JPS63286661A - 貯湯式温水器の水温検出センサ− - 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、深夜電力温水器のような貯湯式温水器にお
いて、貯湯槽内の温度及び貯湯レベルを検出するための
水温検出センサーに関する。

［従来の技術］ 従来の貯湯式電気温水器の典型的な構成を第５図に示し
ている（例えば、空気調和・衛生側Ｈｍ給排衛生編、改
訂第九版ＰＨ−９９，空気調和・衛生工学会編、昭和５
３年９月５日発行）。

第４図において、貯湯槽である缶体（１）には給水口（
３）から供給された水が満たされ、缶体（１）内の下部
に配置された電気ヒータ（２）によって水が加熱され、
缶体（１）内の上部から加熱昇温された湯が貯っていく
。この湯は缶体（１）の上部の出湯孔（４）から取り出
され、流出した湯と同量の水が給水口（３）から流入す
る。

従来の電気温水器の水温の検知は、サーミスタ等の感温
素子（７）を図のように缶体（１）の外周に貼付したり
、あるいは保護管に入れた感温素子を缶体（１）内に挿
入し、缶体（１）の特定の高さ位置における温度を検知
していた。図の従来では、感温素子（７）は缶体（１）
の最下部近くに配置されており、リード線（８）で測温
回路（６）に接続されている。

缶体（１）内の水は加熱されて上部から湯になっている
が、感温素子（７）のある位置まで設定温度以上の湯が
貯ると、測温回路（６）がその変化を検出し、電気ヒー
タ（２）への通電を停止する。また、湯が消費されて新
たな水が流入すると、感温素子（７）のある位置の温度
が下がり、測温回路（６）がその変化を検出し、電気ヒ
ータ（２）への通電を開始する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように従来の貯湯式温水器では、感温素子（７
）で缶体（１）の局部的な位置での温度を、検出する構
成であるため、この感温素子（７）の出力から缶体（１
）内にどの程度の二の湯が貯っているのかの情報を得る
ことはできない。そのため温水器の追い焚き制御などは
ごく単純な方式でしか行えなかった。

貯湯式温水器は、比較的能力の小さい熱源で長時間かけ
て缶体内の水を加熱昇温しでおき、例えば風呂の浴槽に
給湯する場合など、一時的に大量の湯を供給できるとこ
ろに特徴がある。そして、缶体内にどの程度の温度の湯
がどの程度貯っているのかを常に把握できれば、その情
報に基づいて出湯量の調整や追い焚きの制御を適切に行
うことで、非常に経済的な運用を図ることができる。し
かし従来の温度検出方式では上記情報を得ることができ
ない。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、缶体内にどの程度の温度の湯がどの程度
貯っているのかの情報（缶体内の温度分布情報）を簡単
な構成で検出できるようにした貯湯式温水器の水温検出
センサーを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ そこでこの発明では、帯状フィルムの表面に抵抗温度係
数の大きい金属薄膜層を一端から他端に向けて漸次幅広
に形成するとともに、この金属薄膜層の両端部分に抵抗
測定用の端子部を設け、この帯状フィルムを貯湯槽であ
る缶体の外表面に上記金属薄膜層の幅広端を下にして上
下方向に貼付する構成と゛した。

［作用］ 上記金属薄膜層の抵抗値は上記缶体内の温度分布に対応
して変化する。缶体内の温度分布は、給水−加熱一出湯
一給水一加熱という通常の動作の繰り返しの中では予想
された態様で変化する。従って、上記金属薄膜層の抵抗
値から缶体内の湯温及び湯量を推定することができる。

［実施例］ 第１図において、缶体（１）、電気ヒータ（２）、給水
口（３）、出湯孔（４）の構成は既に説明した第５図の
従来例と同じである。（５）が本発明に係る帯状の水温
検出センサーであり、缶体（１）の外表面に上下方向に
貼付されている。

このセンサー（５）の両端部がリード線（８）で測温回
路（６）に接続されている。

第２図に水温検出センサー（５）の詳細な構成を示して
いる。（１０）は帯状の高分子フィルムで、これの表面
に抵抗温度係数の大きな銅またはアルミニュウム等の金
属を上端から下端に向けて漸次幅広に形成し、この幅が
変化する帯状の蒸着金属層（９）の両端部分に端子部（
１１）　、　　（１２）を設け、ここにリード線（８）
を接続している。

ここで体積抵抗率がρ。、抵抗温度係数がα、長さが１
、断面積がａの細長い金属について、基Ｑ？Ｍ度に対す
る温度差がΔθのときの抵抗値Ｒは、次式（イ）で表さ
れる。

つまり、抵抗値Ｒは断面積ａに逆比例するため、上記金
属層（９）を薄膜状にして抵抗値を大きくすることによ
り、リード線（８）の抵抗等の影響を受けに＜＜、測温
回路（６）の製作が容易になるなど、センサーとしての
精度及び特性が向上する。なお、高分子フィルム（１０
）は電気絶縁層として有効に機能する。

