JP2023015518A - 給湯装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯システムに関し、より特定的には、高温水及び低温水を混合して給湯する給湯装置に関する。
高温水及び低温水の混合弁によって出湯温度を制御する給湯システムが公知である。例えば、特許第4264081号公報(特許文献1)には、出湯管の高温水と、給水管の低温水とが給湯混合弁によって混合されて、給湯管へ出力される構成を有する貯湯式給湯装置が記載されている。
特許文献1では、給水管には、給湯混合弁へ向かう方向のみに湯水を通流するための逆止弁が設けられている。更に、当該逆止弁の故障判定機能として、給湯混合弁を低温水で全開に制御した下での給湯管の流量検出値を用いて、当該逆止弁の閉塞故障を検出することが記載されている。
一般的に、逆止弁の逆止機能は、コントローラによる電子制御ではなく、給水圧の印加に応じた機械的構造の作動によって実現されることが一般的である。このため、逆止弁の動作状況の直接的な監視によって、当該逆止機能が喪失された開放故障を単純に検出することが困難である。
一方で、特許文献1には、給水管に配置された逆止弁の開放故障の検出については開示も示唆もされていない。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高温水及び低温水の混合弁を備える構成の給湯装置において、低温水を混合弁へ導く配管に配置された逆止弁の開放故障の検出機能を実現することである。
本発明のある局面によれば、給湯装置が提供される。給湯装置は、高温水を供給する高温水配管と、給水端からの低温水を供給する低温水配管と、出湯端と接続される出湯配管と、混合弁と、制御装置と、逆止弁と、温度検出器とを備える。混合弁は、高温水配管と接続された第1のポート、低温水配管と接続された第2のポート、及び、出湯配管と接続された第3のポートを有する。制御装置は、混合弁の開度によって、第1のポートから第3のポートへ通流する湯水と、第2のポートから第3のポートへ通流する湯水との混合比率を制御する。逆止弁は、低温水配管に介挿接続されて、第2のポートから給水端へ向かう通流を阻止する逆止機能を有する。温度検出器は、給水端及び逆止弁の間の低温水の経路に配置される。制御装置は、故障診断部を含む。故障診断部は、温度検出器による検出温度が、給水端に導入される低温水の温度に従って設定される基準温度よりも上昇すると、逆止弁の逆止機能が喪失された開放故障を検出する。
本発明によれば、高温水及び低温水の混合弁を備える構成の給湯装置において、低温水を混合弁へ導く配管に配置された逆止弁の開放故障を、逆止弁の上流側での温度検出値を用いて検出することができる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
(給湯装置の構成例)
図1は、本実施の形態に係る給湯装置の構成例を説明するブロック図である。
図1は、本実施の形態に係る給湯装置の構成例を説明するブロック図である。
図1を参照して、本実施の形態に係る給湯装置10は、筐体25に格納された貯湯タンク150を備える、貯湯給湯装置として示される。後述するように、貯湯タンク150には、給湯装置10の外部に設けられた発熱機構(図示せず)によって加熱された高温水が貯留される。代表的には、発熱機構は、燃料電池或いはエンジン発電機等の廃熱を生じる発電機構、又は、ヒートポンプ装置によって構成することができる。
給湯装置10は、さらに、給水端101、出湯端102、外部との接続端103~110、補助熱源機(BU熱源機)200、及び、熱交換器210,220と、暖房タンク230と、暖房ポンプ240と、循環ポンプ310,315とを備える。給水端101、出湯端102、及び、接続端103~110は、筐体25の外部から配管を接続可能に構成されている。
図2には、給湯装置10と他の外部機器との接続関係を説明するための概念図が示される。
図1及び図2を参照して、給水端101は、低温水を供給する給水管81と接続される。出湯端102は、給湯配管80と接続される。給湯配管80には給湯栓15が接続されており、給湯栓15が操作(開栓)されると、給湯装置10から出湯端102に出力された適温の湯が、給湯配管80を経由して給湯栓15へ供給される。燃料ガス配管82は、補助熱源機200で燃焼される燃料ガスを給湯装置10へ供給する。
接続端105は、暖房装置14a及び浴室暖房乾燥機14bの両方と接続され、接続端106は、暖房装置14aと接続され、接続端107は、浴室暖房乾燥機14bと接続される。暖房ポンプ240の作動により、暖房装置14aを通過する第1の暖房用循環路、及び、浴室暖房乾燥機14bを通過する第2の暖房用循環路を形成することができる。第2の暖房用循環路は、接続端105から、暖房タンク230、暖房ポンプ240、熱交換器210の二次側(図示せず)、及び、接続端107を経由して、浴室暖房乾燥機14bへ至る。従って、浴室暖房乾燥機14bに対しては、熱交換器210で加熱された高温水が供給される。
一方で、第1の暖房用循環路は、接続端105から、暖房タンク230、暖房ポンプ240、及び、接続端106を経由して、暖房装置14aへ至る。従って、暖房装置14aに供給される高温水は、給湯装置10の内部にて熱交換器210によって直接は加熱されない。
即ち、熱交換器210を共用して、暖房装置14aの運転時及び浴室暖房乾燥機14bの運転時の各々において、暖房の熱源となる高温水(熱媒体)の循環路を形成することができる。なお、以下では、暖房装置14a及び浴室暖房乾燥機14bの運転を、包括的に暖房運転とも称する。暖房運転には、暖房装置14a及び浴室暖房乾燥機14bの両方が運転されるケースも含まれる。
同様に、接続端108及び109は、浴槽13と接続される。給湯装置10に内蔵されたポンプ(図示せず)の作動により、接続端108から給湯装置10へ入力された浴槽水が、熱交換器220の二次側(図示せず)を通過した後に、接続端109を経由して浴槽13に戻される、浴槽水の循環路を形成することができる。これにより、浴槽13での追焚運転を実現することができる。さらに、接続端110は、排水管85と接続される。
