JPH0514112Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は固体蓄熱体を用いた電気温水器に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、家庭などにおいてシヤワーや手洗い等に
給湯を行なうために使用される電気温水器には、
一般に貯湯式のものが用いられている。この貯湯
式の電気温水器は、湯を溜めるタンクの内部に電
気ヒータ（シーズヒータ）を挿入して設け、タン
ク内部に供給した水を電気ヒータで直接加熱して
湯にしてタンクに貯留し、給湯時に湯をタンクか
ら外部へ排出するものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかして、一般に電気温水器に対しては給湯時
に湯を立上り良く連続して供給できることが要求
される。しかるに、従来使用されている貯湯式の
電気温水器において前記の要求に対処するために
は、タンク内に貯留する湯による蓄熱に依存する
ことになる。しかしながら、水は比熱および比重
が共に１であり、最高100℃までしか加熱するこ
とができない。そこで、貯湯式電気温水器におい
て大きな容量の蓄熱を行なうためには、大量の湯
を貯留することになり大容量の貯湯用タンクが必
要となる。このため、温水器全体が大型化して大
きな設置スペースを必要とし、場所によつては電
気温水器の設置が困難になるという問題がある。

そこで、最近では小形化を目的として水を加熱
して湯を得るための熱を蓄える蓄熱体として固体
蓄熱体を用いた電気温水器の開発が検討されてい
る。

しかるに、この電気温水器では固体蓄熱体に蓄
積した熱が給湯時は勿論、給湯を行なわない場合
にも水を加熱するように作用するので、電気温水
器の開発に当つては前記の点を解決して安全性を
高めることが重要である。

本考案は前記事情に基づいてなされたもので、
小形で大容量の蓄熱が可能であり、良好な給湯を
行なうことができ、さらに安全性が高い電気温水
器を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段と作用〕

本考案の電気温水器は、断熱材で構成されたケ
ースの内部に、一方の側面と他方の側面との間を
貫通する孔を有する固体蓄熱体を設け、この固体
蓄熱体にこれを加熱する電気ヒータを設け、前記
ケースの内部における前記固体蓄熱体と前記ケー
スの底壁との間の下方空間には、前記固体蓄熱体
の放熱により加熱された空気と水との間で熱交換
を行う熱交換器を設け、前記ケースには前記熱交
換器に水を供給する給水管および前記熱交換器か
ら湯を取出す出湯管を夫々設け、また前記固体蓄
熱体と前記熱交換器との間には、前記熱交換器を
前記固体蓄熱体に対して遮蔽する遮蔽体を設け、
前記遮蔽体の一方の側面と前記ケースの側壁との
間には、前記下方空間および前記固体蓄熱体の一
方の側面と前記ケースの側壁との間に位置する一
方の側方空間に夫々連通する一方の断熱用空間を
形成し、前記遮蔽体の他方の側面と前記ケースの
側壁との間には、前記下方空間および前記固体蓄
熱体の他方の側面と前記ケースの側壁との間に位
置する他方の側方空間に夫々連通する他方の断熱
用空間を形成し、さらに前記一方の側方空間、前
記一方の断熱用空間、前記下方空間、前記他方の
断熱用空間、前記他方の側方空間および前記固体
蓄熱体の貫通孔を結んで空気通路とし、前記ケー
スの内部には、給湯時に駆動されて空気を前記空
気通路で循環流通させる送風機を設けたことを特
徴とするものである。

すなわち、水を加熱する熱を蓄える蓄熱体とし
て固体蓄熱体を使用して蓄熱体用スペースを小形
なものとし、さらに給湯を行なわない時には、固
体蓄熱体で加熱された空気を固体蓄熱体が位置す
る空間部に止めるとともに、固体蓄熱体から放射
される熱を熱交換器が直接受けないようにして、
熱交換器の水が異常に加熱されることを防止する
ものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第３図は本考案の電気温水器の一
実施例を示している。

