JP2002147858A - 凍結防止ヒータ付き給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凍結防止ヒータの放熱特性を最大限に活用さ
せることで、凍結防止ヒータの装着個数を低減させて消
費電力を低く抑えることを可能とした凍結防止ヒータ付
き給湯装置を実現する。 【解決手段】 貯湯槽２を有した給湯器１と、貯湯槽２
から取り入れ加熱手段１ａを通って貯湯槽２へ給湯用水
を循環する循環水通路３と、給湯用の上水を給水する給
水通路４と、循環水通路３および給水通路４内を流通す
る給湯用水および上水を外気温度が低下したときに加熱
する発熱体５ａを収容させた凍結防止ヒータ５とを備
え、給湯器１と貯湯槽２との間に配される循環水通路３
および給水通路４を構成する通水配管３ａ、３ｂ、３
ｄ、４ａは、互いに隣接配置させるように配置されると
ともに、凍結防止ヒータ５は、隣接配置された通水配管
３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ、両者を同時加熱するように配
設したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯湯槽を有する給
湯装置に関するものであり、特に、給湯器および貯湯槽
に接続される循環水通路に装着して使用される凍結防止
ヒータの取付構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】良く知られているように給湯装置は屋外
に設置されて使用されるものであるため外気温度が零下
になったようなときには通水配管内の水が凍結して、通
水が不可能となる恐れがある。そこで、従来から、この
通水配管に凍結防止ヒータを取り付け、通水配管を温め
て加熱することによりこの通水配管内の水の凍結防止を
図っていた。

【０００３】また、この種の貯湯槽を有する凍結防止ヒ
ータ付き給湯装置としては、その一例として図５に示す
ような構成のものがある。給湯器１１０はヒートポンプ
式給湯器であり、電力料金が低い夜間電力を電源とした
ヒートポンプサイクルを用いて給湯用水を加温し、その
加温された給湯用水を蓄える複数の貯湯槽１２０と、貯
湯槽１２０から給湯器１１０に配設された加熱手段に接
続される給湯用水行き管１３０ａおよび給湯用水戻り管
１３０ｂと、給湯用水を給湯器１１０から貯湯槽１２０
に循環させる循環ポンプ１３０ｃと、貯湯槽１２０に上
水を供給する給水配管１４０ａなどより構成されてい
る。

【０００４】以上の構成のうち、給湯用水が流通する給
湯用水行き管１３０ａ、給湯用水戻り管１３０ｂ、循環
ポンプ１３０ｃおよび給水配管１４０ａなどには、冬季
に配管内の給湯用水を凍結させないために、外気温度の
影響を受け易い複数の個所に凍結防止ヒータ１５０を設
置して、外気温度が所定の温度以下になったときに凍結
防止ヒータ１５０を作動させ、これらの配管を加温させ
て凍結防止を図っている。

【０００５】なお、この凍結防止ヒータ１５０は、略直
方体形状の枠体で形成され、枠体の内部に発熱体を設け
枠体より放熱させる構造のものであり、その枠体の六面
のうちの一面を配管の外表面に密着させて放熱させるも
のである。一般的には、所定の間隔（約５０cm程度）毎
に複数個配置されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た凍結防止ヒータ付き給湯装置によれば、貯湯槽１２０
を複数個に分けて設けたり、給湯器１１０と貯湯槽１２
０との設置距離が大きくさせたいときには、給湯用水行
き管１３０ａ、給湯用水戻り管１３０ｂ、および給水配
管１４０ａの総延長長さが大となると凍結防止ヒータ１
５０の装着個数が多くなる。従って、装着個数の増加に
よる消費電力の上昇と部品コストの上昇を招く。

【０００７】また、凍結防止ヒータ１５０の放熱面が、
六面のうちで一面だけを活用しているので熱伝達の効率
が悪く熱漏洩損失が多くなるという問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記点を鑑み、
凍結防止ヒータの放熱特性を最大限に活用させること
で、凍結防止ヒータの装着個数を低減させて消費電力を
低く抑えることを可能とした凍結防止ヒータ付き給湯装
置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用
する。すなわち、請求項１の発明では、給湯用水を蓄え
る貯湯槽（２）と、貯湯槽（２）の給湯用水を加熱する
給湯器（１）と、貯湯槽（２）の給湯用水を貯湯槽
（２）の下方部から取り入れ給湯器（１）を通って貯湯
槽（２）の上方部へ循環する循環水通路（３）と、貯湯
槽（２）の下方部に接続され、給湯用の上水を給水する
給水通路（４）と、循環水通路（３）および給水通路
（４）内を流通する給湯用水および上水を外気温度が低
下したときに加熱する発熱体（５ａ）を収容させた凍結
防止ヒータ（５）とを備え、循環水通路（３）どうし、
および両水通路（３、４）が、互いに隣接配置されると
ともに、隣接配置された両水通路（３、４）間に、凍結
ヒータ（５）が設置され、隣接配置された両水通路
（３、４）の両者を同時加熱することを特徴としてい
る。

