JPH04139355A - 即熱式貯湯型電気温水器 - 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］ 本発明は即熱式貯湯型電気温水器に関する。

さらに詳しくは、急速に貯湯タンク内の水を加熱し短時
間で湯を取り出すことかてきる即熱式貯湯型電気温水器
に関する。

［従来の技術］ 一般的な電気温水器にあっては、貯湯タンク内において
ヒーターで水を加熱し湯を沸かし、その湯を上昇させる
一方、水を下方に移動させ、この対流を繰返しなから湯
温をしだいに上昇させるようになっている。

ところが、この−船釣な電気温水器では、貯湯タンク内
の水全体を徐々に沸かし上げていくため、湯切れ時には
早急に所望の温度の湯を取り出せないという問題があっ
た。

そこで、即熱式の電気温水器（特公昭５０−１８６２５
号公報参照）が提案されたか、それは第２６図のように
構成されたものであった。５０は貯湯タンつてあって、
その内部には垂直に導湯管５１が配設されている。そし
て、導湯管５１の下部にはヒーター５２が設けられてい
る。５３は給水管、５４は給水遮水板、５５は採湯管で
ある。

この電気温水器は、導湯管５１内部の場のみを加熱して
急速に熱湯を得ることを企図したものであった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の温水器は期待どおり急速に熱湯を
得ることはできなかったのである。

なぜならば、ヒーター５２で加熱された水は、少し温度
が上昇するだけで、導湯管５１内を上昇し貯湯タンク５
０内の水と混じり合ってしまうので、給湯口５６の付近
に熱湯を溜めることができなかったからである。また、
最後は貯湯タンク５０内の水温が充分に上がらないのに
、導湯管５１内の水だけが沸騰し貯湯タンク全体の湯温
を上昇させなくなるという問題があった。

しかるに、最近の生活は時間を問わずに湯を使う習慣と
なり、湯の使用量も増え、ジャンプ、入浴、洗面、食器
洗いを始めとして湯の用途も広かり、「朝シャン」、「
昼シャン」といわれるように、すぐ湯を使いたいという
欲望か強くなっている。

本発明は、かかる事情に鑑み、確実に少量づつの水を熱
湯に沸かし上げることにより、湯切れ後であってもごく
短時間で所望の温度の湯を出湯させうるようにした即熱
式貯湯型電気温水器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１発明は、貯湯タンクと、 該貯湯タンクの底部から上部へ湯を導くための通路を構
成する加熱導湯管と、 該加熱導湯管の内部に配置されたヒーターと、前記加熱
導湯管の途中に介装され、湯の上昇を許容したり阻止す
るよう開閉動する開閉弁とを備え、 該開閉弁が、加熱導湯管内においてヒーターによって加
熱された湯が所定温度以上になったとき開き、所定温度
以下になったとき閉じるよう作動することを特徴とする
。

第２発明は、第１発明の電気温水器であって、加熱導湯
管の一部を開く加熱促進弁が設けられており、 加熱導湯管内におけるヒーターと開閉弁との間の湯が所
定温度以上になったとき、前記加熱促進弁が開かれるこ
とを特徴とする。

第３発明は、貯湯タンクと、 該貯湯タンクの底部から上部へ湯を導くための通路を構
成する加熱導湯管と、 該加熱導湯管の内部に配置されたヒーターと、前記加熱
導湯管内に貯湯タンク底部の水の流入を許容したり阻止
するよう開閉動する開閉弁とを備え、 該開閉弁が、加熱導湯管内においてヒーターにより加熱
された湯が所定温度以上になったとき開き、所定温度以
下になったとき閉じるよう作動することを特徴とする。

第４発明は、第１、第２、第３発明において、前記加熱
導湯管が断熱構造であることを特徴とする特 なお、本発明（第１〜４発明を含む、以下同じ）におけ
る開閉弁は、高温に感応して開閉し、鳩（水）の流れを
許容したり阻止したりするあらゆる種類の弁を含むもの
である。また、加熱促進弁は、加熱導湯管の一部を開け
る機能を有する限り、どのような種類、構造の弁であっ
てもよい。さらに、加熱導湯管の断熱構造とは、加熱導
湯管を構成する壁に断熱性を持たせるあらゆる手段を含
む概念である。したがって、壁自体を断熱材料で構成し
たり、あるいは壁に断熱材を粘着、被覆する方法、さら
には壁に断熱層を付設する方法など、あらゆる手段を任
意に採用することができる。

