JP2001280701A

JP2001280701A - 電熱式瞬間湯沸器

Info

Publication number: JP2001280701A
Application number: JP2000093862A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakano; 茂中野; Kenji Miyazawa; 健治宮澤
Original assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】水中に直接発熱抵抗体を配置して昇温特性を改
善し、しかも感電のおそれを無くした電熱式瞬間湯沸器
を提供する。【解決手段】直接用水に接触するヒーター２（図２）の
下流側端部に電源Ｅの接地側極側を接続するため、遅延
回路32は、電源Ｅを投入すると遅延作動スイッチRY1,RY
2 を所定時間開放し、その間に、極性検出回路34は、該
回路34を通じて大地に流れる電流を検出して投入された
電源Ｅの接地極側を検出し、接続切替え回路33は、極性
検出回路34の出力する信号に基づき前記下流側端部を電
源Ｅの接地極に接続するように切替えスイッチRY3 を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は電熱式瞬間湯沸器に
関し、更に詳細には、発熱抵抗体を直接水中に取り付け
て伝熱効率を高め、しかも感電による危険を防止した電
熱式瞬間湯沸器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】温水による洗浄装置付き洋風便器が一般
家庭用トイレに広く普及するに至っている。前記温水
は、一般に水道水が電熱加熱器を流れる間に加温され、
人体に直接噴射されるため、シーズヒーターなど直接発
熱抵抗体が水に接触しない構造のものが使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したように排便後
の洗浄用温水は、流水を加熱して水温を上昇させるた
め、急速に温度を上昇させることが求められるが、シー
ズヒーターのような間接加熱では限界がある。その点発
熱抵抗体を直接水に接触させると伝熱効率は上昇する
が、感電のおそれが生じるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであり、水中に直接発熱抵抗体を配置して温度の立ち
上がり特性を向上させ、しかも感電のおそれを無くした
電熱式瞬間湯沸器を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の電熱式瞬間湯沸器は、加温する用水の
配管内に、前記用水の流れに沿い、且つ直接前記用水に
接触させて発熱抵抗体を配置し、該発熱抵抗体と電源と
の間に、該電源の接地側極を発熱抵抗体の下流側端部に
接続する極性切替え回路を設け、該極性切替え回路は、
スイッチ投入遅延回路、電源接地極検出回路及び接続切
替え回路とからなり、前記スイッチ投入遅延回路は、前
記電源が投入されると所定時間経過後に遅延作動スイッ
チを閉じ、前記遅延作動スイッチが開放されている間
に、前記電源接地極検出回路が、該回路に接続された電
源の極側が接地極であるか否かを、該回路を通じて大地
に流れる電流により検出し、前記接続切替え回路は、前
記電源接地極検出回路が出力する信号に基づき前記下流
側端部を電源の接地極に接続するように切替えスイッチ
を制御するようにしたものである。

【０００６】前記配管の内部には、直接用水と接する発
熱抵抗体を配置するものであるから、漏洩電流の存在を
無視することはできない。したがって、発熱抵抗体から
十分離れた部分までの間の配管は、電気絶縁材で作成し
た管を使用する。

【０００７】更に、前記発熱抵抗体の上流及び下流の所
定距離離れた部分に、配管を横断して、金網、パンチメ
タル、その他の多孔性導電体を配置し、該導電体を接地
することにより漏電による事故を防止することが好まし
い。

【０００８】また上記目的を達成するための本発明の第
２の電熱式瞬間湯沸器は、加温する用水の配管内に、前
記用水の流れに沿い、且つ直接前記用水に接触させて発
熱抵抗体を配置し、該発熱抵抗体の前記用水の下流側端
部が前記電源の非接地側極に接続されると電源を遮断す
る保護スイッチ制御回路及び電源接地極検出回路とを設
け、該電源接地検出回路は、該回路を通じて大地に流れ
る電流を検出し、該回路に接続された前記電源の極側が
接地側であるか否かを検出し、前記保護スイッチ制御回
路は、前記電源接地検出回路の出力する信号に基づき前
記下流側端部が前記電源の非接地極に接続されると電源
を遮断するようにしたものである。

【０００９】前記保護スイッチ制御回路が作動して、ス
イッチが閉じ、発熱抵抗体に電源が接続されると点灯す
るパイロット回路を前記発熱抵抗体と並列して接続し、
発熱抵抗体に電源が接続されたことを表示させることが
好ましい。

