JP2002048414A - 電気温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気温水器のタンクの外部から供給される水
の加温や浴槽内の湯の追い炊きに電気温水器のタンク内
に貯留した温水の熱量を使用することができる電気温水
器を提供すること。 【解決手段】 タンク１内にヒータ２、３を配設すると
ともに、ヒータ２、３の上方に、タンク１の外部から供
給される水をタンク１内に貯留された温水により加温す
る螺旋状に形成した熱交換器４を、この螺旋状に形成し
た熱交換器４の中心軸が、タンク１の中心軸と略一致す
るように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気温水器に関
し、特に、浴槽内の湯の加温や浴槽への給湯を行うのに
好適に用いることができる電気温水器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気温水器は、日本工業
規格（ＪＩＳ）Ｃ９２１９貯湯式電気温水器に規定され
ているように、タンク内の底部にヒータを配置し、タン
ク底部に給水口、タンク上部に出湯口を設けて、タンク
内の底部から給水し、上部から出湯する構造となってい
る。

【０００３】この貯湯式電気温水器におけるヒータへの
通電は、おおむね電力料金が安価な深夜電力を用いて行
われており、ヒータへの通電を開始すると、ヒータにて
加温された湯の対流作用によりタンク内に貯留した水を
ほぼ均一に加熱し、所定の温度になるまで沸き上げ、翌
日に使用する湯を夜間に蓄えておくようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この貯湯式
電気温水器は、１日の湯の使用量を設定して、タンク内
に蓄えておくものであるが、タンク内の貯留された湯の
温度が高く、浴槽等に直接供給するには適当でなく、使
い勝手が悪いという問題があった。また、貯湯式電気温
水器は、浴槽内の湯の追い炊きには使用できず、浴槽内
の湯の追い炊きを可能にするためには、別途、浴槽内の
湯の追い炊き用の加熱装置を設置しなければならず、設
備機器のコストが上昇するという問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の貯湯式電気温水器の
有する問題点に鑑み、電気温水器のタンクの外部から供
給される水の加温や浴槽内の湯の追い炊きに電気温水器
のタンク内に貯留した温水の熱量を使用することができ
る電気温水器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電気温水器は、タンク内にヒータを配設す
るとともに、該ヒータの上方に、タンクの外部から供給
される水をタンク内に貯留された温水により加温する螺
旋状に形成した熱交換器を、該螺旋状に形成した熱交換
器の中心軸が、タンクの中心軸と略一致するように配設
したことを特徴とする。

【０００７】この電気温水器は、電気温水器のタンク内
に、外部から供給される水をタンク内の温水により加温
する熱交換器を配設したことから、タンクの外部から供
給される水を浴槽等に直接供給することができる程度に
適度に加温するためや浴槽内の湯の追い炊きに、電気温
水器のタンク内に貯留した温水の熱量を使用することが
できる。そして、特に、熱交換器を、螺旋状に形成する
とともに、この螺旋状に形成した熱交換器の中心軸が、
タンクの中心軸と略一致するように配設するようにする
ことにより、熱交換器の周囲の熱交換によって冷却され
た温水が下降流となり、この下降流に対応して熱交換器
の中心部に上昇流が生じ、このタンク内に貯留された温
水の対流により、温水の循環が良好に維持され、熱交換
を効率よく、かつ、確実に行うことができるとともに、
タンクの胴部に取り付けた温度センサによって、温度の
低下を迅速、かつ、正確に検知することができ、必要に
応じて行うヒータによる追加的な加熱を適切に実施する
ことができる。

【０００８】この場合において、螺旋状に形成した熱交
換器の巻径を、タンクの内径の１／２以上の寸法に設定
するようにすることができる。

【０００９】これにより、熱交換器の中心部の上昇流を
確実に確保することができる。

【００１０】また、螺旋状に形成した熱交換器の一方の
接続部を、タンクの頂部のタンクの中心から外れた位置
に固定するとともに、他方の接続部を、タンクの胴部の
前記一方の接続部を固定した位置とタンクの中心を結ぶ
線上で、かつ前記一方の接続部を固定した位置の反対側
の位置に固定するようにすることができる。

