JP2011002123A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽への湯張りを行う注湯電磁弁が固着したときに、使用者に機器の異常を報知することができる貯湯式給湯機を提供すること。
【解決手段】本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンク３と、貯湯タンク３から浴槽５へと湯水を供給する風呂給湯管８４と、風呂給湯管８４内の湯水の流量を検知する流量検知手段８２と、風呂給湯管８４内の流路を開閉する注湯電磁弁８３と、異常を報知する報知手段９６と、注湯電磁弁８３の開閉指示を行う制御手段５０とを備え、制御手段から注湯電磁弁へ閉弁指示が出ているにもかかわらず、流量検知手段で湯水の流れを検知したときは、報知手段で異常を報知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、貯湯タンクを有する貯湯式給湯機に関し、特に、貯湯タンクからの湯水の供給を行う注湯電磁弁に関するものである。

図４は、従来の熱源にガスを用いた給湯装置を表し、出湯蛇口への温水の供給を水量制御手段で行うものである。図４に示すように、従来の給湯装置では、出湯蛇口１３５の上流側に配設された給湯回路を流れる水の流量の検出と流量の累積値を算出する流量検知手段１３６と、給湯回路を流れる水を加熱する熱源であるバーナ１３７と、加熱された湯温を検出する温度検知手段１３８と、給湯回路を開閉するとともに給湯回路を流れる水量を調整する水量制御手段１３９とを有していた（例えば、特許文献１参照）。

そして、浴槽への湯張りを指示する湯張りスイッチ１４０と、湯温設定スイッチ１４１と、湯量設定スイッチ１４２とを有する操作手段１４３を備えており、使用者が湯張りスイッチ１４０を操作することで湯張りが開始される。湯張りが開始されると水量制御手段１３５を開き、出湯蛇口１３５へと温水を供給する。

一方、出湯蛇口１３５へ供給される温水の温度は、温度検知手段１３８で検知される温度が湯温設定スイッチ１４１で設定された設定湯温となるようにバーナ１３７が調節され、流量検知手段１３６により計測された累積水量が、湯量設定スイッチ１４２で設定された設定湯量になるまで給湯動作を継続し、目標湯量に達した時に、水量制御手段１３９を閉じることで、給湯運転を終了していた。

さらに、停電時には湯水の供給を停止できるように、バックアップ電源１４５が設けられており、停電が起きたときに湯張りが行われていると、バックアップ電源１４５の電源を使用して水量制御手段１３５を閉じて湯張りを中止していた。

特開２００７−１０１０５１号公報

しかしながら、前記従来の給湯装置では、停電時にバックアップ電源により水量制御手段を閉止して給水を停止することができるものの、水量制御手段が固着してしまい、湯水の供給を停止することが出来ず、使用者は停電で異常が発生しているのか、給湯装置自体に異常が発生しているのか分からないという課題を有していた。これらの課題は、バックアップ電源を使用した水量制御手段の駆動時に発生するものではなく、普段の湯張り時などにおいても発生するものである。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、浴槽への湯張りを行う注湯電磁弁が固着したときに、使用者に機器の異常を報知することができる貯湯式給湯機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、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから浴槽へと湯水を供給する風呂給湯管と、風呂給湯管内の湯水の流量を
検知する流量検知手段と、風呂給湯管内の流路を開閉する注湯電磁弁と、異常を報知する報知手段と、注湯電磁弁の開閉指示を行う制御手段とを備え、制御手段から注湯電磁弁へ閉弁指示が出ているにもかかわらず、流量検知手段で湯水の流れを検知したときは、報知手段で異常を報知することにより、使用者は貯湯式給湯機内部の機器に異常が発生していることが分かる。

本発明は、浴槽への湯張りを行う注湯電磁弁が固着したときに、使用者に機器の異常を報知することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図 （ａ）同実施の形態１における注湯電磁弁の断面図（ｂ）同実施の形態１における注湯電磁弁の断面図 同実施の形態１における制御フロー図 従来の貯湯式給湯機の構成図

第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから浴槽へと湯水を供給する風呂給湯管と、風呂給湯管内の湯水の流量を検知する流量検知手段と、風呂給湯管内の流路を開閉する注湯電磁弁と、異常を報知する報知手段と、注湯電磁弁の開閉指示を行う制御手段とを備え、制御手段から注湯電磁弁へ閉弁指示が出ているにもかかわらず、流量検知手段で湯水の流れを検知したときは、報知手段で異常を報知することにより、使用者は貯湯式給湯機内部の機器に異常が発生していることが分かる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、流量検知手段で湯水の流れを所定時間検知した時に、報知手段で異常を報知することにより、風呂給湯管が長く水抜けが悪くても、また流量検知手段の応答性が悪い場合であっても、誤動作して報知してしまうことを防止することができる。

