JP3034389B2 - 電気温水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯タンクとは別の加
熱タンクを用いて貯湯タンク内の湯水を昇温沸き上げす
る電気温水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気温水器は、例えば実
公平２−４３６８号公報または特公平３−３８５０７号
公報等に記載されているように、下部から給水するとと
もに上部から給湯する先止押上式の貯湯タンクを備え、
この貯湯タンクの上下部に循環路を接続し、この循環路
に、ヒータを有する加熱タンクを配設するとともに、循
環路を通じて貯湯タンクの下部に給水された常温水を加
熱タンクを経て貯湯タンクの上部へ循環させる循環ポン
プを配設している。

【０００３】そして、ヒータをオンするとともに循環ポ
ンプを一定回転させ、貯湯タンクの下部に給水された常
温水をヒータで所定温度に昇温沸き上げして貯湯タンク
の上部に戻し、貯湯タンクの上部側から常時成層状に所
定量貯湯させるようにしている。したがって、給湯時に
は、貯湯タンクの上部に貯湯された湯を給湯する。

【０００４】なお、循環ポンプの一定回転は、貯湯タン
クの下部に給水された例えば１０℃の水を加熱タンクで
８５℃に沸き上げることが可能な循環流量が得られるよ
うに設定されている。また、例えば特開平２−２０３１
５１号公報に記載されているように、加熱タンクの出口
温度を検知し、例えば８５℃の一定温度となるような循
環流量が得られるように循環ポンプの回転数を可変させ
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電気
温水器では、例えば深夜電力時間帯を含む特定時間帯で
貯湯タンク内の湯水の全量沸き上げを行なうような場合
でも、前記のように貯湯タンクの上部側から常時成層状
に貯湯させていく。この場合、全量沸上の開始直後から
例えば８５℃の高温に沸き上げた湯を貯湯するので、全
量沸上が完了するまでに高温の湯の放熱が進みやすく、
熱損失が多く、沸上効率が悪い問題を有している。

【０００６】しかも、貯湯タンクの上部側から常時成層
状に貯湯させていくと、貯湯層が貯湯タンクの上層にあ
る場合には加熱タンクに流れる貯湯タンクの下部の水は
常温であるが、貯湯層が貯湯タンクの下部側に接近して
くると、貯湯タンクの下部の湯水の温度が高くなってい
き、加熱タンクに流れる湯水の温度が上昇する。このよ
うに、加熱タンクへ流れる湯水の温度が上昇すると、前
述のように加熱タンクに流れる湯水は低温時を基準とし
て加熱タンクで所定温度に沸き上げることが可能な循環
流量で循環されているため、加熱タンクにおいて湯水が
沸騰し、沸騰した湯が貯湯タンクの上部に戻される。湯
水の沸騰が生じると、気化（蒸気化）圧力によって循環
タンク等の内圧が上昇したり、蒸気が給湯管を通じて流
れたりする問題があるとともに、配管材料（特に耐熱塩
化ビニル製のパイプ等）、シール材、パッキン等が劣化
する問題が生じる。

【０００７】また、湯を長時間使用せずに残湯量を多く
残した状態のまま放置されると、残湯湯温の熱が下部に
給水された常温水にも熱伝導の影響を受けて温度上昇す
る一方で、残湯分の湯水自体も温度低下する。このた
め、湯水を所定温度に昇温させるべく、追焚きを行なう
場合にも、所定温度よりは低いが昇温状態にある湯水が
加熱タンクに流れるので、同様に沸騰の問題が生じる。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、深夜電力時間帯を含む特定時間帯において、貯
湯タンク内の湯水を設定温度まで全量沸上するときに、
貯湯タンクの上部側から高温の湯を常時成層状に貯湯さ
せながら全量沸上する場合に比べて、全量沸上が完了す
るまでの湯の放熱および熱損失が少なく、沸上効率を向
上させるとともに、加熱タンクでの湯水の沸騰を防止
し、しかも、特定時間帯および特定時間帯以外の時間帯
において、少量でも設定温度の湯を早く貯湯タンクの上
部に貯湯させることができる電気温水器を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下部から給水
するとともに上部から給湯する貯湯タンクと、この貯湯
タンクの上下部に循環路を介して接続されたヒータを有
する加熱タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環
路を通じて貯湯タンクの下部から加熱タンクを経て貯湯
タンクの上部へ循環させる循環ポンプと、前記貯湯タン
ク内の残湯量を検知する残湯量検知手段と、深夜電力時
間帯を含む特定時間帯を検知する時間帯検知手段と、前
記特定時間帯において、前記残湯量検知手段で検知され
る残湯量が所定量以上あれば、前記循環ポンプによる循
環流量を増大させて前記貯湯タンク内の湯水を攪拌混合
させながら全量沸上させ、かつ、前記特定時間帯および
特定時間帯以外の時間帯において、全量沸上動作中を除
き残湯量が所定量以下となれば、循環流量を減少させて
貯湯タンクの上部側から成層状に所定量貯湯させる制御
部とを備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明では、深夜電力時間帯等の特定時間帯に
おいて、全量沸上動作中を除き残湯量が所定量以下であ
れば、循環流量を減少させて貯湯タンクの上部側から成
層状に所定量貯湯させ、設定温度の湯を早く貯湯タンク
の上部に貯湯させて湯の使用に備え、かつ、貯湯タンク
内の残湯量が所定量以上あれば、循環ポンプによる循環
流量を増大させて貯湯タンク内の湯水を攪拌混合させな
がら設定温度まで全量沸上し、循環流量の増大により加
熱タンクで湯水が沸騰するのを防止する。

