JPH0823446B2

JPH0823446B2 - 追焚機能を有する貯湯式電気温水器

Info

Publication number: JPH0823446B2
Application number: JP20440690A
Authority: JP
Inventors: 隆増田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0486454A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、追焚機能を有する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、夜間帯の安価な電
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。ところで、タンク
の容量は、例えば、370に限られている。このため、
沸き上げたお湯を使いきってしまう場合がある。これを
解決するため、昼間帯に足りない分を追焚して、湯切れ
が生じないようにする追焚機能が考えられている。

第６図に、従来の貯湯式温水器の概略図を示す。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11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口13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。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。安価な料金で給電される夜間帯（PM11:00〜AM7:0
0）には、商用電源102からの電力が系統切換器104の切
換スイッチ106を介して、加熱制御器108に与えられる。
夜間帯より高価な料金で給電される昼間帯（AM7:00〜PM
11:00）には、商用電源110からの電力が系統切換器104
の切換スイッチ106を介して、加熱制御器108に与えられ
る。加熱制御器108には、制御センサ８、タイマ112、昼
間電力設定器114が接続される。タイマ112は、加熱制御
器108に時刻AM7:00、時刻PM11:00の他、時刻PM5:00を知
らせる。昼間電力設定器114は、押釦スイッチ等で構成
され、昼間電力使用要求の有無を設定するものである。
夜間帯では、加熱制御器108は、適当な時刻に商用電源1
02から電力を発熱体４に給電し、タンク２内の水を沸き
上げる。

昼間電力設定器114で昼間電力使用要求の有を設定し
ておいた場合には、昼間帯であって、かつ、AM7:00〜PM
5:00の間には、追焚が可能になる。沸き上げたお湯を使
用する場合には、お湯が給湯口13から排出され、給水口
11から水が注入される。お湯の使用量が、例えば50で
あれば、上層のお湯と下層の水の境界面αが制御センサ
８の取付位置にあり、制御センサ８の検出温度が低下す
る。制御センサ８の検出した温度が沸き上げ温度以下に
なった時点で、加熱制御器108は発熱体４へ商用電源110
からの電力を供給し、沸き上げ温度まで沸き上げる（追
焚）。PM5:00になると、タイマ112の信号により、加熱
制御器108は商用電源110からの電力の供給を停止する。

このような従来の技術は、特開平１−239344号公報に
記載されている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の貯湯式電気温水器では、次のような問
題点があった。

まず第一に、追焚の回数制限が設けられていなかっ
た。このため、AM7:00〜PM5:00の間であれば何度でも追
焚されることになった。したがって、何度でも高価な昼
間帯の電力を使用することになり、経済性に欠けてい
た。

第二に、タンクを保温材で外囲して保温処理をしてお
いても、タンク２内のお湯の温度は、時間の経過ととも
に低下する。これにも拘らず、温度検出センサの検出し
た温度が沸き上げ温度以下になった時点で、追焚するよ
うにしていた。このため、全くお湯を使用しない場合で
も、お湯の温度が少しでも低下すると、追焚することに
なった。したがって、追焚する必要がない場合でも追焚
して、高価な昼間帯の電力を使用することになり、経済
性に欠けていた。

本発明は、上述の技術的課題を解決し、経済性を向上
させた追焚機能を有する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］第１図に本発明に係る追焚機能を有する貯湯式電気温
水器の全体構成図を示す。

この貯湯式電気温水器は、昼間帯に追焚可能な追焚上限通算時間を設定するため
の追焚通算時間設定手段３と、追焚通算時間設定手段３で追焚上限通算時間が設定さ
れた場合に、昼間帯の追焚中、追焚上限通算時間から減
算を行ない、追焚残り時間を演算する残り時間演算手段
５と、追焚通算時間設定手段３で追焚上限通算時間が設定さ
れた場合に、温度検出センサ８によって予め定めた温度
未満の温度を検出しており、かつ、残り時間演算手段５
の演算結果が残り時間有りのときには、発熱体４に給電
して目標温度まで追焚し、残り時間なしのときには、追
焚制御を停止する追焚制御手段７とを備える。

