JP6136924B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

高温の湯を貯湯タンクに貯え、必要時に貯湯タンクから湯を取り出して給湯端末に供給する貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯タンクは、外装となる外郭ケースに収納される。放熱ロスを抑えるため、貯湯タンクは断熱材に覆われた状態で外郭ケースに収納される。一般に、貯湯タンクの形状は円筒状であり、外郭ケースの形状は直方体状である。このため、外郭ケースの稜部では、外郭ケースの内壁とタンク断熱材との間に空間が生じる。この空間で、貯湯タンクからの熱伝導および熱伝達などにより温度勾配が生じ、空気の自然対流が発生する。この自然対流により、タンク断熱材の表面からの放熱が促進され、貯湯タンクからの熱流束が増加し、放熱ロスが大きくなるという課題がある。

下記特許文献１には、中高温となる配管及び部品の少なくとも一部分を覆う中高温配管部品断熱材を備え、この中高温配管部品断熱材とタンク断熱材との間に当該配管及び部品の一部分を挟んだ状態で中高温配管部品断熱材をタンク断熱材に固定した貯湯式給湯機において、自然対流の発生する隙間を埋めるように中高温配管部品断熱材を配置する技術が開示されている。

特開２０１１−１１７６７２号公報

上記公報に開示された貯湯式給湯機では、中高温配管部品断熱材を配置した箇所では自然対流の発生を抑制できるが、それ以外の箇所での自然対流の発生を抑制できない。このため、自然対流による放熱ロスの増加を十分に抑制できない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクからの放熱ロスを低減できる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、円筒状の貯湯タンクと、貯湯タンクを密着して覆うタンク断熱材と、湯水が通る給湯回路を構成する回路機器と、貯湯タンク、タンク断熱材および回路機器を収納する外郭ケースと、を備え、外郭ケースの前面板とタンク断熱材との間に回路機器が配置され、外郭ケースの後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材の表面の空気層の厚さが、空気の自然対流が抑制される厚さであり、稜部の内部に設置され、外郭ケースの後面板および側面板に対して傾斜した仕切板を備え、空気層は、仕切板と、稜部に対向するタンク断熱材の表面との隙間に形成されるものである。

本発明によれば、貯湯タンクからの放熱ロスを低減することが可能となる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を前面側から見た外観図（斜視図）である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を水平面で切断した断面図である。 本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機を水平面で切断した断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を前面側から見た外観図（斜視図）である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１は、外郭ケース２と、外郭ケース２を設置面上に固定する複数（図示の構成では３本）の支持脚３とを備える。外郭ケース２の形状は、おおむね直方体状である。外郭ケース２は、金属材料で構成されることが好ましい。図２は、本実施形態１の貯湯式給湯機１を水平面で切断した断面図である。図２の切断面の位置は、外郭ケース２の上下方向のほぼ中間である。ただし、図２では、貯湯タンク４は切断していない状態を示す。図２中、下側が貯湯式給湯機１の前面であり、上側が貯湯式給湯機１の後面である。

図１および図２に示すように、外郭ケース２は、前面を形成する前面板２ａ、左側面を形成する左側面板２ｂ、後面を形成する後面板２ｃ、右側面を形成する右側面板２ｄ、上面を形成する天板２ｇ、底面を形成する底板（図示省略）等を有する。外郭ケース２の内部には、貯湯タンク４が収納されている。貯湯タンク４の形状は、おおむね円筒状である。貯湯タンク４は、その軸方向を鉛直方向とした姿勢で配置される。外郭ケース２の内部には、後述するタンク断熱材５，６および回路機器７，８，９がさらに収納されている。貯湯式給湯機１は、貯湯タンク４内の水を加熱して湯を生成する加熱手段（例えば、ヒートポンプ装置、電気ヒータ、太陽熱集熱器等）を備えるが、図示を省略する。この加熱手段は、外郭ケース２の内部または貯湯タンク４の内部に設けられていても良いし、外郭ケース２と別体とされ、外郭ケース２と配管で接続される構成でも良い。

図２に示すように、貯湯タンク４は、タンク断熱材５，６により覆われている。タンク断熱材５は、貯湯タンク４の胴部の前面側の半分を密着して覆う。タンク断熱材６は、貯湯タンク４の胴部の後面側の半分を密着して覆う。タンク断熱材５，６が組み合わされることにより貯湯タンク４の胴部の全周が覆われる。図示を省略するが、貯湯タンク４の上部および下部も断熱材により覆われる。

後面板２ｃの内壁は、タンク断熱材６の表面に近接しており、その近接距離は空気の自然対流が抑制される距離である。左側面板２ｂおよび右側面板２ｄの内壁の、前側の部分以外の領域は、タンク断熱材５，６の表面に近接または接触している。

