(57)【要約】【課題】ヒータへの通電をスイッチングするリレーが溶着すると、ヒータが通電したままの状態となり、貯湯タンクに貯湯される湯水が沸騰して危険な状態となる。【解決手段】沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出して循環ポンプ９をＯＮ状態とした後に、沸上げ完了サーミスタ１０が１０４℃を検出すれば、再び沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出するまで循環ポンプ９をＯＦＦ状態とし、この処理を繰り返す。そして、高電源側保安器１２が１００℃以上の湯水温度を検知すれば、高電源側回路を流れる交流電源１３の遮断を行い、ヒータ６またはヒータ７への通電が停止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層状に湯水を蓄える貯湯タンクの底部と天部を接続する沸上げ配管と、前記沸上げ配管の途中に設けて前記貯湯タンク底部の水を天部へ循環させる循環ポンプと、前記貯湯タンクの上部に設けて前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒータと、前記貯湯タンクの天部に設けた沸上げ完了サーミスタと、前記沸上げ完了サーミスタの検知温度に応じて前記循環ポンプをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする制御手段と、前記貯湯タンクの前記ヒータ近傍が保安用設定温度に達したときに前記ヒータへの通電を遮断する電源遮断手段とを備える電気温水器において、前記制御手段は、前記沸上げ完了サーミスタによる検出温度が前記保安用設定温度よりも低い平常用設定温度を検出した場合と、前記保安用設定温度よりも高温である異常用設定温度を検出した場合に、前記循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えることを特徴とする電気温水器。
【請求項２】
沸上げ完了サーミスタが異常用設定温度を検出して循環ポンプがＯＮ状態された後に、前記沸上げ完了サーミスタが保安用設定温度よりも高くかつ前記異常用設定温度よりも低い異常解除用設定温度を検出した時に、制御手段は前記循環ポンプをＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換える請求項１記載の電気温水器。
【請求項３】
沸上げ完了サーミスタが沸き上げ運転中に最初に異常用設定温度を検出した時から所定時間経過した時点で電源遮断手段がヒータへの通電を遮断していなければ、前記所定時間以後において、制御手段は、前記沸上げ完了サーミスタが前記異常用設定温度よりも高い第２異常用設定温度を検出したときに、循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えるようにする請求項２記載の電気温水器。
【請求項４】
異常用設定温度及び異常解除用設定温度は１００℃以上１２０℃以下の範囲で設定されることを特徴とする請求項３記載の電気温水器。
【請求項５】
積層状に湯水を蓄える貯湯タンクの底部と天部を接続する沸上げ配管と、前記沸上げ配管の途中に設けて前記貯湯タンク底部の水を天部へ循環させる循環ポンプと、前記貯湯タンクの上部に設けて前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒータと、前記貯湯タンクの天部に設けた沸上げ完了サーミスタと、前記沸上げ完了サーミスタによる検出温度により前記貯湯タンクの沸上げ運転が完了したと判断した時に前記循環ポンプをＯＦＦ状態とするとともに前記ヒータへの通電を停止する制御手段と、を備える電気温水器において、前記貯湯タンクの沸上げ運転が完了したと判断した後に前記ヒータへの通電が行われていた場合、前記制御手段はＯＦＦ状態とした前記循環ポンプをＯＮ状態に切り換えることを特徴とする電気温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクに積層状に湯水を貯湯する電気温水器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯式の電気温水器は、貯湯タンクの最下部近傍の水をヒータ上部の貯湯タンク上部へ循環して沸き上げていた。沸き上げ手順の詳細を説明すると、まず、貯湯タンクの天部に設けられた温度検出手段が所定温度Ｂ（通常９０℃前後）に達したことを検出したときに循環ポンプを運転し、その温度検出手段が所定温度Ａ（通常８５℃前後）を検出したときに循環ポンプの運転を停止する。そして、この繰り返すことによって沸き上げ運転を完了する。
