JPH062948A - 電気給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯湯式電気給湯装置のヒータ通電制御に関す
るもので、深夜電力および昼間電力を効率的かつ経済的
に通電制御しつつ、湯切れを防止する。 【構成】 過去からの給湯熱量を記憶する記憶部１３の
記憶情報に基づき、予測部１４により一定の変化傾向を
割り出すと共に、この傾向から当日の給湯熱量を予測す
る。そして、貯湯熱量演算部１５により求めた貯湯熱量
と前記予測の給湯熱量を熱量比較部１６により比較し、
給湯熱量が貯湯熱量を超える場合、超える熱量分を昼間
電力により追焚き加熱するよう、電気ヒータ２を通電制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式電気給湯装置の
ヒータ通電制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電気給湯装置は、深夜における
電力需要の落込みを抑え平準化する目的で、電力会社に
より設定されている電気料金制度に対応するものであ
る。すなわち深夜の割安の電力により貯湯槽の水を沸き
上げて保温しながら給湯するものである。しかしこの種
の電気給湯器には、給湯使用量が極端に多くなると貯湯
槽の湯が無くなり給湯できなくなる危険性も有してい
る。この湯切れを防止するためには貯湯槽を大きくすれ
ばよいが、たまたま２回以上の入浴に給湯したり、まれ
な来客の給湯により使用量が急増した場合などのために
貯湯槽を大きくすると普段の給湯時に多量の湯が余って
しまい、貯湯槽からの放熱による熱ロスが増え効率の悪
いものになっていた。

【０００３】そこで貯湯槽を大きくせずに、突発的な給
湯量の増加に対応する方法として、昼間電力を沸き上げ
に利用することが行なわれていた。これは図３に示すよ
うに貯湯槽５１と、前記貯湯槽の下部に設けた電気ヒー
タ５２と、前記貯湯槽の沸上温度を検出する沸上温度検
知手段５３と、沸上温度検知手段５３の信号が予め設定
した値になるよう電気ヒータ５２を通電制御する電力通
電制御手段５４と、深夜電力通電時間帯を検知するタイ
マー５５と、タイマー５５が深夜電力時間帯にのみ電気
ヒータ５２を通電可能にする深夜電力通電制御手段５６
と、昼間電力による通電時間を設定する通電設定部５７
と、通電設定部５７の指示に従い深夜電力通電時間帯以
外であっても電気ヒータ５２を設定時間だけ通電可能に
する昼間電力通電制御手段５８よりなる電気給湯装置で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、通電設定部５７にどの程度昼間電力の通電
時間を設定すればよいのか分からないため、いきおい長
時間の設定となり、割高の昼間電力使用が増加して電力
料金として高いものになる。また、設定を忘れたまま突
発的な給湯量の増加が発生すると、気付いた時点で昼間
電力通電の設定を行なっても加熱が間に合わず湯切れが
発生してしまうこともあるなどの課題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、深夜
電力および昼間電力を効率的かつ経済的に通電制御しつ
つ、湯切れを防止することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため貯湯槽と、前記貯湯槽の下部に設けた電気ヒー
タと、前記貯湯槽の温度を検出する沸上温度検知手段
と、前記沸上温度検知手段の信号と予め設定した沸上設
定温度との偏差に応じ深夜電力により前記電気ヒータを
通電制御する深夜電力通電制御手段と、前記貯湯槽への
給水温度を検出する給水温度検知手段と、前記貯湯槽か
らの出湯温度を検出する出湯温度検知手段と、前記貯湯
槽への給水量を検出する給湯流量検知手段と、前記給水
温度検知手段と出湯温度検知手段と給湯流量検知手段と
の信号より給湯熱量を算定する給湯熱量演算部と、前記
給湯熱量演算部の信号を記憶する記憶部と、前記記憶部
の記憶内容から給湯熱量の変化を求め当日の給湯熱量を
予測する予測部と、前記沸上設定温度と前記給水温と前
記貯湯槽の容量から貯湯熱量を演算する貯湯熱量演算部
と、前記予測部からの信号と前記貯湯熱量演算部からの
信号とを比較し差の熱量を演算する熱量比較部と、前記
熱量比較部の差の熱量に応じ昼間電力により前記電気ヒ
ータを通電制御する昼間電力通電制御手段を設けた構成
としてある。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によって、過去からの給湯熱
量を記憶する記憶部の記憶情報に基づき、予測部により
一定の変化傾向を割り出すと共に、この傾向から当日の
給湯熱量を予測する。貯湯熱量演算部により求めた貯湯
熱量と前記予測の給湯熱量を比較し、給湯熱量が貯湯熱
量を超える場合、超える熱量に応じた昼間電力による加
熱量を演算し、電気ヒータを通電可能とするよう作用す
る。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図１および図２を参照
して説明する。

