JPH0742063Y2 - 貯湯式電気温水器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、貯湯タンク内に配置した温度センサによって
検出した水温に基づいて加熱ヒータの通電を制御する貯
湯式電気温水器に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は貯湯式電気温水器の基本構成を示しており、同
図において１は貯湯タンク、２は温度センサ、３は加熱
ヒータ、４は給湯管、５は給水管、６は通電制御装置、
７は交流電源である。給水水温を検出するのであれば、
給水管５中の水温を直接検出するように温度センサを設
ければ良いのであるが、細い給水管５に対して温度セン
サを取付けることは取付作業が面倒であり、また十分な
取付強度を得ることが難しい。また１つの温度センサで
水温の湯温の両方を測定することができれば温度センサ
の数を減らすことができるため、一般的には図示のよう
に貯湯タンク内に温度センサ２が配置されている。

温度センサ２で検出した水温に基づいて加熱ヒータ３へ
の通電を制御する通電制御装置６では、一般的に沸き上
げ温度、水温、残湯量、深夜電力供給時間等の要素を考
慮して、加熱ヒータへの通電時間または通電電気量を演
算し、演算結果に基づいて加熱ヒータへの通電を制御す
る。

［考案が解決しようとする課題］ 第３図の構成では給水水温を検出する場合、湯の使用量
がある程度多いときには、給水管５から供給される水の
層ａは温度センサ２よりも上に上昇するため、毎日給水
水温を正確に検出することが可能である。しかしながら
湯が全く使用されないか又は湯の使用量が少ない場合に
は、図示のように水の層ａが温度センサ２の取付位置よ
りも下に位置して、温度センサ２の取付位置には境界層
ｂ（湯と水とが混合されて、給水水温よりも温度が高く
湯の層ｃよりも温度が低くなっている範囲）または湯の
層ｃが位置することになる。このような状態では、温度
センサ２で給水水温を正確に測定することができないた
め、通電制御装置６での演算誤差が大きくなる。

そこで、検出水温が一定温度（例えば35℃）よりも高い
場合には、給水水温を予め設定した基準水温（例えば10
℃）とみなして、この基準水温を用いて演算を行ってい
た。しかしながらこの方法を採用した場合でも、実際の
水温が基準水温よりも高くなると、必要以上に沸き上げ
温度が高くなり、逆に実際の水温が基準温度よりも低く
なると沸き上げ温度が低くなる問題が生じ、演算誤差を
十分に小さくすることはできなかった。また前日の最低
水温を記憶手段に記憶させておき、温度センサ２によっ
て検出した検出水温が前日の最低水温よりも高い場合に
は、前日の最低水温を演算に用いることも考えられた。
しかしながらこの方法では、環境温度の変化によって水
温が上昇する場合における水温の変化分を考慮できない
ため、最初に記憶された最低水温が継続して残るため、
水温の温度上昇がある時期に演算誤差が大きくなる問題
がある。特に演算誤差による沸かし過ぎは、電力の無駄
な消費となり、省エネルギ化の大きな障害となる。

本考案の目的は、演算誤差に基づく電力の無駄な消費を
抑制できる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］ 本考案が対象とする貯湯式電気温水器は、貯湯タンク内
の下部に水温を測定する温度センサが取付けられ、該温
度センサにより検出した水温に基づいて加熱ヒータへの
通電を制御する通電制御装置を備えているものである。

本考案においては、通電制御装置に最低水温記憶手段
と、水温比較手段と、最低水温補正手段と演算手段とを
設けている。

最低水温記憶手段は、最低水温ｔを記憶するものであ
り、水温比較手段は温度センサによって検出した検出水
温t1と最低水温記憶手段に記憶されている最低水温ｔと
を比較して、検出水温t1が最低水温ｔよりも低いときに
は該検出水温t1を最低水温として最低水温記憶手段に記
憶させる。給水水温の検出動作は、適当な時期に一日少
なくとも１回行なわれる。

