JPH0970354A - 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、
かつ回路基板の発熱が小さい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保温ヒーターと、平滑用コンデンサ
ーに接続された制御素子と、平滑用コンデンサーに各々
並列接続されたリレー回路と給湯ポンプとを備え、リレ
ー回路の動作電圧と給湯ポンプの動作電圧を略同一に設
けるものである。

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、交流電源にリレーおよびヒーターが直列接
続され交流電源に電源回路を介してマイクロコンピュー
タが接続されている。そして温度センサーの入力によ
り、マイクロコンピュータ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】この様な湯沸かし器で
は、マイクロコンピュータ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接続
した制御素子により電圧制御し、電源回路を製造した。
そして動作電圧が異なるリレー回路と給湯ポンプを用い
るために、リレー回路と第１の電圧調整抵抗が接続され
たものと、給湯ポンプと第２の電圧調整抵抗が接続され
たものを各々平滑用コンデンサーに並列接続していた。
しかし、これらの電圧調整抵抗が回路基板上に大きなス
ペースを必要とし、かつこれらの抵抗の発熱量が大きい
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、かつ回
路基板の発熱が小さい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保温ヒーターと、平滑用コンデンサ
ーに接続された制御素子と、平滑用コンデンサーに各々
並列接続されたリレー回路と給湯ポンプを備えリレー回
路の動作電圧と給湯ポンプの動作電圧を略同一に設ける
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ヒーター
４と保温ヒーター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と保温ヒーター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１
８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、
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】制御素子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２
５ａに接続されている。電圧検出回路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
端が制御素子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と保温ヒーター５と交流電源１７
の他端２１は直列接続されている。また制御素子２３は
平滑用コンデンサー３０にダイオード２９を介して並列
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、抵抗３３の他端はマイクロコンピュータ
３５の端子Ｐ１に接続されている。この様に本発明の特
徴は、平滑用コンデンサー３０に並列にリレー回路３１
を接続し、リレー回路３１に従来の様な電圧調整抵抗を
接続せずに、リレー回路３１を第１リード線２４と第３
リード線２５ｂとの間に接続する事である。

【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３７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３７のエミッタ
は第１リード線２４に接続され、ベースは抵抗３８と３
９の中間点に接続され、抵抗３８の他端は第１リード線
２４に接続され、抵抗３９の他端はマイクロコンピュー
タ３５の端子Ｐ２に接続されている。この様に本発明の
特徴は、平滑用コンデンサー３０に並列に給湯ポンプ９
を接続し、かつ給湯ポンプ９に従来の様な電圧調整抵抗
を接続せずに、給湯ポンプ９を第１リード線２４と第３
リード線２５ｂとの間に接続する事である。（本回路で
は給湯スイッチ１４とトランジスタ３７を介している
が） ツェナーダイオード４０の一端は第１リード線２４に接
続され、他端はトランジスタ４１のベースに接続され、
抵抗４２の一端はツェナーダイオード４０とトランジス
タ４１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４１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。

【００１８】コンデンサー４３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。マ
イクロコンピュータ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。

【００１９】第５リード線４４の一端は第１リード線２
４に接続され、他端はマイクロコンピュータ３５の端子
Ｐ３、Ｐ４に接続されている。また第５リード線４４の
他端は保温ランプ４５と抵抗を介して端子Ｐ５に、湯沸
かしランプ４６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。

【００２０】温度センサー１２の一端は第５リード線４
４に接続され、他端は抵抗４７を介してマイクロコンピ
ュータ３５の端子Ｐ８に接続され、その他端は抵抗４８
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。

【００２１】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。

【００２２】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と保温ヒーター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、
制御素子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。

【００２３】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のツェナー電圧以上になる
と、電圧検出回路２６に電流が流れ、制御素子２３にゲ
ート電流が流れ、制御素子２３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と制御
素子２３と第２リード線２５ａと整流素子Ｄ２と保温ヒ
ーター５へと電流が流れる。

【００２４】その結果、平滑用コンデンサー３０の両端
電圧が低下し、電圧検出回路２６へ電流が流れなくな
り、制御素子２３がオフする。この様に制御素子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。

