(57)【要約】【課題】大きな設置スペースを必要とせず、必要なときに必要な量の湯を得ることができ、しかも湯温が不安定になりにくい電気給湯器を提供することである。【解決手段】熱伝導性の良い材料で伝熱体６を形成し、この伝熱体６の外周面にステンレススチール製の複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなる面状ヒータ４を装着する。モータ１２で回転駆動される羽根車９を伝熱体６内に配置し、羽根車９で伝熱体６の内周面に形成される境膜を剥ぎ取る。【選択図】図１
2008224157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の良い材料で形成された円筒状の伝熱体と、
この伝熱体の外周面に装着され、ステンレススチール製の複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなる面状発熱体と、
前記伝熱体内に回転可能に配置され、前記伝熱体の内周面に形成される境膜を剥ぎ取る羽根車と、
前記羽根車を回転駆動させる駆動手段と
を備えていることを特徴とする電気給湯器。
【請求項２】
前記羽根車の先端と前記伝熱体の内周面との間に微小隙間があることを特徴とする請求項１記載の電気給湯器。
【請求項３】
前記羽根車の先端が前記伝熱体の内周面に接触していることを特徴とする請求項１記載の電気給湯器。
【請求項４】
前記ステンレススチールはニッケルにインジュウム、亜鉛、ホウ酸を加え、１３００℃で熱処理されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の電気給湯器。
【請求項５】
前記面状発熱体は前記伝熱体の外周面のほぼ全体に密着していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の電気給湯器。
【請求項６】
前記面状発熱体は断熱材で包囲されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電気給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気湯沸かし器や温水器と呼ばれる電気給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気給湯器は深夜電力で貯湯タンクのヒータを加熱し、８５℃程度に沸かした湯を大量（数百リットル程度のものが多い）に蓄えて給湯するものである。
【０００３】
電気給湯器には、給排気設備が不要であり、安い深夜電力を利用できるという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電気給湯器には次のような問題点があった。
（１）貯湯タンクを設置する大きなスペースが必要である。
（２）少人数の家庭や留守がちの家庭では、蓄熱時のロスが大きく、不経済である。
（３）追い焚きが必要なほど湯を使う場合、湯温が不安定になる。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は、大きな設置スペースを必要とせず、必要なときに必要な量の湯を得ることができ、しかも湯温が不安定になりにくい電気給湯器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、熱伝導性の良い材料で形成された円筒状の伝熱体と、この伝熱体の外周面に装着され、ステンレススチール製の複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなる面状発熱体と、前記伝熱体内に回転可能に配置され、前記伝熱体の内周面に形成される境膜を剥ぎ取る羽根車と、前記羽根車を回転駆動させる駆動手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気給湯器において、前記羽根車の先端と前記伝熱体の内周面との間に微小隙間があることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電気給湯器において、前記羽根車の先端が前記伝熱体の内周面に接触していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１記載の電気給湯器において、前記ステンレススチールはニッケルにインジュウム、亜鉛、ホウ酸を加え、１３００℃で熱処理されたものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１記載の電気給湯器において、前記面状発熱体は前記伝熱体の外周面のほぼ全体に密着していることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の電気給湯器において、前記面状発熱体は断熱材で包囲されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、大きな設置スペースを必要とせず、必要なときに必要な量の湯を得ることができ、しかも湯温が不安定になりにくい電気給湯器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る電気給湯器の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１５】
