JPH0484065A - 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、貯湯式電気温水器に関する。

［従来の技術］ 貯湯式電気温水器は、原則として、深夜電力時間帯の安
価な電力でタンク内の水を目標温度に沸き上げておき、
風呂場、炊事場等に給湯するものである。

第３図に、従来の貯湯式温水器の概略図を示す。

外装３の中にタンク２か収納されている。タンク２の下
部には、水をタンク２内に供給するための給水口５が設
けられている。また、タンク２の上部には、沸き上げた
温水を排出するための給湯ロアが設けられている。タン
ク２の内部、下方には、発熱体４が設けられる。この発
熱体４への商用電源３２からの電力供給は、本体基板１
８の制御部２０によって制御される。また、タンク２の
外壁、下部には、温度検出センサとして制御センサ８（
サーミスタ）が取り付けられている。

本体基板１８には、リモコンボックス７２か接続されて
いる。リモコンボックス７２は、沸き上げ温度を設定し
たり、残湯量を表示したりするためのものである。リモ
コンボックス７２より、沸き上げ温度設定の通信が送ら
れてくると、制御部２０はこの設定に基づいて発熱体４
に電力を供給する。これにより、タンク２内の水の温度
が上昇する。制御部２０は、タンク２内の湯温を制御セ
ンサ８から取り込んで、設定された沸き上げ温度に達し
たか否かを判断する。沸き上げ温度に達すれば、発熱体
４への電力供給を停止する。このようにして、タンク２
内の水を、希望する沸き上げ温度まで上昇させることが
できる。なお、発熱体４に対し直列にバイメタルを備え
た過昇防止器６が接続されている。故障等によって湯温
か異常に上昇した場合には、この過昇防止器６が動作し
、電力供給を停止する。

沸き上げられた温水を使用する場合には、上部の給湯ロ
アから温水が供給される。使用された温水の分だけ、下
部の給水口５から水が供給され、タンク２内は常に満た
された状態に維持される。

給水口５から水か供給されると、この水は湯水とは混さ
らす、図中のαで示すような境界面を形成する。

一方、タンク２の外壁、上部には、残湯センサ１０、１
２．１４が設けられている。これらの残湯センサ１０．
１２．　１４は、サーミスタ、ポジスタ等の温度検出素
子から構成される。３つの残湯センサ１０１２、１４の
検出温度は、制御部２０に送られる。制御部２０は、こ
れらの検出温度に基づいて、境界面αの位置を推定し、
残湯量を検出する。すなわち、境界面αが、残湯センサ
１０より下の位置にあるのか、残湯センサｌＯと１２の
間にあるのか、残湯センサ１２と１４の間にあるのかを
判断することにより、残湯量を検出する。検出した残湯
量は、リモコンボックス７２に送られ、残湯量の表示が
行なわれる。

また、制御部２０は、残湯センサ１４によって検出され
た温度をリモコンボックス７２に送り、湯温を表示させ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、制御センサ８、残湯センサ１０．１２゜１４
ともに、湯温を正確に検出するためには、タンク２の外
壁にしっかりと接触した状態で固定されなければならな
い。

一方、タンク２を収納する外装３には、下部に取外し可
能な蓋３．ａが設けられており、センサ取り替え等の保
守作業を行なうことか可能になっている。しかし、この
蓋３ａは、外装３の構造上、下部にしか設けられていな
い。したかつて、下部に設けられた制御センサ８はボル
ト等で確実に固定することが可能であるが、タンク２の
上部にある残湯センサ１０．１２．１４は、取付・取外
しが容易な構造とする必要がある。なぜなら、ボルト等
によって固定してしまうと、下部からの取付・取外しが
きわめて困難になるからである。このため、第４図に示
すように、残湯センサ１０．１２．１４を棒状パッケー
ジＩ６に収納して一体化し、タンク２の外壁に設けたブ
ラケット２ａに挿入して固定している。したがって、残
湯センサ１０．１２．１４がタンク２に十分固定されず
、検出温度が不正確となっていた。

