JPH0338510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は貯湯式電気温水器において、貯湯タン
クの上部と下部を連通する循環路の途中にポンプ
と加熱装置を設けて貯湯タンクの上部から一定温
度の湯を貯えるようにした電気温水器の制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の貯湯式の電気温水器を第４図の概略構造
図と第５図の主要電気回路図によつて説明する。

第４図において、１は貯湯タンクであり、その
下部には発熱体２が装着されている。

３は沸き上がり温度を制御するための自動温度
調節器であり、貯湯タンクの下部壁面に取り付け
られている。４は貯湯タンク１内で沸き上がつた
湯を取り出すための給湯管、５は貯湯タンク１内
に水源からの水を供給する給水管である。

第５図において、６は電源、７は深夜電力供給
時間を設定するためのタイムスイツチである。

次に作用動作を説明する。深夜電力通電時間に
なると、タイムスイッチ７がONして発熱体２に
通電が開始される。発熱体２は深夜電力供給時間
の８時間のうちに約８℃の水から沸き上げ目標温
度である85℃に沸き上がるように発熱体容量が設
定されている。

貯湯タンク１内の水が85℃に沸き上げられる
と、自動温度調節器３が接点を開成して発熱体２
への通電を停止し、その後、自動温度調節器３が
接点の開閉を繰り返して貯湯タンク１内には毎朝
85℃の湯が満たされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、湯の使用量は常に同じとは限らず、
日々大きくは季節によつて異なつている。特に入
浴の有無は湯の使用量を大きく左右する要素とな
り、入浴しない日は貯湯量の半分以上の湯を残す
ことにもなる。

従つて、残湯がある場合とない場合とでは、沸
き上がり時間が異なり、残湯がある場合には短時
間で沸き上がつてしまう。このため、沸き上げら
れた高温湯を長時間使用に供さないで放置するこ
とになり、貯湯タンクからの自然放熱によるロス
が大きくなるという問題点を有していた。

この発明はこれら従来の問題点を解決しようと
するもので、残湯量を少なくして、熱ロスの減少
をはかるとともに、残湯量検出の精度を向上させ
ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる電気温水器の制御装置は、貯
湯タンクへ所定の湯量を沸き上げ定格として供給
する加熱装置と、貯湯タンク中央部の湯温を検出
する中央温度センサーと、貯湯タンクの使用湯量
を検出する流量センサーと、前記中央温度センサ
ーの検出値によつて切替弁の切替制御を行う弁制
御手段と、切替弁が作動した後の流量センサーの
検出値から残湯量を測定する残湯量測定手段と、
貯湯タンクへの給水水温を検出する下部温度セン
サーと、貯湯タンク上部の湯温を検出する上部温
度センサーと、前記加熱装置の沸き上げ定格と前
記下部温度センサー及び上部温度センサーの検出
値と残湯量測定手段の測定値から所定湯温で貯え
る時の循環量と沸き上げに要する所要通電時間を
算出する演算手段と、この演算結果に基づいてポ
ンプの循環量を制御するポンプ制御手段と、同じ
く加熱装置及びポンプの運転停止を制御する通電
制御手段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、加熱装置の沸き上げ定格
と下部温度センサー、上部温度センサー、流量セ
ンサーの各検出値がデータとして演算手段に入力
され、演算手段が予めプログラミングされた演算
処理を行い、その演算結果に従つてポンプ制御手
段が適正な循環量が得られるようにポンプを制御
するとともに、通電制御手段が加熱装置及びポン
プの運転停止を制御する。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図の全体構成図、
第２図の制御ブロツク図に基づいて説明する。

第１図において、１は貯湯タンクで、水は給水
管５の途中に設けられた流量センサー８を介して
給水される。

９は貯湯タンク１の上部に連通する第１の採湯
管、１０は貯湯タンク１の湯量を分割する所定の
位置に連通する第２の採湯管、１１は第１の採湯
管９と第２の採湯管１０がそれぞれ接続された三
方電動弁などの切替弁１１で、蛇口の開操作時に
は第１の採湯管９か、又は第２の採湯管１０のい
ずれか一方から湯が供給される。

