JP2002115912A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯を大量に使用しても、湯はりを開始するま
でに湯はりに必要な湯を自動的に貯湯タンクに貯えてお
くことで、湯切れを心配することなくスムーズな湯はり
を行うことができる加熱装置を提供する。 【解決手段】 残湯熱量Ｑｚが湯はり必要熱量Ｑｆ以下
になると（ステップＳ１３）、時計機能部２０１で計時
された現在時刻が、沸上げ開始時刻になれば、上部ヒー
ター３４への通電を開始し（ステップＳ１７）、タンク
第三温度センサー３９の検出温度が沸上げ目標温度Ｔｓ
ｊに達するまで上部ヒーター３４へ通電して（ステップ
Ｓ１８）湯はり不足熱量Ｑｙｆを湯はり開始直前に確保
することにより、湯切れを心配することなくスムーズな
湯はりを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯湯タンク内の水
を加熱する加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加熱装置として電気温水器があ
り、電力需要の平準化を目的に電力会社が設定した電気
料金制度に対応するため、深夜の割安な電力を利用して
１日に使用するお湯を貯湯タンクに貯えるタイプのもの
がある。このタイプの電気温水器においては、リモコン
で現在時刻を設定し、設定された現在時刻に基づき、電
気料金の安い深夜になるとヒーターに通電して貯湯タン
ク内の水を加熱して沸上げ、１日に使用するお湯を貯え
るようにしている。

【０００３】また、貯湯タンク内の残湯が少なくなった
場合には、リモコンのスイッチ操作により昼間でも沸上
げ（以下沸増し）ができるようにしている。

【０００４】また、このタイプの電気温水器には、蛇口
やシャワーへの給湯だけでなく、リモコンのスイッチ操
作により設定された温度の湯を浴槽へ給湯する湯はり機
能を備えたり、浴槽サイズに合わせて調節できるように
湯はり量を設定する機能を備えたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気温水器は、湯はりを開始する前に既に残湯が少なく
なっていたり湯切れしていたりすると、湯はりが十分に
できず入浴できないなど不快な思いをすることになる。
また、それに気づき沸増しをしても、湯はりできるまで
の熱量を確保するにはかなりの時間を要することにな
り、入浴が遅れさらに不快な思いをすることになる。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、本発明の目的は、湯を大量に使用しても、湯
はりを開始するまでに湯はりに必要な湯を自動的に貯湯
タンクに貯えておくことで、湯切れを心配することなく
スムーズな湯はりを行うことができる加熱装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその作用・効果】上記
目的を達成するために請求項１では、貯湯タンク内の水
をヒーターで加熱する加熱部と、前記加熱部への通電を
制御する本体制御部と、浴槽への湯はりを制御する湯は
り制御部と、湯はり必要熱量を算出する湯はり必要熱量
算出部と、前記貯湯タンク内の残湯熱量を算出する残湯
熱量算出部とを備えた加熱装置において、前記残湯熱量
検出部で算出した残湯熱量を前記湯はり必要熱量算出部
で算出した湯はり必要熱量以上に保持するように、前記
本体制御部が前記加熱部への通電を制御することとし
た。よって、湯を大量に使用しても、湯はりを開始する
までに湯はりに必要な湯を自動的に貯湯タンクに確保し
ておくことで、湯切れを心配することなくスムーズな湯
はりを行うことができる。

【０００８】請求項２では、請求項１記載の加熱装置に
おいて、前記加熱部に、貯湯タンク上部および下部にそ
れぞれ上部ヒーター、下部ヒーターを備え、前記残湯熱
量を前記湯はり必要熱量以上に保持するように、前記本
体制御部が前記上部ヒーターを制御することとした。よ
って、貯湯タンク上部の少ない容量の湯を沸き上げるた
め、高温の湯を確保できることにより、十分な湯温で湯
はりを行うことができる。

【０００９】請求項３では、請求項１若しくは請求項２
記載の加熱装置において、現在時刻を計時する時計機能
部を備え、前記時計機能部で計時された現在時刻が所定
時間帯のときに、前記湯はり制御部により湯はりが開始
されるまで、前記残湯熱量を前記湯はり必要熱量以上に
保持するように、前記本体制御部が前記加熱部への通電
を制御することとした。よって、深夜時間帯や湯はりが
開始された後は湯はりに必要な熱量を確保することがな
く、無駄な電力使用を防止することができる。

【００１０】請求項４では、請求項１ないし請求項３記
載の加熱装置において、当日の湯はり開始時刻を予想す
る湯はり開始予想部を備え、前記湯はり開始予想部で予
想した湯はり開始予想時刻に合わせて、前記残湯熱量を
前記湯はり必要熱量以上に保持できるように、前記本体
制御部が前記加熱部への通電を制御することとした。よ
って、湯はり開始の直前に湯はりに必要な熱量を確保す
るための沸上げを行うことで、無駄な電力使用を防止す
ることができる。

【００１１】請求項５では、請求項１ないし請求項４記
載の加熱装置において、湯はり終了時刻を予約できる湯
はり予約部を備え、前記湯はり制御部は前記湯はり予約
部で予約された湯はり終了時刻に湯はりが終了できるよ
うに湯はりを開始し、前記湯はり予約部で湯はり終了時
刻が予約されている場合には、予約による湯はり開始時
刻に合わせて、前記残湯熱量を前記湯はり必要熱量以上
に保持できるように、前記本体制御部が前記加熱部への
通電を制御することとした。よって、湯はりが予約され
ている場合には、予約による湯はり開始の直前に湯はり
に必要な熱量を確保するための沸上げを行うことで、無
駄な電力使用を防止することができる。

