JP2001324219A - 電気温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の温度検知センサS1，S2，S3，S4を利用
し、貯湯タンク12内の水位異常を正確に検知できる電気
温水器11を提供する。 【解決手段】 貯湯タンク12の異なる高さ位置に、それ
ぞれ貯湯タンク12内の温度を検知する温度検知センサS
1，S2，S3，S4を設ける。ヒータ21による加熱時に、各
温度検知センサS1，S2，S3，S4で検知される温度の変化
に基づいて、水位異常判断手段23により貯湯タンク12内
の水位異常を判断する。すなわち、貯湯タンク12内に空
気層と湯水層とが混在している場合に各温度検知センサ
S1，S2，S3，S4が空気層中にある状態と湯水層中にある
状態との温度差や、正常時と比較した温度上昇の割合な
どに基づいて、水位異常を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯湯タンク内での
水位異常を検知できる電気温水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】労働安全衛生法施行令の改正により、小
形ボイラーの規制が見直され、最高使用水圧が１００ｋ
Ｐａまでに規制されていたものが、２００ｋＰａまで認
められ、例えば２階への給湯およびシャワーの水圧確保
が可能となった。そして、このような小形ボイラーに属
する電気温水器では、電気温水器内に全く給水されてい
なかったり満水になっていないような水位異常に対応す
るために、電気温水器の貯湯タンク内の水位を示す水高
計を設置するか、あるいは水高計を設置する代わりに貯
湯タンク内での水位異常を検知して警報を発するように
構成する必要がある。

【０００３】そして、水高計を設置する場合には、水位
を目視可能とするために電気温水器の外装を加工した
り、耐圧強度の高い材質や構造を採る必要があり、構造
が複雑になるとともに高価になる問題がある。

【０００４】また、水高計を設置する代わりに、貯湯タ
ンク内での水位異常を検知する場合には、例えば、貯湯
タンク内の圧力を検知する圧力センサを用いて水位を検
知する方法があるが、例えば階下へ給湯した場合などに
貯湯タンク内の圧力が下がった場合に、圧力センサによ
り水位が低下したと誤って判断する問題があるととも
に、実際に貯湯タンク内の水位が低下しても一定圧が加
わっている場合などでは水位の低下を検知できない問題
があり、しかも、圧力センサを特別に用いる必要があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
電気温水器では、貯湯タンク内での水位異常を検知する
ために、水高計や圧力センサなどの特別な構成を付加す
る必要があり、また、水高計を設置する代わりに圧力セ
ンサを用いて貯湯タンク内の水位異常を検知する場合に
は、貯湯タンク内の水位異常が生じていなくても水位異
常と誤って判断したり、貯湯タンク内の水位異常が生じ
ても検知できないなど、貯湯タンク内の水位異常を正確
に検知できない問題がある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、特別な構成を付加せず、既存の温度検知センサを
利用し、貯湯タンク内の水位異常を正確に検知できる電
気温水器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電気温水
器は、貯湯タンクと、この貯湯タンク内に設けられるヒ
ータと、前記貯湯タンクの異なる高さ位置に設けられて
それぞれ貯湯タンク内の温度を検知する複数の温度検知
センサと、前記ヒータによる加熱時に、前記貯湯タンク
内での空気層の有無に応じた各温度検知センサで検知さ
れる温度の変化に基づいて、貯湯タンク内の水位異常を
判断する水位異常判断手段とを具備しているものであ
る。

【０００８】そして、ヒータによる加熱時に、貯湯タン
ク内での空気層の有無に応じた各温度検知センサで検知
される温度の変化に基づいて、例えば貯湯タンク内に空
気層と湯水層とが混在している場合に空気層中にある温
度検知センサと湯水層中にある温度検知センサとの温度
差や、正常時と比較した温度上昇の割合などに基づい
て、水位異常判断手段により貯湯タンク内の水位異常を
判断することにより、特別な構成を付加せず、既存の温
度検知センサを利用し、貯湯タンク内の水位異常を正確
に検知可能とする。

【０００９】請求項２記載の電気温水器は、請求項１記
載の電気温水器において、水位異常判断手段は、複数の
温度検知センサのうち、上側に位置する温度検知センサ
で検知される温度が下側に位置する温度検知センサで検
知される温度に対して所定温度以上低い場合に水位異常
と判断するものである。

【００１０】そして、水位異常判断手段では、複数の温
度検知センサのうち、上側に位置する温度検知センサで
検知される温度が下側に位置する温度検知センサで検知
される温度に対して所定温度以上低い場合に水位異常と
判断することにより、例えば貯湯タンク内に空気層と湯
水層とが混在している場合などに空気層中にある温度検
知センサと湯水層中にある温度検知センサとの温度差
で、貯湯タンク内の水位異常を正確に検知可能とする。

【００１１】請求項３記載の電気温水器は、請求項１ま
たは２記載の電気温水器において、水位異常判断手段
は、全ての温度検知センサで温度上昇が検知されている
場合でかつその温度上昇が所定温度以上の場合に水位異
常と判断するものである。

【００１２】そして、水位異常判断手段では、全ての温
度検知センサで温度上昇が検知されている場合でかつそ
の温度上昇が所定温度以上の場合に水位異常と判断する
ことにより、例えば貯湯タンク内に空気層と湯水層とが
混在している場合や貯湯タンク内が全くの空の場合など
に正常時と比較した温度上昇の割合で、貯湯タンク内の
水位異常を正確に検知可能とする。