上述のように、何等かの原因によりセンサを確実に固定
できない場合かあり、この場合には検出温度の信頼性が
低いものとなっていた。また、同一の湯温に対する各セ
ンサの検出温度が異なるため、制御上の不都合が生じる
こともあった。例えば、湯温のモニタは、残湯センサ１
４の検出温度で行なわれる。しかし、残湯センサ１４の
検出温度が実際の湯温より低く検出してしまい、モニタ
温度が給湯温度より低くなっていた。また、残湯センサ
１４で湯温をモニタしておいて、過昇防止制御が行なわ
れる。この加熱防止制御は、制御センサ８に故障が生じ
、加熱し過ぎる場合かあるので、過昇防止器６が設けら
れていが、過昇防止器６が動作する前に発熱体４への給
電を停止するものである。しかし、残湯センサ１４の検
出温度が実際の湯温より低く検出してしまい、モニタ温
度で給電を停止する前に、過昇防止器６が動作してしま
う場合があった。

このようなことは、複数のセンサを用いる場合に、セン
サ自体の検出精度の高いものと、低いものの双方を用い
る場合にも生じていた。

この発明は、上述の技術的課題を解決し、検出温度の信
頼性を向上した貯湯式電気温水器を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 上述の技術的課題を解決するために、本発明は、以下の
構成をとる。

すなわち、本発明にかかる貯湯式電気温水器は、タンク
内の水の沸き上げ完了時に各温度検出センサの検出温度
を取り込んで、信頼性の高い温度検出センサと他の温度
検出センサの検出温度の温度差のオフセットを求め、求
められたオフセットによって他の温度検出センサの検出
温度を補正するようにしたことを特徴とする。

［作用コ 本発明にかかる貯湯式電気温水器においては、タンク内
の水の沸き上げ完了時に各温度検出センサの検出温度が
取り込まれる。沸き上げ完了時にはタンク内の水が−様
な温度のお湯になる。したがって、各温度検出センサが
検出する温度は、同じはずである。異なる場合には、こ
の差は、各温度検出センサの特性ばらつきや、各温度検
出センサの取付状態によって生じる誤差を示す。

複数の温度検出センサの中には、センサ自体の有する検
出精度や取付状態から信頼性の高いものがある。信頼性
の高い温度検出センサと他の温度検出センサの検出温度
の温度差のオフセットを求め、求められたオフセットに
よって他の温度検出センサの検出温度を補正する。

したが、って、各温度検出センサの特性を一致させるこ
とができ、各温度検出センサで検出された温度とタンク
内の水の実際の温度に差がほぼなくなり、信頼性が向上
される。

［実施例］ 以下、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明の一実施例の回路図であり、第３図の
従来例と対応する部分には同一の参照符を付す。

本体基板１８には、電源回路１９、制御部２０、リレー
３４、リレードライバ６４、シリアル通信回路６６か設
けられる。本体基板１８は、図示の都合上、外装３の外
に記載したが、実際には外装３内に収納されている。こ
の本体基板１８は、蓋３ａを開けて容易に交換すること
ができる。電源回路１９は、商用電源３２がＰＭ　１１
：００〜ＡＭ　７：００の夜間帯に給電を行い、ＡＭ　
７：００〜ＰＭ　１１：００の昼間帯に給電を行なって
いない場合には、夜間帯に、商用電源３２からの交流電
力を５ｖ程度の直流に変換し、制御部２０等に給電つつ
、バックアップ電源に充電する。昼間帯には、バックア
ップ電源から制御部２０に給電する。また、夜間帯に停
電が生じた場合には、バックアップ電源から制御部２０
に給電する。商用電源３２が昼間帯にも給電している場
合には、電源回路１９は、商用電源３２の電力に基づい
て夜間帯および昼間帯にわたって給電を続け、停電が生
じたときに、バックアップ電源から制御部２０に給電す
る。

