JPS61295464A - 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】 〔産業上の利用分野〕 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」
：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１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＠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。

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ＯＮｔ、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℃に沸き上げられろと、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。特に入浴の有無は湯の使
用量を大きく左右する要素とな抄、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、−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を供さ
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、沸き上げた高温湯からの自然放熱によるロスを少な
くするとともに、電力負荷の集中化を解消することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

乙の発明に係わる電気温水器の制御装置は、貯湯タンク
の中央部および上下部の温度をそれぞれ検出する複数個
の温度センサーと、使用湯量を検出する流量センサーと
、前記温度センサーによるタンク中央部の検出値によっ
て切替弁の切替洞部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、前記温度センサーによるタンク上下部
の検出値と残湯量測定手段の測定値から予めプログラミ
ングされた所定の演算を行う演算手段と、乙の演算結果
に基づいて流量制御弁を制御する流ｉ　＄ｌＪ　＃手段
と、同１シ＜加熱装置と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、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流量制御手段が適
正な循環量が得られるように流量調整弁を制御するとと
もに、通電制御手段が加熱装置とポンプの運転停止時間
を制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図の全体構成図および第
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
供給される。

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の採湯管１
０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の採湯管日か、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ずる循環路で、
この循環路の途中には流量調整弁３０、ポンプ１３、発
熱体２を内蔵した加熱装置１４が設けられている。ここ
で、上記流量調整弁３０は微小流量を制御する必要があ
るため、パルスモータ　（ステッピングモータ）などを
動力とし、弁開口度を細かく調整できるタイプが好まし
い。

１５は貯湯タンク１の下部に設けた下部温度センサー、
１６は貯湯タンク１の上部に設けた上部温度センサーで
、これらは貯湯タンク１内の下部水温と上部湯温を測定
する。又、１７は第２の採湯ｇ１０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り付けられている
。

１８は前記中央温度センサー１７の検出値によって、第
１の採湯管９から採湯するか、あるいは第２の採湯管１
０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。

前記各センサー８，１５．１８による検出値はデータと
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、濃き上げ湯量算出部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、Ｔｉ℃の湯をＶｉ（１）供給するのが、この機器の
沸き上げ定格とし、下部温度センサー１５の検出値（給
水水温）を７ｗ℃、上部温度センサー１Ｂの検出値（残
湯温度）を１２℃、後述する残湯量測定部２２によって
測定した残湯量をＶｕ　（ｊ）とし、その動作を説明す
る。

タイムスイッチフがＯＮＬ、て電源６が供給されると、
要求熱量算出部２１は、沸き上げ定格と、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−Ｔｗ）　　　　（Ｋ
ｃａｌ）一方、残湯熱量算出部２３は、下部温度センサ
ー１５の検出値Ｔｖ℃、上部温度センサー１６の検出値
Ｔｚ℃、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
　（Ｋｅａｌ）は次式で算出する。

Ｋ　ｚ　＝Ｖ　ｕ　Ｘ　（Ｔ　Ｚ−Ｔ　ｗ）　　　（Ｋ
ｃａｌ）次に、沸き上げ湯量算出部２４は、要求熱量Ｋ
ｉ　（Ｍｅａｌ）を満たすために、残湯熱量Ｋ　ｚ　（
Ｋｃａｌ）を除いた熱量分をＴｏ℃の一定の高温湯（例
えば８５℃）として貯える時の湯量を算出するもので、
当日、Ｔｏ℃に沸き上げ貯湯すべき湯量Ｖｏ　　（ｊ）
は次式で算出する。

Ｖ　ｏ　＝　（Ｋ　ｉ　−Ｋ　ｚ　）　／　（Ｔ　ｏ　
−Ｔ　ｗ　）　　（１）循環量算出部２５は、ポンプ１
３で貯湯タンク１の底部から吸い込んだＴｗ’Ｑ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、Ｔｏ℃の湯として貯湯タンク１の上部に貯える
のに必要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？）／（Ｔｏ−Ｔｗ）　　　（ｊ
／Ｈｒ）ここで、ｌ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、Ｔｏ℃の湯をＶｏ　（
ｊ）を貯えるために加熱装置１４とポンプ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。

流量制御手段２７は、前記循環量算出部２５の演算結果
に基づいて流量調整弁３０の開度を調整して循環路１２
を流れる流量を制御するものである。

通電制御手段２日は、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。

次に残湯量の測定方法を説明する。

弁制御手段１日は、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から湯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、ここ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の採湯管１０から・第１の採
湯管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る。

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、マイクロコンビコータに記憶された制御プログラ
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）。

次に各温度センサー１５．１８は、給水水ｆｉＴｗ℃、
残湯温度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ば、循環量Ｑｏ　
（ｊ）／時間、通電所要時間Ｈｏを算出する（ステップ
１０４）。

次に循環ｗ！１２の循環量がＱＯ＜ｌ／時間）になるよ
う流量制御手段２７によって流量調整弁３０の開度を制
御するとともに（ステップ１０５）、加熱装置１４の発
熱体２とポンプ１３の通電を開始する。（ステップ１０
６）。

次に内部タイマーでタイムスイッチ７がＯＮｔ。

てから、Ｈｏ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２日が加熱装置１４
とポンプ１３の通電を停止する（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）、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、貯湯タンクへの給
水水温、残湯量及び残湯温度を検出し、これらのデータ
から必要な湯量を算出して貯湯タンクの上部から湯を貯
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、自然放熱による熱ロスが減少して維持
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なので、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
運転フ四−チヤードである。第４図、第５図は従来の貯
湯式の電気温水器を示すもので、第４図はその概略構成
図、第５図は主要電気回路図である。 図中、１は貯湯タンク、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、１５は下部温度
センサー、１６は上部温度センサー、１７は中央温度セ
ンサー、１日は弁制御手段、２０は演算手段、２７は流
量制御手段、２８は通電制御手段、３０は流量調整弁で
ある。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） 第２コ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流量調整弁、ポンプ、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
   ンクの下部、中央部、上部の温度をそれぞれ検出する複
   数個の温度センサーと、使用湯量を検出する流量センサ
   ーと、前記温度センサーのタンク中央部の温度検出値に
   よっ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、前記温度センサーのタンク下
   部とタンク上部の温度検出値と残湯量測定手段の測定値
   から予めプログラミングされた所定の演算を行う演算手
   段と、前記演算手段での演算結果に基づいて流量調整弁
   を制御する流量制御手段および加熱装置とポンプの運転
   を停止するように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。