JP3792381B2

JP3792381B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP3792381B2
Application number: JP34407997A
Authority: JP
Inventors: 哲生上田; 大介越水
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JPH11159876A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水抜きをより安全に実行することができる給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な給湯装置は、熱交換部と、燃焼部と、熱交換部を通る給湯用の配管と、この配管に設けられて水の流れを検出する検出手段と、燃焼部を制御する制御手段と、制御手段に接続されたリモートコントローラとを備えている。制御手段は、リモートコントローラの運転スイッチに応答して、燃焼準備態勢に入り、上記水流検出手段による水流検出を待つ。給湯用配管の下流端に設けられた給湯栓を開くと、この検出手段が配管内の水の流れを検出する。制御手段は、この検出信号に応答して、リモートコントローラからの設定温度情報に基づいて上記燃焼部での燃焼を実行し、熱交換部を加熱する。配管内の水はこの熱交換部を通る過程で熱せられ、設定温度の湯となって給湯栓から吐出される。なお、要求される燃焼熱量が燃焼部での最大燃焼能力を越える場合には、配管に設けられた流量制御弁を絞って、出湯量を減じる。そして、給湯栓が閉じられ、検出手段で配管内の水の流れを検出しなくなった時に、燃焼部での燃焼を停止する。このようにして、給湯が停止される。
【０００３】
寒冷地では、長期にわたって給湯装置を使用しない場合に、水抜きをする必要がある。配管内に水が滞留している状態を放置すると、この配管内の水の凍結によって、配管の破裂や熱交換部の損傷等が生じるからである。水抜きに際しては、配管の給水側の元栓を閉じてから、給水側と給湯側に設けられた水抜き用栓を大気に解放する。これにより、一方の水抜き用栓から空気が入り込み、他方の水抜き用栓から配管内の水が排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の水抜きの際に、流量制御弁の開度が小さいと水抜きを迅速に行えなかった。他方、流量制御弁の開度が大きいと、迅速な水抜きを行えるが、ユーザーが給湯停止直後に水抜きを行おうとした場合に、熱交換部に滞留した熱い湯が水抜き栓から一度に多量に排出され、注意しないと火傷する可能性があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する燃焼部と、熱交換部を通る給湯用配管と、この給湯用配管に設けられた流量制御弁と、給湯用配管の給水側，給湯側にそれぞれ設けられた水抜き用栓と、を備えた給湯装置において、熱交換部の滞留湯の温度を検出する温度検出手段と、水抜き準備の指示信号を出力する水抜き準備指示手段と、この水抜き準備指示信号に応答して水抜き準備を実行する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記水抜き準備において、上記温度検出手段での検出温度を監視し、この検出温度が閾温度を超えている時には、流量制御弁を流量が制限される第１開度以下に維持し、検出温度が閾温度を下回った時には、流量制御弁の開度を、水抜きのために十分な大きさとなる第２開度にすることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の給湯装置において、さらに、上記給湯用配管に設けられて水の流れを検出する水流検出手段と、リモートコントローラとを備え、リモートコントローラは、運転スイッチと、温度設定部とを有し、上記制御手段は、リモートコントローラの運転スイッチのオンに応答して燃焼制御準備態勢になって水流検出手段での水流検出を待ち、この水流検出に応答してリモートコントローラからの設定温度情報に基づき燃焼部での燃焼制御を実行し、上記運転スイッチのオフにより燃焼制御準備態勢を解除するものであり、上記リモートコントローラの運転スイッチが上記水抜き準備指示手段となり、そのオフ信号が上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