JPH0875252A - 電気温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用湯量に合わせて、沸き上げ湯量を自動的
に変えて、省エネルギーを図る。 【構成】 貯湯タンク１の貯留水を循環する循環手段２
と、循環される水を加熱する加熱手段３と、貯湯タンク
１の残湯量を検出する残湯量検出手段４と、沸上時間と
残湯量から使用湯量に相当する必要通電時間を演算する
必要通電時間演算手段５と、過去数日分の必要通電時間
の実績を記憶する記憶手段６と、前記記憶手段６のデー
タと現在の残湯量をもとに次の沸上に必要な沸上時間を
演算する沸上時間演算手段７と、前記沸上時間演算手段
７の演算結果をもとに循環手段２と加熱手段３を制御す
る制御手段９を備え、毎日の使用湯量に相当する必要通
電時間を過去数日分記憶し、そのデータと現在の残湯量
をもとに次の沸上時間を設定し、沸き上げるので、いつ
でも熱いお湯が使え、なおかつ省エネルギー効果も高
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式の電気温水器の
制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力需要は増加傾向にあり、昼間
と夜間では電力負荷に大きな差がある。そこで、電力負
荷の平準化を行い、電力の有効利用を図るためには、夜
間電力をいかに有効利用するかが課題となっている。夜
間電力を有効利用するために深夜電力電気温水器や時間
帯別料金制度対応電気温水器等が使用されている。電気
温水器は貯湯式であるため、深夜電力時間帯内にどれだ
けのお湯を沸かして貯めておくかが省エネルギー・経済
性の面で重要である。例えば、９０℃で３７０Ｌの貯湯
量をもつ電気温水器を使用するある家庭では、冬は１日
の使用湯量が多く９０℃で３５０Ｌ使い、夏はお湯の使
用量が減り、９０℃で２００Ｌしか使わないとする。こ
のような家庭では、冬はタンク全量（３７０Ｌ）を９０
℃で沸かせば良いが、夏はタンク全量（３７０Ｌ）を９
０℃で沸かすと１７０Ｌは残湯として残ってしまう。沸
上後１日経過した残湯は、自然放熱の結果９０℃のお湯
が冷めて８５℃〜７５℃になってしまう。この残湯は、
次の日に再び９０℃に沸き上げられるので、残湯量が多
いと沸かしなおしに要するエネルギーが多くなるという
欠点があった。

【０００３】このような欠点に対して、従来この種の電
気温水器は、特開昭６０−２３５９４６号公報に示され
るような方法で対応していた。つまり、使用熱量が少な
い場合は、沸上温度を低下させて放熱量を低減し、省エ
ネルギー効果を上げていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電気温水器では、使用熱量に応じて沸上湯温
を低下させるので、熱いお湯を使いたい場合に使えない
といった欠点があった。特に使用熱量が少ない家庭で
は、冬場でも沸上湯温が低下し、湯温が５０℃〜６０℃
のお湯しか得られない。冷めたお風呂へさし湯をして温
めようとしても、お湯がぬるいと十分に温まらない。こ
のように省エネルギーと使い勝手の両方を満足させるこ
とができなかった。

【０００５】また、旅行等でお湯を使わなかった場合
も、使用熱量が少ないと判断して、沸上温度を下げてし
まい、旅行から帰ってきた日は普段よりたくさんお湯を
使いたいにもかかわらずお湯が足らなくて使い勝手が悪
いという欠点もあった。

【０００６】本発明は上記欠点を解消し、いつでも熱い
お湯が使え、なおかつ省エネルギー効果も高い電気温水
器を提供することを第１の目的とする。

【０００７】第２の目的は、極端にお湯の使用が少ない
日があっても関係なく、使い勝手の良い電気温水器を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明の電気温水器は、貯湯タンクと、前記貯
湯タンクの貯留水を下部より取り出し上部に戻すように
循環する循環手段と、前記循環手段により循環される水
を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの残湯量を検出
する残湯量検出手段と、沸上時間と残湯量から使用湯量
に相当する必要通電時間を演算する必要通電時間演算手
段と、過去数日分の必要通電時間の実績を記憶する記憶
手段と、前記記憶手段のデータと現在の残湯量をもとに
次の沸上に必要な沸上時間を演算する沸上時間演算手段
と、前記沸上時間演算手段の演算結果をもとに循環手段
と加熱手段を制御する制御手段を備えたものである。

