(57)【要約】【課題】本発明は、給湯機を大型化せず、質量アップを最小限にして、加熱能力を高めることのできる給湯機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る給湯機は、内部に液体を貯留するタンク１と、タンク１の高さ方向上部に設けられる上部ヒータ部４とを備え、前記タンク１上部には、ヒータ５，６を取り付ける取付孔部８，９が間隔を空けて複数設けられ、前記上部ヒータ部４は、前記各取付孔部８，９にそれぞれ取り付けられる複数のヒータ５，６によって構成される。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を貯留するタンクと、タンクの高さ方向上部に設けられる上部ヒータ部とを備え、
前記タンク上部には、ヒータを取り付ける取付孔部が間隔を空けて複数設けられ、
前記上部ヒータ部は、前記各取付孔部にそれぞれ取り付けられる複数のヒータによって構成されることを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの外周方向の異なる位置に設けられる取付孔部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
【請求項３】
前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの高さ方向の異なる位置に設けられる取付孔部に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯機。
【請求項４】
前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの外周方向の異なる位置において高さ方向に少なくとも一部重複させて設けられる取付孔部に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯機。
【請求項５】
前記各ヒータは、タンク内部に突出して設けられ、液体を加熱する加熱部と、該加熱部を基端側で支持し、前記取付孔部を閉塞するように固定される支持部とを有し、
前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、支持部同士の間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯機としては、図５に示すように、タンク１０１内にヒータを配置するものが存在し、電気温水器とも呼ばれている。この種の給湯機は、一般的に、タンク１０１底部に給水口１０２，タンク１０１上部に出湯口１０３をそれぞれ設けて、タンク１０１底部から給水し、上部から出湯する構造となっている。また、例えば特許文献１に示すように、浴槽の追焚きや暖房を行うタイプの給湯機も存在し、このような給湯機では、タンク１０１内に貯湯されている高温湯と、浴槽水や暖房回路内水（不凍液等）とを熱交換器１１２，１１３にて熱交換することで暖房を行っている。なお、熱交換器１１２は、暖房回路１１５と接続されており、熱交換器１１３は、浴槽１１６と接続されている。なお、暖房回路１１５としては、パネルラジエータや床暖房などがある。
【０００３】
この給湯機におけるヒータへの通電は、深夜電力等、夜間の安価な電力を用いて行われており、ヒータへの通電を開始すると、ヒータにて加熱された湯の対流作用によってタンク１内に貯留した水がほぼ均一に加熱される。そして、所定の温度になるまで沸き上げ、翌日に使用する湯を夜間に蓄えておくようにしている。
【０００４】
ヒータはタンクの上部と下部に分けて設置されており、温水の出湯や、追焚き運転，暖房運転によりタンク１０１上部の湯温が下がった場合、上部ヒータ１０５を運転し、タンク１０１上部の湯温を高温に維持し、タンク１０１全体の湯温の低下を防止している。
【０００５】
なお、浴槽の追焚き運転は一時的に行われるものであるが、暖房運転は長時間行われることが多く、特に冬期はほぼ毎日２４時間運転となる。暖房運転をすると、冷えた暖房回路内水と熱交換を行うため、タンク１０１上部の湯温が低下する。このため、上部ヒータ１０５に通電し、タンク１０１上部の湯温低下を抑制，回復し、湯切れしないように通電を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１００９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近、熱的な容量の大きな給湯機を要求する動きがある。即ち、多量の温水を出湯した場合や、大きな暖房負荷を接続した場合、タンク１０１上部湯温の急速な低下に対し、上部ヒータ１０５を連続通電しても、湯温が維持できなくなり、タンク１０１全体の湯温が下がり、給湯や追焚きができない状況（いわゆる湯切れ）が発生することがある。