１２は貯湯タンク１の上部と下部を連通する循
環路で、この循環路の途中にはポンプ１３と発熱
体２を内蔵した加熱装置１４が設けられている。

貯湯タンク１の下部には下部温度センサー１
５、上部には上部温度センサー１６が設けられ、
貯湯タンク１内の水温を測定する。又、１７は第
２の採湯管１０からの出湯温度を測定する中央温
度センサーで、貯湯タンク１の側壁で第２の採湯
管１０の接合部のやや下部に取り付けられてい
る。

１８は前記中央温度センサー１７の検出値によ
つて、第１の採湯管９から採湯するか、あるいは
第２の採湯管１０から採湯するかを選択し、切替
弁１１を制御する弁制御手段である。

前記各センサー８，１５，１６による検出値は
データとして演算手段２０に入力される。

演算手段２０はマイクロコンピユーターから構
成され、第２図に示すように要求熱量算出部２
１、残湯量測定部２２、残湯熱量算出部２３、沸
き上げ湯量算出部２４、循環量算出部２５、通電
所要時間算出部２６で構成される。

上記のように電気温水器の制御装置は構成され
ており、加熱装置１４により、Ti℃の湯温でVi
（）の湯量が貯湯タンク１へ供給するのが、こ
の機器の沸き上げ定格とし、下部温度センサー１
５の検出値をTw℃、上部温度センサー１６の検
出値をTz℃、後述する残湯量測定部２２によつ
て測定した残湯量をVu（）とし、その動作を説
明する。

タイムスイツチ７がONして電源６が供給され
ると、沸き上げ定格と、下部温度センサー１５の
検出値Tw℃から、貯湯タンク１内に貯えておか
ねばならない要求熱量Ki（Kcal）を算出する。

その算出は下式による。

Ki＝Vi×（Ti−Tw） （Kcal） 一方、残湯熱量算出部２３は下部温度センサー
１５の検出値Tw℃、上部温度センサー１６の検
出値Tz℃、後述する残湯量測定部２２によつて
測定した残湯量Vu（）から貯湯タンク１内に使
い残した湯（残湯）の量を熱量として求めるもの
で、残湯熱量Kz（Kcal）は次式で算出する。

Kz＝（Vt−Vu）×（Tz−Tw） （Kcal） ここで、Vt（）は貯湯タンク１のタンクの容
量である。

次に、沸き上げ湯量算出部２４は要求熱量Ki
（Kcal）を満たすために、残湯熱量Kz（Kcal）を
除いた熱量分をTo℃の一定の高温湯（例えば85
℃）として貯える時の湯量を算出するもので、当
日、To℃に沸き上げ貯湯すべき湯量Vo（）は
次式で算出する。

Vo＝（Ki−Kz）／（To−Tw） （） 循環量算出部２５はポンプ１３で貯湯タンク１
の底部から吸い込んだ水温Tw℃の水を加熱装置
１４の定格発熱容量Ｗ（Kw）の発熱体２で加熱
して、To℃の湯として貯湯タンク１の上部に貯
える時の水温TW℃に対応したポンプ１３の循環
量Qo（／Hr）は次式で算出する。

Qo＝（Ｗ×860×η）／（To−Tw）
（／Hr） ここで、ηは加熱循環時のロスを補うための加
熱効率である。

次に通電所要時間算出部２６は、To℃の湯を
Vo（）を貯えるために加熱装置１４およびポン
プ１３の運転すべき時間を求めるもので、その通
電所要時間Ho（時間）は、 Ho＝Vo／Qo （時間） で求める。

ポンプ制御手段２７は前記循環量算出部２５の
演算結果に基づいてポンプ１３の流量を制御する
ものである。

通電制御手段２８は前記通電所要時間算出部２
６の演算結果に基づいて、発熱体２およびポンプ
１３の通電停止を制御するもので、タイムスイツ
チ７がONすると、通電を開始し、Ho時間の通
電時間が確保できたら通電を停止する。

次に残湯量測定方法を説明する。

弁制御手段１８は中央温度センサー１７の検出
値が所定温度（例えば45℃）以上の時には第２の
採湯管１０から湯を取り出すよう切替弁１１を制
御し、所定温度以下（前記の例では45℃に満たな
い時）では第１の採湯管９から採湯するよう切替
弁１１の制御を行う。

一方、残湯量測定部２２には流量センサー８で
検出した使用湯量のデータが入力される。

しかし、ここでは全ての使用湯量を測定するの
ではなく、切替弁１１によつて第２の採湯管１０
から第１の採湯管９に切替られた時点からの流量
を測定するものである。

第２の採湯管１０の貯湯タンク１への連通部よ
り上部の貯湯タンクの容量（湯量）は固定値であ
り、この上部の容量に湯量が貯えられ、第１の採
湯管９に切替つた後に、流量センサー８で測定し
た使用湯量を差分として貯湯タンク内の残湯量を
求めることができる。

