JP4839156B2 - 電気給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、追焚き等を行う間接加熱回路を備えた電気給湯機に関し、特に、熱交換により温度が低下した間接加熱回路の湯を、貯湯タンクから給湯として再度使用するようにした給湯システムに関するものである。

電気給湯機のふろの追焚きは、図２に示すように、間接加熱回路７、８の追焚用熱交換器５において、浴槽６内の湯を、貯湯タンク１の上部から取り出した高温の湯と対向流で熱交換することにより行う。
この際、従来の電気給湯機では、タンク上部から取り出した間接加熱回路７の湯は、熱交換された後は貯湯タンク１の下部に戻される。
このときのタンク下部に戻る湯の温度は、対向流で熱交換するため、浴槽６内の温度以下になることはなく、追焚き時の浴槽温度が高ければ高いほど、タンク下部に戻す温度は高くなる。

一方、貯湯タンク内は、図２に示すように、上部が湯、下部が水で構成されているが、浴槽６の温度に近い温度、例えば４０℃になった間接加熱回路の湯をタンク下部に戻すことにより、間接加熱回路７の戻り湯はタンク下部の水と混合される。
すなわち、追焚きすることで４０℃まで低下した間接加熱回路７の湯は、給湯として使用するには十分な温度であるが、タンク下部に戻すことで水と混合されてしまい、給湯として使用できる温度ではなくなってしまう。

具体的には、例えば、タンク内温度８０℃、水温１０℃の状態で追焚きを行い、４０℃から２℃温度上昇を行った場合、間接加熱回路７の湯をタンク下部の水の層に戻すと１０℃の水と混合されるため、タンク下部の水温は約１５℃となり、給湯として再利用はできない。

その対応策として、図３に示すように、貯湯タンク１の水の部分でなく、湯の部分に戻す方法があるが、この場合、貯湯タンク１の横方向に向けて湯を戻すことになる。
また、この電気給湯機では、間接加熱回路７の湯を貯湯タンク１の中間部で湯を水の境界付近に戻すことから、上記のように横方向に湯を戻すと、貯湯タンク１の下部側にも流れが生じやすくなり、タンク下部の水と混合されるだけでなく、上部の湯とも混合されてしまい、タンク内の湯の温度層を崩してしまうことがある。

本発明は、上記従来の電気給湯機が有する問題点に鑑み、熱交換により温度が低下した間接加熱回路の湯を、貯湯タンクから給湯として再度使用することができる電気給湯機を提供することを第１の目的とする。
また、間接加熱回路の湯が貯湯タンクに戻る際に起こるタンク内全体の対流を防止し、貯湯タンクの湯と水の境界層を維持することができる電気給湯機を提供することを第２の目的とする。

本発明の電気給湯機は、加熱した湯を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンクの上部に設けられた給湯管と、貯湯タンクの下部に設けられた給水管と、貯湯タンクの湯を循環し、外側に設けた熱交換器を介して追焚き等を行う間接加熱回路とを備えた電気給湯機において、間接加熱回路の湯の取り出し口を貯湯タンクの上部に設けるとともに、間接加熱回路の湯の戻し口を貯湯タンク上部の高温の湯の温度層の中間付近に設け、間接加熱回路の湯の戻し口を、貯湯タンク内の高温の湯の層へ向かって斜め上向きに突出するパイプにより形成したことを特徴とする。

また、貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段としてヒートポンプや電気ヒータを用いることができる。

また、貯湯タンク内を大気に開放することができる。

本発明の電気給湯機によれば、加熱した湯を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンクの上部に設けられた給湯管と、貯湯タンクの下部に設けられた給水管と、貯湯タンクの湯を循環し、外側に設けた熱交換器を介して追焚き等を行う間接加熱回路とを備えた電気給湯機において、間接加熱回路の湯の取り出し口を貯湯タンクの上部に設けるとともに、間接加熱回路の湯の戻し口を貯湯タンク上部の高温の湯の温度層の中間付近に設けることから、熱交換から戻った間接加熱回路の湯を、タンク下部に戻さず、タンク上部の高温の湯がある部分に戻して、貯湯タンクから給湯として再度使用することができる。