第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１または第２の発明において、貯湯タンクへ給水する給水管と、給水管を開閉する遮断手段とを備え、報知手段で異常を報知する代わりに、遮断手段で貯湯タンクへの給水を停止することにより、注湯電磁弁が固着して動作しなくても湯水の供給を停止することができるので、湯水が垂れ流しになってしまう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、実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。まず、実施の形態１における貯湯式給湯機の構成について説明する。なお、本発明の貯湯式給湯機の構成は、図１に示す構成に限定されるものではなく、本発明の構成を備えている給湯機であればよい。

図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機は、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット２で構成されている。まず、ヒートポンプユニット２の構成について説明する。ヒートポンプユニット２は、水冷媒熱交換器２４、圧縮機２５、蒸発器２６、膨張弁２７を冷媒配管により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ため、高圧側が臨界圧力を超えるので、水冷媒熱交換器２４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。

また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

また、ヒートポンプユニット２において、圧縮機２５で冷媒が圧縮され、圧縮機２５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器２４で放熱し、膨張弁２７で減圧されたあと、蒸発器２６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機２５に吸入される。なお、圧縮機の能力制御および膨張弁２７の開度制御は、圧縮機２５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。

次に、タンクユニット２の構成について説明する。タンクユニット１には湯水を貯える貯湯タンク３を有しており、貯湯タンク３の底部には給水源から低温水を供給するための給水管３１が接続されており、常時給水圧がタンク内に掛かっている状態となっている。また、貯湯タンク３の上方部には貯湯タンク内の高温水を出湯するための出湯管３２が接続されており、給湯端末や浴槽へ高温水を供給可能に構成している。

また、どれくらいの湯が残っているかを検出する複数の残湯温度検出手段である温度センサ４６ａ〜ｅが貯湯タンク３の上下に設けられており、貯湯タンク３内の温水の温度を検出している。なお、本実施の形態では残湯温度検出手段は上下に５つ設けているが、残湯温度検出手段の個数はこれに限定されることなく、例えば、４つや３つであっても問題ない。

そして、貯湯タンク３内の湯水は、水ポンプ２８が作動することで、水冷媒熱交換器２４に流入し、冷媒と熱交換を行う。そして水冷媒熱交換器２４の出口と貯湯タンク３との間には三方弁４３が設けられており、水冷媒熱交換器２４から出る温水を貯湯タンク３の上部へ戻すか、下部へ戻すかを切り替えている。

その結果、水冷媒熱交換器２４から出る温水の温度が所定温度（例えば、６０℃）以上の場合には、貯湯タンク３の上部側へ戻るように三方弁４３が切り替わり、上部沸き上げ配管４４を経て貯湯タンク３の上部へ戻り、積層状態で貯湯タンク３の上部に高温の湯が貯えられる。また、水冷媒熱交換器２４から出る温水の温度が所定温度未満の場合には、貯湯タンク３の下部側へ戻るように三方弁４３が切り替わり、下部沸き上げ配管４５を経て貯湯タンク３の下部へ戻る。

次に、給湯端末へ湯が供給される給湯回路について説明する。

本実施の形態における給湯回路は、給水管３１から分岐した端末給水配管３３と、出湯管３２とを電動式混合弁４にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁４の下流側に設けた温度センサ４１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁４の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、給湯端末４２へ供給される。

次に、浴槽５への湯張り回路について説明する。貯湯タンク３から浴槽５への湯水の供給を行う湯張り回路は、出湯管３２から分岐した風呂出湯管３４と、給水管３１から分岐した風呂給水管３５とを電動式混合弁８にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁８の下流側に設けた温度センサ８１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁８の混
合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、浴槽５へ供給される。

また、電動式混合弁８と浴槽５とを接続する風呂給湯管８４には、流量検知手段である流量センサ８２が設けられており、浴槽５へ供給される湯水の量が計測される。さらに、二方向の注湯電磁弁８３が設けられており、湯張り開始時には、注湯電磁弁８３が開くと同時に、浴槽５への湯水の供給が開始される。

また、台所および浴室には貯湯式給湯機の操作を行うことができる操作手段が設けられており、本実施の形態では、台所に設置された操作手段にリモコン装置９０と、浴室に設置された操作手段にリモコン装置９１とを設けている。そしてリモコン装置９０および９１には、各種情報を表示する表示手段である表示部９２および９３と、湯水の温度設定や湯張り操作を行う操作部９４および９５と、使用者に音情報を伝える報知手段であるスピーカ９６および９７が設けられている。

