JP3250580B2 - 浴槽水の加熱装置 - Google Patents

浴槽水の加熱装置

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JP3250580B2 JP06465093A JP6465093A JP3250580B2 JP 3250580 B2 JP3250580 B2 JP 3250580B2 JP 06465093 A JP06465093 A JP 06465093A JP 6465093 A JP6465093 A JP 6465093A JP 3250580 B2 JP3250580 B2 JP 3250580B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は浴槽装置に係り、特に浴
槽水を循環ポンプにより強制的に循環させる循環経路に
配備する清浄化装置の電気的な加熱装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、図9に示すような、浴槽水を循環
ポンプで強制循環させる循環経路中で濾過、殺菌等によ
って清浄化を図る清浄化装置を配備した浴槽装置が開発
され、特に最近は、この清浄化装置内に加熱装置をも配
備し、浴槽水を絶えず適温に保って24時間いつでも快
適に入浴できるようにしている。
【0003】図9に示す浴槽水の清浄化装置について説
明すると、1は浴槽水2の入った浴槽、3は清浄化装置
であり、清浄化装置3は、フイルタ5、活性石6、活性
炭7等の清浄化処理材の充填された清浄化タンク4、循
環ポンプ8、加熱装置9、オゾン発生装置10等より成
っており、11は浴槽水の温度を制御するための湯温セ
ンサである。
【0004】浴槽1内の浴槽水2は、循環ポンプ8の作
動によって吸水管12で吸い上げられて清浄化タンク4
に入り、フイルタ5により汚れを濾過するとともに活性
石6による活性化、活性炭7による吸着等の清浄化処理
がまず行われる。
【0005】その後浴槽水は、湯温センサ11で検知さ
れた温度に基づいて加熱装置9で所定温度に加熱した
後、噴水管13の先端のジエツトノズル14からから浴
槽1内にオゾン発生装置10で発生したオゾンを含む空
気とともにジエツト流として噴出される。
【0006】以上のような清浄化処理の結果、浴槽水2
は、汚れが取り除かれたりオゾン殺菌されたりして絶え
ず清浄であるとともに適温に保たれ、24時間いつでも
快適な入浴が楽しめる。
【0007】前記したような清浄化装置3において、浴
槽水を適温に保つよう加熱するための加熱装置9とし
て、電熱線を電気絶縁材を充填した金属パイプのような
電気伝導性のシーズで覆ったシーズヒータ、電熱線をセ
ラミツク中に埋設したセラミツクヒータ等の電気ヒータ
が、装置がコンパクトで安くなり、しかも制御も容易で
あることから多く利用されている。
【0008】
【従来技術の課題】しかしながら、このような電気ヒー
タで浴槽水を直接加熱した場合、シーズヒータでは金属
パイプに穴が明いたりし、またセラミツクヒータではセ
ラミツクがひび割れたりして浴槽水が浸入し絶縁材が絶
縁不良となつて浴槽水に漏電する心配があるので、入浴
者にとっては大変危険である。
【0009】このため絶縁材粉末の層を二重にした二重
シーズヒータのように絶縁を多重とする多重シーズヒー
タの利用も考えられているが、この場合でも外側の金属
パイプに穴が明いて外側の絶縁が壊れれば、その後は一
重の絶縁と同じになるわけで、二重絶縁にしても絶縁が
壊れる時期が多少延びるだけで漏電の危険があることに
は変わりがなく、これは絶縁層の数を増やしても同じで
ある。
【0010】また、電気ヒータを利用しての直接加熱で
漏電の危険を防ぐ対策として、電気ヒータに電源を供給
する回路に絶縁トランスを配備し、電圧を100Vの商
用電源から24V程度に下げるとともに、電源供給の1
次側回路とヒータの2次側回路とを絶縁し漏電した電流
が浴槽内に流れないようにする方法が採られる場合もあ
る。
【0011】しかしながら、このように絶縁トランスで
安全性を保てるのはヒータの容量が小さな場合だけであ
る。