【００１３】請求項４記載の電気温水器は、請求項１ま
たは２記載の電気温水器において、計時手段を備え、水
位異常判断手段は、ヒータによる加熱開始から前記計時
手段で計時される所定時間経過時点で、全ての温度検知
センサで温度上昇が検知されている場合でかつその温度
上昇が所定温度以上の場合に水位異常と判断するもので
ある。

【００１４】そして、水位異常判断手段では、ヒータに
よる加熱開始から計時手段で計時される所定時間経過時
点で、全ての温度検知センサで温度上昇が検知されてい
る場合でかつその温度上昇が所定温度以上の場合に水位
異常と判断することにより、例えばヒータの異常発熱時
にヒータをオフするリミッタを備えている場合でも、リ
ミッタが作動する前に水位異常を検知することが可能と
なり、貯湯タンク内の水位異常を正確に検知可能とす
る。

【００１５】請求項５記載の電気温水器は、請求項１な
いし３いずれか記載の電気温水器において、水位異常判
断手段により所定時間内に所定回数の水位異常を判断し
たときにヒータを停止させる制御手段を具備しているも
のである。

【００１６】そして、水位異常判断手段により所定時間
内に所定回数の水位異常を判断したときに、制御手段に
よりヒータを停止させることにより、誤検知を防止し、
貯湯タンク内の水位異常を正確に検知してヒータを停止
可能とする。

【００１７】請求項６記載の電気温水器は、請求項１な
いし３いずれか記載の電気温水器において、水位異常判
断手段により温度上昇が所定温度以上急激に変化するこ
とによって水位異常と判断した場合のみヒータを停止さ
せ、それ以外の水位異常を判断してもヒータによる加熱
を継続する制御手段を具備しているものである。

【００１８】そして、水位異常判断手段により温度上昇
が所定温度以上急激に変化することによって水位異常と
判断した場合のみヒータを停止させ、それ以外の水位異
常を判断してもヒータによる加熱を継続することによ
り、貯湯タンク内が空の場合のように温度上昇が急激な
水位異常の場合にはヒータを直ちに停止させ、また、そ
のような水位異常以外の貯湯タンク内に湯水がある場合
には貯湯タンク内にある分の湯水だけでも沸き上げてお
くことで、水位異常を解消さえすれば湯を直ちに給湯可
能とする。

【００１９】請求項７記載の電気温水器は、請求項４記
載の電気温水器において、水位異常判断手段により水位
異常を判断したときにヒータを停止させる制御手段を具
備しているものである。

【００２０】そして、水位異常判断手段により水位異常
を判断したときに、制御手段によりヒータを直ちに停止
可能とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００２２】図１に示すように、電気温水器11は、先止
押上式の給水給湯方式を採用したもので、貯湯タンク12
を有し、この貯湯タンク12の底部側には給水弁13および
減圧弁14を介して給水源である水道管に配管される給水
管15が接続され、貯湯タンク12の上部側には貯湯タンク
12内が所定圧力以上となった場合に圧力を逃す逃し弁16
を介して風呂、台所および洗面所などの各給水場所の給
湯栓（湯水混合栓）17に配管される給湯管18が接続され
ている。貯湯タンク12の底部には貯湯タンク12内の湯水
を排水する排水栓19を介して配水管20が接続されてい
る。

【００２３】貯湯タンク12内の底部側には、貯湯タンク
12内の湯水を沸き上げるヒータ21が配設されている。ヒ
ータ21はフランジ部22で支持され、このフランジ部22が
貯湯タンク12に液密に固定されている。

【００２４】貯湯タンク12の側面には、底部側に貯湯タ
ンク12内への給水温度および沸上時の沸上温度を検知す
る温度検知センサとしての水温湯温検知センサS4が配設
され、貯湯タンク12内での例えば６０Ｌ、１２０Ｌおよ
び１８０Ｌの各残湯量に対応した高さ位置に貯湯タンク
12内の温度を検知する温度検知センサとしての残湯検知
センサS1，S2，S3がそれぞれ配設されている。

【００２５】電気温水器11における沸上を制御する制御
部23には、ヒータ21、および各センサS1，S2，S3，S4が
接続されているとともに、各種の設定をする操作部や表
示をする表示部を有するとともに水位異常を表示部での
表示や音などで報知する水位異常報知手段としてのリモ
コン24などが接続されている。

【００２６】そして、制御部23は、ヒータ21による加熱
時に、水温湯温検知センサS4および複数の残湯検知セン
サS1，S2，S3で検知される温度の変化に基づいて、貯湯
タンク12内の水位異常を判断する水位異常判断手段の機
能を有している。この水位異常判断手段では、各残湯検
知センサS1，S2，S3および水温湯温検知センサS4のう
ち、上側に位置するセンサで検知される温度が下側に位
置するセンサで検知される検知される温度に対して所定
温度以上、例えば３℃低い場合に水位異常と判断すると
ともに、全ての残湯検知センサS1，S2，S3および水温湯
温検知センサS4で温度上昇が検知されている場合でかつ
その温度上昇が所定温度以上、例えば１０℃／ｈの上昇
率の場合に水位異常と判断する。

【００２７】さらに、制御部23は、水位異常判断手段に
より所定時間内に所定回数、例えば１時間に４回の水位
異常を判断したときにヒータ21を停止させる制御手段の
機能、および水位異常を検知した場合にリモコン24など
で水位異常を報知させる水位異常報知制御手段の機能を
有している。

