JPS586855B2 - 電気温水器装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気温水器の改良に関するものである。

最近は深夜電力を利用した電気温水器が用いられており
、この種の電気温水器のうち、食器洗いや浴槽への給湯
等のように、温水タンク内の湯温よりも低い略一定した
湯温で給湯するために使用する電気温水器にあっては、
使用時に温水タンクから供給される湯に水を混合して、
温水タンク内の湯温より低い略一定した温度の湯が所定
量得られるように温水タンクの容量と貯湯温度とが設定
されている。

しかしながら従来のこの種の温水器では、水温が低い冬
期における最大必要熱量に見合うように貯湯温度が８０
℃乃至９０℃に設定されていたため、水温が高くなる夏
期においてはタンク内の湯の全量を使い切ることがない
。

従って貯湯温度を高く設定しておくと、貯湯温度と外気
温との差が大きくなるためタンクを通して外部に放散さ
れる熱量が多くなり、無駄なエネルギーが消費される欠
点があった。

本発明の目的は、温水タンクから供給される湯に混合す
る水の温度に関連させて、貯湯温度を制御するようにし
て上記の欠点を解消した電気温水器装置を提案すること
にある。

以下図示の実施例により本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る節電型電気温水器装置の一実施例
を示したもので、同図において１は温水タンク、２は温
水タンク１を保温するようにタンクの外面を覆う保温材
、３は温水タンクの底部附近に位置するようにしてタン
クの側壁に取付けられたヒータである。

４は温水タンク１内の湯温を検出するための湯温検知素
子で、ヒータ３の上方にヒータに近接して配置されてい
る。

また５は温水タンク１の底部からタンク内に給水すると
ともに温水タンク１から供給される湯に混合する水を給
水する給水管、６は温水タンク１の上部に取付けられた
給湯管で、給水管５および給湯管６にはそれぞれ水用蛇
口７ａ、湯用蛇口７ｂが取付けられている。

８は温水タンク１及び水用蛇口７ａに供給する水の温度
に応じて湯温をコントロールす？湯温コントローラで、
前記湯温検知素子４と給水管５内に設置されて水の温度
を検出する水温検知素子９とから入力信号を得て前記ヒ
ータ３の通電をコントロールするものである。

なお１０は深夜電力の通電時間を制限するタイムスイッ
チである。

このような構成において、第２図に示すように温水タン
ク１の貯湯量を■亘八この貯湯温度ｅｔクＱ、給水温度
（給水管内の水の温度）をθｓ（℃）とし、貯湯量Ｖ
ｔ （ｌ）の湯と温度θｓＣＱの水を適量混合して得ら
れる給湯量をＶｏ（ｌ）、この給湯温度をθｏ（Ｑとす
ると次式が成立する。

Ｖｔ・θｔ十（Ｖｏ−Ｖｔ）・θｓ＝Ｖｏ・θ０ ・・
・・・・（１）Ｖｏ Ｖ ｏ −Ｖ ｔ （１）式より、θｔ −θ０−θＳ ・・・・・・
（２）ｖｔ ｖｔ 上式のＶｏ−Ｖｔは混合水の量に相当する。

ここでＶｔは定数であり、またＶｏ及びθ０は季節と場
合により若干変動するが巨視的には略一定しており定数
と考えることができるので、θＳとθｔを灸出して（２
）式を満足したときにヒータ３への通電を停止するよう
に湯温コントローラ８を構成しておけば、水の温度θＳ
に応じた必要最小限の貯湯温度を得ることができ、不必
要に高い温度で貯湯する無駄を防ぐことができる。

一例として、Ｖ ｏ ＝ ４００Ａ！、θｏ−４５℃、
Ｖｔ＝２００＃とすると、（２）式より、θｔ−９０−
θＳ ・・・・・・（３）とな
る。

この場合の水の温度θＳと貯湯温度θｔのの関係を図示
すると第３図のようになり、水の温度θＳが高くなる程
貯湯温度を低くできることが判る。

水温θＳは一般に四季を通じて５℃〜３０℃の範囲にあ
るが、夏季において水温が例えば２５℃であったとする
とθｔ−６５℃となり、貯湯温度を８０°Ｃ〜９０℃に
設定していた従来の場合に比べて貯湯温度と外気温との
差が大巾に少なくなる。

