JP2011220574A

JP2011220574A - 循環パイプ付き縦型電気温水器

Info

Publication number: JP2011220574A
Application number: JP2010088320A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Date; 義明伊達
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】縦型の貯湯タンク内を高温水層と低温水層に区分けして、内部の一部の温湯のみを循環することで、沸き上げ中に加熱した高温水層に低温水が混合することを防止して、温湯を迅速に沸き上げ、かつ安定した温度で給湯する。
【解決手段】上部に発熱体３を設けた、縦長に形成した貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の温湯を循環するために、貯湯タンク２の上端部に開けた上部循環口７からポンプ９に接続して、貯湯タンク２内で上下方向へ伸縮自在になる、下部循環口８を具備した循環パイプ４とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、集合住宅又は戸建住宅等に設置される縦型の貯湯タンクを有する貯湯式電気温水器に係り、特に貯湯タンク内を上部の高温水層と下部の低温水層とに明確に区分けして沸き上げ湯量を設定することができる循環パイプ付き縦型電気温水器に関する。

貯湯タンク式の電気温水器は、電気料金の安い夜間電力を利用して沸かした温水を貯湯タンクに貯蔵しておき、昼間のピーク時にその温水を使用するものである。このような電気温水器は住宅用に多く使用されている。

従来の縦型の貯湯タンク式電気温水器５１，６１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、発熱体５２，６２となるニクロム線を銅管に収め、またはニクロム線と銅管の間にアルミナのような熱の伝導体を詰めたものを用い、堅牢な鋼板製の貯湯タンク５３，６３の中に装置したものである。その給湯温度は、サーモスタットにより一定に維持するようになっている。

縦型の貯湯タンク式の電気温水器５１は、図６（ａ）に示すように、沸き上げ湯量をコントロールするため、縦型の貯湯タンク５３の下部に発熱体５２を設けた構造が一般的であった。この発熱体５２で加熱した高温水を、貯湯タンク５３の上部に誘導し、貯湯タンク５３の上部に溜まる量をコントロールしていた。

また、図６（ｂ）に示すように、発熱体６２を貯湯タンク６３の上部に設けた電気温水器６１も提案されている。この電気温水器６１は、上部に配置した発熱体６２により、貯湯タンク６３内で上部から下部に噴出するように高温水の浸透深さを形成するようになっている。

更に、沸き上げ方を工夫した縦型タンクの電気温水器に関する技術としては、例えば特許文献１の特許第３１３６４２５号公報「貯湯式温水器と、その沸上げ制御装置」のように、密閉式の貯湯タンクと、貯湯タンクの上部に装着するヒータと、貯湯タンクの頂部に取水側を接続し、貯湯タンクの上部において下向きに開口する循環路と、循環路に介装するポンプとを備えてなる貯湯式温水器が提案されている。
特許第３１３６４２５号公報

しかし、図６（ａ）に示すような貯湯タンク５３下部に設けた発熱体５２で高温水を上部に誘導し、上部に溜まる高温水の量をコントロールする電気温水器５１では、貯湯タンク５３下部における低温水を加熱しても、貯湯タンク５３内の全量を目標温度に短時間で加熱することができなかった。更に、貯湯タンク５３内に低温水層・中温水層の中を加熱された高温水が上昇するため中温水層が深く形成され、給湯に際して安定した温度で給湯できないという問題を有していた。

図６（ｂ）に示すような貯湯タンク６３上部に発熱体６２を設けた電気温水器６１では、上部から下部に噴出する高温水の浸透深さを形成することができ、沸き上げ時に噴流が低温水層に入ってから上昇してくるため、高温水層と低温水層の境界が水平でなくなり、中温水層が形成される。例えば、貯湯タンク６３の高温水が低温水層の局部に深く入ってしまい、中温水層が深く形成され、給湯に際して安定した温度で給湯できないという問題
を有していた。

また、特許文献１の「貯湯式温水器と、その沸上げ制御装置」は、貯湯タンクの頂部から取水した高温湯を貯湯タンクの上部において下向きに噴出させ、噴出された高温湯が到達する深さ（以下、到達深さという）より上方の部分のみを強制的に撹拌しながら沸き上げるものであるが、この方法でも高温水層と低温水層が接触しており、熱交換が行なわれ高温水層が冷めやすいという問題を有していた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、縦型の貯湯タンク内を高温水層と低温水層に区分けして、内部の一部の温湯のみを循環することで、沸き上げ中に加熱した高温水層に低温水が混合することを防止して、温湯を迅速に沸き上げることができ、かつ安定した温度で給湯できる循環パイプ付き縦型電気温水器を提供することにある。

