JP2006029780A - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯式電気温水器において、貯湯容量の増大をはかるとともに１箇所のヒーターで追い焚き加熱と貯湯槽全体加熱の両機能を実現する。
【解決手段】下部から給水され、上部から出湯される貯湯槽１と、貯湯槽１の内部上部に設けたヒーター４と、ヒーター４より上部の貯湯槽１位置と貯湯槽１の最下部近傍位置を連結する水回路に設けた循環ポンプ５とを備え、貯湯槽１の内部上部の水を水回路を通して貯湯槽内部の下部へ循環することで、貯湯槽１の内部容量全体を湯にするともに１箇所のヒーター４で追い焚き加熱と貯湯槽全体加熱の両機能が実現できる貯湯式電気温水器である。
【選択図】図１

Description

本発明は貯湯式電気温水器に関するものである。

従来、この種の貯湯式電気温水器は特開平２−１６９９５８号公報等に開示されているものが知られている。以下、従来の技術について、図面に基づき説明する。図８において、深夜時間帯は貯湯槽１の下部発熱体２を通電して貯湯槽内の水を沸き上げる。また、追いだき時は上部発熱体３を通電して上部発熱体３より上部の水を沸き上げる。
特開平２−１６９９５８号公報

しかしながら、上記のような構成では、下部発熱体２の位置より下部の貯湯槽内の水を加熱することができないため、貯湯槽１の容量全体を沸き上げることができず、貯湯槽１が大型となる。また、追いだき用ヒーターが必要となり、上下部にそれぞれヒーターを設けて切換えて運転しなければならない。

本発明は上記課題を解決するものであり、１つのヒーターで追いだきができるとともに貯湯槽の容量全体に加熱した湯を貯湯できるようにしたものである。

前記課題を解決するため、本発明は、下部から給水され、上部から出湯される貯湯槽と、貯湯槽の内部上部に設けたヒーターと、ヒーターより上部の貯湯槽位置と貯湯槽の最下部近傍位置を連結する水回路に設けた循環ポンプとを備えた構成としてある。

以上の構成により、貯湯槽全体の水を沸き上げる場合には、ヒーターで沸き上げた湯を貯湯槽上部から下部へ循環しながら貯湯槽全体を沸き上げ、あるいは、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーターより上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽上部から湯を貯湯して貯湯槽全体に貯湯する。また、追い焚き時においては、循環ポンプを停止してヒーターより上部の水を沸き上げて給湯に利用する。従って、１箇所のヒーターで追い焚き加熱と貯湯槽全量沸き上げの両機能が実現できる。また、ヒーターを通電しながら貯湯槽上部の水を貯湯槽下部へ循環して沸き上げる場合には、ヒーターで加熱される水は貯湯槽下部から順送りされる低温水であるため、ヒーターの表面温度は低温となり、水硬度の高いスケール水あるいは腐食を引き起こし易い酸性水に対するヒーターの耐久性が向上するといった効果がある。一方、ヒーターを通電しながら貯湯槽の最下部近傍の水をヒーター上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げる場合には、貯湯槽の下部から上部へ循環する水は給水された低温水であるため、循環回路からの放熱量も低減して省エネとなる。

本発明の請求項１に記載の発明は、下部から給水され、上部から出湯される貯湯槽と、貯湯槽の内部上部に設けたヒーターと、ヒーターより上部の貯湯槽位置と貯湯槽の最下部近傍位置を連結する水回路に設けた循環ポンプを備えたものであり、貯湯槽全体の水を沸き上げる場合には、ヒーターで沸き上げた湯を貯湯槽上部から下部へ循環しながら貯湯槽全体を沸き上げ、あるいは、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーターより上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽上部から湯を貯湯して貯湯槽全体に貯湯する。また、追い焚き時においては、循環ポンプを停止してヒーターより上部の水を沸き上げて給湯に利用する。従って、１箇所のヒーターで追い焚き加熱と貯湯槽全体加熱の両機能が実現できる。また、貯湯槽上部の水を貯湯槽下部へ循環して沸き上げる場合には、水硬度の高いスケール
水あるいは腐食を引き起こし易い酸性水に対するヒーターの耐久性が向上するといった効果がある。一方、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーター上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げる場合には、循環回路からの放熱量も低減して省エネになるといった効果がある。