【００１０】請求項１の発明によれば、隣接配置された
循環水通路（３）どうし間、または両水通路（３、４）
間に凍結防止ヒータ（５）を設置させ、両水通路（３、
４）の両者を同時加熱することにより、一つの凍結防止
ヒータ（５）で２ヶ所を加温でき、従来、個々の水通路
（３、４）毎に設置していたときに比較して、凍結防止
ヒータ（５）の装着個数の低減が図れる。

【００１１】また、凍結防止ヒータ（５）の発熱分を隣
接配置させた２本の水通路（３、４）に放熱させること
で放熱特性が有効に活用することができ出力効率が良
い。従って、凍結防止の機能のための消費電力を低く抑
えることができる。

【００１２】また、凍結防止ヒータ（５）の装着個数を
少なくすることで両水通路（３、４）の取付空間が小型
にできる。

【００１３】請求項２の発明では、循環水通路（３）お
よび給水通路（４）と接する凍結防止ヒータ（５）の放
熱部（５ｄ）は、隣接する両水通路（３、４）の外形形
状に略等しい形状に形成されていることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項２の発明によれば、凍結防止ヒータ
（５）の放熱部（５ｄ）を両水通路（３、４）の外形形
状に略等しい形状に形成させることにより、放熱特性が
向上することで出力効率が上昇して消費電力を低く抑え
ることができる。

【００１５】請求項３の発明では、凍結防止ヒータ
（５）は、両水通路（３、４）が隣接配置される複数の
個所に設置されていることを特徴としている。

【００１６】請求項３の発明によれば、隣接配置される
両水通路（３、４）に凍結防止ヒータ（５）を複数の個
所に設置させることにより、貯湯槽（２）を複数個に分
けて設けたり、給湯器（１）と貯湯槽（２）との設置距
離を長く設定させたいときに、従来と比較して凍結防止
ヒータ（５）の装着個数を大幅に低減できる。

【００１７】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の給湯器と貯湯槽と
を接続する給湯用水行き配管、給湯用水戻り配管および
給水配管に凍結防止ヒータを装着した凍結防止ヒータ付
き給湯装置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説
明する。

【００１９】まず、図１に示すように、給湯器１は、ヒ
ートポンプ式給湯器であって、電力料金が低い夜間電力
を電源としたヒートポンプサイクルＣを用いた加熱手段
１ａによって給湯用水に加温して、その加温された給湯
用水を複数の貯湯槽２内に蓄える給湯装置であり、貯湯
槽２の下方部から給湯器１の加熱手段１ａを経由して貯
湯槽２の上方部へ給湯用水を循環させる給湯用水循環通
路３と、貯湯槽２内に上水を供給する給水通路４とで構
成されている。

【００２０】ヒートポンプサイクルＣは、図示しない、
圧縮機、アキュムレータ、減圧手段、蒸発手段および加
熱手段１ａなどの冷凍サイクル部品を冷媒配管によって
環状に接続されて構成している。

【００２１】貯湯槽２および給湯用水循環通路３は、複
数個に分けて直列に配置した貯湯槽２のうち、Ｎｏ．３
の貯湯槽２の下方部から給湯器１内の加熱手段１ａに接
続される給湯用水行き管３ａと、加熱手段１ａからＮ
ｏ．１の貯湯槽２の上方部に接続される給湯用水戻り管
３ｂと、給湯用水行き管３ａに配し給湯用水を給湯器１
から貯湯槽２内に循環させる循環ポンプ３ｃと、貯湯槽
２の上方部から取り出し浴槽、洗面などの給湯機器に給
湯用水を導く給湯配管３ｅと、Ｎｏ．１からＮｏ．３ま
での貯湯槽２を連結させるようにそれぞれの貯湯槽２の
下方部と貯湯槽２の上方部とを接続する接続配管３ｄと
で構成されている。

