JP3235146B2 - 電気給湯装置 - Google Patents
電気給湯装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1】本発明の一実施例における電気給湯装置の構成
図
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
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