JP2011226675A - 元止め式電気温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】元止め式の電気温水器において、簡単な構造で、現場での設置を容易にし、しかも貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって生じる膨張水の量に正確に対応させ、スパウトの吐水口から膨張水が滴り落ちることを防止する。
【解決手段】ヒータ１５を有する貯湯タンク１１と、貯湯タンク１１内に水を供給する給水配管１２と、貯湯タンク１１内の温水を吐水口４を構成するスパウト３に供給する給湯配管１３と、吐水口４からの吐水および止水に対応して給水配管１２を開閉する電磁弁１４とを備える元止め式の電気温水器１は、貯湯タンク１１の収容空間１１ａに連通する膨張空間２０ａを形成する膨張室２０を備え、膨張室２０は、膨張空間２０ａの大きさを変化させるように変位する壁部２２と、膨張空間２０ａ内に設けられ、ヒータ１５による貯湯タンク１１内の水の温度上昇に反応して膨張空間２０ａを拡大させる方向に壁部２２を変位させる感熱素子２７とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータを内蔵する貯湯タンクの上流側に、流路を閉鎖する止水部が設けられる元止め式の電気温水器に関する。

従来、水を電力によって温める電気温水器には、ヒータを内蔵する貯湯タンクを備える貯湯式の電気温水器がある。貯湯式の電気温水器は、水道管等から供給される水をヒータによって温めることで貯湯タンク内にて水を温水化しておき、貯湯タンク内の湯を、給湯配管を介して、洗面所の洗面器や台所の流し台等に設置される吐水部としての水栓（スパウト）に供給する。

こうした貯湯式の電気温水器には、止水方式の違いから、貯湯タンクの元（上流側）に、流路を閉鎖する止水部が設けられる元止め式と、貯湯タンクの先（下流側）に止水部が設けられる先止め式とがある。元止め式の電気温水器は、貯湯タンクの下流側が大気開放されていることから、貯湯タンクを耐圧構造とする必要がなく、先止め式の電気温水器と比べて構造がシンプルで低コスト、施工が簡単等の利点を有する。

貯湯式の電気温水器においては、貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって膨張水が発生するという問題がある。先止め式の電気温水器の場合、一般に、膨張水は、貯湯タンクから水栓への給湯配管とは別に設けられる排水管により排出される。これに対し、元止め式の電気温水器においては、膨張水が貯湯タンクから給湯配管を介して水栓の吐水口（蛇口）から滴り落ちるという問題がある。かかる問題は、膨張水を電気温水器の外へと逃すために、水栓の止水・吐水を操作するためのハンドルを完全閉鎖させない構造が採用されていることに起因する。

膨張水は貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって発生するため、元止め式の電気温水器においては、貯湯タンク内の水の沸き上げが行われるたびに、水栓の吐水口から膨張水が滴り落ちるという現象が生じる。このような水栓の吐水口からの膨張水の滴下現象は、使用者に水栓が故障していると勘違いさせたり、見苦しさを感じさせたりする。また、水栓の吐水口からの膨張水の滴下現象は、水栓が設置される洗面器や流し台等を水垢で汚す原因となり、特にステンレス製の流し台等においては滴下音が耳障りの原因ともなる。さらに、膨張水は温められた湯であるため、膨張水が水栓の吐水口から排出されることは、省エネの観点からも好ましくない。

そこで、水栓の吐水口からの膨張水の滴下現象による問題を解消するための技術として、例えば特許文献１に開示の技術がある。特許文献１の技術は、元止め式の電気温水器において、貯湯タンクからの膨張水を吸収するためのタンクを貯湯タンクとは別に備え、その膨張水用のタンクを、貯湯タンクへの給水を止める止水部と吐水部を構成する水栓との間の流路上における、水栓よりも低くなる位置に設けることで、膨張水の吸収装置を構成する。

しかしながら、特許文献１の技術によれば、膨張水の吸収装置を構成する膨張水用のタンクを設ける高さ位置が、水栓との関係において制限される。このため、膨張水用のタンクを設けるための配管構成の自由度が低く、電気温水器の設置の段階での施工や、膨張水の吸収装置を後付けで設けることが困難である。また、特許文献１の技術は、膨張水用のタンク内の水位と貯湯タンクから水栓への給湯配管内の水位との釣り合いを利用するものであることから、特許文献１の技術では、貯湯タンク内の水の沸き上げにともなう水の体積増加分に相当する膨張水の量に正確に対応することが困難である。

また、特許文献２には、先止め式の電気温水器において、貯湯タンクに膨張水による圧力上昇を吸収するための室を設ける技術が開示されている。確かに、特許文献２の技術によれば、貯湯タンク内の水の沸き上げによって上昇したタンク内の圧力に応じて、前記室の空気等が圧縮され、膨張水による体積膨張が吸収されることから、膨張水が排出されなくなると考えられる。

しかしながら、特許文献２の技術は、膨張水による貯湯タンクの圧力上昇を吸収するという観点に基づくものであるため、貯湯タンクに水道圧がかかる先止め式の電気温水器には有効であると考えられるが、貯湯タンクの下流側が大気開放されている元止め式の電気温水器に適用することは困難である。

特開２０００−０６５３７４号公報 実開平７−３２４５２号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で、現場での設置を容易に行うことができ、しかも貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって生じる膨張水の量に正確に対応することができ、スパウトの吐水口から膨張水が滴り落ちることを防止することができる元止め式電気温水器を提供する。

