JP2005030743A - Energy-saving electric water heater and electric hot water supply method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電気給湯器に関し、とくに、省エネ型即熱式電気給湯器および電気給湯法に関する。The present invention relates to an electric water heater, and more particularly, to an energy-saving rapid heating electric water heater and an electric hot water method.
特開平09−280655号には貯湯タンクの下部に分離板を配置して貯湯タンクの下方に下部加熱部を形成し、該加熱部内にヒータを収納し、該分離板から貯湯タンクの上方にかけて延びる導湯管を配置し、該導湯管の下端部に開閉弁を設置し、前記下部加熱部の熱湯が所定温度に達した時点で、開閉弁を開放して熱湯を前記導湯管を介して前記貯湯タンクの上部にガイドするような構成を備えた即熱式電気温水器が開示されている。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-280655, a separator plate is disposed below the hot water storage tank, a lower heating part is formed below the hot water storage tank, a heater is accommodated in the heating part, and extends from the separator plate to above the hot water storage tank. A hot water guide pipe is arranged, an opening / closing valve is installed at the lower end of the hot water guide pipe, and when the hot water in the lower heating part reaches a predetermined temperature, the hot water is opened via the hot water guide pipe by opening the on / off valve. An immediate heating type electric water heater having a structure that guides to the upper part of the hot water storage tank is disclosed.
この構成では、前記下部加熱部が前記分離板を介して、常時、貯湯タンク下部の大量の冷水と常時、接触状態にあるため、下部加熱部の加熱エネルギーの一部は冷貯湯タンクの下部の水に吸収されていた。さらに、下部加熱部の上側でこれと隣接して給水口が開口しているため、給水口から供給された新鮮な冷水が下部加熱部内に直接流入して内部の温水の温度を低下させる。下部加熱部内では熱湯が所定温度に達したときに、開閉弁を開放して、該熱湯を貯湯タンク上部へ供給しているが、上述のように、下部加熱部内に常時、冷水が流入するため、開閉弁が開放されるまでの時間が長くなって、出湯口がある貯湯タンク上部には熱湯が比較的長い時間供給されない。したがって、貯湯タンクの上部の給水が熱湯になるまでの加熱時間が極めて長くなり、一度湯を使い切った後に、湯を沸かして取り出すまでの待機時間が1時間近くに達して、極めて長いという問題があった。この問題を解決すべく、分離板の下側にエアー溜まりからなる断熱機構を設けているが、充分な断熱効果は得られず、上記待機時間を短縮することは困難であった。従って、一度湯を使い切った後に、湯を沸かして取り出すまでに電気ヒータに連続的に大電流が流れるために、大量の電力を消費することになり、地球温暖化対策の観点から、早急な省エネ対策が望まれていた。さらに、前記電気温水器は構造が複雑で部品点数が多く、製造コストも必然的に高いという欠点があった。 In this configuration, since the lower heating unit is always in contact with a large amount of cold water in the lower part of the hot water storage tank via the separator plate, a part of the heating energy of the lower heating part is in the lower part of the cold hot water storage tank. It was absorbed in water. Furthermore, since the water supply port is opened on the upper side of the lower heating unit and adjacent thereto, fresh cold water supplied from the water supply port directly flows into the lower heating unit to reduce the temperature of the hot water inside. When the hot water reaches a predetermined temperature in the lower heating part, the on-off valve is opened to supply the hot water to the upper part of the hot water storage tank. However, as described above, cold water always flows into the lower heating part. The time until the on-off valve is opened becomes longer, and hot water is not supplied to the upper part of the hot water storage tank where the outlet is located for a relatively long time. Therefore, the heating time until the water supply at the upper part of the hot water storage tank becomes hot water becomes extremely long, and the waiting time until the hot water is boiled and taken out after reaching the hot water time is nearly one hour, which is extremely long. there were. In order to solve this problem, a heat insulation mechanism comprising an air reservoir is provided on the lower side of the separation plate, but a sufficient heat insulation effect cannot be obtained, and it is difficult to shorten the waiting time. Therefore, once the hot water is used up, a large current continuously flows through the electric heater until the hot water is boiled and taken out, so a large amount of power is consumed. A countermeasure was desired. Further, the electric water heater has a drawback that the structure is complicated, the number of parts is large, and the manufacturing cost is inevitably high.
