JP2007071444A

JP2007071444A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2007071444A
Application number: JP2005258517A
Authority: JP
Inventors: Yuji Murakami; 裕治村上; Yoshikazu Iguma; 嘉一猪熊; Hisashi Karasawa; 久唐沢
Original assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】停電発生時に配管内の水が凍結しても、停電復帰後に、各サーミスタを設置した配管の箇所より融解が遅い配管の箇所でも確実に融解できる給湯装置を提供する。
【解決手段】通常時、サーミスタ65，67，69の検知する温度が通電動作温度以下で凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eに通電し、断電動作温度以上で凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eを断電する。停電発生後の電源再投入時、外気温に応じて設定された強制通電時間は凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eへの通電を継続する。停電発生時に配管61内の水が凍結しても、停電復帰後に、各サーミスタ65，67，69を設置した配管61の箇所より融解が遅い配管61の箇所でも確実に融解させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、凍結防止ヒータを備えた給湯装置に関する。

従来、ヒートポンプやヒータなどで沸き上げた湯を貯湯タンクに貯湯し、この貯湯タンクの湯を給湯する給湯装置では、屋外に設置される給湯装置本体の内部に貯湯タンクやこの給湯タンクに給水する給水配管および貯湯タンクの湯を給湯する給湯配管などの配管が設置される。

このような給湯装置を冬季に外気温が水の凍結温度以下に低下する地域などで使用する場合、各配管内の水が凍結するおそれがあるため、配管に複数箇所に複数の凍結防止ヒータを設置し、外気温が凍結のおそれのある温度以下に低下したら複数の凍結防止ヒータに通電することにより、配管内の水の凍結を防止し、また、外気温が凍結のおそれのある温度より高い所定の温度以上に上昇したら複数の凍結防止ヒータを断電している（例えば、特許文献１参照。）。

また、外気温に基づいて凍結防止ヒータを制御する他に、配管に温度検知手段を設置し、この温度検知手段で配管の温度を直接検知して凍結防止ヒータをより的確に制御できる給湯装置がある。この給湯装置では、使用中に停電が発生しても、停電復帰後には、通常の制御で凍結防止ヒータを制御しており、つまり、温度検知手段の検知で凍結のおそれのある温度以下であれば複数の凍結防止ヒータに通電し、また、温度検知手段の検知で凍結のおそれのある温度より高い所定の温度に上昇したら複数の凍結防止ヒータを断電している。
特開２００４−２７１１０２号公報（第３−４頁、図１、図３）

ところで、停電が発生した場合、外気温が凍結温度以下で停電時間が長いと、配管内の水が凍結してしまう場合がある。

従来の配管に温度検知手段を設置して凍結防止ヒータを制御する給湯装置では、停電復帰後の電源投入時にも、通常の制御によって凍結防止ヒータを制御しているため、配管の温度検知手段が設置されている箇所が配管の他の箇所よりも早く融解して温度上昇すると、温度検知手段の検知で凍結のおそれのある温度より高い所定の温度に達した時点で複数の凍結防止ヒータを断電してしまうため、配管の他の箇所では融解できていないおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、例えば停電の発生によって配管内の水が凍結しても、停電復帰後に、温度検知手段が設置された配管の箇所より融解が遅い配管の箇所でも確実に融解できる給湯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクに接続された配管と、この配管に設置された温度検知手段と、前記配管の設置された凍結防止ヒータと、通常時には、前記温度検知手段の検知する温度が所定の通電動作温度以下で前記凍結防止ヒータに通電させ、所定の断電動作温度以上で前記凍結防止ヒータを断電させ、電源投入時には、予め設定された強制通電時間は前記凍結防止ヒータへの通電を継続させる制御部とを具備しているものである。

請求項２記載の給湯装置は、請求項１記載の給湯装置において、外気温を検知する外気温検知手段を具備し、制御部は、電源投入時に、前記外気温検知手段の検知する外気温に基づいて強制通電時間を設定するものである。