【００１２】請求項６では、請求項１ないし請求項５記
載の加熱装置において、前記加熱部により貯湯タンク内
の湯温が所定温度まで加熱されても前記残湯熱量を前記
湯はり必要熱量以上に保持できない場合、前記湯はり制
御部が湯はりを開始すると略同時に、前記本体制御部が
再度前記加熱部への通電を開始するように制御すること
とした。よって、湯はりに必要な熱量を確保できていな
い場合には、湯はりに不足している熱量を即座に補充す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に於ける電気
温水器の構成図である。

【００１５】まず、給水源からの水は減圧弁１で減圧さ
れ、減圧弁１の下流で給水管２とバイパス管３とに分岐
される。バイパス管３は下流の給湯混合比調整弁４６Ａ
に通じており、給水温度を検出する給水温度センサー４
１、断水時など配管内に負圧が生じた際に負圧をキャン
セルするためのバキュームブレーカー５１を備えてい
る。給水管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は
貯湯タンク３２、貯湯タンク３２の最下部付近に取付け
られている下部ヒーター３３、後述するタンク第三温度
センサー３９の高さ付近に取付けられている上部ヒータ
ー３４から構成されている。貯湯タンク３２内の水は下
部ヒーター３３と上部ヒーター３４により下部ヒーター
３３はタンク第一温度センサー３７、上部ヒーター３４
はタンク第三温度センサー３９の検出温度が高温になる
ように加熱される。さらに、貯湯タンク３２の下部には
排水バルブ３６を備える。また、貯湯タンク３２の上部
には貯湯タンク３２内の水の加熱時に発生する膨張水を
逃すための安全弁３５を備える。

【００１６】ステッピングモーターにより駆動される給
湯混合比調整弁４６Ａでは、バイパス管３からの水と高
温給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管８
へ供給される。給湯管８には給湯温度を検出するための
給湯温度センサー４３Ａ、給湯管８への湯の供給を検出
するための給湯検出手段である給湯流量センサー４４を
備えている。さらに高温給湯管４には加熱部３１から供
給される高温の湯の温度を検出するための高温水温度セ
ンサー４２を備えている。

【００１７】高温給湯管４から分岐した湯はり高温給湯
管５は、高温水の供給を開始／停止するための第一電磁
弁２２を介して湯はり混合比調整弁４６Ｂに通じてい
る。一方、バイパス管３からバキュームブレーカー５１
の下流で分岐した湯はりバイパス管７は、水の供給を開
始／停止するための第二電磁弁２３を介して湯はり混合
比調整弁４６Ｂに通じている。

【００１８】ステッピングモーターにより駆動される湯
はり混合比調整弁４６Ｂでは、湯はりバイパス管７から
の水と湯はり高温給湯管５からの高温水を混合し、高温
水、水、適温の湯のいずれかが湯はり給湯管９へ供給さ
れる。湯はり給湯管９には、湯はり温度を検出するため
の湯はり温度センサー４３Ｂと湯はり給湯管９へ供給さ
れる湯はり流量を検出するための湯はり流量センサー４
５および浴槽６２からの逆流防止のため逆止弁５２，５
３を備えている。湯はり給湯管９はさらに浴槽６２の壁
面に取り付けられたアダプター６１に通じている。

【００１９】また、電気温水器１００は本体制御部７０
を備えている。本体制御部７０は、タンク第一温度セン
サー３７とタンク第二温度センサー３８とタンク第三温
度センサー３９とタンク第四温度センサー４０の検出温
度に基づいて貯湯タンク３２内の残湯熱量を算出する残
湯熱量算出部９１、給水温度センサー４１と高温水温度
センサー４２と給湯温度センサー４３Ａと給湯流量セン
サー４４と湯はり温度センサー４３Ｂと湯はり流量セン
サー４５等の検出信号とリモコン７１からの運転指示に
基づき給湯混合比調整弁４６Ａと湯はり混合比調整弁４
６Ｂと第一電磁弁２２と第二電磁弁２３等を制御する給
湯・湯はり制御部９２、給水温度センサー４１と湯はり
温度センサー４３Ｂと湯はり流量センサー４５の検出信
号に基づいて湯はり必要熱量を算出する湯はり必要熱量
算出部９３、後述する時計機能部で計時された現在時刻
に基づいた過去の湯はり開始時刻を記憶し、記憶された
データに基づいて当日の湯はり開始時刻を予想する湯は
り開始予想部９４、タンク第一温度センサー３７とタン
ク第三温度センサー３９の検出信号とリモコン７１から
の運転指示とリモコン７１で設定した現在時刻に基づき
下部ヒーター３３、上部ヒーター３４を制御するヒータ
ー制御部９５、タンク第一温度センサー３７とタンク第
二温度センサー３８とタンク第三温度センサー３９とタ
ンク第四温度センサー４０の検出温度に基づいて貯湯タ
ンク３２内の残湯量を検出する残湯量検出部９６、通信
線７３を通じてリモコン７１と相互通信するための本体
通信手段９７を備える。