【００１１】また、昼間時間帯等の特定時間帯以外の時
間帯において、全量沸上動作中を除き残湯量が所定量以
下となれば、循環流量を減少させて貯湯タンクの上部側
から成層状に所定量貯湯させ、使える湯を早く貯湯タン
クの上部に貯湯させて湯の使用に備える。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例の構成を図面を参照
して説明する。

【００１３】図１において、１は貯湯タンクで、この貯
湯タンク１の下部には水道管に直結された給水管２が接
続され、上部には給湯栓３を備えた給湯管４が接続さ
れ、水道水圧力による先止押上式の給湯方式が採られて
いる。

【００１４】貯湯タンク１の側面には、残湯量検知手段
５の複数の温度センサ5a，5b，5cが上位、中位および下
位の各高さ位置にそれぞれ取付けられているとともに、
貯湯タンク１の下部の給水管２の接続部近傍位置に温度
センサ６が取付けられている。なお、残湯量検知手段５
の各温度センサ5a，5b，5cで検知される貯湯タンク１の
各高さ位置における湯水温度を検知し、この各検知温度
から後述する制御部21が残湯量を判断する。

【００１５】また、貯湯タンク１の上下部には循環パイ
プからなる循環路11が接続されており、この循環路11の
途中に、貯湯タンク１の下部から上部に湯水を循環させ
る循環ポンプ12が配設されているとともに、この循環ポ
ンプ12の吐出側に加熱タンク13が配設されている。加熱
タンク13には、内部にヒータ14が配設され、循環路11へ
の吐出側近傍に温度センサ15が取付けられている。

【００１６】次に、21は制御部で、この制御部21には、
各温度センサ5a，5b，5c，６，15の検知信号をＡ／Ｄ変
換して出力するＡ／Ｄ変換器22が接続され、各種設定事
項について指示入力する操作部23が接続され、また、運
転状態等を表示する表示部24が接続されている。

【００１７】また、制御部21は、交流商用電源に接続さ
れて循環ポンプ12の運転停止および回転数制御を行なう
とともにヒータ14の通電制御を行なう出力部25を制御
し、深夜電力時間帯等の特定時間帯を検知する時間帯検
知手段26から検知信号を入力する。

【００１８】この時間帯検知手段26は、深夜電力時間帯
等の特定時間帯になったときタイマースイッチがオン
し、電源が自動投入されることを検知する。また、時間
帯別料金の適用時では、特定時間帯とそれ以外での時間
帯による使用電力を判別して別設する積算電力計に使用
電力量が個別精算されるようになっている。

【００１９】さらに、制御部21は、制御パターンメモリ
27、移動時間メモリ28および水温メモリ29が接続されて
いる。

【００２０】制御パターンメモリ27は、貯湯タンク１の
下部に給水される給水温度に応じて必要とする沸き上げ
温度の制御パターンを、標準沸き上げ温度や高め沸き上
げ温度などの希望沸き上げ温度値に応じて複数種記憶す
る。

【００２１】移動時間メモリ28は、貯湯タンク１の下部
に給水される給水温度、制御パターンおよび残湯量に応
じて循環ポンプ12およびヒータ14への通電開始時間を遅
延させる移動時間を記憶する。この移動時間の設定理由
は、特定時間帯内で沸き上げが可能な場合、特定時間帯
に入ると同時に沸き上げを開始したのでは、残湯量が多
い場合には沸き上げが短時間となり、沸き上げ停止から
特定時間帯外での湯を使用するまでの時間が長く、湯の
放熱が生じてしまうため、通電開始時間を遅延させるこ
とで、特定時間帯の終了時に沸き上げが完了するように
して使用するまでの時間を短くする。

