(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク内に給水される水の水温（Ｔ1 ）を検出する第１の温度センサと、
前記第１の温度センサよりも上の領域を上下方向にｎ個の温水ブロック（Ｂ1 〜Ｂ4 ）に分けた場合の各温水ブロック間の境界位置に配置された第２〜第ｎの温度センサと、
沸上温度（Ｔ）を設定する沸上温度設定手段と、
前記第１の温度センサにより検出した水温（Ｔ1 ）と前記第２〜第ｎの温度センサにより検出した残湯温度（Ｔ2 〜Ｔn ）と前記沸上温度（Ｔ）とに基いて貯湯タンク内の湯を前記沸上温度まで沸上げるのに必要な前記電気ヒータへの通電時間（Ｈ）を演算する通電時間演算手段と、
前記通電時間（Ｈ）に基いて前記電気ヒータへの通電を制御する通電制御手段とを具備する貯湯式電気温水器の制御装置であって、
前記通電時間演算手段は、前記通電時間Ｈを、Ｈ＝（Ｔ−Ｔ1 ）×Ｋ1 ＋（Ｔ−Ｔ2 ）×Ｋ2 ＋（Ｔ−Ｔ3 ）×Ｋ3 ＋……＋（Ｔ−Ｔn ）×Ｋｎの演算式［但しＫ1 〜Ｋｎは、それぞれ第１〜第ｎの温水ブロック（Ｂ1 〜Ｂ4 ）内の水をそれぞれ１℃上昇させるのに必要な通電時間を示す係数である。）を用いて演算することを特徴とする貯湯式電気温水器の制御装置。
【請求項２】
前記第１の温度センサは前記電気ヒータによって加熱される領域内に配置されている請求項１に記載の貯湯式電気温水器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、貯湯タンク内の湯を設定した沸上温度まで沸上げるのに必要な通電時間を演算し、演算した通電時間に基いて電気ヒータへの通電を制御する貯湯式電気温水器の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貯湯式電気温水器の制御装置では、特公昭６１−２５０６２号公報に示されるように、貯湯タンク内の湯を設定した沸上温度Ｔまで沸上げるのに必要な通電時間を、給水温度センサで検出した給水水温Ｔ1 と貯湯タンクの容量Ｖとから貯えておくべき熱カロリーを演算する第１の演算器と、貯湯タンク内の残熱量を検出する温度センサからなる残熱量センサで検出した検出値（温度）Ｔ2 から残湯熱カロリーを算出する第２の演算器とを設け、第１の演算器で演算した貯えておくべき熱カロリーから第２の演算器で演算した残湯熱カロリーとの差から電気ヒータへの通電時間を第３の演算器で演算している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置において、例えば残熱量を検出する温度センサを１個設けて通電時間Ｈを演算する場合には、貯えておくべき熱カロリーＣ1 をＣ1=（Ｔ−Ｔ1 ）×Ｖの式で演算し、残湯熱カロリーＣ2 をＣ2 ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）×Ｖの式で演算し、通電時間ＨをＨ＝（Ｃ1 −Ｃ2 ）×ｋ［ｋは係数］の式で演算する。従来の装置では、貯えておくべき熱カロリーＣ1 の演算と残湯熱カロリーＣ2 の演算の両方の演算に、給水温度センサの検出値Ｔ1 を用いている。そのため経年変化等により給水温度センサの測定値に誤差が発生すると、その誤差を含む測定値が２回使用されることになり、通電時間の演算誤差が大きくなる。貯湯タンクの内部を複数の温水ブロックに分けて、これら複数の温水ブロックの残湯熱カロリーをそれぞれ（Ｔn −Ｔ1 ）×Ｖn の式［但しＴn は対応する温水ブロックの温度、Ｖn は対応する温水ブロックの容量］を用いて演算する場合には、温水ブロックの数だけ給水温度センサの測定値が使用されることになり、更に演算誤差が大きくなる問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、通電時間の演算精度の高い貯湯式電気温水器の制御装置を提供することにある。
【０００５】
本発明のより具体的な目的は、給水水温を測定する温度センサの測定値に含まれる誤差が通電時間の演算に大きな影響を与えることがない貯湯式電気温水器の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の貯湯式電気温水器の制御装置では、貯湯タンク１内に給水される水の水温Ｔ1 を検出する第１の温度センサ３ａと、第１の温度センサ３ａよりも上の領域を上下方向にｎ個の温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 に分けた場合の各温水ブロック間の境界位置に配置された第２〜第ｎの温度センサ３ｂ〜３ｄと、沸上温度Ｔを設定する沸上温度設定手段４と、第１の温度センサ３ａにより検出した水温Ｔ1 と第２〜第ｎの温度センサ３ｂ〜３ｄにより検出した残湯温度Ｔ2 〜Ｔn と沸上温度Ｔとに基いて貯湯タンク１内の湯を沸上温度まで沸上げるのに必要な電気ヒータ２への通電時間Ｈを演算する通電時間演算手段７と、通電時間Ｈに基いて電気ヒータ２への通電を制御する通電制御手段１１とを具備する。