【０００９】上記第２の目的を達成するために本発明
は、必要通電時間演算手段で演算した結果が、所定時間
より小さければ、前記記憶手段に記憶させない必要通電
時間判別手段を設けたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成により、加熱手段で温め
たお湯を循環手段で貯湯タンク上部に貯め、毎日の使用
湯量に相当する必要通電時間を過去数日分記憶し、その
データと現在の残湯量をもとに次の沸上時間を設定し、
沸き上げるので、いつでも熱いお湯が使え、なおかつ省
エネルギー効果も高い電気温水器を提供することができ
る。

【００１１】必要通電時間判別手段が、極端にお湯の使
用が少ない日の必要通電時間を記憶手段に記憶させない
ので、実際にお湯を使った日の必要通電時間だけで沸上
時間を決定する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の電気温水器の実施例を図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施例の
電気温水器の構成図である。１は貯湯タンク、２はタン
ク下部の水を上部に戻すように循環させる循環手段、３
は循環手段２により循環される水を加熱する加熱手段で
ある。４は貯湯タンク１の壁面の所定の位置に取り付け
た複数のサーミスタからなる残湯量検出手段である。例
えばタンク上部から５０Ｌの残湯量の位置と１００Ｌの
残湯量の位置に設ける。５は沸上時間と残湯量から使用
湯量に相当する必要通電時間を演算する必要通電時間演
算手段、６は過去数日分（例えば７日間）の必要通電時
間の実績を記憶する記憶手段、７は記憶手段６のデータ
と現在の残湯量をもとに次の沸上に必要な沸上時間を演
算する沸上時間演算手段、８は加熱手段３で加熱された
お湯の温度を検出するサーミスタからなる沸上温度検出
手段、９は沸上時間演算手段７の演算結果と沸上温度検
出手段８で検出した温度をもとに循環手段２と加熱手段
３を制御する制御手段、１０は必要通電時間演算手段５
で演算した結果が、ある一定時間より小さければ、記憶
手段６に記憶させない必要通電時間判別手段である。

【００１３】このように構成された本発明の第１の実施
例の動作を説明する。沸き上げを始めるときは、制御手
段９が循環手段２と加熱手段３を動作させる。沸上温度
検出手段８が加熱手段３で加熱されたお湯の温度を検出
し、制御手段９は、検出された沸上温度が沸上設定温度
（例えば９０℃）より低ければ、循環手段２で循環する
水の流量を少なくし、沸上温度を高くする。制御手段９
は、検出された沸上温度が沸上設定温度（例えば９０
℃）より高ければ、循環手段２で循環する水の流量を多
くし、沸上温度を低くする。このようにして、加熱手段
３で加熱され、９０℃に沸き上がったお湯が、循環手段
２によって貯湯タンク１の上部から貯湯タンクに貯めれ
る。

【００１４】加熱手段３のヒータ容量をＨ（ｋＷ）、加
熱手段３に通電する時間をｔ（ｈ）、水温をＴｗ
（℃）、沸上設定温度Ｔｓ（℃）、沸上効率をＫとする
と、沸上湯量Ｗ（Ｌ）は、 Ｗ＝８６０×Ｋ×Ｈ×ｔ／（Ｔｓ−Ｔｗ） よって、加熱手段３に通電する時間（以下、必要沸上時
間と呼ぶ）を制御すれば、沸上湯量を制御することがで
きる。

