JPH0451742B2 - - Google Patents

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
器の制御装置に関する。

（従来技術） 従来、深夜電力を利用する貯湯式電気温水器に
おいて、沸上げ温度を制御して電気料金の節約を
図つた制御装置があつた（例えば特開昭58−
120045号公報参照）。

しかるに、この制御装置は予め設定した使用必
要湯量と給水温度とから所要沸上げ温度を演算す
るため、使用者が使用必要湯量の設定操作を行う
必要があつた。通常、使用必要湯量の設定にあた
つて、使用者は湯切れを恐れて必要湯量を多めに
制定するので、残湯を多量に残すことが頻繁に生
じる。このため、貯湯タンクからの自然放熱およ
び配管内に滞留した温水の放熱等による熱損失が
大きくなり、給湯効率が低下するという問題があ
る。

また、１年を通じて必要とする必要湯量が大き
く異なるので、使用者は度々必要湯量の設定値の
変更をしなければならない。しかも、その度ごと
に残湯量が大幅に増えたり、湯切れを生じたりす
ることがある。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑み、使用必要湯量の設定
操作を行わずにして、１年を通じ最適な沸上げ温
度の制御を可能ならしめ、ひいてはなお一層の給
湯効率の向上を図つた貯湯式電気温水器の制御装
置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、第１図で示すように、水温検出手段
ａによつて検出された水温と、必要熱量修正手段
ｂによつて修正された使用者必要熱量とが第一演
算手段ｃに入力され、該第一演算手段ｃは、それ
ら水温と使用者必要熱量とから所要沸上がり温度
を演算し、制御手段ｄに入力する。該制御手段ｄ
には温湯検出手段ｅによつて検出された湯温が入
力されており、該湯温が前記所要沸上がり温度に
達したときに発熱体ｆへの通電を停止するように
制御する。一方、発熱体ｆに通電された時間が、
通電時間測定手段ｇによつて測定され、該通電時
間測定手段ｇによつて測定された通電時間と、前
記第一演算手段によつて演算され所要沸上がり温
度とが第二演算手段ｈに入力され、１日の残湯熱
量が演算される。そのようにして演算された１日
の残湯熱量は単位期間分だけ記憶手段ｉに記憶さ
れる。そして、該記憶手段ｉの記憶内容から必要
熱量修正手段ｂによつて次の単位時間における使
用者必要熱量を修正してなる構成である。

（実施例） 以下、本発明の構成を実施例について図面を参
照して説明する。

第２図は、本発明に係る貯湯式電気温水器の制
御装置のハードウエア構成を例示し、貯湯タンク
１内の下部にサーミスタ２、ヒータ３が設けら
れ、該サーミスタ２はマイクロコンピユータ４の
入力側５に接続されている。マイクロコンピユー
タ４の出力側６は出力インターフエース回路７を
介して継電器８が接続されている。そして、マイ
クロコンピユータ４は、前記サーミスタ２からタ
ンク１内の温度を示し信号Ｓ１を受けて、後述す
る所定の手順に従つて演算を行い制御信号Ｓ２を
出力する。制御信号Ｓ２によつて、前記継電器８
の開閉が制御されヒータ３の通電時間が制御され
るようになされている。なお、ヒータ３の通電開
始は深夜電源９が供給された瞬間に開始してもよ
く、また前記マイクロコンピユータ４によつて開
始時刻をシフトさせるようにしてもよい。図にお
いて１０は給水管、１１は給湯管である。

なお、ヒータ３の容量は深夜電源９が供給され
ている時間帯に冬期の水温の相当する水を85℃ま
で沸上げるように決定されている。

また、サーミスタ２は貯湯タンク１内の下部に
設けられているので、深夜電源９がヒータ３に通
電されているときには湯温が、又は前記給水管１
０から給水されているときには給水水温が時々
刻々と測定される。そして、該給水水温は例え
ば、深夜電源９が停止されてから、開始されるま
での期間において、周期的にタンク１内の温度を
検出して、その最低値を求めることによつても測
定される。

次に、上述したハードウエアを規制するソフト
ウエアについて第３図を参照して説明する。

ステツプで、使用者必要熱量（Qu）と前記
サーミスタ２で測定された給水水温（t1）とから
次式(A)によつて所要沸上り温度（t2）を計算す
る。但し、Ｖは貯湯タンク１の容量を示す。

t2＝Qu／Ｖ＋t1 ……(A) なお、該ステツプで計算される沸上り温度
（t2）は、当該電気温水器を設置後初期動作させ
る場合には、冬期において、予想される最大必要
熱量（Q₀）を用いてQ₀／Ｖの値に設定する。

前記サーミスタ２で測定された湯温が前記所要
沸上り温度（t2）に達するとマイクロコンピユー
タ４からヒータ３の通電を停止せしめるように制
御する制御信号Ｓ２が発せられる。該制御信号Ｓ
２を受けた出力インターフエース回路７は前記継
電器８を非励磁となし、接点８ａを開路としてヒ
ータ３へ通電を停止せしめる。一方、ステツプ
では、該ヒータ３の通電時間をカウントし、ステ
ツプで計算した所要沸上り温度（t2）に達する
までの所要通電時間（Ｈ）を測定する。さらに、
ステツプでは該所要通電時間（Ｈ）と所要沸上
り温度（t2）とから次式(B)によつて、残湯熱量
（Qr）を求め、前記マイクロコンピユータ４内の
RAM（図示省略）上に記憶する。但し、Ｗはヒ
ータ容量である。