【００２２】水温メモリ29は、選択された制御パターン
や移動時間に対する沸き上げ温度とこの温度を決定する
上で必要とする温度センサ６で検知された当日の給水温
度等を記憶する。

【００２３】そして、制御部21は、特定時間帯におい
て、残湯量検知手段５で検知される残湯量が所定量以上
あれば、循環ポンプ12による循環流量を増大させて貯湯
タンク１内全体を昇温させ、かつ、特定時間帯および特
定時間帯以外の時間帯において、全量沸上動作中を除き
残湯量が所定量以下となれば、循環流量を減少させて貯
湯タンク１の上部側から成層状に所定量貯湯させる機能
を備えるとともに、タイマー機能を備えている。

【００２４】次に、制御部21による制御動作を、時間帯
別料金制度の適用を例に、図２のフローチャートを参照
して説明する。

【００２５】昼間時間帯か深夜電力時間帯等の特定時間
帯なのかを判断し（ステップ１）、ここで、特定時間帯
であれば、制御パターンメモリ27から制御パターンを選
択読み出しする（ステップ２）。この制御パターンの選
択読み出しは、水温メモリ29に記憶された当日の給水温
度に応じて、操作部23で選択指定されている制御パター
ンの中から対応した沸き上げ温度を読み出し、水温メモ
リ29に記憶する。

【００２６】また、同時に、貯湯タンク１内の現在の残
湯量が所定量以上あるか判断し（ステップ３）、ここ
で、所定量以上あれば、移動時間の設定が必要か判断し
（ステップ４）、必要であれば、移動時間メモリ28から
移動時間を選択読み出しするとともに移動時間を計時す
る制御部21のタイマーを起動する（ステップ５）。この
移動時間の設定の必要性および選択読み出しは、給水温
度、制御パターンおよび残湯量で判断される。

【００２７】そして、制御部21のタイマーの計時が移動
時間をタイムアップすると（ステップ６）、タイマーを
リセットし（ステップ７）、加熱タンク13のヒータ14を
オンし（ステップ８）、それと同時に循環ポンプ12を高
速回転駆動させる（ステップ９）。

【００２８】そのため、湯の使用によって貯湯タンク１
の下部に給水された常温水または残湯として使われなか
った湯水は、加熱タンク13で昇温されて貯湯タンク１の
上部に循環される。その際の単位時間あたりの循環流量
は多いため、貯湯タンク１内全体が攪拌混合されて、徐
々に昇温沸き上げされる。

【００２９】ところで、昇温沸き上げが進行すると、貯
湯タンク１から加熱タンク13に流れる湯水の温度が上昇
してくるが、湯水の循環流量が多く、加熱タンク13で湯
水が沸騰する前に貯湯タンク１側に流れるため、湯水が
沸騰することはない。

【００３０】そして、加熱タンク13に設けた温度センサ
15あるいは貯湯タンク１内の温度センサ６で湯温が設定
された温度まで昇温したことを検知すると（ステップ1
0）、ヒータ14をオフし（ステップ11）、循環ポンプ12
をオフする（ステップ12）。

【００３１】次に、ステップ３において残湯量が所定量
以下であったり、ステップ４において移動時間の設定の
必要がない場合には、ヒータ14をオンし（ステップ1
3）、それと同時に循環ポンプ12を低速回転駆動させる
（ステップ14）。

【００３２】そのため、貯湯タンク１の下部に給水され
た常温水は、加熱タンク13で昇温されて貯湯タンク１の
上部に循環される。その際の単位時間あたりの循環流量
は少ないため、加熱タンク13で昇温された湯は貯湯タン
ク１の上部側から成層状に貯湯される。

【００３３】そして、貯湯タンク１の上部に貯められて
いく湯水量すなわち残湯量が所定量以上になれば（ステ
ップ15）、その時点から適宜設定された設定時間経過す
るまでは（ステップ16）、この動作状態で加熱貯湯が継
続される。