本発明は上記問題点を解消して、構造が簡単で、低コストであり、しかも、極めて低消費電力で熱湯を供給することが可能な省エネ型電気給湯器および電気給湯法を提供することを目的とする。The present invention solves the above problems and provides an energy-saving electric water heater and an electric hot water supply method that are simple in structure, low in cost, and capable of supplying hot water with extremely low power consumption. Objective.
本願の第1発明によれば、上部に出湯口を有する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に配置された上部加熱部と、前記貯湯タンクの下部に配置されていて複数の開口部を有する温水拡散部材を備えた冷温水混合部と、前記上部加熱部と前記冷温水混合部との間に接続された熱湯循環パイプと、前記熱湯循環パイプに配置された循環ポンプと、前記貯湯タンクの上部に配置された温度センサと、前記温度センサの検出温度が所定値に達したときに前記循環ポンプを駆動して上部加熱部の熱湯を前記冷温水混合部に循環させて前記熱湯と冷水とを混合して得た温水を前記拡散部材を介して前記貯湯タンクの下部から前記上部加熱部に循環させることを特徴とする。 According to 1st invention of this application, the hot water storage tank which has a hot water outlet in the upper part, the upper heating part arrange | positioned at the upper part of the said hot water storage tank, and the hot water which is arrange | positioned at the lower part of the said hot water storage tank and has several opening part A hot / cold water mixing section provided with a diffusion member; a hot water circulation pipe connected between the upper heating section and the cold / hot water mixing section; a circulation pump disposed in the hot water circulation pipe; and an upper portion of the hot water storage tank And when the temperature detected by the temperature sensor reaches a predetermined value, the circulating pump is driven to circulate the hot water in the upper heating part to the cold / hot water mixing part, thereby supplying the hot water and cold water. The hot water obtained by mixing is circulated from the lower part of the hot water storage tank to the upper heating part through the diffusion member.
本願第1発明の電気給湯器によれば、貯湯タンクの上部に上部加熱部を設けるとともに、貯湯タンクの下部に冷温水混合部を設け、上部加熱部の熱湯が所定温度になったときに、該熱湯を前記冷温水混合部に循環させて冷水と混合して温水を生成し、この温水を温水拡散部材を介して、満遍なく、貯湯タンクの下部及び中間部の冷水に接触させながら加温して得た温水を前記上部加熱部に再度、循環させたため、上部加熱部への冷水の流入を防止して、貯湯タンクの上部で極めて短時間に熱湯を取り出せるようにしたものである。According to the electric water heater of the first invention of the present application, the upper heating part is provided at the upper part of the hot water storage tank, the cold / hot water mixing part is provided at the lower part of the hot water storage tank, and when the hot water in the upper heating part reaches a predetermined temperature, The hot water is circulated through the cold / hot water mixing unit and mixed with the cold water to produce hot water, and the hot water is heated evenly in contact with the cold water in the lower and intermediate parts of the hot water storage tank via the hot water diffusion member. The hot water obtained in this way was circulated again to the upper heating part, so that the flow of cold water into the upper heating part was prevented and hot water could be taken out in a very short time at the upper part of the hot water storage tank.
本願第2発明の電気給湯法によれば、上部に出湯口を有する貯湯タンクを準備する工程と、前記貯湯タンクの上部に上部加熱部を準備する工程と、前記貯湯タンクの下部に配置されていて複数の開口部を有する温水拡散部材を備えた冷温水混合部を準備する工程と、前記上部加熱部に電力を供給して熱湯を生成する工程と、前記熱湯の温度を検出する工程と、前記熱湯の温度が所定値に達したときに前記上部加熱部の熱湯を前記冷温水混合部に循環する工程と、前記冷温水混合部で前記熱湯と冷水とを混合して温水を生成する工程と、前記温水を前記温水拡散部材を介して前記貯湯タンクの下部から中間部にかけて冷水と接触させて冷温水を生成する工程と、該冷温水を前記上部加熱部に供給することを特徴とする。According to the electric hot water supply method of the second invention of the present application, the step of preparing a hot water storage tank having a hot water outlet in the upper part, the step of preparing an upper heating part in the upper part of the hot water storage tank, and the lower part of the hot water storage tank are arranged. Preparing a hot / cold water mixing part having a hot water diffusion member having a plurality of openings, supplying electric power to the upper heating part to generate hot water, detecting the temperature of the hot water, Circulating the hot water of the upper heating unit to the cold / hot water mixing unit when the temperature of the hot water reaches a predetermined value, and generating hot water by mixing the hot water and cold water in the cold / hot water mixing unit; And the step of bringing the hot water into contact with cold water from the lower part to the middle part of the hot water storage tank via the hot water diffusing member to generate cold / warm water, and supplying the cold / hot water to the upper heating part. .
