JPH02242044A - 電気温水器の通電制御装置 - 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 この発明は、深夜電力を利用する電気温水器、殊に、い
わゆるピークシフト時間制御を行なう通電制御型の電気
温水器の通電制御装置に関する。

従来技術 通電制御型の電気温水器は、深夜電力の所定の通電時間
帯（以下、単に、深夜電力の通電時間帯という）におい
て、その通電時間帯の通電開始時からではなく、貯湯タ
ンク内の温度に基づく所定の適正な遅延時間（以下、ピ
ークシフト時間という）だけ遅れた時点からヒータを通
電するようにし、送電線に負荷されるビークロードを低
くするとともに、沸上げ完了時刻を、はぼ通電時間帯の
終了時点に合わせることにより、湯の消費されるまでの
間における放熱損失を小さくすることができるものであ
る。

通電制御型の電気温水器においては、一般に、複雑な熱
量計算を行なってピークシフト時間の算出を行ない、そ
の結果を使用して、ヒータの通電制御を行なうために、
その制御装置には、マイクロコンピュータが組み込まれ
るのが普通である。

そこで、従来の制御装置では、ヒータに通電するための
深夜電力の電源配線の他に、マイクロコンピュータに終
日通電するための制御電源用として、常時供給される商
用電源の配線が必須であった。

また、制御電源用の電源配線を省略し、これを深夜電力
から供給するとすれば、深夜電力は、１日のうち、所定
の通電時間帯にのみしか供給されず、他の時間帯は無通
電となるために、バッテリ等によるバックアップを行な
うことが必要であった（たとえば、実開昭６３−１０３
５２号公報）。

なお、このように、制御電源を常に確保しておかなけれ
ばならない理由は、マイクロコンビ二一夕によって、常
時、貯湯タンクの温度情報を読み取るとともに、深夜電
力の停電時間を計測して、その結果を使用してピークシ
フト時間を算出するようにしているためである。

発明が解決しようとする課題 而して、かかる従来技術のうち、前者によるときは、深
夜電力の電源配線の他に、商用電源の配線を行なわなけ
ればならないので、設置時における工事が煩雑であり、
電気工事費が過大となりがちであるという問題があった
。また、後者によるとすれば、システム全体をバックア
ップするための大容量の電池と、制御電源を電池と深夜
電力とに切り換える切換回路を付加しなければならず、
全体構成が複雑となり、また、長時間に亘って高度の信
頼性を保つことが可能な電池は著るしく高価であるとい
う問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑
み、ピークシフト時間の算出は、通電開始時における貯
湯タンク内の温度を使用して算出するとともに、深夜電
力の無通電時においてもメモリデータを記憶保持するメ
モリ手段により、貯湯タンクの上部温度と深夜電力の通
電時間長とを記憶し、これらのメモリデータを使用して
ピークシフト時間制御の適用を選択するようにすること
によって、制御電源は深夜電力から供給して、商用電源
の配線工事を全く不要とし、バックアップ用の素子とし
て、たとえば安価なコンデンサ等を使用することができ
る電気温水器の通電制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、制御電
源は深夜電力から供給するとともに、メモリ手段と、ヒ
ータ制御手段と、出力手段とを備え、メモリ手段は、深
夜電力が無通電となったときの貯湯タンクの上部温度と
、深夜電力の通電時間長とをメモリデータとして記憶す
るとともに、深夜電力の無通電時においても、メモリデ
ータを記憶保持し、ヒータ制御手段は、深夜電力の通電
中に作動し、メモリ手段のメモリデータを使用してピー
クシフトの有無を判別し、ピークシフト有りのときは、
通電開始時における貯湯タンク内の温度を使用してピー
クシフト時間を決定し、出力手段は、ヒータ制御手段の
出力によりヒータに通電するようにしたことをその要旨
とする。

作用 而して、この構成によるときは、ピークシフト時間は、
通電開始時における貯湯タンク内の温度を使用して算出
されるので、深夜電力の通電時間帯以外の無通電時間に
おいては、制御電源は、メモリ手段のバックアップ用を
除いて、全く必要ではなく、したがって、制御電源は、
深夜電力から供給するようにしても何ら差し支えがない
。しかも、このときのバックアップ用素子としては、メ
モリ手段のみに給電すればよく、その消費電力が僅かで
あることから、高価な電池に代えて、安価なコンデンサ
等を使用することができる。また、このようにして算出
されるピークシフト時間は、終日に亘って計測される温
度情報を使用する場合に比して、その精度の点で、何ら
実用的に不都合が生じないことがわかっている。