【００２２】これにより、Ｎｏ．３の貯湯槽２の下方部
から取り入れた給湯用水を加熱手段１ａによって加温
し、加温された給湯用水をＮｏ．１から順にＮｏ．３ま
でにかけて蓄えるものである。また、貯湯槽２内に供給
する給水通路４は、上流側に給水栓（図示せず）を設け
て上水道に接続され、この上水を導く給水配管４ａを介
してＮｏ．３の貯湯槽２の下方部に接続されている。そ
して、上述の給湯機器に給湯用水が給湯されると給湯量
分だけの上水がＮｏ．３の貯湯槽２へ供給されるもので
ある。なお、貯湯槽２の外郭を外部（大気中）に放熱さ
れることを防止するように断熱部（図示せず）が設けら
れている。

【００２３】次に、Ｎｏ．１からＮｏ．３の貯湯槽２に
接続される給湯用水循環通路３および給水通路４などに
充満している通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ内の給湯
用水は、外気温度が零下になったようなときに給湯器１
を長時間停止させていると凍結する恐れが生ずる。そこ
で、この凍結を防止するために、本発明では、以下の構
成で凍結防止ヒータ５を通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４
ａに装着して配管内の水を加温し凍結防止を図ったので
説明する。

【００２４】この凍結防止ヒータ５は、図２（ａ）に示
すように、凍結防止ヒータ５に内蔵された発熱体５ａに
通電させることで発熱させるものであり、この発熱体５
ａの両端に接続線５ｂを介して複数個接続して接続器端
子器５ｃに接続されている。この接続端子器５ａに交流
電圧（例えば、２００Ｖ）を入力させると個々の凍結防
止ヒータ５内に収容されたが発熱体５ｃが発熱するもの
である。なお、接続端子器５ａは、給湯器１内に設けら
れた制御器（図示せず）に接続され、例えば、外気温度
が所定の温度以下のときでかつ給湯器１が停止され、給
水配管４ａと接続されるＮｏ．３の貯湯槽２の下方部の
水温が所定の温度以下に低下したときに通電されるよう
になっている。

【００２５】また、この発熱体５ａは、具体的には、図
２（ｂ）に示すように、左右の両端が通水配管３ａ、３
ｂ、３ｄ、４ａの外形形状である外形円に略等しい曲率
形状に形成された磁器製のヒータ枠体５ｄ内に、耐熱充
填剤５ｅによって発熱体５ａを覆うように埋設されてい
る。発熱体５ａが通電されて発熱するとヒータ枠体５ｄ
が加熱される。なお、通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ
の外形円に略等しい曲率形状に形成された左右の両端面
が通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａと密着されること
で、発熱体５ａが発熱した熱で通水配管３ａ、３ｂ、３
ｄ、４ａ内の給湯用水を加温させるものである。

【００２６】次に、給湯器１から貯湯槽２間に配設され
る給湯用水行き管３ａ、給湯用水戻り管３ｂ、給水配管
４ａおよび接続配管３ｄは、図１に示すように、互いに
隣接させるように配設させるとともに、外気温度の影響
を受け易い複数の個所に所定の間隔を隔てて凍結防止ヒ
ータ５を装着させる。図３（ａ）および図３（ｂ）に示
すように、隣接する通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａと
の間に凍結防止ヒータ５の外形円に略等しい曲率形状に
形成された面を通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａに密着
させるように配管支持部材５ｆで固定する。これによ
り、発熱体５ａから発生した熱がヒータ枠体５ｄ、通水
配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａを介して通水配管３ａ、３
ｂ、３ｄ、４ａ内の給湯用水を加温させるものである。

【００２７】なお、ここでは、配管支持部材５ｆを凍結
防止ヒータ５の両端側に２ヶ所設けたが凍結防止ヒータ
５を覆うように１ヶ所でも良い。

【００２８】次に、以上の構成による凍結防止付き給湯
装置の作動を説明する。上述したように夜間電力を利用
した本実施形態の給湯装置では、昼間のときには給湯器
１が停止している。従って、貯湯槽２内には夜間の間
に、所定の給湯温度に加温され蓄えられていて給湯用水
の温度が比較的高くて凍結の恐れがないが、外気温度が
低くなってくると流通が停止されている給湯用水行き管
３ａ、給湯用水戻り管３ｂ、給水配管４ａおよび接続配
管３ｄのうちで外気温度の影響の受け易い個所で凍結の
恐れが生じてくる。そこで、給湯器１が停止されていて
も、外気温度が所定温度よりも低く、かつＮｏ．３の貯
湯槽２の下方部の水温が所定の温度以下に低下したとき
に接続器端子器５ｃが通電され、複数個の凍結防止ヒー
タ５が発熱して隣接される通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、
４ａを介して通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ内の給湯
用水を凍結から防止することができるものである。

