(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸かした湯を貯める貯湯タンクと、沸かした湯が所定温度になると開状態になる温度流量制御弁を上部の流出口に具備する加熱管と、前記貯湯タンク下部と前記加熱管下部とを連結する下部管と、前記加熱管の流出口と前記貯湯タンク上部とを連結する上部管とを備える電気温水器において、
前記加熱管内に設けられ、前記加熱管内の湯を沸かすための２つの電気ヒータと、
前記貯湯タンク上部の湯温を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出した湯温が設定温度より低いときに、前記２つの電気ヒータに通電し、前記温度検出手段が検出した湯温が設定温度より高くなると、前記一方の電気ヒータに電力を供給すると共に他方の電気ヒータを非通電状態にする制御手段とを有することを特徴とする電気温水器。
【請求項２】
沸かした湯を貯める貯湯タンクと、沸かした湯が所定温度になると開状態になる温度流量制御弁を上部の流出口に具備する加熱管と、前記貯湯タンク下部と前記加熱管下部とを連結する下部管と、前記加熱管の流出口と前記貯湯タンク上部とを連結する上部管とを備える電気温水器において、
前記加熱管内に設けられ、所定の電力の供給により湯を沸かす電気ヒータと、
前記貯湯タンク上部の湯温を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出した湯温が設定温度より低いときに、所定の電力を前記電気ヒータに供給し、前記温度検出手段が検出した湯温が設定温度より高くなると、所定の電力より少ない電力を前記電気ヒータに供給する制御手段とを有することを特徴とする電気温水器。
【請求項３】
前記温度流量制御弁は、ワックス弁であることを特徴とする請求項１または２記載の電気温水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電気ヒータで沸かした湯を貯湯タンク内に貯める電気温水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気温水器には、外部加熱方式のものがある。外部加熱方式の電気温水器は、貯湯タンクとは別に設けた加熱管で湯を沸かす。このような、電気温水器の一例を図６に示す。この電気温水器は、沸かした湯を貯える貯湯タンク１と、湯を沸かす加熱管５０と、貯湯タンク１の上部と加熱管５０の上部とを連結する上部管２と、貯湯タンク１の下部と加熱管５０の下部とを連結する下部管３とを備える。
【０００３】
また、加熱管５０の上部の流出口５０Ａには、図７に示すように、温度流量制御弁としてワックス弁５１を設け、下部には、湯を沸かすＵ字形の電気ヒータ５２を設ける。
【０００４】
加熱管５０のワックス弁５１は、図８（ａ）に示すように、先端に伸縮部５１Ａを持つ温度検出部５１Ｂと、スプリング５１Ｃにより付勢されて全閉状態にある弁部５１Ｄとを備える。そして、温度検出部５１Ｂが検出した湯温が所定温度になると、図８（ｂ）に示すように、スプリング５１Ｃの付勢力に対して伸縮部５１Ａが延び、弁部５１Ｄが全開状態になる。
【０００５】
このような電気温水器では、ワックス弁５１が全閉状態になっているときに、電気ヒータ５２が加熱管５０内の水を沸かす。湯温が所定温度に達すると、ワックス弁５１がこの湯温を検出して全開状態になる。これにより、加熱管５０内の湯は、自然対流により貯湯タンク１に移動する。つまり、加熱管５０の湯は、矢印Ａに示すように、対流力により上部管２を通り貯湯タンク１の上部に流れ込む。貯湯タンク１は、この湯を上部に貯える。同時に、貯湯タンク１の下部の水は、矢印Ｂに示すように、下部管３を通り加熱管５０内に流れ込む。これにより、加熱管５０内の湯温が下がり、ワックス弁５１が全閉状態になり、再び先の動作を繰り返す。
【０００６】
このように、貯湯タンク１内には、所定温度の高温水１０１の層と、低温水１０２の層とが成形され、利用者は、高温水１０１を使用する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ワックス弁のような温度流量制御弁を用いた外部加熱方式の電気温水器には、次のような問題点があることが判明した。この電気温水器では、貯湯タンク１の低温水１０２の量が少なくなると、自然対流による湯の移動が遅くなる。つまり、高温水１０１の対流力が弱くなる。
