(57)【要約】【課題】貯湯タンクからの放熱ロスを低減させて機器の高効率化と、湯切れを防止することで使用性の高い貯湯式給湯装置を提供すること。【解決手段】貯湯タンク２を断熱する複数の断熱材（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）の内、少なくとも貯湯タンク２の上部の断熱材１１ａを成型断熱材とし、貯湯タンク２の上部と成型断熱材１１ａとの間に、貯湯タンク２上部に接続された給湯上部管路４を収納する収納空間１８を設け、前記収納空間１８を形成する成型断熱材１１ａの上部に、真空断熱材１９を設けることにより、貯湯タンク２上部から雰囲気へ放熱する熱量が削減され、貯湯タンク２の熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置を提供できると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯上部管路と、前記貯湯タンクを断熱する複数の断熱材と、前記断熱材で断熱された前記貯湯タンクを包囲する外装体とを備え、前記複数の断熱材の内、少なくとも前記貯湯タンクの上部の断熱材を成型断熱材とし、前記貯湯タンクの上部と前記成型断熱材との間に、前記給湯上部管路を収納する収納空間を設け、前記収納空間を形成する成型断熱材の上部に、真空断熱材を配置したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
成型断熱材と真空断熱材とが密着する部分を平面とし、平板状の真空断熱材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
貯湯タンクの側面部の断熱材を真空断熱材とし、貯湯タンク上部の成型断熱材の一部は外装体の側面に当接したことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
外装体の側面の角部付近と当接したことを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
加熱手段は、圧縮機、給湯熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を冷媒回路で接続したヒートポンプユニットで、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では超臨界を越える状態で運転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段で加熱した水を貯湯タンクへ貯湯し、給湯、風呂湯張りと保温、暖房、乾燥などに利用する給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の貯湯式給湯装置は、加熱手段によって水を高温の湯に加熱し、断熱材で被覆された貯湯タンクへ貯留して、給湯端末で利用している。図１１は、従来の一般的な貯湯式給湯装置を示すものである。
【０００３】
図１１で示すように、貯湯タンク２に給水配管１４から供給されて貯留されている温度の低い水は、入水管路７に配した水ポンプ９により、入水配管１２を介して加熱手段１へ搬送される。加熱手段１によって加熱されて高温となった湯は、加熱手段１に接続される出湯配管１３と、出湯配管１３に接続して貯湯タンク２へ湯を導く出湯管路８によって、貯湯タンク２の上部より貯留される。
【０００４】
蛇口などの給湯端末１６で給湯利用する場合は、給水配管１４に接続された給水管路５から供給される給水と、貯湯タンク２に接続された給湯上部管路４から供給される湯を、混合弁３で、リモコン（図示せず）等で設定された温度の給湯水となるように、給水と湯を混合し、設定温度となった給湯水は、給湯管路６、給湯管路６に接続する給湯配管１５を順に経由して、給湯端末１６へ供給される。また、貯湯タンク２には、貯湯タンク２から雰囲気へ放熱する熱量を抑えるために、断熱材１７が被覆されている。貯湯タンク２、混合弁３、給湯上部管路４、給水管路５、給湯管路６、入水管路７、出湯管路８、水ポンプ９などは、天面部の外装体１０ａ、側面部の外装体１０ｂ、底面部の外装体１０ｃによって包囲されることにより、貯湯式給湯装置として形成される。
【０００５】
断熱材１７には、断熱性能の高い（熱伝導率が低い）断熱材を利用している。そのため、貯湯タンク２の放熱熱量が低減し、貯湯タンク２の熱容量を比較的長い時間保持することができる。また、貯湯タンク２の放熱熱量の低減に伴い、加熱・保温などに必要な電力量が低減する。断熱材１７の材質は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂、または、グラスウール、グラスファイバーなどの繊維材料などが用いられる。
【０００６】
ところで貯湯タンク２の上部は高温であるので、給湯上部管路４や混合弁３や給湯管路６や出湯管路８などの貯湯タンク２上部との接続部に近いところは高温になっている。この高温になる配管部分に配管断熱材（図示せず）を用いて比較的簡単に断熱することができるが、混合弁３本体の断熱や混合弁３と管路との接続部や貯湯タンク２と管路との接続部の断熱が、接続金具（図示せず）があるので、十分できないという課題があった。あるいは、十分な断熱を行おうとすれば、断熱材の形状が複雑になり、取り付けが困難になるという課題があった。このような課題を解決する手段として、比較的複雑な形状にできる成型断熱材を用いる方法がある。（例えば、特許文献１参照）。図１２は、特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯装置を示すものである。
