JP2009236389A - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の温度センサを用いずとも、誤検知することなく空焚きを検知することのできる貯湯式電気温水器を提供する。
【解決手段】 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、を備え、前記制御手段は、前記温度センサの検知温度の上昇速度が所定値以上のときに空焚きと判定して前記電気ヒータへの通電を停止する貯湯式電気温水器において、前記給水路に電磁弁を設け、この電磁弁が開弁し、かつ、前記温度センサの検知温度が低下したことを検知すると、前記空焚の判定を中止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗面器の下部に設置されて使用される比較的小型の貯湯式電気温水器に関する。

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温度センサの検出温度に基いて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、その温度センサの温度上昇率が基準値以上となると空焚き状態であると判断して、電気ヒータへの通電を停止することが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開平６−３１７３５４号公報 特開２００５−２８３０２４号公報

特許文献１記載の貯湯式電気温水器においては、貯湯タンク下部に位置する温度センサと、貯湯タンク上部に位置する温度センサの２種のセンサ出力に基いて演算した温度上昇率が、ともに基準値以上となった時点で空焚きと判断するよう構成されており、空焚を正確に検知するためには、複数の温度センサの出力が必要である。
また、特許文献２においても、複数の温度センサを備えておき、その何れか一つの検出温度の上昇速度が所定値以上のときに空焚きと判定することによって空焚きを確実に検知するものであり、やはり、複数の温度センサが必要である。

なお、特許文献２においては、空焚きの誤検知を防ぐために、空焚き判定を行わない状態を設けることも記載されているが、それは複数の温度センサの検知温度の差が所定値以上の場合であり、誤検知を防ぐためには複数の温度センサが必要であった。

本発明が解決しようとする課題は、複数の温度センサを用いずとも、誤検知することなく空焚きを検知することのできる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、を備え、前記制御手段は、前記温度センサの検知温度の上昇速度が所定値以上のときに空焚きと判定して前記電気ヒータへの通電を停止する貯湯式電気温水器において、前記給水路に電磁弁を設け、この電磁弁が開弁し、かつ、前記温度センサの検知温度が低下したことを検知すると、前記空焚の判定を中止することを特徴とする。

このような構成とすれば、電磁弁の開弁と温度センサの検知温度が低下したことに基いて貯湯タンクへの給水を検知しているため、一つの温度センサしかない場合でも、貯湯タンクへの給水開始を確実に検知できる。即ち、電磁弁の開弁を検知するだけでは、断水中といった場合には貯湯タンクへの給水を検知できない場合があり、温度センサの検知温度が低下しただけでは、自然放熱や局所的な対流による温度変化を給水による温度低下と誤検知する恐れがあるが、両方の検知に基いて貯湯タンクへの給水を検知することにより、貯湯タンクへの給水を確実に検知して、その給水による空焚き判定の誤検知を確実に防止することができる。
そして、給水開始が検知されると空焚きの判定を中止しているため、給水開始により貯湯タンク内に残っていた湯と給水とが交じり合って温度分布が不安定となり、そのために、温度センサの検知温度が安定せず、空焚きを誤検知してしまうといった不具合も防止できる。

ここで、前記貯湯式電気温水器において、前記電磁弁が開弁してから所定時間が経過すると、空焚き判定を再開することが望ましい。このような構成とすれば、電磁弁が開弁してから所定時間が経過すると貯湯タンク内に残っていた湯が排出されて貯湯タンク内の温度分布は均一になる。その時点で空焚き判定を再開することにより、空焚きが発生している場合にはそれを確実に検知することができる。

貯湯タンクに一つの温度センサしかない場合でも、貯湯タンクへの給水開始を確実に検知でき、その給水開始が検知されると空焚きの判定を中止しているため、給水開始により貯湯タンク内に残っていた湯と給水とが交じり合って温度分布が不安定となり、そのために、温度センサの検知温度が安定せず、空焚きを誤検知してしまうといった不具合も防止できる。

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るフローチャートである。

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に設けられた電磁弁である給水弁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の給水弁１９より下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１０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。給水経路３０からの給水によって押し出された貯湯タンク１０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、この貯湯式電気温水器１０における空焚き判定動作について説明する。

電源コンセント（図示せず）が差し込まれており、主電源である電源スイッチ（図示せず）がＯＮされていると空焚き判定動作がスタートする（Ｓ１００）。最初にヒータ１２への通電を許可する沸上げ運転スイッチ（図示せず）が入っているか否かの判断が行われ（Ｓ１０１）、沸上げ運転スイッチが入っていると判断されると（Ｓ１０１−Ｙｅｓ）、続いて貯湯タンク１１へ給水するための電磁弁である給水弁１９が開いているか否かが判断される（Ｓ１０２）。給水弁１９が開いていると（Ｓ１０２−Ｙｅｓ）、サーミスタ１３が２０秒当たりに３℃以上の温度低下を検出しているか否かを判断する（Ｓ１０３）。

