JP2000356403A - 貯湯式電気湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】常に適量の湯を自動的に算出することが可能
で、終業時には無駄な熱量を放熱する湯を最小限にする
貯湯式電気湯沸器を提供する。 【解決手段】湯温を設定温度から設定温度下限の温度変
化内に抑えながら水位制御するようにした貯湯式電気湯
沸器において、湯槽２から給湯するための給湯管１３
と、この給湯管１３内に配設されて湯槽内から流出する
湯量を検出する検出センサ１５とを設け、前記検出セン
サ１５によって得られた一定期間の使用湯量の情報を使
用湯量カウンタに蓄積し、この使用湯量情報を基に貯湯
する湯量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に会社、事務
所、病院、公共設備等の給湯器として、或いは給茶器、
自動販売機等の湯沸装置として使用される貯湯式電気湯
沸器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の貯湯式電気湯沸器は、大
気開放式であって、ある一定量（例えば20リットル）の
湯量を貯湯して、この全量を沸かし上げていた。例えば
図４に示すように、湯槽２１内の上部に水位制御用のボ
ールタップ２２と温度制御用のサーモスタット２３とを
取付け、且つ湯槽２１内の下部に発熱体２４を取付け、
そして、湯槽２１内に水を貯えて、この水を発熱体２４
で沸かし、温度制御はサーモスタット２３で自動的に行
い、水位制御はボールタップ２２で別個に自動的に行う
方式が採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の方式
は、サーモスタット２３で温度を自動的に調節し、且つ
ボールタップ２２で水位を自動的に満水状態に保たれる
利点はあるが、水位制御と温度制御とを別個に行ってい
るため、蛇口を開けて給湯管２５から給湯すると、湯温
に関係なく、ボールタップ２２が下がって、即座に湯槽
２１内に給水されることから、湯が水で薄まり、湯を常
時適温に保つことができなかった。

【０００４】そのことから、給水による湯温の低下を極
力抑えるために、湯槽２１内に導水管２６を取付けて、
ボールタップ２２から吐き出される水を湯槽２１内の底
部に導いて上層部にある湯との混合を極力抑えるように
工夫されてはいるが、それでも、湯を一度に多量に使用
すると、これと同等の多量の水が湯槽２１内に供給され
るため、湯の温度が大幅に低下し、次に飲用に適する湯
温まで沸かし上がるまで時間がかかる欠点があった。

【０００５】また、湯槽２１内の貯湯量や発熱体２４の
ヒーター容量から測定しても、出湯効率が悪かった。そ
れに、前記ボールタップ２２は、水圧の違いで、水位が
変わりやすいことから、湯槽２１内の湯が溢水管２７か
らオーバーフローする虞があった。

【０００６】そこで、当出願人による先の出願（特願平
10-29212号）により、水位制御と温度制御とを一体に考
え、従来使用していた水位制御用のボールタップを省
き、電極と電磁弁とで湯の温度を適温に保ちながら水位
を制御できるようにして、常時使用者に適温の湯を供給
できるようにすると共に、出湯効率を良好にし、水圧の
違いによって、湯槽内のオーバーフローを防止できるよ
うな貯湯式電気湯沸器を発明しており、この出願は既に
特許査定になっている。

【０００７】本発明は、当出願人による先の出願に対し
て更に改良を加えたものであり、本発明が新たに課題と
するところは次の点にある。

【０００８】すなわち、湯沸器の１日の使用量は千差万
別で、事務所等で使用する床面積やそこに働く人数、或
いは床面積内のテナント数や外勤主体か内勤主体か等の
勤務体系の違い、更には来客者数や会議の回数などによ
り使用量は大きく変化する。

【０００９】そこで従来は、設計段階において床面積や
使用用途に基づいて平均的な１日の使用量を算定し、こ
の使用量に安全係数を乗じて湯沸器の貯湯量を決めてい
た。そのため、どうしても実際の使用量よりも大きめの
貯湯量の機種を選定することが多い。しかも、従来の貯
湯式電気湯沸器は、常に満水になるように制御されてい
る。そのため、１日の終了タイマ機能により加熱装置へ
の通電を停止する機能がついていても、終業時に加熱さ
れた満水状態の湯の熱量は、翌日の使用まで放熱するだ
けで全くの無駄になっていた。