【００２９】以上の一実施形態の凍結防止用ヒータ付き
給湯装置によれば、一つの凍結防止ヒータ５で隣接され
る通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａの２ヶ所を同時に加
温でき、従来、個々の通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ
毎に設置していたときに比較して、凍結防止ヒータ５の
装着個数の低減が図れる。

【００３０】また、凍結防止ヒータ５の装着個数を少な
くすることで通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａの取付空
間を小型にできる。

【００３１】また、凍結防止ヒータ５の発熱分を隣接さ
れた２本の通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａ内に放熱さ
せることで放熱特性が有効に活用することができ出力効
率が良い。従って、凍結防止の機能のための消費電力を
低く抑えることができる。

【００３２】また、凍結防止ヒータ５のヒータ枠体５ｄ
の左右の両端部を隣接された通水配管３ａ、３ｂ、３
ｄ、４ａの外形円に対応した凹形状に形成することによ
り、放熱特性が確実に向上することで出力効率が上昇し
て消費電力を低く抑えることができる。

【００３３】また、凍結防止ヒータ５を所定の間隔を隔
てて複数個設けることにより、貯湯槽２を複数個に分け
て配設したり、給湯器１と貯湯槽２との設置距離を長く
取りたいときに、従来と比較して凍結防止ヒータ５の装
着個数を大幅に低減できる。

【００３４】（他の実施形態）以上の実施形態では、隣
接された通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａの間に凍結防
止ヒータ５を装着して説明したが、これに限らず、循環
ポンプと通水配管３ａ、３ｂ、３ｄ、４ａとを隣接させ
て、この間に凍結防止ヒータ５を装着して両者を加温さ
せることも良い。図４に示すように、循環ポンプ３ｃと
給湯用水戻り管３ｂとの間に凍結防止ヒータ５を装着し
て両者を加温させたものである。

【００３５】また、以上の実施形態では、ヒートポンプ
サイクルＣにおける給湯器１について説明したが、これ
に限らず、冷媒を用いず電気ヒータ、石油燃料およびガ
ス燃料などを用いる給湯器にも適用されることはもちろ
んである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における凍結防止ヒータ付
き給湯装置の全体構成を示す全体構成図である。

【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態における凍結防
止ヒータの構成を示す構成図、（ｂ）は、凍結防止ヒー
タの構成を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態における凍結防
止ヒータの装着状態を示す構成図、（ｂ）は、図３
（ａ）のＡＡ断面図である。

【図４】他の実施形態における凍結防止ヒータの装着状
態を示す構成図である。

【図５】従来技術における凍結防止ヒータの全体構成を
示す全体構成図である。

【符号の説明】

１…給湯器 ２…貯湯槽 ３…循環水通路 ３ａ…給湯用水行き管（通水配管） ３ｂ…給湯用水戻り管（通水配管） ３ｄ…接続配管（通水配管） ４…給水通路 ４ａ…給水配管（通水配管） ５…凍結防止ヒータ ５ａ…発熱体 ５ｄ…ヒータ枠体（放熱部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯用水を蓄える貯湯槽（２）と、 前記貯湯槽（２）の給湯用水を加熱する給湯器（１）
   と、 前記貯湯槽（２）の給湯用水を前記貯湯槽（２）の下方
   部から取り入れ前記給湯器（１）を通って前記貯湯槽
   （２）の上方部へ循環する循環水通路（３）と、 前記貯湯槽（２）の下方部に接続され、給湯用の上水を
   給水する給水通路（４）と、 前記循環水通路（３）および前記給水通路（４）内を流
   通する給湯用水および上水を外気温度が低下したときに
   加熱する発熱体（５ａ）を収容させた凍結防止ヒータ
   （５）とを備え、 前記循環水通路（３）どうし、および前記両水通路
   （３、４）が、互いに隣接配置されるとともに、隣接配
   置された前記両水通路（３、４）間に、前記凍結ヒータ
   （５）が設置され、隣接配置された前記両水通路（３、
   ４）の両者を同時加熱することを特徴とする凍結防止ヒ
   ータ付き給湯装置。
2. 【請求項２】 前記循環水通路（３）および前記給水通
   路（４）と接する前記凍結防止ヒータ（５）の放熱部
   （５ｄ）は、隣接する前記両水通路（３、４）の外形形
   状に略等しい形状に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の凍結防止ヒータ付き給湯装置。
3. 【請求項３】 前記凍結防止ヒータ（５）は、前記両水
   通路（３、４）が隣接配置される複数の個所に設置され
   ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の凍結防止ヒータ付き給湯装置。