JPS63297965A - 貯湯式温水器の水温検出装置 - 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、深夜電力等を利用して缶体内の水を加熱昇
温し、給湯に供する電気温水器などの貯湯式温水器に関
するものであり、特に、その缶体内の残湯量及びその温
度レベルを検出する水温検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 貯湯式温水器は、安価な深夜電力等を利用して給湯に供
する温水を沸かしておき、昼間にその温水を使用するい
わゆる深夜電力温水器が一般的に使用されている。その
他にもガスあるいは石油を熱源とする貯湯式温水器も実
用化されている。

この貯湯式温水器は、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ておき、例えば風呂の浴
槽に給湯するときなど、一時的に大量の熱量が放出され
る場合に対応できるところに特徴がある。

一方、このために、缶体内にどの程度の温度と量の湯が
残っているかを常に検出し、出湯量の調整あるいは追焚
き的な動作を行わせる必要がある。

従来の貯湯式温水器の温水温度の検出は、サーミスタ等
の感温素子を缶体の外周に貼付あるいは感温センサーを
内蔵する保護管を缶体内に挿入し、特定位置の温水温度
の検出を行っていた。

第５図は、例えば空気調和・衛生便覧■給排水・衛生編
、改訂第九版ｐｍ−９９空気調和・衛生工学全編　昭和
５３年９月５日に示される貯湯式温水器の構成を示す概
要図であり、図において、（１）は缶体、（２）は電気
ヒータ、（３）は給水孔、（４）は出湯孔、（６）は温
度検知器、（７）は感温素子、（８）は導線である。

次に動作について説明する。給水口（３）から供給され
る水は缶体（１）内に満杯になり、缶体（１）の下部に
取り付けられた電気ヒータ（２）によって加熱昇温され
る。昇温された湯は浮力によって缶体（１）内下部に上
昇するので、缶体（１）内の上部から湯が貯７ていく。

この湯が缶体（１）内下部に取り付けられた感温素子（
７）のところまで到達すると、感温素子（７）からの信
号を受けて温度検知器（６）で温度に換算する演算を行
い、缶体（１）内には易が十分に満たされたものとして
、すなわち、沸き上ったものとして電気ヒータ（２）を
、温度検知器（６）からの信号によってＯＦＦする。

このように感温素子（７）は設定部の水温を検出すると
同時に缶体（１）内の水の沸騰防止の役目もはたすこと
ができる。

給湯のため、出湯孔（４）から貯湯されていた湯が流出
すると、同量の水が給水孔（３）から流入することにな
り、給水温度レベルの冷水の面は給湯が行われると従っ
て缶体内を上昇していく。

しかるに、感温素子（７）は缶体内の下部に配設されて
いるため、この冷水の温度を感知しているが冷水面の位
置ひいては使用に供される湯量がどの程度缶体内に貯溜
しているかを感知することができない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の貯湯式温水器の水温検出装置は以上のように構成
されているので、感温素子は局部的な位置の温度を検知
するのみであり、あとどの程度の量の湯が使用できるか
の残湯量予測、残湯の温度レベルの推定、何時追い焚き
を行ったら経済的に有利かなどの制御機能を盛り込むこ
とが困難であるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、缶体の中にどの程度の湯が残っているか、そ
の湯の温度レベルがどの程度になっているかを検出でき
る貯湯式温水器の水温検出装置を得ることを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る貯湯式温水器の水温検出装置は、温度に
よる電気抵抗変化率の大きい金属を帯状の高分子フィル
ム上に両端部の幅を中央部に比べて狭く蒸着して形成し
た水温検出センサーを、缶体の上部から下部に至る長さ
で缶体外表面に貼付し、前記水温検出センサーの両端部
の幅の狭い金属蒸着部と幅の広い金属蒸着部の電気抵抗
値を検知するようにしたものである。

［作用］ この発明における水温検出センサーの金属蒸着部は、温
度の上昇にほぼ比例して電気抵抗値が上昇し、また、温
度によってその電気抵抗値も定まっているので、その金
属蒸着部の両端の電気抵抗値を温度検知器で温度に換算
することにより、缶体内の残湯量及びそのときの残湯温
度レベルの推定を可能とする。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を前記第５図と同一部分に同
一符号を付した第１図について説明する。

