(57)【要約】  【課題】  本発明は、配管や機能部品の配置の自由度や、断熱材を取り付ける際の作業性を確保しつつ、断熱した貯湯タンク表面からの放熱抑制することで、貯湯タンク内の湯の温度低下を抑えることを目的とするものである。  【解決手段】  本発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンクを収納する筐体とを備え、上記貯湯タンクの周囲に断熱材を配置すると共に、上記筐体内面に断熱材を配置する貯湯タンクの断熱構造である。また、本発明は、上記の給湯タンクにおいて、更に、貯湯タンクの周囲に取付けられた断熱材と筐体内面の断熱材との間の空間に、配管や機能部品を配置した貯湯タンクの断熱構造である。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、この貯湯タンクを収納する筐体とを備え、前記貯湯タンクの周囲に断熱材を配置すると共に、前記筐体内面に断熱材を配置した貯湯タンクの断熱構造。
【請求項２】
請求項１において、更に、貯湯タンクの周囲に取付けられた断熱材と、筐体内面の断熱材との間の空間に、配管を配置した貯湯タンクの断熱構造。
【請求項３】
請求項１又は２において、更に、貯湯タンクの周囲に取付けられた断熱材と、筐体内面の断熱材との間の空間に、機能部品を配置した貯湯タンクの断熱構造。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、配管が断熱材を被覆された貯湯タンクの断熱構造。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、貯湯タンクの周囲に配置した断熱材が、グラスウールである貯湯タンクの断熱構造。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、筐体内面に配置した断熱材が、発泡成形体である貯湯タンクの断熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気温水器、ヒートポンプ式給湯器、太陽熱集熱式給湯器のような貯湯式給湯器の貯湯タンクの断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式給湯器は、電気温水器やヒートポンプ式給湯器等で沸き上げた湯を、貯湯タンクに貯湯する方式が用いられており、ランニングコスト低減の要求から、貯湯タンクに対しては、貯湯した湯の保温性能の向上が求められている。一方、地球環境保護に適しており、また、安い深夜電力を利用してコスト低減が可能であり、かつ、高温水とすることができることから、近年、発熱源として、炭酸ガス冷媒を用いたヒートポンプ式の貯湯式給湯器が、多く使われ始めている。このため、貯湯タンクの保温性能の向上は、ますます重要性を増している。
【０００３】
図１は、このようなヒートポンプ式給湯器システムの一例である。ヒートポンプ２０により沸き上げられたお湯は、貯湯タンク２３に貯められ、保温状態で貯湯される。貯湯タンク２３のお湯は、混合弁３８によって、所望の温度となるように水と混合された後、浴槽２１で使用される。あるいは、混合弁３７によって、所望の温度となるように水と混合された後、シャワーや台所の給湯栓で使用される。
【０００４】
貯湯タンク２３のお湯を保温するための断熱構造として、従来、貯湯タンク表面にグラスウールや発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等の発泡成形断熱材を取付けるものが知られている。
【０００５】
図３は、従来も用いられている貯湯タンクの構造図の例である。貯湯タンク２の表面はタンク断熱材３に覆われ、貯湯タンク２に接続された銅配管７が設けられており、その周囲が、本図のような箱状もしくは円筒状の筐体１で覆われた構造となっているのが一般的である。筺体１の材質は、鋼鈑などが用いられる。
【０００６】
しかし、このような断熱構造では、断熱材３がない場合に比べると貯湯タンクからの放熱は防げるものの、筐体１には断熱材がないため、タンク断熱材３の外側は、筐体内であっても、筐体の外の外気を同程度の温度に曝されることになり、保温効果は十分でない場合があった。このため、冬季やお湯の使用量が多い場合は、湯切れの心配があり、容量の大きな貯湯タンクが必要となったり、またその分お湯を沸かすコストがかかる問題があった。そこで、断熱効果及び保温効果を向上させるため、貯湯タンクと筐体との間の空間を埋めるように熱可塑性樹脂発泡成形体からなる断熱材を用い、かつ、貯湯タンク周側面と断熱材の内面との間に空間部を形成する方法が知られている（特許文献１）。