金属層（９）の抵抗値から次のようにして缶体（１）内
の残湯量及び温度レベルを求めることができる。

第３図に示すように、缶体（１）内の全体が設定沸き上
げ温度θ　になっているときは、缶体（１）の全有効長
さしまで温度θ　になっており、蒸着金属層（９）の全
抵抗Ｒはθ　×Ｌで表さＳ れる面積に↓ヒ例する。缶体（１）の一部分が設定温度
θ　になっているときの全抵抗Ｒ１は、図の一点鎖線で
囲まれた部分の面積に比例する量で表される。これらの
抵抗値から、給水温度θ１ｎの水が缶体（１）全体に満
たされているときの全抵抗Ｒ１ｎに相当する値はθＩｎ
”　”で表される面積Ａ　に比例するので、このＲＩｎ
を上記Ｒ８及びＲ１から差し引いた値の比をとって、給
水温度に相当する熱量分を引いた全熱量にかければ、残
湯ＱＱ、！を求めることができる。従って、残湯量Ｑ、
は次式（ロ）または（ハ）で換算される。

ここで設定温度Ｑ　は８５℃または６０℃などと決めら
れており、その時の全抵抗値は（イ）式によって求まる
ので、Ｑ　も既知となる。また給水温度θ１ｎは年間を
通して比較的安定しているので、年間の平均温度で代表
させることにより、面積ＡＩｎに相当する抵抗値Ｒ１ｎ
を推定することができる。このように面積Ａ　に相当す
る抵抗値Ｒ１を測温回路（６）で１ｉｌｌｌ定し、さら
にその値から残湯ｍ　Ｑ　、！を求めることができる。

また残湯部分の温度レベルθｌは、設定温度及び給水温
度がわかっているので、（ロ）、（ハ）式のにおけるＱ
　の代りにθ　−θ　を、Ｑ、の代りにθ１−θ１ｎを
ｓ　　　　　ｉｎ 代入することによって求められる。

次に、蒸着金属層（９）の幅を上部から下部に向けて大
きくした理由について、第４図を用いて説明する。

第４図の縦軸の抵抗は単位長さ当りの値で、γ　は沸き
上げ温度θ　に相当し、γ１ｎは給水温Ｓ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　Ｓ度θＩｎに相当する抵抗値
である。蒸着金属層（９）の幅から上部から下部に向け
て大きくなっているので、！−０に相当する缶体（１）
上部の抵抗値は大きく、下部にいくに従って抵抗値は小
さくなっている。このため（イ）式から明らかなように
、任意の位置における抵抗は長さｌに比例するので、１
の小さいところ、すなわち缶体（１）の上部においては
長さに対する抵抗の変化率は大きくなり、その抵抗値か
ら演算によって求まる温度の変化率も大きくなる。この
ことは、測温回路（６）における抵抗値の温度換算の精
度が高くなることを意味する。

貯湯式温水器では、缶体全体に温水を貯めておくことは
放熱損失を増大させるので。できるだけ利用に供する缶
体上部の温度を設定以上に保っておくことが常用である
。このため、缶体上部における冷水と温水の境の位置及
び湯温を高精度に検出することは、実用上極めてを効と
なる。

なお、上記実施例では金属を蒸着した高分子フィルムを
用いたが、アルミニュウム箔のような帯状の金属薄膜を
用いても良い。また、温水器の加熱源には電気ヒータの
他、ガスや石油の高温燃焼ガスによるヒータもある。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明にあっては、金属
薄膜層を形成した帯状フィルムを缶体の外表面に上下方
向に貼付して水温検出センサーとするので、金属薄膜層
の抵抗値から缶体内にどの程度の温度の湯がどの程度貯
っているかという情報を得ることができ、この情報によ
って貯湯式温水器の合理的、経済的な運用を図ることが
できる。

特に、金属薄膜層の幅を上部から下部に向けて大き−く
したので、実際上重要な意味をもつ缶体上部について測
定精度がより高くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した電気温水器の概略構成図、第
２図は本発明の一実施例による水温検出センサーの概略
構成図、第３図と第４図は同センサーによる測定原理の
説明図、第５図は従来の電気温水器の概略構成図である
。 図において、（１）は缶体、（２）は電気ヒータ、（３
）は給水口、（４）は出湯孔、（５）は本発明の水温検
出センサー、（６）は測温回路、（７）は従来の感温素
子、（８）はリード線、（９）は蒸着金属層（金属薄膜
層）、（１０）は帯状フィルム、（１１）、　　（１，
２）は端子部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （他　２名） 第１図 ご２　因 第３　図 ｌ　　　長　　さ 第４図 ６　長さく　ｍ　）Ｌ 第、５図 手続補正書　、自発。 １・事件の表示　　　特願昭　６２−１２２１１５号２
、発明の名称 貯湯式温水器の水温検出センサー ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、ｆ（埋入 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状フィルムの表面に抵抗温度係数の大きい金属
   薄膜層を一端から他端に向けて漸次幅広に形成するとと
   もに、この金属薄膜層の両端部分に抵抗測定用の端子部
   を設け、この帯状フィルムを貯湯槽である缶体の外表面
   に上記金属薄膜層の幅広端を下にして上下方向に貼付す
   ることを特徴とする貯湯式温水器の水温検出センサー。