【００２０】また、リモコン７１は、現在時刻を設定し
計時する時計機能部２０１、時計機能部２０１で計時し
ている現在時刻が昼間（通常７時から２３時までの間）
のとき、下部ヒーター３３に通電を指示する際にオン操
作する全量沸増しスイッチと上部ヒーター３４に通電を
指示する際にオン操作する少量沸増しスイッチとを備え
た昼間沸増し操作部２０２、湯はりの終了時刻を予約す
る湯はり予約部２０３、リモコン７１で設定された給湯
温度などの設定値や残湯量検出部９１で検出した残湯量
などの運転情報を表示する表示部２０４、給湯管８から
供給される湯の設定温度を設定する給湯温度設定スイッ
チと浴槽６２へ湯はりする湯の設定温度を設定する湯は
り温度設定スイッチと貯湯タンク３２内の沸上げ温度を
設定する沸上げ温度設定スイッチとを備えた温度設定部
２０５、浴槽６２へ湯はりする際にオン操作する湯はり
スイッチと浴槽６２へ湯はりする湯量を設定する湯はり
量設定スイッチとを備えた湯はり操作部２０６、通信線
７３を通じて温度設定部２０５で設定された設定温度情
報や電気温水器１００の運転情報などを本体制御部７０
と相互通信するための通信手段２０８を備えている。

【００２１】上記の構成により、リモコン７１の時計機
能部２０１で計時されている現在時刻が深夜時間帯（通
常２３時から翌日の７時までの間）であることを認識す
ると、本体制御部７０のヒーター制御部９４が、下部ヒ
ーター３３に通電を指令し貯湯タンク３２内の水を深夜
電力によりタンク第一温度センサー３７がリモコン７１
の温度設定部２０５で設定した沸上げ設定温度を検知す
るまで沸き上げる。電気温水器１００から外部配管を介
して接続された給湯栓が開けられると、沸上がった貯湯
タンク３２内のお湯が吐水される。吐水される湯の温度
は、温度設定部２０５で用途や好みに応じて設定できる
ようにしてある。また、貯湯タンク３２内のお湯を浴槽
６２への湯はりに使用する場合は、湯はり操作部２０６
の湯はりスイッチをオン操作する。このときの湯はり温
度は温度設定部２０５の湯はり温度設定スイッチで好み
に応じて設定でき、湯はり量は湯はり操作部２０６の湯
はり量設定スイッチで浴槽容量に応じて設定できるよう
にしてある。また、仕事などから帰宅したときにすぐに
入浴したい場合には、湯はり予約部２０３のスイッチ操
作により湯はり終了時刻をあらかじめ予約しておけば、
自動的に湯はり終了時刻に合わせて湯はりを終了させる
ことができる。

【００２２】貯湯タンク３２内はお湯を使用すると、貯
湯タンク３２の下部から水が供給され残湯量が減少する
ため、使用者は残湯量を確認しながらお湯を使用する必
要がある。そこで、例えば貯湯タンク３２の全容量を３
７０リットルとし、貯湯タンク３２の最上部からの容量
が３００リットルの位置にタンク第一温度センサー３
７、１５０リットルの位置にタンク第二温度センサー３
８、１００リットルの位置にタンク第三温度センサー３
９、５０リットルの位置にタンク第四温度センサー４０
が取付けられているとすると各センサーの検出温度に基
づき（例えば４０℃以上であれば残湯ありと判断）、残
湯量検出部９６で検出した残湯量３００リットル以上、
残湯量１５０リットル以上３００リットル未満、残湯量
１００リットル以上１５０リットル未満、残湯量５０リ
ットル以上１００リットル未満、残湯量５０リットル未
満などの残湯量情報を、数値や絵表示などでリモコン７
１の表示部２０４に表示して残湯量を確認できるように
してある。そして、来客などでお湯の使用量が多くなり
お湯が不足しそうな場合は、全量沸増しスイッチまたは
少量沸増しスイッチをオン操作することにより、昼間で
も貯湯タンク３２内の水を沸き上げることができるよう
にしてある。

【００２３】しかし、残湯量の確認なしに湯はりを開始
してしまった場合など、入浴に十分な湯が浴槽に溜まる
前に湯切れしてしまうようなことがないように、湯はり
開始前に自動的に湯はりに必要な熱量を確保しておくよ
うにしてある。

【００２４】ここで、湯はり開始前に湯はりに必要な熱
量を確保する方法を説明する。

【００２５】まず、湯はり操作部２０６で設定した前日
の湯はり時の湯はり設定量Ｖｆｓ、温度設定部２０５で
設定した前日の湯はり時の湯はり設定温度Ｔｆｓ、給水
温度センサー４１で検出した当日の給水温度Ｔｃとか
ら、湯はり必要熱量算出部９３により、次の式で当日の
湯はり必要熱量Ｑｆを算出する。 Ｑｆ＝（Ｔｆｓ−Ｔｃ）×Ｖｆｓ ・・（式１）

【００２６】つぎに、タンク第一温度センサー３７、タ
ンク第二温度センサー３８、タンク第三温度センサー３
９、タンク第四温度センサー４０の検出温度をそれぞれ
Ｔｔ１、Ｔｔ２、Ｔｔ３、Ｔｔ４とし、タンク第一温度
センサー３７〜貯湯タンク３２の最下部、タンク第二温
度センサー３８〜タンク第一温度センサー３７、タンク
第三温度センサー３９〜タンク第二温度センサー３８、
タンク第四温度センサー４０〜タンク第三温度センサー
３９、貯湯タンク３２の最上部〜タンク第四温度センサ
ー４０の貯湯タンク３２各部の容量をそれぞれＶｔ０、
Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３、Ｖｔ４とすると、貯湯タンク
３２内の湯の温度分布は図２のようになり、貯湯タンク
３２各部の熱量Ｑｔ０、Ｑｔ１、Ｑｔ２、Ｑｔ３、Ｑｔ
４は、残湯熱量算出部９１により、次の式で算出する。 Ｑｔ０＝０ ・・（式２） Ｑｔ１＝（Ｔｔ１−Ｔｃ）×Ｖｔ１＋（Ｔｔ２−Ｔｔ１）×Ｖｔ１／２ ・・（式３） Ｑｔ２＝（Ｔｔ２−Ｔｃ）×Ｖｔ２＋（Ｔｔ３−Ｔｔ２）×Ｖｔ２／２ ・・（式４） Ｑｔ３＝（Ｔｔ３−Ｔｃ）×Ｖｔ３＋（Ｔｔ４−Ｔｔ３）×Ｖｔ３／２ ・・（式５） Ｑｔ４＝（Ｔｔ４−Ｔｃ）×Ｖｔ４ ・・（式６）

