JP7200764B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。
下記特許文献1に開示された従来の貯湯式給湯機は、貯湯タンクの下部に配置した給水管と、給水管の吐出口の前方に、該吐出口の水の吐出方向に対して直交するように配置したバッファプレートと、吐出口とバッファプレートとを覆うように、下方へ向けた開口部を有する略筒形状の水勢規制筒とを備えている。
特開2005-351577号公報
特許文献1の図3が示すとおり、特許文献1の貯湯式給湯機では、水勢規制筒の開口部から下に向かって水流が出るので、当該水流が貯湯タンクの底壁に当たって跳ね返されて上昇する。その上昇する水流によって貯湯タンク内の水が攪拌されるので、貯湯タンク内の温度成層が乱されることを抑制することが困難である。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク内の水が攪拌されることを抑制する上で有利になる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
本発明に係る貯湯式給湯機は、底壁と、底壁よりも高い位置にある周壁と、周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、貯湯タンクの外部から貫通孔を通って貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、を備え、給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、バッフル構造体は、給水管の先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、少なくとも一つの水出口からバッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、少なくとも一つの水出口から水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、バッフル構造体の壁に挿入口が形成されており、給水管は、バッフル構造体の外部から挿入口を通ってバッフル構造体の内部へ延び、挿入口からバッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、ガイド部材の内径は、バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大するものである。また、本発明に係る貯湯式給湯機は、底壁と、底壁よりも高い位置にある周壁と、周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、貯湯タンクの外部から貫通孔を通って貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、を備え、給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、バッフル構造体は、給水管の先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、少なくとも一つの水出口からバッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、少なくとも一つの水出口から水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、給水管の先端部は、給水管の本体部分とは別の部材で構成されているものである。
本発明によれば、貯湯タンク内の水が攪拌されることを抑制する上で有利になる貯湯式給湯機を提供することが可能となる。
実施の形態1による貯湯式給湯機1が備える貯湯タンクの模式的な断面側面図である。 実施の形態1による貯湯式給湯機1が備える底壁、給水管、及びバッフル構造体を示す斜視図である。 組立作業において給水管を挿入口に挿入する直前の状態を示す斜視図である。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による貯湯式給湯機1が備える貯湯タンク10の模式的な断面側面図である。図1に示すように、実施の形態1による貯湯式給湯機1は、貯湯タンク10を備える。貯湯タンク10は、例えばステンレス鋼のような金属で作られている。貯湯タンク10は、円筒状のタンク胴部2と、上鏡板3と、下鏡板4とを有している。タンク中心軸100は、貯湯タンク10の中心軸である。貯湯タンク10は、タンク中心軸100が鉛直線に平行になる姿勢で設置される。以下の説明では、原則として、貯湯タンク10が当該姿勢で設置された状態を基準として、方向を特定する。
上鏡板3は、タンク胴部2の上端に接合されている。上鏡板3は、上に凸となる椀状の形状を有する。下鏡板4は、タンク胴部2の下端に接合されている。下鏡板4は、下に凸となる椀状の形状を有する。上鏡板3とタンク胴部2との接合部、及び、下鏡板4とタンク胴部2との接合部のそれぞれは、例えば円周溶接によって形成されている。
