JP2935078B2 - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定時間帯、例えば深
夜電力通電時間帯に供給される電力によりタンク内の水
を沸き上げて貯え使用する貯湯式電気温水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる貯湯式電気温水器としては、例え
ば実公平２−５３０１号公報に記載された技術がある。
この技術はタンク内に配置されたヒータへの電力供給を
制御する制御部に対し、制御用電源部及び蓄電手段とし
て二次電池が設けられている。制御用電源部は深夜電力
通電時間帯となって電力用電源端子から電力が供給され
ると、この電力を制御用電源に変換して制御部に供給
し、かつ時間帯検出信号を制御部に送出する。一方、二
次電池は深夜電力通電時間帯以外の時間帯において制御
部に電力を供給する。

【０００３】かかる構成であれば、深夜電力通電時間帯
以外の昼間帯において、制御部は二次電池からの電力供
給を受け、温度センサにより検出されたタンク底部の水
温や残湯量に関する温度情報などを取り込み、これによ
り水温をメモリに記憶し、かつ残湯量を求めてメモリに
記憶する。

【０００４】又、深夜電力通電時間帯において、制御部
は制御用電源部からの電力供給を受け、昼間帯と同様に
水温をメモリに記憶し、残湯量をメモリに記憶する。
又、制御部はメモリに記憶されている水温に基づいて当
日の給水温度を決定し、給水温度に対応する沸き上がり
温度を、予め定められた給水温度に対する沸き上がり温
度から読み出す。そして、制御部はこの沸き上がり温度
に応じてヒータへの電力供給を制御する。従って、かか
る電気温水器では省エネルギの観点からも湯の沸き上げ
に無駄がなく、制御用電源としての工事費も低減でき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術において二次電池を設けなければ、昼間帯において制
御部への電力供給が無くなり、水温や残湯量に関する温
度情報などをメモリに記憶することができなくなる。こ
れら水温が記憶されなければ、過去の水温が分からず、
当日になって制御部はタンク内の水を何度で沸き上げれ
ばよいか判断できなくなる。

【０００６】又、二次電池を設けなければならないの
で、その分制御部分が高価となる。例えば単身者向けと
して小形の貯湯容量の少ないものを提供する場合、給水
温度に基づいた沸き上げ温度に制御する機能を設ける
と、この制御部に占める価格の割合が高く、小形化に見
合った安価なものを提供しようとしても販売価格面から
商品化の阻害要因となっている。

【０００７】一方、この種の電気温水器では、タンク内
において湯と水との間に混合層が形成されて湯と水とが
混じり合わない状態が保たれている。そして、ヒータに
通電されない時間帯に水道管からタンク底部に給水が行
われても、この状態は保たれて湯と水との各層に分かれ
る。従って、湯を頻繁に使用するか大量に使用する場合
には、敢えてタンク底部の水温を検知し、その水温を記
憶更新させるようなメモリ手段を設けなくても、深夜電
力の通電開始直後などに、温度センサによりタンク底部
の水の温度を測定すれば、給水温度を知ることができ
る。そして、この給水温度に基づいた沸き上げ温度に制
御することができる。

【０００８】しかしながら、前日にタンク内の湯の使用
量が少なかったり、又は殆ど使用されなかった場合など
においては、タンク底部に給水される水は少ないか、全
く給水されないので、ここで検出される水温は前日に多
量の湯を使用した場合の給水温度と比較して高い値とな
る。これは高温の残湯として上部の湯からの熱伝導を受
け、タンク底部に給水された水が給水時よりその温度が
上昇するからであり、例えば１日間湯を使用しなけれ
ば、タンク底部の湯温は多少の湯温低下はあっても沸き
上げ湯温をそのまま水温情報として検出し、本来ならあ
り得ない高い水温値を示すことになる。

【０００９】ところが、上記技術の制御部では、湯の沸
き上げ温度を、検出された水温が高くなるに従って低く
設定し、省エネルギ化を図っている。すなわち、湯の沸
き上げ温度は給水水温から季節に応じた沸き上げ湯温と
している。このため、１日間湯を使用せずにタンクに貯
えられた湯を再び沸き上げる場合、上記のように熱伝導
を受けて実際の給水温度よりも高い水温を検出し、この
水温をもって低い沸き上げ温度で沸き上げてしまう。

