JPH07127913A

JPH07127913A - 節電型即熱式給湯装置

Info

Publication number: JPH07127913A
Application number: JP30108493A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Suzuki; 武文鈴木
Original assignee: YUPATSUKU KK
Current assignee: YUPATSUKU KK
Priority date: 1993-11-06
Filing date: 1993-11-06
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】より早く高温の熱湯を貯湯でき、かつ消費電
力の少ない省エネルギー型の即熱式給湯装置を提供す
る。【構成】貯湯タンク１と、電気ヒーター５を主熱源と
し貯湯タンク１の上方から順に熱湯を間欠的に補給して
いく外缶式または内缶式の間欠熱湯補給機構Ａ，Ｂと、
貯湯タンク１内に貯えられている熱湯より下方に貯えら
れている水を加温する補助熱源40ａ〜40ｈとからなる。
補助熱源40ａ〜40ｈは既設設備の排熱、排油等を用いた
り、既設の太陽エネルギーを用いる。この補助熱源40ａ
〜40ｈで水Ｗを湯MWに加温しておくと、主熱源のヒータ
ー５は湯MWから熱湯HWに沸かし上げるだけでよいので、
電力消費を少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の詳細な説明】本発明は節電型即熱式給湯装置
に関する。さらに詳しくは、家庭用や業務用に広く使用
される給湯装置であって、消費電力を少なくできる即熱
式給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯器は、貯湯タンクの内部にヒ
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採湯管を接続して熱湯を
採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給
湯器では、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、湯を沸かして採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採りだす即熱機能を
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給湯器はほと
んど全て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
有する即熱式給湯器を既に提案している（平成５年１０
月１３日付実用新案登録出願に係わる即熱式給湯器）。
本発明は、前記即熱式給湯器をさらに改良発展させたも
のでより早く高温の熱湯を貯湯でき、しかも消費電力が
少ない省エネルギー型の即熱式給湯装置を提供すること
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給
湯装置は、貯湯タンクと、電気ヒーターを主熱源とし前
記貯湯タンクの上方から順次熱湯を間欠的に補給してい
く間欠熱湯補給機構と、前記貯湯タンク内に貯えられて
いる熱湯より下方に貯えられる水を加温する補助熱源と
からなることを特徴とする。

【０００６】本発明において、貯湯タンクは竪型も横型
も採用でき、１個のものに限らず複数であってもよい。
間欠熱湯補給機構は外缶式と内缶式のいずれも採用でき
る。上記外缶式の間欠熱湯補給機構としては、本出願人
の平成５年１０月９日付実用新案登録出願に係わる間欠
熱湯給湯器および平成５年１０月１３日付実用新案登録
出願に係わる即熱式給湯器を用いうる。上記内缶式の間
欠熱湯補給機構としては、特願平２−１５０４５０号の
即熱式貯湯型電気温水器および特願平２−２６１４４５
号の即熱式貯湯型電気温水器の即熱機構を基本構造とす
るものが用いられる。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装置でも利用
でき、例えば熱交換器、電気ヒーターなどを利用しう
る。また、それらのエネルギー源としては、排熱や排
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。

【０００７】

【作用】本発明では、貯湯タンク内の熱湯の下方の水を
補助熱源で加温することができるので、この補助熱源で
加温された湯を再加熱することにより、すぐに高温の熱
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。このため主熱源を用いる間欠熱湯補給機構
は加温された湯を熱湯に沸かすだけでよいので使用電力
が少なくてすむ。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。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。（第１実施例）本実施例は貯湯タンクが竪型１個、間欠
熱湯補給機構が外缶式の例である。図１において、１は
貯湯タンクであり、その下方には給水管13が接続され、
上方には採湯管15が接続されている。前記給水管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の貯湯タンク１内の開口部直近上方には給水遮水板
12が配置されている。また、採湯管15には給湯栓16が介
装されており、図示を省略しているが、貯湯タンク１の
外周は断熱材で被覆され、その外周は外板で囲まれてい
る。