本考案で用いる最低水温補正手段は、一日の最初に水温
比較手段によって水温の比較が行なわれるまでに、最低
水温記憶手段に記憶されている前日の最低水温t₀に予め
定めた水温自然上昇分αを加算して求めた補正最低水温
t₀＋αを最低水温ｔとして最低水温記憶手段に記憶させ
る。ここで水温自然上昇分αは、年間を通して水温上昇
が最も大きい時期（例えば４月〜５月）の一日当たりの
平均的な温度上昇幅以上の温度とするのが好ましい。し
かしながら、地域に応じて温度上昇幅に差があるため、
水温自然上昇分αが平均的な温度上昇幅より小さくなる
こともあるが、温度補正を全くしない場合よりも演算誤
差を小さくできるので、この場合も本考案の技術的範囲
に含まれる。

なおここで「一日」とは、貯湯式電気温水器の運転サイ
クル（加熱→湯の使用→水温検出→演算→加熱）で見た
一日であり、例えば深夜電力を利用して加熱を行う場合
には、深夜電力による加熱が終了した時点から一日が始
まると考えてもよいし、最初の水温検出を行う時点から
一日が始まると考えることもできる。最低水温補正手段
による温度補正は、一日が始まってから最初に水温比較
手段によって水温の比較を行うまでに実施されればよ
い。

演算手段は、最低水温記憶手段に記憶されている最低水
温ｔに基づいて加熱ヒータへの通電のための演算を行
う。演算手段で行う演算は、熱カロリー、通電時間等の
演算であり、演算式は任意である。

［作用］ 給水水温が自然に上昇する時期で、湯の使用量が少ない
かまたは湯が全く使用されない場合には、温度センサは
境界層中の水温または湯の温度を検出することになるた
め、実際の給水水温を検出することができない。この場
合本考案では、前日の最低水温t₀に水温自然上昇分αを
加算した補正最低水温t₀＋αを最低水温記憶手段に記憶
させているので、演算手段は水温の自然上昇分を補正し
た補正最低水温を基準にして演算を行う。したがって、
前日の最低水温を基準にして演算を行う場合よりも演算
誤差を少なくすることができ、水温上昇時期における沸
かし過ぎを防止して、電力の無駄な消費を抑制すること
ができる。

給水水温が自然に下がる時期（秋、冬）で、湯の使用量
が少ないかまたは湯が全く使用されない場合には、実際
の水温よりも高い補正最低水温t₀＋αに基づいて演算が
行なわれることになる。しかしながら演算に用いる水温
が実際の水温よりも高い場合には、実際に沸き上がった
湯温が目標とする沸き上げ温度よりも下がるが、給水水
温が自然に下がる時期（秋、冬）では、湯の使用量が増
えるのが普通であり、補正最低水温がそのまま演算に使
用されることは少なく、殆ど問題はない。

湯の使用量がある程度ある場合において、温度センサの
検出水温t1が補正最低水温t₀＋αより低くなる場合に
は、実際の検出水温t1が最低水温として記憶されれるた
め、演算手段では実際の水温に基づいて正確な演算が行
なわれる。

［実施例］ 以下図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本考案の実施例の要部のブロック図を示して
おり、同図において10は最低水温記憶手段、11は水温比
較手段、12は最低水温補正手段、13は演算手段、14はタ
イマ手段、15は一日終了判定手段、16は通電制御回路で
ある。最低水温記憶手段10は、最低水温ｔを記憶するも
のであり、新たなデータが入力されるまでは、前のデー
タを保持している。なお電気温水器の始動開始時には、
温度センサ２で検出した水温が最初の最低水温として記
憶される。

