JP3054422U - 貯湯式電気湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常時、使用者に適温の湯を供給すると共に、
出湯効率を良好にし、それに、湯槽内の湯がオーバーフ
ローするのを防止し、更に、省エネルギー効果を著しく
図る。 【解決手段】 水を加熱して貯湯する湯槽２と、この湯
槽２の下部に配して前記水を加熱する発熱体１と、前記
湯槽２へ給水するための給水管８と、前記湯槽２内の湯
温を検出する温度センサ５と、前記湯槽２内の水位や湯
温を適宜調節する制御装置１１と、この制御装置１１か
らの信号で前記給水管８から前記湯槽２への給水路を適
宜開閉する給水弁６とを備え、前記制御装置１１は、前
記湯槽２内の水位を検出する水位センサを前記湯槽２内
の適宜位置に 1個又は複数個設けることによって、湯温
を設定温度から設定温度下限の温度変化内に抑えながら
水位制御するようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、主に会社、事務所、病院、公共設備等の給湯器として、或いは給茶 器、自動販売機等の湯沸装置として使用される貯湯式電気湯沸器に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の貯湯式電気湯沸器は、図４に示すように、大気開放式であって 、湯槽２１内の上部に水位制御用のボールタップ２２と温度制御用のサーモスタ ット２３とを取付け、且つ湯槽２１内の下部に発熱体２４を取付け、そして、湯 槽２１内に水を貯えて、この水を発熱体２４で沸かし、温度制御はサーモスタッ ト２３で自動的に行い、水位制御はボールタップ２２で別個に自動的に行う方式 が採用されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、従来の方式は、サーモスタット２３で温度を自動的に調節し、且つ ボールタップ２２で水位を自動的に満水状態に保たれる利点はあるが、水位制御 と温度制御とを別個に行っているため、蛇口を開けて給湯管２５から給湯すると 、湯温に関係なく、ボールタップ２２が下がって、即座に湯槽２１内に給水され ることから、湯が水で薄まり、湯を常時適温に保つことができなかった。

【０００４】 そのことから、給水による湯温の低下を極力抑えるために、湯槽２１内に導水 管２６を取付けて、ボールタップ２２から吐き出される水を湯槽２１内の底部に 導いて上層部にある湯との混合を極力抑えるように工夫されてはいるが、それで も、湯を一度に多量に使用すると、これと同等の多量の水が湯槽２１内に供給さ れるため、湯の温度が大幅に低下し、次に飲用に適する湯温まで沸かし上がるま で時間がかかる欠点があった。

【０００５】 また、湯槽２１内の貯湯量や発熱体２４のヒーター容量から測定しても、出湯 効率が悪かった。それに、前記ボールタップ２２は、水圧の違いで、水位が変わ りやすいことから、湯槽２１内の湯が溢水管２７からオーバーフローする虞があ った。

【０００６】 更に、従来の方式では、例えば、通常の事務所や会社の定時終業時間を午後 5 時とすると、使用する分だけ水が足され、ぬるくなってしまうので、その分を沸 かし上げる必要が生じるが、従来の方式では、常に満水になるように制御されて いるため、その日のタイマオフ時間から翌日のタイマオン時間までの間、沸かし 上げられた全量（満水状態）の熱量を無駄に放熱していた。

【０００７】 そこで、本考案の課題は、上述のような観点に鑑みて案出されたもので、水位 制御と温度制御とを一体に考えて、従来使用していた水位制御用のボールタップ を省いて、電極と電磁弁とで湯の温度を適温に保ちながら水位を制御できるよう にして、常時、使用者に適温の湯を供給できるようにすると共に、出湯効率を良 好にし、それに、水圧の違いによって、湯槽内の湯がオーバーフローするのを防 止できるようにし、更に、省エネルギー効果を著しく図れるような貯湯式電気湯 沸器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の貯湯式電気湯沸器は、上述のような課題を解決するために、水を加熱 して貯湯する湯槽と、この湯槽の下部に配して前記水を加熱する発熱体と、前記 湯槽へ給水するための給水管と、前記湯槽内の湯温を検出する温度センサと、前 記湯槽内の水位や湯温を適宜調節する制御装置と、この制御装置からの信号で前 記給水管から前記湯槽への給水路を適宜開閉する給水弁とを備え、前記制御装置 は、前記湯槽内の水位を検出する水位センサを前記湯槽内の適宜位置に 1個又は 複数個設けることによって、湯温を設定温度から設定温度下限の温度変化内に抑 えながら水位制御するようにしたものである。