請求項１記載の給湯装置によれば、例えば停電の発生によって配管内の水が凍結しても、停電復帰後の電源投入時に、予め設定された強制通電時間は前記凍結防止ヒータへの通電を継続させるので、温度検知手段が設置された配管の箇所より融解が遅い配管の箇所でも確実に融解できる。

請求項２記載の給湯装置によれば、請求項１記載の給湯装置の効果に加えて、外気温に基づいて強制通電時間を設定するので、省電力化、確実な融解ができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２に示すように、給湯装置11は、給湯栓などの給湯場所に給湯する給湯機能とともに、浴槽12に自動湯張りしたりこの自動湯張りした湯の保温や追焚きをする機能を有している。

給湯装置11は屋外に設置される給湯装置本体15を備え、この給湯装置本体15の内部には、電気温水器16を有する電気温水器部17、および設定温度の湯を作成して給湯する自動給湯部18が配置されている。

電気温水器16は貯湯タンク21を有し、この貯湯タンク21の下部に水道管などの給水源に配管される給水管22の減圧弁23を介した二次側が接続され、貯湯タンク21の上部に湯を出湯する出湯管24が接続され、貯湯タンク21内の上下部に湯を沸き上げる上下の沸上ヒータ25，26が配設されている。そして、貯湯タンク21内に沸上ヒータ25，26で設定温度の湯を沸き上げて貯湯し、各給湯場所での出湯により、貯湯タンク21の下部に加わる給水圧で貯湯タンク21内の湯を押し上げて上部の出湯管24から出湯する。

貯湯タンク21の側面には、貯湯タンク21内に残る例えば６０Ｌ、１２０Ｌ、１８０Ｌ……などの各残湯量の高さ位置に対応して温度を検知する複数の温度センサ27が設置されている。

貯湯タンク21の下部には、貯湯タンク21内の水を排水するための排水管28が止水栓29を介して接続されている。

貯湯タンク21の上部の出湯管24には貯湯タンク21内での沸上時の膨張分を逃す逃し弁30を介して溢れ水管31が接続され、この溢れ水管31が排水管28に接続されている。

また、貯湯タンク21内の上部側には熱交換器34が配置され、この熱交換器34と浴槽12とが循環配管35で接続されている。循環配管35は、熱交換器34側から見て浴槽12に対する往き配管36と戻り配管37とを有し、これら往き配管36および戻り配管37の先端が浴槽12の循環金具38に接続されている。往き配管36には、浴槽12に往く湯の温度を検知する往きサーミスタ39が配設されている。戻り配管37には、浴槽12の湯を戻り配管37から熱交換器34および往き配管36の順に流れるように循環させる循環ポンプ40、湯の循環を検知するフロースイッチ41、浴槽12と循環ポンプ40との間で流路を切り換える切換弁としての電動三方弁42、浴槽12の水位を検知する水位センサ43、および浴槽12の湯の温度を検知する戻りサーミスタ44がそれぞれ配設されている。そして、熱交換器34、循環配管35および循環ポンプ40などで、浴槽12の湯の保温や追焚きをする保温循環手段45が構成されている。

また、給水管22の減圧弁23の二次側と出湯管24とが、給湯用ミキシングバルブ48および浴槽用ミキシングバルブ49にそれぞれ接続されている。これらミキシングバルブ48，49は、給水管22を通じて給水される水と出湯管24を通じて給湯される高温湯とを混合し、この混合割合により設定温度の湯を吐出側から吐出する。

給湯用ミキシングバルブ48の吐出側には給湯場所まで湯を導く給湯配管50が接続され、この給湯配管50に、給湯流量を検知する給湯流量センサ51、および給湯温度を検知する給湯サーミスタ52がそれぞれ配設されている。

