JPS6170337A - 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〕 本発明は深夜電力を利用する電気温水器の制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電気温水器は第４図に示すような構成で
あった。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サーモスタットで
あり、貯湯タンク１の下部外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蛇口で
、この蛇口４を開口すると、給水管５に連なる水源から
の圧力を受けて貯湯タンク１内の湯が供給される。

第５図は従来例の電気回路図を示すもので、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。

次に上記構成の作用を説明する。発熱体２は深夜電力供
給時間帯の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。また常閉の接点を有するサーモスタット
３は、貯湯タンク１内の水が８５℃になると接点を開成
して発熱体２への通電を停止するよう構成されており、
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、また家族構成の変化によっても変わる
。常に８５℃など一定温度の湯を沸き上げる上記従来の
電気温水器は、これらの必要熱量の変化に追随するには
沸き上げ温度を毎日設定することが必要で、操作の煩わ
しいものとなり、一度設定したら操作しない場合が多く
なっている。　従って残湯をしたまま使用しているのが
一般的となっていて、沸き上げられた高１ｖＪＪ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決しようとするもの
で、過去の沸き上げ実績、給水水温及び残湯等の状態に
応じて適正な湯量だけ沸き上げるとともに、発熱体への
通電を適正な時刻に開始して自然放熱ロスを小さくした
電気温水器の制御装置を得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〕

この発明にかかる電気温水器の制御装置は、給水水温及
び沸き上げ目標温度を検出する温度センサと、残湯量を
検出する残湯量センサと、その検出値から残湯量を判定
する残湯量判定手段と、その判定された残湯量を表示す
る表示手段と、沸き上げ能力を最大に切換る最大能力設
定手段と、過去の沸き上げ終了後の通電時間と湯温と残
湯量を基に沸き上げ目標印加電力量と沸き上げ目標温度
を設定する沸き上げ目標設定手段と、給水水温と残湯量
と沸き上げ目標印加電力量を基に発熱体への正味通電時
間及び通電開始時刻を算出する演算手段と、算出された
通電開始時刻になると発熱体への通電を開始し、沸き上
げ目標温度に到達したら発熱体への通電を停止するよう
に制御する制御手段と、発熱体への通電が停止された時
点での発熱体通電時間と湯温を記憶する記憶手段を設け
たものである。　・ 〔作用〕 この発明においては、過去の使用湯量の実績から予想さ
れる翌日の使用湯量、給水水温及び貯湯タンク内の残湯
量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、予め適正な発熱体への正味通電時間を算出して
所定の時刻に通電を開始するように制御する。

〔実施例〕

第１図はこの発明による電気温水器の制御装置の一実施
例の全体構成図である。この実施例は第１図から明らか
なように、貯湯タンク１の下部に給水水温及び沸き上げ
温度を検出する温度センサ８を、上部に残湯量を検出す
る複数個のセンサ９ａ、９ｂ、９ｃをそれぞれ設け、上
記残湯量センサ９ａ、９ｂ、９ｃの検出信号を基に残湯
量判定手段１０で残湯量を判定し、その出力信号を基に
、残湯量表示手段１３で残湯量を表示する。

一方、最大能力設定手段１２からの入力信号に従って、
沸き上げ目標設定手段１１で最大沸き上げ目標温度（例
えば８５℃）の設定または後述する記憶手段１６から読
みだした過去の使用湯量の実績から翌日必要と予想され
る電力量と沸き上げ温度を設定し、この結果と上記温度
センサ８による給水水温の検出信号及び残湯量判定手段
１０での結果に基づき、演算手段１４で適正な湯量だけ
沸き上げるための正味通電所要時間及びタイムスイッチ
７がＯＮＩ、てから、発熱体２へ通電するまでの通電開
始時間を算出し、その結果に基づいて発熱体２を制御手
段１５により制御し、沸き上げ完了後は上記温度センサ
８によって検出した湯温と、発熱体２へ通電した正味通
電時間と、上記残湯量センサ９ａ、９ｂ、９ｃによって
検出した残湯量を記憶手段１６に記憶するように構成さ
れている。　第２図は第１図の実施例の電気接続を示す
回路図である。図中、１７は制御回路内のマイクロコン
ピュータであり、ＣＰＵ１８、メモリ１９、入力回路２
０、出力回路２１を有している。

発熱体制御回路２２は、抵抗２３、トランジスタ２４、
リレー２５，２６から構成されている。

前記リレー２５の付勢コイル２５ａはトランジスタ２４
のエミッタ・コレクタ端子を介して正極端子＋ＶとＧＮ
Ｄ端子との間に接続され、前記トランジスタ２４のペー
ス端子は抵抗２３を介して出力回路２１に接続されてい
る。

