JP2015194310A - 電気温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部の損傷を未然に防ぐことができる電気温水器を提供する。
【解決手段】水道から供給される水を加熱して吐水する電気温水器１０であって、水が流れる流路１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８と、流路内の水を加熱する第１加熱部と、第１加熱部により加熱された水を外部に供給する吐水部１１０と、を備え、流路において第１加熱部よりも上流側に、流路内の水を予備加熱する第２加熱部が配置されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、水道から供給される水道水を加熱して吐水する電気温水器に関する。

水道から供給される水を加熱して吐水する電気温水器として、電気ヒータを内部に有する貯湯タンクを備えた構造のものが知られている。このような電気温水器は、水道から供給された水を電気ヒータで加熱した状態で貯湯タンク内に貯えておくことにより、吐水を開始した直後から適切な温度の湯を吐水することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２７１２２９号公報

ここで、上記特許文献１に記載のように、電気温水器の中にタンク（貯湯部）を有し、湯を貯めておくタンク式の電気温水器は、タンク内で湯を冷まさないために加熱部を加熱しておくための電気代がかかる。また、タンク式の電気温水器では、電気温水器の中にタンクを保持するスペースが必要であるため、小型化にも限界がある。

一方で、湯を貯めておくためのコストやタンクのスペースを削減するため、電気温水器内に湯を貯めるタンクを設けずに、電気温水器内の流路を流れる水を加熱しながら湯を吐出させる瞬間式の電気温水器が考えられる。

瞬間式の電気温水器では、タンク式と異なり、湯を貯めておくタンクを保持していないため、水道から供給される冷たい水を、外部に吐水するまでの短時間で加熱しなければならない。よって、冷たい水を急に熱する必要があるため加熱部にかかる負荷が大きくなり、加熱部が損傷してしまう可能性がある。例えば、コストが安いために一般的に用いられているセラミックヒータを、瞬間式の電気温水器における加熱部として用いる場合、冷たい水を急に加熱させることに起因し、加熱部が割れてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱部の損傷を未然に防ぐことができる電気温水器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様における電気温水器は、水道から供給される水を加熱して吐水する電気温水器であって、前記水が流れる流路と、前記流路内の水を加熱する第１加熱部と、前記第１加熱部により加熱された水を外部に供給する吐水部と、を備え、前記流路において前記第１加熱部よりも上流側に、前記流路内の水を予備加熱する第２加熱部が配置される。

本発明に係る電気温水器によれば、流路において第１加熱部よりも上流側に第２加熱部を配置することで、第２加熱部により水を予備加熱するため、冷たい水を急激に温度上昇させる必要がないので、加熱部にかかる負荷を減らすことができ、加熱部の損傷を未然に防ぐことができる。

また、本発明において、前記第１加熱部は、セラミック製のヒータであり、前記第２加熱部は、金属製のヒータであり、前記流路内を流れる水に対して、前記第２加熱部により加熱される水の温度上昇が、前記第１加熱部により加熱される水の温度上昇よりも大きくすることが好ましい。

この好ましい態様によれば、第１加熱部としてコストが安いセラミックヒータを用いた上で、セラミックヒータの損傷を防ぐために、セラミックヒータにより加熱される水の温度上昇よりも、セラミックヒータの上流側に配置する第２加熱部により加熱される水の温度上昇を大きくしている。このとき、第２加熱部では水の温度を大きく上昇させるのであるが、第２加熱部としては金属製のヒータを用いているため、第２加熱部が損傷してしまうことはない。

また、本発明において、前記第２加熱部の表面であって、前記水に触れる表面に突出部が形成されることが好ましい。

この好ましい態様によれば、第２加熱部の表面に突出部が形成されるため、水に触れる第２加熱部の表面積が大きくなり、第２加熱部において水に熱を伝えやすくなる。したがって、第２加熱部により十分に加熱された水が第１加熱部に供給されるので、第１加熱部の損傷をさらに防ぐことができる。