【0012】なぜなら、ヒータの容量を500W程度と
としても、容量が大きいので絶縁トランスはかなり大型
で高価になるとともに、流れる電流量は21A程度と多
いので配線にはかなり太い電線が必要になり、これ以上
大きな容量のヒータの配備を必要とする場合の浴槽装置
には適用できないからである。
【0013】本発明は、前記したような従来技術の欠点
を解消し、1KW前後の大容量の電気ヒータを直接商用
電源に接続しても漏電による危険を防いで安全であると
ともに、コンパクトでコストも安い浴槽水の加熱装置を
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、電熱
線を覆う多重の導電性被覆管の空隙に電気絶縁材を充填
し多重の電気絶縁層で絶縁した多重シーズ型電気ヒータ
を浴槽水の循環路中に配備した浴槽水の加熱装置におい
て、前記多重の電気絶縁層から選ばれた絶縁劣化度検知
用絶縁層に対し絶縁劣化度検知装置として漏れ電流検知
装置を配備したことを特徴とする浴槽水の加熱装置であ
る。
【0015】
【発明の作用】本発明は以上のように構成され、ヒータ
が電熱線を多重の導電性被覆管を介して多重の電気絶縁
層で絶縁した多重シーズ型であるので、仮に外側の導電
性被覆管に穴が開いて浴槽水が侵入し絶縁層が濡れて絶
縁が破壊されても、電熱線はその破壊された絶縁層の内
側に導電性被覆管を介して存在する絶縁層により未だ十
分に絶縁されており、直ちには漏電しないので安全性は
非常に高い。
【0016】さらに、例えば一番外側の絶縁劣化度検知
用電気絶縁層に対して絶縁劣化度検知装置として漏れ電
流検知装置が配備されているので、制御装置によって所
定の間隔で絶縁劣化度を検知し、この検知結果に異常が
認められた場合には電気ヒータを切断するとともにこれ
を表示するよう制御するので、異常の発見が早くしかも
適切な処置が素早く採られるので非常に安全であり、大
容量の電気ヒータを直接商用電源に接続しても何ら危険
性はない。。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例について、図に基づいて
詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明の第1の実施例の基本ブロ
ツク図であり、電気ヒータとしては、その構成の詳細を
後の図5乃至図7に示す絶縁層を二重とした二重シーズ
ヒータ24を用いており、この二重シーズヒータ24
は、電源の供給を完全に遮断できる両切りのヒータ入り
切り装置25を介して商用電源15に直接接続してい
る。
【0019】また、二重シーズヒータ24には、外側の
電気絶縁層の絶縁劣化度を検知する絶縁劣化度検知装置
として漏れ電流検知装置22が接続しており、この二重
シーズヒータ24と漏れ電流検知装置22との間には、
制御装置21の制御に基づいて漏れ電流の検知時にのみ
両者を接続させ、通常時には両者を切り離して置くため
の回路である検知装置回路切離し装置23が介在してい
る。
【0020】16は絶縁トランス装置であり、この絶縁
トランス装置16は、商用電源15を制御装置21及び
漏れ電流検知装置22を作動するための所定の電圧に変
化させるとともに、これらの装置を安全のために商用電
源15と絶縁するもので、制御装置21のための制御装
置用絶縁トランス17と、漏れ電流検知装置22のため
の小容量の検知装置用絶縁トランス18とより成ってい
る。
【0021】このように絶縁トランス装置16を制御装
置21用と漏れ電流検知装置22用とに分けると、漏れ
電流検知装置22で使われる電力は制御装置21で使わ
れる電力よりも小さいので、検知装置用絶縁トランス1
8としては使用電力量に合わせた小容量のものを利用で
き好都合である。
【0022】また漏れ電流検知装置22は、絶縁劣化度
の検知の際に浴槽水に接触する二重シーズヒータ24に
電流を流すのでこの際の漏電が心配され、この漏電の危
険をより確実に防ぐため、検知装置用絶縁トランス18
を制御装置用絶縁トランス17と接続し、直列に接続し
た2台の絶縁トランスを介して商用電源15に接続する
二重絶縁構造としている。