【０００９】図１において、１は貯湯槽、２は貯湯槽１
の下部に内設した電気ヒータ、３は電気ヒータ２の上部
に設け貯湯槽１の湯温を検出する沸上温度検知手段、４
は沸上温度を手動または自動に設定する沸上温度設定
部、５は沸上温度検知手段３と沸上温度設定部４の信号
を比較し検知温度が低い場合に通電信号を出力する温度
比較部、６は深夜電力通電時間帯に検知信号を出力する
深夜検知タイマー、７は深夜電力通電制御手段であり、
深夜検知タイマー６が深夜電力通電時間帯を検出し、か
つ温度比較部５の通電信号を入力した場合に電気ヒータ
２に点線のように通電する。８は貯湯槽１への給水管９
に設け、給水温度を検出する給水温度検知手段、１０は
貯湯槽１の出湯管近傍に設け、出湯温度を検出する出湯
温度検知手段、１１は給水管９の流量を検出する給湯流
量検知手段、１２は給水温度検知手段８と出湯温度検知
手段１０と給湯流量検知手段１１の信号により給湯熱量
を演算し、一日の給湯熱量を積算する給湯熱量演算部、
１３は給湯熱量演算部１２の演算結果を２週間分を記憶
更新する記憶部、１４は記憶部１３の過去２週間分の記
憶内容から給湯熱量の変化を求め当日の給湯熱量を予測
する予測部、１５は沸上温度設定部４による沸上設定温
度と給水温度検知手段８による給水温度と貯湯槽１の容
量から貯湯熱量を演算する貯湯熱量演算部、１６は予測
部１４からの信号と貯湯熱量演算部１５からの信号とを
比較し、予測した給湯熱量が貯湯熱量を超えた場合に、
超えた差の熱量を演算する熱量比較部、１７は深夜電力
通電時間帯から外れた場合に検知信号を出力する昼間検
知タイマー、１８は昼間電力通電制御手段で、昼間検知
タイマー１７の検知信号を入力し、かつ温度比較部５の
通電信号を入力し、さらに熱量比較部１６より差の熱量
の算出値を入力した場合に、算出値より電気ヒータ２の
通電時間を換算し、電気ヒータ２を換算時間分だけ点線
のように通電する。

【００１０】給湯熱量演算部１２での給湯熱量は、給湯
流量検知手段１１の検出流量と、出湯温度検知手段１０
の検出温度と、給水温度検知手段８の検出温度に基づき
次式（数１）により算出する。

【００１１】

【数１】

【００１２】ただし、Ｑ：給湯熱量（kcal／日） Ｗ：給湯流量（ｌ／ｈ） Ｔｏ：出湯温度（℃） Ｔｉ：給水温度（℃） Δｔ：算出時間間隔（ｈ） 記憶部１３では、給湯熱量演算部１２の算出値した給湯
熱量を過去２週間分記憶する。これは、最新の算出値の
みを残し、２週間以前の値は廃棄する。ここで給湯熱量
がゼロの場合は、その値を除く。

【００１３】予測部１４は、記憶部１３の過去２週間分
（１４日間）の記憶値から回帰式を推定し、この回帰式
に基づいた当日の推定給湯熱量に余裕熱量αを加えて当
日の給湯熱量としている。

【００１４】回帰式は次の一次式とした。 Ｑｓ＝ａ＋ｂ・Ｄ ただし、Ｑｓ：推定給湯熱量（kcal／日） ａ，ｂ：回帰係数 Ｄ：過去の日数（日前） 当日は０となる。

【００１５】回帰係数ａ，ｂは最小二乗法により次式
（数２）を用いる。

【００１６】

【数２】

【００１７】上記の回帰式から求められる給湯熱量は１
４日間の平均的な値であるため、日々の給湯熱量のバラ
ツキを考慮するため、記憶部の１４日間の給湯熱量と推
定給湯熱量との差の最大値を余裕熱量αとして加算す
る。

【００１８】Ｑｔ＝ａ＋α ただし、Ｑｔ：当日の給湯熱量予測値 α：給湯バラツキの余裕熱量（kcal／日） 貯湯熱量演算部１５は、沸上温度設定部４からの沸上設
定温度と給水温度検知手段８からの給水温度と貯湯槽１
の容量から次式を用いて貯湯熱量を演算する。

【００１９】Ｑｓ＝η×Ｖ×（Ｔｓ−Ｔｉ） ただし、Ｑｓ：貯湯熱量（kcal） η：貯湯効率 Ｖ：貯湯量（Ｌ） Ｔｓ：沸上設定温度（℃） Ｔｉ：給水温度（℃） 熱量比較部１６は、予測部１４からの当日の給湯熱量予
測値と貯湯熱量演算部１５からの貯湯熱量とを比較し、
予測した給湯熱量が貯湯熱量を超えた場合に、超えた差
の熱量を演算し、昼間電力制御手段１８に出力する。例
えば、貯湯量３７０Ｌ、沸上設定温度８５℃、貯湯効率
０.8、給水温度５℃とすると貯湯熱量は２３６８０kcal
となる。一方、当日の給湯熱量予測値が２５０００kcal
とすると、差は１３２０kcalと演算される。すなわち、
深夜電力だけでは、これだけの熱量が不足することにな
る。

