JP3160566B2 - 温水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、床暖房装置や暖
房用畳に温水を供給するのに最適な温水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示す従来の温水器は、ケース１内
に、タンク６と、このタンク６内の流体を吸い出すポン
プＰと、排出流体を加熱するヒーターＨとを設けてい
る。上記タンク６には流出口２を形成し、この流出口２
にポンプＰの吸い込み側４を接続している。そして、こ
のポンプＰの吐出側５には、パイプ２０を介して図示し
ていない暖房装置を接続している。また、パイプ２０の
途中には、ヒーターＨを設けている。そして、このヒー
ターＨを流体が通過することによって、その流体を加熱
するようにしている。なお、上記暖房装置を循環した流
体は、タンク６に形成した流入口３からタンク６内に戻
るようにしている。

【０００３】上記の装置では、ポンプＰを作動すると、
タンク６内の流体を、タンク６→ポンプＰ→ヒーターＨ
→図示していない暖房装置→タンク６の順に循環させ
る。そして、このように循環する流体をヒーターＨによ
って加熱することで、図示していない暖房装置に高温流
体を供給し、暖房を行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置は、流
れる流体をヒーターＨで加熱するようにしたので、短い
時間で流体を加熱しなければならず、それだけヒーター
Ｈには高い能力が要求される。しかし、ヒーターＨの能
力を上げれば上げるほど、多くの電力を必要とするの
で、不経済になるという問題があった。また、ケース１
内には、ヒータＨを収納するだけのスペースが必要とな
り、温水器が大型化してしまうという問題があった。こ
の発明の目的は、小型化でき、熱効率をよくすることの
できる温水器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、タンク
と、このタンク内を第１室と第２室とに区分する隔壁
と、タンクの天井側に設け、上記両室を連通する上面通
路と、タンクの側面側に設け、上記両室を連通する側面
通路と、第１室に流体を導く流入口と、第２室の流体を
排出する流出口と、上記両室に設けたヒーターとを備
え、上記流入口および流出口を、上記側面通路と反対側
であって、しかも、上面通路よりも下側に位置させたこ
とを特徴とする。第２の発明は、上記第１の発明におい
て、ヒーターは、平行に配置した上側部と下側部とを有
し、これら上側部および下側部をそれぞれ第１室および
第２室のほぼ全体にいきわたらせるとともに、第１室に
おける上側部と下側部とを垂直方向に湾曲させた垂直湾
曲部を介して連続させる一方、第１室における下側部で
あって、上記垂直湾曲部と反対側を水平方向に湾曲させ
るとともに、この水平湾曲部を側面通路にはわせて第２
室に導き、この第２室に導いた水平湾曲部を、第２室に
設けた下側部に連続させ、さらに、この下側部の水平湾
曲部と反対側を、垂直に湾曲させた垂直湾曲部を介して
上側部に連続させ、しかも、上記各垂直湾曲部を、それ
ぞれ流入口および流出口付近に位置させたことを特徴と
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１、２に、この発明の実施例を
示す。図１に示すように、ケース１内には、タンクＴを
設けている。このタンクＴには、図２に示すように、そ
の底面を底上げした隔壁７を形成し、この隔壁７によっ
てタンクＴ内を第１室８と第２室９とに区分している。
そして、隔壁７は、タンクＴの天井との間に間隔を保
ち、その間隔部分を上面通路１１ａとしている。また、
隔壁７は、その端部７ａとタンクＴの側面１０との間に
も間隔を保ち、その間隔部分を側面通路１１ｂとしてい
る。したがって、第１室８と第２室９とは、上面通路１
１ａと側面通路１１ｂとの２つの通路を介して連通す
る。

【０００７】上記タンクＴの底面には、第２室９に連通
する流出口１２を形成している。この流出口１２には、
図１に示すように、パイプ１３の一端を接続し、このパ
イプ１３の他端をポンプＰの吸い込み側４に接続してい
る。そして、ポンプＰの吐出側５に、図示していない暖
房装置を接続している。一方、タンクＴの側面には、第
１室８に連通する流入口１４を形成している。そして、
この流入口１４に、上記暖房装置の戻り側を接続してい
る。上記のように接続することで、タンクＴ内の流体を
ポンプＰによって暖房装置に供給し、この暖房装置内を
循環した流体をタンクＴに戻すようにしている。