本発明の元止め式電気温水器は、水を加熱して温水とするヒータを有する貯湯タンクと、該貯湯タンク内に水を供給する給水配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内の温水を、吐水口を構成するスパウトに供給する給湯配管と、前記給水配管に設けられ、前記吐水口からの吐水および止水に対応して前記給水配管を開閉する開閉弁と、を備える元止め式電気温水器であって、前記貯湯タンクの収容空間に連通する膨張空間を形成する膨張室を備え、前記膨張室は、前記膨張空間の大きさを変化させるように変位する壁部と、前記膨張空間内に設けられ、前記ヒータによる前記貯湯タンク内の水の温度上昇に反応して、前記膨張空間を拡大させる方向に前記壁部を変位させる感熱素子と、を含むものである。このような構成により、簡単な構造で、現場での設置を容易に行うことができ、しかも貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって生じる膨張水の量に正確に対応することができ、スパウトの吐水口から膨張水が滴り落ちることを防止することができる。

本発明の元止め式電気温水器は、好ましくは、前記膨張室は、前記膨張空間を前記給水配管の前記貯湯タンクに対する接続部分に位置させるように設けられているものである。このような構成により、給水配管から貯湯タンクに供給される水を効率的に感熱素子に接触させることができるので、貯湯タンク内の水の温度上昇により変位した壁部を、速やかに元の状態に復帰させることができる。これにより、給水配管から貯湯タンクに流れ込む水に対して、感熱素子を即座に反応させることができ、膨張水を吸収するために拡大した状態の膨張空間を速やかに縮小させて膨張水の発生に備えることができる。

また、本発明の元止め式電気温水器は、好ましくは、前記貯湯タンクは、前記ヒータによる加熱によって生じる水の流れ、および前記給水配管から前記貯湯タンク内に流れ込む水の流れの少なくともいずれかを規制することで、前記収容空間および前記膨張空間内の水の対流を促す対流促進部を有するものである。このような構成により、ヒータによる沸き上げによって生じる自然対流の場合と比較して、ヒータにより温められた水を効率的に感熱素子に接触させることができるので、貯湯タンク内の水温変化によって壁部を正確に変位させることができ、膨張室にて膨張水の分の容積を確実に確保することができる。

また、本発明の元止め式電気温水器は、好ましくは、前記感熱素子は、熱伝導素子を介して、前記ヒータと連結されているものである。このような構成により、ヒータによる沸き上げ時のヒータの熱が、ヒータにより温められた水を介してだけでなく、熱伝導素子を介しても感熱素子に伝達されるので、感熱素子が膨張水の発生時に精度良く反応し、より確実に膨張室にて膨張水の分の容積を確保することができる。

また、本発明の元止め式電気温水器は、好ましくは、前記壁部は、弾性変形可能な膜状の部材により構成されているものである。このような構成により、壁部を簡単な構造とすることができ、壁部の耐久性を向上させることができる。

また、本発明の元止め式電気温水器は、好ましくは、前記膨張室は、前記壁部により前記膨張空間に対して隔てられ前記膨張空間とともに前記壁部が変位する空間を形成する隔室と、前記壁部の変位にともなう前記隔室の給排気を行うための給排気口と、を有し、前記隔室と前記スパウトとが、前記給排気口を前記吐水口に連通させる配管により接続されているものである。このような構成により、膨張室内の水について万一壁部から隔室側に漏水が生じた場合であっても、漏水した水を、膨張室の給排気口に接続される配管を介してスパウトの吐水口から排水させることができる。

本発明によれば、簡単な構造で、現場での設置を容易に行うことができ、しかも貯湯タンク内の水の沸き上げにともなって生じる膨張水の量に正確に対応することができ、スパウトの吐水口から膨張水が滴り落ちることを防止することができる。

本発明の第一実施形態に係る電気温水器の構成を示す図。 本発明の第二実施形態に係る電気温水器の構成を示す図。 本発明の第三実施形態に係る電気温水器の構成を示す図。 本発明の第四実施形態に係る電気温水器の構成を示す図。

本発明は、ヒータを内蔵する貯湯タンクを備える元止め式の電気温水器において、貯湯タンクに連通するとともに貯湯タンク内の水温の変化に応じて大きさが変化する空間を形成する膨張室を設けることで、ヒータによる沸き上げにともなって生じる膨張水に対応しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の第一実施形態について、図１を用いて説明する。本実施形態に係る電気温水器１は、洗面所等に備え付けられる洗面器２に対して設けられる吐水部としてのスパウト３に温水を供給するための装置である。電気温水器１は、スパウト３等に設けられるセンサの検出信号に基づいて自動で、あるいはスパウト３の近傍に設けられるハンドルやボタン等の操作部の操作により、温水をスパウト３に供給する。電気温水器１からスパウト３に供給された温水は、スパウト３の吐水口４から吐出され、洗面器２により受けられる。なお、電気温水器１は、洗面器２のほか、台所の流し台等に対して設けられる吐水部にも用いられる。

図１に示すように、電気温水器１は、貯湯タンク１１と、給水配管１２と、給湯配管１３と、電磁弁１４とを備える。電気温水器１は、貯湯タンク１１、給水配管１２、給湯配管１３、および電磁弁１４を含む各構成を、ケーシング１０に収容した状態で備える。

貯湯タンク１１は、スパウト３に供給する温水を貯溜する。貯湯タンク１１は、水を加熱して温水とするヒータ１５を有する。ヒータ１５は、電力によって発熱する電気ヒータであり、その加熱作用によって貯湯タンク１１内の水を温めて温水化する。ヒータ１５は、貯湯タンク１１の収容空間１１ａの内部において、下方の位置にて、略水平方向に配された状態で設けられる。ヒータ１５の材質は、例えばステンレスである。本実施形態の電気温水器１は、貯湯タンク１１の容量が例えば３リットル程度の小型の電気温水器である。

