(57)【要約】【課題】上部ヒータの加熱用電源を下部ヒータの加熱用電源とは別に設けることにより、上部ヒータの電力量料金を削減し、熱交換器を介した暖房等を安価に行うことができる電気温水器を提供すること。【解決手段】貯湯タンク１と、貯湯タンク１の下部に設けられた給水管２と、貯湯タンク１の上部に設けられた給湯管３と、貯湯タンク１内の下部に設けられた下部ヒータ４と、貯湯タンク１内の上部に設けられた上部ヒータ５と、上部ヒータ５の近傍に設けられ貯湯タンク１の温水との間で熱交換を行う熱交換器６とを備えた電気温水器において、上部ヒータ５の加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源７を用いるとともに、上部ヒータ５の制御用電源並びに下部ヒータ４の加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源８を用いるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、該貯湯タンクの下部に設けられた給水管と、貯湯タンクの上部に設けられた給湯管と、貯湯タンク内の下部に設けられた下部ヒータと、貯湯タンク内の上部に設けられた上部ヒータと、該上部ヒータの近傍に設けられ貯湯タンクの温水との間で熱交換を行う熱交換器とを備えた電気温水器において、前記上部ヒータの加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源を用いるとともに、上部ヒータの制御用電源並びに下部ヒータの加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源を用いるようにしたことを特徴とする電気温水器。
【請求項２】
熱交換器内の圧力を貯湯タンク内の圧力より低く設定したことを特徴とする請求項１記載の電気温水器。
【請求項３】
給湯管を上部ヒータより上に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気温水器。
【請求項４】
上部ヒータより上の貯湯タンクの容量を、貯湯タンク全体の１／４〜１／２に設定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気温水器。
【請求項５】
上部ヒータの出力を、熱交換器の負荷の１．１〜１．２倍に設定したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電気温水器。
【請求項６】
貯湯タンク内の熱交換器付近の温度が所定値以下に低下したときに、熱交換器の循環ポンプを停止するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電気温水器。
【請求項７】
上部ヒータの熱出力をサイリスタ位相制御等の比例制御により行うようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の電気温水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気温水器に関し、特に、上部ヒータの加熱用電源を下部ヒータの加熱用電源とは別に設けることにより、上部ヒータの電力量料金を削減し、熱交換器を介した暖房等を安価に行うことができる電気温水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、深夜電力を用いた電気温水器により給湯するシステムにおいて、浴槽へ給湯する場合、所定の温度に設定した温水を、浴槽の給湯口や蛇口から供給するように構成されている。
すなわち、この電気温水器では、水道管から供給された水道水を電気温水器の貯湯タンク内にて加熱するとともに、この加熱した温水を、直接或いは別の水道管からの水道水と混合することにより設定温度に調節し、この温度調節した温水を配管を介して給湯口や蛇口に供給するように構成されている。
また、この電気温水器では、貯湯タンク内に、上部の比較的高温となる湯を用いて加熱するようにした熱交換器を配設し、熱交換器内の熱媒を循環させて貯湯タンク内の熱エネルギーを取り出し、暖房等に利用するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電気温水器では、下部ヒータの加熱用電源として安価な深夜電力を用い、深夜のうちに貯湯タンク内に貯湯する一方、前記熱交換器等の作用によって貯湯タンク上部の温度が下がったときは、上部ヒータによって貯湯タンク上部の湯を加熱するようになっている。
この場合、上部ヒータの加熱用電源は下部ヒータと同じであるが、使用時間がリアルタイムとなるため、下部ヒータのような深夜電力を使用することができず、結果として電力量料金が高くなるという問題を有している。
【０００４】
本発明は、上記従来の電気温水器が有する問題点に鑑み、上部ヒータの加熱用電源を下部ヒータの加熱用電源とは別に設けることにより、上部ヒータの電力量料金を削減し、熱交換器を介した暖房等を安価に行うことができる電気温水器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】