【０００９】 また、前記水位センサを湯槽内に流入或いは湯槽内から流出する水量を検出す る水量センサとし、これを給水側と給湯側との両方、或いはいずれか一方に設け たものである。

【００１０】 それに、前記湯槽外の給水側に、安全装置として逆流を防ぐための逆止弁と、 水圧の高低に拘わらず、一定の流量にするための定流量弁又は減圧弁との両方、 或いはいずれか一方を設けたものである。

【００１１】 更に、前記湯槽内の上部に設けられた上限水位センサとしての上限水位電極の 上側に、この上限水位電極と給水弁の安全装置として溢水を検出する溢水検出電 極を設けたものである。

【００１２】 更に、前記制御装置に、湯槽内の水位制御及び温度制御の時間帯を設定するタ イマ機能を内蔵したものである。

【００１３】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態として、主に会社、事務所、病院、公共設備等の給 湯器として、或いは給茶器、自動販売機等の湯沸装置として使用する状態を図面 に基づいて説明する。

【００１４】 本考案の貯湯式電気湯沸器は、図１乃至図３に示すように、水を加熱して貯湯 する湯槽２と、この湯槽２の下部に配して前記水を加熱する発熱体１と、前記湯 槽２へ給水するための給水管８と、前記湯槽２内の湯温を検出する温度センサ５ と、前記湯槽２内の水位や湯温を適宜調節する制御装置１１と、この制御装置１ １からの信号で前記給水管８から前記湯槽２への給水路を適宜開閉する給水弁６ とを備え、前記制御装置１１は、前記湯槽２内の水位を検出する水位センサを前 記湯槽２内の適宜位置に 1個又は複数個設けることによって、湯温を設定温度か ら設定温度下限の温度変化内に抑えながら水位制御するように形成する。

【００１５】 即ち、本考案の貯湯式電気湯沸器は、図１に示すように、湯槽２内の底部中央 部にヒーター等による発熱体１を設け、且つ湯槽２内の下部には前記下限水位セ ンサとして空焚き防止電極３と湯温検出用の温度センサ５とを設け、湯槽２内の 上部には前記上限水位センサとしての上限水位電極４を設け、この上限水位電極 ４の上側には、この上限水位電極４と給水弁６の安全装置として溢水を検出する 水位センサとして溢水検出電極７が設けられている。

【００１６】 また、前記湯槽２外の底部と給水管８との間には、前記給水弁６としての電磁 弁と、水圧の高低に拘わらず、一定の流量にするための定流量弁又は減圧弁９と 、安全装置として逆流を防ぐための逆止弁１０とが順次連設されている。

【００１７】 それに、前記発熱体１、空焚き防止電極３、上限水位電極４、溢水検出電極７ 、温度センサ５、給水弁６には、湯槽２内の水位が空焚き防止電極３、上限水位 電極４、溢水検出電極７等の位置に達したことを検出して発熱体１をＯＮ、ＯＦ Ｆしたり、或いは湯槽２内の湯温を検出して給水管８から湯槽２への給水路を適 宜開閉したりして適宜調節して、湯温を設定温度から設定温度下限の温度変化内 に抑えながら水位制御する制御装置１１が接続されている。

【００１８】 図中の符号１２は湯槽２内の水位が異常に高くなるのを防止するために、上端 が前記溢水検出電極７より若干高くなるように湯槽２内に配置した溢水管であり 、符号１３は上端が前記発熱体１より若干高くなるように湯槽２内に配置した給 湯管である。

【００１９】 また、前記水位センサを湯槽２内に流入或いは湯槽２内から流出する水量を検 出する水量センサ１４とし、これを給水側の給水管８と給湯側の給湯管１３との 両方、或いはいずれか一方に設けても良い。

【００２０】 それに、前記制御装置には、湯槽２内の水位制御及び温度制御の時間帯を設定 するタイマ機能が内蔵されている。即ち、例えば、午後 4時までのタイマ設定と しておいて、午後 4時から 5時までは、通電を停止しておいても、水の補給をし ないので、その間に使用された分だけ水位が下がるだけで、湯温は自然放熱分し か低下しないため、飲用に適する湯温を保持できるし、その間、無駄に全量を沸 かさないで済むのである。

