JPH02166346A - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は深夜電力を利用する貯湯式電気温水器に関し、
特に使用５ｆｌｌを設定せずに、自動的に使用状態に応
じた適切な沸き上げ温度を選択する貯湯式電気温水器に
関するものである。

［従来技ｉ！］ 貯湯式電気温水器の沸き上げ温度を決定する方法は、大
きく分けると使用ｓｍを設定して間接的に沸き上げ温度
を決定する方法（使用湯量設定法）と、使用ＷＡｆＲは
設定せずに沸き上げ温度だけを決定する方法（沸き上げ
温度設定法）とに大別される。最近は使用１ｆｆｉを設
定可能にし、ヒータへの通電時間（熱力Ｏリー）を変え
ることにより、間接的に沸き上げ騙爪を１ｂｌｌ　ｌｉ
ｔする使用湯量設定法が広く用いられている。しかしな
がら、最近一部の需要者から使用１ｊｌｆｆｉ設定法を
用いた渇水器は、温度変動幅が大きく、使い難いという
意見が出てきている。そのため、最近では沸き上げ温度
設定法を用いて自動制御を行うことが要望され始めてい
る。

沸き上げ温度設定法を用いて制御を行う場合には、実際
にタンクに残っている残Ｓ聞から使用状況を推測して、
適切な沸き上げ温度を毎日決定し、決定した沸き上げ温
度に基づいて通電時間を制御することになる。実際の制
御方法としては、使用′／ｆＡ吊設定法で一般的に採用
されているような係数修正方式を採用することが考えら
れる。係数修正方式とは、基準１ｆｌに使用状況に応じ
て選択した修正係数をｔｔｔけて最適な沸き上げ温度ま
たは通電時間を得ようと覆る方式である。

また沸き上げ温度設定法を用いて制御を行う場合にも生
活パターンを前向して制御を行うことが当然要求される
。−船釣な使用湯量設定法では、生活パターンを考慮し
て制御でるときに、過去の残１ｆｆｉを記憶し、残１ｆ
ｆｉが連続して一定日数の間（例えば５日間）所定ｍ以
上ある場合には、修正係数を変更して通電時間を短くし
、また１日でも残湯ｍが下限同以下になると修正係数を
変更して通電時間を長くする制御方式を用いている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、毎日の残５ｆｆｉの温度は一定ではない
ため、同じ残ｒＩＡＩｌであっても使用量が同じになる
とは限らない。そのため沸き上げ温度設定法を用いて制
御を行う場合に、修正係数方式を採用して単純に実際の
残湯量だけで修正係数を選択すると、残湯の温度が高い
時にはさほど問題はないものの、残湯の温度が低い場合
には深夜電力終了時刻までに所望のｉｉ！度まで沸き上
げることができない事態も発生する。また沸き上げ温度
の修正係数を基準値に掛けて沸き上げ温度を修正する場
合、適切な沸き上げ温度を得ることができる係数を決め
ることが非常に難しいという問題がある。

また沸き上げ温度設定法を用いるときに生活パターンを
考慮して制御を行なう場合に、使用湯量設定法で用いら
れている前述の＆１１御方代金採用すると次のような問
題が生じる。