リモコン30は、台所及び浴室等に配置された、給湯装置10を操作するための入力装置である。リモコン30は、ユーザが視認可能な態様で情報を出力するための表示部31と、給湯装置10の運転オンオフを操作する運転スイッチ32と、ユーザ等による入力設定操作を受け付けるための操作部33と、スピーカ34とを含む。表示部31は、代表的には、液晶パネルによって構成されており、ユーザが視認可能な態様で各種の情報を表示可能に構成されている。操作部33は、代表的には、プッシュボタンやタッチボタンによって構成されており、給湯設定温度に代表される、給湯装置10の設定操作を受け付け可能に構成されている。スピーカ34は、ユーザが聴覚で認識可能な音声、メロディー、警報音等を出力する。
再び図1を参照して、給湯装置10は、さらに、コントローラ20と、配管111~114,116~119,119a,119b,121,124~126,130,132と、開閉弁215,225と、三方弁320と、蓄熱切替弁330と、混合弁340と、比例弁350と、注湯開閉弁360と、流量調整弁370と、貯湯切替弁380とを備える。
三方弁320、混合弁340、比例弁350、流量調整弁370、及び、貯湯切替弁380は、ステッピングモータ321、341、351、371、及び、381をそれぞれ有する。ステッピングモータ321、341、351、371、及び、381が、コントローラ20からの制御指令によって駆動されることによって、三方弁320、混合弁340、比例弁350、流量調整弁370、及び、貯湯切替弁380のそれぞれの開度が制御される。
配管111の第1端は、給水端101と接続されて低温水の供給を受ける。配管111の第2端は、混合弁340の低温側ポートと接続される。以下では、配管111を低温水配管111とも称する。低温水配管111には、低温水の逆流を防止する逆止弁55が介挿接続される。即ち、逆止弁55は、混合弁340(低温側ポート)から給水端101側への通流を遮断する逆止機能を有する。
配管112は、低温水配管111及び蓄熱切替弁330の間に接続される。配管112には、配管112から低温水配管111への低温水の逆流を防止する逆止弁56が介挿接続される。
配管114の第1端は、開閉弁215及び225をそれぞれ経由して、熱交換器210及び220の一次側経路(図示せず)と接続される。配管114の第2端は、三方弁320と接続される。配管113は、蓄熱切替弁330及び貯湯タンク150の底部との間を接続する。配管116は、蓄熱切替弁330及び配管114の間に接続される。
蓄熱切替弁330は、コントローラ20からの制御指令に従って、配管112及び113の間のタンク入水経路と、配管112及び116の間の循環側経路と、配管113及び116の間のタンク入排水経路とのうちの1つを選択的に形成する。
蓄熱切替弁330がタンク入水経路を形成することにより、給水管81(図2)の給水圧によって、貯湯タンク150が満水状態となるまで、低温水が、配管111~113を経由して貯湯タンク150へ導入される。
貯湯タンク150の上部は、配管125及び130と接続される。配管130は、後述する配管119aと接続される。配管125は、貯湯切替弁380を経由して、発熱機構(図示せず)との接続端103に至る配管124と接続される。貯湯タンク150の底部には、発熱機構(図示せず)との接続端104に至る配管126がさらに接続される。貯湯タンク150には複数の温度センサ151~156が異なる部位に配置される。
貯湯切替弁380は、ステッピングモータ381を駆動源とするコントローラ20による開度制御に従って、貯湯タンク150を迂回して配管124及び126を接続するバイパス経路と、配管124及び125を接続する貯湯経路とを選択的に形成する。配管124及び126には、温度センサ560及び565がそれぞれ設けられる。
循環ポンプ315の作動により、貯湯タンク150内の低温水を、接続端104を経由して発熱機構へ出力し、発熱機構で加熱された高温水として、接続端103から導入するような加熱循環路を形成することができる。循環ポンプ315は、筐体25の外部(例えば、発熱機構の内部)に配置することも可能である。
循環ポンプ315の作動時に、貯湯切替弁380が貯湯経路を形成すると、発熱機構で加熱された高温水は、貯湯タンク150へ導入される。これにより、貯湯タンク150内では、上部より温度が上昇する。一方で、貯湯切替弁380がバイパス経路を形成すると、接続端104から出力された高温水は、貯湯タンク150へ導入されることなく、発熱機構で再加熱される。例えば、温度センサ560による検出温度(接続端103からの入力温度)に基づいて、低温時には、貯湯切替弁380によってバイパス経路を形成することができる。
一方で、温度センサ151~156及び565の検出温度によって、貯湯タンク150の内の高温水の加熱が完了したことが検知されると、循環ポンプ315の停止によって上記加熱循環路の形成が停止される。このように、給湯装置10では、外部の発熱機構を「主熱源」として、当該主熱源によって加熱された高温水が、貯湯タンク150に蓄積されて給湯に用いられる。
配管117は、三方弁320及び循環ポンプ310の吸入口311aとの間を接続する。三方弁320は、逆止弁322が設けられた配管132によって、貯湯タンク150の上部からの配管130とさらに接続される。
三方弁320は、ステッピングモータ321を駆動源とするコントローラ20による開度制御に従って、配管132から循環ポンプ310の吸入口311aへ至る経路P1と、配管114から循環ポンプ310の吸入口311aへ至る経路P2との流量比を制御する。三方弁320の開度制御により、流量比を0~100(%)の間で制御できるので、経路P1又は経路P2のみが形成された状態、及び、経路P1及びP2の両方が形成された状態の両方を実現することが可能である。以下では、経路P1を「タンク出力経路」、経路P2を「循環経路」とも称する。
