JPH0970353A - 電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストが安く、かつ小さい回路基板で済み、
かつ電源回路内の部品が故障した時に異常である事を報
知する電気湯沸かし器を提供する。 【解決手段】 交流電源に直列接続された整流素子と平
滑用コンデンサーとヒーターと、平滑用コンデンサーに
各々接続されたスイッチング部と電圧検出部と、電圧検
出部に接続されかつ報知手段に接続された制御部とを備
え、電圧検出部が平滑用コンデンサーの所定値を越える
両端電圧を検出すると、報知手段が異常である事を報知
する様に制御部が制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は湯を沸かす電気湯沸
かし器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このタイプの湯沸かし器は例えば
特公平６−８５７３６号公報に開示されている。この公
報によると、交流電源にリレーとヒーターが直列接続さ
れ、交流電源に電源回路を介して制御部（マイクロコン
ピュータ）が接続されている。また温度センサーの入力
により、制御部から制御信号がリレーに出力している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの湯沸かし器
では、制御部用に電圧変動が少ない低電圧の直流電圧が
要求されるため、上述の電源回路はトランスと整流回路
と平滑回路を必要とし、コスト高になる第１の欠点があ
る。

【０００４】そのため回路基板上に酸化金属抵抗を配置
し、交流電源を降圧させる手段ではこの抵抗が回路基板
上に大きなスペースを必要とし、かつ抵抗の発熱量が大
きい第２の欠点がある。

【０００５】そこで本発明者はヒーターに整流素子と平
滑用コンデンサーを接続し、平滑用コンデンサーに制御
素子を接続した。そして、平滑用コンデンサーの両端電
圧に応じて制御素子をスイッチングさせ、平滑用コンデ
ンサーの両端電圧を安定化し電源回路を構成した。しか
し万一例えば制御素子がオープンモードで故障した場
合、平滑用コンデンサーの両端電圧は設定値を越え、電
源回路内で設定値を越える電流が流れるため、各部品お
よび回路基板が発熱する第３の欠点がある。

【０００６】故に本発明はこの様な従来の欠点を考慮し
て、コストが安く、かつ小さい回路基板で済み、かつ電
源回路内の部品が故障した時に異常である事を報知する
電気湯沸かし器を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、交流電源に直列接続された整流素子と平
滑用コンデンサーとヒーターと、平滑用コンデンサーに
各々接続されたスイッチング部と電圧検出部と、電圧検
出部に接続されかつ報知手段に接続された制御部とを備
え、電圧検出部が平滑用コンデンサーの所定値を越える
両端電圧を検出すると、報知手段が異常である事を報知
する様に制御部が制御するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１と図２に従い説明する。図１は本実施の形態に係る電
気湯沸かし器の断面図、図２はその電気湯沸かし器の電
気回路図である。これらの図に於て、フレーム１は円筒
状のものであり、容器２はフレーム１に内装された有底
筒状のものである。ヒーターセット３は水等を収納する
容器２の底部に密着して取付けられた湯沸かし用ヒータ
ー４とヒーター（保温用）５からなる。裏蓋６はフレー
ム１の下部に固定され、容器２の底壁との間に収納空間
７が設けられている。

【０００９】給湯パイプ８は一端が容器２に連通し他端
がフレーム１の外に導出している。給湯ポンプ９は給湯
パイプ８の経路に位置し、収納空間７内に配置固定さ
れ、直流モーター１０により駆動される。収納ボックス
１１は湯沸かしヒーター４とヒーター５と給湯ポンプ９
の制御を行う制御部品を収納している。

【００１０】温度センサー１２は容器２の外底面に密着
して取付けられ、蓋体１３はフレーム１の上部に開閉自
在に設けられ、通路１３ａは容器２内の蒸気の通路であ
る。給湯スイッチ１４は本体前面の上部に設けられ、再
沸騰スイッチ１５は下部に設けられている。

【００１１】次に電気回路を図２に従い説明する。リレ
ー接点１６が湯沸かし用ヒーター４に直列接続され、そ
れらが交流電源１７に接続されている。サージ吸収素子
１８とコンデンサー１９が並列接続され、その並列接続
されたものの一端は交流電源１７の一端２０に接続さ
れ、その他端は交流電源１７の他端２１に接続されてい
る。

【００１２】サージ吸収素子１８は例えばバリスタから
なり、約１００Ｖの電圧が印加された時は、高抵抗とし
て働き、他の回路に殆んど影響を与えない。しかし外部
からの機器による中規模のサージ電圧が印加される場合
は、サージ吸収素子１８は低抵抗として働き、サージ電
圧によるエネルギーを吸収する。整流素子Ｄ１とＤ２と
Ｄ３とＤ４は例えばブリッジ整流回路２２を構成し、交
流電圧を全波整流している。