また、請求項２に記載の発明は、ヒーターより上部の貯湯槽の内部の湯温を検出する温度検出手段と、温度検出手段の温度信号が設定温度Ｂ（設定温度Ａより低温）に低下した時に循環ポンプを運転停止する運転制御手段Ｂを備え、深夜時間帯は貯湯槽全量の水を加熱しながら均一に徐々に温度を上げて沸き上げる。一方、昼間時間帯はヒーターより上部の湯温が所定温度（設定温度Ａ）に達した時に循環ポンプを運転してヒーターより上部に低温水を供給する。そして、所定温度（設定温度Ｂ）まで低下した時に循環ポンプを運転停止する。従って、深夜時間帯の８〜９時間かけて貯湯槽全量の水を沸き上げることができ、低ランニングコストとなる。また、昼間時間帯には、貯湯槽上部だけ湯をつくる沸き増し運転ができるため、湯切れ時、緊急時の利便性が向上する。

また、請求項３に記載の発明は、ヒーターより上部の貯湯槽の湯温を検出する第１の温度検出手段と、貯湯槽の下部の湯温を検出する第２の温度検出手段と、第２の温度検出手段の温度信号が設定温度Ａに達した時に循環ポンプを停止して、その後、第１の温度検出手段の温度信号が設定温度Ｂ（設定温度Ａより高温）に達した時に循環ポンプを運転し、設定温度Ｃ（所定温度ＡとＢの中間温度）に低下した時に循環ポンプを運転停止する運転制御手段を備え、ヒーターで加熱された貯湯槽上部の湯を貯湯槽の下部に循環して設定温度Ａまで貯湯槽全量の水を均一湯温に沸き上げ、あるいは、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーター上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽上部から湯を貯湯して貯湯槽全量の水を設定温度Ａまで均一湯温に貯湯する。そして、循環ポンプを停止して、ヒーター上部の水が昇温して設定温度Ｂに達するとヒーターを通電したまま循環ポンプを運転して貯湯槽の上部の湯を下部へ循環する、あるいは、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーター上部の貯湯槽位置へ循環する。従って、給湯可能温度４０〜６５℃の設定温度Ａを有することにより、貯湯槽全量を短時間で給湯に利用できる。また、中温の設定温度Ａで貯湯する時間が長いため、貯湯槽からの放熱ロスも少なくなり、省エネとなる。

また、請求項４に記載の発明は、貯湯槽内部の上下方向の水温を検出する複数の温度検出手段と、温度検出手段の信号を検出して貯湯槽内部の湯量を演算する湯量演算手段と、湯量演算手段の信号を検出して設定温度Ｂの設定値を変更して、その信号を運転制御手段へ送信する湯温制御手段を備え、運転開始時に貯湯槽内の上下方向の残湯温度から残湯量を演算する。そして、残湯量が多い場合には、貯湯槽全量の水を設定温度Ａまで均一湯温に沸き上げた後に、設定温度Ｂの設定を下げて沸き上げる。従って、沸き上げ完了後の貯湯槽からの放熱ロスを低減して、かつ給湯負荷に追随した沸き上げができる。

また、請求項５に記載の発明は、手動の追焚き設定手段と、追焚き設定手段の信号を検出して、ヒーターを通電して循環ポンプだけ非通電する運転停止手段を備え、循環ポンプの運転中、あるいは停止中において、手動スイッチからの追焚き信号を検出すると、ヒーターを通電して循環ポンプだけ非通電する。そして、ヒーターから上部の貯湯槽内部の水を沸き上げる。従って、緊急に湯が必要な時に短時間で湯が沸く。

また、請求項６に記載の発明は、前記水回路から流路切換手段を介して前記貯湯槽の容量の中間近傍へ戻す第二の回路を循環ポンプと貯湯槽の下部を接続する循環回路Ａと貯湯槽の容量の中間近傍を接続する循環回路Ｂに切換る流路切換手段を備え、夏季など給湯負荷が少ない場合において、ヒーターで加熱された湯を貯湯槽の上部から循環ポンプ、流路切換手段を介して循環回路Ｂを通り、貯湯槽の容量の中間近傍へ戻す。これを繰り返しながら、貯湯槽の容量の中間近傍から上部へ貯湯する。あるいは、貯湯槽の容量の中間近傍の低温水を流路切換手段、循環ポンプを介して貯湯槽の上部へ流してヒーターで加熱する
。これを繰り返しながら、貯湯槽の容量の中間近傍から上部へ貯湯する。従って、沸き上げ湯量を可変できるため、夏季など給湯負荷が少ない場合には、さらに省エネとなる。