図中１は箱形をなすケースで、このケース１は
断熱材パネル２を組合せて側壁１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄおよび天井壁１ｅを構成している。底壁
１ｆは金属板で構成されている。

ケース１の内部の上半部にはケース１内部の空
気を加熱するための蓄熱体ユニツト３が設けてあ
り、この蓄熱体ユニツト３はマグネシアなどの蓄
熱材料で形成された直方体をなす多数の固体蓄熱
体４を積重ねて構成したものである。すなわち、
ケース１における対向する側壁１ａ，１ｂの中央
部間には上下方向中間位置に断熱材パネル５が架
設してあり、この断熱材パネル５上には多数の固
体蓄熱体４を横置きにして上下に複数段積重ね且
つ縦および横方向平行に並べて組合せた状態で載
置してある。各固体蓄熱体４の長手方向に沿う両
方の側縁部（上下側縁部）には、断面半円形をな
す複数の溝６が厚さ方向（長手方向に対して直角
方向）に沿い両方の側面間を貫通して形成してあ
る。そして、蓄熱体ユニツト３において上下およ
び両側に隣接して積重なつた各固体蓄熱体４に形
成された溝６が組合さり、蓄熱体ユニツト３全体
として各積重段の境界部毎にケース１の側壁１
ａ，１ｂと平行に並んでユニツトを貫通する複数
の円形孔をなす空気孔７が形成される。また、蓄
熱体ユニツト３の各積重段において互いに隣接す
る各固体蓄熱体４の対向側面間には、固体蓄熱体
４を蓄熱させるための多数のシーズヒータすなわ
ち電気ヒータ８がケース１の側壁１ａ，１ｂ間に
並ぶ固体蓄熱体４全体にわたり長さ方向に沿つて
設けてあり、この電気ヒータ８は各固体蓄熱体４
の側面に形成した溝９に嵌合して側面に密着して
挟持されている。すなわち、各電気ヒータ８はケ
ース１の側壁１ａ，１ｂの間を１往復して側壁１
ａ，１ｂ間に並ぶ固体蓄熱体４の側面と接触する
ように設けられ、且つ各電気ヒータ８の両端部は
ケース１の側壁１ａに挿着されて、側壁１ａの外
部に装着した制御盤１０に設けた制御回路に接続
されている。このように蓄熱体ユニツト３におい
ては各固体蓄熱体４の間を通る空気孔７と電気ヒ
ータ８とは互いに直交する方向に沿つて設けられ
ている。

ケース１の内部には、前記蓄熱体ユニツト３の
下方において蓄熱体ユニツト３を支える断熱材パ
ネル５とケース１の底壁１ｆと側壁１ｃ，１ｄの
下部とで囲まれた部分が下部空間１１として存在
し、蓄熱体ユニツト３の一側部とケース１の側壁
１ｃの上部とで囲まれた部分で側部空間１２とし
て存在し、蓄熱体ユニツト３の他側部とケース１
の側壁１ｄの上部とで囲まれた部分が側部空間１
３として存在し、さらに蓄熱体ユニツト３の上部
とケース１の天井壁１ｅとで囲まれた部分が上部
空間１４として存在している。前記下部空間１１
は蓄熱体ユニツト３の下方に位置し、前記側部空
間１２，１３は下部空間１１の上方に位置して蓄
熱体ユニツト３に面するとともに各固体蓄熱体４
の間に形成した各空気孔７と夫々連通している。
また、前記下部空間１１とその上方に位置する一
方の側部空間１２との間の境界部分具体的には前
記蓄熱体ユニツト３を支える断熱材パネル５と対
向する部分には断熱用空間１５が形成してあり、
且つ下部空間とその上方に位置する他方の側部空
間１３との間の境界部分具体的には例えば断熱材
パネル５と対向する部分に断熱用空間１６が形成
してある。この断熱用空間１５，１６は下部空間
１１と側部空間１２，１３との間を区画し、給湯
を行なわない時に固体蓄熱体４で加熱された空気
が側部空間１２，１３から下部空間１１へ流れ込
まないようにするためのもので、且つケース１の
側壁１ｃ，１ｄの内面を側部空間１２，１３から
下部空間１１にかけて外部へ向けて傾斜する傾斜
面１５ａ，１６ａを形成し、断熱用空間１５，１
６の断面積を側部空間に比して増大させてある。
そして、前記した下部空間１１、側部空間１２，
１３、上部空間１４、蓄熱体ユニツト３の空気孔
７および断熱用空間１５，１６とで、ケース１内
部の空気を上下方向に循環流通させる空気通路１
７が構成してある。なお、ケース１は下部空間１
１と側部空間１２，１３と上部空間１４の高さ合
計に断熱用空間１５，１６を加えた高さとする。

