JPS6314038A

JPS6314038A - 給湯装置

Info

Publication number: JPS6314038A
Application number: JP61154978A
Authority: JP
Inventors: Hisao Koizumi; 尚夫小泉; Yasuhisa Oishi; 大石　泰久
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Jutaku Sangyo KK
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Jutaku Sangyo KK
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-21
Also published as: JPH046850B2; US4818845A

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電気温水加熱器に係り、特に貯湯槽と組み合
わせるのに適した電気渇水加熱器に関する。

（従来の技術）周知のように、給湯用の電気温水加熱器には瞬間型と貯
湯型とがある。瞬間型は大容量の電気ヒータを用いて瞬
時に温潤を供給するようにしたものであり、また貯湯型
は予め貯湯槽に温潤を蓄えておき、この温湯を必要時に
供給するようにしている。瞬間型では８通常、５〜２０
ｋＷと言った大言−の電気ヒータを使用しない限り充分
な出）３量が得られない。このため、１宅用には専ら貯
湯型が用いられている。

ところで、貯湯型の多くは、ｉ！力料金の安い深夜電力
を使用する方式のものである。この深夜１力使用式の電
気温水加熱器は１通常、第７図に示すように、外面が断
熱材１で覆われた貯湯槽２を設け、この貯湯槽２内の下
部を給水管３に接続するとともに上部を図示しない蛇口
に接続し、ざらに貯湯槽２内の下部にシース形の電気ヒ
ータ４を配置し、この電気ヒータ４を図示しないタイマ
スイッチを介して深夜電力で付勢し、深夜に貯湯槽２内
に、たとえば８０℃の温湯を蓄えるように構成されてい
る。

しかしながら、このような深夜電力使用式の温水加熱器
にあっては３次のような問題があった。

すなわち、深夜に電気ヒータ４が付勢されると。

貯湯槽２内の水が自然対流によって加熱され、貯１ｆｌ
ｌｆ！２内の水全体が、たとえ１１８０℃まで加熱され
た時点で電気ヒータ４の付勢が停止される。このことか
ら判るように、深夜電力使用式の渇水加熱器では、実際
に必要な湯量とは無関係に貯湯槽２内の水の全部が設定
された温度に加熱される。加えて、深夜電力使用式の電
気温水加熱器にあっては、万一にも湯が不足するような
事態を回避するために容量の大きい貯湯槽２を用いる傾
向にある。

したがって、渦の使用聞が少ないときには、深夜電力と
は言え、電力を無駄に消費していることになる。

このような不具合を解消するために、給温使用ｍの少な
いときには、沸き上がり温度を低く設定し、これによっ
て節電することが考えらる。しかし、このようにすると
、たとえば浴槽の温湯が低下したとき、差し渇して浴槽
内湯温を上げようとした場合には多聞の濶を追加しなけ
ればならないと言う不具合が生じる。また、深夜電力使
用式の温水加熱器では、深夜しかＮ気ヒータ４が付勢さ
れないので、もし昼間に貯湯槽２内の湯がなくなったと
きには、深夜まで持たなければならず、また持ったとし
ても自然対流加熱方式を採用しているので熱い漬を直ぐ
に得ることはできない。

このように、深夜電力使用式の温水加熱器には。

運用上および構成上から、たとえば８０℃の温湯を必要
なときに必要な量だけ速やかに蓄える憬能がなく、連応
性に欠けて使い難いばかりか無駄が生じ易いと言う問題
があった。

そこで、Ｒ近では上述した不具合を解消できる電気温水
加熱器、つまり、貯湯槽内の水を上から任意の門だけ所
定温度に加熱できる２１℃層状性の保たれた電気温水加
熱器を（ｑようとする試みや提案が幾つかなされている
。もし、このような電気温水加熱器が実現すれば、容品
の小さな電気ヒータを用い１通電を開始してから短時間
に熱い湯の使用が可能で、しかも必要な量だけ場を蓄え
ることが可能となるはずである。第８図はそのような試
みの１つを示している。すなわち、この電気温水加熱器
は、貯湯槽２内の底部と上部とを管路５で接続するとと
もに管路５内に電気ヒータ６を装着し、自然対流で管路
５内に水を流し、加熱された温湯を貯湯槽２内の上部に
溜めるようにしている。

