JPH0776636B2 - 蓄熱式電気給湯装置の給湯温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蓄熱式電気給湯装置の給
湯温度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気温水装置には固体蓄熱体を熱源に用
いたものがある。そして、この蓄熱式電気給湯装置に
は、発熱体と、この発熱体により加熱されて熱を蓄積す
る固体蓄熱体と、この固体蓄熱体に空気を送り固体蓄熱
体から放出される熱により加熱するファンと、固体蓄熱
体から放出される熱により加熱された空気と水との間で
熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器で水が加熱され
て得られた温水を溜める貯湯タンクと、熱交換器と貯湯
タンクとの間で水を循環させる第一のポンプと、貯湯タ
ンクで溜められた温水を出す給水栓とを具備するものが
ある。

【０００３】この蓄熱式電気給湯装置では、熱交換器に
おいて、ファンにより送られてくる固体蓄熱体により加
熱された空気と、ポンプにより循環される水との間で熱
交換されて水が所定温度に加熱され、加熱された所定温
度の温水が貯湯タンクに蓄えられて給水栓から供給され
る。すなわち、熱交換器で得られた温度の温水が給水栓
から供給される。

【０００４】従来、この蓄熱式電気給湯装置において所
定の温水温度を得ようとするためには、ファンにより送
られる空気の風量が多いと熱量が増大して温水温度を上
昇させることができるという考え方に基づいて、固体蓄
熱体の温度の高低にかかわらず、ポンプによる水の流量
を一定にし、温水温度に応じた回転数でファンを回転さ
せて所定の温水温度を得るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような温
水温度制御方法であると次に述べる問題がある。すなわ
ち、実際には、固体蓄熱体の温度がある高さ（たとえば
２５０℃）以上で出力が充分大きい場合には、ファンの
回転数を増大してファンにより送る空気の風量を多くす
ると固体蓄熱体側の熱量が増大して温水温度を上昇させ
ることができるが、固体蓄熱体の温度がある高さ（たと
えば２５０℃）未満で出力が低い場合には、ファンの回
転数の増大による空気の風量の増加に比例して固体蓄熱
体側の熱量が増大せず、この結果ファンの回転数の増大
に比例して温水温度を上昇させることができない。

【０００６】これに対して従来は、前述したように固体
蓄熱体の温度がある高さ（たとえば２５０℃）未満で出
力が低い場合でも、ポンプにより水を循環しながらファ
ンを回転させて所定の温水温度を得ようとしている。す
なわち、固体蓄熱体の温度がある高さ（たとえば２５０
℃）未満で出力が低い場合場合に、ポンプにより水を循
環しながらファンを回転させている。このため、貯湯タ
ンクに溜められた温水に温度成層が形成されず、所定の
温水温度を迅速に得ることができない。

【０００７】このように従来は、固体蓄熱体の温度があ
る高さ（たとえば２５０℃）未満で出力が低い場合に
は、ファンの回転数の増大による空気の風量の増加に比
例して固体蓄熱体側の熱量が増大せず、この結果ファン
の回転数の増大に比例して温水温度を上昇させることが
できないという状況に応じたファンとポンプの運転制御
が行われていない。これでは固体蓄熱体から放出される
熱が有効に消費されす無駄に消費される。また、ファン
やポンプも所定の温水温度を得る上で有効に運転され
ず、無駄に運転されることになり大変不経済である。

【０００８】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、固体蓄熱体の温度がある高さ未満で出力が低い場合
に、この状況に応じたファンとポンプの運転制御を行
い、固体蓄熱体に貯えられた熱を有効に使って必要な温
水温度を得るとともに、ファンとポンプの運転を経済的
に行うことができる経済性が高い蓄熱式電気給湯装置の
給湯温度制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の蓄熱式電気給湯装置の給湯温度制御方法は、
発熱体と、この発熱体により加熱されて熱を蓄積する固
体蓄熱体と、この固体蓄熱体に空気を送り前記固体蓄熱
体から放出される熱により加熱するファンと、前記固体
蓄熱体から放出される熱により加熱された前記空気と水
との間で熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器で水が
加熱されて得られた温水を溜める貯湯タンクと、前記熱
交換器と前記貯湯タンクとの間で水を循環させるポンプ
と、前記貯湯タンクで溜められた温水を出す給水栓とを
具備する蓄熱式電気給湯装置において、前記固体蓄熱体
の温度がある高さ以上の場合に、前記貯湯タンクに溜め
られている温水の得ようとする温度に応じて前記フアン
の回転と前記ポンプの回転を行い、前記固体蓄熱体の温
度がある高さ未満になった時点で前記ファンおよび前記
ポンプの回転を停止し、その後、前記固体蓄熱体の温度
がある高さ未満であって前記貯湯タンクに対して給水を
行う時には、引き続き前記ファンおよび前記ポンプの回
転を停止し、前記固体蓄熱体の温度がある高さ未満であ
って前記貯湯タンクに対して給水を行なわない時には、
前記貯湯タンクに溜められている温水を撹拌しない速度
で水を循環させる範囲の回転速度でポンプを回転させる
とともに、前記ファンを前記貯湯タンクに溜められてい
る温水の得ようとする温度に応じた回転数で回転させる
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】固体蓄熱体の温度がある高さ未満の場合になっ
た時点で、ファンおよびポンプの回転を停止することに
より、貯湯タンクに溜められた温水に温度成層を形成す
ることができる。ここで、温度成層とは、貯湯タンクの
内部において温水の温度がタンク下部から上部に向けて
高くなる整然とした温度分布のことをいう。一般に貯湯
タンクにはその底部に給水が行われ、この温度成層下位
の水の温度を上昇させて行く。