【００２１】 更に、前記制御装置１１には湯量不足告知機能が内蔵されている。即ち、この 湯量不足告知機能は、一度に湯を大量に使用されて、給水が追いつかない場合に は、次第に水位が低下し、最後には給湯口から湯が出なくなるが、その場合、警 報ブザーで使用者に湯量不足を知らせたり、或いはＬＥＤランプの点滅、湯量不 足マークの点滅、音声のガイダンス等の警告表示で使用者に湯量不足を告知した りするものである。

【００２２】 更に、前記制御装置１１には強制給水機能が内蔵されている。即ち、この強制 給水機能は、お客さんの事情で多少ぬるくてもいいから、とにかく連続して大量 の湯を使用したいという場合に対処する機能として、強制給水操作キーを連続し て 3秒間押し続けることによって、その時の湯温に関係なく満水位まで強制的に 給水するものである。

【００２３】 そして、沸かし上げ動作は、図１及び図２に示すように、先ず、空焚き防止 電極３まで給水弁６としての電磁弁で給水して、この給水を一旦停止し、ここで 、水位が空焚き防止電極３の位置に達したことを制御装置１１が検出して、発熱 体１に通電して加熱を開始し、次に、湯槽２内の湯温が温度センサ５で検出して 設定温度（略95度前後）近傍（設定温度の− 1度の略94度前後）まで上昇すると 、給水弁６としての電磁弁で給水を開始し、湯温が設定温度（略95度前後）下限 （設定温度の− 3度の略92度前後）に低下したら、また、給水を停止する。こ の時、水位が空焚き防止電極３以上で、且つ上限水位電極４未満の時は、常に発 熱体１がＯＮ状態になるようにしておいて、それ以降、発熱体１で湯温を設定温 度近傍に上昇させる動作と、給水弁６としての電磁弁で湯温が設定温度下限に低 下するまで給水する動作とを繰り返しながら、次第に水位を上昇させて行き、そ の後、水位が上限水位電極４まで到達すると、その時の湯温に関係なく給水を停 止し、一方、発熱体１は、湯温が設定温度まで上昇したところで、温度センサ５ が検出して、制御装置１１が加熱を停止するように構成されている。

【００２４】 また、保温動作は、図３に示すように、従来の貯湯式電気湯沸器と同様に、 ディファレンシャル（ＯＮ／ＯＦＦの動作間隙）の温度幅以下に湯温が低下する と、発熱体１をＯＮして設定温度まで沸かし上げる（通常のヒーターのＯＮ／Ｏ ＦＦ運転）。

【００２５】 それに、給湯動作は、同じく図２に示すように、蛇口を開けると、給湯管１ ３から給湯され、そして、水位が上限水位電極４の末端より下がると、給湯され たことを制御装置１１が検出する。この時、この制御装置１１は直ちに発熱体１ をＯＮ状態にし、ここで湯温が設定温度近傍以上であれば、給水弁６としての電 磁弁で給水を開始し、この給水によって、湯温が設定温度下限に低下したら、給 水を停止する。また、湯温が設定温度近傍以上に上昇したら、給水を開始する （この時、発熱体１もＯＮ状態）。それ以降は、前述の沸かし上げ動作と同様 に、水位を徐々に上昇させて行って、水位が上限水位電極４まで到達したところ で、前述の保温動作に移行する。

【００２６】 更に、湯温が前述の保温動作のディファレンシャルの温度幅以上であって、 上限水位電極４まで到達していなければ、図２に示すように、追炊動作に移行 する。

【００２７】 更に、連続給湯の場合は、前述の給湯動作によって、適温の範囲を保ちなが らの給水なので、給水が追従できず、水位が次第に下がって行き、それでも給湯 を続けると、空焚き防止電極３より水位が下がり、水位が空焚き防止電極３より 下の位置に達したことを制御装置１１が検出して、安全のために発熱体１への通 電を停止する（この時、給水は継続）。