【００２０】昼間電力通電制御手段１８は、昼間検知タ
イマーの検知信号（一般に７時〜２３時）を入力し、熱
量比較部１６から差の熱量が入力された場合に電気ヒー
タ２の通電時間を演算し、この時間分の通電制御を行
う。上記の例を用いて、朝７時に１３２０kcalの差入力
とすると、次式によりこの熱量を通電時間に換算する。

【００２１】Ｈ＝ΔＱ／（Ｗ・８６０） ＝１３２０／（４×８６０） ＝０.3８（２３分） ただし、Ｈ：通電時間（ｈ） ΔＱ：差の熱量（kcal） Ｗ：電気ヒータの容量（Ｗ） ここで、算出した通電時間２３分間だけ電気ヒータ２を
通電制御する。ただしこの場合、温度比較部５により通
電信号入力中のみ通電し、通電の積算時間が２３分にな
るまで続けるよう制御される。

【００２２】次に図２の例を用いて、予測部１４の給湯
熱量予測について説明する。２０は記憶部１３に記憶さ
れた過去１４日分の給湯熱量で、日々大きく変化してい
るのが分かる。２１は、これら給湯熱量２０を基に回帰
係数ａ，ｂを求め回帰式Ｑｓ＝ａ＋ｂ・Ｄから描いた回
帰直線で、この値が推定給湯熱量となる。この回帰直線
から徐々に給湯熱量が減少傾向にあることが分り、１日
当たりの減少度合いは係数ｂとなる。２２は推定値２１
と給湯熱量２０（実績）の差の最大値を前記回帰式に加
算した値で、３日前の給湯熱量と推定値との差が最大と
なっている。これは回帰直線に対する過去２週間の最大
誤差を示し、この誤差をもって当日推定値のバラツキに
よる余裕熱量としている。２３は、余裕熱量を加算した
当日の給湯熱量予測値である。

【００２３】この実施例の構成によれば、図２に示すよ
うに過去の給湯実績の変化に応じて当日の給湯熱量を予
測し、この予測値から熱量不足分のみ昼間電力により追
焚きを行うため、昼間電力通電設定の忘れによる湯切れ
の心配がなく、無駄な昼間追焚きが無いため経済的であ
る。

【００２４】また、給湯標準パターン設定部により設定
値は日々変更されるため、通常の給湯使用状態が変化し
ても対応できる。

【００２５】なお、給湯熱量演算は、電気ヒータの通電
時間を検知し、熱量換算することでも求められる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電気給湯装
置は、過去からの給湯熱量を記憶する記憶部の記憶情報
に基づき、当日の給湯熱量を予測し、貯湯熱量演算部に
より求めた貯湯熱量と前記予測の給湯熱量を比較し、給
湯熱量が貯湯熱量を超える場合に、超える熱量に応じた
昼間電力による加熱を行うため、無駄な昼間追焚きが無
く経済的にできる。また、昼間電力により追焚きが自動
的に適切に行なわれるため、昼間電力通電設定の忘れに
よる湯切れの心配をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気給湯装置の構成
図

【図２】同装置の予測部における処理例を示す給湯特性
図

【図３】従来の電気給湯装置の構成図

【符号の説明】

１ 貯湯槽 ２ 電気ヒータ ３ 沸上温度検知手段 ７ 深夜電力通電制御手段 ８ 給水温度検知手段 １０ 出湯温度検知手段 １１ 給湯流量検知手段 １２ 給湯熱量演算部 １３ 記憶部 １４ 予測部 １５ 貯湯熱量演算部 １６ 熱量比較部 １８ 昼間電力通電制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯湯槽と、前記貯湯槽の下部に設けた電気
   ヒータと、前記貯湯槽の温度を検出する沸上温度検知手
   段と、前記沸上温度検知手段の信号と予め設定した沸上
   設定温度との偏差に応じ深夜電力により前記電気ヒータ
   を通電制御する深夜電力通電制御手段と、前記貯湯槽へ
   の給水温度を検出する給水温度検知手段と、前記貯湯槽
   からの出湯温度を検出する出湯温度検知手段と、前記貯
   湯槽への給水量を検出する給湯流量検知手段と、前記給
   水温度検知手段と出湯温度検知手段と給湯流量検知手段
   との信号より給湯熱量を算定する給湯熱量演算部と、前
   記給湯熱量演算部の信号を記憶する記憶部と、前記記憶
   部の記憶内容から給湯熱量の変化を求め当日の給湯熱量
   を予測する予測部と、前記沸上設定温度と前記給水温と
   前記貯湯槽の容量から貯湯熱量を演算する貯湯熱量演算
   部と、前記予測部からの信号と前記貯湯熱量演算部から
   の信号とを比較し差の熱量を演算する熱量比較部と、前
   記熱量比較部の差の熱量に応じ昼間電力により前記電気
   ヒータを通電制御する昼間電力通電制御手段よりなる電
   気給湯装置。