JP2005331127A - Electric water heater - Google Patents

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二朗 北山
Shinji Nakajima
伸治 中島
Makoto Kobayashi
誠 小林
Masashi Tamura
真史 田村
Akihiko Kobayashi
明彦 小林
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in a water level sensor of a conventional electric water heater that false judgement may occur because of the attachment of impurities between an electrode and a hot water storage tank, as DC voltage is applied between the electrode placed at a position higher than a heater and the hot water tank. <P>SOLUTION: This electric water heater comprises the water storage tank 1, an electric heating element 6 having a heat generating part 6A for converting electric power into the heat, and a conductive protecting part 6B electrically insulated from the heat generating part 6A and covering the heat generating part 6A, the electrode 10 mounted on the position higher than the electric heating element 6 inside of the hot water storage tank 1 in a state of being electrically insulated, and a water level detecting means 11 having a DC power source 11A for applying DC voltage between the electrode 10 and the protecting part 6B to lower electric potential of the protecting part 6B, and detecting the existence of the water at the position of the electrode 10 on the basis of the variation of electric resistance between the electrode 10 and the protecting part 6B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電力を熱に変換して湯を沸かす電気温水器に関するものである。   The present invention relates to an electric water heater that converts electric power into heat to boil hot water.

電気温水器は、風呂、洗面所、台所などで湯を利用できるように、深夜の安い電力を利用して湯を沸かし、沸かした湯を貯水タンクに貯めておくものである。電気温水器の貯水タンクには常時は水が満たされているが、貯水タンクの点検後や電気温水器を設置した直後などは、貯水タンクの中には水が無い。水が無い状態で電気温水器のヒーターを通電すると、いわゆる空焚きとなる。空焚きをすると電気温水器のヒーターなどを損傷する可能性があり、空焚きはしてはならない。空焚きをしないように、ヒーターの位置まで貯水タンクに水が有ることを検知する水検知センサを電気温水器は有しており、水が有る場合だけヒーターに通電するようにしている、   Electric water heaters are used to boil hot water using cheap electricity at midnight and store the boiled water in a water storage tank so that hot water can be used in baths, washrooms, kitchens, and the like. The water tank of the electric water heater is always filled with water, but there is no water in the water tank after checking the water tank or immediately after installing the electric water heater. When the heater of the electric water heater is energized in the absence of water, it becomes so-called emptying. Doing so may damage the heaters of the electric water heater and so on. The electric water heater has a water detection sensor that detects that there is water in the water storage tank up to the position of the heater so that it does not air, and only energizes the heater when there is water.

水検知センサは、水の電気抵抗が空気と比較して非常に小さいことを利用して、水の存在を検出するものである。水検知センサでは、ヒーターよりも上の位置に貯水タンクの内部に電極を取り付け、この電極と貯水タンクの間に、電極の電位の方が貯水タンクよりも高くなるように抵抗を介して直流の電圧を印加する。この抵抗の大きさは、水の抵抗よりも明確な差が出る程度以上に大きくしておく。電極と貯水タンクの間に水が無ければ、電極と貯水タンクの間に電流が流れずに、電極と貯水タンクの間の電圧はほぼ印加電圧になる。水が存在する場合は、電極と貯水タンクの間に電流が流れ、電極と貯水タンクの間の電圧はゼロに近くなる。つまり、水検知センサは、電極と貯水タンクの間の電圧が所定値よりも小さい場合に、水が存在すると判断する。(例えば、特許文献1〜4を参照。)   The water detection sensor detects the presence of water by utilizing the fact that the electrical resistance of water is very small compared to air. In the water detection sensor, an electrode is attached to the inside of the water storage tank at a position above the heater, and a direct current is passed through a resistor between this electrode and the water storage tank so that the potential of the electrode is higher than that of the water storage tank. Apply voltage. The magnitude of this resistance is set to a value larger than that of which there is a clear difference from the resistance of water. If there is no water between the electrode and the water tank, no current flows between the electrode and the water tank, and the voltage between the electrode and the water tank is almost the applied voltage. When water is present, current flows between the electrode and the water tank, and the voltage between the electrode and the water tank is close to zero. That is, the water detection sensor determines that water is present when the voltage between the electrode and the water storage tank is smaller than a predetermined value. (For example, see Patent Documents 1 to 4.)

特許002552962号公報。Japanese Patent No. 002552962. 特開平05−001854号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 05-001854. 特許002552962号公報。Japanese Patent No. 002552962. 特開平06−0034200号公報。Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-0034200.

従来の電気温水器の水検知センサは以上のように構成しているので、電極と貯水タンクの間に不純物が付着して不純物が水を含む場合は、電極が水に浸かっていないのに、電極の位置に水があると誤判断することになる。誤判断する可能性を低減する対策が必要である。   Since the water detection sensor of the conventional electric water heater is configured as described above, if the impurity adheres between the electrode and the water storage tank and the impurity contains water, the electrode is not immersed in water. It is misjudged that there is water at the electrode position. Measures are required to reduce the possibility of misjudgment.

この発明に係る電気温水器は、貯水タンクと、電力を熱に変換する発熱部と該発熱部とは電気的に絶縁されて前記発熱部を覆う導電性の保護部とを有する、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部に取り付けられた電熱体と、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部の前記電熱体よりも上の位置に取り付けられた電極と、該電極と前記保護部との間に前記保護部の電位が低くなるように直流電圧を印加する直流電源を有し、前記電極と前記保護部との間の電気抵抗の変化により前記電極の位置まで水が存在することを検知する水検知手段とを備えたものである。   The electric water heater according to the present invention includes a water storage tank, a heat generating part that converts electric power into heat, and a conductive protection part that is electrically insulated from the heat generating part and covers the heat generating part. Is electrically insulated and attached to the inside of the water tank, and the water tank is electrically insulated and attached to a position above the electric body inside the water tank. An electrode, and a DC power source that applies a DC voltage between the electrode and the protection unit so that a potential of the protection unit is low, and the electrical resistance between the electrode and the protection unit changes due to a change in electrical resistance. Water detection means for detecting the presence of water up to the position of the electrode.

この発明に係る電気温水器は、貯水タンクと、電力を熱に変換する発熱部と該発熱部とは電気的に絶縁されて前記発熱部を覆う導電性の保護部とを有する、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部に取り付けられた電熱体と、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部の前記電熱体よりも上の位置に取り付けられた電極と、該電極と前記保護部との間に前記保護部の電位が低くなるように直流電圧を印加する直流電源を有し、前記電極と前記保護部との間の電気抵抗の変化により前記電極の位置まで水が存在することを検知する水検知手段とを設けるものとしたので、電極に不純物が付くことにより誤判断する可能性を低減できるという効果が有る。   The electric water heater according to the present invention includes a water storage tank, a heat generating part that converts electric power into heat, and a conductive protection part that is electrically insulated from the heat generating part and covers the heat generating part. Is electrically insulated and attached to the inside of the water tank, and the water tank is electrically insulated and attached to a position above the electric body inside the water tank. An electrode, and a DC power source that applies a DC voltage between the electrode and the protection unit so that a potential of the protection unit is low, and the electrical resistance between the electrode and the protection unit changes due to a change in electrical resistance. Since water detection means for detecting the presence of water up to the position of the electrode is provided, there is an effect of reducing the possibility of erroneous determination due to impurities attached to the electrode.

