貯湯式電気温水器

【課題】小型且つ簡単な構造で、貯湯タンクから高温の湯を安定して押し出す性能を高めた貯湯式電気温水器を提供すること。
【解決手段】貯湯タンクは、入水部と、出湯部と、入水部と出湯部との間に形成された貯湯部と、貯湯部の厚さ方向に対して略垂直な方向に蛇行する蛇行流路を貯湯部の内部に形成するように貯湯部の内部を仕切る仕切り壁部と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式電気温水器に関し、特に扁平箱形の貯湯タンクを備えた貯湯式電気温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式電気温水器を高さが小さいスペースに設置するためには、貯湯タンクを薄くする必要がある。しかし、一般的な円筒形状のタンクと比較して、広い面を下にして設置した薄型タンク（寝かせ置きの薄型タンク）は、タンク内に給水を行ってタンク外に湯を押し出す際に、給水された比較的低温の水が高温の湯に混ざって出水されやすい。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、偏平箱形のタンク内に仕切りを設けて、タンクの厚み方向に沿って交互に流れが反転する流路をタンク内に形成することで、タンク内への給水時に、給水された水と、出湯される湯との混合を抑えんとする技術が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１では、扁平箱形のタンクの厚さ方向（上下方向）に方向が反転する流路が形成されており、幅方向（短手方向）全体にわたって流路が形成されているため流路面積が比較的大きくなりがちであり、流路断面積を小さくするには、特許文献１の図５に開示されるように、幅方向を分断するように長手方向に延在した仕切りをさらに設ける必要があり、コストアップや製造が困難になるという問題がある。また、特許文献１では、タンクの外部に、別途、加熱手段を設けており、装置全体の大型化及び構造の複雑化につながる。
【特許文献１】特開２００２−８９９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、小型且つ簡単な構造で、湯の「押し出し効率」すなわち高温の湯を安定して押し出す性能を高めた貯湯式電気温水器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、扁平箱形の貯湯タンクを備えた貯湯式電気温水器であって、前記貯湯タンクは、入水部と、出湯部と、前記入水部と前記出湯部との間に形成された貯湯部と、前記貯湯部の厚さ方向に対して略垂直な方向に蛇行する蛇行流路を前記貯湯部の内部に形成するように前記貯湯部の内部を仕切る仕切り壁部と、を有することを特徴とする貯湯式電気温水器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型且つ簡単な構造で、所望の温度の湯の押し出し効率を高めた貯湯式電気温水器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンク１０の模式斜視図である。
図２は、同貯湯タンク１０の内部を表す模式平面図である。
【００１０】
貯湯タンク１０は、６つの平面部１０ａ〜１０ｆを有する直方体状の扁平箱形を呈する。貯湯タンク１０の内部には、複数の仕切り壁部４、５で仕切られた貯湯部６が形成されている。長手方向の両端に形成された２つの平面部１０ｃ、１０ｄのうち、一方の平面部１０ｃには、貯湯部６と、貯湯タンク１０の外部に設けられる入水流路と、を連通させる入水部１１が設けられている。他方の平面部１０ｄには、貯湯部６と、貯湯タンク１０の外部に設けられる出湯流路と、を連通させる出湯部１２が設けられている。
【００１１】
貯湯部６は、複数の仕切り壁部４、５によって、入水部１１と出湯部１２との間に形成された蛇行流路として設けられている。仕切り壁部４、５は、貯湯タンク１０の最も広い平面部１０ｅ、１０ｆに対して略垂直に厚さ方向に延在する矩形板状を呈する。そして、貯湯部６の内部には、貯湯部６の厚さ方向に対して略垂直な方向に蛇行する蛇行流路が形成される。ここで、貯湯部６の厚さ方向とは、貯湯タンク１０の最も広い平面部１０ｅ、１０ｆに対して垂直な方向をいうものとする。
【００１２】
