JPS63105362A - 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ャ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罠貯溜し、給湯時に湯をタ
ンクから外部へ排出するものである。

［発明が解決しようとする問題点コ しかして、電気温水器に対しては給湯時に湯を立上シ曳
＜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、タンク内に貯溜す
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１）シ、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彦うためＫは、大量の
湯を貯溜することになシ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、場所によっては電気温水器の設置が困難に
なるという問題がある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、小形で大
きな容量の蓄熱を行なうことができ、さらに給湯能力を
一定に保持するととができる蓄熱式の電気温水器を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段と作用コ本発明の電気温
水器は、固体蓄熱体と、この固体蓄熱体を加熱して蓄熱
させる電気ヒータと、前記固体蓄熱体に向けて空気を送
る送風機と、この送風機により送られて前記固体蓄熱体
で加熱された空気と水との間で熱交換を行ない前記水を
温水とする熱交換器とを備え、前記固体蓄熱体の温度に
応じて前記固体蓄熱体に向けて送る空気のに４に流量を
変化させる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
熱体を用いることにより小形化を図シ、さらに固体蓄熱
体の温度変化に応じて固体蓄熱体へ送る空気の蚕供流量
を調節して、固体蓄熱体の温度変化に関係なく給湯能力
を一定に保持できるようＫしたものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を因習を参照して説明する。

第１図ないし第３図は本発明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１　ａ　、　１　ｂ　、　１　ｃ
。

１ｄおよび天井壁１・を構成している。底壁１ｂは金属
板で形成されている。

ケース１０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ット３が設けてあシ、この蓄熱体
ユニット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ＩＫおける対向する側壁１ｍ
、Ｉｂの中央部間には上下方向中間位置に断熱材ノ苧ネ
ル５が架設してあシ、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
および横方向平行く並べて組合せた状態で載厚さ方向（
長手方向に対して直角方向）に沿い両方の側面間を貫通
して形成しである。そして、蓄熱体ユニット３１Ｃおい
て上下および両側に隣接して積重なりた各固体蓄熱体４
に形成された溝６が組合さシ、蓄熱体ユニット３全体と
して各積重段の境界部毎にケース１の側壁１ｍ、ｌｂと
平行に並んでユニッ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、蓄熱体ユニット３の各積重
段において互いに隣接する各固体蓄熱体４０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１ｍ、Ｉｂ
間に並ぶ固体蓄熱体４全体にわたシ長さ方向に溢って設
けてあシ、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ｉａ。

１ｂの間を１往復して側壁１ａ、Ｉｂ間に並ぶ各固体蓄
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８０両端部はケース１の側壁１１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。

ケース１の内部においては、蓄熱体ユニット３の下方の
下部空間１１すなわち断熱材ノ４ネル５とケース１の底
壁１ｂとの間の空間と、蓄熱体ユニット３の側方の側部
空間１２．１３すなわち蓄熱体ユニット３とケース１の
側壁ｉｏ、ｌｄとの間の空間と、蓄熱体ユニット３の上
方の上部空間１４すなわち蓄熱体ユニット３とケース１
の天井壁１ｅとの間の空間とが相互に連通して存在して
おシ、また前記蓄熱体ユニット３の空気孔７と前記側部
空間１２．１３とが相互に連通している。

そして、前記各空間１１〜１４と蓄熱体ユニット３の空
気孔７とによりケース１内部の空気を循環させる空気通
路１５が形成されている。

ケース１の内部の下部空間１１において、一方の側部空
間１２の下方に位置する箇所すなわち下部空間１１と側
部空間が交差する角部には、空気通路１５内の空気を送
風循環させるための送風機１６が設置しである。この送
風機１６は例えば多翼の回転諷１８を備えたシロッコフ
ァンで、との送風機１６０ケース１７の吸引口１７ａは
下部空間１１１１Ｃ１吐出口１７ｂは側部空間１２に夫
々向けて設けられている。送風機１６を回転駆動するモ
ータ１９はケース１の側壁ＩＣの外部に設置してあシ、
このモータ１９の駆動軸と送風機１６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１９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１ノの中央部に
は温水を得るための熱交換器２０が設置しである。この
熱交換器２Ｑは、水を流すための水流管２ノと、ケース
１の空気通路１５を流れる空気と接触する多数の伝熱フ
ィン２２とで構成されている。水流管２１はケース１の
側壁７８゜１ｂの間に蛇行して配設され、両端部が前記
一方の側壁１ａを貫通して外部へ導出され、且つ伝熱フ
ィン２２は水流管２１に取付けられて側壁１ｍ。