一方、通電時間帯内において深夜電力の停電があったと
きは、メモリ手段に記憶されている貯湯タンクの上部温
度と、現時点におけるそれとを比較し、自然冷却による
貯湯タンクの温度低下量が少ないことにより、これを検
出することができるから、このときは、ピークシフト無
しとして、停重囲復時に直ちにヒータの通電を開始し、
そうでないとき、すなわち深夜電力の正規の通電開始時
にのみ、ピークシフト有りと扱うことにより、貯湯タン
ク内の湯が不用意に沸上げ不足となる機会を極少にする
ことができる。なお、メモリ手段に記憶されている通電
時間長が十分長いときは、温度低下量を看るまでもなく
、深夜電力の正規の通電開始時と判断し、ピークシフト
有りとしてよい。

以上のように作用するものである。

実施例 以下、図面を以って実施例を説明する。

電気温水器の通電制御装置は、深夜電力ＦＷから制御型
＃ＣＬを供給される制御装置本体１０と、貯湯タンクＷ
Ｔの上部に配設した温度センサＴＨと、下部に配設した
ヒータＨＥとを組み合わせてなる（第１図）。貯湯タン
クＷＴは、底部の給水管ＷＴＩと頂部の給湯管ＷＴ２と
を備えている。

制御装置本体１０は、ヒータ制御手段１１と、出力手段
１２と、メモリ手段１３と、停電検出手段１４とからな
る。

温度センサＴＨの出力は、ヒータ制御手段１１とメモリ
手段１３とに分岐入力され、後者の出力は、ヒータ制御
手段１１を介して、出力手段１２に入力されている。

電源ラインＡＣからは、所定の深夜電力の通電時間帯を
定めるタイムスイッチＴＳを介して深夜電力ＰＷが得ら
れ、深夜電力ＰＷは、出力手段１２を介して、ヒータＨ
Ｅに接続されている。また、深夜電力ＰＷは、制御’ｍ
ｓ回路２１にも分岐入力され、その出力は、制御電源Ｃ
Ｌとして、制御装置本体１０に導入されている。また、
制御電源回路２１からの別の出力が停電検出手段１４に
入力されており、その出力は、メモリ手段１３に入力さ
れている。

制御装置本体１０は、そのハードウェアとして、演算装
置ＭＣＩとメモリＭＣ２と図示しない入出カニニットと
からなるマイクロコンピュータＭＣを有しく第２図）、
マイクロコンピュータＭＣは、深夜電力ＰＷの通電時に
は、制御電源回路２１を介して、制御電源ＣＬによって
給電されている。

メモリ手段１３に相当するメモリＭＣ２は、制御電源Ｃ
Ｌが喪失したときは、バックアップ回路２２によってバ
ックアップされる。また、制御電源ＣＬの喪失を示す情
報は、停電検出手段１４に相当する停電検出回路２３を
介し、演算装置ＭＣ１に入力されている。ここで、バッ
クアップ回路２２としては、たとえば、２重層コンデン
サとして知られる大容量低リークのコンデンサ等を使用
することができる。

深夜電力ＰＷの正規の通電時間帯の開始時点（第５図の
Ａ点）において、タイムスイッチＴＳが作動すると、制
御装置本体１ｏに深夜電力ＰＷが供給され、同時に、制
御電源回路２１を介して制御電源ＣＬが供給されるので
、制御装置本体１０の内部では、マイクロコンピュータ
ＭＣによって、第３図のプログラムが起動する。

プログラムは、まず、先きの深夜電力ＰＷの通電時間帯
の終了時点（第５図のＡ１点）において、システムから
切り離されたマイクロコンピュータＭＣの入出カニニッ
トや、各種の表示器等をマイクロコンピュータＭＣに接
続復帰し、メモリＭＣ２を除（システム全体のイニシャ
ライズを行なう（第３図のステップ（１）、以下、単に
（１）のように記す）。その後、メモリＭＣ２に記憶さ
れている通電時間長ｔを読み取り、これを、所定値ｔｇ
と比較する（２）。ここで、通電時間長（とは、前回の
深夜電力ＰＷの通電時間帯の終了時点において記憶され
、その後の深夜電力ＦＷの無通電時間中にも、メモリＭ
Ｃ２に記憶保持されていたメモリデータであって、前回
の深夜電力ＦＷの実際の通電時間長を示すものである。

