(57)【要約】【課題】貯湯タンクの周囲を囲む断熱材の断熱効果を高くし、発泡樹脂製の断熱材は、その肉厚寸法が厚くなるほど断熱性能が向上するが、貯湯タンクユニット内の収容空間に限りがあり、発泡断熱材の厚さも制限される。また、真空断熱材を用いる場合、保温性能は高くなるが製造コストが高くなる。【解決手段】貯湯タンクユニット内に設けられる貯湯タンクと、複数の断熱構造体を組み合わせて前記貯湯タンクの周囲を覆う断熱材を有し、この断熱材の周囲を覆う遮熱シートを備えている。【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、
複数の構造体を組み合わせて前記貯湯タンクの周囲を覆う断熱材と、
前記断熱材の少なくとも上部を覆う遮熱シートを
備えたことを特徴とする貯湯タンクユニット。
【請求項２】
前記貯湯タンクの上部に接続される湯水配管を有し、
前記貯湯タンク上部を覆う前記遮熱シートに、前記湯水配管が連通する連通孔を設けたことを特徴とする。請求項１に記載の貯湯タンクユニット。
【請求項３】
袋状に形成された前記遮熱シートを、前記貯湯タンクの上方から覆いかぶせて被覆することを特徴とする、請求項１ないし２のいづれかに記載の貯湯タンクユニット。
【請求項４】
前記断熱材の外表面側に設けられる電気部品箱と、
前記電気部品箱に設けられ、機器の運転状態を表示する表示部を備えており、
前記遮熱シートは前記断熱材及び前記電気部品箱を含む外周部を覆うとともに、前記表示部に面する開口部を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいづれかに記載の貯湯タンクユニット。
【請求項５】
前記請求項１ないし４のいづれかに記載の貯湯タンクユニットを有することを特徴とする給湯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、たとえば貯湯タンクユニットとこれを備えた給湯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯機などの電気式の給湯機器として、夜間の安価な電力を利用して温水を沸かし、沸かした温水を貯湯タンク内に貯めて昼間などに使用するものが知られている。
このため貯湯タンクには高い保温性が求められており、一般的な貯湯タンクは外郭を断熱材で囲まれた構成となっている。
断熱材としては、ビーズ発泡法による発泡樹脂製の断熱材が広く使用されており、金型内に発泡ビーズを入れ、加熱して発泡させることにより形成されている。断熱材の保温性は断熱材の肉厚寸法が大きくなるほど高くなる。
また、さらに高い保温性を求める場合には、真空断熱材が用いられる。
【０００３】
しかしながら、発泡樹脂製の断熱材は、その肉厚寸法が厚くなるほど断熱性能が向上するが、貯湯タンクユニット内の収容空間に限りがあり、発泡断熱材の厚さも制限される。
また、真空断熱材を用いる場合、真空断熱材そのものが非常に高価であると同時に、損傷による性能低下が著しく貯湯タンクのような曲面への取付が難しいなどの問題から、貯湯タンクユニット及び給湯機器のコストが高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態の目的は、安価で、貯湯タンクの保温性を高めることができる貯湯タンクユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の貯湯タンクユニットは、貯湯タンクと、複数の構造体を組み合わせて貯湯タンクの周囲を覆う断熱材と、断熱材の少なくとも上部を覆う遮熱シートを備えている。
また、このような構成を有する貯湯タンクユニットを備えた給湯機器である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態のヒートポンプ給湯機のシステム概略を示す図である。
【図２】第１の実施形態の貯湯タンクユニットの断熱材を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態の貯湯タンクユニットの筐体を取り外した状態を示す斜視図である。
【図４】第３の実施形態の貯湯タンクユニットの袋状遮熱シートを取り外した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の給湯機器としてヒートポンプ給湯機１００のシステム概略について、図１に基づいて説明する。