【００１０】ところで、小型の温水器では、沸き上げた
高温の湯に水を混合希釈して適温にした状態で使用する
のが通常の利用法である。このため、沸き上げ湯温が低
いということは、水の混合量が少なくなる分、総使用湯
量が不足し、特に小形化を図るものではその影響が大き
く、湯として使用できる湯量が少なくなり、湯切れの原
因となる。例えば、多くの湯が必要とされるような冬季
の湯切れは、入浴などに支障をきたし、その改善が望ま
れている。

【００１１】そこで本発明は、小型化するうえでも安価
なものにでき、かつ給水温度が正確に検出できない場合
でも湯切れを生じることのない貯湯式電気温水器を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、特定時間帯に
供給される電力によりタンク内の水を沸き上げて貯える
貯湯式電気温水器において、タンク底部の給水口付近に
設けられタンク内の水温を検出する温度センサと、特定
時間帯の開始時に温度センサにより検出された水温が所
定温度以上かを判断し、所定温度以下であればタンク内
の湯温を温度センサにより検出された水温に応じた制御
温度に設定し、所定温度以上であればタンク内の湯温を
各制御温度のうち最高の制御温度に設定する湯温設定手
段とを備えて上記目的を達成しようとする貯湯式電気温
水器である。

【００１３】

【作用】このような手段を備えたことにより、特定時間
帯となると、タンク底部の給水口付近に設けられた温度
センサにより検出されたタンク内の水温情報が読み出さ
れる。そして、湯温設定手段により水温が所定温度以上
かが判断され、所定温度以下であればタンク内の湯温を
水温に応じた制御温度に沸き上げるように設定し、又所
定温度以上であればタンク内の湯温を各制御温度のうち
最高の制御温度に沸き上げるように設定する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図面を参
照して説明する。

【００１５】図１は小形化に適用させた場合の貯湯式電
気温水器の構成図である。タンク１の底部には給水口２
が設けられるとともにヒータ３が配置されている。又、
タンク１の下部における壁には、水温と沸き上げ温度と
の検出を兼用する温度センサ４が設けられ、上部におけ
る壁には複数のレベルで残湯量を検出する各残湯センサ
５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。ヒータ３は、スイ
ッチ等から構成される出力部６を介して深夜電力供給用
の電力線７に接続されている。又、温度センサ４及び各
残湯センサ５ａ、５ｂ、５ｃはＡ／Ｄ変換器８に接続さ
れている。

【００１６】一方、深夜電力検出部９が設けられてい
る。この深夜電力検出部９は電力線７に印加される電圧
の有無から深夜電力通電時間帯の始まりと終りとを検出
し、深夜電力通電時間帯を示す深夜電力信号を主制御部
１０に送出する機能を有している。

【００１７】この主制御部１０には深夜電力検出部９の
他に、上記出力部６、Ａ／Ｄ変換器８、操作部１１、表
示部１２、制御パターンメモリ１３が接続されている。
操作部１１は２つの湯温制御パターンＡ、Ｂのいずれか
を選択するためのもので、例えば切換スイッチから構成
されている。

【００１８】制御パターンメモリ１３には図２に示すよ
うな各湯温制御パターンＡ、Ｂが記憶されている。これ
ら湯温制御パターンＡ、Ｂはタンク１内の水温に対する
沸き上げの各制御温度を設定したもので、タンク１内に
供給された水道水の給水温度から季節が判別できるよう
に、水温が高くなるに従って湯の沸き上げ温度を順次低
く設定し、かつ水温が非常に高い値、例えば水温31℃以
上の水道水温としては有り得ない温度となった場合に湯
の沸き上げ温度を最高の制御温度、例えば湯温制御パタ
ーンＡでは制御温度90℃に設定している。前記主制御部
１０は次のような各機能を有している。

【００１９】第１に、温度センサ４により取り込まれる
検出信号により水温を求めて水温が31℃以上かを判断
し、この判断の結果、水温が31℃以下であれば各湯温制
御パターンＡ、Ｂに従って水温に応じた制御湯温に設定
し、水温が31℃以上であれば沸き上げの制御温度を湯温
制御パターンＡ又はＢにおける最高の制御温度90℃又は
85℃に設定する湯温設定手段としての機能、第２に、こ
の機能により設定された沸き上げの制御温度に応じて出
力部６を開閉制御してヒータ３に電力を供給する機能な
どを有している。次に上記の如く構成された貯湯式電気
温水器の作用について図３に示す温水制御流れ図に従っ
て説明する。

