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技術 温水器

出願人 TOTO株式会社
発明者 岸本匠示
出願日 2015年9月28日 (3年9ヶ月経過) 出願番号 2015-189587
公開日 2017年4月6日 (2年3ヶ月経過) 公開番号 2017-067309
状態 特許登録済
技術分野 貯湯式加熱器の制御
主要キーワード 過熱ヒータ 手動復帰式 バイメタルサーモスタット ヒータ停止 バイメタル式 保温用ヒータ 自動復帰式 動作停止後
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

温水器の過剰な温度上昇を確実に抑制しながら、正常状態復帰した場合自動的にヒータが動作可能である温水器を提供するものである。

解決手段

本発明では、温水タンク内の温度に応じて動作するサーモスタットと、サーモスタットを加熱する保温ヒータを備え、サーモスタットが所定の第一温度未満の時は加熱ヒータ電流を流すように動作し、サーモスタットが所定の第一温度以上になると加熱ヒータへの接続を遮断し、保温ヒータに通電することを特徴とする。

概要

背景

従来から、貯湯式の温水器において、水が供給されていない状態でヒータが動作し続ける所謂空焚きや、温度制御部のトラブルによる過剰な温度上昇を防止する(過昇防止)ために、バイメタル式サーモスタットを用いて所定条件時にヒータを停止するような機構が知られている。(例えば、特許文献1)

しかしながら、単純にバイメタル式のサーモスタットを設置しただけでは、ヒータ停止後に一定時間が経過して自然と温度が低下してしまうと、再度過剰な温度上昇が発生してしまう恐れがあった。そのために、特許文献2に記載のバイメタル式のサーモスタットにおいては、保温ヒータを内蔵することで、バイメタル式のサーモスタットの温度下降を抑制して、ヒータ停止状態を維持させるように構成されている。しかしながら、特許文献2に記載の発明では、通常時にも保温ヒータに電流が流れる構成となっている為、発熱してしまい、バイメタルが動作してしまう恐れがあると考えられる。

また、サーモスタットの動作時にも保温ヒータを介して、ヒータに電流が流れてしまう。このため、温度制御部のトラブルで過剰な温度上昇に至った場合は、ヒータの動作を停止できない恐れがある。また、空焚きによる温度上昇の場合には、温水器全体が冷却されると温度制御部が再度ヒータを動作させてしまい、空焚きが繰り返される恐れがあった。

その他に、手動復帰式のサーモスタットも知られているが、多くの場合は取り合い制約上、外部から操作しにくい場所に設置する必要があるため、使い勝手が悪いものとなってしまっていた。

概要

温水器の過剰な温度上昇を確実に抑制しながら、正常状態復帰した場合自動的にヒータが動作可能である温水器を提供するものである。 本発明では、温水タンク内の温度に応じて動作するサーモスタットと、サーモスタットを加熱する保温ヒータを備え、サーモスタットが所定の第一温度未満の時は加熱ヒータに電流を流すように動作し、サーモスタットが所定の第一温度以上になると加熱ヒータへの接続を遮断し、保温ヒータに通電することを特徴とする。

目的

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、温水器の過剰な温度上昇を確実に抑制しながら、正常状態に復帰した場合自動的にヒータが動作可能である温水器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

温水タンクと、前記温水タンク内の水を加熱する加熱ヒータと、前記加熱ヒータの動作を制御する温度制御部と、前記温水タンク近傍に設けられ、前記温水タンク内部の温度に応じて動作するサーモスタットと、前記サーモスタットを加熱する保温ヒータを備え、前記サーモスタットが所定の第一温度未満では、前記加熱ヒータに電流を流すように動作し、前記サーモスタットが所定の第一温度以上になると、前記加熱ヒータとの接続を遮断し、保温ヒータに電通することを特徴とする貯湯式温水器

請求項2

所定の第一温度よりも高温の所定の第二温度以上になると電流を遮断する手動復帰式サーモスタットが前記サーモスタットとは別途設けられていることを特徴とする請求項1に記載の貯湯式温水器