【００２７】残湯熱量算出部９１は、さらに式２、式
３、式４、式５、式６で求めた貯湯タンク３２の各部の
熱量Ｑｔ０、Ｑｔ１、Ｑｔ２、Ｑｔ３、Ｑｔ４のうち残
湯温度の状況によって湯はり可能な部分の熱量のみを合
計して、残湯熱量Ｑｚとして算出する。この算出の方法
の一例を図３のフローチャートを用いて説明する。ステ
ップＳ１で、湯はり設定温度Ｔｆｓよりタンク第四温度
センサー４０の検出温度Ｔｔ４が高ければステップＳ３
に進み、そうでなければ、ステップＳ２に進む。ステッ
プＳ２では、残湯温度が全量湯はり設定温度Ｔｆｓ以下
であると想定されるため、湯はり可能な部分はゼロと
し、残湯熱量Ｑｚは、 Ｑｚ＝０ ・・（式７） とする。ステップＳ３で、湯はり設定温度Ｔｆｓよりタ
ンク第三温度センサー３９の検出温度Ｔｔ３が高ければ
ステップＳ５に進み、そうでなければ、ステップＳ４に
進む。ステップＳ４では、少なくとも貯湯タンク３２の
最上部〜タンク第四温度センサー４０の容量Ｖｔ４分の
残湯温度が湯はり設定温度Ｔｆｓより高いと想定される
ため、湯はり可能な部分は貯湯タンク３２の最上部〜タ
ンク第四温度センサー４０とし、残湯熱量Ｑｚは、 Ｑｚ＝Ｑｔ４ ・・（式８） とする。ステップＳ５で、湯はり設定温度Ｔｆｓよりタ
ンク第二温度センサー３８の検出温度Ｔｔ２が高ければ
ステップＳ７に進み、そうでなければ、ステップＳ６に
進む。ステップＳ６では、少なくとも貯湯タンク３２の
最上部〜タンク第三温度センサー３９の容量Ｖｔ４およ
びＶｔ３分の残湯温度が湯はり設定温度Ｔｆｓより高い
と想定されるため、湯はり可能な部分は貯湯タンク３２
の最上部〜タンク第三温度センサー３９とし、残湯熱量
Ｑｚは、 Ｑｚ＝Ｑｔ４＋Ｑｔ３ ・・（式９） とする。ステップＳ７で、湯はり設定温度Ｔｆｓよりタ
ンク第一温度センサー３７の検出温度Ｔｔ１が高ければ
ステップＳ９に進み、そうでなければ、ステップＳ８に
進む。ステップＳ８では、少なくとも貯湯タンク３２の
最上部〜タンク第二温度センサー３８の容量Ｖｔ４、Ｖ
ｔ３およびＶｔ２分の残湯温度が湯はり設定温度Ｔｆｓ
より高いと想定されるため、湯はり可能な部分は貯湯タ
ンク３２の最上部〜タンク第二温度センサー３８とし、
残湯熱量Ｑｚは、 Ｑｚ＝Ｑｔ４＋Ｑｔ３＋Ｑｔ２ ・・（式１０） とする。ステップＳ９では、少なくとも貯湯タンク３２
の最上部〜タンク第一温度センサー３７の容量Ｖｔ４、
Ｖｔ３、Ｖｔ２およびＶｔ１分の残湯温度が湯はり設定
温度Ｔｆｓより高いと想定されるため、湯はり可能な部
分は貯湯タンク３２の最上部〜タンク第一温度センサー
３７とし、残湯熱量Ｑｚは、 Ｑｚ＝Ｑｔ４＋Ｑｔ３＋Ｑｔ２＋Ｑｔ１ ・・（式１１） とする。例えば、図２の温度分布の場合には、残湯熱量
Ｑｚは式１０で求めた、「Ｑｚ＝Ｑｔ４＋Ｑｔ３＋Ｑｔ
２」となる。

【００２８】そして、上記のように式１で求めた湯はり
必要熱量Ｑｆと式７ないし式１１のいずれかで求めた残
湯熱量Ｑｚとを比較し、湯はり開始予想部９４で予想し
た当日の湯はり開始時刻直前に、残湯熱量Ｑｚを湯はり
必要熱量Ｑｆ以上になるように上部ヒーター３４で沸き
上げる。

【００２９】なお、湯はり必要熱量Ｑｆは、式１の前日
の湯はり設定量Ｖｆｓを前日の湯はり中に湯はり流量セ
ンサー４５で検出した湯はり流量から算出した湯はり積
算量Ｖｆに、前日の湯はり時の湯はり設定温度Ｔｆｓを
前日の湯はり中に湯はり温度センサー４３Ｂで検出した
湯はり温度Ｔｆに置き換えて、 Ｑｆ＝（Ｔｆ−Ｔｃ）×Ｖｆ ・・（式１’） とするなど、さまざまな方法が考えられ、上記した実施
例に限定されるものではない。