給水配管１２は、貯湯タンク１１内に水を供給する。給水配管１２は、電気温水器１のケーシング１０に配管等を介して接続される水道管等を給水源とし、給水源から供給される水を貯湯タンク１１に供給する。給水配管１２に水を供給する給水源は、ケーシング１０に設けられる給水口１０ａに接続される。つまり、給水配管１２は、その一端側（貯湯タンク１１への給水の流れの上流側）が給水口１０ａに接続され、他端側（貯湯タンク１１への給水の流れの下流側）が貯湯タンク１１の収容空間１１ａの下部（底部）から水を流し込むように接続された状態で設けられる。

給水配管１２から貯湯タンク１１の下部に供給された水は、ヒータ１５の通電により温められる。貯湯タンク１１の内部において、ヒータ１５により温められた温水は収容空間１１ａの上部の温水との比重差で上昇し、比較的温度の低い温水は下降して対流が生じ、貯湯タンク１１内の水が均一の温度に沸き上がる。

給湯配管１３は、貯湯タンク１１に接続され、貯湯タンク１１内の温水を、吐水口４を構成するスパウト３に供給する。給湯配管１３は、ケーシング１０に設けられる出湯口１０ｂに接続される吐水管１６を介して、貯湯タンク１１内の温水をスパウト３に供給する。一端側が出湯口１０ｂに接続される吐水管１６の他端側は、吐水口４に連通するようにスパウト３に接続される。つまり、給湯配管１３は、その一端側（スパウト３への給湯の流れの上流側）が収容空間１１ａに連通するように貯湯タンク１１に接続され、他端側（スパウト３への給湯の流れの下流側）が出湯口１０ｂに接続された状態で設けられる。

電磁弁１４は、給水配管１２に設けられ、スパウト３の吐水口４からの吐水および止水に対応して給水配管１２を開閉する開閉弁として機能する。電磁弁１４は、スパウト３等に設けられるセンサの検出信号に基づいて自動で、あるいはスパウト３の近傍に設けられるボタン等の操作部の操作により、開閉動作する。

電磁弁１４が開くことにより、給水配管１２から貯湯タンク１１に水が供給される。貯湯タンク１１に流れ込む水の水圧（例えば水道圧）により、貯湯タンク１１に流れ込んだ水の分だけ貯湯タンク１１内の温水が押し上げられて給湯配管１３に出湯し、スパウト３の吐水口４から吐出される。このように、本実施形態の電気温水器１は、流路を閉鎖する止水部としての電磁弁１４が貯湯タンク１１の元（上流側）である給水配管１２に設けられる元止め式の電気温水器である。

また、電気温水器１は、貯湯タンク１１内の貯溜水の温度を所定の範囲の温度に保つため、自動温度調節器１７を備える。自動温度調節器１７は、バイメタルによる温度に応じた電気回路の開閉により、貯湯タンク１１内の水温に応じてヒータ１５のＯＮ／ＯＦＦを自動的に切換え制御することで、貯湯タンク１１内の温水を所定の温度範囲に保持するように加熱する。

以上のような構成を備える電気温水器１においては、貯湯タンク１１内の水の沸き上げ（以下単に「沸き上げ」という。）にともなって、貯湯タンク１１内の水の体積が増加することによる膨張水が発生する。そこで、図１に示すように、本実施形態の電気温水器１は、貯湯タンク１１内にて生じた膨張水を吸収するため、膨張室２０を備える。

膨張室２０は、貯湯タンク１１の下部外側に隣接するように設けられる。膨張室２０は、貯湯タンク１１の収容空間１１ａに連通する膨張空間２０ａを形成する。膨張室２０は、膨張空間２０ａを形成する部材として、ハウジング２１を有する。つまり、膨張室２０は、ハウジング２１の内部空間の一部を膨張空間２０ａとする。

ハウジング２１は、中心軸方向の一方が開放された有底の略円筒形状を有し、開放された側が貯湯タンク１１の外壁１１ｂに対向するように設けられる。ハウジング２１は、貯湯タンク１１の外壁１１ｂに対して適宜の方法で固定される。

ハウジング２１の内部空間は、壁部２２によって、略円筒形状における中心軸方向に二つの空間に区画される。そして、ハウジング２１内において壁部２２によって区画される二つの空間のうち、貯湯タンク１１側の空間が、貯湯タンク１１の収容空間１１ａに連通する膨張空間２０ａとして形成される。

膨張室２０の膨張空間２０ａと貯湯タンク１１の収容空間１１ａとは、貯湯タンク１１の外壁１１ｂに形成される連通孔１１ｃを介して連通する。連通孔１１ｃは、収容空間１１ａと膨張空間２０ａとの間の水の往来が妨げられることなく行われるような大きさや数で設けられる。つまり、連通孔１１ｃによって貯湯タンク１１の収容空間１１ａに膨張室２０の膨張空間２０ａが連通する構成によれば、貯湯タンク１１の容積が膨張室２０の膨張空間２０ａの分増加した態様となる。したがって、膨張室２０の膨張空間２０ａ内は、貯湯タンク１１の収容空間１１ａとともに水が充満した状態となる。

壁部２２は、ハウジング２１の内径に対応する外径を有する円板状の隔壁２３と、隔壁２３の外周面に装着されるＯリング２４とを有する。隔壁２３は、Ｏリング２４を介してハウジング２１の内周面２１ａを摺動面としてハウジング２１の中心軸方向（図１における左右方向、矢印Ａ参照）に移動可能に設けられる。また、隔壁２３は、Ｏリング２４によって水密を確保する。