請求項3

前記サーモスタットが、サーモスタットケースと、前記サーモスタットケースから夫々外部に露出した第一の端子、第二の端子、第三の端子と、前記所定の第一温度で動作するバイメタルと、前記第一の端子と電気的に接続された第一の接点と、前記第二の端子と電気的に接続された第二の接点と、前記第三の端子と電気的に接続された第三の接点と、前記第二の接点を、前記第一の接点に向かって付勢するばねと、を備え、前記保温ヒータは、前記第三の端子と前記第三の接点との間に設けられ、前記第三の接点は、前記第二の接点をはさんで、前記第一の接点と相対する位置に設けられ、前記バイメタルが反転動作時に、前記第二の接点を前記第一の接点から引き離し、前記第三の接点へ接触する方向へ押圧するピンを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の貯湯式温水器

請求項4

サーモスタットケースと、前記サーモスタットケースから夫々外部に露出した第一の端子、第二の端子、第三の端子と、前記所定の第一温度で動作するバイメタルと、前記第一の端子と電気的に接続された第一の接点と、前記第二の端子と電気的に接続された第二の接点と、前記第三の端子と電気的に接続された第三の接点と、前記第三の端子と、前記第三の接点との間に、電気的に接続された保温ヒータと、前記第二の接点を、前記第一の接点に向かって付勢するばねと、を備え、前記第三の接点は、前記第二の接点をはさんで、前記第一の接点と相対する位置に設けられ、前記バイメタルが反転動作時に、前記第二の接点を前記第一の接点から引き離し、前記第三の接点へ接触する方向へ押圧するピンを備えることを特徴とするサーモスタット

技術分野

0001

本発明は、温水器係り、特に空焚きを抑制する温水器に関する発明である。

背景技術

0002

従来から、貯湯式の温水器において、水が供給されていない状態でヒータが動作し続ける所謂空焚きや、温度制御部のトラブルによる過剰な温度上昇を防止する(過昇防止)ために、バイメタル式サーモスタットを用いて所定条件時にヒータを停止するような機構が知られている。(例えば、特許文献1)

0003

しかしながら、単純にバイメタル式のサーモスタットを設置しただけでは、ヒータ停止後に一定時間が経過して自然と温度が低下してしまうと、再度過剰な温度上昇が発生してしまう恐れがあった。そのために、特許文献2に記載のバイメタル式のサーモスタットにおいては、保温ヒータを内蔵することで、バイメタル式のサーモスタットの温度下降を抑制して、ヒータ停止状態を維持させるように構成されている。しかしながら、特許文献2に記載の発明では、通常時にも保温ヒータに電流が流れる構成となっている為、発熱してしまい、バイメタルが動作してしまう恐れがあると考えられる。

0004

また、サーモスタットの動作時にも保温ヒータを介して、ヒータに電流が流れてしまう。このため、温度制御部のトラブルで過剰な温度上昇に至った場合は、ヒータの動作を停止できない恐れがある。また、空焚きによる温度上昇の場合には、温水器全体が冷却されると温度制御部が再度ヒータを動作させてしまい、空焚きが繰り返される恐れがあった。

0005

その他に、手動復帰式のサーモスタットも知られているが、多くの場合は取り合い制約上、外部から操作しにくい場所に設置する必要があるため、使い勝手が悪いものとなってしまっていた。

先行技術

0006

特開2001−116361
実登3049311

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、温水器の過剰な温度上昇を確実に抑制しながら、正常状態復帰した場合自動的にヒータが動作可能である温水器を提供するものである。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するための本発明においては、温水タンクと、前記温水タンク内の水を加熱する加熱ヒータと、前記加熱ヒータの動作を制御する温度制御部と、前記温水タンク近傍に設けられ、前記温水タンク内部の温度に応じて動作するサーモスタットと、前記サーモスタットを過熱するサーモスタット保温用ヒータを備え、前記サーモスタットが所定の第一温度未満では、前記過熱ヒータに電流を流すように動作し、前記サーモスタットが所定の第一温度以上になると、前記加熱ヒータとの接続を遮断し、保温ヒータに電通することを特徴とする。
このような本発明によれば、サーモスタットの動作を二極式の純粋な入切だけでなく、三極式とすることによって通常時には保温ヒータに電流が流れない構成とすることができるようになる。このため、保温ヒータの加熱によるサーモスタットの誤動作を抑制することが可能となる。また、サーモスタット動作時には加熱ヒータとの接続が遮断される為、温度制御部が故障した場合も確実にヒータを停止させることができ、空焚きが繰り返し行われることも防止することが出来るようになる。

