JP5717047B2 - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Description

本発明は、温度制御手段の故障時等に加熱ヒーターへの通電を遮断する温度ヒューズを備える貯湯式電気温水器に関する発明である。

従来の貯湯式電気温水器では、特許文献１に示すように、ヒーターフランジに温度過昇防止器を密着させるように取り付け、貯湯タンク内に水が入っていない状態での加熱ヒーターへの通電による異常温度を検知して通電を停止させていた。

また、通常、貯湯式電気温水器には加熱ヒーターへの通電を制御する温度制御手段が設けられ、貯湯タンク内の湯水は予め設定された温度に自動的に制御できるようになっており、この温度制御手段が故障した際にも異常温度を検知して温度過昇防止器が作動し、加熱ヒーターへの通電を停止させることができるようになっていた。

特開平３−５０４５２号公報（第１図、第３図参照）

温度過昇防止器としては自動復帰や手動復帰の可能なバイメタル式のサーモスタットや復帰不可能な高温によって溶断する温度ヒューズがあり、バイメタル式のサーモスタットでは異常加熱時の貯湯式電気温水器の再使用が容易に可能であり、異常加熱時の再使用を防ぐために、温度過昇防止器として復帰不可能な温度ヒューズを使用することがある。

温度ヒューズの選定に当たっては、作動温度の高い温度ヒューズを選定すると、貯湯タンクの表面温度が非常な高温になってしまい、貯湯式電気温水器を構成している樹脂部品の耐熱温度を超え、樹脂が溶けてしまう恐れがあるという問題がある。
一方、作動温度の低い温度ヒューズを選定すると正常時にも温度ヒューズが作動する恐れもある。

温度ヒューズを使用する場合も、特許文献１に記載のようにヒーターフランジの温度ヒューズを密着させての取り付けが考えられるが、加熱ヒーターの熱がヒーターフランジに取り付けられた温度ヒューズに直接伝わりやすいので、正常時と異常時との判別が難しいという問題があった。
また、貯湯タンクの表面の最も温度が上昇する部分へ密着させて温度ヒューズを取り付けることも考えられるが、貯湯式電気温水器が小型になってくると、正常時と温度制御手段の故障等の異常時とで貯湯タンク全体での温度分布の差が小さくなるため、やはり、正常時と異常時との判別が難しいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、温度過昇防止器として温度ヒューズを用いた貯湯式電気温水器において、小型になっても、温度制御手段が加熱ヒーターへの通電を制御する温度範囲では温度ヒューズが切れることがなく、温度制御手段の故障時等の異常時に温度ヒューズが確実に切れるように構成される貯湯式電気温水器を提供することを目的とする。

本発明の貯湯式電気温水器では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱ヒーターと、前記貯湯タンク内の湯水を設定された加熱設定温度に加熱するために前記加熱ヒーターへの通電を制御する温度制御手段と、前記貯湯タンクを保温するようにこの貯湯タンクの外表面全体を被覆し、前記貯湯タンクの外表面が所定の融解温度に達すると融解する被覆部材と、前記被覆部材の外表面に接触するように支持され、所定の溶断温度を超えた時に溶断して前記加熱ヒーターへの通電を遮断する温度ヒューズと、前記貯湯タンクの外表面が前記融解温度より低く前記加熱設定温度よりも高い所定の温度を超えると前記加熱ヒーターへの通電を遮断するバイメタルを利用した温度過昇防止手段と、を備え、前記被覆部材が融解すると、前記貯湯タンクの外表面の温度が前記温度ヒューズに直接伝わることでこの温度ヒューズを溶断するように構成されていることを特徴とする。

このような構成とすれば、温度ヒューズの溶断温度を低く設定しても正常時は被覆部材によって貯湯タンクの外表面の熱が直接伝わることがないので、温度制御手段が加熱ヒーターへの通電を制御する加熱設定温度以下では温度ヒューズが切れることがなく、温度制御手段の故障時等で貯湯タンクの外表面が融解温度を超えると被覆部材が融解して貯湯タンクの外表面の熱が直接伝わり温度ヒューズが溶断するように構成されるので、温度ヒューズの設定温度を低く設定しても予期しない場合に温度ヒューズが切れるのを防止することできる。
また、このような構成とすれば、被覆部材によって貯湯タンク内の湯水を保温することが可能になるとともに、温度ヒューズに熱が伝わりにくくすることができるので、貯湯タンクの外表面の温度が温度ヒューズへ伝わるのを防ぐための被覆部材を保温用としても共用することができる。
また、このような構成とすれば、温度制御手段が故障して加熱設定温度を超えたとしても、温度ヒューズの融解温度に達する前に温度過昇防止手段によって加熱ヒーターへの通電が遮断されるため、温度過昇防止手段が正常に作動する限り被覆部材が融解することがなく、溶断温度の低い温度ヒューズであっても温度ヒューズが溶断する事象発生を少なくすることが出来る。

