JP3288793B2 - 浴槽水の加熱装置 - Google Patents

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６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６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、湯温センサー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、浴水
の循環路に電気ヒータを配備した浴水の加熱装置におい
て、前記電気ヒータは、電熱線を多重の被覆管で覆って
被覆管相互の空隙部に金属酸化物粉末からなる電気絶縁
材を充填して多重の電気絶縁層で絶縁した多重シーズ型
ヒータに対して、最外の電気絶縁層の湿度を感知して湿
度に応じた電気信号を発する湿度センサーと、湿度セン
サーからの信号に基づいて湿度を検知する湿度検知装置
と、湿度検知装置が検知した湿度に基づいて最外の電気
絶縁層の絶縁劣化を判別して電熱線への通電を断つと共
に表示装置にこれを表示する制御装置とからなる絶縁劣
化度検知手段を配備したことを特徴とする浴水の加熱装
置により、解決することができた。

【００１５】

【発明の作用】本発明は以上のように構成され、ヒータ
が電熱線を多重の電気絶縁層で絶縁した多重シーズ型で
あるので、仮に多重の被覆管である外側の金属パイプに
穴が空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金属パ
イプ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、直ちには浴槽水に漏電しないので安全性は非常
に高い。

【００１６】さらに、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湿度検知装置が配
備されているので、制御装置によって所定の間隔で湿度
を検知し、この検知結果に異常が認められ電気絶縁層の
絶縁が劣化していると判断さ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】しかも絶縁層の絶縁劣化を湿度として検知
しているので、例えば絶縁劣化を絶縁抵抗として検知す
る場合のように絶縁層にこれ挟む金属パイプを介して検
知用の電流を流す必要がないので検知用電流の浴槽水へ
の漏電の心配がない。

【００１８】さらに、前記したように、絶縁層に検知用
の電流を流す必要がないので被覆管は電気伝導性を必要
とせず必ずしも金属で形成する必要がなく、耐食性に優
れた非金属材料の利用により被覆管に穴が空く心配も少
なくなるので一層安全なヒータとなる。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は、本発明の構成を示す基本ブロツク
図であり、電気ヒータとしては、その構成の詳細を後の
図３及び図４に示す絶縁層を二重とした二重シーズヒー
タ２１を用いており、この二重シーズヒータ２１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２３を介して絶縁トランスを介することなく商用電源
１５に直接接続している。

【００２１】また、二重シーズヒータ２１には、外側の
電気絶縁層の絶縁劣化度を湿度により検知するため、湿
度センサー２２が装着され、この湿度センサー２２から
の信号により湿度を検知する湿度検知装置１９が湿度セ
ンー２２を介して接続している。

【００２２】２０は二重シーズヒータ２１の湿度センサ
ー２２と湿度検知装置１９との間に配備された検知装置
回路切離し装置であり、これは、制御装置１８の制御に
基づいて湿度の検知時にのみ両者を接続させ湿度センサ
ー２２に電源装置１７からの電流を流し、常時は両者を
切り離し湿度センサー２２には電流が流れないようにす
る装置である。

【００２３】湿度検知のために湿度センサー２２に常時
電流を流していても湿度センサー２２は浴槽水と直接接
触していないので漏電の心配はないが、湿度センサー２
２自体の絶縁が壊れている場合の漏電防止とセンサーの
保護のために前記検知装置回路切離し装置２０を配備し
ている。

【００２４】１６は絶縁トランス装置であり、これによ
り、商用電源１５を制御装置１８及び湿度検知装置１９
を作動するための電源装置１７の電圧に変化させるとと
もに、安全のために電源装置１７を商用電源１５と絶縁
している。

【００２５】制御装置１８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１８により装置の全体的な
制御が行われる。

【００２６】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２１の絶縁劣化度として絶
縁層の湿度を検知するための制御は、制御装置１８のプ
ログラムＲＯＭに記憶された図５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。