前記残り時間演算手段５は、追焚通算時間設定手段３
で追焚設定が解除されない限り、次回の昼間帯には、予
め定められた温度以下を検知すると、追焚上限通算時間
から減算を開始する。

前記予め定めた温度は、沸き上げ温度未満の温度であ
って、年間を通じて給水される水の温度の上限近傍の温
度に設定されている。

［作用］請求項（１）の追焚制御を有する貯湯式電気温水器に
おいては、追焚通算時間設定手段３から、昼間帯に追焚可能な追
焚上限通算時間を設定する。

残り時間演算手段５は、追焚通算時間設定手段３で追
焚上限通算時間が設定された場合に、昼間帯の追焚中、
追焚上限通算時間から減算を行ない、追焚残り時間を演
算する。

追焚制御手段７は、追焚通算時間設定手段３で追焚上
限通算時間が設定された場合に、残り時間演算手段５の
演算結果が残り時間有りのときには、追焚制御を行な
う。すなわち、温度検出センサ８の検出温度が予め定め
た温度未満となれば、発熱体４に給電して追焚を行な
う。また、追焚制御手段７は、残り時間なしのときに
は、追焚制御を停止する。

したがって、追焚の通算時間の上限の歯止めが係り、
高価な昼間帯の電力を限度以上に使用することが少なく
なり、経済性が向上される。

請求項（２）の追焚機能を有する貯湯式電気温水器に
おいては、請求項（１）のものにおいて、前記残り時間演算手段５は、追焚通算時間設定手段３
で追焚設定が解除されない限り、次回の昼間帯には、追
焚上限通算時間から減算を開始する。

したがって、翌日にも追焚を続ける場合、再度、追焚
設定の手間が省略でき、操作性が向上する。

請求項（３）の追焚機能を有する貯湯式電気温水器に
おいては、請求項（１）または（２）のものにおいて、前記予め定めた温度は、沸き上げ温度未満の温度であ
って、年間を通じて給水される水の温度の上限近傍の温
度に設定されている。

したがって、タンク２内のお湯の温度が多少低下して
も、高価な昼間帯の電力を使用する追焚を行なうことが
なくなり、低温の水が給水された場合に限り追焚をする
ことになり経済性が向上される。

［実施例］以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。

第２図は、本発明の一実施例の回路図であり、第１図
の発明構成図、第６図の従来例と対応する部分には同一
の参照符を付す。

タンク２は、例えば370の容量があり、外装17の中
に収納されている。タンク２と外装17との間には、保温
材（図示せず）が充填されている。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11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口13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１からの電力供給は、本体基板18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。制御センサ８の取付位置以
下のタンク２の容量は、例えば50である。

一方、タンク２の外壁、上部には、残湯センサ10,12,
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10,12,14の検出温度は、制御部20
に送られる。

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が設けられる。
本体基板18は、図示の都合上、外装17の外に記載した
が、実際には外装17内に収納されている。この本体基板
18は、蓋17a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１からの交流電力を5V程度の直流
に変換し、制御部20等に給電する。また、電源回路19
は、バックアップ電源を有しており、停電が生じた場合
においても、制御部20に給電を行なうことができる。

制御部20は、１チッ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64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。リ
モコンボックス72は、沸き上げ温度を設定したり、追焚
上限回数を設定したり、湯温のモニタ、残湯量のモニタ
を行なったりするためのものである。

CPU50は、ROM52に予め記憶されているプログラムにし
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。

商用電源１は、リレー34のリレースイッチ36、過昇防
止器15を介して発熱体４に接続される。商用電源１は、
夜間帯には、安価な料金で給電する。昼間帯には、夜間
帯より高価な料金で給電する。過昇防止器15は、制御セ
ンサ８の故障等によって湯温が異常に上昇した場合に商
用電源１からの給電を停止する。

夜間帯に行なわれるタンク２の水の沸き上げは、次の
ようにして行われる。

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
る沸き上げ目標温度θ_Ｕを設定することができる。例え
ば85℃、75℃や、制御部20の制御に任せた温度等に設定
することができる。この目標温度θ_Ｕは、リモコンボッ
クス72からケーブル70、シリアル通信回路66を介して、
CPU50に送られ、RAM54に記憶される（第３図参照）。一
方、沸き上げに当たって、制御センサ８、残湯センサ1
0,12,14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78a,78b,78cの点灯で表示される。