［作　用］ 本発明によれば、まず加熱導湯管内にある少量の水がヒ
ーターで加熱されるので、ごく短時間に少量の湯を沸か
すことができる。そして、開閉弁は湯温か所定温度に達
するまでは閉しているので、第１．２発明では湯が加熱
導湯管内を上昇せず、第３発明では加熱導湯管の底部周
辺から水か流入することがない。すなわち、加熱導湯管
の内外で水の対流が生しないので加熱導湯管内の水のみ
をすばやく熱湯に沸き上げることができる。

そして、熱湯か所定温度（高温）に達すると、前記開閉
弁が開くので、第１．２発明では加熱導湯管内部の熱湯
が加熱導湯管内を上昇し、貯湯タンクの上部に導かれる
。そして、加熱導湯管内の底部から貯湯タンク底部の水
が流入する。

また、第３発明では開閉弁が開くと該開閉弁を通って貯
湯タンク底部の水が加熱導湯管の底部から流入し、熱湯
は加熱導湯管内を上昇する。

このようにして、貯湯タンクの上部に導かれた熱湯は温
度が高く、貯湯タンク内の水とは、温度差すなわち比重
差か大きいので、水と混じりあうことがなく、高温の熱
湯の状態で貯えられる。

つぎに、上記のごとく加熱導湯管に水が流入して所定温
度（低温）まで、加熱導湯管内の湯温か下がるとふたた
び開閉弁は閉じられる。そして、加熱導湯管内の水か熱
湯になるまでヒーターで加熱される。以後は、この繰返
して貯湯タンク内の全水量か順次一定水量づつ熱湯に沸
きあげられる。

本発明によれば、ともかく、最初に加熱導湯管内の水を
沸きあげれば、たとえ少量でも直ちに熱湯を取り出すこ
とかできるので、短時間に熱湯を出湯させるという課題
を達成することができる。

なお、第２発明においては、湯の全量が沸き上がる直前
、すなわち、熱湯が貯湯タンクの下端付近まで貯えられ
、水（低温の湯も含む）が貯湯タンクの底部付近に残る
だけとなったとき、加熱導湯管の内と外との対流が緩慢
となり、加熱導湯管内の湯温か高いままになり貯湯タン
ク底部の水が流入しにくくなるので、開閉弁が開いたま
まになる傾向があるが、加熱促進弁を開いてやれば、加
熱導湯管の内外が連通ずるので、加熱導湯管底部付近の
水が活発に対流し、それにより一気に加熱して熱湯の沸
かしあげを完了させることかできる。

また、第４発明においては、加熱導湯管の断熱構造によ
り加熱導湯管の壁面から貯湯タンク内の水に熱が奪われ
ないため、加熱導湯管内の水（湯）を早く加熱すること
ができ、また、熱湯と水の温度差が減少しないので熱湯
と水の比重差も大きいままに維持され、これにより熱湯
が加熱導湯管内を上昇する速度が早くなる。したがって
、沸かし始めてから湯を出湯させるまでの時間か短縮さ
れ、より一層早く湯を取り出すことができる。また、貯
湯タンクに貯える湯も高温のものが得られる。

［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。

実施例１ この実施例は第１発明の一実施例である。

第１図において、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の内部には直管状の加熱導湯管２０が垂直
に配置されている。この加熱導湯Ｗ２０の上端は貯湯タ
ンク１内の上部で開口しており、その下端は貯湯タンク
１の底面よりやや上方で開口している。