【００２８】 尚、本考案の貯湯式電気湯沸器は、水位が空焚き防止電極３以上で、且つ上限 水位電極４未満の時は、常に発熱体１がＯＮ状態になるようにしておいて、それ 以降は、発熱体１で湯温を設定温度近傍に上昇させる動作と、給水弁６としての 電磁弁で湯温が設定温度下限に低下するまで給水する動作とを繰り返しながら、 次第に水位が上昇させて行くように説明されているが、これに何等限定されるこ となく、湯槽２内に給水弁６としての電磁弁で一定量（例えば 1リットル）ずつ 水を供給しながら、その都度、発熱体１で湯温を設定温度近傍まで上昇させて行 って、次第に水位を上昇させて行くようにしても良い。

【００２９】

【考案の効果】

本考案の貯湯式電気湯沸器は、上述のように、水を加熱して貯湯する湯槽２と 、この湯槽２の下部に配して前記水を加熱する発熱体１と、前記湯槽２へ給水す るための給水管８と、前記湯槽２内の湯温を検出する温度センサ５と、前記湯槽 ２内の水位や湯温を適宜調節する制御装置１１と、この制御装置１１からの信号 で前記給水管８から前記湯槽２への給水路を適宜開閉する給水弁６とを備え、前 記制御装置１１は、前記湯槽２内の水位を検出する水位センサを前記湯槽２内の 適宜位置に 1個又は複数個設けることによって、湯温を設定温度から設定温度下 限の温度変化内に抑えながら水位制御するようにしたから、使用時には、先ず、 湯槽２内に給水弁６で給水すると、下側の水位センサの位置で給水を一旦停止し 、ここで、発熱体１に通電して加熱を開始し、次に、湯槽２内の湯温を温度セン サ５で検出して設定温度（略95度前後）近傍（設定温度の− 1度の略94度前後） まで上昇すると、給水弁６で給水を開始し、湯温が設定温度（略95度前後）下限 （設定温度の− 3度の略92度前後）まで低下したら、また、給水弁６で給水を 停止し、この時、水位が下側の水位センサ以上で、且つ上側の水位センサ未満の 時は、常に発熱体１がＯＮ状態になるようにしておいて、それ以降は、発熱体１ で湯温を設定温度近傍に上昇させる動作と、給水弁６で湯温が設定温度下限に低 下するまで給水する動作とを繰り返しながら、次第に水位が上昇して行き、そし て、水位が上側の水位センサまで到達すると、その時の湯温に関係なく給水弁６ で給水を停止し、一方、発熱体１は、湯温が設定温度まで上昇したところで、加 熱が停止する。このように、シーケンス制御することによって、湯温の設定温度 よりも温度を大幅に下げることなく、水位を上昇させていくことができる。

【００３０】 従って、水位制御と温度制御とを一体に考えて、従来使用していた水位制御用 のボールタップを省いて、制御装置と給水弁６とで湯の温度を適温に保ちながら 水位を制御できるため、常時、使用者に適温の湯を供給することができる。

【００３１】 しかも、従来のボールタップ使用の貯湯式電気湯沸器と、湯槽２内の貯湯量や 発熱体１のヒーター容量等を同じにして、出湯効率を測定しても、本考案の貯湯 式電気湯沸器の方が、出湯効率が良好である。

【００３２】 また、水位制御用にボールタップを使用していないため、水圧の違いで、水位 が変わることなく、湯槽２内の湯がオーバーフローするのを防止することができ る。

【００３３】 それに、水位センサを湯槽２内に流入或いは湯槽２内から流出する水量を検出 する水量センサ１４とし、この水量センサ１４を給水側に設けることによって、 湯槽２内に流入する水量を確実に検出することができ、一方、水量センサ１４を 給湯側に設けることによって、毎日のお湯の使用量を把握することができるため 、翌日の必要貯湯量を調節し、無駄な放熱を究極まで減らすことができる。この 機能の応用として、 1日当たりの使用湯量で翌日の使用量を調節するのではなく 、例えば、ある単位（ 1週間とか 1ヶ月）で使用量の周期的変動を記録し、その 周期で貯湯量を調節することも可能である。

【００３４】 更に、湯槽２外の給水側に逆止弁１０を設けたことによって、逆流を防ぐこと ができるため、頗る安全性に優れている。また、湯槽２外の給水側に定流量弁又 は減圧弁９を設けたことによって、水圧の高低に拘わらず、一定の流量にするこ とができるため、安定した特性を持たせることができる。