【００３４】この設定時間を設定したのは、特定時間帯
に入っての湯の使用に備え、残湯量を必要量確保して
も、ただちに全量沸き上げ動作に入ったのでは、使用前
や使用途中に貯湯タンク１の上部の湯水が沸き上げ前の
下部の常温水と攪拌混合されて、急激な湯温変動がなさ
れることの不都合を防止することを配慮しており、入浴
の少ない時間帯に向けて全量沸き上げ動作を例えば１時
間程に限り遅延させておけば、この時間帯の入浴に支障
をきたさない。なお、この時間帯を表示部24に表示させ
て追焚きによる入浴可能時間帯であることを利用者に知
らせるようにすればその利便性はさらに向上する。

【００３５】そして、ステップ16で、設定時間に達すれ
ば、ステップ９に進み、前述のように、循環ポンプ12を
高速回転駆動に切換え、全量沸き上げ動作に入る。

【００３６】次に、ステップ１において特定時間帯以外
の昼間時間帯であれば、ステップ17に進む。この昼間時
間帯は特定時間帯で沸き上げられた湯水が最も多く使用
されるときであり、次の特定時間帯に入るまでに湯不足
が生じたときの利便性を考慮して、昼間時間帯でも任意
に追焚きができるように追焚設定手段が設けられてい
る。

【００３７】そして、追焚き設定がなされていれば（ス
テップ17）、貯湯タンク１内の残湯量が所定量以上ある
か常時監視する（ステップ18）。

【００３８】また、残湯量が所定量以下と判断すると、
ヒータ14をオンし（ステップ19）、それと同時に循環ポ
ンプ12を低速回転駆動させる（ステップ20）。そのた
め、貯湯タンク１の下部に給水された常温水は、加熱タ
ンク13で昇温されて貯湯タンク１の上部に循環される。
その際の単位時間あたりの循環流量は少ないため、加熱
タンク13で昇温された湯は貯湯タンク１の上部側から成
層状に貯湯される。

【００３９】そして、貯湯タンク１の上部に貯められて
いく湯水量すなわち残湯量が所定量以上になれば（ステ
ップ21）、ヒータ14をオフし（ステップ22）、循環ポン
プ12をオフし（ステップ23）、ステップ１に戻り、残湯
量を監視する。

【００４０】なお、循環流量を増大させたり減少させた
りするには、循環ポンプ12の回転速度制御の他に、流量
を可変する弁機構を用いたり、その両方を併用してもよ
い。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、深夜電力時間帯を含む
特定時間帯において、貯湯タンク内の残湯量が所定量以
上あれば、循環ポンプによる循環流量を増大させて貯湯
タンク内の湯水を攪拌混合させながら設定温度まで全量
沸上することにより、貯湯タンクの上部側から高温の湯
を常時成層状に貯湯させながら全量沸上する場合に比べ
て、全量沸上が完了するまでの湯の放熱および熱損失が
少なく、沸上効率を向上でき、さらに、この全量沸上時
には循環流量を増大させているので、加熱タンクで湯水
が沸騰するのを防止できる。しかも、特定時間帯および
特定時間帯以外の時間帯において、全量沸上動作中を除
き残湯量が所定量以下であれば、循環流量を減少させて
貯湯タンクの上部側から高温の湯を成層状に所定量貯湯
させることにより、少量でも設定温度の湯を早く貯湯タ
ンクの上部に貯湯させて湯の使用に対応でき、湯切れを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気温水器の一実施例を示す構成図で
ある。

【図２】同上実施例の動作を説明するフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 貯湯タンク ５ 残湯量検知手段 11 循環路 12 循環ポンプ 13 加熱タンク 14 ヒータ 21 制御部 26 時間帯検知手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−203151（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/18 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部から給水するとともに上部から給湯
   する貯湯タンクと、 この貯湯タンクの上下部に循環路を介して接続されたヒ
   ータを有する加熱タンクと、 前記貯湯タンク内の湯水を前記循環路を通じて貯湯タン
   クの下部から加熱タンクを経て貯湯タンクの上部へ循環
   させる循環ポンプと、 前記貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量検知手段
   と、 深夜電力時間帯を含む特定時間帯を検知する時間帯検知
   手段と、 前記特定時間帯において、前記残湯量検知手段で検知さ
   れる残湯量が所定量以上あれば、前記循環ポンプによる
   循環流量を増大させて前記貯湯タンク内の湯水を攪拌混
   合させながら全量沸上させ、かつ、前記特定時間帯およ
   び特定時間帯以外の時間帯において、全量沸上動作中を
   除き残湯量が所定量以下となれば、循環流量を減少させ
   て貯湯タンクの上部側から成層状に所定量貯湯させる制
   御部とを備えたことを特徴とする電気温水器。