JPH0343544B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0343544B2 JPH0343544B2 JP58246015A JP24601583A JPH0343544B2 JP H0343544 B2 JPH0343544 B2 JP H0343544B2 JP 58246015 A JP58246015 A JP 58246015A JP 24601583 A JP24601583 A JP 24601583A JP H0343544 B2 JPH0343544 B2 JP H0343544B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- amount
- temperature
- remaining
- storage tank
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
- F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
- F24H9/2021—Storage heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
- F24H15/144—Measuring or calculating energy consumption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
- F24H15/212—Temperature of the water
- F24H15/223—Temperature of the water in the water storage tank
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
- F24H15/37—Control of heat-generating means in heaters of electric heaters
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は貯湯式給湯装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来のこの種の給湯装置は第１図に示すように
加熱器１の作動を貯湯タンク２内の湯温センサ３
からの出力により制御手段４で制御して、あらか
じめ設定された沸き上げ設定温度までタンク内の
湯を加熱するものであつた。この際、前記沸き上
げ設定温度は、ある温度に固定されているものが
ほとんどで、夏季等のように給湯負荷が減少する
場合には貯湯タンク内の残湯量が多く、その結果
放熱量が増大して機器効率が大幅に低下するとい
う欠点を有していた。 発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
変動する給湯負荷に対応し、所要の給湯量が得ら
れかつ、残湯量がすくなくすることで、使い勝
手、省エネルギー性の高い給湯装置を提供するこ
とを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために貯湯タンクと、前記
貯湯タンク内の水を加熱する加熱器と、前記貯湯
タンク内の湯温を検知する湯温検知手段と、前記
加熱器の加熱時間を検知する加熱時間検知手段
と、前記貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量
検知手段と、前記加熱時間と残湯量に基づいて沸
き上げ設定温度を演算するものであつて、前記加
熱時間と沸き上げ設定温度とを正比例の関係に演
算し、前記残湯量が多い場合に前記正比例の係数
を大きくし、残湯量が少ない場合に前記正比例の
係数を小さくする演算装置と、前記湯温検知手段
で検知した湯温と前記演算装置で演算された沸き
上げ設定温度に基づいて前記加熱器を制御する制
御装置とを設けたものである。 この構成によつて、残湯量および加熱時間から
給水温度を推定し、給水温度変動（季節変動）に
対応する。これは、加熱時間が同じであつたとす
れば、残湯量の多い方が水温が低かつたことが分
かる。したがつて、残湯量が多い場合に正比例係
数を大きくし、残湯量が少ない場合に正比例係数
を小さくして沸き上げ設定温度を演算する。 実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図〜第５図に用い
て説明する。第２図において貯湯タンク２、水を
加熱する電気ヒータ１、湯温を検知する湯温セン
サ３、残湯量を検知するために前記貯湯タンク２
の壁面の上下に沿つて設けた４個のセンサよりな
る残湯量センサ５、加熱時間を検知するタイマ
６、前記残湯量センサ５とタイマ６の信号により
沸き上げ設定温度を演算する演算器７、前記湯温
センサ３と前記演算部７の信号とから前記電気ヒ
ータ１を制御する制御器８が設けられている。な
お９はタンク内に水を供給する給水管、１０はタ
ンク内の湯を出湯する出湯管である。 第３図は制御方法を示すフローチヤートで、前
日の加熱時間及び残湯量に基づいてその翌日の沸
き上げ温度を決定する場合について説明する。 給湯装置が運転を開始すると、前記制御器８で
前記ヒータ１を加熱開始し１１、同時にタイマ６
をONさせる１２。この後前記湯温センサ３で前