したがって貯湯時の放熱量を従来より少なくすることが
でき、不必要な電気エネルギーを消費しないことと相俟
って大巾にニネルギーの節約を図ることができる。

以上の説明では、必要給湯量Ｖｏを一定としたが、必要
湯量が季節により変化するとしても同様に（２）式を用
いることができる。

例えばＶｏ＝４００ｌの代りにＶｏ＝３００ｌとすると
、（３）式は、θｔ＝６ ７．５−０．５θＳ
・・・・・・（３γとなり、湯温コント
ローラ８に必要湯量の切替スイッチを設けておくことに
より必要湯量に見合つた湯温の制御を行なうことができ
る。

同様に給湯温度θ０を変更し得るように構成することも
可能である。

なお、温水タンク（りの貯湯量（Ｖｔ ）に比べて必要
給湯量Ｖｏが少ない場合．には、前述の（２）式に代え
て次式が適用される。

θｔ ＶＯθｏＶｏ−Ｋ．−Ｖｔθｓ −・・−（
２１Ｋ−Ｖｔ Ｋ−Ｖｔ ここでＫは大略Ｖ ｏ／Ｖ ｔの比に基づいて定められ
る定数であり、１＞Ｋ＞０なる値をもつものである。

一例として、■ｏ−１００ｌ、θＯ−４５°Ｃ、Ｖｔ＝
２００ｌ，Ｋ＝０．２５とすると、（２）式よりθｔ＝
９０−θＳとなり、（３）式と同じになる。

この場合はタンク（１）より５０ｌの湯が給湯され水と
混合されて１００ｌの給湯量となるのである。

なお、一回の必要給湯量Ｖｏがタンク（１）の貯湯量ｖ
ｔを大幅に越えるような場合には、タンク（１）内の貯
湯を使い切った状態となり供給能力を越えた給湯は不能
となる。

そこで、一回に必要とする最大給湯量を想定してタンク
（１）の容量を定めておけばよい。

第４図を参照すると、（３）式に従って湯温を制御する
湯温コントローラの構成例が示してある。

同図においてｅは交流電源で、この電源の両端にはスイ
ッチＳＷとリレーの常間接点ＣＲ１ａを介して電気ヒー
ク３が接続されている。

電源ｅにはまたスイッチＳＷを介して変圧器Ｔ１が接続
され、変圧器Ｔ１の出力は整流器Ｄ１とコンデンサＣ１
と抵抗Ｒ１とツエナーダイオードＺＤ１からなる定電圧
整流回路に印加されている。

ツエナーダイオードＺＤ１の両端の電圧は常開接点ＣＲ
１ａを付勢するリレーコイルＣＲ１を介してトランジス
タＴＲ，のコレクタエミツタ間に印加されトランジスタ
ＴＲ１のコレクタとツエナダイオードＺＤ１とリレーコ
イルＣＲ１の接続点との間にアノードをトランジスタＴ
Ｒ１側にしてダイオードＤ２が接続されている。

またツエナーダイオードＺＤ１のカソード及びアノード
がそれぞれ抵抗Ｒ２及びＲ３を介してトランジスタＴＲ
２のコレクタ及びエミツタに接続され、トランジスタＴ
Ｒ２のエミツタはツエナダイオードＺＤ２と抵抗Ｒ４の
直列回路を介してトランジスタＴＲ，のベースに接続さ
れている。

トランジスタＴＲ２のコレクタ及びベースにはそれぞれ
トランジスタＴＲ３のコレクク及びエミツクが接続され
、トランジスタＴＲ３のベースとツエナーダイオードＺ
Ｄ，のカソードとの間に湯温検知素子４としての温度正
特性抵抗体Ｐｒ１と水温検知素子９としての温度正特性
抵抗体Ｐｒ２が直列に接続されていてこの温度正特性抵
抗体は例えば銅又は白金による巻線抵抗体等の温度と抵
抗とが直線的に変化するものを用いる。

またトランジスタＴＲ３のベースとツエナダイオードＺ
Ｄ，のアノードとの間には可変抵抗器Ｒ，が接続されて
いる。

第４図に示した回路において温度正特性抵抗体Ｐｒ，及
び．Ｐ ｒ２の直列回路の両端電圧ｅ１、可変抵抗器Ｒ
５の両端電圧をｅ２とすると、ｅ１〈ｅ２のときツエナ
ーダイオードＺＤ２が導通してスイッチング用トランジ
スタＴＲがオンとなり、ｅ１〉ｅ２のときツエナーダイ
オードＺＤ２が不導通となってスイッチング用トランジ
スタＴＲ１がオフとなる。