ヒートポンプ給湯機１００は、ヒートポンプユニット１と貯湯タンクユニット２を有しており、それぞれを往路配管６１と復路配管６２により接続されている。
【０００９】
ヒートポンプユニット１は例えば、筐体内に冷媒を圧縮する圧縮機４０、圧縮された冷媒により供給された水を加熱する水−冷媒熱交換器４１、冷媒を膨張させるための膨張弁４３、冷媒と外気を熱交換させるための冷媒−空気熱交換器４４を有しており、これらを順次冷媒配管で接続して二酸化炭素冷媒を封入した冷凍サイクルを構成している。冷媒−空気熱交換器４４の近傍には送風機４５が設けられており、冷媒と空気の熱交換を促進させるようになっている。また、圧縮機４０上流側の冷媒と水−冷媒熱交換器４１下流側の冷媒を熱交換させる内部熱交換器４２も設けられている。
【００１０】
貯湯タンクユニット２内には低温側タンク缶体３ａと高温側タンク缶体３ｂを有する貯湯タンク３が設けられている。低温側タンク缶体３ａ及び高温側タンク缶体３ｂは略同一形状の縦長円筒形状に形成されており、それぞれ上部と下部に湯水配管類が接続されている。低温側タンク缶体３ａ及び高温側タンク缶体３ｂは貯湯される湯を保温するための断熱材類に覆われている。また、低温側タンク缶体３ａ及び高温側タンク管体３ｂの側面には内部の湯水温度を検知するための複数の温度センサ５８がそれぞれ設けられており、上下方向に所定間隔を有して配置されている。これら温度センサ５８によりタンク缶体内の縦方向の温度分布を計測可能となっている。
【００１１】
貯湯タンクユニット２には往路配管６１、復路配管６２の他に、上水道から水を供給するための給水配管６３、浴室や台所等の利用側カランへ接続される利用側給湯配管６４、浴槽へ給湯するための風呂給湯管６５、浴槽から追炊き熱交換器５１へ湯水を送るための風呂戻り管６６が設けられている。また、これら湯水配管類に接続されるための接続部を有しており、これら接続部は後述する水路部品取り付け板９に集約され配置されている。
【００１２】
給水配管６３の接続部は減圧弁５４を介して低温側タンク缶体３ｂの下部に配管接続されており、低温側タンク缶体３ａ上部は湯水配管を介して高温側タンク缶体３ｂの下部に接続されている。これにより、低温側タンク缶体３ａに供給される水は高温側タンク缶体３ｂの下部に順次供給される。
また、低温側タンク缶体３ａの下方は往路配管６１の接続部に配管接続されており、高温側タンク缶体３ｂの上部には復路配管６２の接続部が配管接続されている。
【００１３】
据付後の使用状態において、給水配管に接続された低温側タンク缶体１１ａの下部には常に減圧弁５４により減圧された水道圧で水が供給され続けている。
貯湯タンク３内の水を沸き上げる際には、配管経路上に設けられた沸上循環ポンプ５３が動作し、タンク缶体３ａ下部に貯留された水が、往路配管６１を介してヒートポンプユニット１の水−冷媒熱交換器４１に送られる。この時、ヒートポンプユニット１の圧縮機４０の運転で送られた高温高圧の二酸化炭素冷媒により水が９０℃程度の高温の温湯に沸き上げられる。沸き上げられた高温の湯は復路配管６２を介してタンク缶体３ｂの上部に供給される。
【００１４】
これにより、タンク缶体３ｂの上方から順次高温の湯が貯留されていき、所定量の温湯が貯留されたところで、ヒートポンプユニット１の運転が終了し、貯湯運転が完了する。
上記貯湯運転は例えば電気代の安価な夜間に行われ、その後、温湯が使用されるまで貯湯タンク３内で保温され続けるようになっている。
【００１５】
貯湯タンクユニット２内には制御基板等を収納する金属箱体である電気部品箱１０が収納されている。電気部品箱１０には温度センサ５８やその他各種センサが接続されヒートポンプ給湯機１００の動作状況や外気情報などを収集し、図示しないリモコン等から入力された動作設定等に基づいて、ヒートポンプユニット１の冷凍サイクルを動作させ、湯水の出湯、追炊き等の運転に応じて混合弁やポンプ類の動作を行うようになっている。
【００１６】
次に図２及び図３を用いて貯湯タンクユニット２の内部構造について説明する。
図２は貯湯タンクユニット２内部に設けられる貯湯タンク３とその周囲を覆う断熱材類を取り外した状態を示す図であり、図３は貯湯タンクユニット２の筐体２０の上面パネル２０ａ、前面パネル２０ｂ、右側面パネル２０ｃ、左側面パネル２０ｄを取り外した状態を示す図である。
【００１７】
