JP2009216293A - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンク内が異常昇温したときに高温水（沸騰水）を吐出しない、安全性に優れた貯湯式電気温水器を提供する。
【解決手段】貯湯式電気温水器１０は、貯湯タンク１１内の水を加熱する電気ヒータ１２と、給水弁１９開弁時に貯湯タンク１１内の湯を流出させる出湯路３５と、サーミスタ１３の検知信号に基づき貯湯タンク１１内の湯温を目標温度に保つため電気ヒータ１２への通電を制御する制御手段１４と、制御手段１４の出力信号に基づいて電気ヒータ１２への通電を制御するトライアック２５と、貯湯タンク１１内の湯温が作動温度を超えると電気ヒータ１２への通電を遮断する過昇温防止手段２６と、を備えている。貯湯タンク１１内の湯温が設定温度を超えるとサーミスタ１３が検知し、制御手段１４は給水弁１９を開いて貯湯タンク１１への給水と、混出湯路３５への給水と、を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁を内蔵した比較的小型の貯湯式電気温水器に関する。

洗面台などの下方に配置される貯湯式電気温水器における貯湯タンク内の温度制御技術として、従来、電気ヒータへの通電をサーミスタで制御することにより貯湯タンク内の湯温を所定温度に保つとともに、異常時はバイメタルによってヒータ通電を停止するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、貯湯タンク内が高温になったときは、当該貯湯タンク内の高温水を循環させることによって温度を下げるものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５−１６４０７９号公報 特開２００７−２４００９１号公報

特許文献１記載の貯湯式電気温水器において、バイメタルが作動するのは、ヒータへの通電制御素子がＯＮ状態で故障して連続通電となったときが想定されるが、このときにバイメタルが故障すると、ヒータ通電が継続されるため、貯湯タンク内は異常高温（沸騰）となる。この場合、特許文献２記載の貯湯式給湯装置のように放熱循環回路を備えていれば放熱循環の開始によって対処できるが、このような回路を備えていない特許文献１記載の貯湯式電気温水器の場合、貯湯タンクに対する給水を行って内部の温度を下げなければならない。ところが、貯湯タンクへの給水に伴って排出される沸騰水が水栓から吐出されるという不都合がある。

本発明が解決しようとする課題は、貯湯タンク内が異常昇温したときに高温水（沸騰水）を吐出しない、安全性に優れた貯湯式電気温水器を提供することにある。

本発明の貯湯式電気温水器は、給水源から給水路を経由して供給される水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する電気ヒータと、前記給水路に設けられた給水弁と、前記給水弁の開弁時に前記貯湯タンク内の湯を流出させるための出湯路と、前記貯湯タンク内の湯温を検知する温度センサと、前記温度センサの検知温度と目標温度とを比較して前記貯湯タンク内の湯温を目標温度に保つために前記電気ヒータへの通電を制御する制御手段と、前記制御手段からの出力信号に基づいて前記電気ヒータへの通電を制御するスイッチング素子と、前記貯湯タンク内の湯温が作動温度を超えると前記電気ヒータへの通電を遮断する過昇温防止手段と、を備え、
前記過昇温防止手段の設定温度を超える高温を前記温度センサが検知すると、前記制御手段は、前記給水弁を開弁して前記貯湯タンクへの給水を開始するとともに、給水源の水を前記出湯路へ供給することを特徴とする。

このような構成とすれば、故障などにより、貯湯タンク内の湯温が、過昇温防止手段の設定温度を超える高温となると、それを温度センサが検知し、制御手段が、給水弁を開弁して貯湯タンクへの給水を開始するとともに、給水源の水を出湯路へ供給するため、高温水（沸騰水）がそのまま吐出されることがない。即ち、異常昇温により貯湯タンク内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じたとき、出湯路を流れる前記高温水（沸騰水）に対し給水源からの水を混入させることによって湯温を下げることができるため、高温水（沸騰水）がそのまま吐出されず、安全性に優れている。

ここで、前記出湯路に混合弁を設け、前記給水弁よりも下流側の前記給水路から延設された混合バイパス路を前記混合弁に接続し、前記制御手段が前記給水弁を開弁したとき、前記混合バイパス路を経由して前記出湯路へ給水する構成とすることが望ましい。このような構成とすれば、異常昇温により貯湯タンク内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じたとき、貯湯タンクへの給水と同時に、混合バイパス路を通じて出湯路へ給水することができるため、確実に出湯温度を下げることができる。

