JPS61147053A - 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】 〔産業上の利用公費〕 本発明は貯湯式電気温水器において、貯湯タンクの上部
と下部を連通ずる循環路の途中にポンプと加熱装置を設
けて貯湯タンクの上部から一定温度の湯を貯えるように
した電気温水器の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の貯湯式の電気温水器を第４図の概略構造図と第５
図の主要電気回路図によって説明する。

第４図において、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は沸き上がり温度を制御するための自動温度調節器で
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１内で沸き上がった湯を取り出すための給
湯管、５は貯湯タンク１内に水源からの水を供給する給
水管である。

第５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０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ＯＮ　＋、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℃に沸き上げられると、自動
温度調節器３が接点を開成して発熱体２への通電を停止
し、その後、自動温度調節器３が接点の開閉を繰り返し
て貯湯タンク１内には毎朝８５℃の湯が満たされている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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。特に入浴の有無は渇の使
用量を大きく左右する要素となり、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。

従って、残湯がある場合には短時間で沸き上がってしま
う。乙のため、沸き上げられた高８！湯を長時間使用に
供さないで放置する乙とになり、貯湯タンクからの自然
放熱によるロスが大きくなるという問題点を有していた
。

この発明はこれら従来の問題点を解消しようとするもの
で、残湯量を少な（して、熱ロスの減少をはかるととも
に、残ｉ量検出の精度を向上させることを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる電気温水器の１！ＩＩＩＩＩＩ装胃ば
、貯湯タンク中央部の湯温を検出する中央温度センサー
と、使用湯量を検出する流量センサーと、前記中央湿度
センサーの検出値によって切替弁の切替制御を行う弁制
陣手段と、切替弁が作動した後の流量センサーの検出値
から残湯量を測定する残湯量測定手段と、貯湯タンクに
貯える湯量を予め設定する湯量設定手段と、貯湯タンク
への給水水温を検出する下部温度センサーと、貯湯タン
ク上部の湯温を検出する上部温度センサーと、前記湯量
設定手段での設定値と下部温度センサー及び上部温度セ
ンサーの検出値と残湯量測定手段の測定値から所定＃％
温で貯えるための適正な循環量と沸き上げに要する所要
通電時間を算出する演算手段と、この演算結果に基づい
てポンプの循環量を制御するポンプ制御手段と、同じく
加熱装置及びポンプの運転停止を制御する通電制御手段
とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、下部温度センサー、上部温度セン
サー、流量センサーの各検出値と湯量設定手段への入力
値がデータとして演算手段に入力され、演算手段が予め
プログラミングされた演算処理を行い、その演算結果に
従ってポンプ制御手段が適正な循環量が得られるように
ポンプを制御ずろとともに、通電制御手段が加熱装置及
びポンプの運転停止を制御する。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図の全体構成図、第２図の
制御ブロック図に基づいて説明する。

第１図において、１は貯湯タンクで、水は給水Ｉｇ　５
の途中に設けられた流量センサー８を介してに給水され
る。

９は貯湯タンク１の上部に連通ずる第１の採湯管、１０
は貯湯タンク１の湯量を分割する所定の位置に連通ずる
第２の採湯管、１１は第１の採湯管９と第２の採湯Ｉｃ
ｒ１０がそれぞれ接続された三方電動弁などの切替弁で
、蛇口の開操作時には第１の採湯管９又は第２の採湯管
１０のいずれか一方から湯が供給される。

１２は貯湯タンク１の上部と下部を連通する循環路で、
この循環路の途中にはポンプ１３と発熱体２を内蔵した
加熱装置！１４が設けられている。

貯湯タンク１の下部には下部温度センサー１５、上部に
は上部温度センサー１６が設けられ、貯湯タンク１内の
水温を測定する。又、１７は第２の採湯管１０からの出
湯温度を測定する中央温度センサーで、貯湯タンク１の
側壁で第２の採湯管１０の接合部のやや下部に取付られ
ている。

１８は前記中央温度センサー１７の検出値によって、第
１の採ｆＩＩ管９から採湯するか、あるいは第２の採湯
管１０から採湯するかを選択し、切替弁１１を制御する
弁制御手段である。