このように、壁部２２は、膨張室２０の内部において水密を確保しつつハウジング２１の内周面２１ａに対して摺動可能に構成される。壁部２２が移動することで、膨張空間２０ａの大きさが変化する。つまり、壁部２２は、膨張空間２０ａの大きさを変化させるように変位する。したがって、壁部２２について変位とは、ハウジング２１内における隔壁２３のＯリング２４を介する摺動方向の位置が変化することである。

膨張室２０は、膨張空間２０ａとともに壁部２２が移動する空間であるハウジング２１の内部空間を形成する隔室２５を有する。隔室２５は、膨張室２０において、ハウジング２１の内部空間が壁部２２によって仕切られることで膨張空間２０ａとともに形成される隔室空間２５ａを形成する部分である。

このように、本実施形態では、膨張室２０は、壁部２２により膨張空間２０ａに対して隔てられ膨張空間２０ａとともに壁部２２が変位する空間を形成する隔室２５を有する。そして、前記のとおり水密に構成される壁部２２は、隔室空間２５ａに対して膨張空間２０ａ内の水を封止する。

隔室２５には、給排気口２６が設けられている。給排気口２６には、一端側が大気に開口した状態の給排気管２６ａの他端側が接続される。給排気口２６は、隔室２５内の隔室空間２５ａを大気開放させる。

給排気口２６が設けられることで、ハウジング２１内において膨張空間２０ａに対して水密に構成される壁部２２の移動にともなって、給排気口２６を介して隔室２５の給排気が行われる。言い換えると、給排気口２６により、水密に構成される壁部２２の移動にともなう隔室２５内の圧力の変化が吸収され、ハウジング２１内における壁部２２の移動が許容される。このように、膨張室２０は、壁部２２の変位にともなう隔室２５の給排気を行うための給排気口２６を有する。

膨張室２０は、ハウジング２１内にて壁部２２を移動させるための構成として、感熱素子２７を有する。感熱素子２７は、熱を感知することで伸縮する。感熱素子２７は、全体として略筒状の外形を有し、略筒状の外形における中心軸方向（図１における左右方向）を伸縮方向とする。感熱素子２７は、伸縮方向の一端側が貯湯タンク１１の外壁１１ｂに固定され、伸縮方向の他端側が壁部２２を構成する隔壁２３に固定された状態で設けられる。つまり、感熱素子２７は、その伸縮方向から、貯湯タンク１１の外壁１１ｂと壁部２２を構成する隔壁２３との間に挟まれた状態で、膨張空間２０ａ内に設けられる。

本実施形態では、感熱素子２７は、詳細には次のような構成を備える。感熱素子２７は、隔壁２３に固定される部分であるスリーブ部２７ａと、このスリーブ部２７ａから感熱素子２７の伸縮方向に沿って突出するように設けられるピストン部２７ｂとを有する。感熱素子２７の内部には、温度変化にともなって体積を膨張・収縮させるサーモワックスが封入されている。感熱素子２７は、サーモワックスの体積変化により、スリーブ部２７ａからのピストン部２７ｂの突出量を変化させることで伸縮する。

したがって、感熱素子２７は、膨張空間２０ａ内の水温の変化を感知することで、サーモワックスの体積を変化させて伸縮する。感熱素子２７が伸縮することにより、ハウジング２１内において移動可能に設けられる壁部２２が、貯湯タンク１１の外壁１１ｂに対して近接離間する方向に相対的に移動する。ハウジング２１内における壁部２２の移動により、膨張空間２０ａの大きさが変化する。

具体的には、感熱素子２７内に封入されるサーモワックスは、温度上昇にともなって膨張し、温度低下にともなって収縮する。このため、感熱素子２７は、膨張空間２０ａ内の水温が上昇することで伸び、膨張空間２０ａ内の水温が低下することで縮むように構成される。このように、感熱素子２７は、膨張空間２０ａ内に設けられ、ヒータ１５による貯湯タンク１１内の水の温度上昇に反応して、膨張空間２０ａを拡大させる方向に壁部２２を変位させる。

一方、膨張室２０においては、隔室空間２５ａ内に、壁部２２を付勢するバイアスバネ２８が設けられている。バイアスバネ２８は、その伸縮方向が壁部２２の移動方向に沿うように設けられる。つまり、バイアスバネ２８は、ハウジング２１の底部と隔壁２３とによって挟まれた状態で設けられる。バイアスバネ２８は、感熱素子２７が伸びることにより壁部２２に作用する押圧力に抗して、壁部２２を感熱素子２７と反対側から押圧するように付勢する。

なお、膨張空間２０ａ内の水温の変化にともなって壁部２２を移動させるための構成は、本実施形態のようにサーモワックスを利用した感熱素子２７に限定されるものではない。膨張室２０が備える感熱素子としては、膨張空間２０ａ内の水温の変化にともなって壁部２２を移動させることができるものであればよく、例えば、形状記憶合金を利用したもの等であってもよい。

また、図１に示すように、本実施形態の電気温水器１においては、膨張室２０が、膨張空間２０ａを給水配管１２の貯湯タンク１１に対する接続部分に位置させるように設けられている。具体的には、前述したように貯湯タンク１１に対して収容空間１１ａの下部（底部）から水を流し込むように接続される給水配管１２は、膨張室２０の膨張空間２０ａに連通するように、ハウジング２１に接続される。詳細には給水配管１２はハウジング２１の下側に接続される。したがって、給水配管１２から貯湯タンク１１に供給される水は、膨張空間２０ａに流れ込み、膨張空間２０ａから連通孔１１ｃを介して貯湯タンク１１の収容空間１１ａの下部に流れ込む。