【０００７】
本発明においては、通電時間演算手段７を第１〜第ｎの温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 の水を各温水ブロックに対応する第１〜第ｎの温度センサの検出温度Ｔ1 〜Ｔn から沸上温度Ｔまでそれぞれ沸上げるのに必要な個別通電時間Ｈ1 〜Ｈn を演算し、個別通電時間の積算時間を通電時間Ｈとして出力するように構成する。これを具体的に表現すると、通電時間演算手段７は、通電時間Ｈを、Ｈ＝（Ｔ−Ｔ1 ）×Ｋ1 ＋（Ｔ−Ｔ2 ）×Ｋ2 ＋（Ｔ−Ｔ3 ）×Ｋ3 ＋……＋（Ｔ−Ｔn ）×Ｋｎの演算式を用いて演算する。但しＫ1 〜Ｋｎは、それぞれ第１〜第ｎの温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 内の水をそれぞれ１℃上昇させるのに必要な通電時間を示す係数である。
なお第１の温度センサ３ａを電気ヒータ２によって加熱される領域内に配置する、即ち電気ヒータ２の加熱部よりも上の領域に配置すると、前日に湯が使用されない場合には、第１の温度センサ３ａは水温ではなく湯温を検出するため、通電時間の演算精度が高くなる。
【０００８】
【作用】
本発明では、従来のように貯えておくべき熱カロリーと残湯熱カロリーとの差から電気ヒータへの通電時間を演算せずに、各温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 を沸上温度まで沸上げるのに必要な個別通電時間を演算したり、各温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 内の水をそれぞれ０℃から第１〜第ｎの温度センサ３ａ〜３ｄで検出した温度Ｔ1 〜Ｔn まで沸上げるのに必要な残留通電時間Ｈrem を演算し、これらの時間に基いて電気ヒータへの通電時間を算出する。具体的には、Ｈ＝（Ｔ−Ｔ1 ）×Ｋ1 ＋（Ｔ−Ｔ2 ）×Ｋ2 ＋（Ｔ−Ｔ3 ）×Ｋ3 ＋……＋（Ｔ−Ｔn ）×Ｋｎの演算式を用いる。この演算式から分かるように、本発明によれば通電時間Ｈの演算には給水水温を測定する第１の温度センサ３ａの測定値即ち給水水温Ｔ1 は１回しか使用しない。そのため本発明によれば、給水水温を測定する第１の温度センサ３ａの測定値に誤差が含まれている場合でも、その誤差が通電時間の演算に大きな影響を及ぼすことがない。
【０００９】
【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。図１は、本発明を適用する貯湯式電気温水器の貯湯タンクの温度センサの位置関係を示す概略図である。同図において、１は貯湯タンクであり、２は電気ヒータであり、３ａ〜３ｄはサーミスタ等の感温素子を含んで構成される第１〜第４の温度センサである。本実施例では、第１の温度センサ３ａが給水口１ａから貯湯タンク１内に給水される水温Ｔ1 を検出する給水温度センサを構成している。第１の温度センサ３ａは、給水口１ａに対応する位置に配置されており、電気ヒータ２の一部（ヒータ部）２ａは第１の温度センサ３ａの取付け位置よりも少し下に位置している。電気ヒータ２の一部２ａと第１の温度センサ３ａの取付け位置との間の距離は、１１５mmに定めている。そして第２〜第４の温度センサ３ｂ〜３ｄは、第１の温度センサ３ａよりも上の領域を上下方向に４個の温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 に分けた場合の各温水ブロック間の境界位置に配置されて残湯温度を検出する残湯温度センサを構成している。なお図１においてＶ1 〜Ｖ4 は、各温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 の容量（単位はリットル）であり、Ｖ（＝Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋Ｖ3 ＋Ｖ4 ）は貯湯タンク１の全容量である。
【００１０】