【００１１】これにより、熱交換器の取付バランスが向
上し、２箇所の接続部をタンクに固定するだけで熱交換
器をタンクに安定した状態で取り付けることができ、余
分な固定部を排除して構造を簡素化するとともに、この
ような固定部での隙間腐蝕等を防止することができる。

【００１２】また、熱交換器から延びる２本の配管を浴
槽に接続し、該熱交換器に浴槽内の湯を循環させること
ができる。

【００１３】これにより、浴槽内の湯の追い炊きが可能
となるとともに、電気温水器に深夜電力を利用する電気
温水器を使用する場合には、低コストの深夜電力の利用
を促進することができる。

【００１４】また、熱交換器から延びる２本の配管のう
ちの一方の配管に、水道管を接続し、水道水を熱交換器
に導入して加温した後、他方の配管を介して浴槽に供給
することができる。

【００１５】これにより、浴槽に供給する温水の温度を
適度な温度にすることができる。

【００１６】また、熱交換器に導入して加温した水道水
を他方の配管を介して浴槽に供給する際、前記一方の配
管を介して水道水を浴槽に供給することができる。

【００１７】これにより、温水と同時に水を供給して給
湯の温度コントロールを行うとともに、２本の配管を用
いて温水と水を供給することにより、流路断面積を拡大
して迅速に給湯することができる。

【００１８】また、熱交換器の内部圧力が、電気温水器
のタンクの内部圧力より常に低くなるように構成するこ
とができる。

【００１９】これにより、万一、熱交換器に孔があいた
場合でも、熱交換器内を流通する水が、電気温水器のタ
ンク内に流出することを防止することができ、熱交換器
内を流通する水によって、電気温水器のタンク内部が汚
染されることを確実に防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気温水器の実施
の形態を図面に基づいて説明する。

【００２１】図１〜図３に、本発明の電気温水器の一実
施例を示す。この電気温水器は、所要の容量を有する円
筒状タンク１内の上部と下部に、タンク１内の水を設定
温度まで加温するための上部ヒータ２と下部ヒータ３と
をそれぞれ配設するとともに、上部ヒータ２の上方に、
タンク１の外部から供給される水をタンク１内に貯留さ
れた温水により加温する螺旋状の熱交換器４を配設して
いる。

【００２２】電気温水器のタンク１は、その底部位置に
給水管５、上部位置に出湯管６を設けて、給水管５から
給水することによりタンク１内の湯を押し上げるように
して、出湯管６から出湯するようにしている。給水管５
には、減圧逆止弁１１を介して水道管Ｓ１が接続されて
いる。

【００２３】一方、熱交換器４は、螺旋状に形成すると
ともに、この螺旋状に形成した熱交換器４の中心軸が、
タンク１の中心軸と略一致するように配設するようにし
ている。この場合、螺旋状に形成した熱交換器４の巻径
ｄを、タンク１の内径Ｄの１／２以上の寸法に設定する
ようにすることが好ましい。これにより、図３に示すよ
うに、熱交換器４の周囲の熱交換によって冷却された温
水が下降流Ｆｄとなり、この下降流Ｆｄに対応して熱交
換器４の中心部に上昇流Ｆｕが生じ、このタンク１内に
貯留された温水の対流により、温水の循環が良好に維持
され、熱交換を効率よく、かつ、確実に行うことができ
るものとなる。また、タンク１の胴部に取り付けた温度
センサ３２によって、温度の低下を迅速、かつ、正確に
検知することができ、必要に応じて行う上部ヒータ２及
び／又は下部ヒータ３による追加的な加熱を適切に実施
することができるものとなる。

【００２４】また、熱交換器４は、図２に示すように、
一方の接続部４ａが、タンク１の頂部のタンク１の中心
から外れた位置に固定されるとともに、他方の接続部４
ｂが、タンク１の胴部の、前記一方の接続部４ａを固定
した位置とタンクの中心を結ぶ線Ｌ上で、かつ前記一方
の接続部４ａを固定した位置の反対側の位置に固定され
ている。これにより、熱交換器４の取付バランスが向上
し、２箇所の接続部４ａ、４ｂをタンク１に固定するだ
けで熱交換器４をタンク１に安定した状態で取り付ける
ことができ、余分な固定部を排除して構造を簡素化する
とともに、このような固定部での隙間腐蝕等を防止する
ことができる。