【００３５】 更に、本考案の貯湯式電気湯沸器は、湯温が常に沸点近傍で制御され、水位が 絶えず変動することから、水位センサの上限水位電極４が湯に漬かったり、漬か らなかったりするため、水質によっては、時の経過と共に水道水中に溶け込んで いるカルシウム等の不揮発物質のスケール分が水位センサの上限水位電極４の表 面に堆積し、ついには抵抗値が高まり水位を検出できなくなる虞があるが、湯槽 ２内の上部に設けられた上限水位センサとしての上限水位電極４の上側に、この 上限水位電極４と給水弁６の安全装置として溢水を検出する溢水検出電極７を設 けたことによって、たとえ、上限水位電極４にスケール分が堆積して正常に動作 しない状態に陥っても、溢水検出電極７以上の水位にならないように制御するこ とができ、また、制御装置１１からセンサ不良の警報も出すことができる。

【００３６】 それに加えて、制御装置１１に、湯槽２内の水位制御及び温度制御の時間帯を 設定するタイマ機能を内蔵したことによって、例えば、通常の事務所や会社の定 時終業時間を午後 5時とすると、従来の方式だと使用する分だけ水が足され、ぬ るくなってしまうので、その分を沸かし上げる必要が生じるが、本考案では、例 えば、午後 4時までのタイマ設定としておいて、午後 4時から 5時までは、通電 を停止しておいても、水の補給をしないので、その間に使用された分だけ水位が 下がるだけで、湯温は自然放熱分しか低下しないため、飲用に適する湯温を保持 できるし、その間、無駄に全量を沸かさないで済むのである。そのため、従来の 方式では、常に満水になるように制御されていることから、その日のタイマオフ 時間から翌日のタイマオン時間までの間、沸かし上げられた全量（満水状態）の 熱量を無駄に放熱していくことになるが、本考案では、使用されずに残った湯量 の熱量のみが翌日のタイマオン時間までの間に放熱されるだけなので、省エネル ギー効果を著しく図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す概略正面図である。

【図２】同じく本考案の湯沸状態及び給湯状態を示すフ
ローチャート図である。

【図３】同じく本考案の保温状態を示すフローチャート
図である。

【図４】従来例を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１ 発熱体 ２ 湯槽 ３ 空焚き防止電極 ４ 上限水位電極 ５ 温度センサ ６ 給水弁 ７ 溢水検出電極 ８ 給水管 ９ 定流量弁又は減圧弁 １０ 逆止弁 １１ 制御装置 １２ 溢水管 １３ 給湯管 １４ 水量センサ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を加熱して貯湯する湯槽と、この湯槽
   の下部に配して前記水を加熱する発熱体と、前記湯槽へ
   給水するための給水管と、前記湯槽内の湯温を検出する
   温度センサと、前記湯槽内の水位や湯温を適宜調節する
   制御装置と、この制御装置からの信号で前記給水管から
   前記湯槽への給水路を適宜開閉する給水弁とを備え、前
   記制御装置は、前記湯槽内の水位を検出する水位センサ
   を前記湯槽内の適宜位置に 1個又は複数個設けることに
   よって、湯温を設定温度から設定温度下限の温度変化内
   に抑えながら水位制御するようにしたことを特徴とする
   貯湯式電気湯沸器。
2. 【請求項２】 水位センサを湯槽内に流入或いは湯槽内
   から流出する水量を検出する水量センサとし、これを給
   水側と給湯側との両方、或いはいずれか一方に設けた請
   求項１記載の貯湯式電気湯沸器。
3. 【請求項３】 湯槽外の給水側に、安全装置として逆流
   を防ぐための逆止弁と、水圧の高低に拘わらず、一定の
   流量にするための定流量弁又は減圧弁との両方、或いは
   いずれか一方を設けた請求項１記載の貯湯式電気湯沸
   器。
4. 【請求項４】 湯槽内の上部に設けられた上限水位セン
   サとしての上限水位電極の上側に、この上限水位電極と
   給水弁の安全装置として溢水を検出する溢水検出電極を
   設けた請求項１記載の貯湯式電気湯沸器。
5. 【請求項５】 制御装置に、湯槽内の水位制御及び温度
   制御の時間帯を設定するタイマ機能を内蔵した請求項１
   記載の貯湯式電気湯沸器。