CPU50は、原則として、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AM7:00に沸き上げが完了すように沸き上
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１
からの交流電力が、過昇防止器196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。

CPU50は、加熱開始後、制御センサ８の検出温度θ_１
（第３図参照）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に設定された目標温
度θ_Ｕに一致するか否か判断する。制御センサ８の検出
温度θ_１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への給電が停止される。これによって、タ
ンク２内の水の加熱が終了する。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。

昼間帯に沸き上げられた温水を使用すると、上部の給
湯口13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11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11から水が供給
されると、この水は湯水とは混ざらず、図中のαで示す
ような境界面を形成する。

次に、追焚上限通算時間の設定、追焚制御を説明す
る。

リモコンボックス72の追焚スイッチ74bを押圧操作す
るごとに、追焚運転表示素子78iは順次点灯・消灯す
る。追焚運転表示素子78iが点灯している状態は、追焚
が設定されている状態を表わす。消灯している状態は、
追焚が設定されていない状態を表わす。追焚が設定され
ていない状態で、追焚スイッチ74bを押圧操作すると、
追焚運転表示素子78iが点灯し、追焚を選択することが
できる。再度、追焚スイッチ74bを押圧操作すると、追
焚運転表示素子78iが消灯し、追焚を解除することがで
きる。このようにして、追焚の選択、解除を行なうこと
ができる。この追焚の選択、解除は、リモコンボックス
72からケーブル70、シリアル通信回路66を介して、CPU5
0に送られる。

CPU50は、ROM52のプログラムにしたがって、追焚設
定、追焚制御を実行する。

CPU50は、リモコンボックス72から送信された追焚の
選択、解除の状態をRAM54の記憶領域（第３図参照）
の追焚フラグに記憶する。この追焚フラグは、追焚を行
なうか否かを示すフラグである。すなわち、追焚が選択
された場合には、追焚フラグが立てられる（「１」）。
追焚が解除された場合には、追焚フラグが下げられる
（「０」）。

また、追焚が選択された場合には、CPU50は、ROM52に
予め記憶されている追焚開始温度θ_Ｌ、追焚上限通算時
間T₀を読み出す。読み出された追焚開始温度θ_Ｌは、RA
M54の記憶領域に記憶される。追焚上限通算時間T
₀は、RAM54の記憶領域，にそれぞれ記憶される。

追焚開始温度θ_Ｌは、沸き上げ温度未満の温度であっ
て、年間を通じて給水される水の温度の上限近傍の温
度、例えば50℃に設定されている。冬季に給水される水
の温度は例えば10℃であり、夏季給水される水の温度は
例えば上限で35℃である。したがって、追焚開始温度θ
_Ｌを50℃にしておけば、給水される水を誤ってお湯と誤
認することがない。また、タンク２内の焚き上げたお湯
は、冬季においては時間の経過とともに、例えば５℃程
度低下し、80℃になる場合がある。しかし、お湯の温度
が低下しても、追焚開始温度θ_Ｌの50℃以下になること
はない。したがって、お湯を水と誤認することがない。

RAM54の記憶領域に記憶される追焚上限通算時間T₀
は、例えば４時間であり、昼間帯に追焚できる通算の時
間を表わす。記憶領域は、追焚残り時間を表わす。CP
U50は、時計56の計時にしたがって昼間帯の追焚中、追
焚選択当初に記憶された追焚上限通算時間T₀から減算を
行ない、追焚残り時間Ｔを演算する。追焚残り時間Ｔ
は、これから追焚できる時間を表わす。なお、追焚スイ
ッチ74bで追焚が解除されない限り、追焚残り時間Ｔ
は、夜間帯に入ると「０」にリセットされ、昼間帯に入
ると追焚上限通算時間T₀がセットされる。