【００１０】本発明の瞬間湯沸器用のハウジング及び配
管用の素材としては、電気絶縁性が高く、加工性に優
れ、使用温度付近で所定の機械的強度を有するものであ
れば特に限定はない。例えばポリプロピレン、ポリ塩化
ビニール、ＡＢＳ樹脂などの汎用樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアセタール樹脂などの汎用エンジニアリング樹
脂などの熱可塑性樹脂、フエノール樹脂、アミノ樹脂、
エポキシ樹脂などの汎用熱硬化性樹脂などを挙げること
ができる。

【００１１】電気絶縁性配管を使用する部分の長さは、
規格その他で許容される漏洩電流を保証するものでなけ
ればならない。そのためには、使用する用水（通常水道
水）の電気的特性、漏洩電流目標設定値、使用配管径、
取り付け場所などによる制約などを考慮し、決定すれば
よい。

【００１２】本発明は、接続した電源のアースラインが
その後変更されるおそれのある場合はもとより、家庭な
ど不特定の人がプラグをコンセントに差し込んで電源と
接続する場合には、本発明を極めて有効に適用すること
ができる。

【００１３】本発明の電熱式瞬間湯沸器は、前記洗浄装
置付き便器の外、厨房、洗面所、浴室などの瞬間湯沸器
などとして広く適用することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照し、実施
の形態により本発明の電熱式瞬間湯沸器を具体的に説明
する。

【００１５】図１〜４は、第１実施の形態及び第２実施
の形態の共通部分を示すものであり、用水加熱ユニット
（以下単にユニットという）１は発熱抵抗線からなるヒ
ーター２（図２，３）を収納しており、また回路用ハウ
ジング３は、ヒーター２に給電する給電回路４（図５）
を収納している。

【００１６】ユニット１は、樹脂製のユニットハウジン
グ５の左右に、図１に示すとおり水道管（図示せず、以
下同様）を接続する用水取入れ口６及び温水吐出口７を
設け、上部に、ヒーター２に給電するためのヒータ端子
８及び空炊き防止用を兼ねた湯温センサ９を取り付けた
ものである。なお図１に示す符号10はリード線、11は温
度信号用リード線、12は電源用プラグ、13はアース端子
である。

【００１７】図２によってユニット１の内部を説明する
と、用水取り入れ口６及び温水吐出口７とヒーターユニ
ット14とを接続する樹脂製配管15は、流路を長くして用
水（通常は水道水）からの漏洩電流を可及的に小さくし
ている。更に用水取り入れ口６及び温水吐出口７の開口
部付近に水流と交差するように金網16（太線による破線
で表示、以下同様）を取り付け、ユニットハウジング５
内に配線したアース線17を通じてアース端子13に接続し
た。使用した金網16の目の大きさは、８〜５０メッシュ
であった。

【００１８】ヒーター２を収納するヒーターユニット14
は、樹脂製Ｕ字管からなり、内部に、Ｕ字管の樹脂壁に
ヒーター２が接触しないようにセラミックパイプ18を挿
入し、その中にニクロム線を螺旋状に巻いたヒーター２
を挿通した。ヒーターユニット14及びセラミックパイプ
18の内・外径は、ヒーター２の形状及び仕様などを勘案
して適宜決定すればよい。

【００１９】前記ヒータ端子８とヒーター２との取り合
いは、図３に示すとおり、ヒーター２を取り付けた金属
部材19と六角ねじ20とを溶接（又は一体切削）し、六角
ナット21によりヒーターユニット14に固定し、六角ナッ
ト21によりリード線10を取り付けたものである。なお符
号22はリングパッキングである。

【００２０】図４において、配管15の端部にアース線17
を取り付けた金網16（アース線取り付け部分の詳細を省
略）を収納する皿部23を形成したフランジ24を配管15の
端部に形成し、同様に用水取り入れ口６又は温水吐出口
７にもフランジ24を形成した。ユニットハウジング５の
開口部26の両側にパッキング27を配置し、ユニットハウ
ジング５の内側は、パッキング27の上にパッキング28を
重ねてアース線17を挟み、フランジ24をボルトナット29
で締め付けて固定した。なお、温水吐出口７側の金網16
は必須であるが、用水取入れ口６側の金網16は無くても
よい。