の給湯装置において、上記制御手段は蓄電機能を有し、この制御手段への電力供給手段が上記水抜き準備指示手段となり、この電力供給手段からの電力供給停止が上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１に記載の給湯装置において、さらに、上記給湯用配管に設けられて水の流れを検出する水流検出手段を備え、上記制御手段は、水流検出手段での水流検出を待ち、この水流検出に応答して燃焼部での燃焼制御を実行するものであり、上記水流検出手段が水抜き準備指示手段となり、この水流検出手段での水流検出から水流非検出への切り換わりが、上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、給湯装置は、多数のフィン１１を有する熱交換部１０と、この熱交換部１０に燃焼熱量を供給する燃焼部２０とを有している。燃焼部２０に燃料ガスを供給するガス供給管３０には、手動により開閉する元栓３１と、電磁開閉弁３２と比例弁３３が設けられている。なお、元栓３１は通常使用状態では開かれている。
【０００９】
給湯用の配管４０は、熱交換部１０を通る受熱管４１と、この受熱管４１の入口端に接続された給水管４２（給水側）と、受熱管４１の出口端に接続された給湯管４３（給湯側）と、受熱管４１と並列をなして給水管４２と給湯管４３との間に接続されたバイパス管４４とを有している。バイパス管４４と給水管４２，給湯管４３との接続点をＰ１，Ｐ２で示す。
【００１０】
給水管４２には、接続点Ｐより上流側において、手動の元栓５１と、手動の水抜き用栓５２と、入水温度Ｔ_INを検出するための入水温度センサＴＨ_INが、熱交換部１０に向かって順に設けられている。通常使用状態では、元栓５１は開かれ、水抜き用栓５２は閉じられている。
【００１１】
給湯管４３には、熱交換部１０と接続点Ｐ２との間において、熱交換部１０の出口からの湯の温度Ｔ_OUTを検出する出口温度センサＴＨ_OUTが設けられている。給湯管４３の末端には、給湯栓５３が設けられている。
さらに給湯管４３には、接続点Ｐ２と給湯栓５３との間において下流側に向かって順に、ギアモータ駆動式の流量制御弁５４と、接続点Ｐ２より下流側の湯の温度すなわち出湯温度Ｔ_MIXを検出するための出湯温度センサＴＨ_MIXと、配管４０を流れる湯の量すなわち出湯量を検出するフローセンサＦＬ（水流を検出するための検出手段）と、水抜き用栓５５が設けられている。この水抜き栓５５も通常使用状態では閉じられている。
【００１２】
ここで、上記水抜き用栓５５の構造について説明する。この栓５５は、ボデイ５６と栓体５７とを備えている。ボデイ５６は、フランジ５６ａと、このフランジ５６ａの両面から突出する継手部５６ｂ，５６ｃと、斜め下方に延びる筒部５６ｄとを備えている。フランジ５６ａは、上記熱交換部１０および燃焼部２０を収容するケーシング１の底部に固定される。継手部５６ｂ，５６ｃは、給湯管４３の一部を構成している。筒部５６ｄには上記栓体５７が螺合されている。この栓体５７の先端面にはＯリング５８が取付られている。このＯリング５８は、栓体５７の螺合が進んだ時に、ボデイ５６の弁座５６ｅに当接して、水抜き用栓５５を閉じ状態にする。栓体５７には、横孔５７ａと縦孔５７ｂが形成されている。栓体５７の螺合が緩められて後退した時には、Ｏリング５８が弁座５７ｅから離れ、給湯管４３からの湯水が栓体５７の横孔５７ａと縦孔５７ｂとを通って、外部に放出される。この際、栓体５７を掴んでいるユーザーの手に湯水がかかることがある。
なお、他方の水抜き用栓５２も同一構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００１３】
本給湯装置は、更に、マイクロコンピュータを含む制御ユニット６０（制御手段）と、この制御ユニット６０に接続されたリモートコントローラ７０とを備えている。リモートコントローラ７０は、運転スイッチ７１と、温度設定部７２とを有している。制御ユニット６０には、電源スイッチ８１を介して電源接続端子８２が接続されている。
【００１４】