過去一定日数（例えば５日間）連続して残湯量が所定量
以上ある場合に修正係数を変更して沸き上げ温度を変え
ると、沸き上げ温度変更以後も使用量が少なくて残１ｆ
ｆｉに大きな変化がない場合には、毎日沸き上げ温度の
修正が行われるため、温度が比較的早く下がる。このよ
うに毎日線上がり温度の修正が行なわれると、沸き上が
り温度はかなり低い温度まで下がるが、ある程度温度が
下がると使用湯量は同じであっても、残湯量は大幅に減
少するようになる。そして残ｗＡ聞が所定レベル以下に
なれば、沸き上げ温度を上げるように修正係数は変更さ
れることになる。しかしながら温度を上げる場合の修正
係数は、残湯の温度の変動を考！ｉ眩ず定められるため
、必要な温度まで沸き上げ温度を高くすることができず
、使い勝手が極端に悪くなるという問題がある。残湯の
温度を考自して修正係数を変えることも考えられるが、
修正係数の定め方が通常の場合よりも更に難しくなり、
適切な修正係数を選択することが容易ではないという問
題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、検出手段として
、貯湯タンク内への給水温度Ｔｗを検出する給水温度検
出手段Ｓ４と、貯湯タンク１内の残ＷＡ温度Ｔｈを検出
する残湯温度検出手段（８１〜８３）と、貯湯タンク内
の残１ｆｆｉＶａを検出する残湯温度検出手段（Ｓｌ−
Ｓ３）とを用いる。なお残湯温度検出手段と残湯量検出
手段とを一つの手段で構成することもできる。そして毎
日の残湯温度に違いがあっても、正確な使用Ｓ量を算定
するために、給水温度Ｔｗ、残瀉残湯Ｔｈ及び残湯ＩＶ
ａに基づいて残湯ｆｆ１Ｖａを一定の温度の定温度残ｉ
ｌ！堡Ｖｂに換算する残湯量換算用演算手段４を用いる
。また、使用情況に応じて適切な沸き上がり温度を定め
るために、クリアされるまで定温度残湯量Ｖｂが連続し
て所定量以上になった日数又は毎日の定温度残湯量■ｂ
を記憶する定温度残ＷｊＡＩ記憶手段５と、前日の沸き
上げ温度Ｔ１を記憶する沸き上げ温度記憶手段９と、定
温度残湯量Ｖｂと前日の沸き上げ温度Ｔ１と定温度残湯
量記憶手段５の記憶データとに基づいて当日の沸き上げ
温度Ｔ２を決定する沸き上げ温度決定手段１１とを用い
る。

本発明において、沸き上げ温度決定手段１１は、定温度
残湯量Ｖｂが下限量以下の場合には、予め設定した温度
ランクに従い沸貴上げ温度Ｔ２を前記前日の沸き上げ温
度Ｔ１よりも所定ランク上げ、定温型式ｓｍＶｂが下限
量より多い場合には沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ
温度Ｔ１と同じとする。また、定温度残湯量記憶手段５
に記憶された記憶データから前記定温度残湯量Ｖｂが所
定量以上ある日が連続して一定日数続いたことを判定し
た場合には、予め設定した温度ランクに従い湯量に応じ
て沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ温度Ｔ１よりも所
定ランク下げる。

沸き上げ温度決定手段１１で決定した沸き上げ温度Ｔ２
により発熱体２を制御するために、沸き上げ温度Ｔ２と
給水温度Ｔｗとに基づいて発熱体への所要通電時間を演
算する通電時間演算手段１２と、通電時間演算手段１２
により求めた所要通電時間が深夜電力終了時刻に得られ
るように発熱体への通電開始時間を制御するタイマ手段
１３とを用いる。

［発明の作用］ 上記のように構成すると、前日の湯の使用ｍが多く、残
湯量換算用演算手段４で換算した定温度残湯量Ｖｂが下
限量（例えば５０℃）以下になると、予め設定した温度
ランクに従い沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ温度Ｔ
１よりもランク上げ〆 して大量に使用した場合の温度低下による湯量不足を補
償する。また定温型式ｓｍＶｂが下限量より多く所定量
より少ない場合には、使用量に太きな変動がないものと
して、沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ温度Ｔ１と同
じにする。

また、定温度残湯量記憶手段５に記憶された記憶データ
から定温度残湯ｍＶｂが所定量以上ある日が連続して一
定日数（例えば７日間）続いたことを判定した場合には
、予め設定した温度ランクに従いＳ量に応じて沸き上げ
温度Ｔ２を前日の沸き上げ温度Ｔ１より所定ランク下げ
る。なお基準となる前述の所定量を、例えば１００℃、
１５０１のように数段階に分けてもよいのは勿論であり
、段階別に沸き上げ温度Ｔ１の上げ幅及び下げ幅を変え
ることも任意である。温度ランクが下がると、定温度外
Ｓｍ記憶手段に記憶された記憶データはリセットまたは
クリアされる。したがってクリアされた日から再度定温
型式ｉｍＶｂが所定量以上ある日が連続して一定日数続
いたことが検出されるまでは、温度ランクが下がること
はない。従って本発明によれば、連続して使用湯量が少
なくなる場合でも、温度ランクが毎日下がることはなく
、少なくとも一定日数（例えば通常の生活パターンであ
る７日間）の間は温度ランクは保持される。