配管118は、循環ポンプ310の吐出口311b及び補助熱源機200の入力端201aと接続される。配管118には、流量センサ420が配置される。流量センサ420によって、補助熱源機200の通過流量を検出することができる。補助熱源機200の出力端201bは、配管119と接続される。
補助熱源機200は、作動時において、配管118から入力端201aへ導入された流体(湯水)を、燃料の燃焼熱を用いて加熱することにより、出力端201bから配管119へ高温水を出力する。配管118には、補助熱源機200への入力温度を検出するための温度センサ550が配置される。配管119には、補助熱源機200からの出力温度を検出するための温度センサ555が配置される。補助熱源機200は、「熱源機」の一実施例に対応する。
配管119は、ノードNbにおいて、及び混合弁340の高温側ポートへ至る配管119aと、熱交換器210及び220の一次側(図示せず)に至る配管119bとに分岐される。
暖房運転時には、循環ポンプ310の作動とともに開閉弁215を開放することにより、補助熱源機200、配管119,119b、熱交換器210、配管114,117、循環ポンプ310、及び、配管118を含む、「高温水の循環路」を形成することができる。これにより、補助熱源機200の作動時には、補助熱源機200からの高温水によって、暖房装置14a及び/又は浴室暖房乾燥機14bと、熱交換器210(二次側)との間で形成される循環路の流体(暖房用熱媒体)を加熱することができる。
同様に、追焚運転時には、補助熱源機200を作動させ、かつ、循環ポンプ310の作動とともに開閉弁225を開放することにより、補助熱源機200、配管119,119b、熱交換器220、配管114,117、循環ポンプ310、及び、配管118を含む、高温水の循環路を形成することができる。これにより、補助熱源機200からの高温水によって、熱交換器220(二次側)と浴槽13との間の循環路を通流する浴槽水を加熱することができる。温度センサ590によって、熱交換器210,220(一次側)の通過後における高温水の温度を検出することができる。
一方で、開閉弁215及び225の両方を閉止すると、配管119bを経由する高温水の循環路は形成されない。
配管119aは、ノードNbよりも下流側に位置するノードNcにおいて、貯湯タンク150からの配管130と接続される。さらに、循環ポンプ310の作動時に形成される循環路に含まれるノードNbと、ノードNcとの間には、比例弁350が配置される。比例弁350の開度は、ステッピングモータ351を駆動源として、コントローラ20によって制御される。
比例弁350の開度制御によって、配管119から、配管119aを経由して混合弁340へ給湯用途で出力される高温水の流量を制御することができる。以下では、配管119aについて、高温水配管119aとも称する。
特に、開閉弁215及び/又は225が開放されている状態では、比例弁350の開度によって、補助熱源機200からの高温水について、高温水配管119aを介した混合弁340への流量(給湯用)と、配管119bを含む循環路への流量(暖房/追焚用)との比率を制御することができる。なお、比例弁350を全閉(開度=0)として、補助熱源機200からの高温水の全量を暖房/追焚用とすることも可能である。
混合弁340の出力端は、出湯端102へ至る配管121と接続される。以下では、配管121を、出湯配管121とも称する。これにより、混合弁340は、高温水配管119aと接続された高温側ポートの高温水と、低温水配管111と接続された低温側ポートの低温水とを混合して、出湯配管121と接続された出力ポートへ出力する。高温側ポートは「第1のポート」に対応し、低温側ポートは「第2のポート」に対応し、出力ポートは「第3のポート」に対応する。
混合弁340の開度は、ステッピングモータ341を駆動源として、コントローラ20によって制御される。混合弁340の開度制御によって、高温側ポート(高温水配管119a)及び低温側ポート(低温水配管111)と、出力ポート(出湯配管121)との間の通流状態、即ち、高温水及び低温水の混合比率が制御される。具体的には、混合弁340は、低温側ポートのみが出力ポートと通流する全閉状態(高温水0(%))と、高温側ポートのみが出力ポートと通流する全開状態(高温水100(%))と、低温側ポート及び高温側ポートの両方が出力ポートと通流する中間開度とのいずれかに制御される。中間開度に、高温水の比率が0(%)より大きく100(%)より小さい範囲内で、混合比率が段階的に異なる複数の開度が含まれる。
低温水配管111には、低温水の温度を検出するための温度センサ510が配置される。温度センサ510は、逆止弁55の上流側(給水端101側)、即ち、逆止弁55及び給水端101の間に配置される。特に、低温水配管111と配管112とが分岐するノードNxよりも上流側に温度センサ510を配置することにより、混合弁340に導入される低温水の温度と、蓄熱切替弁330(タンク入水経路)及び配管112,113を経由して貯湯タンク150に導入される低温水の温度との両方を、1個の温度センサ510によって検出することができる。
出湯配管121には、混合弁340の下流側において、出湯温度を検出するための温度センサ520が配置される。さらに、高温水配管119aには、上述の温度センサ555に加えて、温度センサ530が配置される。温度センサ530は、混合弁340へ入力される高温水の温度を検出するように配置される。
混合弁340による低温水の混合比率は、例えば、温度センサ510,520,530による検出温度に基づいて制御することができる。これにより、混合弁340から出湯配管121への出力温度(すなわち、出湯温度)を、ユーザによる設定温度に制御することができる。
更に、低温水配管111と、出湯配管121の混合弁340の近傍との間には、高温回避電磁弁365が配置されることが好ましい。高温回避電磁弁365は、温度センサ520によって検出される出湯温度の過高温が検知されると、コントローラ20によって開放される。
