JPH085146A

JPH085146A - 節電型即熱式電気温水器

Info

Publication number: JPH085146A
Application number: JP15943294A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Suzuki; 武文鈴木
Original assignee: YUPATSUKU KK
Current assignee: YUPATSUKU KK
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】より早く高温の熱湯を取り出すことができ、
しかも、消費電力が少ない節電型の即熱式電気温水器を
提供する。【構成】分離板６で上下に区切り、上方を貯湯部1Aと
し、下方を加熱部1Bとした貯湯タンク１と、貯湯タンク
１の加熱部1B内上部に配置されたヒーター５と、加熱部
1B内で加熱された熱湯を貯湯部1A内における上方に送る
導湯管10と、貯湯部1A内における下部と加熱部1B内にお
ける下部の間に配置した導水管７と、導湯管10に介装さ
れており、加熱部1B内の湯が所定温度以上になったとき
開き所定温度以下のときは閉じている温度感知開閉弁11
と、貯湯タンク１の加熱部1B内下部に配置された熱交換
器41と、熱交換器41に接続された補助熱源42とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は節電型即熱式電気温水器
に関する。さらに詳しくは、家庭用や業務用に広く使用
され、消費電力を少なくできる即熱式電気温水器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気温水器は、貯湯タンク内の下
部にヒーターを備え、貯湯タンクの下方に給水管を接続
して水を補給し、貯湯タンクの上方に給湯管を接続して
熱湯を取り出すように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
電気温水器では、常に貯湯タンク内の水全体をヒーター
で加熱するので、熱湯になるまでの加熱時間が長く、一
度湯を使い切った後に、湯を沸かして取り出すまでの時
間が長いという問題があった。使用者の立場に立ってみ
れば、湯切れ後であっても短時間で熱湯を取り出す即熱
機能を有しておれば、使い勝手が良く便利なことは云う
までもない。しかし、現在、市場に出廻っている電気温
水器はほとんど即熱機能のないものである。

【０００４】本出願人はかかる事情に鑑み、即熱機能を
有する即熱式貯湯型電気温水器を基本発明として既に提
案している（特願平６−１１４２４６号）が、本発明は
これをさらに改良発展させたもので、より早く高温の熱
湯を取り出すことができ、しかも、消費電力が少ない節
電型の即熱式電気温水器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の節電型即熱式電
気温水器は、下部に給水口を設け、上部に給湯口を設け
ると共に、分離板で上下に区切り、上方を貯湯部とし、
下方を加熱部とした貯湯タンクと、貯湯タンクの加熱部
内上部に配置されたヒーターと、前記加熱部内で加熱さ
れた熱湯を前記貯湯部内における上方に送る導湯管と、
前記貯湯部内における下部と加熱部内における下部の間
に配置した導水管と、前記導湯管に介装されており、前
記加熱部内の湯が所定温度以上になったとき開き所定温
度以下のときは閉じている温度感知開閉弁と、貯湯タン
クの加熱部内下部に配置された熱交換器と、該熱交換器
に接続された補助熱源とを備えたことを特徴とする。な
お、「導湯管に介装された温度感知開閉弁」とは、開閉
弁を直接導湯管に取付けた態様のほか、開閉弁を分離板
に取付け該分離板に導湯管を結合した態様のものも含ま
れる。補助熱源としては、水を加温できるものであれば
とくに制限なくどのような熱媒体でも利用できる。ま
た、それらのエネルギー源としては、排熱や排油、排
湯、排ガス、蒸気、太陽光エネルギーなど種々のエネル
ギーを用いうる。本発明においては、前記分離板の下面
にエアー溜りを形成し、貯湯部と加熱部の間にエアー断
熱部を形成することが好ましい。本発明においては、加
熱部内におけるヒーターと熱交換器との間であって、導
水管の下端部付近で、加熱部内を上下に仕切る対流防止
板を備えることが好ましい。また、対流防止板の下方に
はエアー溜りを形成するのがより好ましい。上記本発明
においては、導湯管や導水管は貯湯タンク内に配置され
たもののほか、貯湯タンクの外に出して配置したもので
あってもよい。また、これらの導湯管や導水管は断熱し
ておくのが好ましい。断熱の手段はとくに制限なく自由
である。本発明においては、前記導水管に止水栓を取付
け、貯湯タンクの加熱部側壁の上部に空気吸入弁を取付
けたものも好ましい。