【００１０】そこで本発明は、上述の新たな課題を解消
すべく当出願人による先の出願を更に改良したもので、
ある期間における使用量の変動に基づき、常に適量の湯
を自動的に算出することが可能で、終業時には無駄な熱
量を放熱する湯を最小限にする貯湯式電気湯沸器の提供
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の貯湯式電気湯沸
器は、上述のような課題を解決するために、水を加熱し
て貯湯する湯槽と、この湯槽の下部に配して前記水を加
熱する発熱体と、前記湯槽へ給水するための給水管と、
前記湯槽内の湯温を検出する温度センサと、前記湯槽内
の水位や湯温を適宜調節する制御装置と、この制御装置
からの信号で前記給水管から前記湯槽への給水路を適宜
開閉する給水弁とを備え、前記制御装置は、前記湯槽内
の水位を検出する水位センサを前記湯槽内の適宜位置に
1個又は複数個設け、湯温を設定温度から設定温度下限
の温度変化内に抑えながら水位制御するようにした貯湯
式電気湯沸器において、湯槽から給湯するための給湯管
と、この給湯管内に配設されて湯槽内から流出する湯量
を検出する検出センサとを設け、前記検出センサによっ
て得られた一定期間の使用湯量の情報を使用湯量カウン
タに蓄積し、この使用湯量情報を基に貯湯する湯量を制
御するようにしたものである。

【００１２】また、検出センサを湯槽内に配設し、湯槽
内に流入した水量を使用湯量として検出し、一定期間の
使用湯量の情報を使用湯量カウンタに蓄積するものであ
る。

【００１３】更に、制御装置内に、使用者に湯量不足を
知らせる警報ブザーや湯量不足を告知する警告表示等の
湯量不足告知機能を設ける。

【００１４】そして、制御装置内に、強制給水操作キー
を連続して数秒間押し続けてその時の湯温に関係なく満
水位まで強制的に給水する強制給水機能を設けることを
課題解消のための手段とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、主に会社、事務所、病院、公共設備等の給湯器とし
て、或いは給茶器、自動販売機等の湯沸装置として使用
する状態を図面に基づいて説明する。

【００１６】本発明の貯湯式電気湯沸器は、図１に示す
ように、水を加熱して貯湯する湯槽２と、この湯槽２の
下部に配して前記水を加熱する発熱体１と、前記湯槽２
へ給水するための給水管８と、前記湯槽２内の湯温を検
出する温度センサ５と、前記湯槽２内の水位や湯温を適
宜調節する制御装置１１と、この制御装置１１からの信
号で前記給水管８から前記湯槽２への給水路を適宜開閉
する給水弁６とを備え、前記制御装置１１は、前記湯槽
２内の水位を検出する水位センサを前記湯槽２内の適宜
位置に 1個又は複数個を設けることによって、湯温を設
定温度から設定温度下限の温度変化内に抑えながら水位
制御するように形成する。

【００１７】即ち、図１に示すように、前記湯槽２内の
底部中央部にヒーター等による発熱体１を設け、且つ湯
槽２内の下部には前記制御装置の水位センサとして下限
水位制御用の空焚き防止電極３と湯温検出用の温度セン
サ５とを設け、湯槽２内の上部には前記制御装置の水位
センサとして上限水位制御用の上限水位電極４を設け、
この上限水位電極４の上側にはこの上限水位電極４と給
水弁６の安全装置として溢水を検出する、前記制御装置
の水位センサとして溢水検出電極７を設ける。また、前
記湯槽２外の底部と給水管８との間には、前記給水弁６
としての電磁弁と、水圧の高低に拘わらず、一定の流量
にするための定流量弁又は減圧弁９と、安全装置として
逆流を防ぐための逆止弁１０とを順次連設する。

【００１８】それに、前記発熱体１と、空焚き防止電極
３、上限水位電極４、溢水検出電極７等の各電極との間
には、水位が空焚き防止電極３、上限水位電極４、溢水
検出電極７等の位置に達したことを検出したり、温度制
御したりする制御装置１１を接続する。

【００１９】そして、水の沸かし上げは、先ず、空焚き
防止電極３まで給水弁６としての電磁弁で給水して、こ
の給水を一旦停止し、ここで、水位が空焚き防止電極３
の位置に達したことを制御装置１１が検出して、発熱体
１に通電して加熱を開始し、次に、湯槽２内の湯温が温
度センサ５で検出して設定温度（略95度前後）近傍（設
定温度の− 1度の略94度前後）まで上昇すると、給水弁
６としての電磁弁で給水を開始し、湯温が設定温度（略
95度前後）下限（設定温度の− 3度の略92度前後）に低
下したら、また、給水を停止する。この時、水位が空焚
き防止電極３以上で、且つ上限水位電極４未満の時は、
常に発熱体１がＯＮ状態になるようにしておいて、それ
以降、発熱体１で湯温を設定温度近傍に上昇させる動作
と、給水弁６としての電磁弁で湯温が設定温度下限に低
下するまで給水する動作とを繰り返しながら、次第に水
位を上昇させて行き、その後、水位が所定の水位まで到
達すると、その時の湯温に関係なく給水を停止し、一
方、発熱体１は、湯温が設定温度まで上昇したところ
で、温度センサ５が検出して、コントローラ１１が加熱
を停止するように構成されている。

