JPS60159555A - 電気温水器の制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は貯湯タンクの上部から一定温度の湯を貯ええる
ようにした電気渇水蟹の制御装置に関するものである。

【従来技術〕

従来の貯湯式の温水器を第１図の概略構造図と第２図の
主要電気回路図によって説明する。

１は貯湯タンクであり、その下部には発熱体２が装着さ
れている。３は沸き上が＃）温度を制御するための自動
温度ｌ！Ｉ節器であり、貯湯タンクの下部壁面に取り付
けられている。４は貯湯タンク内で沸き上がったｗｈを
取り出すための給湯管、５は貯湯タンク内に水源からの
水を供給する給水管である。

第２図において、６は電源、７は深夜電力供給時間を設
定するためのタイムスイッチである。

次に作用動作を説明する。深夜電力通電時間になると、
タイムスイッチ７がＯＮＬ、て発熱体２に通電が開始さ
れる。発熱体２は深夜電力供給時間の８時間のうちに約
８℃の水から沸き上げ目標温度である８５℃に沸き上が
るように発熱体容量が設定されている。

貯湯タンク１内の水が８５℃にＳき上げられると、自動
温度調節ｉ１３が接点を開成して発熱体２への通電を停
止し、貯湯タンク１内には毎朝８５℃の湯が満たされて
いる。

しかし、湯の使用量は常に同じとは限らず、日々大きく
は季節によって異なっている。特に入浴の有無は湯の使
用量を大きく左右する要素となし、入浴しない日は貯湯
量の半分以上の湯を残すことにもなる。

一方、深夜電力通電時間になると一斉に通電が始まるた
め、残湯がある場合には短時間で沸き上がってしまう。

このため、電力負荷が集中し、深夜電力の本来の目的で
ある電力負荷の均一化が図れず、送電効率も悪い結果を
招くとともに、沸き上げられた高温湯を長時間使用に供
さないで放置することになり、貯湯タンクからの自然放
熱による四スが大きくなるという欠点を有していた。

［！ＩＩ！明の概要〕 この発明はこれら従来の欠点を解消しようとするもので
、予め設定された翌日の使用湯量、給水水温及び貯湯タ
ンク内の残湯の状態から適正な湯量だけ沸き上げるよう
制御するとともに、予め適正な加熱装置の通電所要時間
を算出して、所定の時間に通電するよう制御せんとする
ものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図の全体構成図、第４図の
制御ブロック図に基づいて説明する。

第３図において、水は給水管５の途中に設けられた流量
センサー８を介して貯湯タンク１に給水される。Ｐｓき
上げられた湯は蛇口の操作によって給湯＄４より採湯さ
れる。

９は貯湯タンク１の上部と下部を連通ずる循環路で、こ
の循環路の途中にはポンプ１０と発熱体２を内蔵した加
熱装置１１が設けられている。貯湯タンク１の下部及び
上部には給水水温センサー１２および上部温度センサ・
−１３がそれぞれ設けられ、貯湯タンク１内の水温を測
定する。

１４は翌日の使用湯量を予め設定するための湯量設定装
置で、その設定値は上記各ヒンサー１２゜１３による検
出値とともにデータとして演算装置１５に入力される。

演算装置１５は第４図に示すように、要求熱量算出部２
０、残湯熱、を算出部２１、湯量算出部２２、循環量算
出部２３、通電所要時Ｂ算出部２４、通電開始時間算出
部２５で構成さ６−る。

今、湯量設定装置１４に対する翌日の使用湯量の入力を
１１℃の渇をＶｌ（Ｊ）、給水水温テツサー１２の検出
値をＴＷ℃、上部温度センサー１３の検出値をＴＺ℃、
流量センサー８の検出値をＶＵ　（１）とし、演算装置
工５の動作を算式を使って説明する。

ここで、流量センサー８は沸き上がった後の満タン状態
から、その日に使われた湯量を毎日検出するものであり
、−例としては、パルス管発振するためのホール素子を
備えた歯車を流路に配し、流量をパルスにＷき換えて積
算値として検出することで可能である。この場合、１８
各１回積算値を沸き上がり直後などに零値に復帰させる
ことも必要である。

タイムスイッチ７がＯＮして電源６が供給されると、要
求熱量算出部２０は使用者による湯量設定装置１４への
入力値、１１℃、Ｖｌ（ｊ）と、給水水温センサー１２
の検出値ＴＷ℃から、貯湯タンク１内に貯ええておかね
ばならない要求熱量ＸＩ　（Ｋｃａｌ）を算出する。