【００２５】また、熱交換器４は、図２に示すように、
熱交換器４を組み込んだ部分の容量ｖが、タンク１の全
体容量Ｖのうち、タンク１の上部の概略２０％の容量
内、すなわち、 ｖ≦０．２Ｖ となるように組み込むようにすることが望ましい。これ
により、電気温水器のタンク１内の湯を使用した場合に
おける熱交換器４の熱出力の低下を小さくすることがで
きる。

【００２６】そして、本実施例では、熱交換器４から延
びる２本の配管７、８をアダプタ９を介して浴槽１０に
接続しており、これにより、熱交換器４に浴槽１０内の
湯を循環させ、浴槽１０内の湯の追い炊きができるよう
になっている。配管７には、水位センサ１２、ストレー
ナ１３、温度センサ１４、循環ポンプ１５、ソレノイド
バルブ１６及び逆止弁１７がそれぞれ上流側から順に形
成されており、水位センサ１２と温度センサ１４で浴槽
１０の水位と温度を検出するとともに、循環ポンプ１５
によって浴槽１０内の湯を吸い上げ、熱交換器４に浴槽
１０内の湯を循環させる。また、一方の配管７に合流部
Ｔ１で水道管Ｓ２を接続し、水道水を熱交換器４に導入
して加温した後、他方の配管８を介して浴槽１０に供給
するようにし、これにより、タンク１内に貯留された温
水を減らすことなく、浴槽１０に給湯できるようになっ
ている。

【００２７】また、本実施例では、循環ポンプ１５によ
って浴槽１０内の湯を吸い上げ、熱交換器４に浴槽１０
内の湯を循環させるように構成している関係上、熱交換
器４の内部圧力が、電気温水器のタンク１の内部圧力よ
り常に低くなるように構成するようにしている。そし
て、より具体的には、図４に示すように、電気温水器の
タンク１内に配設した熱交換器４に対する浴槽１０の設
置高さＨ（ｍ）及び循環ポンプ１５の吐出圧Ｐａ（ｋＰ
ａ）と、電気温水器のタンク１の内部圧力、すなわち、
電気温水器のタンク１への給水管５に配設した減圧逆止
弁１１の設定圧力Ｐｃ（ｋＰａ）が、次式の関係を満た
すようにする。 Ｐｃ＞９．８・Ｈ＋Ｐａ これにより、万一、熱交換器４に孔があいた場合でも、
熱交換器４内を流通する水が、電気温水器のタンク１内
に流出することを防止することができ、熱交換器４内を
流通する水によって、電気温水器のタンク１の内部が汚
染されることを確実に防止することができるものとな
る。

【００２８】また、アダプタ９は、図５に示すように、
浴槽１０に接続した２本の配管７２、８２に連なる吸引
口７２ａ、８２ａ及び吐出口７２ｂ、８２ｂに、それぞ
れ逆止弁を配設するとともに、吸引口７２ａ、８２ａの
前面にフィルタ９ａを配設し、一方、吐出口７２ｂ、８
２ｂをアダプタ９に形成した混合室９ｂに接続し、この
混合室９ｂの吐出口９ｃを浴槽１０に開口するように構
成している。これにより、電気温水器のタンク１内に貯
留されていた温水及び水道水を、浴槽１０に接続した２
本の配管７２、８２（本実施例においては、電気温水器
のタンク１内に貯留した温水を配管８２から、水道水を
配管７２から供給するようにしている。）を介して、そ
れぞれの吐出口７２ｂ、８２ｂからアダプタ９の混合室
９ｂ内に導入し、混合室９ｂ内で混合した後、混合室９
ｂの吐出口９ｃから浴槽１０に供給するようにすること
により、入浴中の人に電気温水器のタンク１内に貯留さ
れていた高温の温水が、そのまま直接当たることを確実
に防止することができるようにしている。また、循環ポ
ンプ１５によって浴槽１０内の湯を吸い上げ、熱交換器
４に浴槽１０内の湯を循環させるようにする場合には、
浴槽１０に接続した２本の配管７２、８２のうちの一方
の配管の吸引口（本実施例においては、配管７２の吸引
口７２ａ）から、循環ポンプ１５によって浴槽１０内の
湯を吸引し、熱交換器４に浴槽１０内の湯を循環させた
後、熱交換器４において加温した湯を、他方の配管の吐
出口（本実施例においては、配管８２の吐出口８２ｂ）
からアダプタ９の混合室９ｂ内に導入し、混合室９ｂの
吐出口９ｃから浴槽１０に供給するようにすることによ
り、熱交換器４において加温した湯が、アダプタ９の位
置でショートパスしないようにしている。