仕切り壁部４の４つの縁部のうち３つの縁部は、それぞれ、平面部１０ａ、１０ｅ、１０ｆに接して、それら平面部１０ａ、１０ｅ、１０ｆとの間に隙間を形成していない。仕切り壁部４は平面部１０ｂには接しておらず、仕切り壁部４と平面部１０ｂとの間には隙間が形成されている。仕切り壁部４は、長手方向にみた仕切り壁部４の両側の空間を仕切っているが、その仕切り壁部４の両側の空間は、仕切り壁部４と平面部１０ｂとの間の隙間を通じて連通される。
【００１３】
仕切り壁部５の４つの縁部のうち３つの縁部は、それぞれ、平面部１０ｂ、１０ｅ、１０ｆに接して、それら平面部１０ｂ、１０ｅ、１０ｆとの間に隙間を形成していない。仕切り壁部５は平面部１０ａには接しておらず、仕切り壁部５と平面部１０ａとの間には隙間が形成されている。仕切り壁部５は、長手方向にみた仕切り壁部５の両側の空間を仕切っているが、その仕切り壁部５の両側の空間は、仕切り壁部５と平面部１０ａとの間の隙間を通じて連通される。
【００１４】
このような仕切り壁部４と、仕切り壁部５とが、長手方向に所定間隔を隔てて交互に設けられている。
【００１５】
貯湯タンク１０の長手方向の略中央における貯湯部６内には、仕切り壁部４、５に対して略平行に設けられ、矩形板状を呈するヒータｈが設けられている。ヒータｈとしては、例えば、セラミックヒータ、あるいは、真鍮、鉄、アルミニウムなどにシーズヒータを鋳込み板状に加工した鋳込みヒータなどを用いることができる。
【００１６】
ヒータｈは、例えば、仕切り壁部４に挟まれるように、且つこれら仕切り壁部４に対して離間して設けられている。そして、ヒータｈは、長手方向にみたヒータｈの両側の空間を仕切っているが、そのヒータｈの両側の空間は、ヒータｈと平面部１０ａとの間の隙間を通じて連通される。ヒータｈは、貯湯部６内の水を加熱する機能を有し、さらに、仕切り壁部４、５と共に蛇行流路の壁部としても機能する。
【００１７】
図３は、貯湯タンク１０の分解斜視図である。
図４（ａ）は、仕切り壁部５を正面から見た模式図であり、図４（ｂ）は、仕切り壁部４を正面から見た模式図である。
【００１８】
貯湯タンク１０は、例えば、厚さ方向の半分の位置で分割した２つの分割体２０ａ、２０ｂを組み合わせて扁平箱形にされる。図４（ａ）に表されるように、仕切り壁部５は、平面部１０ｂ側に寄せられて設けられ、仕切り壁部５と平面部１０ａとの間には隙間が形成される。図４（ｂ）に表されるように、仕切り壁部４は、平面部１０ａ側に寄せられて設けられ、仕切り壁部４と平面部１０ｂとの間には隙間が形成される。
【００１９】
貯湯タンク１０および仕切り壁部４、５は、樹脂であっても、金属であってもよい。貯湯タンク１０および仕切り壁部４、５を樹脂から構成した場合、一体成形が可能で製造性がよい。貯湯タンク１０および仕切り壁部４、５を金属により構成した場合、熱伝導率が高いため、沸き上げ効率が向上する。またこの場合、ヒータｈは、仕切り壁部５と同じように取り付けることがきる。すなわち、ヒータｈの４つの縁部のうち３つの縁部は、それぞれ、平面部１０ｂ、１０ｅ、１０ｆに接して、それら平面部１０ｂ、１０ｅ、１０ｆとの間に隙間を形成していない（図１参照）。そして、ヒータｈは、平面部１０ａには接しておらず、ヒータｈと平面部１０ａとの間には隙間が形成されている。ヒータｈが金属製の貯湯タンク１０と接触することで、熱伝導により、「沸き上げ効率」すなわち均一に沸き上がる効率が増す。
【００２０】
貯湯タンク１０および仕切り壁部４、５に用いられる樹脂材料としては、例えば、ＰＰＳ（polyphenylene sulfide）樹脂が挙げられる。また、貯湯タンク１０および仕切り壁部４、５に用いられる金属材料としては、ステンレス、銅などが挙げられる。
【００２１】
入水部１１を通じて貯湯部６内に入水された水は、ヒータｈによって例えば８５℃程度に加熱され貯湯部６内に貯められる。そして、湯の使用時には、入水部１１から水が入水され、これにより貯湯部６における出湯部１２近傍の湯が出湯部１２から押し出されて、図示しない配管等を介して使用者の元に出湯される。
【００２２】
このとき、入水部１１から貯湯部６内に入水した水は、仕切り壁部４、５およびヒータｈによって形成された蛇行流路を進む。すなわち、入水部１１から入水した水は、仕切り壁部４、５、ヒータｈにガイドされて、貯湯タンク１０の短手方向に進みつつ、仕切り壁部４と平面部１０ｂとの間の隙間、仕切り壁部５と平面部１０ａとの隙間、ヒータｈと平面部１０ａとの隙間を介して隣のレーン（仕切り空間）に移り、貯湯タンク１０の厚さ方向に対して略垂直な方向を蛇行しながら進む。
【００２３】
このように、入水部１１から貯湯部６内に入水した水が、流路断面積が比較的小さい蛇行流路を蛇行しながら出湯部１２側に向けて進むため、入水部１１から入水された比較的低温の水が、出湯部１２近傍の湯と混ざりにくくでき、出湯部１２から出湯される湯の温度低下を防げる。すなわち、出湯部１２からの湯の押し出し効率の低下を防げる。