回路機器７，８，９は、前面板２ａとタンク断熱材５との間に配置されている。回路機器７，８，９は、湯水が通る給湯回路を構成する機器であり、例えば配管、切替弁、ポンプなどである。図２では、回路機器７，８，９を斜線領域で表し、図示を簡略化している。回路機器７は、前面板２ａの内壁に沿う空間に配置されている。回路機器８は、左側面板２ｂの内壁の前側の部分とタンク断熱材５の表面と回路機器７とで囲まれる空間に配置されている。回路機器９は、右側面板２ｄの内壁の前側の部分とタンク断熱材５の表面と回路機器７とで囲まれる空間に配置されている。前面板２ａの全部または一部は、取り外し可能になっている。回路機器７，８，９をメンテナンスする際には、前面板２ａの全部または一部を取り外すことで、作業を容易に行うことができる。

外郭ケース２の内部の後面側には、給湯回路を構成する回路機器は配置されていない。本実施の形態１では、給湯回路を構成する回路機器７，８，９を外郭ケース２の内部の前面側に集中して配置することにより、メンテナンスを容易に行うことができる。また、タンク断熱材５の表面と、前面板２ａの内壁と、左側面板２ｂおよび右側面板２ｄの内壁の前側の部分とで囲まれる空間を回路機器７，８，９で埋めることにより、当該空間での空気の自然対流を抑制できる。このため、タンク断熱材５の表面の熱伝達率が低下し、貯湯タンク４からの放熱を抑制できる。

外郭ケース２の後面側の左右の稜部には、面取り部２ｅ，２ｆが形成されている。面取り部２ｅは、左側面板２ｂと後面板２ｃとの角を除去した形状をなす。面取り部２ｅは、左側面板２ｂおよび後面板２ｃに対し傾斜した平板状をなす。面取り部２ｆは、右側面板２ｄと後面板２ｃとの角を除去した形状をなす。面取り部２ｆは、右側面板２ｄおよび後面板２ｃに対し傾斜した平板状をなす。面取り部２ｅ，２ｆの内壁は、タンク断熱材６の表面に近接しており、その近接距離は空気の自然対流が抑制される距離である。本実施の形態１では、面取り部２ｅ，２ｆを平板状に形成しているが、面取り部２ｅ，２ｆを曲面状に形成しても良い。

従来の貯湯式給湯機では、外郭ケースの後面側の左右の稜部と、これに対向するタンク断熱材の表面との間に、大きな空間が生じる。この空間で空気の自然対流が発生することにより、タンク断熱材の表面の熱伝達率が上昇し、貯湯タンクからの熱流束が増加し、貯湯タンクからの放熱ロスが大きくなる。これに対し、本実施の形態１では、以下のようにして、この放熱ロスを抑制できる。

タンク断熱材６の表面の空気層の厚さが薄い場合には、空気の自然対流が発生することを抑制できる。本実施の形態１では、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に面取り部２ｅ，２ｆを設けたことにより、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層の厚さを、空気の自然対流が抑制される厚さにすることができる。このため、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層に自然対流が発生することが確実に抑制されるので、当該表面の熱伝達率が低下し、貯湯タンク４からの熱流束が減少し、貯湯タンク４からの放熱ロスを低減できる。また、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向する部分のタンク断熱材６を過度に厚くすることなく上記効果が達成できる。このため、タンク断熱材６のコストおよび重量を抑制できる。

外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層の厚さ、すなわち、面取り部２ｅ，２ｆの内壁とタンク断熱材６の表面との隙間は、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲にすることにより、タンク断熱材６の表面の空気層に自然対流が発生することをより確実に抑制できる。また、面取り部２ｅ，２ｆの内壁とタンク断熱材６の表面とは、基本的には近接させるが、一部接触していても良いものとする。但し、接触面積は近接面積と比較して非常に小さくすることとする（例えば５％以下など）。

実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図３は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機１Ａを水平面で切断した断面図である。図３の切断面の位置は、外郭ケース２の上下方向のほぼ中間である。ただし、図３では、貯湯タンク４は切断していない状態を示す。図３中、下側が貯湯式給湯機１Ａの前面であり、上側が貯湯式給湯機１Ａの後面である。本実施の形態２の貯湯式給湯機１Ａは、実施の形態１と比べて、外郭ケース２の形状が異なるが、外観図は省略する。

図３に示すように、本実施の形態２の外郭ケース２の後面側の左右の稜部では、左側面板２ｂと後面板２ｃとが直角に接合し、右側面板２ｄと後面板２ｃとが直角に接合する。すなわち、本実施の形態２の外郭ケース２は、実施の形態１に比べて、より直方体に近い一般的な形状をなしている。このため、外郭ケース２の製造コストを抑制できる。