【０００７】
図１２に示すように、貯湯タンク２は成型断熱材１７１、１７２、１７３、１７４、１７５で断熱されている。そして、管路（例えば、給湯上部管路４）を収める管路用溝部５２を設けて、管路の保温、断熱を行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３１０５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、管路（例えば、給湯上部管路４）を収める管路用溝部５２を設けるために、この管路用溝部５２の成型断熱材の肉厚が薄くなる。つまり、図１２において、溝部以外の肉厚Ｔに対して、溝部の肉厚ｔとなる。同図に示す管路用溝部５２は、一つの管路（給湯上部管路４）を収める場合を示しているので、成型断熱材の肉厚が薄い領域が比較的狭い。ところが、実際には、給湯上部管路４以外に、出湯管路８や混合弁３などが、貯湯タンク２上部に設置されるので、管路用溝部５２の領域はさらに大きくなり、その結果、成型断熱材の肉厚が薄い領域が大きくなり、十分な断熱性能が得られず、放熱ロスが増えるという課題があった。
【００１０】
また、管路用溝部５２の成型断熱材の肉厚をその他の部分の肉厚に近づける（肉厚ｔを肉厚Ｔにする）ということも考えられるが、この場合、高さ方向に寸法が大きくなるため、給湯装置の大きさがなるので、設置の自由度が減少し、製品のコストが上昇するという課題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯タンクからの放熱ロスを低減させて機器の高効率化と、湯切れを防止することで使用性の高い貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯上部管路と、前記貯湯タンクを断熱する複数の断熱材と、前記断熱材で断熱された前記貯湯タンクを包囲する外装体とを備え、前記複数の断熱材の内、少なくとも前記貯湯タンクの上部の断熱材を成型断熱材とし、前記貯湯タンクの上部と前記成型断熱材との間に、前記給湯上部管路を収納する収納空間を設け、前記収納空間を形成する成型断熱材の上部に、真空断熱材を配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
これによって、貯湯タンク上部と接続される管路などの高温部材を成型断熱材で覆うことによって断熱し、さらに、成型断熱材の肉厚の小さくなった部分には、断熱性能の優れている真空断熱材を密着して配置するので、貯湯式給湯装置は従来の場合とほぼ同等の大きさのままで、貯湯タンク上部から、雰囲気へ放熱する熱量が低下する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、貯湯タンクからの放熱ロスを低減させて機器の高効率化と、湯切れを防止することで使用性の高い貯湯式給湯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図
【図２】同貯湯式給湯装置の貯湯タンクを上から見た概略図
【図３】同貯湯式給湯装置の図２に示す貯湯タンクのＡ−Ａ‘方向の断面図
【図４】同貯湯式給湯装置の貯湯タンク上部の構成図
【図５】同貯湯式給湯装置の他の実施の形態を示す貯湯タンク上部の構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の貯湯タンクの断面図
【図７】同貯湯式給湯装置の図６に示す貯湯タンクのＢ−Ｂ‘方向の断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の貯湯タンクの断面図
【図９】同貯湯式給湯装置の図８に示す貯湯タンクのＣ−Ｃ‘方向の断面図
【図１０】本発明の実施の形態１〜３における他の貯湯式給湯装置の構成図
【図１１】従来の貯湯式給湯装置の構成図
【図１２】同貯湯式給湯装置の貯湯タンクの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯上部管路と、前記貯湯タンクを断熱する複数の断熱材と、前記断熱材で断熱された前記貯湯タンクを包囲する外装体とを備え、前記複数の断熱材の内、少なくとも前記貯湯タンクの上部の断熱材を成型断熱材とし、前記貯湯タンクの上部と前記成型断熱材との間に、前記給湯上部管路を収納する収納空間を設け、前記収納空間を形成する成型断熱材の上部に、真空断熱材を配置したことを特徴とする貯湯式給湯装置で、貯湯タンク上部から雰囲気へ放熱する熱量が削減されるので、貯湯タンクの熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置を提供できると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
【００１７】
第２の発明は、成型断熱材と真空断熱材とが密着する部分を平面とし、平板状の真空断熱材を配置することにより、真空断熱材の形状が単純な形状になるため、成型断熱材に真空断熱材を密着する作業の作業性が良くなり作業の信頼性があがり確実な断熱ができ、かつ、真空断熱材の製造コストも下げることも可能となる。
【００１８】