なお、ここで使用する流量センサー８は公知の
パルス発信式のものが使用できる。

次に時間をおつて第３図の運転フローチヤート
を説明する。

まず、マイクロコンピユーターに記憶された制
御プログラムがスタートしてタイムスイツチ７が
ONし、電源６が供給される（ステツプ１０１）
と、内部タイマー（図示せず）がスタートする
（ステツプ１０２）。

次に各温度センサー１５，１６は、給水水温
Tw℃、上部温度Tz℃を検出し、残湯量測定部２
２によつて残湯量Vu（）を検出する（ステツプ
１０３）。

これらの検出値をもとに演算手段２０は循環量
Qo（／時間）、通電所要時間Hoを算出する（ス
テツプ１０４）。

次にポンプ１３の循環量がQo（／時間）にな
るようポンプ制御手段２７によつて制御するとと
もに（ステツプ１０５）、加熱装置１４の発熱体
２およびポンプ１３の通電を開始する（ステツプ
１０６）。

次に内部タイマーでタイムスイツチ７がONし
てからHo時間が経過したかどうか監視し（ステ
ツプ１０７）、経過したら通電制御手段２８が加
熱装置１４およびポンプ１３の通電を停止する
（ステツプ１０８）。

その後、深夜電力供給時間の８時間が経過して
タイムスイツチ７はOFFとなり（ステツプ１０
９）、制御プログラムが終了する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によるものは、貯湯タン
クへの給水水温、残湯量及び残湯温度を検出して
必要熱量を算出し、この熱量から必要な所望の温
度の湯量を算出して貯湯タンクの上部から貯える
ように構成したので、常に一定温度の湯が供給で
きるとともに、不要な湯を長時間使用に供さない
で放置することがなくなり、熱ロスが減少して維
持費を安くできる。

又、残湯量の検出にあたつては、貯湯タンクの
所定の容量の位置から使用する湯量を求めるよう
に構成したので、残湯量検出の精度をより向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は全体構成図、第２図は制御ブロツ
ク図、第３図は運転フローチヤートである。第４
図、第５図は従来の貯湯式の電気温水器を示すも
ので、第４図はその概略構造図、第５図は主要電
気回路図である。 図中、１は貯湯タンク、２は発熱体、８は流量
センサー、９は第１の採湯管、１０は第２の採湯
管、１１は切替弁、１２は循環器、１３はポン
プ、１４は加熱装置、１５は下部温度センサー、
１６は上部温度センサー、１８は弁制御手段、２
０は演算手段、２７はポンプ制御手段、２８は通
電制御手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプと加熱装置を貯湯タンクの上部と下部
   を連通する循環路の途中に設けて該加熱装置から
   貯湯タンクへ所定の温度の湯量を沸き上げ定格と
   して前記ポンプで供給し、前記貯湯タンクの上部
   に連通する第１の採湯管と前記貯湯タンクの湯量
   を分割する所定の位置に連通する第２の採湯管と
   の間に切替弁を介して蛇口に連通させた電気温水
   器に於いて、前記貯湯タンクの中央部の湯温を検
   出する中央温度センサーと、前記貯湯タンクの使
   用湯量を検出する流量センサーと、前記中央温度
   センサーの検出値によつて前記切替弁の切替制御
   を行う弁制御手段と、前記切替弁が作動した後の
   流量センサーの検出値から残湯量を測定する残湯
   量測定手段と、前記貯湯タンクへの給水水温を検
   出する下部温度センサーと、前記貯湯タンクの上
   部の湯温を検出する上部温度センサーと、前記沸
   き上げ定格と前記下部温度センサーの検出値と上
   部温度センサーの検出値と残湯量測定手段の測定
   値から所定の湯温で貯える時の循環量と沸き上げ
   に要する通電所要時間を算出する演算手段と、該
   演算手段で算出した循環量が得られるようポンプ
   を制御するポンプ制御手段と、前記演算手段で算
   出した通電所要時間が経過したら加熱装置および
   ポンプの運転を停止するよう制御する通電制御手
   段とを備えたことを特徴する電気温水器の制御装
   置。