この電気給湯器は、ジャケット１と閉塞部材２ａ，２ｂと断熱材３と面状ヒータ（面状発熱体）４と伝熱体６とホルダ７ａ，７ｂと羽根車９と羽根車駆動装置（駆動手段）２０とを備えている。
【００１６】
円筒状のジャケット１の両端にプレート状の閉塞部材２ａ，２ｂが水密に固定されている。閉塞部材２ａ，２ｂにはホルダ７ａ，７ｂが接合されている。
【００１７】
ジャケット１内には円筒状の伝熱体６が同軸に収容され、伝熱体６の一端部は、閉塞部材２ａの中央部に形成された孔２ａ−１を介して、ホルダ７ａの中央部に設けられた凹部７ａ−１に挿着されている。伝熱体６の他端部は、閉塞部材２ｂの中央部に形成された孔２ｂ−１を介して、ホルダ７ｂの中央部に設けられた凹部７ｂ−１に挿着されている。
【００１８】
伝熱体６の外周面のほぼ全体に面状ヒータ４が密着している。なお、面状ヒータ４には図示しない交流電源から電力が供給される。面状ヒータ４は複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなるヒータである。薄膜の材料は例えばステンレススチールである。ステンレススチールの一例としては、ニッケルにインジュウム、亜鉛、ホウ酸を加え、１３００℃で熱処理されたものがある。また、複数の帯状の薄膜を被覆する樹脂として、例えばポリイミドがある。
【００１９】
この実施形態では、ステンレススチールの薄膜の数１０、薄膜の厚さは３０μｍ、薄膜の幅は１０ｍｍである。この薄膜を挟むように被覆するポリイミド膜の長さは１６００ｍｍ  、幅は２８０ｍｍである。
【００２０】
なお、伝熱体６の材料として、例えば銅やステンレススチールのような熱伝導性の良い材料が用いられる。
【００２１】
ジャケット１の内側には面状ヒータ４を包囲するように断熱材３が配置され、面状ヒータ４で発生した熱が外部へ逃げるのを防止している。
【００２２】
ホルダ７ａ，７ｂは羽根車９の回転軸９ｂの両端部を回転可能に支持している。羽根車９の羽根９ａは伝熱体６内に収容され、回転軸９ｂの一端部はホルダ７ａの中央部に形成された孔７ａ−１に、回転軸９ｂの他端部はホルダ７ｂの中央部に形成された孔７ｂ−２にそれぞれ挿入されている。なお、羽根９ａの枚数は２枚に限られるものではなく、１枚でも３枚以上でもよい。
【００２３】
羽根９ａには３つの流体通過孔９ｃが形成されている。流体通過孔９ｃの形状は図示の長孔に限られない。また、羽根９ａの先端にはテフロン（登録商標）製のブレード９ｄが取り付けられている。
【００２４】
回転軸９ｂの一端部にはプーリ１１が嵌合している。
【００２５】
プーリ１１とモータ１２の軸１２ａに嵌合されたプーリ１２ｂとの間にはＶベルト１３が架けられている。モータ１２は交流電源（図示せず）に接続されている。羽根車駆動装置２０はモータ１２とモータ１２の軸１２ａに嵌合されたプーリ１２ｂとＶベルト１３とプーリ１１とで構成される。
【００２６】
なお、この実施形態では羽根車９を回転させる機構としてプーリ式のものを採用したが、これに代え、例えば歯車式、チェーン式のものを採用してもよいし、回転軸９ｂをモータ１２の軸１２ａに直接接続する直接駆動方式を採用してもよい。
【００２７】
また、ホルダ７ｂには水Ｗの流入口１０ａが、ホルダ７ａには流出口１０ｂがそれぞれ設けられている。図示しない水道に接続された流入口１０ａから伝熱体６内へ流入した水が伝熱体６内を通過するとき、水と面状ヒータ４との間で熱交換が行われ、湯が流出口１０ｂから流出する。
【００２８】
次に、この電気給湯器の動作を説明する。
【００２９】
流入口１０ａから伝熱体６内へ水を送り込み、面状ヒータ４に電力（２５Ｖ、１．１Ａ）を供給するとともに、モータ１２に電力を供給する。
【００３０】
面状ヒータ４に電力を供給すると、面状ヒータ４の温度が１３５℃に上昇する。
【００３１】
また、モータ１２に電力を供給すると、モータ１２の軸１２ａが回転する。その回転力はプーリ１２ｂ、ベルト１３、プーリ１１を介して羽根車９の回転軸９ｂに伝わり、羽根９ａが回転する（例えば１５００ｒｐｍ）。伝熱体６を介して水と面状ヒータ４との間で熱交換が行われ、伝熱体６内の水は湯となって流出口１０ｂから流出する。このとき、伝熱体６の内周面に形成される境膜が羽根車９の２枚の羽根９ａによって剥ぎ取られるため、熱交換の効率が向上する。例えば、流入口１０ａから２０℃の水を毎分１５リットル流入させたとき、５５℃の湯が流出口１０ｂから出た。
【００３２】
次に、この実施形態で使用された面状ヒータ４の温度特性を従来の面状ヒータの温度特性と比較して説明する。
【００３３】