【００２０】深夜電力通電時間帯以外の昼間において、
電力線７には電力が供給されておらず、深夜電力検出部
９は深夜電力通電時間帯の始まりを待つ。この状態に主
制御部１０は出力部６を開いているので、ヒータ３への
通電は停止されている。

【００２１】深夜電力通電時間帯になり、電力線７に電
力が供給されると、深夜電力検出部９は電力線７に印加
される電圧の有無から深夜電力通電時間帯の始まりを検
出し、深夜電力通電時間帯を示す深夜電力信号を主制御
部１０に送出する。主制御部１０はステップ＃１におい
て深夜電力信号を取り込み、深夜電力通電時間帯が始ま
ったことを判断する。

【００２２】次に主制御部１０はステップ＃２において
温度センサ４からの検出信号を取り込んでタンク１内の
水温を求め、次のステップ＃３においてこの水温が30℃
以上かを判断する。この判断の結果、水温が31℃以下で
通常の水温であれば、主制御部１０はステップ＃４に移
り、操作部１１で予め選ばれた湯温制御パターンＡから
水温、例えば20℃に応じた沸き上げの制御温度85℃を読
み出して設定する。なお、この沸き上げの制御温度85℃
は春、秋の季節の体感温度に適合するものである。

【００２３】次に主制御部１０はステップ＃４において
出力部６を開いてヒータ３に電力を供給し、かつステッ
プ＃５において温度センサ４により検出された水温を取
り込みタンク１内の水温が上記制御温度85℃に達したか
を監視する。そして、タンク１内の水温が制御温度85℃
に達すれば、主制御部１０はステップ＃６において出力
部６を閉じ、ヒータ３への電力供給を停止する。

【００２４】一方、ステップ＃３の判断の結果、水温が
31℃以上であれば、主制御部１０はステップ＃７に移
り、沸き上げの制御温度を湯温制御パターンＡにおける
最高の制御温度90℃に設定し、出力部６を開いてヒータ
３に電力を供給する。

【００２５】このようにタンク１内の水温が31℃以上と
なるのは、上記の如く沸き上げられてから例えば１日間
湯を使用せず、そのままの状態でタンク１内に湯が貯え
られた場合であるとか、沸き上げ後の使用量が少量であ
る場合である。この場合、上部高温状態にある残湯から
の熱伝導を受けるなどしてタンク１の底部の水温度は上
昇する。このため、正確に給水温度を検出することがで
きない。

【００２６】次に主制御部１０はステップ＃８において
温度センサ４により検出された水温を取り込みタンク１
内の水温が最高の制御温度90℃に達したかの監視を行
い、沸き上げ検知としてタンク１内の水温が制御温度90
℃に達すれば、主制御部１０はステップ＃６において出
力部６を閉じ、ヒータ３への電力供給を停止する。そう
して、深夜電力通電時間帯が終了すると、電力線７への
電力供給が終り、再び主制御部１０は出力部６を開き、
ヒータ３への通電を停止する。

【００２７】このように上記第１実施例においては、深
夜電力通電時間帯となったときに温度センサ４によりタ
ンク１内の水温を検出し、この水温が31℃以下であれば
タンク１内の沸き上げ湯温を湯温制御パターンに従って
水温に応じた制御温度に沸き上げるように設定し、検出
水温が31℃以上であればタンク１内の沸き上げ湯温を湯
温制御パターンの最高の制御温度に沸き上げるように設
定するので、タンク１の容量を単身者用として小容量の
ものとした電気温水器全体を小型化するものでも、単に
特定時間帯の通電開始直後のタンク１内に給水されてい
る水温の検出状態を判断するものとなり、販売価格も小
形化に見合った安価な電気温水器として商品化できる。
又、小容量のタンク１にあって、例えば１日間湯を使用
せずにタンク１内の底部側の水温が通常の給水水温より
高く、かつ湯として使用できる沸き上げ湯温以下の低温
であるような場合、給水温度として検出せずに異常と判
断して最高の制御温度に沸き上げるので、給水温度が高
くなるに従って湯の沸き上げる温度を低く設定する省エ
ネルギのものでも、湯切れ現象がなく必要量の湯量が確
保された適性な沸き上げができる。次に本発明の第２実
施例について、特定時間帯以外でも制御用電源を持つ中
型以上の一般家庭向けの温水器に適用した場合について
図４を参照して説明する。