【００２４】
また、入水部１１から貯湯部６内に入水した水が蛇行する方向を、貯湯タンク１０の厚さ方向に対して略垂直な方向とすることで、厚さ方向に蛇行させる特許文献１に比べて、より少ない仕切り壁部の数で流路断面積を小さくすることが可能になり、コスト低減や生産性向上が図れる。
【００２５】
またさらに、貯湯タンク１０を寝かせ置きした場合、すなわち、平面部１０ｅ、１０ｆが略水平方向となるように配置した場合、貯湯タンク１０内の水は、仕切り壁部４、５により形成される蛇行流路に沿って、略水平方向に蛇行しながら貯湯タンク１０の中を進む。つまり、貯湯タンク１０の中の水は、鉛直方向に沿った流れ成分が少ない。このため、流れ方向の断面積が小さいことにより、湯と水とが混ざり合うことを抑制する効果に加え、自然対流の影響を受けにくく、安定して湯を押し出すことができる。
【００２６】
一方、特許文献１に開示されたタンクの場合、寝かせ置きにすると、本実施例と比較して流れ方向の断面積が大きいことに加え、鉛直方向に沿って上下に反転する流路がタンク内に形成される。しかしこの場合、鉛直下方に流れる時に、冷水のほうが温水よりも先に進む現象が生じやすい。その結果として、温水はタンク内に取り残されたまま冷水が先に流出するという傾向がある。
これに対して、本実施形態によれば、貯湯タンク１０を寝かせ置きした場合に、タンク内の水は鉛直方向には蛇行せず、水平方向に蛇行する。従って、温水と冷水の逆転は生じにくい。
【００２７】
また、貯湯タンク１０を、例えば、平面部１０ｅまたは平面部１０ｆを下にして寝かせ置き設置した場合、板状のヒータｈが、設置面から上方に延在する構成となるので、貯湯部６内の水を設置面から加熱することができ、高温流体の自然対流により低温になりがちな設置面近傍領域の温度低下を抑制でき、ヒータｈによる水の沸き上げ効率が向上する。さらに、特許文献１に開示されたタンクの場合、寝かせ置きにすると、板状のヒータにより、設置面から加熱しても、仕切りが高温流体の自然対流を塞き止める形状となっているため、均一に沸き上げることはできないのに対して、本実施例の場合、仕切り壁が自然対流を塞き止めることがなく、均一に沸き上げることが可能となる。また、そのヒータｈは、貯湯部６内で蛇行流路の壁部の一部として設けられていることで、コンパクト且つ簡単な構造となる。
【００２８】
また、仕切り壁部４、５は、薄型扁平状の貯湯タンク１０の強度を高める補強リブとしても機能し、耐水圧性も向上できる。
【００２９】
貯湯タンク１０の設置形態としては、例えば、平面部１０ｅまたは平面部１０ｆを、上または下にした寝かせ置きが考えられる。この寝かせ置きの場合、例えば、公共の洗面施設における洗面カウンターの裏に、外部に露出させずに設置することができ、公共空間における意匠性が高まる。また、貯湯タンク１０を、例えば家庭における洗面台やキッチンの下の収納スペースに設置する場合には、薄型化により、洗面台下やキッチン下の収納スペースを圧迫せず、収納性が向上する。
【００３０】
また、図５に表されるように、入水部１１を下に、出湯部１２を上にして、貯湯タンク１０を縦置きに設置してもよい。この場合、高温流体の自然対流による上昇により、出湯部１２近傍の湯の温度低下を抑制できるので、出湯部１２からの湯の押し出し効率がより高まる。
【００３１】
この縦置きの場合、例えば、洗面施設における鏡の裏に設置することで、貯湯タンク１０からの熱を利用して鏡の曇り止めが期待できる。
【００３２】
図１０は、貯湯部６の蛇行流路の第１レーン（入水部１１からの水が最初に入水される流路）に、水抜き口２５を設けた具体例を表す。その水抜き口２５には、水抜き栓２３によって開閉される水抜き管２４が接続されている。
【００３３】
水抜き口２５を、貯湯部６の蛇行流路の第１レーンに設けることで、貯湯タンク１０を、図１０に表されるように寝かせ置きに設置した場合でも、図１１に表されるように縦置きに設置した場合でも、いずれの場合でも、重力の作用により、貯湯部６内の水を抜くことができるため、寝かせ置きおよび縦置きの両方の設置形態の併用が可能になる。
【００３４】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前述したものと同様の要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンク２１の模式斜視図である。