本発明は、上部に発熱体（３）を設けた、縦長に形成した貯湯タンク（２）と、前記貯湯タンク（２）内の温湯を循環するために、該貯湯タンク（２）の上端部に開けた上部循環口（７）からポンプ（９）に接続して、該貯湯タンク（２）内で上下方向へ伸縮自在になる、下部循環口（８）を具備した循環パイプ（４）と、を備えたことを特徴とする。
前記貯湯タンク（２）に複数本の循環パイプ（４）を備えることができる。
例えば、前記循環パイプ（４）は、その下部循環口（８）を固定する支持部材（１０）にねじ切りを形成した貫通孔を開け、このねじ切りと螺合するねじ山を形成した駆動軸（１１）を貯湯タンク（２）の上下方向に配置し、該駆動軸（１１）をモータ（１２）で回動することにより、支持部材（１０）と共に循環パイプ（４）の下部循環口（８）が貯湯タンク（２）内を上下動するように構成したものである。

前記循環パイプ（４）の上部循環口（７）は、水平方向に温湯を吐き出し，又は取水しやすいように開口部が水平方向に略扇形状にすることが好ましい。
前記循環パイプ（４）の下部循環口（８）も、水平方向に温湯を吐き出し，又は取水しやすいように開口部が水平方向に略扇形状にすることができる。

本発明の構成では、循環パイプ（４）の下部循環口（８）を沸き上げ湯量（深さ）に移動させ、その位置の循環パイプ（４）で温湯を循環させながら、貯湯タンク（２）内の温湯を沸き上げることにより、中温水層が深く形成されず、確実に高温水層の探さをコントロールしながら沸き上げることができ、安定した温度の高温水を給湯することができる。
貯湯タンク（２）内の一部のみの湯量を沸き上げることができ、高温の湯を必要量だけ効率よく沸き上げることができる。

循環パイプ（４）の下部循環口（８）が、その開口部が水平方向に略扇形状になるものでは、循環に際してこの下部循環口（８）から温湯を吐き出すときに、その温湯が上下方向へは広がらない。そこで、低温水が高温水層へ混合しないように高温水層内のみ温湯を循環することができ、貯湯タンク（２）内において、高温水層と低温水層とを明確に仕切ることができる。

本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器を示す正断面図であり、（ａ）は循環パイプを縮めた状態、（ｂ）は循環パイプを伸ばした状態である。循環パイプ付き縦型電気温水器で一部の湯量を沸き上げる状態を示す縦型電気温水器の正断面図であり、（ａ）は循環パイプで温湯を下方から上方へ循環する状態、（ｂ）は循環パイプで温湯を上方から下方へ循環する状態である。循環パイプ付き縦型電気温水器で全湯量を沸き上げる状態を示す縦型電気温水器の正断面図であり、（ａ）は循環パイプで温湯を下方から上方へ循環する状態、（ｂ）は循環パイプで温湯を上方から下方へ循環する状態である。循環パイプの下部循環口の他の実施例を示し、（ａ）は下部循環口の拡大斜視図、（ｂ）は下部循環口の動作状態を示す説明斜視図である。循環パイプの上部循環口の他の実施例を示す説明斜視図である。従来の縦型の貯湯タンク式電気温水器を示す正断面図であり、（ａ）は貯湯タンク下部に発熱体を設けた構造、（ｂ）は貯湯タンク上部に発熱体を設けた構造である。

本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器は、縦長に形成した貯湯タンクに、内部の温湯を循環させる循環パイプを伸縮自在に備えた温水器である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器を示す正断面図であり、（ａ）は循環パイプを縮めた状態、（ｂ）は循環パイプを伸ばした状態である。
本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器１は、縦長に形成した貯湯タンク２内にその上部に電気料金の安い夜間電力を利用して湯を沸き上げるための発熱体３を設けた。更に、貯湯タンク２内の温湯を循環するために、伸縮自在になる循環パイプ４を備えた。この循環パイプ４は、貯湯タンク２内における上側の高温水層と、水を供給する下側の低温水層とを明確に区別する機能を有する。

本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器１は循環パイプ４を備え、この循環パイプ４により高温水層のみで温湯を循環させるので、貯湯タンク２内を上側の高温水層と下側の低温水層とに明確に区別できる。そこで、給湯排出口５がある貯湯タンク２の上部に発熱体３を設けたことに意義がある。上部に発熱体３を設けることにより、この発熱体３で高温水層のみを迅速に加熱し、その高温水を直ぐに給湯排出口５から給湯できる。

