JPH03260553A - 集中制御型貯湯式電気温水器 - 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」 本発明は、複数台の電気温水器を１台の中央処理装置に
よって制御する貯湯式電気温水器集中制御システムに用
いるのに好適な集中制御型貯湯式電気温水器に関するも
のである。

［従来の技術］ 近年、深夜電力時間帯における電力負荷の一時的低下を
できるだけ防止し且つ平準化するために、深夜電力時間
帯における複数台の電気温水器の通電制列を電力会社等
に配置した中央処理装置で制御する貯湯式電気温水器集
中制御システムが開発され、一部において試験運転が開
始されている。

この集中制御システムの一例及びこのシステムで用いる
貯湯式電気温水器の一例が、特開昭６４−２３０５７号
公報に記載されている。このシステムでは、複数台の貯
湯式電気温水器で必要通電時間を演算して中央処理装置
にその演算結果を送信する。中央処理装置は、送信され
てきた各電気温水器の必要通電時間に基いて、深夜電力
時間帯における電力負荷の一時的な低下を防止し且つ平
準化するように各貯湯式電気温水器の通電開始時刻を演
算し各貯湯式電気温水器に通電開始のために必要な制御
指令を送る。そして従来の集中制御型貯湯式電気温水器
では、中央処理装置から通電開始時刻についての制御指
令を受信すると指定された時刻にヒータへの通電を開始
し適宜にヒータへの通電を行って湯を沸き上げている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の集中制御型貯湯式電気温水器では、中央処理装置
から通電開始時刻についての制御指令が来なければヒー
タへの通電制御を行わない。従って従来の集中制御型貯
湯式電気温水器では、中央処理装置の故障や通信回線の
故障により中央処理装置からの制御指令が電気温水器に
入力されない事態が発生すると、深夜電力を利用して貯
湯することができなくなるという問題が生じる。

本発明の目的は、事故が発生して所定の制限時刻までに
中央処理装置から制御指令が入力されない場合でも、自
己の判断で湯を沸き上げることができる集中制御型貯湯
式電気温水器を提供することにある。

本発明の他の目的は、事故回復後には中央処理装置から
の制御指令を優先させて、システムを迅速に回復させる
ことができる集中制御型貯湯式電気温水器を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の集中制御型貯湯式電気温水器は、従来の電気温
水器と同様に、タンクやヒータを備えていることは勿論
のこととして、残湯量等に基いてヒータの必要通電時間
を演算する必要通電時間演算手段と、必要通電時間演算
手段の演算結果を中央処理装置に送信し且つ中央処理装
置から制御指令を受信するインターフェース部と、制御
指令に従ってヒータへの通電を制御する通電制御装置と
を備えている。本発明では、更に中央処理装置からの制
御指令の有無を判定する制御指令判定手段と、制限時刻
までに制御指令が送信されて来ない場合には、必要通電
時間演算手段の演算結果に基いてヒータに通電を行うた
めに必要な自己制御指令を通電制御装置に与える自己制
御指令発生手段とを具備している。

また請求項２の発明では、通電制御装置が、自己制御指
令が入力された後に中央処理装置から制御指令が入力さ
れると、以後制御指令に従ってヒータへの通電を制御す
ることを特徴とする。

［作　用コ 本発明では、中央処理装置の故障及び通信回線の故障に
よって、制御指令が入力されないことを制御指令判定手
段で検出する。制限時刻までに制御指令が送信されて来
なかった場合には、自己制御指令発生手段は必要通電時
間演算手段の演算結果に基いてヒータに通電を行うため
に必要な自己制御指令を通電制御装置に与える。従って
本発明の装置によれば、中央処理装置の故障及び回線故
障が発生しても、所定の時間帯内に湯を所望の温度まで
沸き上げることができる。