１９は翌日の使用湯量を予め設定する湯量設定手段で、
その設定値は前記各センサー８，１５゜１６による検出
値とともにデータとして演算手段２０に入力される。

演算手段２０はマイクロコンピュータから構成され、第
２図に示すように要求熱量算出部２１、残湯量測定部２
２、残湯熱量算出部２３、沸き上げ湯量算出部２４、循
環量算出部２５、通電所要時間算出部２６で構成される
。

今、湯量設定手段１９に対する翌日の使用湯量の入力を
１１℃の湯をＶｉ　　（ｊ）と１７、下部温度センサー
１５の検出値をＴＷ℃、上部湿度センサー１６の検出値
を°ｒｚ℃、後述する残湯量測定部２２によって測定し
たＩＥ４陽量をＶｕ　（ｊＪ　とし、その動作を説明す
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２１は使用者による湯量設定手段１つへの
人力値Ｔ　ｉ℃、Ｖｉ（ｊ）と、下部温度センサー１５
の検出値ＴＷ℃から、貯湯タンク１内に貯えておかねば
ならない要求熱量Ｋｉ（Ｋｃａｌ）を算出する。

その算出は下式による。

Ｋ　ｉ　＝Ｖ　ｉ　Ｘ　（Ｔ　ｉ　−Ｔ　ｗ）　　　　
□Ｃｃａｌ）一方、残湯熱量算出部２３は下部温度セン
サー１５の検出値ＴＷ℃、上部温度センサー１６の検出
値’ｒ　ｚ　℃、後述する残湯量測定部２２によって測
定した残湯量Ｖｕ　（ｊ）から貯湯タンク１内に使い残
した湯（残湯）の量を熱量として求めるもので、残湯熱
量Ｋ　ｚ　（Ｋｃａｌ）は次式で算出する。

Ｋｚ＝　（Ｖｔ　−Ｖｕ）　Ｘ　（Ｔｚ　−Ｔｗ）　　
　　（ＦＣｅａｌ）ここで、Ｖｔ（ｊ）は貯湯タンク１
のタンクの容量である。

次に、沸き上げ湯量算出部２４は要求熱量Ｋｉ（Ｋｃａ
ｌ）を満たすために、残湯熱量Ｋ　ｚ　（Ｋｃａｌ）を
除いた熱量分を７０℃の一定のＩ漏湯（例えば８５℃）
として貯える時の湯量を算出するもので、当日、７０℃
に沸き上げ貯湯すべき湯量Ｖｏ　（ｊ）は次式で算出す
る。

Ｖｏ＝　　（Ｋｉ−Ｋｇ）　　／　　（Ｔｏ−Ｔｗ）　
　　　　　　　　　　（１）循環量算出部２５はポンプ
１３で貯湯タンク１の底部から吸い込んｆ！　１’　ｗ
　℃の水を加熱装置１４の定格発熱容量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
部に貯えるのに必要なポンプ１３の適正な流量を求める
もので循環量Ｑｏ　（ｊ／Ｈｒ）は次式で算出する。

Ｑｏ＝　（ＷＸ８６０Ｘ　ｒｌ　）　／　（Ｔｏ−Ｔｗ
）　　（１／　［ｒ）ここで、ηは加熱循環時のロスを
補うための加熱効率である。

次に通電所要時間算出部２６は、１０℃の湯をＶｏ　（
ｊ）を貯えるために加熱値Ｍ１４およびポンプ１３の運
転すべき時間を求めるもので、その通電所要時間Ｈｏ（
時間）は、 Ｈｏ＝Ｖｏ／Ｑｏ　　　　　（時間） で求める。

ポンプ制御手段２７は前記循環量算出部２５の演算結果
に基づいてポンプ１３の流量を制御するものである。

ｍＭ制御手段２８は前記通電所要時間算出部２６の演算
結果に基づいて、発熱体２およびポンプ１３の通電停止
を制御するもので、タイムスイッチ７がＯＮすると、通
電を開始し、ＨＯ時間の通電時間が確保できたら通電を
停止する。

次に残湯量測定方法を説明する。

弁制御手ｊ３２１８は中央温度センサー１７の検出値が
所定温度（例えば４５℃）以上の時には第２の採湯管１
０から潟を取り出すよう切替弁１１を制御し、所定温度
以下（前記の例では４５℃に満たない時）では第１の採
湯管９から採湯するよう切替弁１２の制御を行う。

