JPH01208659A - 通電制御形電気温水器の沸上げ制御装置 - 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 この発明は、深夜電力を利用する電気温水器において、
ＩＨの区分点を、深夜電力の通電時間帯の中途に定める
ことによって、最も適正な沸−１−げ温度制御をなすこ
とができるようにした、電気温水器の沸上げ制御装置に
関する。

従来技術 深夜電力利用の電気温水器においては、無駄な電力消費
を少な（するために、過去の湯の使用量データを参照し
て最適の沸上げ温度を決定し、この沸上げ温度までｄｌ
；き」二げるように制御することが行なわれる。

そこで、１１１当りの湯の使用量を算定するに当っては
、１日の区分点を何時に定めるかが問題となるが、従来
は、深夜電力の通電時間帯が、２３時から翌朝の７時ま
でに定められていることから、これを２３時または７時
に定めるのが普通であった。

発明が解決しようとする課題 而して、この従来技術によるときは、２３時という時刻
は、通常の家庭においては、まだ就穫時刻以前であって
、その後の湯の使用が十分に想定されるために、１日の
使用量を算定するための１日の区分点としては、時間的
に早すぎ、計算誤差が多くなりからであるという問題が
あった。また、１１）１の区分点を７時に定めるとして
も、この時刻以前における湯の使用が十分あり得ること
から、同様に、正確な計算結果を得ることは困難であっ
た。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑
み、１日の区分点を、深夜電力の通電時間帯の中途であ
って、最も計算誤差が少なくなるような時刻に定めるこ
ととし、１日の区分点以前の当日の使用量を、仮の使用
量として沸上げ温度に反映するとともに、１日の区分点
においては、これを修正演算することによって、最も適
正な沸」−げ温度制御を行なうようにした、新規の、電
気温水器の沸上げ制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、使用量
計算記憶手段と、沸上げ温度計算手段と、通電開始時刻
決定手段とを備え、深夜電力の通電時間帯の中途に定め
た１日の区分点においては、使用量計算記憶手段は、１
日の使用量を演算して、これを使用量データとして記憶
し、沸上げ温度計算手段は、過去の使用量データから沸
上げ温度を算出し、通電開始時刻決定手段は、沸上げ温
度に基づいて、ヒータの通電開始時刻を決定する一方、
１日の区分点以前においては、使用量計算記憶手段は、
当Ｌ１の仮の使用量を算出し、沸上げ温度計算手段は、
この仮の使用量と過去の使用量データとに基づいて仮の
沸上げ温度を算出し、通電開始時刻決定手段は、仮の沸
上げ温度を基に通電開始時刻を決定し、この通電開始時
刻において、ヒータの通電を開始するようにしたことを
その要旨とする。

さらに、水温が低くなるに従って大きくなる余裕温度を
算出し、この余裕温度を沸上げ温度計算手段に出力する
余裕温度計算手段を付設し、また、過去の水温データか
ら水温を決定し、これを余裕温度計算手段に出力する水
温決定手段を付設することもできるものとする。

作用 而して、この構成によるときは、１日の区分点以前にお
いては、当日の使用量は未確定であるが、使用■１計算
記憶手段は、当日の仮の使用量を想定計算し、沸上げ温
度計算手段は、この仮の使用量を含む過去の使用量デー
タから、仮の沸上げ温度を算出し、これに基づいて、通
電開始時刻決定手段は、通電開始時刻を決定して、ヒー
タの通電開始制御をなすことができる。一方、１日の区
分点においては、当日の使用量が確定するので、使用量
計算記憶手段は、これを再計算し、以下、同様にして、
沸上げ温度の修正計算をなすことができる。

したがって、１日の区分点を深夜電力の通電時間帯の中
途に定めても、仮の使用量を想定することによって、当
日までの使用量を反映した沸上げ温度制御を、精度よく
実行することができる。

なお、１日の区分点以前における計算は、ヒータの通電
開始まで繰り返し実行するものとし、したかっ”Ｃ１実
際のヒータの通電開始は、１日の区分点の以前に行なわ
れる場合と、以後に行なわれる場合とが起こり得、前者
の場合には、仮の沸上げ温度に基づく通電開始時刻に通
電が開始される一方、後者の場合には、確定した沸上げ
温度に基づく通電開始時刻に通電が開始される。また、
ヒータの通電は、いずれの場合にも、確定した沸１−げ
温度の達成、すなわち、沸上げ完了によって終了する。