その算出は下式による。

Ｋｌ−ＶＩＸ　（ＴＩ　ＴＩｆ）　（Ｘｃａｌ）一方、
残湯熱量算出部２１は給水水温センサー１２の検出値Ｔ
Ｗ℃、上部温度センサー１３の検出値Ｔｚ℃、流量セン
サー８の検出値ＶＵ（ｊ）から、貯湯タンク１内に使い
残した湯（残湯）の量を熱量としてめるもので、残湯熱
量ＫＺ　（Ｋｃａｌ）は次式で算出する。

ＫＺ＝　（ＶＴ　−ＶＵ）　Ｘ　（Ｔｚｘ　Ｔｗ）　（
Ｋｃａｌ）ここで、ＶＴ（ｊ　）は貯湯タンク１のタン
ク容量（リットル）である。

次に、湯量算出部２２は要求熱量Ｋｌ（Ｋｅａｌ）を満
たすために、残湯熱量ＫＺ（Ｋｅｅｌ）を除いた熱量分
を７０℃の一定の高ｆｉＮｉ（例えば８５℃）として貯
ええる時の熱量を算出するもので、当日ＴＯ℃に沸き上
げ貯湯すべき湯量ｖｏ（Ｉ）は次式で算出する。

ＶＯ−（ＸＩ−ＫＺ）　／　（ＴＯ−ＴＷ）　’　（ｊ
　）循環量算出部２３はポンプ１０で貯湯タンク１の底
部から吸い込んだ７ｗ℃の水を加熱装置１１の定格発熱
春景Ｗ　（ＫＷ）の発熱体２で加熱して、７０℃の湯と
して貯湯タンク１の上部に貯ええるのに必要なポンプ１
０の適正な流量をめるもので、循環量ＱＯ（＃　／　Ｏ
ｒ）は次式で算出する。

ＱＯ＝　（Ｗｘ　８６０　Ｘ　？）　／　（ＴＯ−ＴＷ
）　（ｊ　／Ｈｒ）ここで、ｌは加熱循環時の胃スを補
うための加熱効率である。

次に通電所要時間算出部２４ば７０℃の湯をｖＯ＜ｉ＞
を貯ええるために加熱装置１１およびポンプ１０の運転
すべき時間をめるものでその通電所要時間ＨＯ（時間）
は、 ＨＯ＝　ＶＯ／　ＱＯ（時間） でめる。

通電開始時間算出部２５は通電所要時間算出部２４でめ
た１１１１上げのために要する通電所要時間ＨＯ（時間
＞ｉｔｓ夜電力供給時間帯のうちのどの時間帯に配分す
るか、すなわちタイムスイッチ７がＯＮＬ、てから何時
間後に通電を開始するかをめるものである。今、ここで
は午前２時から午前６時までの電力負荷のオフピーク時
間帯に負荷集中させるという前提で、かつ深夜電力供給
時間が２３時から翌朝の７時までの８時間という条件の
もとに説明する。通電開始時間Ｈ５（時間）の設定は次
の３つの場合に分ける。

（１）　■０≧８の時はＦＩＳ＝　０とする通電所要時
間ＨＯが８時間に等しいか、もしくはそれよりも大きけ
れば当然タイムスイッチ７のＯＮと同時に通電を開始す
る。

０１８＞ＨＯ≧６の時はＩ（Ｓ＝（８−■０）とする。

深夜電力供給時間帯の前半は通電せずに後半にシフトす
る。タイムスイッチ７のＯＦＦ時間沸き上がし時間は一
致するので、オフビーク時間帯には、必ず負荷が存在す
ることになる。

（３３６＞ＨＯの時はＨ５（５−Ｈ／２）とする。

タイムスイッチ７のＯＮ時間の２３時とオフピーク（午
前２時から６時まで）の中心時間の午前４時との間が５
時間あり、その午前４時を中心に負荷を分布させる。

通電開始時間算出部２５は以上のように電力負荷のオフ
ビーク時間帯ｉこ負荷を分布させるものである。

ポンプ制御装置１６は前記循環量算出部２３の演算結果
に基づいてポンプ１０の流量を制卸するものである。通
電制御装置１７は前記通電開始時間算出部２５および通
電所要時間算出部２４の演算結果に基づいて発熱体２お
よびポンプ１ｏの通電時間を制御するもので、タイムス
イッチ７がＯＮしてからＨＳ時間後に通電を開始し、■
Ｏ時間の通電時間が確保できたら通電を停止する。

次に時間をおって第５図の連転フ四−チヤードで説明す
る。

まず、制御プログラムがスタートしてタイムスイッチ７
）がＯＮし、電源６が供給される（ステップ１０１）と
、内部タイマー（図示′せず）がスタートする（ステッ
プ１０２）。次に湯量設定装置１４および各センサー１
２．１３，８は、湯量設定値ＴＩ℃、Ｖｌ（ｊ）、給水
水温Ｔｗ℃、上部温度ＴＺ℃、流量ＴＶ（ｊ）Ｑ検出ス
ル（ステップ１０３）。