【０００６】

【作用】本発明では、貯湯タンクの水を補助熱源より熱
を受ける熱交換器で加温することができるので、この補
助熱源で貯湯部内の水を加温して得た低・中温湯をヒー
ターで再加熱することにより、短時間で高温の熱湯に沸
かし上げ、貯湯タンク部の上部から順に貯湯することが
できる。このため、ヒーターは水または加温された低・
中温湯を熱湯に沸かすだけでよいので使用電力が少なく
てすむ。そして、補助熱源のエネルギー源として、設置
場所の既存施設のエネルギー源、例えば排熱や太陽エネ
ルギー等を利用すれば、省エネルギーを達成することが
できる。なお、ヒーター、温度感知開閉弁、加熱部およ
び導湯管からなる即熱機構は基本発明と同様に機能す
る。すなわち、加熱部内の低・中温湯をヒーターで該ヒ
ーターより上部を加熱するため、短時間で熱湯に沸き上
げることができ、熱湯が所定温度に達すると、温度感知
開閉弁が開いて加熱部内の熱湯が導湯管を通って、貯湯
タンクの貯湯部内上部に導かれる。この熱湯は貯湯部内
の水とは温度差が大きく、密度差（比重差）があるの
で、水と混じることなく分離した状態で貯湯部内上部に
貯えられる。熱湯が導湯管内を上昇すると同時に、加熱
部内に貯湯部内下部の水が導水管を通って進入し、補助
熱源にて加温された加熱部内の低・中温湯より温度が低
ければ加熱部底部へ、そしてヒーターより上部の加熱部
へは補助熱源にて加熱された低・中温湯が上昇する。も
し貯湯部内下部の水の温度が高ければ、加熱部内のヒー
ターより上部へ蓄積されその温度を感知して再び温度感
知開閉弁は閉じられる。そして、ヒーターより上部の加
熱部内の低・中温湯が熱湯になるまでヒーターで加熱さ
れる。以後は、この繰返しで全水量が熱湯に沸き上げら
れる。本発明において、分離板の下面にエアー溜りによ
るエアー断熱部を形成したときは、加熱部の熱が貯湯部
へ逃げないので、加熱部における熱湯への沸き上げをよ
り短時間で行うことができる。本発明において、対流防
止板を備えている場合は、ヒーターで加温された熱湯の
対流で、境界面にある水または低・中温湯をかき混ぜな
いので熱湯の熱が奪われず、効率よく熱湯を生成でき
る。また、熱交換器で加温中に給湯すると、貯湯タンク
の底から水が補給され、常に温度差が大きい冷水中で熱
交換が行われるので加温が効率よく行われる。本発明に
おいて、導湯管や導水管を断熱しておくと、導湯管が貯
湯部内を通るタイプでは導湯管内を上方に送られる熱湯
が貯湯部内の水に熱を奪われることが少ないので、高温
の湯のまま送湯して貯湯でき、また導水管が加熱部内の
加熱中の湯の中を通っているタイプでは、加熱中の湯の
熱を導水管内の水に奪われることが少ないので高温の熱
湯への沸き上げをより短時間で行うことができる。本発
明において、前記導水管に止水栓を取付け、貯湯タンク
の加熱部側壁の上部に空気吸入弁を取付けたときは、加
熱部内のヒーター等の保守点検時に加熱部内のみの排湯
で作業が行えるので、排湯時間が短縮され湯水を無駄に
しないという利点を奏する。