【００２８】なお、各残湯検知センサS1，S2，S3および
水温湯温検知センサS4のうち、上側に位置するセンサで
検知される温度が下側に位置するセンサで検知される検
知される温度に対して所定温度以上低いと判断する場合
の温度差は、測定によって３℃以上と求められた。

【００２９】また、全ての残湯検知センサS1，S2，S3お
よび水温湯温検知センサS4で温度上昇が検知されている
場合でかつその温度上昇が所定温度以上と判断する場合
の温度の上昇率は、電気温水器11の機種によって異な
り、例えば、貯湯タンク12の容量が３７０Ｌ、ヒータ21
の電力が４．４ｋＷ、沸上時間が８時間の電気温水器11
の場合には、８（ｈ）×４．４（ｋＷ）×３６１２
（Ｊ）×０．９５（効率）／３７０（Ｌ）＝７７．７℃
／８ｈ＝９．７２℃／ｈとなり、約１０℃／ｈ以下の場
合には正常、１０℃／ｈ以上の場合には異常と設定でき
る。

【００３０】また、制御部23による水位異常検知機能を
働かせるか否かは、制御部23の回路上に設けられるジャ
ンパー線を切断するか否かや、ディップスイッチの切換
によって選択設定できる。

【００３１】次に、電気温水器11の制御部23による沸上
制御について図２および図３のフローチャートを参照し
て説明する。

【００３２】なお、電気温水器11では、深夜電力時間帯
などの特定時間帯において、貯湯タンク12内に給水され
ている水および使われなかった残湯を含めて設定温度ま
で沸き上げるものであり、特定時間帯の終了時刻に合わ
せて沸き上げが完了するように、ヒータ21への通電開始
時刻を特定時間帯の開始時刻からずらすようにピークシ
フト制御する。

【００３３】まず、ジャンパー線が切断状況やディップ
スイッチの切換状況により、水位異常検知機能が働くよ
うに設定されているか確認する（ステップ１）。

【００３４】水温湯温検知センサS4で検知される給水温
度を確認し（ステップ２）、各残湯検知センサS1，S2，
S3で検知される残湯量および残湯がある場合の残湯温度
を確認する（ステップ３）。これら給水温度、残湯量お
よび残湯温度などから、特定時間帯の開始時刻からヒー
タ21への通電開始時刻をずらすピークシフト時間を決定
するとともに、沸き上げ温度を決定する（ステップ
４）。

【００３５】そして、特定時間帯の開始時刻からピーク
シフト時間が経過したら（ステップ５）、ヒータ21に通
電し（ステップ６）、沸き上げを開始する。

【００３６】次に、図４に貯湯タンク12内が水や残湯で
満たされている水位が正常な場合の各例を示し、各例の
沸き上げ開始後について説明する。

【００３７】図４(a)に示すように、貯湯タンク12内が
全て水または残湯の場合には、ヒータ21による加熱によ
り、貯湯タンク12内の全体で対流が生じながら全体的に
略同一に温度上昇し、全てのセンサS1，S2，S3，S4で温
度上昇を検知する（ステップ７〜９）。このとき、残湯
検知センサS1で検知される温度と水温湯温検知センサS4
で検知される温度とが略同一であるとともに（ステップ
10）、温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以下であり
（ステップ11）、水温湯温検知センサS4で検知される温
度が設定温度に達するまで沸き上げを継続する（ステッ
プ12）。水温湯温検知センサS4で検知される温度が設定
温度に達したら、ヒータ21への通電を遮断し（ステップ
13）、沸き上げ完了する。

【００３８】図４(b)に示すように、水温湯温検知セン
サS4と残湯検知センサS3との間で水層と残湯層とがそれ
らを完全に分離する混合層を介して分かれている場合に
は、ヒータ21による加熱により、まず、水層内でのみ対
流が生じながら温度上昇し、水温湯温検知センサS4のみ
で温度上昇を検知する（ステップ７）。このとき、水温
湯温検知センサS4で検知される温度上昇が例えば１０℃
／ｈの上昇率以下であれば（ステップ14）、ステップ12
に進んで水温湯温検知センサS4で検知される温度を監視
しながら沸き上げを継続し、また、水層の水量が比較的
少ないことから比較的早く温度上昇し、その温度上昇が
例えば１０℃／ｈの上昇率以上であっても、残湯検知セ
ンサS1などによる残湯が検知されていれば（ステップ1
5）、ステップ12に進んで水温湯温検知センサS4で検知
される温度を監視しながら沸き上げを継続する。水層の
温度上昇に伴って混合層が徐々に上方に移行し、最後に
は貯湯タンク12内の全体で対流が生じ、図４(a)に示し
た場合と同様の状態となって、上述のように沸き上げら
れる。

