JPH0320659B2 - - 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、給水水温と残湯熱量を把握して通電時間
を算出するとともに、深夜電力の通電時間終了時
刻と同時に前記通電時間が消化されるようその通
電を制御することにより沸上げ後における熱ロス
の少ない省エネルギー化機器の提供を目的として
いる。

第１図は一般的な貯湯式電気温水器の断面図
で、第２図は従来の深夜電力を利用した貯湯式電
気温水器の主要電源回路図を示す。図において、
１は貯湯タンク、２は発熱体、３はサーモスタツ
ト、４は電源、５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23時から翌朝の７時ま
での８時間である。発熱体２は深夜電力の通電時
間内に冬期の水温に相当する８℃前後の水を約85
℃に沸上げるようその発熱体容量が予め設定され
ている。サーモスタツトは常閉の接点を有し、貯
湯タンク１内の湯温が約85℃になると接点を開成
する。

次に作用、動作を説明する。深夜電力の通電開
始時刻になるとタイムスイツチ５の接点が閉成し
て、発熱体２への通電が開始される。貯湯タンク
１内の湯温が約85℃になるとサーモスタツト３の
接点が開成して発熱体２への通電が停止される。
このようにして毎朝貯湯量全部が約85℃に沸上が
つている。

しかし、湯の使用量や給水水温は常に同じとは
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に
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、夏期の貯湯が多くなる。

従つて残湯がある場合には短時間で沸上がつて
しまう。しかしながら、従来においては深夜電力
の通電時刻になると一斉に発熱体２への通電が開
始される。このため、通電開始直後には電力負荷
の集中が起こり、深夜電力の本来の目的である電
力負荷の均一化が図れず、送電効率も悪い結果を
招くとともに、貯湯タンク内に沸上げられた高温
を使用に供さないで放置する時間が長くなり、自
然放熱による熱ロスが大きくなるという欠点を有
していた。

又、従来の貯湯式電気温水器には残湯熱量を検
出する装置は装備されておらず、残湯量を検出す
るものが一部でやられてきただけであつた。この
残湯量検出についても貯湯タンクの外壁面にサー
モスタツトやサーミスターなどの温度センサーを
複数個並べて、その位置での温度変化を検出する
段階的な測定であつた。このため残湯量を次回の
沸上げデータとして活用することはなされていな
かつた。

本発明はこれらの欠点を解消しようとするもの
で、給水水温と貯湯タンク内の残湯熱量を検出し
て発熱体への所要通電時間を算出するとともに、
深夜電力の通電終了時刻に前記所要通電時間が消
化し得るようその通電時間帯を制御しようとする
ものである。

以下、本発明を第３図に示すブロツク図に基づ
いて説明する。第３図において、６は貯湯タンク
１内へ給水する給水水温を検出するための給水水
温センサー、７は前記給水水温センサーで検出し
た検出値と貯湯タンク１のタンク容量とから貯え
ておくべき熱量を算出する演算器Ａである。８は
貯湯タンク１内の残湯熱量を検出する残湯熱量検
出装置、９は前記演算器Ａ７と残湯熱量検出装置
８で検出したそれぞれの熱量の差から所要通電時
間を算出する演算器Ｂ、１０は深夜電力の通電終
了時刻に前記演算器Ｂ９で算出した所定通電時間
が消化し得るよう発熱体２への通電時間帯を制御
するタイマー装置である。

次にその動作例を記号算式で詳細に説明する。
貯湯タンク１のタンク容量をＶ（）（湯温Ｔ℃）、
深夜電力への通電時間帯突入直後の給水水温セン
サー６の検出値をｔ（℃）とすると、まず演算器
Ａ７はＫ＝（Ｔ−ｔ）×Ｖの演算を行い、深夜電力
の通電時間終了時刻までに貯湯タンク１内に貯え
ておくべき熱量K₁（Kcal）を算出する。又、残湯
熱量検出装置８は例えば後述するような方法で、
残湯として残されている熱量K₂（Kcal）を検出す
る。

次に演算器Ｂ９はＨ＝K₁−K₂）÷860÷Ｗの演
算を行い、残湯熱量を除いた正味の印加すべき熱
量から所要通電時間Ｈ（hr）を算出するものであ
る（1kWH＝860Kcal）。ここでＷは発熱体２の
消費電力（KW）を表わす。そしてタイマー装置
１０は深夜電力の通電終了時刻に前記演算器Ｂ９
で求めた所要通電時間Ｈ（hr）が得られるよう深
夜電力の通電時間途中から発熱体２への通電を開
始するように制御するものである。

