JPS647302B2

JPS647302B2 -

Info

Publication number: JPS647302B2
Application number: JP14081183A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kubota; Kazuo Hara; Yoshikazu Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1989-02-08
Also published as: JPS6030943A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、深夜電力を利用する貯湯式電気温
水器の制御装置に関し、使用者側の湯量使用の実
績ならびに入力装置から入力される翌日の湯の沸
き上げパターンに基づいて貯湯タンク内に貯えて
おくべき所要熱量を算出するようにして、従来、
固定であつた貯湯式電気温水器の能力を使用者側
の実体に合わせて使用できるようにするととも
に、中央制御装置により複数台の貯湯式電気温水
器を平準化して制御することを目的としている。

第１図は一般的な貯湯式電気温水器の構成図
で、第２図は従来の貯湯式電気温水器の主要電気
回路図を示す。

これらの図において、１は貯湯タンク、２は給
水管、３は給湯管、４は出湯栓、５は発熱体、６
は自動温度調節器、７は電源、８は深夜電力用の
タイムスイツチで、その通電時間帯は一般には23
時から翌朝の７時までの８時間である。

次に上記構成よりなる従来例の動作を説明す
る。深夜電力の通電開始時刻になると、タイムス
イツチ８の接点が閉成して、発熱体５への通電が
開始される。そして貯湯タンク１内の湯温が85℃
になると、自動温度調節器６の接点が開成して発
熱体５への通電が停止される。その後は自動温度
調節器６の開閉により湯温が85℃に保たれ、この
ようにして毎朝貯湯量全部が85℃に沸き上つてい
る。

このように、貯湯式電気温水器では貯湯効率を
高めるため、沸き上り温度をできる限り高温に設
定し、その設定温度に達すると加熱を停止する構
造となつている。しかし、使用者は高温湯のまま
使用するのではなく、水と混合して40〜45℃前後
の混合湯として使用する。その得られる混合湯量
を求める式は次の通りである。

今、貯湯タンク容量をVt（）、貯湯タンク１
内の沸き上り温度をTo（℃）、得ようとする混合
湯の温度をTm（℃）、混ぜ合わせる水の温度（給
水温度）をTi（℃）とすると、混合湯量Vm（）
は、 Vm＝Vt×To−Ti／Tm−Ti（）で表わせる。

この算式において、給水温度Tiは季節によつ
て大きく変動する。東京では冬は５℃位から、夏
には27℃位にまで達する。このため、適温の混合
湯として得られる湯量は、冬期には少なく、夏期
には多いということになる。すなわち、沸き上り
温度Toを85℃として、給水温度Tiが５℃の時に
対して、27℃の時に得られる混合湯量Vmは1.6倍
にも達する。

一方、湯の使用量は年間ほぼ一定か、むしろ夏
期の方が低温湯で使用するため、実質的な使用量
が低下するのが一般的であり、冬期よりも夏期の
残湯量が多くなる。さらに、使用者によつては家
族数の減少などによつて定格の1/2とか、2/3とか
しか使用せず、毎日多くの湯を残す使い方をす
る。

このように、給水温度が高かつたり残湯がある
と、沸き上りも早く、高温湯を長時間使用に供さ
ないで放置することになる。

このように、不必要に高い温度の湯を長時間使
用に供さないで放置することは、貯湯タンク１か
らの自然放熱および配管内の滞留した温水の放熱
等による熱ロスが大きくなるという欠点があつ
た。また、各機が短時間で沸き上るため、深夜通
電時間の前半に負荷が集中するという問題があつ
た。

この発明は、これらの欠点を解消しようとする
もので、記憶装置に湯量の使用実績、例えば過去
数日間の使用湯量に対する使用熱量の実績をデー
タとして記憶し、このデータは毎日、その日の実
績と一番古いデータとを入れ換えることにより更
新するように、すなわち学習機能を有するように
し、このデータに基づいて所要の混合湯量が常に
得られるよう、発熱体への通電を制御することに
より、残湯量を少なくするとともに沸き上り後の
熱ロスをできるだけ排除するようにしたものであ
る。そして、この発明は複数台の貯湯式電気温水
器を中央制御装置で管理し、深夜電力供給時間帯
の全般に負荷が平準化して分布するように通電開
始時間の配分を行うようにしたものである。