出湯配管121には、流量センサ430及び流量調整弁370が配置される。流量センサ430によって、出湯配管121による出湯流量を検出することができる。又、ステッピングモータ371を駆動源とするコントローラ20による開度制御に従って、流量調整弁370は、出湯流量を絞ることができる。例えば、出湯温度が上がらないときに、流量調整弁370の制御によって、出湯温度の顕著な低下が抑制できる。尚、出湯配管121の途中には、凍結防止のための制御用途で温度センサ525を更に配置することも可能である。
出湯配管121からは、接続端109へ至る注湯配管301が分岐される。注湯配管301には、注湯開閉弁360及び流量センサ410が配置される。注湯開閉弁360は、電磁弁によって構成され、コントローラ20からの制御指令に従って開閉される。注湯開閉弁360の開放により、配管121に出力された、給湯設定温度に制御された湯を、浴槽13(図2)の湯張りに用いることができる。さらに、流量センサ410の検出値の積算によって、浴槽13へ供給される湯量を算出することができる。
配管116には、温度センサ580及び圧力逃がし弁390がさらに配置される。圧力逃がし弁390によって、補助熱源機200からの高温水の循環路における過圧の発生を防止できる。
又、接続端110に設けられたバルブ110xを開放することにより、貯湯タンク150の貯留水を、接続端110から排水管85(図2)へ強制的に排出することができる。
このように、給湯装置10は、貯湯タンク150に蓄積された高温水を用いた給湯(以下、「タンク給湯」とも称する)と、作動中の補助熱源機200からの高温水を用いた給湯(以下,「BU給湯」とも称する)のいずれかにより、浴槽13への注湯を含む給湯運転を実行することができる。即ち、本実施の形態において、「給湯」は、タンク給湯及びBU給湯の両方を含む。更に、補助熱源機200及び熱交換器210,220を含む循環路に高温水を通流することで、暖房運転及び追焚運転をさらに実行することができる。
コントローラ20は、代表的には、マイクロコンピュータによって構成することができる。コントローラ20は、リモコン30に入力されたユーザ指示に従って給湯装置10が動作する様に、各センサ(温度センサ、流量センサ等)の検出値に基づき、ステッピングモータを駆動源とする各弁の開度制御、及び、各開閉弁の開閉制御を含む、各種機器の動作を制御する。コントローラ20は「制御装置」の一実施例に対応する。
(給湯装置の運転動作)
次に、図3を用いて、本実施の形態に係る給湯装置10の運転動作について説明する。図3では、暖房運転及び追焚運転の少なくとも一方がオンされる状態を「暖房/追焚オン」と表記する一方で、暖房運転及び追焚運転の両方がオフされた状態を「暖房/追焚オフ」と表記する。図3に示されるように、給湯装置10には、タンク給湯及びBU給湯の各々において、暖房/追焚オン、又は、暖房/追焚オフとすることができる。
次に、図3を用いて、本実施の形態に係る給湯装置10の運転動作について説明する。図3では、暖房運転及び追焚運転の少なくとも一方がオンされる状態を「暖房/追焚オン」と表記する一方で、暖房運転及び追焚運転の両方がオフされた状態を「暖房/追焚オフ」と表記する。図3に示されるように、給湯装置10には、タンク給湯及びBU給湯の各々において、暖房/追焚オン、又は、暖房/追焚オフとすることができる。
図3を参照して、タンク給湯の暖房/追焚オフ時には、補助熱源機200の動作(燃焼)がオフされるとともに、比例弁350は全閉とされ、循環ポンプ310も停止される。さらに、蓄熱切替弁330がタンク入水経路、すなわち、配管112から113へ到る経路を形成するように制御される。この状態で、給湯配管80に接続された給湯栓15が開栓されると、給水端101への給水圧によって、配管112及び113を経由して、貯湯タンク150内に低温水が流入するとともに、配管130へ貯湯タンク150内の高温水が出力される。三方弁320は、経路P1及びP2のいずれを形成していても、貯湯タンク150から高温水が出力される。
配管130に出力された高温水は、ノードNcを経由して高温水配管119aから混合弁340へ入力される。したがって、タンク給湯は、貯湯タンク150から出力された高温水と、低温水配管111の低温水を混合することによって実行される。
タンク給湯時に暖房/追焚オンとされると、三方弁320が経路P2(循環経路)を形成するとともに、開閉弁215及び/又は225が開放される。蓄熱切替弁330は、給湯用の高温水を貯湯タンク150から配管130へ出力するために、タンク入水経路を形成する。
更に、循環ポンプ310及び補助熱源機200が作動すると、補助熱源機200と、配管119,119bと、熱交換器210及び/又は220の一次側と、配管114,117とを含む高温水の循環路を形成することができる。当該循環路の高温水によって、熱交換器210及び/又は220の二次側を通流する、暖房装置14a及び浴室暖房乾燥機14bの循環水(熱媒体)、及び/又は浴槽水を加熱することができる。
給湯運転時に、貯湯タンク150内の温度低下によりタンク給湯ができない場合には、BU給湯が実行される。BU給湯では、補助熱源機200が作動する。暖房/追焚オフ時には、蓄熱切替弁330がタンク入水経路を形成するとともに、三方弁320が経路P1を形成した状態で、循環ポンプ310が作動する。
これにより、貯湯タンク150内の温水は、配管132から循環ポンプ310を経由して、補助熱源機200によって加熱されて、配管119へ出力される。この際に、循環ポンプ310の流量制御により、貯湯タンク150から配管130を経由して高温水配管119a(ノードNc)へ出力される流体圧よりも、比例弁350を経由して高温水配管119a上を通流する高温水の圧力が高く設定される。これにより、貯湯タンク150内の予熱を利用しながら、タンク給湯時と同等の高温水を、高温水配管119aから混合弁340の高温側へ供給することができる。