【００２９】このように、電気温水器のタンク１内に、
外部から供給される水をタンク１内の温水により加温す
る熱交換器４を配設したことから、タンク１の外部から
供給される水を、浴槽１０等に直接供給することができ
る程度に適度に加温したり、浴槽１０内の湯の追い炊き
に電気温水器のタンク１内に貯留した温水の熱量を使用
することができ、低コストの深夜電力の利用を促進する
ことができる。

【００３０】この場合、熱交換器４で加温した水道水を
配管８を介して浴槽１０に供給する一方で、ソレノイド
バルブ１８を調節することにより、合流部Ｔ１から配管
７の浴槽側の部分７１、７２を介し、熱交換器４への給
水と並行して水道水を浴槽１０に供給することができ
る。これにより、温水と同時に水を供給して給湯の温度
コントロールを行うとともに、２本の配管７、８を用い
て温水と水を供給することにより、流路断面積を拡大し
て迅速に給湯することができる。なお、配管７の浴槽側
の部分７１に配設したソレノイドバルブ１８は、必須の
ものではなく、省略することもできる。

【００３１】一方、電気温水器の出湯管６は、逃し弁３
０の配管と分岐した出湯管６１を形成し、この出湯管６
１が合流部Ｔ２で熱交換器４の配管８に接続されてお
り、出湯管６の温水は、出湯管６１から配管８の浴槽側
の部分８１、８２を介して浴槽１０に供給される。ま
た、水道管Ｓの水は、分岐した水道管Ｓ２から前記配管
７の浴槽側の部分７１、７２を介して浴槽１０に供給さ
れる。出湯管６１の合流部Ｔ２の上流側には、ソレノイ
ドバルブ１９、流量センサ２０及び逆止弁２１を備えた
制御手段２２が設けられるとともに、水道管Ｓ２の合流
部Ｔ１の上流側には、同じ構成からなる制御手段２３が
設けられている。なお、制御手段２２の下流側と、制御
手段２３の上流側には、それぞれ温度センサ３１が配設
されている。これらの制御手段２２、２３は、出湯管６
から電気温水器の温水を、水道管Ｓから水道水を、それ
ぞれ浴槽１０に供給するに際し、浴槽１０に供給される
温水及び水道水の温度に基づいて、電気温水器の温水及
び水道水の水量を調節し、浴槽１０の湯の温度及び湯量
を制御することができる。このように、制御手段２２、
２３によって電気温水器の温水及び水道水の水量を調節
し、浴槽１０の湯の温度及び湯量を制御するとともに、
２本の配管６、９を用いて浴槽１０に給湯することによ
り、浴槽１０の湯の温度や湯量を適正にしながら、給湯
速度を上げて給湯時間を短縮することができる。

【００３２】この場合、出湯管６側の配管８１と水道管
Ｓ側の配管７１とを、逆止弁２５を備えた接続管２４に
より接続し、少なくとも水道水の一部を、電気温水器の
温水と共に、出湯管６側の配管８２を介して浴槽１０に
供給することができる。これにより、温水側配管８２で
高温の温水に水道水を混合し、温水の温度を下げること
によって、水道水側配管７２からの水道水と温度ムラの
できにくい状態で浴槽１０に給湯することができる。