【００２０】湯槽２内の水位は、使用湯量カウンタ（図
示せず）に蓄積した使用湯量情報に基づいて制御され
る。この使用湯量情報は、給湯管１３の内部に配設され
た検出センサ１５によって、一定期間における湯槽２内
から流出する湯量、すなわち使用湯量をデータとして蓄
積したものである。一定期間とは、例えば、一日の時間
別使用湯量や、一週間の曜日別の使用湯量をデータとし
て蓄積することもできる。図示例では、給湯管１３内に
検出センサ１５を配設しているが、検出センサ１５を湯
槽２内に配設し、湯槽２内に流入した水量を使用湯量と
して検出することも可能である。また、検出センサ１５
を給水管８がわに配設してもよい。

【００２１】図２は、前日の使用湯量を検出し、このデ
ータを翌日の使用上限湯量に設定する場合の使用湯量測
定フローを示している。使用湯量測定動作は、所定の
時間（0 時00分）になると測定を開始する。次に、お湯
が使用されると検出センサ１５によって使用量が検出さ
れ、このデータが使用湯量カウンタに順次蓄積される。
そして、１日の終わり、つまり24時ちょうどになると、
１日の使用湯量に使用者が任意に設定する安全係数ｋを
乗じて使用上限湯量Ｌmax に保存するものである。

【００２２】図３は、使用上限湯量による温度・水位制
御フローを示している。この制御動作は、１日の温度
・水位制御開始時間になると、１日の使用可能湯量Ｌ
に、１日の使用上限湯量Ｌmax をセットする。その後、
１日の制御終了時間を定期的にチェックする。お湯が使
用されると、使用された湯量だけ使用可能湯量Ｌが減っ
ていく。そして、使用可能湯量Ｌとその製品の貯湯量Ｌ
0(20リットルタイプ、30リットルタイプ、45リットルタ
イプなどのタイプ別の貯湯量Ｌ0 ）を比較し、使用可能
湯量Ｌが、まだ貯湯量Ｌ0 よりも多い場合には、湯温を
設定温度から設定温度下限の温度変化内に抑えながら水
位制御し、使用された量の水を補給する。また、使用可
能湯量Ｌが貯湯量Ｌ0 以下になった場合には、使用可能
湯量Ｌと警告残量Ｌ1 を比較し、使用可能湯量Ｌが警告
残量Ｌ1 より多い場合は、水位制御せず（即ち給水しな
いで）温度制御のみ行う。一方、使用可能湯量Ｌが警告
残量Ｌ1 以下になった場合は、温度、水位とも制御せず
（断熱材による保温のみ）に、使用者に表示あるいは音
によって、残湯量が少ない旨の注意を促す。最後に、１
日の制御時間終了になると、どの状態であっても温度、
水位とも制御を停止する。尚、この例では、１日単位の
使用上限湯量Ｌmax を設定したものであるが、１日を、
早朝、朝、午前、昼、午後、夕方、夜等のモードに分け
て、それぞれのモードに使用上限湯量Ｌmax を設定する
ことも可能である。

【００２３】また、制御装置１１内に、使用者に湯量不
足を知らせる警報ブザーや湯量不足を告知する警告表示
等の湯量不足告知機能を設ける。この湯量不足告知機能
は、一度に湯を大量に使用されて、給水が追いつかない
場合には、次第に水位が低下し、最後には給湯口から湯
が出なくなるが、その場合、警報ブザーで使用者に湯量
不足を知らせたり、或いはＬＥＤランプの点滅、湯量不
足マークの点滅、音声のガイダンス等の警告表示で使用
者に湯量不足を告知したりするものである。

【００２４】更に、制御装置１１内には、強制給水機能
が設けられている。この強制給水機能は、お客さんの事
情で多少ぬるくてもいいから、とにかく連続して大量の
湯を使用したいという場合に対処する機能として、強制
給水操作キーを連続して 3秒間押し続けることによっ
て、その時の湯温に関係なく満水位まで強制的に給水す
るものである。

【００２５】それに、前記湯槽２外の底部と給水管８と
の間には、前記給水弁６としての電磁弁と、水圧の高低
に拘わらず、一定の流量にするための定流量弁又は減圧
弁９と、安全装置として逆流を防ぐための逆止弁１０と
が順次連設されている。