【０００８】
高温水１０１の対流力が弱くなると、ワックス弁５１が開状態になっても、湯の対流力が強いときに比べて、貯湯タンク１への湯の移動時間が長くなる。この結果、加熱管５０内の湯は、電気ヒータ５２で所定温度以上に加熱され、加熱管５０内で沸騰する。加熱管５０内の湯が沸騰すると、湯温を１００度以下にするという、電気温水器の規定を外れ、さらに、沸き過ぎた湯によりワックス弁５１の特性の変化を招いたり、寿命を短くするという問題が発生する。
【０００９】
この発明の目的は、このような欠点を除き、湯の対流力が弱くなったときでも、加熱管内の湯の沸き過ぎを防止できる電気温水器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、第１の発明は、沸かした湯を貯める貯湯タンクと、沸かした湯が所定温度になると開状態になる温度流量制御弁を上部の流出口に具備する加熱管と、貯湯タンク下部と加熱管下部とを連結する下部管と、加熱管の流出口と貯湯タンク上部とを連結する上部管とを備える電気温水器において、加熱管内に設けられ、加熱管内の湯を沸かすための２つの電気ヒータと、貯湯タンク上部の湯温を検出する温度検出手段と、温度検出手段が検出した湯温が設定温度より低いときに、２つの電気ヒータに通電し、温度検出手段が検出した湯温が設定温度より高くなると、一方の電気ヒータに電力を供給すると共に他方の電気ヒータを非通電状態にする制御手段とを有する。
【００１１】
また、第２の発明は、沸かした湯を貯める貯湯タンクと、沸かした湯が所定温度になると開状態になる温度流量制御弁を上部の流出口に具備する加熱管と、貯湯タンク下部と加熱管下部とを連結する下部管と、加熱管の流出口と貯湯タンク上部とを連結する上部管とを備える電気温水器において、加熱管内に設けられ、所定の電力の供給により湯を沸かす電気ヒータと、貯湯タンク上部の湯温を検出する温度検出手段と、温度検出手段が検出した湯温が設定温度より低いときに、所定の電力を電気ヒータに供給し、温度検出手段が検出した湯温が設定温度より高くなると、所定の電力より少ない電力を電気ヒータに供給する制御手段とを有する。
【００１２】
【作用】
第１の発明により、貯湯タンクの湯の量が多くなり、湯の対流力が弱くなると、加熱管内の湯の温度がさらに上昇する。温度検出手段がこの温度上昇を検出する。制御手段は、温度検出手段が検出した温度が設定温度より高くなると、一方の電気ヒータにだけ電力を供給するので、湯の温度上昇が緩やかになる。この間に、加熱管内の湯が沸騰せずに貯湯タンクに移動する。
【００１３】
また、第２の発明により、温度検出手段が、対流力不足による湯の温度上昇を検出すると、制御手段は、所定の電力より少ない電力を電気ヒータに供給する。これにより、加熱管内の湯が沸騰せずに貯湯タンクに移動する。
【００１４】
【実施例】
次に、この発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１５】
［実施例１］
図１は、この発明の実施例１を示す概略図である。実施例１の電気温水器は、貯湯タンク１、上部管２、下部管３、温度検出手段としての温度センサ４、加熱管１０および制御手段２０を備える。また、制御手段２０は、電源部２１、制御部２２および切替え部２３を備える。
【００１６】
この電気温水器の貯湯タンク１と上部管２と下部管３とは、図６の電気温水器と同じものなので、説明を省略する。
【００１７】
加熱管１０の上部の流出口１０Ａには、図２に示すように、温度流量制御弁としてワックス弁１１が設けられている。加熱管１０内の下部には、Ｕ字形の２つの電気ヒータ１２，１３が設けられている。電気ヒータ１２の電気容量は、電気ヒータ１３の電気容量とほぼ等しく、電気ヒータ１２と電気ヒータ１３との合計の電気容量が従来の電気ヒータの１つ分の容量となっている。電気ヒータ１２，１３に電気を供給するための電線１２Ａ，１３Ａは、制御手段２０の切替え部２３にそれぞれ接続されている。
【００１８】
温度センサ４は、貯湯タンク１の上部に取り付けられ、貯湯タンク１内の上部の湯温を検出する。そして、検出した湯温を制御部２２に送る。この温度センサ４として、サーミスタやＩＣ温度センサなどがある。