さらに、通電開始時刻決定手段は、通電開始時刻を決定
するに際して、沸」−げ完了の予定時刻が、深夜？ｌｉ
力の通電時間帯の終了時刻から所定時間前にあるように
することによって、いわゆるピークシフト機能を達成す
ることができる。

なお、余裕温度決定手段を付設するときは、水温が低い
ときに、大きな余裕温度を沸上げ温度に付加することが
できるので、思わぬ湯量不足の事態を防止することがで
き、水温決定手段を付設するときは、過去の最低水温を
反映した水温を余裕温度計算手段に出力することができ
るので、−層確実に、湯量不足を防止することができる
。

以上のように作用するものである。

実施例 以下、図面を以って実施例を説明する。

電気温水器の沸上げ制御装置（以下、単に、制御装置と
いう）２０は、使用量計算記憶手段２２と、沸上げ温度
計算手段２４と、通電開始時刻決定手段２６とを備えて
なる（第１図）。

電気温水器１０は、給水管１１ａと給湯管１１ｂとを備
えた貯湯タンク１１に、ヒータ１２を内装してなる。給
湯管１１ｂには、給湯弁］１ｃを介装する一方、ヒータ
１２は、スイッチング素子１４と、深夜電力の通電時間
帯を定めるタイマ１３とを介して、電＃、ＡＣに接続す
る。貯湯タンク１１には、上下方向に、複数の温度セン
サ１５．１５・・・を取り付けである。

温度センサ１５．１５・・・の出力たる温度信号１５ａ
は、−括して、制御装置２０に導かれ、平均温度検出記
憶手段２１と水温決定手段２３とに分岐入力されている
。

平均温度検出記憶手段２１の出力は、貯湯タンク１１内
の平均温度ＴＡ　ＳＴＢ、Ｔ旧として、使用量計算記憶
手段２２に入力され、その出力は、仮の使用量ｉＬ△Ｔ
ｏと使用量データ△Ｔｉ（ｉ＝１．２・・・）として、
沸上げ温度計算手段２４に入力されている。また、水温
決定手段２３の出力は、水温’ｒｗとして、沸上げ温度
計算手段２４に入力されている。

水温決定手段２３の出力は、同時に、余裕温度計算手段
２５と、通電開始時刻決定手段２６とに分岐入力される
一方、沸］二げ温度計算手段２４の出力は、仮の沸上げ
温度’「ｓｏと、確定した沸上げ温度Ｔｓとして、通電
開始時刻決定手段２６に入力されており、その出力は、
仮の通電開始時刻［０と、通電開始時刻ｔとして、ヒー
タ制御手段２７に入力されている。また、余裕温度計算
手段２５の出力は、余裕温度］゛ｍとして、沸上げ温度
計算手段２４に出ノＪされている。

ヒータ制御手段２７は、スイッチング素子１４に対して
制御信号２７ａを出力し、スイッチング素子１４を開閉
制御している。

かかる構成の制御装置２日の作動は、次のとおりである
。

いま、タイマ１３は、１日２４時間のうち、深夜２３時
に始まり、午前７時に終る深夜電力の通電時間帯を定め
ているものとする（第２図）。また、用ヨの区分点ｔＭ
は、この深夜電力の通？ｔｉ時間帯の中途において、１
日の湯の使用が終了するとともに、翌日の湯の使用が開
始されない確率の最も高い時刻、たとえば、２３時と７
時との中間点である午前３時に定めるものとする。また
、ヒータ１２は、制御装置２０によって、深夜電力の通
電時間帯の終了時刻より、所定の余裕時間ｔｌｌだけ前
の通電終了時刻（ｅにおいて、所定の沸上げ温度Ｔｓｏ
ＳＴｓが達成されるように、１日の区分点ｔＭより以前
または以後の通電開始時刻ｔｏ。