縦型の貯湯タンク２は、所定量の温水を貯蔵できるように、全体を略円筒形状に形成し、その周囲に真空断熱材等の断熱材を貼り付けたものである。この断熱材は、１３時間放置後の温度低下が２０度未満を満足する程度の素材が必要である。

この貯湯タンク２は、堅牢な鋼板により製造する。あるいは、合成樹脂製のブロー成型により製造する。例えば、ＰＰＥ（ポリフェノールエチレン）等の合成樹脂材を用いる。但し、タンクとして常時０．１ＭＰａの耐圧力、常時８５℃から最高１００℃程度の耐熱性能を有する合成樹脂材であれば、このＰＰＥに限定されず他の合成樹脂材に種々変更できる。

貯湯タンク２の下部に給水口６を設けた。給水口６に接続する給水管に空気抜き弁（図示せず）を設けて貯湯タンク２内に流入する冷水に泡、気泡を除去する構造とすることが望ましい。泡、気泡は水流を撹乱し、界面の平準化を阻害するからである。

循環パイプ４は、貯湯タンク２の上端部に開けた上部循環口７と、貯湯タンク２内に配置したパイプに、下部循環口８を連結したものである。この上部循環口７と循環パイプ４との間にポンプ９を接続し、貯湯タンク２内の温湯を循環する。なお、図示例では１本の循環パイプ４について説明しているが、循環パイプ４を２本以上を設けることも可能である。

この循環パイプ４は、縦型の貯湯タンク２の上下方向へ伸縮自在になる構成である。貯湯タンク２内を上側の高温水層と下側の低温水層とに区分けすると共に、各容積を可変するためである。循環パイプ４は、下部循環口８を取り付けた支持部材１０の中心に、ねじ切りを形成した貫通孔を開け、このねじ切りと螺合するねじ山を形成した駆動軸１１を貯湯タンク２の長手方向に配置し、この駆動軸１１をモータ１２で回動することにより、支持部材１０と共に循環パイプ４を貯湯タンク２内で伸縮させ、下部循環口８を上下動するように構成した（スピンドル方式）。

循環パイプ４を貯湯タンク２で自在に伸縮させる構成は、このスピンドル方式に限定されない。例えば、駆動軸１１の回転に代えて、ワイヤーを用いて移動させる構成もある（図示していない）。更に、繰り出し式の伸縮循環パイプ４に代えて、蛇腹式、複数に折り畳める方式その他の構造のものを利用することができる。

図２は循環パイプ付き縦型電気温水器で一部の湯量を沸き上げる状態を示す縦型電気温水器の正断面図であり、（ａ）は循環パイプで温湯を下方から上方へ循環する状態、（ｂ）は循環パイプで温湯を上方から下方へ循環する状態である。
このように構成した縦型電気温水器１で一部の湯量を沸き上げる方法を図２に基づき説明する。先ず、循環パイプ４を貯湯タンク２の中間位置に移動させる。即ち、沸き上げ湯量（深さ）に応じた位置で停止させる。貯湯タンク２において、その上端からこの循環パイプ４（下部循環口８）の停止位置までの容積が沸き上げ湯量になる。使用する湯量に基づき、この循環パイプ４（下部循環口８）を停止させる位置を設定する。

次に、発熱体３を加熱すると同時に循環パイプ４のポンプ９を駆動する。図２（ａ）では貯湯タンク２の最上層の温湯を上部循環口７から取水し、ポンプ９、循環パイプ４を通して、下部循環口８から貯湯タンク２の中間層に吐出し、温湯を下方から上方へ循環する。このとき、発熱体３で加熱された温湯は、循環パイプ４の循環作用により、中間層から下方へは移動しないため、短時間で高温水に沸き上げることができる。このように本発明では高温水層の探さをコントロールしながら沸き上げるようになっている。そこで、安定した温度の高温水を給湯することができる。

図２（ａ）に示す貯湯タンク２内で、給湯即ち給水したときは、低温水の中間層の界面が上昇する。このときも、循環パイプ４による循環により、中温水層が深く形成されず、高温水層の探さを確実にコントロールしながら沸き上げる。

図２（ｂ）に示す状態は、貯湯タンク２中間層の下部循環口８から取水し、循環パイプ４、ポンプ９を通して、温湯を上部循環口７に吐出した状態である。このように温湯を下方から上方へ循環する方法でも、高温水層の探さをコントロールしながら沸き上げることができる。

