JPS647295B2 - - 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
沸き上げパターンに基づいて所要通電電力量を算
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、その通電電力量帯は一般には
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。

この発明は、これらの欠点を解消しようとする
もので、翌日の湯の沸き上げパターンを、例えば
「入浴する」、「入浴しない」などと、あらかじめ
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い、かつ、発熱体
への電力の供給を深夜電力の供給開始から供給終
了まで全時間に亘つて平準化して行うことによつ
て、熱ロスをできるだけ排除しようとするもので
ある。

以下、この発明の一実施例を第３図の全体構成
図、第４図の制御フローチヤートに基づいて説明
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への通電率を制御
するトライアツクなどの通電率制御素子で、後述
の制御部によつて制御される。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、通電制御装置１５、および通電電力
量算出装置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
電力量算出装置１６による通電電力量の過去数日
分の実績WG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、常に前日分の最新データが記憶されて最古の
データが消去されるようにする。

演算装置１３は、例えば記憶装置１２からその
内に各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
WGmax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
要通電電力量Ws（KWH）を Ws＝WGmax×Ｃ（KWH） として算出する。

また、発熱体５の通電容量Ｑ（KW）を演算装
置１３で算出する。すなわち、深夜電力供給時間
帯は８時間なので、 Ｑ＝Ws／８（KW） となる。

演算装置１３は、貯湯タンク容量Vt（）、前
記所要通電電力量Ws（KWH）と、給水温度Ti
（℃）から、沸き上り温度To（℃）を下式から求
める。

To＝Ws×860／Vt＋Ti 通電率制御装置１４は、演算装置１３で求めた
通電容量Ｑ（KW）になるように発熱体５への通
電率を通電率制御素子１０により制御する。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。

通電制御装置１５は、通電率制御素子１０のオ
フ（開）の制御を行うもので、温度センサ９が演
算装置１３の求めた沸き上り温度Toを検知した
とき作動する。

通電電力量算出装置１６は、通電が開始されて
から発熱体５がオフするまでの時間Ｈと通電容量
Ｑ（KW）から通電電力量WG＝Ｈ×Ｑ（KWH）
を算出し、最新データとして記憶装置１２へ入力
するものである。

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。

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)〜(13)は各ステ
ツプを表わす。

スタートし(1)、深夜の、例えば23時になるとタ
イムスイツチ８がオンする(2)。まず、記憶装置１
２から入力装置１７のパターン毎に分類記憶され
ている最新データのうち、該当パターンの最大の
通電電力量WGmaxを呼び出す(3)。

次に、演算装置１３において、WGmaxに余裕
率を見た定数Ｃを乗じて所要通電電力量Ws
（KWH）を求め、さらに、８で除算して通電容
量Ｑ（KW）を算出する(4)。また、温度センサ９
によつて貯湯タンク１内の給水温度Tiを測定す
る(5)。さらに、演算装置１３は、所要通電電力量
Ws（KWH）、給水温度Ti、貯湯タンク容量Vtと
から沸き上り温度Toを算出し(6)、あらかじめ算
出した通電容量Ｑ（KW）が得られるよう発熱体
５への通電を開始する(7)。一方、温度センサ９に
よつて湯温がToになれば(8)、発熱体５への通電
をオフとし(9)、通電開始から通電停止までの時間
Ｈから通電電力量の実績値WG（KWH）を算出す
る(10)。そして、算出した実績値WG（KWH）を最
新のデータとして記憶装置１２へ入力すると同時
に、今まで記憶されていたデータの中から最古の
データが消去されてデータを更新する(11)。

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(12)、
ストツプとなる(13)。

なお、上記の実施例では演算装置１３での通電
容量Ｑ（KW）の算出に、記憶装置１２内のデー
タ中、最大のWGmax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、この発明は入力装
置により使用者に湯の沸き上げパターンを入力さ
せ、その沸き上げパターン毎に記憶装置に過去の
実績として数日分の通電電力量の最新のデータを
記憶しておき、このデータに基づいて発熱体に通
電する所要通電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時間帯の全体に亘つて
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、入力装置のない
ものにくらべ、より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
安くなるとともに、深夜電力負荷を平準化できる
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は通電率制
御素子、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は通電制
御装置、１６は通電電力量算出装置、１７は入力
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、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電力量の実績をデ
   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電力量を算出
   するとともに、前記給水温度、通電電力量、貯湯
   タンク容量から沸き上り湯温を算出する演算装置
   と、深夜電力の供給開始から供給終了の間に前記
   発熱体へ供給する電力量が前記演算装置で求めた
   所要通電電力量に一致するように前記発熱体への
   通電率を制御する通電率制御装置と、前記温度検
   出手段で検出した沸き上り温度が前記演算装置で
   算出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
   への通電電力量の実績を算出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から最古のデータを消
   去させてデータの更新を行わせる通電電力量算出
   装置とを具備してなる貯湯式電気温水器の制御装
   置。