JPS647296B2 - - Google Patents

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る翌日の湯の沸
き上げパターンとに基づいて発熱体に通電すべき
所要通電時間を算出するようにして、従来、固定
であつ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とともに、中
央制御装置により複数台の貯湯式電気温水器への
通電を平準化して制御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
タイムスイツチで、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
イツチ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℃に保たれ、この
ようにして毎朝貯湯量全部が85℃に沸き上つてい
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
造となつている。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℃前後
の混合湯として使用する。その得られる混合湯量
を求める式は次の通りである。

今、貯湯タンク容量をVt（）、貯湯タンク１
内の沸き上り温度をTo（℃）、得ようとする混合
湯の温度をTm（℃）、混ぜ合わせる水の温度（給
水温度）をTi（℃）とすると、混合湯量Vm（）
は、 Vm＝Vt×To−Ti／Tm−Ti（） で表わせる。

この算式において、給水温度Tiは季節によつ
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℃の時に得られる混合湯量Vmは1.6倍
にも達する。

一方、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、冬期よりも夏期の
残湯量が多くなる。さらに、使用者によつては家
族数の減少などによつて定格の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、給水温度が高かつたり残湯がある
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か
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つ
た。また、各機が短時間で沸き上るため、深夜通
電時間の前半に負荷が集中するという問題があつ
た。

この発明は、これらの欠点を解消しようとする
もので、翌日の湯の使用状態を、例えば「入浴す
る」、「入浴しない」などと、あらかじめ湯の沸き
上げを段階的に設定するための入力装置を備え、
その設定された沸き上げパターン毎に記憶装置に
記憶された過去数日分の実績データをもとに、残
湯量を少なくした最適の沸き上げを行うようにし
たものである。そして、この発明は複数台の貯湯
式電気温水器を中央制御装置で管理し、深夜電力
供給時間帯の全般に負荷が平準化して分布するよ
うに通電開始時間の配分を行うようにしたもので
ある。

第３図はこの発明の制御対象である貯湯式電気
温水器１台の構成を示すもので、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）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の下部に設けてある。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ツチで、この例ではタイムス
イツチ８がオンすると同時に閉じられ、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、通電時間演算装置１３、沸
き上り温度設定装置１４、通電制御装置１５、お
よび通電時間測定装置１６からなる。１７は入力
装置である。

入力装置１７は、例えば「入浴する」とか、
「入浴しない」などの翌日の湯の沸き上げパター
ンをあらかじめ用意された沸き上げパターンの中
から選定するものであり、記憶装置１２は、入力
装置１７に入力された沸き上げパターン毎に通電
時間測定装置１６による通電時間の過去数日分の
実績HG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、前
日分の最新のデータを記憶して自動的に最古のデ
ータを消去するようにする。

通電時間演算装置１３は、例えば記憶装置１２
からその内に各沸き上げパターン毎に分類されて
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HGmax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、所要通電時間HS（Hr）を HS＝HGmax×Ｃ として算出する。

沸き上り温度設定装置１４は、通電時間演算装
置１３で算出した所要通電時間Hsと、貯湯タン
ク容量Vt（）、発熱体５の定格消費電力Ｗ（kw）
と、給水温度Ti（℃）から、沸き上り温度To
（℃）を下式から求める。

To＝Hs×Ｗ×860／Vt＋Ti 通電制御装置１５は、スイツチ１０のオン、オ
フの制御を行うもので、後述する中央制御装置２
００の通電指令が入るとオンとし、温度センサ９
が沸き上り温度Toを検知したときオフとする動
作を行う。

通電時間測定装置１６は、発熱体５への通電時
間の実績値を測定し、記憶装置１２へ入力するも
ので、発熱体５がオンしてからオフするまでの時
間HGを計測し通電時間とする。

入力装置１７は、翌日の湯の沸き上げパターン
を入力するものである。例えば、入浴日と非入浴
日とでは使用湯量が大きく相違するので、これを
あらかじめパターン化して前日に入力できるよう
にしている。

第４図はこの発明の一実施例を示す全体構成の
ブロツク図である。この図で、１００Ａ，１００
Ｂ，…，１００Ｎは上述したこの発明による貯湯
式電気温水器を示しており、制御部１１の内部は
説明に必要な通電時間演算装置１３と通電制御装
置１５のみを示し、他は省略してある。２００は
中央制御装置で、各貯湯式電気温水器１００Ａ〜
１００Ｎの通電時間演算装置１３から所要通電時
間のデータを受け、深夜電力供給時間帯の全般に
負荷が平準化して分布するように、それぞれの通
電開始時間の配分を行う。平準化の方法はいろい
ろあるが、単純には順次各貯湯式電気温水器がオ
ン、オフするようにすればよい。要はピークが平
準化され一様の負荷に近づくように中央制御装置
１００は制御指令を各々の通電制御装置１５に出
す。

