(57)【要約】【課題】貯湯タンクの保温性能を向上した保温効率の高い貯湯式給湯機を提供することを目的とする。【解決手段】円筒状の胴板１０５と、胴板１０５に接合される略半球状の上部鏡板１０６および下部鏡板１０７とを有し、湯を貯留する貯湯タンク１０を備える。胴板１０５を覆う真空断熱材１２を備える。上部鏡板１０６は、真空状態とされる内部空間１０６ｃを有する２重構造に構成されている。真空断熱材１２は、胴板１０５と上部鏡板１０６との接合部（外側周溶接部１０８）を越えて上部鏡板１０６をも覆うように延設されている。【選択図】図２
2011257012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の胴板と、前記胴板に接合される略半球状の上部鏡板および下部鏡板とを有し、湯を貯留する貯湯タンクと、
前記胴板を覆う真空断熱材と、
を備え、
前記上部鏡板は、真空状態とされる内部空間を有する２重構造に構成されており、
前記真空断熱材は、前記胴板と前記上部鏡板との接合部を越えて前記上部鏡板をも覆うように延設されていることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記上部鏡板の外表面は、前記接合部の近傍において前記胴板の外表面と同一曲面となるように形成さ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。
【請求項３】
前記上部鏡板の一部に、２重構造にしない部位が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。
【請求項４】
前記上部鏡板に設けられる温水導入口および温水導出口のうちの少なくとも一方が、前記２重構造にしない部位とされていることを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記内部空間に、空気中に含まれる少なくとも酸素およびまたは水分を吸着するゲッター材が設置されてい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。
【請求項６】
前記上部鏡板に、前記内部空間を減圧するための減圧装置の接続口が設置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
前記上部鏡板の外表面温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される前記上部鏡板の外表面温度の上昇度合いを判定する温度判定手段と、
前記上部鏡板の外表面温度の上昇度合いが所定値以上である場合に、前記内部空間の真空度が低下したことを示す情報を報知する報知手段と、
を更に備え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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、湯を貯留する貯湯タンクを備える貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式給湯機は、加熱手段により水から湯への沸き上げを行い、沸き上げられた湯を貯湯タンクに貯えることで、使用者が湯を適宜使用することができる。しかしながら、時間とともに貯湯タンク内に貯えられた湯の温度が低下し、湯の使用可能量が減少し、システムの効率が悪化するという問題がある。
【０００３】
また、貯湯式給湯機は、グラスウール、発泡スチロールおよび真空断熱材等の保温材で貯湯タンクを覆い、貯湯タンクの保温効率を向上させている。しかしながら、グラスウールや発泡スチロールでは断熱性能が低く、厚みが必要となるので製品が大きくなり、また、真空断熱材については複雑な曲面への配置が困難であるといった問題があった。
【０００４】
一方、例えば特許文献１には、保温性能を向上させるべく、真空状態とされた内部空間を有する２重構造の温水槽が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５７７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成では、真空となる内部空間を形成する継手部分が缶体内部の湯温を低下させる熱橋となってしまい、保温性能を十分に維持できない可能性がある。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクの保温性能を向上した保温効率の高い貯湯式給湯機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】
【０００８】