請求項２の発明では、自己制御指令によって通電制御装
置が運転を行っていても、事故の復旧により中央処理装
置から制御指令が送信されてきた場合には、中央処理装
置からの制御指令に従って電気温水器を制御する。従っ
て事故の回復複速やかにシステムの回復を図ることがで
きる。なお請求項２の発明は、特に中央処理装置がヒー
タへの通電のオン時間（通電開始時間）だけでなくオフ
時間（通電停止時間）をも指令する場合に効果を発揮す
る。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の貯湯式電気温水器を集中制御システ
ムに適用する場合のシステムの概略構成を示す図である
。同図において１は貯湯式電気温水器、２は温水タンク
、３は給湯口、４はヒータ、５は水温検出用センサ、６
は残湯量検出センサ、７は給水口である。ヒータ４には
制御指令に応じて開閉する開閉器８を介して電源９から
電力が通電される。１０は内部にマイクロコンピュータ
を備えてなる温水器制御装置である。温水器制御装置１
０内には、水温検出用センサ５で検出した給水水温、残
湯量検出センサ６で検出した残湯量、沸上温度設定器１
１により設定した沸き上げ温度等を条件としてタンク２
内の湯を所定温度まで沸き上げるのに必要なヒータ４の
通電時間を演算する必要通電時間演算手段と、インター
フェース部１２を介して中央処理装置１３から送信され
てきた制御指令に従って開閉器８の開閉を制御してヒー
タ４への通電を制御する通電制御装置と、後述する制御
指令判定手段と、自己制御指令発生手段とが構成されて
いる。インターフェース部１２は、温水器制御装置１０
で演算した必要通電時間を中央処理装置１３に送信し、
また中央処理装置１３から送信されてくる制御指令を温
水器制御装置１０に伝達する機能を果たす。中央処理装
置１３には、通信回線を介して複数台の温水器１・・・
から必要通電時間のデータが送信される。中央処理装置
１３は、これらのデータに基いて各温水器の通電開始時
刻を演算し、各温水器に通電開始のために必要な制御指
令を送信する。

中央処理装置１３から送信される制御指令の指令内容及
び指令の数は、温水器制御装置１０の制御モードによっ
て異なる。例えば内部に時計機能を有する温水器制御装
置１０では、自ら所定の時刻になると必要通電時間を演
算して演算結果を中央処理装置１３に送信し、中央処理
装置１３から通電開始時刻が指定されると、その時刻に
ヒータへの通電を開始し、その後は自ら通電を停止する
制御モードを採用する場合がある。この場合には、中央
処理装置１３は基本的に通電開始時刻を指令する制御指
令だけを送信する。これに対して、内部に時計機能を有
しない温水器制御装置１０では、中央処理装置１３から
のデータ転送指令に応じて必要通電時間を演算して演算
結果を送信し、また中央処理装置１３からの通電開始指
令に応じてヒータ４への通電を開始し、通電停止指令に
応じてヒータ４への通電を停止するものもある。本発明
は、どのような制御モードで運転される温水器にも適用
できるものである。

第２図は、本発明の温水器の実質的なりレーム対応図で
ある。ここで必要通電時間演算手段１０１での演算方法
は、公知の演算方法を用いればよいが、例えば沸上温度
設定器１１で設定した温度と水温検出センサ５で検出し
た水温とから必要な温度差を求め、水温検出センサ５で
検出した水温と残湯量検出センサで検出したタンク各部
における湯温とからタンク内の残湯量を演算し、温度差
と残湯量とから必要な熱カロリーを求め、ヒータの容量
と熱カロリーから必要通電時間を演算してもよい。制御
指令判定手段１０２は、インターフェース部１２を介し
て入力される制御指令の有無を判定するものであり、所
定の制御指令が入力されるとその指令を通電制御装置１
０３に伝達する。

また制御指令判定手段１０２は、制限時刻までに所定の
制御指令が人力されないことを判定すると、自己制御指
令発生手段１０４を作動させる。自己制御指令発生手段
１０４は、中央処理装置１３からの制御指令がない場合
に、必要通電時間演算手段１０１で演算した演算結果に
基いてヒータ４への通電を行うのに必要な自己制御指令
を通電制御装置１０３に出力する。ここで「必要な自己
制御指令」とは、制御モードによって異なるが中央処理
装置から送信されてくる予定の制御指令（データ転送指
令、深夜電力時間開始指令、ヒータ通電開始指令、ヒー
タ通電停止指令、深夜電力時間終了指令等）が送信され
て来ない場合に、必要通電時間演算手段１０１で演算し
た演算結果に基いてヒータ４への通電制御を行うのに必
要なすべての指令を意味する。なお自己制御指令発生手
段１０４が作動を開始した後に、中央処理装置１３から
の制御指令が入力されたときには、以後中央処理装置１
３からの制御指令に従って通電制御装置１０３を制御す
るようにしてもよい。