第１図において、（５）は水温検出センサーであり、こ
の水温検出センサー（５）は缶体（１）の上部から下部
に至る長さで該缶体の外側面に貼付されている。

第２図は水温検出センサー（５）の詳細を示したもので
、第２図において、（９）はアルミニウム、鋼などの金
属蒸着部、（１０）は帯状の高分子フィルム、（１１）
　、　　（１２）　、　　（１３）　。

（１４）は導線（８）との半田接合を容易にするために
、金属蒸着面に積層した導線接合部、（１５）、　　（
１６）は金属蒸着部（９）の幅を中央部より狭くした両
端部の幅の狭い部分である。

次に動作について説明する。通常、金属蒸着部（９）は
温度が上昇すると、その電気抵抗値Ｒはほぼ温度に比例
して増大する性質を有しており、（１）式で表される。

ここで、ρ。は体積抵抗率、αは金属蒸着部の抵抗温度
係数、ｌは金属蒸着部の長さ、ａは金属蒸着部の断面積
、Δθは温度差である。

上式に示すように、電気抵抗値Ｒは金属蒸着部の長さに
比例し、その断面積に逆比例するため、金属蒸着部（９
）のように薄い膜状にして電気抵抗値を増大させること
により、導線（８）の電気抵抗値の影響を少なくし、温
度検知器（６）の製作を容易にできるなど、水温検知セ
ンサーとじての精度向上及び特性の向上が図れるもので
ある。

また、高分子フィルム（１０）の表面に金属を蒸着させ
ることにより、高分子フィルム（１０）が金属蒸着部（
９）と缶体（１）との間の電気絶縁性を良好に保つこと
になり、特別に電気絶縁材を介在させる必要がない。

このような、−水温検知センサー（５）を缶体（１）の
外側面に、その上部から下部に至るまでの長さに貼付す
ることによって、缶体上部から下部に至るまでの温度分
布を検出することができる。

また、帯状の高分子フィルム上に蒸着した金属の上下端
部の幅を中央部の幅よりも狭くしているので、缶体上部
の温度及び缶体下部の温度を正確に検出できる。

次に金属蒸着部（９）の電気抵抗値Ｒから缶体内の残湯
量及び残湯温度の換算する方法を、第４図について説明
する。缶体（１）全体が設定沸き上げ温度θ　になって
いるときは、導線接合部（１１）と同（１２）の間の距
離に相当する缶体（１・）の全有効長さＬまで温度θ　
になっており、金属蒸着部（９）の導線接合部（１１）
と同（１２）の間の全電気抵抗値Ｒはθ　×Ｌで表され
Ｓ る面積に比例する。

缶体（１）の一部分が設定温度θ　になっているとき°
の全電気抵抗値Ｒ＝ｅは、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。

これらの電気抵抗値から、給水温度θ１ｏの水が缶体（
１）全体に満たされているときの全電気抵抗値Ｒに相当
する値は、θ１ｎｘＬで表される面ｎ 積Ａ６に比例するので、この全電気抵抗値Ｒ１ｎをｎ 上記全電気抵抗値Ｒ及び同Ｒ１から差しひいた値の比を
とって、給水温度に相当する熱量分を引いた全熱ｆｆ１
Ｑ　　にかければ、（２）式によって残湯ｍ　Ｑ　、！
を求めることができる。

ここで、全熱ｆｆ１Ｑ　　は沸き上げ設定温度が例えば
８５℃あるいは６０℃などと決められているので、その
ときの全電気抵抗値は前記（１）式にその温度の物性値
及び金属蒸着部（９）の断面積、長さから求められるの
で既知である。

更に、導線接合部（１１）と同（１３）の間及び導線接
合部（１２）と同（１４）の間の電気抵抗値を検知する
ことによって、（１）式から缶体上部の温度及び缶体下
部の温度を推定する。この缶体上部の温度及び缶体下部
の温度推定値を用いて、面積Ａ１ｎに相当する電気抵抗
値Ｒ１ｎを推定することができる。

このように、面積Ａ、！に相当する電気抵抗値Ｒ，！は
、温度検知器（６）に内蔵する抵抗測定部で検知するこ
とにより求められるので、残湯量ＱＪｌを前記（２）式
により求めることができる。

また、残湯温度Ｑ、は、設定温度及び給水温度がわかっ
ているので、前記（２）式における全熱ｍＱ　　０代り
にＱ’−Ｑ、、残湯量Ｑ、！の代りにＳ　　　　　　　
　　　　　Ｓ　　　　　　ＩｎＯ２−０１ｎを代入する
ことによって求められる。

