JPH08327149A

JPH08327149A - 日射センサ装置

Info

Publication number: JPH08327149A
Application number: JP13171095A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Nishikawa; 良知西川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】昼夜を判別する日射センサの検出に何らかの
障害があっても、夜を確実に検出することができ、夜間
での負荷の作動を効果的に行うことが可能な信頼性の優
れた日射センサ装置を提供すること。【構成】照度を検出する日射センサ３と、日射センサ
３からの所定照度以下の検出信号に基づき作動が開始さ
れる負荷と、該負荷の作動開始前に時間計測を終了もし
くはリセットされ負荷の作動終了後に時間計測を開始す
るタイマーと、日射センサ３が所定照度より高い照度を
検出している場合で、かつタイマーの時間計測が終了し
た場合には、負荷を強制的に作動開始させる制御手段と
を備えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、日射センサが夜を検出
したときに負荷を作動させる日射センサ装置に関し、例
えば貯湯槽内の水の加温を制御する給湯機（特に電気温
水器）等に好適に用いられる日射センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】従来より、日射センサによ
り昼夜判別を行い、夜を検出した時点から負荷を作動さ
せる道路標識や照明灯などの制御機器が種々知られてい
る。

【０００３】ところが、このような制御機器では昼夜判
別を行う日射センサが、例えば実際には夜であるのに昼
のような状況下に置かれたりすると、日射センサとして
の機能が阻害され、制御機器が正常に動作しないといっ
た問題があった。

【０００４】例えば、日射センサにより夜を検出し、夜
間だけＬＥＤや電球等を点灯させる道路標識や照明灯の
場合、夜間、日射センサに例えば他の照明等の光が長時
間照射されるなどして、照射された時間だけ点灯しなか
ったり、点灯時間が遅れたりする。また、何らかの理由
により日射センサに長時間に渡り蔭がかかって、昼間で
も点灯した状態になるといった問題があった。

【０００５】また、所望の時間だけ貯湯槽内の水を所定
温度にするために、水の加熱・保温（以下、加温とい
う）が可能なように、ヒートポンプユニット等の加温手
段を設け、この加温手段の作動をリモコンやヒートポン
プユニットなどに設けたマイコンのタイマーで一定時間
行うようにし、予めマイコンに記憶させたプログラムに
より、貯湯槽内の水の加温を制御するようにした、例え
ばヒートポンプ式給湯機が知られている。

【０００６】このような給湯機において、上記のような
日射センサを用い、これにより夜になったことを検出
し、夜間の必要な時間だけ貯湯槽内の水の加温を行うも
のが提案されている（例えば、特願平６−１４９５３３
号）。このような給湯機では、夜間、日射センサに例え
ば他の照明等の光が長時間照射されるなどして、照射さ
れた時間だけ加温が行われないことが生じる。また、こ
れにより夜間等の電気料金の安い時間帯で水の加温が行
えなかったり、夜間の加温が不十分となるので、昼間で
の加温が低電力で行うことができないといった問題が生
じる。

【０００７】そこで、本発明では上述の諸問題を解消
し、昼夜を判別する日射センサの検出に何らかの障害が
あっても、夜を確実に検出することができ、夜間での負
荷の作動を効果的に行うことが可能な信頼性の優れた日
射センサ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の日射センサは、照度を検出する日射センサ
と、該日射センサからの所定照度以下の検出信号に基づ
き作動が開始される負荷と、該負荷の作動開始前に時間
計測を終了もしくはリセットされ負荷の作動終了後に時
間計測を開始するタイマーと、前記日射センサが所定照
度より高い照度を検出している場合で、かつ前記タイマ
ーの時間計測が終了した場合には、前記負荷を強制的に
作動開始させる制御手段とを備えて成る。

【０００９】ここで、日射センサを太陽電池とすれば、
照度検出手段の電源を不要にすることができ、省スペー
ス化が可能となる。また、日射センサ装置として負荷が
特に給湯機（例えば、電気温水器）における貯湯槽内の
加温水量を可変とする湯量制御手段であるものに適用さ
せれば、電力の有効利用が可能な優れた給湯機を提供で
きる。

【００１０】

【作用】上記構成の日射センサ装置によれば、日射セン
サが何らかの理由により昼夜の判別を誤ることがあって
も、タイマーの時間計測が終了していれば、制御手段で
もって負荷を強制的に作動させることができる。