また、この加熱導湯管２０の底部にはヒーター５が配置
されている。ヒーター５としては、銅あるいはステンレ
スのパイプ内に電気抵抗発熱体であるニクロム線を入れ
、リード線を接続したものなど種々のヒーターを採用す
ることができる。加熱導湯管２０の途中には開閉弁ＩＩ
か取付けられている。この開閉弁ＩＩは、加熱導湯管２
Ｑ内における開閉弁ＩＩから下方の部分の湯温が所定温
度に達したとき開弁じ、所定温度以下になったとき閉弁
するものであれば、どのような開閉弁でもよいが、本実
施例では形状記憶合金板を用いた開閉弁ＩＩが取付けら
れている。すなわち、形状記憶合金板が高温を感知する
と点線で示すように開き、低温を感知すると実線で示す
ように閉じるものである。なお、第１図において、１２
は給水遮水板、１３は給水管、１４は水道管等に接続さ
れる減圧弁、１５は採湯管、１６は給湯栓、１７は給水
口、２３は給湯口である。さらに図示されていないが、
サーモスタットや漏電遮断器などが適宜取付けられる。

つぎに、上記実施例の作用を説明する。

まず、給水管１３から貯湯タンク１内に水を入れ、貯湯
タンク１、加熱導湯管２０内に水か一杯に貯められた後
、ヒーター５に通電する。このとき、加熱導湯管２０内
部の水温は低いので開閉弁１１は閉じられている。した
がって、加熱導湯管２０内における開閉弁１１より下方
の部分の水のみか加熱され、ごく短時間で熱湯に沸き上
げられる。加熱導湯管２０内の開閉弁１１より下方の湯
か所定温度の熱湯になれば、開閉弁１１が開き、その熱
湯が加熱導湯管２０を通って上昇する。そして、加熱導
湯管２０内を上昇した湯は貯湯タンク１内の上部付近で
貯められる。その状態を符号Ａで示す。この熱湯は周囲
の水とは温度差（比重差）か大きいので混じりあわず熱
湯のまま貯えられる。一方、加熱導湯管２０の下端から
は周囲の水か加熱導湯管２０に流入してくる。すると、
加熱導湯管２０内の湯温（水温）は低下するので、開閉
弁１１は閉弁する。そして、加熱導湯管２０内の水のみ
がヒーター５によって加熱されることになる。以後は、
加熱導湯管２０内の温度上昇に伴って、開閉弁１１が間
欠的に開閉を繰返すので、熱湯は符号Ａ、、ＢＳＣ，Ｄ
で示すように順次溜まる量を増やしていき、最終的には
貯湯タンク１−杯に湯を貯えることになる。

なお、湯の全量が沸き上がる直前、すなわち熱湯が貯湯
タンク１の下端付近まで貯められ、水（低温の湯も含む
）が貯湯タンク１の下端周辺に残るだけとなったときは
、加熱導湯管２０内も高温の状態にあるので開閉弁１１
は開いたままの状態に保たれる。そうすると、開閉弁１
１を通して加熱導湯管２０内外の水が対流するので加熱
導湯管２０の内部と周囲の水が最後まで加熱されること
になる。このようにして、貯湯タンク１内の全水量か最
後まで沸き上げられる。

実施例２ この実施例は第２発明の一実施例である。

第２図に示されるように、この実施例２は実施例１の電
気温水器に加熱促進弁２５を付加したものである。その
余の構成は第１図の実施例と同様であり、同一部品には
同一符号を付して説明を省略する。

加熱促進弁２５は、加熱導湯管２０の壁面の一部であっ
て、ヒーター５と開閉弁１１との間に設けられており、
加熱導湯管２０内外の水の対流が緩慢になって開閉弁１
１か開いた状態になり加熱導湯管２０内における開閉弁
１１より下方の部分に熱湯が貯められたとき、加熱導湯
管２０の外側あるいは内側の湯温に感知して開動作する
弁である。

この実施例２においても先に説明した実施例１と同様に
一定量づつの水を順次沸かし上げていくことができる。

そして、本実施例２では、湯の全量が沸き上がる直前の
沸かし上げを効率よく行うことかできる。

すなわち、熱湯が加熱導湯管２０の下端付近まて貯めら
れ（符号Ｇで示す）、水（低温の場も含む）が加熱導湯
管２０の下端付近に残るだけとなったとき（換言すれば
、貯湯タンク部内において、加熱促進弁２５付近から上
方の部分に熱湯が満たされたとき）、加熱導湯管２０の
下端部内外の湯温に感応して加熱促進弁２５が開けられ
る。

