(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に備える電気ヒータで沸かした湯が所定温度になると開状態になる弁部により湯を流す温度流量調整弁としてのワックス弁を、上部の流出口に具備する加熱管と、該加熱管により沸かした湯を貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と前記加熱管の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の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、前記弁部が閉状態から開状態になるときに、前記弁部の移動距離が所定の間隔に収束するように、前記温度流量制御弁と前記電気ヒータとの間隔を設定したことを特徴とする電気温水器。
【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４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の上部に在る流出口５０Ａ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の流出口５０Ａには、温度流量制御弁としてワックス弁５１を設け、下部には、湯を沸かす電気ヒータ５２を設ける。
【０００４】
加熱管５０のワックス弁５１は、図５（ａ）に示すように、先端に伸縮部５１Ａを持ち、内部のワックス（図示を省略）の状態変化（固体、液体）で伸縮部５１Ａを伸縮させる温度検出部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、ワックスが溶けて固体状態から液体状態になり、体積が膨張するため、図５（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（図４）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（図４）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。つまり、加熱管５０内の湯が所定温度に沸いたときに、図５（ｂ）に示すように、弁部５１Ｄの開閉運動距離Ｌ（ストローク）が開状態で最大になる。
【０００８】
また、加熱管５０内の湯が沸くと、直ちに弁部５１Ｄが開状態になる場合がある。この場合には、弁部５１Ｄの開閉運動距離Ｌが短くなるが、弁部５１Ｄの開閉の回数が多くなる。
【０００９】
弁部５１Ｄの開閉運動距離Ｌが最大になったり、弁部５１Ｄの開閉の回数が多くなると、伸縮部５１Ａやスプリング５１Ｃなどに負担がかかり、ワックス弁５１の寿命が短くなる。
【００１０】
この発明の目的は、このような欠点を除き、温度流量制御弁としてのワックス弁の寿命を延ばすことを可能にする電気温水器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、本発明は、内部に備える電気ヒータで沸かした湯が所定温度になると開状態になる弁部により湯を流す温度流量制御弁としてのワックス弁を、上部の流出口に具備する加熱管と、該加熱管により沸かした湯を貯める貯湯タンクと、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、弁部が閉状態から開状態になるときに、弁部の移動距離が所定の間隔に収束するように、温度流量制御弁と電気ヒータとの間隔を設定した。
【００１３】
【作用】
本発明では、加熱管の電気ヒータと温度流量制御弁としてのワックス弁との間隔を変えると、温度流量制御弁の弁部の開閉に際して、弁部の移動距離が変化することを利用している。つまり、加熱管の弁部が閉状態から開状態になるときに、弁部の移動距離が所定の間隔に収束するように、温度流量制御弁と電気ヒータとの間隔を設定する。これにより、温度流量制御弁の負担を軽くするように、弁部の移動距離を調整する。
【００１５】
【実施例】
次に、この発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、この発明の一実施例を示す概略図である。この実施例の電気温水器は、貯湯タンク１、上部管２、下部管３、加熱管１０および制御手段２０を備える。  この電気温水器の貯湯タンク１、上部管２および下部管３は、図４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は、図２に示すように、温度流量制御弁として図５に示すワックス弁１１を上部の流出口１０Ａに備える。また、下部には、Ｕ字形の電気ヒータ１２を備える。電気ヒータ１２に電気を供給するための電線１２Ａは、制御手段２０に接続されている。
