JP2009236457A - 貯湯式温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出手段が故障したとしても、安全性の高い貯湯式温水器を提供すること。
【解決手段】本発明の貯湯式温水器は、湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱手段２と、貯湯タンク１下部へ水を供給する給水管３１と、貯湯タンク１の上部から高温湯を出湯する出湯管３３と、給水管３１から分岐するバイパス給水管３２と、出湯管３３とバイパス給水管３２とを接続する湯水混合弁４と、湯水混合弁４の下流側であって給等端末３５へ接続される給湯管８と、湯水混合弁４で生成される湯の温度を検知する第１の温度検出手段９および第２の温度検出手段４０とを備え、第１の温度検出手段９と第２の温度検出手段４０を給湯管８に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気温水機、ヒートポンプ給湯機のような貯湯式温水器に関するものである。

従来、この種の貯湯式温水器の一例として、図２に示す構成のヒートポンプ式給湯機が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

図２において、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機２１、冷媒水熱交換器２２、膨張弁２３、大気熱等を集熱する蒸発器２４を順次環状に接続して構成されたヒートポンプ回路２５と、貯湯タンク１、水ポンプ２７、冷媒水熱交換器２２を順次接続して構成される水回路２８とから構成される。

ヒートポンプを用いて給湯加熱運転を行う場合、まず蒸発器２４において、送風ファンや集熱パネル等により大気熱や太陽熱等を集熱し、その内部を流れる冷媒を蒸発ガス化する。この冷媒は圧縮機２１に吸引され、機械的に圧縮されて、高温高圧の冷媒として冷媒水熱交換器２２に流入する。

一方、貯湯タンク１の下部の水は、循環用の水ポンプ２７によって搬送され、冷媒水熱交換器２２に流入し、高温高圧の冷媒によって加熱され、貯湯タンク１上部に流入し、貯湯タンク１の上部から積層状に高温水が貯えられていく。また、冷媒水熱交換器２２で放熱した冷媒は、膨張弁２３で減圧されて蒸発器２４に流入する。冷媒は、ここで再び大気熱等から吸熱し、次の圧縮機２１に供される。

またヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク１への給水や、貯湯タンク１から外部への給湯を行うために、給水源２９、減圧弁３０、給水管３１およびバイパス給水管３２、出湯管３３、湯水混合弁４、給湯管８を備えている。

貯湯タンク１への給水は、一般の上水管に接続された給水源２９から、減圧弁３０、給水管３１を経由して行われる。また、貯湯タンク１からの給湯は、給水管３１から分岐したバイパス給水管３２を経由して供給された水と、貯湯タンク１の上部から出湯管３３を経由して供給された湯とが、湯温検出手段９にて検出される温度が、湯温設定手段１４にて設定された温度となるように、湯水混合弁４にて混合され、給湯管８を介して給等端末へ供給されるものである。
特開２００６−１２５６５５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、温度検出手段６が故障をした場合、湯水混合弁４は、温度検出手段６の検出される値によって制御されるため、湯温設定手段１４によって設定した温度の湯を生成することができなくなってしまい、ひいては、給等端末へ高温水を供給してしまい安全性の低下を招いてしまうという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、温度検出手段が故障したとしても、安全性の高い貯湯式温水器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式温水器は、湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部へ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクの上部から高温湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐するバイパス給水管と、前記出湯管と前記バイパス給水管とを接続する湯水混合弁と、前記湯水混合弁の下流側であって給等端末へ接続される給湯管と、前記湯水混合弁で生成される湯の温度を検知する第１の温度検出手段および第２の温度検出手段とを備え、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段を前記給湯管に配設することにより、２つの温度検出手段を設けているので、一方の温度検出手段の異常を検出することができ、さらにどちらか一方が故障した場合であっても、どちらか一方が正常であれば、湯水混合弁を安全に駆動することができるので、安全性の向上を図ることができる。