【特許文献１】特開２００１−０６５９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１には記載されていないが、通常上記貯湯式の電気温水器では温度検出手段が故障した場合を想定して保安器が設けられている。保安器は、ヒータを貯湯タンクに固定設置するためのフランジ部分に備えられており、保安器がある程度高い温度（例えば１００℃）を検知したときに、ヒータへの通電を遮断することができるもので、特にヒータへの電流をスイッチングするリレーが溶着等で制御不能となったときに活用される。
【０００４】
しかしながら、貯湯タンク内では湯水が積層状態に蓄えられ、その層は貯湯タンク上方へ向かうほど温度が高く、逆に下方へ向かうほど温度が低くなっているため、保安器が１００℃を検出する頃には、貯湯タンク天部の湯水層は１２０℃前後にまで達してしまう。湯水がそのような温度になると沸騰する恐れが生じ、使用者がカラン等の給湯栓を開いた場合に設定温度以上の湯水が出湯されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気温水器は、貯湯タンクの底部と天部を接続する沸上げ配管と、沸上げ配管の途中に設けて貯湯タンク底部の水を天部へ循環させる循環ポンプと、貯湯タンクの上部に設けて貯湯タンク内の湯水を加熱するヒータと、貯湯タンクの天部に設けた沸上げ完了サーミスタと、沸上げ完了サーミスタの検知温度に応じて循環ポンプをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする制御手段と、貯湯タンクのヒータ近傍が保安用設定温度に達したときにヒータの通電を遮断する電源遮断手段とを備え、制御手段は、保安用設定温度よりも高温である異常用設定温度を検出したときに循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えるものである。
【０００６】
これによれば、ヒータへの電流をスイッチングするリレーが溶着してヒータへ電流が流れ続けた場合であっても、循環ポンプがＯＮ状態となるので、ヒータ近傍が保安用設定温度に達し、電源遮断手段によりヒータを備える回路への通電を遮断してヒータへの通電を遮断して、貯湯タンク内の湯水が沸騰する前にヒータによる加熱を停止できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気温水器は、異常用設定温度を検出したときに循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えることにより、ヒータへの通電をスイッチングするリレーが溶着してヒータが作動し続けても、循環ポンプをＯＮ状態することにより、貯湯タンクの湯水が沸騰する前にヒータを停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、貯湯タンクの底部と天部を接続する沸上げ配管と、沸上げ配管の途中に設けて貯湯タンク底部の水を天部へ循環させる循環ポンプと、貯湯タンクの上部に設けて貯湯タンク内の湯水を加熱するヒータと、貯湯タンクの天部に設けた沸上げ完了サーミスタと、沸上げ完了サーミスタの検知温度に応じて循環ポンプをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする制御手段と、貯湯タンクの前記ヒータ近傍が保安用設定温度に達したときにヒータの通電を遮断する電源遮断手段とを備え、制御手段は、沸上げ完了サーミスタによる検出温度が保安用設定温度よりも低い平常用設定温度を検出した場合と、保安用設定温度よりも高温である異常用設定温度を検出した場合に、循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えるようにした電気温水器である。
【０００９】
これによれば、ヒータへの電流をスイッチングするリレーが溶着してヒータが作動し続けても、循環ポンプをＯＮ状態することにより、貯湯タンクの湯水が沸騰する前にヒータを停止することができる。