【００２６】また、前記水位センサを湯槽２内に流入或
いは湯槽２内から流出する水量を検出する水量センサ１
４とし、これを給水側の給水管８と給湯側の給湯管１３
との両方、或いはいずれか一方に設けても良い。

【００２７】尚、図中の符号１２は湯槽２内の水位が異
常に高くなるのを防止するために、上端が前記溢水検出
電極７より若干高くなるように湯槽２内に配置した溢水
管であり、符号１３は上端が前記発熱体１より若干高く
なるように湯槽２内に配置した給湯管である。

【００２８】

【発明の効果】本発明の貯湯式電気湯沸器は、上述のよ
うに構成したことにより、当初の目的を達成した。

【００２９】すなわち、請求項１、２に記載の使用湯量
カウンタや検出センサ１５により、常に適量の湯を自動
的に算出することができた。この結果、従来の方式で
は、常に満水になるように制御されていることから、そ
の日のタイマオフ時間から翌日のタイマオン時間までの
間、沸かし上げられた全量（満水状態）の熱量を無駄に
放熱していくことになるが、本発明によると使用されず
に残った湯量の熱量のみが翌日のタイマオン時間までの
間に放熱されるだけなので、著しい省エネルギー効果を
図ることができる。

【００３０】また、請求項３に記載の湯量不足告知機能
により、一度に湯を大量に使用されて、給水が追いつか
ない場合には、次第に水位が低下し、最後には給湯口か
ら湯が出なくなるが、湯量不足告知機能の警報ブザーで
使用者に湯量不足を知らせたり、或いは警告表示で使用
者に湯量不足を告知したりすることができるため、湯槽
２内に水を確実に補充することができる。

【００３１】更に、請求項４に記載の強制給水機能によ
り、使用者の事情で多少ぬるくてもいいから、とにかく
連続して大量の湯を使用したいという場合に、強制給水
操作キーを連続して数秒間押し続けてその時の湯温に関
係なく満水位まで強制的に給水することができるため、
使用者の事情に充分対応させることができる。

【００３２】このように本発明によると、ある期間にお
ける使用量の変動に基づき、常に適量の湯を自動的に算
出することが可能で、終業時には無駄な熱量を放熱する
湯を最小限にすることができるなどといった有益な種々
の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略正面図である。

【図２】同じく本発明の使用湯量測定状態を示すフロー
チャート図である。

【図３】同じく本発明の使用上限湯量による温度・水位
制御状態を示すフローチャート図である。

【図４】従来例を示す概略正面図である。

【符号の説明】 １ 発熱体 ２ 湯槽 ３ 空焚き防止電極 ４ 上限水位電極 ５ 温度センサ ６ 給水弁 ７ 溢水検出電極 ８ 給水管 ９ 定流量弁又は減圧弁 １０ 逆止弁 １１ 制御装置 １２ 溢水管 １３ 給湯管 １４ 水量センサ １５ 検出センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を加熱して貯湯する湯槽と、この湯槽
   の下部に配して前記水を加熱する発熱体と、前記湯槽へ
   給水するための給水管と、前記湯槽内の湯温を検出する
   温度センサと、前記湯槽内の水位や湯温を適宜調節する
   制御装置と、この制御装置からの信号で前記給水管から
   前記湯槽への給水路を適宜開閉する給水弁とを備え、前
   記制御装置は、前記湯槽内の水位を検出する水位センサ
   を前記湯槽内の適宜位置に 1個又は複数個設け「、湯温
   を設定温度から設定温度下限の温度変化内に抑えながら
   水位制御するようにし」た貯湯式電気湯沸器において、
   湯槽から給湯するための給湯管と、この給湯管内に配設
   されて湯槽内から流出する湯量を検出する検出センサと
   を設け、前記検出センサによって得られた一定期間の使
   用湯量の情報を使用湯量カウンタに蓄積し、この使用湯
   量情報を基に貯湯する湯量を制御することを特徴とする
   貯湯式電気湯沸器。
2. 【請求項２】 前記検出センサを湯槽内に配設し、湯槽
   内に流入した水量を使用湯量として検出し、一定期間の
   使用湯量の情報を使用湯量カウンタに蓄積する請求項１
   記載の貯湯式電気湯沸器。
3. 【請求項３】 前記制御装置内に、使用者に湯量不足を
   知らせる警報ブザーや湯量不足を告知する警告表示等の
   湯量不足告知機能を設けた請求項１又は２記載の貯湯式
   電気湯沸器の制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置内に、強制給水操作キーを
   連続して数秒間押し続けてその時の湯温に関係なく満水
   位まで強制的に給水する強制給水機能を設けた請求項１
   乃至３いずれか記載の貯湯式電気湯沸器の制御装置。