【００３０】また、残湯熱量Ｑｚは、当日の給湯使用中
の高温水温度センサー４２で検出した高温水温度Ｔｈと
給水温度センサー４１で検出した給水温度Ｔｃと給湯温
度センサー４３Ａで検出した給湯温度Ｔmと給湯流量セ
ンサー４４で検出した給湯積算量Ｖmより、当日に貯湯
タンク３２から出湯した高温水の積算量Ｖｈを次の式、 Ｖｈ＝（Ｔm−Ｔｃ）×Ｖm／（Ｔｈ−Ｔｃ） ・・（式１２） で求め、貯湯タンク３２の全容量Ｖｔから式１２で求め
た高温水積算量Ｖｈを差し引いた量を残湯量Ｖｚとする
と、 Ｖｚ＝Ｖｔ−Ｖｈ ・・（式１３） となり、高温水温度センサー４２で検出した給湯中の最
新の高温水温度をＴｈｎとすると、 Ｑｚ＝（Ｔｈｎ−Ｔｃ）×Ｖｚ ・・（式１４） で求められるなど、さまざまな方法が考えられ、上記し
た実施例に限定されるものではない。

【００３１】ここで、ヒーター制御部９５の上部ヒータ
ー３４の制御方法の一例を図４のフローチャートを用い
て説明する。時計機能部２０１で計時された現在時刻が
所定時間帯（例えば７時から２３時までの間）であり
（ステップＳ１１）、当日の湯はりをまだ開始していな
ければ（ステップＳ１２）、式７ないし式１１のいずれ
かで求めた残湯熱量Ｑｚが式１で求めた湯はり必要熱量
Ｑｆ以下になると（ステップＳ１３）、ステップＳ１４
に進む。ステップＳ１４では、湯はりに不足している熱
量Ｑｙｆを次の式で算出する。 Ｑｙｆ＝Ｑｆｓ−Ｑｚ ・・（式１５）

【００３２】そこで、式１５で求めた湯はり不足熱量Ｑ
ｙｆを上部ヒーター３４によって貯湯タンク３２の上部
に確保するために必要な沸上げ目標温度Ｔｓｊの算出方
法を、図５のフローチャートを用いて説明する。まず、
容量Ｖｔ３のみを沸上げて湯はり不足熱量Ｑｙｆを確保
する場合の沸上げ目標温度をＴsｔ３とすると、沸上げ
後の貯湯タンク３２内の湯の温度分布は図６のようにな
るから、 Ｑｙｆ＝（Ｔsｔ３−Ｔｔ３）×Ｖｔ３×（Ｔsｔ３−Ｔｔ３） ／{２×（Ｔｔ４−Ｔｔ３）} ・・（式１６） が成り立ち、これを変形して、沸上げ目標温度をＴsｔ
３は、 Ｔsｔ３＝{２×（Ｔｔ４−Ｔｔ３）×Ｑｙｆ／Ｖｔ３}^1/2＋Ｔｔ３ ・・（式１７） となる（ステップＳ５１）。そして、この沸上げ目標温
度Ｔsｔ３がタンク第四温度センサー４０の検出温度Ｔ
ｔ４よりも低い場合は（ステップＳ５２）、求める沸上
げ目標温度Ｔｓｊは、 Ｔｓｊ＝Ｔsｔ３ ・・（式１８） となる（ステップＳ５３）。一方、沸上げ目標温度Ｔs
ｔ３がタンク第四温度センサー４０の検出温度Ｔｔ４を
超える場合は（ステップＳ５２）、沸上げ後の貯湯タン
ク３２内の湯の温度分布は図７のようになるから、 Ｑｔ３＋Ｑｔ４＋Ｑｙｆ＝（Ｔｓｊ−Ｔｃ）×（Ｖｔ３＋Ｖｔ４） ・・（式１９） が成り立ち、これを変形して、求める沸上げ目標温度Ｔ
ｓｊは、 Ｔｓｊ＝Ｔｃ＋（Ｑｔ３＋Ｑｔ４＋Ｑｙｆ）／（Ｖｔ３＋Ｖｔ４） ・・（式２０） となる（ステップＳ５４）。

【００３３】図４のフローチャートに戻り、ステップＳ
１５では、湯はり開始予想部９４により、例えば過去７
日間の湯はり開始時刻から最も早い時刻を当日の湯はり
開始予想時刻とする。また、上部ヒーター３４の加熱能
力Ｗｊは、消費電力をＰｊ、単位電力量当たりの熱量を
Ｑk、加熱効率をkとすると、 Ｗｊ＝Ｐｊ×Ｑk×k ・・（式２１） で求められるから、湯はり不足熱量Ｑｙｆを上部ヒータ
ー３４によって沸上げるのに必要な時間ｔｙｆは、次の
式、 ｔｙｆ＝Ｑｙｆ／Ｗｊ ・・（式２２） で算出でき、この式２２で算出した沸上げ必要時間ｔｙ
ｆを上記した湯はり開始予想部９４により予想した湯は
り開始予想時刻から溯った時刻を沸上げ開始時刻として
求める。なお、沸上げ開始時刻を求めた後に給湯使用さ
れる場合などがあるため、沸上げ開始時刻は所定時間
（例えば３０分間）のマージンを見込んでもよい。

