JPS62119355A - 電気瞬間湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、温水シャワー等の加熱用に利用される電気
瞬間湯沸器に関するものである。

従来の技術 従来のこの極の電気瞬間湯沸器は、従えば特公昭５９−
５３４５０号公報に示されるように第７因のような構造
になっていた。

すなわち流入管１よりタンク２下部へ流入した水は、シ
ーズヒータ９で加熱されながらタンク２上部へ向い、混
合部４でかく拌された後、流出管５より出湯される。そ
して温度検出器６は、混合部４を流れる水温を検知しこ
の検出信号を入力した半導体電力装置７は、検出温度と
設定温度を比較し、その偏差値に応じてトライアック７
ａを点孤制御し、その偏差値を略零に保つようにシーズ
ヒータ３への供給電力を制御している。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構成のものでは、シーズヒータ３の
電気容量が大きな場合、出湯温度のリップルが大きくな
り不安定となるという問題があった。これは下記の理由
による。

つまり、シーズヒータ３については、信頼性の問題で、
ヒータ表面ワ７）密度は一定量を越えることができない
ので、電気容量が大きな場合、比例して形状も大きくな
り、それを収納するタンク２の容積も大きくなるその結
果タンク２全体の熱応答性が低下し、第６因の■に示す
ように、出湯温のリップルが大きくなり不安定となるの
であった。

そこで本発明は、電気容量が大きな電気瞬間易沸器であ
っても、リップルの小さな安定した出湯温度が得られる
ようにするものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は上
記ヒータを電気容量の異なる２個のヒータとし、電気容
量の大きい方の第１のヒータを流出口側に、電気容量の
小さい方の第２のヒータを流入口側に設け、前記第１の
ヒータへの供給電力を出湯温度と設定温度の偏差値が略
零になるように制御する第１の半導体電力装置と、第２
のヒータへの通電を第１のヒータへの供給電力が、第１
のヒータと第２のヒータの電気容量の差より小さな値の
第１の基準電力を下回った時には、オフし、第１の基準
電力と第２のヒータの電気容量の和より大きな伽の第２
の基準電力を越えた時には、オンする第２の半導体制御
装置から成るものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、設定温度と入水温度の差が大きいか流量が多
いかで、必要とする熱量が大きい場合は、第２のヒータ
への通電をオンするので、タンク内に入水した水は、ま
ず第２のヒータで加熱された後、供給電力を制御された
第１のヒータによって設定温度まで加熱される。逆に必
要とする熱量が小さい場合は、第２のヒータへの通電を
オフするので、タンク内に入水した水は、供給電力を制
御された第１のヒータだけによって設定温度まで加熱さ
れる。

この結果、全ヒータの電気容量が大きな場合でも、デユ
ーティ制御の対象となる第１のヒータの電気容量を小さ
くでき、また第１のヒータを含む部分のタンク容量を小
さくできるので制御系の熱応答性が向上し、リップルの
小さな安定した出湯温度が得られるようになるのである
。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて祝明す
る。

第１図において９は６６％のタンクで、このタンク９内
は仕切板１ｏによって第１隔室１１と第２隔室１２に分
割され、第１隔室１１には電気容量ａ５ＫＷの第１のシ
ーズヒータ１３Ｓ比２隔室１２には電気容ｇ２ｘｗの第
２のシーズヒータ１４が内１藏されており、仕切板１ｏ
とタンク底板９ａの間には、通水口１５が設けられてい
る。流入管１６は第２隔室１２の上下に渡って設けられ
、第２隔室１２の底面に水密にろう付されており、流入
口１６ａは第２隔室１２の上部に位置している。流出管
１７は第１隔室１１の上下に渡って設けられ第１隔室１
１の底面に水密に、ろう付けされており、流出口１７ａ
は、第１隔室１１の上部に位置し、そしてこの流出口１
７ａ近傍で流出管１７の中心軸上に、出湯温度を検出す
るためのサーミスタ１８が取付けられている。

第２図に示すように、第１の半導体」ｊｌ制御装置６１
９は、オペアンプ２０１．２０２と抵抗２０３．２０４
．２０５とコンデンサ２０６から成り、第３因に示すよ
うな三角波電位２０７を出力する三角波発生回路２０と
、ボリューム２１１と抵抗２１２から成り、設定温度か
ら設定７ｕ位２１３を出力する設定温度回路２１と、サ
ーミスタ１８と抵抗２２１から成り、出湯温度を検出し
検出電位２２２を出力する温度検出回路２２と、オペア
ンプ２３１と抵抗２Ｊ２．２３３から成り、設定電位２
１３と検出電位２２２を入力し、それらを比較、増幅し
第３図に示すような比例電位２３４を出力する比較増幅
回路２３と三角波電位２０７と比例電位２３４を入力し
三角波電位２０７が商い時だけ、電源周波数の１サイク
を１単位とし１、パルス信号２４１を出力しトライアッ
ク２８を点孤制御するゼロクロススイッチ集積回路２４
で構成されている。