【0023】19及び20は、交流を直流に変えたり電
圧を安定化させたりして制御装置21及び漏れ電流検知
装置22に電源を供給するための制御装置用及び検知装
置用電源装置である。
【0024】なお、制御装置21及び漏れ電流検知装置
22が交流で作動する場合には勿論制御装置用及び検知
装置用電源装置19及び20は不要であり、また、非常
に信頼性の高い絶縁トランスが利用される場合には、前
記したように漏れ電流検知装置22を商用電源15と2
つの絶縁トランスで二重絶縁する必要はない。
【0025】制御装置21は、データ記憶装置としての
ROM、演算装置としてのCPU、演算処理の実行プロ
グラムを記憶したプログラムROM、一時記憶装置とし
てのRAM等より成るマイクロコンピユータを主体とす
るものであり、この制御装置21により装置の全体的な
制御が行われる。
【0026】図2は本発明の第2実施例の基本的構成を
示すブロツク図であり、これは検知装置用電源として電
池を用いているので、第1実施例における検知装置用絶
縁トランス18及び検知装置用電源装置20が省略さ
れ、検知装置用電池電源71が配備されている。
【0027】以上のように構成される本発明の加熱装置
において、二重シーズヒータ24の絶縁劣化度として漏
れ電流を検知するための制御は、制御装置21のプログ
ラムROMに記憶された図8のフローチヤートに示すよ
うなプログラムよって行われる。
【0028】まず第1ステツプS1として、例えば一日
一回24時間毎に漏れ電流の検知をするとして、前の測
定から24時間経過したか否かを調べ、24時間経過し
たなら、第2ステツプS2として、検知装置回路切離し
装置23をONして二重シーズヒータ24と漏れ電流検
知装置22とを通電する。
【0029】次ぎに第3ステツプS3として、漏れ電流
検知装置22による漏れ電流の検知を行い、検知が終わ
ったなら第4ステツプS4として検知装置回路切離し装
置23をOFFして二重シーズヒータ24と漏れ電流検
知装置22との通電を止める。
【0030】第5ステツプS5として、検知された漏れ
電流を記憶されている基準値と比較し、基準値以上の場
合にはそのまま次の検知時間に到達するのを待ち、一方
基準値以下の場合は、第6ステツプS6としてヒータ入
り切り装置25をOFFしてヒータ24と商用電源15
との通電を完全に遮断するとともに、第7ステツプS7
として図示しない表示装置にヒータの異常を表示して、
一連の二重シーズヒータ24の絶縁度を検知する制御を
終了する。
【0031】なお、制御装置21が漏れ電流検知装置2
2を漏れ電流を検知する際に限って二重シーズヒータ2
4と通電するよう制御するのは、二重シーズヒータ24
に電流を流し続けた場合に、絶縁トランス16が絶縁破
壊し感電の危険が生じたり、二重シーズヒータ24の金
属パイプに絶えず電流が流れ電蝕により穴が明き絶縁が
破壊するのを防ぐためである。
【0032】またヒータ入り切り装置25は、前記図9
の湯温センサー11により検知された浴槽水の温度に基
づいて制御装置21によりON、OFFされ、浴槽水を
適温に保つよう作動する。
【0033】図3は図1の第1実施例の基本ブロツク図
を回路図として示したもので、次ぎに、この図に基づい
て第1実施例の詳細を説明する。
【0034】まず制御装置用電源装置19及び検知装置
用電源装置20について説明すると、これらの装置は絶
縁トランス装置16で所定の電圧に下げられた交流電源
を整流用ダイオード26,29で直流に変換し、この直
流にした電源のリツプルをコンデンサ27,30で平滑
にし、その後定電圧装置28,31で安定化させ制御装
置用Vcc,検知装置用VDの各の電源を作る。
【0035】二重シーズヒータ24は、電熱線32がヒ
ータ入り切り装置25としての両切り型のリレーRY2
の接点41、42に接続し、外側の電気絶縁層である第
2電気絶縁層36の漏れ電流を検知するため、この第2
電気絶縁層36が介在する多重の導電性被覆管である第
1及び第2金属パイプ33、34に導通する二本のリー
ド線37及び38が検知装置回路切離し装置23として
の両切り型のリレーRY1の接点39、40に接続して
いる。