また、前記給水路と前記出湯路とを繋ぐ給水バイパス路と、前記給水バイパス路に設けられた出水弁と、を設け、前記過昇温防止手段の設定温度を超える高温を前記温度センサが検知すると、前記制御手段が前記給水弁とともに前記出水弁を開弁する構成とすることもできる。

このような構成とすれば、異常昇温により貯湯タンク内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じた場合において、混合弁が故障したときでも、出湯温度を下げることができる。また、混合弁を具備していない貯湯式電気温水器においても、異常時の高温水吐出を防止することができる。

本発明により、貯湯タンク内が異常昇温したときに高温水（沸騰水）を吐出しない、安全性に優れた貯湯式電気温水器を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態である貯湯式電気温水器の構成を示す図、図２は図１に示す貯湯式電気温水器の制御例を示すタイムチャート、図３は図１に示す貯湯式電気温水器の操作パネルを示す正面図である。

図１に示すように、本実施形態の貯湯式電気温水器１０は、給水源（図示せず）から給水路３０を経由して供給される水を貯留する貯湯タンク１１と、貯湯タンク１１内の水を加熱する電気ヒータ１２と、給水路３０に設けられた給水弁１９と、給水弁１９の開弁時に貯湯タンク１１内の湯を流出させるための出湯路３５と、貯湯タンク１１内の湯温を検知する温度センサであるサーミスタ１３と、サーミスタ１３の検知温度と目標温度とを比較して貯湯タンク１１内の湯温を目標温度に保つために電気ヒータ１２への通電を制御する制御手段１４と、制御手段１４からの出力信号に基づいて電気ヒータ１２への通電を制御するスイッチング素子であるトライアック２５と、貯湯タンク１１内の湯温が作動温度を超えると電気ヒータ１２への通電を遮断する過昇温防止手段２６と、を備えている。

貯湯タンク１１へ水を補給するための給水路３０は、給水源（図示せず）に接続された止水栓１７から貯湯タンク１１の底部に接続されている。給水路３０の途中には、下流側に向かって定流量弁２１，逆止弁１８及び給水弁１９が配置されている。なお、定流量弁２１は、止水栓１７から供給される水の単位時間当たりの流量を一定に保つ機能を有している。

貯湯タンク１１の上部には、湯を流出させるための出湯路３５の基端部が接続され、その下流側は逆止弁２２を経由して混合弁２４に接続されている。給水路３０の途中から混合バイパス路３１が分岐し、その下流側が混合弁２４に接続されている。また、混合バイパス経路３１の混合弁２４より上流側から分岐したバイパス路３３が、逆止弁２３を経由して、逆止弁２２と混合弁２４との間の出湯路３５に接続されている。

混合弁２４の下流側から水栓１６に向かって吐水路３６が設けられ、逆止弁１８と給水弁１９との間の給水路３０から分岐した出水路３２の下流側が出水弁２０を経由して吐水路３６に接続されている。また、給水弁１９，出水弁２０をそれぞれ開閉するための湯側スイッチ１５ｈ及び水側スイッチ１５ｃが水栓１６の近傍に設けられている。

貯湯タンク１１内の湯が所定温度（例えば、８０℃）に保持されている状態で湯側スイッチ１５ｈをＯＮすると給水弁１９が開き、給水路３０を経由して、貯湯タンク１１の底部へ水が送り込まれるとともに、混合バイパス路３１を経由して混合弁２４へ水が送られる。給水路３０からの給水によって押し出された貯湯タンク１１内の湯が、その上部に接続された出湯路３５を通って流出し、混合弁２４において、混合バイパス路３１からの水と混合されて適温となった湯が吐水路３６を通って水栓１６から吐出される。また、湯側スイッチ１５ｈをＯＦＦすると、給水弁１９が閉止されて貯湯タンク１０への給水が止まるので、水栓１６からの湯の吐出が停止する。

このように、湯側スイッチ１５ｈをＯＮ，ＯＦＦ操作すると、貯湯タンク１１内の湯と混合バイパス路３１から送給される水とが、混合弁２４において所定割合で混合されることによって形成された適温の湯が水栓１６から吐出、停止される。また、水側スイッチ１５ｃをＯＮ，ＯＦＦ操作すると出水弁２０が開閉し、給水路３０，出水路３２及び吐水路３６を経由した水が水栓１６から吐出、停止される。

一方、貯湯式電気温水器１０は、故障などにより、貯湯タンク１１内の湯温が、過昇温防止手段２６の設定温度を超える高温になると、それをサーミスタ１３が検知し、制御手段１４は、給水弁１９を開弁して貯湯タンク１１への給水を開始するとともに、止水栓１７から送られる水を、混合バイパス路３１などを経由して、出湯路３５へ供給することにより、高温水（沸騰水）の吐出を回避する機能を有している。