本発明によれば、加熱部の損傷を未然に防ぐことができる電気温水器を提供することができる。

実施形態における電気温水器が水栓に接続された状態を示す外観図である。 実施形態における加熱ユニットの一例を示す外観図である。 実施形態における加熱ユニットの内部構成を簡略化した模式図である。 実施形態における加熱ユニットのＸ−Ｘ'方向の断面の一例を示す図である。 実施形態における加熱ユニットのＹ−Ｙ'方向の断面の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

＜電気温水器の構成＞
図１は、実施形態における電気温水器１が水栓２０に接続された状態の外観を示す図である。図１に示す例は、電気温水器１を、手洗い場などの自動の水栓２０に適用した例である。電気温水器１は、水道４０と水栓２０との間に設置される装置であって、水道４０から供給される水を複数の加熱部によって加熱して温水とし、かかる温水を水栓２０に供給して水栓２０から吐水させる装置である。実施形態における電気温水器１の適用場面は、上記例に限られないことは言うまでもない。

図１に示す電気温水器１は、加熱ユニット１０、電磁弁３０、フローセンサ５０、給水配管１００、吐水配管１１０、及び図示しない制御装置を備える。

図１に示す水栓２０には、図示しない人体検知センサーが設けられている。水栓２０の下方に使用者が手をかざすと、人体検知センサーが手の存在を検知し、信号線を通じて検知信号を電気温水器１内の制御装置（不図示）に送信する。制御装置は、人体検知センサーからの検知信号を受信すると、電磁弁３０を開状態とし、水道４０からの水が電気温水器１に向けて供給されるように制御する。これにより、水栓２０から温水の吐水が開始される。なお、制御装置は、人体検知センサーから使用者の手が検知されなくなったことを示す不検知信号を受信したとき、又は電磁弁３０を開状態にしたときから所定時間が経過したとき、電磁弁３０を閉状態にするよう制御する。

給水配管１００は、水道４０と加熱ユニット１０とを接続するための配管である。給水配管１００は、水の流路の最も上流側にある配管であって、上流側の先端が水道４０に接続され、下流側の先端が加熱ユニット１０に接続される。また、給水配管１００には、電磁弁３０及びフローセンサ５０が設けられている。

電磁弁３０は、その開閉動作によって、水道４０からの水の供給及びその停止を切り換えるための弁である。後述するように、加熱ユニット１０に水が供給されると、吐水配管１１０を経由して水栓２０から温水が吐水される。つまり、電磁弁３０の開閉動作によって水栓２０からの温水の吐水及びその停止が制御される。電磁弁３０の開閉動作は、制御装置によって制御される。

また、電磁弁３０から加熱ユニット１０までの給水配管１００にはフローセンサ５０が設けられる。フローセンサ５０は、加熱ユニット１０への水の流れを検知すると、水が流れたことを制御装置に伝える。

制御装置は、水の流れを検知したことをフローセンサ５０から通知されると、加熱ユニット１０内にある各加熱部で加熱を開始するよう制御する。加熱ユニット１０は、各加熱部を加熱することで水道から供給される水を湯（温水）に変えて、吐水配管１１０を通じて水栓２０に供給する。

なお、制御装置は、冷水を吐出する設定がなされていれば、フローセンサ５０から水の流れを通知されても、各加熱部で加熱を開始する制御をしなくてもよい。また、制御装置は、電磁弁３０を開状態にしても、フローセンサ５０からの水の流れを検知しない場合は、断水等が起きていると判断し、加熱部に対して加熱しないよう制御する。

加熱ユニット１０により温められた温水は、吐水配管１１０を経由して水栓２０から吐水される。吐水配管１１０は、水の流路の最も下流側に位置する配管であって、吐水部として機能する。吐水配管１１０の下流側先端は、水栓２０に接続されている。吐水配管１１０の上流側先端は、加熱ユニット１０に接続されている。

水栓２０は、加熱ユニット１０により温められた湯をボウル部６０に向かって吐出する。ボウル部６０は、吐出部２０から吐出された水を受けて、その水を排水管７０に排水する。

