JP3116480B2 - 電気給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式電気給湯装置の
ヒータ通電制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電気給湯装置は、深夜における
電力需要の落込みを抑え平準化する目的で、電力会社に
より設定されている電気料金制度に対応するものであ
る。すなわち深夜の安い電力により貯湯槽の水を沸き上
げて保温しながら給湯するものである。しかしこの種の
電気給湯器には、給湯使用量が極端に多くなると貯湯槽
の湯が無くなり給湯できなくなる危険性も有している。
この湯切れを防止するためには貯湯槽を大きくすればよ
いが、たまたま２回以上の入浴に給湯したり、まれな来
客の給湯により使用量が急増した場合などのために貯湯
槽を大きくすると普段の給湯時に多量の湯が余ってしま
い、貯湯槽からの放熱による熱ロスが増え効率の悪いも
のになってしまう。

【０００３】そこで貯湯槽を大きくせずに、突発的な給
湯量の増加に対応する方法として、昼間電力を沸き上げ
に利用することが行なわれていた。これは図３に示すよ
うに貯湯槽５１と、前記貯湯槽の下部に設けた電気ヒー
タ５２と、前記貯湯槽の沸上温度を検出する沸上温度検
知手段５３と、沸上温度検知手段５３の信号が予め設定
した値になるよう電気ヒータ５２を通電制御する電力通
電制御手段５４と、深夜電力通電時間帯を検知するタイ
マー５５と、タイマー５５が深夜電力時間帯にのみ電気
ヒータ５２を通電可能にする深夜電力通電制御手段５６
と、昼間電力による通電時間を設定する通電設定部５７
と、通電設定部５７の指示に従い深夜電力通電時間帯以
外であっても電気ヒータ５２を設定時間だけ通電可能に
する昼間電力通電制御手段５８よりなる電気給湯装置で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、通電設定部５７によるどの程度昼間電力の
通電時間を設定すればよいのか分からないため、いきお
い長時間の設定となり、割高の昼間電力使用が増加して
電力料金として高いものになってしまう。また、設定を
忘れたまま突発的な給湯量の増加が発生すると、気付い
た時点で昼間電力通電の設定を行なっても加熱が間に合
わず湯切れが発生してしまうこともあるなどの課題があ
った。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、自動
的に深夜電力および昼間電力を効率的かつ経済的に通電
制御しつつ、湯切れを防止することを目的としたもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため貯湯槽と、前記貯湯槽の水を沸き上げる電気ヒ
ータと、前記貯湯槽の沸上温度を検出する沸上温度検知
手段と、前記沸上温度検知手段の信号に応じ深夜電力に
より前記電気ヒータを通電制御する深夜電力通電制御手
段と、前記貯湯槽への給水温度を検出する給水温度検知
手段と、前記貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度
検知手段と、前記貯湯槽への給水量を検出する給湯流量
検知手段と、前記給水温度検知手段と出湯温度検知手段
と給湯流量検知手段との信号より給湯熱量を算定する給
湯熱量演算部と、前記給湯熱量演算部の算出結果とタイ
マーにより給湯熱量の時間的パターンを求める給湯パタ
ーン算出部と、予め使用者の時間別給湯熱量のパターン
を入力する標準パターン設定部と、前記給湯パターン算
出部からの信号と前記標準パターン設定部からのパター
ンとを比較し標準給湯パターンとの差の熱量を演算する
パターン比較部と、前記パターン比較部の差の熱量に応
じ昼間電力により前記電気ヒータを通電制御する昼間電
力通電制御手段を設けた構成としてある。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によって給湯パターン算出部
により求めた給湯熱量のパターンが標準給湯パターンを
超えた場合、超えた熱量から昼間電力による加熱時間を
換算し、電気ヒータを通電可能とするよう作用する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図１および図２を参照
して説明する。