制御部２０は、１チツプのマイクロコンピュータで構成
されており、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、時
計５６、Ａ／Ｄコンバータ５８、マルチプレクサ６０を
備える。これらは、バス６２によって互いに接続されて
いる。マルチプレクサ６０には、制御センサ８、残湯セ
ンサ１０．１２．　１４がそれぞれ接続される。また、
バス６２には、リレー３４を駆動するリレードライバ６
４およびケーブル７０を介するリモコンボックス７２と
通信を行なうシリアル通信回路６６が接続される。

ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２に予め記憶されているフログ
ラムにしたがってマルチプレクサ６０を適宜切り換え、
制御センサ８、残湯センサ１０．１２．．１４で検出さ
れたタンク２内の水の温度を取り込む。この取り込んだ
温度は、Ａ／Ｄコンバータ５８でデジタル信号に変換さ
れ、ＲＡＭ５４に記憶される。

また、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２に予め記憶されたプロ
グラムにしたがって、定期的にリモコンボックス７２と
通信を行なう。リモコンボックス７２は、沸き上げ温度
の設定を行なったり、湯温のモニタを行なったりするた
めのものである。

なお、制御センサ８は、蓋３ａから取付・取外し容易な
位置にあるため、ボルト等でタンク２に確実に固定され
ている。このため、制御センサ８への熱伝導率か良く、
検出温度の精度がよい。

方、残湯センサ１４は、蓋３ａから取付・取外し容易な
位置にないため、棒状パッケージ１６で残湯センサ１０
．１２と一体化され、ブラケット２ａに挿入して固定さ
れている。このため、残湯センサ１４への熱伝導率が悪
く、検出精度は高くない。

次に、沸き上げ動作を説明する。

リモコンボックス７２の沸き上げスイッチ７４ａを押圧
操作することによって沸き上げ温度が設定される。沸き
上げスイッチ７４ａの操作回数に応じて、沸き上げ温度
表示素子７８ｅ、　７８ｆ　、　７８ｇ、　７８ｈの表
示が順次切り換わり、希望する目標の沸き上げ温度、例
えば８５℃に設定することができる。この沸き上げ温度
は、ケーブル７０、シリアル通信回路６６を介して、Ｒ
ＡＭ５４に記憶される。一方、沸き上げに当たって、制
御センサ８、残湯センサ１０゜１２、１４で、タンク２
内の水の温度を検出してＲＡＭ５４に記憶し、境界面α
を推定する。これによって、境界面αより上層の残湯温
度、残湯量、下層の水の温度が求められる。なお、残湯
量は、リモコンボックス７２の残り湯モニタ表示素子７
８ａ、７８ｂ、７８ｃの点灯で表示される。

求められた残湯温度、残湯量、下層の水の温度と、発熱
体４の加熱能力とから、夜間帯の終了時刻ＡＭ　７：０
０に沸き上げが完了するように沸き上げ開始時刻を決定
し、ＲＡＭ５４に記憶する。時計５６が沸き上げ開始時
刻になると、ＣＰＵ５０は、リレードライバ６４に信号
を送ってリレー３４を駆動し、リレースイッチ３６を導
通させる。リレースイッチ３６が導通すると、商用電源
３２からの交流電力が、過昇防止器６６を介して発熱体
４に与えられる。

これによって、タンク２内の水の加熱が開始される。

沸き上げ開始前にお湯を使いきってしまってい・ない場
合には、タンク２内の水は、第２図に示すように、境界
面αを境に、残湯と、給水された水の２層に分かれてい
る。残湯は、上層にあり、目標温度に近い温度である。

給水された水は、下層にある。この場合、沸き上げを行
なうと、下層の水が残湯の温度より１０℃低い温度にな
るまで、下層内で対流を生じ、この対流が繰り返される
。下層の水の温度と上層の残湯の温度との温度差が１０
℃未満になると、下層から上層にわたる対流が始まる。