本発明は、温度検出手段が故障したとしても、安全性の高い貯湯式温水器を提供することができる。

第１の発明の貯湯式温水器は、湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部へ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクの上部から高温湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐するバイパス給水管と、前記出湯管と前記バイパス給水管とを接続する湯水混合弁と、前記湯水混合弁の下流側であって給等端末へ接続される給湯管と、前記湯水混合弁で生成される湯の温度を検知する第１の温度検出手段および第２の温度検出手段とを備え、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段を前記給湯管に配設することにより、２つの温度検出手段を設けているので、一方の温度検出手段の異常を検出することができ、さらにどちらか一方が故障した場合であっても、どちらか一方が正常であれば、湯水混合弁を安全に駆動することができるので、安全性の向上を図ることができる。

第２の発明の貯湯式温水器は、特に第１の発明において、前記第１の温度検出手段で検出される値と、前記第２の温度検出手段で検出される値とを比較することで、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断することにより、簡単な構成で温度検出手段の異常を検出することができる。

第３の発明の貯湯式温水器は、特に第２の発明において、前記第１の温度検出手段で検出される値と、前記第２の温度検出手段で検出される値との差が、所定温度以上の状態を一定時間検出した場合は、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断することにより、簡単な構成でいずれか一方の温度検出手段が異常であることを判断することができ、異常と判断した場合には、何らかの対策を採ることで給等端末へ高温の湯を連続して供給することを防止し、ひいては貯湯タンク内の高温湯の湯切れを防止することができる。

第４の発明の貯湯式温水器は、特に第１から第３の発明において、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断された場合、前記湯水混合弁を水側に駆動することにより、給湯端末への高温湯の出湯を確実に防止し、安全性を向上させることができる。

第５の発明の貯湯式温水器は、特に第１から第３の発明において、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断された場合、正常な温度検出手段で検出された値に基づいて前記湯水混合弁を制御することにより、どちらか一方の温度検出手段が故障しても、正常な温度検出手段で湯水混合弁を制御することができるので、一方の温度検出手段が故障してもすぐに使用が不可能になることがなく、ユ
ーザーに不便を掛けることがないので、非常に使用性が高い。

第６の発明の貯湯式温水器は、特に第１から第５の発明において、前記第１の温度検出手段と、前記第２の温度検出手段との間には、ある一定の間隔を設けたことにより、給湯端末がきちんと閉まった状態であれば、第１の温度検出手段と第２の温度検出手段には湯が流れていないので、（高温湯が貯まっている）貯湯タンクに近い温度検出手段と、貯湯タンクに遠い温度検出手段とでは、時間の経過に伴って温度に差異が生じてくるが、ユーザーが給湯端末を閉め損なった場合では、（流量検出手段で検知することが出来ないほど）極微量の湯が給湯端末から漏れ出してしまうため、第１の温度検出手段と第２の温度検出手段の両方に湯が流れてしまい、時間が経過しても、略同じ温度を検出するので、ユーザーが意識なく極微量の湯水の流れを検出することができる。

第７の発明の貯湯式温水器は、特に第６の発明において、前記給湯管に流量を検知する流量検知手段を備え、前記流量検知手段で流量を検知していないにもかかわらず、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段が略同一であれば、前記湯水混合弁を水側に駆動することにより、極微少量の湯の流れを検出することができ、かつ、湯水混合弁を水側に駆動するので、高温湯の漏れを防止することができ、ユーザーの気づかない間に、貯湯タンクから高温湯が流れ出すことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における貯湯式温水器の構成図である。なお、従来の貯湯式温水器と同じ構成部位に関しては、従来例と同じ符号を付して説明する。図１において、貯湯タンク１には、ヒートポンプや電気ヒーターなどの加熱手段で加熱された湯が貯えられる。本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプ２を用いている。なお、加熱手段はヒートポンプに限定されることはなく、電気ヒーターや太陽熱等であっても問題はない。