【００２１】用水取り入れ口６側及び温水吐出口７側の
金網16のそれぞれに取り付けた２本のアース線17はユニ
ットハウジング５内を這わせてアース端子13（図１，
２）に接続した。なお図４の符号30は外部配管（図示せ
ず）を螺合用ねじ部である。

【００２２】以上説明したユニット１は、給湯量０．５
〜５リットル／分に対し０．５〜２ｋＷの電力とするこ
とを対象に作成したものである。

【００２３】次に第１実施の形態の給電回路４を図５に
より説明する。図５の給電回路４は、ユニット１（図
１，２）のアース側ヒーター端子８ａは商用交流電源Ｅ
（以下電源Ｅ）のアース側極ｑに、また非アース側ヒー
タ端子８ｂは電源Ｅの非アース側極ｐに、それぞれ接続
させるものであり、遅延作動スイッチRY1, RY2を制御す
る遅延回路32、切替えスイッチRY3 を制御する接続切替
え回路33及び極性検出回路34からなっている。なお、図
５に示す符号35は、前記各回路32、33及び34を作動させ
る電源回路であり、IC1 は汎用の電源用ＩＣである。

【００２４】遅延回路32は、プラグ12を電源Ｅに接続す
るとコンデンサC5と抵抗R5との接合点に発生する電圧Ｖ
₃がコンデンサC5の充電の進行と共に逓減されることを
利用したものである。即ち、抵抗R4により正帰還回路接
続としたコンパレーターIC2の出力電圧Ｖ₁は、抵抗R6
及び抵抗R7の分圧電圧Ｖ₂が前記電圧Ｖ₃より低い間は
高く、トランジスタQ1のベース電圧が高くなりオフ状態
となる。次いで電圧Ｖ ₂＞電圧Ｖ₃となると、出力電圧
Ｖ₁が低くなるので、トランジスタQ1がオンし、遅延作
動スイッチRY1, RY2のそれぞれのリレーコイルに電流が
流れ遅延作動スイッチRY1, RY2がオンする。

【００２５】即ち、遅延回路32は、給電回路４を電源Ｅ
に接続しても、コンデンサC5と抵抗R5との時定数によっ
て定まる遅れ時間が経過しないとヒーター２に電流が流
れない、いわゆる遅延動作を行うことができる。

【００２６】接続切替え回路33を説明する前に極性検出
回路34について説明する。極性検出回路34は、コンデン
サC11 の極イを抵抗R15 に、極ロをユニット１に給水す
る水道管37（金属）に接続したものである。このように
接続すると、極性検出回路34のグランドラインｇが電源
Ｅの極ｑ側（アース側）に接続される（図５の状態）
と、コンデンサc11 の両極が同電位となるので電流は流
れず、トランジスタQ3はオフされる。

【００２７】ところが極性検出回路34のグランドライン
ｇが電源Ｅの極ｐ側に接続されると、グランドラインｇ
とアース線45との間に交流電圧が印加され、ダイオード
D7の存在により抵抗R15 のトランジスタQ3のベース側に
電源周波数を周期とする脈動電圧が発生し、トランジス
タQ3がオンする。

【００２８】トランジスタQ3が脈動的にオンすると、コ
ンデンサC9が充・放電を繰り返し、充電電流により抵抗
R14 に発生した電圧Ｖ₅がコンパレーターIC2 の反転入
力端子側に入力され、非反転入力端子には抵抗R11, R12
の分圧電圧Ｖ₅が入力される。コンパレーターIC2 は抵
抗R10 によって正帰還回路接続となっているため、トラ
ンジスタQ3がオン状態のときは抵抗R14 に電圧が発生
し、抵抗R11, R12による分圧値より高くなり、コンパレ
ーターの出力端子側電圧が低くなる。するとトランジス
タQ2がオンし切替えスイッチRY3 のリレーコイルに電流
が流れ、可動接点は図５に示す黒丸側から白丸側に移動
し極性を切り替えられる。

【００２９】グランドラインｇが電源Ｅの極ｑ側に接続
された場合には、トランジスタQ3が前記理由によりオン
しないので切替えスイッチRY3 のリレーコイルに電流が
流れず切替えスイッチRY3 の可動接点は図５の黒丸側に
接続したままとなる（図５の状態）。以上説明したよう
に切替えスイッチRY3 は、給電回路４を電源Ｅに接続す
ると直ちにヒーター２の下流側をグランドラインｇ側に
切り換えることができる。