第３図はこの発明の制御対象である貯湯式電気
温水器の構成を示すもので、符号１〜５，７，８
は第１図、第２図と同じものを示す。９はサーミ
スタなどの温度検出手段（以下温度センサとい
う）で、貯湯タンク１内に給水管２より給水され
た水の温度を連続的に検知するとともに、沸き上
りの湯の温度も検知するものであり、貯湯タンク
１の下部に設けてある。なお、この温度センサ９
は水の温度と湯の温度をそれぞれ検出するよう別
個に設けてもよい。１０は前記発熱体５への通電
を制御するスイツチで、後述の制御部の操作によ
り開閉される。１１は前記した制御部で、記憶装
置１２、所要熱量設定装置１３、沸き上り温度設
定装置１４、通電制御装置１５、および使用熱量
演算装置１６からなる。１７は量水器で、給水管
２に取り付けられ、貯湯タンク１から流出する湯
の流量を間接的に計測する。これには、例えば流
量に応じて回動する計量用プロペラにエンコーダ
を取り付け、流量に応じたパルス数を発生するも
のが用いられる。なお、量水器１７は給湯管３側
に設けてもよい。また、１８は入力装置である。

記憶装置１２は、使用熱量演算装置１６で演算
された使用湯量に対する使用熱量を、その過去数
日分の実績K_Gをデータとして記憶しておく。こ
のデータは、例えば10日というように固定日数と
し、常に前日分の最新データを記憶して最古のデ
ータが順次消去されていくようにする。

所要熱量設定装置１３は、例えば記憶装置１２
からその内に記憶されるデータ中（上記の例では
10日間のうち）最大値K_Gmaxを呼び出し、余裕
率を見た定数Ｃ（例えば、余裕率10％の場合は1.1
となる）を乗じて、貯湯タンク１内に貯えておく
所要熱量Ks（kcal）を、 Ks＝K_Gmax×Ｃとして算出する。

沸き上り温度設定装置１４は、所要熱量Ks
（kcal）、貯湯タンク容量Vt（）、給水温度Ti
（℃）から、沸き上り温度To（℃）を下式から求
める。

To＝Ks／Vt＋Ti 通電制御装置１５は、スイツチ１０のオン、オ
フの制御を行うもので、後述する中央制御装置の
指令でオンとし、温度センサ９が沸き上り温度
Toを検知したときオフにする。

使用熱量演算装置１６は、量水器１７による使
用湯量をｖ（）、給水温度をTi（℃）、前日の沸
き上り温度をTo（℃）とすると前日の所要熱量
K_Gを、 K_G＝ｖ×（To−Ti）として算出する。

入力装置１８は、例えば「入浴する」とか、
「入浴しない」などの翌日の湯の沸き上げパター
ンをあらかじめ用意された沸き上げパターンの中
から選択するものである。

第４図はこの発明の一実施例を示す全体構成の
ブロツク図である。この図で、１００Ａ，１００
Ｂ，……１００Ｎは上述したこの発明による貯湯
式電気温水器を示しており、制御部１１の内部は
説明に必要な沸き上り温度設定装置１４と通電制
御装置１５のみを示し、他は省略してある。２０
０は中央制御装置で、各貯湯式電気温水器１００
Ａ〜１００Ｎの沸き上り温度設定装置１４から沸
き上り温度のデータを受け、深夜電力供給時間帯
の全般に負荷が平準化して分布するように、それ
ぞれの通電開始時間の配分を行う。平準化の方法
はいろいろあるが、単純には沸き上り温度が高い
ものから順次各貯湯式電気温水器がオン、オフす
るようにすればよい。要はピークが平準化され一
様の負荷に近づくように中央制御装置２００は制
御指令を各々の通電制御装置１５に出す。

次に上記実施例の動作について第５図を参照し
て説明する。なお、第５図の(1)〜(13)は各ステツプ
を表わす。

スタートし(1)、深夜、例えば23時になるとタイ
ムスイツチ８がオンする(2)。この通電と同時に制
御が開始されると、まず、１日の湯の使用実績、
すなわち、電気温水器に深夜電力が供給されるま
でに当日の使用湯量に対する使用熱量K_Gが、使
用熱量演算装置１６によつて求められ(3)、このデ
ータが最新のデータとして記憶装置１２へ入力さ
れて、記憶装置１２にあらかじめ記憶されていた
データの中の最古のデータと入れ換えられデータ
が更新される(4)。次に、記憶装置１２から最新の
データのうち最大のものK_Gmaxを呼び出し(5)、
所要熱量設定装置１３において、K_Gmaxに余裕
率を見た定数Ｃに乗じて所要熱量Ksを設定する
(6)。また、沸き上り温度設定装置１４において、
温度センサ９によつて貯湯タンク１内の給水温度
Tiを測定し(7)、貯湯タンク容量Vtから沸き上り
温度Toを設定する(8)。