【００１９】
制御手段２０の電源部２１は、電気ヒータ１２，１３に供給するための電力を切替え部２３に供給する。
【００２０】
制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、湯を沸かすための設定などに基づいて、切替え部２３を制御をする。制御部２２に設定されるものとして、通電開始時刻、通電時間、沸かす湯量などがある。制御部２２は、温度センサ４が検出した湯温があらかじめ設定された温度より低いと、切替え部２３を制御して、電気ヒータ１２，１３に電力を供給する。また、温度センサ４が検出した湯温が設定温度より高いと、電気ヒータ１２だけに電力を供給し、電気ヒータ１３を非通電状態にする。
【００２１】
切替え部２３は、制御部２２の制御により、電源部２１からの電力を電気ヒータ１２にだけ供給するのか、この電力を電気ヒータ１２，１３の両方に供給するのか、または、両方の電気ヒータ１２，１３をオフの状態にするのかの切り替えをする。
【００２２】
次に、実施例１の動作を説明する。
【００２３】
電気ヒータ１２，１３に対する通電開始時刻になると、制御部２２は、図３のフローチャートに示す制御に従って、両方の電気ヒータ１２，１３への通電を開始する（ステップＳ１）。これにより、湯が沸き、所定温度の高温水１０１が自然対流で貯湯タンク１の上部に貯えられる。
【００２４】
設定量の湯が沸くと、制御部２２は、電気ヒータ１２，１３をオフにして（ステップＳ２）、湯を沸かすための制御を終了する。
【００２５】
また、ステップＳ２で、設定量の湯が沸かない場合に、高温水１０１が位置１０３（図１）付近にくると、自然対流による対流力が弱くなる。
【００２６】
これにより、加熱管１０内の湯が沸いて、ワックス弁５１が開状態になっても、湯は、加熱管１０から貯湯タンク１に速やかに移動せず、電気ヒータ１２，１３でさらに加熱される。これにより、湯温が上昇し、この温度上昇した湯が貯湯タンク１の上部に移動する。温度センサ４は、この湯温を検出して、制御部２２に送る。
【００２７】
制御部２２は、温度センサ４で検出した湯温が設定温度Ｔ1以上になると（ステップＳ３）、切替え部２３を制御して、電気ヒータ１３への電力供給を停止する（ステップＳ４）。これにより、加熱管１０内部での湯に対する加熱が緩やかになり、加熱管１０内の湯の沸き過ぎが防止される。そして、湯は、沸騰することなく、自然対流で貯湯タンク１に貯えられる。
【００２８】
設定された量の湯が沸くと（ステップＳ５）、制御部２２は、切替え部２３を制御して、電気ヒータ１２への電力供給を停止する（ステップＳ６）。
【００２９】
このようにして、制御部２２は、対流力が弱くなったとき、加熱管１０からの湯の温度に基づいて、電気ヒータ１２と電気ヒータ１３との通電を制御するので、加熱管１０内での湯の沸き過ぎを防止できる。これにより、湯を沸騰させることなく、設定された量の湯を貯湯タンク１内に貯めることができる。
【００３０】
また、加熱管１０内の湯の沸騰を防止するので、ワックス弁１１の特性の劣化を防止でき、寿命を延ばすことができる。
【００３１】
［実施例２］
図４は、この発明の実施例２を示す概略図である。実施例２の電気温水器は、貯湯タンク１、上部管２、下部管３、温度検出手段としての温度センサ４、加熱管３０および制御手段４０を備える。また、制御手段４０は、電源部４１、制御部４２および電力制御部４３を備える。
【００３２】
実施例２の貯湯タンク１、上部管２、下部管３および温度センサ４は、実施例１と同じであるので、これらの説明を省略する。また、電源部４１は、実施例１の電源部２１と同様であるので、この説明も省略する。
【００３３】
加熱管３０には、ワックス弁３１が設けられていると共に、図６の電気温水器の加熱管と同じように、１つの電気ヒータ３２が設けられている。
【００３４】
制御部４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、湯を沸かすための設定などに基づいて、電力制御部４３を制御をする。制御部４２に設定されるものとして、例えば通電開始時刻、通電時間、沸かす湯量などがある。制御部４２は、温度センサ４が検出した湯温があらかじめ設定された温度より低いと、電力制御部４３を制御して、電気ヒータ３２に定格電力を供給する。また、温度センサ４が検出した湯温が設定温度より高いと、定格より少ない電力を供給する。