発明の効果

0009

また、本発明においては、好ましくは更に所定の第一温度よりも高温の第二温度以上になると電流を遮断する手動復帰式サーモスタットが前記サーモスタットとは別途設けられている。
このように構成することによって、万が一サーモスタットが故障(保温ヒータの故障や、バイメタルの破損など)した場合であっても、手動復帰式のサーモスタットによって、過剰な温度上昇を防止することが可能となる。また、手動復帰式のサーモスタットの作動温度(第二温度)を、自動復帰式のサーモスタットの作動温度(第一温度)よりも高温にすることで、自動復帰式のサーモスタットが動作した場合には、通常運転への復帰に手動操作を必要としない。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施例における貯湯式温水器1の電源オフ時の概略図
本発明の実施例における貯湯式温水器1の電源オン時の概略図
本発明の実施例における貯湯式温水器1が所定温度に達した際の概略図
本発明の実施例における空焚き防止バイメタルサーモスタット8の所定温度未満の状態の概略図
本発明の実施例における空焚き防止バイメタルサーモスタット8の所定温度以上の状態の概略図
本発明の実施例における貯湯式温水器1が空焚きされた際の概略図
本発明の実施例における貯湯式温水器1が空焚き時に空焚き防止バイメタルサーモスタット8が動作しなかった際の概略図

実施例

0011

図1に本発明の実施例における貯湯式温水器1の概略図を示す。貯湯式温水器1は図示していない給水源と接続された温水タンク2を有しており、この温水タンク2内部には加熱ヒータ4が備えられている。主電源10を入れることによって、図2に示すようにAC電源3からこの加熱ヒータ4へ電流が流れ、温水タンク2内部に貯留した水を加熱することで湯を生成する仕組みとなっている。加熱された湯は温水タンク2から、図示していない外部の水栓装置などに供給されることによって、利用される。

0012

温水タンク2の近傍には温調用バイメタルサーモスタット6(温度制御部)が設けられている。この温調用バイメタルサーモスタット6は、所定の温度(例えば60℃)に達すると、図3に示すように二点間の電気的接続を遮断する。これにより、加熱ヒータ4の動作は停止し、温水タンク2内部の水の温度上昇は停止する。

0013

加熱ヒータ4の動作停止後、一定時間が経過することによって、温水タンク2内部の水が所定温度(例えば50℃)以下となると、温調用バイメタルサーモスタット6は、二点間の電気的接続を復元図2)するように構成されている。これにより、加熱ヒータ4が再度動作を開始して、温水タンク2内部の水の温度が上昇しはじめる。この動作を繰りかえすことによって、温水タンク2内部の温度は常に一定に保たれる仕組みとなっている。

0014

しかしながら、給水源からの給水が絶たれている、温水タンク2に漏水が生じているなどの様々な事情で温水タンク2が空、若しくは極端に水量が少ない状態となってしまうと、加熱ヒータ4が動作した際に所謂空焚きの状態となり、急激に温水タンク2内部の温度が上昇してしまう恐れがある。このときも、温調用バイメタルサーモスタット6は動作するため、一時的に加熱ヒータ4は停止されるが、温度が低下すると再度、空焚きの状態となってしまう。

0015

本発明において、空焚きや何らかの異常が発生し、温水タンク2内部の温度が過剰に上昇することを抑制するために、温水タンク2近傍に空焚き防止バイメタルサーモスタット8が設けられている。

0016

この空焚き防止バイメタルサーモスタット8は、第一の端子81、第二の端子82、第三の端子83の三つの端子を有しており、第一の端子81は主電源10を介してAC電源3に、第二の端子82は温調用バイメタルサーモスタット6及び加熱ヒータ4を介してAC電源3に、第三の端子83は温調用バイメタルサーモスタット6及び加熱ヒータ4と並列に設けられた並列回路14を介してAC電源3に接続されている。

0017

空焚き防止バイメタルサーモスタット8の詳細を図4に示す。空焚き防止バイメタルサーモスタット8は全体がサーモスタットケース80で被われており、前述した第一の端子81、第二の端子82、第三の端子83の三つの端子が外部に露出している。

0018

第一の端子81はサーモスタットケース80内部の第一の接点811と、第二の端子82はサーモスタットケース80内部の第二の接点821と、第三の端子83はサーモスタットケース80内部の第三の接点831と、夫々電気的に接続されている。第一の接点811は板バネ812の先端に設けられており、板バネ812によって、第二の接点821へ向かって付勢され、第一の接点811と第二の接点821は電気的に接続されている状態となっている。このため、第一の端子81と第二の端子82との間に、図4中点線で示したような電気回路が形成されている。