【００３６】
本実施形態では、ヒータｈを、入水部１１の近傍に設けている。具体的には、入水部１１からの水が最初に入水される流路（第１レーン）の壁部に相当する位置に、ヒータｈを設けている。
【００３７】
入水部１１の近傍にヒータｈがあることで、貯湯部６への入水後に入水部１１近傍に貯まった比較的低温の水から沸き上げることができ、効率がよい。
【００３８】
また、図７は、貯湯タンク２１を縦置きに設置した状態を表す模式斜視図である。
この場合も、貯湯部６への入水後に入水部１１近傍に貯まった比較的低温の水から沸き上げることができ効率がよく、さらに、高温流体の自然対流による上昇によって、貯湯部６の大部分を占めるヒータｈの上方を効率よく加温することができる。
【００３９】
［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンク３１の模式斜視図である。
図９は、同貯湯タンク３１を縦置きに設置した状態を表す模式斜視図である。
【００４０】
本実施形態では、複数のヒータｈを、入水部１１と出湯部１２とを結ぶ方向に分散配置して設けている。具体的には、３つのヒータｈを、それぞれ、入水部１１の近傍、出湯部１２の近傍、貯湯タンク３１の長手方向（入水部１１と出湯部１２とを結ぶ方向）の略中央に設けている。
【００４１】
入水部１１の近傍に設けたヒータｈは、例えば、入水部１１から数えて１番目のレーンの壁部に相当する位置に設けられている。
【００４２】
一方、出湯部１２の近傍、および貯湯タンク３１の長手方向の略中央に設けたヒータｈは、例えば、出湯部１２から数えて２番目のレーンと６番目のレーンの壁部に相当する位置に設けられている。
【００４３】
このように、複数のヒータｈを分散配置することで、貯湯部６全体が均等に沸き上がり、沸き上げ効率のさらなる向上が図れる。また、複数のヒータｈを分散配置した場合、各ヒータｈの発熱量も分散させれば、すなわち１つのヒータｈで貯湯部６全体を所望の温度に加熱する場合におけるそのヒータｈの発熱量に対して、３つの各ヒータｈの発熱量を例えば１／３にすることで、貯湯部６の過度の昇温を抑えられ、貯湯タンクの耐熱性や、装置の安全性が高まる。
【００４４】
また、複数のヒータｈを分散配置した場合、図９に表されるように、貯湯部６内における各ヒータｈの近傍に、その近傍の温度を測定する温度センサ２２を設け、この温度センサ２２の温度測定結果を受けて、例えば、所望の温度より低い測定温度であったセンサ近傍のヒータｈのみを動作させる制御を行えば、無駄な電力消費を抑えて効率のよい加熱・保温を行える。
【００４５】
次に、図１２は、厚さ６０ｍｍ、長手方向長さ２５０ｍｍ、短手方向長さ２００ｍｍの扁平直方体状の貯湯タンク内の３リットルの水を８５℃まで沸き上げた後、入水部から１．４３リットル／分で給水したときの、出湯部から出湯された湯の出湯温度の時間変化を表すグラフ図である。横軸は時間（秒）を、縦軸は出湯部からの出湯温度（℃）を表す。
【００４６】
この図１２の結果より、貯湯部に仕切り壁部を設けた場合には、寝かせ置き設置および縦置き設置の両方とも約９０秒程度の間、８５℃の出湯温度が持続する。これに対して、仕切り壁部を設けなかった場合には、仕切り壁部を設けた場合よりも、８５℃の湯の出湯時間が短い。特に、仕切り壁部を設けずに寝かせ置き設置した場合には、３０〜３５秒程度しか８５℃の出湯時間が続かない。
【００４７】
［第４の実施形態］
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る貯湯タンクの内部を表す模式平面図である。
【００４８】
仕切り壁部はおよびヒータは、図１３に表されるように、貯湯タンクの長手方向に沿って延在させてもよい。すなわち、貯湯タンクにおける長手方向の両端の平面部１０ｃ、１０ｄの一方の平面部１０ｃから、仕切り壁部３４が、他方の平面部１０ｄに向けて延在し、仕切り壁部３４と他方の平面部１０ｄとの間には隙間が形成されている。仕切り壁部３５は、仕切り壁部３４が接する一方の平面部１０ｃに対向する他方の平面部１０ｄから一方の平面部１０ｃに向けて延在し、仕切り壁部３５とその一方の平面部１０ｃとの間には隙間が形成されている。これら仕切り壁部３４、３５が、貯湯タンクの短手方向に交互に配設されている。
【００４９】
ヒータｈは、貯湯タンクの短手方向の略中央に配設され、例えば、入水部１１から数えて７番目のレーンの壁部に相当する位置に設けられている。
【００５０】
［第５の実施形態］
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る貯湯タンクの分解斜視図である。