実施の形態1.
この実施の形態1での電気温水器の構成を説明する概念図を、図1に示す。水の流れに関係する電気温水器の構成要素に関して、まず説明する。電気温水器は、ステンレスなどの耐腐食性に優れた金属製の貯水タンク1と、貯水タンク1の下部に接続される給水配管2と、給水配管2と水道配管との間に有る減圧弁3と、貯水タンク1の上部に接続される給湯配管4と、給湯配管4の途中にある逃し弁5とから構成される。
なお、図1に示すのは、加圧型の貯水タンク1を使用する電気温水器である。加圧型の貯水タンク1では、貯水タンク1を密閉して内部に水圧を加え、この水圧により給湯する。これに対して、貯水タンク1を密閉しない開放型の貯水タンク1を使用する電気温水器も有る。開放型の貯水タンク1を使用する電気温水器では、台所、風呂、洗面所などの給湯箇所よりも高い位置に貯水タンク1を配置し、水頭差により給湯する。この明細書では、加圧型の貯水タンク1を使用する電気温水器で説明するが、開放型の貯水タンク1を使用する場合にも適用できる。
Embodiment 1 FIG.
The conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in this Embodiment 1 is shown in FIG. First, the components of the electric water heater related to the flow of water will be described. The electric water heater has a water storage tank 1 made of stainless steel or the like having excellent corrosion resistance, a water supply pipe 2 connected to the lower part of the water storage tank 1, and a pressure reducing valve 3 between the water supply pipe 2 and the water supply pipe. And a hot water supply pipe 4 connected to the upper part of the water storage tank 1 and a relief valve 5 in the middle of the hot water supply pipe 4.
FIG. 1 shows an electric water heater that uses a pressurized water storage tank 1. In the pressurization type water storage tank 1, the water storage tank 1 is sealed, water pressure is applied to the inside, and hot water is supplied by this water pressure. On the other hand, there is also an electric water heater that uses an open-type water storage tank 1 that does not seal the water storage tank 1. In an electric water heater that uses an open-type water storage tank 1, the water storage tank 1 is disposed at a position higher than a hot water supply location such as a kitchen, a bath, and a washroom, and hot water is supplied by a water head difference. In this specification, the electric water heater using the pressurized water tank 1 will be described, but the present invention can also be applied to the case where the open water tank 1 is used.

貯水タンク1は、沸かした湯を溜めるタンクである。貯水タンク1の容量は、1日に使用する湯量に必要十分な大きさとする。そのため、大家族向け、標準家族向け、小家族向け、単身者用など想定する電気温水器の使用条件で、貯水タンク1の容量は異なる。2004年に市販されているものでは、最大で550リットル程度である。溜めている湯が冷めないように貯水タンク1の外側をグラスウールなどの断熱材で覆い、断熱材の外側は適切な表面部材で覆う。
水は温度が高くなると比重が小さくなるので、貯水タンク1の内部では湯が上側にあり、水が下側に有る。そのため、給水配管2は貯水タンク1の下部に接続し、給湯配管4は貯水タンク1の上部に接続する。なお、図において、湯を薄い梨子地状で表現し、水を濃い梨子地状で表現することにする。
The water storage tank 1 is a tank for storing boiled hot water. The capacity of the water storage tank 1 is set to a size necessary and sufficient for the amount of hot water used per day. For this reason, the capacity of the water storage tank 1 varies depending on the usage conditions of the electric water heater, such as for large families, standard families, small families, and single persons. In the case of what is marketed in 2004, the maximum is about 550 liters. The outside of the water storage tank 1 is covered with a heat insulating material such as glass wool so that the accumulated hot water does not cool, and the outside of the heat insulating material is covered with a suitable surface member.
Since the specific gravity of water decreases as the temperature rises, the hot water is on the upper side and the water is on the lower side in the water storage tank 1. Therefore, the water supply pipe 2 is connected to the lower part of the water storage tank 1, and the hot water supply pipe 4 is connected to the upper part of the water storage tank 1. In the figure, the hot water is expressed in a thin pear-like shape, and the water is expressed in a dark pear-like shape.

給湯配管4の先には、図示していないが給湯箇所の蛇口がある。給湯箇所の蛇口を開くと、貯水タンク1内が加圧されているので、湯が出てくる。貯水タンク1から給湯配管4に湯が出ると、同じ量の水が給水配管2により貯水タンク1に注入される。
給湯箇所の蛇口は、給湯配管4からの湯をそのまま出すものも有れば、湯と水道水を混合して出すものも有る。
Although not shown, there is a faucet at a hot water supply point at the tip of the hot water supply pipe 4. When the faucet at the hot water supply location is opened, the hot water comes out because the inside of the water storage tank 1 is pressurized. When hot water is discharged from the water storage tank 1 to the hot water supply pipe 4, the same amount of water is injected into the water storage tank 1 through the water supply pipe 2.
Some of the faucets at the hot water supply place take out the hot water from the hot water supply pipe 4 as it is, and some have a mixture of hot water and tap water.

減圧弁3は、水道の水圧を減圧して貯水タンク1の内部の水圧を適切な値にするための弁である。水道の水圧は場所により異なるが、150キロパスカル(≒1.48気圧)以上であることが厚生労働省令で定められており、普通の場所では2気圧程度は有る。これに対して、貯水タンク1の内部の水圧は、高圧力型で150キロパスカル程度であり、標準圧力型で85キロパスカル程度である。貯水タンク1の内部の水圧が高いほうが早く大量の湯を使用できる。しかし、水圧を高くするためには貯水タンク1のステンレス材をより厚くすることなどが必要であり、コストの増加をもたらし、電気温水器の価格が高くなる。使いやすさとコストのトレードオフで、貯水タンク1の内部の水圧は決められる。
逃し弁5は、貯水タンク1の内部の圧力が所定値よりも高くなった場合に、沸き上げにより体積膨張した水と水蒸気、水温の上昇により気体となった溶存空気などを、貯水タンク1と給湯配管4から逃すための弁である。逃し弁5により、貯水タンク1の内部の圧力を所定の範囲に保つことができる。
The pressure reducing valve 3 is a valve for reducing the water pressure of the water supply so that the water pressure inside the water storage tank 1 becomes an appropriate value. The water pressure of the water supply varies depending on the location, but it is stipulated by the Ordinance of the Ministry of Health, Labor and Welfare that it is 150 kilopascals (≈1.48 atm) or more. On the other hand, the water pressure inside the water storage tank 1 is about 150 kilopascals for the high pressure type and about 85 kilopascals for the standard pressure type. The higher the water pressure in the water storage tank 1, the faster the hot water can be used. However, in order to increase the water pressure, it is necessary to make the stainless steel material of the water storage tank 1 thicker, resulting in an increase in cost and the price of the electric water heater. The water pressure inside the water storage tank 1 is determined by a trade-off between ease of use and cost.
When the internal pressure of the water storage tank 1 becomes higher than a predetermined value, the relief valve 5 removes water and water that has undergone volume expansion by boiling, dissolved air that has become gas due to an increase in water temperature, and the like with the water storage tank 1. A valve for escaping from the hot water supply pipe 4. With the relief valve 5, the pressure inside the water storage tank 1 can be maintained within a predetermined range.

次に、電気温水器の他の構成要素に関して説明する。貯水タンク1の内部には、異なる高さで2個のヒーター6が金属フランジ7により取り付けられる。金属フランジ7と貯水タンク1との間には絶縁体製のパッキン8を挟む。上側の金属フランジ7よりも上の位置に、PEEK,PPS,PESなどの耐熱性を有する樹脂製の筐体9を、貯水タンク1に取り付ける。筐体9には、チタン、金、白金などの耐腐食性に優れた金属製の電極10が挿入されており、貯水タンク1の内部に電極10が取り付けられることになる。電極10は、直径約1mmで貯水タンク1の内部に出る長さが約20mmである。さらに、電気温水器は、電極10の位置まで水が存在することを検出する水検知手段である水検知センサ11と、水検知センサ11の出力により、ヒーター6の通電を制御する制御回路12も有する。   Next, other components of the electric water heater will be described. Inside the water storage tank 1, two heaters 6 with different heights are attached by metal flanges 7. An insulator packing 8 is sandwiched between the metal flange 7 and the water storage tank 1. A resin housing 9 having heat resistance such as PEEK, PPS, PES or the like is attached to the water storage tank 1 at a position above the upper metal flange 7. A metal electrode 10 having excellent corrosion resistance such as titanium, gold, or platinum is inserted into the housing 9, and the electrode 10 is attached to the inside of the water storage tank 1. The electrode 10 has a diameter of about 1 mm and a length that goes out of the water storage tank 1 is about 20 mm. Furthermore, the electric water heater also includes a water detection sensor 11 that is a water detection means for detecting the presence of water up to the position of the electrode 10, and a control circuit 12 that controls energization of the heater 6 based on the output of the water detection sensor 11. Have.