また、本発明の貯湯式電気温水器では、前記温度ヒューズは、電流を流さない絶縁部材で覆われていることを特徴とする。

このような構成とすれば、温度ヒューズに流れる電流が貯湯タンク等の金属部分に流れるのを防止することができる。

本発明により、温度ヒューズを用いた貯湯式電電気温水器において、貯湯タンクが小型になっても、温度制御手段が加熱ヒーターへの通電を制御する加熱設定温度以下では温度ヒューズが切れることがなく、温度制御手段の故障時等に温度ヒューズが溶断するように構成されるので、予期しない場合に温度ヒューズが切れるのを防止することできる。

本発明の貯湯式電気温水器の正面図である。 本発明の貯湯式電気温水器の斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ断面図である。 第一の実施形態の貯湯式電気温水器における回路図である。 正常時における貯湯タンクの温度変化を示す図である。 異常時における貯湯タンクの温度変化を示す図である。 第二の実施形態の貯湯式電気温水器における回路図である。 温度ヒューズの概略図である。 絶縁部材で覆われた温度ヒューズの概略図である。

以下、本発明の貯湯式電気温水器について図を用いて説明する。
図１は本発明の貯湯式電気温水器の正面図である。

図１に示すように、貯湯式電気温水器３は、洗面器２の下方に設置されており、洗面器２に設置された水栓１と出湯配管４で接続されている、

また、貯湯式電気温水器３は、止水栓６と給水配管５で接続されるとともに、電源コンセント９と電源コード８で接続され、水栓１に備えられた光電センサー１０とセンサーコード７で接続されている。

さらに、水栓１には湯水切り替えスイッチ等（図示しない）が設けられた水栓操作盤１１が備えられ、貯湯式電気温水器３には電源スイッチ等（図示しない）が設けられた電気温水器操作盤１２が備えられている。

また、貯湯式電気温水器３には、出湯配管４を通じて水栓１へ供給されるお湯の温度を調節することができる温度調節ダイヤル１３が備えられている。

貯湯式電気温水器内の貯湯タンク（図示しない）へは止水栓６より給水配管５を通じて上水が供給される。また、貯湯タンクをバイパスするバイパス給水管（図示せず）が設けられており、貯湯タンクから出湯される湯とバイパス給水管から供給される水とが湯水混合バルブ（図示せず）によって混合されることで手洗い等に適した温度の湯水が出湯配管４から出湯可能となっている。なお、温度調節ダイヤル１３を操作することで湯水混合バルブにおける湯と水との混合比率を調整可能であり、結果として湯配管４を通じて水栓１へ供給されるお湯の温度を調節することが可能となっている。

そして、貯湯式電気温水器３に備えられた電気温水器操作盤１２に設けられた電源スイッチ（図示しない）を入りにすることにより、貯湯式電気温水器内の貯湯タンクの湯水が加熱ヒーターにより所定の加熱設定温度Ｔ１まで沸き上げられる。

所定温度まで沸き上げられた湯は、手洗い時に水栓１に差し出した手を光電センサー１０が検出することにより、貯湯式電気温水器３内に備えられた電磁弁（図示しない）が開き、出湯配管４を経由して水栓１より吐出される。

図２は本発明の貯湯式電気温水器の斜視図である。この図２は、図１の貯湯式電気温水器３の前面カバーを取外して内部を露出した状態を示している。

貯湯式電気温水器３の内部にはステンレス製の貯湯タンク１４が備えられ、貯湯タンク１４の外表面全体が被覆部材としての保温材１５で覆われており、貯湯タンク１４からの放熱を防ぐことで保温されている。なお、保温材１５は難燃性の樹脂によって形成されており、融解温度Ｔ３となると融解する。

また、貯湯タンク１４の下方には貯湯タンク１４内の湯水を加熱する加熱ヒーター１９が備えられるとともに、加熱ヒーター１９の近傍には、貯湯タンク１４内の湯水を予め設定された加熱設定温度Ｔ１に加熱するために加熱ヒーター１９への通電を制御する温度制御手段としての自動温度調節器１６が取り付けられている。

さらに、貯湯タンク１４の上方には、自動温度調節器１６が故障して貯湯タンク１４の外表面が加熱設定温度Ｔ１を超えて上昇した時に、溶断温度Ｔ２で溶断して加熱ヒーター１９への通電を遮断する温度ヒューズ１８が備えられている。