BU給湯時に暖房/追焚オンとされると、開閉弁215及び/又は225が開放される。さらに、三方弁320が経路P2を形成し、蓄熱切替弁330が循環経路を形成するように制御されることで、低温水配管111から導入される低温水、及び、熱交換器210及び/又は220を通流する循環高温水が混合されて、循環ポンプ310から補助熱源機200へ入力される。補助熱源機200から出力された高温水は、比例弁350の開度に応じた比率で、高温水配管119aから混合弁340へ至る経路と、配管119bから熱交換器210,220へ至る経路とに分流される。従って、比例弁350の開度が大きくなると、給湯用の高温水の供給比率が高くなる一方で、比例弁350の開度が小さくなると、暖房/追焚用途の高温水の供給比率が高くなる。
或いは、BU給湯の暖房/追焚オン時にも蓄熱切替弁330をタンク入水側とし、三方弁320が経路P1及びP2の比率を制御することで、貯湯タンク150の予熱を利用することも可能である。但し、この場合には、三方弁320及び比例弁350の両方で流量比が可変制御されるので、制御が複雑となる虞がある。
給湯装置10では、貯湯タンク150の高温水によるタンク給湯に加えて、循環ポンプ310及び補助熱源機200を用いたBU給湯が可能である。尚、給湯運転の停止時にも、比例弁350を全閉に制御し、三方弁320を経路P2に制御して、循環ポンプ310を作動することで、開閉弁215及び/又は225の開放により、補助熱源機200で加熱された高温水を熱交換器210及び/又は220に通流する循環路を形成することができる。
この様に本実施の形態に係る給湯装置10では、給湯栓15の開栓時には、混合弁340によって、高温水配管119aの高温水と、低温水配管111の低温水とを混合することにより、出湯配管121に適温の湯が出力される。
上述した様に、低温水配管111には逆止弁55が配置されている。逆止弁55の逆止機能が正常である場合には、混合弁340の低温側ポートから給水端101へ向かう方向の通流がブロックされる。これに対して、逆止弁55に開放故障が発生して上記逆止機能が失われると、給湯停止中(給湯栓15の閉栓時)において、混合弁340の高温側ポートから低温側ポートへの高温水の逆流が発生する虞がある。具体的には、循環ポンプ310の作動等によって混合弁340の高温側ポートの圧力が上昇しているときに、混合弁340が、高温水及び低温水を混合する開度に制御されていると、高温水配管119aの高温水が、混合弁340の低温側ポートを介して低温水配管111に逆流する虞がある。
例えば、図4に示される再出湯待機制御の実行中に、上述の逆流が生じることが懸念される。
図4には、再出湯待機制御の制御処理を説明するフローチャートが示される。図4に示される制御処理は、コントローラ20によって実行することができる。
図4に示される様に、コントローラ20は、ステップ(以下、単に「S」と表記する)110により、給湯終了タイミングを検出する。例えば、流量センサ430による流量検出値に基づいて、給湯装置10が、給湯中、及び、給湯停止中のいずれであるかが周期的に判定されるとともに、前回周期において給湯中であったのが今回周期で給湯停止中に変化すると、当該周期において、S110がYES判定とされて、給湯終了タイミングが検出される。これ以外の場合には、S110はNO判定とされて、S120以降の処理は起動されない。
コントローラ20は、給湯終了タイミングが検出されると(S110のYES判定時)、S120により、当該給湯終了タイミングから所定時間T1が経過するまでの間(S120のNO判定時)、S130により、混合弁340を予め定められた中間開度に設定するとともに、比例弁350を全閉ではない所定の開度に制御する、再出湯待機状態を形成する。
再出湯待機状態では、補助熱源機200から混合弁340の高温側ポートに至る経路が比例弁350によって形成されるとともに、混合弁340は、高温側ポート及び低温側ポートの両方と、出湯配管121とが連通した状態となる。従って、給湯栓15の開栓等によって給湯が開始された際には、高温水配管119aに残存する高温水を即座に給湯に用いることが可能であり、かつ、補助熱源機200からの高温水も速やかに混合弁340へ導入することができる。この結果、給湯停止から短時間で給湯が再開された際に、給湯温度を速やかに上昇させることが可能となる。尚、S120~S130の処理中に給湯が開始されると、図4の処理は強制的にS110に戻されて、コントローラ20は、次の給湯終了タイミングを監視する。
給湯が再開されないまま所定時間T1が経過すると(S120のYES判定時)、コントローラ20は、S140により、比例弁350を全閉に制御するとともに、混合弁340を全閉(高温水0(%))に制御する。
ここで、暖房運転又は追焚運転中に、S130による再出湯待機状態が形成されるケースを想定する。このケースでは、比例弁350を介して補助熱源機200から出力された高温水が、循環ポンプ310の作動により加圧されて、混合弁340の高温側ポートに至る。この状態下で、低温水配管111の逆止弁55に開放故障が生じている場合には、混合弁340に導入される高温水の圧力が給水端101からの給水圧よりも大きいと、混合弁340の高温側ポート及び低温側ポートを経由して、低温水配管111及び配管112に高温水の逆流が生じる虞がある。そして、この様な逆流が発生した再出湯待機状態では、混合弁340の高温側ポート及び低温側ポートの両方に高温水が存在する状態となるので、当該状態から給湯が開始されると、給湯開始直後における給湯温度が想定よりも上昇することが懸念される。
(逆止弁の開放故障検出)
従って、本実施の形態に係る給湯装置には、上述した様な給湯温度制御の不具合を回避するために、逆止弁55の開放故障を検出する機能が設けられる。
従って、本実施の形態に係る給湯装置には、上述した様な給湯温度制御の不具合を回避するために、逆止弁55の開放故障を検出する機能が設けられる。
図5~図7には、本実施の形態に係る給湯装置における逆止弁の故障診断処理を説明するフローチャートが示される。図5~図7に示された制御処理は、コントローラ20によって実行することができる。