下側のヒーター6が通常使用するヒーターであり、上側のヒーター6が沸き増し時に使用するヒーターである。沸き増しとは、例えば、貯水タンク1の湯の残量が所定量(例えば75リットル)以下になる場合に、深夜電力時間帯でなくても上側のヒーター6を通電して、上側のヒーター6よりも上部の貯水タンク1の容量(例えば150リットル)の湯を沸かすことである。深夜電力時間帯でだけ電気を使用する契約の場合は、沸き増しはできない。また、沸き増しをしないように設定することもできる。貯水タンク1の容量を大幅に越える大量の湯を使用する日に対応するために、貯水タンク1全体が所定の温度の湯で満たされるように沸き増しできるような機種も有る。
上側のヒーター6の位置は、沸き増しする湯の量が適切な量になる位置とする。沸き増しは通常の電気料金の時間帯に行われるので、沸き増しする湯の量が適切な量よりも多いと、使用しない湯を沸かすことになり給湯コストが高くなる。沸き増しする湯の量が適切な量よりも少ないと、湯の使用量に沸き増しが追いつかずに湯切れになる可能性が高くなる。
The lower heater 6 is a heater that is normally used, and the upper heater 6 is a heater that is used when boiling is increased. For example, when the remaining amount of hot water in the water storage tank 1 becomes a predetermined amount (for example, 75 liters) or less, the upper heater 6 is energized even if it is not at midnight power hours. It is to boil hot water of a capacity (for example, 150 liters) of the upper storage tank 1. In the case of a contract that uses electricity only in the midnight power hours, it cannot be heated up. Moreover, it can also set so that it may not boil. In order to cope with a day when a large amount of hot water that greatly exceeds the capacity of the water storage tank 1 is used, there is a model in which the entire water storage tank 1 can be heated up to be filled with hot water of a predetermined temperature.
The position of the upper heater 6 is a position where the amount of hot water to be heated becomes an appropriate amount. Since boiling is performed during the normal electricity bill time, if the amount of hot water to be heated is larger than an appropriate amount, hot water that is not used is boiled, and the hot water supply cost is increased. If the amount of hot water to be heated is less than an appropriate amount, there is a high possibility that the hot water will not catch up with the amount of hot water used and run out of hot water.

ヒーター6は、交流200Vが印加される発熱部であるニクロム線6Aを保護部である銅製のU字管6Bで覆ったものである。ヒーター6への通電を表現するスイッチ6Cが、交流電源6Dとニクロム線6Aとの間に有る。ニクロム線6Aと銅製のU字管6Bの間には、絶縁体として酸化マグネシウムなどを充填する。銅製のU字管6Bは、錆を防止するためにニッケルなどをメッキする。ヒーター6は上から見るとU字型の形状であり、横から見ると2本の水平な線を斜めの線で結んだように見える。金属フランジ7から水平に延びたヒーター6は、貯水タンク1の内部で斜め下に所定の長さだけ下がり、再び所定の長さだけ水平に延びる。ヒーター6を途中で斜めにする理由は、貯水タンク1の直径よりもヒーター6の長さを長くするためである。ヒーター6を長くすると、ヒーター6の水と接触する表面積が増えて、水を効率よく沸かすことができる。   The heater 6 is obtained by covering a nichrome wire 6A, which is a heat generating portion to which AC 200V is applied, with a copper U-shaped tube 6B, which is a protective portion. A switch 6C expressing energization of the heater 6 is provided between the AC power source 6D and the nichrome wire 6A. Between the nichrome wire 6A and the copper U-shaped tube 6B, magnesium oxide or the like is filled as an insulator. The copper U-shaped tube 6B is plated with nickel or the like to prevent rust. When viewed from above, the heater 6 has a U-shape, and when viewed from the side, the heater 6 appears to connect two horizontal lines with diagonal lines. The heater 6 extending horizontally from the metal flange 7 descends by a predetermined length obliquely downward inside the water storage tank 1 and extends horizontally again by a predetermined length. The reason why the heater 6 is slanted in the middle is to make the length of the heater 6 longer than the diameter of the water storage tank 1. When the heater 6 is lengthened, the surface area of the heater 6 that comes into contact with water increases, and water can be efficiently boiled.

ヒーター6の出力は、電気温水器を使用する場所での冬季の平均水温から所定の温度(例えば、約90℃)まで貯水タンク1の容量の水を23時から7時までの8時間で加熱するのに必要十分な大きさとする。実際には使い残しの湯があるので、所定の温度まで加熱できた時点でヒーターの通電を終了する。沸き上げの湯温は、所定の範囲(例えば、約90℃〜約70℃)の間で設定することができる。これは、湯の使用量が少ない家庭などで沸き上げの湯温を低く設定することにより、ムダに湯を沸かさずに省エネを実現するためである。
金属フランジ7にろう付けなどによりヒーター6を固定する。異種の金属を接合すると腐食しやすいので、腐食を防止するために金属フランジ7はニッケルメッキなどを施した銅製とする。
The output of the heater 6 is to heat the water in the capacity of the storage tank 1 from the average water temperature in winter in a place where an electric water heater is used to a predetermined temperature (for example, about 90 ° C.) in 8 hours from 23:00 to 7:00. Make it large enough to do. Actually, since there is unusable hot water, energization of the heater is terminated when heating to a predetermined temperature is possible. The boiling water temperature can be set between a predetermined range (for example, about 90 ° C. to about 70 ° C.). This is because energy saving can be realized without boiling wasteful water by setting the boiling water temperature low at homes where the amount of hot water used is low.
The heater 6 is fixed to the metal flange 7 by brazing or the like. Since it is easy to corrode when different kinds of metals are joined, the metal flange 7 is made of copper plated with nickel or the like in order to prevent corrosion.

水検知手段である水検知センサ11は、電極10の位置まで水が存在することを検出するものである。高圧力型の電気温水器は水検知センサ11の装着が法令で義務付けられているが、標準圧力型の電気温水器では法令で義務づけられていない。水検知センサ11が装着されていない標準圧力型の電気温水器では、貯水タンク1が満水かどうかを使用者が判断して、電気温水器の電源を入れる。
水検知センサ11では、所定の大きさE0(例えば5ボルト)の直流電源11Aと、スイッチ11Bと、大きさR1(例えば200kΩ〜300kΩ程度)の抵抗11Cと、大きさR2(この実施の形態1では、R1と同じ)の抵抗11Dとを直列につなげ、抵抗11Dの片側の電位が高い方の端子を電極10に接続し、電位が低い方の端子を金属フランジ7に接続している。なお、金属フランジ7の電位を低くする理由は、詳細は後で説明するが、金属フランジ7及びヒーター6を保護するためである。
ここで、スイッチ11Bは、水検知センサ11による水の有無のチェックを実行するかどうかを表現するスイッチである。常時はスイッチ11Bが切であり、水位チェックを実行する場合に入りとなる。
The water detection sensor 11 which is a water detection means detects that water exists up to the position of the electrode 10. The high pressure type electric water heater is required by law to install the water detection sensor 11, but the standard pressure type electric water heater is not required by law. In a standard pressure type electric water heater not equipped with the water detection sensor 11, the user determines whether the water storage tank 1 is full, and turns on the electric water heater.
In the water detection sensor 11, a DC power source 11A having a predetermined size E0 (for example, 5 volts), a switch 11B, a resistor 11C having a size R1 (for example, about 200 kΩ to 300 kΩ), and a size R2 (this embodiment 1) Then, a resistor 11D (same as R1) is connected in series, a terminal having a higher potential on one side of the resistor 11D is connected to the electrode 10, and a terminal having a lower potential is connected to the metal flange 7. The reason for lowering the potential of the metal flange 7 is to protect the metal flange 7 and the heater 6 as will be described in detail later.
Here, the switch 11 </ b> B is a switch that expresses whether or not the water detection sensor 11 checks whether or not water is present. Normally, the switch 11B is off, and the case where the water level check is executed is entered.