【００１１】特に、電気温水器等の給湯機に上記日射セ
ンサ装置を適用させた場合には、夜間等の電気料金の安
い時間帯で季節に応じた適宜の加温をヒートポンプユニ
ット等の湯量制御手段により確実かつ効果的に行うこと
ができる。そして、夜間に充分に水を加温することが可
能となり、昼間での加温を低電力で行うことができる。

【００１２】

【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づき詳細に
説明する。まず、図１に示す給湯機Ｓの構成について説
明する。貯湯槽１内は常に水で満たされるように、給水
管Ｐ１が貯湯槽１の下部に図示しない減圧弁を介して接
続されている。また、貯湯槽１の上部から常に約５５℃
以上の湯が給湯できるように給湯管Ｐ２が配管されてい
る。また、貯湯槽１の上部と下部には、後記するヒート
ポンプユニット２により加温された湯が供給されるよう
に、往き配管Ｐ３，戻り配管Ｐ４がヒートポンプユニッ
ト２を介して接続され、これら配管により湯を循環させ
ている。

【００１３】ここで、ヒートポンプユニット２は、貯湯
槽１内の水の加温及び加温制限を行う湯量制御手段とし
て屋外に設けられたものであり、冷媒の性質（液体が蒸
発し気体になる時に熱を奪い、気体が凝縮し液体になる
時に熱を捨てる性質）を利用して、大気熱により蒸発器
で冷媒を蒸発させて熱を奪い、圧縮器にて冷媒を圧縮し
て、高温・高圧のガスとして熱交換器に送り、水に熱が
奪われ凝縮し液体となって蒸発器に戻るサイクルを繰り
返し、大気熱を利用して温水（湯）にするものである。
この実施例では、貯湯槽１の下部より往き配管Ｐ３を通
じて冷たい水をヒートポンプユニット２内の熱交換器に
送り、熱交換器で高温の湯にし、貯湯槽１の上部へ戻り
配管Ｐ４を通じて戻し、貯湯槽１の上部から徐々に湯を
貯えるようにしている。

【００１４】また、屋外に設けられたヒートポンプユニ
ット２の上方には、太陽電池である日射センサ３が周囲
の照度を検出し昼夜を判別するべく配設されており、照
度を検出してその検出信号をヒートポンプユニット２の
制御基板に設けられた、ヒートポンプユニット２の制御
手段であるマイコン４へ信号出力する。そして、この出
力信号により予め定められた設定時間でヒートポンプユ
ニット２による加温を制限させるべく、マイコン４内の
タイマーを作動させる。この設定時間はマイコン４のＲ
ＯＭに書き込まれている。このようにして、これらヒー
トポンプユニット２，日射センサ３及びマイコン４でも
って日射センサ装置Ｎが構成されている。ここで、日射
センサ３は柱状の樹脂基台の両端面のそれぞれに単結晶
シリコンの太陽電池を配設したものである。

【００１５】また、サーミスタである温度センサＴ１が
外気温を検出できるようにヒートポンプユニット２に配
設され、さらに貯湯槽１の表面には少なくとも上部から
水５０リットルの位置に温度センサＴ２が、また、水１
００リットルの位置に温度センサＴ３が配設されてお
り、貯湯槽１の表面温度から貯湯槽１内の水の残湯量を
マイコン４で判定することができるようにしている。な
お、これら温度センサは貯湯槽１内に配設してもよい。

【００１６】次に、上記構成の給湯機Ｓの作動について
図２に基づき説明する。まず、日射センサ３による日射
の検出に何ら障害がない通常状態について説明する。日
射センサ３により所定照度（日没での照度；例えば２０
ルクス）以下の照度の検出信号が得られたかどうかを判
定する（ステップ１００）。ここで、所定照度の２０ル
クスは、夕立ちや一時的な物のかげになった場合でも、
決してこの値以下には達しないことを実験等により確認
して決定されたものである。また、この判定において、
日射センサ３の出力が急激に変化した場合（例えば、１
Ｖ前後の電圧変化があった場合）には、そのデータをマ
イコン４でキャンセルするようにしている。さらに、２
つの太陽電池がいずれも所定照度以下である場合に限
り、周囲が夜であると見做すので、何らかの理由により
一時的に（例えば数分程度）周囲が夜のように暗くなる
ようなことがあったり、一つの太陽電池に影がかかって
いたりしても夜と判定して、判定を誤ることがない。