【０００９】貯湯タンク１の側壁には取水管30が取付け
られている。その取付位置は貯湯タンク１の上下方向に
おいて自由に設定できる。取水管30は固定式でもよい
が、図３に示すように、途中から曲げておいて、例えば
ハンドル31を回転操作して回転可能に構成するのが好ま
しい。この場合、熱湯HWと水Ｗの境界の位置を符号Ｉ，
II，III で示す間で連続的に変更することができる。

【００１０】貯湯タンク１の下方には補助熱源40a が配
置される。この補助熱源40a の一例としては、熱交換パ
イプに熱媒体を通す熱交換器41が用いられ、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
の例では熱交換器41内を流れる熱媒体の熱によって貯湯
タンク１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湯（本明細書では以下この定義で
「湯」という語を使用する）が生成される。また、ポン
プ42は必須ではないが、熱媒体の流動を円滑にするため
には設けることが好ましい。

【００１１】補助熱源40a は上記の例に限らず、つぎの
ような例も好適である。図５に示す補助熱源40ｂは、熱
媒体を流すボックス43の内部に熱交換パイプ44を挿入
し、該熱交換パイプ44の両端を貯湯タンク１に接続した
ものである。なお、熱交換パイプ44にはポンプ42を介装
してもよい。図６に示す補助熱源40ｃは、ボックス43を
連結パイプ45，46で貯湯タンク１に連結し、ボックス43
内に熱媒体を流す熱交換パイプ44を配置したものであ
る。図７に示す補助熱源40ｄは、小容量の電気ヒーター
47を用いたものである。この電気ヒーター47を貯湯タン
ク１の下方に配置するほか、図５〜６のボックス43内に
熱交換パイプ44と併用して配置してもよい。図８に示す
補助熱源40ｅは、熱交換器41と電気ヒーター47を併用し
たものである。

【００１２】図９の補助熱源40ｆは、貯湯タンク１の取
水管30より下方の部分をケーシング47で囲み、貯湯タン
ク１の外周に熱交換用のフィン48を多数取付けたもので
ある。この例ではケーシング47内に熱媒体を流せば、貯
湯タンク１内の水が湯MWに加温される。図10の補助熱源
40ｇは、ケーシング47に直列的にボックス43を接続し、
ボックス43内に熱交換パイプ44を配置し、該熱交換パイ
プ44の両端を貯湯タンク１内に接続したものである。こ
のため熱媒体をボックス43、ケーシング47の順に流すと
熱交換パイプ44を通る水または湯が加温され、ケーシン
グ47内で貯湯タンク１内の水または湯が加温される。図
11の補助熱源40ｈは、ボックス43を連絡パイプ45，46で
貯湯タンク１内と接続し、ケーシング47内と通じる熱交
換パイプ44をボックス43内に配置したものである。熱交
換パイプ44およびケーシング47の順で熱媒体を流すと、
ボックス43内の水または湯および貯湯タンク１内の水ま
たは湯が加温される。なお、図９〜11の例において、図
示省略しているが、ケーシング47の外周は断熱材で被覆
され、貯湯タンク１と共にその外面は外板で囲まれてい
る。

【００１３】上記の各補助熱源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、排油、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。また電気
ヒーター47の場合は既設の太陽光発電による電力やその
他余剰電力を利用すれば、主熱源の消費電力を削減でき
運転コストが低減できる。

【００１４】間欠熱湯補給機構である間欠熱湯給湯器Ａ
は図４に示すようにように構成されている。６は加熱タ
ンクで、その下方には給水接続管24が連結されており、
該給水接続管24の開口部の直近上方には給水遮水板12が
設置されている。給水接続管24は前記取水管30に接続さ
れ、貯湯タンク１内の取水管30より上方に貯えられてい
る湯MWを加熱タンク６へ送水するようになっている。ま
た、加熱タンク６の上方には給湯接続管25が連結され、
この給湯接続管25は採湯管15に接続されている。前記給
水接続管24と前記給湯接続管25には、図示省略している
が、任意の断熱材で被覆するのが好ましい。

