JP2005164079A - 貯湯式電気温水器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明では、貯湯式温水器において、貯湯タンク内の水温を検出する第1の温度検出部と、該第1の温度検出部の検出温度データをもとに発熱部の通電制御を行う貯湯式電気温水器において、前記第1の温度検出部より下方の貯湯タンク側面に、貯湯タンク内に給水されることにより水温が低下することを検出する第2の温度検出部を設けた。また、前記温度検出部は発熱体の先端部よりも上方の貯湯タンク側面に位置し、前記温度検出部の異なる時間の複数の温度データの最小値と現在温度データを演算し、その結果を利用して発熱体の通電を制御する。
【選択図】 図3
Description
さらに、電気温水器は、温水タンクに100リットル以上貯蔵可能な、屋外にも設置可能な中型電気温水器と、貯蔵可能量が100リットル未満の、洗面器下などに設置される小型電気温水器に分けられる
本発明は小型電気温水器の中でもタンク容量が40リットル以下の電気温水器に関する。
ただし、小型電温の場合は、タンク容量が少なく、比較的短時間でお湯の沸上げが可能なため、残湯量の検出を行って使用者に知らしめる必要性が少なく、温度検出部は1つのみであるケースがほとんどである。
具体的には、小型温水器の場合、お湯を沸して保温している間に電気を使用するが、その沸き上げ温度や保温温度を下げておくことで、節電が可能である。たとえばオフィスビルのトイレ等で使用される場合、始業前や昼休み時など手洗いでのお湯の使用頻度が多い時間帯には高温貯湯し、それ以外の使用頻度が少ない時間帯には保温温度を下げて、ヒータの消費電力を抑えて節電するものである。
節電効果を上げるためには、お湯が足りなくなる(タンクから水が出る)ことがない限り、沸上げ温度および保温温度を下げていることが最も効率的であり、より精度の高い使用検出が必要である。
前記温度過昇防止器は手動復帰タイプのものがほとんどで、電気温水器のタンクやヒータなどに取付けされている。万一、空焚きをした場合は、使用者はメンテナンス作業者を呼んで処置をする必要がある。メンテナンス作業者は、電気温水器のケーシングを外して温度過昇防止器の復帰ボタンを解除し、さらに、空焚きによりタンクやヒータが高温になったことで、製品に異常がないか確認をしなければならない。すなわち、空焚きをしてしまった場合、正常に使用できるようにするために、使用者にとっては非常に手間のかかる作業をする必要があった。
ヒータ近傍の温度を測る場合として、温水タンク内部に設けたヒータの基部を壁部を貫通させて外部に設け感熱ケースに取り付けられている。該感熱ケースは、ヒーターの近傍に、またはヒーター表面と接触するように配置されると共に、その内部に感熱部材が温水タンクの外側から着脱可能に挿入されているている。(例えば、特許文献2参照。)
このような場合、ヒータの温度が伝熱する感熱ケースに感熱部材を設けることにより、ヒータの温度を直接測ることができる。しかしながら感熱ケースがヒータに接触するため、ステンレスなどの材料が水中で腐食して穴があくすきま腐食が発生し、漏水する問題や、タンク天面部との温度差による沸き上げ温度の誤差が発生する可能性があった。
しかしながら、この場合、以下のような問題がある。
つまり、ヒータ近傍は一般的にタンク下部にあたるため、タンク下部の温度を検出して沸き上げ温度制御を行う。その場合、繰り返し沸き上げされた場合や繰り返し出湯を行うと、図5のようにタンク上部とタンク下部の温度差が大きくなり、沸き上げの目標温度よりも温度が高くなり、温度制御の精度よくないという問題があった。
請求項2によれば、前記第2の温度検出部の検出温度データと設定温度との差が任意の値を上まわり、なおかつ、前記第2の温度検出部の異なる時間における複数の測定温度データと温度データの最大値とを演算した結果を利用して、お湯の使用を検出することを特徴とした。
請求項3によれば、前記貯湯タンクの貯湯量により、前記第2の温度検出部の取付け位置を変えることにより、異なる貯湯量のタンクにおいても、同一の検出方式を用いてお湯の使用を検出することを特徴とした。
請求項4によれば、前記第2の温度検出部の検出温度データと設定温度の差が任意の値を上まわったことを利用して前記温水器の使用を認識するに当り、前期任意の値を必要に応じて変更できることを特徴とした。
反対に、貯湯タンク1が60℃のお湯であれば、使用頻度が多ければ、湯が足りなくなる可能性がある。つまり、お湯の使用頻度が多く、60℃のお湯では足りなくなる場合にだけ、保温温度を75℃に上げればよいということである。
ここで、本件の貯湯式電気温水器により、使用を検知し、そのデータを利用して、何日の何時にヒータ2に通電し、何時にヒータ2への通電を停止する処理については、公知につき省略する。
まず、本件においては、学習サーミスタ4の温度検出データを一定間隔(例えば60秒毎)で常時測定しておく。さらにこの温度検出データは数個記憶する(例えば10個)。この検出温度データ群を、「T1、T2、T3…」とし、現在の温度データをT0とする。また、検出温度データは決まった個数を記憶すると、一番古いデータを削除する。記憶された温度データ群の最大値をTmaxとする。