【００２５】上述の様に、制御素子２３は平滑用コンデ
ンサー３０の両端電圧が所定値以上の時はオンし、両端
電圧が所定時より低い時はオフする様に、スイッチング
動作を行う。即ち制御素子２３は平滑用コンデンサー３
０の両端電圧が略一定に（所定値に）なる様に、スイッ
チングを行う。

【００２６】また交流電源１７が負電位の時に、交流電
源１７の他端２１から保温ヒーター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。

【００２７】そして整流素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と
制御素子２３とダイオード２９と保温ヒーター５と電圧
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４９では、保温ヒーター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とマイクロコンピュー
タ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。

【００２８】更に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マイクロコンピュータ
３５内の端子Ｐ８に入力すると、マイクロコンピュータ
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
ヒーター４が通電する。そして、湯沸かしヒーター４と
保温ヒーター５が共に発熱し湯沸かしを行う。

【００２９】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、マイクロ
コンピュータ３５の端子Ｐ８への出力が所定値となり、
マイクロコンピュータ３５が「沸騰」と判定し、端子Ｐ
１へ「Ｈ」信号を出力する。

【００３０】その結果、端子Ｐ１に接続されたリード線
の電圧は上がり、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
かしヒーター４が非通電となり、保温動作に移る。

【００３１】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、マイクロコンピュータ３５が保温時
には端子Ｐ２に「Ｌ」信号を出力しているため、端子Ｐ
２に接続されたリード線が低電圧となり、トランジスタ
３７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。

【００３２】また整流素子Ｄ１〜Ｄ４と平滑用コンデン
サー３０と保温ヒーター５又は整流素子Ｄ１〜Ｄ４と制
御素子２３と保温ヒーター５の回路で電流が流れるた
め、保温ヒーター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。

【００３３】上述の様に、リレー回路３１と給湯ポンプ
９の動作電圧（動作時の定格印加電圧）が例えば９Ｖと
同一になる様に、リレー回路３１と給湯ポンプ９の各々
の動作電圧仕様を決定する。リレー回路３１が通電する
時に、トランジスタ３２による降下電圧は極めて小さい
ので、リレー回路３１への印加電圧は第１リード２４と
第３リード２５ｂとの線間電圧ＶＤ、すなわち平滑用コ
ンデンサー３０の両端電圧に略等しい。

【００３４】同様に、給湯ポンプ９が通電する時に、給
湯ポンプ９への印加電圧は線間電圧ＶＤに略等しい。従
ってリレー回路３１と給湯ポンプ９の各々の動作電圧を
線間電圧ＶＤと略等しくする事により、これらの回路３
１、９は適正な動作をする。またこの事により、従来の
電圧調整抵抗が不要となる。

【００３５】

【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保温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
が所定値以上になると、制御素子はオンし電流は制御素
子を流れ、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。この様に制御素子は平滑用コンデ
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。

【００３６】また、整流素子と制御素子と降圧抵抗とし
ての保温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マイクロコン
ピュータ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。

【００３７】そして、上述の電源回路への負荷回路とし
て、リレー回路と給湯ポンプを各々平滑用コンデンサー
に並列接続させ、リレー回路と給湯ポンプの各々の動作
電圧を略同一に設ける。その結果、リレー回路と給湯ポ
ンプへは平滑用コンデンサーの両端電圧を印加すれば正
常動作するので、従来の様にリレー回路と給湯ポンプへ
の電圧調整抵抗が不要となる。従ってこれらの大型の抵
抗が占める回路基板上のスペースが不要となり、かつこ
の抵抗による回路基板の発熱が抑制される。

【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 保温ヒーター ９ 給湯ポンプ ２３ 制御素子 ３０ 平滑用コンデンサー ３１ リレー回路

───────────────────────────────────────────────────── 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保温ヒーターと、その平滑用コンデ
   ンサーに接続された制御素子と、その平滑用コンデンサ
   ーに各々並列接続されたリレー回路と給湯ポンプとを備
   え、前記リレー回路の動作電圧と前記給湯ポンプの動作
   電圧を略同一とした事を特徴とする電気湯沸かし器。