貯湯タンク３は、複数の固定脚８を有する底板７上方に、前後方向に低温側タンク缶体３ａ、高温側タンク缶体３ｂの順で立設配置されている。これら低温側タンク缶体３ａ、高温側タンク缶体３ｂは、上部断熱材１１ａ、右部断熱材１１ｂ、左部断熱材１１ｃ、下部断熱材１１ｄを組み合わせて構成される発泡断熱材１１で略全周囲を覆われている。
【００１８】
発泡断熱材１１の各部材は、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔質発泡ビーズを金型内に入れて加熱し、発泡させることにより形成される発泡樹脂製の立体構造に形成された複数の構造断熱部材である。
【００１９】
右部断熱材１１ｂ及び左部断熱材１１ｃは、貯湯タンク３の２本のタンク缶体それぞれの左右側面を覆う２分割した半円筒状に形成されており、これら右部断熱材１１ｂ及び左部断熱材１１ｃを当接させて係合することにより２つの略円筒状が前後に並んだ状態に構成される。
【００２０】
また、右部断熱材１１ｂ及び左部断熱材１１ｃには貯湯タンク３の側面に設けられる複数の温度センサ５８の配線を引出し可能にするための図示しない貫通孔が設けられている。
上部断熱材１１ａは２本のタンク缶体の上部形状に係合する椀状に形成されており、右部断熱材１１ｂ及び左部断熱材１１ｃの上端面と上部断熱材１１ａの下端面と当接し係合する形状となっている。
【００２１】
また、上部断熱材１１ａの上端部には貯湯タンク３に接続される配管類を連通する貫通孔が設けられており、この貫通孔には図示しない発泡樹脂製の蓋カバーが取付けられ、貯湯タンク３上部を覆っている。
【００２２】
下部断熱材１１ｄは２本のタンク缶体の下部形状に係合する椀状に形成されており、右部断熱材１１ｂ及び左部断熱材１１ｃの下端面と当接し係合する形状となっている。
また、下部断熱材１１ｄには貯湯タンク３に接続される配管類を連通する貫通孔と貯湯タンク３を支持する脚部を連通するための貫通孔が設けられている。
【００２３】
さらに高温側タンク缶体３ｂ周囲の発泡断熱材１１は、さらのその周囲を遮熱シート１５により被覆されている。遮熱シート１５は例えば、空気透過性の少ないポリエステルフィルムにアルミ薄膜を溶着させた略矩形状のアルミ遮熱シートであり、発泡断熱材１１の後方側左右側面と上面を覆うように被覆している。換言すれば、高温側貯湯タンク３ｂ上部の周囲を覆うように被覆している。また、遮熱シート１５は、上部発泡断熱材１１ａの凹凸・曲面形状にあわせて折曲げられと同時に、高温側タンク缶体１１ｂ上部に接続された配管を連通させるため中央部が開放され連通孔１５ａが形成されている。
【００２４】
また、遮熱シート１５には貯湯タンク３の側面に設けられる温度センサ５８から引き出される配線を連通させるための図示しない連通孔が設けられている。
遮熱シート１５は、切取り、貼り合わせ等の加工が容易であり、上記配管類や配線類を連通する連通孔を設け、さらにその上部から同じ材質の遮熱シートを部分的に覆いかぶせることができる。
【００２５】
発泡断熱材１１の前面には、追炊き熱交換器５１や混合弁、追炊き循環ポンプ５２、沸上循環ポンプ５３などの湯水配管経路の各種構成部品や電気部品箱１０を固定するための凹凸部が形成されており、図３に示すように、各機能部品が配置される。
また、発泡断熱材１１の前面には風呂循環ポンプ５２や沸上循環ポンプ５３やその混合弁等の機能部品が集約されて配置されている。そして、これら機能部品に接続される配管類の接続部は、貯湯タンクユニット３前面下方に配置された水路部品取り付け板９に集約されて配置されており、据付時の配管接続作業を容易に行うことができるようになっている。
【００２６】
また、貯湯タンクユニット２の筐体２０の前面パネル２０ｂには窓部２１ａ、２１ｂが設けられており、前面パネル２０ｂを取り外すことなく、電気部品箱１０に設けられた表示部を視認可能となり、配管に設けられた開閉栓等を操作可能となっている。
【００２７】
上記のように、発泡断熱材１１の外周を遮熱シート１５で覆うことで、接触による熱伝導だけでなく赤外線（電磁波）による輻射熱による熱エネルギーの放出を抑えることができ、高い断熱・遮熱性能を得ることができる。
【００２８】
輻射熱は、プランクの法則に従い摂氏１００℃程度の熱源は波長５μｍ付近にピークを持つ赤外線を放射することが知られている。この赤外線の周波数は、プラスチック、塗料、繊維、木材などを形成するＣ、Ｈ、Ｏ結合で構成される材料の共振周波数に近く、これらの材料に対しては分子の振動として熱エネルギーに変換され、温度上昇を招く要因となる。