貯湯タンク10内には、温度による水の比重の違いにより、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して、湯水が貯留される。例えば、貯湯タンク10は、外部の水道等の水源から供給される低温水を下層側に貯留し、加熱手段(図示省略)により加熱された高温水を上層側に貯留可能である。加熱手段は、いかなる構成のものでもよく、例えば冷凍サイクルを用いて水を加熱するヒートポンプユニットでもよいし、貯湯タンク10内に配置される電気ヒータでもよい。
上鏡板3には、高温水の出入口となる給湯接続口(図示省略)が設けられている。給湯時には、貯湯タンク10内に貯留された高温水が、給湯接続口を通って、例えば台所、風呂のような給湯先へ供給される。
下鏡板4は、底壁4a及び周壁4bを有している。底壁4aの少なくとも一部は、曲面形状を有している。底壁4aの中央部は、鉛直方向に関して最も低い位置にある。周壁4bは、底壁4aよりも高い位置にある。周壁4bは、タンク胴部2の下端に隣接する環状の部位である。
タンク胴部2は、周壁4bよりも高い位置において周壁を形成している。タンク胴部2が形成する周壁に貫通孔5が設けられている。貯湯式給湯機1は、貯湯タンク10の外部から貫通孔5を通って貯湯タンク10の内部へ延びた給水管6と、貯湯タンク10内の底部に配置されたバッフル構造体7とを備えている。水源から供給される水は、給水管6を通って、貯湯タンク10内に流入する。
本実施の形態では、タンク胴部2に貫通孔5を設けているが、図示の例に代えて、下鏡板4の周壁4bに貫通孔5を設けてもよい。すなわち、図示の例よりも低い位置に貫通孔5を設けてもよい。
給水管6は、細長い形状を有する本体部分6aと、本体部分6aの先端に設けられた先端部6bとを有している。先端部6bと、本体部分6aの一部とは、バッフル構造体7の内側に位置している。本体部分6aは、貫通孔5を通り、バッフル構造体7の内側まで延びている。貯湯タンク10内の本体部分6aの少なくとも一部は、下方向あるいは斜め下方向に向かって延びている。バッフル構造体7は、給水管6を通った水が先端部6bから流出したときに、貯湯タンク10内の温度成層が乱されないように、水の流れ方向を規制する機能を有している。
本実施の形態であれば、貫通孔5の位置から給水管6を貯湯タンク10の外部へ延ばすことができるので、給水管6を底壁4aから貯湯タンク10の下側へ引き出す場合に比べて、給水管6を含む給水配管全体の長さを短縮することが可能となる。一般に、給水配管には凍結を防止するための凍結防止ヒータが設けられている。本実施の形態であれば、貯湯タンク10の中間部に貯留される湯水の熱が給水管6に伝わる。このため、給水配管の凍結が起こりにくくなるので、凍結防止ヒータを省略または簡略化することが可能となる。さらに、本実施の形態であれば、底壁4aから給水管6が下へ延びていないので、貯湯タンク10の設置位置を低くする上で有利になる。このため、貯湯式給湯機1の全高を抑制する上で有利になる。
本実施の形態の貯湯式給湯機1は、外郭を形成する外郭ケース(図示省略)を備える。貯湯タンク10は、断熱材(図示省略)に覆われた状態で外郭ケースの内部に配置される。外郭ケースの内部には、例えば配管、ポンプ、バルブ、熱交換器、センサなどの各種の機能部品がさらに設けられているが、それらの構成については公知であるので図示及び説明を省略する。
図2は、実施の形態1による貯湯式給湯機1が備える底壁4a、給水管6、及びバッフル構造体7を示す斜視図である。図2に示すように、給水管6の先端部6bに水出口6cが形成されている。給水管6の本体部分6aを通過した水は、先端部6bの水出口6cからバッフル構造体7の内側の空間へ流出する。図示の例では、水出口6cが一つのみ設けられているが、複数の水出口6cが先端部6bに設けられていてもよい。
図示の例では、先端部6bは、本体部分6aとほぼ同じ直径を有する管状部材で構成されている。水出口6cは、先端部6bの管壁に開口している。先端部6bの先端面は、開口せず、閉じられている。図示の例に限らず、先端部6bは、本体部分6aとは異なる直径あるいは形状を有していてもよい。
バッフル構造体7は、先端部6bを側方及び上方から覆う壁を有している。本実施の形態におけるバッフル構造体7は、側壁7a及び上壁7bを有しており、全体として円錐台状の形状を有している。バッフル構造体7の内部空間は、底壁4a、側壁7a及び上壁7bにより囲まれる空間である。バッフル構造体7の内部空間の水平断面積は、上に向かうにつれて減少している。
側壁7aは、給水管6の先端部6bを側方から覆う。バッフル構造体7の外側から水平な視線で見たとき、水出口6cは、側壁7aにより全周を覆われており、側壁7aに隠れて見えない。図示の例では、側壁7aは、円錐面に沿う曲面形状を有している。側壁7aの直径は、上に向かうにつれて縮小している。側壁7aの形状は、図示の例に限らず、例えば、円筒状、角筒状、角錐台状などでもよい。