水検知センサ11は、電極10と金属フランジ7の間の電圧VCを所定の閾値Vtと比較する比較器11Eを有し、比較器11Eの出力が水検知センサ11の出力になる。VCがVtよりも小さい場合を水が有るとし、そうでない場合を水が無いとする。
制御回路12は、ヒーター6の通電開始時と通電中の所定の周期(例えば3分または5分)で、水検知センサ11により電極10の位置まで水が存在するかどうかをチェックし、水が存在する場合だけ、ヒーター6を通電するものである。通電中も水の有無をチェックする理由は、貯水タンク1や配管が破損などして貯水タンク1の内部の水が急激に減少した場合に、ヒーター6への通電を停止するためである。
The water detection sensor 11 has a comparator 11E that compares the voltage VC between the electrode 10 and the metal flange 7 with a predetermined threshold value Vt, and the output of the comparator 11E becomes the output of the water detection sensor 11. It is assumed that there is water when VC is smaller than Vt, and there is no water when it is not.
The control circuit 12 checks whether water is present up to the position of the electrode 10 by the water detection sensor 11 at the start of energization of the heater 6 and at a predetermined period during energization (for example, 3 minutes or 5 minutes). The heater 6 is energized only when it is present. The reason for checking the presence / absence of water even during energization is to stop energization of the heater 6 when the water in the water storage tank 1 or piping is damaged and the water inside the water storage tank 1 is rapidly reduced.

次に、動作について説明する。電気温水器を設置後に最初に使用する場合か、長期間使用しない後で再び使用する場合には、以下の手順を行う。
まず、貯水タンク1の内部には水が無いので、給水配管2により貯水タンク1の内部に水を入れる。逃し弁5または給湯箇所の蛇口のどちらかが開いていれば、貯水タンク1の内部にあった空気は供給される水により貯水タンク1の外へ排出され、貯水タンク1の水位はしだいに上昇する。標準の手順は機種により異なるが、例えば、以下のようにする。逃し弁5を閉じて、給湯箇所の中で1個の蛇口だけを開けておく。貯水タンク1が満水になり、給湯配管4と給湯箇所までの配管内の空気が抜けると、給湯箇所の中で開けておいた蛇口から水が出るようになるので、蛇口を閉じる。
Next, the operation will be described. If the electric water heater is used for the first time after installation, or if it is not used for a long time and then used again, the following procedure is performed.
First, since there is no water inside the water storage tank 1, water is introduced into the water storage tank 1 through the water supply pipe 2. If either the relief valve 5 or the faucet at the hot water supply point is open, the air inside the water tank 1 is discharged out of the water tank 1 by the supplied water, and the water level of the water tank 1 gradually rises. To do. The standard procedure differs depending on the model, but for example, it is as follows. Close the relief valve 5 and open only one faucet in the hot water supply area. When the water storage tank 1 is full and the air in the hot water supply pipe 4 and the hot water supply point is removed, water comes out from the open tap in the hot water supply point, so the tap is closed.

次に、電気温水器の電源を入れて、電気温水器の時計の時刻を合わせる。沸き上げ湯温など必要な設定が有れば、設定する。使用者がここまでしておくと、以降は電気温水器が自動で動作する。通常は電気温水器設置後、動作を確認するため、試験運転が実施される。試験運転内容は以下のとおりである。制御回路12が水検知センサ11により水の有無をチェックし、水検知センサ11が電極10の位置まで水が有ることを検出すると、現在のタンク上部の水温と設定水温とを比較参照し、設定水温に対して所定の温度差がある場合に、上側のヒーター6に通電が開始され、上側のヒーター6よりも上部の水を設定温度にまで加熱し、沸き上げが完了すると、通電を停止する。このように、設置後の動作確認を兼ねてタンク上部の水を沸き上げ、設置当日から温水器を使用することができる。深夜時間電力帯になると、タンク全体の水を設定温度に沸き上げるため、下側のヒーター6に通電が開始され、深夜時間電力帯内で沸き上げを完了する。   Next, turn on the electric water heater and set the time of the electric water heater clock. Set any necessary settings such as boiling water temperature. If the user has done so far, the electric water heater will automatically operate thereafter. Usually, after the electric water heater is installed, a test operation is performed to confirm the operation. The details of the test operation are as follows. When the control circuit 12 checks the presence or absence of water with the water detection sensor 11 and detects that the water detection sensor 11 has water up to the position of the electrode 10, the water temperature at the upper part of the current tank is compared with the set water temperature and set. When there is a predetermined temperature difference with respect to the water temperature, energization of the upper heater 6 is started, the water above the upper heater 6 is heated to a set temperature, and when boiling is completed, the energization is stopped. . In this way, the water in the upper part of the tank can be boiled to confirm the operation after installation, and the water heater can be used from the day of installation. When the midnight power zone is reached, energization of the lower heater 6 is started in order to boil the water in the entire tank to the set temperature, and the boiling is completed within the midnight power zone.

何らかの要因で貯水タンク1の内部から空気を排出できずに、電極10の位置には水が無い場合は、電極10の位置まで水が有ることを水検知センサ11が検出しないので、制御回路12はエラーが発生したとして、処理を中断し、台所や浴室に設置されたリモコンの表示により、給水が完了していないことを使用者に知らせる。このエラーは給水が完了するまで表示されるので、空気を逃す処置を実施して給水を完了させてはじめて試験運転を完了できる。貯水タンク1の内部から空気を排出できない場合としては、すべての蛇口及び逃し弁5を閉じたまま給水を開始する場合などが考えられる。   When air cannot be discharged from the inside of the water storage tank 1 for some reason and there is no water at the position of the electrode 10, the water detection sensor 11 does not detect the presence of water up to the position of the electrode 10. If an error occurs, the process is interrupted, and the user is informed that the water supply is not completed by the display on the remote controller installed in the kitchen or bathroom. Since this error is displayed until the water supply is completed, the test operation can be completed only after the water supply is completed by performing a procedure for releasing air. As a case where the air cannot be discharged from the inside of the water storage tank 1, a case where water supply is started with all the faucets and the relief valves 5 closed can be considered.

電極10の位置まで水が有ることを水検知センサ11が検出する方法について説明する。その原理は、電極10の位置まで水が有る場合の電極10と金属フランジ7の間の等価抵抗値が、水が無い場合よりも格段に小さくなるようにして、この等価抵抗の値が小さくなったことを検出するものである。この実施の形態1では、この等価抵抗の値が小さくなったことは、電極10と金属フランジ7の間の電圧VCを所定の閾値Vtと比較することにより検出する。   A method in which the water detection sensor 11 detects that there is water up to the position of the electrode 10 will be described. The principle is that the equivalent resistance value between the electrode 10 and the metal flange 7 when water is present up to the position of the electrode 10 is much smaller than that when there is no water, so that the equivalent resistance value is reduced. Is detected. In the first embodiment, the reduction in the value of the equivalent resistance is detected by comparing the voltage VC between the electrode 10 and the metal flange 7 with a predetermined threshold value Vt.