第３図は、温水器制御装置１０が内部に時計機能を有し
、自ら所定の時刻になると必要通電時間を演算して演算
結果を中央処理装置１３に送信し、中央処理装置１３か
ら通電開始時刻が指定されると、その時刻にヒータへの
通電を開始し、湯の温度が設定温度に達すると自ら通電
を停止する制御モードで運転される温水器に本発明を適
用する実施例のフローチャートである。この実施例では
、温水器制御装置１０の内部に時計機能を有しているた
め、深夜電力時間が開始されると（ステップ５Ｔ３−１
）、必要通電時間演算手段１０１はヒータ４への必要通
電時間を演算する（ステップ５Ｔ３−２）。

そして自動的に演算結果はインターフェース部１２を介
して中央処理装置１３に送信される（ステップ５Ｔ３−
３）。中央処理装置１３は、複数台の電気温水器から送
信されてきた必要通電時間に基いて、各電気温水器の通
電開始時刻を演算し、各電気温水器に通電開始時刻を指
令する制御指令を送信する（ステップ５Ｔ３−４．３−
５）。この例では制御指令判定手段１０２は、予め定め
た制限時刻までに制御指令が送信されて来たか否かを判
定する（ステップ５Ｔ３−６）。本実施例では制御装置
の内部に時計を有しているため、この制限時刻の判定は
、この時計を用いて行う。正常時には、制限時刻までに
制御指令が送信され、この制御指令は通電制御装置１．
０３に入力される。この場合の通電制御装置１０３は、
指令された通電開始時刻になると開閉器８にオン信号を
出力して開閉器８をオン状態とする機能と、後述する自
己制御指令発生手段１０４から自己制御指令が入力され
ると開閉器８にオン信号を出力する機能とを有している
。開閉器８がオン状態になると、ヒータ４への通電が行
われる（ステップ５Ｔ３−８．３−９）。ヒータ４への
通電は、湯温が設定温度に達したことを温度センサが検
出するまで継続され、湯温が設定温度に達すると通電制
御装置１０３は開閉器８にオフ信号を出力して開閉器８
をオフ状態とし、ヒータ４への通電を停止させる（ステ
ップ５Ｔ３−１０．３−１−１．）。なおヒータ４への
通電を停止するために湯温を検出する温度センサとして
は、水温検出用センサ５や残湯量検出センサ６に用いる
温度センサを用いることができる。

中央処理装置１３の故障または通信回線の故障により制
限時刻までに制御指令が送信されて来ない場合には、制
御指令判定手段１０２が自己制御指令発生手段１０４に
起動信号を出力する。起動信号が入力されると自己制御
指令発生手段１０４は、必要通電時間演算手段１０１に
演算を指令し、必要通電時間演算手段１０１の演算結果
に基いてヒータ４に通電を行うために必要な自己制御指
令を通電制御装置１０３に出力する。この場合の自己制
御指令発生手段１０４は、深夜電力の残り時間を演算す
る残り時間演算機能と、必要通電時間演算手段１０１で
演算した必要通電時間が深夜電力残り時間に等しくなる
か又はそれより長いか否かを判定する判定機能とを有し
ている。自己制御指令発生手段１０４は、必要通電時間
が深夜電力残り時間に等しくなるか又はそれより長い場
合に、自己制御指令を出力する（ステップ５Ｔ３−７）
。通電制御装置１０３は、自己制御指令が入力されると
開閉器８にオン信号を出力して開閉器８をオン状態とし
て、ヒータ４への通電を行う（ステップ５Ｔ３−９）。