【０００８】
これに対応する方法としては、タンク１０１を大容量化し、蓄熱量を大きくする方法があるが、給湯機が大型化するため、設置スペースが制限される中では問題がある。
【０００９】
他の方法としては、出湯量や暖房負荷の大きさに合わせて上部ヒータ１０５の大容量化を行う方法がある。しかし、ヒータは、タンク１０１の側面に穴を開けてフランジを溶接した取付孔部に取り付けられるものである。従って、ヒータを大容量化するとヒータの重量が重くなるため、取付孔部１０８に過度な荷重がかかり、タンク１０１の耐久性に影響を与えるおそれがある。また、タンク１０１の板厚を上げる、フランジ強度を上げるなどの対応方法があるが、機器の質量が重くなり、搬入，据付が困難になるなどの問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、給湯機を大型化せず、質量アップを最小限にして、加熱能力を高めることのできる給湯機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】
【００１１】
本発明に係る給湯機は、内部に液体を貯留するタンクと、タンクの高さ方向上部に設けられる上部ヒータ部とを備え、前記タンク上部には、ヒータを取り付ける取付孔部が間隔を空けて複数設けられ、前記上部ヒータ部は、前記各取付孔部にそれぞれ取り付けられる複数のヒータによって構成されることを特徴とする。
【００１２】
上記給湯機によれば、上部ヒータ部を複数のヒータで構成することで、ヒータによってタンクに加えられる負荷を分散させつつも、上部ヒータ部の加熱能力を高めることができる。
【００１３】
なお、タンクを備える給湯機としては、タンク内に温水を貯湯する貯湯式電気温水器が一般的である。ただし、最近の給湯機では、タンクの温水を蛇口等の給湯端末等に直接出湯するのではなく、給湯端末に供給される水をタンク内の液体を用いて加熱するものも提案されている。この場合には、タンク内に貯留される液体は、熱媒体として機能するものであれば水以外のものであっても構わないものであり、本発明の給湯機には、このようなものも含まれる。
【００１４】
また、前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの外周方向の異なる位置に設けられる取付孔部に取り付けられるものであってもよい。
【００１５】
また、前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの高さ方向の異なる位置に設けられる取付孔部に取り付けられるものであってもよい。
【００１６】
また、前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、タンクの外周方向の異なる位置において高さ方向に少なくとも一部重複させて設けられる取付孔部に取り付けられることが好ましい。このようにすれば、上部ヒータ部の沸き上げ対象となる液体を速く沸き上げることができる。
【００１７】
具体的に説明すると、タンク内の液体は、ヒータで加熱されてできる上昇流と、この上昇流によって上部の液体が押し下げられてできる下降流とによって対流しつつ沸き上げられるものであるため、ヒータの高さ以上に存在する液体がそのヒータの加熱対象となる。よって、上部ヒータ部を構成するヒータ同士の高さ方向間隔が小さいほど、沸き上げ対象となる液体の量の差が各ヒータ間で小さくなる。ここで、便宜上、上部ヒータ部で沸き上げたい液体の量を所定の沸き上げ量として決めた場合、この所定の沸き上げ量を速く沸き上げるためには、上部ヒータ部の各ヒータがなるべく高さ方向に近接していることが好ましい。
【００１８】
従って、上記構成によれば、上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとがタンクの高さ方向に少なくとも一部重複させて配置されるため、所定の沸き上げ量を迅速に沸き上げることができる。
【００１９】
