JP2650875B2 - 蓄熱量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、深夜電力を利用した蓄
熱量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】昼間と夜間の電力負荷率のアンバランス
を解消する意図から、午後１１時から午前７時までの深
夜電力時間帯では電力単価が割安になっている。この深
夜電力を利用して蓄熱ブロックに熱を蓄え、昼間に蓄熱
ブロックを熱源として暖房を得ることが行われている。

【０００３】従来のこの種の蓄熱量制御方法を用いた蓄
熱暖房器は、熱を蓄える蓄熱ブロックと、この蓄熱ブロ
ックを深夜電力を用いて加熱するヒータと、上記蓄熱ブ
ロックに通風して温風を室内へ送るファンと、上記蓄熱
ブロックの温度を測定する温度測定部と、上記蓄熱ブロ
ックの温度が上限を越えるとヒータをオフにする通電部
とを備えたものであった。深夜電力時間になると、ヒー
タをオンにして蓄熱ブロックに熱を蓄える。昼間等の使
用時には、ファンを動作させることによって、蓄熱ブロ
ックに通風して温風を発生させる。

【０００４】図６は従来の蓄熱量制御方法の時刻に対す
る蓄熱量を示したグラフの一例である。蓄熱量とは蓄熱
ブロックの温度と室温との差にほぼ比例するものであ
る。また、蓄熱ブロックは、外部と断熱されているの
で、ヒータによる加熱量に比べると自然放熱量が小さ
い。その結果、蓄熱ブロックは直線状に昇温する。蓄熱
暖房器は、二点鎖線Ａで示すように、深夜電力時間帯に
おいて、開始時刻（午後１１時）に蓄熱量が０％でも、
終了時刻（午前７時）に蓄熱量が１００％になるように
設計されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の蓄熱
量制御方法では、実線Ｂで示すように、深夜電力時間帯
の開始時刻に蓄熱量が残存していると、この残存蓄熱量
から昇温が開始されて深夜電力時間帯の終了時刻前に蓄
熱量が１００％になってしまうことがある。この場合、
蓄熱量が１００％に到達した後の時間Ｃは、蓄熱ブロッ
クの自然放熱があるので、終了時刻まで１００％を維持
するためにヒータのオン、オフを繰り返し行う必要があ
る。したがって、ヒータをオン（昇温制御）させたとき
にかかる電力の負荷は非常に大きく、これを何度も繰り
返すことにより、電力の無駄が生じるという問題があっ
た。

【０００６】そこで、請求項１記載の発明は、昇温制御
及び自然放熱量を必要最小限に抑えて省電力化を図るこ
とを可能にした蓄熱量制御方法を提供することを目的と
する。また、請求項２記載の発明は、請求項１の目的に
加え、昇温時間を必要最小限に抑えて省電力化を図るこ
とを可能にした蓄熱量制御方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る蓄
熱量制御方法は、深夜電力時間帯の時刻と蓄熱ブロック
の蓄熱量との関係で前記深夜電力時間帯の開始時刻から
終了時刻近傍にかけて所定の蓄熱量に到達する特性をも
つ昇温パターンに基づいて蓄熱量を制御する蓄熱量制御
方法であって、前記開始時刻より前記蓄熱ブロックの残
存蓄熱量を測定し、測定時刻毎に残存蓄熱量と前記昇温
パターンの蓄熱量とを比較し、前記残存蓄熱量が前記昇
温パターンの蓄熱量よりも下降した時点から、前記昇温
パターンに従い前記蓄熱ブロックを昇温させることを特
徴とするものである。

【０００８】請求項２の発明に係る蓄熱量制御方法は、
請求項１の発明において、前記昇温パターンが前記開始
時刻を蓄熱量０％、前記終了時刻近傍を蓄熱量１００％
として直線状に昇温させるためのパターンであり、前記
所定の蓄熱量は蓄熱量１００％を示すことを特徴とする
ものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明における蓄熱量制御方法は、深
夜電力時間帯に入ってからは残存蓄熱量が昇温パターン
の蓄熱量まで下降した時点から昇温パターンに従って蓄
熱ブロックを昇温するようにしたので、開始時刻にどの
程度の残存蓄熱量があっても深夜電力時間帯中に一度の
昇温制御を行うだけで済む。