ここで、図２に基づいて、前記機能について説明する。運転ＳＷが「入」にセットされると（Ｓ１０）、貯湯タンク１１内のヒータ１２への通電がＯＮされ（Ｓ１１）、貯湯タンク１１内の湯温が目標温度（例えば、６３℃〜６８℃）になるように加熱が行われる。次に、サーミスタ１３の検知信号に基づき、貯湯タンク１１内の湯温が６３℃以上であるか否かの判断が行われ（Ｓ１２）、湯温が６３℃未満であれば引き続きヒータ１２への通電がＯＮされ（Ｓ１１）、６３℃以上であれば、湯温が６８℃以上であるか否かの判断が行われる（Ｓ１３）。

前記湯温が６８℃未満であれば、引き続きヒータ１２への通電がＯＮされ（Ｓ１１）、６８℃以上であれば、湯温が９１℃未満であるか否かの判断が行われる（Ｓ１４）。前記湯温が９１℃未満であれば、ヒータ１２への通電がＯＦＦされた（Ｓ１５）後、６３℃未満であるか否かの判断が行われる（Ｓ１６）。そして、前記湯温が６３℃未満であればヒータ１２への通電がＯＮされ（Ｓ１１）、６３℃以上であればヒータ１２への通電がＯＦＦされた状態が継続される（Ｓ１５）。

一方、貯湯タンク１１内の湯温が９１℃未満であるか否かの判断（Ｓ１４）において、９１℃以上であると判断されると、異常沸上げとなる（Ｓ１７）。異常沸上げ（Ｓ１７）が発生する原因としては、図１に示す制御手段１４の故障あるいはトライアック２５及び過昇温防止手段２６の故障などがある。

異常沸上げ（Ｓ１７）が発生すると、制御手段１４が、給水弁１９を「開」状態にして（Ｓ１８）、貯湯タンク１１への給水を開始するとともに、止水栓１７から送られる水が混合バイパス路３１を経由して出湯路３５へ供給されるため、高温水（沸騰水）がそのまま水栓１６から吐出されることはない。

給水弁１９が開かれた（Ｓ１８）後は、異常状態が解除されたか否かの判断が行われ（Ｓ１９）、解除されていなければ、引き続き給水弁１９が「開」状態に保たれる。一方、異常状態の原因が解消された場合、図３に示す操作パネル３４の沸上げ運転スイッチ３４ａとおまかせ節電スイッチ３４ｂを同時に長押し（例えば、５秒間）すると、異常状態が解除され、ヒータ１２への通電が再開される（Ｓ１１）。

このように、図１に示す制御手段１４の故障あるいはトライアック２５及び過昇温防止手段２６の故障などにより、貯湯タンク１１内が異常昇温し、貯湯タンク１１内の高温水（沸騰水）が吐出されるおそれがあるとき、出湯路３５を流れる前記高温水（沸騰水）に対し、止水栓１７から送られる水を混入させて湯温を下げることができる。このため、水栓１６から高温水（沸騰水）がそのまま吐出されるような事態が発生せず、安全性に優れている。

また、出湯路３５に混合弁２４を設け、給水弁１９よりも下流側の給水路３０から延設された混合バイパス路３１を混合弁２４に接続し、制御手段１４が給水弁１９を開弁したとき、混合バイパス路３１を経由して出湯路３５へ給水する構成としている。従って、異常昇温により貯湯タンク１１内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じたとき、貯湯タンク１１への給水と同時に、混合バイパス路３１を通じて出湯路３５へ給水することができるため、確実に出湯温度を下げることができる。

次に、図４，図５に基づいて、本発明の第２，第３実施形態について説明する。図４，図５はそれぞれ本発明の第２，第３実施形態である貯湯式電気温水器の構成を示す図である。なお、図４，図５において図１と同じ符号を付した部分は、図１に示す貯湯式電気温水器１０の構成部分と同じ構造、機能を有するため、説明を省略する。

図４に示す貯湯式電気温水器４０においては、図１に示す貯湯式電気温水器１０と同様に、給水路３０と出湯路３５下流の吐水路３６とを繋ぐ給水バイパス路として出水路３２が設けられ、この出水路３２の途中に出水弁２０が設けられている。また、過昇温防止手段２６の設定温度を超える高温をサーミスタ１３が検知すると、制御手段１４が給水弁１９とともに出水弁２０を開弁する構成としている。