上壁7bは、先端部6bを上方から覆う。上壁7bは、底壁4aと向かい合う。バッフル構造体7の上方から鉛直下方の視線で見たとき、水出口6cは、上壁7bにより覆われており、見えない。図示の例では、上壁7bは、底壁4aに平行な平板形状を有している。上壁7bの形状は、図示の例に限らず、例えば球面のような曲面形状を有していてもよい。また、側壁7aと上壁7bとの間に角部を形成することなく側壁7aと上壁7bとが曲面により滑らかに連続していてもよい。
水出口6cは、水出口6cから出る水流がバッフル構造体7の内壁面へ向かって流れるような向きに形成されている。本実施の形態では、水出口6cから水流が鉛直上方向に向かって流出し、当該水流は、上壁7bの内壁面へ向かって流れる。
バッフル構造体7は、少なくとも一つの流出口7cを有している。図示の例では、3個の流出口7cが形成されている。給水管6からバッフル構造体7の内部に流入した水は、流出口7cを通ってバッフル構造体7の外部へ流出する。バッフル構造体7は、流出口7cよりも上の位置には開口部が無い形状になっている。水出口6cから流出した水は、流出口7c以外の箇所を通ってバッフル構造体7の外部へ流出することはない。このように、バッフル構造体7は、水出口6cから流出した水の流れを閉塞する形状となっている。
流出口7cは、底壁4aに隣接している。流出口7cは、底壁4aに平行な方向を向いて開口している。すなわち、流出口7cの中心線の方向は、底壁4aに対してほぼ平行である。流出口7cから流出した水流は、底壁4aに沿って、底壁4aに対してほぼ平行に流れる。
水出口6cから鉛直上方向に向かって流出した水流は、上壁7bの内壁面に当たる。その後、水流は、跳ね返されて下降する水流、上壁7bの内壁面に平行に流れる水流、側壁7aの内周面に沿って旋回する水流などに分かれる。このようにして、水出口6cから流出した水流を、バッフル構造体7の内部空間で蛇行させることにより、流速を大きく低下させることができる。これにより、流出口7cからバッフル構造体7の外部へ流出する水流の流速が十分に低くなり、底壁4aから上向きに流れる水流が発生することを確実に抑制することができる。このようなことから、本実施の形態であれば、給水管6から貯湯タンク10に水が流入するときに、貯湯タンク10内の水が攪拌されることを確実に抑制でき、貯湯タンク10内の温度成層が乱されることを確実に抑制できる。
本実施の形態であれば、水出口6cから鉛直上方向に向かって水流が流出するので、水出口6cから流出した水流をバッフル構造体7の内壁面に確実に当てることができる。このため、水出口6cから流出した水流が直接流出口7cからバッフル構造体7の外部へ流出することを確実に防止できる。それゆえ、流出口7cからバッフル構造体7の外部へ流出する水流の流速を確実に低くすることができる。
変形例として、水出口6cから水流が流出する方向を、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向としてもよい。その場合であっても、水出口6cから流出した水流をバッフル構造体7の内壁面に確実に当てることができ、上記効果に類似した効果が得られる。
水出口6cは、貫通孔5よりも低い位置にある。本実施の形態であれば、給水管6から流入する低温の給水を速やかにバッフル構造体7内に導くことができるので、貯湯タンク10の下部に高温水が貯留されている場合でも、高温水に給水が混合してしまうことを確実に抑制できる。
比較例として、貯湯タンク10内において貫通孔5の直後にバッフルを設けた構造を考えると、当該構造では、バッフル内に滞留した低温の給水と、貯湯タンク10内に蓄えられた高温水と給水との間で熱交換が生じ、高温水の熱を損失する。これに対し、本実施の形態であれば、そのような熱損失が生じることを確実に抑制できる。また、本実施の形態であれば、比較例に対して、バッフル構造体7を小型化する上で有利になる。
本実施の形態におけるバッフル構造体7は、側壁7aに形成された挿入口8を有している。給水管6は、バッフル構造体7の外部から挿入口8を通ってバッフル構造体7の内部へ延びている。給水管6は、挿入口8の内周部に接することで、バッフル構造体7に対して位置決めされている。本実施の形態であれば、給水管6とバッフル構造体7とを溶接する必要がなく、組立作業において給水管6を挿入口8に挿入することによって給水管6とバッフル構造体7とを一体化することができ、製造が容易になる。なお、挿入口8は、側壁7aではなく上壁7bに形成されていてもよい。
また、本実施の形態では、挿入口8からバッフル構造体7の外側へ突出するガイド部材9が備えられている。ガイド部材9は、組立作業において給水管6を挿入口8に挿入するときの作業性を改善するために設けられている。ガイド部材9は、その基端開口から先端開口に向かって内径が拡大するラッパ管のような形状を有している。ガイド部材9の基端開口の内径は、挿入口8の内径に等しい。ガイド部材9の内径は、バッフル構造体7の表面から離れるにつれて拡大する。ガイド部材9の先端開口は、挿入口8よりも大きい内径を有している。