【００１０】請求項２の発明における蓄熱量制御方法
は、請求項１の発明の作用において、一度の昇温制御の
時刻から終了時刻にかけて昇温パターンに従った昇温を
行って、終了時刻近傍に蓄熱量を１００％に到達させ
る。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明に係る蓄熱量制御方法による
蓄熱暖房器の基本的構成を示す機能ブロック図である。
蓄熱暖房器１０は、熱を蓄える蓄熱ブロック１２と、蓄
熱ブロック１２を深夜電力を用いて加熱するヒータ１４
と、蓄熱ブロック１２に通風して温風を室内へ送るファ
ン１６と、蓄熱ブロック１２の温度を測定する温度測定
部１８と、時刻ｔを測定する時計部２０と、時刻ｔに対
して直線状に蓄熱ブロック１２が昇温して深夜電力の終
了時刻近傍で最高となる特性をもつ昇温パターンを予め
記憶した昇温パターン記憶部２２と、蓄熱ブロック１２
の時刻ｔごとの温度Ｍ（ｔ）が上記昇温パターンの温度
Ｐ（ｔ）よりも低くなるとヒータ１４をオンにする通電
部２４とを備えたものである。

【００１２】図２は図１に示した蓄熱暖房器の構造の一
実施例を示す断面図である。蓄熱ブロック１２の側面は
断熱材３０で、上面は断熱材３２で、下面は断熱材３４
でそれぞれ覆われている。断熱材３０、３２、３４の外
面は金属板からなるハウジング３５で覆われている。蓄
熱ブロック１２内にはヒータ１４が埋設されている。ハ
ウジング３５の下方には吸気口３６と送風口３８とが設
けられ、吸気口３６にファン１６が設置されている。フ
ァン１６によって吸気口３６から取り入れられた外気Ｏ
Ｗは、蓄熱ブロック１２の外面を巡るうちに温風となっ
て送風口３８から吐き出される。

【００１３】図３は図１に示した蓄熱暖房器をマイクロ
コンピュータを用いて構成した場合の一実施例を示す回
路図である。以下、図１乃至図３を用いて詳細に説明す
る。

【００１４】温度測定部１８と時計部２０と昇温パター
ン記憶部２２と通電部２４とは、プログラムされたマイ
クロコンピュータ４０によって実現されている。マイク
ロコンピュータ４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡ
Ｍ４６、入力インタフェース４８、出力インタフェース
５０等によって構成されている。

【００１５】入力インタフェース４８には、サーミスタ
ＴＨ、操作スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎ、発振
回路５２が接続されている。サーミスタＴＨは、温度の
上昇とともに抵抗値が増加する正特性を有するものであ
り、蓄熱ブロック１２の外面に密着され、蓄熱ブロック
１２の温度に対応する電圧降下を温度測定部１８へ出力
する。発振回路５２は、水晶振動子を用いたもので、基
準パルスを発生して時計部２０へ出力する。

【００１６】出力インタフェース５０には、リレー駆動
用のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が接続されている。蓄
熱ブロック１２に埋設されているヒータ１４、１４は、
２００Ｖの交流電源５４にそれぞれ並列接続されてい
る。

【００１７】ヒータ１４と交流電源５４との間には、リ
レーＲＹ１の常開接点ＲＹ１ａが介挿されている。ファ
ン１６は１００Ｖの交流電源５６に接続されている。リ
レーＲＹ２の常開接点ＲＹ２ａが、ファン１６と交流電
源５６との間に介挿されている。交流電源５６には交流
を整流して直流電圧Ｖｄを得る直流電源５８が接続され
ている。