しかしながら、このように自然対流を利用したものにあ
っては、電気ヒータ６へ通１ｍ、貯潟槽２内の各部温度
が第９図に示す傾向で上昇する。

このため１通電後、短時間で熱い潟を取り出すことは困
難であった。

（発明が解決しようとする問題点）上述の如く、従来の電気温水加熱器では容筒の小さい電
気ヒータを用いて温度層状性の期待できる加熱を行なう
ことは困難であった。

そこで本発明は、構成の複雑化を１８かす、しかも大容
量の電気ヒータを用いることなく温度層状性の期待でき
る加熱が行なえ、もって経済性および連応性を充分ＷＡ
足させ得る電気温水加熱器を提供することを目的として
いる。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明に係る電気温水加熱器では、狭い部屋に水を閉込
めて加熱し、この加熱された水を部屋外に送り出し、続
いて新たな水を部屋内に導入して加熱した後２部屋外へ
送り出す動作を次々に行なわせる方式を採用している。

そして、このような動作を行なわせるために１本発明の
電気渇水加熱器では、一端側を上に他端側を下にして配
置された加熱管と、この加熱管内の中途位置に通じて上
記加熱管内へ水を導入する導入管と、前記加熱管の上部
から湯を排出する給瀾管と、前記加熱管内の水を選択的
に加熱する電気ヒータと、前記導入管内に設けられ前記
加熱管へ流れ込む方向の流れだけを許容する第１の逆止
弁と、前記給湯管内に設けられ前記加熱管から流れ出す
方向の流れだけを許容する第２の逆止弁とを設けている
。

（ｒｆ：用）電気ヒータから与えられた熱で加熱管内の水の一部が８
ａｉ点に達すると、蒸気泡が発生して加熱管内の圧力が
増加する。この場合、上記圧力は第１の逆止弁に対して
はこれを閉じるように作用し、また第２の逆止弁に対し
てはこれを開けるように作用する。このため、第２の逆
止弁が開き。

この第２の逆止弁を介して熱い潟が送り出される。

蒸気泡が浮力で上昇して導入管の導入口近傍まで達する
と、導入管内の水によって冷却されて凝縮する。この結
果、加熱管内の圧力が低下し、第２の逆止弁が閉じ０代
りに第１の逆止弁が開いて冷たい水が導入管を介して加
熱管内に流入する。このため、蒸気泡が急速に消滅する
。蒸気泡が消滅すると、水の流入が止まり、加熱管内の
温度が再び上昇に転じて再び蒸気泡が発生する。以下、
この動作を繰り返す。したがって、給湯管からほぼ一定
温度の湯が所定の短い周期で送り出されることになる。

このように、充分に熱い渇を次々に送り出すことができ
るので、この温水加熱器を貯湯槽の下部と上部との間に
接続しておけば、熱い濶は貯湯槽内の上部から徐々に溜
り、下方へと拡大していくことになる。そして、Ｗｉ電
気ヒータの通電を停止すると、湯の居はそのまま、つま
り温度層状性を保った状態で蓄えられることになる。し
たがって、電気ヒータへの通電時間によって溜める瀉の
量を任意に設定できることになる。

（実施例）以下１本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る電気渇水加熱器を組
み込んだ給湯システムを示すものである。

すなわち１図中１１は貯！！Ｊｌ槽を示し、１２は断熱
材を示している。貯湯槽１１の下壁には給水口１３が形
成されており、この給水口１３は給水管１４に接続され
ている。また、貯湯槽１１の上壁には出湯口１５が形成
されており、この出湯口１５は配管１６を介して厨房や
浴室等の蛇口１７に接続されている。

そして、断熱材１２内には本発明に係る電気渇水加熱器
２１が埋め込まれている。この電気温水加熱器２１は次
のように構成されている。すなわち１両端が閉じられた
。たとえば内径２５ｍ、長さ４０　Ｃ，の加熱管２２を
軸心線を上下方向に向けて配置し、この加熱管２２内に
軸心線に沿わせて外径１０＃Ｉで２ｋｗのシース形の電
気ヒータ２３を配置している。加熱管２２の下部中途位
置には上記加熱管２２内と連通ずる関係に導入管２４が
接続されており、この導入管２４は流量調整用のバルブ
２５、配管２６を介して前記給水口１３に接続されてい
る。また、加熱管２２の上部中途位置には加熱管２２内
に連通ずる関係に給湯管２７が接続されており、この給
湯管２７は配管２８を介して前述した出湯口１５に接続
されている。導入管２４内および給湯管２７内には、そ
れぞれ逆止弁２９．３０が配置されている。逆止弁２９
は加熱管２２へ流れ込む方向だけを許容する関係に設け
られており、また逆止弁３０ｉユ加熱情２２から流れ出
す方向だけ許容する関係に設けられている。

