JPH0370937A - 貯湯式温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は貯湯槽内から給湯を行なう貯湯式温水器に関
するものである。

従来の技術 従来のこの種の温水器の一例を第２図に示してあり、断
熱材１で被覆した貯湯タンク２の底部には結水管３が接
続され、また貯湯タンク２の上部には温水を所定の箇所
に送り出すため給湯管４が接続されており、さらに貯湯
タンク２の内部には電源５に！ａ！した電気ヒータ６が
挿入されている。

この温水器では、貯湯タンク２に供給された水を深夜電
力などの低廉なエネルギを利用して例えば８０℃程度の
温度に加熱昇温しておき、必要に応じてその温水を取出
す、したがって電気ヒータ６を動作させる時期が温水の
需要時に限定されないので、低廉な深夜電力の利用が可
能となる。

発明が解決しようとする課題 しかるに貯湯式温水器では、給湯に伴う温水の減少を結
水管からの給水によって補うので、溜めてあった温水の
全量が使用されてしまった後は貯湯タンク内の温度は著
しく低下する。これを前記の電気ヒータで加熱昇温する
場合、貯湯タンクの容量が大きく、また電気ヒータは貯
湯タンク内の水の全体を加熱するよう構成されているか
ら、必要温度まで昇温するには長時間を要し、したがっ
て温水の需要が多い場合、貯湯タンクからほぼ全量の温
水が送り出された後は必要温度の温水を得られなくなる
問題があった。

この発明は上記の不都合を解消するべくなされたもので
、温水の加熱を短時間で行なうことのできる貯湯式温水
器を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、貯湯槽と、
低温水を貯湯槽に供給するようその底部に接続された結
水管と、貯湯槽内の温水を所定箇所に送り出すよう貯湯
槽の上部に接続された給湯管と、貯湯槽の底部と上部と
を連通させるバイパス部と、そのバイパス部内の低温水
を加熱する加熱手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。

またこの発明における前記加熱手段としては、前記バイ
パス部のうちの上下方向を向く箇所の外周に設けた中空
円筒状のヒートパイプと、そのヒートパイプの下部に設
けたヒータと、前記バイバイ部の内面のうちヒートパイ
プを設けた箇所に対応する内面に形成した突起とを設け
た構成とすることができる。

さらにこの発明では前記ヒートパイプとして、密閉容器
の内部に凝縮性の作動流体と非凝縮性ガスとを封入した
可変コンダクタンス型ヒートパイプを使用することがで
きる。

作　　　　用 この発明の温水器においても水などの低温水は結水管を
介して貯湯槽に供給されるが、この発明では、加熱手段
が貯湯槽の内部に設けられていすに、貯湯槽の底部と上
部とを連通させるバイパス部に設けられているから、貯
湯槽内の低温水は、そのバイパス部内で加熱昇温されて
貯湯槽にその上側から供給され、そして貯湯槽の内部に
は温度成層が形成される。給湯の際には、貯湯槽の上部
から温水が送り出されるので必要温度の温水が得られる
。給湯の結果、貯湯槽内の温水のほぼ全量が無くなった
場合、結水管から供給された低温水はバイパス部を経る
ためにその途中で加熱手段によって所定温度まで加熱昇
温され、これが給湯管を経て送り出され、その場合、バ
イパス部には需要に応じた量のみの低温水が流れ、その
量が少ないから、迅速に必要温度まで加熱昇温される。

すなわち貯湯槽内の温水の全量を使用し尽くした後でも
必要温度の温水を迅速に得ることができる。

またバイパス部の内面に突起を形成し、その外周側から
ヒートパイプおよびヒータによって加熱する構成とした
場合には、突起の部分で気泡が生じ、これが上方に流動
することによりバプルボングとして作用し、これにより
温水はバイパス部の内部を上方に流動し、その結果、例
えば給湯を行なっていない停止時には貯湯槽内の低温水
がバイパス部との間を循環流動して所定温度まで加熱昇
温される。

さらにヒートパイプが可変コンダクタンス型であれば、
ヒータからの熱流束の増大に伴って作動流体の凝縮が生
じる凝縮部面積が増大し、その結果、気泡の発生が促進
されるので、ポンプ作用も増大する。