【００２７】まず第１ステツプＳ１として、例えば一日
一回２４時間毎に湿度の検知をするとして、前の検知時
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、ヒータ入り切り装置２
３をＯＦＦして二重シーズヒータ２１への電源を断つ。

【００２８】二重シーズヒータ２１が電源が断たれ湿度
検知温度まで下がったなら、次に第３ステツプＳ３とし
て検知装置回路切離し装置２０をＯＮして二重シーズヒ
ータ２１の湿度センサー２２と湿度検知装置１９とを通
電する。

【００２９】次ぎに第４ステツプＳ４として、湿度検知
装置１９による湿度の検知を行い、検知が終わったなら
第５ステツプＳ５として検知装置回路切離し装置２０を
ＯＦＦし湿度センサー２２と湿度検知装置１９との通電
を断つ。

【００３０】第６ステツプＳ６として、検知された湿度
を記憶されている基準値と比較し、基準値以下で絶縁層
に絶縁劣化が起きていない場合は、第７ステツプＳ７と
してヒータ入り切り装置２３をＯＮして二重シーズヒー
タ２１に商用電源１５から通電してそのまま次の検知時
間に到達するのを待つ。

【００３１】一方基準値以上で絶縁劣化している場合
は、ヒータ入り切り装置２３はＯＦＦし二重シーズヒー
タ２１と商用電源１５との通電は完全に遮断したままと
するとともに、第８ステツプＳ８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。

【００３２】またヒータ入り切り装置２３は、前記図６
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１８によりＯＮ、ＯＦＦされ、浴槽水を
適温に保つよう作動する。

【００３３】図２は図１の基本ブロツク図を回路図とし
て示したもので、次ぎに、この図に基づいて実施例の詳
細を説明する。

【００３４】まず電源装置１７について説明すると、商
用電源１５を絶縁トランス装置１６で所定の電圧に下げ
た交流電源を整流用ダイオード２４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２５で平滑に
し、その後定電圧装置２６で安定化させ制御装置用及び
検知装置用の電源Ｖｃｃを作る。

【００３５】二重シーズヒータ２１は、電熱線２７の両
端がヒータ入り切り装置２３としての両切り型のリレー
ＲＹ２の接点３４、３５に接続し、この電熱線２７は、
二重の被覆管である第１及び第２金属パイプ２８及び２
９の空隙部に形成された第１及び第２電気絶縁層３０及
び３１で二重絶縁されている。

【００３６】外側の電気絶縁層である第２電気絶縁層３
１には、湿度を検知するための湿度センサー２２が、絶
縁層内に埋設するか或いは後に説明するように絶縁層に
連通する保持具に保持させるかして配備されている。

【００３７】湿度センサー２２は湿度変化に応じ抵抗値
が変化するセンサーであり、これは湿度が低いと抵抗値
が高く、湿度が高い場合には抵抗値が低くなり、二本の
リード線３２及び３３が検知装置回路切離し装置２０と
しての両切り型のリレーＲＹ１の接点３６、３７に各々
接続している。

【００３８】湿度検知装置１９は二重シーズヒータ２１
の第２電気絶縁層３１の湿度を抵抗値として検知する装
置であり、この装置には、検知装置回路切離し装置２０
としての両切り型のリレーＲＹ１の接点３７に接続する
電源入力回路に制御装置１８からの制御に基づいて電源
を湿度センサー２２に送るためのトランジスタ３８が配
備され、また、湿度センサー２２の抵抗値の変化を検知
装置回路切離し装置２０としての両切り型のリレーＲＹ
１の接点３６からの出力回路の電圧ＶＡの変化として検
知するための標準抵抗器３９が配備されている。

【００３９】なお本実施例では、絶縁劣化度を判別する
ための電圧ＶＡの基準電圧との比較を後に説明する制御
装置１８で行うので、湿度検知装置１９には比較電圧の
発生回路及び比較器は配備されていない。