そして、これら逆止弁２９．３０は、具体的には第２図
に示すように、中心部に弁口３１を有した弁座３２と、
この弁座３２上にＵ＠され弁として機能する４弗化エチ
レンなど耐熱性プラスチックで形成されたボール３３と
で構成されている。

なお１図中３４は使用者が電気ヒータ２３の付勢時間を
選択的に設定するタイマスイッチを示し。

３５は公知の浮き予成のガス抜き弁を示している。

また、バルブ２５の開度調整やボール３３の重さ選択に
よって、蛇口１７を全開にしたときに配管１６に流れる
肩の層全体に対してＦＩｉｌ！管２８から配管１６へ流
れる水の量が数％以下程度となるように設定されている
。

次に、上記のように構成された給湯システムの作用およ
び使用例を説明する。

まず、貯瀾４１１１内は冷たい水で満たされており、ま
た各蛇口１７は閉じられているものとする。

この状態では水の流れが全くないので逆止弁２９゜３０
は共に閉じられており、また加熱管２２内は冷たい水で
満たされている。

この状態でタイマスイッチ３４を操作して電気ヒータ２
３へ通電開始すると、加熱管２２内の水が急速に加熱さ
れる。そして、加熱管２２内の水の一部が沸騰点に達す
ると、第３図（ａ）に示すように蒸気泡Ｐが発生して急
速に水の体積が増加し、加熱管２２内の圧力が上昇する
。この結果。

逆止弁３０が開いて図中実線矢印３７で示すように熱い
潟が給湯管２７から送り出される。そして。

蒸気泡Ｐが浮力で上昇して導入管２４の導入口Ｑの近傍
まで達すると、この蒸気泡Ｐは導入管２４内の冷たい水
によって冷やされて凝縮する。この結果、加熱管２２内
の圧力が低下する。このように、加熱管２２内の圧力が
低下すると、第３図（ｂ）に示すように逆止弁３０が閉
じ９代りに逆止弁２９が開いて導入管２４を介して冷た
い水が加熱管２２内へと流れ込む。この流入によって加
熱管２２内の温度が低下し、蒸気泡Ｐが急速に消滅する
。蒸気ｅＰが消滅すると導入管２４を介しての水の流入
が止まり、この結果、加熱管２２内の温度が再び上昇に
転じ、再び蒸気泡が発生する。

以下、上述した動作が繰り返される。したがって。

給）ｉ管２７から間欠的に、たとえば８０℃の熱いｃＱ
が送り出される。この送り出された熱い）易は、配管２
８を通って出湯口１５から貯ｍｍ１ｉ内の上部へと送り
込まれる。したがって、貯湯槽１１内には熱い１１ｉ１
Ｈが上から層状、つまり温度層状性を保つ状態に溜る。

そして、この層の厚み、っまりｉｌＭは電気ヒータ２３
の付勢時間によって決まることになる。

なお、電気ヒータ２３を付勢して電気温水加熱器２１を
動作させると、加熱管２２内で発生した不凝縮性のガス
が第３図（ａ）中にＲで示すように、加熱管２２内の上
部に溜る。このガスは蒸気が凝縮する際に発生する衝撃
を緩和させる作用を行なう。そして、給湯管２７との接
続部まで充満すると温水と一緒に給湯管２７から排出さ
れ、ガス抜き弁３５より外部へと排出される。また、電
気濡水加熱器２１より送り出される温水の温度はバルブ
２５によっても調整できるが、各部の条件が一定であれ
ば、原理的にある範囲に落着く。たとえば、導入管２４
の導入口Ｑの位置が加熱管２２の下端に近付く程、湯温
が高くなり、遠ざかる程、温湯が下がる。したがって、
導入口Ｑの位置によってｉ′！温を設定することができ
る。ただし。

導入口Ｑを加熱管２２の下端に位置させると温潤が１０
０℃を越えることがあるので、家庭用としては好ましく
なく、この実施例のように導入口Ｑを加熱管２２の中途
位置に通じさせることが好ましい。

第４図は実際に試作した電気温水加熱器の実験結果を示
すオシログラムである。横軸は電気ヒータ２３へ通電開
始した時点からの時間を示している。入口水温が２２℃
から３０℃まで徐々に変化しており、出口湯温もその変
化にしたがって６８℃から１６℃に変化している。流量
は小さく変動しているが、平均的にはほぼ一定に保たれ
ている。