【００３４】続いて、ステップＳ１６に進み、時計機能
部２０１で計時された現在時刻が、上記のように求めた
沸上げ開始時刻になれば、上部ヒーター３４への通電を
開始し（ステップＳ１７）、タンク第三温度センサー３
９の検出温度が式１７若しくは式２０で求めた沸上げ目
標温度Ｔｓｊに達するまで上部ヒーター３４へ通電し
（ステップＳ１８）、沸上げ目標温度Ｔｓｊに達すれば
上部ヒーター３４への通電を終了する（ステップＳ１
９）。

【００３５】なお、ステップＳ１４において、式２０で
求めた沸上げ目標温度Ｔｓｊが所定温度（例えば温度設
定部２０５で設定した貯湯タンク３２内の沸上げ設定温
度）より高くなる場合は、上部ヒーター３４ではなく下
部ヒーター３３で沸き上げることにより、式１５で求め
た湯はり不足熱量Ｑｙｆを貯湯タンク３２に確保するよ
うにしてもよい。この場合の湯はり不足熱量Ｑｙｆを確
保するために必要な沸上げ目標温度Ｔｓdの算出方法
を、図８のフローチャートを用いて説明する。まず、容
量Ｖｔ０とＶｔ１を沸上げて湯はり不足熱量Ｑｙｆを確
保する場合の沸上げ目標温度をＴsｔ１とすると、沸上
げ後の貯湯タンク３２内の湯の温度分布は図９のように
なる（ＱｙｆはＴsｔ１以下の部分）から、 Ｑｙｆ＝（Ｔsｔ１−Ｔｔ１）×Ｖｔ０＋（Ｔsｔ１−Ｔｔ１）×Ｖｔ１ ×（Ｔsｔ１−Ｔｔ１）／{２×（Ｔｔ２−Ｔｔ１）} ・・（式２３） が成り立ち、これを変形して、沸上げ目標温度をＴsｔ
１は、 Ｔsｔ１＝［{Ｖｔ０²＋２×Ｑｙｆ×Ｖｔ１／（Ｔｔ２−Ｔｔ１）}^1/2 −Ｖｔ０］×（Ｔｔ２−Ｔｔ１）／Ｖｔ１＋Ｔｔ１ ・・（式２４） となる（ステップＳ６１）。そして、この沸上げ目標温
度Ｔsｔ１がタンク第二温度センサー３８の検出温度Ｔ
ｔ２よりも低い場合は（ステップＳ６２）、求める沸上
げ目標温度Ｔｓdは、 Ｔｓd＝Ｔsｔ１ ・・（式２５） となる（ステップＳ６３）。一方、沸上げ目標温度Ｔs
ｔ１がタンク第二温度センサー３８の検出温度Ｔｔ２を
超える場合は（ステップＳ６２）、容量Ｖｔ０とＶｔ１
とＶｔ２を沸上げて湯はり不足熱量Ｑｙｆを確保する場
合の沸上げ目標温度をＴsｔ１'とすると、沸上げ後の貯
湯タンク３２内の湯の温度分布は図９のようになる（Ｑ
ｙｆはＴsｔ１'以下の部分）から、 Ｑｙｆ＝（Ｔsｔ１'−Ｔｔ１）×Ｖｔ０ ＋（Ｔｔ２−Ｔｔ１）×Ｖｔ１／２ ＋（Ｔsｔ１'−Ｔｔ２）×Ｖｔ１ ＋（Ｔsｔ１'−Ｔｔ２）×Ｖｔ２×（Ｔsｔ１'−Ｔｔ２） ／｛２×（Ｔｔ３−Ｔｔ２）｝ ・・（式２６） が成り立ち、これを変形して、沸上げ目標温度をＴsｔ
１'は、 Ｔsｔ１'＝｛−Ｂ＋（Ｂ²−４×Ａ×Ｃ）^1/2｝／（２×Ａ） となる（ステップＳ６４）。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは、 Ａ＝Ｖｔ２／｛２×（Ｔｔ３−Ｔｔ２）｝ ・・（式２７） Ｂ＝Ｖｔ０＋Ｖｔ１−Ｔｔ２×Ｖｔ２／（Ｔｔ３−Ｔｔ２） ・・（式２８） Ｃ＝Ｔｔ２²×Ｖｔ２／｛２×（Ｔｔ３−Ｔｔ２）｝−Ｔｔ１×Ｖｔ０ −（Ｔｔ１＋Ｔｔ２）×Ｖｔ１／２ ・・（式２９） である。そして、この沸上げ目標温度Ｔsｔ１'がタンク
第三温度センサー３９の検出温度Ｔｔ３よりも低い場合
は（ステップＳ６５）、求める沸上げ目標温度Ｔｓd
は、 Ｔｓd＝Ｔsｔ１' ・・（式３０） となる（ステップＳ６６）。一方、沸上げ目標温度Ｔs
ｔ１'がタンク第三温度センサー３９の検出温度Ｔｔ３
を超える場合は（ステップＳ６５）、容量Ｖｔ０とＶｔ
１とＶｔ２とＶｔ３を沸上げて湯はり不足熱量Ｑｙｆを
確保する場合の沸上げ目標温度をＴsｔ１''とすると、
沸上げ後の貯湯タンク３２内の湯の温度分布は図９のよ
うになる（ＱｙｆはＴsｔ１''以下の部分）から、 Ｑｙｆ＝（Ｔsｔ１''−Ｔｔ１）×Ｖｔ０ ＋（Ｔｔ２−Ｔｔ１）×Ｖｔ１／２＋（Ｔsｔ１''−Ｔｔ２）×Ｖｔ１ ＋（Ｔｔ３−Ｔｔ２）×Ｖｔ２／２＋（Ｔsｔ１''−Ｔｔ３）×Ｖｔ２ ＋（Ｔsｔ１''−Ｔｔ３）×Ｖｔ３×（Ｔsｔ１''−Ｔｔ３） ／｛２×（Ｔｔ４−Ｔｔ３）｝ ・・（式３１） が成り立ち、これを変形して、沸上げ目標温度をＴsｔ
１''は、 Ｔsｔ１''＝｛−ＢＢ＋（ＢＢ²−４×ＡＡ×Ｃ
Ｃ）^1/2｝／（２×ＡＡ） となる（ステップＳ６７）。ここで、ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ
は、 ＡＡ＝Ｖｔ３／｛２×（Ｔｔ４−Ｔｔ３）｝ ・・（式３２） ＢＢ＝Ｖｔ０＋Ｖｔ１＋Ｖｔ２−Ｔｔ３×Ｖｔ３ ／（Ｔｔ４−Ｔｔ３） ・・（式３３） ＣＣ＝Ｔｔ３²×Ｖｔ３／｛２×（Ｔｔ４−Ｔｔ３）｝ −Ｔｔ１×Ｖｔ０ −（Ｔｔ１＋Ｔｔ２）×Ｖｔ１／２ −（Ｔｔ２＋Ｔｔ３）×Ｖｔ２／２ ・・（式３４） である。そして、この沸上げ目標温度Ｔsｔ１''がタン
ク第四温度センサー４０の検出温度Ｔｔ４よりも低い場
合は（ステップＳ６８）、求める沸上げ目標温度Ｔｓd
は、 Ｔｓd＝Ｔsｔ１'' ・・（式３５） となる（ステップＳ６９）。一方、沸上げ目標温度Ｔs
ｔ１''がタンク第四温度センサー４０の検出温度Ｔｔ４
を超える場合は（ステップＳ６８）、沸上げ後の貯湯タ
ンク３２内の湯の温度分布は図９のようになる（Ｑｙｆ
はＴｓd以下の部分）から、 Ｑｔ０＋Ｑｔ１＋Ｑｔ２＋Ｑｔ３＋Ｑｔ４＋Ｑｙｆ＝（Ｔｓd−Ｔｃ） ×（Ｖｔ０＋Ｖｔ１＋Ｖｔ２＋Ｖｔ３＋Ｖｔ４）・・（式３６） が成り立ち、これを変形して、求める沸上げ目標温度Ｔ
ｓdは、 Ｔｓd＝Ｔｃ＋（Ｑｔ０＋Ｑｔ１＋Ｑｔ２＋Ｑｔ３＋Ｑｔ４＋Ｑｙｆ） ／（Ｖｔ０＋Ｖｔ１＋Ｖｔ２＋Ｖｔ３＋Ｖｔ４） ・・（式３７） となる（ステップＳ７０）。そして、ステップＳ１５以
降は、下部ヒーター３３への通電を開始し（ステップＳ
１７）、タンク第一温度センサー３７の検出温度が沸上
げ目標温度Ｔｓdに達するまで下部ヒーター３３へ通電
し（ステップＳ１８）、沸上げ目標温度Ｔｓｊに達すれ
ば下部ヒーター３４への通電を終了する（ステップＳ１
９）というように変更となる。