【００３０】したがって、遅延回路32のコンデンサC5及
び抵抗R5による時定数を、前記極性検出及び極性切替え
動作が完了する要するに十分な値に設定することによ
り、プラグ12を差し込んでから極性切替え完了までの間
遅延作動スイッチRY1, RY2を開いた状態に維持すること
ができるので、ヒーター２の下流側を、通電中常にアー
ス側極性とすることができる。

【００３１】第２実施の形態の瞬間湯沸器は、図６に示
す給電回路４を使用した外は第１実施の形態と同様にし
て実施した。図６に示す給電回路４は、常開型の保護ス
イッチRY4,RY5 、保護スイッチ制御回路36及び極性検出
回路34からなるものである。極性検出回路34はグランド
ラインｇ側が電源Ｅの非接地極ｐ側に接続された場合に
トランジスタQ3がオンする点は、第１実施の形態と同様
の回路構成とした。したがって、図５に示す回路要素と
同じ作用をする要素には同じ符号を付し説明を省略す
る。第２実施の形態の直流電源回路35は、ツェナーダイ
オードZD、抵抗R26,R27 及びコンデンサC1, C2によって
形成した。

【００３２】保護スイッチRY4,RY5 の制御は、トランジ
スタQ1によってそれぞれのリレーコイルを同時に制御す
るようにした外は第１実施の形態と同様とした。保護ス
イッチ制御回路36は、コンデンサC12, C13からなるパル
ス検出回路38及びトランジスタQ1駆動用のトランジスタ
Q4, Q5で構成するシュミット・トリガ回路39からなって
いる。極性検出回路34は第１実施の形態と同様であり説
明を省略する。

【００３３】パルス検出回路38は、トランジスタQ3がオ
フのときはコンデンサC12, C13は放電しており、トラン
ジスタQ5はオフしている。前記グランドラインｇが電源
Ｅのｐ側に接続されると前記したとおりトランジスタQ3
がオンされるためコンデンサC12,C13 に流れる充・放電
電流が流れ、トランジスタQ5にベース電流が流れてトラ
ンジスタQ5が作動し、トランジスタQ1にベース電圧が印
加され、保護スイッチRY4, RY5のリレーコイルに通電さ
れ、ヒーター２に電流が流れると共に、発光ダイオード
LED が点灯し、ヒーター２に電源が接続されたことを表
示する。

【００３４】これに対し、グランドラインｇが電源Ｅの
電極ｑ側に接続されると、極性検出回路34のトランジス
タQ3が作動しない。したがって常開型保護スイッチRY4,
RY5は開状態を保つので、ヒーター２に通電されない。

【００３５】以上説明した請求項１に係わる第１実施の
形態及び請求項２に係わる第２実施の形態の給電回路４
は、いずれも例示のためのものであり、同様の動作が得
られる限り異なる回路構成によって実施することができ
る。

【００３６】次に第３実施の形態は、第１実施の形態の
極性検出回路34のコンデンサC11 の部分を変形して実施
したものである。即ち、第１実施の形態では、給電回路
４の近くに水道管37などアース線45を接地するものがあ
る場合であったが、第３実施の形態は、このようなもの
が近くにない場合に使用するものである。図７に示すよ
うに、所定の面積を有する電極46をプラスチックケース
47に配置し、シールド線48の芯線49を図５の抵抗Ｒ15
に、シース50側をグランドラインｇ側にそれぞれ接続
し、大地（図示せず）との間に形成される静電容量をも
ってコンデンサC11に代えたものである。極性検出回路3
4（図５）と電極46との距離が近い場合にはシールド線4
8を省略することができる。

【００３７】次に図８によって洗浄器付き便器に使用し
た場合について説明する。すなわち流し台などに設置す
る場合には、図２の下流側の配管15内の用水が冷たくて
も特に問題は生じない。しかしながら、図２に示す第１
実施の形態の瞬間湯沸器を洗浄器付き便器（図示せず）
に適用すると、最初に冷たい水が噴射されるのは好まし
くないという問題がある。

【００３８】そこで図８に示す第４実施の形態において
は、配管15を２重管とし、内側の配管15-2の外側と外側
管15-1の内側とに、例えば化学メッキなどの手段でメッ
キ（図示せず）層を形成し、放射冷却を防止し、外側管
15-1の周囲に例えば発泡ポリエチレンなどによる断熱層
51を形成することにより、通常の使用頻度であれば温水
温度を維持することができる。