このようにすると、生活パターンを無視した不必要な沸
き上げ温度の低下を防止することができる。

温度ランクは複数段階に分けられ、各段階間の温度差は
タンク容量、ヒータ容量、−船釣な使用情況等に応じて
定められる。基準値に係数を掛けて洲き上げ温度を変え
る場合と比べて、温度ランクで沸き上げ温度を直接変更
すると、難しい修正係数の決定や複雑な演算をすること
なく、比較的容易に対象となる電気温水器の条件に応じ
た適切な温度を設定することができる。また温度ランク
方式を用いると、所望の温度上昇をランクの選択により
簡単に得ることができる。そのため、使用湯量が少ない
日が連続して長く続いて、沸き上げ温度が低くなり、結
果として定温度残湯量Ｖｂが大幅に減少した時でも、適
切な沸き上げＩＩＩ（大きな温度上昇幅）をランクの選
択だけで決定することができ、適切な沸き上げ温度への
復帰を迅速に行なって短期間に余裕を取り戻すことがで
きる。

［実施例］ 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の貯湯式電気渇水器の一例の概略構成図
を示している。１は温水タンクであり、渇水タンク１に
は実際の残湯量ｙａと残湯量１ｆｊＴｈとを検出する温
度センサＳ１〜Ｓ３が設けられている。温度センサＳ１
〜Ｓ３は、公知の温度センサからなり、本実施例では５
０Ｊ！、、１０Ｃｌ！及び１５０λの残Ｉｍとの残湯の
温度とを検出する。

また温水タンク１の下部には給水された水の水温Ｔｗを
検出する給水温度検出手段を構成する温度センサＳ４が
設けられている。２は通電制御装置３によって制御され
る電気ヒータ（発熱体）である。

残湯温度Ｔｈが異なれば、同じ残湯量Ｖａであっても温
水タンク１内の保有カロリーが異なってくるため、使用
湯量を知ることができず、適切な制御を行うことができ
ない。そこで本実施例では温度センサＳ１〜Ｓ４によっ
て検出したデータ（残湯ロＶａ、残湯温度Ｔｈ、給水水
温Ｔｗ）を、残湯量換算用演算手段４に入力し、残湯量
換算用演算手段４によって実際の残１ｆｆｉＶ　ａを一
定温度に換算した定温度残湯量Ｖｂに換算する。本実施
例では温度センサＳ１〜Ｓ３が５０℃間隔で残湯量を検
出できるように設けられているので、実際の残ｉｆＩ量
Ｖａを５０℃の一定温度に換算する場合には、下記（１
）式を用いる。

Ｖｂ＝ｓｏβ［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］　／　（５０℃−Ｔｗ）・
・・（１）上記（１）式において、Ａは（Ｔｈｌ−Ｔｗ
）、Ｂは（Ｔｈ２−Ｔｗ）　、Ｃは（７ｈ３−Ｔｗ）で
あり、Ｔｈ１〜Ｔ　１１３は温度センサＳ１〜Ｓ３で検
出した残湯温度であり、Ｔｗは給水温度である。なお残
湯量が少なくなって各温度センサＳ１〜Ｓ３が、給水温
度Ｔｗを検出するとＡないしＣの演算結果は零となる。