図３は循環パイプ付き縦型電気温水器で全湯量を沸き上げる状態を示す縦型電気温水器の正断面図であり、（ａ）は循環パイプで温湯を下方から上方へ循環する状態、（ｂ）は循環パイプで温湯を上方から下方へ循環する状態である。
縦型電気温水器１で全量を沸き上げる方法を図３に基づき説明する。先ず、循環パイプ４を貯湯タンク２の最下端の位置に移動させ、停止させる。貯湯タンク２の全量を沸き上げるときは、循環パイプ４の機能は、沸き上げ湯量（深さ）を形成することより、貯湯タンク２内の温湯の撹拌が重要な意義を有する。発熱体３を加熱すると同時に循環パイプ４のポンプ９を駆動する。図３（ａ）では貯湯タンク２の最上層の温湯を上部循環口７から取水し、ポンプ９、循環パイプ４を通して、下部循環口８から貯湯タンク２の最下層に吐出し、温湯を下方から上方へ循環する。このとき、発熱体３で加熱された温湯は、循環パ
イプ４により、最下層の給水直後の冷水と混合して貯湯タンク２内をより均一な温度にすることができる。

図３（ｂ）に示す状態は、貯湯タンク２最下層の下部循環口８から取水し、循環パイプ４、ポンプ９を通して、上部循環口７に吐出した状態である。

図４は循環パイプの下部循環口の他の実施例を示し、（ａ）は下部循環口の拡大斜視図、（ｂ）は下部循環口の動作状態を示す説明斜視図である。
循環パイプ４の下部循環口８は、単純な円形状に限定されず、図示するように開口部が水平方向に略扇形状を有する形状にすることができる。この形状は、水平方向に温湯を吐き出しやすくなる。本発明では貯湯タンク２内において、高温水層を明確に低温水層と仕切り、かつ低温水が高温水層へ混合しないように高温水層内のみの温湯を循環させる必要がある。そこで、下部循環口８から吐き出すときに、その温湯が上下方向へは広がらないようにする。このように構成することで、より確実に高温水層と低温水層とに仕切ることができる。

図５は循環パイプの上部循環口の他の実施例を示す説明斜視図である。
同様に、循環パイプ４の上部循環口７についても、図示するように開口部が水平方向に略扇形状を有する形状にすることができる。

なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、縦型の貯湯タンク２内を高温水層と低温水層に区分けして、内部の一部の温湯のみを循環することで、沸き上げ中に加熱した高温水層に低温水が混合することを防止して、温湯を迅速に沸き上げることができ、かつ安定した温度で給湯できる構成であれば、図示したような構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の循環パイプ付き縦型電気温水器は、家庭用温水器に利用するだけでなく、業務用の大型の貯湯タンクを有する横型電気温水器においても利用することができる。

１縦型電気温水器
２貯湯タンク
３発熱体
４循環パイプ
７上部循環口
８下部循環口
９ポンプ
１０支持部材
１１駆動軸
１２モータ

Claims

上部に発熱体（３）を設けた、縦長に形成した貯湯タンク（２）と、
前記貯湯タンク（２）内の温湯を循環するために、該貯湯タンク（２）の上端部に開けた上部循環口（７）からポンプ（９）に接続して、該貯湯タンク（２）内で上下方向へ伸縮自在になる、下部循環口（８）を具備した循環パイプ（４）と、を備えた、ことを特徴とする循環パイプ付き縦型電気温水器。
前記貯湯タンク（２）に複数本の循環パイプ（４）を備えた、ことを特徴とする請求項１の循環パイプ付き縦型電気温水器。
前記循環パイプ（４）は、その下部循環口（８）を固定する支持部材（１０）にねじ切りを形成した貫通孔を開け、このねじ切りと螺合するねじ山を形成した駆動軸（１１）を貯湯タンク（２）の上下方向に配置し、該駆動軸（１１）をモータ（１２）で回動することにより、支持部材（１０）と共に循環パイプ（４）の下部循環口（８）が貯湯タンク（２）内を上下動するように構成した、ことを特徴とする請求項１又は２の循環パイプ付き縦型電気温水器。
前記循環パイプ（４）の上部循環口（７）は、水平方向に温湯を吐き出し，又は取水しやすいように開口部が水平方向に略扇形状になる、ことを特徴とする請求項１の循環パイプ付き縦型電気温水器。
前記循環パイプ（４）の下部循環口（８）は、水平方向に温湯を吐き出し，又は取水しやすいように開口部が水平方向に略扇形状になる、ことを特徴とする請求項１の循環パイプ付き縦型電気温水器。