実施例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す模式図であって、所
定量の温水を溜める貯湯４ｗ１１の底部に、水道水など
の低温水を供給する結水管１２が接続され、またその貯
湯槽１１の上部には温水を所定箇所に送り出す給湯管１
３が接続されている。さらに貯湯槽１１の底部と上部と
を連通させるバイパス部１４が設けられており、このバ
イパス部１４は例えば前記結水管１２と給湯管１３とを
分岐させて設けた管状体とすることにより貯湯槽１１の
底部と上部とを連通させるものとしてもよい。

またバイパス部１４の中間部には加熱部１５が設けられ
ている。この加熱部１うは、軸線が上下方向を向くよう
設置した大径の部分であって、その上下両側には上方向
への流動のみを許容するチェヅキバルプ１６がそれぞれ
配置され、またその大径部分の外周には中空円筒状のヒ
ートパイプ１７が密着した状態に取付けられている。こ
のヒートパイプ１７は密閉容器の内部に凝縮性の作動流
体１８と非凝縮性ガス１９とを封入した可変コンダクタ
ンス型のものであって、その下部に電気ヒータ２０が取
付けられている。またバイパス部１４の内面のうちヒー
トパイプ１７を取付けた箇所に対応する部分には中心部
に向けた多数の突起２１が形成されている。そしてヒー
トパイ１１７より上側には、バイパス部１４内の温水を
加熱する補助電気ヒータ２２が取付けられている。

つぎに上述のように構成した温水器の作用について説明
すると、貯湯槽１１の内部は、結水管１２から常時低温
水が供給されることにより低温水もしくは温水で充満さ
れており、同時にバイパス部１４も同様に充満されてい
る。その貯湯槽１１の内部の温度が予め設定した温度よ
り低ければ、前記電気ヒータ２０に通電して加熱を行な
う、すなわち電気ヒータ２０が発熱することにより、ヒ
ートパイプ１７の内部の作動流体１８が熱されて蒸発し
、その蒸気は温度の低い内周面すなわちバイパス部１４
の外周面もしくはこれに密着している面に接触して放熱
し、バイパス部１４内の低温水を加熱する。その結果、
作動流体１８は凝縮し、液化した作動流体１８は重力に
よってヒートパイプ１７の底部に還流する。

一方、バイパス部１４の内部では、作動流体１８から与
えられた熱によって低温水が加熱されるが、その場合、
前記突起２１が核となって気泡２３が生じ、これが上方
に浮上するためにバイパス部１４の内部で上昇流が生じ
る。すなわちバブルポンプの作用によるバイパス部１４
内での上昇流により貯湯槽、１１内の低温水あるいは温
水がバイパス部１４との間で循環し、同時に加熱される
。

したがって急速な加熱が可能になる。

またその場合、ヒートパイプ１７は前述したように作動
流体１８と併せて非凝縮性ガスを封入しであるから、電
気ヒータ２０からの熱流束が少なくて作動流体蒸気の圧
力が低い状態では、非凝縮性ガス１９がヒートパイプ１
７内の上側の部分を満して作動流体蒸気の凝縮面積を減
少させており、したがってバイパス部１４内の低温水に
熱を与える面積、換言すれば低温水の加熱面積が狭く、
また気泡の発生抑制される。この状態では低温水の加熱
がゆっくり行なわれ、同時にその流動も緩慢である。こ
れとは反対に電気ヒータ２０からの熱流束が大きい場合
には、作動流体１８が激しく蒸発してその圧力が高くな
るから、非凝縮性ガス１９がヒートパイ１１７の上端部
に押し込められ、その結果、作動流体蒸気が凝縮する面
積が広くなり、すなわちバイパス部１４内の低温水に対
する加熱面積が広くなり、同時に気泡の発生核となる突
起２１の数が増えるから、低温水が急速に加熱されると
同時にその流動が激しくなる。

このように貯湯槽１１内の低温水はバイパス部１４との
間で循環流動する間に加熱され、その結果、貯湯槽１１
の内部に、上側で温度が高く、下側で温度の低い温度成
層が形成され、こうして温水が貯湯槽１１の内部に貯溜
される。