沸き上げ開始前にお湯を使いきってしまっている場合に
は、タンク２内の水の温度は一様に給水された水の温度
、例えば２０℃である。この場合、沸き上げを行なうと
、発熱体４て加熱された水か比重が軽くなって上昇し、
温度の低い水が下降する対流を生じる。

ＣＰＵ５０は、加熱開始後、制御センサ８の検出温度θ
、をマルチプレクサ６０、Ａ／Ｄコンバータ５８を介し
て取り込む。そして、ＲＡＭ５４に設定された目標の沸
き上げ温度に一致するか否か判断する。対流が繰り返さ
れて、タンク２内の水か底まで一様に目標温度８５℃に
到達する。制御センサ８の検出温度θ１が沸き上げ温度
に一致すると、ＣＰＵ５０は、リレードライバ６４に信
号を送ってリレー３４を駆動し、リレースイッチ３６を
遮断させる。

リレースイッチ３６が遮断すると、発熱体４への給電か
停止される。これによって、タンク２内の水の加熱が終
了する。

次に、オフセットを求める動作を第１図のフローチャー
トを用いて説明する。

ステップｍ１では、まず沸上完了かどうか判断する。こ
の判断は、上述したように、制御センサ８で検出された
温度θ、が目標温度に到達しているかどうかで行なわれ
る。なお、この判断はほぼ毎日沸き上げ中宮に行なわれ
る。沸き上げが完了していなければ、ステップｍ２〜ス
テツプｍ６を実行することなく終了する。そして、所定
時間経過後、再び、ステップｍ、から実行を行なう。

沸き上げが完了していれば、ステップｍ、に進み、制御
センサ８で検出された温度θ、および残湯センサ１４で
検出された温度θ２を、ＣＰＵ５０にそれぞれ取り込む
。ここでは、制御センサ８の検出精度は高いので、その
検出温度θ、は、沸き上げ温度８５℃とほぼ一致するは
すである。しかし、残湯センサ１４の検出する検出温度
θ２は、沸き上げ温度８５℃と一致せず、２〜３℃低く
なる。そこで、この実施例では、雨検出温度の差を演算
して、オフセット量θ。を求めている（ステップｍｓ）
。

上記の場合には、オフセット量θ。は、２〜３°Ｃとな
る。

次いで、ステップｍ４に進み、オフセット量θ０が予め
定めた温度１０℃以内かどうか判断する。１０℃以内で
あれば、ステップｍ５に進み、オフセット量θ。をＲＡ
Ｍ５４にストアして終了する。上記のようにして得られ
たオフセット量θ。は、ＣＰＵ５０の行なう種々の処理
において、残湯センサ１４の検出温度の補正に用いられ
る。したがって、残湯センサ１４の取付状態に起因して
熱伝導率が悪く、タンク２内の温度を実際の温度より低
い温度で検出している場合であっても、制御センサ８の
検出温度と同等の検出精度を得ることができる。また、
制御センサ８と残湯センサ１４の検出特性にばらつきが
ある場合でも、残湯センサ１４の検出特性を制御センサ
８と同じ検出特性とすることができる。

なお、この場合、制御センサ８にばらつきが少ない精度
の高いものを使用すれば、残湯センサ１４かばらつきが
多いものであっても制御センサ８と同じ精度にすること
ができる。

ところで、ステップｍ４において、オフセット量θ。が
１０℃を超えていれば、ステップｍ６に進み。

オフセット量θ。＝「０」とし、「０」をＲＡＭ５４に
ストアする。オフセット量θ。が１θ℃を超えるという
ことは、制御センサ８、残湯センサ１４の不良、制御セ
ンサ８や残湯センサ１４からマルチプレクサ６０までの
ラインに断線のおそれがある。したがって、この場合に
は、使用に耐えないものであるから、リモコンボックス
７２に警報を送り、７セグメント表示素子７６に警報を
表示したり、ブザー（図示せず）から警報音を発生し、
交換を促す。