【００３９】図４(c)に示すように、残湯検知センサS3
と残湯検知センサS2との間で水層と残湯層とがそれらを
完全に分離する混合層を介して分かれている場合には、
ヒータ21による加熱により、まず、水層内でのみ対流が
生じながら温度上昇し、水温湯温検知センサS4および残
湯検知センサS3のみで温度上昇を検知する（ステップ
８）。このとき、残湯検知センサS3で検知される温度と
水温湯温検知センサS4で検知される温度とが略同一であ
るとともに（ステップ16）、水温湯温検知センサS4で検
知される温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以下であ
れば（ステップ17）、ステップ12に進んで水温湯温検知
センサS4で検知される温度を監視しながら沸き上げを継
続する。また、温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以
上であっても、ステップ15で残湯検知センサS1などによ
る残湯が検知されていれば、ステップ12に進んで水温湯
温検知センサS4で検知される温度を監視しながら沸き上
げを継続する。そして、水層の温度上昇に伴って混合層
が徐々に上方に移行し、最後には貯湯タンク12内の全体
で対流が生じ、図４(a)に示した場合と同様の状態とな
って、上述のように沸き上げられる。

【００４０】図４(d)に示すように、残湯検知センサS2
と残湯検知センサS1との間で水層と残湯層とがそれらを
完全に分離する混合層を介して分かれている場合には、
ヒータ21による加熱により、まず、水層内でのみ対流が
生じながら温度上昇し、水温湯温検知センサS4および残
湯検知センサS3，S2のみで温度上昇を検知する（ステッ
プ９）。このとき、残湯検知センサS2で検知される温度
と水温湯温検知センサS4で検知される温度とが略同一で
あるとともに（ステップ18）、水温湯温検知センサS4で
検知される温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以下で
あれば（ステップ19）、ステップ12に進んで水温湯温検
知センサS4で検知される温度を監視しながら沸き上げを
継続する。また、温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率
以上であっても、ステップ15で残湯検知センサS1による
残湯が検知されていれば、ステップ12に進んで水温湯温
検知センサS4で検知される温度を監視しながら沸き上げ
を継続する。そして、水層の温度上昇に伴って混合層が
徐々に上方に移行し、最後には貯湯タンク12内の全体で
対流が生じ、図４(a)に示した場合と同様の状態となっ
て、上述のように沸き上げられる。

【００４１】次に、図５に貯湯タンク12内に空気が入り
水位が異常な場合の各例を示し、これら各例について説
明する。この貯湯タンク12内に空気が入る場合とは、例
えば、電気温水器11に給水していない場合、電気温水器
11に初めて給水したときに給湯栓17や逃し弁16を開けな
かったために貯湯タンク12内の空気が圧縮する分だけし
か給水されない場合、断水時に排水栓19を開けて電気温
水器11内の湯水を利用した場合などがある。

【００４２】図５(a)に示すように、貯湯タンク12内が
全て空の場合には、ヒータ21による加熱により、貯湯タ
ンク12内の空気が急激に温度上昇し、図６に示すよう
に、全てのセンサS1，S2，S3，S4でその急激な温度上昇
を検知する（ステップ９）。このとき、ステップ11にお
いて温度上昇Δｔが例えば１０℃／ｈの上昇率以上と判
断し、制御部23の記憶部に有する水位異常カウンタをカ
ウントアップし（ステップ20）、この水位異常が所定時
間内に所定回数、例えば１時間に４回に達したかを確認
し（ステップ21）、達していなければ、ステップ７に戻
って運転を継続しながら監視する。ステップ21において
水位異常が所定時間内に所定回数、例えば１時間に４回
に達したら、ヒータ21への通電を遮断し（ステップ2
2）、電気温水器11のリモコン24などの表示器でエラー
を表示して警報する（ステップ23）。

【００４３】図５(b)に示すように、残湯検知センサS3
と残湯検知センサS2との間で水層と空気層とが分かれて
いる場合には、ヒータ21による加熱により、貯湯タンク
12内の水層内で対流が生じながら温度上昇するととも
に、水層からの放熱で空気層も温度上昇し、図７に示す
ように、ステップ９において全てのセンサS1，S2，S3，
S4で温度上昇を検知する。このとき、空気の熱伝導率が
低いので、空気中の各センサS1，S2で検知される温度は
水中の各センサS3，S4で検知される温度よりも例えば３
℃以上低い温度差ΔＴが生じるため、ステップ10におい
て空気中の残湯検知センサS1で検知される温度が水中の
水温湯温検知センサS4で検知される温度よりも例えば３
℃以上低いと判断する。または、水層の水量が比較的少
ないことから比較的早く温度上昇するため、ステップ11
において温度上昇Δｔが例えば１０℃／ｈの上昇率以上
であると判断する。これらの判断により、ステップ20に
おいて制御部23の記憶部に有する水位異常カウンタをカ
ウントアップし、ステップ21において水位異常が所定時
間内に所定回数、例えば１時間に４回に達したかを確認
し、達していなければ、ステップ７に戻って運転を継続
しながら監視する。ステップ21において水位異常が所定
時間内に所定回数、例えば１時間に４回に達したら、ス
テップ22においてヒータ21への通電を遮断し、ステップ
23において電気温水器11のリモコン24などの表示器でエ
ラーを表示して警報する。