【００３６】また、ステップＳ１４において、式３７で
求めた沸上げ目標温度が、所定温度（例えば温度設定部
２０５で設定した貯湯タンク３２内の沸上げ設定温度）
より高くなる場合は、沸上げ目標温度Ｔｓdは沸上げ設
定温度とする。このとき、沸上げが終了しても湯はり必
要熱量Ｑｆを確保できていないため、給湯・湯はり制御
部９２が湯はりを開始すると同時若しくは湯はりを開始
して所定時間（例えば５秒）後などに沸上げを開始する
ように上部ヒーター３４に通電させ、湯はりが終了すれ
ば通電を終了させるなどするようにしてもよい。

【００３７】また、ステップＳ１５において、湯はり予
約部２０３で湯はり終了時刻が予約されている場合は、
湯はり開始予想部９４で予想した湯はり開始予想時刻
を、例えば前日の湯はり設定量Ｖｆｓ、前日の湯はり中
に湯はり流量センサー４５で検出した湯はり流量Ｆmか
ら次の式、 ｔｆ＝Ｖｆｓ／Ｆｍ ・・（式３８） により求めた湯はり必要時間ｔｆから溯った湯はり開始
時刻に置き換えて、この時刻に合わせて沸上げを行うよ
うにしてもよい。

【００３８】また、湯はりに使用する熱量のみならず、
湯はり後の給湯や浴槽へのたし湯などに使用する熱量を
も確保するために、湯はり必要熱量Ｑｆ、湯はり不足熱
量Ｑｙｆ、沸上げ目標温度Ｔｓｊ、沸上げ目標温度Ｔｓ
dはマージンを見込んでもよい。

【００３９】以上のように、湯を大量に使用しても、湯
はりを開始するまでに湯はりに必要な湯を自動的に貯湯
タンクに確保しておくことで、湯切れを心配することな
くスムーズな湯はりを行うことができる。また、必要な
湯を確保する際、貯湯タンク上部の少ない容量の湯を沸
き上げるため、高温の湯が確保できることにより、十分
な湯温で湯はりを行うことができる。また、深夜時間帯
や湯はりが開始された後は湯はりに必要な熱量を確保す
ることがなく、無駄な電力使用を防止することができ
る。また、湯はり開始の直前に湯はりに必要な熱量を確
保するための沸上げを行うことで、無駄な電力使用を防
止することができる。また、所定温度に沸上げても湯は
りに必要な熱量を確保できていない場合には、湯はり開
始と略同時に沸上げを開始することで湯はりに不足して
いる熱量を即座に補充することができる。