この結果、加熱導湯管２０の内側と外側が連通すると、
矢印ａで示すような活発な対流が可能となって、貯湯タ
ンク１底部の水か一気に加熱されることになる。このよ
うにして、本実施例２では貯湯タンク１内の全水量が迅
速に効率よく沸き上げられる。

実施例３ この実施例は第３発明の一実施例である。

第３図に示されるように、この実施例３は開閉弁１１を
加熱導湯管２０の下端部に取付け、加熱導湯管２０の下
端は貯湯タンク１の底面に取付けて、開閉弁１１を通し
てのみ加熱導湯管２０内に水か流入するようにしたもの
である。そして、開閉弁１１は加熱導湯管２０内の湯温
か所定温度に達したとき開弁じ、所定温度以下に達した
とき閉弁するものである。その余の構成は、第１図に示
した実施例１と同様なので、同一部品に同一符号を付し
て説明を省略する。

本実施例３においても、加熱導湯管２０内部の水を加熱
することにより短時間で熱湯を得ることができる。そし
て、加熱導湯管２０内の湯が所定温度の熱湯になれば開
閉弁１１が開くので、周囲から水か流入する一方、熱湯
が加熱導湯管２０を通って上昇し、貯湯タンク１の上部
付近に貯えられる。その状態を符号Ａて示す。また、開
閉弁１１から水が加熱導湯管２０内に流入すると加熱導
湯管２０内の湯温（水温）が低下するので、開閉弁１１
が閉じられ、これにより、加熱導湯管２０内部の水のみ
が加熱されることになる。

以後は実施例１と同様に、加熱導湯管２０内の温度上昇
に伴って、開閉弁１１が間欠的に開閉を繰返すので、熱
湯は、符号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで示すように順次溜まる量を
増やしていき、最終的には貯湯タンク１−杯に湯を貯え
ることになる。

なお、湯の全量か沸き上がる直前、すなわち熱湯が貯湯
タンク１の下端付近まで貯えられ、水（低温の湯も含む
）が貯湯タンク１の底部周辺に残るだけとなったときは
、加熱導湯管２ｏ内も高温の状態にあるので開閉弁１１
は開いたままの状態に保たれる。そのため、開閉弁１１
が開いた状態のとき貯湯タンク１の底部の水が矢印ａで
示すように対流して貯湯タンク１下部の水を急速に沸き
上げる。このようにして、貯湯タンク１内の全水量が最
後まで効率よく沸き上げられる。

実施例４．５．６ 実施例４．５．６はそれぞれ第４発明の実施例である。

第４．５．６図に示されるように、実施例４．５．６は
基本構造が実施例１．２．３と同じであるのて、同一部
品には同一符号を付して説明を省略する。そして、加熱
導湯管２ｏが断熱構造となっている点でのみ相違する。

加熱導湯管２ｏの断熱構造としては、種々の手段を採用
することかでき、壁自体をセラミック管や陶器管、耐熱
塩化ビニル管、ブチルホースなどの断熱材３０で構成し
たり、金属性の管にシリコンゴムなとの断熱材３０を粘
着したものを採用しうる。また、他の断熱構造として、
加熱導湯管２０を二重管にし空気室を形成して空気断熱
にする方法、グラスウールなどの断熱材で被覆するなど
、種々の断熱構造を採用することができる。

実施例４．５．６はいずれも実施例１．２．３と同様に
急速かつ順次に湯を沸かしていくが、加熱導湯管２０が
断熱されているため、貯湯タンク１内の水によって、加
熱導湯管２ｏ内の熱湯の熱が奪われないので、加熱時間
が短縮され、湯温が高いままに維持され、湯が加熱導湯
管２ｏを上昇する速度も早くなるという利点がある。