従って、異常昇温により貯湯タンク１１内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じた場合、混合バイパス路３１及び出水路３２の二つの経路を経由して水が供給されるため、吐水路３６内の出湯温度を速やかに下げることができる。また、異常昇温により貯湯タンク１１内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じた場合において、混合弁２４が故障したときでも、吐水路３６内の出湯温度を下げることができる。

図５に示す貯湯式電気温水器５０は、図１に示す貯湯式電気温水器１０における混合バイパス路３１、混合弁２４などを省略した構造である。そして、貯湯タンク１１において、過昇温防止手段２６の設定温度を超える高温をサーミスタ１３が検知すると、制御手段１４が給水弁１９及び出水弁２０を開弁する構成としている。

湯側スイッチ１５ｈをＯＮ，ＯＦＦ操作すると、給水弁１９及び出水弁２０が同時に開閉し、貯湯タンク１１内から出湯路３５を経由して出る湯と、出水路３２から送給される水とが、出湯路３５と出水路３２との合流部３７で混合されて形成された適温の湯が水栓１６から吐出、停止される。また、水側スイッチ１５ｃをＯＮ，ＯＦＦ操作すると出水弁２０のみが開閉し、給水路３０，出水路３２及び吐水路３６を経由した水が水栓１６から吐出、停止される。

一方、異常昇温により貯湯タンク１１内の高温水（沸騰水）が吐出される事態が生じた場合、制御手段１４によって給水弁１９及び出水弁２０が同時に開弁し、止水栓１７から給水路３０及び出水路３２を経由して出湯路３５へ水が供給されるため、出湯路３５内の出湯温度を下げることができる。このように、図１に示す混合バイパス路３１や混合弁２４などを具備していない貯湯式電気温水器５０においても、異常時の高温水吐出を防止することができる。

本発明の貯湯式電気温水器は、洗面台の下方に配置される局所貯湯手段として、広く利用することができる。

本発明の第１実施形態である貯湯式電気温水器の構成を示す図である。 図１に示す貯湯式電気温水器の制御例を示すタイムチャートである。 図１に示す貯湯式電気温水器の操作パネルを示す正面図である。 本発明の第２実施形態である貯湯式電気温水器の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態である貯湯式電気温水器の構成を示す図である。

符号の説明

１０，４０，５０ 貯湯式電気温水器
１１ 貯湯タンク
１２ 電気ヒータ
１３ サーミスタ
１４ 制御手段
１５ｃ 水側スイッチ
１５ｈ 湯側スイッチ
１６ 水栓
１７ 止水栓
１８，２２，２３ 逆止弁
１９ 給水弁
２０ 出水弁
２１ 定流量弁
２４ 混合弁
２５ トライアック
２６ 過昇温防止手段
３０ 給水路
３１ 混合バイパス路
３２ 出水路
３３ バイパス路
３４ 操作パネル
３４ａ 沸上げ運転スイッチ
３４ｂ おまかせ節電スイッチ
３５ 出湯路
３６ 吐水路
３７ 合流部

Claims (3)

1. 給水源から給水路を経由して供給される水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する電気ヒータと、前記給水路に設けられた給水弁と、前記給水弁の開弁時に前記貯湯タンク内の湯を流出させるための出湯路と、前記貯湯タンク内の湯温を検知する温度センサと、前記温度センサの検知温度と目標温度とを比較して前記貯湯タンク内の湯温を目標温度に保つために前記電気ヒータへの通電を制御する制御手段と、前記制御手段からの出力信号に基づいて前記電気ヒータへの通電を制御するスイッチング素子と、前記貯湯タンク内の湯温が作動温度を超えると前記電気ヒータへの通電を遮断する過昇温防止手段と、を備え、
   前記過昇温防止手段の設定温度を超える高温を前記温度センサが検知すると、前記制御手段は、前記給水弁を開弁して前記貯湯タンクへの給水を開始するとともに、給水源の水を前記出湯路へ供給することを特徴とする貯湯式電気温水器。
2. 前記出湯路に混合弁を設け、前記給水弁よりも下流側の前記給水路から延設された混合バイパス路を前記混合弁に接続し、前記制御手段が前記給水弁を開弁したとき、前記混合バイパス路を経由して前記出湯路へ給水することを特徴とする請求項１記載の貯湯式電気温水器。
3. 前記給水路と前記出湯路とを繋ぐ給水バイパス路と、前記給水バイパス路に設けられた出水弁と、を設け、前記過昇温防止手段の設定温度を超える高温を前記温度センサが検知すると、前記制御手段が前記給水弁とともに前記出水弁を開弁することを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式電気温水器。

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