上記目的を達成するため、本発明の電気温水器は、貯湯タンクと、該貯湯タンクの下部に設けられた給水管と、貯湯タンクの上部に設けられた給湯管と、貯湯タンク内の下部に設けられた下部ヒータと、貯湯タンク内の上部に設けられた上部ヒータと、該上部ヒータの近傍に設けられ貯湯タンクの温水との間で熱交換を行う熱交換器とを備えた電気温水器において、前記上部ヒータの加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源を用いるとともに、上部ヒータの制御用電源並びに下部ヒータの加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源を用いるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この電気温水器は、上部ヒータの加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源を用いるとともに、上部ヒータの制御用電源並びに下部ヒータの加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源を用いるようにしたことから、例えば、融雪用電源等の安価な電源を上部ヒータの加熱用電源として用いることができ、これにより、上部ヒータの電力量料金を削減して、熱交換器を介した暖房等を安価に行うことができる。
【０００７】
この場合において、熱交換器内の圧力を貯湯タンク内の圧力より低く設定することができる。
【０００８】
これにより、熱交換器の配管が損傷した場合でも、熱交換器の熱媒の貯湯タンク内への漏出を防止することができる。
【０００９】
また、給湯管を上部ヒータより上に設けることができる。
【００１０】
これにより、給湯管からの給湯温度を高くすることができる。
【００１１】
また、上部ヒータより上の貯湯タンクの容量を、貯湯タンク全体の１／４〜１／２に設定することができる。
【００１２】
これにより、貯湯タンクの容量を増やすことなく、熱交換器に使用する熱容量を大きくすることができる。
【００１３】
また、上部ヒータの出力を、熱交換器の負荷の１．１〜１．２倍に設定することができる。
【００１４】
これにより、熱エネルギーを効率的に利用し、ランニングコストを低減することができる。
【００１５】
また、貯湯タンク内の熱交換器付近の温度が所定値以下に低下したときに、熱交換器の循環ポンプを停止するようにすることができる。
【００１６】
これにより、給湯を優先して、電気温水器の運転を安定化することができる。
【００１７】
また、上部ヒータの熱出力をサイリスタ位相制御等の比例制御により行うようにすることができる。
【００１８】
これにより、上部ヒータにより加熱する湯の平均温度を高くすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気温水器の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に、本発明の電気温水器の一実施例を示す。
【００２１】
この電気温水器は、所要の容量を有する円筒状の貯湯タンク１と、該貯湯タンク１の下部に設けられた給水管２と、貯湯タンク１の上部に設けられた給湯管３と、貯湯タンク１内の下部に設けられた下部ヒータ４と、貯湯タンク１内の上部に設けられた上部ヒータ５と、該上部ヒータ５の近傍に設けられ貯湯タンク１の温水との間で熱交換を行って暖房用室内機の放熱器１１を加温するための熱交換器６とを備えている。
そして、この電気温水器は、前記上部ヒータ５の加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源７を用いるとともに、上部ヒータ５の制御機器７ａを稼動するための制御用電源並びに下部ヒータ４の加熱用電源及び下部ヒータ８の制御機器８ａを稼動するための制御用電源に通常の商用電源８を用いるようにしている。
なお、この電気温水器は、上記の暖房用室内機の放熱器１１の加温の用途のほか、風呂１３、蛇口１４への給湯等、従来、電気温水器が用いられている用途と併用されるものである。
【００２２】
この場合、熱交換器６内の圧力は貯湯タンク１内の圧力より低く設定されており、これにより、熱交換器６の配管が損傷した場合でも、熱交換器６の熱媒の貯湯タンク１内への漏出を防止するようにしている。
また、給湯管３は上部ヒータ５より上に設けられており、これにより、給湯管３からの給湯温度を高くするようにしている。
なお、給湯管３から出た湯は、図１に示すように、貯湯タンク下部からの配管又は水道管からの水と混合され温度調節された後、風呂や蛇口から出湯される。
【００２３】
また、上部ヒータ５より上の貯湯タンク１の容量は、貯湯タンク１全体の１／４〜１／２に設定されており、これにより、貯湯タンク１の容量を増やすことなく、熱交換器６に使用する熱容量を大きくしている。
さらに、上部ヒータ５の出力は、熱交換器６の負荷の１．１〜１．２倍に設定されており、これにより、熱エネルギーを効率的に利用し、ランニングコストを低減している。
【００２４】
そして、貯湯タンク１内の熱交換器６付近の温度が所定値以下に低下したときには、熱交換器６の循環ポンプを停止するように設定されており、これにより、給湯を優先して、電気温水器の運転を安定化するようにしている。
また、上部ヒータ５の熱出力は、サイリスタ位相制御等の比例制御により行うようにされており、これにより、上部ヒータ５により加熱する湯の平均温度を高くするようにしている。
【００２５】
一方、熱交換器６は、図１に示すように、熱媒配管９及び循環ポンプ１０を介して、暖房用室内機の放熱器１１に接続されている。
また、貯湯タンク１に取り付けた温度センサ（図示省略）によって、温度の低下を迅速、かつ、正確に検知することができ、必要に応じて行う上部ヒータ５による追加的な加熱を適切に実施することができる。
また、熱媒配管９の適宜位置（本実施例においては、熱交換器６と循環ポンプ１０の間）には、熱媒配管９を循環する熱媒の体積の変動を吸収する膨張タンク１２を配設するようにする。
【００２６】