【０００７】
また、図３の断熱構造では、貯湯タンク２周囲で断熱材に接している部分の放熱は防げるものの、貯湯タンク２より設けられている配管、貯湯タンク２を支えているタンク脚４や貯湯タンク２に接合する板金部品、機能部品などからの放熱に対する効果は小さい。そこで、放熱が大きい配管部分に発泡ポリエチレンなどの発泡成形断熱材を巻く方法（特許文献２）、成型断熱材に配管を収める配管用溝部を設ける方法（特許文献３）で、配管からの放熱を抑える方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２５１５２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３９３４号公報
【特許文献３】特開２００２−３１０５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法では、成形断熱材を使用するため、貯湯タンクと筐体との空間に配管や機能部品がある場合、それらの形状や配置に合わせて成形するのは困難であるため、配管や機能部品の配置に制限があった。また、一旦成形してしまうと配管や機能部品の形状・配置に変更が生じた場合、取り付けることができず、自由度がない問題があった。このため、結果的には、生産性が悪く、コストがかかる問題があった。
【０００９】
特許文献２の方法では、配管の間隔や引き回しによっては、断熱材を巻き付けることが困難なため作業性が悪い場合や、断熱材を巻き付けることができないため結果的に断熱効果を向上することができない場合があった。
また、特許文献３の方法では、特許文献１と同様に、配管や機能部品の配置の制限や、設計の自由度が少ない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような状況に鑑みて、配管や機能部品の配置の自由度や、断熱材を取り付ける際の作業性を確保しつつ、断熱した貯湯タンク表面からの放熱を抑制することで、貯湯タンク内の湯の温度低下を抑えることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）  本発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンクを収納する筐体とを備え、前記貯湯タンクの周囲に断熱材を配置すると共に、前記筐体内面に断熱材を配置した貯湯タンクの断熱構造である。
（２）  項（１）において、更に、貯湯タンクの周囲に取付けられた断熱材と、筐体内面の断熱材との間の空間に、配管を配置した貯湯タンクの断熱構造である。
（３）  項（１）又は（２）において、更に、貯湯タンクの周囲に取付けられた断熱材と、筐体内面の断熱材との間の空間に、機能部品を配置した貯湯タンクの断熱構造である。
（４）  項（１）〜（３）の何れかにおいて、配管が、断熱材を被覆された貯湯タンクの断熱構造である。
（５）  項（１）〜（４）の何れかにおいて、貯湯タンクの周囲に配置した断熱材が、グラスウールである貯湯タンクの断熱構造である。
（６）  項（１）〜（５）の何れかにおいて、筐体内面に配置した断熱材が、発泡成形体である貯湯タンクの断熱構造である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、貯湯タンクの断熱構造は、貯湯タンク周囲に取り付けられた断熱材と筺体内面の断熱材によって２重断熱構造となっており、筺体内面に断熱材が設けられていることから、貯湯タンク周囲に設けた断熱材からの放熱があっても、この熱は、貯湯タンクの断熱材と筺体内面の断熱材との間にできる空間に留めておくことが可能となる。すなわち、この空間の温度が上昇することから、放熱箇所との温度差が、従来に比べ小さくなることにより放熱量が小さくなり、貯湯タンク内の湯の温度低下を抑えることができる。
【００１３】