コントローラ20は、給湯停止中において(S210のYES判定時)、S220~S240による故障診断を実行する。一方で、給湯中(S210のNO判定時)には、当該故障診断は非実行とされる。S210における給湯中/給湯停止中の判定については、上述した様に流量センサ430による検出値に基づいて実行することができる。
コントローラ20は、S220では、温度センサ510の検出温度Twを基準温度Trefと比較する。そして、Tw>Trefである場合(S220のYES判定時)には、S230により、逆止弁55の開放故障が検出される。一方で、Tw≦Trefの場合(S220のNO判定時)には、S240により、逆止弁55の開放故障は非検出とされる。
基準温度Trefは、逆止弁55の上流側(給水端101側)への高温水の逆流を検知できる様に、給水端101に導入される低温水の温度に従って設定される。具体的には、給水端101からの入水温度と、当該高温水の温度との間に設定される必要がある。当該入水温度は、給湯装置10(給水端101)の雰囲気温度によって変化することが想定される。従って、基準温度Trefは、当該雰囲気温度の検出器(図示せず)による検出温度をコントローラ20に入力することで、コントローラ20の内部で可変に設定することができる。或いは、コントローラ20の外部(例えば、コントローラ20と接続されたサーバ等)から、基準温度Trefの入力を受けることも可能である。
又、基準温度Trefは、図6に示す様に、給湯中の温度実績を用いて設定することも可能である。
図6を参照して、コントローラ20は、S250により、給湯開始タイミングを検出する。例えば、S110(図4)とは反対に、前回周期において給湯停止中であったのが今回周期で給湯中に変化すると、当該周期において、S250がYES判定とされて、給湯開始タイミングが検出される。これ以外の場合には、S250はNO判定とされて、S260以降の処理は起動されない。
コントローラ20は、給湯開始タイミングが検出されると(S250のYES判定時)、当該給湯開始タイミングから所定時間Tdが経過したときに(S260のYES判定時)、S270により、温度センサ510の検出温度Twを一定期間取得して、取得した検出温度Twの平均値TW0に基づいて基準温度Trefを設定する。例えば、当該平均値に所定のマージン値αを加算することによって、基準温度Trefを算出することができる(Tref=TW0+α)。一方で、給湯開始タイミングから所定時間Tdが経過するまでは(S260のNO判定時)、S270の処理は待機される。
このようにすると、図5のS210がYES判定とされているときには、直前の給湯運転における温度センサ510の検出温度Twの実績値を用いて、S220で用いる基準温度Trefを設定することができる。これにより、逆止弁55の開放故障の検出精度を向上することができる。
或いは、開放故障の誤検出を抑制するために、図5のS220~S240による故障診断の機会を制限することも可能である。
図7には、故障診断の実行機会を制限するために追加される制御処理が示される。
図7に示される様に、コントローラ20は、S210のYES判定時に、即ち、給湯停止中において、S215a及びS215bを含むS215の追加判定を実行する。
コントローラ20は,S215aでは、補助熱源機200が燃焼動作中(BU燃焼中)であり、かつ、循環ポンプ310が作動中であるかどうかを判定する。更に、コントローラ20は、S215bでは、混合弁340が中間開度であるかどうかを判定する。尚、S215bでは、給湯装置10が再出湯待機状態(S130)であるか否かを判定してもよい。
コントローラ20は、給湯停止中(S210のYES判定時)に、S215a及びS215bの両方がYES判定であれば、S220(図5)に処理を進めて、検出温度Tw(温度センサ510)を用いた故障診断を実行する。これに対して、S215a及びS215bの少なくとも一方がNO判定であれば、S240に処理が進められて、逆止弁55の開放故障は検出されない。
即ち、図7の追加判定により、混合弁340の高温側ポート及び低温側ポートが連通し、かつ、混合弁340の高温側ポートに対して加圧された高温水(BU燃焼)が入力される内部状態であるときに制限して、S220による故障診断が実行される。これにより、逆止弁55に開放故障が発生すると高温水の逆流が発生する可能性が高い内部状態のときに限定して、当該逆流による検出温度Twの上昇に応じた故障検出が実行されることになる。この結果、温度センサ510の出力値のノイズ等の影響によって、逆止弁55の開放故障が誤検出されることを防止できる。
この様に、図5~図7に示された制御処理をコントローラ20が実行することによって、「故障診断部」の一実施例を構成することができる。
(逆止弁の開放故障の検出時の制御)
次に、図5~図7で説明した制御処理によって検出された逆止弁55の開放故障に対応するための制御について、図8及び図9を用いて説明する。当該制御は、上述した、混合弁340の高温側ポート及び低温側ポートの両方に高温水が存在する状態から給湯を開始することによる、高温の出湯を回避するためのものである。図8及び図9に示される制御処理についても、コントローラ20によって実行することができる。
次に、図5~図7で説明した制御処理によって検出された逆止弁55の開放故障に対応するための制御について、図8及び図9を用いて説明する。当該制御は、上述した、混合弁340の高温側ポート及び低温側ポートの両方に高温水が存在する状態から給湯を開始することによる、高温の出湯を回避するためのものである。図8及び図9に示される制御処理についても、コントローラ20によって実行することができる。
図8に示された第1の制御例によれば、コントローラ20は、S310により、逆止弁55の開放故障が検出されたか否かを判定する。即ち、S310は、図5のS230に連動してYES判定とされる。