なお、本実施形態では、給水配管１２の下流側の端部は、直接的には膨張室２０を構成するハウジング２１に接続されているが、貯湯タンク１１の外壁１１ｂに接続されてもよい。つまり、膨張室２０は、膨張空間２０ａを給水配管１２の貯湯タンク１１に対する接続部分の近傍に位置させるように設けられてもよい。

このように、本実施形態では、膨張室２０は、膨張空間２０ａを、貯湯タンク１１に水を供給する給水配管１２の下流側の端部の接続部分または接続部分の近傍に位置させることで、貯湯タンク１１に近接配置される。そして、給水配管１２の下流側の端部は、貯湯タンク１１の外壁１１ｂに対するハウジング２１の固定部分の近傍に接続される。

また、図１に示すように、本実施形態の電気温水器１においては、貯湯タンク１１内に、対流促進部としてのバッフル２９が設けられている。バッフル２９は、貯湯タンク１１の収容空間１１ａ内および膨張室２０の膨張空間２０ａ内において、給水配管１２から水が供給されることや、ヒータ１５による加熱にともなう水温の変化等によって生じる水の流れを規制する。

バッフル２９は、水の流れを規制する板状の部分であり、貯湯タンク１１の外壁１１ｂの内面から突出するように設けられる。バッフル２９は、例えば、板状の部材が貯湯タンク１１の外壁１１ｂに固定されることで構成される。バッフル２９は、貯湯タンク１１の外壁１１ｂの内面から水平方向に突出する水平部２９ａと、水平部２９ａの突出方向の先端から下側に折り曲げ形成される折曲部２９ｂとを有する。

バッフル２９は、貯湯タンク１１の外壁１１ｂにおいて連通孔１１ｃが形成される範囲の上方かつ近傍から突出するように設けられる。したがって、貯湯タンク１１の収容空間１１ａにおいて、バッフル２９は、連通孔１１ｃの近傍の部分の少なくとも上部に対して、上側に水平部２９ａを位置させ、連通孔１１ｃに略対向する側に折曲部２９ｂを位置させる。

バッフル２９によって規制される水の流れには、ヒータ１５による加熱によって生じる水の流れが含まれる。具体的には、ヒータ１５により温められた温水は、比重差によって上昇して対流する。そこで、バッフル２９は、ヒータ１５により温められた温水、特にヒータ１５における連通孔１１ｃの近傍の部分で温められた温水が上昇する流れを規制する。これにより、図１において矢印Ｆ１で示すように、ヒータ１５により温められた温水が収容空間１１ａから連通孔１１ｃを介して膨張空間２０ａに流れ込む水の流れが形成され、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水の対流が促される。

また、バッフル２９によって規制される水の流れには、給水配管１２から貯湯タンク１１内に流れ込む水の流れが含まれる。具体的には、ハウジング２１の下側に接続される給水配管１２によって膨張空間２０ａに流れ込む水は、連通孔１１ｃを介して収容空間１１ａに流れ込み上昇する。そこで、バッフル２９は、給水配管１２によって膨張空間２０ａから連通孔１１ｃを介して収容空間１１ａに流れ込み上昇する水の流れを規制する。これにより、図１において矢印Ｆ２で示すように、膨張空間２０ａから連通孔１１ｃを介して収容空間１１ａ内に流れ込む給水配管１２からの給水が一旦貯湯タンク１１の底部に下降してから上昇する流れが形成され、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水の対流が促される。

なお、バッフル２９の形状は、本実施形態に限定されるものではない。バッフル２９としては、ヒータ１５による加熱によって生じる水の流れ、および給水配管１２から貯湯タンク１１内に流れ込む水の流れの少なくともいずれかの流れを規制することで、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水の対流を促すような形状を有するものであればよい。また、バッフル２９は、収容空間１１ａ内のほか、膨張空間２０ａ内に設けられてもよく、複数箇所に設けられてもよい。

また、本実施形態の電気温水器１においては、貯湯タンク１１が有するヒータ１５は、外壁１１ｂの連通孔１１ｃが形成される部分に対向するように、上向きに折り曲げ形成される折曲部１５ａを有する。ヒータ１５の折曲部１５ａは、バッフル２９の下側に位置する。つまり、バッフル２９は、ヒータ１５の折曲部１５ａに対して上側から被さるように設けられる。

以上のような構成を備える本実施形態の電気温水器１の作用について説明する。電気温水器１においては、沸き上げに際し、ヒータ１５がＯＮの状態になると、ヒータ１５によって加熱された温水の対流が生じる。ヒータ１５によって加熱された温水の一部は、連通孔１１ｃを介して収容空間１１ａから膨張空間２０ａ内に流れ込む。ここで、連通孔１１ｃの近傍の位置にてヒータ１５によって加熱された温水については、バッフル２９により、収容空間１１ａから連通孔１１ｃを介して膨張空間２０ａ内へと回り込む水の流れが形成される（矢印Ｆ１参照）。

沸き上げの過程で、ヒータ１５によって加熱された温水が膨張空間２０ａ内に流れ込むことで、膨張空間２０ａ内の水温が上昇し、膨張空間２０ａ内の水温の上昇を検知した感熱素子２７が伸びる。つまり、ヒータ１５の熱が、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水を介して感熱素子２７に伝達され、感熱素子２７が伸びる。感熱素子２７が伸びることで、膨張室２０内の壁部２２が、バイアスバネ２８による付勢力に抗して膨張空間２０ａを拡大させる方向（図１において左向き）に移動する。