貯湯タンク周囲の断熱材と筺体内面の断熱材とに挟まれた空間に、配管や機能部品を配置した場合は、貯湯タンク内の湯から配管や機能部品に伝わる熱の放熱を、筺体内面の断熱材によって外気へ放熱するのを抑えることができる。また、空間に配置するだけなので、配管や機能部品の配置の制限が少なく、設計の自由度が大きい。また、個々の配管や機能部品毎に断熱材を取り付ける手間を省くことができ、作業性が改善する。さらに、外気温度の影響は、筺体内面の断熱材によって緩和され、冬季においても筺体内部の配管および機能部品の凍結を抑制することができる。
【００１４】
また、貯湯タンク周囲の断熱材と筺体内面の断熱材とに挟まれた空間に、配管や機能部品を配置した上、配管に断熱材を取り付けた場合は、さらに、貯湯タンクの保温性能が向上する。
【００１５】
さらに、筺体内面に配置した断熱材を、板状の発泡成形体とすることにより、メンテナンス時の配管および機能部品の取り外しが、従来と同じように外装を外すことで配管および機能部品を扱えるため、作業性を損なわず保温性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に用いる貯湯タンクの断熱構造は、貯湯タンクとその周囲に断熱材が貼られ、筐体内部に取付けた断熱材との間に、断熱材で挟まれた空間を形成する構造とする。このように筺体内面に断熱材を設けることにより、貯湯タンク周囲に設けた断熱材からの放熱があっても、この熱は、貯湯タンクの断熱材と筺体内面の断熱材との間にできる空間に留めておくことが可能となる。すなわち、この空間の温度が上昇することから、放熱箇所との温度差が、従来に比べ小さくなることにより放熱量が小さくなり、貯湯タンク内の湯の温度低下を抑えることができる。
【００１７】
本発明の断熱構造における前記空間は、空間内の空気からの放熱を抑制するため、できるだけ狭い方が好ましい。但し、貯湯タンクには配管や機能部品が付帯するのが通常であるため、前記空間は、これらを収納できる広さであることが好ましい。この空間に、貯湯タンクに接続する配管や機能部品を配置することにより、貯湯タンク内の湯から配管や機能部品に伝わる熱の放熱を筺体内面の断熱材によって外気へ放熱するのを抑えることができる。この配管や機能部品からの放熱によって、空間内の空気が暖められ、貯湯タンクの断熱材からの放熱をさらに抑えることが可能になる。
また、本発明では、前記空間を設けるだけなので、個々の配管や機能部品に合わせて断熱材を成形し、これらを収納するための溝を設ける必要がないため、共通部品を使用でき、生産コストが低減できる。また、断熱材を個々の配管や機能部品毎に取り付ける必要がないため、作業性が改善する。また、配管や機能部品の配置の制限が少なく、設計自由度が大きい。さらに、外気温度の影響は、筐体内部の断熱材によって緩和され、冬季においても筺体内部の配管および機能部品の凍結を抑制することができる。
【００１８】
本発明における上記空間内にある配管は、貯湯タンクとの接続部付近など放熱の大きいところに、発泡ポリエチレンなどの断熱材を取付けることが好ましい。例えばヒートポンプなどの集熱器より沸き上げた湯を貯湯タンクに貯湯する際は、その配管に直接断熱材を取り付けることにより、保温効果が大きくなる。これによって、さらに保温性を改善することができる。
【００１９】
本発明における上記空間にある機能部品は、上述した配管と同様に、放熱の大きいところには、直接断熱材を取り付けることが好ましい。これによって、さらに保温性を改善することができる。
但し、例えば、給湯、注湯、沸き上げ等の制御を行うための制御基板は、高い雰囲気温度に曝すのは信頼性上好ましくないため、上記空間の外側に備え付ける構造とすることで、基板の冷却対策を行うのが好ましい。
【００２０】
本発明に用いる貯湯タンクは、電気温水器、ヒートポンプ式給湯器等で一般的に使用されているものと同様であり、特別な材質や形状等を要しない。例えば、ステンレス等を用いた、円筒状や箱状の形状のものが使用できる。
【００２１】
本発明に用いる筐体は、タンク給湯器の内部を雨、風等の環境から防ぐためのものであるが、その他に貯湯タンクを支える機能も果たしている。このため、その材質は、耐候性、耐腐食性、機械的強度の観点から、鋼板や樹脂材などが用いられる。また、筐体の形状は、貯湯タンクを覆うことができるものであれば良いが、筐体内部に断熱材を取付けるため、その作業性を考慮すると円筒状もしくは箱状で、パーツにして組立てられることが好ましい。
【００２２】
本発明における機能部品は、従来の使用例を上げると三方弁、電磁弁、流量センサ、水位センサ、水流スイッチ、循環ポンプなどがあり、給湯タンクの機能に応じて、配管経路に接続部を設けて使用される。