（において、通電が開始されるものとする。

制御装置２日の平均温度検出手段２１は、温度センサ１
５．１５・・・からの温度信号１５ａを入力し、その出
力として、現時点における貯湯タンク１１内の平均温度
ｉ’　Ａを算出出力するとともに、当日の１日の区分点
（Ｍにおける平均温度１’Ｂと、前日の１１１の区分点
ＬＭにおける平均温度’Ｉ”Ｂｌとを、それぞれ、記憶
して出力することができるものとする。

使用量計算記憶手段２２と、沸］二げ温度計算手段２４
と、余裕温度計算手段２５と、通電開始時刻決定手段２
６とは、一連のソフトウェアプログラムによって表現す
ることができる（第３図）。

このプログラムは、深夜電力の通電時間帯内において、
常時動作するものとする。プログラムは、１［１の区分
点ＬＭ以前においてはく第３図のプログラムステップ（
１）、以下、単に、（１）のように記す）、ヒータ］２
が通電されていないことを確認して（２）、まず、本１
」分の湯の使用量を、仮の使用量△′「ｏとして想定演
算する（３）。ここで、仮の使用量△ｌ’ｏは、△Ｔｏ
　＝β＋Ｔｌ３１−１゛Ａによって算出することができ
、βは、前日の１１日の区分点ｔＭ以降において、ヒー
タ１２の通電による貯湯タンク１１内の平均温度の上昇
値であり、単位時間当りの温度上昇値を］ａとして、β
−Ｔａ　（ｔｅ　−ＬＭ　）として算出することができ
る。すなわら、仮の使用量△Ｔｏは、貯湯タンク１１に
おけるエネルギ収支による温度換算値を以って、当日の
使用量を想定算出するものである。。

つづいて、プログラムは、余裕温度Ｔｍを算出する（４
）。ただし、余裕温度Ｔｍは、水温Ｔｗが低くなるに従
って大きな値となるように、たとえば、’１”ｍ　＝＜
　ａ　−’Ｔ”ｗ　）／ｂによって算出するものとし、
ここで、ａは、使用される湯温の最適力値、ｂは、ｂ＞
１の定数である。

水温Ｔ　ｗは、たとえば第４図のプログラムによって決
定することができる。まず、−時メモリＴｗｏを初期値
ｋによってクリアしく同図のプログラムステップ（４１
）、以下、単に、（４１）のように記す）、水温’Ｉ’
ｗｘを読み取る（４２）。水温′Ｉ′ｗｘは、貯湯タン
ク］１の温度センサ１５．１５・・・のうち、最下部の
ものからの温度信号１５ａを読み取ればよい。

読み取られた水温′Ｉ″ＷＸは、−時メモリＴｗｏを使
用して、深夜７ｕ力の通電時間帯と、それ以外の時間帯
とを含む１［１の最低値をとり（（４Ｂ）、（４４））
、さらに、別に記憶されている過去の数Ｌ１間の最低水
温を示す水温データ’Ｉ”ｗｉ　（ｉ　＝＝　１．２・
・・）と−時メモリＴｗｏの内容との最低値と、水温Ｔ
ｗとを比較し、水温Ｔ　Ｗを、たとえば１°Ｃずつ逐次
補正して決定することができる（４５）。

すなわぢ、水温Ｔｗとして使用される水温の決定値は、
過去の数［１間の水温の最低値を使用し、しかも、その
変動が急激には起り得ないものとして、最も妥当な値を
決定するものである。−時メモリ’Ｉ’ｗｏの内容は、
所定時刻、たとえば、深夜電力の通電時間帯の終了時刻
において、過去の水温データ’［”ｗｉとして記憶更新
される（（４６）、（４７））。

なお、第４図のステップ（４１）における初期値には、
たとえば３７°Ｃにとり、また、水温Ｔ”　Ｗとして、
たとえば、３５°Ｃ以」二の値のものは、全く湯の使用
がなされずに、単に、貯湯タンク１１内の湯温か、最下
部の温度センサ１５によって読み取られたに過ぎないも
のとして、新たに記憶することなく、捨て去るようにし
てもよいものである。