【００３３】また、前記制御手段２２、２３は、浴槽１
０の湯量が設定した量に近づいたとき、浴槽１０への水
道水の供給を停止し、電気温水器の温水のみを供給する
ように構成されている。これにより、浴槽１０内の湯を
最後に温水で撹拌して、浴槽１０内の湯の温度を均等に
することができる。

【００３４】なお、水道管Ｓ２の制御手段２３の上流側
で水道管Ｓ３を分岐するとともに、出湯管６１の制御手
段２２の上流側で出湯管６２を分岐し、これら分岐した
水道管Ｓ３と出湯管６２とを混合弁２６で接続すること
により、温度センサ２７と流量センサ２８を備えた他の
配管経路２９を形成している。この配管経路２９では、
設定された温度に基づいて、電気温水器の温水と水道水
の水量を調節し、配管経路２９を経て供給される湯の水
温を制御することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の電気温水器によれば、電気温水
器のタンク内に、外部から供給される水をタンク内の温
水により加温する熱交換器を配設したことから、タンク
の外部から供給される水を浴槽等に直接供給することが
できる程度に適度に加温するためや浴槽内の湯の追い炊
きに、電気温水器のタンク内に貯留した温水の熱量を使
用することができ、低コストの深夜電力の利用を促進し
ながら、快適な生活環境を提供することができる。そし
て、特に、熱交換器を、螺旋状に形成するとともに、こ
の螺旋状に形成した熱交換器の中心軸が、タンクの中心
軸と略一致するように配設するようにすることにより、
熱交換器の周囲の熱交換によって冷却された温水が下降
流となり、この下降流に対応して熱交換器の中心部に上
昇流が生じ、このタンク内に貯留された温水の対流によ
り、温水の循環が良好に維持され、熱交換を効率よく、
かつ、確実に行うことができるとともに、タンクの胴部
に取り付けた温度センサによって、温度の低下を迅速、
かつ、正確に検知することができ、必要に応じて行うヒ
ータによる追加的な加熱を適切に実施することができ
る。

【００３６】また、螺旋状に形成した熱交換器の巻径
を、タンクの内径の１／２以上の寸法に設定するように
することにより、熱交換器の中心部の上昇流を確実に確
保することができる。

【００３７】また、螺旋状に形成した熱交換器の一方の
接続部を、タンクの頂部のタンクの中心から外れた位置
に固定するとともに、他方の接続部を、タンクの胴部の
前記一方の接続部を固定した位置とタンクの中心を結ぶ
線上で、かつ前記一方の接続部を固定した位置の反対側
の位置に固定するようにすることにより、熱交換器の取
付バランスが向上し、２箇所の接続部をタンクに固定す
るだけで熱交換器をタンクに安定した状態で取り付ける
ことができ、余分な固定部を排除して構造を簡素化する
とともに、このような固定部での隙間腐蝕等を防止する
ことができる。

【００３８】また、熱交換器から延びる２本の配管を浴
槽に接続し、該熱交換器に浴槽内の湯を循環させること
により、浴槽内の湯の追い炊きが可能となるとともに、
電気温水器に深夜電力を利用する電気温水器を使用する
場合には、低コストの深夜電力の利用を促進することが
できる。

【００３９】また、熱交換器から延びる２本の配管のう
ちの一方の配管に、水道管を接続し、水道水を熱交換器
に導入して加温した後、他方の配管を介して浴槽に供給
することにより、浴槽に供給する温水の温度を適度な温
度にすることができる。

【００４０】また、熱交換器に導入して加温した水道水
を他方の配管を介して浴槽に供給する際、前記一方の配
管を介して水道水を浴槽に供給することにより、温水と
同時に水を供給して給湯の温度コントロールを行うとと
もに、２本の配管を用いて温水と水を供給することによ
り、流路断面積を拡大して迅速に給湯することができ
る。