図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。この図３に示すように、温度ヒューズ１８は貯湯タンク１４を覆う保温材１５の外表面に対して接触するように、支持金具１８ａによって保温材１５の表面に取り付けられている。このように、貯湯タンク１４と温度ヒューズ１８との間には保温材１５が介在することで、温度ヒューズ１８の近傍温度は、貯湯タンク１４の外表面の温度よりも低くなるように構成されている。

図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。この図４に示すように、自動温度調節器１６は保温材１５に設けられた開口部２３において直接貯湯タンク１４の表面に接触するように貯湯タンク１４に取り付けられている。そのため、詳細は後述するが、自動温度調節器１６は貯湯タンク１４の外表面温度、即ち、貯湯タンク１４内部の湯水温度と等しい温度を検出可能であり、その外表面温度が加熱設定温度Ｔ１となると加熱ヒーター１９による加熱を停止することで、貯湯タンク１４内部の湯水温度が加熱設定温度Ｔ１となるように制御可能である。

図５は第一の実施形態の貯湯式電気温水器における回路図である。
電源コンセント９より電源コード８を通して供給される電源２１に対し、電源スイッチ２０と加熱ヒーター１９と自動温度調節器１６と温度ヒューズ１８とが直列に接続されている。

図６は自動温度調節器１６が故障していない正常時における貯湯タンク１４の温度変化を示す図である。貯湯式電気温水器３に設けられた電気温水器操作盤１２の電源スイッチ２０を入りにすると、加熱ヒーター１９への通電が行われ、貯湯タンク１４の内部の湯水が加熱されて温度が上昇する。湯水温度の上昇に伴い貯湯タンク１４の外表面温度も上昇する。そして、加熱設定温度Ｔ１（７０℃程度）となると、自動温度調節器１６の内部にあるバイメタル接点が開放するように作動して加熱ヒーター１９への通電が遮断される。その後、貯湯タンク１４内の湯水温度が下がると、バイメタル接点が自動復帰して閉じることで再び加熱ヒーター１９へ通電されて湯水が加熱される。このように、自動温度調節器１６は自動復帰式バイメタルによって構成されたサーモスタットであるため、バイメタル接点の開閉によって、貯湯タンク１４内の湯水を設定された加熱設定温度Ｔ１に加熱するように加熱ヒーター１９への通電が制御される。なお、温度ヒューズ１８は貯湯タンク１４との間に保温材１５を介在していることで、温度ヒューズ１８の温度は加熱設定温度Ｔ１より低い５０℃程度までしか上昇せず、当然に加熱設定温度Ｔ１よりも高い溶断温度Ｔ２には到達することがないため、温度ヒューズ１８が溶断することはない。

図７は、自動温度調節器１６が故障した、異常時における貯湯タンク１４の温度変化を示す図である。なお、この図７においては、最も危険な状態として、貯湯タンク１４の内部に湯水がない状態で加熱ヒーター１９に通電された、所謂空焚き状態での温度変化を示している。自動温度調節器１６が故障して接点が短絡状態になっている場合には、自動温度調節器１６の検出対象となっている貯湯タンク１４の外表面温度が加熱設定温度Ｔ１を超えても加熱ヒーター１９への通電が継続して上昇してしまう。そのため、貯湯タンク１４の外表面の温度は保温材１５の融解温度Ｔ３にまて到達して保温材１５が融解する。すると、貯湯タンク１４外表面からの熱が保温材１５で遮られることなく温度ヒューズ１５に伝熱することになり、温度ヒューズ１８の温度は急速に上昇して溶断温度Ｔ２に達することによって溶断して加熱ヒーター１９への通電が強制的に停止される。その際、図７で一点鎖線で示すように、貯湯タンク１４に取り付けられている樹脂部品（例えば、出湯配管４と貯湯タンク１４とを繋ぐ継手部材であて、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）によって成型されている）の温度も上昇するが、その到達温度は樹脂変形が発生する２８０℃よりも低く抑えることができ、樹脂部品の変形により漏水が発生するといった不具合を防止することができる。

図８は第ニの実施形態の貯湯式電気温水器における回路図である。

電源コンセント９より電源コード８を通して供給される電源２１に対し、電源スイッチ２０と加熱ヒーター１９と自動温度調節器１６、及び温度過昇防止器として、温度ヒューズ１８と手動復帰式バイメタル式のサーモスタットで構成される温度過昇防止器１７とが直列に接続されている。この温度過昇防止器１７は、自動温度調節器１６と同様に、保温材１５に設けられた開口部２３を通して直接貯湯タンク１４の表面に接触するように貯湯タンク１４に取り付けられる（図２参照）。この温度過昇防止器１７は、前記貯湯タンクの外表面が前記融解温度Ｔ３より低く前記加熱設定温度Ｔ１よりも高い所定の温度を超えると作動して前記加熱ヒーターへの通電を遮断するバイメタルを利用した手動復帰式のサーモスタットである。