この発明に係る貯湯式給湯機は、円筒状の胴板と、胴板に接合される略半球状の上部鏡板および下部鏡板とを有し、湯を貯留する貯湯タンクと、胴板を覆う真空断熱材と、を備え、上部鏡板は、真空状態とされる内部空間を有する２重構造に構成されており、真空断熱材は、胴板と上部鏡板との接合部を越えて上部鏡板をも覆うように延設されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、貯湯タンクの保温性能を向上した保温効率の高い貯湯式給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯タンクを備えた貯湯式給湯機の回路構成図である。
【図２】図１に示す貯湯タンク周辺の構成を示す拡大断面図である。
【図３】図２に示す上部鏡板の外側鏡板および内側鏡板と胴板との接合部周辺の構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図面とともに詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯タンク１０を備えた貯湯式給湯機１００の回路構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、ヒートポンプユニット１と貯湯タンクユニット２とを備えている。ヒートポンプユニット１は、圧縮機３、放熱器４、膨張弁５および蒸発器６を順に配管７で接続して構成されている。なお、このヒートポンプユニット１は、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。
【００１３】
貯湯タンクユニット２は、ヒートポンプユニット１を用いて沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク１０と、風呂追いだき用のプレート式の熱交換器１１とを内蔵している。貯湯タンク１０としては、温度層ごとに分離して、上部に高温水が貯留され、下部に低温水が貯留される積層式貯湯タンクが使用される。プレート式熱交換器１１としては、複数の伝熱プレートを積層したものが使用される。
【００１４】
また、貯湯タンク１０には、上部に温水導出口１０１および温水導入口１０３が設けられており、下部に水導入口１０２および水導出口１０４が設けられている。更に、貯湯タンク１０は、時間経過に伴う放熱を防ぐべく、真空断熱材１２により覆われており、更に、真空断熱材１２の外側が、グラスウール、発泡スチロール等を用いた断熱材１３により覆われている。なお、真空断熱材１２および断熱材１３の詳細な設置部位は、図２および図３を参照して後述する。
【００１５】
貯湯タンク１０の下部の水導入口１０２には、水源から水を供給するための給水配管１４が接続されている。貯湯タンク１０内を所定圧以下に保つため、給水配管１４の途中には、減圧弁１５が備えられている。また、貯湯タンク１０の下部の水導出口１０４からの水は、沸き上げ用送水ポンプ１６によりヒートポンプ往き配管１７を通ってヒートポンプユニット１の放熱器４に供給され、放熱器４で加熱された後、ヒートポンプ戻り配管１８を通って貯湯タンク１０の上部の温水導入口１０３から貯湯タンク１０内に戻される。このような沸き上げ用送水ポンプ１６、ヒートポンプ往き配管１７、放熱器４およびヒートポンプ戻り配管１８により貯湯回路が構成されている。
【００１６】
貯湯タンク１０の上部の温水導出口１０１から出た湯は、給湯配管１９を通って、混合弁２０または混合弁２１に供給される。混合弁２０に供給された貯湯タンク１０からの湯は、設定温度の湯水となるように、混合弁２０で給水配管１４から分岐した給水分岐配管１４ａからの給水と混合された後、図示省略する電磁弁が開かれた場合に注水配管２２から浴槽戻り配管２３または浴槽往き配管２４を通して浴槽２５に供給される。一方、混合弁２１に供給された貯湯タンク１０からの湯は、設定温度の湯水となるように、混合弁２１で給水分岐配管１４ａからの給水と混合された後、給湯口（蛇口）２６に供給される。
【００１７】
また、貯湯式給湯機１００は、熱交換器１１を用いて貯湯タンク１０に貯えられている高温水と浴槽水とを熱交換させて浴槽水を温め直す追焚き運転を行うための構成を備えている。すなわち、貯湯式給湯機１００は、給湯配管１９、配管２７、熱交換器１１、タンク側送水ポンプ２８および配管２９を備える熱交換器１１の一次側送水回路３０を備えている。また、貯湯式給湯機１００は、浴槽戻り配管２３、風呂側送水ポンプ３１、熱交換器１１および浴槽往き配管２４を備える熱交換器１１の二次側送水回路３２を備えている。
【００１８】