図１の配置構成の貯湯式電気温水器を対象にして、本発明の制御装置の一実施例では図２の構成を採用する。図２においては、沸上温度設定手段４は、温水器本体の外装ケースまたはリモートコントローラに取付けられた調整手段によって沸上温度Ｔを任意に設定できるように構成されている。５は通電時間演算手段７で用いる係数を記憶しておく係数記憶手段であり、６は所定の演算式にしたがって演算を実行する演算装置であり、係数記憶手段５と演算装置６とにより第１の温度センサ３ａにより検出した水温Ｔ1 と第２〜第ｎの温度センサ３ｂ〜３ｄにより検出した残湯温度Ｔ2 〜Ｔn と沸上温度Ｔとに基いて貯湯タンク１内の湯を沸上温度まで沸上げるのに必要な電気ヒータ２への通電時間Ｈを演算する通電時間演算手段７が構成されている。
【００１１】
８は通電時間演算手段７により演算した通電時間Ｈを用いて通電開始時間をシフトするための通電シフト時間を計算する通電シフト時間計算手段であり、９は深夜電力時間帯等の特定電力時間帯を確定するために時間を計数するタイマであり、１０はタイマ９が特定電力時間帯を計数している間に、通電シフト時間計算手段８で計算したシフト時間から電気ヒータ２への通電を開始させる通電時間制御手段１０である。本実施例では、通電シフト時間計算手段８と、タイマ９と通電時間制御手段１０とにより、通電時間Ｈに基いて電気ヒータ２への通電を制御する通電制御手段１１が構成されている。
【００１２】
通電シフト時間計算手段８は、特定電力時間帯の終了時刻に湯が沸き上がるようにシフト時間を定めたり、特定電力時間帯における電力の平準化を図るようにシフト時間を定める。例えば深夜電力を利用する場合、タイマ９で計数する時間は４８０分であり、深夜電力時間帯の終了時刻に通電を停止する場合のシフト時間Ｈｓは、Ｈｓ＝４８０−Ｈの式により計算する。そして通電時間制御手段では、タイマ９の計数時間がシフト時間Ｈｓ以上になると即ち計数時間≧Ｈｓになると、電気ヒータ２への通電を開始する。
【００１３】
次に通電時間演算手段７における演算の一例を説明する。まず第１の例では、第１〜第４の温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 の水を各温水ブロックに対応する第１〜第４の温度センサ３ａ〜３ｄの検出温度Ｔ1 〜Ｔn から沸上温度Ｔまでそれぞれ沸上げるのに必要な個別通電時間Ｈ1 〜Ｈn を演算し、個別通電時間の積算時間を通電時間Ｈとして出力する。これを具体的に表現すると、通電時間演算手段７は、通電時間Ｈを、Ｈ＝（Ｔ−Ｔ1 ）×Ｋ1 ＋（Ｔ−Ｔ2 ）×Ｋ2 ＋（Ｔ−Ｔ3 ）×Ｋ3 ＋……＋（Ｔ−Ｔn ）×Ｋｎの演算式［以下演算式１と言う］を用いて演算する。但しＫ1 〜Ｋｎは、それぞれ第１〜第ｎの温水ブロックＢ1 〜Ｂ4 内の水をそれぞれ１℃上昇させるのに必要な通電時間を示す係数である。
【００１４】
ここで電気ヒータ２の出力をＷ（ＫＷ）、効率をμ、１ＫＷＨ＝８６０Ｋｃａｌ，１時間＝６０分とすると、Ｋ1 ＝（Ｖ1 ×６０）／（８６０×Ｗ×μ）、Ｋ2 ＝（Ｖ2 ×６０）／（８６０×Ｗ×μ）、Ｋ3 ＝（Ｖ3 ×６０）／（８６０×Ｗ×μ）となり、Ｋ4 ＝（Ｖ4 ×６０）／（８６０×Ｗ×μ）となる。これらの係数Ｋ1 〜Ｋ4 は、予め計算により求めて係数記憶手段５に記憶させておく。
【００１５】
上記演算式１を用いると、各温度センサ３ａ〜３ｄの測定値は一度しか使用しないため、温度センサの測定誤差が通電時間の演算結果に与える影響を最小のものとすることができる。
なお上記実施例では、通電制御手段１１によりシフト時間制御を行っているが、通電制御手段１１の構成は任意であり、必ずしもシフト時間制御を行う必要はない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、通電時間Ｈの演算に給水水温を測定する第１の温度センサの測定値即ち給水水温を１回しか使用しないため、給水水温を測定する第１の温度センサの測定値に誤差が含まれている場合でも、その誤差が通電時間の演算に大きな影響を及ぼすことがなく、通電時間の演算精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する貯湯式電気温水器の貯湯タンクの温度センサの位置関係を示す概略図である。
【図２】本発明の制御装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  貯湯タンク
２  電気ヒータ
３ａ〜３ｄ  第１〜第４の温度センサ
４  沸上温度設定手段
５  係数記憶手段
６  演算装置
７  通電時間演算手段
８  通電シフト時間計算手段
９  タイマ
１０  通電時間制御手段
１１  通電制御手段
【図１】
0003542841.tif 000002
【図２】
0003542841.tif 000003