【００１５】図２は、本発明の第１の実施例の電気温水
器の制御フローチャートである。ステップ１１で夜間時
間帯の開始を検知するとステップ１２へ進み、現在の残
湯量検出手段４が残湯量ＶＺ１を検出する。ステップ１
３では、前日の残湯量ＶＺ２と前日の沸き上げ時間Ｔ１
を記憶手段６から読み出す。例えば、ＶＺ２＝５０Ｌと
し、Ｔ１＝５ｈとする。

【００１６】ステップ１４では、必要通電時間演算手段
５が今日のお湯の使用量に相当する必要通電時間Ｔ０を
演算する。今日のお湯の使用量ＶＵは、ＶＵ＝前日の残
湯量＋前日の沸き上げ湯量−今日の残湯量である。ここ
で、使用湯量を加熱手段３の通電時間に換算する。前日
の沸き上げ湯量は前日の沸き上げ時間Ｔ１と等しい。前
日の残湯量ＶＺ２は、例えば５０Ｌとすると、水温２０
℃沸き上げ温度９０℃では、 （５０Ｌ×（９０℃−２０℃））／（４．４ｋＷ×８６
０×０．９）＝１．０３ｈ＝約１時間 となり、約１時間の通電時間に相当する。また、今日の
残湯量ＶＺ１を１００Ｌとすると、 （１００Ｌ×（９０℃−２０℃））／（４．４ｋＷ×８
６０×０．９）＝２．０６ｈ＝約２時間 となり、約２時間の通電時間に相当する。

【００１７】よって、必要通電時間演算手段５は、今日
のお湯の使用量に相当する必要通電時間Ｔ０を、 Ｔ０＝前日の残湯量相当時間＋前日の沸上時間−今日の
残湯量相当時間 ＝１ｈ＋５ｈ−２ｈ＝４ｈ と演算する。すなわち、今日のお湯の使用量を沸き上げ
るには、加熱手段３への通電を４時間おこなえば良い。

【００１８】ステップ１５では、必要通電時間判別手段
１０が必要通電時間Ｔ０と所定時間Ｔｍｉｎを比較す
る。所定時間Ｔｍｉｎは、これ以下の必要通電時間であ
れば、次回の沸上時間の演算に用いても不適切であると
する時間である。例えば、旅行に出かけてお湯を使用し
なかった日の沸上時間を、お湯を使用する通常の沸上に
適用することは不適切である。例えば、貯湯タンク１の
容量が３７０Ｌ、加熱手段３のヒータ容量が４．４ｋＷ
の場合において、貯湯タンク１の全量を沸き上げて一日
お湯を使わずに１５Ｋ湯温が低下した場合には、湯温の
低下分を沸かし直すために、 ３７０Ｌ×１５Ｋ／（４．４ｋＷ×８６０×０．９）＝
１．６３ｈ １．６２時間が必要である。よって、極端な少量使用も
考えて、例えばＴｍｉｎを３時間に設定する。今回、必
要通電時間Ｔ０が４時間なのでステップ１６へ進み、こ
のデータを記憶手段６に記憶させる。必要通電時間Ｔ０
がＴｍｉｎ＝３時間未満であれば、このデータは記憶手
段６に記憶させずに、ステップ１７に進む。

【００１９】ステップ１７では、記憶手段６に記憶され
ている過去７日分の必要通電時間の最大値ＴＭ、例えば
５時間、を読み出す。次にステップ１８で次の沸き上げ
に必要な沸上時間ＴＴを演算する。ＴＴは、必要通電時
間の最大値ＴＭと現在の残湯量相当分の通電時間ＴＺ
（残湯量１００Ｌの場合、２時間）と余裕時間Ｃによ
り、ＴＴ＝ＴＭ−ＴＺ＋Ｃ。

【００２０】余裕時間Ｃは、明日、必要通電時間の最大
値ＴＭ以上のお湯を使うかも知れないので、その余裕で
ある。例えば、余裕を５０Ｌとするならば、余裕時間は
１時間である。すなわち、沸上時間ＴＴは、 ＴＴ＝５ｈ−２ｈ＋１ｈ＝４ｈ ４時間で十分であるという演算結果が得られる。