水温比較手段11は、温度センサ２によって検出した検出
水温t1と最低水温記憶手段10に記憶されている最低水温
ｔとを比較して、検出水温t1が最低水温ｔよりも低いと
きには検出水温t1を最低水温として最低水温記憶手段10
に記憶させる。本実施例では、水温比較手段11に温度セ
ンサ２から定期的に検出温度のデータを読取る機能と、
水温を比較する機能と、最低水温記憶手段10のデータを
書換える機能とを持たせている。デジタル処理する場合
には、温度センサ２または水温比較手段11の一方にA/D
変換器が含まれる。温水器の使用態様によって水温検出
時期は異なるが、温度センサ２による水温の検出は、１
日に少なくとも１回行えばよい。例えば深夜電力を利用
して沸き上げる場合に、１日に１回だけ測定を行うとき
には、深夜電力通電開始直前または直後に温度センサ２
による水温の測定を実施することが好ましい。

最低水温補正手段12は、水温比較手段11によって一日の
最初に水温の比較が行なわれるまでに、最低水温記憶手
段10に記憶されている前日の最低水温t₀に予め定めた水
温自然上昇分αを加算して補正最低水温t₀＋αを求め、
この補正最低水温を最低水温ｔとして最低水温記憶手段
に記憶させる。本実施例では、水温自然上昇分αを、年
間を通して水温上昇が最も大きい時期（例えば４月〜５
月）の一日当たりの平均的な温度上昇幅より大きい温度
としている。地域によってこの温度上昇幅は異なるが、
例えば九州地方の４〜５月頃の水温の上昇幅を基準にす
ると、自然上昇分αを0.2℃〜0.3℃に設定すればよい。

温水器の設置場所によっては、設定した水温自然上昇分
αが平均的な温度上昇幅よりも小さくなることもある
が、温度補正を全くしない場合よりも演算誤差を小さく
できる。最低水温補正手段12による温度補正は、一日が
始まってから最初に水温比較手段11によって水温の比較
を行うまでに実施されればよい。本実施例では、深夜電
力の通電終了時間である午前７時を一日の始まりと考え
て、午前７間の時点で温度補正を行っている。本実施例
の最低温度補正手段12は、前日の最低温度t₀に水温自然
上昇分αを加算する演算機能と、演算結果を最低水温記
憶手段10に書込む機能とを有している。

演算手段13は、最低水温記憶手段10に記憶されている最
低水温ｔに基づいて加熱ヒータ３への通電のための演算
を行う。演算手段13で行う演算は、熱カロリー、通電時
間等の演算である。本実施例では深夜電力通電終了迄
に、所望の沸き上げ温度まで貯湯タンク内の湯を沸き上
げることができるようにするため、演算手段13は最終的
な結果としてタイマ手段14のタイマ時限を出力する。タ
イマ手段14は設定されたタイマ時限の間、通電制御回路
16を駆動させて加熱ヒータ３に通電を行なわせる。本実
施例では深夜電力の通電終了時点を一日の始まりとする
ため、タイマ手段14の出力の停止を一日終了判定手段15
によって検出している。

本実施例をマイクロコンピュータ及びその周辺機器で構
成する場合には、最低水温記憶手段10から一日終了判定
手段15までをマイクロコンピュータ及びその周辺機器に
よって構成することになる。第２図はマイクロコンピュ
ータを用いて本実施例を実施する場合のフローチャート
を示している。以下このフローチャートを用いて実施例
の動作を説明する。

深夜電力の通電終了時刻である７時になると、最低水温
補正手段12は最低温度記憶手段10に記憶されている前日
の最低水温t₀に水温自然上昇分αを加算して補正最低水
温t₀＋αを求めて、最低温度記憶手段10に記憶されてい
る前日の最低水温t₀を補正最低水温t₀＋αに変える。そ
の後、定期的に温度センサ２よって水温を検出し、検出
した水温t1を水温検出手段11で比較する。検出水温t1が
補正最低水温t₀＋αよりも低くなった場合には、検出水
温t1が最低水温として最低水温記憶手段10に記憶され
る。以後はこの記憶した検出水温t1を順次最低水温ｔと
して最低水温の検出が行なわれる。演算手段13は、最低
水温記憶手段10に記憶されている最低水温ｔに基づいて
必要な演算を行いタイマ時限を求める。