＜加熱ユニットの構成＞
図２は、実施形態における加熱ユニット１０の一例を示す外観図である。図２に示す加熱ユニット１０は、水道４０から供給された水を加熱ユニット１０内部の加熱部により加熱し、冷たい水のまま水栓２０から吐出されないようにする。つまり、加熱ユニット１０内部の流路を通過する途中で水は加熱され、加熱された水（温水）が水栓２０から吐水される。なお、前述したとおり、水栓２０から冷たい水を吐水するか温水を吐水するかは、使用者の指示又は設定により変更可能である。

図２に示す給水配管１００は、水道４０から供給された水を加熱ユニット１０に供給する。加熱ユニット１０は、供給された水を、内部の流路を通して吐水配管１１０に供給する。このとき、加熱ユニット１０は、ヒータにより加熱された水（温水）を供給することができる。なお、加熱ユニット１０は、ヒータを複数有しており、これらのヒータは、予備ヒータ（第２加熱部）と、本ヒータ（第１加熱部）とに分類される。予備ヒータは、水の流れにおいて、本ヒータよりも上流側に配置される。
本実施形態においては、予備ヒータは、金属製のシーズヒータとし、本ヒータは、セラミックヒータとするが、本発明の実施形態としてはこの例に限られない。セラミックヒータは、アルミナセラミックにより円筒型に形成され、内部にタングステンからなる発熱層を有している。

加熱ユニット１０に接続される吐水配管１１０には、温度センサー１２が接続される。温度センサー１２は、加熱ユニット１０から出ていく水（温水）の温度を測定するためのセンサーであり、吐水配管１１０の上流側に位置する。温度センサー１２は、吐水配管１１０内部を流れる水の温度を測定し、測定結果を制御装置に伝える。制御装置は、測定結果に基づいて、加熱ユニット１０内にある各加熱部により加熱される水の温度調整を行う。

図３は、実施形態における加熱ユニット１０の内部構成を簡略化した模式図である。図３に示す例では、加熱ユニット１０の内部には、第１流路１０２、第１連絡管１０３、第２流路１０４、第２連絡管１０５、第３流路１０６、第３連絡管１０７、及び第４流路１０８が設けられる。

各流路は、それぞれ円筒形状であり、その内部を水が流れるようになっている。また、加熱ユニット１０内で、それぞれ略平行に並べられて配置される。各連絡管は、各流路の端部の方で、２つの流路を接続するために用いられる配管である。以下、図３に示す模式図を用いて、加熱ユニット１０内部の水の流れについて主に説明する。

まず、給水配管１００から供給された水は、給水配管１００に接続される第１流路１０２に供給される。第１流路１０２内部を水が通過した後、その水は、第１流路１０２の端部側に接続される第１連絡管１０３に供給される。ここで、第１流路１０２内部には、シーズヒータが設けられる。第１流路１０２を通過する水は、このシーズヒータにより加熱される。

次に、第１連絡管１０３に供給された水は、端部側に接続される第２流路１０４に供給される。第２流路１０４内部には、セラミックヒータが設けられている。第２流路１０４に供給された水は、第２流路１０４内に含まれるセラミックヒータの内側を流れた後、セラミックヒータの端部で折り返し、セラミックヒータの外側を流れるようになっている。また、セラミックヒータの外側の流路は、後述するように、セラミックヒータの外側を螺旋状に覆うように形成される。これにより、直線状の流路よりも螺旋状の流路の方が長くなることで、効率良く水を加熱することができる。セラミックヒータの外側を螺旋状に流れた水は、第２流路１０４の端部側に接続される第２連絡管１０５に供給される。

なお、以降に示す流路の構成は、上述したとおり、円筒状に形成されたセラミックヒータの内側を水が流れ、セラミックヒータの端部で折り返してセラミックヒータの外側を水が流れることができるように形成されているとするが、この形状に限られない。

次に、第２連絡管１０５に供給された水は、端部側に接続される第３流路１０６に供給される。第３流路１０６内部には、セラミックヒータが設けられている。第３流路１０６に供給された水は、第３流路１０６内に含まれるセラミックヒータの外側を螺旋状に流れた後、セラミックヒータの端部で折り返し、セラミックヒータの内側を流れるようになっている。セラミックヒータの内側を流れた水は、第３流路１０６の端部側に接続される第３連絡管１０７に供給される。