以上の説明からも明らかなように、請求項１記載の発明は、１箇所のヒーターで追い焚き加熱と貯湯槽全体加熱の両機能が実現できる。また、貯湯槽上部の水を貯湯槽下部へ循環して沸き上げる場合には、水硬度の高いスケール水あるいは腐食を引き起こし易い酸性水に対するヒーターの耐久性が向上するといった効果がある。一方、貯湯槽の最下部近傍の水をヒーター上部の貯湯槽位置へ循環して沸き上げる場合には、循環回路からの放熱量も低減して省エネになるといった効果がある。

また、請求項２記載の発明によれば、深夜時間帯の８〜９時間かけて貯湯槽全量の水を低ランニングコストで沸き上げることができる。また、昼間時間帯には、貯湯槽上部だけ湯をつくる沸き増し運転ができるため、湯切れ時、緊急時の利便性が向上する。

また、請求項３記載の発明によれば、給湯可能温度４０〜６５℃の設定温度Ａを有することにより、貯湯槽全量を短時間で給湯に利用できる。また、中温の設定温度Ａで貯湯する時間が長いため、貯湯槽からの放熱ロスも少なくなり、省エネとなる。

また、請求項４記載の発明によれば、沸き上げ完了後の貯湯槽からの放熱ロスを低減して、かつ給湯負荷に追随した沸き上げができる。

また、請求項５記載の発明によれば、循環ポンプの運転中、あるいは停止中において、手動スイッチからの追焚き信号を検出すると、ヒーターを通電して循環ポンプだけ非通電する。そして、ヒーターから上部の貯湯槽内部の水を沸き上げる。従って、緊急に湯が必要な時に短時間で湯が沸く。

また、請求項６記載の発明によれば、循環ポンプと貯湯槽の下部を接続する循環回路Ａと貯湯槽の容量の中間近傍を接続する循環回路Ｂに切換る流路切換手段を備え、沸き上げ湯量を可変して、夏季など給湯負荷が少ない場合のさらなる省エネ化をはかることができる。

(実施例１)
以下本発明の実施例を図を参照して説明する。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付し、説明を一部省略する。

図１、図２は本発明の実施例１の貯湯式電気温水器の構成図である。図１において、１は貯湯槽であり、給水管２の水が下部から給水され、上部から出湯管３を通じて出湯する。４はヒーターであり、貯湯槽１の中の上部に設けられている。５は循環ポンプであり、ヒーター４上部の貯湯槽１の水を貯湯槽１の最下部近傍位置へ循環する、あるいは図２に示す如く貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１の位置へ循環する。図１、図２の矢印は水循環方向を表わす。

つぎに、上記構成の第１の実施例の動作について説明する。最初に貯湯槽１に給水された水から貯湯槽全量を湯に沸き上げる運転について述べる。

ヒーター４を通電しながら貯湯槽１上部の水を貯湯槽１下部へ循環して、この繰り返しによって貯湯槽１全量を湯に沸き上げる。あるいは、ヒーター４を通電しながら貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽１上部か
ら湯を貯湯して貯湯槽１全量に貯湯する。また、湯切れ時あるいは追い焚き時において、循環ポンプ５を停止した状態でヒーター４上部の水を沸き上げて給湯に利用する。従って、１箇所のヒーターで追い焚き加熱と貯湯槽全量沸き上げの両機能が実現できる。

また、ヒーター４を通電しながら貯湯槽１上部の水を貯湯槽１下部へ循環して、貯湯槽１全量を湯に沸き上げる場合には、ヒーター４で加熱される水は貯湯槽１の下部から順送りされる低温水であるため、ヒーター４の表面温度は低温となり、水硬度の高いスケール水あるいは腐食を引き起こし易い酸性水に対するヒーター４の耐久性が向上するといった効果がある。

一方、ヒーター４を通電しながら貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環して沸き上げる場合には、貯湯槽１の下部から上部へ循環する水は給水された低温水であるため、循環回路からの放熱量も低減して省エネとなる。

(実施例２)
図３は本発明の実施例２の貯湯式電気温水器の構成図である。図３において、６は温度検出手段であり、ヒーター４より上部の貯湯槽１の内部の湯温を検出する。７はクロックであり、時刻を計測する。８は運転制御手段Ａであり、クロック７の信号が深夜時間帯の信号の場合にヒーター４および循環ポンプ５を連続運転する。９は運転制御手段Ｂであり、クロック７の信号が昼間時間帯の信号の場合に温度検出手段６の温度信号が設定温度Ａに上昇した時に循環ポンプ５を運転し、温度検出手段６の温度信号が設定温度Ｂ（設定温度Ａより低温）に低下した時に循環ポンプ５の運転を停止する。