つづい”Ｃ１プログラムは、仮の沸上げ温度Ｔｓ。

を演算する（第３図のステップ（５））。仮の沸上げ温
度’）’ｓｏは、別途記憶されている過去の数日の使用
量へｉ’１（ｉ＝１．２・・・）と、仮の使用量へ’Ｉ
’ｏとの最大値△’ｌ’ＭＡＸを使用して、Ｔｓｏ＝△
’Ｉ’ＭＡＸ　＋Ｔｗ　＋’ｒ”ｍによればよい。

次いで、仮の通電開始時刻ｔｏは、たとえば、ｔｏ　＝
　ｔｅ　−ｔａ　（Ｔｓｏ−’Ｉ’ｗ　）、または、【
〇−ｔｅ　−ｔａ　（Ｔｓｏ−’Ｉ’Ａ　＋ｅ）によっ
て算出決定することができる（６）。ここで、ｔａ＝１
／′ｒ″ａは、ヒータ１２の通電による単位温度の昇温
に要する時間であって、貯湯タンク１１の容■と、ヒー
タ１２の電力容量とによって決まる定数であり、現在の
貯湯タンク１１内の平均温度′ｒＡと水温Ｔｗとの差が
一定値Ｃより大きいときは、−層の安全をみて、後者の
式を使用するものとする。

現在時刻が、以上のようにして算出される仮の通電開始
時刻（０を経過すれば（７）、ヒータ１２の通電を開始
しく８）、未経過であれば、以上の各ステップを繰り返
す（７）。また、このようにして、ヒータ１２の通電が
開始された場合は、そのまま、１日の区分点ｔＭの経過
を待ち（（１）、（２））、ヒータ１２の通電が開始さ
れない場合は、以」二の各演算ステップを繰り返しなが
ら、１］コの区分点【Ｍの経過を待つ（ステップ（１）
ないしく７））。

１日の区分点（Ｍが経過すると（１）、当［１の使用Ｊ
ｎ△’ｒ”　ｌ　ヲ、△ｉ’ｌ　＝　ｔｘ　＋　／３　
＋ＴＢＩ−’［’Ｂ　ニよって算出する（９）。ただし
、αは、ステップ（８）によってヒータ１２が通電され
た場合に、１日の区分点ｔＭ以前の平均温度の上昇値で
あって、α−Ｔａ　（ｔＭ　−ｔｏ　）である。

つづいて、ステップ（４）ないしく６）にならって、確
定した余裕温度′ｒｍと沸上げ温度Ｔｓと通電開始時刻
ｔとを算出しく（１０）ないしく１２））、既にヒータ
１２が通電流であるときは（１３）、沸上げ完了（１６
）、または、深夜電力の通電時間帯の終了によって（１
７）、ヒータ１２の通電を終了する（１８）。ヒータ１
２が未通電であるときは（１３）、通電開始時刻Ｅの経
過を待って（１４）、ヒータ１２を通電しく１５）、以
下、同様の制御を行なう。

なお、ステップ（１８）におけるヒータ１２の通電終了
に伴って、前述のβの計算を行なって記憶し、ステップ
（９）における使用量△Ｔｌの計算に伴って、αの計算
記憶を行ない、それぞれ、翌「１の使用に備える１、ま
た、ステップ（９）において算出される使用量△Ｔ１は
、ステップ（５）、（１１）における沸上げ温度’Ｉ’
ｓｏ、　’ｌ’ｓの算出に備えて、過去数日分を、使用
量データへ’Ｉ’１（ｉ＝１．２・・・）として記憶更
新しておくものとする。

さらには、使用量データ△Ｔｉは、このシステムが手動
に切り替えられたときは、ステップ（９）において演算
記憶されることがないから、長期間の手動運転が行なわ
れるときは、実情から大きく子離することかある。そこ
で、所定日数以上の長期の手動運転後においては、使用
量データ△’Ｉ’ｉに代えて、あらかじめシステム内に
記憶する固定のデータを使用するのがよい。

いま、第１図と第３図とを対比すれば、前者の使用量計
算記憶手段２２は、後者のステップ（３）、（９）に相
当し、以下、沸上げ温度計算手段２４はステップ（５）
、（１１）に、余裕温度計算１段２５はステップ（４）
、（１０）に、通電開始時刻決定手段２６はステップ（
６）、（１２）に、ヒータ制御手段２７はステップ（８
）、（１５）、（１８）に、それぞれ、対応することは
明らかである。