浴槽用ミキシングバルブ49の吐出側には循環配管35の戻り配管37に配設された電動三方弁42に接続される浴槽用配管53が接続されている。この浴槽用配管53には簡易ホッパ54が配設され、この簡易ホッパ54には、湯張り時に浴槽用配管53を開放するとともに待機時に浴槽用配管53を閉止する給水電磁弁55、浴槽用ミキシングバルブ49側から電動三方弁42側への湯の流れを許容して電動三方弁42側から浴槽用ミキシングバルブ49側への湯水の逆流を阻止する逆止弁56、および浴槽用配管53を流れる湯の流量を検知する流量センサ57などが配設されている。

電動三方弁42は、浴槽12への給湯時に、浴槽用配管53と循環配管35の戻り配管37における浴槽12側とを連通させるとともに循環配管35における熱交換器34側を閉止し、また、浴槽12の湯水の循環時に、浴槽用配管53側を閉止するとともに循環配管35の戻り配管37を開放させる。

また、図１に示すように、給湯装置本体15は外枠である枠体60を有し、この枠体60内に貯湯タンク21や、給水管22、出湯管24、排水管28、溢れ水管31、循環配管35、給湯配管50、浴槽用配管53などの各種の配管61が配置され、それぞれ図示しない断熱材によって覆われている。

枠体60の内部下側には循環ポンプ40、電動三方弁42などを収容するポンプ室62がポンプ室枠63によって区画形成されている。

給湯装置本体15の内部の上部域を第１のブロックとし、この第１のブロックに配置される配管61の各箇所に、凍結防止ヒータとしての複数の上部凍結防止ヒータ64a，64b，64c，64d，64eがそれぞれ設置されているとともに、温度検知手段としての上部温度検知手段である１つの上部サーミスタ65が設置されている。上部凍結防止ヒータ64aは出湯管24の逃し弁30および給湯用ミキシングバルブ48近傍箇所に、上部凍結防止ヒータ64bは出湯管24の浴槽用ミキシングバルブ49近傍箇所に、上部凍結防止ヒータ64cは給水管22の二次側の上部箇所に、上部凍結防止ヒータ64dは給湯配管50の上部箇所に、上部凍結防止ヒータ64eは簡易ホッパ54から出た浴槽用配管53の上部箇所にそれぞれ設置されている。上部サーミスタ65は簡易ホッパ54から出た浴槽用配管53の上部箇所に設置されている。

給湯装置本体15の内部の下部域を第２のブロックとし、この第２のブロックに配置される配管61の各箇所に、凍結防止ヒータとしての複数の下部凍結防止ヒータ66a，66b，66c，66d，66e，66f，66gがそれぞれ設置されているとともに、温度検知手段としての下部温度検知手段である１つの下部サーミスタ67が設置されている。下部凍結防止ヒータ66aは給水管22の減圧弁23の下部箇所に、下部凍結防止ヒータ66bは給水管22の各ミキシングバルブ48，49へ向かう二次側の下部箇所に、下部凍結防止ヒータ66cは給水管22の貯湯タンク21へ向かう二次側の上部箇所に、下部凍結防止ヒータ66dは給水管22の貯湯タンク21へ向かう二次側の下部箇所に、下部凍結防止ヒータ66eは給湯配管50の下部箇所に、下部凍結防止ヒータ66fは簡易ホッパ54から出た浴槽用配管53の下部箇所に、下部凍結防止ヒータ66gは排水管28の下部箇所（排水エルボの箇所）にそれぞれ設置されている。下部サーミスタ67は排水管28の下部箇所に設置されている。

給湯装置本体15のポンプ室62内を第３のブロックとし、この第３のブロックに配置される配管61の各箇所に凍結防止ヒータとしての複数のポンプ室凍結防止ヒータ68a，68b，68c，68d，68eがそれぞれ取り付けられているとともに、温度検知手段としてのポンプ室温度検知手段である１つのポンプ室サーミスタ69が設置されている。ポンプ室凍結防止ヒータ68aはポンプ室62内に、ポンプ室凍結防止ヒータ68bは循環ポンプ40に、ポンプ室凍結防止ヒータ68cは循環配管35の電動三方弁42近傍箇所に、ポンプ室凍結防止ヒータ68d，68eは循環配管35の往き配管36，37および戻り配管の継手近傍箇所にそれぞれ設置されている。ポンプ室サーミスタ69は循環配管35の電動三方弁42近傍箇所に設置されている。

