センサ（図示せず）の検出結果から所定温度の湯が貯湯タンク２０に所定量貯えられたと制御装置６０が判断するまで継続される。この間、貯湯タンク２０の下部から沸上げ用循環管路４０に水が流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられた後に貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に戻される。排気ポンプ８５は、その起動から所定時間が経過すると、制御装置６０による制御の下に停止する。排気ポンプ８５の運転時間は、外装ケース７０中の密閉空間ＥＳが予め定められた到達真空度、例えば中真空（１００Ｐａ〜０．１Ｐａ程度）や高真空（０．１Ｐａ〜１０μＰａ程度）にまで減圧されるように、当該排気ポンプ８５の性能や密閉空間ＥＳの容積等を考慮して貯湯式給湯機１００のメーカにより定められて、そのデータが例えば制御装置６０中の記憶素子（図示せず）に予め格納される。
【００２７】
また、ユーザが給湯先の給湯栓（図示せず）を開けて給湯管路５０に所定流量以上の水流が生じると、給湯管路５０に設けられた流量センサ（図示せず）によって当該水流が検出されて給湯運転が開始される。この給湯運転では、制御装置６０による制御の下に給湯管路５０中の湯水混合弁（図示せず）の開度が調整され、給湯管路５０中の温度センサ（図示せず）の検出結果に基づいて当該湯水混合弁の開度がフィードバック制御されて、所定の温度に調整された湯水が給湯栓から出湯する。
【００２８】
上述のよう動作する貯湯式給湯機１００では、沸上げ運転の開始と同時に、または沸上げ運転の開始に前後して排気ポンプ８５が起動されて、外装ケース７０中の密閉空間ＥＳが所定の真空度にまで減圧されるので、該密閉空間ＥＳが真空断熱部となる。このため、貯湯タンク２０内の湯から放散された熱が外装ケース７０の外部に伝導することが抑えられ、貯湯タンク２０内の湯が保温される。真空断熱部は貯湯タンク２０の側方および上方に形成され、貯湯タンク２０の下方には形成されないが、貯湯タンク２０の下部での水温は比較的低いので、当該真空断熱部により高い保温効果を得ることができる。
【００２９】
貯湯式給湯機１００は、沸上げ運転を行うたびに排気ポンプ８５が起動されて上記の真空断熱部が形成されるように構成することもできるし、予め定められた周期条件を満たしたときに、例えば最後に排気ポンプ８５を起動させてから２４時間以上経過した後で最初に行われる沸上げ運転のときに排気ポンプ８５が起動されて上記の真空断熱部が形成されるように構成することもできる。
【００３０】
真空断熱部となる密閉空間ＥＳを形成する外郭ケース７０ａおよび内部ケース７０ｂそれぞれの形状は、前述のように直方体状や箱状に単純化することができ、内部ケース７０ｂは外郭ケース７０ａ内に配置すればよいので、所望の製造精度および組立て精度を得易い。例えば、外郭ケース７０ａに内部ケース７０ｂを圧入したり、外郭ケース７０ａ内に内部ケース７０ｂを配置し後に外郭ケース７０ａと内部ケース７０ｂとの当接箇所をシール材で気密にシールしたりすることにより外装ケース７０を作製することができる。排気ポンプ８５が比較的短い周期、例えば２４時間周期で起動されるように貯湯式給湯機１００を構成する場合には、外郭ケース７０ａや内部ケース７０ｂの製造精度および外装ケース７０の組立て精度を比較的低くして、密閉空間ＥＳの気密性を低くすることも可能である。
【００３１】
したがって、貯湯式給湯機１００では、所望の保温性能を有するものを低い製造コストの下に得易い。また、排気ポンプ８５を起動させることで上記の真空断熱部を繰り返し形成することができるので、保温性能を長期間に亘って確保し易い。そのため、エネルギー消費量を長期間に亘って削減することができると共に、装置寿命も長くなる。さらには、グラスウール等の無機繊維系断熱材の使用を省略することができるので、製造時、設置時、および廃棄時の安全性を高め易いと共に周囲環境への負荷を低減させ易い。
【００３２】
このような技術的効果を奏する貯湯式給湯機１００で制御装置６０が真空断熱部を形成するために行う処理手順は、適宜選定可能である。以下、真空断熱部を形成するために制御装置６０が行う処理手順の一例を具体的に説明する。
【００３３】
図２は、図１に示した貯湯式給湯機で制御装置が真空断熱部を形成するために行う処理手順の一例を示すフローチャートである。図示の例では、制御装置６０（図１参照）がステップＳ１〜Ｓ４を行うことで外装ケース７０中の密閉空間ＥＳ（図１参照）を減圧して、該密閉空間ＥＳを真空断熱部にする。
【００３４】
最初に行われるステップＳ１では、沸上げ運転を開始したか否かを制御装置６０が判断する。このステップＳ１で沸上げ運転を未だ開始していないと判断されたときには該ステップＳ１を繰り返し、沸上げ運転を開始したと判断されたときにはステップＳ２に進む。
【００３５】
ステップＳ２では、制御装置６０が排気ポンプ８５（図１参照）を起動させる。これにより密閉空間ＥＳ内の空気が排気管路８０（図１参照）を通って外部に排気され、当該密閉空間ＥＳ内が減圧される。
【００３６】