貯湯タンクユニット２には、貯湯式給湯機１００を総合的に制御する制御部３３が設置されている。制御部３３には、ヒートポンプユニット１、沸き上げ用送水ポンプ１６、混合弁２０、２１、タンク側送水ポンプ２８、および風呂側送水ポンプ３１などが電気的に接続されている。また、制御部３３には、貯湯タンク１０の外側鏡板１０６ａ（図２参照）の外表面温度を検出する温度センサ３４が電気的に接続されている。更に、制御部３３には、貯湯式給湯機１００を遠隔操作するためのリモコン３５が電気的に接続されている。リモコン３５は、各種の操作スイッチ類３５ａとともに、貯湯式給湯機１００の設定および運転状態を表示する表示部３５ｂを備えている。
【００１９】
上述した構成を有する貯湯式給湯機１００において、貯湯タンク１０内の水を沸き上げる沸き上げ運転時には、貯湯運転信号に従ってヒートポンプユニット１が運転される。その結果、冷媒は、圧縮機３によって圧縮されて高温高圧となり、放熱器４で冷却され、膨張弁５により減圧され、蒸発器６により大気から吸熱して蒸発し、圧縮機３に戻る。また、沸き上げ用送水ポンプ１６が駆動されることによって、貯湯タンク１０の下部の水導出口１０４からヒートポンプ往き配管１７を通って放熱器４に水が供給される。放熱器４に供給された水は、放熱器４で加熱された後に貯湯タンク１０の上部の温水導入口１０３から貯湯タンク１０内に流入する。従って、高温水が、貯湯タンク１０の上部から順次貯湯される。
【００２０】
図２は、図１に示す貯湯タンク１０周辺の構成を示す拡大断面図である。図３は、図２に示す上部鏡板１０６の外側鏡板１０６ａおよび内側鏡板１０６ｂと胴板１０５との接合部周辺の構成を示す拡大断面図である。
【００２１】
図２に示すように、貯湯タンク１０は、胴板１０５と、胴板１０５に接合される上部鏡板１０６および下部鏡板１０７とを備えている。上述した温水導出口１０１および温水導入口１０３は、上部鏡板１０６に溶接により接続されており、水導入口１０２および水導出口１０４は、下部鏡板１０７に溶接により接続されている。また、上述した真空断熱材１２は、主に胴板１０５の周囲を覆うように設置されており、更に、断熱材１３は、真空断熱材１２の周囲を覆うように設置された断熱材１３ａと、下部鏡板１０７を直接的に覆う断熱材として別途設置された断熱材１３ｂとからなる。
【００２２】
胴板１０５は、一例として厚さ０．５〜１．５ｍｍのステンレス鋼板を円筒状に丸め、継ぎ目をＴＩＧ溶接等で溶接することで、円筒状に製作されている。また、上部鏡板１０６および下部鏡板１０７は、胴板１０５と同様のステンレス鋼板を皿型（略半球状）に絞り加工することで製作されている。貯湯タンク１０は、このように製作された胴板１０５と上部鏡板１０６、および胴板１０５と下部鏡板１０７とがそれぞれ外側周溶接部１０８においてＴＩＧ溶接等で周溶接することによって、密閉された缶体として形成されている。
【００２３】
本実施形態では、上記のように構成された貯湯タンク１０の上部鏡板１０６を、貯湯タンク１０の外郭を形成する外側鏡板１０６ａと、接水側を形成する内側鏡板１０６ｂとによる２重構造で構成している。また、図３に示すように、上部鏡板１０６側の胴板１０５の端部には、胴板１０５の中心側に折り曲げられたフランジ部１０５ａが形成されている。このフランジ部１０５ａの折曲部（根元部）には、外側鏡板１０６ａの端部をＴＩＧ溶接等で周溶接することによって接合するための上記外側周溶接部１０８が設けられている。また、フランジ部１０５ａの先端部には、内側鏡板１０６ｂの端部周辺部位を同様に周溶接によって接合するための内側周溶接部１０９が設けられている。このような構成によって、外側鏡板１０６ａと内側鏡板１０６ｂとの間に、内部空間１０６ｃが形成されている。
【００２４】
また、図２に示すように、外側鏡板１０６ａには、図示省略する減圧装置（真空引き装置）を接続するための減圧装置接続口１１０が設置されている。上部鏡板１０６の内部空間１０６ｃは、減圧装置によって減圧することで真空状態とされる。上部鏡板１０６（外側鏡板１０６ａ）の外表面は、胴板１０５との接合部（外側周溶接部１０８）の近傍において胴板１０５の外表面と同一曲面となるように形成されている。そして、胴板１０５を覆う真空断熱材１２は、胴板１０５側から外側周溶接部１０８を越えて外側鏡板１０６ａ（より具体的には、外側鏡板１０６ａのストレート部１０６ａ１）をも覆うように延設されている。
【００２５】
また、図３に示すように、上部鏡板１０６の内部空間１０６ｃ内には、空気中に含まれる酸素や水分等を吸着するゲッター材１１１が設置されている。
【００２６】