スイッチング用トランジスタＴＲ１がオンになると、リ
レーコイルＣＲ，に電流が流れてリレー接点ＣＲ１ａが
閉じる。

したがって、貯湯温度θｔが上昇してθｔと水温θＳと
の和が（３）式を満足したときに０１〉ｅ２になるよう
に各温度正特性低抗体の抵抗値及び可変抵抗器Ｒ５の抵
抗値を設定しておけば（３）式に従って湯温を制御する
ことができる。

第５図は本発明に係る節電型電気温水器装置の他の実施
例を示す概略構成図で、第１図との差違は太陽熱温水器
を組合せたところにある。

すなわち同図においてヒータ３は温水タンク１内の中間
部の適当な位置に配置され、これに伴なって湯温検知素
子４はヒータ３の上部の近接したところに配置されてい
る。

この場合、ヒータ３より上部の熱量が１日の湯の消費量
を満すようにタンクの容量が設定されている。

１１は太陽熱温水器で、上下の通水管１ ２ ． １
２’を通じて前記ヒータ３より下部の温水タンク１に連
絡されている。

また１３は通水管１′２′の途中に配置されたポンプ１
４の運転を制御するコントローラで、太陽熱温水器内に
配置された太陽熱検知素子１５の検知信号を入力信号と
して動作するものである。

このようにすると、温水タンク１のヒータ３より上部の
水は湯温コントローラ８により一定温度まで深夜電力を
使って沸される。

また翌日太陽熱を利用できる状況になると、これを太陽
熱検知素子１５が検知してコントローラ１３がポンプ１
４を動作させ、ヒータ３より下部の水を温水タンク１一
通水管１２一太陽熱温水器１１一通水管１２一温水タン
ク１の経路で循環させてヒータ３より下部の水を温める
。

夕方または夜間の湯の消費時にヒータ３より上部の湯が
消費されると、太陽熱温水器により温められた湯が給水
圧によってヒータ３より上部に押上げられ、深夜電力通
電時間になるとヒータ３により更に昇温される。

このように太陽熱により温められた水を深夜電力により
更に加熱するようにすると、電力消費量を著しく節減で
きる。

尚この実施例における湯温コントローラ８の動作は第１
図の場合と同様である。

以上のように本発明によれば、給水される水の温度と、
温水タンク内の貯湯の温度とそれぞれ検出し両検出温度
に関連させてヒータへの通電を制御するようにしたので
、必要最小限の電気エネルギーにより所定温度の必要湯
量をまかなうことができ、エネルギーの大巾な節減を図
ることができる利点がある。

特に給水温度が高い夏期においては温水タンク内の貯湯
温度を従来よりもかなり低下させ得るので外気温と貯湯
温度との差が少なくなり、貯湯時の放熱を抑制すること
ができる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明の温水器装置の動作を説明するための説明図、第
３図は給水温度と貯湯温度の関係の一例を示す線図、第
４図及び第５図はそれぞれ本発明の他の異なる実施例を
示す概略構成図である。 １・・・・・・温水タンク、３・・・・・ヒータ、４・
・・・・・湯温検知素子、５・・・・・・給水管、６・
・・・・・給湯管、８・・・・・・湯温コントローラ、
９・・・・・・水温検知素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 温水タンク内に給水した水を電気ヒータにより加熱
   して貯湯し、温水の使用時には前記タンクから給湯した
   湯を水と混合して前記タンク内の湯の温度よりも低い略
   一定した温度の湯を得るようにした電気温水器装置にお
   いて、前記温水タンク内の湯の温度（θｔ）を検出する
   湯温検知素子と、前記温水タンクに給水される水の温度
   （θＳ）を検出する水温検知素子と、前記湯温検知素子
   及び水温検知素子の両検出信号に基づいて前記電気ヒー
   タへの通電を制御する湯温コントローラとを具備し、前
   記湯温コントローラは前記水の温度（θＳ）が底い場合
   には前記温水タンク内に貯湯される湯の温度（θｔ）を
   高くし前記水の温度（θＳ）が高い場合には前記温水タ
   ンク内に貯湯される湯の温度（θｔ）を低くするように
   前記水の温度（θＳ）に関連させて前記電気ヒータへの
   通電を制御するように構成したことを特徴とする電気温
   水器装置。