また、所定値ｔｏとしては、深夜電力ＦＷの正規の通電
時間長ｔがｔ＝８（時間）であるときは、ｔｏ＝７（時
間つ程度に定めるのがよい。

深夜電力ＰＷの正規の通電時間帯の開始時点においては
、前回の通電時間長ｔは、一般に、ｔ≧ｔｏであるから
、プログラムは、ピークシフト有りを記憶するとともに
（３）、通電時間長ｔを計測するためのタイマをリセッ
トしく６）、沸上げ制御記移行する（７）。

沸上げ制御を実行するステップ（７）の内容は、たとえ
ば第４図に示すとおりであり、まず、ピークシフトの有
無を判断しく７ａ）、ピークシフト有りの場合はピーク
シフト時間を算出しく７ｂ）、その経過を待って、ヒー
タＨＥを投入する（７ｅ）。その後、プログラムは、深
夜電力ＰＷの通電を監視しながら（第３図のステップ（
８））、別に設定する沸上げ設定湯温Ｔｌｌまでの沸上
げの完了を待ち（第４図のステップ（７ｄ））、沸上げ
完了とともに、ヒータＨＥへの通電を遮断する（７ｆ）
。

ここで、ピークシフト時間の算出は、貯湯タンクＷＴの
壁面に上下に配設されている図示しない温度センサの出
力を利用して、貯湯タンクＷＴへの給水温度、貯湯タン
クＷＴ内の残湯量等を検出演算するとともに、貯湯タン
クＷＴ内の湯温が、深夜電力ＰＷの通電時間帯の終了時
点にほぼ一致して沸上げ設定湯温ＴＨに到達するように
、深夜電力ＰＷの通電開始時点からヒータＨＥの通電開
始時点までの遅延時間を計算するものである。

深夜電力ＰＷの通電時間帯の終了によって、深夜電力Ｐ
Ｗが無通電となると（第５図のＡ２点）、停電検出回路
２３を介して、その旨が演算装置ＭＣＩに入力されるか
ら、プログラムは、温度センサＴＨを介して、その時点
における貯湯タンクＷＴの上部温度Ｔを読み取り、これ
を、上部温度ＴＯとしてメモリＭＣ２に記憶する（第３
図のステップ（９））。と同時に、プログラムは、通電
時間長ｔを計測するタイマの内容を読み取り、これをメ
モリＭＣ２に記憶するとともに、マイクロコンピュータ
ＭＣに付属する各種の表示器や入出カニニット等の電力
消費部品を演算装置ＭＣＩから切り離して、その動作を
終了する。ただし、演算装置ＭＣＩは、深夜電力ＰＷが
無通電となっても、制御電源回路２１に含まれる平滑用
コンデンサ等により、ステップ（９）の後処理を実行す
る間は、その制御電源ＣＬが供給されるものとする。

深夜電力ＦＷの正規の通電時間中に停電が発生したとき
の作動は、次のとおりである（第６図）。

深夜電力ＰＷの通電時間帯の開始時点において、前述の
ようにして動作を開始したプログラムは、第６図のＢ１
点において発生した停電を検出すると（第３図のステッ
プ（８））、貯湯タンクＷＴの上部温度Ｔｏと、それま
での通電時間長ｔとをメモリＭＣ２に記憶するとともに
、入出カニニット等を演算装置ＭＣＩから切り離して終
了する（９）。

停電が回復するとく第６図のＢ点）、第３図のプログラ
ムが動作を再開して、システムをイニシャライズの後（
１）、メモリＭＣ２中の通電時間長ｔの大きさをチエツ
クするが（２）、この場合は、一般に、ｔ＜ｔｏである
。