コントローラ20は、逆止弁55の開放故障が検出されると(S310のYES判定時)、逆止弁55の故障(開放故障)が発生した旨、及び、修理の手配の要請を報知するメッセージを出力する。当該報知メッセージは、例えば、リモコン30の表示部31及び/又はスピーカ34を用いて、ユーザは視覚又は聴覚によって認識可能な態様で出力することができる。逆止弁55の開放故障の非検出時(S310のNO判定時)には、S320以降の処理は実行されない。
更に、コントローラ20は、S330により、逆止弁55のエラー状態に対応させて、混合弁340を全閉(高温水0(%))に制御する。即ち、出湯温度制御を非実行として、混合弁340が全閉に制御される。又、逆止弁55がエラー状態になったとき、低温水配管111も高温となっている虞がある。このため、給湯栓15が開栓されて高温出湯することを回避するために、更に、流量調整弁370を全閉に制御する。これにより、逆止弁55の開放故障時における高温出湯が回避される。
コントローラ20は、S340により、逆止弁55のエラー状態が解除されるまで(S340のNO判定時)には、S330による混合弁340の全閉の制御を維持する。例えば、当該エラー状態は、故障した逆止弁55の交換作業を完了したときに、サービスマンによる操作入力に応答して解除される。
コントローラ20は、エラーコードが解除されると(S340のYES判定時)により、混合弁340及び流量調整弁370の全閉の制御を解除する。以降では、出湯温度制御等による混合弁340の開度制御、即ち、高温水及び低温水の混合比率の制御が再開されて、出湯配管121の通流による出湯が可能な状態となる。
図8の第1の制御例によれば、逆止弁55の開放故障の検出時には、混合弁340を全閉に制御することで、高温水配管119aから出湯配管121への経路を遮断することで、継続的な高温の出湯を回避することができる。この様に、図8に示された制御処理をコントローラ20が実行することによって「故障対応制御部」の一実施例を構成することができる。
図9に示された第2の制御例では、コントローラ20は、図7と同様のS310及びS320の後、S400により、基準温度Trefに対する温度センサ510の検出温度Twの上昇量(温度上昇量)Twupを算出する(Twup=Tw-Tref)。図9の第2の制御例では、温度上昇量Twupに応じて、開放故障に対するアクションが段階的に実行される。
コントローラ20は、温度上昇量Twupが予め定められた判定値Trより低いとき(S410のYES判定時)には、S420により、比例弁350を全閉に制御して補助熱源機200から混合弁340への高温水の供給を遮断する。一方で、混合弁340には全閉に制御されず、開度制御が継続される。更に、流量調整弁370についても、S330とは異なり、出湯配管121の通流を許容するために全閉には制御されない。これにより、貯湯タンク150に貯留された高温水を用いたタンク給湯については継続することができる。
通常、貯湯タンク150に貯留される高温水の温度は、補助熱源機200から出力される高温水の温度よりも低い。従って、温度上昇量Twupが小さい範囲では、給湯温度の上昇量も小さいことが予想されるため、タンク給湯の継続を許容するものである。例えば、貯湯タンク150に貯留される湯水の検出温度(温度センサ151~156)に基づいて、タンク給湯の継続可否を判断することができる。
図8のS340と同様のエラー解除により(S430のYES判定時)、S440に処理が進められて、S420での比例弁350の全閉の制御は解除される。一方で、エラー解除までは(S430のNO判定時)、処理はS400に戻される。即ち、逆止弁55の開放故障検知後、温度上昇量が小さい場合には(Twup<Tr)、S420が継続的に実行されて、タンク給湯が許容される。
一方で、コントローラ20は、逆止弁55の開放故障の検出後に、温度上昇量Twupが判定値Tr以上であると(S410のNO判定時)、図8と同様のS330~S350を実行する。これにより、逆止弁55の開放故障が検出され、かつ、逆流による温度上昇量Twupが大きい場合には、混合弁340及び流量調整弁370を全閉とする図8と同様の制御が実行される。
図9の第2の制御例では、逆止弁55に開放故障が発生しても、温度上昇量Twupが小さい範囲ではタンク運転を継続することで、ユーザ利便性を向上することができる。図9では、S410のYES判定時にS420の処理が実行されることで「第1の故障対応制御部」の一実施例が実現されるとともに、S410のNO判定時にS330の処理が実行されることで「第2の故障対応制御部」の一実施例が実現される。
尚、図1に示した給湯装置10の給湯停止中において、循環ポンプ310及び補助熱源機200が作動しており、かつ、混合弁340が、高温側ポート及び低温側ポート(第1及び第2のポート)の両方が出力ポート(第3のポート)との間で湯水を流通可能な開度(中間開度)に制御されている場合であって、逆止弁55の開放故障が発生した場合に、低温水配管111から配管112を経由する湯水循環経路が形成されているケースが存在し得る。当該ケースで逆止弁55の開放故障を検出するためには、温度センサ510の配置位置は、逆止弁55の上流側であって、かつ、低温水配管111から配管112を経由する上記湯水循環経路に含まれていることが好ましい。但し、温度センサ510は、当該湯水循環経路上に配置されない場合であっても、本実施の形態で例示した様にノードNxの近傍に配置することで、逆止弁55の開放故障の検出に用いることができる。
