JP3909319B2

JP3909319B2 - 給湯機

Info

Publication number: JP3909319B2
Application number: JP2003324130A
Authority: JP
Inventors: 弥八大隅
Original assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Current assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: JP2005090848A

Description

本発明は、給湯機に係り、更に詳しくは、熱交換器内の水の凍結が発生した場合でも、所定の対応を確実に取ることで故障原因を回避することのできる給湯機に関する。

従来より、バーナーの上部に熱交換器を配置した給湯機を屋外に配置するとともに、その熱交換器から配管を通じて建物内に湯を供給できるように構成された給湯システムが知られている。この給湯システムは、一般的には、建物内にリモートコントローラと一般に称される操作装置が設置されており、当該操作装置を所定操作して給湯温度等が制御装置に記憶、更新可能とされている。そして、配管の末端若しくは途中に設けられた水栓を開閉したり、操作スイッチをＯＮ−ＯＦＦ操作することで給湯の開始及び停止を行えるようになっている。

公知の給湯機においては、凍結防止機構を熱交換器又は近傍に設けたものが存在する。この凍結防止機構を備えた給湯機は、熱交換器内の水温や気温を感知するセンサを備えており、熱交換器内の水温や気温が下がったときに自動的に燃焼運転や電気ヒーターへの通電等を行うことによって熱交換器等を加熱して凍結防止運転を行う方式となっている。

しかしながら、例えば、凍結防止運転中に燃料が無くなった場合、或いは、停電したりして凍結防止運転ができなくなった状態において、凍結する温度条件が継続している場合には、給湯機内の凍結は不可避なものとなる。このように、給湯機内が凍結してしまうと、給湯機内の通水経路は、水の凍結時の熱膨張によって大きく変形したり、破裂したりする場合を惹起し、以後の使用を不可能にしてしまうという不都合を招来する。

ところで、一晩程度の凍結の場合、極端なマイナス温度でなければ、給湯機内の全ての水が凍結することは少なく、水の比重が＋４℃で最も大きくなる性質から、熱交換器の上部側の水が凍結したり、外気が熱を奪い易い部分から凍結したりするという部分的凍結に止まるのが一般的なものとなる。従って、このような凍結状態では、前記給湯機内の通水経路は弾性変形内の軽微な変形に止まることが多く、そのまま解凍すれば給湯機に致命的な損傷若しくは後遺症を残すことはない。しかしながら、凍結したことをユーザーが知らない場合には、湯を沸かすためのバーナー運転操作を行ってしまうので、給湯機内の未凍結水の温度を更に上昇させてしまうため、水の温度上昇による膨脹で給湯機内の通水経路に思わぬ変形を与えてしまい、これが給湯機の被害を拡大してしまう、という不都合をもたらすこととなる。
［発明の目的］

本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、凍結してしまった場合であっても、損傷等の被害を拡大することのない給湯機を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、バーナーと、このバーナーの燃焼熱で通水経路内の水を加熱する熱交換器と、当該熱交換器の所定部位に配置された温度センサと、この温度センサが前記熱交換器内における水の凍結温度を検出したときに前記バーナーの点火や電気ヒーターへの通電を行って凍結防止運転を開始させる信号を出力する制御装置と、当該制御装置に接続されるとともに所定の報知部を有する操作装置とを備えた給湯機において、
前記制御装置は、予め設定された凍結防止運転阻害要件を検出した後に、当該凍結防止運転阻害要件の内容を前記報知部を介して報知するとともに、凍結を検出して当該凍結状態が継続しているときにバーナーの運転動作を禁止する、という構成を採っている。

本発明において、前記制御装置は、凍結後の自然解凍を検出したときに、前記禁止状態を解除してバーナーの運転動作を許容するように設けられている。

また、本発明における凍結防止運転阻害要件は燃料切れ及び停電を含む。停電時において、前記制御装置は、バックアップ電源により停電の履歴を記憶する機能を備え、前記停電が解除されたときに、前記履歴を報知部を介して報知するように設ける、という構成を採っている。

凍結防止運転が行われる際若しくは行われている最中に燃料切れや停電が発生すると、凍結防止運転が行われなかったり途中で停止してしまったりして、熱交換器内の水が凍結してしまう場合がある。燃料切れが生じた場合、本発明は、直ちにその内容が操作装置の報知部を通じて報知される。
また、停電が発生したときは、バックアップ電源を利用して温度センサの出力を制御装置に入力し、制御装置は、温度に関する情報を履歴として記憶更新し、停電が解消したときに、停電が発生したこと及び履歴を報知部より報知することとなる。
前述した凍結防止運転阻害要件によって熱交換器内の水が凍結してしまった場合には、当該凍結が外気温の上昇によって解除されていないと判断されたときは、解除が検出されるまでの間に亘り、燃焼運転が継続的に禁止されることとなる。
従って、凍結した状態でのバーナー燃焼は行われることがなく、熱交換器内の配管を損傷させてしまうようなことはない。