また、各ヒータは、タンク内部に突出して設けられ、液体を加熱する加熱部と、該加熱部を基端側で支持し、前記取付孔部を閉塞するように固定される支持部とを有し、前記上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとは、支持部同士の間隔を空けて配置されることが好ましい。このようにすれば、ヒータを取付孔部に取り付ける際の作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上部ヒータ部を複数のヒータによって構成することで、給湯機を大型化せず、質量アップを最小限にして、加熱能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明の第一実施例に係る給湯機の側面図である。
【図１Ｂ】本発明の第一実施例に係る給湯機の平面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る給湯機のヒータ及び取付孔部を示す分解図である。
【図３Ａ】本発明の第二実施例に係る給湯機の側面図である。
【図３Ｂ】本発明の第二実施例に係る給湯機の平面図である。
【図４Ａ】本発明の第三実施例に係る給湯機の側面図である。
【図４Ｂ】本発明の第三実施例に係る給湯機の平面図である。
【図５】従来の給湯機の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の給湯機の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
本実施形態に係る給湯機は、内部に液体を貯留するタンク１と、タンク１の高さ方向上部に設けられる上部ヒータ部４とを備えるものである。
【００２４】
なお、タンク１を備える給湯機としては、タンク１内に温水を貯湯する貯湯式の電気温水器が一般的である。以下では、このような電気温水器を例に説明する。ただし、最近の給湯機では、タンクの温水を蛇口等の給湯端末等に直接出湯するのではなく、給湯端末に供給される水をタンク内の液体を用いて加熱するものも提案されている。この場合には、タンク内に貯留される液体は、熱媒体として機能するものであれば水以外のものであっても構わないものであり、本実施形態の給湯機には、このようなものも含まれる。
【００２５】
前記タンク１上部には、ヒータ５，６を取り付ける取付孔部８，９が間隔を空けて複数設けられ、前記上部ヒータ部４は、前記各取付孔部８，９にそれぞれ取り付けられる複数のヒータ５，６によって構成される。
【００２６】
上記給湯機によれば、上部ヒータ部４を複数のヒータ５，６で構成することで、ヒータ５，６によってタンク１に加えられる負荷を分散させつつも、上部ヒータ部４の加熱能力を高めることができる。
【００２７】
また、新規な大型のヒータを採用しないでも、従来の給湯機に採用されている既存のヒータを組み合わせて利用することにより、加熱能力を高めることができる。また、上部ヒータ部４を構成する各ヒータ５，６の容量を適宜変更することで、上部ヒータ部４に要求される加熱能力を容易に実現することができる。
【００２８】
また、前記上部ヒータ部４を構成する複数のヒータ５，６のうち一のヒータ５と他のヒータ６とは、タンク１の外周方向の異なる位置に設けられる取付孔部８，９に取り付けられるものであってもよい。
【００２９】
また、前記上部ヒータ部４を構成する複数のヒータ５，６のうち一のヒータ５と他のヒータ６とは、タンク１の高さ方向の異なる位置に設けられる取付孔部８，９に取り付けられるものであってもよい。
【００３０】
また、前記上部ヒータ部４を構成する複数のヒータ５，６のうち一のヒータ５と他のヒータ６とは、タンク１の外周方向の異なる位置において高さ方向に少なくとも一部重複させて設けられる取付孔部８，９に取り付けられるものであってもよい。このようにすれば、上部ヒータ部の沸き上げ対象となる液体を速く沸き上げることができる。
【００３１】
具体的に説明すると、タンク１内の液体は、ヒータ５，６で加熱されてできる上昇流と、この上昇流によって上部の液体が押し下げられてできる下降流とによって対流しつつ沸き上げられるものであるため、ヒータ５，６の高さ以上に存在する液体がそのヒータ５，６の加熱対象となる。よって、上部ヒータ部４を構成するヒータ５，６同士の高さ方向間隔が小さいほど、沸き上げ対象となる液体の量の差が各ヒータ５，６間で小さくなる。ここで、便宜上、上部ヒータ部４で沸き上げたい液体の量を所定の沸き上げ量として決めた場合、この所定の沸き上げ量を速く沸き上げるためには、上部ヒータ部４の各ヒータ５，６がなるべく高さ方向に近接していることが好ましい。
【００３２】