このように、沸き上げの過程で膨張空間２０ａが拡大して膨張室２０の容積が増加することで、沸き上げにともなって生じる膨張水の分の容積が確保され、膨張水が吸収される。なお、沸き上げによって貯湯タンク１１内の貯溜水の温度が所定の範囲にあることが自動温度調節器１７によって検知されると、ヒータ１５はＯＦＦの状態となる。

そして、スパウト３の吐水口４からの温水の吐出に際しては、電磁弁１４が開き、給水配管１２から貯湯タンク１１に水が供給される。貯湯タンク１１への給水が開始されると、膨張空間２０ａ内に水が流れ込むことで、膨張空間２０ａ内の水温が低下し、膨張空間２０ａ内の水温の低下を検知した感熱素子２７が縮む。ここで、感熱素子２７による水温の低下の検知は、自動温度調節器１７が水温の低下を検知してヒータ１５の通電をＯＮにするよりも先に行われる。感熱素子２７が縮むことで、膨張室２０内の壁部２２が、バイアスバネ２８による付勢力によって膨張空間２０ａを縮小させる方向（図１において右向き）に移動する。

このように、貯湯タンク１１内への給水の過程で膨張空間２０ａが縮小することで、膨張水を吸収するために増加した膨張室２０の容積が、沸き上げの開始時の元の容積に戻る。したがって、自動温度調節器１７により水温の低下が検知されてヒータ１５の通電がＯＮにされた時、つまり沸き上げの開始時には、感熱素子２７は収縮して膨張室２０の容積が元に戻った状態にあり、電気温水器１は沸き上げにともなう膨張水を吸収できる状態にある。

このように、電気温水器１においては、水温の変化にともなって伸縮する感熱素子２７による壁部２２の移動により、沸き上げの過程で、貯湯タンク１１と連通する膨張室２０の容積が一時的に増加する。つまり、膨張室２０における壁部２２の移動により、貯湯タンク１１の収容空間１１ａおよび膨張室２０の膨張空間２０ａにより形成される水の貯溜空間の大きさが一時的に増加する。これにより、沸き上げにともなって生じる膨張水が吸収される。

以上のような本実施形態の電気温水器１によれば、水温の変化に対応して伸縮する感熱素子２７による簡単な構造で、膨張水を吸収するための機構を構成することができるので、配管構成の自由度が高く、現場での設置の段階での施工を容易に行うことができ、また、膨張水を吸収するための機構を後付けで設けることも容易に行うことができる。特に、本実施形態の電気温水器１のように、膨張室２０を貯湯タンク１１に隣接配置することで、膨張室２０が設けられることによる電気温水器１の配管構成に与える影響を少なくすることができる。

また、ヒータ１５によって温められた温水の温度が感熱素子２７によって直接検知され、感熱素子２７の伸縮によって膨張空間２０ａの大きさが変化するので、感熱素子２７の伸縮量等の調整により、貯湯タンク１１の容量やヒータ１５による加熱の設定温度等に応じて異なる膨張水の量に正確に対応することができる。このように、本実施形態の電気温水器１によれば、簡単な構造で、現場での設置を容易に行うことができ、しかも沸き上げにともなって生じる膨張水の量に正確に対応することができ、スパウト３の吐水口４から膨張水が滴り落ちることを防止することができる。

また、本実施形態の電気温水器１においては、膨張室２０が、膨張空間２０ａを給水配管１２の貯湯タンク１１に対する接続部分に位置させるように設けられている。このため、給水配管１２から貯湯タンク１１に供給される水を効率的に感熱素子２７に接触させることができるので、貯湯タンク１１内の水の温度上昇により変位した壁部２２を、速やかに元の状態に復帰させることができる。これにより、給水配管１２から貯湯タンク１１に流れ込む水に対して、感熱素子２７を即座に反応させることができ、膨張水を吸収するために拡大した状態の膨張空間２０ａを速やかに縮小させて膨張水の発生に備えることができる。なお、本実施形態では、膨張室２０が貯湯タンク１１に隣接するように設けられているが、膨張室２０は、例えば配管等を介して貯湯タンク１１とは離れた位置に設けられてもよい。

また、本実施形態の電気温水器１においては、貯湯タンク１１が、貯湯タンク１１内の流れを規制して収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水の対流を促すバッフル２９を有する。このため、ヒータ１５による沸き上げによって生じる自然対流の場合と比較して、ヒータ１５により温められた水を効率的に感熱素子２７に接触させることができるので、貯湯タンク１１内の水温変化によって壁部２２を正確に変位させることができ、膨張室２０にて膨張水の分の容積を確実に確保することができる。

また、本実施形態の電気温水器１においては、ヒータ１５が、膨張空間２０ａと収容空間１１ａとを連通させる連通孔１１ｃに対面するように、折曲部１５ａを有する。このため、膨張室２０の近傍の水が効率的に温められ、ヒータ１５の熱を効率的に膨張室２０内の感熱素子２７に伝達することができる。これにより、ヒータ１５による水の加熱作用によって感熱素子２７を確実に反応させることができ、沸き上げにともなって膨張水が生じるタイミングに遅れることなく膨張空間２０ａを拡大させることができる。

本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の電気温水器３１は、感熱素子２７とヒータ１５とを連結する熱伝導素子３２を備える点で、第一実施形態の電気温水器１と異なる。つまり、本実施形態では、感熱素子２７が、熱伝導素子３２を介して、ヒータ１５と連結されている。