第２の半導体制御四路２０は、オペアンプ２５１と抵抗
２５２．２５３．２５４から成り、比例電位２３４を入
力し第５１に示すように、第１の基準電力に対応した第
１の基準電位２５６ａを趣えるとロー電位２５５　ａ、
第２の基準電力に対応した第２の基準電位２５６ｂを下
回るとハイ電位２５５ｂとなるデジタル電位２６５を出
力するシュミットトリが回路２５と、抵抗２６１．２８
２から成り標準電位２６３を出力する標準電位回路２６
とデジタル電位２５５と標準電位２６３を入力し、デジ
タル電位２５６が高い時にだけ電源周波数の１サイクル
を１単位としパルス２７１を出力しトライアック２９を
点孤制御するゼロクロススイッチ集積回路２７で構成さ
れる。ここで第１の基準電位２５６ａは第１のシーズヒ
ータ１３への供給電力が第１の基準電力である１、２Ｋ
Ｗとなるようなデユーティ比３４，３％に対応する電位
（第４図においては２．３１　Ｖ　）、第２の基準電位
２５６ｂは第１のシーズヒータ１３への供給電力が第２
の基準電力である２、９　Ｋ　Ｗとなるようなデユーテ
ィ比８２．９％に対応する電位（第４図においてはｔ３
４Ｖ）に設定されている。

次に、この一実施例の構成に３ける作用を説明する。

まず水流作用について説明する。バルブ３０を開くと圧
力スイッチ３１が連動しオンされる。そして流入管１６
よりタンク９の第２隔室１２の上部へ流入した水は、第
２のシーズヒータ１４の表面をなめるようにして、第２
隔室１２の下部へ向い、通水口１５を通って第一隔室１
１の下部へ流入し、第１のシーズヒータ１３の表面をな
めるようにして第１隔室１１の上部へ向い、流出口１７
ａより流出管１７へ流入し、流出室１７を通ってシャワ
ーヘッド３２より出湯される。

次に出？易温度の制御作用を出湯量４（１／分、入水温
度３０′Ｃとし、設定温度を３５°Ｃ１４５”Ｃにした
場合について、それぞれ説明する。

設定温度３５゛Ｃの場合、バルブ３０を艶き圧力スイッ
チ３１がオンされた後は、出湯温度の上昇とともに検出
電位２２２が上昇し、その結果、比例電位２３４も第５
因に示すように上昇する。そして第１のシーズヒータ１
３は、比例電位２３４に対応したデユーティ比で供給電
力を制御される。

一方第１の基準電位２５６ａを越えるまでは、第２のシ
ーズヒータ１４は連続オンで、越えると第２のシーズヒ
ータはオフされ出湯温度の下降とともに検出電位２２２
が下降し第１のシーズヒータ１Ｊへの供ＩＧ　ｒＬ力を
増加させる。そして最終的には、出湯温度が３５°Ｃに
なるデユーティ比３ａ９Φに対応する比例電位２３４（
第６１においては２．２　Ｖ　）で安定する。

次に上記状態から、設定温度を４５°Ｃにすると設定電
位２ｆ３か急激に上昇し比例電位２３４が急激に下降し
第２の基準電位２５６ｂを下回ったところで、第２のシ
ーズヒータ１４がオンされ、今度は出湯温度の上昇とと
もに、検出電位２２２が上昇しその結果、比例電位２３
４も上昇し、最終的には出物温度が４５°Ｃになるデユ
ーティ比６２．５％に対応する比例電位２３４（第５因
においては、１．７５　Ｖ　）で安定する。

この結果、定常状態では、第２のシーズヒータ１４はオ
ンかオフどちらかの連続であり出湯温度によって制御さ
れるヒータは、第１のシーズヒータ１３だけで電気容量
は、３．５　Ｋ　Ｗで全ヒータの電気容量の一部であり
、制御対象も第１隔室１１に限られるので、従来のよう
にヒータの全電気容量を電力制御し、制御対象もタンク
全体におよぶような電気瞬間湯沸器と比較すると、チド
リ部系の熱応答性がよく、第６区ののに示すように、リ
ップルが小さく安定した出湯温度が得られる。

また本実施例においては、ヒータの全電気容量の一部で
ある３、５ＫＷをデユーティ１０制御し、残りの２ＫＷ
は頻度の非常に少ないオン・オフ１３１］御するのでフ
リッカ−現象が起こりにくい。

また本実施例においては、第１のシーズヒータの１３電
気容量は３．５　Ｋ　Ｗ　、第２のシーズヒータ１４の
電気容量は２ＫＷ１第１の基準電力は１．２ＫＷ、第２
の基準電力は２．９　Ｋ　Ｗであるので第２ノシースヒ
ータ１４がオフする直前の全供給電力は２．２　Ｋ　Ｗ
　（第２のシーズヒータ１４の電気容量き第１の基準電
力の和）となり、第２のシーズヒータ１４がオフして、
２ＫＷ減ってもすぐに第１のシーズヒータ１３への供給
電力を１．２ＫＷから２．２　Ｋ　Ｗに大きくすること
によってこの時に発生する出湯温度のアンダーシュート
を小さくできる。