他の実施例 加熱導湯管２０の取付形態は、貯湯タンク１の中央に取
付ける構造に限られることなく、中央から横方向へよせ
てもよ（、また貯湯タンク１の側壁に接触させてもよい
。第７図には第１発明において加熱導湯管２０を貯湯タ
ンク１の側壁１ａまで寄せた実施例が、第８図には第３
発明において同様にした実施例が示されている。なおこ
れらの各実施例において、貯湯タンク１の側壁１ａと加
熱導湯管２０の壁面とは別体であってもよく、加熱導湯
管２０の壁面を貯湯タンク１の側壁１ａで兼用してもよ
い。

加熱導湯管２０は、全てが貯湯タンク内に収容されてい
るものでもよく、一部が貯湯タンク１の外に出ているも
のでもよい。第９図には第１発明において加熱導湯管２
０が導水部２［１ａを備えた１字状の形態を呈しており
、その底部が外に出ている実施例が、第１０図には第３
発明において同様にした実施例が示されている。

また、加熱導湯管２０は全てが貯湯タンク１の外の出て
いるものでもよい。第１１図には第１発明において上端
と下端の接続部２（ｌｂが横方向に短く延びた加熱導湯
管２０を外に出した実施例が第１２図には第３発明にお
いて同様にした実施例か示されている。

さらに、加熱導湯管２０は、直管状のものに限らず、曲
管状その他種々の形状をとることができる。第１３図に
は第１発明において加熱導湯管２０を曲管にした実施例
が、第１４図には第３発明において同様にした実施例が
示されている。

なお、第７．９．１１．１３図の各実施例において、加
熱導湯管２０の一部に加熱促進弁を取り付け、ヒーター
５の上部付近と貯湯タンク１の底部とを連通ずるように
すれば、第２発明の各実施例を構成しうる。また第７〜
１４図の各実施例において加熱導湯管２０を断熱構造に
すれば、第４発明の各実施例を構成しつる。

加熱導湯管２０自体の形状としては、既述のもののほか
種々の形状をとることができる。たとえば、第１５図に
示されるような上端（または下端）にフランジ３５を形
成したもの、第１６図に示されるような上端と下端にフ
ランジ３５を形成したもの、第１７図に示されるような
上端（または下端）にフレア３６を形成したもの、第１
８図に示されるような上端止下端にフレア３６を形成し
たものなどを採用しうる。また、第１９図に示されるよ
うな直径が下端から上端に向って大きくなる円錐台状の
もの、第２０図に示されるような直径が下端から上端に
向って小さくなる円錐台状のもの、第２１図に示される
ような両端の直径が大きく中間部の直径が小さくなって
いる鼓形のもの、第２２図に示されるような中央部に等
しい直径の部分がある鼓形のものなど種々の形状を採用
しうる。

ヒーター５の取付位置は、第１〜６図の各実施例では貯
湯タンク１の底部から挿入しているが、第７〜８図に示
されるように、貯湯タンク１の横から挿入してもよく、
第９〜１４図に示されるように加熱導湯管２０の横から
挿入してもよい。　開閉弁１１の取付位置は、第１発明
の各実施例にあっては、ヒーター５の上部付近から加熱
導湯管２０の上端までの途中であれば加熱導湯管２０の
内径や長さに応じて最適の場所を選択して取付けること
かできる。

第３発明の各実施例では、加熱導湯管２０の下端または
第１０図のように加熱導湯管２０の導水部２０ａに開閉
弁ＩＩを介装してもよい。さらに第１２図のように加熱
導湯管２ａが別体のものであるばあい、その加熱導湯管
２０の接続部２０ｂに開閉弁１１を介装してもよい。

加熱促進弁２５は、加熱導湯管２０の任意の箇所に設け
られる。第２３図に示すように加熱導湯管２０の途中に
設けてもよく、第２４図に示すように加熱導湯管２０の
下端に設けてもよい。また、第２．５図のように加熱導
湯管２０の１カ所を開くものでもよく、第２３．２４図
のように２カ所を開くものでもよい。さらに、３力所以
上を開くようにしてもよい。