【００１３】スイッチング部２３は例えばＴＲＩＡＣか
らなり、その両端は各々第１リード線２４と第２リード
線２５ａに接続されている。またスイッチング部２３は
トランジスタ等より構成しても良い。検出回路２６はツ
ェナーダイオード２７と抵抗２８との直列回路からな
り、その一端がスイッチング部２３のゲートに接続され
その他端が第３リード線２５ｂに接続されている。

【００１４】ダイオード２９は第２リード線２５ａと第
３リード線２５ｂとの間に接続され平滑用コンデンサー
３０の一端は第１リード線２４に接続され、他端は第３
リード線２５ｂに接続されている。この様に、交流電源
１７の一端２０と整流素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と平
滑用コンデンサー３０とヒーター５と交流電源１７の他
端２１は直列接続されている。またスイッチング部２３
はダイオード２９を介して平滑用コンデンサー３０に並
列接続されている。

【００１５】リレー回路３１はコイルとダイオードが並
列接続されたものであり、リレー回路３１の一端はトラ
ンジスタ３２のコレクタと接続され、他端は抵抗を介し
て第３リード線２５ｂに接続されている。

【００１６】トランジスタ３２のエミッタは第１リード
線２４に接続され、トランジスタ３２のベースは抵抗３
３と３４の中間点に接続され、抵抗３４の他端は第１リ
ード線２４に接続され、抵抗３３の他端は制御部３５
（例えばマイクロコンピュータからなる）の端子Ｐ１に
接続されている。

【００１７】直流モーター１０からなる給湯ポンプ９の
一端は給湯スイッチ１４を介してトランジスタ３６のコ
レクタに接続され、給湯ポンプ９の他端は第３リード線
２５ｂに接続されている。トランジスタ３６のエミッタ
は第１リード線２４に接続され、ベースは抵抗３７と３
８の中間点に接続され、抵抗３７の他端は第１リード線
２４に接続され、抵抗３８の他端は制御部３５の端子Ｐ
２に接続されている。

【００１８】ツェナーダイオード３９のカソードはトラ
ンジスタ４０のベースに接続され、アノードは抵抗を介
して第３リード線２５ｂに接続されている。トランジス
タ４０のエミッタは第１リード線２４に接続され、コレ
クタは抵抗を介して後述の第４リード線２５ｃと同電位
部に接続されている。またトランジスタ４０のコレクタ
は抵抗を介して制御部３５の端子Ｐ８に接続されてい
る。これらのツェナーダイオード３９とトランジスタ４
０と２個の抵抗により、電圧検出部４１が構成されてい
る。

【００１９】ツェナーダイオード４２のカソードは第１
リード線２４に接続され、アノードはトランジスタ４３
のベースに接続され、抵抗４４の一端はツェナーダイオ
ード４２とトランジスタ４３のベースとの中間点に接続
され、他端は第３リード線２５ｂに接続されている。ト
ランジスタ４３のコレクタは第３リード線２５ｂに、エ
ミッタは第４リード線２５ｃに接続されている。

【００２０】コンデンサー４５の一端は第１リード線２
４に、他端は第４リード線２５ｃに接続されている。制
御部３５の各端子に接続された接地記号の部分は、第４
リード線２５ｃと同電位である事を示す。

【００２１】第５リード線４６の一端は第１リード線２
４に接続され、他端は制御部３５の端子Ｐ３、Ｐ４に接
続されている。また第５リード線４６の他端は保温ラン
プ４７と抵抗を介して端子Ｐ５に、湯沸かしランプ４８
と抵抗を介して端子Ｐ６に、再沸騰スイッチ１５と抵抗
を介して端子Ｐ７に接続されている。そして後述する時
に、保温ランプ４７又は湯沸かしランプ４８又は両ラン
プ４７、４８により報知手段４９が構成されている。

【００２２】温度センサー１２の一端は第５リード線４
６に接続され、他端は抵抗５０を介して制御部３５の端
子Ｐ９に接続され、その他端は抵抗５１を介して第４リ
ード線２５ｃと同電位部に接続されている。これらの部
品により、本実施の形態に係る電気湯沸かし器が構成さ
れている。

【００２３】次に、この電気湯沸かし器の動作を再び図
１と図２に従い説明する。最初に容器２内に水を入れ、
電気湯沸かし器の電源プラグを電源コンセント（いずれ
も図示せず）に挿入する。