熱伝導素子３２は、例えば棒状に形成される部材であり、例えば銅やアルミニウム等の比較的熱伝導率の高い材料により構成される。熱伝導素子３２は、その一端側がヒータ１５の折曲部１５ａに接触した状態で固定され、他端側が貯湯タンク１１の外壁１１ｂを介して感熱素子２７に接触した状態で固定される。このため、外壁１１ｂには、熱伝導素子３２を貫通させて感熱素子２７に接触させるための孔部が形成される。

本実施形態の電気温水器３１においては、沸き上げに際し、ヒータ１５がＯＮの状態になると、ヒータ１５の熱が、熱伝導素子３２を介して感熱素子２７に伝達される。したがって、本実施形態の電気温水器３１では、ヒータ１５の熱が、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水を介して伝達されることに加え、感熱素子２７を介して伝達されることで、感熱素子２７が伸びる。これにより、壁部２２がバイアスバネ２８による付勢力に抗して移動し、膨張空間２０ａが拡大し、膨張水が吸収される。

そして、スパウト３の吐水口４からの温水の吐出に際しては、第一実施形態の場合と同様に、電磁弁１４が開き、貯湯タンク１１への給水が開始されると、膨張空間２０ａ内に水が流れ込むことで、膨張空間２０ａ内の水温が低下し、感熱素子２７が縮む。これにより、壁部２２がバイアスバネ２８による付勢力によって移動し、膨張空間２０ａが縮小し、膨張水を吸収するために増加した膨張室２０の容積が沸き上げの開始時の元の容積に戻る。

本実施形態の電気温水器３１によれば、沸き上げ時のヒータ１５の熱が、ヒータ１５により温められた水を介してだけでなく、熱伝導素子３２を介しても感熱素子２７に伝達されるので、感熱素子２７が膨張水の発生時に精度良く反応し、より確実に膨張室２０にて膨張水の分の容積を確保することができる。

本発明の第三実施形態について、図３を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の電気温水器４１は、膨張室２０を構成する壁部４２が、弾性変形可能な膜状の部材であるダイヤフラム４３により構成されている点で、第一実施形態の電気温水器１と異なる。

ダイヤフラム４３は、例えばゴムや樹脂等の比較的高い弾性を有する材料により構成される。ダイヤフラム４３により構成される壁部４２は、膨張室２０の内部において水密を確保しつつハウジング２１の内周面２１ａに対して固定された状態で設けられる。つまり、ダイヤフラム４３の周縁部はハウジング２１の内周面２１ａに対して水密を確保するように固定され、ハウジング２１内におけるダイヤフラム４３の位置は固定される。

そして、本実施形態では、壁部４２は、弾性変形することで膨張空間２０ａの大きさを変化させるように変位する。したがって、本実施形態に係る壁部４２について変位とは、ダイヤフラム４３が弾性により形状を変化させることである。

また、本実施形態では、ハウジング２１の内部空間がダイヤフラム４３によって仕切られることで、膨張空間２０ａに対して隔室空間２５ａを形成する隔室２５が形成される。また、本実施形態では、伸縮方向の一端側が貯湯タンク１１の外壁１１ｂに固定される感熱素子２７は、その他端側がダイヤフラム４３の中心部分に固定された状態で設けられる。つまり、ダイヤフラム４３は、感熱素子２７の伸縮によって中心部分から弾性変形させられる。

また、本実施形態では、感熱素子２７は、ダイヤフラム４３に固定される側の端部に、ダイヤフラム４３に対する連結部２７ｃを有する。また、本実施形態では、隔室空間２５ａ内に設けられるバイアスバネ２８は、ハウジング２１の底部とダイヤフラム４３とによって挟まれた状態で設けられ、感熱素子２７が伸びることによりダイヤフラム４３に作用する押圧力に抗して、ダイヤフラム４３を感熱素子２７と反対側から押圧するように付勢する。

本実施形態の電気温水器４１においては、沸き上げに際し、ヒータ１５がＯＮの状態になると、ヒータ１５の熱が、収容空間１１ａおよび膨張空間２０ａ内の水を介して感熱素子２７に伝達され、感熱素子２７が伸びる。これにより、ダイヤフラム４３がバイアスバネ２８による付勢力に抗して隔室空間２５ａ側に膨らむように弾性変形し、膨張空間２０ａが拡大し、膨張水が吸収される。

そして、スパウト３の吐水口４からの温水の吐出に際しては、第一実施形態の場合と同様に、電磁弁１４が開き、貯湯タンク１１への給水が開始されると、膨張空間２０ａ内に水が流れ込むことで、膨張空間２０ａ内の水温が低下し、感熱素子２７が縮む。これにより、ダイヤフラム４３がバイアスバネ２８による付勢力によって膨張空間２０ａ側に膨らむように弾性変形し、膨張空間２０ａが縮小し、膨張水を吸収するために増加した膨張室２０の容積が沸き上げの開始時の元の容積に戻る。

本実施形態の電気温水器４１によれば、壁部４２がダイヤフラム４３により構成されていることから、膨張室２０の内部において壁部４２を移動させる必要がない。このため、第一実施形態の電気温水器１の壁部２２との比較において、Ｏリング２４によるハウジング２１に対する摺動部分を設ける必要が無く、膨張水を吸収するための膨張室２０を構成する壁部４２を簡単な構造とすることができる。また、壁部４２がハウジング２１に対する摺動部分を有しないことから、壁部４２の変位にともなう摩耗等が生じることなく、壁部４２の耐久性を向上させることができる。