また、制御部３３は、上記減圧装置を用いて内部空間１０６ｃの減圧を行った際の外側鏡板１０６ａの外表面温度を温度センサ３４によって検出し、初期検出温度として記憶する。そして、制御部３３は、貯湯式給湯機１００の使用中に、外側鏡板１０６ａの外表面温度の初期検出温度からの上昇度合いを判断する。内部空間１０６ｃの真空度が低下すると、貯湯タンク１０内の高温の湯から外側鏡板１０６ａへの内部空間１０６ｃを介して熱伝達が促進され、外側鏡板１０６ａの外表面温度が上昇する。そこで、本実施形態では、制御部３３は、この温度上昇度合いが所定値以上である場合には、内部空間１０６ｃの真空度が低下したと判断し、真空度が低下したことを示す情報を表示部３５ｂを用いて報知する。より具体的には、表示部３５ｂは、例えば、サービス（減圧装置を接続して真空度を再度確保する動作）が必要なことを表示する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態では、真空状態とされる内部空間１０６ｃを有する２重構造に構成された上部鏡板１０６を備えており、かつ、真空断熱材１２が胴板１０５と上部鏡板１０６との接合部（外側周溶接部１０８）を越えて上部鏡板１０６（外側鏡板１０６ａ）をも覆うように延設されている。内部空間１０６ｃを形成する外側周溶接部１０８から内側周溶接部１０９までの部位は、熱橋となって断熱に対して悪影響となる部位であるが、上記のように真空断熱材１２を延設させているので、高い断熱性能を確保することができる。また、貯湯タンク１０の上部を上述した断熱構造とすることは、温度による水の密度変化を利用する貯湯式給湯機１００においては最も高温の湯が貯えられる部分の断熱性能を高めることになるので保温効率の改善に有効である。また、上部鏡板１０６自体が断熱構造となっていることで、貯湯タンク１０の上部に別の断熱材を配置する必要がなく、混合弁２０、２１や給湯配管１９等の配管のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態では、上部鏡板１０６（外側鏡板１０６ａ）の外表面を、胴板１０５との接合部（外側周溶接部１０８）の近傍において胴板１０５の外表面と同一曲面となるように形成している。これにより、断熱係数は高いが複雑な曲面への配置が難しい真空断熱材１２を用いて、外側周溶接部１０８周辺（上記熱橋となる部位）を覆うことが可能となる。また、胴板１０５の端部に胴板１０５の中心に向けて施したフランジ加工によるフランジ部１０５ａの先端部で内側鏡板１０６ｂをガイドし、かつ、当該フランジ部１０５ａの折曲部（根元部）で外側鏡板１０６ａをガイドすることで、内部空間１０６ｃの形状を安定させることができる。
【００２９】
また、上部鏡板１０６の内部空間１０６ｃ内に設置したゲッター材１１１によって、内部空間１０６ｃの真空度を保持することができる。更に、内部空間１０６ｃの真空度が低下した場合には、貯湯タンク１０の設置後であっても減圧装置接続口１１０を利用することで、減圧装置を用いて減圧度（真空度）を再度確保することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態では、貯湯式給湯機１００の使用中に、外側鏡板１０６ａの外表面温度の上昇度合いが所定値以上である場合には、内部空間１０６ｃの真空度が低下したと判断され、真空度が低下したことを示す情報が表示部３５ｂを用いて報知される。このため、貯湯式給湯機１００の設置後における内部空間１０６ｃの真空度の低下によって、貯湯タンク１０の保温性能が低下するのを防止することができる。
【００３１】
ところで、上述した実施の形態１においては、上部鏡板１０６の全体を２重構造で構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上部鏡板の一部に、２重構造にしない部位を設けるようにしてもよい。例えば、上部鏡板に設けられる温水導入口および温水導出口のうちの少なくとも一方を、上記２重構造にしない部位とすることも製造上有効である。
【００３２】
また、上述した実施の形態１においては、制御部３３によって内部空間１０６ｃの真空度が低下したと判断された場合に、真空度が低下したことを示す情報を表示部３５ｂを用いて視覚的に報知するようにしている。しかしながら、本発明の報知手段は、これに限定されるものではなく、内部空間の真空度が低下したことを示す情報を音声によって報知するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  ヒートポンプユニット
２  貯湯タンクユニット
１０  貯湯タンク
１２  真空断熱材
３３  制御部
３４  温度センサ
３５  リモコン
３５ｂ  表示部
１００  貯湯式給湯機
１０５  胴板
１０５ａ  胴板のフランジ部
１０６  上部鏡板
１０６ａ  上部鏡板の外側鏡板
１０６ａ１  外側鏡板のストレート部
１０６ｂ  上部鏡板の内側鏡板
１０６ｃ  内部空間
１０７  下部鏡板
１０８  外側周溶接部
１０９  内側周溶接部
１１０  減圧装置接続口
１１１  ゲッター材
【図１】
2011257012.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011257012.tif 000005