【００４４】図５(c)に示すように、残湯検知センサS2
と残湯検知センサS1との間で残湯層と空気層とが分かれ
ている場合には、ヒータ21による加熱により、貯湯タン
ク12内の残湯層内で対流が生じながら温度上昇するとと
もに、残湯層からの放熱で空気層も温度上昇し、図８に
示すように、ステップ９において全てのセンサS1，S2，
S3，S4で温度上昇を検知する。このとき、空気の熱伝導
率が低いので、空気中の残湯検知センサS1で検知される
温度は水中の各センサS2，S3，S4で検知される温度より
も例えば３℃以上低い温度差ΔＴが生じるため、ステッ
プ10において空気中の残湯検知センサS1で検知される温
度が水中の水温湯温検知センサS4で検知される温度より
も例えば３℃以上低いと判断する。または、水層の水量
が比較的少ないことから比較的早く温度上昇するため、
ステップ11において温度上昇Δｔが例えば１０℃／ｈの
上昇率以上であると判断する。これらの判断により、ス
テップ20において制御部23の記憶部に有する水位異常カ
ウンタをカウントアップし、ステップ21において水位異
常が所定時間内に所定回数、例えば１時間に４回に達し
たかを確認し、達していなければ、ステップ７に戻って
運転を継続しながら監視する。ステップ21において水位
異常が所定時間内に所定回数、例えば１時間に４回に達
したら、ステップ22においてヒータ21への通電を遮断
し、ステップ23において電気温水器11のリモコン24など
の表示器でエラーを表示して警報する。

【００４５】図５(d)に示すように、水温湯温検知セン
サS4と残湯検知センサS3との間で水層と残湯層とがそれ
らを完全に分離する混合層を介して分かれているととも
に、残湯検知センサS2と残湯検知センサS1との間で残湯
層と空気層とが分かれている場合には、ヒータ21による
加熱により、まず、水層内でのみ対流が生じながら温度
上昇し、図９に示すように、ステップ７において水温湯
温検知センサS4のみで温度上昇を検知する。このとき、
ステップ14において水温湯温検知センサS4で検知される
温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以下であれば、ス
テップ12に進んで水温湯温検知センサS4で検知される温
度を監視しながら沸き上げを継続し、また、水層の水量
が比較的少ないことから比較的早く温度上昇し、その温
度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以上であっても、ス
テップ15において残湯が検知されていれば、ステップ12
に進んで水温湯温検知センサS4で検知される温度を監視
しながら沸き上げを継続する。水層の温度上昇に伴って
残湯との間の混合層が徐々に上方に移行し、最後には貯
湯タンク12内の全体で対流が生じ、それ以降は、図５
(c)に示した場合と同様の状態となり、上述のように、
温度差ΔＴまたは温度上昇Δｔに基づく水位異常が所定
時間内に所定回数検知されることになり、ヒータ21への
通電を遮断し、電気温水器11のリモコン24などの表示器
でエラーを表示して警報する。

【００４６】図５(e)に示すように、残湯検知センサS3
と残湯検知センサS2との間で水層と残湯層とがそれらを
完全に分離する混合層を介して分かれているとともに、
残湯検知センサS2と残湯検知センサS1との間で残湯層と
空気層とが分かれている場合には、ヒータ21による加熱
により、まず、水層内でのみ対流が生じながら温度上昇
し、ステップ８において水温湯温検知センサS4および残
湯検知センサS3のみで温度上昇を検知する。このとき、
ステップ16において水温湯温検知センサS4で検知される
温度と残湯検知センサS3で検知される温度とが略同一で
あり、ステップ17において水温湯温検知センサS4で検知
される温度上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以下であれ
ば、ステップ12に進んで水温湯温検知センサS4で検知さ
れる温度を監視しながら沸き上げを継続し、また、温度
上昇が例えば１０℃／ｈの上昇率以上であっても、ステ
ップ15において残湯が検知されていれば、ステップ12に
進んで水温湯温検知センサS4で検知される温度を監視し
ながら沸き上げを継続する。水層の温度上昇に伴って混
合層が徐々に上方に移行し、最後には貯湯タンク12内の
全体で対流が生じ、それ以降は、図５(c)に示した場合
と同様の状態となり、上述のように、温度差ΔＴまたは
温度上昇Δｔに基づく水位異常が所定時間内に所定回数
検知されることになり、ヒータ21への通電を遮断し、電
気温水器11のリモコン24などの表示器でエラーを表示し
て警報する。

【００４７】なお、図５(a)〜(e)の各例において、貯湯
タンク12内に空気層がある場合の水層や残湯層の水位
が、ヒータ21と水温湯温検知センサS4との間、水温湯温
検知センサS4と残湯検知センサS3との間、残湯検知セン
サS3と残湯検知センサS2との間、残湯検知センサS2と残
湯検知センサS1との間、残湯検知センサS1の上側のいず
れに位置している場合でも、同様に、温度差または温度
上昇率の監視で、水位異常を判断できる。

【００４８】また、残湯検知センサS1，S2，S3で検知さ
れる温度が水温湯温検知センサS4で検知される温度に対
して所定温度以上低いか否かにより、貯湯タンク12内の
水位異常を判断するだけでなく、各センサS1〜S4のう
ち、上側に位置するセンサで検知される温度が下側に位
置するセンサで検知される検知される温度に対して所定
温度以上低いか否かにより、貯湯タンク12内の水位異常
を判断してもよく、この場合、残湯検知センサS1の検知
温度が残湯検知センサS2の検知温度より低いか否か、検
知センサS2の検知温度が残湯検知センサS3の検知温度よ
り低いか否か、検知センサS3の検知温度が水温湯温検知
センサS4の検知温度より低いか否かにより、貯湯タンク
12内の水位も判断することができる。

【００４９】以上のように、貯湯タンク12内での空気層
の有無に応じた各センサS1〜S4で検知される温度の変化
に基づいて、制御部23の水位異常判断手段により貯湯タ
ンク12内の水位異常を判断するので、特別な構成を付加
せず、既存のセンサを利用し、貯湯タンク12内の水位異
常を正確に検知できる。

