JPH0820117B2 - 集中制御型貯湯式電気温水器 - Google Patents

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御を電力会社
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、深夜電
力時間開始後の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］ 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。特に本発明によれば、深夜
電力時間開始後の制限時刻までに制御指令が送信されて
来ない場合にだけ、自己制御指令発生手段が自己制御指
令を通電制御装置に与えるため、深夜電力時間開始後か
ら制限時刻になるまでの間に事故が復旧した場合には、
速やかに集中制御システムの回復を図ることができる。

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
って事故の回復後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10
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11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クレーム対応図
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103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
定の制御指令が入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13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ST3−１）、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ST3−２）。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ST3−３）。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ST3−4,3−５）。この例では制御指令判定手段10
2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ST3−６）。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103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ST3−8,3−９）。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ST
3−10,3−11）。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1
04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ST3−７）。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ST3−９）。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1
3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102
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の内部機能を時計を有しておら
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13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101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係数を開始す
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す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１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102
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ST4−1,4−2,4−３）。
故障の発生により、データ転送指令が来なかった場内に
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ST4−4,4−
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第１の制限時刻（前日か
らの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102に入力さ
れないときにはステップST4−１〜４−４を繰り返す
（ステップST4−６）。また深夜電力時間開始指令が第
１の制限時刻になっても制御指令判定手段102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て第２の制限時刻が設
定される（ステップST4−6,4−７）。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ST4−
８）。

第３の制限時刻までに、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ST4−
９）。ここでの第３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第３の制限時刻と決
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ST4−９）。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ST4−10）。

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、制御指令制御手段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ST4−11,4−13）。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を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ST4
−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へと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13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ST4−14）。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＋自己タイマの初期値１時間）を計数するスター
トに戻る（ステップST4−15）。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13
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］ 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、制御指令が入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。

特に本発明によれば、深夜電力時間開始後の制限時刻
までに制御指令が送信されて来ない場合にだけ、自己制
御指令発生手段が自己制御指令を通電制御装置に与える
ため、深夜電力時間開始後から制限時刻になるまでの間
に事故が復旧した場合には、速やかに集中制御システム
の回復を図ることができる。

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、事故の回復後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１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. 【請求項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、残湯量湯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、 深夜電力時間開始後の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. 【請求項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。