以後の動作は、正常な場合と同じである。

このように本実施例によれば、中央処理装置１３又は通
信回線で故障が発生した場合でも、深夜電力を利用して
湯を所定の沸き上げ温度まで沸き上げることができる。

なおこの実施例の変形例としては、中央処理装置１３か
らの制御指令が入力されないときに、自己制御指令発生
手段１０４で判定に用いる必要通電時間として、中央処
理装置１３へ送信される必要通電時間を適宜のメモリに
記憶させておき、この記憶させた必要通電時間を用いる
ようにすることもできる。また通電制御装置１０３に、
必要通電時間のカウント機能を付加し、ヒータ４への通
電を開始してから必要通電時間のカウントを開始してカ
ウントが終了した時点で、開閉器８にオフ信号を出力す
るように通電制御装置１０３を構成してもよい。また自
己制御指令発生手段１０４を、制御指令判定手段１０２
から起動信号が入力された時点で直ちに自己制御指令を
出力するように構成してもよい。

更に上記実施例において、制御指令判定手段１０２は制
御指令の有無だけを判定するようにして、自己制御指令
発生手段１０４に制限時刻までに所定の制御指令が入力
されているか否かを判定する機能を持たせてもよい。こ
の場合には上記実施例と異なって、制御指令判定手段１
０２から起動信号が出力されることはなく、制御指令判
定手段１０２は制御指令の入力状態を自己制御指令発生
手段１０４に指示する。

次に温水器制御装置１０の内部機能に時計を有しておら
ず、中央処理装置１３からの指令によって、中央処理装
置１３へのデータの転送、深夜電力時間開始の確認、ヒ
ータ４への通電開始、ヒータへの通電停止、深夜電力時
間終了の確認のそれぞれを行う制御モードで運転される
集中制御型貯湯式電気温水器に本発明を適用する場合の
実施例について説明する。中央処理装置１３から出力さ
れる制御指令は、必要通電時間の演算及び転送を指令す
るデータ転送指令と、深夜電力時間が始まったことを知
らせる深夜電力時間開始指令と、ヒータへの通電の開始
を指令するヒータ通電開始指令と、ヒータへの通電の停
止を指令するヒータ通電停止指令と、深夜電力時間が終
了したことを指令する深夜電力時間終了指令とである。

第４図は、この実施例のフローチャートを示している。

この実施例を実施するためには、第２図に示したクレー
ム対応図の制御指令判定手段１０２に、中央処理装置１
３からの複数の制御指令（データ転送指令、深夜電力時
間開始指令、ヒータ通電開始指令、ヒータ通電停止指令
、深夜電力時間終了指令）の有無を判定する機能と、中
央処理装置１３からデータ転送指令が入力されたときに
、必要通電時間演算手段１０１にデータの転送の指令を
与える機能とを持たせる。また必要通電時間演算手段１
０１には、制御指令判定手段１０２からの転送指令に応
じて演算結果を中央処理装置１３に転送する機能を持た
せる。更に自己制御指令発生手段１０４には、自己タイ
マを設ける。この自己タイマは、深夜電力時間開始指令
によってリセットされて０時間を初期値として時間の計
数を開始し、また深夜電力時間開始指令の入力がない場
合には、自己タイマが２５時間（前日の２４時間＋１時
間）をカウントするとリセットされて１時間を初期値と
して時間の計数を開始する。またこの実施例で自己制御
指令発生手段１０４は、中央処理装置１３からヒータ通
電開始指令が入力されない場合に、ヒータへの通電を開
始させるための自己制御指令を通電制御装置に出力する
機能の他に、中央処理装置１３からヒータ通電停止指令
が入力されない場合に、ヒータへの通電を停止させるた
めの自己制御指令を通電制御装置に出力する機能を備え
ている。

第４図のフローチャートに基いてこの実施例を説明する
。この例では、必要通電時間演算手段１０１が常時必要
通電時間を演算している。そして制御指令判定手段１０
２がデータ転送指令の有無を判定し、中央処理装置１３
からデータ転送指令が送信されたことを判定すると、必
要通電時間演算手段１０１は演算結果（必要通電時間）
を中央処理装置に転送する（ステップ５Ｔ４−１．４−
２．４−３　）。