【００４０】制御装置１８にはマイクロコンピユータ４
０、マイクロコンピユータ４０からの信号で、ヒータ入
り切り装置２３としてのリレーＲＹ２を作動させるため
のトランジスタ４１、検知装置回路切離し装置２０とし
てのリレーＲＹ１を作動させるためのトランジスタ４２
等が配備されている。

【００４１】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４０は電源Ｖｃｃで動作し、
湿度検知に際してトランジスタ４２にハイレベル信号を
出力し、このトランジスタ４０をＯＮにする。

【００４２】これにより、検知装置回路切離し装置２０
としてのリレーＲＹ１のコイル４４に電流が流れ、接点
３６、３７が閉じて湿度センサー２２の二本のリード線
３２及び３３が湿度検知装置１９に接続する。

【００４３】また、マイクロコンピユータ４０はトラン
ジスタ４１にローレベル信号を出力し、このトランジス
タ４１をＯＦＦする。

【００４４】これにより、ヒータ入り切り装置２３とし
てのリレーＲＹ２のコイル４３への電流が断たれ、接点
３４、３５が開いて二重シーズヒータ２１への商用電源
１５からの電流が断たれる。

【００４５】さらに、マイクロコンピユータ４０は図示
しない温度センサーからの信号により第２電気絶縁層３
１が所定の湿度検知温度にまで下がったことを検知した
なら、湿度検知装置１９のトランジスタ３８に信号を送
り電源Ｖｃｃからの電流を湿度センサー２２に送り第２
電気絶縁層３１の湿度検知を行う。

【００４６】なお、湿度センサー２２は出力が温度の影
響を受けるので前記したように温度が所定の検知温度に
まで下がってから湿度検知をしているが、マイクロコン
ピユータ４０により温度補正するなら二重シーズヒータ
２１を切った後直ちに湿度検知しても良い。

【００４７】また湿度検知の際マイクロコンピユータ４
０からパルス信号が発せられれば湿度センサー２２には
パルス電源が送られることになり、パルス駆動用の湿度
センサーが駆動できる。

【００４８】第２電気絶縁層３１の湿度が低く抵抗値が
高い場合には、この抵抗値と標準抵抗器３９との比で定
まる出力回路の電圧ＶＡが低くなり、この低い電圧が制
御装置１８のマイクロコンピユータ４０に入力される。

【００４９】マイクロコンピユータ４０は入力された電
圧を予め記憶している基準電圧と比較し、入力電圧が基
準電圧より低い場合には二重シーズヒータ２１は絶縁劣
化してないと判別し、トランジスタ４１にハイレベル信
号を送りヒータ入り切り装置としてのリレーＲＹ２にハ
イレベル信号を送り接点３４及び３５を閉じて二重シー
ズヒータ２１に商用電源１５から通電する。

【００５０】一方、第２電気絶縁層３１の湿度が高く抵
抗値が低い場合には、電圧ＶＡが高くなり、マイクロコ
ンピユータ４０に入力された電圧が予め記憶している基
準電圧より高く二重シーズヒータ２１は絶縁劣化してい
ると判別した場合には、図示しない表示装置に異常を表
示する。

【００５１】湿度検知が終わるとマイクロコンピユータ
４０からトランジスタ４２にローレベル信号を出力して
これをＯＦＦし、これにより検知装置回路切離し装置２
０としてのリレーＲＹ１のコイル４４への電流は遮断さ
れて接点３６、３７が開き、湿度検知装置２０と二重シ
ーズヒータ２４の湿度センサー２２との接続を断ち、同
時マイクロコンピユータ４０からのトランジスタ３８へ
の信号も断たれる。

【００５２】なお、ヒータ入り切り装置２３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１８によってＯ
Ｎ、ＯＦＦされる。

【００５３】次に図３及び図４により、多重シーズヒー
タとしての二重シーズヒータ２１の構成を説明する。

【００５４】図３に二重シーズヒータ２１の一部を断面
とした側面図が示されており、２７がニクロム線のよう
な電熱線、２８が電熱線２７を覆う被覆管としての第１
金属パイプ、２９が第１金属パイプ２８の外側を覆う被
覆管としての第２金属パイプ、３０が第１金属パイプ２
８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、３１が第２金属パイプ２９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２７は第
１電気絶縁層３０と第２電気絶縁層３１とで二重絶縁さ
れている。