出湯の要求があった場合には、貯湯槽１１内の上側の部
分から温水が給湯管１３を介して送り出される。これと
同時に結水管１２がら低温水が貯湯槽１１の底部に供給
され、高温水層が次第に減少するととも低温水層が次第
に増大する。高温水の縁ぼ全量が送り出された場合には
、貯湯槽１１内の温度が低くなるために、前記電気ヒー
タ２゜による加熱が行なわれるが、電気ヒータ２ｏおよ
びヒートパイプ１７を介した低温水の加熱は、前述した
ようにバイパス部１４に少量（貯湯槽１１の容量に対し
て少量）づつ低温水を供給しながら行なうので、短時間
で必要充分な温度に加熱でき、またその結果得られる温
水は、前記給湯管１３を接続しである貯湯槽１１の上部
に送られるので、必要があれば直ちにここから給湯管１
３を介して所定の箇所に供給される。すなわち貯湯槽１
１内の温水の全量が使用し尽くされた後であっても短時
間に必要温度の温水を得ることができる。これは加熱手
段１５が貯湯槽１１から独立して設けられていることに
起因している。なお、貯湯槽１１内の高温水を使用し尽
したことにより加熱手段１５で加熱昇温した温水を直ち
に給湯する場合、より迅速に加熱するために前記補助電
気ヒータ２２を動作させることが好ましい。

なお、上記の実施例では、加熱手段としてヒートパイプ
１７および電気ヒータ２０ならびに突起２１を使用した
例を示したが、この発明ではこれらの構成に替えて電気
ヒータのみを加熱手段とし、またバーナなどの他の加熱
装置を加熱手段とすることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の温水器によれ
ば、貯湯槽に対してバイパスさせである加熱手段によっ
て低温水を加熱してこれを貯湯槽の上部に供給し、これ
により温度成層を形成する構造であるから、短時間に必
要温度の温水を得ることがて゛きる。また加熱手段とし
てバイパス部の外周に設けたヒートパイプとそのヒート
パイプに熱を与えるヒータとを使用すれば、バイパス部
における低温水に対する加熱面積を広く取ることができ
、効率の良い加熱が可能になり、特にバイパス部の内部
に突起を・形成すれば、ここが気泡の発生核となってバ
ブルポンプの作用を生じさせ、低温水もくしは温水を貯
湯槽εバイパス部との間で効率良く循環させて温度成層
の形成を促進し、換言すれば低湯水の加熱を迅速に行な
うことができる。さらにこれに加えて、シートパイプを
、非凝縮性ガスを封入した可変コンダクタンス型のもの
とすれば、ヒートパイプイブからバイパス部に対する熱
流束に応じて気泡の発生核となる突起の数が増減するの
で、低温水の循環の度合を熱流束に比例させることがで
きる９

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す模式図、第２図は従
来の温水器の概略的な断面図である。 １１・・・貯湯槽１．１２・・・結水管、　１３・・・
給湯管、　１４・・・バイパス部、　１５・・・加熱部
、　１７・・・ヒートパイプ、　１８・・・作動流体、
　１９・・・１１１ＩＩ性ガス、　２０・・・電気ヒー
タ、　２１−・・突起。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）貯湯槽と、低温水を貯湯槽に供給するようその底
   部に接続された結水管と、貯湯槽内の温水を所定箇所に
   送り出すよう貯湯槽の上部に接続された給湯管と、貯湯
   槽の底部と上部とを連通させるバイパス部と、そのバイ
   パス部内の低温水を加熱する加熱手段とを有しているこ
   とを特徴とする貯湯式温水器。
2. （２）前記加熱手段は、前記バイパス部のうちの上下方
   向を向く箇所の外周に設けた中空円筒状のヒートパイプ
   と、そのヒートパイプの下部に設けたヒータと、前記バ
   イパイ部の内面のうちヒートパイプを設けた箇所に対応
   する内面に形成した突起とを有していることを特徴する
   請求項１に記載の貯湯式温水器。
3. （３）前記ヒートパイプは、密閉容器の内部に凝縮性の
   作動流体と非凝縮性ガスとを封入した可変コンダクタン
   ス型ヒートパイプであることを特徴とする請求項２に記
   載の貯湯式温水器。