【００１０】
また、第２の発明は、特に、第１の発明において、沸上げ完了サーミスタが異常用設定温度を検出して循環ポンプがＯＮ状態された後に、沸上げ完了サーミスタが保安用設定温度よりも高くかつ異常用設定温度よりも低い異常解除用設定温度を検出した時に、制御手段は循環ポンプをＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えるようにしたものである。
【００１１】
これによれば、循環ポンプが作動し続けて貯湯タンク内の積層状態を崩れる前に循環ポンプをＯＦＦ状態として、電源遮断手段がヒータへの通電を遮断するまでの時間を短縮できる。
【００１２】
また、第３の発明は、特に、第２の発明において、沸上げ完了サーミスタが沸き上げ運転中に最初に異常用設定温度を検出した時から所定時間経過した時点で電源遮断手段がヒータへの通電を遮断していなければ、所定時間以後において、制御手段は、沸上げ完了サーミスタが異常用設定温度よりも高い第２異常用設定温度を検出したときに、循環ポンプをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えるようにするものである。
【００１３】
これによれば、たとえ貯湯タンク内の積層状態が崩れた場合であっても、貯湯タンクの上部に高温湯水層を形成できるので、電源遮断手段がヒータへの通電を遮断するまでの時間を短縮できる。
【００１４】
また、第４の発明は、特に、異常用設定温度及び異常解除用設定温度を１００℃以上１２０℃以下の範囲で設定したものである。これによれば、貯湯タンク内の湯水が沸騰する前にヒータを停止することができる。
【００１５】
また、第５の発明は、
積層状に湯水を蓄える貯湯タンクの底部と天部を接続する沸上げ配管と、沸上げ配管の途中に設けて貯湯タンク底部の水を天部へ循環させる循環ポンプと、貯湯タンクの上部に設けて貯湯タンク内の湯水を加熱するヒータと、貯湯タンクの天部に設けた沸上げ完了サーミスタと、沸上げ完了サーミスタによる検出温度により貯湯タンクの沸上げ運転が完了したと判断した時に循環ポンプをＯＦＦ状態とするとともにヒータへの通電を停止する制御手段とを備える電気温水器において、貯湯タンクの沸上げ運転が完了したと判断した後にヒータへの通電が行われていた場合、制御手段はＯＦＦ状態とした前記循環ポンプをＯＮ状態に切り換えるものである。
【００１６】
これによれば、ヒータへの電流をスイッチングするリレーが溶着してヒータが作動し続
けても、循環ポンプをＯＮ状態することにより、貯湯タンクの湯水が沸騰する前にヒータを停止することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態における電気温水器の構成を示す図である。図１における電気温水器は貯湯タンク１を備えており、給水管２から供給された水道水は減圧弁３で減圧された後に貯湯タンク１の下部から給水される。また、給水管２は給湯混合弁４と接続しており、給湯混合弁４では貯湯タンク１の天部から引き出された湯水と給水管２から供給される水道水とが適温となるように混合され、その混合水はカラン等の給湯栓５から出湯される。そして、給湯栓５から出湯が行われる度に、貯湯タンク１の天部から引き出された湯量分の水道水が給水管２から供給される。
【００１９】
貯湯タンク１内の低温水は、貯湯タンク１の上部に備え付けられたヒータ６、７に通電して加熱される。通常は、電力料金が低価格で設定されている深夜時間帯にヒータ６、７に通電して沸き上げ運転が行われる。
【００２０】
貯湯タンク１内には温度の異なる湯水が層状に分布しており、下方から上方へ向かうほど高温の湯水層が分布している。そこで、貯湯タンク１の底部と天部とを接続する沸上げ配管８の途中に設けられた循環ポンプ９をＯＮ状態とし、貯湯タンク１の下方に分布する低温層の湯水を貯湯タンク１の上方へ循環してから、ヒータ６、７による加熱を行う。
【００２１】
貯湯タンク１の天部に備え付けられた沸上げ完了サーミスタ１０が６７℃を検出すると、ヒータ６、７に通電を行うとともに循環ポンプ９をＯＮ状態とする。このとき、沸上げ配管８を介して貯湯タンク１の下部にある低温湯水層が天部に流入して、貯湯タンク１の天部にあった高温湯水層は下方に移動する。そして、沸上げ完了サーミスタ１０が６５℃を検出すると、循環ポンプ９をＯＦＦ状態として、天部に流入した低温湯水層をヒータ６、７により加熱する。この動作は、貯湯タンク１内の湯水全体が６５℃となるまで繰り返し行われる。