ケース１の内部の下部空間１１には、空気通路
１７の空気を送風して循環させるための送風機１
８が設けてあり、この送風機１８は例えば一方の
側部間１２の下方に位置する箇所つまり下部空間
１１と側部空間１２とが直角に交差する角部に設
置してある。この送風機１８は例えば多翼の回転
翼２０を備えたシロツコフアンであり、この送風
機１８のケース１９の吸込口１９ａはケース１の
下部空間１１に、吐出口１９ｂは側部空間１２に
夫々向けて設けられている。送風機１８を回転駆
動するモータ２１はケース１の側壁１ｃの外部に
設置してあり、このモータ２１の駆動軸と送風機
１８の回転翼軸とは側壁１ｃを介して連結されて
いる。なお、モータ２１は前記制御盤１０に設け
た制御回路に接続されているものである。

また、ケース１の内部における下部空間１１の
中央部、すなわち断熱材パネル５の中央部下方に
は温水を得るための熱交換器２２が設置してあ
る。この熱交換器２２は、水を流すための水流管
２３と、ケース１の空気通路１７を流れる空気と
接触する多数の伝熱フイン２４とで構成されてい
る。水流管２３はケース１の側壁１ａ，１ｂの間
に蛇行して配設され、両端部が前記一方の側壁１
ａを貫通して外部へ導出され、且つ伝熱フイン２
４は水流管２３に取付けられて側壁１ａ，１ｂ間
に並べて配設してある。ここで、断熱材パネル５
と固体蓄熱体４と熱交換器２２との関係をみる
と、第１図に示すように断熱材パネル５は固体蓄
熱体４と熱交換器２２との間に設けられ、断熱材
パネル５の真上に固体蓄熱体４が設けられ、断熱
材パネル５の真下に熱交換器２２が設けられてい
る。そして、熱交換器２２は断熱材パネル５によ
り固体蓄熱体４に対して遮蔽されている。すなわ
ち、熱交換器２２は固体蓄熱体４からは断熱材パ
ネル５により遮られて直視することができない位
置にある。このことにより断熱材パネル５は熱交
換器２２を固体蓄熱体４に対して遮蔽する遮蔽体
の一例をなしている。ケース１の側壁１ａの外部
には給水管２５と給湯管２６が配設してある。給
水管２５の一端部はケース１の側壁１ａを介して
外方に導出した前記水流管２３の一端部に接続
し、給水管２５の他端部は図示しない給水源すな
わち水道管に接続してある。給湯管２６の一端部
はケース１の側壁１ａから導出した水流管２３の
他端部と接続しており、給湯管２６の他端部には
給湯弁２７を介して蛇口２８が接続してある。な
お、２９はケース１の外部に設けたポンプで、こ
のポンプ２９は給水管２５に接続されている。

図中３０は蓄熱体ユニツト３の固体蓄熱体４に
設けた蓄熱体用温度センサー、３１は給水管２５
に設けたフロースイツチ、３２は給湯管２６に設
けた湯温度調節用センサー、３３は給湯管２６に
設けた過昇温防止用センサーである。