【０００７】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図１において、１は貯湯タンクでその外周
は保温用断熱材２で覆われており、外板３の中に収容さ
れている。貯湯タンク１は円筒状の圧力容器であり、貯
湯タンク１を分離板６を用いて上方の貯湯部1Aと下方の
加熱部1Bに区切っている。この加熱部1Bの底部の給水口
17には給水用給水管13が接続されており、給水用給水管
13には、水道管に接続して水を補給する際に水道管の水
圧よりも圧力を下げて給水するための減圧弁14が介装さ
れ、給水管13の加熱部1B内の開口部直近上方には整流器
12が設置されている。また、貯湯部1Aの天頂部には給湯
口23が形成され、この給湯口23には給湯管15が接続され
て貯湯部1Aの湯を給湯栓16へ送湯できるようになってい
る。加熱部1B内の上部には、所定の加熱容量を保った位
置において、加熱部1B内の低・中温湯を熱湯に加温する
ヒーター５が配置され、加熱部1B内の下部には給水用給
水管13より給水された水を低・中温湯に加温する熱交換
器41が配置されている。また、貯湯部1A内の下部と加熱
部1B内のヒーター５の下部付近との間には導水管７が配
置されており、導水管７の上部には貯湯部1Aに給水され
る給水流を緩やかにする整流器18が設置されている。こ
の導水管７は、貯湯タンク１内で貯湯部1Aと加熱部1Bを
接続する場合だけでなく、図８に示すように貯湯タンク
１の外側に配置して貯湯部1Aと加熱部1Bを接続してもよ
い。また、導水管７は任意の方法で断熱するのが好まし
い。断熱の方法としては、導水管７の外周または内周に
熱伝導性の悪い材料を貼付したり、熱伝導性の悪い材料
を金属板でサンドイッチしたり、熱伝導性の悪い材料で
導水管７を作製する方法等があり、熱伝導性の悪い材料
としては、ウレタン、セラミックス、シリコン等が好適
に用いられる。

【０００８】さらに、分離板６には加熱部1B内の熱湯を
貯湯部1Aの上方に送湯する導湯管10が接合されており、
貯湯部1A内の天頂部近くまで延びている。この導湯管10
も、貯湯タンク内に配置するだけでなく、図８に示すよ
うに貯湯タンク１の外に配置して、貯湯部1Aの上部と加
熱部1Bの上部を接続してもよい。導湯管10は任意の方法
で断熱するのが好ましい。断熱の方法としては、導湯管
10の外周または内周に熱伝導性の悪い材料を貼付した
り、熱伝導性の悪い材料を金属板でサンドイッチした
り、熱伝導性の悪い材料で導湯管10を作製する方法等が
あり、熱伝導性の悪い材料としては、ウレタン、セラミ
ックス、シリコン等が好適に用いられる。導湯管10の下
端部は分離板６から加熱部1B内に突出しており、その下
端に温度感知開閉弁11が装着されている。なお、分離板
６に開閉弁11を取付け、該分離板６に導湯管10を取付け
てもよい。いずれにしても開閉弁11を通って熱湯が導湯
管10に送られるように構成されなければならない。この
温度感知開閉弁11は加熱部1B内の湯温を感知して所定温
度（例えば90度）で開弁し、それ以下の温度で閉弁する
開閉弁である。前記開閉弁11の取付フランジや、導湯管
10の側壁であって分離板６より少し下方に突出した部分
にエアー抜き孔50が形成されている。このエアー抜き孔
50と分離板６下面との間の空間はエアー溜り30となる。
さらに、貯湯タンク１の底部には排水管73が取付けられ
ており、図示されていないがサーモスタットや漏電遮断
器が取り付けられて温度制御や安全性を保つように配慮
されている前記熱交換器41は熱交換パイプに熱媒体を通
して伝熱するものであり、補助熱源42に接続されてい
る。熱媒体としては熱い空気、湯、蒸気、油などの流動
性のものであれば、とくに制限なくどのような媒体でも
利用できる。この熱交換器41内を流れる熱媒体の熱によ
って加熱部1B内の水が加温され熱湯には至らないまで
も、ある程度の温度をもつ低・中温湯に生成される。上
記の補助熱源42のエネルギー源としては、工場や病院等
であれば太陽熱発電のヒーターでも既設のボイラー、発
電機、種々の機械設備から出る排熱、蒸気、排湯、排ガ
ス等を利用すると省エネルギーになるので好ましい。な
お発電の排熱を利用するとコーゼネレーションとなる。