ｌｂ間に並べて配設しである。ケース１の側壁１ａの外
部には給水管２３と給湯管２４が配設しである。給水管
２３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２１の一端部に接続し、給水管２３の他
端部は図示しない給水源すなわち水道管に接続しである
。給湯管２４の一端部はケース１の側壁１＆から導出し
た水流管２ノの他端部と接続しておシ、給湯管２４の他
端部には弁２５を介して蛇口２６が接続しである。なお
、２２はケース１の外部に設けたポンプで、このポンプ
２７は給水管２３に接続されている。

次にこの蓄熱式電気温水器における制御について説明す
る。

固体蓄熱体４は、電気ヒータ８により一定時間加熱して
所定最高温度となるように蓄熱する。

固体蓄熱体４の温度は温度センサー２８で検出する。

送風機１６は、給湯時すなわち熱交換器２０の水流管２
１に水が流れている時にのみ回転駆動され、給湯を行な
わない時すなわち前記水流管２１に水が流れていない時
には、空炊きを防止するために駆動を停止する。水流管
２１における水の流れは給水管２３に設けたフロースイ
ッチ２９で行なう。給湯管２４から排出する湯の流量す
なわち前記水流管２ノを流れる水の流量は弁ｚ５により
調節し、この水の流量に応じて湯の温度が設定される。

湯の温度は給湯管２４に設けた温度センサー３０で検出
する。

そして、送風機１６は給湯能力を一定に保持するために
、固体蓄熱体４の温度に応じて上限回転数を変化させ、
且つ得ようとする湯の温度に応じて前記上限回転数以下
で回転数を変化させる。

こζで、送風機１６の運転条件と給湯能力との関連につ
いて説明を加える。給湯能力は、水と湯との温度差が最
大の時における給湯量を示し、さらに最高湯温度および
最大流量の時における給湯時間を示している。例えば入
口２０℃の水を７０℃まで昇温して１５１／分で８０分
間給湯できるものとする。！た、給湯能力との関係で固
体蓄熱体４の温度範囲を決める。例えば１５０℃〜６５
０℃とする。さて、固体蓄熱体４により加熱される空気
側の熱量は、固体蓄熱体４の温度と空気の流量により規
定される。また、熱交換器２０での空気と水との熱交換
によυ得られる湯側の熱量は、給水部と給湯部との間の
温度差と水の流量とにより規定される。そして、前記空
気側の熱量の大きさにより給湯能力が規定される。しか
るに、固体蓄熱体１は電気ヒータ８の加熱による蓄熱が
終了した時点での温度が最高であシ、それ以後時間の経
過に伴い放熱によりて温度が徐々に低下していく。

このため、空気を送る流量を一定とした場合には固体蓄
熱体４の温度変化（温度低下）に応じて空気側の熱量の
大きさが変化（低下）し、これに伴い給湯能力が影響を
受けてその大きさが変化（低下）する。そこで、本発明
では固体蓄熱体４の温度変化に応じて空気のセ卿流量を
変化させるととにより、空気側の熱量を固体蓄熱体４の
温度変化にかかわらず一定とし、これによって給湯能力
を一定の大きさに維持する。すなわち、具体的には固体
蓄熱体４の温度が最低の時に、送風機１６の回転数を最
大に設定して空気の−ｊｅ４に流量を最大とし、且つ固
体蓄熱体４の温度が上昇する毎に送風機１６＝藺回転数
を前記最大回転数から順次低下させて空気の→流量を低
下させ、固体蓄熱体４の温度が最高の時に、送風機１６
の上限回転数を最も小さくして空気のセ衝魂量を最小と
する。なお、固体蓄熱体４の温度に応じた各上限回転数
は、所定の給湯能力を一定に維持できる大きさとする。

第４図は固体蓄熱体の温度と送風機の上限回転数との関
係の一例を示す線図である。そして、固体蓄熱体４の各
温度段階毎にその温度に応じて設定した上限回転数の範
囲内において、得ようとする湯の温度に応じた空気の流
量（風量）を得るように送風機１６の回転数を調節する
。なお、送風機１６の回転数の制御は前記制御回路によ
り行なうものである。

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
ニット３の各固体蓋熱体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ζで、蓄熱体ユニット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
であるので、固体蓄熱体４全体を効率良く且つ充分に加
熱して蓄熱をさせることができる。