次にこの電気温水器における各部に対する制御
の態様について述べる。この制御は前記制御盤１
０に設けた制御回路によつて行なわれる。前記電
気ヒータ８に対しては固体蓄熱体４を所定温度範
囲で蓄熱させるために一定時間通電させる。固体
蓄熱体４の蓄熱温度範囲は例えば150〜650℃、電
気ヒータ８の通電時間は例えば８時間である。固
体蓄熱体４の温度は温度センサー３０で検出し、
固体蓄熱体４の過昇温時には通電電気ヒータ８へ
の通電を停止する。送風機１８は熱交換器２２の
水流管に水が流れていない時には運転を停止す
る。水流管２３における水の流れは前記フロース
イツチ３１によつて検出する。また、送風機１８
は熱交換器２２にて得ようとする湯の温度に応じ
て回転翼２０の回転数を変化させ、湯の温度を所
定値に設定した時にはその温度を一定に保持する
ように回転翼２０の回転数を一定に保持する。湯
の温度は前記湯温度調節用センサー３２で検出す
る。ここで、湯温度と送風機１８の運転との関係
について述べると、熱交換器２２における空気側
の熱量と水側の熱量とは原則的に等しいものであ
る。この空気側の熱量はケース１の空気通路１７
を流れる空気の温度（熱量）と風量との積であ
り、水側の熱量は水流管２３の入口の出口の温度
差と水の流量との積である。そして、熱交換器２
２の水流管２３を流れる水の流量を変化させて湯
の温度を調節する場合には、空気通路１７の空気
の風量を変化させることになる。そこで、湯の温
度に応じた空気の風量を得るように送風機１８の
回転翼２０の回転数を制御する。湯の温度の調節
は、給湯弁２７により蛇口２８から出る湯の量を
調節することにより行なう。湯の温度調節範囲
は、例えば20℃の水を最高70℃まで昇温できるも
のとする。

このように構成した電気温水器の作用について
説明する。

まず、電気ヒータ８に通電してその発熱により
蓄熱体ユニツト３の各固体蓄熱体４を加熱し、各
固体蓄熱体４を所定温度まで温度上昇させて蓄熱
を行なわせる。この蓄熱は例えば夜間の８時間深
夜電力を利用して電気ヒータ８に通電して行な
う。ここで、蓄熱体ユニツト３は多数の固体蓄熱
体４を積重ねて各固体蓄熱体４の間に多数の電気
ヒータ８を配置してあるので、固体蓄熱体４全体
を効率良く且つ充分に加熱して蓄熱させることが
できる。

次に給湯を行なう場合には、給湯管２５に接続
した給湯弁２７を開き、水道管から供給された水
を給水管２５を通してケース１内部の熱交換器２
２の水流管２３に流入させる。給湯弁２７の開度
に応じて水の流量すなわち湯の流量が規定され、
且つ湯の温度が規定される。給水管２５に水が流
れるとフロースイツチ２９がこれを検出し、フロ
ースイツチ２９の検出信号に基づいてモータ２１
が起動して送風機１８を駆動させる。送風機１８
の駆動によりケース１の空気通路１７にある空気
が蓄熱ユニツト３に向けて送られる。すなわち、
空気はケース１内部のＴ部空間１１、側部空間１
２，１３、上部空間１４、蓄熱体ユニツト３の各
固体蓄熱体４の間に形成した多数の空気孔７およ
び断熱用空間１５，１６を結ぶ空気通路１７を図
示矢印方向に循環して流れる。この場合、空気は
送風機１８の駆動によりケース１の下部空間１１
から側部空間１２へと送られて上昇して流れ、蓄
熱体ユニツト３の多数の空気孔７を通る。空気は
空気孔７を通る時に各固体蓄熱体４の表面に広い
面積で接触し、各固体蓄熱体４から放出される熱
により効率良く加熱されて温度上昇する。蓄熱体
ユニツト３の空気孔７を通過した空気は側部空間
１３を下降して下部空間１１に入り、熱交換器２
２に設けた多数の伝熱フイン２４の間を通過す
る。この時、空気が伝熱フイン２４に接触して、
空気の熱が伝熱フイン２４および水流管２３を介
して水流管２３内を流れる水に伝達する。これに
空気と水との間で熱交換が行なわれ、空気は温度
低下するとともに、水は加熱されて温度上昇し湯
になる。その後空気は下部空間１１から送風機１
８により送風される。湯は熱交換器２２の水流管
２３から給湯管２６を通り蛇口２８から排出され
る。一方、湯が給湯管２６を通ると湯温度調節用
センサー３２が湯の温度を検出し、このセンサー
３２からの検出信号に基づいてモータ２１の回転
が制御されて送風機１８の回転数が制御される。
すなわち、空気通路１７の空気が湯の温度に応じ
た風量で流れるように送風機１８の回転翼２０の
回転数を制御する。このため、得ようとする湯の
温度を一定に保持できる。このように空気通路１
７の空気の風量を連続的に変化させることによ
り、湯の温度を連続的に変化させることができる
ので、所望の任意の温度の湯を立上り良く連続し
て容易に得ることができる。