【0036】漏れ電流検知装置22は二重シーズヒータ
24の第2電気絶縁層36の漏れ電流を磁界として検知
する装置であり、この装置には、漏れ電流によって磁界
を発生させるためのコイル43、コノコイルで発生した
磁界を検知し漏れ電流に比例した電圧を出力する磁気抵
抗素子やホール素子のような磁界感応素子44、及び、
この磁界感応素子44から出力された電圧を基準値と比
較する比較器45基準値と比較する比較器22aが配備
されている。
【0037】比較器45は、比較された電圧が基準値以
下であつて絶縁劣化が生じていない場合はハイレベル信
号を、基準値以上で絶縁劣化を生じている場合にはロウ
レベル信号を出力し、漏れ電流を検知する。
【0038】漏れ電流検知装置22を前記したように構
成すると、コイル43と磁界感応素子44とは磁界を介
して接続していて直接電気的には接続していないので、
制御装置用電源Vccと検知装置用電源VDとが混じら
ないし、商用電源15と絶縁トランス装置16によって
は二重絶縁されていない制御装置21を漏れ電流検知装
置22と絶縁し安全性を高めている。
【0039】制御装置21にはマイクロコンピユータ4
9、マイクロコンピユータ49からの信号で、ヒータ入
り切り装置25としてのリレーRY2を作動させるため
のトランジスタ50、検知装置回路切離し装置23とし
てのリレーRY1を作動させるためのトランジスタ51
等が配備されている。
【0040】次に前記したような回路の動作を説明する
と、マイクロコンピユータ49は電源Vccで動作し、
漏れ電流の検知に際してトランジスタ51にハイレベル
信号を出力し、このトランジスタ51をONにする。
【0041】これにより、検知装置回路切離し装置23
としてのリレーRY1のコイル52に電流が流れ、接点
39、40が閉じて二重シーズヒータ24の二本のリー
ド線37及び38が漏れ電流検知装置22に接続する。
【0042】漏れ電流検知装置22におけるコイル43
は、電源をVDとして第2電気絶縁層36と直列に接続
され、第2電気絶縁層36の漏れ電流の変化に比例した
強さの磁界を発生させる。
【0043】磁界感応素子44は磁界の大きさに反比例
して抵抗が変化する素子であり、この磁界感応素子44
と抵抗器48の抵抗の比で決まる電圧VBを抵抗器46
と47とで予め設定してある基準電圧VAと比較器45
で比較し第2電気絶縁層36の絶縁劣化の度合を漏れ電
流により検知する。
【0044】第2電気絶縁層36が絶縁劣化してなくく
て漏れ電流が小さい場合にはコイル43で発生する磁界
の強さは小さいので磁界感応素子44の抵抗は高いまま
でVBの方がVAより低く、比較器45はハイレベル信
号を制御装置21のマイクロコンピユータ49に出力す
る。
【0045】制御装置21のマイクロコンピユータ49
は、ハイレベル信号が入力され二重シーズヒータ24の
第2電気絶縁層36は絶縁劣化していないことを検知す
ると、マイクロコンピユータ49からトランジスタ50
にへハイレベル信号を出力し、このトランジスタ50を
ONする。
【0046】トランジスタ50がONするとヒータ入り
切り装置25としての両切りのリレーRY2のコイル5
3に電流が流れ接点41、42が閉じ、二重シーズヒー
タ24は、電熱線32に商用電源15が通電する。
【0047】二重シーズヒータ24の第2電気絶縁層3
6が破壊され漏れ電流が多くなり漏れ電流検知装置22
のコイル43に発生する磁界の強さが大きくなると、V
BがVAより高くなり、比較器45は制御装置21のマ
イクロコンピユータ49にローレベル信号を出力して絶
縁劣化が生じていることを検知させる。
【0048】この結果マイクロコンピユータ49は、ト
ランジスタ50にローレベル信号を出し、このトランジ
スタ50をOFFさせヒータ入り切り装置25としての
リレーRY2のコイル53への電流を遮断する。
【0049】これにより両切りのリレーRY2の接点4
1,42は開き、二重シーズヒータ24は、電熱線32
と商用電源15との通電が完全に断たれるとともに、図
示しない表示装置に異常を表示する。
【0050】なお、ヒータ入り切り装置25としてのリ