本実施形態においては、ヒータｈは、貯湯タンク１０の外側に設けられている。より具体的には、板状のヒータｈは、貯湯部６の厚さ方向に対して垂直な側面、すなわち貯湯タンク１０の最も広い平面部１０ｆに隣接している。例えば、ハンダや熱伝導性のよい接着剤などにより板状のヒータｈを金属製の貯湯タンク１０の側面に接着することで、ヒータｈの熱を貯湯タンク１０に伝えることができる。そして、この場合、貯湯タンク１０内に設けられた壁部４が熱伝導フィンとしての役割を果たし、タンク内の水を均一に高い効率で沸き上げることができる。また、図１４に例示した如く、ヒータｈを鉛直下方にして貯湯タンク１０を寝かせ置きした場合、ヒータｈから上方に向かう熱流を効率的に貯湯タンク１０に伝えることができ、さらに効率よく沸き上げることができる。
【００５１】
なお、本実施形態において、ヒータｈは貯湯タンク１０の平面部１０ｆの全体に隣接させてもよいが、その代わりに、例えば、入水部１１の近傍において隣接させたり、平面部１０ｆの複数の部分に分けて隣接させてもよい。
【００５２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンクの模式斜視図である。
【図２】同貯湯タンクの内部を表す模式平面図である。
【図３】同貯湯タンクの分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、仕切り壁部５を正面から見た模式図であり、（ｂ）は、仕切り壁部４を正面から見た模式図である。
【図５】同貯湯タンクを縦置きにした設置形態を表す模式斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンクの模式斜視図である。
【図７】同貯湯タンクを縦置きにした設置形態を表す模式斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る貯湯式電気温水器における貯湯タンクの模式斜視図である。
【図９】同貯湯タンクを縦置きにした設置形態を表す模式斜視図である。
【図１０】水抜き機構を設けた貯湯タンクを寝かせ置きに設置した状態を表す模式斜視図である。
【図１１】水抜き機構を設けた貯湯タンクを縦置きに設置した状態を表す模式斜視図である。
【図１２】出湯温度の時間変化を表すグラフ図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る貯湯タンクの内部を表す模式平面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る貯湯タンクの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
４，５…仕切り壁部、６…貯湯部、１０…貯湯タンク、１１…入水部、１２…出湯部、２２…温度センサ、２３…水抜き栓、３４，３５…仕切り壁部、ｈ…ヒータ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平箱形の貯湯タンクを備えた貯湯式電気温水器であって、
前記貯湯タンクは、
入水部と、
出湯部と、
前記入水部と前記出湯部との間に形成された貯湯部と、
前記貯湯部の厚さ方向に対して略垂直な方向に蛇行する蛇行流路を前記貯湯部の内部に形成するように前記貯湯部の内部を仕切る仕切り壁部と、
を有することを特徴とする貯湯式電気温水器。
【請求項２】
前記貯湯タンクの内部に設けられたヒータをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式電気温水器。
【請求項３】
前記ヒータは、前記仕切り壁部と共に前記蛇行流路の壁部を形成する板状体であることを特徴とする請求項２記載の貯湯式電気温水器。
【請求項４】
前記貯湯タンクの側面のうちで、前記貯湯部の前記厚さ方向に対して垂直な側面に隣接して設けられたヒータをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式電気温水器。
【請求項５】
前記ヒータを、前記入水部の近傍に設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の貯湯式電気温水器。
【請求項６】
前記ヒータを、前記入水部と前記出湯部とを結ぶ方向に分散配置して複数設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の貯湯式電気温水器。

【図１】