【００５０】そして、制御部23の水位異常判断手段で
は、各センサS1〜S4のうち、上側に位置するセンサで検
知される温度が下側に位置するセンサで検知される検知
される温度に対して所定温度以上、例えば３℃以上低い
場合に水位異常と判断するので、貯湯タンク12内に空気
層と湯水層とが混在している場合などに例えば空気層中
にある残湯検知センサS1，S2，S3と湯水層中にある水温
湯温検知センサS4との温度差で、貯湯タンク12内の水位
異常を正確に検知できる。

【００５１】また、制御部23の水位異常判断手段では、
全てのセンサS1〜S4で温度上昇が検知されている場合で
かつその温度上昇が所定温度以上の場合に水位異常と判
断するので、貯湯タンク12内に空気層と湯水層とが混在
している場合や貯湯タンク12内が全くの空の場合などに
正常時と比較した温度上昇の割合で、貯湯タンク12内の
水位異常を正確に検知できる。

【００５２】さらに、制御部23の水位異常判断手段によ
り所定時間内に所定回数の水位異常を判断したときに、
ヒータ21を停止させるので、誤検知を防止でき、貯湯タ
ンク12内の水位異常を正確に検知してヒータ21を停止さ
せることができる。

【００５３】さらに、水位異常を検知した場合や、ヒー
タ21を停止させる場合に対応して、リモコン24などで水
位異常を報知できる。

【００５４】なお、制御部23は、制御手段の機能で、水
位異常判断手段により所定時間内に所定回数の水位異常
を判断したときに、ヒータ21を停止させるようにしてい
たが、この制御手段の機能としては、水位異常判断手段
により温度上昇が所定温度以上急激に変化することによ
って水位異常と判断した場合のみヒータ21を停止させ、
それ以外の水位異常を判断してもヒータ21による加熱を
継続させるようにしてもよく、これら各制御手段の機能
を任意に設定できるようにしてもよい。

【００５５】そして、水位異常判断手段により温度上昇
が所定温度以上急激に変化することによって水位異常と
判断した場合のみヒータ21を停止させ、それ以外の水位
異常を判断してもヒータ21による加熱を継続させた場合
には、図５(a)に示すように貯湯タンク12内が空の場合
で、図６に示すように温度上昇が急激な水位異常の場合
には、ヒータ21を直ちに停止させることができ、また、
そのような水位異常以外で、図５(b)〜(e)のように貯湯
タンク12内にヒータ21より上の水位まで湯水があるとき
の水位異常の場合には、リモコン24などで水位異常を報
知するが、ヒータ21による加熱を継続して貯湯タンク12
内にある分の湯水だけでも沸き上げておくことで、水位
異常を解消さえすれば湯を直ぐに給湯できる。

【００５６】次に、図１０に貯湯タンク12内に空気が入
り水位が異常な場合の別の各例を示し、これら各例につ
いて説明する。

【００５７】図１０(a)に示す例は、貯湯タンク12内の
水層（または残湯）の水位が水温湯温検知センサS4より
低く、ヒータ21の一部が露出した場合を示し、また、図
１０(b)に示す例は、水層（または残湯）の水位が水温
湯温検知センサS4より低く、ヒータ21の全部が露出した
場合を示す。

【００５８】これらの各例において、ヒータ21のフラン
ジ部22に、ヒータ21の異常発熱時にヒータ21への通電を
遮断するリミッタを備えている場合、図１２に示すよう
に、ヒータ21に通電して加熱を開始すると、ヒータ21の
熱が水層に伝わりにくいため、ヒータ21自体が異常発熱
し、ヒータ21が接続されたフランジ部22が温度上昇し、
フランジ部22の温度が異常温度まで上昇することによっ
てフランジ部22に配置されているリミッタが切れ、ヒー
タ21への通電を遮断する。このヒータ21による加熱を停
止することと、貯湯タンク12内にある水層で貯湯タンク
12が冷やされるため、ヒータ21への通電開始から数分間
でセンサS1〜S4により検知される温度上昇は１０〜２０
℃程度に止まり、その後は温度が下降していく。そのた
め、単位時間の温度上昇Δｔを監視することだけでは、
水位異常の検知の十分でない場合があるとともに、リミ
ッタが切れた場合には電気温水器11の前面カバーなどを
外して内部に位置するリミッタをリセット操作しなけれ
ばならない。

【００５９】そこで、これらの各例に対応するために、
制御部23は、計時手段つまりタイマの機能を備え、そし
て、制御部23の水位異常判断手段により、ヒータ21によ
る加熱開始からタイマで計時される所定時間ｍ（リミッ
タが切れる前までの時間で、例えば数分間）経過時点
で、全てのセンサS1〜S4で温度上昇が検知されている場
合でかつその温度上昇つまりヒータ21による加熱開始前
との温度差ΔＴが所定温度以上（正常時の温度上昇に比
べて高い温度以上）の場合に水位異常と判断し、この水
位異常判断手段により水位異常を判断したときに、制御
部23の制御手段によりヒータ21を停止させるとともに、
制御部23の水位異常報知制御手段によりリモコン24で水
位異常を報知させる。

【００６０】そして、これらの水位異常例の場合での沸
き上げ動作を図１１のフローチャートを参照して説明す
る。

【００６１】ヒータ21がオンするまでの間は（ステップ
31）、各センサS1〜S4で検知される温度Ｔ1を記憶保存
し（ステップ32）、タイマをリセットする（ステップ3
3）。