そこで、プログラムは、メモリＭＣ２に記憶されている
上部温度Ｔｏと、温度センサＴＨの出力として得られる
現在の上部温度Ｔとの差ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔを演算し、これ
を、規定値へＴＯと比較する（４）。差ΔＴは、停電に
よる深夜電力ＦＷの無通電時間において、貯湯タンクＷ
Ｔが自然冷却する際の温度低下量を示すから、停電時間
が短かければ、ΔＴくΔＴＯである。ここで、規定値Δ
Ｔｏとしては、自然冷却により、深夜電力ＦＷの正規の
無通電時間において見込まれる貯湯タンクＷＴの温度低
下量の最小値よりい（ぶん小さい値に定めるのがよ（、
たとえば、自然冷却による温度低下量が約０．４°Ｃ／
時間と見込まれ、正規の無通電時間が１６時間のときは
、規定値ΔＴＯ＝４（’Ｃ）程度にとるのが実際的であ
る。また、貯湯タンクＷＴの自然冷却は、一般に、貯湯
タンクＷＴ内の湯温によって左右されるものであるから
、規定値ΔＴｏは湯温の函数とすることもでき、湯温が
高いときは、規定値ΔＴＯも大きくとるようにしてもよ
い。

ステップ（４）における判定の結果、ΔＴくΔＴｏであ
れば、今回の作動は、停電回復後の作動であるとみなし
く第６図のＢ点）、ピークシフト無しと判断して記憶す
るが（５）、ΔＴ≧ΔＴｏであれば、正規の通電時間帯
の開始時点（第５図のＡ点）であるとみなし、ピークシ
フト有りを記憶する（３）。

以下、前述と同様にして、ヒータＨＥによる沸上げ制御
を実行するが（（６）ないしく８））、ピークシフト無
しの場合は（７ａ）、ピークシフト時間の算出と、その
経過待ちのステップ（７ｂ）、（７ｃ）はバイパスされ
る。

ここで、第１図と第３図、第４図とを対比すれば、前者
のヒータ制御手段１１は、後者のステップ（７）、（７
ａ）ないしく７ｄ）に対応し、また、出力手段１２は、
ステップ（７ｅ）、（７ｆ）に対応することは明らかで
ある。また、第１図のメモリ手段１３、停電検出手段１
４は、それぞれ、第２図のメモリＭＣ２、停電検出回路
２３に対応している。

なお、制御装置本体１０内のマイクロコンピュータＭＣ
は、深夜電力ＰＷの通電開始の都度、その全体をリセッ
トすることができるから（第３図のステップ（１））、
たとえば、一過性の誤動作等があっても、１日間以上に
亘って、その制御機能が影響を受けるおそれがない。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、深夜電力の無通
電時においてもメモリデータを記憶保持するメモリ手段
を設け、このメモリ手段のメモリデータを使用して、深
夜電力の正規の通電開始時であるか、停電からの回復時
であるかを判断し、これによって、ピークシフトの有無
を判別するとともに、ピークシフト有りのときは、通電
開始時における貯湯タンク内の温度を使用してピークシ
フト時間を算出するようにすることによって、制御電源
は深夜電力から供給することができるから、商用電源の
配線工事は全く不要である上、無通電時におけるバック
アップは、メモリ手段に対してのみ行なえば足るから、
バックアップ用素子として、高価な電池に代えて安価な
コンデンサ等を使用しても、信頼性の高い長時間のバッ
クアップを簡単に実現することができるという実用上の
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は実施例を示し、第１図は全体構成
系統図、第２図は要部構成図、第３図と第４図はフロー
チャート、第５図と第６図は動作説明線図である。 ＷＴ・・・貯湯タンク ＨＥ・・・ヒータ ＰＷ・・・深夜電力 ＣＬ・・・制御電源 Ｔ、Ｔｏ・・・上部温度 ｔ・・・通電時間長 １１・・化−夕制御手段 １２・・・出力手段 １３・・・メモリ手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）深夜電力が無通電となったときの貯湯タンクの上部
   温度と、深夜電力の通電時間長とをメモリデータとして
   記憶するメモリ手段と、深夜電力の通電中に作動し、前
   記メモリ手段のメモリデータを使用してピークシフトの
   有無を判別し、ピークシフト有りのときは、通電開始時
   における貯湯タンク内の温度を使用してピークシフト時
   間を決定するヒータ制御手段と、該ヒータ制御手段の出
   力によりヒータに通電する出力手段とを備え、制御電源
   を深夜電力から供給するとともに、前記メモリ手段は、
   深夜電力の無通電時においてもメモリデータを記憶保持
   するようにしてなる電気温水器の通電制御装置。