又、本実施の形態では、貯湯タンクを備えた貯湯給湯装置を例示して逆止弁の故障検出を説明したが、給湯装置10の構成は、図1の例に限定されるものではない。即ち、本実施の形態と同様に、高温水及び低温水の混合弁、及び、当該混合弁の低温水側ポートへの入水経路に配置された逆止弁を備えた構成の給湯装置に対して、本実施の形態に係る逆止弁の開放故障検出を適用することが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 給湯装置、13 浴槽、14a 暖房装置、14b 浴室暖房乾燥機、15 給湯栓、20 コントローラ、25 筐体、30 リモコン、31 表示部、32 運転スイッチ、33 操作部、34 スピーカ、55,56,322 逆止弁、80 給湯配管、81 給水管、82 燃料ガス配管、85 排水管、101 給水端、102 出湯端、103~110 接続端、111 低温水配管、119a 高温水配管、121 出湯配管、150 貯湯タンク、151~156,510,520,525,530,550,555,560,580,590 温度センサ、200 補助熱源機、201a 入力端、201b 出力端、210,220 熱交換器、215,225 開閉弁、230 暖房タンク、240 暖房ポンプ、301 注湯配管、310,315 循環ポンプ、311a 吸入口、311b 吐出口、320 三方弁、321,341,351,371,381 ステッピングモータ、330 蓄熱切替弁、340 混合弁、350 比例弁、360 注湯開閉弁、365 高温回避電磁弁、370 流量調整弁、380 貯湯切替弁、390 圧力逃がし弁、410,420,430 流量センサ、Nb,Nc,Nx ノード、Tref 基準温度、Tw 検出温度、Twup 温度上昇量。
Claims (6)
- 高温水を供給する高温水配管と、
給水端からの低温水を供給する低温水配管と、
出湯端と接続される出湯配管と、
前記高温水配管と接続された第1のポート、前記低温水配管と接続された第2のポート、及び、前記出湯配管と接続された第3のポートを有する混合弁と、
前記混合弁の開度によって、前記第1のポートから前記第3のポートへ通流する湯水と、前記第2のポートから前記第3のポートへ通流する湯水との混合比率を制御する制御装置と、
前記低温水配管に介挿接続されて、前記第2のポートから前記給水端へ向かう通流を阻止する逆止機能を有する逆止弁と、
前記給水端及び前記逆止弁の間の前記低温水の経路に配置された温度検出器とを備え、
前記制御装置は、
前記温度検出器による検出温度が、前記給水端に導入される前記低温水の温度に従って設定される基準温度よりも上昇すると、前記逆止弁の前記逆止機能が喪失された開放故障を検出する故障診断部を含む、給湯装置。 - 前記故障診断部は、前記給湯装置の給湯中における前記温度検出器の前記検出温度に従って前記基準温度を設定し、前記給湯装置の給湯停止中において、その前の前記給湯中の前記検出温度から設定された前記基準温度よりも前記温度検出器による前記検出温度が上昇すると、前記逆止弁の前記開放故障を検出する、請求項1記載の給湯装置。
- 前記給湯装置は、
循環ポンプと、
前記循環ポンプの作動に応じて形成される前記高温水の循環路と、
前記循環路に含まれる熱源機と、
前記循環路及び前記高温水配管の間に接続された比例弁とを更に備え、
前記故障診断部は、前記給湯装置の給湯停止中において、前記循環ポンプ及び前記熱源機が作動しており、かつ、前記混合弁が前記第1及び第2のポートの両方が前記第3のポートとの間と通流する開度に制御されている場合において、前記基準温度よりも前記温度検出器による前記検出温度が上昇すると、前記逆止弁の前記開放故障を検出する、請求項1又は2に記載の給湯装置。 - 前記循環路の高温水は、前記給湯装置と接続された暖房機器へ供給される熱媒体の加熱に用いられる、請求項3記載の給湯装置。
- 前記出湯配管に介接された流量調整弁を更に備え、
前記制御装置は、
前記逆止弁の前記開放故障が検出されたときに、前記第1のポート及び前記第3のポートの間の通流が遮断される一方で前記第2のポート及び前記第3のポートが通流する様に前記混合弁の開度を制御するとともに、前記流量調整弁を全閉に制御するための故障対応制御部を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の給湯装置。 - 循環ポンプと、
前記循環ポンプの作動に応じて形成される高温水の循環路と、
前記循環路に含まれる熱源機と、
前記循環路及び前記高温水配管の間に接続された比例弁と、
前記出湯配管に介接された流量調整弁と、
貯湯タンクとを更に備え、
前記貯湯タンクの出力端は、前記比例弁よりも前記混合弁の前記第1のポート側で前記高温水配管と接続され、
前記制御装置は、
前記逆止弁の前記開放故障が検出された場合において、前記基準温度に対する前記温度検出器による前記検出温度の上昇量が予め定められた判定値より低いときに、前記循環路及び前記高温水配管の間の経路を遮断する様に前記比例弁の開度を制御する一方で、前記出湯配管での出湯温度に応じて前記混合弁の開度を制御するとともに、前記流量調整弁を全閉に制御する第1の故障対応制御部と、
前記逆止弁の前記開放故障が検出された場合において、前記上昇量が前記判定値以上であるときに、前記第1のポート及び前記第3のポートの間の通流が遮断される一方で前記第2のポート及び前記第3のポートが通流する様に前記混合弁の開度を制御するとともに、前記出湯配管の通流を許容する様に前記流量調整弁を制御するための第2の故障対応制御部とを含む、請求項1又は2に記載の給湯装置。
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JP2021119328A JP2023015518A (ja) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | 給湯装置 |
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JP2021119328A JP2023015518A (ja) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | 給湯装置 |
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2021
- 2021-07-20 JP JP2021119328A patent/JP2023015518A/ja active Pending
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