本願第2発明の電気給湯法によれば、上部加熱部の熱湯が所定温度になったときに、貯湯タンクの上部の熱湯を貯湯タンクの下部の冷温水混合部に循環させて熱湯と冷水とを混合して温水を生成し、この温水を温水拡散部材を介して、満遍なく、貯湯タンクの下部から中間部の冷水に接触させて加温して得た冷温水を再度、上部加熱部に供給して、貯湯タンクの上部で極めて低消費電力で熱湯を取り出すことを可能としたものである。According to the electric hot water supply method of the second invention of the present application, when the hot water in the upper heating part reaches a predetermined temperature, the hot water in the upper part of the hot water storage tank is circulated to the cold / hot water mixing part in the lower part of the hot water storage tank. To produce hot water, and the hot water is heated evenly through the hot water diffusion member and brought into contact with the cold water in the middle part from the bottom of the hot water storage tank, and the hot and cold water obtained by heating is supplied again to the upper heating part. Thus, hot water can be taken out with extremely low power consumption at the top of the hot water storage tank.
以下、本発明の望ましい実施例の省エネ型電気給湯器につき、図1を参照しながら説明する。電気給湯器10は上部12A及び下部12Cにそれぞれ接続された出湯口12aおよび給水口12bを有する貯湯タンク12を備える。貯湯タンク12は出湯口12aに隣接して貯湯タンク12の上部12Aに配置された上部加熱部14と、貯湯タンク12の下部12Cに配置された冷温水混合部16とを備える。上部加熱部14は貯湯タンク12の上部に配置された複数の連通口18を有する仕切板18と、貯湯タンク12と仕切板18との間に形成された加熱室20と、加熱室20内に収納された電気ヒータ22とを備える。 Hereinafter, an energy saving electric water heater according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
冷温水混合部16は、その上部に配置されて貯湯タンクの下部12Cと中間部12Bに開口する複数の開口部24aを有する温水拡散部材24を備える。図1において、給水口12bの端部は冷温水混合気16に接続されている。上部加熱部14と冷温水混合部16との間には熱湯循環パイプ26が連結され、後述の如く、上部加熱部14の熱湯が冷温水混合部16に導入される。このため、熱湯循環パイプ26には循環ポンプ28が配置され、後述の如く、制御される。The cold / hot
貯湯タンク12の上部12Aには温度センサ30が配置されていて上部加熱部14内の熱湯の温度を検出する。さらに、貯湯タンク12の下部12Cには温度センサ32が配置されていて貯湯タンク12の下部12Cの水の温度を検出する。これら温度センサ30,32の検出温度信号はコントローラ36に供給される。コントローラ36には温度センサ30,32に対応した第1,第2温度制御マップが収納されている。例えば、第1、第2温度制御マップではそれぞれ所定値を例えば、90℃〜99℃の間の適当な値に設定される。A
図2はコントローラ36の作用の基本シーケンスを示すブロック図であり、本発明の電気給湯法を示す。コントローラ36は電源スイッチ(図示せず)が投入されると、ステップS10において、電気ヒータ22に電力を供給して、貯湯タンク12の上部12Aの貯水、すなわち、上部加熱室14内の貯水を加熱して、熱湯(高温水)を生成する。このとき、温度センサ30の検出温度が第1制御マップの所定値に達していないときは、循環ポンプ28をOFFのまま維持する。一方、温度センサ30の検出温度が第1制御マップの所定値に達したときは、ステップS14において、循環ポンプ28をONとする。このとき、上部加熱部14の熱湯は循環パイプ26を介して冷温水混合部16に循環され(ステップS16)、この中にすでに滞留していた冷水と混合されて温水を生成する(ステップS18)。この温水は温水拡散部材24の複数の開口部24aを経て、均一に、貯湯タンク12の下部12C及び中間部12Bに供給されて拡散され、貯湯タンク12の下部12C及び中間部12Bの冷水を加温しながら冷温水を生成し、該冷温水を仕切板18の連通口18aを介して上部加熱部14内に供給する(ステップS20)。上記サイクルが連続して行われ、貯湯タンク12の下部12Cの水も加温されて温度が上昇する。ステップS22において、温度センサ32の検出温度が第2制御マップの所定値に達したときは、循環ポンプ28及びヒータ22がOFFとされ、全サイクルが終了する。一方、上記検出温度が所定値以下であるときは、制御フローがステップS14に戻される。FIG. 2 is a block diagram showing a basic sequence of the operation of the