【００２１】次に、ステップ１９では、夜間時間帯の後
半に沸き上げて、放熱ロスを抑えるように時間経過を待
っている。今回は、沸上時間が４時間であるので、夜間
時間帯の８時間に対して、４時間の経過を待ってから沸
き上げを開始すれば、ちょうど夜間時間帯の終了時に、
沸き上げを完了する事ができる。

【００２２】（８−ＴＴ）時間の経過の後に、ステップ
２０で制御手段９が循環手段２と加熱手段３を作動させ
て、沸き上げを開始する。ステップ２１で沸き上げ時間
の計測を開始し、ステップ２２で沸き上げ時間ＴＴが経
過したか否かを判別する。ＴＴ時間経過すればステップ
２４へ進み沸き上げを終了させる。ＴＴ時間経過するま
では、ステップ２３へ進み、貯湯タンク１の全量が沸き
上がっているかを判別する。貯湯タンク１の全量が沸き
上がった場合もステップ２４へ進み、沸き上げを終了さ
せる。

【００２３】ステップ２５では、今回の沸上時間を記憶
手段６に記憶させる。ステップ２６で、夜間時間帯の終
了である。

【００２４】また、記憶手段６は過去７日間の必要通電
時間を記憶するが、電気温水器設置時の初期値は８時間
に設定しておく。なぜならば、通常の深夜電力通電時間
が８時間であり、貯湯タンク１の容量が３７０Ｌで加熱
手段３のヒータ容量が４．４ｋＷであれば、８時間でほ
ぼ貯湯タンク全量を沸かすことができるからである。

【００２５】記憶手段６の初期値を８時間にすることに
よって、設置後の７日間はタンク全量を沸き上げること
となり、湯切れを起こす心配がない。設置後８日目から
は、過去７日間の必要通電時間のデータが記憶手段６に
記憶されているので、使用湯量に応じた湯量だけ沸き上
げることになる。

【００２６】以上のように、本発明の電気温水器によれ
ば、過去７日分の使用湯量に相当する必要通電時間の最
大値と現在の残湯量をもとに今回の沸上時間を決定する
ので、使用湯量に応じた湯量を沸かすことができる。つ
まり、季節による気温、給水温度の変化や、お湯の使用
状態の変化などに対応して沸上湯量を変えることが可能
となり、残湯量が減り、放熱によるエネルギーロスを低
減することができる。しかも、沸上湯温は使用湯量に関
わらず、一定にできるので使い勝手がよい。

【００２７】また、残湯検出手段４を貯湯タンク１の上
部から下部まで均等に設けて、沸き上げたときの湯量と
使用後の残湯量の差から使用湯量を検出するのではな
く、貯湯タンク１の上部に設けた残湯検出手段４によっ
て検出した前日の残湯量と沸上時間と今日の残湯量から
使用湯量に相当する必要通電時間を演算するので、残湯
検出手段４を簡単な構成にでき、コストダウンが可能で
ある。

【００２８】また、必要通電時間判別手段１０を設けた
ことにより、お湯を使っていない場合や、極端に使用湯
量が少ない場合に、その時の必要通電時間を記憶手段６
に記憶させないので、旅行に出かけて帰ってきた後な
ど、沸上湯量が少なくなってしまうことはなく、使い勝
手がよい。

【００２９】また、記憶手段６の初期値を８時間にする
ことによって、設置後の７日間はタンク全量を沸き上げ
ることとなり、湯切れを起こす心配がなく、使い勝手が
よい。

【００３０】なお、記憶手段６には過去７日間のデータ
を記憶させたが、生活パターンに合わせて、設定すれば
良い。

【００３１】なお、記憶手段６に記憶されている必要通
電時間の最大値をもとに沸上時間を演算したが、お湯の
使われ方や余裕時間Ｃの設定や、昼間に足らない分を沸
かす場合など、必要通電時間の最大値でなくても、例え
ば平均値等でもよい。