第４図にROM52に記憶された追焚制御プログラムをフ
ローチャートで示す。

ステップm₁では、まず追焚フラグが立っているかどう
か判断する。追焚フラグが立っていない場合には、ステ
ップm₂〜ステップm₂₀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m₁から実行を行
なう。

追焚フラグが立っていれば、ステップm₂に進み、昼間
帯に入るAM7:00になたか否か判断する。AM7:00になる
と、追焚残り時間Ｔ（第３図の）に追焚上限通算時間
T₀をセットし（ステップm₃）、終了後、ステップm₁に戻
る。AM7:00でなければステップm4に進み、PM11:00〜AM
7:00か否か判断する（ステップm₄）。すなわち、夜間帯
か昼間帯か判断する。PM11:00〜AM7:00でなければ、す
なわち、昼間帯であれば追焚残り時間Ｔ（第３図の）
が残っているかどうか判断する（ステップm₅）。追焚残
り時間Ｔが残っていれば、ステップm₆に進み、制御セン
サ８の検出温度θ_１が追焚開始温度θ_Ｌ（第３図の）
未満かどうか判断する。追焚開始温度θ_Ｌ未満であれ
ば、発熱体４に給電し（ステップm₇）、RAM54の記憶領
域（第３図参照）に追焚中フラグを立て（ステップ
m₈）、追焚残り時間Ｔの減算をスタートし、終了する。
そして、所定時間経過後、再び、ステップm₁から実行を
行なう。なお、追焚中フラグが立っていれば、現在、追
焚が行なわれていることを意味する。

ステップm₆において、制御センサ８の検出温度θ_１が
追焚開始温度θ_Ｌ未満でなければ、ステップm₁₀に進
み、追焚中フラグが立っているかどうか判断する。追焚
中フラグが立っていなければ、終了する。そして、所定
時間経過後、再び、ステップm₁から実行を行なう。この
場合、CPU50は、制御センサ８の検出温度θ_１が目標温
度θ_Ｕに達したか否かを判断する（ステップm₁₁）。等
しくなければ、終了する。そして、所定時間経過後、再
び、ステップm₁から実行を行なう。目標温度θ_Ｕに達す
れば、ステップm₁₂に進み、発熱体４への給電を停止す
る。また、追焚中フラグ（第３図の）を下げ（ステッ
プm₁₃）、追焚残り時間Ｔ（第３図の）の減算をスト
ップし（ステップm₁₄）、終了する。

追焚残り時間Ｔ（第３図の）がなくなった場合には
（ステップm₅）、発熱体４への給電が停止され（ステッ
プm₁₅）、追焚中フラグを下げ（ステップm₁₆）、追焚残
り時間Ｔの減算をストップし（ステップm₁₇）、終了す
る。

夜間帯である場合には（ステップm₄）、発熱体４への
給電を停止し（ステップm₁₈）、追焚残り時間Ｔは
「０」にリセットし（ステップm₁₉）、上述した沸き上
げ処理等の夜間帯の処理を行ない（ステップm₂₀）、終
了する。

次に、第５図に示すように、翌日お湯をたくさん使い
そうなので、RM9:00にリモコンボックス72で追焚を選択
した場合を想定する。

タンク２には、お湯がたくさん残っており、制御セン
サ８の検出温度θ_１は、沸き上げ開始温度θ_Ｌより高い
ものとする。したがって、ステップm₁,m₂,m₄,m₅からス
テップm₁₀に行き、終了する。このため、PM9:00〜PM11:
00間には、追焚を行なわれない。夜間帯になると、沸き
上げが開始され（第５図のα_２参照）、AM7:00の少し前
に沸き上げが完了する（第５図のα_２参照）。昼間帯で
は、50以上のお湯の使用が２回行なわれたものとす
る。使用1,2では、お湯の50の使用で制御センサ８が
追焚開始温度θ_Ｌ未満の水の温度を検出し（ステップ
m₆）、追焚1,2を開始する（ステップm₇、第５図のβ₁,
β_２参照）。追焚１では、ステップm₅の時間制限に抵触
しない。したがって、目標温度θ_Ｕまで追焚が行なわ
れ、発熱体４への給電が停止される（ステップm₁₂、第
５図のγ_１参照）。追焚２では、追焚を行なっている途
中で４時間が経過している。したがって、ステップm₅の
時間制限に抵触し、追焚完了前に給電を停止する（ステ
ップm₁₅、第５図のγ２参照）。なお、使用２について
の追焚残り時間Ｔが十分にある場合には、ステップm₅の
時間制限に抵触せず、使用１と同様に、追焚が完了され
る。なお、追焚中に夜間帯に入ると、CPU50は、追焚か
ら通常の夜間帯の沸き上げに移行し、沸き上げを行な
う。

