JPS6269063A - 天気情報入力式の太陽熱と深夜電力利用温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、翌日の天気情報から得られる太陽熱量によ
って、深夜電力を利用する電気ヒータの加熱量を制御し
て、所要の湯量を所定の温度に加熱する温水器に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来第３図に示す温水器が知られている。この温水器は
、タンク１の中間部に電気ヒータ２を設け、上端に給湯
口３、下端に給水口４を設け、更に底部に太陽熱コレク
ター５に循環するバイブロ。

７を連結し、コレクター５の下部に連結するパイプロに
ポンプ８を介在したもので、電気ヒータ２でタンク１の
電気ヒータより上部の上層部を加熱し、電気ヒータより
下部の下層部は太陽熱で加熱するようになっている。

ところで、コレクターより得られる熱は、コレクターの
材質や設備条件などによっても異なるが、一般に６０℃
程度であるとされている。しかし上述の従来の温水器に
よれば、電気ヒータで上層部を所定温度にまで沸かして
堕き、翌日下層部を太陽熱で沸かすが、太陽熱を利用す
る水量が下層部のみと限定されているため、その下層部
が６０℃にまで沸かされた以降は太陽熱の利用が極端に
少なくなるものであり、太陽熱の利用に限界がある。そ
れでは上層部の沸きあげ温度を低く設定して置き、翌日
太陽熱を充分に利用するように制御すれば、節電して所
量の湯が得られることになるが、翌日の天気が曇りであ
ったり雨の場合にはコレクターより得られる熱量が低下
し、タンク内の水が使用に耐える温度（４５℃）にも達
しない事態を起すことにもなる。従って、従来は太陽熱
を利用するといえども、補足的熱源として取扱い電気ヒ
ータによる加熱を主とするものであった。

〔発明の目的〕

この発明は、太陽熱を積極的に利用し電気ヒータを補足
的に利用するように工夫し、年間を通じ天候に左右され
ることなく必要な！）量を所定の温度で確実に得られる
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明は、天候によって太陽熱が全く得られないこと
を考慮し、タンク内の中間部と底部に電気ヒータを設け
、両ヒータに深夜電力を印加する。

また、翌日の天候によって太陽熱コレクターより得られ
る熱量を予測し、必要とする総熱量から太陽熱コレクタ
ーより得られる熱量を差し引いた熱量を電気ヒータで得
る制御手段を備えたものである。そこで必要とする総熱
量は、必要とする湯量を指示する希望湯量設定手段とタ
ンク内に有する熱量を検出する残湯熱量検出手段との出
力情報で演算する第１演算装置で得る。また太陽熱コレ
クターより得られる熱量は、天気予報に従ってコレクタ
ーよりタンク内へ吸収し得る熱量を算出する第２演算装
置で得る。更に電気ヒータで加熱すべき熱量は、第１、
第２の両演算装置の出力情報より算出する第３演算装置
で得る。以上の各演算装置を組合せ、かつ第３演算装置
の出力情報で電気ヒータへの通電を制御する電力制御装
置を組合わして構成したものである。

〔発明の実施例〕

第１図に示す如〈従来のタンク１と同様に、タンク１内
の中間部１こ電気ヒータ２を、上端に給湯口３を、下端
に給水口４をそれぞれ有し、底部に太陽熱コレクター５
しこ循環するバイブロ　、７を連結し、コレクター５の
下部に連結するバイブロにポンプ８を介在してあるが、
こつ構造に加えて、タンク１の底部に別個に電気ヒータ
９を設け、タンク１の外壁にサーミスターよりなる複数
のセンサＸ、〜ｘ、、を給水口４の近傍より高さ方向に
等間隔おきに配設したセンサ群ＩＯを付設したもので。

両電気ヒータ２，９及びセンサ群１０が制御部１１に接
続してある。また、給水口４は常時開放されており、給
湯口３より給湯するごとに、それに応じた水が注入され
、タンク１内は常に充満されているものである。