【００３９】また図９に示す第５実施の形態において
は、配管15の周囲に例えば発泡ポリエチレンなどによる
断熱層51-1を形成し、その外側にニクロム線などのヒー
ター42を巻き付け、その外側に更に別の発泡ポリエチレ
ンなどによる断熱層51-2を形成し、断熱層51-2から放散
される熱をヒーター42の熱で補償するようにして温水温
度を維持するものである。ヒーター42は、可変抵抗器と
組み合わせるなどして温度調節可能とすることもでき
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電熱式瞬
間湯沸器は、電源を投入すると、遅延投入スイッチ投入
遅延回路により遅延投入スイッチを所定時間開放し、そ
の間に電源接地極検出回路及び極性選択スイッチ回路に
より温水吐出口側に近い側の発熱抵抗体の炭部に電源回
路の接地極を接続するか、又は温水吐出口側に近い側の
発熱抵抗体の端部に電源の接地極が接続された場合のみ
発熱抵抗体に電源を接続するようにしたので、直接発熱
抵抗体に加熱する用水を接触させて伝熱効率を向上させ
たにも係わらず感電のおそれを無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態による電熱式瞬間湯沸
器の主要部の外観を示す斜視図である。

【図２】図１に示す湯沸器の用水加熱ユニットの断面図
による概念図である。

【図３】図２に示す用水加熱ユニットの電源リード線と
発熱抵抗体との接続部を示す拡大断面図である。

【図４】図１に示す電熱式瞬間湯沸器の用水取り入れ口
及び温水吐出口の構造の一例を示す断面図である。

【図５】図１に示す電熱式瞬間湯沸器の給電回路図であ
る。

【図６】本発明の第２実施の形態による電熱式瞬間湯沸
器の給電回路図である。

【図７】本発明の第３実施の形態による電熱式瞬間湯沸
器の極性検出部の概要を説明するための斜視図ある。

【図８】本発明の第４実施の形態による電熱式瞬間湯沸
器の要部断面図である。

【図９】本発明の第５実施の形態による電熱式瞬間湯沸
器の要部斜視図である。

【符号の説明】

２ヒーター 32 遅延回路 33 接続切替え回路 34 極性検出回路 36 保護スイッチ制御回路Ｅ電源ｐ接地極 RY1 遅延作動スイッチ RY2 遅延作動スイッチ RY3 切替えスイッチ RY4 保護スイッチ RY5 保護スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加温する用水の配管内に、前記用水の流
れに沿い、且つ直接前記用水に接触させて発熱抵抗体を
配置し、該発熱抵抗体と電源との間に、該電源の接地側
極を発熱抵抗体の下流側端部に接続する極性切替え回路
を設け、該極性切替え回路は、遅延回路、電源接地極検
出回路及び接続切替え回路とからなり、前記遅延回路
は、前記電源が投入されると所定時間経過後に遅延作動
スイッチを閉じ、前記遅延作動スイッチが開放されてい
る間に、前記電源接地極検出回路が、該回路に接続され
た電源の極側が接地極であるか否かを、該回路を通じて
大地に流れる電流により検出し、前記接続切替え回路
は、前記電源接地極検出回路が出力する信号に基づき前
記下流側端部を電源の接地極に接続するように切替えス
イッチを制御するようにした電熱式瞬間湯沸器。
【請求項２】加温する用水の配管内に、前記用水の流
れに沿い、且つ直接前記用水に接触させて発熱抵抗体を
配置し、該発熱抵抗体の前記用水の下流側端部が前記電
源の非接地側極に接続されると電源を遮断する保護スイ
ッチ制御回路及び電源接地極検出回路を設け、該電源接
地検出回路は、該回路を通じて大地に流れる電流を検出
し、該回路に接続された前記電源の極側が接地側である
か否かを検出し、前記保護スイッチ制御回路は、前記電
源接地検出回路の出力する信号に基づき前記下流側端部
が前記電源の非接地極に接続されると電源を遮断するよ
うにした電熱式瞬間湯沸器。
【請求項３】前記スイッチ制御の前記発熱抵抗体側
に、前記スイッチ制御が投入されると点灯するパイロッ
ト回路を前記発熱抵抗体と並列して接続した請求項２記
載の電熱式瞬間湯沸器。