以上の説明において、深夜電力の通電時間帯は、２３時
ないし７時の時間帯以外にも、任意に定めることができ
るものとし、１日の区分点【Ｍも、この通電時間帯の中
途において任意に定め得ることはいうまでもない。

発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、使用量計算記
憶手段と、沸上げ温度計算手段と、通電開始時刻決定手
段とを備え、１０日の区分点以前においては、使用量計
算記憶手段は、当日の仮の使用量を算出し、沸上げ温度
計算手段は、仮の使用量を使用して仮の沸上げ温度を算
出し、通電開始時刻決定手段は、仮の沸上げ温度を基に
して通電開始時刻を決定してヒータの通電を開始する一
方、１日の区分点においては、これらの諸計算を再計算
して沸上げ温度を確定させることによって、１１」の区
分点を、深夜電力の通電時間帯の中途の任意の時刻に定
めても、必要十分な精度を以って沸上げ温度を決定する
ことができ、したがって、１日における使用量の時間的
配分に最も適合するような沸上げ温度制御を実現するこ
とができるという極めて優れた効果がある。

加えて、水温が低くなるに従って大きくなる余裕温度を
算出する余裕温度計算手段を付加し、また、過去の最低
水温を記憶する水温データから水温を決定することによ
って、沸上げ温度の決定に際して、所定の修正を行なう
ことができるので、湯■不足の事態の発生を防市しなが
ら、消費電力を必要最少限に抑えることができるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は実施例を示し、第１図は全体概略
ブロック系統図、第２図は動作説明図、第３図と第４図
はプログラムフローチャートである。 【Ｍ・・・１日の区分点 Ｌ・・・通電開始時刻 （０・・・仮の通電開始時刻 Ｔｓ・・・沸上げ温度 Ｔｓｏ・・・仮の沸上げ温度 Δ′Ｉ゛０・・・仮の使用量 △’Ｉ’ｉ・・・使用量データ ′Ｆｗ・・・水温 Ｔｍ・・・余裕温度 １０・・・電気温水器 １２・・・ヒータ ２０・・・沸上げ制御装置 ２２・・・使用量計算記憶手段 ２３・・・水温決定手段 ２４・・・沸上げ温度計算手段 ２５・・・余裕温度計算手段 ２６・・・通電開始時刻決定手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）深夜電力の通電時間帯の中途に定めた１日の区分点
   において、それぞれ、１日の使用量を演算し、使用量デ
   ータとして記憶する使用量計算記憶手段と、過去の前記
   使用量データから沸上げ温度を算出する沸上げ温度計算
   手段と、前記沸上げ温度を基に、ヒータの通電開始時刻
   を決定する通電開始時刻決定手段とを備え、１日の区分
   点以前においては、前記使用量計算記憶手段は、当日の
   仮の使用量を算出し、前記沸上げ温度計算手段は、前記
   仮の使用量と過去の前記使用量データとから仮の沸上げ
   温度を算出し、前記通電開始時刻決定手段は、前記仮の
   沸上げ温度を基に通電開始時刻を決定し、該通電開始時
   刻においてヒータの通電を開始するようにしたことを特
   徴とする深夜電力利用の電気温水器の沸上げ制御装置。 ２）前記使用量計算記憶手段は、前記使用量を温度換算
   値として算出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電気温水器の沸上げ制御装置。 ３）余裕温度計算手段を付設し、該余裕温度計算手段は
   、水温が低くなるに従って大きくなる余裕温度を算出し
   、前記沸上げ温度計算手段に出力することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の電気温水器の沸上げ制御装
   置。 ４）水温決定手段を付設し、該水温決定手段は、１日の
   最低水温を水温データとして記憶し、過去の前記水温デ
   ータを基に水温を決定し、前記余裕温度計算手段に出力
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電気
   温水器の沸上げ制御装置。 ５）前記沸上げ温度計算手段は、所定日数以上の手動運
   転後は、前記使用量データに代えて、固定のデータを使
   用することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれか記載の電気温水器の沸上げ制御装置。