給水水温が自然に上昇する時期で、湯の使用量が少ない
かまたは湯が全く使用されない場合には、温度センサ２
は境界層中の水温を検出することになるため、水温比較
手段11の比較結果は検出水温t1＞補正最低水温t₀＋αと
なり、最低水温は補正最低水温t₀＋αのままである。そ
のため演算手段13は、水温の自然上昇分を補正した水温
（補正最低水温）を基準にして演算を行うことになる。
したがって、前日の最低水温を基準にして演算を行う場
合よりも演算誤差を少なくすることができ、水温上昇時
期における沸かし過ぎを防止して、電力の無駄な消費を
抑制することができる。

給水水温が自然に下がる時期（秋、冬）で、湯の使用量
が少ないかまたは湯が全く使用されない場合には、実際
の水温よりも高い補正最低水温t₀＋αに基づいて演算が
行なわれることになるが、この時期は湯が多く使用され
る時期であり殆ど問題はない。また湯の使用量がある程
度ある場合において、温度センサの検出水温t1が補正最
低水温t₀＋αより低くなる場合には、実際の検出水温t1
が最低水温として記憶されるため、演算手段では実際の
水温に基づいて正確な演算を行える。

本実施例のように、水温自然上昇分αを年間を通して水
温上昇が最も大きい時期の一日当たりの平均的な温度上
昇幅以上の温度としておけば、湯の使用量がある程度あ
る場合において、温度センサの検出水温t1が補正最低水
温t₀＋αより高くなることは殆どない。仮に検出水温t1
が補正最低水温t₀＋αより高くなることがあっても、全
く温度補正をせずに前日の最低温度を演算に用いる場合
に比べれば、電力の無駄な消費を抑えることができる。

［考案の効果］ 本考案によれば、前日の最低水温t₀に水温自然上昇分α
を加算した補正最低水温t₀＋αを最低水温記憶手段に記
憶させているので、水温が自然に上昇する時期において
湯の使用量が少ないかまたは湯が全く使用されない場合
には補正最低水温に基づいて演算が行なわれ、前日の最
低水温を基準にして演算を行う場合よりも演算誤差を少
なくすることができ、水温上昇時期における沸かし過ぎ
を防止することができ、結果として電力の無駄な消費を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は第１図の実施例を実施する場合のフローチャート、
第３図は貯湯式電気温水器の構成概念図である。 １…貯湯タンク、２…温度センサ、３…加熱ヒータ、４
…給湯管、５…給水管、６…通電制御装置、７…電源、
10…最低水温記憶手段、11…水温比較手段、12…最低水
温補正手段、13…演算手段、14…タイマ手段、15…一日
終了判定手段、16…通電制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】貯湯タンク内の下部に水温を測定する温度
   センサが取付けられ、該温度センサにより検出した水温
   に基づいて加熱ヒータへの通電を制御する通電制御装置
   を備えてなる貯湯式電気温水器において、 前記通電制御装置が、 最低水温ｔを記憶する最低水温記憶手段と、 前記温度センサによって検出した検出水温t1と前記最低
   水温記憶手段に記憶されている前記最低水温ｔとを比較
   して前記検出水温t1が前記最低水温ｔよりも低いときに
   は該検出水温t1を最低水温として前記最低水温記憶手段
   に記憶させる水温比較手段と、 一日の最初に前記水温比較手段によって水温の比較が行
   なわれるまでに、前記最低水温記憶手段に記憶されてい
   る前日の最低水温t₀に予め定めた水温自然上昇分αを加
   算した補正最低水温t₀＋αを前記最低水温ｔとして前記
   最低水温記憶手段に記憶させる最低水温補正手段と、 前記最低水温記憶手段に記憶されている前記最低水温に
   基づいて前記加熱ヒータへの通電のための演算を行う演
   算手段とを具備していることを特徴とする貯湯式電気温
   水器。