次に、第３連絡管１０７に供給された水は、端部側に接続される第４流路１０８に供給される。第４流路１０８内部には、セラミックヒータが設けられている。第４流路１０８に供給された水は、第４流路１０８内に含まれるセラミックヒータの内側を流れた後、セラミックヒータの端部で折り返し、セラミックヒータの外側を螺旋状に流れるようになっている。セラミックヒータの外側を螺旋状に流れた水は、第４流路１０８の端部側に接続される吐水配管１１０に供給される。吐水配管１１０は、加熱ユニット１０を通ることにより加熱された水（温水）を、水栓２０に供給する。

以上より、水道から供給された水は、まず、第１流路１０２内のシーズヒータにより加熱されるため、加熱中のセラミックヒータに冷たい水が供給されることで、セラミックヒータが損傷してしまうことを防止することができる。

また、実施形態における加熱ユニット１０において、流路内の水に対して、シーズヒータにより加熱される水の温度上昇が、セラミックヒータにより加熱される水の温度上昇よりも大きくすることが好ましい。これにより、本ヒータとして、コストが安いセラミックヒータを用いながらも、セラミックヒータの損傷を防止している。つまり、セラミックヒータにより加熱される水の温度上昇よりも、セラミックヒータの上流側に配置する予備ヒータにより加熱される水の温度上昇を大きくすることで、セラミックヒータの損傷を防いでいる。このときシーズヒータでは水の温度を大きく上昇させるのであるが、シーズヒータは金属製でありその耐久性が高いため、シーズヒータが損傷してしまうことはない。ここで、温度上昇とは、各流路に入る時点の水の温度と、その流路を出る時点の水の温度との差分である。

＜加熱部及び流路＞
次に、図４及び図５を用いて、加熱部及び流路の具体的な構成について更に説明する。図４は、図３における加熱ユニット１０のＸ−Ｘ'方向（垂直方向）の断面の一例を示す図である。図４に示す断面図の下方には、円筒状の第１流路１０２が形成されている。この第１流路１０２内部には、円筒状のシーズヒータ１２２が設けられている。

ここで、給水配管１００を通った水は、まず、第１流路１０２内に供給される。第１流路１０２内の水は、図４に示す右側から左側に流れる際、シーズヒータ１２２により加熱される。シーズヒータ１２２は、加熱中に冷たい水が供給されても損傷しにくい。

シーズヒータ１２２は、水に触れる表面に突出部（フィン）１２１が形成される。この突出部１２１が多数あることにより、水に触れるシーズヒータ１２２の表面積が大きくなり、効率良く水を加熱することができる。

図４に示す断面図の上方には、第４流路１０８が形成されている。この第４流路１０８内部には、セラミックヒータ１２８が設けられている。第４流路１０８は、セラミックヒータ１２８の内側と、セラミックヒータ１２８端部の折り返し部１２９と、セラミックヒータ１２８の外側の螺旋部１３８から形成される。

まず、第３連絡管１０７から供給された水は、セラミックヒータ１２８の内側を流れる。このとき、セラミックヒータ１２８の内側壁面により水は加熱される。次に、水がセラミックヒータ１２８の端部まで流れると、折り返し部１２９により折り返され、螺旋部１３８を流れる。螺旋部１３８を水が流れるとき、セラミックヒータ１２８の外側壁面により水は加熱される。水が螺旋部１３８を流れることで、セラミックヒータ１２８は、効率良く水を加熱することができる。これは、セラミックヒータ１２８の外側の流路として螺旋部１３８を設けたことで、少しでも長くセラミックヒータ１２８に水を触れさせて、直線状の流路よりも長い時間水を加熱することができるからである。

なお、図４及び図５に示すセラミックヒータを内部に有する各流路は、セラミックヒータの外側を螺旋状に流れる流路を形成した例を用いて説明するが、この形状に限られない。

第４流路１０８を流れることで、セラミックヒータ１２８により加熱された水は、温水となって吐水配管１１０を通って吐出部２０に供給される。

図５は、実施形態における加熱ユニット１０のＹ−Ｙ'方向（水平方向）の断面の一例を示す図である。図５に示す断面図の下方（Ｙ−Ｙ'における水平方向では左側とする）には、第２流路１０４が形成されている。この第２流路１０４内部には、セラミックヒータ１２４が設けられている。第２流路１０４は、セラミックヒータ１２４の内側と、セラミックヒータ１２４端部の折り返し部１２５と、セラミックヒータ１２４の外側の螺旋部１３４から形成される。