【００１８】
ワックス弁１１の下部から電気ヒータ１２の先端までの間隔Ａは、加熱管１０の容量と、電気ヒータ１２の電気容量と、ワックス弁１１の感知温度とに基づいて決められる。つまり、電気ヒータ１２の容量が大きくなると、湯が速く沸くので、ワックス弁１１の弁部５１Ｄの開閉回数が多くなり、開閉周期が短くなる。このときには、間隔Ａを長くして、弁部５１Ｄの開閉回数を減らし、開閉周期を長くする。
【００１９】
また、加熱管１０の容量が大きくなると、湯が沸き上がるまでの時間が長くなるので、開閉回数は減るが、ワックス弁１１の開状態が長くなる。同時に、ワックス弁１１の温度検出部５１Ｂが比較的長い時間、沸いた湯にさらされるので、温度検出部５１Ｂ内のワックス（図示を省略）が完全に液体状態になり、伸縮部５１Ａの開閉運動距離Ｌがほぼ最大になる。このときには、間隔Ａを短くして、ワックス弁１１の開閉回数を多くすると共に、開閉運動距離Ｌを短くする。
【００２０】
このように間隔Ａを決めることにより、ワックス弁１１の開閉運動距離をＬａに収束するようにする。この間隔Ａは、ワックス弁１１の開閉周期や開閉運動距離を所定の値に決定し、ワックス弁１１の負担を軽くする。また、開閉運動距離Ｌａは、ワックス弁１１の最大の開閉運動距離より短い値である。
【００２１】
制御手段２０は、電気ヒータ１２への供給用の電力を出力する電源部２１と、電源部２１からの電力を電気ヒータ１２へ供給する制御部２２とを備える。また、制御部２２には、電力の供給時間などが自動または手動で設定される。制御部２２は、電力供給に際して、この設定時間の間だけ電気ヒータ１２へ電力を供給する。
【００２２】
次に、この実施例の動作を説明する。
【００２３】
電気温水器に対する通電開始時刻になると、制御部２２は、電気ヒータ１２への電力の供給を開始する。この後、図３に示すように、通電開始から時刻がｔ１になると、ワックス弁１１の弁部５１Ｄが開閉運動距離Ｌ１だけ動いて、ワックス弁１１は、開状態になる。
【００２４】
この最初の開閉運動距離Ｌ１は、開閉運動距離の中で１番長い。これは、ワックス弁１１の温度検出部５１Ｂ内のワックス（図示を省略）が、通電開始時には固体状態であり、時間の経過と共に温度が上昇して液状になる。このときワックスの状態変化には、周囲の温度変化に対して時間的な遅れがある。この遅れの間に、加熱管１０内の湯が所定温度より高くなる。この高温により、ワックスがほぼ液体状態になり、伸縮部５１Ａが長く延びる。この結果、開閉運動距離Ｌ１は、開閉運動距離の中で１番長くなる。
【００２５】
ワックス弁１１が開状態になると、加熱管１０内の沸いた湯は、自然対流で上部管２を流れ、貯湯タンク１の上部に高温水１０１として貯えられる。同時に、低温水１０２が下部管３から加熱管１０に流れ込む。これにより、加熱管１０内の湯温が下がるので、ワックス弁１１は、閉状態になる。
【００２６】
時刻ｔ１から時間Ｔ１が経過して、時刻ｔ２になると湯が沸き、ワックス弁１１の弁部５１Ｄは再び開く。このときの開閉運動距離Ｌ２は、前回の開閉運動距離Ｌ１より急激に短くなる。これは、温度検出部５１Ｂ内のワックスが最初のときより温められているので、ワックスの状態変化の時間的な遅れは、前回に比べて短くなるためである。
【００２７】
さらに、時刻ｔ２から時間Ｔ２が経過して、時刻ｔ３になると、ワックス弁１１の弁部５１Ｄは、前回の開閉運動距離Ｌ２より少し短い開閉運動距離Ｌ３だけ動いて開状態になる。
【００２８】
ワックス弁１１が開閉を繰り返すと、ワックスの状態変化の時間的な遅れが短くなるので、弁部５１Ｄの開閉運動距離は、Ｌａに収束し、開閉周期は、Ｔａに収束する。
【００２９】
このように、ワックス弁１１の負担にならない開閉運動距離Ｌａと開閉周期Ｔａとで、沸いた湯が自然対流で移動し、貯湯タンク１の上部から順に貯えられる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に従えば、温度流量制御弁としてのワックス弁の寿命を延ばすことを可能にする電気温水器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】加熱管の一例を示す断面図である。
【図３】ワックス弁の開閉を示す図である。
【図４】従来の電気温水器を示す図である。
【図５】ワックス弁の一例を示す図である。
【符号の説明】
２      上部管
３      下部管
１０    加熱管
１０Ａ  流出口
１１    ワックス弁
１２    電気ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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