ところで、上部ヒータ５の加熱用電源として使用する安価な条件付き商用電源７としては、例えば、北海道などにおける融雪用電源等がある。
この融雪用電源としては、例えば、１６時〜２１時までのピーク時間内で、遮断時間の合計が２時間となるようにタイムスイッチによって断続的に通電を遮断する北海道電力の「ホットタイム２２」等のシステムがある。
このシステムでは、ほぼ１日中電力を使用可能とするが、上記のように合計時間で２時間通電を遮断するとともに、各家庭において通電の遮断時刻をずらすことにより、電力消費のピークを平均化し、かつ電力量料金の低減を図っている。
【００２７】
次に、図２を参照して、本実施例の電気温水器の使用方法の一例を説明する。
まず、暖房用の上部ヒータ５のＯＮ／ＯＦＦ温度の決定方法は、融雪用電源７と通常の商用電源８（深夜料金）とでは料金単価に差があるため、できるだけ夜間は融雪用電源７を使用せずに深夜料金の商用電源８だけを使用する。
ただ、夜間に融雪用電源７を停止してしまうと、暖房能力に不足が生じる場合も考えられるので、上部ヒータ５のＯＮ／ＯＦＦ温度を夜間では低くして、主に下部ヒータ４を安い深夜料金の商用電源８で通電し、それでも暖房能力に不足が生じる場合のみ融雪用電源７を用いて上部ヒータ５を通電するようにする。
これにより、本実施例の電気温水器は、図３に示す従来の電気温水器の使用方法よりも、電力量料金を低く抑えることができる。
【００２８】
また、上部ヒータ５のインバータ制御（半導体リレー・サイリスタ）について説明する。
暖房用放熱器１１の熱媒を熱交換器６により昇温させる場合、貯湯タンク１内全体（別途給湯でお湯を使用した場合は入ってきた水以外の上側のお湯）の湯温が低下する。
その低下した湯温を昇温させるために、上部ヒータ５に通電しても貯湯タンク上部のお湯の内、上部ヒータ５より上側しか昇温することができない。
そのため上部ヒータ５のＯＮ／ＯＦＦ温度幅を通常程度に広くすると、上部ヒータ５と貯湯タンク下部の水との間に中間温度層（ややぬるい温度の層）ができる。
したがって、上部ヒータ５のＯＮ／ＯＦＦ温度幅を特に狭くするか、インバータ制御等により発熱量を可変させることにより、必要なカロリーを連続で発熱させる。
それには、従来の電磁リレーでは問題があるので、半導体リレー（サイリスタ）を使用して対応する。
これにより大量の給湯時にもぬるくない高温のお湯を使用することができる。
【００２９】
かくして、本実施例の電気温水器は、上部ヒータ５の加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源７を用いるとともに、上部ヒータ５の制御用電源並びに下部ヒータ４の加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源８を用いるようにしたことから、例えば、融雪用電源等の安価な電源を上部ヒータ５の加熱用電源として用いることができ、これにより、上部ヒータ５の電力量料金を削減して、熱交換器６を介した暖房等を安価に行うことができる。
【００３０】
以上、本発明の電気温水器について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の電気温水器によれば、上部ヒータの加熱用電源に、所定の時刻に通電を遮断するように予め設定された商用電源を用いるとともに、上部ヒータの制御用電源並びに下部ヒータの加熱用電源及び制御用電源に通常の商用電源を用いるようにしたことから、例えば、融雪用電源等の安価な電源を上部ヒータの加熱用電源として用いることができ、これにより、上部ヒータの電力量料金を削減して、熱交換器を介した暖房等を安価に行うことができ、併せて、電力消費のピークの平均化に寄与することができる。
【００３２】
また、熱交換器内の圧力を貯湯タンク内の圧力より低く設定することにより、熱交換器の配管が損傷した場合でも、熱交換器の熱媒の貯湯タンク内への漏出を防止することができる。
【００３３】
また、給湯管を上部ヒータより上に設けることにより、給湯管からの給湯温度を高くすることができる。
【００３４】
また、上部ヒータより上の貯湯タンクの容量を、貯湯タンク全体の１／４〜１／２に設定することにより、貯湯タンクの容量を増やすことなく、熱交換器に使用する熱容量を大きくすることができる。
【００３５】
また、上部ヒータの出力を、熱交換器の負荷の１．１〜１．２倍に設定することにより、熱エネルギーを効率的に利用し、ランニングコストを低減することができる。
【００３６】
また、貯湯タンク内の熱交換器付近の温度が所定値以下に低下したときに、熱交換器の循環ポンプを停止することにより、給湯を優先して、電気温水器の運転を安定化することができる。
【００３７】
また、上部ヒータの熱出力をサイリスタ位相制御等の比例制御により行うことにより、上部ヒータにより加熱する湯の平均温度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気温水器の一実施例を示す回路図である。
【図２】同実施例の電気温水器の使用方法を示すグラフである。
【図３】従来の電気温水器の使用方法を示すグラフである。
【符号の説明】
１    貯湯タンク
２    給水管
３    給湯管
４    下部ヒータ
５    上部ヒータ
６    熱交換器
７    条件付き商用電源
７ａ  制御機器
８    通常の商用電源
８ａ  制御機器
９    熱媒配管
１０  循環ポンプ
１１  暖房用放熱器
１２  膨張タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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