また、貯湯タンクユニット１内には、リモコン装置９０およびリモコン装置９１からの指示を受け取り、各制御機器に命令する制御手段５０も有している。そして制御手段５０はマイコンおよびその周辺の電子制御部品で構成され、貯湯タンクユニット１を構成する機器に命令を送っている。さらに、本実施の形態では、給水管３１に遮断手段である二方弁５１を設けている。

次に、注湯電磁弁８３の構成について説明する。図２には、実施の形態１において使用されている注湯電磁弁８３の断面図であり、図２（ａ）は、注湯電磁弁８３が閉じている状態の図、図２（ｂ）は、注湯電磁弁８３が開いている状態の図である。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、注湯電磁弁８３は、注湯弁ボディ１００の内部に、プランジャ１０１および流路を開閉するゴム製の弁１０２が設けられており、プランジャ１０１の先端に弁１０２が取り付けられており、プランジャ１０１が上下に動作することによって、流路の開閉を行っている。また、プランジャ１０１と注湯弁ボディ１００とはスプリング１０３で接続されており、スプリング１０３の弾性力によって弁１０２が流路の開口部に押さえつけられて、流路を閉じている。

また、注湯弁ボディ１００の外側にはコイル１０４が配置され、コイル１０４の先端には端子１０５が接続されており、端子１０５に電流を流すとコイル１０４の周りに磁界が発生し、その結果、プランジャ１０１が引き上げられ、弁１０２が流路の開口部から離れ、流路が開くことになる。この時、コイル１０４に電流が流れている間は、スプリング１０３が収縮している状態となっている。そして、コイル１０４への電流を止めると、プランジャ１０１は下方に移動し、弁１０２が再度流路の開口部を閉じ、スプリング１０３も通常の状態に戻る。

以上のように構成された貯湯式給湯機において、注湯電磁弁８３に異常が発生した時の動作・作用について説明する。

まず、使用者がリモコン装置９０もしくはリモコン装置９１のいずれかを操作することによって、浴槽５への湯張り運転を開始する。湯張り運転が開始されると注湯電磁弁８３のプランジャ１０１が引き上げられ弁１０２で塞いでいた流路が開く。流路が開くと、温度センサ８１で検出する温度が、設定した湯張り温度となるように、電動式混合弁８の開度が制御され、流量センサ８２で流量を検知している。そして流量センサ８２で検出した流量の累積値が設定した湯張り湯量となると湯張り運転終了となり、注湯電磁弁８３で流路を閉じる。

しかしながら、注湯電磁弁８３にゴミが噛みこんでいたり、何らかの異常で弁１０２がうまく閉まらなかった場合には、湯張り運転終了後も引き続き浴槽５への注湯が継続されてしまう。その結果、浴槽５への注湯が必要以上に行われ、浴槽５から湯水があふれたり、ひいては、貯湯タンク３から高温湯が出湯することになるので、貯湯タンク３内の高温湯の湯切れが発生してしまう。

そこで、本発明では、制御手段５０から注湯電磁弁８３へ閉じる信号（湯張り運転終了の信号）を送ったにも関わらず、流量センサ８２で流量を検知している時には、報知手段であるスピーカ９６および／または９７から報知音を出力し、使用者に異常が発生したことを知らせるようにしている。さらに、報知音だけではなく、表示部９２および／または９３にも異常が発生したことを文字情報でも表示し、さらに使用者への注意喚起を行っている。

さらに、本実施の形態では、湯張り運転が終了してから（制御手段５０から注湯電磁弁８３へ閉じる信号が発信されてから）、所定時間（例えば、１０秒間）を経過した後に使用者への異常報知を行っている。このように異常報知を行うまでに所定時間を設けるのは、風呂給湯管８４の長さが設置した家ごとに異なり、湯張り運転が終了してすぐでは、風呂給湯管８４に残っている残水を流量センサ８２が検知してしまう恐れがあり、また、風呂給湯管８４の水抜けが悪く流量センサ８２の応答性が悪い場合であっても、所定時間の間は異常と判断しないため、より確実に使用者へ異常が発生したことを伝えることができる。

本実施の形態では所定時間を１０秒に設定しているが、所定時間をあまりにも長く設定すると浴槽５から湯があふれてしまいかねない。そこで所定時間には、浴槽５に設定湯量だけ湯張りをした後であって、設定された所定時間さらに湯張りを継続しても、浴槽５から湯があふれ出さない程度に設定されるのが好ましい。そのため、貯湯式給湯機の設置工事時に、設置業者が実際に家に設置されている浴槽を見てから所定時間を設定可能に構成することで、それぞれの家に応じた貯湯式給湯機の設定を行うことができ、さらに利便性を向上させることができる。