【００１５】前記給湯接続管25の下端は加熱タンク６内
に突出しており、その下端の開口部には温度感知開閉弁
11（以下、開閉弁11という）が介装されている。なお、
開閉弁11は給湯接続管25の途中（但し、加熱タンク６に
近い方が好ましい）に介装してもよく、さらに加熱タン
ク６に開閉弁11を取付け、この開閉弁11に給湯接続管25
を連結してもよい。この開閉弁11は加熱タンク６内の湯
が例えば90℃になったとき開弁し、それより下廻る温度
では閉弁する制御弁である。前記開閉弁11の少し上方の
給湯接続管25の側壁にはエアー抜き孔21が形成されてい
る。このエアー抜き孔21は水中に溶存していたエアーを
抜き加熱タンク６内一杯に熱湯を貯えるために設けられ
ている。５はヒーターで、間欠熱湯給湯器Ａの主熱源で
ある。22はサーモスタットで湯温制御のために設けられ
ており、23のサーモブレーカは過温防止のために設けら
れている。

【００１６】上記の間欠熱湯給湯器Ａにおいて、熱湯HW
を沸かすときは、給水接続管24から加熱タンク６内に水
Ｗまたは湯MWを入れ、ヒーター５に通電する。このとき
加熱タンク６内の湯温は低いので開閉弁11は閉じられて
おり、加熱タンク６内の水Ｗまたは湯MWは移動不能に閉
じ込められている。したがって、ヒーター５の熱は全て
水Ｗまたは湯MWの加温に使われ、効率よく湯に沸き上げ
られる。なお、加熱中水または湯中に溶存していたエア
ーが水または湯から分離するが、そのエアーはエアー抜
き孔21から採湯管15へ抜けていくので、加熱タンク６内
の上部にエアーが溜って熱湯の量が少なくなるという不
都合はない。加熱タンク６内の水Ｗまたは湯MWが所定温
度（例えば90℃）の熱湯HWになれば、開閉弁11が高温を
感知して開弁するので、給湯接続管25から加熱タンク６
内の熱湯HWを採り出すことができる。もちろん、この熱
湯HWは閉じ込められた状態で沸かされたものなので、低
温湯と混じり合っておらず、均一な温度の熱湯HWであ
る。

【００１７】熱湯HWが給湯接続管25から採り出されると
き、給水接続管24から水Ｗまたは湯MWが加熱タンク６内
に供給され、熱湯HWを押上げながら充満していく。この
とき熱湯HWと水Ｗまたは湯MWはそれぞれの密度差が大き
く、両者は境界部分Ｌで混じり合うことがない。したが
って、給湯接続管25から採る熱湯HWは低温湯が混じって
いない熱湯となる。加熱タンク６内に水Ｗが一杯になれ
ば、開閉弁11は低温を感じて閉弁するので、再び加熱タ
ンク６は密閉された状態になり、ヒーター５で加温され
る。以後は上記の加温、採湯を繰返すと、間欠的に熱湯
HWを供給することができる。

【００１８】つぎに図１〜２に基づき即熱式給湯装置全
体の働きを説明する。図１は貯湯タンク１内の上方部分
に熱湯が貯えられている状態で、取水管30より下方は補
助熱源40ａで加温されただけの湯MWである。この湯MWと
熱湯HWとの間には密度差があるので、互いに混じり合う
ことはない。一方、間欠熱湯給湯器Ａでは加熱タンク６
内の湯MWを加熱している。加熱タンク６内の湯が所定温
度（例えば90℃）の熱湯HWになると、開閉弁11が開くの
で、図２に点線矢印で示すように熱湯が、密度差によっ
て上昇し、給湯接続管25および採湯管15を経て貯湯タン
ク１うち上部に貯えられる。このとき取水管30の開口端
より上方の湯MWが、取水管30および給水接続管24を通っ
て、加熱タンク６に送水される。そうすると加熱缶６内
の開閉弁11が閉じてヒーター５に通電して湯MWを熱湯HW
に沸かし上げる。このとき加熱タンク６では水でなく中
温の湯MWを沸かすので、熱湯HWに沸かし上げるまでのヒ
ーター５に通電する電力が少なくてすむ。沸かされた熱
湯HWは前述のように貯湯タンク１内に密度差によって送
られて上部から順に貯えられる。このようにして、取水
管30の開口端までは、常に貯湯タンク１内に熱湯HWを貯
えておけるので、給湯栓16を開けばすぐ外部に熱湯HWを
採り出せ、また湯切れであっても短時間で熱湯を採り出
すことができる。