ヒートポンプ２は、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機２１、高温冷媒の熱を水に与える水冷媒熱交換器２２、冷媒を減圧する膨張弁２３、大気から熱を吸熱する蒸発器２４を順次環状に接続して構成されており、冷媒には二酸化炭素を使用している。そして冷媒に二酸化炭素を用いることで、高圧側が臨界圧力を超えるので、水冷媒熱交換器２２を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くすることができる。なお、冷媒に関しては二酸化炭素に限定されることはなく、Ｒ−４１０Ａ等の冷媒であっても問題はない。

またヒートポンプ２では、圧縮機２１で冷媒が圧縮され、圧縮機２１から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器２２で放熱し、膨張弁２３で減圧されたあと、蒸発器２４で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機２１に吸入される。なお、圧縮機の能力制御および膨張弁２３の開度制御は、圧縮機２１の吐出側に設けたサーミスタ（図示せず）で検出される吐出冷媒の温度が予め設定された温度を維持するように制御される。また、貯湯タンク１内の湯水は、水ポンプ２７が作動することで、水冷媒熱交換器２２に流入し、冷媒と熱交換を行い、再び貯湯タンク１に戻り、積層状態で貯湯タンク１の上部に高温の湯が貯えられる。

また、貯湯タンク１の下部には、給水源２９から水を供給するための給水管３１が接続されており、貯湯タンク１からの出湯に伴い、貯湯タンク１の下部へ水が供給される。そして、貯湯タンク１の上部には、高温湯を出湯するための出湯管３が設けられている。ま
た給水管３１からバイパス給水管３２が分岐しており、バイパス給水管３２と出湯管３とが湯水混合弁４にて接続されている。

湯水混合弁４の下流側には給湯管８が接続され、給等端末３５へ湯が供給される構成となっている。給等配管８には、流量を検知するための流量検知手段１０および第１の温度検出手段であるサーミスタ９および第２の温度検出手段であるサーミスタ４０が配設されている。２つのサーミスタは直列に配設されており、湯水混合弁４から出湯する湯の温度を両方のサーミスタで検出できるようになっている。なお、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段において、貯湯タンク１に近い側を第１の温度検出手段とし、貯湯タンク１に遠い側を第２の温度検出手段とする。

また、湯水混合弁４で混合する湯の温度を設定する湯温設定手段１４が設けられており、湯温設定手段１４を操作することで、マイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成される制御装置１２を介して湯水混合弁４を操作している。

以上のように構成された貯湯式温水器において、以下、貯湯式温水器の湯水混合弁４の駆動について説明する。

カランや浴槽等の給等端末への出湯に伴い、出湯管３および給湯管８を経て高温湯が給等端末へ供給される。ユーザーは湯温設定手段１４で給等端末へ供給する湯の温度を設定し、貯湯タンク１に近い側の第１の温度検出手段であるサーミスタ９で検出する湯の温度が、湯温設定手段１４で設定した湯の温度となるように、湯水混合弁４を駆動制御する。このように、貯湯タンク１に遠い側のサーミスタ４０で湯水混合弁４を駆動制御するよりも、貯湯タンク１に近い側のサーミスタ９で湯水混合弁４を駆動制御することにより、湯水混合弁４で混合される湯の温度の追従性が向上する。なお、湯水混合弁はワックスサーモ混合弁を用いて出力温度を一定にした構成にしてもよい。

そして、湯水混合弁４を駆動制御している間、サーミスタ４０でも湯の温度を検出しており、サーミスタ９で検出される湯の温度と、サーミスタ４０で検出される湯の温度とを比較している。そして、サーミスタ４０で検出される湯の温度と、サーミスタ９で検出される湯の温度との差が、所定温度以上を検出している状態で、一定時間継続した場合には、サーミスタ９もしくはサーミスタ４０に異常が発生していると判断される。