0019

第一の接点811を挟んで、第二の接点821と相対する位置に第三の接点831が設けられている。この第三の接点831は保温ヒータ86を介して、第三の端子83と電気的に接続されている。定常状態においては、第三の接点はいずれの端子とも電気的に接続されていない為、保温ヒータ86に電流は流れない。この保温ヒータ86は、温度が上がるにつれ電気抵抗値が正の係数をもって変化する、所謂PTC特性を有するヒータである。つまり、温度が上がると電気が流れにくくなり、発熱量が抑えられる。これにより、電気を流し続けてもある一定の温度で安定する性質を有している。

0020

また、サーモスタットケース80内部にはバイメタル84が設けられている。このバイメタル84は、熱膨張率の異なる二種以上の金属板張り合わせたもので、温度変化によって屈折する方向が変化する特性を有している。所定の第一温度(例えば80℃)未満のときは図4に示すようにサーモスタットケース80外部向かって凸となるような方向に屈折している。

0021

所定の第一温度(例えば80℃)に達した際の空焚き防止バイメタルサーモスタット8の詳細を図5に示す。バイメタル84が屈折方向を変えて、サーモスタットケース80の内部方向へ凸となるような形状となる。このとき、内部に配置されたピン842を介して、板バネ812を図中上方向に向かって押し上げる形となる。これにより、第一の接点811と第二の接点821との電気的な接続が遮断されると同時に、第一の接点811が第三の接点831と電気的に接続されることになる。つまり、第一の端子81と第三の端子83が電気的に接続されることになる。

0022

第一の端子81と第三の端子83との間に電気が流れるようになると、保温ヒータ86にも電気が流れ、発熱が開始される。以後は、この保温ヒータ86の発熱により、バイメタル84の屈折方向が維持され、第一の端子81と第三の端子83との間が電気的に接続され続けることとなる。

0023

空焚き防止サーモスタット8が作動した際の貯湯式温水器1の概略図を図6に示す。第一の端子81と第二の端子82との電気的接続が遮断され、変わりに第一の端子81と第三の端子83とを接続する電気回路が形成される。つまり、図6太線で示した回路に電気が流れることとなる。この状態においては、加熱ヒータ4には電気が流れず、並列に設けられた並列回路14を介して電気が流れることになる。つまり、温水タンク2の加熱は停止された状態である。一方で、保温ヒータ86には電気が流れている為、空焚き防止バイメタルサーモスタット8および内部のバイメタル84の温度は維持され、再度加熱ヒータ4に電気が流れて作動してしまうことを防止できる。

0024

一方で、主電源10を切ると、保温ヒータ86への電気の供給も停止される。この状態で時間が経過、もしくは温水タンク2への給水が行われるとバイメタル84の温度も低下して、所定の第二温度(例えば70℃)を下回り、定常状態へと復帰する。つまり、特別な操作を必要とせずに、主電源10を切る、もしくは温水タンク2への給水を行うだけで通常状態へと復帰することが出来る。

0025

貯湯式温水器1はさらに、バックアップの手動復帰式サーモスタット12を備えている。これは空焚き防止バイメタルサーモスタット8が、経年劣化などの何らかの事情で動作しなくなった際の文字通りバックアップとして設けられている。手動復帰式サーモスタット12は所定の第一温度(例えば80℃)よりも高温の、所定の第三温度(例えば90℃)になった際に電気的に遮断するように構成されている。この手動復帰式サーモスタット12は、所定の第三温度(例えば90℃)未満となった場合にも、温調用バイメタルサーモスタット6のように自動的に復帰するようには構成されていない。つまり、使用者が異常に気付いて、能動的に操作しないかぎりは加熱ヒータ4が動作することがないように構成されている。

0026

1…貯湯式温水器
2…温水タンク
3…AC電源3
4…加熱ヒータ
6…温調用バイメタルサーモスタット(温度制御部)
8…空焚き防止バイメタルサーモスタット(サーモスタット)
80…サーモスタットケース
81…第一の端子
811…第一の接点
82…第二の端子
821…第二の接点
83…第三の端子
831…第三の接点
84…バイメタル
86…保温ヒータ
10…主電源
12…手動復帰式サーモスタット

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