【００１１】その後、固体蓄熱体の温度がある高さ未満
の場合で貯湯タンクに対して給水を行う時には、引き続
きファンおよびポンプの回転を停止することにより、貯
湯タンクに溜められた温水が撹拌されず温水の温度成層
を崩すことがない。

【００１２】あるいはその後、固体蓄熱体の温度がある
高さ未満であって貯湯タンクに対して給水を行なわない
時には、貯湯タンクに溜められている温水を撹拌しない
速度で水を循環させる範囲の回転速度でポンプを回転さ
せるとともに、ファンを貯湯タンクに溜められている温
水の得ようとする温度に応じた回転数で回転させること
により、貯湯タンクに溜められた温水が撹拌されて温度
成層を崩すということがなく、温度成層の下位の水の温
度を上昇させることができる。

【００１３】このようにして固体蓄熱体の温度がある高
さ未満で出力が低い場合には、ファンの回転数の増大に
よる空気の風量の増加に比例して固体蓄熱体側の熱量が
増大せず、この結果ファンの回転数の増大に比例して温
水温度を上昇させることができないという状況に応じ
た、適切なファンとポンプの運転制御を行う。これによ
り固体蓄熱体から放出される熱を所定の温水温度を得る
のに有効に消費し、また、ファンやポンプを所定の温水
温度を得る上で有効に運転して、無駄のない経済的な運
転を行うことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例について図１を参照して説
明する。本発明が対象とする蓄熱式電気給湯装置につい
て述べる。図１において、１はケース、２は発熱体、３
はケース１の内部に設けられ発熱体２により加熱されて
熱を蓄積する固体蓄熱体、４はこの固体蓄熱体３に空気
を送り固体蓄熱体３から放出される熱により空気を加熱
するファン、５は固体蓄熱体３から放出される熱により
加熱された空気と水との間で熱交換を行う熱交換器、６
は熱交換器５で水が加熱されて得られた温水を溜める貯
湯タンク、７は熱交換器５と貯湯タンク６を結ぶ第一の
循環路、８はこの第一の循環路７で水を循環させる第一
のポンプ、９は貯湯タンク６で溜められた温水を出す給
水栓、１０は貯湯タンク６と給水栓９とを結ぶ第二の循
環路、１１はこの第二の循環路１０で温水を循環させる
第二のポンプ、１２は制御器、１３は固体蓄熱体３の温
度を計測して計測結果を制御器１３に送る温度計、１４
は第一の循環路７を流れる温水の温度を計測して計測結
果を制御器１３に送る温度計、１５は貯湯タンクに給水
する給水路１６に設けられた流量計である。

【００１５】制御器１２は、温度計１１、温度計１３か
らの情報を受けて、ファン４、第一のポンプ８および第
二のポンプ１１の運転を制御する。貯湯タンク６に溜め
る温水の温度を制御する方法について説明する。

【００１６】ここで、固体蓄熱体３は蓄熱される温度は
２５０℃が標準で、最高６５０℃の温度の熱間で蓄積で
きるものとする。固体蓄熱体３の温度が例えば２５０℃
〜６５０℃の間は、蓄熱式電気給湯装置の出力が１００
％〜２６０％となる。この時には、熱交換器５における
固体蓄熱体３側の熱量は、固体蓄熱体３の温度とファン
４により送られる空気の風量により決定される。すなわ
ち、ファン４により送られる空気の風量が多いと熱量が
増大して温水温度を上昇させることができる。また、ま
た水側で獲得される温水温度は、熱交換器５の水入り口
での水温度と水出口での温水温度の差と水の流量との組
み合わせで決定される。