第３の発明は、貯湯タンクの側面部の断熱材を真空断熱材とし、貯湯タンク上部の成型断熱材の一部を外装体の側面に当接させることにより、側面外装体に当接した貯湯タンク上部の成型断熱材で真空断熱材が外装体に直接接触することを防止し真空断熱材の破損を防ぐことができるので、真空断熱材の断熱性能の信頼性を損なうことなく機器の効率向上を実現することができ、さらに、断熱材の厚みを小さくできるので給湯装置の小型化、または、貯湯タンクの大容量化を図ることができる。
【００１９】
第４の発明は、貯湯タンク上部の成型断熱材の一部が外装体の側面の角部付近と当接することにより、給湯装置の小型化、または、貯湯タンクの大容量化を図ることができる。
【００２０】
第５の発明は、加熱手段として二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプを用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転するものとすることにより、貯湯式給湯装置を高温で利用することができ、貯湯タンクの熱容量の増大と、湯切れ防止性をさらに向上することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の構成図を示すものである。  図１において、加熱手段１は、貯湯タンク２に貯留された水を高温に加熱する加熱熱源で有り、混合弁３は、給水配管１４に接続された給水管路５から供給される給水と、貯湯タンク２上部に接続された給湯上部管路４から供給される湯を、リモコン（図示せず）等で設定された温度の給湯水となるように、給水と湯を混合するものである。設定温度となった給湯水は、給湯管路６、給湯管路６に接続する給湯配管１５を順に経由して、給湯端末１６へ供給される。
【００２３】
図１１の従来の構成と同様に、貯湯タンク２に給水配管１４から供給されて貯留されて
いる給水は、入水管路７の水ポンプ９により、入水配管１２を介して加熱手段１へ搬送される。加熱手段１によって加熱されて高温となった湯は、加熱手段１に接続される出湯配管１３と、出湯配管１３に接続して貯湯タンク２上部へ湯を導く出湯管路８によって、貯湯タンク２の上部から貯留する。このとき、貯湯タンク２の内部では、上部に高温の湯水、下部では低温の水が積層状態に蓄えられている。貯湯タンク２、混合弁３、給湯上部管路４、給水管路５、給湯管路６、入水管路７、出湯管路８、水ポンプ９などは、天面部の外装体１０ａ、側面部の外装体１０ｂ、底面部の外装体１０ｃによって包囲されることにより、貯湯式給湯装置として形成される。
【００２４】
ここで、貯湯タンク２の外面には、断熱材１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えている。すなわち、貯湯タンク２の上部の断熱材として上部断熱材１１ａ、貯湯タンク２の側面の断熱材として側面断熱材１１ｂ、貯湯タンク２の下部の断熱材として下部断熱材１１ｃである。また、前記上部断熱材１１ａは成型断熱材とし、前記上部断熱材１１ａと貯湯タンク２上部との間に高温部材収納空間１８を設け、この高温部材収納空間１８に少なくとも前記給湯上部管路４と前記混合弁３とが収納されている。
【００２５】
ここで、成型断熱材の材質は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂などが用いられる。さらに、高温部材収納空間１８の上部で上部断熱材１１ａの表面に真空断熱材１９を設ける。また、貯湯タンク２には、貯湯タンク２に積層状態で貯留されている湯量を検知するための温度センサー２０を湯の積層貯湯方向に複数個（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ・・・）を備えている。この複数個の温度センサー２０の検知する温度によって、貯湯タンクに残る湯量を計算し、この値が予め設定された所定値より少なくなった場合は、加熱手段１の運転動作を行い、貯湯タンク２の貯湯熱量量を増加させる。
【００２６】
図２は本実施の形態の貯湯式給湯装置の貯湯タンクを上から見た概略図であり、図３は図２に示す貯湯タンクのＡ−Ａ‘方向の断面図、図４は貯湯タンク上部の構成図である。図２は、上部断熱材１１ａと真空断熱材１９を取り除いた状態で、上方から貯湯タンク２を見た概略図である。なお、一点鎖線は、真空断熱材１９の仮想投影面である。同図に示すように、給湯上部管路４と出湯管路８とは貯湯タンク２の上部に接続されている。そして、給湯上部管路４に接続される混合弁３は貯湯タンクの上部に配置される。
【００２７】
図３は、図２に示す貯湯タンクのＡ−Ａ‘方向の断面図と、貯湯タンク２の上部を断熱する上部断熱材１１ａと真空断熱材１９の断面図とを示したものである。さらに、図４は、図３に示す貯湯タンク２の上部に、上部断熱材１１ａと真空断熱材１９とを配置したものである。同図に示すように、貯湯タンク２と上部断熱材１１ａとで作られる空間が高温部材収納空間１８となる。
【００２８】
以下に、本実施の形態による貯湯式給湯装置の動作、作用を説明する。
【００２９】
加熱手段１で加熱された高温の湯が、貯湯タンク２の上部に接続された出湯管路８から貯湯タンク２に貯湯されるので、貯湯タンク２の上部には常に高温の湯がある。このため、給湯上部管路４と出湯管路８の貯湯タンク２の上部に接続されている近傍部分も常に高温になっている。そして、給湯上部管路４に接続される混合弁３も常に高温になっている。そこで、給湯上部管路４や混合弁３など高温になる部分を含んで上部断熱材１１ａで断熱しようとすれば、高温部材収納空間１８が比較的大きな空間となる。その結果、高温部材収納空間１８を形成する断熱材の肉厚が薄くなる。そこで、この肉厚の薄くなる上部断熱材１１ａの部分に、断熱性能に優れた真空断熱材１９を密着して配置する。
