JPS6030941A - 貯湯式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】 この発明は、深夜電力を利用する貯湯式電気温水器の制
御装置に関し、使用者側の湯量使用の実績ならびに入力
装置から入力され翌日の使用予定量に基づいて貯湯タン
ク内に貯えておくべき所要熱量を算出するようにして、
従来、固定であった貯湯式電気温水器の能力を使用者側
の実体に合わせて使用できるようにすることを目的とし
ている。

第１図は一般的な貯湯式電気温水器の構成図で、第２図
は従来の貯湯式電気温水器の主要電気回路図を示す。

これらの図において、１は貯湯タンク、２は給水管、３
は給湯管、４は出湯栓、５は発熱体、６は自動温度調節
器、７は電源、８は深夜電力用のタイムスイッチで、そ
の通電時間帯は一般には２３時から翌朝の７時までの８
時間である。

次に上記構成よりなる従来例の動作を説明する。深夜電
力の通電開始時刻になると、タイムスイッチ８の接点が
閉成して、発熱体５への通電が開始される。そして貯湯
タンク１内の湯温が８５℃になると、自動温度調節器６
の接点が開成して発熱体５への通電が停止される。その
後は自動温度調節器６の開閉により湯温が８５°Ｃに保
たれ、このようにして毎朝貯湯量全部が８５°Ｃに沸き
上っている。

このように、貯湯式電気温水器では貯湯効率を高めるた
め、沸き上り温度をできる限り高温に設定し、その設定
温度に達すると加熱を停止する構造となっている。しか
し、使用者は高温湯のまま使用するのではなく、水と混
合して４０〜４５°Ｃ前後の混合湯として使用する。そ
の得られる混合湯量をめる式は茨の通りである。

今、貯湯タンク容量をＶｔ　ｌ）、貯湯タンク１内の沸
き上り温度をＴｏ　（’Ｏ）　、得ようとする混合湯の
温度をＴ＋ｎ　（’Ｏ）　、ｍぜ合わせる水の温度（給
水温度）をＴｉ　（’Ｏ）とすると、混合湯量Ｖｍ　（
文）は、 で表わせる。

この算式において、給水温度Ｔｉは季節によって大きく
変動する。東京では冬は５℃位から、夏には２７℃位に
まで達する。このため、適温の混合湯として得られる湯
量は、冬期には少なく、夏期には多いということになる
。すなわち、沸き上り温度ＴＯを８５℃として、給水温
度Ｔｉが５℃の時に対して、２７°Ｃの時に得られる混
合湯量ｖｎ＋は１．６倍にも達する。

一方、湯の使用量は年間はぼ一定か、むしろ夏期の方が
低温湯で使用するため、実質的な使用量が低下するのが
一般的であり、冬期よりも夏期の残湯量が多くなる。さ
らに、使用者によっては家族数の減少などによって定格
の１／２とか、２／３とかしか使用せず、毎日多くの湯
を残す使い方をする。

このように、給水温度が高かったり残湯があると、沸き
上りも早く、高温湯を長時間使用に供さないで放置する
ことになる。

このように、不必要に高い温度の湯を長時間使用に供さ
ないで放置することは、貯湯タンク１がらの自然放熱お
よび配管内の滞留した温水の放熱等による熱ロスが大き
くなるという欠点があった。

この発明は、これらの欠点を解消しようとするもので、
記憶装置に湯量の使用実績、例えば過去１０日間の使用
湯量を熱量のデータとして記憶し、このデータは毎日、
その日の使用湯量により更新するように、すなわち学習
機能を有するよ与にし、このデータに基づいて所要の混
合湯量が常に得られるよう、発熱体への所要通電時間を
算出し、発熱体への電力の供給が深夜電力の供給開始か
ら供給終了までの全時間に亘って平準化して行われるよ
うに制御することにより、残湯量を少なくするとともに
沸き上り後の熱ロスをできるだけ排除するようにしたも
のである。

以下、この発明の一実施例を第３図の構成図に基づいて
説明する。

第３図において、符号１〜５．７，８は第１図、第２図
と同じものを示す。９はサーミスタなどの温度検出手段
（以下温度センサというｙで、貯湯タンク１内に給水管
２より給水された水の温度を連続的に検知するとともに
、沸き上りの湯の温度も検知するものであり、貯湯タン
ク１の下部に設けである。なお、この温度センサ９は水
の温度と湯の温度をそれぞれ検出するよう別個に設けて
もよい。１０は前記発熱体５への通電を制御するスイッ
チで、この例ではタイムスイッチ８のオン時には閉じ、
後述の制御部の操作により開となる。１１は前記した制
御部で、記憶装置１２．演算装置１３９通電率制御装置
１４．使用熱量演算装置１５および通電制御装置１６か
らなる。１７は前記給水管２に設けた量水器で、貯湯タ
ンク１への給水流量を計測する。これには、例えば流量
に応じて回動する計量用プロペラにエンコーダを取り付
け、流量に応じたパルス数を発生するものが用いられる
。なお、量水器１７は給湯管３側に設けてもよい。１８
は入力装置である。

記憶装置１２は、使用熱量演算装置１５で演算された使
用湯量の熱量を、その数日分の実績ＫＧをデータとして
記憶しておく。このデータは、例えば１０日というよう
に固定日数とし、常に最新データを保存するようにする
。

演算装置１３は、例えば記憶装置１２からその内に記憶
されているデータ中（上記の例では１０日間のうち）最
大値Ｋ　Ｇｍａｘを呼び出し、余裕率を見た定数Ｃ（例
えば、余裕率１０％の場合は１．１となる）を乗じて、
貯湯タンク１内に貯えておく所要熱量Ｋｓ　（ｋｃａｌ
　）を、Ｋｓ　＝ＫＧｍａｘＸＣ として算出する。