【００２９】
しかし、一般的な貯湯タンク用断熱材として用いられる発泡樹脂断熱材は、多孔質で空気を多く含んだものであるため、赤外線を吸収しにくく、そのほとんどが透過してしまう。
【００３０】
そのため、発泡樹脂断熱材の外周面にアルミ材料等の遮熱シート１５を配置することで、発泡樹脂材を透過した赤外線を、遮熱シート１５表面により反射し、貯湯タンクユニット２外部へ放射・発散されることを抑制することができる。
【００３１】
アルミ金属表面のように電磁波が当たった面に自由電子があると、電子が電磁波の周波数に共振して振動を起こし、それが、同じ周波数の電磁波を放射することで反射という現象が起こる。赤外線領域で錆や欠陥のない光沢のあるアルミニウム表面での反射率は、９０％以上となるため、輻射熱としての熱エネルギーの流出を抑制することができる。
【００３２】
遮熱シート１５は、タンク缶体から発せられ発泡断熱材を透過した赤外線を反射し、貯湯タンクユニット２外へ放出され、熱エネルギーが失われることを抑えることができる。
また、タンク缶体表面を発泡断熱材で覆い、さらにその上から遮熱シートで被覆することで、熱伝導と輻射による熱放出を効率よく抑制することができる。
【００３３】
さらに、遮熱シートで貯湯タンク１１の上部を覆うように被覆することで、複数の構造体を組み合わせる発泡断熱材による断熱構造を用いていても、発泡断熱材の継ぎ目等の隙間から、タンク缶体に接触する空気が上昇しタンク上方へ向かう空気の流れを遮断することができ、空気の対流による熱エネルギーの放出を抑えることができる。
【００３４】
また、発泡断熱材１１の厚さは、タンク管体表面から遮熱シート１５への熱伝導を遮断することができるだけの厚さを有しており、これにより遮熱シート１５自体が加熱され、遮熱シート１５自体から赤外線が発せられることがない。
すなわち、貯湯タンク３と発泡断熱材１１との間ではなく、発泡断熱材１１の外周面に遮熱シート１５を配置することにより、接触による遮熱シート１５への熱伝導がほとんどなく、遮熱シート１５自体から輻射熱を発することがないため、より高い断熱・遮熱性能を確保することができる。
【００３５】
特に、発泡断熱材１１の発泡倍率を３０〜６０倍とし、平均厚さを２０ｍｍ〜５０ｍｍとし、発泡断熱材表面積の３０％以上を遮熱シートで被覆することで、高い断熱・遮熱性能を得ることができる。
【００３６】
また、発泡断熱材１１の厚さは最小値１０ｍｍ、最大値６０ｍｍの範囲内とすることで、良好な断熱性能と製造性を両立することができる。
また、発泡断熱材１１を覆う遮熱シート１５の膜厚を０．１ｍｍ〜０．４ｍｍとし、引張強度を５００ｋｇ／ｍ＾２とすることで、良好な遮熱・断熱性能が得られると同時に、発泡断熱材１１が角ばった立体構造に形成された場合であっても、遮熱シート１５が破れにくく、製造時の被覆・組み立て作業を容易に行うことができる。
【００３７】
上記のように遮熱シート１５を用いることで、発泡断熱材１１の表面が曲面や凹凸形状を有する立体構造であっても必要な箇所を容易に被覆することができる。
また、遮熱シート１５のように発泡断熱材１１とは別体のシートを覆いかぶせる構成とすることで、製造時や据え付け時、その他メンテナンス時等に誤ってシートが破損した場合にも、貼り換え等の補修が容易で高い断熱・遮熱性能の維持することができる。
【００３８】
また、多少の傷や穴開きが発生しても、真空断熱材のように著しい断熱性能の低下は生じないため、信頼性の高い貯湯タンクユニット２とすることができる。
【００３９】
上記のような貯湯タンクユニット２をヒートポンプ給湯機１００に用いることで、電気料金の安い夜間にヒートポンプユニット１を運転し、貯湯タンク１１内に９０℃前後の高温の湯を貯湯するシステムでも、貯湯運転から温湯を利用する時点までに失われる熱エネルギーが少なく、湯切れによる再沸き上げ運転の頻度を少なくすることができ、消費電力の少ない給湯機器とすることができる。
また、製造容易で、信頼性の高い給湯機器とすることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の貯湯タンクユニット２について説明する。
