JP3235146B2 - 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、深夜の割安の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
いものになっていた。

【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により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、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、沸上温度を手動または自動に設定する沸上温度
設定部と、前記沸上温度検知手段と前記沸上温度設定部
の信号の偏差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１日の給湯熱
量の時間的パターンを求める給湯パターン算出部と、前
記給湯パターン算出部の信号を記憶する給湯パターン記
憶部と、前記給湯パターン記憶部の記憶内容から1日の
時間的な標準給湯パターンを設定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信号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標準パターン設定部
が過去からの給湯パターンから割り出した標準給湯パタ
ーンと給湯パターン算出部により求めた現在の給湯パタ
ーンを比較し、給湯熱量が標準を超えた場合、超えた熱
量から昼間電力による加熱量を演算し、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
の偏差を求め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、１２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は給湯パターン算出
部１３の時間別積算パターンを１週間分記憶更新する給
湯パターン記憶部、１６は給湯パターン記憶部１５から
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、１７は給湯パターン算出部１３の算出結果
と標準パターン設定部１６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、１８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、１９は昼
間電力通電制御手段で、昼間検知タイマー１８の検知信
号を入力し、かつパターン比較部１７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の通電
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：給湯熱量（ｌ／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（数１）様に積算する。

【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。

【００１３】また給湯パターン記憶部１５では、過去７
日の間給湯熱量演算部１２の算出値を記憶する。これ
は、最新の算出値のみを残し、８日以前の値は廃棄す
る。標準パターン設定部１６は、給湯パターン記憶部１
５の１週間分の記憶値から積算熱量の最大日の値を除外
し、残り６日の値から時刻別最大値を求める。そして、
この時刻別最大値を時間的バラツキと熱量的バラツキを
考慮し、時刻を一定時間早め、熱量を一定値加算する。
この結果得られた値を標準給湯パターンとする。図２を
用いて、この標準給湯パターンを説明する。２０は給湯
熱量演算部１２より算定される給湯熱量、２１はこの給
湯熱量２０を給湯パターン算出部１３により積算した給
湯パターン、２２から２５が別の日の給湯パターンで、
これら給湯パターン２１から２５が給湯パターン記憶部
１５に記憶されている。標準パターン設定部１６は、こ
れら給湯パターンの中から積算熱量の最大日の給湯パタ
ーン２５を除外する。これは、標準設定の基準データと
して突発的給湯データを除くためである。そして、残り
の給湯パターン２１から２４の時刻別最大値２６を求め
る。次に、時刻と熱量を一定間隔移行させて標準給湯パ
ターン２７を設定する。この時刻移行量は時間的バラツ
キを考慮して、時刻を１．５時間早めている。給湯熱量
の移行量は時刻別最大値２６の最終積算値が湯切れ限界
値２８と一致するよう定める。湯切れ限界値２８は次式
により求める。

【００１４】ＱＬ＝η×Ｖ×（Ｔｓ−Ｔｃ） ただし、ＱＬ：湯切れ限界値（ｋｃａｌ） η ：貯湯効率 Ｖ ：貯湯量（Ｌ） Ｔｓ：沸上温度（℃） Ｔｃ：給水温度（℃） パターン比較部１７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１６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１０℃とすると給湯
熱量は７５００ｋｃａｌとなる。一方、標準パターン設
定部１６で設定されたが６５００ｋｃａｌとすると、差
は１０００ｋｃａｌと演算される。

【００１５】昼間電力通電制御手段１９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１７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。

【００１６】 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（ｋＷ）８６０：熱量換算係数（ｋｃａｌ／ｋＷ・ｈ） 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。

【００１７】この実施例の構成によれば、図２の２７の
ような標準パターン設定部１６で設定した値を基準と
し、２１から２４のような通常の給湯をすれば、給湯パ
ターンは標準値を超えないため、昼間電力による電気ヒ
ータ２への通電がなく深夜電力のみで給湯が行われるこ
とになり、経済的である。一方、２５のような、たまの
朝風呂などの突発的給湯量の増加が発生した場合には、
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。

【００１８】また、標準パターン設定部１６により設定
値は日々変更されるため、通常の給湯使用状態が変化し
ても対応できる。

【００１９】

【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、標準パターン設定部が過去からの給湯パターンか
ら割り出した標準給湯パターンと給湯パターン算出部に
より求めた現在の給湯パターンを比較し、給湯熱量が標
準を超えた場合、超えた熱量から昼間電力による加熱量
を演算し、電気ヒータを通電制御するため、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
のみの沸上げとなる。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】同装置の給湯使用状態における給湯特性図

【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 日間タイマー １５ 給湯パターン記憶部 １６ 標準パターン設定部 １７ パターン比較部 １９ 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、沸上温度を手動または自動に設定する沸
   上温度設定部と、前記沸上温度検知手段と前記沸上温度
   設定部の信号の偏差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１日の
   給湯熱量の時間的変化パターンを求める給湯パターン算
   出部と、前記給湯パターン算出部の信号を記憶する給湯
   パターン記憶部と、前記給湯パターン記憶部の記憶内容
   から１日の時間的な標準給湯パターンを設定する標準パ
   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信号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。