また、間接加熱回路の湯の戻し口を、貯湯タンク内で上向きに突出するパイプで形成することにより、間接加熱回路の戻り湯をタンク内の高温の湯の部分のみで対流させ、間接加熱回路の湯が貯湯タンクに戻る際に起こるタンク内全体の対流を防止し、貯湯タンクの湯と水の境界層を維持することができる。

また、貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段としてヒートポンプや電気ヒータを用いることにより、省エネルギー化を図ったり、あるいは設備を簡略化したりすることができる。

また、貯湯タンク内を大気に開放することにより、タンク内部にかかる圧力を小さくすることが可能となり、貯湯タンクの形状を角型形状にする等、貯湯タンクの設計の自由度を拡げることができる。

以下、本発明の電気給湯機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

この電気給湯機は、図１に示すように、加熱した湯を貯える貯湯タンク１と、該貯湯タンク１の上部に設けられた給湯管２と、貯湯タンク１の下部に設けられた給水管３と、貯湯タンク１の湯をポンプ４により循環し、外側に設けた熱交換器５を介して、浴槽６の追焚きを行う間接加熱回路７とを備えている。
そして、この電気給湯機は、間接加熱回路７の湯の取り出し口７１を貯湯タンク１の上部に設けるとともに、間接加熱回路７の湯の戻し口７２を貯湯タンク１上部の高温の湯の温度層の中間付近に設けている。
また、間接加熱回路７の湯の戻し口７２は、貯湯タンク１内で上向きに突出するパイプ７３により形成されている。
なお、浴槽側の間接加熱回路８は、浴槽６の湯をポンプ４により循環し、熱交換器５にて間接加熱する。

通常、追焚きを行う前には、浴槽６への湯はりを行うため、貯湯タンク１の下部には水が給水され、貯湯タンク１の上部は高温の湯、下部は水という温度層の構成になる。
本実施例では、追焚用の熱交換器５で温度低下した間接加熱回路７の湯を、タンク上部の高温の湯の温度層の位置に戻すことにより、この間接加熱回路７の湯を、タンク下部の水の層ではなく、高温の湯の温度層と混合することができる。
その際、貯湯タンク１の高温の湯の層は、追焚用の熱交換器５で温度低下した間接加熱回路７の湯と混合され温度が低下するが、給湯として使用可能な温度は十分保持することができる。

また、間接加熱回路７の湯の戻し口７２については、パイプ７３を貯湯タンク１内に挿入するとともにパイプ７３の向きをタンク上部方向へ向けることにより、温度低下した間接加熱回路７の湯を、タンク上部の高温の湯の層内でのみ対流しやすくすることができ、タンク下部の水の層を乱さずに温度境界層を維持することができる。

図１に、本発明の電気給湯機の一実施例を示す。
例えば、タンク容量３７０Ｌの貯湯タンク１において、間接加熱回路７の熱交換器５からの湯の戻し位置を、上から１００Ｌの位置とし、なおかつ、戻し位置の構造としてタンク上部方向へ向くパイプ７３を挿入する構造とする。
間接加熱回路７の湯の戻し口７２は、タンク容量において、貯湯タンク１の上から１／３の範囲内に設けるようにする。

ここで、タンク内温度が８０℃、水温が１０℃の状態で、ふろへの湯はりを湯はり量２００Ｌ、湯はり温度４０℃で行うと、タンク内の温度層は湯（８０℃）が約２８０Ｌ、水（１０℃）が約９０Ｌの構成となる。
この状態から、追焚きで４０℃から２℃温度上昇を行った場合、追焚用の熱交換器５にタンク上部から送られた８０度の湯は、４０℃のふろの湯で熱交換され、例えば４６℃に温度が低下する。
このときの追焚き能力が１０ｋＷとすると、約３分間追焚きし、タンクには４６℃の湯が約１３Ｌ戻る。この湯をタンク上部の８０℃の湯と混合することで、タンク上部の温度は、約７８℃まで低下するが、給湯として使用するには十分な温度であり、追焚きすることで温度が低下した湯でも再度使用することができる。