そして、給水弁２７を閉じると熱交換器２２に
おける水の流通が停止する。この時フロースイツ
チ２９は給水管２５における水の流通の停止を検
出し、このフロースイツチ２９からの検出信号に
基づいて送風機１８の運転が停止して、ケース１
の空気通路１７における空気の循環も停止する。
この場合も蓄熱体ユニツト３の各固体蓄熱体４か
ら放出される熱がケース１内部の側部空間１２，
１３および上部空間１４に滞留している空気に伝
達するが、この熱は蓄熱体ユニツト３の下方に位
置する下部空間１１に滞留する空気には伝達しに
くい。すなわち、ケース１の内部において蓄熱体
ユニツト３の下方に下部空間１１を設け、この下
部空間に熱交換器２２を設置してあるので、固体
蓄熱体４の熱が熱交換器２２を設置してある場所
へ伝達しにくい構成となつている。しかし、固体
蓄熱体４の温度600℃程度と高い場合には、側部
空間１２，１３および上部空間１４に滞留する空
気が高温となつて大きく膨張する。ケース１の天
井壁１ｅは熱を逃がさないように密閉してあるの
で、前記空気の膨張分は側部空間１２，１３から
下方へ向けて押し下げられる。しかしながら、ケ
ース１の内部には蓄熱体ユニツト３の下方に位置
する下部空間１１と側部空間１２，１３との境界
部分に断熱用空間１５，１６を形成してあるの
で、側部空間１２，１３から下降してきた空気の
膨張分を断熱用空間１５，１６で逃して下部空間
１１にまで下降することを阻止できる。すなわ
ち、断熱用空間１５，１６の断面積は側部空間１
２，１３に比して増大しており、側部空間１２，
１３から下降してきた空気の膨張分は断熱用空間
１５，１６のスペースにおいて広がつて下降が止
まり、下部空間１１にまで下降することがない。
このため、蓄熱体ユニツト３の固体蓄熱体４に熱
せられた空気が熱交換器２２を加熱することがな
い。また、熱交換器２２は断熱材パネル５により
固体蓄熱体４に対して遮蔽されているので、固体
蓄熱体４から放射された熱が断熱材パネル５に遮
られて熱交換器２２に直接到達することがない。
すなわち、固体蓄熱体４から熱が放射され、この
放射された熱の一部が断熱材パネル５を挟む断熱
用空間１５，１６を通つて下部空間１１まで直進
する。しかし、この熱は断熱材パネル５に遮られ
て熱交換器２２、まで直進して到達することがな
い。具体的には、固体蓄熱体４から放射する光は
断熱材パネル５に遮られて熱交換器２２に直接到
達しない。このため、熱交換器２２は固体蓄熱体
４から放射される熱（輻射熱）で直接加熱されな
い。従つて、給湯を行なわない場合に熱交換器２
２の水流管２３内に存在している水が高温に加熱
されてオーバヒートとなることを防止できる。水
流管２３内の水がオーバヒートの状態になると、
管内圧が増大して水流管２３が破裂する危険性が
ある。