【００２２】
次に、沸上げ完了サーミスタ１０の検出温度が８８℃（請求項に記載の平常用設定温度に相当するもの）になると、ヒータ６、７に通電を行うとともに積層ポンプ９をＯＮ状態とし、沸上げ完了サーミスタ１０の検出温度が８５℃となれば、積層ポンプ９をＯＦＦ状態とする。この動作は、沸上げ完了サーミスタ１０が６０秒間連続して８９℃を検出するまで続けられる。沸上げ完了サーミスタ１０が６０秒間連続して８９℃を検出すれば、ヒータ６、７への通電を停止し、積層ポンプ９をＯＦＦ状態として沸き上げ運転を完了する。この結果、貯湯タンク１内の湯水全体が８９〜９０℃となる。
【００２３】
なお、貯湯タンク１の天部には低電源側保安器１１と、貯湯タンク１のヒータ６、７付近に高電源側保安器１２（請求項に記載の電源遮断手段に相当する）が備え付けられている。低電源側保安器１１は、沸上げ完了サーミスタ１０の動作不良や故障時に備えて取り付けられたもので、低電源側保安器１１が９７℃を検出した時に、ヒータ６、７への通電を停止するようにしている。また、高電源側保安器１２は、ヒータ６、７を貯湯タンク１に固定設置するためのフランジ部分にあって、沸上げ完了サーミスタ１０と低電源側保安器１１の動作不良や故障時に備えて取り付けられたもので、高電源側保安器１２が１００℃（請求項に記載の保安用設定温度に相当するもの）を検出した時に、ヒータ６、７が接続される制御回路への電源供給を遮断するようにする。これによって、空焚き等の発生を回避できる。
【００２４】
図２は、ヒータ６、７が接続された制御回路図を示すものである。ヒータ６、７と、高電源側保安器１２と交流電源１３と、リレー１４、１５により高電源側回路が形成されている。また、直流電源１６と制御部１７と低電源側保安器１１により低電源側回路が形成されており、高電源側回路と低電源側回路とはリレー１４、１５により接続されている。
【００２５】
低電源側保安器１１が９７℃を検出した時は、制御部１７のよりリレー１４、１５が制御され、ヒータ６、７への通電が停止される。また、高電源側保安器１２が１００℃を検出した時は、高電源側保安器１２が高電源側回路を流れる交流電源１３の遮断を行う。
【００２６】
ところで、リレー１４、１５が溶着してヒータ６またはヒータ７への通電が制御不能となった場合、沸上げ完了サーミスタ１０が６０秒間連続して８９℃を検出しても沸き上げ運転が完了した後もヒータ６またはヒータ７は通電状態となる。そして、貯湯タンク１の天部に分布する湯水温度層が９７℃に達して、低電源側保安器１１が９７℃を検出したとしても、ヒータ６またはヒータ７への通電を制御することができず、湯水温度層は更に温度上昇を続ける。
【００２７】
この時点で、高電源側保安器１２は１００℃を検知する可能性は低い。これは、貯湯タンク１内の湯水が異なる温度ごとに層を形成され、１００℃を上回る湯水層は低温湯水層と比較して比重が軽く貯湯タンク１の天部に形成されるからである。
【００２８】
そこで、沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃（請求項に記載の異常用設定温度に相当するもの）を検出すれば、循環ポンプ９をＯＮ状態とすると、貯湯タンク１の底部に分布する低温湯水層が貯湯タンク１の天部に流入し、一時的に貯湯タンク１の天部に分布する１０７℃温度層が下方に押し出される形で、高電源側保安器１２が１００℃以上の湯水温度を検知することができるようになる。この結果、電源側保安器１２が高電源側回路を流れる交流電源１３の遮断を行い、ヒータ６またはヒータ７への通電が遮断される。
【００２９】
なお、沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出すると循環ポンプ９をＯＮ状態とするので、高電源側保安器１２が１００℃以上の湯水温度を検知することができるとしたが、１０７℃温度層を形成する湯量が少量で層幅が比較的薄い場合は、貯湯タンク１の底部に分布する低温湯水層が天部に流入して、１０７℃温度層が消滅してしまうことがある。この場合、循環ポンプ９のＯＮ状態が継続されて貯湯タンク１内に形成される湯水温度層が崩れてしまうので、沸上げ完了サーミスタ１０が再び１０７℃を検出してヒータ６またはヒータ７への通電を停止するまでに更に時間を要することとなる。