【００２３】
本発明における貯湯タンク周囲の断熱材の材質は、貯湯タンクの保温のために一般的に使用されるものであれば、特に限定するものではない。熱伝導率が低く、厚みが大きければそれだけ高い断熱性が得られる。このため、柔軟性があって貯湯タンクに巻き付け易く、かつ安価なグラスウールを用いるのが好ましい。その他に、ロックウール、ポリスチレンフォーム、発泡ポリスチレン、硬質ウレタンフォーム、発泡ポリスチレン、フェノールフォーム、発泡ガラス、炭化カルシウムや、コルク、セルロース等の植物性繊維系断熱材、ウール等の動物性断熱材、その他に真空断熱材なども用いることができる。
【００２４】
本発明における貯湯タンク周囲の断熱材の取り付け方法は、柔軟性があるグラスウール等の場合は、貯湯タンクに巻き付けて固定することで取付けることができる。発泡成形断熱材等の場合は、貯湯タンクの形状に合わせて成形したものを貯湯タンクに嵌め込んで固定することで取り付けることができる。
【００２５】
本発明における貯湯タンク周囲の断熱材の厚さは、保温性、断熱材のコスト、及び筺体内面の断熱材との空間に配管や機能部品が収まるための広さを確保することを考慮して設定する。一般的な貯湯タンク式給湯器の貯湯タンクと筐体の外形寸法に当てはめると、断熱材の熱伝導率によって変化するものの、断熱材の厚さは、好ましくは１０〜１００ｍｍの間で使用される。さらに、筺体のコンパクト化、貯湯量の確保、及び保温性能を考慮すると、３０〜７０ｍｍが好ましい。
【００２６】
本発明における貯湯タンク周囲の断熱材の取付け範囲は、放熱を抑えるため、貯湯タンクの周囲全面、筺体内面の全面に設けることが望ましい。また、コストや作業性と保温効果とのバランスを考慮して、貯湯タンクの底面等には設けないことも可能であるが、少なくともこれらの上部からその半分以上の範囲を覆うように設けることが望ましい。貯湯タンクの上部は温度が高いため、ここからの放熱を抑えることにより、断熱材のコストを低減しつつ保温効果を改善することができる。
【００２７】
本発明における筺体内面の断熱材の材質は、上述した貯湯タンク周囲の断熱材と同様のものを用いることができる。
【００２８】
本発明における筺体内面の断熱材の取り付け方法は、上述した貯湯タンク周囲の断熱材と同様の方法を用いることができるが、板状の発泡成形断熱材貼り付ける方法やウレタンフォームなどの吹き付けによる断熱が効率的な作業を行える点から好ましい。また、作業性の点から前断熱材、左右側面断熱材、背部断熱材、天部断熱材、底部断熱材といったように、筐体の部品毎に貼付けることが好ましい。
【００２９】
本発明における筺体内面の断熱材の取付け範囲は、必ずしも筐体内全面であることを要しない。例えば、筐体底は貯湯タンク脚と接続しており取付けの作業性が悪いため、この作業性を優先する場合、筺体内面の底部に断熱材を取付けなくてもよい。この場合でも空間の温度は温度が高い空気が上部へ対流するため保温効果を得ることができる。
また、例えば、メンテナンス性、作業性をよくするため、配管は、タンク前面に集約しているのが一般的であるため、断熱材が邪魔になる場合、このタンク前面となる部分の筺体内面に断熱材を取付けなくてもよい。左右側面断熱材、タンク上部断熱材と貯湯タンクの周囲の断熱材を密着もしくは隙間を狭めることで、給湯タンク前面の配管部周辺に断熱材で囲まれた空間が形成され保温性を有することができる。
さらに、例えば、タンクを支える脚や筐体を支える板金部品などが筐体と直接接続する部分は、構造上断熱材の取り付けは困難であるため、この部分の筺体内面には断熱材を取付けなくてよい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例について、保温性能試験の結果を基に、比較例とともに説明する。
【００３１】
図２は、本発明の１実施例である貯湯式タンクの断熱構造の断面図である。コンクリートブロック１０の上に設置した筐体１の内側、及び貯湯タンク２の周囲に断熱材を貼り付けた構造とした。
【００３２】
図３は、本発明の比較例の断面図である。コンクリートブロック１０の上に設置した筐体１の内側には断熱材が全く取り付けられていない点で実施例と異なるが、貯湯タンク２の周囲に断熱材を貼り付けた構造は上記実施例と同様である。
【００３３】