Qr＝Ｖ（t2−t1）−860×Ｗ×Ｈ ……(B) ステツプでは、ステツプで求めた１日の残
湯熱量（Qr）が単位期間（本例では５日間）分
求められたかどうかを判断し、求められていなけ
れば前記ステツプ、ステツプを繰り返し、５
日間の各日の残湯熱量（Qr）を求める。一方、
ステツプで５日間の残湯熱量（Qr）がすでに
求められていると判断されると次のステツプへ
移る。

ステツプでは、５日間の残湯熱量（Qr）の
うち最小値の残湯熱量（Qmin）を求め、ステツ
プでは、ステツプで求められた最小残湯熱量
（Qmin）と最適余裕残湯熱量（Qg）とを比較す
る。そして、最適余裕残湯熱量（Qg）が最小残
湯熱量（Qmin）より大きればステツプへ移
り、一方、小さければステツプへ移る。

ステツプおよびステツプはステツプでの
演算に用いた前回の単位期間における使用者必要
熱量（Qu）を修正するステツプであり、ステツ
プでは（Qg−Qmin）の値をステツプで用い
た使用者必要熱量（Qu）に加算して、次の単位
期間に予想される使用者必要熱量（Qw）を求
め、沸上げ能力を増加せしめる。ステツプは
（Qmin−Qg）の値の分だけステツプで用いた
使用者必要熱量（Qu）の値を減算して、次の単
位期間に予想される使用者必要熱量（Qw）を求
め、沸上げ能力を減少せしめる。

一方、ステツプでは、ステツプで用いた使
用者必要熱量（Qu）の値にかえて、ステツプ、
で修正した使用者必要熱量（Qw）の値を入れ
替えたのち、ステツプへ戻り、次の単位期間に
おける手順を開始する。以下、順次次の単位期間
においても上述した各ステツプ〜の手順に沿
つた実行を行う。

なお、ステツプで用いた最適余裕残湯熱量
（Qg）は、例えば電器温水器の最大沸上げ能力の
一定比率（例えば数％）を乗じた部分に相当する
熱量の値が用いられ、この値は主として統計的な
計算か若しくは経験上求められる値であつて、湯
切れが生じないための危険率として与えられる。

また、単位期間の日数は本例の如く、５日間に
限定するものではない。しかし、入浴する日と入
浴しない日とでは必要熱量の値が大きく異なるの
が通常であるので、単位期間の日数としては、３
日以上の日数もしくは１週間程度の日数に決定す
れば好ましい。

第４図に、第３図における手順の実行パターン
の具体例を示し、計算によつて求められた修正必
要熱量を縦軸に表わしている。そして、斜線を引
いた部分は残湯熱量を示し、斜線を引いていない
部分は実際に使用した使用熱量を示す。第一単位
期間（T1）内で、第４日目の残湯熱量が最小値
（Qmin1）であつて、しかも該最小値（Qmin）
が前記最適余裕残湯熱量（Qg）より大きいので、
第一単位時間（T1）における使用必要熱量
（Qu1）から（Qmin1−Qg）の分だけ減算した
値、すなわちQu1−（Qmin1−Qg）を第二単位期
間（T2）における使用者必要熱量（Qu2）とな
し、次の第二単位期間（T2）における沸上げ能
力を減少せしめる。

そして、第二単位期間（T2）の間は使用者必
要熱量をQu2となして所要の沸上げ温度まで沸上
げ、その結果、第４日目の残湯量が第二単位期間
（T2）における最小値（Qmin2）であつて、該最
小値（Qmin2）が前記最適余裕残湯熱量（Qg）
より小さいので、第二単位期間（T2）における
前記使用必要熱量（Qu2）に（Qg−Qmin2）の
分だけ加算した値、すなわちQu2＋（Qg−
Qmin2）を第三単位期間（T3）における使用者
必要熱量（Qu3）となし、次の第三単位期間
（T3）における沸上げ能力を増加せしめる。

（発明の効果） 本発明は、発熱体の通電時間と所要沸上り温度
とから１日の残湯熱量を演算し、該残湯熱量を単
位期間分だけ記憶し、それら単位期間分の残湯熱
量から次の単位期間における使用必要熱量を修正
して沸上げ能力の増減制御を行うようになされて
いるので、使用者の設定操作が不要で、しかも１
年を通じた最適の自動沸上り制御を行うことがで
きる。また、使用必要熱量を単位期間毎に順次修
正するので、過剰に残湯熱量を残すことがない。
よつて残湯による熱損失を減少できて、給湯効率
が向上し、なお一層の節約を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の貯湯式電気温水器の制御装置
の構成を明示するブロツク図、第２図はハードウ
エアの構成を示す概略図、第３図はソフトウエア
を示す流れ図、第４図は制御装置の具体的手順を
説明するグラフである。 １……貯湯タンク、２……サーミスタ、３……
ヒータ、４……マイクロコンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 貯湯タンク内に設けられた発熱体と、 貯湯タンク内へ給水された水温を検出する水温
   検出手段と、 貯湯タンク内の湯温を検出する湯温検出手段
   と、 前記水温検出手段によつて検出された水温と使
   用者必要熱量とから所要沸上り温度を演算する第
   一演算手段と、 前記湯温検出手段によつて検出された温湯が前
   記第一演算手段によつて演算された所要沸上り温
   度に達したときに発熱体への通電を停止せしめる
   制御手段と、 発熱体に通電された通電時間を測定する通電時
   間測定手段と、 該通電時間測定手段によつて、測定された通電
   時間と前記第一演算手段によつて演算された所要
   沸上り温度とから１日の残湯熱量を演算する第二
   演算手段と、 該第二演算手段によつて演算された１日の残湯
   熱量を単位期間分記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶された単位期間分の残湯熱量
   から次の単位期間における使用者必要量を修正す
   る使用者必要熱量修正手段とを備えてなることを
   特徴とする貯湯式電気温水器の制御装置。