【０００８】なお、上記流出口１２および流入口１４
は、上記上面通路１１ａおよび側面通路１１ｂのいずれ
の通路からもその位置をずらしている。すなわち、図１
に示すように、流出口１２は、タンクＴの底面に形成
し、流入口１４は、隔壁７の上面よりも低いタンクＴの
側面に形成している。そして、これら両口１２、１４
を、タンクＴの側面１６になるべく近い位置に設けてい
る。言い換えれば、流入口１２および流出口１４を、上
記側面通路１１ｂと反対側に位置させている。このよう
にすると、流出口１２および流入口１４は、側面通路１
１ｂから離れた位置になる。したがって、流出口１２お
よび流入口１４と側面通路１１ｂとの距離が長くなり、
タンクＴ内の流路をそれだけ長く確保することができ
る。また、流入口１４から第１室８に導いた流体は、隔
壁７にぶつかるので、上面通路１１ａから直接第２室９
に流れ込まない。

【０００９】一方、上記のようにしたタンクＴ内には、
銅やステンレスなどの金属製のパイプ内に電熱線を組み
込んだ棒状のヒーターを、曲げ加工して両室８、９に組
み込んでいる。このヒーター１５は、一方の室８内にお
いては、上側部１５ａと下側部１５ｂとを平行にすると
ともに、それら上側部１５ａと下側部１５ｂとは、垂直
方向に湾曲させた垂直湾曲部１５ｃを介して連続させて
いる。なお、これら上側部１５ａおよび下側部１５ｂ
は、第１室８のほぼ全体にいきわたる長さを保ってい
る。さらに、この下側部１５ｂであって、上記垂直湾曲
部１５ｃと反対側を、水平方向に湾曲させるとともに、
この水平湾曲部１５ｄを介して、このヒーター１５を第
２室９内に導いている。すなわち、この水平湾曲部１５
ｄは、側面通路１１ｂにはわせるとともに、第２室９内
の下側部１５ｅに連続させている。そして、水平湾曲部
１５ｄとは反対側を垂直に湾曲させて垂直湾曲部１５ｆ
とするとともに、この湾曲部１５ｆに上側部１５ｇを連
続させ、この上側部１５ｇをタンク外部に導き出してい
る。上記のように水平湾曲部１５ｄを側面通路１１ｂに
はわせているので、そこを流れる流体も温められる。

【００１０】なお、上記垂直湾曲部１５ｃおよび１５ｆ
のそれぞれは、流入口１４および流出口１２付近に位置
させている。したがって、これら流入口１４および流出
口１２付近でのヒーター１５の表面積が大きくなる。そ
のために、例えば流入口１４側では、流入してくる低温
流体を効率よく温められる。また、流出口１２側では、
必ず温められた流体が流出することになる。上記のよう
にしたヒーター１５は、電源Ｖに接続している。

【００１１】次に、この実施例の作用について説明す
る。ポンプＰを作動すると、タンクＴ内の流体は、流出
口１２→ポンプＰ→暖房装置→流入口１４→タンクＴの
第１室８の順に流れて循環する。そのため、タンクＴ内
には、第１室８側から第２室９側への流れが生じる。こ
のときの各室８、９内における流体の流れを以下に説明
する。流入口１４からタンクＴの第１室８に流れ込んだ
低温流体は、密度が高く、高温流体に比べて重いので、
タンクＴの底に移動しようとする。逆に、ヒーター１５
で温められた高温流体は、密度が低く、低温流体に比べ
て軽いので、液面方向に移動しようとする。したがっ
て、その温度差によって、第１室８の流体は、上下方向
に対流することになる。

【００１２】このような対流が生じている第１室８に
は、流入口１４から低温流体が流れ込んでいる。この低
温流体は、タンクＴの側面から流入しているので、その
流れは、上記対流と直角に交わることになる。したがっ
て、上下方向の流れと横方向の流れとが相まって第１室
８の流体が撹拌される。このように流体が撹拌されるこ
とによって、第１室８内の流体が均一に加熱される。そ
して、この第１室８では、側面通路１１ｂを流入口１４
と反対側のタンクＴの側面１０側に設けることによって
流路を長く確保しているので、流入口１４から流れ込ん
だ流体は、側面通路１１ｂに達するまでに効率よく加熱
される。また、側面通路１１ｂから第２室９に導かれた
流体は、この第２室９でも長い流路を流れることによっ
て加熱される。このようにして、流入口１４から導いた
流体は、流出口１２に達するまでに十分に加熱される。

