JP2007071445A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凍結防止ヒータの断線の有無を正確に検知できる給湯装置を提供する。
【解決手段】外部配管60に凍結防止ヒータ61およびサーミスタ65を設置する。凍結防止ヒータ61は、閉成動作温度以下で凍結防止ヒータ61を閉成し、開成動作温度以上で凍結防止ヒータ61を開成するサーモ部64を備える。制御部の制御により、サーミスタ65の検知する温度が通電動作温度以下で凍結防止ヒータ61に通電させ、断電動作温度以上で凍結防止ヒータ61を断電させる。凍結防止ヒータ61のサーモ部64の閉成動作温度および開成動作温度を、サーミスタ65の検知に基づいて凍結防止ヒータ61を断電させる断電動作温度より高くする。凍結防止ヒータ61が断電していなければ、凍結防止ヒータ61への通電時にサーミスタ65で検知する温度が上昇し、凍結防止ヒータ61の断線の有無を正確に検知できる。凍結防止ヒータ61のサーモ部34にて凍結防止ヒータ61の過剰な温度上昇を防止する。
【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、この貯湯タンクに貯湯した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が配置される。給湯装置本体の外部には、給湯タンクに給水する給水配管、貯湯タンクの湯を屋内に給湯する給湯配管、沸上時に貯湯タンク内の膨張した分の湯水を排水したり貯湯タンク内の水を排水するための排水配管などの外部配管が配置される。

また、貯湯タンクの湯と浴槽に湯張りした湯水とを熱交換させて浴槽の湯水を保温したり追焚きする保温追焚き機能を有する給湯装置の場合、貯湯タンク内に配置される熱交換器に浴槽の湯を循環させる循環配管が給湯装置本体と屋内との間に外部配管として配置されている。

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、特に、給湯装置本体の外部に設置される外部配管内の水が凍結しやすいため、各外部配管に沿って凍結防止ヒータを設置し、凍結を防止している。

凍結防止ヒータは、配管温度が所定の閉成動作温度以下で閉成し、所定の開成動作温度以上で開成するサーモ部を備え、このサーモ部の閉成、開成によって通電、断電を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−１７５５３号公報（第３−４頁、図１−２）

一般に、凍結防止ヒータのサーモ部の閉成、開成によって通電、断電を行うために、閉成動作温度は５℃程度、開成動作温度は１５℃程度に設定されている。

また、外部配管に凍結防止ヒータとともにサーミスタなどの温度検知手段を設置することにより、この温度検知手段の検知に基づいて凍結防止ヒータを制御部で制御することが可能となる。

このように制御部で凍結防止ヒータを制御する場合、凍結防止ヒータに通電させ、温度検知手段の検知する温度に所定温度以上の温度変化があれば凍結防止ヒータが断線していないことを検知し、所定温度以上の温度変化がなければ凍結防止ヒータが断線していることを検知することが可能となる。

しかし、一般の凍結防止ヒータのサーモ部の開成動作温度の設定が比較的低く、凍結防止ヒータに通電させても、外部配管に所定温度以上の温度変化が生じる前に、開成動作温度に達したサーモ部が開成して凍結防止ヒータの通電を遮断し、外部配管の温度が上昇しないことがあり、凍結防止ヒータが断線としていると誤検知するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、凍結防止ヒータの断線の有無を正確に検知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、この配管に配置された温度検知手段と、前記配管に設置された凍結防止ヒータと、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る制御部と、前記凍結防止ヒータに設けられ、前記断電動作温度より高い所定の閉成動作温度以下で凍結防止ヒータを閉成し、所定の開成動作温度以上で凍結防止ヒータを開成するサーモ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、制御部は、凍結防止ヒータに通電させ、温度検知手段で検知する温度に基づいて凍結防止ヒータの断線の有無を検知するものである。

請求項３記載の給湯装置は、請求項１または２記載の給湯装置において、貯湯タンクが内部に配置される給湯装置本体と、この給湯装置本体の外部に配置される外部配管を具備し、温度検知手段および凍結防止ヒータは外部配管に設置されているものである。

請求項１記載の給湯装置によれば、凍結防止ヒータのサーモ部の閉成動作温度および開成動作温度を、配管に設置された温度検知手段の検知に基づいて制御部で凍結防止ヒータを断電させる断電動作温度より高くしたことにより、凍結防止ヒータが断電していなければ、凍結防止ヒータへの通電時に温度検知手段で検知する配管の温度が確実に上昇するので、凍結防止ヒータの断線の有無を正確に検知でき、しかも、凍結防止ヒータのサーモ部によって凍結防止ヒータの過剰な温度上昇を確実に防止できる。

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、凍結防止ヒータに通電させ、温度検知手段で検知する温度を監視することにより、凍結防止ヒータの断線検知ができる。

請求項３記載の給湯装置によれば、請求項１または２記載の給湯装置の効果に加えて、凍結しやすい外部配管に設置される凍結防止ヒータの断線の有無を正確に検知でき、凍結による不具合の発生を防止できる。

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２および図３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、給湯装置本体15の内部には、貯湯タンク21のほか、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、さらに循環ポンプ40および電動三方弁42などの各種の機器が配置され、図示しない断熱材によって覆われている。

この給湯装置本体15の内部の各配管などには複数の内部凍結防止ヒータが設置されており、各配管や外気温などの温度を検知する各サーミスタの検知に基づいて、所定の通電動作温度以下で内部凍結防止ヒータに通電し、所定の断電動作温度以上で凍結防止ヒータを断電するように制御する。

また、給水管22、排水管28、循環配管35の往き配管36および戻り配管37、給湯配管50は、給湯装置本体15と屋内または地中との間の外部に配置され、これら配管が外部配管60として構成されている。