次に上記実施例の動作について第５図を参照し
て説明する。なお、第５図の(1)〜(15)は各ステツプ
を表わす。

スタートし(1)、深夜の、例えば23時になると各
温水器のタイムスイツチ８がオンする(2)。まず、
記憶装置１２から入力装置１７の沸き上げパター
ン毎に分類・記憶されている最新データのうち、
該当沸き上げパターンの最大のものHGmaxを呼
び出す(3)。

次に、通電時間演算装置１３において、
HGmaxに余裕率を見た定数Ｃを乗じて所要通電
時間Hsを算出する(4)。また、沸き上り温度設定
装置１４において、温度センサ９によつて貯湯タ
ンク１内の給水温度Tiを測定し(5)、通電時間演
算装置１３によつて算出した所要通電時間HSと、
給水温度Ti、貯湯タンク容量Vt、発熱体５の定
格消費電力Ｗとから沸き上り温度Toを設定する
(6)。次に、各温水器毎に設定した所要通電時間
HSを中央制御装置２００に入力する(7)。中央制
御装置２００は各温水器から集められた所要通電
時間HSをもとに、深夜電力供給時間帯の全般に
負荷が平準化して分布するよう各温水器に通電開
始の信号を送る。それぞれ通電開始の信号を受け
る(8)と、発熱体５への通電を開始する(9)。一方、
温度センサ９によつて湯温がToになれば(10)、発
熱体５への通電をオフとし(11)、また、通電時間測
定装置１６の計算を終了させ(12)、通電した実績
HGを最新のデータとして記憶装置１２へ入力す
る。これにより今まで記憶されていたデータの中
の最古のデータが自動的に消去されてデータを更
新する(13)。

さらに、深夜電力供給時間終了時刻、例えば７
時になると、タイムスイツチ８がオフとなり(14)、
ストツプとなる(15)。

なお、上記の実施例では通電時間演算装置１３
で所要通電時間HSの算出に、記憶装置１２内の
実績データ中、最大のHGmaxを利用したが、
HGmaxにかえて、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１
１として中央処理装置（CPU）を備えたマイク
ロコンピユータを用いることができる。

また、上記の実施例では、各貯湯式電気温水器
が順次通電されるように制御したが、この発明は
これに限定されず、所要通電時間HSの大きなも
のから順次通電されるようにしたり複数台が同時
に通電されてもよく、要は、最終的にできるだけ
使用電力が平準化されればよい。

以上詳細に説明したように、この発明は記憶装
置に過去数日分の実績として沸き上げパターン毎
に通電時間の最新のデータを記憶しておき、この
データと入力装置からの翌日の湯の沸き上げパタ
ーンに基づいて発熱体に通電する時間を決定する
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、入力装置のないものにくらべ、
より残湯量が少なくなつて放熱ロスが減少して維
持費が安くなる。さらに、中央制御装置により複
数の貯湯式電気温水器を深夜電力供給時間帯の全
般に負荷が平準化して分布するように通電開始時
間の配分を行うようにしたので、送電効率のアツ
プが期待できる利点を有する。

【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図はこの発明に用いる貯湯式電気
温水器の一実施例を示す構成図、第４図はこの発
明の一実施例の全体構成を示すブロツク図、第５
図は同じくその制御フローチヤートを示す。 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
イムスイツチ、９は温度センサ、１０はスイツ
チ、１１は制御部、１２は記憶装置、１３は通電
時間演算装置、１４は沸き上り温度設定装置、１
５は通電制御装置、１６は通電時間測定装置、１
７は入力装置、１００Ａ〜１００Ｎは貯湯式電気
温水器、２００は中央制御装置である。なお、各
図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 深夜電力を利用して貯湯タンク内の水を加熱
   する発熱体と、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
   湯の沸き上げパターンを入力する入力装置と、こ
   の入力装置からの入力パターン毎に過去数日分の
   通電時間の実績をデータとして記憶しておく記憶
   装置と、前記データに基づいて前記発熱体への所
   要通電時間を算出する通電時間演算装置と、前記
   給水温度、通電時間、貯湯タンク容量および前記
   発熱体の定格消費電力から沸き上り温度を設定す
   る沸き上り温度設定装置と、通電指令で前記発熱
   体に通電し前記温度検出手段で検出した沸き上り
   温度が前記沸き上り温度設定装置で設定した沸き
   上り温度に達した時に前記発熱体への通電を停止
   させる通電制御装置と、前記発熱体への通電時間
   の実績を測定してその値を最新のデータとして前
   記記憶装置へ入力し、前記記憶装置に記憶された
   データの中の最古のデータと入れ換えてデータの
   更新を行わせる通電時間測定装置とを具備した貯
   湯式電気温水器の複数台を一群とし、それぞれの
   貯湯式電気温水器の前記通電時間演算装置からの
   所要通電時間の入力を受けて深夜電力供給時間帯
   の全般に亘つて負荷が平準化して分布するよう通
   電開始時間の配分を行う中央制御装置を設けたこ
   とを特徴とする貯湯式電気温水器の制御装置。