図3は本発明の省エネ型電気給湯器と従来の即熱型電気温水器の貯湯タンクを30リットルの容量とし、ヒータを1KW3本(3KW)で設定した場合の実験による温度上昇効果をそれぞれ示す。図3において、カーブA,Bは本発明の省エネ型電気給湯器の貯湯タンクの上部12A及び中間部12Bの温度上昇特性をそれぞれ示し、カーブC、Dは従来の即熱型電気温水器の温度上昇特性をそれぞれ示す。さらに詳しくは、従来の電気温水器では前述のように貯湯タンクの下部加熱部に直接、冷水が供給されて温水が冷却されるため、カーブCに示されるように、貯湯タンクの上部の温度は15℃から徐々に上昇して、92℃の所定温度に達するまでには約1時間もかかる。さらに、貯湯タンクの中間部の貯水は徐々にほぼ直線的に上昇する。これに対して、本発明の電気給湯器では上部加熱部でには冷水が流入しないため、貯湯タンクの上部12Aの貯水が急速に加熱されるため、貯湯タンクの上部12Aの貯水は約10分で92℃(所定値)の熱湯(高温水)になり、中間部12Bの貯水の温度上昇もカーブCの温度上昇よりも加温効率が良くなる。従って、従来では92℃の熱湯を取り出せるまでに3KWh(=3KWx60/60)の消費電力となるのに対して、本発明では僅かに0.5KWh(=3KWx10/60)の消費電力となり、実に、−83%の省エネが達成され、地球環境対策への貢献度が著しく高くなる。FIG. 3 shows the temperature rise effect by experiments when the hot water storage tank of the energy-saving electric water heater of the present invention and the conventional rapid heating electric water heater have a capacity of 30 liters and the heater is set at 3 KW (3 KW). . In FIG. 3, curves A and B show the temperature rise characteristics of the upper part 12A and the
上記実施例において、本発明は給水口が直接、冷温水混合部に開口したものとして説明されたが、給水口は拡散部材の上部側にて貯湯タンクの下部に連結するように構成しても良い。なお、貯湯タンクの上部に仕切板を設けたものとして示したが、該仕切板を必要によっては削除しても良い。また、温水拡散部材は平板からなるものとして図示されたが、複数の開口部を形成したパイプあるいは多孔質部材により構成しても良い。なお、図示されてはいないが、貯湯タンクの外周に断熱材を配置しても良いIn the above embodiment, the present invention has been described as the water supply port directly opening into the cold / hot water mixing unit, but the water supply port may be configured to be connected to the lower part of the hot water storage tank on the upper side of the diffusion member. good. In addition, although shown as what provided the partition plate in the upper part of the hot water storage tank, you may delete this partition plate as needed. Moreover, although the hot water diffusing member is illustrated as being made of a flat plate, it may be constituted by a pipe or a porous member having a plurality of openings. Although not shown, a heat insulating material may be disposed on the outer periphery of the hot water storage tank.
12 貯湯タンク
14 上部加熱部
16 冷温水混合部
18 仕切板
26 循環パイプ
28 循環ポンプ
30,32 温度センサ
36 コントローラ12 Hot
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JP2003289371A JP2005030743A (en) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | Energy-saving electric water heater and electric hot water supply method |
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