さらに、演算装置１３は、貯湯タンク容量Ｖｔ（ｘ）、
’ｒｙｒ要熱量Ｋｓ（ｋｃａｌ　）　、および給水温度
Ｔｉ　（’Ｃ）から、沸き上り温度Ｔｏ　（’Ｃ）を下
式からめる。

さらに、演算装置１３は発熱体５の通電電力Ｑ（ＫＷ）
を設定する。すなわち、深夜電力供給時間帯は８時間な
ので、 となる。

通電率制御装置１４は、演算装置１３でめた通電電力Ｑ
　（ＫＷ）になるように、発熱体５への電力を制御する
。これには、例えばトチイアツクを用い、そのゲートを
位相制御することにより行う。

使用熱量演算装置１５は、量水器１７による使用湯量を
ｖ（Ｑ）、給水温度をＴｉ　（’Ｏ）　、前日の沸き上
り温度をＴｏ　（’Ｏ）とすると、前日の所要熱量ＫＯ
を、 ＫＧ　＝　ｖ　Ｘ　（Ｔｏ　Ｔｉ　） としてめる。

通電制御装置１６は、温度センサ９が検出した温度が、
沸き上り温度ＴＯに達したときスイッチ１０をオフとす
るものである。

入力装置１８は、例えば「入浴する」とか。

「入浴しない」などの翌日の湯の使用予定をあらかじめ
用意された制御パターンの中から選択するものである。

次に第３図の実施例の動作について第４図を参　）照し
て説明する。なお、第４図の（１）〜（１４）は各ステ
ップを表わす。

スター１−　Ｌ（１）　、１日の湯の使用が終った時点
、すなわち、電気温水器に深夜電力が供給されるまでに
当日の使用湯量に対する熱量ＫＧが、使用熱量演算装置
１５によってめられ（２）、このデータが記憶装置１２
へ入力されて、あらかじめ貯えられたデータが更新され
る（３）。

したがって、深夜、例えば２３時になるとタイムスイッ
チ８がオンする（４）。この通電と同時に制御が開始さ
れると、まず、記憶装置１２から＠新のデータのうち最
大のものＫ　Ｇｍａｘを呼び出しく５）、演算装置１３
において、ＫＧｍａｘに余裕率を見た定数Ｃを乗じて所
要熱量Ｋｓを設定する（６）。また、同時に温度センサ
９によって貯湯タンク１内の給水温度Ｔｉを測定しく７
）、さらに、演算装置１３において通電電力Ｑ　（ＫＷ
）をめ、次いで、通電時間Ｈｓ　、給水温度Ｔｉ　、貯
湯タンク容量Ｖｔ　、所要熱量Ｋｓから橢き上り温度Ｔ
ｏを算出し設定する（８）。

このようにして得られた通電電力Ｑ　（ＫＷ）のデータ
を通電率制御装置１４に入力すると、深夜電力の供給時
間内での発熱体５に供給される単位時間あたりの平均電
力が算出され通電率が定められ（８）、発熱体５に通電
される（１０）。そして、湯温があらかじめ設定された
沸き上り温度ＴＯに達すると（１１）、通電制御装置１
６が動作してスイ・ンチ１０をオフとして発熱体５への
通電をオフとする（１２）。

さらに、深夜電力供給時間終了時刻、例えば７時になる
と、タイムスイッチ８がオフとなり（１３）、シーケン
スはストップとなる（１４）。

なお、上記の実施例では演算装置１３で所要熱量Ｋｓの
算出に、記ｒ装置１２内のデータ中、最大のＫ　Ｇｍａ
Ｘを利用したが、この他、固定日数中の平均を用いたり
、他のデータを用いてもよい。また、制御部１１として
中央処理装置（ＣＰＵ）を備えたマイクロコンピュータ
を用いることができる。

以上詳細に説明したように、この発明は記憶装置に過去
の実績として使用湯量に対する熱量の最新のデータを貯
えておき、このデータと入力装置からの翌日の使用予定
量のデータとに基づいて発熱体に供給する電力量を決定
するようにし、かつ、電力の供給を深５夜電力供給帯の
全体に亘って平準化して行うようにしたので、使用者の
実状に応じた湯量が毎日得られるので、入力装置の使用
とあいまって残湯量が少なくなり、したがって、沸き上
り後の放熱ロスが減少して維持費が安くなる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な貯湯式電気温水器の構成図、第２図は
従来の貯湯式電気温水器における主要電気回路図、第３
図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第４図は同
じくその制御フローチャートを示す。 図中、１は貯湯タンク、２は給水管、３は給湯管、４は
出湯栓、５は発熱体、７は電源、８はタイムスイッチ、
９は温度センサ、１０はスイッチ、１１は制御部、１２
は記憶装置、１３は演算装置、１４は通電率制御装置、
１５は使用熱量演算装置、１６は通電制御装置、１７は
量水器、１８は入力装置である。なお、図中の同一符号
は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　（外２名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 深夜電力を利用して発熱体に通電し貯湯タンク内の水を
   加熱する電気温水器において、４前記貯湯タンク内への
   給水温度と沸き上り温度を検出する温度検出手段と、翌
   日の使用予定量を入力する入力装置と、使用湯量の実績
   を熱量のデータとして貯えておく記憶装置と、前記デー
   タに基づいて前記貯湯タンク内に貯えておく所要熱量と
   前記発熱体への通電電力を算出する演算装置と、前記通
   電電力を深夜電力通電時間帯に平均して供給するだめの
   通電率制御装置と、使用した熱量を算出しその値を前記
   記憶装置へ入力して前記データの更新を行わせる使用熱
   量演算装置とを具備せしめたことを特徴とする貯湯式電
   気温水器の制御装置。