残濶聞換算用演算手段４で換算した定温度残湯ｆｆ１Ｖ
ｂのデータは湯量判定手段６に入力される。

残湯量判定手段６は、定温度残湯ｆｆ１Ｖｂの量及び定
温度残湯量記憶手段５に記憶されたデータを判定する。

本実施例では、定温型式ｍｍＶｂが５０℃未満か、５０
ぶ以上１００β未満か、１００ｊ２以上１５０ａ未満か
、１５０℃以上かを判定する。

そして定温型式ｉｍＶｂが１００β以上１５０℃未満及
び１５０１以上の場合には、定温度残’ｌｆＡｍ記憶手
段５にその旨のデータを入力する。

定温度残湯量記憶手段５は、連続して定温型式ｍｍＶｂ
が所定量以上（本実施例では１００β以上と１５０ぶ以
上の２段階）ある場合の日数を記憶するか、またはクリ
アされるまで毎日の定温度残湯量を記憶する。定温度残
湯ｆｆ１Ｖｂが所定量（本実施例では１００λ未満）の
場合には、定温度残湯量記憶手段５にデータは蓄積され
ない。定温度残湯量記憶手段５の記憶データは、残湯量
判定手段６によって判定され、予め定めた日数（本実施
例では７日）連続して所定量以上の定温型式ｍｍＶｂが
残ったことを残湯量判定手段６が判定した場合に自動的
にリセット又はクリアされる。

残１ｆｆｉ判定手段６で判定した判定結果は、沸き上げ
温度選択手段７に入力される。沸き上げ温度選択手段７
は、残湯量判定手段６の判定結果と前日の沸き上げ温度
記憶手段に記憶させた温度とを基準にして、適切な沸き
上げ＠度を温度ランク記憶手段８に記憶させた温度から
選択する。温度ランク記憶手段８には、適宜の温度間隔
で複数のランクに分けて沸き上げ温度が記憶されている
。この温度間隔は、実験及び経験によって適宜に定めら
れる。下記衣に本実施例で用いたランクと沸き上げ温度
との関係を示しである。

本実施例では、最初の基準沸き上げ温度を設定する手段
として初日判定手段１０が設けられている。初日判定手
段１０は、電気温水器が起動された初日を判定すると、
基準となる沸き上げ温度を沸き上げ温度選択手段に入力
する。この初日判定手段１０に代えて手動で基準となる
沸き上げ温度を入力するようにしてもよい。

上記実施例において、残Ｍｉｌｌｉ判定手段６、沸き上
げ温度選択手段７及び温度ランク記憶手段８によって沸
き上げ温度決定手段１１が構成される。

本実施例において、沸き上げ温度決定手段１１は次のよ
うに作動する。残１ｆｆｉ判定手段６で判定した定温型
式Ｓ量Ｖｂが下限！（５０ぶ）以下の場合には、沸き上
げ温度選択手段７が温度ランク記憶手段８に記憶した温
度ランクに従って沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ温
度Ｔ１よりも所定ランク上げる。本実施例では定温度残
湯量Ｖｂが５０℃未満になると、温度ランクを２ランク
上げる。

また定温度残湯量Ｖｂが下限ｆｆ１（５０１，）以上に
なると、沸き上げ温度選択手段７は前日の沸き上げ温度
記憶手段９からデータを入力して、沸き上げ温度Ｔ２を
前日の沸き上げ温度Ｔ１と同じにする。また残湯聞判定
手段６が、定温度残湯量記憶手段５に記憶された記憶デ
ータから定温度残湯量Ｖｂが所定員以上（１０（１以上
、１５０Ａ以上）ある日が連続して一定日数〈７日間）
続いたことを判定すると、沸き上げ温度選択手段７は温
度ランク記憶手段８に記憶した温度ランクに従って沸き
上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げ温度Ｔ１より所定ランク
下げる。連続して７日間１００β以上残った場合には１
ランク温度を下げ、連続して７日間１５０ｊ２以上残っ
た場合には２ランク温度を下げる。

なお長期間、例えば数週間以上連続して定温度残湯ｆｆ
１Ｖｂが所定量以上残った後に、定温度残湯量Ｖｂが下
限量以下になったときには、温度ランクの上げ幅を通常
の場合よりも大きくして、充分な沸き上げ温度を得るよ
うにすれば、沸き上げ温度の復帰を迅速に行なって短期
間に余裕を取り戻すことができる。