水検知センサ11の電気的な等価回路を図2に示す。この等価回路の元となる、貯水タンク1の内部で電流が流れる経路を説明する図を、図3に示す。この等価回路は、ステンレス製の貯水タンク1と水を所定の大きさの抵抗に置換え、貯水タンク1の内部の水位を複数のスイッチで表現するものである。ヒーター6の表面と金属フランジ7はともに導電率が非常に高い銅製なので、その電気抵抗は無視し、ヒーター6の表面と金属フランジ7とは同じ電位とする。
図3では、貯水タンク1の上部を拡大して表示する。直流電源11Aにより電極10と金属フランジ7の間に電圧が印加されており、貯水タンク1の内部が水で満たされている場合の、電流が流れる経路を太いグレーの線で示す。図3に示すXが、貯水タンク1を通る経路である。この経路上の貯水タンク1の部分を、濃いグレーにしている。図3に示すYが、水だけを通る経路である。
An electrical equivalent circuit of the water detection sensor 11 is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a path through which a current flows inside the water storage tank 1, which is a source of this equivalent circuit. This equivalent circuit replaces the water tank 1 made of stainless steel and water with a resistance of a predetermined size, and expresses the water level inside the water tank 1 with a plurality of switches. Since both the surface of the heater 6 and the metal flange 7 are made of copper having a very high conductivity, the electrical resistance is ignored and the surface of the heater 6 and the metal flange 7 are set to the same potential.
In FIG. 3, the upper part of the water storage tank 1 is enlarged and displayed. When a voltage is applied between the electrode 10 and the metal flange 7 by the DC power source 11A and the inside of the water storage tank 1 is filled with water, a path through which a current flows is indicated by a thick gray line. X shown in FIG. 3 is a path through the water storage tank 1. The portion of the water storage tank 1 on this route is dark gray. Y shown in FIG. 3 is a path that passes only water.

図2の等価回路での端子の意味を説明する。端子11Fは、電極10に対応する。端子11Gは、ヒーター6の表面及び金属フランジ7に対応する。貯水タンク1は、電極10に至近の部分が端子11Hになり、金属フランジ7に至近の部分が端子11Jになる。
端子11Hと端子11Jの間には、主にステンレス製の貯水タンク1に対応する大きさRS(数Ω〜数十Ω程度)の抵抗11Kが有る。端子11Fと端子11Hの間には、水に対応する大きさRW1(数百Ω〜数kΩ程度)の抵抗11Lと、スイッチ11Mとが有る。スイッチ11Mは、電極10の位置まで貯水タンク1内に水が有る場合に入りになり、そうでない場合は切である。端子11Gと端子11Jの間には、水に対応する大きさRW2(数百Ω〜数kΩ程度)の抵抗11Nと、スイッチ11Pとが有る。スイッチ11Pは、上側のヒーター6の位置まで貯水タンク1内に水が有る場合に入りになり、そうでない場合は切である。
The meaning of the terminals in the equivalent circuit of FIG. 2 will be described. The terminal 11F corresponds to the electrode 10. The terminal 11G corresponds to the surface of the heater 6 and the metal flange 7. In the water storage tank 1, the portion close to the electrode 10 becomes the terminal 11 </ b> H, and the portion close to the metal flange 7 becomes the terminal 11 </ b> J.
Between the terminal 11H and the terminal 11J, there is a resistor 11K having a size RS (several Ω to several tens Ω) mainly corresponding to the stainless steel water tank 1. Between the terminal 11F and the terminal 11H, there is a resistor 11L having a size RW1 (several hundred Ω to several kΩ) corresponding to water, and a switch 11M. The switch 11M is turned on when there is water in the water storage tank 1 up to the position of the electrode 10, and is turned off otherwise. Between the terminal 11G and the terminal 11J, there is a resistor 11N having a size RW2 (about several hundred Ω to several kΩ) corresponding to water, and a switch 11P. The switch 11P is turned on when there is water in the water storage tank 1 up to the position of the upper heater 6, and is turned off otherwise.

電極10とヒーター6の表面及び金属フランジ7との間が水で満たされた場合に、図3に示すように、電極10とヒーター6との間では貯水タンク1を通る経路Xと、水だけの経路Yとが並列に形成される。図3の経路Xが貯水タンク1を間に挟んで両側に水の部分があることから分かるように、図2の等価回路では、抵抗11Kと抵抗11Lと抵抗11Nが直列になる。抵抗11Kの大きさRSは、並列に経路Yがあることも考慮しての値とする。なお、ステンレスの方が水よりも格段に電気を流しやすいので、RSはステンレス製の貯水タンク1の抵抗値にほぼ等しくなる。   When the space between the electrode 10 and the surface of the heater 6 and the metal flange 7 is filled with water, as shown in FIG. 3, between the electrode 10 and the heater 6, the path X passing through the water storage tank 1 and only water. The path Y is formed in parallel. As can be seen from the fact that the path X in FIG. 3 has water portions on both sides with the water storage tank 1 in between, the resistor 11K, the resistor 11L, and the resistor 11N are in series in the equivalent circuit of FIG. The magnitude RS of the resistor 11K is a value that takes into account that the path Y is in parallel. In addition, since stainless is much easier to flow electricity than water, RS is approximately equal to the resistance value of the stainless steel water storage tank 1.

貯水タンク1内に電極10の位置まで水が有る場合は、スイッチ11Mとスイッチ11Pはともに入りになる。つまり、端子11Fと端子11Gの間には、直列に接続された大きさRSの抵抗11KとRW1の抵抗11Lと大きさRW2の抵抗11Nと、大きさR2の抵抗11Dとが並列に接続される。端子11Fと端子11Gとの間の等価抵抗の大きさをRTとすると、RTは以下となる。
RT=(R2×(RS+RW1+RW2))/(R2+RS+RW1+RW2) (式1)
この状態でスイッチ11Bを入りにすると、大きさR1の抵抗11Cに流れる電流Iは、以下の式で計算できる。
I=E0/(R1+RT) (式2)
オームの法則から、電圧VCは以下の式で計算できる。
VC=RT×I=E0×(RT/(R1+RT)) (式3)
When there is water in the water storage tank 1 up to the position of the electrode 10, both the switch 11M and the switch 11P are turned on. That is, between the terminal 11F and the terminal 11G, a resistor 11K having a size RS, a resistor 11L having a size RW1, a resistor 11N having a size RW2, and a resistor 11D having a size R2 are connected in parallel. . When the size of the equivalent resistance between the terminal 11F and the terminal 11G is RT, RT is as follows.
RT = (R2 × (RS + RW1 + RW2)) / (R2 + RS + RW1 + RW2) (Formula 1)
When the switch 11B is turned on in this state, the current I flowing through the resistor 11C having the size R1 can be calculated by the following equation.
I = E0 / (R1 + RT) (Formula 2)
From Ohm's law, the voltage VC can be calculated by the following equation.
VC = RT × I = E0 × (RT / (R1 + RT)) (Formula 3)

貯水タンク1内に電極10の位置までは水が無い場合は、少なくともスイッチ11Mは切である。また、R2=R1であり、E0=5ボルトであるとする。よって、IとVCは以下で計算できる。
I=E0/(R1+R2) (式4)
VC=R2×I=E0×(R2/(R1+R2))=2.5ボルト (式5)
ここで、RS+RW1+RW2の大きさに関して、(RS+RW1+RW2) /R2=0.01であるとすると、(式1)からRTは以下となる。
RT=(0.01/1.01)×R2=0.0099×R2 (式6)
(式6)とR2=R1を(式3)に代入すると、以下となる。
VC=E0×(0.0099/1.0099)=0.0045ボルト (式7)
When there is no water in the water storage tank 1 up to the position of the electrode 10, at least the switch 11M is turned off. Also assume that R2 = R1 and E0 = 5 volts. Therefore, I and VC can be calculated as follows.
I = E0 / (R1 + R2) (Formula 4)
VC = R2 × I = E0 × (R2 / (R1 + R2)) = 2.5 volts (Formula 5)
Here, regarding (RS + RW1 + RW2) /R2=0.01 regarding the magnitude of RS + RW1 + RW2, RT is as follows from (Equation 1).
RT = (0.01 / 1.01) × R2 = 0.0099 × R2 (Formula 6)
Substituting (Equation 6) and R2 = R1 into (Equation 3) gives the following.
VC = E0 × (0.0099 / 1.0099) = 0.0045 volts (Formula 7)