従って、上記構成によれば、上部ヒータ部４を構成する複数のヒータ５，６のうち一のヒータ５と他のヒータ６とがタンク１の高さ方向に少なくとも一部重複させて配置されるため、所定の沸き上げ量を迅速に沸き上げることができる。
【実施例１】
【００３３】
図１Ａ，図１Ｂに本実施形態に係る給湯機の実施例１を示す。
【００３４】
円筒状のタンク１の下部には、水道管から図示しない減圧弁などを介した給水管路が給水口２に接続され、水道水が供給される。また、タンク１の上部の出湯口３には、台所、風呂場などの給湯栓などに接続される図示しない給湯管路に接続されている。
【００３５】
タンク１の上部には、タンク１内上部の一定量の湯水を加熱するヒータ５，ヒータ６が配設されている。ヒータ６はヒータ５より低い高さ位置に配設されている。また、タンク１の下部には、下部ヒータ部が備えられる。下部ヒータ部は、単一のヒータ７によって構成されるが、これに限定されるものではなく、複数のヒータによって構成されるものであってもよい。なお、ヒータ５，６，７は、それぞれ第１上部ヒータ，第２上部ヒータ，下部ヒータと特定することができる。
【００３６】
ヒータ５，６は、タンク１の側面に形成された取付孔部８，９よりタンク１内に挿入され固定されている。このように質量の重いヒータを複数箇所に分散して配設することにより、タンク１への荷重負荷が分散され、タンク１の強度を上げることなく、大きな熱負荷への対応が可能になる。
【００３７】
次に、図２を用いてヒータ５及び取付孔部８について説明する。ヒータ５は、タンク１内部に突出して設けられ、液体を加熱する加熱部５ａと、該加熱部５ａを基端側で支持し、前記タンク１に設けられた取付孔部８を閉塞するように固定される支持部５ｂとを有する。そして、前記上部ヒータ部４を構成する複数のヒータ５，６のうち一のヒータ５と他のヒータ６とは、支持部同士の間隔を空けて配置される。このようにすれば、ヒータを取付孔部に取り付ける際の作業性を向上させることができる。
【００３８】
支持部５ｂは、フランジ形状を有する。加熱部５ａは、支持部５ｂに直交する方向に突出させて設けられる。また、取付孔部８は、タンクに形成された取付孔８ａと、該取付孔８ａを縁取るように設けられるフランジ部８ｂとを有する。
【００３９】
そして、ヒータ５のフランジ状の支持部５ｂは、取付孔部８のフランジ部８ｂと水密な状態で取り付けられる。具体的には、ヒータ５の支持部５ｂと取付孔部８のフランジ部８ｂとは、ボルト等の締結部材で固定される。
【００４０】
なお、上記のヒータ５及び取付孔部８の説明に関しては、他のヒータ６，７及び取付孔部９，１０についても同様である。ただし、その用途に応じて、大きさや容量，具体的形状はそれぞれ異なるものであっても良い。
【００４１】
また、ヒータ５とヒータ６とヒータ７は、同一垂直軸上に配設されている。これにより、不慮のヒータ故障時などに、暖房配管１４や給湯・ふろ配管１７を外すことなく、前パネル２１を外すだけで、各ヒータの交換作業が可能である。
【００４２】
なお、ヒータ５としては加熱能力が８.０ｋＷのものが用いられ、ヒータ６としては加熱能力が２.０ｋＷのものが用いられ、上部ヒータ部４全体としては加熱能力が１０.０ｋＷに設定される。ただし、このように各ヒータの加熱能力が異なるものに限定されるものではなく、それぞれ同じ加熱能力に設定されるものであってもよい。
【００４３】
タンク１の上部には、暖房用熱交換器１２，ふろ追焚き用熱交換器１３が配設されている。これらの熱交換器は、ヒータ５，６より高い高さ位置に配設されている。
【００４４】
暖房用熱交換器１２は、暖房回路１５と接続されており、暖房回路１５内の不凍液等の熱媒を、図示しない循環ポンプにより循環させて、タンク内の高温湯と熱交換し、暖房を可能としている。
【００４５】
ふろ追焚き用熱交換器１３は、浴槽１６と接続されており、浴槽１６内の湯水を図示しない循環ポンプにより循環させて、タンク内の高温湯と熱交換し、ふろ追焚きを可能としている。
【００４６】
給湯、暖房が続いた場合や、追焚きが多数回行われて、タンク１内の残湯量が少なくなった場合、ヒータ５，６に通電し、タンク１内の上部の一定量の湯水を加熱する。
【００４７】
タンク１の下部には、タンク１内の湯水全量を設定温度まで加熱可能なヒータ７が配設されている。ヒータ７はタンク１の側面に形成された取付孔部１０よりタンク１内に挿入され固定されている。
【００４８】