沸き上げ温度選択手段７で選択した沸き上げ温度Ｔ２は
、通電時間演算手段１２に入力される。

通電時間演算手段１２は、給水水温Ｔｗと沸き上げ温度
Ｔ２とに基づいて発熱体２への所要通電時間を演算する
。所要通電時間Ｈ（分）は、下記（２）式に基づいて算
出する。

（Ｔ２−Ｔｗ）ｘＬｘ６０ Ｈ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
２）８６０ＸｋＸ効率 上記式においてＬはタンク容ｆｆ１（Ｊり、ｋはヒータ
２の出力（Ｗ＞である。上記式（２）から判るように、
給水温度を一定と見れば、沸き上げ温度Ｔ２を上げると
通電時間Ｈは長くなり、沸き上げ温度Ｔ２を下げると通
電時間は短くなる。

タイマ装置１３は、通電時間演算手段１２により求めた
通電時間Ｈが深夜電力終了時刻に得られるように発熱体
２への通電開始時間を制御する。

通電制御装置３はタイマ装置１３によって時間制御され
るとともに、タイマ装＠１３のタイマ設定時間が完了す
る前に、沸き上げ温度Ｔ２が温度センサにより得られた
時にはヒータ２への通電を停止する。なおこの温度セン
サとしては、給水温度検出手段として用いられる温度セ
ンサＳ４を兼用すれば良い。また通電制御装置３には、
深夜電力開始時間及び終了時間を検出するタイマが内蔵
されている。

上記実施例はマイクロコンピュータを用いて実現するこ
とが可能であり、その場合の制御のフローチャートを第
２図に示す。なお第２図において、温度換算用演算手段
４及び通電時間演算手段１２で行う演算のフローチャー
トは省略してあり、初日判定手段１０には８５℃の沸き
上がり温度が記憶されている。

深夜電力が開始されると、タイマ装置１３が作動を開始
する。そして自動運転の初日であるか否かが判定され、
初日の場合には、基準沸き上げ温度を８５℃に設定する
。初日でない場合には、前日の沸き上げ温度Ｔ２が記憶
手段９に記憶されているため、これを基準として定温型
式ｓｍＶｂに応じて、温度ランクに従い自動制御を行う
。７日間連続して残湯（定温度残湯量Ｖｂ）が１００β
又は１５０１以上ある場合は、使用量が少ない場合であ
り、タンク内の蓄積熱力Ｏリ−は必要以上に増加してい
る。そこで沸き上げ温度Ｔ２を湯量Ｖｂに応じてランク
下げする。残湯（定温度残湯量Ｖｂ）が５０１（下限量
）未満になる場合は、使用量が非常に多い場合であり、
この場合にはタンク内の蓄積熱カロリーは大幅に減少し
ているので、温度ランクを上げる。

［発明の効果］ 本発明によれば、実際の残１１Ｖａではなく、一定温度
に換算した定温度残湯量に基づいて制御を行うので、タ
ンク内の蓄積熱カロリーに応じた適切な温度制御を行う
ことができる。また本発明では、残湯量換算用演算手段
で換算した定温度残湯量Ｖｂが下限量以下になると、予
め設定した温度ランクに従い沸き上げ温度Ｔ２を前日の
沸き上げ温度Ｔ１よりもランク上げして大量に使用した
場合の温度低下による渇ロ不足を補償し、定温度残湯１
１Ｖ、ｂが下限量より多く所定量より少ない場合には使
用量に大きな変動がないものとして、沸き上げ温度Ｔ２
を前日の沸き上げ温度Ｔ１と同じとし、定温型式１ｆｆ
ｉ記憶手段に記憶された記憶データから定温型式５ｉＶ
ｂが所定量以上ある日が連続して一定日数続いたことを
判定した場合には、予め設定した温度ランクに従いＷＡ
ｌに応じて沸き上げ温度Ｔ２を前日の沸き上げＩｆｆｊ
Ｔｌよりランク下げするので、定温型式ＷＡｍＶｂに応
じて適切な自動潤度制御を行うことができる。