貯湯タンク２は、実施例と比較例の何れも、一般の貯湯式給湯器に使用されるもので、円筒状（円筒直径３８３ｍｍ、高さ１６６８．６ｍｍ）で、容量は１８５ｌである。この貯湯タンクの周囲のほぼ全面に、断熱材３として、グラスウール（厚さ５０ｍｍ、密度２４ｋｇ／ｍ３）を、貯湯タンク周囲に巻き付けることにより取付けた。断熱材のグラスウールは軽く柔軟性があるため、貯湯タンク２に巻き付けて取り付けるのは容易であった。
【００３４】
筐体１は、実施例と比較例の何れも、鋼板（厚さ０．６ｍｍ）を用い、各寸法は、図４に示す通りである。これをコンクリートブロックの上に設置した。実施例についてのみ、筐体１の内側のほぼ全面に、断熱材９として、グラスウール（厚さ２５ｍｍ、密度２４ｋｇ／ｍ３）を、貼り付けることにより取り付けた。この取付けも、グラスウールは切断し易く柔軟性があるため、筺体内面への取り付けは容易であった。
【００３５】
配管５、７は、実施例と比較例の何れも、銅材（厚さ０．７ｍｍ、管径１６ｍｍ）のものを、機能部品８は、三方弁を用いた。
【００３６】
これらの実施例と比較例を用いて、保温性の試験を行なった。その試験方法は、以下の通りである。タンクに７５℃の湯を満タン（１８５ｌ）に貯湯する。図５に示した貯湯タンク２の表面（１）〜（５）、機能部品８（三方弁）（６）、配管表面（７）（８）、および図６に示した筐体内部（９）〜（１１）の位置に、温度を測定するための温度センサを取り付けた。環境温度１０℃の条件にて、１３時間保持した際の各温度変化を測定した結果を、図７〜９に示す。図７はタンク表面温度（１）〜（５）の平均温度を示す。図８は筐体内部温度（９）〜（１１）の平均温度を示す。図９は配管（７）（８）の平均温度と機能部品（三方弁）（６）の温度を示す。
【００３７】
図７より、タンク平均温度は、実施例の方が比較例よりも高く、貯湯タンクの保温性に優れていることがわかった。これらの保温性能の差は１３時間後で約２℃であり、混合する水の水温を１５℃と想定すると、試験に用いた貯湯タンクの容量（１８５ｌ）の場合、１回の沸き上げ、すなわち１日分につき、４２℃のお湯として、給湯量が約１３ｌ増加するものと試算される。貯湯タンクの容量が大きくなれば、さらに給湯量は増加し、湯切れの防止や、ランニングコストが低減する効果が得られる。
【００３８】
図８より、筐体内部の温度は、実施例の方が比較例よりも高い温度を示すことがわかり、また、図９より、配管７および機能部品８（三方弁）の表面温度は、実施例の方が比較例よりも高いことがわかった。この図８と図９の結果から、実施例の断熱構造においては、タンク、配管およびタンク脚等からの放熱による熱量を筐体内部に留める作用があり、これによって、配管７および機能部品８（三方弁）の保温効果が得られる効果のあることが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ヒートポンプ式給湯器システムの一例である。
【図２】本発明の一実施例である貯湯式タンクの断熱構造の断面図である。
【図３】従来の貯湯タンクの断熱構造の一例（比較例）である。
【図４】貯湯式タンクの外装に用いる筺体の一例である。
【図５】保温試験における貯湯タンク表面の温度測定箇所である。
【図６】保温試験における筺体内部の温度測定箇所である。
【図７】保温試験における貯湯タンク表面の平均温度の経時変化である。
【図８】保温試験における筺体内部の平均温度の経時変化である。
【図９】保温試験における配管・機能部品表面の温度の経時変化である。
【符号の説明】
【００４０】
１…筐体、２…貯湯タンク、３…タンク断熱材、４…タンク脚、５…排水銅パイプ、６…止水栓、７…銅配管、８…三方弁、９…筺体内面断熱材、１０…コンクリートブロック、２０…ヒートポンプ、２１…浴槽、２２…排水栓、２３…貯湯タンク、２４…追焚き熱交換器、２５…循環ポンプ、２６…三方弁、２７…逃し弁、２８…三方弁、２９…電磁弁、３０…三方弁、３１…水流スイッチ、３２…循環ポンプ、３３…水位センサ、３４…逆止弁、３５…減圧弁、３６…給湯栓、３７…混合弁、３８…混合弁、３９…筐体
【図１】
2007085583.tif 000003
【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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