【００４０】なお、本実施例においては電気温水器とし
たが、ガスや石油給湯機、またはヒートポンプや太陽熱
温水器を組合せたものにも応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に於ける電気温水器１０
０の構成図

【図２】 貯湯タンク３２内の湯の温度分布の一例を示
す図

【図３】 残湯熱量Ｑｚの算出方法の一例を示すフロー
チャート

【図４】 ヒーター制御部９５の上部ヒーター３４の制
御方法の一例を示すフローチャート

【図５】 沸上げ目標温度Ｔｓｊの算出方法の一例を示
すフローチャート

【図６】 目標温度に沸上げ後の貯湯タンク３２内の湯
の温度分布の第一の例を示す図

【図７】 目標温度に沸上げ後の貯湯タンク３２内の湯
の温度分布の第二の例を示す図

【図８】 沸上げ目標温度Ｔｓdの算出方法の一例を示
すフローチャート

【図９】 目標温度に沸上げ後の貯湯タンク３２内の湯
の温度分布の第三の例を示す図

【符号の説明】

１…減圧弁 ２…給水管 ３…バイパス管 ４…高温給湯管 ５…湯はり高温給湯管 ７…湯はりバイパス管 ８…給湯管 ９…湯はり給湯管 ２２…第一電磁弁 ２３…第二電磁弁 ３１…加熱部 ３２…貯湯タンク ３３…下部ヒーター ３４…上部ヒーター ３５…安全弁 ３６…排水バルブ ３７…タンク第一温度センサー ３８…タンク第二温度センサー ３９…タンク第三温度センサー ４０…タンク第四温度センサー ４１…給水温度センサー ４２…高温水温度センサー ４３Ａ…給湯温度センサー ４３Ｂ…湯はり温度センサー ４４…給湯流量センサー ４５…湯はり流量センサー ４６Ａ…給湯混合比調整弁 ４６Ｂ…湯はり混合比調整弁 ５１…バキュームブレーカー ５２…逆止弁 ５３…逆止弁 ６１…アダプター ６２…浴槽 ７０…本体制御部 ７１…リモコン ７３…通信線 ９１…残湯熱量算出部 ９２…給湯・湯はり制御部 ９３…湯はり必要熱量算出部 ９４…湯はり開始予想部 ９５…ヒーター制御部 ９６…残湯量検出部 ９７…本体通信手段 １００…電気温水器 ２０１…時計機能部 ２０２…昼間沸増し操作部 ２０３…湯はり予約部 ２０４…表示部 ２０５…温度設定部 ２０６…湯はり操作部 ２０８…通信手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯湯タンク内の水をヒーターで加熱する加
   熱部と、前記加熱部への通電を制御する本体制御部と、
   浴槽への湯はりを制御する湯はり制御部と、湯はり必要
   熱量を算出する湯はり必要熱量算出部と、前記貯湯タン
   ク内の残湯熱量を算出する残湯熱量算出部とを備えた加
   熱装置において、前記残湯熱量検出部で算出した残湯熱
   量を前記湯はり必要熱量算出部で算出した湯はり必要熱
   量以上に保持するように、前記本体制御部が前記加熱部
   への通電を制御することを特徴とした加熱装置。
2. 【請求項２】前記加熱部に、貯湯タンク上部および下部
   にそれぞれ上部ヒーター、下部ヒーターを備え、前記残
   湯熱量を前記湯はり必要熱量以上に保持するように、前
   記本体制御部が前記上部ヒーターを制御することを特徴
   とした請求項１記載の加熱装置。
3. 【請求項３】現在時刻を計時する時計機能部を備え、前
   記時計機能部で計時された現在時刻が所定時間帯のとき
   に、前記湯はり制御部により湯はりが開始されるまで、
   前記残湯熱量を前記湯はり必要熱量以上に保持するよう
   に、前記本体制御部が前記加熱部への通電を制御するこ
   とを特徴とした請求項１若しくは請求項２記載の加熱装
   置。
4. 【請求項４】当日の湯はり開始時刻を予想する湯はり開
   始予想部を備え、前記湯はり開始予想部で予想した湯は
   り開始予想時刻に合わせて、前記残湯熱量を前記湯はり
   必要熱量以上に保持できるように、前記本体制御部が前
   記加熱部への通電を制御することを特徴とした請求項１
   ないし請求項３記載の加熱装置。
5. 【請求項５】湯はり終了時刻を予約できる湯はり予約部
   を備え、前記湯はり制御部は前記湯はり予約部で予約さ
   れた湯はり終了時刻に湯はりが終了できるように湯はり
   を開始し、前記湯はり予約部で湯はり終了時刻が予約さ
   れている場合には、予約による湯はり開始時刻に合わせ
   て、前記残湯熱量を前記湯はり必要熱量以上に保持でき
   るように、前記本体制御部が前記加熱部への通電を制御
   することを特徴とした請求項１ないし請求項４記載の加
   熱装置。
6. 【請求項６】前記加熱部により貯湯タンク内の湯温が所
   定温度まで加熱されても前記残湯熱量を前記湯はり必要
   熱量以上に保持できない場合、前記湯はり制御部が湯は
   りを開始すると略同時に、前記本体制御部が再度前記加
   熱部への通電を開始するように制御することを特徴とし
   た請求項１ないし請求項５記載の加熱装置。