図２は従来の面状ヒータとこの実施形態で使用された面状ヒータとの温度特性を比較した図である。図２において縦軸及び横軸はそれぞれ温度（単位：℃）及び時間（単位：秒）である。また、実線ａは本発明で使用された面状ヒータ４の温度特性を示し、破線ｂは従来の面状ヒータの温度特性を示す。
【００３４】
従来の面状ヒータは、カーボン粉末にバインダー（インク又は塗料状の有機化学系粘着物）を混錬したものをフィルムにシルク印刷したものである。この従来の面状ヒータに供給された電力は１２０Ｗ（１００Ｖ、１．２Ａ）である。
【００３５】
なお、この実施形態で使用された面状ヒータ４に供給された電力は１１７Ｗ（１００Ｖ、１．１７Ａ）である。
【００３６】
図２から、この実施形態で使用された面状ヒータ４は従来の面状ヒータより迅速に加熱され、しかも従来の面状ヒータより高温になることがわかる。なお、面状ヒータ４へ供給される電力を制御することによって常温（２０℃）から１４８０℃までの温度設定が可能である。
【００３７】
この実施形態によれば、タンクに貯めている水を沸かして給湯する方式ではないので、電気給湯器を設置するための大きなスペースを必要としないし、必要なときに必要な量の湯を得ることができる。また、迅速に水温を上昇させることができるので、湯の温度が不安定になりにくい。
【００３８】
また、羽根９ａ先端に位置するブレード９ｄが伝熱体６の内周面に接触しているので、確実に境膜を剥ぎ取ることができる。
【００３９】
更に、面状ヒータ４は断熱材３で包囲されているので、面状ヒータ４の熱のジャケット１側への移動が妨げられ、熱効率が向上する。
【００４０】
なお、上述の実施形態では、羽根９ａの先端に位置するブレード９ｄと伝熱体６の内周面とは接触しているが、ブレード９ｄと伝熱体６の内周面との間に微小隙間（例えば２ｍｍ程度）を形成してもよい。また、ブレード９ｄを用いず、羽根９ａの先端と伝熱体６の内周面との間に微小隙間（例えば２ｍｍ程度）を形成してもよい。このようにすれば、ブレード９ｄが摩耗しないので、耐久性を高めることができる。
【００４１】
また、上述の実施形態では、面状ヒータ４を伝熱体６の外周面のほぼ全体に密着させたが、面状ヒータ４を伝熱体６の外周面の一部分にだけ密着させてもよい。
【００４２】
更に、上記実施形態では羽根車９を回転させたが、羽根車９を回転させる代わりに伝熱体６を回転させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る電気給湯器の断面図、図1（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】図２は従来の面状ヒータとこの実施形態で使用された面状ヒータとの温度特性を比較した図である。
【符号の説明】
【００４４】
３：断熱材、４：面状ヒータ（面状発熱体）、６：伝熱体、９：羽根車、１１：プーリ、１２：モータ、１２ａ：モータの軸、１２ｂ：プーリ、１３：Ｖベルト、２０：羽根車駆動装置（駆動手段）。
【図１】
2008224157.tif 000003
【図２】
2008224157.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の良い材料で形成された円筒状の伝熱体と、
この伝熱体の外周面に装着され、ステンレススチール製の複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなる面状発熱体と、
前記伝熱体内に回転可能に配置され、前記伝熱体の内周面に形成される境膜を剥ぎ取る羽根車と、
前記羽根車を回転駆動させる駆動手段と
を備えていることを特徴とする電気給湯器。
【請求項２】
前記羽根車の先端と前記伝熱体の内周面との間に微小隙間があることを特徴とする請求項１記載の電気給湯器。
【請求項３】
前記羽根車の先端が前記伝熱体の内周面に接触していることを特徴とする請求項１記載の電気給湯器。
【請求項４】
前記面状発熱体は前記伝熱体の外周面のほぼ全体に密着していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の電気給湯器。
【請求項５】
前記面状発熱体は断熱材で包囲されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電気給湯器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１記載の電気給湯器において、前記面状発熱体は前記伝熱体の外周面のほぼ全体に密着していることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の電気給湯器において、前記面状発熱体は断熱材で包囲されていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
伝熱体６の外周面のほぼ全体に面状ヒータ４が密着している。なお、面状ヒータ４には図示しない交流電源から電力が供給される。面状ヒータ４は複数の帯状の薄膜を樹脂で被覆してなるヒータである。薄膜の材料は例えばステンレススチールである。また、複数の帯状の薄膜を被覆する樹脂として、例えばポリイミドがある。