次いで行われるステップＳ３では、密閉空間ＥＳ内の空気の排気を終了する契機となる排気終了条件が成立したか否かを制御装置６０が判断する。図１に示した貯湯式給湯機１００では、制御装置６０が計時機能を有し、沸上げ運転の開始に同期して計時を開始して、予め定められた時間が経過すると排気終了条件が成立したと判断する。また、計時を終了する。上記の時間は、密閉空間ＥＳを所定の真空度にまで減圧するのに要する時間であり、排気ポンプ８５の性能や密閉空間ＥＳの容積等を考慮して貯湯式給湯機１００のメーカにより定められて、そのデータが例えば制御装置６０中の記憶素子（図示せず）に予め格納される。
【００３７】
上記のステップＳ３で排気終了条件が未だ成立していないと判断されたときには、該ステップＳ３を繰り返す。また、排気終了条件が成立したと判断されたときにはステップＳ４に進み、制御装置６０が排気ポンプ８５を停止させて、真空断熱部を形成するための処理を終了する。なお、沸上げ運転は、真空断熱部を形成するための処理が終了した否かに拘わらず、貯湯タンク２０（図１参照）に設けられた温度センサ（図示せず）の検出結果から所定温度の湯が貯湯タンク２０に所定量貯えられたと制御装置６０が判断するまで継続される。
【００３８】
以上、本発明の貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上記の形態に限定されるものではない。本発明の貯湯式給湯機は、貯湯タンクを内蔵する外装ケースが、外郭ケースと、外郭ケースの内側に配置され、少なくとも貯湯タンクの側方での外郭ケースの内表面および貯湯タンクの上方での外郭ケースの内表面の各々との間に密閉空間を形成可能な内部ケースとを有していれば基本的によく、実施の形態で説明した排気管路や排気ポンプは任意の構成要件とすることができる。
【００３９】
排気管路を必須の構成要件とする場合、該排気管路は、内部ケース側から上記の密閉空間に連通させてもよいし、外郭ケース側（外装ケースの外側）から上記の密閉空間に連通させてもよい。また、排気ポンプを必須の構成要件とする場合、該排気ポンプは、外装ケース内および外装ケース外のいずれにも配置可能である。
【００４０】
排気ポンプを任意の構成要件とする場合には、上記の密閉空間と外装ケースの外部とを連通状態と分離状態とに切り換えるための電動式または手動式の開閉弁を排気管路に設けておくか、または当該開閉弁を外郭ケースに直に取り付けておくことが好ましい。この場合には、例えば貯湯式給湯機のメーカの設置担当者やメインテナンス担当者等が排気ポンプを用意する。そして、該排気ポンプを排気管路、または外郭ケースに直に取り付けられた開閉弁に接続し、開閉弁を開にして排気ポンプを起動させて上記の密閉空間を減圧し、所望の真空断熱部が形成されたときに開閉弁を閉にすることで、真空断熱部を形成することができる。
【００４１】
上記の密閉空間からの排気を終了する契機となる排気終了条件は、排気ポンプの運転時間とする他に、当該密閉空間内の圧力とすることもできる。この場合には、上記の密閉空間に連通して該密閉空間内の圧力を検出する圧力検出部を所望箇所、例えば排気管路、内部ケース、または外郭ケースに設けることが好ましい。制御装置が当該圧力検出部の検出結果に基づいて排気終了条件が成立したか否かを判断し、排気終了条件が成立したと判断されたときに当該制御装置が排気ポンプを停止させるように貯湯式給湯機を構成すると、その利便性が高まる。排気を終了する契機となる密閉空間内の圧力値は、貯湯式給湯機のメーカにより予め定められて、例えば制御装置中の記憶素子に格納される。
【００４２】
貯湯式給湯機での真空断熱部に係る構成以外の構成も適宜選定可能である。例えば湯の沸上げは、ヒートポンプユニットにより行う他に、ガス燃焼装置や貯湯タンク内に配置した電熱ヒータにより行うこともできる。また、貯湯タンクに貯えた湯を熱源として用いる熱交換器を設け、該熱交換器により浴槽や温水式床暖房装置等で用いられて温度低下した湯を再加熱する機能を付加することもできる。この機能を付加する場合には、例えば、貯湯タンクに貯えた湯を上記の熱源機に導くための管路と、該熱源機で熱源に供された後の湯水を貯湯タンクに導くための管路と、加熱対象となる浴槽や温水式床暖房装置等の湯水を上記の熱交換器に導くための管路と、該熱交換器で加熱された後の湯を浴槽や温水式床暖房装置等に戻すための管路とが設けられる。本発明については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の貯湯式給湯機は、家庭用および業務用のいずれの貯湯式給湯機としても好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ヒートポンプユニット（熱源機）
２０  貯湯タンク
３０  給水管路
４０  沸上げ用循環管路
５０  給湯管路
６０  制御装置
７０  外装ケース
７０ａ  外郭ケース
７０ｂ  内部ケース
８０  排気管路
８５  排気ポンプ
９０  タンクユニット
９５  リモートコントローラ
１００  貯湯式給湯機
ＥＳ  密閉空間
【図１】
2010243062.tif 000003
【図２】
2010243062.tif 000004