【００５５】被覆管としての第１及び第２の金属パイプ
２８及び２９の空隙の電気絶縁層３０及び３１は、、酸
化マグネシウムのような金属酸化物粉末を充填して形成
され、金属パイプ３０、３１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。

【００５６】しかしながら、この被覆管は絶縁層の絶縁
劣化度検知のために検知電流を流すための電極としては
用いないので特に導電性である必要はなく、耐食性に優
れた非金属材料を用いて被覆管に孔食が生じないように
し、絶縁層の絶縁劣化を防止しても良い。

【００５７】４５は電熱線２７とスポツト溶接されたね
じ切り部を持つヒータ端子、４６及び４７は第１及び第
２金属パイプ２８、２９の端部開口を電気絶縁層３０、
３１を形成する絶縁材粉末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、４８は第２金属パイ
プ２９にねじ部嵌合させて取り付けた取付板に取り付け
るための取付用フランジである。

【００５８】４９が第２絶縁層３１に対する湿度検知装
置であり、この詳細について図４の部分拡大図により説
明する。

【００５９】湿度検知装置４９は、（ａ）図に示すよう
に、湿度センサー２２を絶縁性の保持板５１で保持する
密閉型のセンサー保持室５０とこのセンサー保持室５０
に一端が嵌め込まれた連通用パイプ５２とから成ってお
り、この連通用パイプ５２の他の一端を第２金属パイプ
２９の適所に空けられた穴に嵌め込み第２絶縁層３１と
通気性を保った状態で二重シーズヒータ２１に装着す
る。

【００６０】なお連通用パイプ５２の第２金属パイプ２
９の穴への嵌め込み端には、第２絶縁層３１とセンサー
保持室５０との通気性が保てしかも第２絶縁層３１を形
成する絶縁材粉末がこぼれ出ないよう、（ｂ）図に示す
ような多数の小さな穴５４を空けた仕切り網５３が嵌め
込まれている。

【００６１】このように湿度センサー２２を湿度検知装
置４９を介して二重シーズヒータ２１に装着するのはセ
ンサーの耐熱性が心配であるからで、従って耐熱性の心
配が全くない場合には、湿度センサー２２を第２電気絶
縁層３１に直接埋設しても何ら支障がない。

【００６２】

【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。

【００６３】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。

【００６４】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】 基本ブロツク図、

【図２】 回路図、

【図３】 二重シーズヒータの側面図、

【図４】 二重シーズヒータの部分拡大
図、

【図５】 湿度検知のフローチヤート、

【図６】 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 １７ 電源装置 １８ 制御装置 １９ 湿度検知装置 ２０ 検知装置回路切離し装置 ２１ 二重シーズヒータ ２２ 湿度センサー ２３ ヒータ入り切り装置 ２７ 電熱線 ２８ 第１金属パイプ ２９ 第２金属パイプ ３０ 第１電気絶縁層 ３１ 第２電気絶縁層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浴水の循環路に電気ヒータを配備した浴水
   の加熱装置において、前記電気ヒータは、電熱線を多重
   の被覆管で覆って被覆管相互の空隙部に金属酸化物粉末
   からなる電気絶縁材を充填して多重の電気絶縁層で絶縁
   した多重シーズ型ヒータに対して、最外の電気絶縁層の
   湿度を感知して湿度に応じた電気信号を発する湿度セン
   サーと、湿度センサーからの信号に基づいて湿度を検知
   する湿度検知装置と、湿度検知装置が検知した湿度に基
   づいて最外の電気絶縁層の絶縁劣化を判別して電熱線へ
   の通電を断つと共に表示装置にこれを表示する制御装置
   とからなる絶縁劣化度検知手段を配備したことを特徴と
   する浴水の加熱装置。