加熱促進弁２５の構造としては、第２３図に示すように
、弁体２１に形状記憶合金板２６を貼着し、形状記憶合
金板２６の変形によって開閉動するようにしてもよい。

また、第２５図に示されるように、弁体２１を加熱導湯
管２０にピン連結等で開閉自在に取付け、その弁体と加
熱導湯管２０の適所を形状記憶合金製のスプリングｊ９
で連結し、さらに引張バネ２７て開放方向に弁体２１を
付勢したものであってもよい。この例では、前記スプリ
ングＩ９はヒーター５より上にあり、ヒーターで沸かさ
れた湯か所定温度以上になると、その熱を感知してスプ
リング１９が伸び引張バネ２７によって加熱促進弁２５
が開かれる。そして、水が流入しスプリング１９が低温
を感知して収縮すると加熱促進弁２５か閉じられる。な
お、２９はストッパである。

給水口１７は、第１〜６図の実施例では貯湯タンク１の
下面に設けたが、これを貯湯タンク１の横に設けたり、
貯湯タンク１の上部に設けるようにしてもよい。上部に
設けたばあい、貯湯タンク１の内部に送水管を立て給水
口からの水を貯湯タンク１底部に導（とよい。

さらに、第１〜６図の実施例では、給水口１７の近辺に
給水遮水板１２を取りつけているが、これは給水口の付
は方によっては設けなくてもよい。

給湯口２３は、第１〜６図の実施例のように貯湯タンク
１の真上に設けてもよいが、貯湯タンク１の上部横に設
けてもよい。また採湯管１５の内端を貯湯タンク１内の
上部中心付近に位置させ、貯湯タンク１の横から取り出
すようにしてもよい。

以上に種々の実施例を説明したが、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で、上記以外の変更例を適宜採用しうる
ちのである。

［発明の効果］ 本発明によれば、短時間で一定量の水を熱湯に沸かし上
げ、湯切れ後であっても、即時に所望の温度の湯を出湯
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明にかかわる実施例１の縦断面図、第２
図は第２発明にかがわる実施例２の縦断面図、第３図は
第３発明にががゎる実施例３の縦断面図、第４〜６図は
それぞれ第４発明にかかわる実施例４〜６の縦断面図、
第７〜１４図はそれぞれ第１．３発明における加熱導湯
管の取付形態を示す説明図、第１５〜２２図はそれぞれ
加熱導湯管の種々の形状を示す説明図、第２３〜２５図
はそれぞれ加熱促進弁の種々の形態と構造を示す説明図
、第２６図は従来の即熱式貯湯型電気温水器を示す断面
図である。 （図面の主要符号） １：貯湯タンク ５：ヒーター ＩＩ：開閉弁 ２０：加熱導湯管 ２５：加熱促進弁 ３０：断熱材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　貯湯タンクと、 該貯湯タンクの底部から上部へ湯を導くための通路を構
   成する加熱導湯管と、 該加熱導湯管の内部に配置されたヒーターと、前記加熱
   導湯管の途中に介装され、湯の上昇を許容したり阻止す
   るよう開閉動する開閉弁とを備え、 該開閉弁が、加熱導湯管内においてヒーターにより加熱
   された湯が所定温度以上になったとき開き、所定温度以
   下になったとき閉じるよう作動すること を特徴とする即熱式貯湯型電気温水器。 ２　請求項１記載の電気温水器であって、 加熱導湯管の一部を開く加熱促進弁が設けられており、 加熱導湯管内におけるヒーターと開閉弁との間の湯が所
   定温度以上になったとき、前記加熱促進弁が開かれるこ
   と を特徴とする即熱式貯湯型電気温水器。 ３　貯湯タンクと、 該貯湯タンクの底部から上部へ湯を導くための通路を構
   成する加熱導湯管と、 該加熱導湯管の内部に配置されたヒーターと、前記加熱
   導湯管内に貯湯タンク底部の水の流入を許容したり阻止
   するよう開閉動する開閉弁とを備え、 該開閉弁が、加熱導湯管内においてヒーターにより加熱
   された湯が所定温度以上になったとき開き、所定温度以
   下になったとき閉じるよう作動すること を特徴とする即熱式貯湯型電気温水器。 ４　前記加熱導湯管が断熱構造であることを特徴とする
   請求項１、２または３記載の即熱式貯湯型電気温水器。