そして、２０秒当たりに３℃以上の温度低下を検出している場合には（Ｓ１０３−Ｙｅｓ）、給水弁１９が開くことにより貯湯タンク１１内に給水源からの水が流入していると判断できるため、次に上記温度低下が発生したのが、給水弁１９が開いてから６０秒以内か否かを判定し（Ｓ１０４）、６０秒以内であると、貯湯タンク１１内の温度分布が不安定な状態であると推測されるため、サーミスタ１３の検知温度に基く空焚き判定ルーチン（Ｓ１０５）には移行せずに（Ｓ１０４−Ｙｅｓ）、空焚き判定をキャンセルする。その後、給水弁１９が開かれ貯湯タンク１１内に流入してきた水を加熱するためにＯＮしていたヒータ１２がＯＦＦへ切り替わりるか否かを判断し（Ｓ１０６）、切り替わりが検出されると（Ｓ１０６−Ｙｅｓ）、一連の加熱が終わったと見做してＳ１０２へ戻る。

上記判定動作において、給水弁１９が開いていない（Ｓ１０２−Ｎｏ）、またはサーミスタ１３が２０秒当たりに３℃以上の温度低下を検出していない（Ｓ１０３―Ｎｏ）、あるいは温度低下を検出した時にそれが給水弁１９が開いてから６０秒以内の検出ではない（Ｓ１０４―Ｎｏ）時は、貯湯タンク１１内に給水源からの水が流入していない、又は、給水源からの水の流入が僅かである、若しくは、逆に貯湯タンク１１内の殆どが給水源からの水に置換され、貯湯タンク１１内の温度分布が比較的安定していると推定できるため、Ｓ１０５に移行して空焚き判定を行う。そして、その空焚き判定の結果、サーミスタ１３が２０秒当たりに６℃以上の温度上昇を検出している判断されると（Ｓ１０５―Ｙｅｓ）、その急激は温度上昇は空焚きによるものと判断して、Ｓ１０７の空焚時動作を行う。

なお、Ｓ１０４の処理は無くてもよく、Ｓ１０２，Ｓ１０３によって貯湯タンク１１内に給水された場合には（Ｓ１０３−Ｙｅｓ）、１０６に移行して空焚き判定をキャンセルするようにしてもよい。
また、Ｓ１０６の処理は、所定時間経過したら処理Ｓ１０２へ移行するタイマー処理に置き換えてもよい。

次に、空焚き時動作について説明する。空焚き時には、貯湯タンク１１の焼損を防ぐために、ヒータ１２への通電を遮断する。そして、給水弁１９、出水弁２０といった電磁弁を強制的に閉弁して貯湯式電気温水器１０への給水を停止する。そして、水側スイッチ１５ｃや湯側スイッチ１５ｈといった操作スイッチの受付を不可とし（無視するようにし）、貯湯タンク１１へ強制的に給水するために操作されるタンク給水スイッチ（図示せず）以外の受付を行わないようにする（Ｓ１０７）。

その後、タンク給水スイッチが操作されたか否かが判断され（Ｓ１０８）、操作されていないと判断されると（Ｓ１０８−Ｙｅｓ）、電源スイッチの操作有無、又は、貯湯式電気温水器１０への給電が意図的に停止されたかどうかを判断し（Ｓ１０９）、電源スイッチがＯＮのままであって、電気温水器１０への給電が意図的に停止されてはいない（停電、又は、コンセントプラグが抜き差しされてとしても、その時間が５秒以下の短時間であった場合）には（Ｓ１０９−Ｙｅｓ）、空焚き時動作を継続する。

一方、タンク給水スイッチが操作された場合（Ｓ１０８−Ｎｏ）、または、電源スイッチがＯＦＦ、又は、コンセントプラグが５秒以上抜かれる等して意図的に給電が停止されたと判断された場合には（Ｓ１０９−Ｎｏ）、ヒータへの通電を許可する沸き上げ運転スイッチを強制的に切り状態と見做して（Ｓ１１０）、空焚き判定動作を終了する（Ｓ１１１）。

なお、上記説明においては、給水弁１９が湯側スイッチ１５ｈの操作に基いて駆動する電磁弁である場合について説明してきたが、給水弁１９は、水栓１６に設けたセンサーによって使用者の手を検知すると駆動するように構成することもできる。

また、貯湯式電気温水器１０としては、混合バルブ２４や出水弁２０を備えている必要はなく、給水弁１９のみを備えたシンプルな構成とすることも可能である。

本発明の実施の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フローチャートである。

符号の説明

１０ 貯湯式電気温水器
１１ 貯湯タンク
１２ 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（電磁弁）
２０ 出水弁
２１ 定流量弁
２４ 混合バルブ
３０，３２ 給水経路
３１ 混合バイパス経路
３３ バイパス経路
３５ 出湯経路
３６ 吐水経路

Claims (2)

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、を備え、
   前記制御手段は、前記温度センサの検知温度の上昇速度が所定値以上のときに空焚きと判定して前記電気ヒータへの通電を停止する貯湯式電気温水器において、
   前記給水路に電磁弁を設け、この電磁弁が開弁し、かつ、前記温度センサの検知温度が低下したことを検知すると、前記空焚の判定を中止することを特徴とする貯湯式電気温水器。
2. 請求項１記載の貯湯式電気温水器において、前記電磁弁が開弁してから所定時間が経過すると、空焚き判定を再開することを特徴とする貯湯式電気温水器。

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