また、サーミスタ3では、上記学習サーミスタ4より短い間隔(例えば1秒毎)で貯湯タンク1の湯温を測定している。
次に、学習サーミスタ4において測定されたタンク1の湯温のデータが10個揃ったかどうかを確認する(S3)。ここで、10個揃っていれば、最も古いタンク1の湯温(T9)を削除する(S4)。
設定温度−20度≧検知温度が成立するかどうかを算出し(S4)、この結果が成立した場合は、自然放熱したか、又は温水器が使用されたかのどちらかである。また、この式が成立しない場合は、温水器の使用がなされていないと判断できる。
次に、前記学習サーミスタ4により測定された複数個のタンク1の湯温データから、温度データ群の最大値Tmaxを産出する(S6)。
さらに、温度データ群の最大値Tmaxと現在の温度データT0とから、「温度データ群の最大値Tmax−現在温度T0≧一定の値」であれば、ある時間の間に一定の温度低下があった場合に給湯使用によって短時間に学習サーミスタ4の温度が低下した場合と、自然放熱によって学習サーミスタ4の温度がゆっくりと低下した場合とを区別することができる。
まず、図3は装置の全体構成を示し、図4はヒータ2の詳細を示す。さらに図5は本件の制御フローを示す。図6はデータ解釈例の図である。そして、図7は小型貯湯タンクの沸き上げ時のタンク高さごとの温度データである。
図3は実質的に図1と同様であり、図1の学習サーミスタ4のみを削除している。また、図3において図1と同一の構成については、同じ符号を付して以下に説明する。
次に、40L以下で高さが50cm以下の貯湯タンク1内の沸き上げ時の湯温の分布を見ると、水の対流や温度差による自然の循環により、貯湯タンク1の天面部が最も高温になり、底面に行くほど温度が低くなる。特に、人が使用することにより出湯されると、給水管9より貯湯タンク1内に給水されるが、少量ずつ使われた場合、沸し上げと給水が繰り返されることで、貯湯タンク1の天面とヒータ2の下付近では温度差が大きくなり、フランジ21近辺では貯湯タンク1の天面との温度差は、使用状況によっては10℃以上となってしまう。しかし、ヒータ2の上端よりも上では、沸し上げ中や少量ずつ人が使用した場合でもタンク天面との温度差は2℃から3℃程度である。そこで、沸き上げ精度の良い温度制御を行うにはサーミスタ3をヒータ2の上端よりも上に配置することが必要になる。そうすると結果的にはサーミスタ3が、貯湯タンク1のほぼ真中近辺に設置されることになる。
1…貯湯タンク
2…ヒータ
3…温度調節サーミスタ
4…学習サーミスタ
5…制御基板
6…温度過昇防止器
7…出湯管
8…出湯口
9…給水管
10…給水フレキ管
11…混合水栓
12…止水栓
13…給水フレキ管
14…温度調節サーミスタ用固定板
15…学習サーミスタ用固定板
16…バイメタル固定板
17…電源スイッチ
18…表示部
19…減圧弁
20…逃し弁
21…フランジ
22…ビス
23…パッキン
Claims (5)
- 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する発熱部と、貯湯タンク内の水温を検出する第1の温度検出部と、該第1の温度検出部の検出温度データをもとに発熱部の通電制御を行う制御回路を有する貯湯式電気温水器において、前記温水器が使用されたことを認識するために、前記温度検出部1より下方の貯湯タンク側面に、貯湯タンク内に給水されることにより水温が低下することを検出する第2の温度検出部を設けたことを特徴とした貯湯式電気温水器。
- 前記第2の温度検出部の検出温度データと設定温度との差が任意の値を上まわり、なおかつ、前記第2の温度検出部の異なる時間における複数の測定温度データと温度データの最大値とを演算した結果を利用して、お湯の使用を検出することを特徴とした請求項1に記載の貯湯式電気温水器。
- 前記貯湯タンクの貯湯量により、前記第2の温度検出部の取付け位置を変えることにより、異なる貯湯量のタンクにおいても、同一の検出方式を用いてお湯の使用を検出することを特徴とした請求項1に記載の貯湯式電気温水器。
- 前記第2の温度検出部の検出温度データと設定温度の差が任意の値を上まわったことを利用して前記温水器の使用を認識するに当り、前期任意の値を必要に応じて変更できることを特徴とした請求項2に記載の貯湯式電気温水器。
- 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する発熱部と、貯湯タンク内の水温を検出する第1の温度検出部と、該第1の温度検出部のデータをもとに発熱部の通電制御を行う制御回路を有する貯湯式電気温水器において、前記温度検出部は発熱体の先端部よりも上方の貯湯タンク側面に位置し、前記温度検出部の異なる時間の複数の温度データの最小値と現在温度データを演算し、その結果を利用して発熱体の通電を制御することを特徴とした貯湯式電気温水器。
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