次に残湯熱量検出装置８による残湯熱量K₂
（Kcal）の検出方法の一例を第４図〜第６図を用
いて説明する。

すなわち、第４図は本発明における残湯熱量検
出装置の一例を備えた貯湯式電気温水器の断面図
で、第５図および第６図はその検出時の貯湯タン
ク内部の温度分布図を示すものである。

第４図において、１は貯湯タンク、１１は貯湯
タンク１内の湯温を測定すべく貯湯タンク１の下
部に設けられた温度検出器、１２は給水管、１３
は給湯管、１４はこの給湯管の先端部に設けられ
た蛇口である。１５は攪拌装置としての循環ポン
プで、一端を貯湯タンク１下部に、他端を給湯管
１３の途中に接続された連通管１６の途中に設け
られ、貯湯タンク１下部の水を連通管１６および
給湯管１３の一部を介して貯湯タンク１の上部へ
循環させる。

以上の構成において残湯熱量の検出方法を第５
図および第６図により説明する。

第４図に示す如く、最初T₁℃の湯が貯湯タン
ク１に満たされているものと仮定する。

この状態で蛇口１４を開いてV₁［］の湯を使
用した後の貯湯タンク１内部に温度分布を示した
のが第５図である。すなわち、貯湯タンク下部１
ａには使用した熱量V₁［］分だけ給水管１２か
ら［℃］水が流入し、貯湯タンク上部１ｂには
T₁［℃］の湯がV₂［］残つている。この状態に
おいて蛇口１４を閉じたまま、循環ポンプ１５を
運転すると貯湯タンク下部１ｂの水が連通管１６
を通つて貯湯タンク上部１ｂから流入し、貯湯タ
ンク上部１ｂの湯層をかき乱すため、次第に平均
湯温化する。

このようにして平均湯温化した貯湯タンク１の
温度分布を示したのが第６図で、T₂［℃］の平均
温度となる。

従つて貯湯タンク１のタンク容量はＶ［］（固
有値Ｖ＝V₁＋V₂）であるから、貯湯タンク下部
１ｂに設けた温度検出器１１による循環ポンプ１
５運転前の測定温度はｔ［℃］、循環ポンプ１５運
転後の測定温度はT₂［℃］なので、残湯熱量K₂
［Kcal］は次の通り算出できる。

K₂＝Ｖ（T₂−ｔ）［kcal］ 以上のように本発明によるものは、給水水温と
残湯熱量を検出することによつて加熱すべき熱量
を算出し、この熱量からさらに発熱体への所要通
電時間を算出し、この所要通電時間を深夜電力の
通電時間帯終了時刻に合わせて消化するよう通電
時間帯を制御するので、沸上げられた高温湯の放
置時間が短かくなり、貯湯タンクからの自然放熱
による熱ロスが減少して維持費が安くなるという
効果を有している。又、本発明によるものは深夜
電力の通電時間帯の後半分に通電されるので、前
半に負荷が集中する在来の深夜電力利用機器に混
在させて使用すると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、送電効率を向上で
きる。さらに残湯熱量の検出は、貯湯タンク内を
攪拌して湯温を平均化させ、その平均湯温と攪拌
する前の温度とを検出してこれら検出温度と貯湯
タンクのタンク容量とから残湯熱量を求めている
から、残湯熱量を段階的に値ではなく、連続的な
値として検出することができる、発熱体への通電
時間を一段と適正な値に設定することができると
いう効果を有している。

【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断面図、
第２図は従来の貯湯式電気温水器の主要電源回路
図、第３図は本発明による通電制御ブロツク図、
第４図は本発明での残湯熱量検出装置の一例を備
えた貯湯式電気温水器の断面図、第５図および第
６図は残湯熱量検出時における貯湯タンク内の温
度分布図を示す。 １は貯湯タンク、２は発熱体、６は給水水温セ
ンサー、７は演算器Ａ、８は残湯熱量検出装置、
９は演算器Ｂ、１０はタイマー装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 貯湯タンクへ給水する給水水温を検出する給
   水水温センサーと、この給水水温センサーで検出
   した検出値と貯湯タンクのタンク容量とから貯わ
   えおくべき熱量を算出する演算器Ａと、貯湯タン
   ク内の湯水を攪拌して湯温を平均化させる攪拌装
   置及びこの攪拌装置の運転前と運転後の貯湯タン
   ク下部の温度を検出する温度検出器を有し、この
   温度検出器の検出温度に基づいて所定の演算処理
   を行い、貯湯タンク内の残湯熱量を算出する残湯
   熱量検出装置と、前記演算器Ａと残湯熱量検出装
   置で算出した熱量の差から発熱体への所要通電時
   間を算出する演算器Ｂと、深夜電力の通電終了時
   刻に前記演算器Ｂで求めた所要通電時間が得られ
   るよう発熱体への通電を制御するタイマー装置と
   を備えた貯湯式電気温水器の制御装置。