つぎに、上記構成の実施例の動作について説明する。最初に深夜時間帯の沸き上げについて述べる。クロック７の信号が深夜時間帯を発信してヒーター４および循環ポンプ５が連続運転される。そして、ヒーター４で加熱された貯湯槽１上部の湯を貯湯槽１の下部に循環して、この繰り返しによって貯湯槽１全量を湯に沸き上げる。あるいは、貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽１上部から湯を貯湯して貯湯槽１全量に貯湯する。

次に、昼間時間帯の沸き上げについて述べる。循環ポンプ５が停止した状態でヒーター４が通電される。このようにして、ヒーター４上部の水が昇温して設定温度Ａに達するとヒーター４を通電したまま循環ポンプ５を運転して貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環する。そして、ヒーター４上部の湯温が低下して設定温度Ｂ（設定温度Ａより低温）に低下した時に循環ポンプ５の運転を停止して、再度、ヒーター４上部の水を設定温度Ａまで沸き上げる。この繰り返しで、設定温度Ａの湯は徐々に貯湯槽１の下方へ押し下げられる。従って、まず深夜時間帯の８〜９時間かけて貯湯槽１全量の水を沸き上げることができるため、低ランニングコストとなる。また、昼間時間帯には、貯湯槽１上部だけ湯をつくる沸き増し運転ができるため、湯切れ時、緊急時の利便性が向上する。

(実施例３)
図４は本発明の実施例３の貯湯式電気温水器の構成図である。図４において、１０は第１の温度検出手段であり、ヒーター４より上部の貯湯槽１の湯温を検出する。１１は第２の温度検出手段であり、貯湯槽１の下部の湯温を検出する。１２は運転制御手段であり、第２の温度検出手段１１の温度信号が設定温度Ａに達した時に循環ポンプ５を停止して、その後、第１の温度検出手段１０の温度信号が設定温度Ｂ（所定温度Ａより高温）に達した時に循環ポンプ５を運転し、設定温度Ｃ（所定温度ＡとＢの中間温度）に低下した時に循環ポンプ５を運転停止する。

つぎに、上記構成の実施例の動作について説明する。ヒーター４で加熱された貯湯槽１上部の湯を貯湯槽１の下部に循環して、この繰り返しによって設定温度Ａまで貯湯槽１全量の水を均一湯温に沸き上げる。あるいは、貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環して沸き上げ、貯湯槽１上部から湯を貯湯して貯湯槽１全量の水を設定温度Ａまで均一湯温に貯湯する。そして、循環ポンプ５を停止して、ヒーター４上部の水が昇温して設定温度Ｂに達するとヒーター４を通電したまま循環ポンプ５を運転して貯湯槽１の上部の湯を下部へ循環する。あるいは、貯湯槽１の最下部近傍の水をヒーター４上部の貯湯槽１位置へ循環する。従って、設定温度Ａを給湯可能温度４０〜６５℃に設定して、設定温度Ｂを８５〜９０℃に設定することにより、貯湯槽全量を短時間で給湯に利用できる。また、中温の設定温度Ａで貯湯する時間が長いため、貯湯槽からの放熱ロスも少なくなり、省エネとなる。

(実施例４)
図５は本発明の実施例４の貯湯式電気温水器の構成図である。図５において、１３は温度検出手段であり、貯湯槽１の内部の上下方向の水温を検出するため複数ある。１４は湯量演算手段であり、温度検出手段１３の信号を検出して貯湯槽１の内部の湯量を演算する。１５は湯温制御手段であり、湯量演算手段１４の信号を検出して設定温度Ｂの設定値を変更して、その信号を運転制御手段１２へ送信する。

つぎに、上記構成の実施例の動作について説明する。運転開始時に貯湯槽内の上下方向の残湯温度から残湯量を演算する。そして、残湯量が多い場合には、貯湯槽１全量の水を設定温度Ａまで均一湯温に沸き上げた後に、設定温度Ｂの設定を下げて沸き上げる。従って、沸き上げ完了後の貯湯槽からの放熱ロスを低減して、かつ給湯負荷に追随した沸き上げができる。

(実施例５)
図６は本発明の実施例５の貯湯式電気温水器の構成図である。図６において、１６は追焚き設定手段であり、貯湯槽１の追焚きをおこなう手動スイッチである。１７は運転停止手段であり、追焚き設定手段１６の信号を検出して、ヒーター３を通電して循環ポンプ５だけ非通電する。