【００１７】制御器１３は、固体蓄熱体３の温度が例え
ば２５０℃〜６５０℃であると判断すると、ファン４の
回転数を制御しながら運転して、ケース１において固体
蓄熱体３に空気を送り固体蓄熱体３から放出される熱に
より空気を加熱する。また、制御器１３は第一のポンプ
８を運転して、第一の循環路７において熱交換器５と貯
湯タンク６との間で水を循環させて熱交換器５で固体蓄
熱体３から放出される熱で加熱された空気との間で熱交
換を行う。これにより水は温度上昇されて貯湯タンク６
に溜められる。制御器１３は第二のポンプ１１を運転し
て、第二の循環路１０において貯湯タンク６の温水を循
環させる。給水栓９を操作して貯湯タンク６で溜められ
た温水を第二の循環路１０から出す。

【００１８】ここで、温度計１４は第一の循環路７を循
環する水の温度を計測して、給湯温度を管理する役目を
果たす。制御器１３は、温度計１４で計測される温水の
温度が給湯管理温水温度となるように、ファン４を適当
な回転数で回転させ、固体蓄熱体３から熱を汲み出して
熱交換器５で水を加熱する。すなわち、第一のポンプ８
を運転することにより、貯湯タンク６と熱交換器５の温
水の温度が常に一定の値になるようにする。このことの
連続的な繰り返しにより給湯温度を管理する。なお、温
度計１４は貯湯タンク６の温度を直接計測しても良い。

【００１９】固体蓄熱体３の温度が例えば１００℃〜２
５０℃の間は、蓄熱式電気給湯装置の出力が４０％〜８
０％である。制御器１３は、固体蓄熱体３の温度が例え
ば１００℃〜２５０℃になった時点で、ファン４および
第一のポンプ８の回転を停止する。これにより貯湯タン
ク６において、給水路１６から貯湯タンク６に入ってく
る水と、貯湯タンク６内部に溜められている水との間で
温度成層を形成する。このことにより給湯温度は貯湯タ
ンク６内部の温水温度と同じになる。

【００２０】ここで、温度成層とは、貯湯タンクの内部
において温水の温度がタンク下部から上部に向けて高く
なる整然とした温度分布のことをいう。一般に貯湯タン
クにはその底部に給水が行われ、この温度成層下位の水
の温度を上昇させて行く。

【００２１】その後、制御器１３は貯湯タンク６に対し
て給水が行われていると判断した場合には、さらにファ
ン４および第一のポンプ８の回転を停止する。これによ
り貯湯タンク６に溜められた温水が撹拌されて温水温度
の温度成層を崩すことがない。 また、制御器１３は貯
湯タンク６に対して給水が行われていないと判断した場
合には、第二のポンプ１１の運転を停止する。また、制
御器１３は、第一の循環路７を循環する水が、貯湯タン
ク６に溜められた温水が撹拌されて温水温度の温度成層
を崩すことがない低い速度で循環するように、第一のポ
ンプ８の回転数を制御して運転する。これと同時に適当
な出力を得ることができるように回転数を制御してファ
ン４を運転する。第二のポンプ１１の運転を停止するの
は熱損失をより少なくする。

【００２２】第一のポンプ８を低速度で運転することに
より、固体蓄熱体３の温度が低下し、出力が１００％未
満でも熱交換器５での熱交換を充分行うことができる。
これは熱交換器５の熱交換能力が水の流量と熱交換器５
の水入り口での水温度と水出口での温水温度の差との積
によるためである。

【００２３】このように固体蓄熱体３の温度がある高さ
未満の場合になった時点で、第一のポンプ８の回転を停
止することにより、貯湯タンク６に溜められた温水に温
度成層を形成することができる。

【００２４】固体蓄熱体３の温度がある高さ未満の場合
で貯湯タンク６に対して給水を行う時には、ファン４お
よび第一のポンプ８の回転を停止することにより、貯湯
タンク６に溜められた温水が撹拌されて温水温度の温度
成層を崩すという事態に発生がない。

【００２５】固体蓄熱体３の温度がある高さ未満であっ
て貯湯タンク６に対して給水を行なわない時には、貯湯
タンク６に溜められている温水を撹拌しない速度で水を
循環させる範囲の回転速度で第一のポンプ８を回転させ
るとともに、ファン４を貯湯タンク６に溜められている
温水の得ようとする温度に応じた回転数で回転させるこ
とにより、貯湯タンク６に溜められた温水が撹拌されて
温度成層を崩すということがなく、この温度成層の下位
の水の温度を所定の温度に上昇させることができる。