しかして、この実施例において説明した電気温
水器は、水を加熱して湯を得る熱を蓄えるために
固体蓄熱体４を用いているので、従来の貯湯式の
電気温水器に比較して小型化を図ることができ
る。例えば固体蓄熱体４として用いたマグネシア
は、比熱が0.3、比重が３であり、その蓄熱温度
を500℃以上にすることができる。従つて、貯湯
式電気温水器に比して小型でありながら大きな蓄
熱容量を得ることができる。

なお、断熱用空間１５，１６の形状は前述した
実施例に限定されず、側部空間１２，１３からの
空気の膨張分の下降を効果的に抑制できる形状で
あれば良い。

送風機１８の設置場所はケース１の下部空間１
１が好ましいが、これに限定されるものではな
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、湯を得る
ための熱を蓄える蓄熱体として固体蓄熱体を用い
ているので、小形で且つ大容量の蓄熱を行なえ、
湯を立上り良く連続して供給できる電気温水器を
得ることができる。さらに、本考案の電気温水器
は給湯を行なわない時に、固体蓄熱体に加熱され
た空気が熱交換器に触れて熱交換器を加熱するこ
とを阻止し、また固体蓄熱体から放射される熱が
直接熱交換器に到達して熱交換器を加熱すること
を阻止して、熱交換器に存在する水が前記空気の
熱により異常に加熱されてオーバヒートすること
を防止できるので高い安全性を有している。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の電気温水器の一実施例を示すも
ので、第１図ａは縦断正面図、第１図ｂは給水管
および給湯管の配設部を示す正面図、第２図は縦
平面図、第３図は横断面図である。 １……ケース、３……蓄熱体ユニツト、４……
固体蓄熱体、７……空気孔、８……電気ヒータ、
１１……下部空間、１２，１３……側部空間、１
５，１６……断熱用空間、１７……空気通路、１
８……送風機、２２……熱交換器、２５……給水
管、２６……給湯管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 断熱材で構成されたケースの内部に、一方の側
   面と他方の側面との間を貫通する孔を有する固体
   蓄熱体を設け、この固体蓄熱体にこれを加熱する
   電気ヒータを設け、前記ケースの内部における前
   記固体蓄熱体と前記ケースの底壁との間の下方空
   間には、前記固体蓄熱体の放熱により加熱された
   空気と水との間で熱交換を行う熱交換器を設け、
   前記ケースには前記熱交換器に水を供給する給水
   管および前記熱交換器から湯を取出す出湯管を
   夫々設け、また前記固体蓄熱体と前記熱交換器と
   の間には、前記熱交換器を前記固体蓄熱体に対し
   て遮蔽する遮蔽体を設け、前記遮蔽体の一方の側
   面と前記ケースの側壁との間には、前記下方空間
   および前記固体蓄熱体の一方の側面と前記ケース
   の側壁との間に位置する一方の側方空間に夫々連
   通する一方の断熱用空間を形成し、前記遮蔽体の
   他方の側面と前記ケースの側壁との間には、前記
   下方空間および前記固体蓄熱体の他方の側面と前
   記ケースの側壁との間に位置する他方の側方空間
   に夫々連通する他方の断熱用空間を形成し、さら
   に前記一方の側方空間、前記一方の断熱用空間、
   前記下方空間、前記他方の断熱用空間、前記他方
   の側方空間および前記固体蓄熱体の貫通孔を結ん
   で空気通路とし、前記ケースの内部には、給湯時
   に駆動して空気を前記空気通路で循環流通させる
   送風機を設けたことを特徴とする電気温水器。