制御部１１には、入浴の有無を指示する入浴スイッチ１
２と非入浴スイッチ１３．及び全く湯を使用しない時を
指示する不用スイッチ１４を備えた使用状況スイッチ群
１５と、湯を使用する場合でも家族の人数あるいは個人
差によって使用する湯量が変るため、使用湯量を無段階
に設定される可変抵抗器よりなる湯量設定指令レバー１
６と、快晴スイッチ１７、晴スイッチ１８、晴れたり曇
りスイッチ１９、曇りスイッチ２０、雨または雪スイッ
チ２１などの天気予報指示スイッチ群２２と、太陽熱コ
レクター５の設置その他の条件情報を指示するロータリ
ースイッチよりなるコレクター情報スイッチ２３、及び
タンク内の湯量と温度をスイッチングによりデジタル表
示する表示部２４がそれぞれ付設してある。更に前記セ
ンサ群１０の個々のセンサはタンクの各高さ位置の温度
を検出すると共に、その高さ位置に応じてその高さ位置
までの湯量を指示するようになっている。

第２図に制御部１１の制御構造を示す如く、希望湯量設
定手段２５、給水温度検出手段２６、残湯熱量検出手段
２７の各出力情報■、Ｔ、、Ｑｏを第１演算装＠２８に
入力し、該装＠２８で翌日必要な電熱ｆｉｔＱを算出す
るものである。そこで、希望湯量設定手段２５は、前記
使用状況スイッチ群１５と湯量設定指令レバー１６との
指令より翌日の必要湯量■を出力する。この必要湯量Ｖ
は、タンクより給出した湯に水を加えて４５℃にした時
の使用量である。次に給水温度検出手段２６は、タンク
の最下段のセンサＸＧで給水された水の温度Ｔ０を検出
する。また残湯熱量検出手段２７は、センサ群１０から
タンク内の加熱前の残湯熱ｆｆ１Ｑ。を次式に従って演
算して出力される。Ｑ、＝（Ｘ、〜、−Ｔ、）Ｖｏ−−
＝（Ｉ）即ち、全センサｘ１〜ＸＧの各温度値の平均値
又、〜６から、　最下段のセンサＸ６の検出温度値これ
は給水温度Ｔ０であるが、このＴ。を引いた値にタンク
内の貯溜水量ｖ。を掛けたもので、■、は前述の如くセ
ンサ群１０より得られる。従って空のタンク内に所要量
の水を注入した時のＱ。はＯとなる。当然注入した水に
も温度があるが、その熱量を差し引いて残湯熱量を算出
するようになっている。

上記の各出力情報Ｖ、Ｔ、、Ｑｏを受けて算出する第１
演算装置２８は、Ｑ＝（４５℃−Ｔ、）Ｖ−Ｑ。

の式（ＩＩ）によって希望湯量に必要な総熱量Ｑを出力
するものである。尚武（ＩＩ）の中の（４５℃−丁。）
■における一Ｔ。は、使用時にタンクの湯に水（温度Ｔ
ｏ）を加えて４５℃とするものであるから、予めＴ。

をマイナス計算しておくものである。

上記の必要な加熱すべき総熱量Ｑの内容は温水器の構造
から、コレクター５より得られる太陽熱ｆｆ１Ｑよと、
中間電気ヒータ２及び底部電気ヒータ９の双方または中
間電気ヒータ２単独によって得られる熱量Ｑ２との総和
であって１本発明の目的は太陽熱を十分に利用すること
にあるから、Ｑ−Ｑ、＝Ｑ２・・・・・・（ｍ）の式か
ら得るものである。

そこで太陽熱ＪＲＱ、は第２図図示の如く、天気情＋ｆ
Ｊ設定手段２９．コレクター設備情報設定手段３０、及
び第４演算装置３３の各出力情報Ｓ、α、ηを受けて算
出する第２演算装置３１で得られる。天気情報設定手段
２９は、制御部１１の天気予報指示スイッチ群２２の信
号で各天気に応じて記憶した太陽熱の１日にｌｒｒ？に
吸収される量５ｋｃａｌを出力する。コレクター設備情
報設定手段３０は、コレクター情報スイッチ２３の選択
により、記憶されたコレクターの面積、向き、仰角など
の設備情報αを出力するものである。しかしこのαは殆
んど変られないため、固定数値として定めても良い。更
に第４演算装＠３３は太陽熱集熱効率ηを算出するもの
で、希望湯量設定手段２５と給水温度検出手段２６より
の信号でタンク内の翌日沸きあげられる湯温Ｔ２をＴ２
＝Ｖ／Ｖ。（４５℃−Ｔ、）＋Ｔ、・（ＩＶ）（式中の
Ｖ。はタンク内の容量）の式によって演算して得る沸き
あげ湯温演算手段３４と、予想される翌日の外気温を設
定してその外気温情報θを得る外気温検出手段３５と、
前記天気情報設定手段２９、及び加熱中のタンク下層部
の温度情報Ｔ□によって式（Ｖ） により求めるものである。尚、外気温情報Ｏは給水され
る水温Ｔ、より換算して得られる。更にこのη値は一定
の値として第２演算装置３１に記憶しておけば、第４演
算装＠３３が不用となる。