【００１８】なお、抵抗器Ｒ１、Ｒ２は電流制限用、抵
抗器Ｒｔｈは分圧用である。

【００１９】図４はこの発明に係る蓄熱量制御方法の一
実施例の動作を示すフローチャートである。図５はこの
発明に係る蓄熱量制御方法の一実施例の時刻に対する蓄
熱量を示したグラフである。以下、図１乃至図５を用い
て詳細に説明する。

【００２０】昇温パターン記憶部２２としてのＲＯＭ４
４又はＲＡＭ４６には、時刻ｔに対して直線状に昇温し
て深夜電力時間帯の終了時刻近傍で最高となる昇温パタ
ーンが記憶されている。昇温パターンは、図５において
二点鎖線Ｄ及びその延長の実線Ｅ２として示され、二点
鎖線Ｄの傾斜に従って時刻ｔとともに昇温する特性をも
つ。深夜電力時間帯の開始時刻になると〔ステップ１０
１〕、時刻ｔにおける昇温パターンの温度Ｐ（ｔ）が昇
温パターン記憶部２２から読み込まれるとともに〔ステ
ップ１０２〕、時刻ｔにおける蓄熱ブロック１２の残存
蓄熱量を温度情報で示した温度Ｍ（ｔ）が温度測定部１
８によって測定される〔ステップ１０３〕。

【００２１】続いて、温度Ｐ（ｔ）と温度Ｍ（ｔ）とが
比較され〔ステップ１０４〕、Ｐ（ｔ）≦Ｍ（ｔ）、す
なわち、残存蓄熱量が昇温パターン上の蓄熱量まで降温
していない場合、処理はステップ１０２へ戻り、ステッ
プ１０２〜１０４の処理が繰り返して実行され、刻々と
ヒータ１４の動作開始時刻が終了時刻に接近する。その
間、蓄熱ブロック１２は実線Ｅ１に示すように時刻ｔと
ともに放熱して降温する。そして、逐にＰ（ｔ）＞Ｍ
（ｔ）、すなわち、残存蓄熱量が昇温パターン上の蓄熱
量よりも下降した場合、通電部２４がヒータ１４をオン
にする〔ステップ１０５〕。なお、図５に示した例で
は、深夜電力時間帯に入っても実線Ｅ１で示した様に開
始時刻から自然放熱を行わせるので、ヒータ１４の動作
開始時刻が遅延され、実際の動作時間は実線Ｅ２に対応
して深夜電力時間よりも短くなる。すなわち、昇温パタ
ーンに従えば終了時刻近傍で蓄熱量を十分満杯（最高）
にすることができるので、ヒータ１４を深夜電力時間帯
にフル稼働させずに済む。

【００２２】ここで、電気的な動作について詳しく説明
すると、ＣＰＵ４２によりＰ（ｔ）＞Ｍ（ｔ）が判断さ
れると、出力インタフェース５０からトランジスタＴｒ
１へオン信号が出力され、トランジスタＴｒ１がオンと
なる。すると、リレーＲＹ１が駆動して常開接点ＲＹ１
ａが閉となり、ヒータ１４が通電されて蓄熱ブロック１
２を加熱し始める。

【００２３】こうして、蓄熱ブロック１２の温度Ｍ
（ｔ）が実線Ｅ２の昇温パターンに沿って昇温して深夜
電力時間帯の終了時刻近傍で最高となり、終了時刻にな
ると〔ステップ１０６〕、通電部２４がヒータ１４をオ
フにする〔ステップ１０７〕。蓄熱ブロック１２の自然
放熱量は、温度Ｍ（ｔ）と室温との差を時間ｔで積分し
た量にほぼ比例することから、温度Ｍ（ｔ）が実線Ｅ２
の昇温パターンに沿って昇温するとき最も少なくなる。

【００２４】その後、操作スイッチＳＷ２を押すことに
より、トランジスタＴｒ１がオンとなってリレーＲＹ２
が駆動して常開接点ＲＹ２ａが閉となり、ファン１６が
作動する。こうして、ファン１６で蓄熱ブロック１２を
強制放熱させることにより温風を発生させる。