【００６２】ヒータ21がオンすると、タイマのカウント
をスタートする（ステップ34）。ヒータ21のオンによ
り、ヒータ21の熱が水層に伝わりにくいため、ヒータ21
自体が異常発熱し、ヒータ21が接続されたフランジ部22
が温度上昇し、さらに、少し遅れて、貯湯タンク12内の
空気層が暖められること、およびフランジ部22の熱が貯
湯タンク12に伝わることにより各センサS1〜S4で検知さ
れる温度が上昇を開始する。

【００６３】タイマのカウントが所定時間ｍに達したら
（ステップ35）、全てのセンサS1〜S4で温度上昇中か判
断する（ステップ36）。このとき、例えば図５(d)(e)の
各例などに示すように、水位がいずれかのセンサS1〜S4
の位置まである場合でかつ残湯がある場合には、残湯層
のセンサS1〜S4はこの時点では温度上昇しないので、そ
れらの各例における監視制御に移行する。

【００６４】全てのセンサS1〜S4で温度上昇中が確認さ
れれば、現在の温度Ｔ2がヒータ21のオン前の温度Ｔ1に
対してｘ℃以上高いか、つまり温度差ΔＴが所定温度以
上が判断する（ステップ37）。このとき、例えば図５
(b)(c)の各例などに示すように、貯湯タンク12内の水位
がいずれかのセンサS1〜S4の位置まである場合には、全
てのセンサS1〜S4で温度上昇中でも、その温度上昇は緩
やかであるため、現在の温度Ｔ2がヒータ21のオン前の
温度Ｔ1に対してｘ℃以上高いか、つまり温度差ΔＴが
所定温度以上にはならず、それらの各例における監視制
御に移行する。

【００６５】図１０(a)(b)の各例では、現在の温度Ｔ2
がヒータ21のオン前の温度Ｔ1に対してｘ℃以上高く、
つまり温度差ΔＴが所定温度以上になるため、水位異常
と判断して水位異常処理を直ちに実行する（ステップ3
8）。この水位異常処理では、ヒータ21を停止させると
ともに、リモコン24で水位異常を報知する。

【００６６】このように、制御部23の水位異常判断手段
では、ヒータ21による加熱開始からタイマで計時される
所定時間ｍの経過時点で、全てのセンサS1〜S4で温度上
昇が検知されている場合でかつその温度上昇ΔＴが所定
温度ｘ℃以上の場合に水位異常と判断するので、ヒータ
21の異常発熱時にヒータ21をオフするリミッタを備えて
いる場合でも、リミッタが作動する前に水位異常を検知
してヒータ21を停止させることができ、貯湯タンク12内
の水位異常を正確に検知できるとともに、リミッタが切
れるのを防止できる。

【００６７】なお、所定時間ｍが経過するまでの間は、
センサS1〜S4の温度上昇を監視し、全てのセンサS1〜S4
で温度上昇が検知される場合でかつその温度上昇ΔＴが
所定温度ｘ℃以上となったことが検知された場合には、
所定時間ｍが経過する前の時点でも、水位異常と判断
し、ヒータ21を停止させるようにしてもよく、この場
合、水位異常をより早い時点で判断でき、リミッタが切
れるのを確実に防止できる。

【００６８】また、フランジ部22などの熱伝導率の関係
で、ヒータ21の熱がフランジ部22に効率よく伝達されて
フランジ部22の温度上昇が早く、貯湯タンク12に設けら
れているセンサS1〜S4で検知される温度上昇ΔＴが所定
温度ｘ℃以上になる前に、リミッタが切れてしまうよう
な場合には、水温湯温検知センサS4をフランジ部22自体
やフランジ部22の近傍に配設することにより、この水温
湯温検知センサS4でフランジ部22の温度上昇を検知し
て、水位異常を確実に判断でき、リミッタが切れるのを
確実に防止できる。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の電気温水器によれば、ヒ
ータによる加熱時に、貯湯タンク内での空気層の有無に
応じた各温度検知センサで検知される温度の変化に基づ
いて、水位異常判断手段により貯湯タンク内の水位異常
を判断するので、特別な構成を付加せず、既存の温度検
知センサを利用し、貯湯タンク内の水位異常を正確に検
知できる。

【００７０】請求項２記載の電気温水器によれば、請求
項１記載の電気温水器の効果に加えて、水位異常判断手
段では、各温度検知センサのうち、上側に位置する温度
検知センサで検知される温度が下側に位置する温度検知
センサで検知される温度に対して所定温度以上低い場合
に水位異常と判断するので、例えば貯湯タンク内に空気
層と湯水層とが混在している場合などに空気層中にある
残湯検知センサと湯水層中にある水温湯温検知センサと
の温度差で、貯湯タンク内の水位異常を正確に検知でき
る。

【００７１】請求項３記載の電気温水器によれば、請求
項１または２記載の電気温水器の効果に加えて、水位異
常判断手段では、全ての温度検知センサで温度上昇が検
知されている場合でかつその温度上昇が所定温度以上の
場合に水位異常と判断するので、例えば貯湯タンク内に
空気層と湯水層とが混在している場合や貯湯タンク内が
全くの空の場合などに正常時と比較した温度上昇の割合
で、貯湯タンク内の水位異常を正確に検知できる。