このようにして、各温水器毎に設定された沸き
上り温度Toが中央制御装置２００に入力される
と、中央制御装置２００はその沸き上り温度To
をもとに深夜電力供給時間帯の全般に亘り負荷が
平均に分布するよう各温水器の通電制御装置１５
に通電開始の信号を送る。こうして、それぞれ通
電開始の信号を受けると発熱体５への通電を開始
する(9)。そして、湯温がそれぞれ沸き上り温度
Toに達すると(10)、発熱体５への通電をオフにす
る(11)。

そして、深夜電力供給時間終了時刻、例えば７
時になると、タイムスイツチ８がオフとなり(12)、
シーケンスはストツプとなる(13)。

なお、上記の実施例では所要熱量設定装置１３
で所要熱量Ksの算出に、記憶装置１２内のデー
タ中、最大のK_Gmaxを利用したが、この他、固
定日数中の平均を用いたり、他のデータを用いて
もよい。また、制御部１１として中央処理装置
（CPU）を備えたマイクロコンピユータを用いる
ことができる。

また、上記の実施例では、各貯湯式電気温水器
が沸き上り温度の高いものから順次通電されるよ
うに制御したが、この発明はこれに限定されず、
複数台が同時に通電されてもよく、要は最終的に
できるだけ使用電力が平準化されればよい。

以上詳細に説明したように、この発明は記憶装
置に過去数日分の実績として使用湯量に対する使
用熱量の最新のデータを記憶しておき、このデー
タと入力装置から入力される翌日の湯の沸き上げ
パターンに基づいて貯湯タンク内に貯えておく所
要熱量と沸き上り温度を設定するようにしたの
で、使用者の実状に応じた湯量が毎日得られるの
で、入力装置の使用とあいまつて残湯量が少なく
なり、したがつて、沸き上り後の放熱ロスが減少
して維持費が安くなる。さらに、中央制御装置に
より複数の貯湯式電気温水器を深夜電力供給時間
帯の全般に負荷が平準化して分布するように沸き
上り温度に応じて通電開始時間の配分を行うよう
にしたので、送電効率のアツプが期待できる利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な貯湯式電気温水器の構成図、
第２図は従来の貯湯式電気温水器における主要電
気回路図、第３図はこの発明の一実施例を示す構
成図、第４図はこの発明の一実施例の全体構成を
示すブロツク図、第５図は同じくその制御フロー
チヤートである。図中、１は貯湯タンク、２は給水管、３は給湯
管、４は出湯栓、５は発熱体、７は電源、８はタ
イムスイツチ、９は温度センサ、１０はスイツ
チ、１１は制御部、１２は記憶装置、１３は所要
熱量設定装置、１４は沸き上り温度設定装置、１
５は通電制御装置、１６は使用熱量演算装置、１
７は量水器、１８は入力装置、１００Ａ〜１００
Ｎは貯湯式電気温水器、２００は中央制御装置で
ある。なお、図中の同一符号は同一または相当部
分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１深夜電力を利用して貯湯タンク内の水を加熱
する発熱体と、前記貯湯タンク内への給水温度と
沸き上り温度を検出する温度検出手段と、翌日の
湯の沸き上げパターンを入力する入力装置と、過
去数日分の使用湯量に対する使用熱量の実績をデ
ータとして記憶しておく記憶装置と、前記データ
に基づいて前記貯湯タンク内に貯えておく所要熱
量を設定する所要熱量設定装置と、前記給水温
度、所要熱量および貯湯タンク容量から沸き上り
温度を設定する沸き上り温度設定装置と、前記発
熱体への通電をオンとし前記温度検出手段で検出
した沸き上り温度が前記沸き上り温度設定装置で
設定した沸き上り温度に達した時に前記発熱体へ
の通電を停止させる通電制御装置と、使用した湯
量に対する使用熱量の実績を算出しその値を最新
のデータとして前記記憶装置へ入力して前記記憶
装置に記憶されたデータの中の最古のデータと入
れ換えてデータの更新を行わせる使用熱量演算装
置とを具備した貯湯式電気温水器の複数台を一群
とし、それぞれの貯湯式電気温水器へ供給する電
力が深夜電力供給時間帯の全般に亘つて平準化し
て分布するように沸き上げ温度に応じて通電開始
の配分を行う中央制御装置を設けたことを特徴と
する貯湯式電気温水器の制御装置。