【００２４】交流電源１７が正電位の時に、整流素子Ｄ
１と第１リード線２４と平滑用コンデンサー３０と第３
リード線２５ｂとダイオード２９と第２リード線２５ａ
と整流素子Ｄ２とヒーター５に電流が流れ、平滑用コン
デンサー３０の両端電圧が上昇し始める。この時、スイ
ッチング部２３は平滑用コンデンサー３０の両端電圧が
まだ低いためオフしている。

【００２５】そして、平滑用コンデンサー３０の両端電
圧がツェナーダイオード２７のツェナー電圧（例えば１
１Ｖ）以上になると、検出回路２６に電流が流れ、スイ
ッチング部２３にゲート電流が流れ、スイッチング部２
３がオンする。そして、交流電源１７から整流素子Ｄ１
と第１リード線２４とスイッチング部２３と第２リード
線２５ａと整流素子Ｄ２とヒーター５へと電流が流れ
る。

【００２６】その結果、平滑用コンデンサー３０の両端
電圧が低下し、検出回路２６へ電流が流れなくなり、ス
イッチング部２３がオフする。この様にスイッチング部
２３がオフすると、再び平滑用コンデンサー３０が充電
され、平滑用コンデンサー３０の両端電圧が再び上昇し
始める。

【００２７】上述の様に、スイッチング部２３は平滑用
コンデンサー３０の両端電圧が設定値以上の時はオン
し、両端電圧が設定値より低い時はオフする様に、スイ
ッチング動作を行う。即ちスイッチング部２３は平滑用
コンデンサー３０の両端電圧が略一定（例えば約１１
Ｖ）になる様に、スイッチングを行う。

【００２８】また交流電源１７が負電位の時に、交流電
源１７の他端２１からヒーター５と整流素子Ｄ３と第１
リード線２４と平滑用コンデンサー３０と第３リード線
２５ｂとダイオード２９と第２リード線２５ａと整流素
子Ｄ４と交流電源１７の一端２０に電流が流れる。その
後の動作は上述の正電位の場合と同じである。

【００２９】そして、整流素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４
とスイッチング部２３とダイオード２９とヒーター５と
検出回路２６と平滑用コンデンサー３０とからなる電源
回路５２では、ヒーター５が比較的低インピーダンス
（約３００オーム程度）であるので、負荷回路としての
給湯ポンプ９とリレー回路３１と制御部３５を全て接続
しても、各回路９、３１、３５に十分な電流を供給でき
る。

【００３０】また上述の様に電源回路５２は、平滑用コ
ンデンサー３０の両端に接続された負荷回路９、３１に
約１１Ｖの電圧を供給している。しかし万一例えばスイ
ッチング部２３がオープンモードで故障した場合、スイ
ッチング部２３に電流が流れなくなり、平滑用コンデン
サー３０の両端電圧は設定値を越えて上昇する。

【００３１】この時、平滑用コンデンサー３０に接続さ
れた電圧検出部４１に於て、ツェナーダイオード３９に
平滑用コンデンサー３０の両端電圧の所定値（例えばツ
ェナー電圧１５Ｖ）以上が印加され、ツェナーダイオー
ド３９に電流が流れる。その結果、トランジスタ４０が
オンし、制御部３５の端子Ｐ８に「Ｈ」信号が入力す
る。

【００３２】そしてこの入力により、制御部３５は電源
回路５２が故障したと判定し、制御部３５は制御部３５
に接続された報知手段４９に制御信号を出力する。例え
ば「Ｈ」信号と「Ｌ」信号を交互に早い周期で端子Ｐ５
に出力する。その結果、保温ランプ４７が早い周期で点
滅し、報知手段４９は使用者に異常報知（異常である事
を知らせる事）を行う。また報知手段４９としてブザー
を設け、ブザー音により異常報知しても良い。

【００３３】一方、電源回路５２内の部品が正常動作を
行っている時は、平滑用コンデンサー３０の両端電圧が
設定値（約１１Ｖ）と略同じであり、ツェナーダイオー
ド３９に電流が流れない。故に、トランジスタ４０はオ
フし、制御部３５の端子Ｐ８に「Ｌ」信号が入力されて
いる。その結果、制御部３５は電源回路５２が正常動作
をしていると判定し、制御部３５は報知手段４９に制御
信号を出力しないので報知手段４９は異常報知を行わな
い。