また１同温度ランクが下がると、定温度残湯量記憶手段
に記憶された記憶データはクリアされ、その日から再度
定温度残湯量Ｖｂが所定量以上ある日が連続して一定日
数続いたことが検出されるまでは、温度ランクが下がる
ことはないので、温度ランクが毎日下がることがなく、
少な（とも−定日数の間は温度ランクは保持され、生活
パターンを無視した不必要な沸き上げ温度の低下を防止
することができる。

更に基準値に係数を掛けて沸き上げ温度を変える場合と
比べて、本発明のように温度ランクに従って沸き上げ温
度を直接変更すれば、難しい係数の決定や複雑な演算を
することなく、比較的容易に対象となる電気温水器の条
件に応じた適切な温度をある程度の余裕を持って設定す
ることができる。また、使用湯量が少ない日が連続して
長く続いて、沸き上げ温度が低くなり、結果として定温
度残湯量が大幅に減少した時でも、適切な沸き上げ温度
をランクの選択だけで決定することができ、適切な沸き
上げ温度への復帰を迅速に行なって短期間に余裕を取り
戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
であり、第２図は第１図の実施例の動作フローチャート
である。 １・・・貯湯タンク、２・・・ヒータ（発熱体）、３・
・・通電制御装置、４・・・残湯量換算用演算手段、５
・・・定温度残？１ｆｆｉ記憶手段、６・・・残湯固判
定手段、７・・・沸き上げ温度選択手段、８・・・温度
ランク記憶手段、９・・・前日の沸き上げ温度記憶手段
、１ｏ・・・初日判定手段、１１・・・沸き上げ温度決
定手段、１２・・・通電時間演算手段、１３・・・タイ
マ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 貯湯タンク内への給水温度Ｔｗを検出する給水温度検出
   手段と、 前記貯湯タンク内の残湯温度Ｔｈを検出する残湯温度検
   出手段と、 前記貯湯タンク内の残湯量Ｖａを検出する残湯量検出手
   段と、 前記給水温度Ｔｗ、残湯温度Ｔｈ及び残湯量Ｖａに基づ
   いて前記残湯量Ｖａを一定の温度の定温度残湯量Ｖｂに
   換算する残湯量換算用演算手段と、クリアされるまで前
   記定温度残湯量Ｖｂが連続して所定量以上になった日数
   又は毎日の定温度残湯量Ｖｂを記憶する定温度残湯量記
   憶手段と、前日の沸き上げ温度Ｔ１を記憶する沸き上げ
   温度記憶手段と、 前記定温度残湯量Ｖｂと前記前日の沸き上げ温度Ｔ１と
   前記定温度残湯量記憶手段の記憶データとに基づいて当
   日の沸き上げ温度Ｔ２を決定する沸き上げ温度決定手段
   と、 前記沸き上げ温度Ｔ２と前記給水温度Ｔｗとに基づいて
   発熱体への所要通電時間を演算する通電時間演算手段と
   、 前記通電時間演算手段により求めた前記所要通電時間が
   深夜電力終了時刻に得られるように前記発熱体への通電
   開始時間を制御するタイマ装置とを備え、 前記沸き上げ温度決定手段は、前記定温度残湯量Ｖｂが
   下限量以下の場合には予め設定した温度ランクに従い沸
   き上げ温度Ｔ２を前記前日の沸き上げ温度Ｔ１よりも所
   定ランク上げ、前記定温度残湯量Ｖｂが前記下限量より
   多い場合には沸き上げ温度Ｔ２を前記前日の沸き上げ温
   度Ｔｉと同じとし、前記定温度残湯量記憶手段に記憶さ
   れた前記記憶データから前記定温度残湯量Ｖｂが所定量
   以上ある日が連続して一定日数続いたことを判定すると
   前記温度ランクに従い湯量に応じて沸き上げ温度Ｔ２を
   前記前日の沸き上げ温度Ｔ１より所定ランク下げること
   を特徴とする貯湯式電気温水器。