以上のように、水温検知センサーが缶体上部から下部ま
で貼付されていれば、缶体的全域に亘ろ水温の分布が、
水温検知センサー（５）の電気抵抗値から残湯量を求め
ることができる。

第４図は第３図に示すように、両端部の幅を中央部より
狭くして、その両端部の電気抵抗値から缶体上部（沸き
上げ温度）及び缶体下部（給水温度）の温度を推定する
ために、金属蒸着部（９）の長さと単位長さ当りの電気
抵抗値との関係を分り易く説明した図であり、残湯が缶
体上部＜１−０）から１までの距離の位置のところまで
有る状況を一点鎖線で示している。

金属蒸着部（９）の上部に構成した幅の狭い部分（１５
）であって、導線接合部（１１）と同（１３）の間の電
気抵抗値「　は、中央部より幅の狭い分だけ電気抵抗値
ｒ１ｎが大きく、この間の電気抵抗値から換算する温度
の検出精度を向上させることかできる。

同様に缶体下部の温度も導線接合部（１２）と同（１４
）間の幅の狭い部分（１６）の電気抵抗値ｒ　を検知す
ることによって、温度の検出精度を向上させることがで
きる。

なお、上記実施例では、金属を蒸着した高分子フィルム
を水温検出センサーとしたが、アルミ箔のように薄い金
属箔によっても代用が可能である。

また、加熱源として電気ヒータを用いた例について説明
したが、電気ヒータの代りに、ガスまたは石油の高温燃
焼ガスを内部に通す熱焼管を設置してもよい。

貯湯槽缶体材が比較的熱退避率の大きいもので構成され
ているものについても前記水温検出センサーを缶体外表
面に貼付することによって残湯量あるいはその残湯温度
を推定できることは勿論である。

また、上記実施例では、金属蒸着部の上下端部の幅を狭
くして缶体上部及び缶体下部の温度を検出しているが、
沸き上り温度として設定値を予め決めておけば、缶体上
部の温度は検知できないが、沸き上げ設定温度及び缶体
下部の温度推定値から、残湯量及びその残湯温度を推定
することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、温度による電気抵抗
変化の大きい金属を帯状の高分子フィルムに両端部の幅
を中央部に比べて狭くなるように蒸着して形成した水温
検知センサーを、温水器缶体の外側面に上部から下部に
至る長さで貼付して、その金属蒸着部の電気抵抗値を測
定するように構成した°ので、缶体内の残湯量を検知す
ることができるとともに金属蒸着部の幅の狭い上下端部
で沸き上げ温度及び給水温度を検知することができ、貯
湯式温水器の残湯制御、湯温制御などを経済的に行うこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による水温検出装置を備え
た貯湯式温水器の構成図、第２図は水温検出センサーの
詳細図、第３図及び第４図は水温検出センサーの電気抵
抗値変化に基づいて缶体内の残湯量と缶体上部の沸き上
げ温度及び缶体下部の給水温度を推定する説明図、第５
図は従来の水温検出装置を備えた貯湯式温水器の構成図
である。 図において、（１）は缶体、（５）は水温検出センサー
、（８）は導線、（９）は金属蒸着部、（１０）は高分
子フィルム、（１１）〜（１４）は導線接合部、（１５
）　、　　（１６）は金属蒸着部の幅の狭い両端部であ
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 第２図 第３図 長　　さ 第４図 長　　さ 第５図 １・事件の表示　　　特願昭　、。−１３３６３゜号住
　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、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５
、ｈｌｉ正の対象 明細書の発明の詳細な説明の化 ６、補正の内容 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）缶体内の水を加熱昇温して給湯に供する貯湯式温
   水器において、温度による電気抵抗変化率の大きい金属
   を帯状の高分子フィルム上に両端部の幅を中央部に比べ
   て狭く蒸着して形成した水温検出センサーを、前記缶体
   外側面に上部から下部に至る長さで貼付したことを特徴
   とする貯湯式温水器の水温検出装置。
2. （２）水温検出センサーは、帯状の高分子フィルムの両
   端部の幅の狭い金属蒸着部と中央部の幅の広い金属蒸着
   部境界部に、信号取り出し用導線の半田接合容易な金属
   を積層蒸着して導線接合部を形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の貯湯式温水器の水温検
   出装置。
3. （３）水温検出センサーは、蒸着金属として、銅・アル
   ミニウム等外気の雰囲気において耐触姓の高い金属を使
   用したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の貯湯式温水器の水温検出装置。