JPS6316659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は深夜電力を利用する貯湯式電気温水器
に関し、残湯熱カロリーを把握して、予め設定し
た使用湯量に対して発熱体に印加すべき通電時間
を算出するとともに、深夜通電時間終了と同時に
前記通電時間が終了するよう発熱体への通電開始
時間を制御することにより、熱ロスの少ない機器
の提供を目的としている。

従来の深夜電力を利用する貯湯式電気温水器の
主要電源回路を第１図に示す。図において、１は
電源、２は深夜電力用のタイムスイツチで、通電
時間帯は一般には深夜の23時から翌朝の７時まで
である。３は発熱体であり、通電時間内に冬期の
水温に相当する８（℃）前後の水を85（℃）に沸上
げ可能なように発熱体容量が設定されている。４
は自動温度調節器であり、常閉の接点を有し、貯
湯タンク内の湯温が85（℃）になると接点を開成
する。

次に作用、動作を説明する。深夜通電開始時刻
になると、タイムスイツチ２の接点が閉成して、
発熱体３への通電が開始される。貯湯タンク内の
湯温が85（℃）になると、自動温度調節器４の接
点が開成して発熱体３への通電が停止される。

沸上げが終了すると、その後は自然放熱による
温度降下を補うように自動温度調節器４の接点が
開閉をくり返すことで、85（℃）の湯温が保たれ
る。このようにして毎朝貯湯量全部が85（℃）に
沸上がつている。

しかし、湯の使用量は常に同じとは限らず、
日々、大きくは季節によつて異なつている。特に
入浴の有無は湯の使用量を大きく左右する要素と
なつており、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。又、季節的には給水水温
の高低が採湯可能な適温湯量に大きな影響を及ぼ
しており、給水水温の高い夏期は冬期の比し適温
湯が多量に採湯できる。しかし、湯の使用量は年
間ほぼ一定か、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、夏期の残湯が多くなる。

このように必要以上の湯量を沸上げたり、沸上
げた高温度の湯を長時間使用に供さないで放置す
ることは、電力の浪費に繋がるばかりでなく、貯
湯タンクからの自然放熱及び配管内に滞留した温
水の放熱等による熱ロスが大きくなるという欠点
があつた。

そこで、上記欠点を解消するために、同一出願
人は先に特開昭58−75662号を提案した。

本発明は上記同一出願人の先願である特開昭58
−75662号をさらに改良したもので、予め設定さ
れた翌日の使用湯量に対して貯湯タンク内の残湯
熱量の検出値等を参考に、沸上げに必要な所要通
電時間を算出して、深夜通電終了時刻に前記所要
通電時間が消化し得るよう発熱体への通電開始時
間を制御することにより、必要以上の沸上げを排
除するとともに、沸上げ後の放熱ロスを少なくし
ようとするものである。

以下、本発明を第２図に示すブロツク図に基づ
いて説明する。第２図において、５は貯湯タンク
内に貯える翌日の使用湯量を予め設定するための
湯量設定手段、６はこの湯量設定手段５で設定さ
れた設定値等から貯えておくべき熱カロリーを算
出する演算器Ａである。７は貯湯タンク内の残湯
熱カロリーを検出する残湯熱量検出手段、８は前
記演算器Ａ６で算出された熱カロリーと残湯熱量
検出手段７にて検出された残湯熱カロリーとの差
から所要通電時間を算出する演算器Ｂであり、９
は深夜通電終了時刻に演算器Ｂ８で求めた所定通
電時間が得られるよう発熱体１０への通電開始時
間を制御するためのタイマー装置である。

次に、その動作例を記号と算式で説明する。

まず、残湯熱量検出手段４の具体的構成と残湯
熱カロリーの検出方法について第３図〜第５図に
より説明する。第３図は貯湯式電気温水器の構造
断面図、第４図、第５図は貯湯タンク内部の温度
分布図である。

第３図において、１０１は貯湯タンク、１０２
は貯湯タンク１０１内の湯温を測定すべく貯湯タ
ンク１０１の下部に設けられた温度検出器、１０
３は給水管、１０４は給湯管、１０５は給湯管の
先端部に設けた蛇口である。１０６は撹拌装置と
しての循環ポンプで、一端を貯湯タンク１０１下
部に、他端を給湯管１０４の途中に接続された連
通管１０７の途中に設けられ、貯湯タンク１０１
下部から給湯管１０４との接続部へ水を廻す。

次に検出方法を説明する。まず最初t₁℃の湯が
貯湯タンク１０１に満たされている（第３図）。
この状態で蛇口１０５とからV₁（）の湯を取り
出して使用した後の貯湯タンク１０１の温度分布
を示したのが第４図である。貯湯タンク下部１０
１ａには使用した湯量V₁（）分と同じ量だけ給
水管１０３からt₂（℃）の水が流入し、貯湯タン
ク上部１０１ｂにはt₁（℃）の湯がV₂（）残つて
いる。この状態において、蛇口１０５を閉じたま
ま循環ポンプ１０６を運転すると、貯湯タンク下
部１０１ａの水が貯湯タンク上部１０１ｂから流
入し、貯湯タンク上部１０１ｂの湯層をかき乱す
ため、次第に湯温は平均化する。平均化した貯湯
タンク１０１の湯温の温度分布を示したのが第５
図で、t₃（℃）の平均温度となつている。