【００２８】主制御部２０には、制御パーンメモリ１３
などに加えて水温メモリ２１及びピークシフトメモリ２
２が接続されている。水温メモリ２１には温度センサ４
により検出された水温及び各残湯センサ５ａ、５ｂ、５
ｃにより検出された湯温が記憶されるようになってい
る。又、ピークシフトメモリ２２には図５に示すような
給水温度及び残湯量に応じた各移動時間か記憶されてい
る。この移動時間は図６に示すように深夜電力通電時間
帯の開始からヒータ３への通電開始までの遅延時間を定
めたものであって、残湯量が多くなるに従って長く設定
されている。前記主制御部２０は次のような各機能を有
している。

【００２９】第１に、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル
変換された温度センサ４及び各残湯センサ５ａ、５ｂ、
５ｃからの各検出信号を所定時間毎に取込み、温度セン
サ４の検出信号から水温を求めてこの水温を水温メモリ
２１に記憶し、各残湯センサ５ａ、５ｂ、５ｃからの各
検出信号から湯温を求め、これら湯温から残湯量を求め
て表示部１２に表示し、水温メモリ２１に記憶する機
能、

【００３０】第２に、この水温メモリ２１に記憶された
各水温のうち最低水温をその日の水温とし、かつこの水
温を、例えば最近の連続した数日間分だけ更新しながら
水温メモリ２１に記憶する機能、この場合、水温メモリ
２１に対して最新の日の水温が新たに記憶されると、最
も古い水温が削除される。

【００３１】第３に、温度センサ４により取り込まれた
水温が31℃以上かを判断し、水温31℃以下であれば当日
を含めた数日間分の水温のうち最低の水温を選定し、こ
の水温に応じた沸き上げの制御温度を各湯温制御パター
ンＡ又はＢから設定し、水温が31℃以上であれば沸き上
げの制御温度を各湯温制御パターンＡ又はＢにおける最
高の制御温度90℃又は85℃に設定する湯温設定手段とし
ての機能、

【００３２】第４に、温度センサ４による検出水温及び
各残湯センサ５ａ、５ｂ、５ｃによる検出残湯量に応じ
た移動時間をピークシフトメモリ２２から読み出してヒ
ータ３への通電開始時間を設定する機能、第５に、通電
開始時間になったときから制御温度に応じて出力部６を
開閉制御してヒータ３に電力を供給する機能などであ
る。次に上記の如く構成された電気温水器の作用につい
て図７に示す温水制御流れ図に従って説明する。

【００３３】深夜電力通電時間帯以外の昼間では、温度
センサ４はタンク１の底部の給水温度に応じた検出信号
を出力し、各残湯センサ５ａ、５ｂ、５ｃはタンク１の
上部の湯温に対応し各検出信号を出力する。これら検出
信号はＡ／Ｄ変換器８によりディジタル化されて主制御
部２０に送られる。

【００３４】この主制御部２０はステップ＃10において
Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル変換された温度センサ
４及び各残湯センサ５ａ、５ｂ、５ｃからの各検出信号
を所定時間毎に取込み、このうち温度センサ４の検出信
号から水温を求めて水温メモリ２１に記憶し、各残湯セ
ンサ５ａ、５ｂ、５ｃからの各検出信号から湯温を求
め、これら湯温から残湯量を求め、この残湯量を表示部
１２に表示する。この場合、主制御部２０は水温メモリ
２１に記憶されている当日中において、先に検出した水
温と現在検出した水温とを比較し、低い方の水温を順次
更新して記憶し、最低水温をその日の水温とし、かつこ
の水温を深夜電力が通電時間帯に入ったことを条件に最
近の連続した数日間分だけ更新しながら水温メモリ２１
に記憶する。深夜電力通電時間帯になると、深夜電力検
出部９は深夜電力信号を主制御部２０に送出する。この
主制御部２０はステップ＃11において深夜電力信号から
深夜電力通電時間帯が始まったことを判断すると上記の
如く水温の更新が行われる。

【００３５】次に主制御部２０はステップ＃12において
各残湯センサ５ａ，５ｂ，５ｃから現在の残湯量を取込
み、水温メモリ２１に一時記憶させ、次のステップ＃13
において水温メモリ２１から最低の水温を読み出して当
日の水温とし、次のステップ＃14においてこの水温が31
℃以上かを判断する。

【００３６】この判断の結果、水温が31℃以下で通常の
水温であれば、主制御部２０はステップ＃15に移り、湯
温制御パターンＡから水温、例えば20℃に応じた沸き上
げの制御温度85℃を読み出して設定し、次のステップ＃
16において残湯量例えば「中」に応じた移動時間90分を
設定する。次に主制御部２０はステップ＃19において内
蔵のタイマーに移動時間90分を設定し、タイマー動作さ
せる。