日の加熱時間及び残湯量に基づいて決定された所
定の沸き上げ設定温度になつたかどうかの判定を
行い１３、沸き上げ設定温度であれば前記ヒータ
１の加熱を止め１４、それと同時に前記タイマ６
もOFFさせて１５、前記ヒータ１の加熱時間を
測定する１６。この後湯の使用状態に応じて給湯
され１７、その時の残湯量を前記残湯量センサ５
で検知する１８。そしてここで前記演算器７によ
つて沸き上げ設定温度を算出し１９、この値は次
回の加熱に使用される。次に第４図に沸き上げ設
定温度の算出方法について説明する。 第４図において、残湯量がVrとすれば次の関
係が成立する。すなわち、給湯熱量は、貯湯タン
クから消費される熱量となるので、 Vw（Tw−Tc） ＝ηs（Vs−Vr）（Ts−Tr） ……(a) となる。ただし、 Vw：給湯量 Vs：貯湯タンク容量 Vr：貯湯タンクの残湯量 Tw：給湯温度 Ts：沸き上げ設定温度 Tc：給水温度 ηs：貯湯タンクの保温効率 一方、給湯熱量と加熱量との関係は、 （Vs−Vr）（Ts−Tc）＝ηq・Ｑ・ｈ ……(b) となる。ただし、 Ｑ：単位時間当りの加熱量 ｈ：加熱時間 ηq：加熱効率 ここで、式(a)、(b)より次式が導かれる。 Vw（Tw−Tc）＝ηs・ηq・Ｑ・ｈ ……(c) 式(b)から、沸き上げ設定温度Tsを求めると Ts＝Tc＋ηq・Ｑ・ｈ／Vs−Vr……(d) 式(c)から、給水温度Tcを求めると Tc＝Tw−ηs・ηq・Ｑ・ｈ／Vw ……(c) 式(c)を(d)に代入すると、 Ts＝Tw−ηs・ηq・Ｑ・ｈ／Vw＋ηq・Ｑ・ｈ／Vs−Vr
＝Tw＋〔１／Vs−Vr−ηs／Vw〕ηq・Ｑ・ｈ……(f) となる。この式(f)において貯湯タンク容量Vsは
一定、単位時間当りの加熱量Ｑも一定と考えら
れ、貯湯タンクの保温効率ηsと加熱効率ηqもほぼ
一定として与えられる。給湯温度Twをあらかじ
め決めておけば、沸き上げ設定温度Tsは、加熱
時間ｈ、貯湯タンクの残湯量Vr、給湯量Vwで決
まる。ここで、加熱時間ｈと貯湯タンクの残湯量
Vrは前日までの実積から来まる。給湯量Vwも実
積値であるが、沸き上げ設定温度Tsを求める場
合は、これからの給湯量Vwの予測値を使う。 実際には、次のように演算する。例えば、 給湯温度 Tw＝45℃ タンク容量 Vs＝360リツトル 加熱量 Ｑ＝4.4KW×860＝3784kcal／ｈ 貯湯タンクの保温効率 ηs＝0.9 加熱効率 ηq＝0.9 給湯量の予測値 Vw＝600リツトル とし、残湯検知センサ５からの出力信号により、
残湯量Vrが50、100、150、200リツトルと判定で
きるとすれば、式(f)から、沸き上げ設定温度Ts
と加熱時間ｈの関係は、
加熱器１の作動を貯湯タンク２内の湯温センサ３
からの出力により制御手段４で制御して、あらか
じめ設定された沸き上げ設定温度までタンク内の
湯を加熱するものであつた。この際、前記沸き上
げ設定温度は、ある温度に固定されているものが
ほとんどで、夏季等のように給湯負荷が減少する
場合には貯湯タンク内の残湯量が多く、その結果
放熱量が増大して機器効率が大幅に低下するとい
う欠点を有していた。 発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
変動する給湯負荷に対応し、所要の給湯量が得ら
れかつ、残湯量がすくなくすることで、使い勝
手、省エネルギー性の高い給湯装置を提供するこ
とを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために貯湯タンクと、前記
貯湯タンク内の水を加熱する加熱器と、前記貯湯
タンク内の湯温を検知する湯温検知手段と、前記
加熱器の加熱時間を検知する加熱時間検知手段
と、前記貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量
検知手段と、前記加熱時間と残湯量に基づいて沸
き上げ設定温度を演算するものであつて、前記加
熱時間と沸き上げ設定温度とを正比例の関係に演
算し、前記残湯量が多い場合に前記正比例の係数
を大きくし、残湯量が少ない場合に前記正比例の
係数を小さくする演算装置と、前記湯温検知手段
で検知した湯温と前記演算装置で演算された沸き
上げ設定温度に基づいて前記加熱器を制御する制
御装置とを設けたものである。 この構成によつて、残湯量および加熱時間から
給水温度を推定し、給水温度変動（季節変動）に
対応する。これは、加熱時間が同じであつたとす
れば、残湯量の多い方が水温が低かつたことが分
かる。したがつて、残湯量が多い場合に正比例係
数を大きくし、残湯量が少ない場合に正比例係数
を小さくして沸き上げ設定温度を演算する。 実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図〜第５図に用い
て説明する。第２図において貯湯タンク２、水を
加熱する電気ヒータ１、湯温を検知する湯温セン
サ３、残湯量を検知するために前記貯湯タンク２
の壁面の上下に沿つて設けた４個のセンサよりな
る残湯量センサ５、加熱時間を検知するタイマ
６、前記残湯量センサ５とタイマ６の信号により
沸き上げ設定温度を演算する演算器７、前記湯温
センサ３と前記演算部７の信号とから前記電気ヒ
ータ１を制御する制御器８が設けられている。な
お９はタンク内に水を供給する給水管、１０はタ
ンク内の湯を出湯する出湯管である。 第３図は制御方法を示すフローチヤートで、前