【００１３】一方、上面通路１１ａを介しても、第１室
８から第２室９への流体の流れが生じる。この流れは短
絡的なものであるが、上面通路１１ａはタンクＴの上方
に位置するので、そこを流れる流体は、液面側の流体、
すなわち、十分に温められた流体である。したがって、
十分に温められた流体だけが、第２室９側の流出口１２
方向に効率よく流れる。

【００１４】この実施例によれば、タンクＴ内にヒータ
ー１５を設けたので、ケース１にヒーター１５を収納す
るスペースが要らなくなり、温水器を小型化することが
できる。しかも、第１、２室８、９の流体を内部から直
接加熱しているので、ヒーター１５の熱が効率よく流体
に伝わる。したがって、熱効率を向上させることができ
る。また、タンクＴ内を隔壁７によって２つの室８、９
に区分けするとともに流入口１４と流出口１２とを別々
の室に連通しているので、タンクＴ内に導いた低温流体
が、加熱されずに流出したりしない。さらに、上面通路
１１ａを設けることによって、第１室８の液面付近の高
温流体だけを、第２室９側に効率よく流すことができ
る。

【００１５】一方、循環する流体をヒーターによって加
熱する場合、ヒーターは、ある程度の熱量を必要とす
る。ヒーターの熱量は、ヒーターの表面温度とその表面
積とによって決まる。ただ、ヒーターの表面温度は、そ
れを高くするのにも限度がある。例えば、その表面温度
を高くすれば、このヒーターの周囲の流体は、短時間で
加熱される。しかし、水を主体にする流体では、その熱
伝導率が低いので、ヒーター周囲の流体の温度上昇の割
に、全体の温度がそれほど上がらない。そして、ヒータ
表面の流体が沸騰してしまうと、気化熱が奪われて、そ
の分流体の温度が下がるという問題もある。そのため、
ヒーターの熱量を大きくし、その表面温度を必要以上に
高くしたとしても、電力消費量ばかり多くなって、熱効
率が悪いものになってしまう。そこで、ヒーターの熱量
を上げるためには、ヒーターの表面積を大きくせざるを
得ない。このように表面積を大きくすれば、当然のこと
として、ヒーターが大型化し、タンクも大型化してしま
う。しかし、装置全体の小型化を考慮すると、このタン
クの大型化は、望ましいことではない。

【００１６】この実施例では、できるだけ大きい表面積
を持ったヒータ形状にするとともに、このヒータの表面
をたえず流体が流れるタンク形状にして、効率よく流体
を温めることでタンクを小型化している。つまり、この
実施例では、タンクＴの両室８、９を、前記したように
タンクＴの底面を底上げした隔壁７で区画しているの
で、この隔壁７の体積分だけ、タンクＴ内の容積を小さ
くできる。タンクＴ内の容積を小さくできるので、当然
のこととして、ヒーター１５の熱量をそれほど上げなく
ても、流体を早く温めることができる。しかも、両室
８、９にヒーター１５を上下に配置しているので、室
８、９において、流体をむらなく温めることができる。
また、第１室８にヒーター１５の上側部１５ａを設けた
ということは、第１室８から上面通路１１ａを通って第
２室９に流入する流体が、十分に温められながら流通す
るということになる。さらに、側面通路１１ｂにおいて
も、その底部に水平湾曲部１５ｄをはわせているので、
この側面通路１１ｂを通って第２室９に流入する流体が
十分に温められることになる。

【００１７】したがって、第２室９には、必ず所望の温
度に温められた流体が流れ込むことになる。しかも、こ
の第２室９には、上記したように下側部１５ｅと上側部
１５ｇとを備えているので、そこでもさらに温められ
る。このように第１室８から第２室９へいたる過程で、
流体が段階的に温められるので、熱効率がよくなる。そ
の上、前記したように流入口１４および流出口１２の付
近に湾曲部１５ｃ、１５ｆを位置させたので、熱効率が
いっそうよいものとなる。

【００１８】なお、この実施例では、タンクＴの底面の
一部を底上げして隔壁７を形成しているが、この隔壁７
は別部材としてもよい。ただし、この実施例のようにタ
ンクＴの底面を底上げして隔壁７を形成すれば、タンク
Ｔと一体形成することができるので、別部材にする場合
に比べて、製造コストを低減することができる。また、
上面通路１１ａおよび側面通路１１ｂとしては、この実
施例のものに限らず、例えば隔壁７に貫通孔を形成し
て、その貫通孔を通路としてもかまわない。