また、間接加熱回路７の湯の戻し口７２を、貯湯タンク１内で上向きに突出するパイプ７３で形成することにより、間接加熱回路７の戻り湯がタンク内の湯の部分のみで対流するため、タンク下部の水の層を乱すことなく、タンク内を７８℃の湯の層と１０℃の水の層とに維持することができる。

かくして、本実施例の電気給湯機によれば、加熱した湯を貯える貯湯タンク１と、該貯湯タンク１の上部に設けられた給湯管２と、貯湯タンク１の下部に設けられた給水管３と、貯湯タンク１の湯を循環し、外側に設けた熱交換器５を介して追焚き等を行う間接加熱回路７とを備えた電気給湯機において、間接加熱回路７の湯の取り出し口７１を貯湯タンク１の上部に設けるとともに、間接加熱回路７の湯の戻し口７２を貯湯タンク１上部の高温の湯の温度層の中間付近に設けることから、熱交換から戻った間接加熱回路７の湯を、タンク下部に戻さず、タンク上部の高温の湯がある部分に戻して、貯湯タンク１から給湯として再度使用することができる。

また、間接加熱回路７の湯の戻し口７２を、貯湯タンク１内で上向きに突出するパイプ７３で形成することにより、間接加熱回路７の戻り湯をタンク内の高温の湯の部分のみで対流させ、間接加熱回路７の湯が貯湯タンク１に戻る際に起こるタンク内全体の対流を防止し、貯湯タンク１の湯と水の境界層を維持することができる。

また、貯湯タンク１内の水を加熱する加熱手段としてヒートポンプや電気ヒータ（図示省略）を用いることにより、省エネルギー化を図ったり、あるいは設備を簡略化したりすることができ、さらに、貯湯タンク１内を大気に開放することにより、タンク内部にかかる圧力を小さくすることが可能となり、貯湯タンクの形状を角型形状にする等、貯湯タンクの設計の自由度を拡げることができる。

以上、本発明の電気給湯機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の電気給湯機は、追焚き等の熱交換により温度が低下した間接加熱回路の湯を、貯湯タンクから給湯として再度使用できるという特性を有していることから、間接加熱回路の廃熱利用を簡略に行える省エネルギーな電気給湯機として好適に用いることができる。

本発明の電気給湯機の一実施例を示す断面図である。 従来の電気給湯機の一例を示す断面図である。 従来の電気給湯機の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 給湯管
３ 給水管
４ ポンプ
５ 熱交換器
６ 浴槽
７ 間接加熱回路
７１ 湯の取り出し口
７２ 湯の戻し口
７３ パイプ
８ 浴槽側の間接加熱回路

Claims (4)

1. 加熱した湯を貯える貯湯タンクと、該貯湯タンクの上部に設けられた給湯管と、貯湯タンクの下部に設けられた給水管と、貯湯タンクの湯を循環し、外側に設けた熱交換器を介して追焚き等を行う間接加熱回路とを備えた電気給湯機において、間接加熱回路の湯の取り出し口を貯湯タンクの上部に設けるとともに、間接加熱回路の湯の戻し口を貯湯タンク上部の高温の湯の温度層の中間付近に設け、間接加熱回路の湯の戻し口を、貯湯タンク内の高温の湯の層へ向かって斜め上向きに突出するパイプにより形成したことを特徴とする電気給湯機。
2. 貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段としてヒートポンプを用いたことを特徴とする請求項１記載の電気給湯機。
3. 貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段として電気ヒータを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気給湯機。
4. 貯湯タンク内を大気に開放したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気給湯機。

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