また、他の実施例においても同様であるが、ヒータ５，６は、電源ＯＮ・ＯＦＦの通電制御が同時に行われるものである。ただし、これに限定されるものではなく、電源ＯＮ・ＯＦＦの通電制御が別々に行われるものであってもよい。この場合には、例えば、暖房用熱交換器１２が使われる場合には一方のヒータをＯＮとし、ふろ追焚き用熱交換器１３が使われる場合には他方のヒータをＯＮとするといったように、使用される熱交換器に対応して各ヒータを通電制御する方法が考えられる。
【実施例２】
【００４９】
図３Ａ，図３Ｂに本実施形態に係る給湯機の実施例２を示す。
【００５０】
基本構成は図１Ａ，図１Ｂに示す実施例１と同じであるが、ヒータ５とヒータ６をタンク１の外周方向の異なる位置に近接させて配置するものである。具体的には、取付孔部８，９のフランジ部が高さ方向に重なるように配置する。このようにヒータを配設することで、ヒータ５，６が近接し、タンク１内の湯水の無駄な加熱が少なく、必要量のみ加熱することが可能である。
【実施例３】
【００５１】
図４Ａ，図４Ｂに本実施形態に係る給湯機の実施例３を示す。
【００５２】
基本構成は図１Ａ，図１Ｂに示す実施例１と同じであるが、上部ヒータ５とヒータ６をタンク１の外周方向の異なる位置に離して配置するものである。具体的には、取付孔部８と取付孔部９の高さがほぼ同じになるように配置する。このときヒータ５とヒータ６が干渉しないようにする。このようにヒータを配設することで、ヒータ５，６がより近接させることが可能であり、タンク１内の湯水の無駄な加熱が少なく、必要量のみ加熱することが可能である。
【００５３】
以上のように、本実施例によれば、給湯機を大型化せず、質量アップを最小限にして、大きな暖房負荷にも対応可能な給湯機を提供することが可能になる。また、ヒータの大型化でヒータの運転率を上げれば、タンク１の更なる小型化ができ、質量も軽くなるため、設置場所の制限が減る、搬入がしやすいなどのメリットもでてくる。
【００５４】
なお、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態においては、タンク内部に追焚用や暖房用の熱交換器を備えるものとして説明したが、熱交換器が設けられず、専ら給湯に用いられる給湯機であってもよい。
【００５６】
また、上部ヒータ部は、二つのヒータによって構成されるものに限定されず、三つ以上のヒータによって構成されるものであってもよい。
【００５７】
さらに、上部ヒータ部が三つ以上のヒータによって構成され、且つ、三つ以上のヒータのうち一のヒータと他のヒータとがタンクの外周方向又は高さ方向の異なる位置に配置される場合、全てのヒータが外周方向又は高さ方向の異なる位置に配置されるものであってもよく、少なくとも一つの特定のヒータが他のいずれかのヒータと外周方向又は高さ方向の異なる位置に配置されるものの、前記特定のヒータ以外の他のヒータ同士が外周方向又は高さ方向の同じ位置に配置されるものであってもよい。
【００５８】
また、上部ヒータ部を構成する複数のヒータのうち一のヒータと他のヒータとがタンクの外周方向の異なる位置で、且つ、同一の高さに設けられる取付孔部に取り付けられるものであってもよい。
【００５９】
この場合には、各ヒータの支持部が同一の高さに配置されることとなるため、各ヒータの加熱部を互いに干渉しないように配置することが好ましい。各ヒータの加熱部を互いに干渉しないように配置する方法としては、次のようなことが考えられる。一つには、同一高さに配置される支持部から突出する加熱部同士が互いに離れるような形状とする方法が考えられる。例えば、少なくとも一つのヒータの加熱部が他のヒータの加熱部から逃げるように曲がった形状とすればよい。また、この他にも、同一高さに配置される支持部から突出する加熱部同士が交差することのないよう、長さを短くする方法も考えられる。
【００６０】
また、上記実施形態においては、タンクは円筒形状であるとして説明したが、これに限定されるものではなく、上面視四角形状のものなどであってもよい。この場合にも、外周方向は、タンクの高さ方向に直交し且つタンクの外周面に沿う方向として規定することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  タンク
４  上部ヒータ部
５，６，７  ヒータ
８，９，１０  取付孔部
１２  暖房用熱交換器
１３  ふろ追焚き用熱交換器
１５  暖房回路
１６  浴槽
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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