【００１７】ステップ１００において、マイコン４が夜
と判定すれば、マイコン４内のメモリーに、現在、周囲
が夜であることの情報が記憶される（ステップ１１
０）。そして、マイコン４内の１８時間タイマー（以
下、１８Ｈタイマーという）をリセットする（ステップ
１２０）。その後、ヒートポンプユニット２により湯量
制御を開始する。すなわち、貯湯槽１に戻す湯の量を制
限する（ステップ１３０）。また、それと同時にマイコ
ン４内の６時間タイマー（以下、６Ｈタイマーという）
Ａの時間計測をスタートさせる（ステップ１４０）。

【００１８】次に、６ＨタイマーＣ１の時間計測が終了
したかどうかを判定する（ステップ１５０）。ここで、
６ＨタイマーＣ１の時間計測が終了した場合には、６Ｈ
タイマーＣ１をリセットする（ステップ１６０）。それ
と同時に、ヒートポンプユニット２における湯量制御を
解除する（ステップ１７０）。すなわち、湯量制御を約
６時間行うようにしている。そして、１８Ｈタイマーの
時間計測を開始させる（ステップ１８０）。

【００１９】次に、日射センサ３が昼を検出したかどう
かをマイコン４が判定する（ステップ１９０）。すなわ
ち、日射センサ３が所定照度より高い照度の検出信号を
発生させたかどうかを判定する。このステップ１９０に
おいて、マイコン４が昼と判定すれば、マイコン４内の
メモリーに、現在、周囲が昼であることの情報が記憶さ
れる（ステップ２００）。そして、ステップ１００に戻
る。

【００２０】一方、日射センサ３が何らかの理由により
昼夜の判別が困難となっている場合について説明する。
例えば、夜になる前から日射センサ３にライトが照射さ
れているような場合について説明する。

【００２１】まず、ステップ１００において、日射セン
サ３が夜を検出したかどうかを判定する。このステップ
１００では日射センサ３は昼夜の判別を誤るため、ステ
ップ２１０に進み、１８Ｈタイマーが時間計測を終了し
たかどうかを判定する。

【００２２】ここで、１８Ｈタイマーが時間計測を終了
していない場合には、ステップ１００に戻る。１８Ｈタ
イマーの時間計測が終了していれば、マイコン４は周囲
が夜であることを判定し、マイコン４内のメモリーに、
現在、周囲が夜であることの情報が記憶される（ステッ
プ２２０）。そして、マイコン４内の１８時間タイマー
（以下、１８Ｈタイマーという）をリセットする（ステ
ップ２３０）。さらに、マイコン４内の６ＨタイマーＣ
２の時間計測をスタートさせ（ステップ２４０）、ヒー
トポンプユニット２により湯量制御を開始する。すなわ
ち、貯湯槽１に戻す湯の量を制限する（ステップ２５
０）。

【００２３】次に、再度日射センサ３により夜を検出し
ているかどうかを判定する（ステップ２６０）。ここ
で、日射センサ３にまだライトの光が照射されているよ
うな状態で昼を検出している場合には、再度、ステップ
２６０に戻る。また、６ＨタイマーＣ２がスタート後、
昼の検出が５分以上続く場合には次のステップ２７０へ
進んで、６時間経過後に６ＨタイマーＣ２をリセットす
る（ステップ２８０）。そして、ステップ１７０へ進ん
で、正常なルーチンへ入る。一方、この時点で夜が検出
されれば、６ＨタイマーＣ２をリセットし（ステップ２
９０）、ステップ１４０へ進む。

【００２４】以上、説明したように、１８Ｈタイマーが
一日の日射センサにおける判定時間のバックアップとな
り、たとえ日射センサ３に夜間、光が照射されても、湯
量制御を確実に行わせることが可能になる。

【００２５】次に、具体的な湯量制御について図３に基
づき説明する。まず、温度センサＴ１からの検出信号を
マイコン４で判別し（ステップ３０，４０）、外気温が
所定温度以下であれば、ヒートポンプユニット２が残湯
量を１００リットルとするべくヒートポンプユニット２
の湯量制御を行う（ステップ５０）。