また、本実施の形態の貯湯式給湯機は、給水管３１に遮断手段である二方弁５１を設けている。そこで、湯張り運転が終了してから、注湯電磁弁８３の異常を検知すると、浴槽５への湯張りを停止するために、二方弁５１を閉じて貯湯タンク３への給水を止める。そうすると、貯湯タンク３へは給水圧が掛からないため、貯湯タンク３から高温湯が出湯することなく、また、給水管３１から風呂給水管３５が分岐する分岐点よりも上流側に二方弁５１が設置されているので、二方弁５１を閉じることによって風呂給水管３５への給水も止めることができ、浴槽５へは高温水および低温水のどちらも供給されることがなくなり、不必要に湯水を垂れ流して無駄にすることがなくなる。

図３は注湯電磁弁８３に異常が発生した時の制御フロー図である。図３を用いて、注湯電磁弁８３に異常が発生した時の動作を説明する。

まず、ステップ１では、流量センサ８２で検出している流量が設定量に達した時に、制御手段５０から湯張り運転終了の信号が、注湯電磁弁８３へ送られる。そしてステップ２では、湯張り運転終了の信号を受けた注湯電磁弁８３が閉弁するとともに、制御手段５０に設けた計時手段が時間Ｔを０（ゼロ）に設定し、カウントを開始する。

そして、ステップ３では計時手段がカウントしている時間Ｔが所定時間を超えたかどうかを判定する。本実施の形態では所定時間を１０秒に設定しており、時間Ｔが１０秒を超えたか否かを判定している。つまり、注湯電磁弁８３が故障していた場合には、所定時間
（本実施の形態では１０秒間）だけは浴槽５へ湯張り運転が継続される。なお、本実施の形態では所定時間を１０秒に設定しているが、これに限定されることはない。そして、ステップ３で時間Ｔが所定時間を超えていなければ、所定時間を超えるまでステップ３を繰り返し、所定時間を超えればステップ４へと進む。

次に、ステップ４では、流量センサ８２で流れている湯水があるかどうかを判断する。もし流量センサ８２で湯水が流れていることを検知すると、ステップ５へ進み、湯水が流れていないと判断されれば、ステップ７へ進んで、正常に湯張り運転が終了したとして、リモコン装置９０および／またはリモコン装置９１の表示部９２および／または９３に湯張り運転が完了したことを表示する。

次に、ステップ５では、注湯電磁弁８３に異常が発生したと判断され、遮断手段である二方弁５１を閉じて、ステップ６へ進む。二方弁５１が閉じると、貯湯タンク３への給水が停止するため、貯湯タンク３の内部には給水圧が掛からず、高温湯の出湯を停止することが出来、さらに、電動式混合弁８へ供給される低温水さえも停止してしまうので、確実に浴槽５への湯水の供給を停止することができる。

次に、ステップ６では、注湯電磁弁８３に異常が発生したことを報知するために、報知手段であるスピーカ９６および／または９７から報知音を出力し、使用者に異常が発生したことを知らせるようにし、さらに、報知音だけではなく、表示部９２および／または９３にも異常が発生したことを文字情報でも表示し、さらに使用者への注意喚起を行っている。

このように、湯張り運転終了のタイミングを、注湯電磁弁８３に閉弁指示を出してから、所定時間経過後に流量センサ８２で検出する流量に基づいて判断することで、確実に湯張り運転の終了を判断することができ、さらに湯張り回路に異常が発生した場合においても、浴槽５への湯水の供給を停止し、かつ、使用者へ異常が発生したことを知らせるので、非常に使用性の高い貯湯式給湯機を提供することができる。

以上のように、本発明に係る貯湯式給湯機は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機、さらには熱源に電気ヒータを用いて沸き上げポンプを有する電気温水器にも適用できる。

１ 貯湯タンクユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
５ 浴槽
２８ 水ポンプ
５０ 制御手段
５１ 遮断手段
８２ 流量検知手段
８４ 風呂給湯管
９０ リモコン装置
９１ リモコン装置
９６ 報知手段
９７ 報知手段

Claims (3)

1. 湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクから浴槽へと湯水を供給する風呂給湯管と、前記風呂給湯管内の湯水の流量を検知する流量検知手段と、前記風呂給湯管内の流路を開閉する注湯電磁弁と、異常を報知する報知手段と、前記注湯電磁弁の開閉指示を行う制御手段とを備え、前記制御手段から前記注湯電磁弁へ閉弁指示が出ているにもかかわらず、前記流量検知手段で湯水の流れを検知したときは、前記報知手段で異常を報知することを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記流量検知手段で湯水の流れを所定時間検知した時に、前記報知手段で異常を報知することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記貯湯タンクへ給水する給水管と、前記給水管を開閉する遮断手段とを備え、前記報知手段で異常を報知する代わりに、前記遮断手段で前記貯湯タンクへの給水を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。