貯水タンク1内に電極10の位置までは水が無い場合の(式5)と比較して、VCが約55分の1になることが分かる。水の電気抵抗がより大きく、(RS+RW1+RW2) /R2=0.1の場合には、同様にして、RTとVCは以下となる。なお、この場合には、R1=200kΩとすると、RW1≒RW2≒10kΩとなる。これは、通常の水道水よりもかなり抵抗が大きいことを意味する。通常の水道水であれば、(RS+RW1+RW2) /R2<0.1と考えてよい。
RT=(0.1/1.1)×R2=0.0909×R2 (式8)
VC=E0×(0.0909/1.0909)=0.417ボルト (式9)
It can be seen that VC is about 1/55 compared to (Equation 5) when there is no water up to the position of the electrode 10 in the water storage tank 1. When the electrical resistance of water is larger and (RS + RW1 + RW2) /R2=0.1, RT and VC are similarly as follows. In this case, when R1 = 200 kΩ, RW1≈RW2≈10 kΩ. This means that it is much more resistant than normal tap water. If it is normal tap water, it may be considered that (RS + RW1 + RW2) / R2 <0.1.
RT = (0.1 / 1.1) × R2 = 0.0909 × R2 (Formula 8)
VC = E0 × (0.0909 / 1.0909) = 0.417 volts (Formula 9)

(式7)と(式9)から、Vtを2.5ボルトよりも十分な余裕を持って小さい値、例えば1.5ボルトなどにしておくと、VCをVtと比較すると、貯水タンク1内に電極10の位置までは水が有るかどうかを判断できる。これは、E0は5ボルトから4ボルトに低下したとしても水が無い場合のVCは2ボルトであり、1.5ボルトであるVtよりも大きく、水が無いことを正しく判断できる。水が有る場合のVCは、水の抵抗がかなり大きい(式9)でも約0.4ボルトと、1.5ボルトよりも明らかに小さくなる。   From (Equation 7) and (Equation 9), if Vt is set to a small value with a sufficient margin than 2.5 volts, for example, 1.5 volts, when VC is compared with Vt, Whether or not there is water up to the position of the electrode 10 can be determined. This means that even if E0 drops from 5 volts to 4 volts, VC when there is no water is 2 volts, which is larger than Vt which is 1.5 volts, and it can be correctly determined that there is no water. The VC in the presence of water is about 0.4 volts, which is clearly smaller than 1.5 volts, even though the water resistance is fairly large (Equation 9).

このように、E0、R1、R2、Vtを適切に設定しておけば、VCとVtを比較することにより、電極10まで水が有るかどうかを正しく水検知センサ11が判断できる。なお、電極10の位置まで水が存在して金属フランジ7及び銅製のU字管6Bとの間の電気抵抗が変化したことを検出できるものならば、図1以外の回路構成でもよい。   Thus, if E0, R1, R2, and Vt are set appropriately, the water detection sensor 11 can correctly determine whether or not there is water up to the electrode 10 by comparing VC and Vt. A circuit configuration other than that shown in FIG. 1 may be used as long as water can be detected up to the position of the electrode 10 and the electrical resistance between the metal flange 7 and the copper U-shaped tube 6B can be detected.

さて、この発明に係る電気温水器の水検知センサ11が、不純物が付着して誤判断する可能性を低減できることについて説明する。ここで、不純物が付着するなどして、図2の等価回路上のスイッチが常時入りになることを不良導通と呼ぶこととする。
図2の等価回路において、水が存在することを表現するスイッチは、スイッチ11Mとスイッチ11Pと2個有る。ここで、スイッチ11Mが不良導通することは、電極10に不純物が付着して貯水タンク1の間が不良導通することである。また、スイッチ11Pが不良導通することは、金属フランジ7と貯水タンク1の間の境界部に不純物が付着して不良導通することである。これに対して、貯水タンク1と電極10の間の電圧を閾値と比較する従来の水検知センサ11では、スイッチ11Mに相当するものが1個だけで有る。
Now, it will be described that the water detection sensor 11 of the electric water heater according to the present invention can reduce the possibility of impurities being attached and erroneous determination. Here, when the switch on the equivalent circuit in FIG. 2 is always turned on due to the adhesion of impurities or the like is referred to as defective conduction.
In the equivalent circuit of FIG. 2, there are two switches 11M and 11P that represent the presence of water. Here, the defective conduction of the switch 11M means that impurities adhere to the electrode 10 and the defective water conduction occurs between the water storage tanks 1. In addition, the defective conduction of the switch 11P means that impurities adhere to the boundary portion between the metal flange 7 and the water storage tank 1 and conduct poorly. On the other hand, in the conventional water detection sensor 11 that compares the voltage between the water storage tank 1 and the electrode 10 with a threshold value, there is only one corresponding to the switch 11M.

スイッチ11Mとスイッチ11Pが不良導通した場合の動作を説明する。スイッチ11Mとスイッチ11Pが不良導通した場合の動作を説明する図を、図4〜図6に示す。スイッチ11Mだけが不良導通した場合が図4で、スイッチ11Pだけが不良導通した場合が図5で、スイッチ11Mとスイッチ11Pが不良導通した場合が図6である。
図4では、上側の金属フランジ7及び銅製のU字管6Bの中で最も低い位置にある銅製のU字管6Bの最下部まで水が来た場合を示す。この状態で、水検知センサ11は電極10の位置まで水が有ると誤判断する。なお、図に示すAが電極10に付着した不純物である。この場合には、下側の夜間に使用するヒーター6は完全に水中に没しているので、下側のヒーター6を空焚きすることにはならない。
仮に、上側のヒーター6に通電された場合でも、上側のヒーター6の一部が水に接する状態であり、従来の水検知センサで発生するようなヒーター6が水に接していない状態ではないので、発生した熱量が水へと移動するため、過度な温度上昇には至らない。また、図4の状態で上側のヒーター6を通電する可能性として、満水状態の貯水タンク1が破損して、貯水タンク1の内部の水が漏れて水位が低下した場合が挙げられる。その場合には、エラーを出して電気温水器の動作を停止させるように構成すればよく、これによりヒーター6の空焚きを防止できる。
An operation when the switch 11M and the switch 11P are defectively connected will be described. FIGS. 4 to 6 are diagrams for explaining the operation when the switch 11M and the switch 11P are defectively connected. FIG. 4 shows the case where only the switch 11M is defectively connected, FIG. 5 shows the case where only the switch 11P is defectively connected, and FIG. 6 shows the case where the switch 11M and the switch 11P are badly connected.
In FIG. 4, the case where water has come to the lowest part of the upper U-shaped metal flange 7 and the U-shaped pipe 6B made of copper at the lowest position is shown. In this state, the water detection sensor 11 erroneously determines that there is water up to the position of the electrode 10. In addition, A shown in the figure is an impurity attached to the electrode 10. In this case, since the heater 6 used at night on the lower side is completely submerged in water, the lower heater 6 cannot be scooped up.
Even if the upper heater 6 is energized, a part of the upper heater 6 is in contact with water, and the heater 6 generated by a conventional water detection sensor is not in contact with water. Because the amount of generated heat moves to water, the temperature does not rise excessively. Further, as a possibility of energizing the upper heater 6 in the state of FIG. 4, there is a case where the water tank 1 in a full state is damaged, the water inside the water tank 1 leaks and the water level is lowered. In that case, an error may be generated to stop the operation of the electric water heater, thereby preventing the heater 6 from being blown.