外郭ケース２の後面側の左右の稜部の内部には、仕切板１０，１１が設置されている。仕切板１０は、左側面板２ｂと後面板２ｃとの角を頂点とした場合の底辺の位置に配置される。仕切板１０は、左側面板２ｂおよび後面板２ｃに対し傾斜した平板状をなす。仕切板１０の両端は、左側面板２ｂの内壁と後面板２ｃの内壁とに接触する。仕切板１１は、右側面板２ｄと後面板２ｃとの角を頂点とした場合の底辺の位置に配置される。仕切板１１は、右側面板２ｄおよび後面板２ｃに対し傾斜した平板状をなす。仕切板１１の両端は、右側面板２ｄの内壁と後面板２ｃの内壁とに接触する。このような仕切板１０，１１の一方の面は、タンク断熱材６の表面に近接しており、その近接距離は、空気の自然対流が抑制される距離である。本実施の形態２では、仕切板１０，１１を平板状に形成しているが、仕切板１０，１１を曲面状に形成しても良い。

外郭ケース２の後面側の左右の稜部の内部には、空間１２，１３が形成される。空間１２は、左側面板２ｂと後面板２ｃと仕切板１０とで囲まれる。空間１３は、右側面板２ｄと後面板２ｃと仕切板１１とで囲まれる。

本実施の形態２の貯湯式給湯機１Ａでは、空間１２，１３で空気の自然対流が発生した場合であっても、以下のようにして、貯湯タンク４からの放熱ロスを抑制できる。前述したように、タンク断熱材６の表面の空気層の厚さが薄い場合には、空気の自然対流が発生することを抑制できる。本実施の形態２では、外郭ケース２の後面側の左右の稜部の内部に仕切板１０，１１を設けたことにより、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層の厚さを、空気の自然対流が抑制される厚さにすることができる。このため、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層に自然対流が発生することが確実に抑制される。その結果、空間１２，１３内で発生する自然対流と、タンク断熱材６との間に、仕切板１０，１１と、自然対流の発生しない空気層とが介在する。これにより、タンク断熱材６の表面の熱伝達率が低下し、貯湯タンク４からの熱流束が減少し、貯湯タンク４からの放熱ロスを低減できる。また、外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向する部分のタンク断熱材６を過度に厚くすることなく上記効果が達成できる。このため、タンク断熱材６のコストおよび重量を抑制できる。また、本実施の形態２のように構成することで、貯湯式給湯機１Ａの外観形状は一般的な直方体に近い形状のままとすることができるため、住宅の外壁に沿って据付される貯湯式給湯機として、多角柱状となる実施の形態１の構成に比べて、デザイン性が良く、外壁とも馴染みやすい形状とすることができる。

外郭ケース２の後面側の左右の稜部に対向するタンク断熱材６の表面の空気層の厚さ、すなわち、仕切板１０，１１とタンク断熱材６の表面との隙間は、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲にすることにより、タンク断熱材６の表面の空気層に自然対流が発生することをより確実に抑制できる。また、仕切板１０，１１とタンク断熱材６の表面とは、基本的には近接させるが、一部接触していても良いものとする。但し、接触面積は近接面積と比較して非常に小さくすることとする（例えば５％以下など）。また、仕切板１０，１１は、外郭ケース２に比べて熱伝導率の低い材料で作製することが望ましい。これにより、貯湯タンク４からの放熱ロスをさらに低減できる。

１，１Ａ 貯湯式給湯機、２ 外郭ケース、２ａ 前面板、２ｂ 左側面板、２ｃ 後面板、２ｄ 右側面板、２ｅ，２ｆ 面取り部、２ｇ 天板、３ 支持脚、４ 貯湯タンク、５，６ タンク断熱材、７，８，９ 回路機器、１１ 仕切板、１２，１３ 空間

Claims (2)

1. 円筒状の貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを密着して覆うタンク断熱材と、
   湯水が通る給湯回路を構成する回路機器と、
   前記貯湯タンク、前記タンク断熱材および前記回路機器を収納する外郭ケースと、
   を備え、
   前記外郭ケースの前面板と前記タンク断熱材との間に前記回路機器が配置され、
   前記外郭ケースの後面側の左右の稜部に対向する前記タンク断熱材の表面の空気層の厚さが、空気の自然対流が抑制される厚さであり、
   前記稜部の内部に設置され、前記外郭ケースの後面板および側面板に対して傾斜した仕切板を備え、
   前記空気層は、前記仕切板と、前記稜部に対向する前記タンク断熱材の前記表面との隙間に形成される貯湯式給湯機。
2. 前記空気層の厚さが３ｍｍ以下である請求項１に記載の貯湯式給湯機。

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