次に残湯熱量の求め方を説明する。貯湯タンク
１０１の全容量をV₃（）（固有値V₃＝V₁＋V₂）
とすると、貯湯タンク下部１０１ａに設けた温度
検出器１０２による循環ポンプ１０６運転前の測
定温度はt₂（℃）、循環ポンプ運転後の測定温度は
t₃（℃）となるので、残湯熱カロリーK₂（Kcal）
は次の通り演算器で算出できる。

K₂＝V₃×（t₃−t₂） （Kcal） 残湯熱量検出手段７は以上のようにして残湯熱
カロリーK₂を検出する。

次に発熱体１０の通電制御方法について説明す
る。翌日の使用湯量をＶ（）（湯温T₁（℃））を
湯量設定手段５にインプツトし、通電時間帯突入
直後の予定給水水温或いは各地方の年間最低水温
等の補正温度（予め設定しておく）をｔ（℃）（例
えば５（℃））とすると、演算器Ａ６は、通電時間
終了時刻までに貯湯タンク内に貯えておくべき熱
カロリーK₁を次式により算出する。

K₁＝（Ｔ−ｔ）×Ｖ （Kcal） 演算器Ｂ８は、演算器Ａ６で算出した熱カロリ
ーK₁から前記残湯熱量検出手段７にて検出した
残湯熱カロリーK₂を除いた正味の印加すべき熱
カロリーから所要通電時間Ｈを次式により算出す
る。

Ｈ＝（K₁−K₂）／860×Ｗ （1Kwh＝860Kcal） ここで、Ｗは発熱体１０の消費電力（KW）を
表わす。

以上の演算結果に基づき、タイマー装置９は深
夜通電開始時刻からの時間をカウントし、深夜電
力の残りの通電時間が前記演算器Ｂ８で求めた所
要通電時間Ｈと等しくなつた時点で発熱体１０へ
の通電を開始させる。このようにして、発熱体１
０への通電は深夜通電時間の終了と同時に停止さ
れ、貯湯タンク１０１内には所定温度の湯が沸上
げられる。

以上のように本発明によるものは、使用湯量を
設定する湯量設定手段を備えてユーザーの必要湯
量のみ沸上げるので、残湯量が減少するととも
に、沸上りを深夜通電時間の終了時刻に達成する
ので、湯温も85℃以下の低温で貯湯されることが
増え、各種の放熱ロスが減少する。又、発熱体に
は主として深夜通電時間帯の後半部分に通電され
るので、通電時間帯前半の電力負荷のピークを緩
和することとなり、送電効率も向上できる。さら
に、残湯熱カロリーは従来の様に段階的な値での
検出でなく、連続的な量として検出できるので、
発熱体への所要通電時間も一層正確に求めること
ができ、維持費も安くなるという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１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２図はこの発明による通電制御ブ
ロツク図、第３図〜第５図は残湯熱量検出手段の
一例を説明するための図で、第３図は貯湯式電気
温水器の構造断面図、第４図、第５図は撹拌前と
撹拌後の貯湯タンク内部の温度分布図である。 ５は湯量設定装置、６は演算器Ａ、７は残湯熱
量検出手段、８は演算器Ｂ、９はタイマー装置、
１０は発熱体、１０１は貯湯タンク、１０２は温
度検出器、１０６は循環ポンプ（撹拌装置）であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 貯湯タンクに貯える使用湯量を予め設定する
   ための湯量設定手段と、この湯量設定手段で設定
   された設定値から貯湯タンク内に貯えておくべき
   熱カロリーを算出する演算器Ａと、貯湯タンク内
   の残湯熱カロリーを検出する残湯熱量検出手段
   と、前記演算器Ａにて算出された熱カロリーと残
   湯熱量検出手段にて検出された残湯熱カロリーと
   の差から沸上げに必要な発熱体への所要通電時間
   を算出する演算器Ｂと、この演算器Ｂで求めた所
   要通電時間を深夜通電終了時刻に得られるよう発
   熱体への通電開始時間を制御するタイマー装置と
   を備えてなり、前記残湯熱量検出手段は、貯湯タ
   ンク内を撹拌して湯温を平均化させる撹拌装置
   と、貯湯タンクの下部の温度を検出する温度検出
   器とを有し、前記撹拌装置の運転前と運転後にお
   ける貯湯タンク下部の温度を温度検出器にて検出
   し、この検出温度に基づいて所定の演算処理を行
   うことにより残湯熱カロリーを算出することを特
   徴とする貯湯式電気温水器。