図１および図２に示すように、これら外部配管60に沿って複数の凍結防止ヒータ61が設置されている。これら凍結防止ヒータ61は、通電により発熱する発熱線62を絶縁体63でモールドした線状に形成され、排水管28に沿って設置される排水管凍結防止ヒータ61a、給水管22と給湯配管50との両方に沿って設置される給水管凍結防止ヒータ61b、循環配管35の往き配管36および戻り配管37に沿って設置される循環配管凍結防止ヒータ61cを有している。凍結防止ヒータ61の発熱線62の中間部には、所定の閉成動作温度以下で凍結防止ヒータ61を閉成し、所定の開成動作温度以上で凍結防止ヒータ61を開成するサーモ部64が設けられている。例えば、このサーモ部64の閉成動作温度は２０℃、開成動作温度は３０℃としている。

各凍結防止ヒータ61毎に対応した各外部配管60には、各外部配管60の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ65がそれぞれ設置されている。すなわち、排水管28に設置される排水管サーミスタ65a、給水管22に設置される給水管サーミスタ65b、循環配管35の戻り配管37に設置される循環配管サーミスタ65cを有している。

各凍結防止ヒータ61の通電、断電を制御する専用の制御部66を備えている。この制御部66は、各サーミスタ65の検知する温度が所定の通電動作温度以下で凍結防止ヒータ65に通電させ、所定の断電動作温度以上で凍結防止ヒータ65を断電させる。例えば、通電動作温度は５℃、断電動作温度は１５℃としている。したがって、サーミスタ65の検知に基づく断電動作温度の１５℃よりも、サーモ部64の閉成動作温度の２０℃および開成動作温度の３０℃の方が高い関係に設定されている。

制御部66は、給湯装置11を制御する本体制御部67と通信して制御し、各サーミスタ65の検知以外に外気温を検知する図示しないサーミスタの検知をも条件に加えて各凍結防止ヒータ61の通電、断電を制御する。

そして、制御部66は、凍結防止ヒータ61に通電させ、サーミスタ65で検知する温度に基づいて凍結防止ヒータ61の断線の有無を検知する断線判定機能を有している。

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。

また、制御部66では、各外部配管60に設置された各サーミスタ65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、各凍結防止ヒータ61を制御する。

排水管凍結防止ヒータ61aについては、排水管サーミスタ65aが２℃以下の通電動作温度条件で通電し、排水管サーミスタ65aが６℃以上の断電動作温度条件で断電する。さらに、排水管凍結防止ヒータ61a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、排水管凍結防止ヒータ61aの断線異常と判断し、排水管凍結防止ヒータ61a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、給水管凍結防止ヒータ61bについては、給水管サーミスタ65bが５℃以下の通電動作温度条件で通電し、給水管サーミスタ65bが１５℃以上の断電動作温度条件で断電する。さらに、給水管凍結防止ヒータ61b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、給水管凍結防止ヒータ61bの断線異常と判断し、給水管凍結防止ヒータ61b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、循環配管凍結防止ヒータ61cは、循環配管サーミスタ65cが２℃以下の通電動作温度条件で通電し、循環配管サーミスタ65cが６℃以上の断電動作温度条件で断電する。さらに、循環配管凍結防止ヒータ61c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、循環配管凍結防止ヒータ61cの断線異常と判断し、循環配管凍結防止ヒータ61c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、一般の凍結防止ヒータでは、サーモ部の開成動作温度の設定が比較的低く、凍結防止ヒータに通電させても、配管に所定温度以上の温度変化が生じる前に、開成動作温度に達したサーモ部が開成して凍結防止ヒータの通電を遮断し、配管の温度が上昇しないことがあり、凍結防止ヒータが断線としていると誤検知するおそれがある。

それに対して、凍結防止ヒータ61のサーモ部64の閉成動作温度（２０℃）および開成動作温度（３０℃）を、外部配管60に設置されたサーミスタ65の検知に基づいて制御部66で凍結防止ヒータ61を断電させる断電動作温度（１５℃）より高くしたことにより、凍結防止ヒータ61が断電していなければ、凍結防止ヒータ61への通電時にサーミスタ65で検知する外部配管60の温度が確実に上昇するので、凍結防止ヒータ61の断線の有無を正確に検知できる。しかも、凍結防止ヒータ61のサーモ部64によって凍結防止ヒータ61の過剰な温度上昇を確実に防止できる。

なお、凍結しやすい外部配管60に適用することにより、外部配管60の凍結による不具合の発生を確実に防止できるが、給湯装置本体15の内部に配置される配管などにも適用できる。

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の外部配管および凍結防止ヒータの説明図である。 同上給湯装置の外部配管および凍結防止ヒータの説明図である。 同上給湯装置の構成図である。

符号の説明

11 給湯装置
15 給湯装置本体
21 貯湯タンク
60 配管としての外部配管
61 凍結防止ヒータ
64 サーモ部
65 温度検知手段としてのサーミスタ
66 制御部

Claims (3)

1. 貯湯タンクと、
   この貯湯タンクに接続された配管と、
   この配管に配置された温度検知手段と、
   前記配管に設置された凍結防止ヒータと、
   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る制御部と、
   前記凍結防止ヒータに設けられ、前記断電動作温度より高い所定の閉成動作温度以下で凍結防止ヒータを閉成し、所定の開成動作温度以上で凍結防止ヒータを開成するサーモ部と
   を具備していることを特徴とする給湯装置。
2. 制御部は、凍結防止ヒータに通電させ、温度検知手段で検知する温度に基づいて凍結防止ヒータの断線の有無を検知する
   ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
3. 貯湯タンクが内部に配置される給湯装置本体と、
   この給湯装置本体の外部に配置される外部配管を具備し、
   温度検知手段および凍結防止ヒータは外部配管に設置されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。

Images