次に、オフセット量θ０を用いた補正演算例として、温
度モニタ表示を説明する。

リモコンボックス７２の温度モニタスイッチ７４ｅが押
圧操作されると、リモコンボックス７２からケーブル７
０、シリアル通信回路６６、バス６２を介して、ＣＰＵ
５０に温度モニタ要求が送信される。ＣＰＵ５０は、温
度モニタ要求があると、残湯センサ１４の検出温度θ２
をマルチプレクサ６０、Ａ／Ｄコンバータ５８を介して
取り込む。次ぎに、オフセット量θ０をＲＡＭ５４から
読みだす。そして、θ２にθ。

を加えて補正し、タンク２のお湯の温度として、リモコ
ンボックス７２に送信する。リモコンボックス７２では
、ＣＰＵ５０から送信されてきたお湯の温度（θ２＋θ
。）を７セグメント表示素子７６に表示する。これによ
って、給湯されるお湯の温度が正確な温度で表示される
。

次に、オフセット量θ。を用いた他の例として、過昇防
止制御を説明する。

過昇防止制御では、ＣＰＵ５０は、発熱体４への給電中
（沸き上げ中）、残湯センサ１４の検出温度θ２を取り
込んで、検出温度θ２にオフセット量θ。を加えて補正
しくθ２＋θｏ）、過昇防止温度θＭＡＸと比較してい
る。この過昇防止温度θＭＡＸは、過昇防止器６の遮断
温度例えば９７℃と目標温度８５°Ｃの間に設定されて
いる。補正した検出温度（θ２＋θ０）と過昇防止温度
θ、＾８とが一致すると、過昇防止器６が遮断する前に
リレースイッチ３６を遮断し、発熱体４への給電を停止
する。これによって、過昇防止器６のリセットスイッチ
の入れ直しの必要がなくなり、手間が省ける。このよう
に、過昇防止制御においても、オフセット量θ。によっ
て、より正確な制御を行なうことができる。

なお、上述の実施例では、制御センサ８と残湯センサ１
４の検出温度からオフセットを求め残湯センサ１４の検
出温度を補正するようにしたが、残湯センサ１０．１２
についてもオフセットをそれぞれ求め、残湯センサ１０
．１２の検出温度を補正するようにしてもよい。

また、各センサの検出温度をオフセットで補正し、他の
制御や、他のモニタに用いるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明においては、タンク内の水の沸き
上げ完了時に各温度検出センサの検出温度を取り込んで
、信頼性の高い温度検出センサと他の温度検出センサの
検出温度の温度差のオフセットを求め、求められたオフ
セットによって他の温度検出センサの検出温度を補正す
るようにしている。

したがって、各温度検出センサの特性を一致させること
ができ、各温度検出センサで検出された温度とタンク内
の水の実際の温度に差がほぼなくなり、信頼性が向上さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオフセットを求める動作を説明するためのフロ
ーチャート、第２図は本発明の一実施例の回路図、第３
図は従来の従来の貯湯式電気温水器の概略図、第４図は
ブラケットを示す図である。 ２・・・タンク ８・・・制御センサ １０、１２．１４・・・残湯センサ ２０・・・制御部 ５０・・・ＣＰＵ ５２・・・ＲＯＭ ５４・・・ＲＡＭ ５８・・・Ａ／Ｄコンバータ ６０・・・マルチプレクサ 特許出願人　積水化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水を貯留するタンクの外壁に複数の温度検出セン
   サを設け、タンク内の水の水温を検出するようにした貯
   湯式電気温水器において、 タンク内の水の沸き上げ完了時に各温度検出センサの検
   出温度を取り込んで、信頼性の高い温度検出センサと他
   の温度検出センサの検出温度の温度差のオフセットを求
   め、求められたオフセットによって他の温度検出センサ
   の検出温度を補正するようにしたことを特徴とする貯湯
   式電気温水器。