なお、温度過昇防止器１７の作動温度は、温度ヒューズ１８の溶解温度Ｔ２はより低い９０℃程度に設定されることが好ましい。

この図８に示す回路においても、自動温度調節器１６が故障していない正常時においては、貯湯式電気温水器３に設けられた電気温水器操作盤１２の電源スイッチ２０を入りにすると、自動温度調節器１６の接点の開閉によって、貯湯タンク１４内の湯水を予め設定された温度に加熱するために加熱ヒーター１９への通電が制御される。

一方、自動温度調節器１６が故障して接点が短絡状態になった場合には、貯湯タンク１４内の湯水が予め設定された加熱設定温度Ｔ１に達しても加熱ヒーター１９への通電が継続するため、貯湯タンクの外表面が上層するが、まず温度過昇防止器１７が作動して加熱ヒーター１９への通電が強制的に停止される。この時、保温材１５は融解せず、また、温度ヒューズ１８も溶断しない。

しかし、自動温度調節器１６と温度過昇防止器１７の両方が故障した際には、貯湯タンク１４の外表面の温度は保温材１５の融解温度Ｔ３にまで到達して保温材１５が融解する。すると、貯湯タンク１４外表面からの熱が保温材１５で遮られることなく温度ヒューズ１５に伝熱することになり、温度ヒューズ１８が溶断温度Ｔ２に達することによって溶断して加熱ヒーター１９への通電が強制的に停止される。

第一の実施形態では、自動温度調節器１６が故障した場合に限らず、貯湯タンク１４内に水が入っていない状態での加熱ヒーター１９への通電によっても温度ヒューズが作動して貯湯式電気温水器３の再使用が困難であるが、第ニの実施形態においては、貯湯タンク１４内に水が入っていない状態での加熱ヒーター１９への通電の際には温度過昇防止器１７が作動することにより保温材１５が融解することがなく、また、温度ヒューズ１８の溶断を防ぐことができる。そのため、温度過昇防止器１７を手動復帰させ、再度貯湯タンク内に水を入れることにより、貯湯式電気温水器３の再使用が容易にできる。

図９は温度ヒューズの概略図であり、図１０は絶縁部材で覆われた温度ヒューズの概略図である。

温度ヒューズ１８は図３で示すように、貯湯タンク１４を覆っている保温材１５の外表面に接触又は近接して取り付けられている。その際、図９の実施例においては、温度ヒューズ１８と貯湯タンク１４の外表面との距離が十分確保できていない場合には、温度ヒューズ１８の外郭の金属ケースが貯湯タンク１４の外表面に接触して温度ヒューズ１８に流れる電流が貯湯タンク等の金属部分に流れてしまう恐れがある。

そのため、図１０のように温度ヒューズ１８を貯湯タンクの外表面と電気的に絶縁する絶縁部材２２で覆うことにより、温度ヒューズ１８と貯湯タンク１４の外表面の距離管理の精度を下げることができ、設計が容易となる。

１…水栓
２…洗面器
３…貯湯式電気温水器
４…出湯配管
５…給水配管
６…止水栓
７…センサーコード
８…電源コード
９…電源コンセント
１０…光電センサー
１１…水栓操作盤
１２…電気温水器操作盤
１３…温度調節ダイヤル
１４…貯湯タンク
１５…保温材（被覆部材）
１６…自動温度調節器（自動復帰式バイメタル）
１７…温度過昇防止器（手動復帰式バイメタル）
１８…温度ヒューズ
１９…加熱ヒーター
２０…電源スイッチ
２１…電源
２２…絶縁部材
２３…開口部

Claims (2)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱ヒーターと、
   前記貯湯タンク内の湯水を設定された加熱設定温度に加熱するために前記加熱ヒーターへの通電を制御する温度制御手段と、
   前記貯湯タンクを保温するようにこの貯湯タンクの外表面全体を被覆し、前記貯湯タンクの外表面が所定の融解温度に達すると融解する被覆部材と、
   前記被覆部材の外表面に接触するように支持され、所定の溶断温度を超えた時に溶断して前記加熱ヒーターへの通電を遮断する温度ヒューズと、
   前記貯湯タンクの外表面が前記融解温度より低く前記加熱設定温度よりも高い所定の温度を超えると前記加熱ヒーターへの通電を遮断するバイメタルを利用した温度過昇防止手段と、を備え、
   前記被覆部材が融解すると、前記貯湯タンクの外表面の温度が前記温度ヒューズに直接伝わることでこの温度ヒューズを溶断するように構成されていることを特徴とする貯湯式電気温水器。
2. 前記温度ヒューズは、電流を流さない絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式電気温水器。