【００３５】
電力制御部４３は、制御部４２の制御により、電源部４１からの電力の制御をする。つまり、電力制御部４３は、定格より少ない電力を電気ヒータ３２に供給するのか、定格電力を電気ヒータ３２に供給するのか、または、電気ヒータ３２をオフの状態にするのかの制御をする。
【００３６】
次の実施例２の動作について説明する。
【００３７】
電気ヒータ３２に対する通電開始時刻になると、制御部４２は、図５のフローチャートに示す制御に従って、電気ヒータ３２への通電を開始する（ステップＳ１１）。これにより、湯が沸き、所定温度の高温水１０１が自然対流で貯湯タンク１の上部に貯えられる。
【００３８】
設定量の湯が沸くと、制御部４２は、電気ヒータ３２をオフにして（ステップＳ１２）、湯を沸かすための制御を終了する。
【００３９】
また、ステップＳ１２で、設定量の湯が沸かない場合に、高温水１０１が位置１０３（図４）付近にくると、自然対流による対流力が弱くなる。
【００４０】
これにより、加熱管３０内の湯が沸いて、ワックス弁３１が開状態になっても、湯は、加熱管３０から貯湯タンク１に速やかに移動せず、電気ヒータ３２でさらに加熱される。これにより、湯温が上昇し、この温度上昇した湯が貯湯タンク１の上部に移動する。温度センサ４は、この湯温を検出して、制御部４２に送る。
【００４１】
制御部４２は、温度センサ４で検出した湯温が設定温度Ｔ1以上になると（ステップＳ１３）、電力制御部４３を制御して、定格より少ない電力を電気ヒータ３２に供給する（ステップＳ１４）。これにより、加熱管３０内部での湯に対する加熱が緩やかになり、加熱管１０内の湯の沸き過ぎが防止される。そして、湯は、沸騰することなく、自然対流で貯湯タンク１に貯えられる。
【００４２】
設定された量の湯が沸くと（ステップＳ１５）、制御部４２は、電力制御部４３を制御して、電気ヒータ３２への電力供給を停止する（ステップＳ１６）。
【００４３】
このようにして、制御部４２は、対流力が弱くなっると、加熱管３０からの湯の温度に基づいて、電気ヒータ３２への電力供給を制御するので、加熱管３０内での湯の沸き過ぎを防止できる。これにより、湯を沸騰させることなく、設定された量の湯を貯湯タンク１内に貯めることができる。
【００４４】
また、加熱管３０内の湯の沸騰を防止するので、ワックス弁３１の特性の劣化を防止でき、寿命を延ばすことができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、第１の発明は、湯の対流力が弱くなった場合、加熱管内の湯が貯湯タンクに移動するとき、加熱管内の湯の温度がさらに上昇すると、一方の電気ヒータにだけ電力を供給するので、加熱管内の湯の沸騰を防止できる。
【００４６】
また、第２の発明は、加熱管内の湯の温度がさらに上昇すると、電気ヒータに供給する電力を減らすので、加熱管内の湯の沸き過ぎを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す概略図である。
【図２】実施例１の加熱管の一例を示す断面図である。
【図３】実施例１の制御部の制御を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施例２を示す概略図である。
【図５】実施例２の制御部の制御を示すフローチャートである。
【図６】従来の電気温水器を示す図である。
【図７】従来の電気温水器の加熱管の断面図である。
【図８】ワックス弁の一例を示す図である。
【符号の説明】
１      貯湯タンク
２      上部管
３      下部管
４      温度センサ
１０    加熱管
１０Ａ  流出口
２０    制御手段
【図１】
0003693682.tif 000002
【図２】
0003693682.tif 000003
【図３】
0003693682.tif 000004
【図４】
0003693682.tif 000005
【図５】
0003693682.tif 000006
【図６】
0003693682.tif 000007
【図７】
0003693682.tif 000008
【図８】
0003693682.tif 000009