上記制御ユニット６０による燃焼制御について説明する。リモートコントローラ７０の運転スイッチ７１のオンに応答して燃焼制御準備態勢になり、給湯栓５３の開によりフローセンサＦＬで水流を検出した時には、これに応答して点火動作を行うとともに電磁開閉弁３２を開いて燃焼を開始する。そして、フローセンサＦＬで検出された流量と、温度センサＴＨ_INで検出された入水温度Ｔ_INとリモートコントローラ７０で設定されたユーザー設定温度Ｔ_Sに基づいてフィードフォワード制御成分を演算し、温度センサＴＨ_MIXで検出された出湯温度Ｔ_MIXと設定温度Ｔ_Sに基づいてフィードバック制御成分を演算する。そして、このフィードフォワード制御成分にフィードバック制御成分を加算した制御値に基づいて、出湯温度Ｔ_MIXが設定温度Ｔ_Sになるように、比例弁３３を制御する。これにより、供給ガス量を制御し、ひいては燃焼熱量を制御する。
要求する燃焼熱量が最大燃焼能力を越える場合には、流量制御弁５４を絞り、出湯量を最大燃焼能力に見合った量に抑制する。
【００１５】
次に、寒冷地で給湯装置を長期にわたって使用しない時に行われる水抜きについて説明する。ユーザーは、リモートコントローラ７０の運転スイッチ７１をオフにし、給水管４２に設けられた元栓５１を閉じるとともに、ガス管３０の元栓３１も閉じる。この後で、給水管４２と給湯管４３に設けられた水抜き用栓５２，５５を開く。その結果、水抜き用栓５２の一方から空気が入り込み、他方から配管４０内の水が排出される。
【００１６】
本実施形態では、上記水抜きの際に流量制御弁５４の開度を適宜制御することにより、水抜きを迅速に行うことができ、しかも、給湯停止の後に短時間しか経過しない時点で水抜きを行う場合には、上記水抜き用栓５２，５５から熱い湯が排出されるのを防止することができる。
以下、制御ユニット６０で実行される図２の制御ルーチンを参照しながら、燃焼制御および水抜き時の流量制御弁５４の制御について詳述する。この制御ルーチンは、リモートコントローラ７０の運転スイッチ７１のオン信号に応答して開始され、制御ユニット６０は燃焼制御準備態勢となる。なお、電源接続端子８２を電源に接続し電源スイッチ８１をオンした状態であっても、運転スイッチ７１がオフの状態であれば、制御ユニット６０は燃焼制御準備態勢になく、たとえフローセンサＦＬで水流を検出しても、燃焼を実行しない。
【００１７】
まず、配管１０で水流が検出されたか否かを判断する（ステップ１０１）。なお、水流検出の判断は、フローセンサＦＬで検出される流量が、非常に低く設定された閾値を越えたか否かで判断する。否定判断された時には、ステップ１０２に進む。ここでは、電磁開閉弁３２が閉じていて燃焼停止状態にある時には、その状態を維持し、後述する燃焼制御実行中の時には電磁開閉弁３２を閉じて燃焼を停止する。次に、運転スイッチ７１がオンを維持しているか否かを判断し（ステップ１０３）、肯定判断の時にはステップ１０１に戻る。したがって、運転スイッチ７１のオンの後、給湯栓５３が開かれて水流が検出されるまでは、上記ステップ１０１，１０２，１０３を繰り返して、待機する。
【００１８】
上記給湯栓５３が開かれると、ステップ１０１で肯定判断し、前述した燃焼制御を実行する（ステップ１０４）。そして、この燃焼制御においては、常にステップ１０１，１０３で、水流検出と運転スイッチ７１のオンをチェックし、これらステップ１０１，１０３で肯定判断している限り、燃焼制御を継続する。換言すれば、ステップ１０１，１０４，１０３を繰り返し実行する。そして、給湯栓５３が閉じられて水流が検出されなくなった時には、ステップ１０２で燃焼を停止する。
【００１９】
燃焼停止状態、燃焼制御実行状態のいずれの場合でも、運転スイッチ７１のオン状態をステップ１０３で監視しているが、ここで、否定判断した時には、水抜き準備態勢に移行する。したがって、運転スイッチ７１は水抜き準備指示手段となり、そのオフ信号は水抜き準備指示信号となる。
【００２０】
上記水抜き準備について詳述する。燃焼停止状態にある場合には、この燃焼停止状態を維持し、燃焼制御実行中の場合には、電磁開閉弁３２を閉じて燃焼を停止する（ステップ１０５）。次に、熱交換部１０の出口近傍の温度センサＴＨ_OUTで検出される湯の温度Ｔ_OUTが閾温度Ｔｘ以上か否かを判断する（ステップ１０６）。この閾温度Ｔｘは、熱交換部１０の出口温度の上限値（バイパス管４４からの水と混合された湯が多量に排出されても火傷を生じさせない温度の上限値）またはそれより若干量低い温度値に設定されている。
【００２１】