つぎに、上記構成の実施例の動作について説明する。循環ポンプ５の運転中、あるいは停止中において、手動スイッチからの追焚き信号を検出すると、ヒーター４を通電して循環ポンプ５だけ非通電する。そして、ヒーター４から上部の貯湯槽１内部の水を沸き上げる。従って、緊急に湯が必要な時に短時間で湯が沸く。

(実施例６)
図７は本発明の実施例６の貯湯式電気温水器の構成図である。図７において、１８は流路切換手段であり、循環ポンプ５と貯湯槽１の下部へ接続する循環回路Ａ１９と貯湯槽１の容量の中間近傍へ接続する循環回路Ｂ２０に切換る。

つぎに、上記構成の実施例の動作について説明する。夏季など給湯負荷が少ない場合において、ヒーター４で加熱された湯を貯湯槽１の上部から循環ポンプ５、流路切換手段１８を介して循環回路Ｂ２０を介し、貯湯槽１の容量の中間近傍へ戻す。これを繰り返しながら、貯湯槽１の容量の中間近傍から上部へ貯湯する。あるいは、貯湯槽１の容量の中間近傍の低温水を流路切換手段１８、循環ポンプ５を介して貯湯槽１の上部へ流してヒーター４で加熱する。これを繰り返しながら、貯湯槽１の容量の中間近傍から上部へ貯湯する。従って、沸き上げ湯量を可変できるため、夏季など給湯負荷が少ない場合には、さらに省エネとなる。

本発明の実施例１における貯湯式電気温水器の構成図 同実施例１における他方式の貯湯式電気温水器の構成図 本発明の実施例２における貯湯式電気温水器の構成図 本発明の実施例３における貯湯式電気温水器の構成図 本発明の実施例４における貯湯式電気温水器の構成図 本発明の実施例５における貯湯式電気温水器の構成図 本発明の実施例６における貯湯式電気温水器の構成図 従来の貯湯式電気温水器の構成図

符号の説明

１ 貯湯槽
２ 給水管
３ 出湯管
４ ヒーター
５ 循環ポンプ
６ 温度検出手段
７ クロック
８ 運転制御手段Ａ
９ 運転制御手段Ｂ
１０ 第１の温度検出手段
１１ 第２の温度検出手段
１２ 運転制御手段
１３ 温度検出手段
１４ 湯量演算手段
１５ 湯温制御手段
１６ 追焚き設定手段
１７ 運転停止手段
１８ 流路切換手段
１９ 循環回路Ａ
２０ 循環回路Ｂ

Claims (6)

1. 下部から給水され、上部から出湯される貯湯槽と、前記貯湯槽の内部上部に設けたヒーターと、前記ヒーターより上部の前記貯湯槽位置と前記貯湯槽の最下部近傍位置を連結する水回路に設けた循環ポンプとを有し、前記貯湯槽上部の水を前記水回路を通して貯湯槽下部へ循環することを特徴とする貯湯式電気温水器。
2. ヒーターより上部の貯湯槽の内部の湯温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の温度信号が設定温度Ａに上昇した時に前記循環ポンプを運転し、前記温度検出手段の温度信号が設定温度Ｂ（設定温度Ａより低温）に低下した時に前記循環ポンプを運転停止する運転制御手段Ｂを備えた請求項１記載の貯湯式電気温水器。
3. ヒーターより上部の貯湯槽の湯温を検出する第１の温度検出手段と、前記貯湯槽の下部の湯温を検出する第２の温度検出手段と、前記第２の温度検出手段の温度信号が設定温度Ａに達した時に前記循環ポンプを停止し、その後、前記第１の温度検出手段の温度信号が設定温度Ｂ（設定温度Ａより高温）に達した時に前記循環ポンプを運転し、設定温度Ｃ（所定温度ＡとＢの中間温度）に低下した時に前記循環ポンプを運転停止する運転制御手段を備えた請求項１記載の貯湯式電気温水器。
4. 貯湯槽内部の上下方向の水温を検出する複数の温度検出手段と、前記温度検出手段の信号を検出して前記貯湯槽内部の湯量を演算する湯量演算手段と、前記湯量演算手段の信号を検出して前記設定温度Ｂの設定値を下げる信号を前記運転制御手段へ送信する湯温制御手段からなる請求項１または３記載の貯湯式電気温水器。
5. 手動の追焚き設定手段と、前記追焚き設定手段の信号を検出して、ヒーターを通電して循環ポンプだけ非通電する運転停止手段を設けた請求項１または３記載の貯湯式電気温水器。
6. 前記水回路から流路切換手段を介して前記貯湯槽の容量の中間近傍へ戻す第二の回路を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の貯湯式電気温水器。
   

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