前記リレー２５の接点２５ｂは前記リレー２６の付勢コ
イル２６ａと電源６に対して直列に接続されている。前
記リレー２６の接点２６ｂは発熱体２と前記電源６に対
して直列に接続されている。

２７．２８，２９，３０は温度センサ８および残湯量セ
ンサ９ａ、９ｂ、９ｃと直列に接続される抵抗、３１は
同じく温度センサ８および残湯量センサ９ａ、９ｂ、９
ｃの検出出力が入力されるアナログマルチプレクサ、３
２はその出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器で
あり、３３は抵抗３４と直列に接続された沸き上げ能力
切換スイッチで、これらの検出信号は入力回路２０に与
えられる。

抵抗３５，３６，３７に直列に接続された発光ダイオー
ド３８，３９．４０は、残湯量センサ９ａ、９ｂ、９ｃ
の検出信号に基づき点灯されるよう出力回路２１により
制御される。

次に上記実施例の動作を第３図を参照しながら説明する
。

第３図はマイクロコンピュータ１７のメモリ１９に記憶
された発熱体制御を示すフローチャートである。先ず電
源を入れると同時に第３図にステップ４１で示す沸き上
げ目標印加電力量Ｐ・目標温度Ｔの初期設定がスタート
する。次にステップ４２に進み印加電力量修正係数αの
設定を行う。

初期値としてそれぞれＰ＝　４．４Ｘ　８Ｘｗ、　Ｔ＝
　８５℃、α＝１．０を与える。

ステップ４３で水温Ｔ秤を読み取り、ステップ４４で残
湯温度Ｔ　ｚｔ、　Ｔ　ｚ６　Ｔ　ｚ５を読み取り、そ
の結果によってステップ４５で残湯量表示を行う。

次にステップ４６で沸き上げ能力を最大（例えば８５℃
沸き上げ）にするか、過去の使用湯量実績に基づく予測
沸き上げにするかの切換スイッチの読みとりを行う。

本制御装置はユーザーの使用湯量の特異な変化に追随す
るよう最大能力（例えば８５℃沸き上げ）での沸き上げ
が可能となっている。また、使用湯量があまり変動しな
い場合、過去の使用湯量の実績から翌日の使用湯量を予
測する沸き上げモードを有するため、一定の生活リズム
に合わない特異な場合、例えば最大能力切換時はこのモ
ードでの沸き上げ予測判断基準とすることは適切ではな
い。

そのため、ステップ４７では前日の沸き上げ−が　。

最大能力かどうかを判断し、最大でなければ残湯量をス
テップ４８で記憶する。

次に当日の沸き上げが最大かどうかステップ４９で判断
し、最大ならステップ５０で沸き上げ目標印加電力量を として求める。ここでｌは加熱効率、■は貯湯タンク容
量を示す。この時の沸き上げ目標温度はＴ＝８５℃とす
る。

次にステップ５１で沸き上げ目標印加電力量Ｐと、残湯
量から発熱体２へ通電する正味通電時間Ｈａを求める。

ここで、ｖＺは前記残湯量センサ９ａ、９ｂ、９Ｃの検
出信号に基づく残湯量であり、センサの取付は位置より
決まる。

Ｔｚはセンサ取付は位置での温度、Ｗは発熱体２の消費
電力量である。

ステップ５２は、ステップ５１で求めｆ−沸き上げのた
めに要する正味通電時間Ｈａを深夜電力供給時間帯の後
半、すなわちタイムスイッチ７が０４Ｎしてから何時間
後に通電を開始するかを求める部分である。

Ｈ＝　８−　Ｈａ ステップ５３はタイムスイッチ７がＯＮｔ、たかどうか
を調べるものであり、ＯＮと同時にステップ５４で前記
通電開始時間Ｈの時間経過を調べる。

Ｈ時間が経過したら、ステップ５５に進んで発熱体２へ
の通電を開始し、湯温が２ｖｌｌき上げ目標温度Ｔにな
ったかどうかをステップ５６で判定する。

判定した結果が等しくなったらステップ５７に進み、発
熱体２をＯＦＦし、まだ目標温度に到達していないなら
タイムスイッチが０ＦＦＩ、たかどうかをステップ５７
で調べる。

その結果、ＯＮの状態ならステップ５６にもどり、ＯＦ
Ｆならステップ５８を実行する。

ステップ５９では、当日の沸き上げが最大能力だったか
を判断し、最大能力でなかったらステップ６０で沸き上
げ完了時点までの正味通電時間と温度センサ８により沸
き上げ湯温を測定し、メモリ１９に記憶する。。