図3は、組立作業において給水管6を挿入口8に挿入する直前の状態を示す斜視図である。図3に示すように、組立作業において給水管6を挿入口8に挿入するときには、内径の大きいガイド部材9の先端開口に、先端部6bを容易に挿入することができる。その状態から給水管6をさらに差し込むことで、先端部6bがガイド部材9の内壁に対して摺動し、先端部6bを挿入口8に円滑かつ確実に挿入することができる。このため、円滑に組立作業を行うことができ、誤組み立てをより確実に防止することができる。
図2に示すように、本実施の形態におけるバッフル構造体7は、底壁4aに接する第一下端7dと、底壁4aに接しない第二下端7eとを有している。流出口7cは、底壁4aと第二下端7eとの間に形成されている。鉛直方向の位置に関して、流出口7cは、水出口6cよりも下にある。この場合、流出口7cの中心位置が水出口6cの中心位置よりも下にあってもよいし、流出口7cの全体が水出口6cの最下部よりも下にあってもよい。上記のようにすることで、水出口6cから流出した水流が直接流出口7cからバッフル構造体7の外部へ流出することをより確実に防止できる。その結果、貯湯タンク10内の水が攪拌されることをより確実に抑制でき、貯湯タンク10内の温度成層が乱されることをより確実に抑制できる。なお、底壁4aと第一下端7dとは、例えば溶接により接合固定されていてもよい。
流出口7cの総開口面積とは、本実施の形態のように複数の流出口7cがある場合にはそれぞれの流出口7cの開口面積を合計した値を指すものとする。また、水出口6cの総開口面積とは、複数の水出口6cがある場合にはそれぞれの水出口6cの開口面積を合計した値を指すものとする。本実施の形態では、流出口7cの総開口面積は、水出口6cの総開口面積よりも大きい。これにより、流出口7cからバッフル構造体7の外部へ流出する水流の流速をより確実に低くすることができる。その結果、貯湯タンク10内の水が攪拌されることをより確実に抑制でき、貯湯タンク10内の温度成層が乱されることをより確実に抑制できる。
バッフル構造体7の頂部とは、バッフル構造体7のうちで最も高い位置にある部位であり、本実施の形態では上壁7bに相当する。図1に示すように、本実施の形態では、バッフル構造体7の頂部は、鉛直方向の位置に関して、貫通孔5よりも下にある。これにより、貯湯タンク10内に蓄えられた高温水と、バッフル構造体7内に流入した給水との間で熱交換が生じることをより確実に防止できるので、高温水の熱を損失することをより確実に抑制できる。
図1に示すように、バッフル中心軸200は、バッフル構造体7の中心を通り、タンク中心軸100に平行な直線である。バッフル中心軸200は、タンク中心軸100から貫通孔5の方へずれた位置にある。すなわち、本実施の形態では、バッフル構造体7の中心は、水平方向の位置に関して、タンク中心軸100から貫通孔5の方へずれた位置にある。また、バッフル構造体7の全体が、タンク中心軸100と交わらないように配置されていることが望ましい。これらの構成よれば、以下のような利点がある。
第一の利点として、貯湯タンク10の周溶接が容易になる。貯湯タンク10の周溶接の際には、底壁4aの中央に形成された開口(図示省略)から、溶接用のガス(例えばアルゴンガス)を噴出させる治具を挿入する。底壁4aの中央を避けてバッフル構造体7を配置することで、当該治具を挿入するときにバッフル構造体7が邪魔になることを確実に抑制できる。
第二の利点として、底壁4aの中央にバッフル構造体7を配置した場合に比べて、貯湯タンク10内の給水管6の長さを短縮できる。その結果、給水管6の製造コストを低減できる。また、貯湯タンク10内の湯水と給水とが給水管6の管壁を介して接触する接触面積が少なくなるので、貯湯タンク10内の湯水と給水との間の熱交換をより確実に抑制でき、給水温度の上昇を確実に低減できる。
本実施の形態において、貫通孔5は、金属で形成されている。例えば、貯湯タンク10と同種の金属材料で作られたニップルを溶接で貯湯タンク10に取り付けることにより、貫通孔5を形成してもよい。給水管6のうち、少なくとも、貫通孔5と接する部分は、樹脂材料で作られていることが望ましい。そのようにすることで、以下のような利点がある。第一の利点として、貫通孔5と給水管6との接触箇所での熱伝導を抑制することができるので、給水管6の熱が貯湯タンク10を形成する金属に熱伝導することを抑制でき、給水管6の凍結防止に寄与する。第二の利点として、貯湯タンク10と給水管6とを溶接する必要がないので、組立が容易になる。第三の利点として、給水管6の少なくとも一部を樹脂材料で作ることで、給水管6の製造コストを低減することができる。
本実施の形態において、給水管6の先端部6bは、給水管6の本体部分6aとは別の部材で構成されていることが望ましい。先端部6bを別部品にすることで、先端部6bの設計自由度が向上する。また、貯湯タンク10の大きさの違いによって種類の増える給水管6に対し、先端部6bを共通部品とすることができ、コスト低減と性能の均一化が図れる。