日の加熱時間及び残湯量に基づいてその翌日の沸
き上げ温度を決定する場合について説明する。 給湯装置が運転を開始すると、前記制御器８で
前記ヒータ１を加熱開始し１１、同時にタイマ６
をONさせる１２。この後前記湯温センサ３で前
日の加熱時間及び残湯量に基づいて決定された所
定の沸き上げ設定温度になつたかどうかの判定を
行い１３、沸き上げ設定温度であれば前記ヒータ
１の加熱を止め１４、それと同時に前記タイマ６
もOFFさせて１５、前記ヒータ１の加熱時間を
測定する１６。この後湯の使用状態に応じて給湯
され１７、その時の残湯量を前記残湯量センサ５
で検知する１８。そしてここで前記演算器７によ
つて沸き上げ設定温度を算出し１９、この値は次
回の加熱に使用される。次に第４図に沸き上げ設
定温度の算出方法について説明する。 第４図において、残湯量がVrとすれば次の関
係が成立する。すなわち、給湯熱量は、貯湯タン
クから消費される熱量となるので、 Vw（Tw−Tc） ＝ηs（Vs−Vr）（Ts−Tr） ……(a) となる。ただし、 Vw：給湯量 Vs：貯湯タンク容量 Vr：貯湯タンクの残湯量 Tw：給湯温度 Ts：沸き上げ設定温度 Tc：給水温度 ηs：貯湯タンクの保温効率 一方、給湯熱量と加熱量との関係は、 （Vs−Vr）（Ts−Tc）＝ηq・Ｑ・ｈ ……(b) となる。ただし、 Ｑ：単位時間当りの加熱量 ｈ：加熱時間 ηq：加熱効率 ここで、式(a)、(b)より次式が導かれる。 Vw（Tw−Tc）＝ηs・ηq・Ｑ・ｈ ……(c) 式(b)から、沸き上げ設定温度Tsを求めると Ts＝Tc＋ηq・Ｑ・ｈ／Vs−Vr……(d) 式(c)から、給水温度Tcを求めると Tc＝Tw−ηs・ηq・Ｑ・ｈ／Vw ……(c) 式(c)を(d)に代入すると、 Ts＝Tw−ηs・ηq・Ｑ・ｈ／Vw＋ηq・Ｑ・ｈ／Vs−Vr
＝Tw＋〔１／Vs−Vr−ηs／Vw〕ηq・Ｑ・ｈ……(f) となる。この式(f)において貯湯タンク容量Vsは
一定、単位時間当りの加熱量Ｑも一定と考えら
れ、貯湯タンクの保温効率ηsと加熱効率ηqもほぼ
一定として与えられる。給湯温度Twをあらかじ
め決めておけば、沸き上げ設定温度Tsは、加熱
時間ｈ、貯湯タンクの残湯量Vr、給湯量Vwで決
まる。ここで、加熱時間ｈと貯湯タンクの残湯量
Vrは前日までの実積から来まる。給湯量Vwも実
積値であるが、沸き上げ設定温度Tsを求める場
合は、これからの給湯量Vwの予測値を使う。 実際には、次のように演算する。例えば、 給湯温度 Tw＝45℃ タンク容量 Vs＝360リツトル 加熱量 Ｑ＝4.4KW×860＝3784kcal／ｈ 貯湯タンクの保温効率 ηs＝0.9 加熱効率 ηq＝0.9 給湯量の予測値 Vw＝600リツトル とし、残湯検知センサ５からの出力信号により、
残湯量Vrが50、100、150、200リツトルと判定で
きるとすれば、式(f)から、沸き上げ設定温度Ts
と加熱時間ｈの関係は、
【表】
となる。すなわち、沸き上げ設定温度を加熱時間
から正比例の関係で求め、残湯量が多い場合係数
を大きく、小さい場合係数を小さくするものであ
る。 これらの関係を第５図で説明する。図中、横軸
は通電時間ｈ、縦軸は沸き上げ設定温度Tsであ
る。給湯量Vwと残湯量Vrは直線20〜23の傾きを
決めるパラメータとなる。すなわち、給湯量Vw
を多く設定すると傾きは正の方に大きくなり直線
２０の方に移動し、少なければ直線２３の方に移
動する。又、残湯量Vrが多かつた場合は直線の
傾きが大きくなる。ただし、このような残湯量の
多い条件では、通電時間が短かくなるため、沸き
上げ設定温度は低く設定される。 したがつて季節による気温、給水温等の変化、
あるいは前日の使用状態による残湯量の違いによ
る給湯負荷の変化に対して、前日の加熱時間と残
湯量に基づいて沸き上げ設定温度を決定している
ため、残湯量を少なくし、エネルギーロスを少な
くすることができる。 また、演算された沸き上げ設定温度に対して、
上限と下限を設けており、沸き上げ設定温度が高
すぎることによる放熱量の増加や、湯沸等による
危険の防止と、逆に低すぎることによつてある用
途に使用不可能になつたり、使用者の不満をひき
おこすことを防いでいる。 発明の効果 以上のように本発明の給湯装置によれば、加熱
時間と残湯量によつて沸き上げ設定温度を決定し
加熱器を制御し変動する給湯負荷に対応するた
め、季節などの比較的長時間における残湯量を極
力おさえることにより放熱を防止しエネルギーロ
スを防止することができる。
から正比例の関係で求め、残湯量が多い場合係数
を大きく、小さい場合係数を小さくするものであ
る。 これらの関係を第５図で説明する。図中、横軸
は通電時間ｈ、縦軸は沸き上げ設定温度Tsであ
る。給湯量Vwと残湯量Vrは直線20〜23の傾きを
決めるパラメータとなる。すなわち、給湯量Vw
を多く設定すると傾きは正の方に大きくなり直線
２０の方に移動し、少なければ直線２３の方に移
動する。又、残湯量Vrが多かつた場合は直線の
傾きが大きくなる。ただし、このような残湯量の
多い条件では、通電時間が短かくなるため、沸き
上げ設定温度は低く設定される。 したがつて季節による気温、給水温等の変化、
あるいは前日の使用状態による残湯量の違いによ
る給湯負荷の変化に対して、前日の加熱時間と残
湯量に基づいて沸き上げ設定温度を決定している