【００７２】請求項４記載の電気温水器によれば、請求
項１または２記載の電気温水器の効果に加えて、水位異
常判断手段では、ヒータによる加熱開始から計時手段で
計時される所定時間経過時点で、全ての温度検知センサ
で温度上昇が検知されている場合でかつその温度上昇が
所定温度以上の場合に水位異常と判断するので、例えば
ヒータの異常発熱時にヒータをオフするリミッタを備え
ている場合でも、リミッタが作動する前に水位異常を検
知することが可能となり、貯湯タンク内の水位異常を正
確に検知できる。

【００７３】請求項５記載の電気温水器によれば、請求
項１ないし３いずれか記載の電気温水器の効果に加え
て、水位異常判断手段により所定時間内に所定回数の水
位異常を判断したときに、制御手段によりヒータを停止
させるので、誤検知を防止でき、貯湯タンク内の水位異
常を正確に検知してヒータを停止させることができる。

【００７４】請求項６記載の電気温水器によれば、請求
項１ないし３いずれか記載の電気温水器の効果に加え
て、水位異常判断手段により温度上昇が所定温度以上急
激に変化することによって水位異常と判断した場合のみ
ヒータを停止させ、それ以外の水位異常を判断してもヒ
ータによる加熱を継続するので、貯湯タンク内が空の場
合のように温度上昇が急激な水位異常の場合にはヒータ
を直ちに停止させることができ、また、そのような水位
異常以外の貯湯タンク内に湯水がある場合には貯湯タン
ク内にある分の湯水だけでも沸き上げておくことで、水
位異常を解消さえすれば湯を直ちに給湯できる。

【００７５】請求項７記載の電気温水器によれば、請求
項４記載の電気温水器の効果に加えて、水位異常判断手
段により水位異常を判断したときに、制御手段によりヒ
ータを直ちに停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す電気温水器の構成
図である。

【図２】同上電気温水器の沸上動作を説明するフローチ
ャートである。

【図３】同上図２に続くフローチャートである。

【図４】同上電気温水器の満水時の各例を(a)〜(d)に示
す説明図である。

【図５】同上電気温水器の水位異常の場合の各例を(a)
〜(e)に示す説明図である。

【図６】同上図５(a)の例の場合での沸上特性を示すグ
ラフである。

【図７】同上図５(b)の例の場合での沸上特性を示すグ
ラフである。

【図８】同上図５(c)の例の場合での沸上特性を示すグ
ラフである。

【図９】同上図５(d)の例の場合での沸上特性を示すグ
ラフである。

【図１０】同上電気温水器の水位異常の場合の別の各例
を(a)(b)に示す説明図である。

【図１１】同上図１０(a)(b)の例の場合での沸上動作を
説明するフローチャートである。

【図１２】同上図１０(a)(b)の例の場合での沸上特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

11 電気温水器 12 貯湯タンク 21 ヒータ 23 水位異常判断手段、計時手段および制御手段の機
能を有する制御部 S1，S2，S3 温度検知センサとしての残湯検知センサ S4 温度検知センサとしての水温湯温検知センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 正彦 群馬県前橋市古市町180番地 東芝機器株 式会社内 (72)発明者 安藤 史弥 群馬県前橋市古市町180番地 東芝機器株 式会社内 Ｆターム(参考） 3L025 AB21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯タンクと、 この貯湯タンク内に設けられるヒータと、 前記貯湯タンクの異なる高さ位置に設けられてそれぞれ
   貯湯タンク内の温度を検知する複数の温度検知センサ
   と、 前記ヒータによる加熱時に、前記貯湯タンク内での空気
   層の有無に応じた各温度検知センサで検知される温度の
   変化に基づいて、貯湯タンク内の水位異常を判断する水
   位異常判断手段とを具備していることを特徴とする電気
   温水器。
2. 【請求項２】 水位異常判断手段は、複数の温度検知セ
   ンサのうち、上側に位置する温度検知センサで検知され
   る温度が下側に位置する温度検知センサで検知される温
   度に対して所定温度以上低い場合に水位異常と判断する
   ことを特徴とする請求項１記載の電気温水器。
3. 【請求項３】 水位異常判断手段は、全ての温度検知セ
   ンサで温度上昇が検知されている場合でかつその温度上
   昇が所定温度以上の場合に水位異常と判断することを特
   徴とする請求項１または２記載の電気温水器。
4. 【請求項４】 計時手段を備え、 水位異常判断手段は、ヒータによる加熱開始から前記計
   時手段で計時される所定時間経過時点で、全ての温度検
   知センサで温度上昇が検知されている場合でかつその温
   度上昇が所定温度以上の場合に水位異常と判断すること
   を特徴とする請求項１または２記載の電気温水器。
5. 【請求項５】 水位異常判断手段により所定時間内に所
   定回数の水位異常を判断したときにヒータを停止させる
   制御手段を具備していることを特徴とする請求項１ない
   し３いずれか記載の電気温水器。
6. 【請求項６】 水位異常判断手段により温度上昇が所定
   温度以上急激に変化することによって水位異常と判断し
   た場合のみヒータを停止させ、それ以外の水位異常を判
   断してもヒータによる加熱を継続する制御手段を具備し
   ていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載
   の電気温水器。
7. 【請求項７】 水位異常判断手段により水位異常を判断
   したときにヒータを停止させる制御手段を具備している
   ことを特徴とする請求項４記載の電気温水器。