【００１９】（第２実施例）本実施例は貯湯タンクが竪
型１個、間欠熱湯補給機構が内缶式の例である。図12に
おいて、１は貯湯タンクであり、その下方には給水管13
が接続され、上方には採湯管15が接続されている。そし
て前記給水管13には減圧弁14が介装され、採湯管15には
給湯栓16が介装されている。

【００２０】貯水タンク１内の上方には、内缶式の間欠
熱湯補給機構Ｂを構成する加熱缶４および導湯管10等が
配置されている。この内缶式間欠熱湯補給機構Ｂを図14
に基づき説明すると、加熱缶４の天面に導湯管10が接続
されており、該導湯管10の下端には開閉弁11が取付けら
れている。この開閉弁11は熱湯の高温（例えば90℃）を
感知して開弁し、それ以下の温度を感知しているときは
閉弁する制御弁である。５は加熱缶４の内部に配置され
た主熱源としてのヒーターである。この間欠熱湯補給機
構Ｂでは、加熱缶４内の水または湯を加熱して熱湯に沸
かし上げると開閉弁11が開いて、熱湯が導湯管10を通っ
て上方に送られる。熱湯を上昇させた後は加熱缶４の下
方から水または湯が入り、水の低温を感じて開閉弁11が
閉じるので、加熱缶４内のヒーター５によって効率よく
水または湯が熱湯に沸き上げられる。

【００２１】なお、内缶式間欠熱湯給湯器としては、図
14の例に限らず図15に示す加熱導湯管20を用いたもので
あってもよい。この例は、１本の直管で構成した加熱導
湯管20の内部に開閉弁11を入れ、その下方にヒーター５
を配置したものである。この例では、開閉弁11より下方
の部分が図14の加熱缶４の機能を果すので、同様に熱湯
を間欠的に沸かし上げ、上方に送ることができる。

【００２２】再び図12に基づき説明すると、貯湯タンク
１の下方には図示の熱交換器41を用いた補助熱源40ａが
取付けられる。また、このほか図５〜８に示す補助熱源
40ｂ〜40ｅのいずれも任意に採用することができる。さ
らに図13に示すように、ケーシング47で貯湯タンク１を
囲み、貯湯タンク１の表面にフィン48を取付け、ケーシ
ング47内に各種の熱媒体を通す補助熱源40ｆを用いても
よい。また、ケーシング47を有するタイプには図10〜11
に示す他の補助熱源40ｇ，40ｈのいずれも任意に採用す
ることができる。

【００２３】つぎに、図12に基づき本実施例の給湯装置
全体の働きを説明する。図12は貯湯タンク１内の上方部
分に熱湯HWが順にａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと間欠的に補給さ
れ貯えられている状態を示している。間欠熱湯補給機構
Ｂが作動すると、貯湯タンク１の上方から順次熱湯HWを
補給していき、熱湯HWは、間欠熱湯補給機構Ｂの加熱缶
４の底部の位置まで貯えられる。最下層の熱湯ａの下方
は補助熱源40ａで加温されただけの湯MWが貯えられてい
る。この湯MWと熱湯HWとは密度が違うので互いに混じり
合うことはない。この状態から給湯栓16を開くと貯湯タ
ンク１の上方より熱湯HWが取り出され、下方の給水管13
より水が補給される。その新しく補給された水は補助熱
源40ａにより加温される。また、補給された水によって
湯MWが加熱缶４の底部より上方位置まで押し上げられ
る。そのとき間欠熱湯補給機構Ｂを作動させると、加熱
缶４内下部より入った湯MWが再び加熱される。このよう
に加熱缶４内では、水でなく中温の湯MWを沸かすので、
熱湯HWを沸かし上げるまでのヒーター５に通電する電力
が少なくてすむ。