ため、残湯量を少なくし、エネルギーロスを少な
くすることができる。 また、演算された沸き上げ設定温度に対して、
上限と下限を設けており、沸き上げ設定温度が高
すぎることによる放熱量の増加や、湯沸等による
危険の防止と、逆に低すぎることによつてある用
途に使用不可能になつたり、使用者の不満をひき
おこすことを防いでいる。 発明の効果 以上のように本発明の給湯装置によれば、加熱
時間と残湯量によつて沸き上げ設定温度を決定し
加熱器を制御し変動する給湯負荷に対応するた
め、季節などの比較的長時間における残湯量を極
力おさえることにより放熱を防止しエネルギーロ
スを防止することができる。
第１図は従来の給湯装置を示す概略構成図、第
２図は本発明の一実施例による給湯装置の概略構
成図、第３図は同装置における制御方法を示すフ
ローチヤート、第４図は同装置における演算方法
を説明する概略図、第５図は同装置における通電
時間と沸き上げ設定温度との関係図である。 １……電気ヒータ（加熱器）、２……貯湯タン
ク、３……湯温センサ（湯温検知手段）、５……
残湯量センサ（残湯量検知手段）、６……タイマ
（加熱時間検知手段）、７……演算器（演算装置）、
８……制御器（制御装置）。
２図は本発明の一実施例による給湯装置の概略構
成図、第３図は同装置における制御方法を示すフ
ローチヤート、第４図は同装置における演算方法
を説明する概略図、第５図は同装置における通電
時間と沸き上げ設定温度との関係図である。 １……電気ヒータ（加熱器）、２……貯湯タン
ク、３……湯温センサ（湯温検知手段）、５……
残湯量センサ（残湯量検知手段）、６……タイマ
（加熱時間検知手段）、７……演算器（演算装置）、
８……制御器（制御装置）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱
する加熱器と、前記貯湯タンク内の湯温を検知す
る湯温検知手段と、前記加熱器の加熱時間を検知
する加熱時間検知手段と、前記貯湯タンク内の残
湯量を検知する残湯量検知手段と、前記加熱時間
と残湯量に基づいて沸き上げ設定温度を演算する
ものであつて、前記加熱時間と沸き上げ設定温度
とを正比例の関係に演算し、前記残湯量が多い場
合に前記正比例の係数を大きくし、残湯量が少な
い場合に前記正比例の係数を小さくする演算装置
と、前記湯温検知手段で検知した湯温と前記演算
装置で演算された沸き上げ設定温度に基づいて前
記加熱器を制御する制御装置とからなる給湯装
置。 ２ 演算装置は、沸き上げ設定温度の上限値と下
限値を有し、演算された沸き上げ設定温度が前記
上限値または下限値を超える場合は、前記沸き上
げ設定温度を前記上限値または下限値に修正する
機能を有する特許請求の範囲第１項記載の給湯装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58246015A JPS60134140A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 給湯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58246015A JPS60134140A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 給湯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60134140A JPS60134140A (ja) | 1985-07-17 |
| JPH0343544B2 true JPH0343544B2 (ja) | 1991-07-02 |
Family
ID=17142187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58246015A Granted JPS60134140A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 給湯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60134140A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3214420B1 (en) | 2011-06-03 | 2018-11-14 | Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) | Controller for buffering thermal energy |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6030943A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | 貯湯式電気温水器の制御装置 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP58246015A patent/JPS60134140A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60134140A (ja) | 1985-07-17 |
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