このように、上述した構成の温水加熱器２１であると、
ＩＩＪＩな構成でありながら、１気ヒータ２３に通電開
始した時点から、短時間で熱い渇を次々に送り出すこと
ができる。したがって、この実施例のように貯１ｗＪ１
１と組み合わせると、貯湯Ｉ！１１内に、必要時に短時
間に必要量の熱い肩を温度層状性を持たせて蓄えること
が可能となり。

理想的な給湯システムの実現に寄与できる。また。

自然対流を利用したものとは違って、いわゆる流水方式
で加熱するようにしているので、電気ヒータ２３から水
への熱伝達率を轟くできる。したがって、Ｉｉ気上ヒー
タ２３小６１化および小形化を図れ、この結果、加熱器
全体の小形化も実現できる。また、摩耗し易い要素や機
構の複雑な要素を必要とせずに上述した機能を発揮させ
ることができるので、長期に亙って信頼性の高い動作を
行なわせることができる。また、このような構成の電気
温水加熱器２１であると、貯湯槽に孔を開ける必要がな
いので、既存の深夜電力使用式のものに簡単に付設する
ことができ、深夜電力使用式の特徴を損うことなく深夜
電力使用式が有している欠点を解消させることができる
。勿論、深夜電力使用式のものに限らず、第５図に示す
ように、貯泪漕１１内の水をポンプ４１で汲み上げ、こ
れを空気式太陽熱集熱器４２で得られた温風と熱交換す
る熱交換器４３を介して貯湯槽１１内の上部へ戻すよう
にしたソーラ給温システムの補助加熱源として用いるこ
ともできる。

なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、第６図に示ずように、加熱管２２の下端
壁を貫通するように導入管２４を挿設し、この導入管２
４の導入口Ｑを加熱管２２内の中途部分に位置さぼると
ともに加熱管２２の外周に電気ヒータ２３を配設しても
前記実施例と同様な効果を発揮させることができる。ま
た、逆止弁の弁体もボールに限らず様式のものでもよい
。

さらに、上述した実施例ではでは加熱管内の軸方向中途
位置に導入管を通じさせるようにしているが、仕様によ
っては加熱管内の下端部に導入管を通じさせるようにし
てもよい。

［発明の効果］以上述べたように１本発明によれば、小形かつ簡単な構
成で、しかも大容量の電気ヒータを必要とせずに１通電
開始後、短時間に充分高温の場を送り出すことができ、
６つて必要時に必要な邑の熱い潟を温度層状性を保って
発生させることの実現に寄与できる電気温水加熱器を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電気温水加熱器を組み
込んだ給温システムの構成図、第２図は同電気温水加熱
器に組み込まれた逆止弁の構成図。第３図は同電気温水加熱器の作用を説明するための図、
第４図は試作した電気温水加熱器の特性を示すオシログ
ラム。第５図は本発明に係る電気温水加熱器を組み込ん
だソーラ給温システムの構成図、第６図は電気温水加熱
器の変形例を説明するための図、第７図は従来の電気１
水加熱器の構成説明図、第８図は別の電気温水加熱器の
構成図。第９図は第８図に示した電気温水加熱器の通電開始時点
からの温度変化を示す図である。１１・・・貯凛槽、２１．２１ａ・・・電気錫水加１．
５器。２２・・・加熱管、２３・・・電気ヒータ、２４・・・
導入管。２７・・・給湯管、２９．３０・・・逆止弁、３４・・
・タイマスイッチ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦５１Ｊ１図第４図第６図第５図第７図第８図　　　　　第９図手続補正書１、事件の表示特願昭６１−１５４９７８号臥発明の名称電気温水加熱器３、補正をする者事件どの関係　　特許出願人（３０７）株式会社　東　　芝（ほか１名）４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号ＬＩＢＥビル６、
補正の対象図面７　補正の内容第５図を別紙の通りに訂正する

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端側を上に他端側を下にして配置された加熱管
と、この加熱管内の軸方向中途位置に通じて上記加熱管
内へ水を導入する導入管と、前記加熱管の上部から湯を
排出する給湯管と、前記加熱管内の水を選択的に加熱す
る電気ヒータと、前記導入管内に設けられ前記加熱管へ
流れ込む方向の流れだけを許容する第１の逆止弁と、前
記給湯管内に設けられ前記加熱管から流れ出す方向の流
れだけを許容する第２の逆止弁とを具備してなることを
特徴とする電気温水加熱器。
（２）前記給湯管は、前記加熱管内の上部中途位置に通
じていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電気温水加熱器。