【００２５】以上説明したようにこの実施例によれば、
深夜電力時間帯に入ってからは残存蓄熱量が昇温パター
ンの蓄熱量まで下降してから蓄熱ブロックを昇温するよ
うにしたので、開始時刻にどの程度の残存蓄熱量があっ
ても、昇温パターンと残存蓄熱量との比較で昇温開始の
時期が決まり、深夜電力時間帯中に一度の昇温制御を行
うだけで終了時刻近傍に１００％の蓄熱量を得ることが
できる。このようにして、深夜電力時間帯に昇温制御に
利用される電力の無駄を省いて、省電力化を図れる。

【００２６】また、この一度の昇温制御の時刻から終了
時刻にかけて昇温パターンに従った昇温が行われ、終了
時刻近傍には蓄熱量が１００％に到達するようにしたの
で、開始時刻の残存蓄熱量が多ければ多いほど昇温時間
が短縮され、これはヒータ１４の稼働時間の短縮化につ
ながり、この点でも省電力化を図れる。

【００２７】以上説明したように請求項１の発明によれ
ば、深夜電力時間帯に入ってからは残存蓄熱量が昇温パ
ターンの蓄熱量まで下降した時点から蓄熱ブロックを昇
温するようにしたので、開始時刻にどの程度の残存蓄熱
量があっても深夜電力時間帯中に一度の昇温制御を行う
だけで済む。従って、深夜電力時間帯に、従来のように
昇温制御を繰り返すことがなくなり、しかも昇温パター
ンに従った昇温制御が行われるので、必要最小限の昇温
制御及び自然放熱量によって省電力化を図れるという効
果を奏する。

【００２８】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加え、一度の昇温制御の時刻から終了時
刻にかけて昇温パターンに従った昇温を行って、終了時
刻近傍に蓄熱量を１００％に到達させるようにしたの
で、開始時刻の残存蓄熱量が多ければ多いほど昇温時間
が短縮され、この点でも省電力化を図れるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る蓄熱量制御方法による蓄熱暖房
器の基本的構成を示す機能ブロック図である。

【図２】図１に示した蓄熱暖房器の構造の一実施例を示
す断面図である。

【図３】図１に示した蓄熱暖房器をマイクロコンピュー
タを用いて構成した場合の一実施例を示す回路図であ
る。

【図４】この発明に係る蓄熱量制御方法の一実施例の動
作を示すフローチャートである。

【図５】この発明に係る蓄熱量制御方法の一実施例の時
刻に対する蓄熱量を示したグラフである。

【図６】従来の蓄熱量制御方法の時刻に対する蓄熱量を
示したグラフである。

【符号の説明】

１０…蓄熱暖房器 １２…蓄熱ブロック １４…ヒータ １６…ファン １８…温度測定部 ２０…時計部 ２２…昇温パターン記憶部 ２４…通電部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 深夜電力時間帯の時刻と蓄熱ブロックの
   蓄熱量との関係で前記深夜電力時間帯の開始時刻から終
   了時刻近傍にかけて所定の蓄熱量に到達する特性をもつ
   昇温パターンに基づいて蓄熱量を制御する蓄熱量制御方
   法であって、 前記開始時刻より前記蓄熱ブロックの残
   存蓄熱量を測定し、測定時刻毎に残存蓄熱量と前記昇温
   パターンの蓄熱量とを比較し、前記残存蓄熱量が前記昇
   温パターンの蓄熱量よりも下降した時点から、前記昇温
   パターンに従い前記蓄熱ブロックを昇温させることを特
   徴とする蓄熱量制御方法。
2. 【請求項２】 前記昇温パターンは前記開始時刻を蓄熱
   量０％、前記終了時刻近傍を蓄熱量１００％として直線
   状に昇温させるためのパターンであり、前記所定の蓄熱
   量は蓄熱量１００％を示すことを特徴とする請求項１記
   載の蓄熱量制御方法。