1 貯湯式給湯機、 2 タンク胴部、 3 上鏡板、 4 下鏡板、 4a 底壁、 4b 周壁、 5 貫通孔、 6 給水管、 6a 本体部分、 6b 先端部、 6c 水出口、 7 バッフル構造体、 7a 側壁、 7b 上壁、 7c 流出口、 7d 第一下端、 7e 第二下端、 8 挿入口、 9 ガイド部材、 10 貯湯タンク、 100 タンク中心軸、 200 バッフル中心軸

Claims (9)

  1. 底壁と、前記底壁よりも高い位置にある周壁と、前記周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、
    前記貯湯タンクの外部から前記貫通孔を通って前記貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、
    前記貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、
    を備え、
    前記給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、
    前記バッフル構造体は、前記給水管の前記先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、
    前記少なくとも一つの水出口から前記バッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、
    前記少なくとも一つの水出口から前記水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、
    前記バッフル構造体の前記壁に挿入口が形成されており、
    前記給水管は、前記バッフル構造体の外部から前記挿入口を通って前記バッフル構造体の内部へ延び、
    前記挿入口から前記バッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、
    前記ガイド部材の内径は、前記バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大する貯湯式給湯機。
  2. 底壁と、前記底壁よりも高い位置にある周壁と、前記周壁に設けられた貫通孔とを有する貯湯タンクと、
    前記貯湯タンクの外部から前記貫通孔を通って前記貯湯タンクの内部へ延びた給水管と、
    前記貯湯タンク内の底部に配置されたバッフル構造体と、
    を備え、
    前記給水管は、少なくとも一つの水出口が形成された先端部を有し、
    前記バッフル構造体は、前記給水管の前記先端部を側方及び上方から覆う壁を有し、
    前記少なくとも一つの水出口から前記バッフル構造体の内壁面へ向けて水流が流出し、
    前記少なくとも一つの水出口から前記水流が流出する方向は、鉛直上方向、水平方向、または水平面に対して斜め上の方向であり、
    前記給水管の前記先端部は、前記給水管の本体部分とは別の部材で構成されている貯湯式給湯機。
  3. 前記バッフル構造体の前記壁に挿入口が形成されており、
    前記給水管は、前記バッフル構造体の外部から前記挿入口を通って前記バッフル構造体の内部へ延びている請求項に記載の貯湯式給湯機。
  4. 前記挿入口から前記バッフル構造体の外側へ突出するガイド部材を備え、
    前記ガイド部材の内径は、前記バッフル構造体の表面から離れるにつれて拡大する請求項に記載の貯湯式給湯機。
  5. 前記バッフル構造体は、前記底壁に接する第一下端と、前記底壁に接しない第二下端とを有し、
    前記底壁と前記第二下端との間に少なくとも一つの流出口が形成され、
    前記バッフル構造体の内部の水が前記少なくとも一つの流出口を通って前記バッフル構造体の外部へ流出し、
    鉛直方向の位置に関して、前記少なくとも一つの流出口は、前記少なくとも一つの水出口よりも下にある請求項1から請求項のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
  6. 前記少なくとも一つの流出口の総開口面積は、前記少なくとも一つの水出口の総開口面積よりも大きい請求項に記載の貯湯式給湯機。
  7. 鉛直方向の位置に関して、前記バッフル構造体の頂部は、前記貫通孔よりも下にある請求項1から請求項のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
  8. 水平方向の位置に関して、前記バッフル構造体の中心は、前記貯湯タンクの中心軸から前記貫通孔の方へずれた位置にある請求項1から請求項のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
  9. 前記貫通孔は、金属で形成されており、
    前記給水管のうち、少なくとも、前記貫通孔と接する部分は、樹脂材料で作られている請求項1から請求項のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
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