【００４１】また、熱交換器の内部圧力が、電気温水器
のタンクの内部圧力より常に低くなるように構成するこ
とにより、万一、熱交換器に孔があいた場合でも、熱交
換器内を流通する水が、電気温水器のタンク内に流出す
ることを防止することができ、熱交換器内を流通する水
によって、電気温水器のタンク内部が汚染されることを
確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気温水器の一実施例を示す概略構造
図である。

【図２】同実施例の電気温水器を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面側面図である。

【図３】同実施例の電気温水器のタンク内に貯留された
温水の対流の状態を示す説明図である。

【図４】同実施例の電気温水器のタンク内に配設した熱
交換器に対する浴槽の設置高さの関係を示す説明図であ
る。

【図５】同実施例の浴槽に取り付けられるアダプタの説
明図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断
面図である。

【符号の説明】

１ タンク ２ 上部ヒータ ３ 下部ヒータ ４ 熱交換器 ４ａ 接続部 ４ｂ 接続部 ５ 給水管 ６ 出湯管 ７ 配管 ８ 配管 ９ アダプタ １０ 浴槽 １１ 減圧逆止弁 １２ 水位センサ １３ ストレーナ １４ 温度センサ １５ 循環ポンプ １６ ソレノイドバルブ １７ 逆止弁 １８ ソレノイドバルブ １９ ソレノイドバルブ ２０ 流量センサ ２１ 逆止弁 ２２ 制御手段 ２３ 制御手段 ２４ 接続管 ２５ 逆止弁 ２６ 混合弁 ２７ 温度センサ ２８ 流量センサ ２９ 配管経路 ３０ 逃し弁 ３１ 温度センサ ３２ 温度センサ Ｄ タンクの内径 ｄ 熱交換器の巻径 Ｆｄ 下降流 Ｆｕ 上昇流 Ｈ 熱交換器に対する浴槽の設置高さ Ｐａ 循環ポンプの吐出圧 Ｐｃ 減圧逆止弁の設定圧力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 正昭 大阪府茨木市東太田４−５−11 株式会社 日立空調システム茨木工場内 (72)発明者 錦織 満雄 大阪府茨木市東太田４−５−11 株式会社 日立空調システム茨木工場内 (72)発明者 木下 武美 大阪府茨木市東太田４−５−11 株式会社 日立空調システム茨木工場内 (72)発明者 くわ木 克也 大阪府茨木市東太田４−５−11 株式会社 日立空調システム茨木工場内 Ｆターム(参考） 3L025 AD10 3L036 AB16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク内にヒータを配設するとともに、
   該ヒータの上方に、タンクの外部から供給される水をタ
   ンク内に貯留された温水により加温する螺旋状に形成し
   た熱交換器を、該螺旋状に形成した熱交換器の中心軸
   が、タンクの中心軸と略一致するように配設したことを
   特徴とする電気温水器。
2. 【請求項２】 螺旋状に形成した熱交換器の巻径を、タ
   ンクの内径の１／２以上の寸法に設定するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電気温水器。
3. 【請求項３】 螺旋状に形成した熱交換器の一方の接続
   部を、タンクの頂部のタンクの中心から外れた位置に固
   定するとともに、他方の接続部を、タンクの胴部の前記
   一方の接続部を固定した位置とタンクの中心を結ぶ線上
   で、かつ前記一方の接続部を固定した位置の反対側の位
   置に固定するようにしたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の電気温水器。
4. 【請求項４】 熱交換器から延びる２本の配管を浴槽に
   接続し、該熱交換器に浴槽内の湯を循環させるようにし
   たことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気温水
   器。
5. 【請求項５】 熱交換器から延びる２本の配管のうちの
   一方の配管に、水道管を接続し、水道水を熱交換器に導
   入して加温した後、他方の配管を介して浴槽に供給する
   ようにしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記
   載の電気温水器。
6. 【請求項６】 熱交換器に導入して加温した水道水を他
   方の配管を介して浴槽に供給する際、前記一方の配管を
   介して水道水を浴槽に供給するようにしたことを特徴と
   する請求項５記載の電気温水器。
7. 【請求項７】 熱交換器の内部圧力が、電気温水器のタ
   ンクの内部圧力より常に低くなるようにしたことを特徴
   とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の電気温水
   器。