【００３０】
そこで、沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出して循環ポンプ９をＯＮ状態とした後に、沸上げ完了サーミスタ１０が１０４℃を検出すれば、再び沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出するまで循環ポンプ９をＯＦＦ状態とする。この処理を繰り返すことによって、貯湯タンク１内に形成される湯水温度層の崩壊を防ぎ、特に貯湯タンク１の天部に形成される湯水層の崩壊を防ぎつつ層幅の拡大を図ることができるので、高電源側保安器１２が１００℃以上の湯水温度を検知するまでの時間を早めることができる。
【００３１】
なお、沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出して循環ポンプ９をＯＮ状態としてから、所定時間経過後に循環ポンプ９をＯＦＦ状態としても、同様の効果が得られる。
【００３２】
（実施の形態２）
第１の実施の形態では、沸上げ完了サーミスタ１０が検出温度に応じて循環ポンプ９のＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返すことによって、貯湯タンク１の天部に形成される湯水層の崩壊を防ぎつつ層幅の拡大を図ることができるとした。しかし、さらに高電源側保安器
１２が１００℃以上の湯水温度を検知するまでの時間を早めるために、図３に示した処理を行ってもよい。
【００３３】
図３は、縦軸を温度、横軸を時間とし、沸き上げ運転中の沸上げ完了サーミスタ１０による検出温度を実線で示し、高電源側保安器１２による検出温度を点線で示している。また、ｔ１は沸き上げ運転中で最初に沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出した時に時間を示し、ｔ２はｔ１から所定時間経過後の時間を示したものである。
【００３４】
図３において、ｔ１からｔ２が経過するまで高電源側保安器１２が１００℃を検出しなかったときは、沸上げ完了サーミスタ１０による検出温度が１１０℃（請求項に記載の第２異常用設定温度に相当するもの）となるまで、循環ポンプ９をＯＮ状態としないようにしている。そしてその後に沸上げ完了サーミスタ１０が１０７℃を検出すれば循環ポンプ９をＯＦＦ状態とする。
【００３５】
これによって、貯湯タンク１の天部にある温度層の温度が上昇することに連動して、高電源側保安器１２による検出温度も上昇し、高電源側保安器１２が１００℃を検出すれば、高電源側回路を流れる交流電源１３の遮断を行い、ヒータ６またはヒータ７への通電が遮断される。
【００３６】
なお、本実施の形態では貯湯タンク１の天部に分布する温度層が１１０℃を超えないように制御しているが、温度層が１２０℃を超えると湯水が沸騰し、逃がし弁１８から沸騰水が排出されるだけでなく、給湯栓５からも不意に沸騰水が出湯されてしまう可能性もでてくるので、貯湯タンク１の天部に分布する温度層が１２０℃以下となるように制御しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、ヒータへの通電をスイッチングするリレーが溶着してヒータが作動し続けても、循環ポンプをＯＮ状態することにより、貯湯タンクの湯水が沸騰する前にヒータを停止することができるので、貯湯タンクを有する電気温水器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態の電気温水器の構成図
【図２】本実施の形態の制御回路図
【図３】本実施の形態の貯湯タンク内の湯水温度推移図
【符号の説明】
【００３９】
１  貯湯タンク
２  給水管
３  減圧弁
４  給湯混合弁
５  給湯栓
６、７  ヒータ
８  沸上げ配管
９  循環ポンプ
１０  沸上げ完了サーミスタ
１１  低電源側保安器
１２  高電源側保安器
１３  交流電源
１４、１５  リレー
１６  直流電源
１７  制御部
１８  逃がし弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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