【００３４】この様に電源回路５２が正常動作している
場合、電源投入時では容器２内の水温が低いため、温度
センサー１２の抵抗値が大きい。そして、この大きい抵
抗値に対応する電圧が制御部３５内の端子Ｐ９に入力す
ると、制御部３５は端子Ｐ１に「Ｌ」信号を出力する。
その結果、端子Ｐ１に接続されたリード線は低電圧とな
り、トランジスタ３２がオンし、リレー回路３１が通電
し、リレー回路３１に接続されたリレー接点１６がオン
し、湯沸かし用ヒーター４が通電する。そして湯沸かし
用ヒーター４とヒーター５が共に発熱し湯沸かしを行
う。

【００３５】次に、湯温が上昇し略沸騰温度に達する
と、温度センサー１２の抵抗値が小さくなり、制御部３
５の端子Ｐ９への出力が所定値となり、制御部３５が
「沸騰」と判定し、端子Ｐ１へ「Ｈ」信号を出力する。
その結果、端子Ｐ１に接続されたリード線の電圧が上が
り、トランジスタ３２がオフし、リレー回路３１が非通
電となり、リレー接点１６がオフし、湯沸かし用ヒータ
ー４が非通電となり、保温動作に移る。

【００３６】そして使用者が湯を必要とし給湯スイッチ
１４をオンすると、制御部３５は保温時には端子Ｐ２に
「Ｌ」信号を出力しているため、端子Ｐ２に接続された
リード線が低電圧となり、トランジスタ３６はオンし、
直流モーター１０が通電し、給湯ポンプ９が通電し、出
湯が開始する。

【００３７】また、整流素子Ｄ１〜Ｄ４と平滑用コンデ
ンサー３０とヒーター５又は整流素子Ｄ１〜Ｄ４とスイ
ッチング部２３とヒーター５の回路で電流が流れるた
め、ヒーター５は常時通電され、略一定の電力（例えば
３２Ｗ）を消費する。これにより約２．２リットルの容
量の電気湯沸かし器では、適正な保温電力となる。

【００３８】なお上述の様に、電圧検出部４１が平滑用
コンデンサー３０の所定値以上の両端電圧を検出する
と、報知手段４９が異常報知を行う様に制御部３５が制
御するのは、電源投入時のみならず、電源投入してから
全部の動作が終了するまでの間に行われる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上述の様に、交流電源からの電
圧が整流素子により整流されヒーターにより降圧され、
平滑用コンデンサーの両端電圧は上昇し、両端電圧が設
定値以上になると、スイッチング部はオンし電流はスイ
ッチング部を流れ、平滑用コンデンサーの充電電流がな
くなり、両端電圧は降下する。この様に、スイッチング
部は平滑用コンデンサーの両端電圧を略一定に保つ様に
スイッチングを繰り返すので、平滑用コンデンサーに並
列接続された負荷回路へ略一定の電圧を供給できる。

【００４０】また、整流素子とスイッチング部と降圧抵
抗としてのヒーターと平滑用コンデンサーにより電源回
路を構成するので、従来の様に高価な電源トランスが必
要ないため、安価かつ電圧変動の少ない電源回路が得ら
れる。この様に、リレー回路と給湯ポンプと制御部ヘ電
圧を供給する電源回路を共通化できる。故に個別に整流
回路と平滑回路を設ける従来品と比べて、低コストで製
造できる。また従来の様に、大型の酸化金属抵抗を用い
る必要がないので、比較的小さい回路基板で済み、かつ
回路基板の温度上昇が小さい。

【００４１】そして上述の整流素子とスイッチング部と
ヒーターと平滑用コンデンサーからなる電源回路に於
て、ある部品が例えばオープンモードで故障して平滑用
コンデンサーの両端電圧が異常に高くなった場合、電圧
検出部が所定値以上の両端電圧を検出し、報知手段が異
常である事を報知を行う様に制御している。故に、部品
の発熱や回路基板の発熱に到るまでに、使用者に異常状
態を報知する事が出来、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電気湯沸かし器の断
面図である。

【図２】前記電気湯沸かし器の電気回路図である。

【符号の説明】

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 整流素子 ５ ヒーター ２３ スイッチング部 ３０ 平滑用コンデンサー ３５ 制御部 ４１ 電圧検出部 ４９ 報知手段

フロントページの続き (72)発明者 浅井 和輝 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源に直列接続された整流素子と平
   滑用コンデンサーとヒーターと、その平滑用コンデンサ
   ーに各々接続されたスイッチング部と電圧検出部と、そ
   の電圧検出部に接続されかつ報知手段に接続された制御
   部とを備え、前記電圧検出部が前記平滑用コンデンサー
   の所定値を越える両端電圧を検出すると、前記報知手段
   が異常である事を報知する様に前記制御部が制御する事
   を特徴とする電気湯沸かし器。