上記第１の実施形態では、貯湯タンク３の高温側タンク缶体３ｂ側の発泡断熱材１１外周面を遮熱シート１５で被覆したが、本第２の実施形態では、低温側タンク缶体３ａ及び高温側タンク缶体３ｂを含む発泡断熱材１１全体を覆うようにしても良い。これに伴い、電気部品箱１０や混合弁等の配管部品類は、発泡断熱材１１の外周面を覆う遮熱シート１５の外側面に設置される。
【００４１】
このように遮熱シート１５で貯湯タンク３の全体を覆うことにより、より遮熱・断熱性能の高い貯湯タンクユニットとすることができると同時に、遮熱シートの上に電気部品箱１０や配管部品類を配置することで、部品組み付け作業を容易に行うことができ、表示部の確認やメンテナンス時の修理・交換作業を容易に行うことができる。
また、遮熱シート１５を、折曲げ・湾曲が容易なシート状としているため、電気部品箱１０等を係止するための凹凸部に合わせた形状に覆うことがで容易に可能となる。
【００４２】
また、遮熱シート１５は多少の穴開きが生じた場合にも、著しい性能の低下は生じないため、遮熱シート１５の外周側から発泡断熱材１１へ螺子を打ち込んだ場合でも、良好な遮熱・断熱性能を維持することができる。例えば、電気部品箱１０を発泡断熱材へ螺子固定する場合、遮熱シート１５の外周面側から、螺子打ちを行い固定してもよい。
【００４３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の貯湯タンクユニット５について、図４に基づいて説明する。なお、第１の実施形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
【００４４】
貯湯タンクユニット５は、第１の実施形態の貯湯タンクユニット２同様に、ヒートポンプユニット１に湯水配管により接続され、湯水を貯湯する貯湯タンク３を有しており、その内部構造も略同一の構成を有している。
【００４５】
第１の実施形態の貯湯タンクユニットと異なる構成として、貯湯タンク３を覆う発泡断熱材１１には、下方が開口した袋状の袋状遮熱シート３０が被覆されている。
【００４６】
袋状遮熱シート１５は、第１の実施形態の遮熱シート１５と同質のアルミ遮熱シートで下方が開口し上方が閉塞した略袋状に形成されている。図４に示すように、貯湯タンクユニット５を製造する際には、貯湯タンク３に発泡断熱材１１を取付けて、その上部から袋状に形成された袋状遮熱シート３０を覆いかぶせることで貯湯タンク３全体を被覆することができる。さらに、貯湯タンク３上部に接続される湯水配管類も被覆することで、配管内に滞留している湯水からの輻射放熱も抑えることができる。
【００４７】
第３に実施形態の袋状輻射シート３０には、電気部品箱１０や筐体２０の前面パネル２０ｂに設けられた窓部２１ａ，２１ｂに面する部位を切抜くことで外部からの表示確認や操作を可能としている。
【００４８】
なお、上記第１ないし第３の実施形態では、１つの缶体を４つの発泡断熱材で覆う場合を例に挙げて説明したが、２つやさらに細分化した構成としてもよい。
また、上記実施形態では２本のタンク缶体を有する貯湯タンクについて説明したが、１本のタンク缶体のみを有する貯湯タンクとしてもよい。
【００４９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１００…ヒートポンプ給湯機、１…ヒートポンプユニット、２…貯湯タンクユニット、３…貯湯タンク、３ａ…低温側タンク缶体、３ｂ…高温側タンク缶体、７…底板、８…固定脚、９…水路部品取り付け板、１０…電気部品箱、１１…発泡断熱材、１１ａ…上部発泡断熱材、１１ｂ…右部発泡断熱材、１１ｃ…左部発泡断熱材、１１ｄ…下部発泡断熱材、１５…遮熱シート、１５ａ…連通孔、２０…筐体、２０ａ…上面パネル、２０ｂ…前面パネル、２０ｃ…右側面パネル、２０ｄ…左側面パネル、２０ｅ…背面パネル、２１ａ…窓部、２１ｂ…窓部、３０…袋状遮熱シート、４０…圧縮機、４１…水−冷媒熱交換器、４２…内部熱交換器、４３…膨張弁、４４…冷媒−空気熱交換器、４５…送風機、５１…追炊き熱交換器、５２…風呂循環ポンプ、５３…沸上循環ポンプ、５４…減圧弁、５８…温度センサ、６１…往路配管、６２…復路配管、６３…給水管、６４…出湯管、６５…風呂給湯管、６６…風呂戻り管 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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