レーRY2は、浴槽水の循環路に配備された湯温センサ
ー11からの信号によっても制御装置21によってO
N、OFFされ、また、漏れ電流の検知が終わるとマイ
クロコンピユータ49からトランジスタ51にローレベ
ル信号を出力しトランジスタ51をOFFし、これによ
り検知装置回路切離し装置23としてのリレーRY1の
コイル52への電流は遮断されて接点39、40が開
き、漏れ電流検知装置22と二重シーズヒータ24の絶
縁抵抗測定用のリード線37及び38との通電を断つ。
【0051】次に図2の第2実施例の基本ブロツク図を
回路図として示す図4について説明する。
【0052】図4の回路図と図3の回路図とを比較する
と、漏れ電流検知装置22に対する電源を電池とするた
め、商用電源15に接続する検知装置用の絶縁トランス
18及び電源装置20が省略され、代わって検知装置用
電池電源71が配備され、さらに、漏れ電流検知装置2
2において比較器45が省略されこの機能は制御装置2
1のマイクロコンピユータ49が果たしている点で異な
り、他は全く同一である。
【0053】したがって、図4において漏れ電流を検知
する動作も基本的には図3の場合と全く同じであり、二
重シーズヒータ24の外側の絶縁層36が劣化していな
いで漏れ電流検知装置22のコイル43の磁界の発生が
弱い場合には、磁界感応素子44からは制御装置21の
マイクロコンピユータ49にローレベル信号を出力し、
絶縁層36が劣化していてコイル43の磁界が強い場合
にはハイレベル信号を出力する。
【0054】この漏れ電流検知装置22からの信号に基
づき、制御装置21は、図3の場合と同様にヒータ入り
切り装置25としてのリレーRY2を開閉する制御を行
う。
【0055】次に図5乃至図7により、多重シーズヒー
タとしての二重シーズヒータ24の構成を説明する。
【0056】図5に二重シーズヒータ24の一部を断面
とした側面図が示されており、32がニクロム線のよう
な電熱線、33が電熱線32を覆う導電性被覆管として
の第1金属パイプ、34が第1金属パイプ33の外側を
覆う導電性被覆管としての第2金属パイプ、35が第1
金属パイプ33の空隙に電気絶縁材を充填して形成した
第1電気絶縁層、36が第2金属パイプ34の空隙に電
気絶縁材を充填して形成した第2電気絶縁層であり、電
熱線32は第1電気絶縁層35と第2電気絶縁層36と
で二重絶縁されている。
【0057】導電性被覆管としての第1及び第2の金属
パイプ33及び34の空隙の電気絶縁層35及び36
は、図7(a)に示すように、、酸化マグネシウムのよ
うな金属酸化物粉末を電気絶縁材粉末54として充填し
て形成することがまず考えられる。
【0058】次に、電気絶縁材粉末54を充填した場合
より熱伝導性の良い電気絶縁層を形成するために、図7
(b)に示すように、絶縁油55を充填することも考え
られ、この場合は第1及び第2金属パイプ33及び34
の位置決めのためにスペーサ56を所定の間隔で空隙部
に配備する必要がある。
【0059】さらに、スペーサのような位置決め治具を
配備しなくても金属パイプの位置決めができしかも熱伝
導性の良い絶縁層を形成する方法として、図7(c)に
示すように、セラミツクボール57を充填し、ボール間
の空隙を絶縁油55で埋めることも考えられる。
【0060】金属パイプ33、34としては、SUS、
銅等の機械的強度が強くしかも腐食に強い金属が利用さ
れるが、内側の第1金属パイプ33は、外側の第2金属
パイプ34よりは強度と耐食性が必要ないので肉厚を薄
くしたり耐食性の低い材料を利用したりできる。
【0061】58は電熱線32とスポツト溶接されたね
じ切り部を持つヒータ端子、59及び60は第1及び第
2金属パイプ33、34の端部開口を電気絶縁層35、
36が漏れないように塞いでるガラス、シリコーンゴム
等の封口材、61は第2金属パイプ34にねじ部嵌合さ
せて取り付けた取付用フランジである。
【0062】図6にはヒータを取付板に取り付けた状態
が部分側面図として示されており、二重シーズヒータ2
4はヒータ取付板62に取付用フランジ61のフランジ
部を水漏れ防止パツキン63を介して密着させた後、ね