【００３０】
このように断熱材の肉厚の薄い部分に真空断熱材を加えて断熱すると、断熱材全体の肉
厚をあまり大きくすることなく、放熱損失を少なくすることができる。このため、貯湯タンク上部から雰囲気へ放熱する熱量が削減されるので、貯湯タンクの熱容量が保持されるため、湯切れを防止することで使用性を高めた貯湯式給湯装置を提供できると同時に、水を加熱するために必要な電力量が削減されて、機器の効率向上を実現することができる。
【００３１】
なお、図４では、窪みのない上部断熱材１１ａに真空断熱材１９を密着して固定しているので、真空断熱材１９の厚みだけ厚くなっているが、図５に示すように、上部断熱材１１ａに真空断熱材１９が収まる窪みを設けて、真空断熱材１９を上部断熱材１１ａに密着して固定すれば、断熱材全体の厚みも増加しないことになる。
【００３２】
また、真空断熱材１９を密着固定する上部断熱材１１ａの面を平面とし、真空断熱材１９の形状も平面板状とする。このようにすれば、真空断熱材の製造が簡単になる。さらに、平面部分に平面板状のものを固定するので、組み立てが容易で、組み立ての信頼性もあがる。このため、断熱の信頼性が向上し、かつ、真空断熱材の製造コストも下がるという効果がある。
【００３３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の貯湯タンクの断面図であり、図７は、図６に示す貯湯タンクのＢ−Ｂ‘方向の断面図である。
【００３４】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は次に示すとおりである。すなわち、図６において、貯湯タンク２の側面の断熱材である側面断熱材１１ｂを真空断熱材としている。また、図７に示すように、上部断熱材１１ａは側面部の外装体１０ｂと点Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎと当接している。なお、実施の形態１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３５】
貯湯タンク２の胴体部の断熱材である側面断熱材１１ｂを真空断熱材とし、貯湯タンク２上部の成型断熱材である上部断熱材１１ａの一部を側面部の外装体１０ｂに当接させることにより、側面断熱材１１ｂである真空断熱材が外装体に直接接触することを防止し真空断熱材の破損を防ぐので、真空断熱材の断熱性能の信頼性を損なうことなく、機器の効率向上を実現することができる。さらに、断熱材の厚みを小さくできるので、給湯装置の小型化、または、貯湯タンクの大容量化を図ることができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態のおける貯湯式給湯装置の貯湯タンクの断面図であり、図９は図８に示す貯湯タンクのＣ−Ｃ‘方向の断面図である。
【００３７】
本実施の形態において、実施の形態２と異なる点は、上部断熱材１１ａに突起２１を設け、この突起２１が、側面部の外装体１０ｂの角部で、側面部の外装体１０ｂと当接していることである。なお、実施の形態２と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３８】
図７で示す実施の形態２の場合、上部断熱材１１ａと側面部の外装体１０ｂと当接する部分は、貯湯タンク２と側面部の外装体１０ｂとが最も近接する部分であった。一方、本実施の形態の場合、上部断熱材１１ａと側面部の外装体１０ｂと当接する部分は、側面部の外装体１０ｂの角部である。このようにすると、上部断熱材１１ａの径をほぼ、側面断熱材１１ｂの外周径に近づけることが可能となるので、実施の形態２の場合よりも、外装体を小型化できるので、給湯装置の小型化、または、貯湯タンクの大容量化を図ることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態１から３で、加熱手段１として、図１０に示すようなヒートポンプを用い、圧縮機２２、給湯熱交換器２３、減圧手段２４、空気熱交換器２５を順に冷媒回路２６で環状に接続するものであってもよい。貯湯タンク２の水は、給湯熱交換器２３で高温に加熱された後、再び、貯湯タンク２の上部へ戻される。冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで、貯湯式給湯装置を高温で利用することができ、貯湯タンク２の熱容量の増大と、湯切れ防止性をさらに向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる貯湯式給湯装置は、貯湯タンクの放熱ロスに伴う消費電力量の上昇、湯として利用可能な量の低下などの不具合の防止に繋がり、給湯、風呂への他、暖房、または、廃熱源利用貯湯式給湯装置等の用途にも利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  加熱手段
２  貯湯タンク
３  混合弁
４  給湯上部管路
１０ａ  外装体
１０ｂ  外装体
１０ｃ  外装体
１１ａ  断熱材
１１ｂ  断熱材
１１ｃ  断熱材
１４  給水配管
１５  給湯配管
１６  給湯端末
１８  高温部材収納空間
１９  真空断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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