図5(a)に電極10の位置まで水が来た場合を、図5(b)に水位が電極10よりも低い場合を、それぞれ示す。なお、図に示すBが金属フランジ7に付着した不純物である。スイッチ11Pが不良導通していても、図5(a)では水検知センサ11は正常に電極10の位置まで水が有ることを判断し、図5(b)では正常に電極10の位置には水が無いことを判断する。
図6では貯水タンク1の内部に水が全く無い場合でも、水検知センサ11が電極10の位置まで水が有ると誤判断する。
以上のように、この発明に係る電気温水器の水検知センサ11は、スイッチ11Mとスイッチ11Pの両方が不良導通した場合だけ、ヒーター6の空焚きにつながる誤判断をする可能性が有る。しかしながら、スイッチ11Mとスイッチ11Pの両方が不良導通する可能性は、従来の水検知センサ11でスイッチ11Mが不良導通する場合よりも格段に小さくなる。即ち、この発明に係る電気温水器の水検知センサ11が誤判断する可能性は、従来のものに比し非常に小さいものになる。
FIG. 5A shows a case where water has reached the position of the electrode 10, and FIG. 5B shows a case where the water level is lower than that of the electrode 10. In addition, B shown in the figure is an impurity adhering to the metal flange 7. Even if the switch 11P is defectively connected, the water detection sensor 11 normally determines that there is water up to the position of the electrode 10 in FIG. 5A, and in FIG. Determine that there is no water.
In FIG. 6, even when there is no water inside the water storage tank 1, the water detection sensor 11 erroneously determines that there is water up to the position of the electrode 10.
As described above, the water detection sensor 11 of the electric water heater according to the present invention may make an erroneous determination that leads to emptying of the heater 6 only when both the switch 11M and the switch 11P are defectively connected. However, the possibility that both the switch 11M and the switch 11P are defectively connected is much smaller than the case where the switch 11M is defectively connected in the conventional water detection sensor 11. That is, the possibility that the water detection sensor 11 of the electric water heater according to the present invention makes an erroneous determination is much smaller than that of the conventional one.

水に電気を流すと水が電気分解されることになり、陽極では酸素が発生し、陰極では水素が発生する。水素と酸素が余り発生しないように、抵抗11Cの大きさR1は十分大きくする。R1が200kΩ以上であれば、仮に貯水タンク1から気体が排出されない状況にあり、30年以上にわたって連続使用されても、貯水タンク1の電極10よりも上部の容量の半分未満しか水素と酸素が蓄積されない。スイッチ11Bを設けて、必要な時だけ通電するようにするのも、水の電気分解量を抑えることになる。
陽極の材料が水素よりもイオン化傾向が大きい場合には、陽極で酸素が発生する換わりに、陽極が溶融する。陽極が溶融しないようにするために、陽極の材料は水素よりもイオン化傾向が小さくかつ耐腐食性が高いチタン、金、白金などとする。これらの金属は高価なので、表面から所定の厚さだけをこれらの金属でメッキするようにしてもよい。
When electricity is passed through water, the water is electrolyzed, oxygen is generated at the anode, and hydrogen is generated at the cathode. The size R1 of the resistor 11C is sufficiently increased so that not much hydrogen and oxygen are generated. If R1 is 200 kΩ or more, there is a situation in which gas is not discharged from the water storage tank 1, and even if it is continuously used for 30 years or more, hydrogen and oxygen are less than half of the capacity above the electrode 10 of the water storage tank 1. Not accumulated. Providing the switch 11B and energizing it only when necessary also reduces the amount of electrolysis of water.
When the anode material has a higher ionization tendency than hydrogen, the anode melts instead of generating oxygen at the anode. In order to prevent the anode from melting, the anode is made of titanium, gold, platinum, etc., which has a lower ionization tendency and higher corrosion resistance than hydrogen. Since these metals are expensive, only a predetermined thickness from the surface may be plated with these metals.

上側のヒーター6を陰極として使用するので、電極10を1個だけ使用するだけでよいという効果が有る。また、陰極は溶融することがないので、ヒーター6を陰極として使用することにより、ヒーター6が貯水タンク1または電極10に対して陽極となり、ヒーター6が溶融して損壊する可能性が少なくなる。ここでは、上側のヒーター6だけを陰極としたが、2個のヒーター6を両方とも陰極とすれば、ヒーター6を溶融から保護することができる。ヒーター6が1個だけの場合も、ヒーター6を溶融から保護できる。
ヒーター6が貯水タンク1に対して陽極になるのは、静電気がヒーター6に蓄積された場合などに発生する。標準的な寿命よりも極端に寿命が短いヒーター6が存在しており、ヒーター6が貯水タンク1または電極10に対して陽極になり溶融することは、確証は無いが、ヒーター6の寿命を縮める要因の一つと考えられる。
Since the upper heater 6 is used as a cathode, there is an effect that only one electrode 10 needs to be used. Further, since the cathode does not melt, by using the heater 6 as a cathode, the heater 6 becomes an anode with respect to the water storage tank 1 or the electrode 10, and the possibility that the heater 6 melts and breaks down is reduced. Here, only the upper heater 6 is used as a cathode, but if both the two heaters 6 are used as cathodes, the heater 6 can be protected from melting. Even when there is only one heater 6, the heater 6 can be protected from melting.
The heater 6 becomes an anode with respect to the water storage tank 1 when static electricity is accumulated in the heater 6 or the like. There is a heater 6 whose life is extremely shorter than the standard life, and although it is not certain that the heater 6 becomes an anode with respect to the water storage tank 1 or the electrode 10 and melts, the life of the heater 6 is shortened. This is considered to be one of the factors.

抵抗11Dの大きさは、水が無い場合の電圧VCが十分大きくなるように、R1以上か、R1より小さくてもR1の数10%以上はあるようにする。R2をR1よりも十分大きくした方が、水が無い場合の電圧VCが直流電源の電圧E0に近くなり、閾値Vtをより広い範囲で取れるという効果が有る。R2は無限大でもよい。ただし、R2を有限の値とした方が、スイッチ11Bを入りにした時に電流が流れ、断線などが発生したことを検出できるという効果が有る。
以上のことは、他の実施の形態でもあてはまる。
The size of the resistor 11D is set so that the voltage VC in the absence of water is sufficiently large, so that the resistance 11D is equal to or greater than R1, or even if it is smaller than R1, several tens of percent of R1. Making R2 sufficiently larger than R1 has an effect that the voltage VC in the absence of water becomes closer to the voltage E0 of the DC power supply, and the threshold value Vt can be taken in a wider range. R2 may be infinite. However, when R2 is a finite value, there is an effect that it is possible to detect that a current flows when the switch 11B is turned on, and that a disconnection or the like has occurred.
The above also applies to other embodiments.

実施の形態2.
この実施の形態2は、2個の金属フランジ7の両方を水検知センサ11の陰極とするように実施の形態1を変更した場合である。この実施の形態2での電気温水器の構成を説明する概念図を、図7に示す。実施の形態1の場合である図1と相違する点は、下側のヒーター6の金属フランジ7も大きさR2の抵抗11Dの電位が低い方の端子に接続されている点である。図2の等価回路も図1の場合と同じで、スイッチ11Pが入りになる条件が、下側のU字管6Bの最下部が水と接するようになることである点だけが相違する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is a case where the first embodiment is changed so that both of the two metal flanges 7 are the cathodes of the water detection sensor 11. The conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in this Embodiment 2 is shown in FIG. The difference from FIG. 1, which is the case of the first embodiment, is that the metal flange 7 of the lower heater 6 is also connected to the terminal having the lower potential of the resistor 11D having the size R2. The equivalent circuit in FIG. 2 is the same as that in FIG. 1 except that the condition for the switch 11P to enter is that the lowermost portion of the lower U-shaped tube 6B comes into contact with water.