まず、第１連絡管１０３から供給された水は、セラミックヒータ１２４の内側を流れる。このとき、セラミックヒータ１２４の内側壁面により水は加熱される。次に、水がセラミックヒータ１２４の端部まで流れると、折り返し部１２５により折り返され、螺旋部１３４を流れる。螺旋部１３４を水が流れるとき、セラミックヒータ１２４の外側壁面により水は加熱される。水が螺旋部１３４を流れることで、セラミックヒータ１２４は、効率良く水を加熱することができる。これは、セラミックヒータ１２４の外側の流路として螺旋部１３４を設けたことで、少しでも長くセラミックヒータ１２４に水を触れさせて、直線状の流路よりも長い時間水を加熱することができるからである。

図５に示す断面図の上方（Ｙ−Ｙ'における水平方向では右側とする）には、第３流路１０６が形成されている。この第３流路１０６内部には、セラミックヒータ１２６が設けられている。第３流路１０６は、セラミックヒータ１２６の内側と、セラミックヒータ１２６端部の折り返し部１２７と、セラミックヒータ１２６の外側の螺旋部１３６から形成される。

まず、第２連絡管１０５から供給された水は、セラミックヒータ１２６の螺旋部１３６を流れる。このとき、セラミックヒータ１２６の螺旋部１３６により水は加熱される。水が螺旋部１３６を流れることで、セラミックヒータ１２６は、効率良く水を加熱することができる。これは、セラミックヒータ１２６の外側の流路として螺旋部１３６を設けたことで、少しでも長くセラミックヒータ１２６に水を触れさせて、直線状の流路よりも長い時間水を加熱することができるからである。次に、水がセラミックヒータ１２６の端部まで流れると、折り返し部１２７により折り返され、内側を流れる。セラミックヒータ１２６の内側を水が流れるとき、セラミックヒータ１２６の内側壁面により水は加熱される。水が螺旋部１３６を流れることで、セラミックヒータ１２６は、効率良く水を加熱することができる。

以上、実施形態における電気温水器１では、水を加熱するためのヒータとしてセラミックヒータを用いた上で、その前段にシーズヒータを配置する。これにより、汎用性があり、コストが安いセラミックヒータを用いながらも、その損傷を防ぐことができる。

なお、図３乃至図５で説明した例では、シーズヒータを１つ、セラミックヒータを３つ設ける例について説明したが、この例に限られないことは言うまでもない。

上記実施形態は、一例に過ぎず、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１０ 電気温水器
２０ 吐出部
１００ 給水配管
１１０ 吐水配管
１０２ 第１流路
１０３ 第１連絡管
１０４ 第２流路
１０５ 第２連絡管
１０６ 第３流路
１０７ 第３連絡管
１０８ 第４流路
１２２ シーズヒータ
１２４、１２６、１２８ セラミックヒータ
１２５、１２７、１２９ 折り返し部
１３４、１３６、１３８ 螺旋部

Claims (3)

1. 水道から供給される水を加熱して吐水する電気温水器であって、
   前記水が流れる流路と、
   前記流路内の水を加熱する第１加熱部と、
   前記第１加熱部により加熱された水を外部に供給する吐水部と、
   を備え、
   前記流路において前記第１加熱部よりも上流側に、前記流路内の水を予備加熱する第２加熱部が配置されることを特徴とする電気温水器。
2. 前記第１加熱部は、セラミック製のヒータであり、前記第２加熱部は、金属製のヒータであり、
   前記流路内を流れる水に対して、前記第２加熱部により加熱される水の温度上昇が、前記第１加熱部により加熱される水の温度上昇よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電気温水器。
3. 前記第２加熱部の表面であって、前記水に触れる表面に突出部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気温水器。

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