次にステップ６１は、メモリ１９に既に記憶しておいた
過去ｎ日間の正味通電時間Ｈａｄ、■嶋　・・・・・Ｈ
ａｎ、沸き上げ温度’ｒ、　ｊ　ＴＬｐ　”　”　’　
””ｓ残湯量Ｖ　ｚｒ。

Ｖｚｔ・・・・・Ｖｚｎを読みだし、前記正味通電時間
Ｈ賜Ｈａｚ・・・・Ｈａｎから平均消費電力量Ｐａｙを
ステップ６２で求める。

前記残湯量ＶＺＩ、　ＶＺ２・・・・・Ｖｚｎを既に決
めておいた基準残湯；ｌ　Ｖｎとステップ６３で比較判
定し、その結果、残湯量が基準湯量ＶＳよりも多い場合
は、その日が連続１日（例えばｍ　＝　３日）以上かど
うかをステップ６４で判定し、ｍ日以上ならステップ６
５で印加電力量修正係数αを修正する（例えばα＝α−
０，１）。

また、ステップ６３での判定結果が、′！Ｊ４湯量が基
準残湯量ｖ３よりも少ない場合には、その日が連続ｍ日
以上かどうかをステップ６６で判定し、ｍ日以上なら印
加電力量修正係数αを修正（例えばα＝α十０．１）す
るステップ６７を実行する。

上記以外はステップ６８に進み、ここで求めた修正係数
αは、ステップ６８で沸き上げ目標印加電力量Ｐを決定
するために使われる。すなわちＰ　工ＰａｖＸ　　α 次に、前記ステップ６１で読みだした湯ｉＴ、。

Ｔ２．　　・・・・・Ｔｎの最大値をステップ６９で翌
日の沸き上げ目標温度Ｔとして決定する。

〔発明の効果〕

゛　以上のようにこの発明によれば、翌日の沸き上げ湯
ｌを過去の使用湯量の実績から予測し、通常の生活リズ
ムに合致しない湯の使用に対しては沸き上げ能力の切り
替えを可能とし、また給水水温及び貯湯タンク内の残湯
の状態から適正な湯’ｉ　′ｒ！け沸き上げるよう構成
したので、必要な湯量番自動的に予測することができる
とともに、残湯量を表示することにより、残湯量を見な
がら使用湯量を調整することができ、残湯を少なくして
維持費が安くなるようにできる。

また通電時間を予知することができるので、ピーク・シ
フト効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電気温水器の制御装置の一実施
例を示す全体構成図、第２図はその電気接続を示す回路
図、第３図はその動作を示すフローチャート、第４図は
従来の貯湯式電気温水盤を示す概略構成図、第５図はそ
の主要電気回路図である。　図中、８は温度センサ、９
ａ、９ｂ。 ９Ｃは残湯量センサ、１０ａは残湯量判定手段、１１は
Ｗ＄き上げ目標設定手段、１２は最大能力設定手段、１
３は残湯量表示手段、１４は演算手段、１５は制御手段
、１６は記憶手段、１７はマイクロコンピュータ、２２
は発熱体制御回路である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） 第３図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）深夜電力利用の電気温水器において、貯湯タンク
   への給水水温および沸き上げ目標温度を検出する温度セ
   ンサと、残湯量を検出する残湯量センサと、前記残湯量
   センサの検出値から残湯量を判定する残湯量判定手段と
   、前記残湯量判定手段により判定された残湯量を外部に
   表示する残湯量表示手段と、沸き上げ能力を最大に切り
   換える最大能力設定手段と、沸き上げ目標印加電力量と
   沸き上げ目標温度を設定する沸き上げ目標設定手段と、
   前記温度センサによる給水水温の検出値と残湯量判定手
   段の出力信号と前記設定手段で設定した沸き上げ目標印
   加電力量を基に発熱体への正味通電時間および通電開始
   時刻を算出する演算手段と、前記演算手段で算出した通
   電開始時刻になると発熱体への通電を開始し、前記沸き
   上げ目標設定手段で設定した湯温に到達したら発熱体へ
   の通電を停止するよう制御する制御手段と、発熱体への
   通電を停止した時点での通電時間と湯温を記憶する記憶
   手段とを備えてなる電気温水器の制御装置。
2. （２）沸き上げ目標設定手段は、過去の沸き上げ終了時
   点での印加電力量と湯温の結果と残湯量に基づいて設定
   されるようにした特許請求の範囲第（１）項記載の電気
   温水器の制御装置。
3. （３）残湯量判定手段、沸き上げ目標設定手段、演算手
   段および記憶手段がマイクロコンピュータで実現されて
   いる特許請求の範囲第（１）項記載の電気温水器の制御
   装置。