【００２６】一方、外気温が所定温度より高ければ、ヒ
ートポンプユニット２が残湯量を５０リットルとするべ
くヒートポンプユニット２の湯量制御を行う（ステップ
６０）。すなわち、例えば冬場は湯の使用量が夏場に比
較してかなり多くなるので、残湯量の制限を夏場よりも
多くなるようにするのである。

【００２７】そして、Ｂモード（加温する貯湯槽１内の
水の量を制限するモード、すなわち湯量制御のモード）
でタイマーの設定時間（６時間）だけヒートポンプユニ
ット２の加温制御を行う（ステップ７０）。マイコン４
のタイマーの設定時間を越えると、ヒートポンプユニッ
ト２をＡモード（貯湯槽１内に流れ込んだ水の加熱を行
い、常に貯湯槽１内の湯を満杯にするモード）で作動さ
せるべく制御する（ステップ８０）。

【００２８】このように、一般に家庭での湯の使用量が
多くなる時間帯は夕方であり、この時間帯を太陽電池３
により、湯の使用量多くなる時間帯をセットしなくと
も、自動的にセッティングを行い、また停電が生じた場
合の再設定の必要がない。また、通常定められている電
力使用料金の安い時間帯（ＰＭ１１：００〜ＡＭ７：０
０）に、大部分の貯湯槽１内の水の加熱が可能となる。

【００２９】なお、夏場では太陽電池３からの所定照度
以下の検出信号は冬場より遅れるが、夏場ではヒートポ
ンプの水に対する加熱能力は小さくても済むため、時間
帯別料金内に貯湯槽１内の全ての水の加熱が充分可能で
ある。具体的には夏場では貯湯槽１内の水を全て湯にす
るのに要する時間は約４時間、冬場では約８時間とな
る。そこで、１８Ｈタイマーや６ＨタイマーＣ１，Ｃ２
のそれぞれを、季節等に応じて適宜計測時間を変更する
ようにしてもよい。

【００３０】なお、本実施例はごく一例を開示しただけ
であって、日射センサとして太陽高度及び方位が検出で
きるような高性能なものを使用したり、太陽電池以外の
照度センサを使用するようにしてもよい。

【００３１】また、道路標識や装飾用照明装置等の照明
の点灯開始や警告音を発生させるような警報装置の警告
音の発生等に、本実施例で用いた日射センサ装置を適用
してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更し実施が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の日射センサ装置
によれば、日射センサが何らかの理由により昼夜の判別
を誤ることがあっても、タイマーの時間計測が終了して
いれば、制御手段でもって負荷を強制的に作動させるこ
とができるので、毎日、日没後に負荷を作動させるの
に、常に正確に行うことが可能となり、信頼性の大変優
れたものを提供することができる。

【００３３】特に、電気温水器等の給湯機に上記日射セ
ンサ装置を適用させた場合には、夜間等の電気料金の安
い時間帯で季節に応じた適宜の加温をヒートポンプユニ
ット等の湯量制御手段により確実かつ効果的に行うこと
ができ、さらに、夜間に充分に水を加温することが可能
となり、昼間での加温を低電力で行うことができる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例である給湯機の概略構成
図である。

【図２】本発明に係る一実施例を説明するフローチャー
トである。

【図３】湯量制御の一例を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１・・・貯湯槽２・・・ヒートポンプユニット（負荷）３・・・日射センサ４・・・マイコンＮ・・・日射センサ装置Ｓ・・・給湯機Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照度を検出する日射センサと、該日射セ
ンサからの所定照度以下の検出信号に基づき作動が開始
される負荷と、該負荷の作動開始前に時間計測を終了も
しくはリセットされ負荷の作動終了後に時間計測を開始
するタイマーと、前記日射センサが所定照度より高い照
度を検出している場合で、かつ前記タイマーの時間計測
が終了した場合に、前記負荷を強制的に作動開始せしめ
る制御手段とを備えて成る日射センサ装置。
【請求項２】前記日射センサが太陽電池であることを
特徴とする請求項１に記載の日射センサ装置。
【請求項３】前記負荷が給湯機における貯湯槽内の加
温水量を可変させる湯量制御手段であることを特徴とす
る請求項１乃至２に記載の日射センサ装置。