【０００９】図１において、１は貯湯槽、２は貯湯槽１
の下部に内設した電気ヒータ、３は電気ヒータ２の上部
に設け貯湯槽１の湯温を検出する沸上温度検知手段、４
は沸上温度を手動または自動に設定する沸上温度設定
部、５は沸上温度検知手段３と沸上温度設定部４の信号
を比較し検知温度が低い場合に通電信号を出力する温度
比較部、６は深夜電力通電時間帯に検知信号を出力する
深夜検知タイマー、７は深夜電力通電制御手段であり、
深夜検知タイマー６が深夜電力通電時間帯を検出し、か
つ温度比較部５の通電信号を入力した場合に電気ヒータ
２に通電する。８は貯湯槽１への給水管９に設け、給水
温度を検出する給水温度検知手段、１０は貯湯槽１の出
湯管近傍に設け出湯温度を検出する出湯温度検知手段、
１１は給水管９の流量を検出する給湯流量検知手段、１
２は給水温度検知手段８と出湯温度検知手段１０と給湯
流量検知手段１１の信号により給湯熱量を算定する給湯
熱量演算部、１３は給湯熱量演算部１２の算出結果を積
算し２４時間タイマーである日間タイマー１４の時間と
合わせて一日の給湯熱量の時間別積算パターンを求める
給湯パターン算出部、１５は給湯使用者の湯の使用パタ
ーンを入力し、このパターンに基づいて標準給湯熱量の
時間別積算パターンを設定する標準パターン設定部、１
６は給湯パターン算出部１３による一日の給湯熱量の時
間別積算パターンの算出結果と標準パターン設定部１５
の設定値とを比較し、算出結果が設定値を超えた場合
に、超えた差の熱量を演算するパターン比較部、１７は
深夜電力通電時間帯から外れた場合に検知信号を出力す
る昼間検知タイマー、１８は昼間電力通電制御手段で、
昼間検知タイマー１７の検知信号を入力し、かつパター
ン比較部１６より差の熱量の算出値を入力した場合に、
算出値より電気ヒータ２通電時間を換算し、電気ヒータ
２を換算時間分だけ通電する。

【００１０】給湯熱量演算部１２での給湯熱量は次式に
より行う。 Ｑ＝Ｗ・（Ｔｏ−Ｔｉ） ただし、Ｑ：給湯熱量（kcal/h） Ｗ：給湯流量（１/h） Ｔｏ：出湯温度（℃） Ｔｉ：給水温度（℃） 給湯パターン算出部１３では給湯熱量演算部１２の算出
値を次の様な（数１）により積算する。

【００１１】

【数１】

【００１２】ただし、Ｑ（ｉ）：給湯熱量演算部１２の
算出した算出時刻ｉ（ｈ）別の給湯熱量（kcal/h） Δｔ：算出時間間隔（ｈ） ここでの積算は３時から２３時までとし、積算値は３時
でリセットする。また標準給湯パターン設定部１５で
は、例えば次のような設定となる。

【００１３】入力条件として使用者の家庭における朝・
昼・夜の給湯量を設定する。 朝の給湯 １３０リッター（４５℃換算） 洗面 １０リッター／人×４人＝４０リッター 台所 ９０リッター 昼の給湯 ３０リッター 台所 ２０リッター 洗濯 １０リッター 夜の給湯 ３６０リッター 風呂張り湯 ２００リッター 風呂 ３０リッター／人×４人＝１２０リッター 洗面 １０リッター／人×４人＝４０リッター 台所 １００リッター つぎに、この設定値からつぎのような手順で標準パター
ンを作成する。 （１）入力負荷を演算 出湯温度を４５℃、給水温度を５℃と仮定し、 入力負荷＝給湯量×（４５−５） （kcal） により算出する。 （２）標準時刻の設定 朝、昼、夜の給湯の始まる時刻を設定する。ただし、時
間のバラツキを考慮して早めに設定する。 （３）標準負荷の演算 入力負荷のバラツキを考慮して０.8で除す。 （kcal） （４）積算値 標準負荷の積算値を求める。 （kcal）

【００１４】

【表１】

【００１５】この標準時刻と積算値が（表１）に示すよ
うな標準パターン設定値となる。ただし、この最終積算
値が貯湯槽１の貯湯能力を超えないよう設定する必要が
ある。例えば、貯湯温度８５℃、水温５℃、貯湯量３７
０リットルとすると、貯湯能力は３７０×（８５−５）
から２９６００kcalとなり、上記例における積算値は妥
当といえる。

【００１６】パターン比較部１６は、給湯パターン算出
部１３の算出した給湯熱量の時間別積算パターンと標準
パターン設定部１５で設定した標準パターンとを比較
し、時間別算出パターンが標準パターンを超えた場合
に、超えた差の熱量を演算する。例えば、朝８時までに
８５℃で１００リッターの湯を使ったとし給水温度が１
０℃とすると給湯熱量は７５００kcalとなり、上記の標
準パターン例の値が６５００kcalで、差は１０００kcal
と演算される。

【００１７】昼間電力通電制御手段１８は、深夜電力通
電時間帯から外れた時間帯でパターン比較部１６から差
の熱量が入力された場合に電気ヒータを通電させる。上
記の例を用いて、朝８時に１０００kcalの差が発生した
とすると、次式によりこの熱量を通電時間に換算する。