【０００９】つぎに、上記実施例の作用を図１〜３に基
づき説明する。図１において、給水管13を通じ給水口17
より給水された水は、加熱部1B内に入り、加熱部1B内の
エアーは導水管７や導湯管10の下端部に設けられたエア
ー抜き孔50より貯湯タンク１の上部に抜け出る。このよ
うにして加熱部1B内が満水となる。加熱部1B内が満水す
るとほぼ同時に、水は導水管７を通り貯湯部1Aに入水
し、貯湯タンク１内のエアーは給湯管15より抜け、やが
て貯湯部1Aが満水され、加熱部1Bと貯湯部1A、すなわち
貯湯タンク１全体が満水する。その後、熱交換器41やヒ
ーター５によって水が熱湯に沸き上げられるのである
が、その様子を深夜電力を利用する場合を例にとって、
図２〜３に基づき説明する。なお、深夜電力とは、夜間
時間帯（例えば午後11時から翌日午前７時）の電力料金
を昼間時間帯（午前７時から午後11時）の電力料金より
安くした制度における、夜間時間帯の電力をいう。

【００１０】図２（Ａ）は、早朝の沸き上がり時の状態
であり、深夜電力を供給したヒーター５により熱湯が生
成され、貯湯部1Aと加熱部1B内のヒーター５より上方の
部分にその熱湯HW（実線斜線で示す）が貯えられてい
る。また、加熱部1B内のヒーター５より下部には熱交換
器で加温され低・中温湯MW（点線斜線で示す）が貯えら
れている。熱湯HWを貯える動作は、既述のごとくヒータ
ー５と分離板６との間の低・中温湯がヒーター５で熱湯
に沸き上げられ、導湯管10を通って貯湯部1Aの上方に送
湯され、それを順次繰返すことにより貯えられたもので
ある。加熱部1B内最下方の水Ｗは補助熱源42から熱を受
ける熱交換器41により加温され、しだいに低・中温湯に
生成されていく。図２（Ａ）中の矢印は熱交換器41によ
り加温され水から低・中温湯になる間の対流を示してい
る。なお、ヒーター５より上方の熱湯HWとヒーター５よ
り下方の低・中温湯MWとは温度差によって生ずる密度差
（比重差）があるので、混じり合うことなく分離した状
態で存在する。

【００１１】図２（Ｂ）は、昼間の使用状態を示してお
り、ヒーター５には深夜電力の時間帯が過ぎたので通電
されておらず、補助熱源42と熱交換器41によって補助加
熱のみ行っている状態であり、また、熱湯HWの一部を外
部に取り出し、給湯した後の様子を示している。すなわ
ち、給湯栓16を開き給湯管15より任意の量の熱湯を取り
出した場合は、当然に貯湯タンク１内の湯量が減少する
ので、減少した湯量に見合った水が給水管13から補給さ
れる。この補給された水（点線矢印）は低・中温湯MWを
下方から押し上げ、加熱部1B内のヒーター５より上部の
熱湯HWを導湯管10内を通り、貯湯部1A内上部へ押し上
げ、加熱部1B内のヒーター５より上部に低・中温湯MWを
進入させると同時に低・中温湯MWを導水管７を通って貯
湯部1A内に移動させ、貯湯部1A内の熱湯HWを下より押し
上げる（実線矢印）。このような動作により貯湯部1A内
では熱湯HWが上方に、低・中温湯MWが下方に密度差（比
重差）によって分離して貯えられる。また加熱部1B内で
は低・中温湯MWが上方に水Ｗが下方に密度差（比重差）
によって分離して貯えられる。その後、熱交換器41によ
る水Ｗの加熱が続けられ、ヒーター５より下方の水Ｗは
再び全て低・中温湯MWに加温される。また、再度、熱湯
HWを給湯栓16を開き給湯管15から取り出したときは、上
記の動作が繰り返されるが、加熱部1B内の熱湯がなくな
り、開閉弁11が低温を感知して閉弁すれば、低・中温湯
MWは導水管７内だけを通り貯湯部1A内に流入して貯湯部
1A内上部の熱湯HWを押し上げる。