尚、天気情報設定手段２９は天気予報指示スイッチ群よ
り得るほかに、市販されている天気メータより翌日の天
気情報を印加しても良い。

上記の第２演算装＠３１で得た翌日吸収される太陽熱量
Ｑ工と必要とする総熱量Ｑを第３演算装置３２に入力し
、この第３演算装置３２で式■に従ってＱ、＝Ｑ−Ｑ工
・・・・・・（ＶＩ） 電熱量Ｑ２を算出し、該出力を電力制御装置３６に入力
して電気ヒータ２，９を制御する。　この電力制御装置
３６は、中間電気ヒータ２が優先してタンク上層部の湯
温か最高温（８５℃）にまで加熱され、その温度では尚
不足の場合に底部電気ヒータ９に通電して補うようにな
っている。こうして加熱中センサｘ１〜ＸＧで温度を検
出し、電気加熱ｆｆｌＱ２の指定された温度に達した時
、即ちＱ２＝０の時各ヒータへの通電を停止するもので
ある。

従って、深夜に所要の総熱量のうち翌日太陽熱から得ら
れるであろう熱量を引いた残りの熱量を電気ヒータで加
熱しておき、翌日太陽熱で所定の温度にまで上げて、必
要量の湯を供給するものである。

〔発明の効果〕

この発明による温水器によれば、翌日使用する総熱量に
必要な熱量は、タンク内の残湯熱量、翌日の太陽熱及び
電気ヒータで与えるもので、その残湯熱量と翌日得られ
る太陽熱を予測し、不足の熱量を電気ヒータによって加
えるものであるから、翌日快晴で大量の太陽熱が得られ
ることが予知される場合は、電気ヒータによる加熱量を
僅かに加えれば良いため、無駄な電力を消費する必要が
なくなり、太陽熱を最大限に利用されるものである。

また雨あるいは雪の予報を得れば、太陽熱が得られない
ことが分り、この場合は殆んど電気ヒータによらなけれ
ばならないが、希望する湯量を確実に供することが出来
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による天気情報入力式の太陽熱と深夜
電力利用温水器を示す断面図、第２図は制御部のブロッ
ク線図、第３図は従来の温水器を示す断面図である。 １・・・タンク、２．９・・・電気ヒータ、３・・・給
湯口、４・・・給水口、５・・・太陽熱コレクター、１
０・・・センサ群、１１・・・制御部、１５・・・使用
状況スイッチ群、１６・・・湯量設定指令ボタン、２２
・・・電気予報指示スイッチ群、２５・・・希望湯量設
定手段、２６・・・給水温度検出手段、２７・・・残湯
熱量検出手段、２８・・・第１演算装置、３１・・・第
２演算装置、３２・・・第３演算装置、３６・・・電力
制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）タンク内の中間部と底部に電気ヒータを備え、中間
   部電気ヒータより下部層を太陽熱コレクターと連結して
   いる温水器にあって、翌日必要とする湯量を指示する希
   望湯量設定手段、給水温度検出手段、タンク内に有する
   熱量を検出する残湯熱量検出手段の各出力情報で、希望
   湯量に必要な総熱量を算出する第１演算装置と、翌日の
   天気予報より予測される太陽熱コレクターからタンク内
   へ吸収し得る総熱量を算出する第２演算装置と、前記第
   １、第２演算装置よりの各出力情報で電気ヒータで加熱
   すべき熱量を算出する第３演算装置と、該第３演算装置
   の出力情報で電気ヒータへの通電を制御する電力制御装
   置とを備えていることを特徴とする天気情報入力式の太
   陽熱と深夜電力利用温水器。 ２）第２演算装置に、翌日の天気予報よりコレクターの
   単位面積当たりに得られる太陽熱量情報と、コレクター
   の面積、向き、仰角等の設備に従った特性情報を入力す
   ると共に、沸きあげる湯温情報、翌日の天気情報より得
   られる太陽熱情報及び翌日の外気温情報で太陽熱集熱効
   率を得る第４演算装置の出力情報を入力してある特許請
   求の範囲第１項に記載の天気情報入力式の太陽熱と深夜
   電力利用温水器。