なお、本実施形態では、温度センサＴＨ_OUT（温度検出手段）からの検出温度Ｔ_OUTを熱交換部１０に滞留している湯の温度としているが、この熱交換部１０から温度センサＴＨ_OUTまでの温度勾配を考慮して、検出温度Ｔ_OUTから滞留湯の温度を演算してもよいし、上記閾温度Ｔｘをこの温度勾配分だけ上記温度上限値より低く設定して、検出温度Ｔ_OUTと比較してもよい。さらに、滞留湯の温度を検出する手段として、上記温度センサＴＨ_OUTの代わりに、受熱管４１のベンド部に設けた温度センサを用いてもよい。
【００２２】
上記ステップ１０６で肯定判断した時には、流量制御弁５４の開度を２０％（第１開度）にする。そして、上記検出温度Ｔ_OUTが閾温度Ｔｘを下回るまで、この小さな開度を維持する。
なお、運転スイッチ７１をオフにした時点で、流量制御弁５４の開度が２０％未満であった場合には、ステップ１０７で開度２０％にせず、そのままの開度を維持するようにしてもよい。
【００２３】
上記ステップ１０６で検出温度Ｔ_OUTが閾温度Ｔｘを下回ったと判断した時には、ステップ１０８に進み、流量制御弁５４を全開（第２開度）にし、このルーチンを終了する。
したがって、給湯停止後まもなく、熱交換部１０の滞留湯の温度が高くステップ１０６で肯定判断している時に、ユーザーが水抜き用栓５２，５５を開いても、流量制御弁５４の開度が２０％と小さいので、熱交換部１０に滞留している熱い湯は少量ずつしか水抜き用栓５２（または５５）から排出されない。そして、滞留湯の温度が低下するのを待って流量制御弁５４を全開にすることにより、比較的低温の湯を多量に水抜き用栓５２（または５５）から排出する。そのため、ユーザーが火傷をするのを防止できる。また、ユーザーは熱交換部１０の湯の温度に関して事前に注意を払わずに水抜き作業を行うことができる。
【００２４】
また、給湯停止から長い時間経過して熱交換部１０に滞留した湯が十分に冷えた時点、すなわち既にステップ１０６で否定判断して流量制御弁５４が全開になった時点で、ユーザーが水抜き用栓５２，５５を開いた場合には、配管４０内の低温の湯または水を、多量に排出することができ、水抜き作業を迅速に行うことができる。
なお、ステップ１０６，１０７，１０８を実行中に運転スイッチ７１がオンされた時には、即座にこの制御ルーチンの最初に戻りステップ１０１を実行する。
【００２５】
上記実施形態では、運転スイッチ７１のオフ信号に応答してステップ１０５〜１０８の水抜き準備態勢としたが、制御ユニット６０の電源スイッチ８１のオフ，または制御ユニット６０に連なる電源接続端子８２の接続解除に応答して、ステップ１０５〜１０８の水抜き準備態勢としてもよい。この場合、電源スイッチ８１，電源接続端子８２等の電力供給手段が、水抜き準備指示手段となり、電力供給停止が水抜き準備指示信号となる。なお、この場合に、制御ユニット６０はコンデンサ等の蓄電機能を備えていて、電力供給停止後もステップ１０５〜１０８を実行できるようになっている。
なお、制御ユニット６０は、上述した電力供給停止と運転スイッチ７１のオフ信号の両者に応答して、水抜き準備を実行してもよいことは勿論である。
【００２６】
また、燃焼停止の度に水抜き準備態勢となってもよい。この場合、図３の制御ルーチンが実行される。この制御ルーチンにおいて、図２と共通するステップには同番号を付してその詳細な説明を省略する。すなわち、ステップ１０１Ａで水流検出するまで待機し、水流を検出した時に燃焼制御を実行し（ステップ１０４）、燃焼制御中にステップ１０１Ｂで水流検出を肯定している間は、燃焼制御を継続し、ここで水流検出せずと判断した時には、燃焼を停止し（ステップ１０２）、ステップ１０６に移行する。この実施形態では、フローセンサＦＬが水抜き準備指示手段となり、水流の検出から非検出への切り換わりが、水抜き準備指示信号となる。
【００２７】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用することができる。ステップ１０７での流量制御弁５４の第１開度は、水抜きに際して火傷しない程度に流量が制限されればよく、２０％に限定されず、例えば１０％，ほぼ全閉であってもよい。また、ステップ１０８での流量制御弁５４の第２開度は、水抜きに際して十分な量排出できれる大きさであればよく、全開に限定されず、例えば８０％あるいは９０％であってもよい。
【００２８】