なお、昼間帯に入るAM7:00には、追焚残り時間Ｔ（第
３図の）に追焚上限通算時間T₀がセットされている
（ステップm₃）。これによって、追焚スイッチ74bで追
焚が解除されない限り、翌日の昼間帯に追焚制御が行な
われる。

なお、上述の実施例では、追焚通算時間設定手段３、
残り時間演算手段５、追焚制御手段７を追焚スイッチ74
b、CPU50、ROM52、RAM54のハードウェア、およびROM52
のプログラム、RAM54のデータのソフトウェアによって
構成するようにしたが、ロジック回路等で構成するよう
にしてもよい。

また、上述の実施例では、追焚上限通算時間を４時間
としたが、３時間、５時間等の他の時間とするようにし
てもよく、自由に設定できるようにしてもよい。

また、追焚開始温度を50℃とするようにしたが、40
℃、30℃等夏季に給水される水の温度の上限35℃により
近い近傍に設定するようにしてもよく、自由に設定でき
るようにしてもよい。

さらに、１系統の商用電源１から給電するようにした
が、夜間帯と昼間帯の商用電源が異なる場合には、第６
図のように系統切換器104を用いて給電するようにして
もよい。

［発明の効果］以上のように、請求項（１）の追焚機能を有する貯湯
式電気温水器は、追焚上限通算時間を設定できるように
している。

したがって、追焚の回数の上限の歯止めがかかり、高
価な昼間帯の電力を使用することが少なくなり、経済性
が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示す図、第２図は本発明の
一実施例の回路図、第３図はRAM54のメモリマップを示
す図、第４図は追焚制御を説明するためのフローチャー
ト、第５図は追焚上限回数を３回設定した場合の追焚の
様子を説明するための図、第６図は従来の従来の貯湯式
電気温水器の概略図である。１……商用電源２……タンク３……追焚通算時間設定手段４……発熱体５……残り時間演算手段７……追焚制御手段８……温度検出センサ（制御センサ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】夜間帯に、深夜電力を発熱体に給電しタン
ク内の水を沸き上げるとともに、昼間帯に、水をタンク
の外壁の所定位置に設けられた温度検出センサによっ
て、タンク内の水の水温を検出しこの水温が予め定めた
温度未満であることを検出した場合に、昼間電力を発熱
体に給電し、タンク内の水を追焚する貯湯式電気温水器
において、昼間帯に追焚可能な追焚上限通算時間を設定するための
追焚通算時間設定手段と、追焚通算時間設定手段で追焚上限通算時間が設定された
場合に、昼間帯の追焚中、追焚上限通算時間から減算を
行ない、追焚残り時間を演算する残り時間演算手段と、追焚通算時間設定手段で追焚上限通算時間が設定された
場合に、温度検出センサによって予め定めた温度未満の
温度を検出しており、かつ、残り時間演算手段の演算結
果が残り時間有りのときには、発熱体に給電して目標温
度まで追焚し、残り時間なしのときには、追焚制御を停
止する追焚制御手段とを備えることを特徴とする追焚機能を有する貯湯式電気
温水器。
【請求項２】前記残り時間演算手段は、追焚通算時間設
定手段で追焚設定が解除されない限り、次回の昼間帯に
は、追焚上限通算時間から減算を開始することを特徴とする請求項（１）の追焚機能を有する貯湯
式電気温水器。
【請求項３】前記予め定めた温度は、沸き上げ温度未満
の温度であって、年間を通じて給水される水の温度の上
限近傍の温度に設定されていることを特徴とする請求項（１）または（２）の追焚機能
を有する貯湯式電気温水器。