この実施の形態2によれば、2個のヒーター6が両方とも貯水タンク1または電極10に対して陽極になることがないので、両方のヒーター6を溶融から保護することができるという効果が有る。
ヒーター6が3個以上の場合も、すべてのヒーター6を水検知センサ11の陰極として使用すれば、すべてのヒーター6を溶融から保護できる。
According to the second embodiment, since both of the two heaters 6 do not become anodes with respect to the water storage tank 1 or the electrode 10, there is an effect that both the heaters 6 can be protected from melting. .
Even when there are three or more heaters 6, all the heaters 6 can be protected from melting if all the heaters 6 are used as the cathodes of the water detection sensor 11.

実施の形態3.
この実施の形態3は、筐体9を上側の金属フランジ7に取り付けるように、実施の形態2を変更した場合である。この実施の形態3での電気温水器の構成を説明する概念図を、図8に示す。実施の形態2の場合である図7と相違する点は、筐体9を貯水タンク1ではなく上側の金属フランジ7に取り付けている点である。電極10は、実施の形態2の場合と同様に、上側のヒーター6よりも上の位置である。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment is a case where the second embodiment is changed so that the housing 9 is attached to the upper metal flange 7. The conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in this Embodiment 3 is shown in FIG. The difference from FIG. 7, which is the case of the second embodiment, is that the housing 9 is attached to the upper metal flange 7 instead of the water storage tank 1. Similarly to the case of the second embodiment, the electrode 10 is located above the upper heater 6.

この実施の形態3でも、2個のヒーター6が両方とも貯水タンク1または電極10に対して陽極になることがないので、両方のヒーター6を溶融から保護することができるという効果がある。   Also in this third embodiment, since both the two heaters 6 do not become anodes with respect to the water storage tank 1 or the electrode 10, there is an effect that both the heaters 6 can be protected from melting.

この発明の実施の形態1での電気温水器の構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1での水検知センサの等価回路を説明する図である。It is a figure explaining the equivalent circuit of the water detection sensor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1での貯水タンクの内部で電流が流れる経路を説明する図である。It is a figure explaining the path | route through which an electric current flows inside the water storage tank in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1での電極と貯水タンクとの間だけが不良導通した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement when only between the electrode and water storage tank in Embodiment 1 of this invention carries out defective conduction. この発明の実施の形態1での金属フランジと貯水タンクとの間だけが不良導通した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement when only between the metal flange and water storage tank in Embodiment 1 of this invention carries out defective conduction. この発明の実施の形態1での電極と貯水タンクとの間と金属フランジと貯水タンクとの間がともに不良導通した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement when both between the electrode in 1st Embodiment of this invention and a water storage tank, and between a metal flange and a water storage tank conduct poorly. この発明の実施の形態2での電気温水器の構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3での電気温水器の構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the electric water heater in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 :貯水タンク
2 :給水配管
3 :減圧弁
4 :給湯配管
5 :逃し弁
6 :ヒーター(電熱体)
6A:ニクロム線(発熱部)
6B:U字管(保護部)
6C:スイッチ
6D:交流電源
7 :金属フランジ
8 :パッキン
9 :筐体
10 :電極
11 :水検知センサ(水検知手段)
11A:直流電源
11B:スイッチ
11C:抵抗
11D:抵抗
11E:比較器
11F:端子
11G:端子
11H:端子
11J:端子
11K:抵抗
11L:抵抗
11M:スイッチ
11N:抵抗
11P:スイッチ
12 :制御回路
1: Water storage tank 2: Water supply pipe 3: Pressure reducing valve 4: Hot water supply pipe 5: Relief valve 6: Heater (electric heating element)
6A: Nichrome wire (heat generating part)
6B: U-shaped tube (protection part)
6C: Switch 6D: AC power supply 7: Metal flange 8: Packing 9: Housing 10: Electrode 11: Water detection sensor (water detection means)
11A: DC power supply 11B: switch 11C: resistor 11D: resistor 11E: comparator 11F: terminal 11G: terminal 11H: terminal 11J: terminal 11K: resistor 11L: resistor 11M: switch 11N: resistor 11P: switch 12: control circuit

Claims (4)

貯水タンクと、電力を熱に変換する発熱部と該発熱部とは電気的に絶縁されて前記発熱部を覆う導電性の保護部とを有する、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部に取り付けられた電熱体と、前記貯水タンクとは電気的に絶縁されて前記貯水タンクの内部の前記電熱体よりも上の位置に取り付けられた電極と、該電極と前記保護部との間に前記保護部の電位が低くなるように直流電圧を印加する直流電源を有し、前記電極と前記保護部との間の電気抵抗の変化により前記電極の位置まで水が存在することを検知する水検知手段とを備えたことを特徴とする電気温水器。 A water storage tank, and a heat generating portion that converts electric power into heat, and the heat generating portion is electrically insulated to cover the heat generating portion, and is electrically insulated from the water storage tank. An electric heating element attached to the inside of the water storage tank; an electrode electrically insulated from the water storage tank and attached to a position above the electric heating element inside the water storage tank; the electrode and the protection unit; A DC power source that applies a DC voltage so that the potential of the protective part is low, and water exists up to the position of the electrode due to a change in electrical resistance between the electrode and the protective part. An electric water heater comprising water detecting means for detecting water. 前記水検知手段が水の存在を検知することを条件に前記電熱体へ通電する制御回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電気温水器。 The electric water heater according to claim 1, further comprising a control circuit for energizing the electric heating body on condition that the water detection means detects the presence of water. 前記電熱体の通電中に所定の周期で、前記水検知手段により前記電極の位置まで水が存在するかどうかをチェックすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気温水器。 3. The electric water heater according to claim 1, wherein whether or not water is present up to a position of the electrode is checked by the water detection unit at a predetermined period during energization of the electric heating body. 前記電極の水と接する表面から所定の厚さの部分を、水素よりもイオン化傾向が小さい金属製とすることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一に記載の電気温水器。
The electric water heater according to any one of claims 1 to 3, wherein a portion having a predetermined thickness from a surface of the electrode in contact with water is made of metal having a smaller ionization tendency than hydrogen.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101782275A (en) * 2010-04-14 2010-07-21 宁波市镇海华泰电器厂 Noise-type electric shock preventing and dry burning protecting device of electric water heater
JP2015025594A (en) * 2013-07-25 2015-02-05 サンデン株式会社 Heating apparatus
CN104374032A (en) * 2014-09-30 2015-02-25 潘浩斌 Novel ultrasonic humidifier
CN105423539A (en) * 2015-12-08 2016-03-23 芜湖恒美电热器具有限公司 Photovoltaic heating PTC electric water heater
JP2016205779A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 株式会社Lixil Water heater
CN106225222A (en) * 2016-08-16 2016-12-14 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Electric heater and anti-dry control method thereof
KR20210058071A (en) * 2019-11-13 2021-05-24 (주) 존인피니티 Agricultural Electric Boiler with Ceramic Heater

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101782275A (en) * 2010-04-14 2010-07-21 宁波市镇海华泰电器厂 Noise-type electric shock preventing and dry burning protecting device of electric water heater
CN101782275B (en) * 2010-04-14 2011-11-16 宁波市镇海华泰电器厂 Noise-type electric shock preventing and dry burning protecting device of electric water heater
JP2015025594A (en) * 2013-07-25 2015-02-05 サンデン株式会社 Heating apparatus
CN104374032A (en) * 2014-09-30 2015-02-25 潘浩斌 Novel ultrasonic humidifier
JP2016205779A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 株式会社Lixil Water heater
CN105423539A (en) * 2015-12-08 2016-03-23 芜湖恒美电热器具有限公司 Photovoltaic heating PTC electric water heater
CN106225222A (en) * 2016-08-16 2016-12-14 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Electric heater and anti-dry control method thereof
KR20210058071A (en) * 2019-11-13 2021-05-24 (주) 존인피니티 Agricultural Electric Boiler with Ceramic Heater
KR102294676B1 (en) * 2019-11-13 2021-08-27 (주) 존인피니티 Agricultural Electric Boiler with Ceramic Heater

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