【００１９】

【発明の効果】第１の発明によれば、タンク内にヒータ
ーを設けたので、ヒーターを収納するスペースが要らな
くなり、その分、温水器を小型化できる。しかも、タン
ク内の流体を内部から直接加熱しているので、ヒーター
の熱が効率よく流体に伝わり、熱効率を向上させること
ができる。また、隔壁によって区分けした第１室と第２
室とを、上面通路と側面通路とによって連通し、第１室
における液面付近の高温流体を、上面通路を介して直接
第２室に導く一方で、第１室における底付近の低温流体
を、側面通路を介して第２室に導く構成にしている。そ
して、上記のように液面付近の流体を上面通路を介して
素早く第１室側から第２室側に導けば、十分に暖められ
た流体だけを素早く第２室に導くことができる。また、
側面通路を、流入口と反対側に設けているので、この側
面通路を介して第１室から第２室に流れる流路を長く確
保できる。このように長い流路を介して第１室の底付近
にある低温流体を第２室に導くので、その流体を十分暖
めることができる。つまり、この第１の発明によれば、
液面付近の高温流体と、底付近の低温流体とを、別の通
路を介して第１室から第２室に導くことによって、ヒー
ターの熱を効率よく流体に伝えることができる。

【００２０】第２の発明によれば、流体の流れに合わせ
てヒーターを設けているので、ヒーターの表面を止まる
ことなく流体が流れる。そのため、ヒーターの表面で流
体が沸騰したりせず、ヒーターの熱が効率よく流体に伝
わる。また、流入口および流出口の付近にヒーターの垂
直湾曲部を位置させて、その付近でのヒーターの表面積
を大きくしているので、流入口および流出口付近では、
熱効率がいっそうよいものとなる。 したがって、低温流
体が流れ込む流入口付近では、流体を早く暖めることが
できる。また、流出口付近では、確実に所定の温度まで
暖めた流体を流出させることができる。 なお、側面通路
の底部に水平湾曲面をはわせているので、この側面通路
を介して第１室側から第２室側に流れ込むときにも流体
を暖めることができる。

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の温水器を示す図である。な
お、タンクＴは、図２の第２室９側における断面図であ
る。

【図２】実施例のタンクＴ示す斜視図である。なお、見
やすくするために、タンクＴの天井を取り除いた状態で
図示している。

【図３】従来の温水器を示す図である。

【符号の説明】

７ 隔壁 ７ａ 隔壁の一端 ８ 第１室 ９ 第２室 １０ タンクの側面 １１ａ 上面通路 １１ｂ 側面通路 １２ 流出口 １４ 流入口 １５ ヒーター １５ａ 第１室のヒーターの上側部 １５ｇ 第２室のヒーターの上側部 １５ｂ 第１室のヒーターの下側部 １５ｅ 第２室のヒーターの下側部 １５ｃ 第１室のヒーターの垂直湾曲部 １５ｆ 第２室のヒーターの垂直湾曲部 １５ｄ ヒーターの水平湾曲部 １６ タンクの他側面 Ｔ タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−96355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−137156（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−31985（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−29261（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−148042（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−14944（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭39−22092（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンクと、このタンク内を第１室と第２
   室とに区分する隔壁と、タンクの天井側に設け、上記両
   室を連通する上面通路と、タンクの側面側に設け、上記
   両室を連通する側面通路と、第１室に流体を導く流入口
   と、第２室の流体を排出する流出口と、上記両室に設け
   たヒーターとを備え、上記流入口および流出口を、上記
   側面通路と反対側であって、しかも、上面通路よりも下
   側に位置させたことを特徴とする温水器。
2. 【請求項２】 ヒーターは、平行に配置した上側部と下
   側部とを有し、これら上側部および下側部をそれぞれ第
   １室および第２室のほぼ全体にいきわたらせるととも
   に、第１室における上側部と下側部とを垂直方向に湾曲
   させた垂直湾曲部を介して連続させる一方、第１室にお
   ける下側部であって、上記垂直湾曲部と反対側を水平方
   向に湾曲させるとともに、この水平湾曲部を側面通路に
   はわせて第２室に導き、この第２室に導いた水平湾曲部
   を、第２室に設けた下側部に連続させ、さらに、この下
   側部の水平湾曲部と反対側を、垂直に湾曲させた垂直湾
   曲部を介して上側部に連続させ、しかも、上記各垂直湾
   曲部を、それぞれ流入口および流出口付近に位置させた
   ことを特徴とする請求項１記載の温水器。