なお、本実施形態の電気温水器４１においては、壁部４２を構成するダイヤフラム４３の弾性を利用して感熱素子２７の収縮にともなう壁部４２の変位を生じさせることで、バイアスバネ２８を省略することができる。また、本実施形態の電気温水器４１においても、第二実施形態の電気温水器３１と同様に、感熱素子２７とヒータ１５とが熱伝導素子３２によって連結される構成が採用されてもよい。

本発明の第四実施形態について、図４を用いて説明する。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態の電気温水器５１は、膨張室２０が有する隔室２５とスパウト３とが、給排気口２６を吐水口４に連通させる配管としての排水管５２により接続されている点で、第一実施形態の電気温水器１と異なる。

排水管５２は、電気温水器１のケーシング１０の内部に配される内部配管５２ａと、ケーシング１０の外部に配される外部配管５２ｂとを有する。内部配管５２ａの一端側は、膨張室２０が有する給排気口２６に接続され、他端側は、ケーシング１０に設けられる排水口１０ｃに接続される。また、外部配管５２ｂの一端側は、ケーシング１０に設けられる排水口１０ｃに接続され、他端側は、スパウト３の吐水口４に接続される。

このように、給排気口２６と吐水口４とを連通させるように隔室２５とスパウト３とを接続させる排水管５２は、内部配管５２ａと外部配管５２ｂとにより構成され、内部配管５２ａと外部配管５２ｂとは、ケーシング１０に設けられる排水口１０ｃを介して接続される。

例えば第一実施形態の電気温水器１のように、膨張室２０が有する隔室２５が給排気管２６ａにより給排気口２６を介して大気開放される構成においては、壁部２２から隔室２５側への万一の漏水が生じた場合、その漏水は、給排気口２６を介して給排気管２６ａから外部に排出されることとなる。給排気管２６ａから水が排出されることで、床等を濡らしてしまう可能性がある。この点、本実施形態の電気温水器５１においては、壁部２２から隔室２５側への万一の漏水が生じた場合、その漏水は、給湯配管１３によるスパウト３の吐水口４に対する出湯経路とは別経路として構成される排水管５２により、吐水口４から洗面器２に排出される。

このように、本実施形態の電気温水器５１によれば、給排気口２６と吐水口４とを連通させる排水管５２が設けられていることから、膨張室２０内の水について万一壁部２２から隔室２５側に漏水が生じた場合であっても、漏水した水を、膨張室２０の給排気口２６に接続される排水管５２を介してスパウト３の吐水口４から排水させることができる。つまり、本実施形態の電気温水器５１が備える排水管５２は、隔室２５の給排気を行うための給排気管としての機能と、壁部２２からの万一の漏水を吐水口４から排水するための安全排水用の配管としての機能とを兼ね備えている。

なお、本実施形態の電気温水器５１においても、第二実施形態の電気温水器３１と同様に、感熱素子２７とヒータ１５とが熱伝導素子３２によって連結される構成が採用されてもよく、また、第三実施形態の電気温水器４１と同様に、ダイヤフラム４３により構成される壁部４２が採用されてもよい。

１ 電気温水器（元止め式電気温水器）
３ スパウト
４ 吐水口
１１ 貯湯タンク
１１ａ 収容空間
１２ 給水配管
１３ 給湯配管
１４ 電磁弁（開閉弁）
１５ ヒータ
２０ 膨張室
２０ａ 膨張空間
２２ 壁部
２５ 隔室
２６ 給排気口
２７ 感熱素子
２９ バッフル（対流促進部）
３１ 電気温水器（元止め式電気温水器）
３２ 熱伝導素子
４１ 電気温水器（元止め式電気温水器）
４２ 壁部
４３ ダイヤフラム
５１ 電気温水器（元止め式電気温水器）
５２ 排水管

Claims (6)

1. 水を加熱して温水とするヒータを有する貯湯タンクと、該貯湯タンク内に水を供給する給水配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内の温水を、吐水口を構成するスパウトに供給する給湯配管と、前記給水配管に設けられ、前記吐水口からの吐水および止水に対応して前記給水配管を開閉する開閉弁と、を備える元止め式電気温水器であって、
   前記貯湯タンクの収容空間に連通する膨張空間を形成する膨張室を備え、
   前記膨張室は、
   前記膨張空間の大きさを変化させるように変位する壁部と、
   前記膨張空間内に設けられ、前記ヒータによる前記貯湯タンク内の水の温度上昇に反応して、前記膨張空間を拡大させる方向に前記壁部を変位させる感熱素子と、を含むことを特徴とする元止め式電気温水器。
2. 前記膨張室は、前記膨張空間を前記給水配管の前記貯湯タンクに対する接続部分に位置させるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の元止め式電気温水器。
3. 前記貯湯タンクは、前記ヒータによる加熱によって生じる水の流れ、および前記給水配管から前記貯湯タンク内に流れ込む水の流れの少なくともいずれかを規制することで、前記収容空間および前記膨張空間内の水の対流を促す対流促進部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の元止め式電気温水器。
4. 前記感熱素子は、熱伝導素子を介して、前記ヒータと連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の元止め式電気温水器。
5. 前記壁部は、弾性変形可能な膜状の部材により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の元止め式電気温水器。
6. 前記膨張室は、
   前記壁部により前記膨張空間に対して隔てられ前記膨張空間とともに前記壁部が変位する空間を形成する隔室と、
   前記壁部の変位にともなう前記隔室の給排気を行うための給排気口と、を有し、
   前記隔室と前記スパウトとが、前記給排気口を前記吐水口に連通させる配管により接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の元止め式電気温水器。

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