給湯装置は、熱交換部１０を給湯用配管４０のみならず風呂追焚用の配管が通っていてもよいし、上記給湯管４３から風呂追焚用の配管に連なる湯張り管等を備えていてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、水抜き準備態勢をとる際に、熱交換部の温度が高い場合には流量制御弁の開度を制限するため、水抜きが行われても排出される湯の流量が制限され、安全を確保できる。そして、熱交換部の温度が低い時には、流量制御弁の開度を十分に大きくするので、多量の水を排出でき、水抜き作業を迅速に行うことができる。
請求項２，３の発明によれば、リモートコントローラのオフや電力供給手段からの電力供給停止に応答して水抜き準備を行うので、実際にユーザーが水抜きを行う可能性が高い場合に限定して流量制御弁を制御することになり、流量制御弁が不必要に動作する回数を減じることができる。
請求項４の発明によれば、燃焼停止の度に水抜き準備を行うので、ユーザーが他の特別な操作をすることなく水抜き用栓を開いても、請求項１の効果を伴う水抜き作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる給湯装置の概略図である。
【図２】水抜き用栓を示す拡大断面図であり、（Ａ）は閉じ状態，（Ｂ）は開き状態を示す。
【図３】同給湯装置で実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】同給湯装置で実行される制御ルーチンの他の態様を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０熱交換部
２０燃焼部
４０給湯用の配管
４２給水管（給水側）
４３給湯管（給湯側）
５２，５５水抜き用栓
５４流量制御弁
６０制御ユニット（制御手段）
７０リモートコントローラ
７１運転スイッチ（水抜き準備指示手段）
７２温度設定部
ＦＬフローセンサ（水流検出手段）
ＴＨ_OUT 温度センサ（温度検出手段）
８１電源スイッチ（電力供給手段，水抜き準備指示手段）
８２電源接続端子（電力供給手段，水抜き準備指示手段）

Claims

熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する燃焼部と、熱交換部を通る給湯用配管と、この給湯用配管に設けられた流量制御弁と、給湯用配管の給水側，給湯側にそれぞれ設けられた水抜き用栓と、を備えた給湯装置において、
熱交換部の滞留湯の温度を検出する温度検出手段と、水抜き準備の指示信号を出力する水抜き準備指示手段と、この水抜き準備指示信号に応答して水抜き準備を実行する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記水抜き準備において、上記温度検出手段での検出温度を監視し、この検出温度が閾温度を超えている時には、流量制御弁を流量が制限される第１開度以下に維持し、検出温度が閾温度を下回った時には、流量制御弁の開度を、水抜きのために十分な大きさとなる第２開度にすることを特徴とする給湯装置。
さらに、上記給湯用配管に設けられて水の流れを検出する水流検出手段と、リモートコントローラとを備え、リモートコントローラは、運転スイッチと、温度設定部とを有し、
上記制御手段は、リモートコントローラの運転スイッチのオンに応答して燃焼制御準備態勢になって水流検出手段での水流検出を待ち、この水流検出に応答してリモートコントローラからの設定温度情報に基づき燃焼部での燃焼制御を実行し、上記運転スイッチのオフにより燃焼制御準備態勢を解除するものであり、
上記リモートコントローラの運転スイッチが上記水抜き準備指示手段となり、そのオフ信号が上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
上記制御手段は蓄電機能を有し、この制御手段への電力供給手段が上記水抜き準備指示手段となり、この電力供給手段からの電力供給停止が上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
さらに、上記給湯用配管に設けられて水の流れを検出する水流検出手段を備え、
上記制御手段は、水流検出手段での水流検出を待ち、この水流検出に応答して燃焼部での燃焼制御を実行するものであり、
上記水流検出手段が水抜き準備指示手段となり、この水流検出手段での水流検出から水流非検出への切り換わりが、上記水抜き準備指示信号となることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。