給湯装置本体15には、外気温を検知する外気温検知手段としての外気温サーミスタ70が配置されている。

また、図３には凍結防止ヒータ制御に関するブロック図を示し、制御部81は、各サーミスタ65，67，69，70の検知に基づいて、上部凍結防止ヒータ64a〜64eと下部凍結防止ヒータ66a〜66gとポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eとを各ブロック毎に個別に制御する。

そして、制御部81は、通常時に、各サーミスタ65，67，69の検知する温度が所定の通電動作温度以下で各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eに通電させ、所定の断電動作温度以上で各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eを断電させる機能を有しているとともに、停電復帰後の電源投入時に、外気温サーミスタ70の検知する外気温に応じて強制通電時間を設定し、設定された強制通電時間は各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eへの通電を継続させる機能を有している。この強制通電時間の設定では、例えば、外気温が４℃以上で０時間、外気温が４℃未満〜−５℃以上で１時間、外気温が−５℃未満〜−１０℃以上で１．５時間、外気温が−１０℃未満で２時間に設定する。つまり、外気温が高いほど０時間を含む短い強制通電時間を設定し、外気温が低いほど長い強制通電時間を設定する。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

電気温水器16では、例えば深夜電力制度や時間帯別電灯制度において電力料金の安い深夜時間帯などの特定時間帯において、ヒータ25，26に通電し、貯湯タンク21内に給水された水および使用されなかった残湯を所定温度に沸き上げて貯湯する。

浴槽12への湯張り時には、電動三方弁42で浴槽用配管53と循環配管35の戻り配管37における浴槽12側とを連通させるとともに循環配管35における熱交換器34側を閉止し、給水電磁弁55を開き、浴槽用ミキシングバルブ49で給水管22を通じて給水される水と出湯管24を通じて出湯する湯とを混合して設定温度とした湯を、浴槽用配管53、簡易ホッパ54、電動三方弁42、循環配管35の戻り配管37を通じて浴槽12に給湯し、湯張りする。

簡易ホッパ54に配設された流量センサ57で浴槽12への給湯量が設定量に達したことを検知したら、給水電磁弁55を閉じて給湯を停止する。

また、浴槽12に湯張りした後に、所定時間毎の自動保温動作により、保温循環手段45によって浴槽12の湯を設定温度に保温し、また、浴槽に設置されるリモコンなどで追焚きを設定することにより、保温循環手段45によって浴槽12の湯を設定温度より所定温度高い温度に追焚きする。

保温循環手段45では、電動三方弁42で浴槽用配管53側を閉止するとともに循環配管35の戻り配管37を開放させた後、循環ポンプ40を作動させることにより、浴槽12の湯を、循環配管35の戻り配管37、電動三方弁42、循環ポンプ40、熱交換器34、往き配管36を通じて浴槽12に戻すように循環させる。熱交換器34内を流通する湯と貯湯タンク21内の湯との間で熱交換し、昇温した湯を浴槽12に戻し、浴槽12の湯温を上昇させる。

自動保温時に浴槽12の湯が設定温度になるか、追焚き時に設定温度より所定温度高くなれば、保温循環手段45を停止させる。

そして、制御部81では、通常時、各サーミスタ65，67，69，70によって検知される温度を監視し、これら温度に基づき、予め設定されている通電条件に応じて、上部凍結防止ヒータ64a〜64eと、下部凍結防止ヒータ66a〜66gと、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eとを各ブロック毎に個別に制御する。