【００３７】そして、移動時間90分が経過すると、主制
御部２０はステップ＃21において出力部６を開いてヒー
タ３に電力を供給し、かつタンク１内の水温を制御温度
85℃に制御する。

【００３８】一方、ステップ＃14の判断の結果、水温が
31℃以上であれば、主制御部２０はステップ＃17に移
り、沸き上げの制御温度を湯温制御パターンＡにおける
最高の制御温度90℃に設定し、これと共にステップ＃18
において水温31℃以上及び残湯量「中」に応じた移動時
間20分を設定する。そして、移動時間20分が経過する
と、主制御部２０はステップ＃21においてタンク１内の
水温を制御温度90℃に制御する。

【００３９】このように上記第２実施例によれば、タン
ク１内に給水される水温に応じて沸き上げ温度を設定
し、水温の正確性を欠いた通常水温以上で有れば、最高
沸き上げをして湯切れを生じさせず、これに加え、特定
時間帯以外の昼間にタンク１内への給水水温を検出して
最低水温を求め、当日分を含む過去数日分の最低水温を
記憶し、この水温を基に沸き上げ湯温を設定するので、
水温の正確性が増すだけでなく、当日の水温に正確性を
欠くときがあっても直ぐに最高沸き上げすることなく、
記憶されている数日分の水温情報から最低水温を読みだ
し、この最低水温を当日の水温情報とし、沸き上げ湯温
を決めるので、湯切れを伴わず、適性沸き上げが優先設
定され、季節に応じた水温から外れた水温であっても直
ぐに最高の沸き上げ湯温に沸き上げることなく、無駄が
なくなる。

【００４０】又、数日分の水温の全てが通常水温以上で
あることをもって初めて湯切れ防止対応としての最高制
御温度の沸き上げが行われるので、例えば旅行などで家
を空ける日数が多くなり、湯の使用が全くなくなる場
合、水温は正確に検出されないが、この水温に影響され
ずに水を沸き上げて湯切れを生じさせることがない。

【００４１】又、ヒータ３への通電時間の開始を水温及
び残湯量に応じて変化させるので、沸き上がった湯を深
夜電力通電時間帯中で貯えたまま放置される期間を短く
でき、湯の放熱による損失を少なくでき省エネルギ化を
図れる。又、深夜電力通電時間帯の開始及び終了付近で
の使用を避けて電力消費の少ない時間帯に使用できる。

【００４２】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、水温が31℃以上の場合に沸き上げの制御温
度を最高の制御温度に設定したが、水温31℃以上に限る
ことはなく、又最高の制御温度も所望温度に設定してよ
い。

【００４３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、安
価なものとして小型化への適用ができ、かつ残湯量など
の影響で給水温度として検出するタンク底部の水温が高
くなっても湯切れを生じることがない貯湯式電気温水器
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる貯湯式電気温水器の第１実施例
を示す構成図。

【図２】同電気温水器における湯温制御パターンを示す
図。

【図３】同電気温水器における温水制御流れ図。

【図４】本発明に係わる貯湯式電気温水器の第２実施例
を示す構成図。

【図５】同電気温水器における各残湯量に対する移動時
間を示す図。

【図６】同電気温水器における移動時間を示す図。

【図７】同電気温水器における温水制御流れ図。

【符号の説明】

１…タンク、 ３…ヒータ、 ４…水温センサ、 ６…出力部、 ７…電力線、 ９…深夜電力検出部、 １０，２０…主制御部、 １３…制御パターンメモリ、 ２１…水温メモリ、 ２２…ピークシフトメモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横沢 望 岩手県岩手郡雫石町41字上曽根田25−７ (56)参考文献 特開 昭61−11547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−134144（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24H 1/18 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定時間帯に供給される電力によりタン
   ク内の水を沸き上げて貯える貯湯式電気温水器におい
   て、 前記タンク底部の給水口付近に設けられ前記タンク内の
   水温を検出する温度センサと、前記特定時間帯の開始時
   に前記温度センサにより検出された水温が所定温度以上
   かを判断し、所定温度以下であれば前記タンク内の湯温
   を前記温度センサにより検出された水温に応じた制御温
   度に設定し、所定温度以上であれば前記タンク内の湯温
   を各制御温度のうち最高の制御温度に設定する湯温設定
   手段とを具備したことを特徴とする貯湯式電気温水器。