JPH026981B2 - - 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翌日の使用予定
量に基づいて貯湯タンク内に貯えておくべき所要
熱量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の開閉により湯量が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Ti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。

この発明は、これらの欠点を解消しようとする
もので、記憶装置に湯量の使用実績、例えば過去
10日間の使用湯量を熱量のデータとして記憶し、
このデータは毎日、その日の使用湯量により更新
するように、すなわち学習機能を有するように
し、このデータに基づいて所要の混合湯量が常に
得られるよう、発熱体への所要通電時間を算出
し、発熱体への電力の供給が深夜電力の供給開始
から供給終了までの全時間に亘つて平準化して行
われるように制御することにより、残湯量を少な
くするとともに沸き上り後の熱ロスをできるだけ
排除するようにしたものである。

以下、この発明の一実施例を第３図の構成図に
基づいて説明する。

第３図において、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のオ
ン時には閉じ、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、演
算装置１３、通電率制御装置１４、使用熱量演算
装置１５および通電制御装置１６からなる。１７
は前記給水管２に設けた量水器で、貯湯タンク１
への給水流量を計測する。これには、例えば流量
に応じて回動する計量用プロペラにエンコーダを
取り付け、流量に応じたパルス数を発生するもの
が用いられる。なお、量水器１７は給湯管３側に
設けてもよい。１８は入力装置である。

記憶装置１２は、使用熱量演算装置１５で演算
された使用湯量の熱量を、その数日分の実積KG
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、常に最新デ
ータを保存するようにする。

演算装置１３は、例えば記憶装置１２からその
内に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KGmax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、貯湯タンク１内に貯えておく所要
熱量Ks（Kcal）を、 Ks＝KGmax×Ｃ として算出する。

さらに、演算装置１３は、貯湯タンク容量Vt
（）、所要熱量Ks（kcal）、および給水温度Ti
（℃）から、沸き上り温度To（℃）を下式から求
める。

To＝Ks／Vt＋Ti さらに、演算装置１３は発熱体５の通電電力Ｑ
（KW）を設定する。すなわち、深夜電力供給時
間帯は８時間なので、 Ｑ＝Ks／８×860 となる。

通電率制御装置１４は、演算装置１３で求めた
通電電力Ｑ（KW）になるように、発熱体５への
電力を制御する。これには、例えばトライアツク
を用い、そのゲートを位相制御することにより行
う。

使用熱量演算装置１５は、量水器１７による使
用湯量をｖ（）、給水温度をTi（℃）、前日の沸
き上り温度をTo（℃）とすると、前日の使用熱量
KGを、 KG＝ｖ×（To−Ti） として求める。

通電制御装置１６は、温度センサ９が検出した
温度が、沸き上り温度Toに達したときスイツチ
１０をオフとするものである。

入力装置１８は、例えば「入浴する」とか「入
浴しない」などの翌日の湯の使用予定をあらかじ
め用意された制御パターンの中から選択するもの
である。すなわち、記憶装置１２内には「入浴す
る」というパターンと「入浴しない」というパタ
ーンに分けて、それぞれ例えば、過去10日分の実
積データが記憶されているので、今「入浴する」
というパターンを入力装置１８から入力したとす
ると、記憶装置１２内の「入浴する」の実績デー
タが選択され、このうちの例えば、最大実績デー
タが後述するように所要熱量の算定に使用され
る。

次に第３図の実施例の動作について第４図を参
照して説明する。なお、第４図の(1)〜（14）は各
ステツプを表わす。

スタートし(1)、１日の湯の使用が終つた時点、
すなわち、電気温水器に深夜電力が供給されるま
でに当日の使用湯量に対する使用熱量KGが、使
用熱量演算装置１５によつて求められ(2)、このデ
ータが記憶装置１２へ入力されて、あらかじめ貯
えられたデータが更新される(3)。

したがつて、深夜、例えば23時になるとタイム
スイツチ８がオンする(4)。この通電と同時に制御
が開始されると、まず、記憶装置１２から最新の
データのうち最大のものKGmaxを呼び出し(5)、
演算装置１３において、KGmaxに余裕率を見た
定数Ｃを乗じて所要熱量Ksを設定する(6)。また、
同時に温度センサに９によつて貯湯タンク１内の
給水温度Tiを測定し(7)、さらに、演算装置１３
において通電電力Ｑ（KW）を求め、次いで、通
電時間Hs、給水温度Ti、貯湯タンク容量Vt、所
要熱量Ksから沸き上り温度Toを算出し設定する
(8)。

このようにして得られた通電電力Ｑ（KW）の
データを通電率制御装置１４に入力すると、深夜
電力の供給時間内での発熱体５に供給される単位
時間あたりの平均電力が算出され通電率が定めら
れ(9)、発熱体５に通電される(10)。そして、湯量が
あらかじめ設定された沸き上り温度Toに達する
と(11)、通電制御装置１６が動作してスイツチ１０
をオフして発熱体５への通電をオフとする(12)。

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
（13）、シーケンスはストツプとなる（14）。

なお、上記の実施例では演算装置１３での所要
熱量Ksの算出に、記憶装置１２内のデータ中、
最大のKGmaxを利用したが、この他、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１１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。

以上詳細に説明したように、この発明は記憶装
置に過去の実積として使用湯量に対する熱量の最
新のデータを貯えておき、このデータと入力装置
からの翌日の使用予定量のデータとに基づいて発
熱体に供給する電力量を決定するようにし、か
つ、電力の供給を深夜電力供給帯の全体に亘つて
平準化して行うようにしたので、使用者の実状に
応じた湯量が毎日得られるので、入力装置の使用
とあいまつて残湯量が少なくなり、したがつて、
沸き上り後の放熱ロスが減少して維持費が安くな
る。そして、記憶装置のデータは毎回更新され
る。つまり、学習機能を有するので、日々変化す
る湯の使用量に十分に対応することができる利点
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図はこの発明の一実施例を示す全
体構成図、第４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は演算
装置、１４は通電率制御装置、１５は使用熱量演
算装置、１６は通電制御装置、１７は量水器、１
８は入力装置である。なお、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発熱体に通電し貯湯タン
   ク内の水を加熱する電気温水器において、翌日の
   使用予定量を複数のパターンの中から選択して入
   力する入力装置と、過去の複数日の使用湯量の実
   積を熱量のデータとしてパターン毎に貯えておく
   記憶装置と、前記入力装置から入力されたパター
   ンに対応する前記記憶装置内の実積データに基づ
   いて前記貯湯タンク内に貯えておく所要熱量と前
   記発熱体への通電電力を算出する演算装置と、前
   記通電電力を深夜電力通電時間帯に平均して供給
   するための通電率制御装置と、使用した熱量を算
   出しその値を前記記憶装置へ入力して前記データ
   の更新を行わせる使用熱量演算装置とを具備せし
   めたことを特徴とする貯湯式電気温水器の制御装
   置。