また第１のシーズヒータ１３への供給電力が上昇しても
２．２　Ｋ　Ｗまでで第２の基準電力２．９　Ｋ　Ｗよ
り小さいので再び第２のシーズヒータ１４がオンするよ
うなことはなく第２のシーズヒータ１４のオン・オフが
繰返され出動温度が変動するようなことがない。−万第
２のシーズヒータ１４がオンする直前の全供給電力は２
．９　Ｋ　Ｗ　（第２の基準電力）であり第２のシーズ
ヒータ１４がオンして２ＫＷ増えてもすぐに第１のシー
ズヒータ１３への供給電力を２．９　Ｋ　Ｗから０．９
　Ｋ　Ｗに小さくすることによってこの時に発生する出
湯温度のオーバーシュートを小さくできる。

発明の効果 本発明は、電気容量の異なる２個のヒータのうち、電気
容量が大きく流出口側に位置する第１のヒータへの供給
電力は出湯温度と設定温度の偏差値が略零に保つように
制御し、もう一方の第２のヒータへの通電は定常状態で
は、オンかオフどちらかの連続であるので、ヒータの全
電気１ｆｉｔが大きくても、リップルが小さく安定した
出湯温度を得ることができ、しかも次のような効果も奏
する。

すなわち、電気容量の大きなヒータの一部をデユーティ
制御、残りは頻度の非常に少ないオン・オフ制御するの
で、ヒータの全電気容量をデユーティ制御するものに比
較して、フリッカ−現象が発生し、にくい。

また第１の基準電力は第１のヒータと第２のヒータの電
気容量差より小さな値であり第２のヒータがオフする直
前の全供給電力（第１の基準電力＋第２のヒータの電気
容量）が第１のヒータの電気容量を越えることがなく、
シたがって第２のヒータがオフした後すぐに第１のヒー
タへの供給電力を第２のヒータの電気容量の分だけ大き
くすることが可能であり、この吋発生する出湯温度のア
ンダーシュートを小さくできる。また第２の基準電力は
第２のヒータの電気容量と第１の基準電力の和より大き
な値であるので、第２のヒータがオフした後、第１のヒ
ータへの供給電力が増加するが、必ず第２の基準電力以
下であるため、再度第２のヒータがオンすることがなく
第２のヒータのオン・オフが繰返され出湯温度が変動す
るようなことがない。−万第２のヒータがオンする直前
の全供給電力は第２のヒータの電気容量より大きな値で
あり、したがって第２のヒータがオンした後すぐに第１
のヒータへの供給電力を第２のヒータの電気容量の分だ
け小さくすることが可能でありこの時に発生する出湯温
度のオーバーシュートを小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気瞬間湯沸器の熱交換器
ユニットの縦断面図を含む電子回路１、は同電気瞬間揚
部器の三角波電位と比例電位と、第１のヒータのオン・
オフの状態を示す図、第４図は同電気瞬間ＵＮｔ＋器の
三角波電位と第１の基準を位と第２の基準電位とデユー
ティ比の関係を示す因、第５図は設定温度を変えた時の
同電気瞬聞湯沸器の比例電位変化と第２のヒータのオン
・オフ状態を示す図、第６図は同電気瞬間勘部器と従来
の電気瞬間湯沸器の出湯特性図、第７因は従来の電気瞬
間＠部器の熱交換器ユニットの縦断面図を含む電子回路
図である。 ９・・・・・・タンク、１３・・・・・・第１のヒータ
（シーズヒータ）、１４・・・・・・第２のヒータ（シ
ーズヒータ＼ｌｅａ　　・・・・流入口、１７ａ・・・
・・・流出口、１８・・・・・・温度検出器（サーミス
タ）、１９・・・・・第１の半導体制御装置、２０・・
・・・・第２の半導体！ｌ＋ｌｌ　ｈ装置、２日・・・
・スイッチング素子（トライアック）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 ２６　　２に３　　、ｇ３ 第３図 時間（抛□ 第４図 吟閤（ｅ）− 第５図 時間（分）− 第６図 時開（δｅｃ）　　− 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水を供給する流入口および排出する流出口を有するタン
   クと、このタンク内には、導かれた水を加熱する第１の
   ヒータと第２のヒータがあり第１のヒータの電気容量は
   第２のヒータの電気容量より大きく第１のヒータは前記
   流出口に近い位置に設けられており、前記流出口近傍に
   設けられ流出口を流れる水温を検出する温度検出器と、
   この温度検出器からの検出信号を入力し検出温度と、設
   定温度を比較し、その偏差値に応じてトライアック等の
   スイッチング素子を点孤制御して偏差値を略零に保つよ
   うに前記第１のヒータへの供給電力を制御する第１の半
   導体制御装置と、前記第１のヒータの電気容量と第２の
   ヒータの電気容量の差より小さな値を第１の基準電力と
   し前記第１のヒータへの供給電力がこの第１の基準電力
   を下回った時には、前記第２のヒータへの通電をオフし
   、第１の基準電気容量と前記第２のヒータの電気容量の
   和より大きな値を第２の基準電力とし、前記第１のヒー
   タへの供給電力がこの第２の基準電力を越えた時には、
   第２のヒータへの通電をオンする第２の半導体制御装置
   を有する電気瞬間湯沸器。