まず、上部凍結防止ヒータ64a〜64eは、上部サーミスタ65および外気温サーミスタ70の検知に基づき、次に示す通電条件に応じて個別制御する。

上部サーミスタ65が１５℃以下、かつ、外気温サーミスタ70が２℃以下の通電動作温度条件で、上部凍結防止ヒータ64a〜64eに通電する。

上部サーミスタ65が１５℃以下、かつ、外気温サーミスタ70が６℃以上の断電動作温度条件で、上部凍結防止ヒータ64a〜64eを断電する。

上部サーミスタ65が２５℃以上、かつ、外気温サーミスタ70が０℃以下の通電動作温度条件で、上部凍結防止ヒータ64a〜64eに通電する。

上部サーミスタ65が２５℃以上、かつ、外気温サーミスタ70が４℃以上の断電動作温度条件で、上部凍結防止ヒータ64a〜64eを断電する。

上部凍結防止ヒータ64a〜64eに通電を開始してから３０分経過しても、２℃以下の温度上昇であった場合には、上部凍結防止ヒータ64a〜64eの断線異常と判断し、上部凍結防止ヒータ64a〜64eを断電するとともに、リモコンや給湯装置本体15の表示部などで異常を報知する。

また、下部凍結防止ヒータ66a〜66gは、下部サーミスタ67の検知に基づき、次に示す通電条件に応じて個別制御する。

下部サーミスタ67が２℃以下の通電動作温度条件で、下部凍結防止ヒータ66a〜66gに通電する。

下部サーミスタ67が６℃以上の断電動作温度条件で、下部凍結防止ヒータ66a〜66gを断電する。

下部凍結防止ヒータ66a〜66gに通電を開始してから３０分経過しても、２℃以下の温度上昇であった場合には、下部凍結防止ヒータ66a〜66gの断線異常と判断し、下部凍結防止ヒータ66a〜66gを断電するとともに、リモコンや給湯装置本体15の表示部などで異常を報知する。

また、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eは、ポンプ室サーミスタ69の検知に基づき、次に示す通電条件に応じて個別制御する。

ポンプ室サーミスタ69が２℃以下の通電動作温度条件で、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eに通電する。

ポンプ室サーミスタ69が６℃以上の断電動作温度条件で、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eを断電する。

ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eに通電を開始してから３０分経過しても、２℃以下の温度上昇であった場合には、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eの断線異常と判断し、ポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eを断電するとともに、リモコンや給湯装置本体15の表示部などで異常を報知する。

ところで、給湯装置本体15の内部では、貯湯タンク21に貯湯された湯の熱の影響で上部域が下部域に比べて温度が高いというように温度分布に差が生じる。また、ポンプ室92は、給湯装置本体15から狭い空間として区画され、給湯装置本体15の内部とポンプ室62とで温度分布に差が生じる。

このような温度分布を考慮して、給湯装置本体15の内部の上部域と下部域とポンプ室62との３ブロックに分けることにより、給湯装置本体15の内部の上部域に設置された上部凍結防止ヒータ64a〜64eと、給湯装置本体15の内部の下部域に設置された下部凍結防止ヒータ66a〜66gと、ポンプ室62に設置されたポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eとを、個別に制御することができる。

さらに、給湯装置本体15の内部の上部域、下部域およびポンプ室62にそれぞれ設置された各サーミスタ65，67，69による検知に基づいて、上部凍結防止ヒータ64a〜64e、下部凍結防止ヒータ66a〜66gおよびポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eを、適切に制御できる。

そのため、温度分布を考慮せずに一括制御するときのように、給湯装置本体15の内部の上部域に配置される配管61は十分に凍結不可温度に達していても上部凍結防止ヒータ64a〜64eに通電しているようなことがなく、下部凍結防止ヒータ66a〜66gやポンプ室凍結防止ヒータ68a〜68eなどへの通電を継続したまま、上部凍結防止ヒータ64a〜64eのみを断電することができ、無駄な電力消費を抑え、省電力化できる。