【００１８】 Ｈ＝ΔＱ／Ｗ×８６０＝１０００／４×８６０＝０.2９ （１７分） ただし、Ｈ：通電時間（ｈ） ΔＱ：差の熱量（kcal） Ｗ：電気ヒータの容量（Ｗ） ここで、算出した通電時間１７分間だけ電気ヒータ２を
通電制御する。ただしこの場合、沸上中に沸上温度検知
手段３の検出値が上限温度（例えば８５℃）を超えない
よう通電を停止するよう制御される。また、さらに給湯
が発生して差の熱量が増加した場合は、増加分だけ通電
時間は延長されるよう制御する。

【００１９】図２（ａ）、図２（ｂ）は一日の給湯状態
を示し、２０は給湯熱量の使用状態で給湯熱量演算部１
２により算定された値、２１は給湯パターン算出部１３
により給湯熱量を積算した値、２２は標準パターン設定
部１５により設定した標準給湯パターンである。２３は
給湯限界で給湯熱量積算値２１がこの値を超えると湯切
れを起こす。図２（ａ）は通常での給湯状態を示し、標
準給湯パターン２２より給湯熱量積算値２１が低いため
昼間電力での電気ヒータ通電はなく、湯切れもない。一
方、図２（ｂ）は朝８時前後に予定外の給湯２４が発生
（例えば朝風呂）した給湯状態を示す。この場合このま
ま通常の給湯を続けると、２２時３０分に給湯熱量積算
値２５が給湯限界２６を超えてしまい、湯切れが起こっ
てしまう。しかし、９時前に給湯熱量積算値２５が標準
給湯パターン２７を超えるため、ここから昼間電力によ
る追い焚き加熱が始まり、超過分の熱量が付加されるた
め給湯限界２６も付加熱量分上昇し、湯切れは発生しな
い。

【００２０】この実施例の構成によれば、標準パターン
設定部で設定した値を下回る、通常の給湯をすれば、深
夜電力のみで給湯が行われるため、経済的である。一
方、たまの朝風呂などの突発的給湯量の増加は、突発的
な給湯が発生した時点で、給湯量が標準パターンを超え
てしまうので、昼間電力により超過分の追い焚きがなさ
れ、湯切れの心配がないという効果がある。

【００２１】また、給湯標準パターン設定部により設定
値を自由に設定できるため、通常の給湯使用状態が変化
しても簡単に対応できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電気給湯装
置は、給湯熱量の時間的パターンを求める給湯パターン
算出部からの信号と時間別に予め設定されている標準給
湯パターンとを比較し、標準給湯パターンとの差の熱量
を演算するパターン比較部と、前記パターン比較部の差
の熱量に応じ昼間電力により前記電気ヒータを通電制御
する昼間電力通電制御手段を有するので、標準給湯パタ
ーンを下回る通常の給湯使用では、経済的な深夜電力の
みの沸上げができる。一方、たまの朝風呂や突然の来客
による給湯など標準給湯パターンを超える給湯使用が発
生すると超過分の追い焚きが昼間電力により自動的にな
され、湯切れの心配がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気給湯装置の構成
図

【図２】（ａ）は同装置における通常の給湯使用状態の
給湯特性図 （ｂ）は同装置における突発的な給湯使用状態の給湯特
性図

【図３】従来の電気給湯装置の構成図

【符号の説明】

１ 貯湯槽 ２ 電気ヒータ ３ 沸上温度検知手段 ７ 深夜電力通電制御手段 ８ 給水温度検知手段 １０ 出湯温度検知手段 １１ 給湯流量検知手段 １２ 給湯熱量演算部 １３ 給湯パターン算出部 １４ タイマー １６ パターン比較部 １８ 昼間電力通電制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯湯槽と、前記貯湯槽の水を沸き上げる電
   気ヒータと、前記貯湯槽の沸上温度を検出する沸上温度
   検知手段と、前記沸上温度検知手段の信号に応じ深夜電
   力により前記電気ヒータを通電制御する深夜電力通電制
   御手段と、前記貯湯槽への給水温度を検出する給水温度
   検知手段と、前記貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯
   温度検知手段と、前記貯湯槽への給水量を検出する給湯
   流量検知手段と、前記給水温度検知手段と出湯温度検知
   手段と給湯流量検知手段との信号より給湯熱量を算定す
   る給湯熱量演算部と、前記給湯熱量演算部の算出結果と
   タイマーにより給湯熱量の時間的パターンを求める給湯
   パターン算出部と、予め使用者の時間別給湯熱量のパタ
   ーンを入力する標準パターン設定部と、前記給湯パター
   ン算出部からの信号と前記標準パターン設定部からのパ
   ターンとを比較し標準給湯パターンとの差の熱量を演算
   するパターン比較部と、前記パターン比較部の差の熱量
   に応じ昼間電力により前記電気ヒータを通電制御する昼
   間電力通電制御手段よりなる電気給湯装置。