一方、残湯量測定部２２には流量センサー８で検出した
使用湯量のデータが入力される。

しかし、ととでは全ての使用湯量を測定するのではなく
、切替弁１１によって第２の採湯官１０から第１の採ｖ
ＪＪ管９に切替られな時点からの流量を測定するもので
ある。

第２の採湯管１０の貯湯タンク１への連通部より上部の
湯量は固定値であり、この上部の湯量と第１の採湯管９
に切替った後に、流量センサー８で測定した使用湯量の
差として求めることができろ。

なお、ここで使用する流量センサー８は公知のパルス発
信式のものが使用できる。

次に時間をおって第３図の運転フローチャートを説明す
る。

まず、マイクロコンピュータ−に記憶された制御プログ
ラムがスタートし′Ｃタイムスイッチ７がＯＮＬ、、電
ａ６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）。

次に湯量設定手段１９および各温度センサー１５、ｌｉ
ｔ、湯量設定値Ｔｉ℃、Ｖｉ（７）、給水水温Ｔｗ℃、
上部温度Ｔｚ℃を検出し、残湯量測定部２２によって残
湯量Ｖｕ（ｊ）を検出する（ステップ１０３）。

これらの検出値をもとに演算手段２０は循環量ＱＯＣ１
／時ＩＩ）　、通電所要時間ＨＯを算出する（ステップ
１０４）。

次にポンプ１３の循環量がＱＯ（ｊ／待時間になるよう
ポンプ制御手段２７によって制御するとともに（ステッ
プ１０５）、加熱値［１４の発熱体２およびポンプ１３
の通電を開始する（ステップ１０６）。

次に内部タイマーでタイムスイッチ７がＯＮしてからＨ
ｏ時間が経過したかどうか監視しくステップ１０７）、
経過したら通電制御手段２８が加熱値Ｗ１１４およびポ
ンプ１３のＢＷＪを停止する（ステップ１０８）。

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１０９）、１ｌｌ
ｌｉｌｌ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、翌日の使用７％）
Ｉｋ、貯湯タンクへの給水水温、残湯量及び残湯温度を
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
、常に一定温度の湯が供給できるとともに、不要な湯を
長時間使用に供さないで放置することがなくなり、熱ａ
スが減少して維持費を安くできる。

又、残湯量の検出にあたっては、貯湯タンクの所定湯量
に対する使用量から求めるよう構成したので、残湯量検
出の精度をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は全体構成図、第２図は制御ブロック図、第３図は
運転フローチャートである。第４図、第５図は従来の貯
湯式の電５に温水器を示すもので、第４図はその概略構
造図、第５図は主要電気回路図である。 図中、１は貯湯タンク、２は発熱体、８は流量センサー
、９は第１の採湯管、１０は第２の採湯管、１１は切替
弁、１２は循環器、１３はポンプ、１４は加熱装置、１
５は下部温度センサー、１６は上部温度センサー、１８
は弁制御手段、１９は湯量設定手段、２０は演算手段、
２７はポンプ制御手段、２８は通電制御手段である。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） 第２１２ｒ 第３１１１

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する
   循環路の途中に設けるとともに、貯湯タンクの上部に連
   通する第１の採湯管と貯湯タンクの湯量を分割する所定
   の位置に連通する第２の採湯管とを切替弁を介して蛇口
   に連通させた電気温水器において、貯湯タンク中央部の
   湯温を検出する中央温度センサーと、使用湯量を検出す
   る流量センサーと、前記中央温度センサーの検出値によ
   つて前記切替弁の切替制御を行う弁制御手段と、切替弁
   が作動した後の流量センサーの検出値から残湯量を測定
   する残湯量測定手段と、貯湯タンクに貯える湯量を予め
   設定する湯量設定手段と、貯湯タンクへの給水水温を検
   出する下部温度センサーと、貯湯タンク上部の温度を検
   出する上部温度センサーと、前記湯量設定手段で設定さ
   れた設定値と下部温度センサーの検出値と上部温度セン
   サーの検出値と残湯量測定手段の測定値から所定湯温で
   貯える適正な循環量と沸き上げに要する通電所要時間を
   算出する演算手段と、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ポンプ制御手段と、前記
   演算手段で算出した通電所要時間が経過したら加熱装置
   およびポンプの運転を停止するよう制御する通電制御手
   段とを備えてなる電気温水器の制御装置。