次に給湯を行なう場合には、給湯管２３に接続した弁２
５を開き、水道管から供給された水を給水管２３を通し
てケース１内部の熱交換器２０の水流管２１に流入させ
る。弁２５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２３１Ｃ
水が流れると７０−スイッチ２９がこれを検出し、フロ
ースイッチ２９の検出信号に基づいてモータ１９が起動
し固体蓄熱体４の温度に応じて規定される。送風機１６
の駆動によりケース１の空気通路１５にある空気が蓄熱
体ユニット３に向けて送られる。すなわち、空気はケー
ス１内部の下部空間１１、側部空間１２，１３、上部空
間１４および蓄熱体ユニット３の各固体蓄熱体４０間に
形成した多数の空気孔７を結ぶ空気通路１５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１６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、蓄熱体ユニット３の多数の空
気孔７を通る。空気社史気孔７を通る時に各固体蓄熱体
４０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
体ユニット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ＪＪＫ入シ、熱交換器２０１７（設
けた多数の伝熱フィン２２０間を通過する。この時、空
気が伝熱フィン２２に接触して、空気の熱が伝熱フィン
２２および水流管２１を介して水流管２１内を流れる水
に伝達する。と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
１６により送風される。湯は熱交換器２０の水流管２１
から給湯管２４を通シ蛇口２６から排出される。

一方、湯が給湯管２４を通ると湯温度調節用センサー３
０が湯の温度を検出し、このセンサー３０からの検出信
号に基づいてモータ１９の回転が制御されて送風機１６
の回転数が制御される。

すなわち、空気通路１５の空気が湯の温度に応じた流量
で流れるように送風機１６０回転翼１８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１５の空気の流量を連続的に
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、所望の任意の温度を立上シ曳＜連続
して容易に得ることができる。

また、前記固体蓄熱体４の温度変化に応じて送風機１６
の上限回転数を変化させ、空気通路１５を流れる空気の
士陽流量を変化させるように制御を行なうことにより、
給湯能力を一定レベルに維持して安定した給湯を行なう
ことができる。もし、このような制御を行なわない場合
には、例えば固体蓄熱体４の温度が高い時に送風機１６
の回転数も大きく給湯能力が高すぎるという事態が生じ
、この事態に合せて送風機１６の上限回転数を抑制する
と、固体蓄熱体４の温度が低下した時に、送風機１６の
回転数が小さすぎて給湯能力が不足することになシ、給
湯能力を一定に維持することができない。

そして、弁２５を閉じると熱交換器２０における水の流
通が停止する。この場合、フロースイッチ２９が給水管
２３における水の流通の停止を検出し、この７０−スイ
ッチ２９からの信号により送風機１６が駆動を停止して
空気通路１５での空気の循環も停止する。

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であシ、その蓄熱温度を５００℃以上
にすることができる。従りて、貯一式電気温水器に比し
て小型であシながら大きな蓄熱容量を得ることができる
。

なお、前述した実施例では空気通路での空気の流量を調
節するために送風機の回転数を変化させているがこれに
限らず、空気通路にダンパを設け、とのダンパの開度を
変化させて空気の流量をｖ４節するようにしても良い。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の電気温水器によれば、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た
ので、小形でアシながら大容量の蓄熱を行なえ、湯を立
上シ良く連続して供給することができる。しかも、固体
蓄熱体の温度変化にかかわらず給湯能力を一定に維持し
て安定した給湯を行なりことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明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図は縦断平面図、第
３図は横断面図、第４図は固体蓄熱体の温度と送風機の
回転数との関係を示す線図である。 １・・・ケース、３・・・蓄熱体ユニット、４・・・固
体蓄熱体、７・・・空気孔、８・・・電気ヒータ、１５
・・・空気通路、１６・・・送風機、２０・・・熱交換
器、２３川給水管、２４・・・給湯管。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体蓄熱体と、この固体蓄熱体を加熱して蓄熱させる電
   気ヒータと、前記固体蓄熱体に向けて空気を送る送風機
   と、この送風機により送られて前記固体蓄熱体で加熱さ
   れた空気と水との間で熱交換を行ない前記水を温水とす
   る熱交換器とを備え、前記固体蓄熱体の温度に応じて前
   記固体蓄熱体に向けて送る空気の流量を変化させること
   を特徴とする電気温水器。