例えば、サーミスタ４０が正常で、サーミスタ９が故障して実際の温度よりも常に２０度低く温度を検出してしまう場合、サーミスタ９では、実際の温度が４０度の湯水の温度を、２０度と判断してしまう。つまり、湯温設定手段１４にて設定された湯の温度が４０度である場合、湯水混合弁４は故障しているサーミスタ９で検出される温度に基づいて制御されるため、実際に給湯端末へ供給される湯の温度は６０度にもなってしまう。しかしながら、正常であるサーミスタ４０で検出される温度は６０度と認識するために、サーミスタ９とサーミスタ４０との間には、２０度の温度差が発生する。そして２つの温度差が、所定温度（例えば、１０度）以上であることを検出する。

また、サーミスタ９が正常で、サーミスタ４０が故障して実際の温度よりも常に２０度低く温度を検出してしまう場合、湯水混合弁４は正常であるサーミスタ９で検出される温度に基づいて制御されるため、給湯端末へは、湯温設定手段１４にて設定された温度が供給されるが、サーミスタ４０で検出される湯の温度は、設定温度よりも２０度低く温度を検出してしまうことになる。そして２つの温度差が、所定温度（例えば、１０度）以上であることを検出する。

このように、どちらか一方が故障すると、必ず２つの温度検出手段の間には、温度差が
生じてしまう。すなわち、第１の温度検出手段で検出される温度と、第２の温度検出手段で検出される温度との差が、所定温度以上検出している状態で、一定時間継続した場合には、サーミスタ９もしくはサーミスタ４０に異常が発生していると判断する。また、湯温設定手段１４に報知手段（図示せず）を設けて、サーミスタに異常が発生したら、報知手段より異常が発生していることを報知して、ユーザーに危険を知らせることができる。

そして、常に２つのサーミスタの温度差のみを検出しているだけで、どちらかのサーミスタに異常が発生していることが分かり、制御装置１２が、いずれか一方が異常であると判断すると、湯水混合弁４の開度を水側に駆動する構成とする。

このように、異常を検知すれば必ず湯水混合弁４の開度を水側に駆動することで、ユーザーへは決して予期せぬ高温の湯を供給することのない安全性の高い貯湯式温水器を提供することができる。また水側への駆動は、予め決められた開度となるように駆動してもよいし、水側が全開となるように駆動する構成でもよい。

さらに、第１の温度検出手段であるサーミスタ９で検出する温度と、第２の温度検出手段であるサーミスタ４０で検出する温度とを比較して、第１の温度検出手段で検出する温度の方が低い場合には、湯水混合弁４の開度をサーミスタ９で検出する温度に基づいて駆動しているので、湯温設定手段１４で設定した温度よりも高い温度の湯が、給湯端末へ供給されている可能性が高い。

例えば、湯温設定手段１４で湯温設定を４０度とした時に、サーミスタ９が４０度となるように、湯水混合弁４の開度を駆動する。しかしながら、サーミスタ９が通常よりも２０度低く検出するような故障をした場合には、サーミスタ９で４０度を検出するように湯水混合弁４を駆動した場合、実際には６０度に混合されていることになる。つまり第２の温度検出手段であるサーミスタ４０では、６０度を検出することになる。

このように、「第２の温度検出手段の温度＞第１の温度検出手段の温度」となる場合には、通常よりも高い温度の湯が供給されている可能性があるため、通常は第１の温度検出手段の温度に基づいて湯水混合弁４を駆動していたものを、第２の温度検出手段に基づいて湯水混合弁４を駆動する制御に変更することで、給湯端末へ供給する湯の温度を低く制御することができ、ひいては、第１の温度検出手段であるサーミスタ９が故障したとしても、第２の温度検出手段であるサーミスタ４０に基づいて湯水混合弁４を制御することで、湯温設定手段１４で設定した温度の湯を給湯端末へ供給することができる。

