JPH085147A

JPH085147A - 節電型即熱式電気温水器

Info

Publication number: JPH085147A
Application number: JP15943394A
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内下部に配置されたヒーター５と、貯湯タン
ク１の貯湯部1A内下部に配置された熱交換器41および熱
交換器41に接続された補助熱源42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内における熱交換器41の上端付近と加熱部
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、分離板で上下に区切り、上方を貯湯部と
し、下方を加熱部とすると共に、貯湯部の下部に給水口
を設け、上部に給湯口を設けた貯湯タンクと、貯湯タン
クの加熱部内下部に配置されたヒーターと、貯湯タンク
の貯湯部内下部に配置された熱交換器および該熱交換器
に接続された補助熱源と、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
湯部内における熱交換器の上端付近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、排熱や排湯、排油、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、熱交換器の上方であり、かつ導
水管の上端部付近で、貯湯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、対流防止板の下面に
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、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、貯湯タンクの貯湯部内の水を補助
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、この補助熱源で加温された低・中温湯を加熱部内の
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、ヒーターはある程度加温された低
・中温湯を熱湯に沸かすだけでよいので使用電力も少な
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加熱
すると、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の低・中
温湯が導水管を通って進入するので、再び温度感知開閉
弁は閉じられる。そして、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、
熱交換器41で加温された低・中温湯の対流で、熱湯の下
方をかき混ぜないので熱湯の熱が奪われず、効率よく熱
湯を保存できる。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
時間が大巾に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。この貯湯部1Aの下端側壁の給
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の開口部直近側方には整流器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内の下部には加熱部1B内の水または低・中温湯を熱
湯に加温するヒーター５が配置され、貯湯部1A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
の熱交換器41の上端付近と加熱部1B内の下部との間には
導水管７が配置されている。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７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７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の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
よって貯湯部1A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、貯湯部1A内に入り、導水管７の上
部開口部まで貯水すると、導水管７内を通り加熱部1B内
へ流入する。加熱部1B内のエアーは、開閉弁11の取付フ
ランジまたは導湯管10下端部に設けられたエアー抜き孔
50より貯湯タンク１上部へ抜け、さらに貯湯タンク１内
のエアーは給湯管15より抜けて、やがて加熱部1Bと貯湯
部1A全体が、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、加熱部1B内と貯湯部1A内の導水管７の上端開口
部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、貯湯部1A内の導水管７の上端開口
部より下部は熱交換器41により低・中温湯MW（点線斜線
で示す）が生成されている。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との間の水がヒーター
５で熱湯に沸き上げらると、開閉弁11は高温を感知して
開弁し、導湯管10を通って貯湯部1Aの上方に送湯され、
熱交換器41により加温された低・中温湯MWが導水管７を
通り、加熱部1B内に流入する。開閉弁11は低温を感知し
て開弁し、加熱部1B内はヒーター５によって再度熱湯HW
に沸き上げられ、開閉弁11が高温を感知して開弁し、熱
湯HWは導湯管10を通って貯湯部1Aの上方に送湯される。
それを順次繰返すことにより貯えられたものである。貯
湯部1A内の導水管７の上端開口部より下方にあった水は
補助熱源42から熱を受ける熱交換器41により加温され低
・中温湯MWに生成される。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、導水管７の上端開口部より上方の熱
湯HWと導水管７の上端開口部より下方の水または低・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の時に、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）は密度差により低・
中温湯MWを下方から押し上げ、その低・中温湯MWは上部
の熱湯HWを押し上げると同時に加熱部1B内の熱湯が所定
の高温になっている時は、開閉部が開弁しているので、
導水管７を通り加熱部1B内の底部へ移動して、加熱部1B
内の熱湯HWをも押し上げ熱湯HWを導湯管内を通り貯湯タ
ンク１上部へと送湯して加熱部1B内に進入する（実線矢
印）。貯湯部1A内では熱湯HWが上層に、低・中温湯MWが
中層に、水が下層にそれぞれ密度差（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、貯湯部1Aの下方の水Ｗは再び低・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HWがなくなり、開閉弁が閉弁すれ
ば、低・中温湯MWが導水管７を通り加熱部1B内に流入す
ることなく貯湯部1A上部の熱湯HWを押し上げるのみとな
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内には低・中温湯MW
が充満し、貯湯部1Aの下方には水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に供給される熱量と
か、熱湯HWを取り出す使用状態により各々異なる。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HW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
の導水管７の上端開口部より上方の部分および加熱部1B
内の全量を熱湯に沸き上げる。この熱湯生成動作が完了
した状態が図２（Ａ）である。なお、貯湯部1A内の下方
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
力を利用したものであり、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必要に応じて熱
湯を生成し、また補助熱源42の熱を随時熱交換器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、温度の低い冷水から順次熱交換器41と補助
熱源42で効率よく低・中温湯に加熱すればよく、低・中
温湯からヒーター５で熱湯に加熱するので、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、熱交
換器41の直近上方に対流防止板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の上端部の周辺で、同上端部
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を設けた場合は図５に示
すように、熱交換器41で加温されて生じる低・中温湯の
対流（実線矢印）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、対流の衝突と
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。

【００１６】図６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の保守点検を行う
ことができるという利点がある。

【００１７】

【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
昼間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】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】分離板で上下に区切り、上方を貯湯部とし
下方を加熱部とすると共に、貯湯部の下部に給水口を設
け、上部に給湯口を設けた貯湯タンクと、貯湯タンクの
加熱部内下部に配置されたヒーターと、貯湯タンクの貯
湯部内下部に配置された熱交換器および該熱交換器に接
続された補助熱源と、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
内における熱交換器の上端付近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】熱交換器の上方であり、かつ導水管の上端
部付近で、貯湯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。