【００１２】図３（Ｃ）は、昼間時間帯の終り、つまり
深夜電力通電前の状態であり、熱湯を順次取り出して熱
湯HWの量がわずかになった様子を示している。この状態
では、貯湯部1Aの大部分と加熱部1B内のヒーター５より
上方には低・中温湯MWが充満し、加熱部1B内のヒーター
５より下方には水Ｗが充満している。この低・中温湯MW
と水Ｗの分布状態は、あくまでも一例であり、補助熱源
42より熱交換器41に供給される熱湯HWとか、熱湯HWを取
り出す使用状態により各々異なるものである。図３
（Ｄ）は、夜間時間帯に入り深夜電力をヒーター５に通
電し、熱湯に加温している状態である。ヒーター５と分
離板６との間の低・中温湯が熱湯に沸き上がると開閉弁
11が開いて熱湯が導湯管10を通って貯湯部1Aの上方から
順に貯えられていく。熱湯HWが貯湯部1A内に送湯される
と、それに見合った量の貯湯部1A内の低・中温湯MWが導
水管７を通って加熱部1B内に押し下げられて送水され、
ヒーター５と分離板６の間に充満する。すると、開閉弁
11は低温を感じて閉じ、ヒーター５は深夜電力によって
低・中温湯を熱湯に沸かし上げる。そして、熱湯に沸か
し上がると開閉弁11が開き、熱湯が導湯管10を通して上
方に送られる。以後はこの動作を繰り返して、貯湯部1A
内および加熱部1B内のヒーターより上層の部分全量を熱
湯に沸き上げる。この熱湯生成動作が完了した状態が前
記図２（Ａ）である。なお、加熱部1B内のヒーター５よ
り下方の水は熱交換器41に補助熱源42の熱が供給されて
いるときは加温されるが、供給されないときは加温され
ない。その補助熱源42からの熱の供給は任意である。

【００１３】上記の説明は、ヒーター５の通電に深夜電
力を利用したものあり、補助熱源は随時供給しているも
のとしたが、必ずしも深夜電力を利用するものに限るこ
とはなく、昼間電力を任意に通電して随時熱湯を生成
し、また補助熱源42の熱を必要に応じて熱交換器41に供
給して低・中温湯を生成してもよいものである。本実施
例によれば、ヒーター５は熱交換器41と補助熱源42で冷
水を効率よく低・中温湯に加温された湯を加熱すればよ
いので、消費電力を少なくできるという利点を奏する。

【００１４】図４は、本発明の他の実施例であり、ヒー
ター５と熱交換器41の上端部との間に対流防止板60を設
置したものである。この対流防止板60は貯湯タンク１の
横断面形状と同じ板材であって、導水管７の下端部の周
辺で、同下端部に接触しないように隙間をあけ、かつ下
向きに折り曲げた折曲げ縁61を有するものである。この
対流防止板60を設けた以外の電気温水器の構成は図１の
実施例と同一であるので、同一部品に同一符号を付して
説明を省略する。上記の折曲げ縁61を有する対流防止板
60があると水中に溶存していたエアーが加熱によって分
離上昇して、対流防止板60の下面に溜るので、このエア
ーによって、エアー断熱部30が常に形成されることにな
る。

【００１５】前記対流防止板60の利点を説明するため
に、対流防止板60がない場合の問題点を図６に基づき説
明すると、図６に示すようにヒーター５で加熱する際に
生ずる熱湯HWの対流（実線矢印）によって下方の低・中
温湯や水をかき混ぜると、熱を奪われ、ヒーター５で加
熱する時間を長くする。同様に、熱交換器41で加温する
低・中温湯の対流で上方の熱湯の下層をかき混ぜる場合
も同様である。

【００１６】これに対し、対流防止板60を設けた場合は
図５に示すように、ヒーター５で加熱した熱湯の対流
（符号）も対流防止板60によって下方の低・中温湯や
冷水と接触しないので熱を奪われない。さらに、熱交換
器41で加温されて生じたり、壁面で冷却されて生ずる低
・中温湯の対流によって熱湯HWの下面がかき混ぜられ
ないので熱を奪われない。以上のごとく、対流部分と静
止部分の境界面のかき混ぜによる熱の損失がないので、
熱湯への沸き上げが効率よく行われ短時間で熱湯を生成
することができるのである。さらに、分離板６下面のエ
アー溜り30および対流防止板60下面のエアー溜り30は、
熱湯HWとそれにより温度の低い低・中温湯MWまたは冷水
との間をエアー断熱し、熱湯HWより熱を奪わないので、
このことによっても、熱湯への沸き上げを効率よく行な
い、短時間で熱湯を生成することができるのである。