故障の発生により、データ転送指令が来なかった場合に
は、先のステップに進む。次に制御指令判定手段１０２
が深夜電力時間開始指令の入力を判定すると、制御指令
判定手段１０２は自己制御指令発生手段１０４に内蔵さ
れた自己タイマを０時間にリセットする（ステップ５Ｔ
４−４．４−５）。なお現在の深夜電力供給体制では、
深夜電力時間開始指令は２３時（午後１１時）に中央処
理装置から送信される。深夜電力時間開始指令が制限時
刻（前日から時間の計数を行っている自己タイマが２５
時間を計数する時刻）になるまでに制御指令判定手段１
０２に入力されないときにはステップ５Ｔ４−１〜４−
４を繰り返す（ステップ５Ｔ４−６）。また深夜電力時
間開始指令が制限時刻になっても制御指令判定手段１０
２に入力されないときには、自己タイマは初期値を１時
間として計数を開始するようにリセットされる（ステッ
プ５Ｔ４−６．４−７）。これは２３時（午後１１時）
から午前０時までの１時間を、中央処理装置１３又は通
信回線の事故の回復を待つ時間とするための工夫である
。この１時間の間に事故が回復して、中央処理装置１３
から深夜電力時間開始指令が入力されたことを制御指令
判定手段１０２が判定すると、以後中央処理装置１３の
指令に従って制御が行われる。なおこの場合、自己タイ
マは０時間にリセットされるが、正常な動作が行われれ
ば翌日の深夜電力時間開始指令の入力により正常な状態
に戻るので支障はない。

なお上記の動作において、深夜電力時間開始指令が制限
時刻までに入力されなかった場合には、自己制御指令発
生手段１０４が内蔵する自己タイマから深夜電力時間帯
内に入っていることを検知していると考えることができ
る。

ヒータ通電開始指令が入力されたことを制御指令判定手
段１０２が判定すると、通電制御装置１０３は開閉器８
をオン状態にするオン信号を出力する（ステップ５Ｔ４
−８）。

制限時刻までに、ヒータ通電開始指令が入力されない場
合には、自己制御指令発生手段１０４は通電開始のため
の自己制御指令を出力する（ステップ５Ｔ４−９）。こ
こでの制限時刻は、自己制御指令発生手段１０４内で決
定される。即ち自己制御指令発生手段１０４は、自己タ
イマの計数時間を時刻として深夜電力の残り時間を演算
し、必要通電時間演算手段１０１で演算した必要通電時
間が深夜電力残り時間に等しくなったとき又はそれより
長いことを検出したときを制限時刻と決定して、そのと
きまでにヒータ通電開始指令が入力されない場合には、
通電開始のための自己制御指令を出力する（ステップ５
Ｔ４−９）。通電制御装置１０３は、この自己制御指令
が入力されると開閉器８にオン信号を出力して開閉器８
をオン状態として、ヒータ４への通電を行う（ステップ
５Ｔ４−１０）。

次に中央処理装置１３からヒータ通電停止指令が入力さ
れたか否かを制御指令判定手段１０２が判定する。この
時点で中央処理装置１３又は通信回線での故障が回復し
ていれば、制御指令判定手段１０２からの指令に応じて
通電制御装置１０３は開閉器８にオフ信号を出力し、開
閉器８がオフ状態になってヒータ４への通電が停止され
る（ステップ５Ｔ４−１１．４−１３）。制御指令判定
手段１０２がヒータ通電停止指令の入力がないこと示す
信号を自己制御指令発生手段１０４に出力している場合
には、自己制御指令発生手段１０４は湯温と沸き上げ設
定温度とを比較し、湯温が沸き上げ設定温度に達したと
きに、ヒータへの通電を停止せるための自己制御信号を
通電制御装置１０３に出力する。通電制御装置１０３は
、この自己制御信号が入力されると開閉器８にオフ信号
を出力して開閉器８をオフ状態とし、ヒータ４への通電
を停止させる（ステップ５Ｔ４−１２．４−１３）。ヒ
ータ４への通電を停止するために湯温を検出する温度セ
ンサとしては、水温検出用センサ５や残湯量検出センサ
６に用いる温度センサを用いることができる。もちろん
ヒータ４への通電を停止させるための自己制御指令が出
力される前に、中央処理装置１３からヒータ通電停止指
令が入力されると、この指令に従ってヒータ４への通電
は停止される。