【００２６】このようにして固体蓄熱体３の温度がある
高さ未満で出力が低い場合には、ファン４の回転数の増
大による空気の風量の増加に比例して固体蓄熱体側の熱
量が増大せず、この結果ファン４の回転数の増大に比例
して温水温度を上昇させることができないという状況に
応じた、適切なファン４と第一のポンプ８の運転制御を
行う。これにより固体蓄熱体３から放出される熱を所定
の温水温度を得るのに有効に消費し、また、ファン４や
第一のポンプ８を所定の温水温度を得る上で有効に運転
して、無駄のない経済的な運転を行うことができる。

【００２７】従って、固体蓄熱体３の温度がある高さ未
満で出力が低い場合に、この状況に応じたファン４と第
一のポンプ８の運転制御を行い、固体蓄熱体３に貯えら
れた熱を有効に使って必要な温水温度を得るとともに、
ファン４と第一のポンプ８の運転を経済的に行うことが
できる。なお、本発明は前述した実施例に限定されず、
種々変形して実施することが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の蓄熱式電気
給湯装置の給湯温度制御方法によれば、固体蓄熱体の温
度がある高さ未満の場合になった時点で、ファンおよび
ポンプの回転を停止することにより、貯湯タンクに溜め
られた温水に温度成層を形成することができる。

【００２９】その後、固体蓄熱体の温度がある高さ未満
の場合で貯湯タンクに対して給水を行う時には、ファン
およびポンプの回転を停止することにより、貯湯タンク
に溜められた温水が撹拌されて温水温度の温度成層を崩
すということがない。

【００３０】あるいはその後、固体蓄熱体の温度がある
高さ未満であって貯湯タンクに対して給水を行なわない
時には、貯湯タンクに溜められている温水を撹拌しない
速度で水を循環させる範囲の回転速度でポンプを回転さ
せるとともに、ファンを貯湯タンクに溜められている温
水の得ようとする温度に応じた回転数で回転させること
により、貯湯タンクに溜められた温水が撹拌されて温度
成層を崩すということがなく、この温度成層の下位の水
の温度を所定の温度に上昇させることができる。

【００３１】このようにして固体蓄熱体の温度がある高
さ未満で出力が低い場合には、ファンの回転数の増大に
よる空気の風量の増加に比例して固体蓄熱体側の熱量が
増大せず、この結果ファンの回転数の増大に比例して温
水温度を上昇させることができないという状況に応じ
た、適切なファンとポンプの運転制御を行う。これによ
り固体蓄熱体から放出される熱を所定の温水温度を得る
のに有効に消費し、また、ファンやポンプを所定の温水
温度を得る上で有効に運転して、無駄のない経済的な運
転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として対象とする蓄熱式電気
給湯装置を示す断面図。

【符号の説明】

２…発熱体、 ３…固体蓄熱体、 ５…熱交換器、 ６…タンク、 ８…ポンプ、 １１…ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体と、この発熱体により加熱されて
   熱を蓄積する固体蓄熱体と、この固体蓄熱体に空気を送
   り前記固体蓄熱体から放出される熱により加熱するファ
   ンと、前記固体蓄熱体から放出される熱により加熱され
   た前記空気と水との間で熱交換を行う熱交換器と、この
   熱交換器で水が加熱されて得られた温水を溜める貯湯タ
   ンクと、前記熱交換器と前記貯湯タンクとの間で水を循
   環させるポンプと、前記貯湯タンクで溜められた温水を
   出す給水栓とを具備する蓄熱式電気給湯装置において、 前記固体蓄熱体の温度がある高さ以上の場合に、前記貯
   湯タンクに溜められている温水の得ようとする温度に応
   じて前記フアンの回転と前記ポンプの回転を行い、 前記固体蓄熱体の温度がある高さ未満になった時点で前
   記ファンおよび前記ポンプの回転を停止し、 その後、前記固体蓄熱体の温度がある高さ未満であって
   前記貯湯タンクに対して給水を行う時には、引き続き前
   記ファンおよび前記ポンプの回転を停止し、 前記固体蓄熱体の温度がある高さ未満であって前記貯湯
   タンクに対して給水を行なわない時には、前記貯湯タン
   クに溜められている温水を撹拌しない速度で水を循環さ
   せる範囲の回転速度でポンプを回転させるとともに、前
   記ファンを前記貯湯タンクに溜められている温水の得よ
   うとする温度に応じた回転数で回転させることを特徴と
   する蓄熱式電気給湯装置の給湯温度制御方法。