【００１７】図７は本発明のさらに他の実施例であり、
導水管７に止水栓71を取付けると共に加熱部1Bの上部側
壁に空気吸入弁72を取付けている。ハンドル71ａ，72ａ
はいずれも外板３の外より操作できるように外板３より
突出させている。また貯湯タンク１の底部には排水口ま
たは排水管73が取付けられている。この実施例では、止
水栓71を閉止し、空気吸入弁72を開くと、加熱部1B内の
湯水のみを排水することができるので、貯湯部1A内の湯
水を無駄にすることなく、ヒーター５や熱交換器41の保
守点検を行うことができるという利点がある。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、冷水を補助熱源で予備
加熱するためより早く高温の熱湯を生成することがで
き、しかも補助熱源に太陽熱、排熱等を利用するため消
費電力が少ない節電型の即熱式電気温水器を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る節電型即熱式電気温水
器の縦断面図である。

【図２】本発明の節電型即熱式電気温水器の使用説明図
であり、（Ａ）は熱湯を満量貯えている状態、（Ｂ）は
早朝の給湯中の状態である。

【図３】本発明の節電型即熱式電気温水器の使用説明図
であり、（Ｃ）は深夜電力通電前の状態、（Ｄ）は深夜
電力で加熱中の状態である。

【図４】本発明の他の実施例に係る節電型即熱式電気温
水器の縦断面図である。

【図５】対流防止板60の使用説明図である。

【図６】対流防止板60がない場合の説明図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例に係る節電型即熱式
電気温水器の縦断面図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例に係る節電型即熱式
電気温水器の一部断面図である。

【符号の説明】

１貯湯タンク 1A 貯湯部 1B
加熱部５ヒーター６分離板７
導水管 10 導湯管 11 温度感知開閉弁 41
熱交換器 42 補助熱源 60 対流防止板 71
止水栓 72 空気吸入弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部に給水口を設け、上部に給湯口を設け
ると共に、分離板で上下に区切り、上方を貯湯部とし、
下方を加熱部とした貯湯タンクと、貯湯タンクの加熱部
内上部に配置されたヒーターと、前記加熱部内で加熱さ
れた熱湯を前記貯湯部内における上方に送る導湯管と、
前記貯湯部内における下部と加熱部内における下部の間
に配置した導水管と、前記導湯管に介装されており、前
記加熱部内の湯が所定温度以上になったとき開き所定温
度以下のときは閉じている温度感知開閉弁と、貯湯タン
クの加熱部内下部に配置された熱交換器と、該熱交換器
に接続された補助熱源とを備えたことを特徴とする節電
型即熱式電気温水器。
【請求項２】前記分離板の下面にエアー溜りを形成し、
貯湯部と加熱部の間にエアー断熱部を設けたことを特徴
とする請求項１記載の節電型即熱式電気温水器。
【請求項３】ヒーターと熱交換器との間であって、導水
管の下端部付近で、加熱部内を上下に仕切る対流防止板
を備えたことを特徴とする請求項１記載の節電型即熱式
電気温水器。
【請求項４】前記対流防止板の下面にエアー溜りを形成
したことを特徴とする請求項２記載の節電型即熱式電気
温水器。
【請求項５】前記導湯管が、断熱されていることを特徴
とする請求項１または２記載の節電型即熱式電気温水
器。
【請求項６】前記導水管が、断熱されていることを特徴
とする請求項１または２記載の節電型即熱式電気温水
器。
【請求項７】前記導水管に止水栓を取付け、貯湯タンク
の加熱部側壁の上部に空気吸入弁を取付けたことを特徴
とする請求項１または２記載の節電型即熱式電気温水
器。