また、貯湯タンク21や各配管61内などに水がある状態で停電が発生した場合、外気温が水の凍結温度以下であっても、貯湯タンク21内は湯が貯湯されているため想定される停電時間内では凍結することはないが、配管61内などの水は凍結してしまうことがある。

停電復帰後に電源が再投入されたとき、制御部81は、外気温サーミスタ70が検知する外気温に基づいて強制通電時間を設定する。この強制通電時間は、例えば、外気温が４℃以上で０時間、外気温が４℃未満〜−５℃以上で１時間、外気温が−５℃未満〜−１０℃以上で１．５時間、外気温が−１０℃未満で２時間に設定する。

そして、外気温が水の凍結温度以下にあって、配管61内などの水が凍結した状態で、停電復帰後に電源が再投入されたときには、強制通電時間が外気温に応じて１時間、１．５時間および２時間のいずれかに設定されるため、各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eに通電させ、配管61などを加温して凍結した氷を融解させる。

各サーミスタ65，67，69が設置された配管61の箇所で凍結した氷が融解して温度上昇し、各サーミスタ65，67，69で検知する温度が断電動作温度の条件に達しても、設定された強制通電時間が経過するまでは各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eへの通電を継続させる。設定された強制通電時間の間に配管61などの全ての箇所で融解が完了する。

設定された強制通電時間が経過すれば、各凍結防止ヒータ64a〜64e，66a〜66g，68a〜68eを断電し、通常の制御をする。

このように、強制通電時間の設定により、各サーミスタ65，67，69が設置された配管61の箇所より融解が遅い配管61などの箇所でも確実に融解できる。

しかも、外気温に基づいて強制通電時間を設定するので、省電力化、確実な融解ができる。特に、外気温が高いほど０時間を含む短い強制通電時間を設定し、外気温が低いほど長い強制通電時間を設定するので、省電力化、確実な融解ができる。

なお、強制通電時間を適用する電源投入時は、停電復帰後に限らず、給湯装置11の設置時や、電源を断電してのメンテナンス時、故障復帰後の電源再投入時なども含まれる。

また、強制通電時間は、停電復帰後に電源が再投入された時点からの経過時間に限らず、各サーミスタ65，67，69で検知する温度が断電動作温度の条件に達した時点からの経過時間を設定してもよい。

また、給湯装置本体15の上部域と下部域とポンプ室62との３ブロックに分けて個別制御できるので、各ブロック毎に適切な強制通電時間を個別に設定してもよく、省電力化と確実な融解ができる。

また、貯湯タンク21に湯を沸き上げて貯湯するには、ヒータ25，26に限らず、大気中の熱を集熱するヒートポンプユニットを用いてもよい。

本発明の一実施の形態を示す給湯装置の一部を省略した斜視図である。同上給湯装置の構成図である。同上給湯装置の制御部のブロック図である。

符号の説明

11 給湯装置
21 貯湯タンク
61 配管
64a〜64e 凍結防止ヒータとしての上部凍結防止ヒータ
65 温度検知手段としての上部サーミスタ
66a〜66g 凍結防止ヒータとしての下部凍結防止ヒータ
67 温度検知手段としての下部サーミスタ
68a〜68e 凍結防止ヒータとしてのポンプ室凍結防止ヒータ
69 温度検知手段としてのポンプ室サーミスタ
70 外気温検知手段としての外気温サーミスタ
81 制御部

Claims

貯湯タンクと、
この貯湯タンクに接続された配管と、
この配管に設置された温度検知手段と、
前記配管の設置された凍結防止ヒータと、
通常時には、前記温度検知手段の検知する温度が所定の通電動作温度以下で前記凍結防止ヒータに通電させ、所定の断電動作温度以上で前記凍結防止ヒータを断電させ、電源投入時には、予め設定された強制通電時間は前記凍結防止ヒータへの通電を継続させる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
外気温を検知する外気温検知手段を具備し、
制御部は、電源投入時に、前記外気温検知手段の検知する外気温に基づいて強制通電時間を設定する
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。