【００２４】（第３実施例）本実施例は貯湯タンクが横
型１個、間欠熱湯補給機構が外缶式の例である。図16に
基づき説明すると、本実施例は貯湯タンク１が横型に代
ったほかは図１〜２に示す前記第１実施例と実質的に同
様であるので、同一部品に同一符号を付して説明を省略
する。また、補助熱源としては、図示の熱交換器41を用
いた補助熱源40ａのほか、図５〜８に示す補助熱源40ｂ
〜40ｅを用いることができる。さらに、図17に示すよう
にケーシング47を用いた補助熱源40ｆを用いてもよく、
さらにこの代りに補助熱源40ｇ，40ｈを用いてもよい。
本実施例においても、補助熱源40ａ〜40ｈによって水Ｗ
を湯MWに加温しておけるので、主熱源であるヒーター５
の使用電力が少なくなるという利点がある。

【００２５】（第４実施例）本実施例は貯湯タンクが横
型１個、間欠熱湯補給機構が内缶式の例である。図18に
基づき説明すると、本実施例は間欠熱湯補給機構Ｂが内
缶式に代ったほかは、図16〜17に示す第３実施例と実質
的に同様であるので、同一部品に同一符号を付して説明
を省略する。また、補助熱源としては、図示の熱交換器
41を用いた補助熱源40ａのほか、図５〜８に示す補助熱
源40ｂ〜40ｅを用いることができる。さらに、図19に示
すようにケーシング47を用いた補助熱源40ｆを用いても
よく、さらにこの代りに補助熱源40ｇ，40ｈを用いても
よい。本実施例においても、補助熱源40ａ〜40ｈによっ
て水Ｗを湯MWに加温しておけるので、主熱源であるヒー
ター５の使用電力が少なくなるという利点がある。

【００２６】（他の実施例）前記各実施例は貯湯タンク
１が１個の例であったが、これに限ることなく２個以上
を連結したものであってもよい。また、外缶式間欠熱湯
補給機構Ａの加熱タンク６も２個以上を用い、給湯接続
管25で互いに連結して貯湯タンク１に熱湯を送るように
したものも用いられる。さらに２個以上の貯湯タンクと
２個以上の加熱タンク６を組合せてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、より早く高温の熱湯を
貯湯でき、かつ消費電力の少ない省エネルギー型の即熱
式給湯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる節電型即熱式給湯
装置の説明図である。

【図２】図１の即熱式給湯装置の出湯加熱作用の説明図
である。

【図３】取水管30の説明図である。

【図４】図１に示す間欠熱湯給湯器Ａの拡大説明図であ
る。

【図５】補助熱源40ｂの説明図である。

【図６】補助熱源40ｃの説明図である。

【図７】補助熱源40ｄの説明図である。

【図８】補助熱源40ｅの説明図である。

【図９】補助熱源40ｆの説明図である。

【図10】補助熱源40ｇの説明図である。

【図11】補助熱源40ｈの説明図である。

【図12】本発明の第２実施例であって補助熱源40ａを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【図13】本発明の第２実施例であって補助熱源40ｆを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【図14】間欠熱湯給湯機構Ｂの一例の説明図である。

【図15】間欠熱湯給湯機構Ｂの他の例の説明図である。

【図16】本発明の第３実施例であって補助熱源40ａを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【図17】本発明の第３実施例であって補助熱源40ｆを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【図18】本発明の第４実施例であって補助熱源40ａを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【図19】本発明の第４実施例であって補助熱源40ｆを用
いた節電型即熱式給湯装置の説明図である。

【符号の説明】

１貯湯タンク５ヒーター６
加熱タンク 11 温度感知開閉弁 13 給水管 15
採湯管 16 給湯栓 24 給水接続管 25
給湯接続管Ａ間欠熱湯給湯器Ｂ間欠熱湯給湯機構 40
ａ〜40ｈ補助熱源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯湯タンクと、電気ヒーターを主熱源とし
前記貯湯タンクの上方から順に熱湯を間欠的に補給して
いく間欠熱湯補給機構と、前記貯湯タンク内に貯えられ
ている熱湯より下方に貯えられる水を加温する補助熱源
とからなることを特徴とする節電型即熱式給湯装置。