なお中央処理装置■３から深夜電力時間終了指令が入力
されると、スタートに戻る（ステップ５Ｔ４−１４）。

深夜電力時間終了指令が入力されないときには、自己制
御指令発生手段１０４の自己タイマが９時間（深夜電力
時間の８時間中自己タイマの初期値１時間）を計数する
とスタートに戻る（ステップ５Ｔ４−１５）。言い替え
ると自己制御指令発生手段１０４は、深夜電力時間終了
指令が入力されないときに深夜電力時間の終了を示す自
己制御制御指令を出力する。

第４図のフローチャートに従って動作する上記実施例に
よれば、中央処理装置１３又は通信回線で発生した故障
が深夜電力時間帯で回復した場合には、中央処理装置１
３からの制御指令に従って温水器の運転が行われるため
、集中制御システムの迅速な回復を図ることができる。

上記実施例においては、自己制御指令発生手段１０４に
沸き上げ温度が設定温度に達したときにヒータ４への通
電停止を停止させるための自己制御指令を出力する機能
を持たせているが、自己制御指令発生手段１０４に必要
通電時間のカウント機能を付加し、ヒータ４への通電を
開始してから必要通電時間のカウントを開始してカウン
トが終了した時点で、ヒータ４への通電を停止させるた
めの自己制御指令を出力するように自己制御指令発生手
段１０４を構成することもできる。

［発明の効果コ 本発明によれば、中央処理装置の故障及び回線故障によ
って、制御指令が人力されないことを制御指令判定手段
で検出し、制限時刻までに制御指令が送信されて来なか
った場合には、自己制御指令発生手段が必要通電時間演
算手段の演算結果に基いてヒータに通電を行うために必
要な自己制御指令を通電制御装置に与えるため、中央処
理装置の故障及び回線故障が発生しても、所定の時間帯
内に湯を所望の温度まで沸き上げることができる。

また請求項２の発明によれば、自己制御指令によって通
電制御装置が運転を行っていても、事故の復旧により中
央処理装置から制御指令が送信されてきた場合には、中
央処理装置からの制御指令に従って電気温水器を制御す
るので、事故の回復複速やかにシステムの回復を図るこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第■図は本発明の集中制御型貯湯式電気温水器を集中制
御システムに適用した場合のシステムの概略構成図、第
２図は本発明の集中制御型貯湯式電気温水器のクレーム
対応図、第３図は第１の実施例を実施する場合の制御の
フローチャート図、第４図は第２の実施例を実施する場
合の制御のフローチャート図である。 １・・・貯湯式電気温水器、２・・・温水タンク、３・
・・給湯口、４・・・ヒータ、５・・・水温検出用セン
サ、６・・・残湯量検出センサ、７・・・給水口、８・
・・開閉器、９・・・電源、１０・・・温水器制御装置
、１１・・・沸上温度設定器１１．１２・・・インター
フェース部、１３・・・中央処理装置、１０１・・・必
要通電時間演算手段、１０２・・・制御指令判定手段、
１０３・・・通電装置、１０４・・・自己制御指令発生
手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数台の貯湯式電気温水器から送信されるヒータ
   の必要通電時間に基いて各貯湯式電気温水器の通電開始
   時刻を演算し各貯湯式電気温水器に通電開始のために必
   要な制御指令を送る中央処理装置からの前記制御指令に
   従ってヒータの通電を制御する集中制御型貯湯式電気温
   水器において、水温、残湯量等に基いて前記ヒータの必
   要通電時間を演算する必要通電時間演算手段と、 前記必要通電時間演算手段の演算結果を前記中央処理装
   置に送信し、前記中央処理装置から前記制御指令を受信
   するインターフェース部と、入力される指令に従って前
   記ヒータへの通電を制御する通電制御装置と、 前記中央処理装置からの前記制御指令の有無を判定する
   制御指令判定手段と、 制限時刻までに前記制御指令が送信されて来ない場合に
   は前記必要通電時間演算手段の演算結果に基いて前記ヒ
   ータに通電を行うために必要な自己制御指令を前記通電
   制御装置に与える自己制御指令発生手段とを具備してな
   る集中制御型貯湯式電気温水器。
2. （２）前記通電制御装置は、前記自己制御指令が入力さ
   れた後に前記中央処理装置から前記制御指令が入力され
   ると、以後前記制御指令に従って前記ヒータへの通電を
   制御する請求項１に記載の集中制御型貯湯式電気温水器
   。