また、本実施の形態では、第１の温度検出手段と第２の温度検出手段とを近接して配置しているが、これをある程度の一定の間隔を設けて配設する構成としてもよい。このように第１の温度検出手段と第２の温度検出手段との間の設置間隔を一定の間隔を設けることで、給湯端末への給湯停止中においては、徐々に第１の温度検出手段と第２の温度検出手段で検出する温度に差が生じてくる。

つまり、高温の湯が貯えられている貯湯タンク１に近い側に配設されている第１の温度検出手段で検出される温度の低下は、第２の温度検出手段で検出される温度の低下に比べて緩やかである。そのため、給湯停止中であれば、時間経過に伴って所定温度差が生じるはずである。

しかしながら、所定温度差が生じない場合、湯が流れていることになる。通常、湯が流れている場合には、流量検知手段１０で湯の流れを確認することができるが、ユーザーのカラン等の閉め損ないの場合、極微少量の湯が流れることになり、流量検知手段１０においても湯の流れを検知することができないくらい極微少量であった場合には、ユーザーが
予期することなく高温の湯を使用してしまい、ひいては貯湯タンク１の湯切れを引き起こしてしまう。

そのため、第１の温度検出手段と第２の温度検出手段とを、給湯端末への湯の供給停止中に温度差が生じるぐらい一定の間隔を設けて配置することで、流量検知手段１０で湯の流れを検知することができないくらい極微少量の湯の流れであったとしても、給湯停止中にも関わらず、極微少量の湯の検知が可能となる。

よって、流量検知手段１０で湯の流れを確認できない場合において、第１の温度検出手段で検出する温度と第２の温度検出手段で検出する温度が略同じであれば、極微少量の湯が流れていると判断し、報知手段（図示せず）等で、極微少量の湯が流れていることをユーザーに知らせることができ、予期せぬ高温湯の使用を抑制することができる。

また、極微少量の湯が流れていると判断した場合には、湯水混合弁４の開度を水側に駆動することで高温湯の出湯を抑制することができ、さらに水側全開に駆動した場合には、高温湯の出湯を停止することができる。

以上のように、本発明にかかる貯湯式温水器は、ヒートポンプ給湯機だけでなく、電気ヒーターを熱源とした電気温水器等にも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態における貯湯式温水器の構成図 従来の貯湯式温水器の構成図

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 加熱手段
３ 出湯管
４ 湯水混合弁
８ 給湯管
９ 第１温度検出手段
１０ 流量検知手段
１１ 給水管
１２ 制御装置
１４ 湯温設定手段
３５ 給湯端末
４０ 第２温度検出手段

Claims (7)

1. 湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部へ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクの上部から高温湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐するバイパス給水管と、前記出湯管と前記バイパス給水管とを接続する湯水混合弁と、前記湯水混合弁の下流側であって給等端末へ接続される給湯管と、前記湯水混合弁で生成される湯の温度を検知する第１の温度検出手段および第２の温度検出手段とを備え、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段を前記給湯管に配設することを特徴とする貯湯式温水器。
2. 前記第１の温度検出手段で検出される値と、前記第２の温度検出手段で検出される値とを比較することで、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
3. 前記第１の温度検出手段で検出される値と、前記第２の温度検出手段で検出される値との差が、所定温度以上の状態を一定時間検出した場合は、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断することを特徴とする請求項２に記載の貯湯式温水器。
4. 前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断された場合、前記湯水混合弁を水側に駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式温水器。
5. 前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段のいずれか一方が異常であると判断された場合、正常な温度検出手段で検出された値に基づいて前記湯水混合弁を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式温水器。
6. 前記第１の温度検出手段と、前記第２の温度検出手段との間には、ある一定の間隔を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の貯湯式温水器。
7. 前記給湯管に流量を検知する流量検知手段を備え、前記流量検知手段で流量を検知していないにもかかわらず、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段が略同一であれば、前記湯水混合弁を水側に駆動することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式温水器。

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