これらの検出値をもとに演算装置１５は循環量ＱＯ（１
）／時間、通電所要時間ＨＯ１通電開始時間■Ｓを算出
する（ステップ１０４）。内部タイマーによってタイム
スイッチ７がＯＮしてから通電開始時間のＨ３が経過し
たか監視する（ステップ１゜５）。　１５時間が経過し
たら、ポンプ１０の循環量がＱＱ（ｊ　／時間）になる
ようポンプ制御装置１６によって制御するとともに（ス
テップ１０６）通電制卸装置１７によって加熱装［１１
の発熱体２およびポンプ１０の通電を開始する（ステッ
プ１０７）。　内部タイマーでタイムスイッチ７がＯＮ
してから（ＨＳ＋　［１０）時間が経過争たかどうが監
視しくステップ１ｏｓ）、経過したら通電制御装璽１７
が加熱装置１１及びポンプ１０の通電を停止する（ステ
ップ１０９）。その後、深夜電力供給時間の８時間が経
過してタイムスイッチ７はＯＦＦとなり　（ステップ１
１０）、制御プログラムが終了する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によるものは、ポンプと加熱装置
な貯湯タンクの上部と下部を連通ずる循環路の途中に設
けた１！気渇水讐において、貯湯タンクに貯ええる使用
湯量を予め設定するための湯量設定手段と、貯湯タンク
への給水水温を検出するための給水水温センサーと、貯
湯タンクの上部温度を検出するための上部温度センサー
と、使用湯量シ検出するための流量センサーと、上記湯
量設定手段で設定された設定値と各センサーの検出値か
ら所定湯量で貯えるための適正な循環量と沸き上げに要
ｊ−る通電所要時間と所定の時間帯に負荷を配置するた
めの適正な通電開始時間を算出するための演算手段と、
前記演算手段で算出した循環量が得られるようポンプを
制御するためのポンプ制御手段と、前記演算手段で算出
した通電開始時間が経過したら運転を停止するよう制御
するための通電制御手段を備えてなり、貯湯タンクへの
給水水温や残湯量および残５ｉｉｉ度を検出して必要熱
量を算出し、この熱量から必要な湯量を算出して貯湯タ
ンクの上部から貯えるよう構成したので、不用な湯を長
時間使用に供さないで放置することがな（なり、熱四ス
が減少して維持費を安くできる。

また、通電時間を予知することができるので、オフビー
ク時間帯などに配分でき、電力運用効率の向上が期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の貯湯式の電気温水晋を示すもの
で、第１図はその概略構造図、第２図は主要電気回路図
、第３〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第３
図は全体構成図、第４図は制御ブロック図、第５図は運
転フローチャートである。 図中、８は流量センサー、１０はポンプ、１１は加熱装
置、１２は給水水温センサー、１３は上部温度センサー
、１４は湯量設定装置、１５は演算装置、１６はポンプ
制御装習１．１７は通電制御装置である。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） オ　ｌ　＠ 牙２図 第３図 第４図 第５　図 手続補正岩　（自発） 特許庁長官殿 １　事件の表示　特願昭　５９−１４６１９号３　補正
をする者 代表者片由仁へ部 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１１明細書第６頁第１９行のｒ　（ＴＺＸＴＷ）Ｊを
ｒ（ＴＺ−ＴＷ）Ｊと補正する。 （２）同書第７頁第５行の「熱量」を「湯量」と補正す
る。 （３）同書第１０頁第７行の「流量ＴＶ（１）」を「流
量■Ｕ（ｉ）」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプと加熱装置を貯湯タンクの上部と下部を連通ずる
   循環路の途中に設けた電４Ａ渇水響において、貯湯タン
   クに貯える湯量を予め設定するための湯量設定手段と、
   貯湯タンクへの給水水温を検出する給水水温センサーと
   、貯湯タンクの上部の温度を検出する上部温度センサー
   と、使用湯量を検出する流量センサーと、上記湯量設定
   手段で設定された設定値と各センサーの検出値から所定
   湯温で貯えるための適正な循環量と沸き上げに要する通
   電所要時間と所定の時間帯に負荷を配置するための適正
   な通電開始時間を算出するための演算手段と、前記演算
   手段で算出した循環量が得られるようポンプを１ｌｉｌ
   Ｊ御するためのポンプ制御手段と、前記演算手段で算出
   した通電開始時間になると加熱装置およびポンプの運転
   を開始して通電所要時間が経過したら運転を停止するよ
   う制御をするための通電制御手段とを備えてなる電気温
   水器の制御装置。