じ部にヒータ取付用ナツト64を嵌めてねじ止めして取
り付けられている。
【0063】65は第1漏れ電流検知用端子、66はセ
ラミツク、ガラス等の絶縁材製のスペーサであり、第1
漏れ電流検知用端子65は、第1金属パイプ33の開口
端部にスペーサ66を嵌合させて押さえ付けた後、ねじ
切りされたヒータ端子58にナツト69を嵌めてねじ止
めして取り付けられている。
【0064】68はヒータ端子58に嵌められた100
V或は200V等の一般商用電源と接続する電源用端子
であり、ナツト69によりナツト66に押し付けられて
ねじ止めされている。
【0065】70はヒータ取付板62に装着された第2
漏れ電流検知用端子であり、第2漏れ電流検知用端子7
0は、原則的には取付用フランジ61のような第2金属
パイプ34に直接取り付いた導電性部品に取り付ける
が、取付用フランジ61を介して第2金属パイプ34と
導通しているヒータ取付板62に取り付けても漏れ電流
の検知には何ら支障がないことは当然である。
【0066】このように構成される二重シーズヒータ2
4の外側の絶縁層である第2電気絶縁層36の絶縁抵抗
が、導電性被覆管としての第1金属パイプ33に導通す
る第1漏れ電流検知用端子65と第2金属パイプ34に
導通する第2漏れ電流検知用端子70とからのリード線
37、38を漏れ電流検知装置22に接続し前記したよ
うにして測定される。
【0067】
【発明の効果】本発明は以上のような構成及び作用のも
のであり、漏電の危険が殆どなく、しかも少しでも電気
絶縁層の絶縁性に異常が生じた場合には素早くこれを検
知できる状態で電気ヒータを直接商用電源に接続できる
ようにする。
【0068】これにより、大容量のヒータも利用でき、
コンパクトで低コストでしかも安全性が非常に高い浴槽
水の加熱装置を容易に提供する。
【0069】なお本発明の加熱装置は、漏電を完全に防
ぎ、非常に高い安全性を保つことが要求される浴槽水の
加熱用として開発されたものであるが、温水器、洗濯
機、観賞魚飼育装置等の、加熱装置に同じように高い安
全性が要求される機器類にも利用し効果をあげられるこ
とは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例の基本ブロツク図、
【図2】 第2実施例の基本ブロツク図、
【図3】 第1実施例の回路図、
【図4】 第2実施例の回路図、
【図5】 二重シーズヒータの側面図、
【図6】 二重シーズヒータの取り付け
図、
【図7】 絶縁層、
【図8】 漏れ電流検知のフローチヤー
ト、
【図9】 浴槽水の清浄化装置。
【符号の説明】
1 浴槽 2 浴槽水 3 清浄化装置 9 加熱装置 15 商用電源 16 絶縁トランス装置 21 制御装置 22 漏れ電流検知装置 23 検知装置回路切離し装置 24 二重シーズヒータ 25 ヒータ入り切り装置 32 電熱線 33 第1金属パイプ 34 第2金属パイプ 35 第1電気絶縁層 36 第2電気絶縁層 71 検知装置用電池電源

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電熱線を覆う多重の導電性被覆管の空隙に
    電気絶縁材を充填し多重の電気絶縁層を形成した多重シ
    ーズ型電気ヒータを浴槽水の強制循環路中に配備した浴
    槽水の加熱装置において、前記多重シーズ型電気ヒータ
    の多重の電気絶縁層の内の最も外側の電気絶縁層の絶縁
    劣化度を検知する漏れ電流検知装置が設けられているこ
    とを特徴とする浴槽水の加熱装置。
  2. 【請求項2】前記漏れ電流検知装置は、検知装置回路切
    離し装置を介して前記多重シーズ型電気ヒータの最も外
    側の電気絶縁層に対して接続され、前記検知装置回路切
    離し装置の動作により前記漏れ電流検知装置が一定時間
    毎に最も外側の電気絶縁層に接続されて絶縁劣化度を検
    知することによって絶縁不良が生じたか否かを判別する
    ようにしたことを特徴とする請求項1記載の浴槽水の加
    熱装置。。
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