【００３２】なお、余裕時間Ｃは１時間でなくても、お
湯の使用状況によって適当な時間であれば良いことは言
うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように、本発明
の電気温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの貯留
水を下部より取り出し上部に戻すように循環する循環手
段と、前記循環手段により循環される水を加熱する加熱
手段と、前記貯湯タンクの残湯量を検出する残湯量検出
手段と、沸上時間と残湯量から使用湯量に相当する必要
通電時間を演算する必要通電時間演算手段と、過去数日
分の必要通電時間の実績を記憶する記憶手段と、前記記
憶手段のデータと現在の残湯量をもとに次の沸上に必要
な沸上時間を演算する沸上時間演算手段と、前記沸上時
間演算手段の演算結果をもとに循環手段と加熱手段を制
御する制御手段を備えたことにより、過去数日分の使用
湯量に相当する必要通電時間の最大値と現在の残湯量を
もとに今回の沸上時間を決定するので、使用湯量に応じ
た湯量を沸かすことができる。つまり、季節による気
温、給水温度の変化や、お湯の使用状態の変化などに対
応して沸上湯量を変えることが可能となり、残湯量が減
り、放熱によるエネルギーロスを低減することができ
る。

【００３４】しかも、沸上湯温は使用湯量に関わらず、
一定にできるので使い勝手がよい。また、残湯検出手段
を貯湯タンクの上部から下部まで均等に設けて、沸き上
げたときの湯量と使用後の残湯量の差から使用湯量を検
出するのではなく、貯湯タンクの上部に設けた残湯検出
手段によって検出した前日の残湯量と沸上時間と今日の
残湯量から使用湯量に相当する必要通電時間を演算する
ので、残湯検出手段を簡単な構成にでき、コストダウン
が可能である。

【００３５】次に、必要通電時間演算手段で演算した結
果が、所定時間より小さければ、前記記憶手段に記憶さ
せない必要通電時間判別手段を設けたことにより、お湯
を使っていない場合や、極端に使用湯量が少ない場合
に、その時の必要通電時間を記憶手段に記憶させないの
で、旅行に出かけて帰ってきた後など、沸上湯量が少な
くなってしまうことはなく、使い勝手がよい。

【００３６】さらに、記憶手段の初期値は、貯湯タンク
の容量全部を沸き上げることができる時間としたことに
より、設置後の数日間はタンク全量を沸き上げることと
なり、湯切れを起こす心配がなく、使い勝手がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電気温水器の構成図

【図２】同実施例の制御フローチャート

【符号の説明】

１ 貯湯タンク ２ 循環手段 ３ 加熱手段 ４ 残湯検出手段 ５ 必要通電時間演算手段 ６ 記憶手段 ７ 沸上時間演算手段 ９ 制御手段 １０ 必要通電時間判別手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯タンクと、前記貯湯タンクの貯留水
   を下部より取り出し上部に戻すように循環する循環手段
   と、前記循環手段により循環される水を加熱する加熱手
   段と、前記貯湯タンクの残湯量を検出する残湯量検出手
   段と、沸上時間と残湯量から使用湯量に相当する必要通
   電時間を演算する必要通電時間演算手段と、過去数日分
   の必要通電時間の実績を記憶する記憶手段と、前記記憶
   手段のデータと現在の残湯量をもとに次の沸上に必要な
   沸上時間を演算する沸上時間演算手段と、前記沸上時間
   演算手段の演算結果をもとに循環手段と加熱手段を制御
   する制御手段を備えた電気温水器。
2. 【請求項２】 必要通電時間演算手段で演算した結果
   が、所定時間より小さければ、前記記憶手段に記憶させ
   ない必要通電時間判別手段を設けた請求項１記載の電気
   温水器。