図１には、本実施形態に係る給湯システムの概略構成が示されている。この図において、給湯システム１０は、建物の外部に配置される給湯機１１と、当該給湯機１１に接続されるとともに、建物の内部から遠隔操作可能に設けられた操作装置としてのリモートコントローラ１２と、前記給湯機１１に接続されるとともに先端部若しくは途中に水栓１３が設けられた給湯用配管Ｐ１と、給湯機１１に水を供給する給水管Ｐ２とを備えて構成されている。

給湯機１１は、外装ケース２０と、この外装ケース２０内に配置されたバーナー２１と、当該バーナー２１の上部に配置されて図示しない通水経路を内蔵した熱交換器（缶体）２２と、当該熱交換器２２の上部に配置された温度センサとしてのサーミスタ２４と、このサーミスタ２４の検出データを入力するとともに、前記バーナー２１を所定制御する制御装置２５と、停電時に機能して前記サーミスタ２４及び制御装置２５を動作させるバックアップ電源としてのバッテリー２６とを備えて構成されている。ここで、サーミスタ２４は、熱交換器２２内で凍結が発生し易い部位を特定して配置され、当該特定部位の温度を継続して検出するようになっており、また、バッテリー２６は制御装置２５に内蔵させるように構成してもよい。

前記制御装置２５は、サーミスタ２４が熱交換器２２内における水の凍結温度を検出した後に、当該サーミスタ２４からの検出データに基づいて前記リモートコントローラ１２における表示パネル等からなる報知部に凍結情報を表示させるための信号と、必要に応じて、報知部から音声を用いて警報を報知するための信号と、凍結が発生した際に、当該凍結が解除されるまでの間に亘ってバーナー２１の運転動作を禁止する信号を出力するようになっている。この制御装置２５は、図示しない記憶部と比較部を含み、記憶部には、外装ケース２０の防寒構造等を考慮して特定される凍結発生温度や、当該温度が継続している時間を積算して記録するとともに、これに対応した水の凍結量を算出若しくは推定する機能と、凍結温度から非凍結温度に転換したときに、当該非凍結温度との差及び前記凍結量に基づいて熱交換器２２内の凍結した水が自然解凍されるまでの予測時間を予めデータとして記憶する機能等を含んで構成されている。また、比較部は、タイマー機能を含み、凍結温度が非凍結温度に転換したときに、非凍結温度になってからの積算時間が凍結した水を自然解凍させる状態に至っているか否かを判定し、バーナー２１の運転動作を禁止する信号を発した後において、その禁止を解除してよいか否かの判断を行う機能を含む。なお、停電時においては、バッテリー２６の電力でサーミスタ２４の検出温度を制御装置２５に記憶させておき、停電が解消されたときに報知部に凍結情報を表示させたり、警報を報知させたりする構成が採用されている。

以上の構成において、サーミスタ２４が凍結温度を検出すると、当該サーミスタ２４の出力に基づいて、制御装置２５がバーナー２１を点火、或いは図示しない電気ヒーターに通電して凍結防止運転を行い、これにより、熱交換器２２内の凍結を防止する。
凍結防止運転を行っている際に燃焼切れや停電が発生すると、バーナー２１の運転や電気ヒーターが停止する。燃料切れの場合には、制御装置２５は、リモートコントローラ１２の報知部を通じて燃料切れの事実を報知し、これによりユーザーによる燃料補給を行うことができる。燃料補給が時間的に早い段階で行われたときは凍結が発生していないため、制御装置２５は、直ちに凍結防止運転を行うこととなる。この一方、燃料補給までに相当の時間が経過してしまった場合、凍結温度の継続により熱交換器２２内の水が凍結してしまうことになる。このとき、制御装置２５は、凍結が解除されるまでの間、バーナー２１の運転を禁止するように作用する。この運転の禁止は、算出された凍結量と、非凍結温度に転換した後の温度及び時間との相関関係に基づいて凍結が解消したか否かを算出し、解消していない場合には、リモートコントローラ１２を操作しても運転禁止状態を維持する一方、凍結を解消していると判断したときに、当該禁止状態を解除してバーナー２１の運転を許容する。

また、凍結防止運転中に停電が発生した場合には、制御装置２５はサーミスタ２４からの温度情報を逐一記憶更新し、電力が復帰したときに、停電が発生した事実と、凍結が発生した事実を報知部より報知するとともに、凍結が解除されていない状態でのバーナー２１の運転を禁止することとなる。

従って、このような実施形態によれば、凍結が発生しそうになったときに、従来と同様に凍結防止運転が行われる他、凍結防止運転を阻害する要因が発生して凍結に至っても、凍結が解除されていない状態でのバーナー運転が禁止されるように設定されているため、バーナー点火に伴う熱交換器内の通水経路の変形等を確実に防止することができ、装置寿命を短縮化させてしまうような不都合を解消することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した制御方式等は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、給湯機自体の構造、設置条件、設置環境に応じて任意のプログラムを制御装置に組み込むことができる。
例えば、リモートコントローラに不在設定等を行えるようにしておき、凍結が発生したときに、所定の通信回線を介して携帯電話のディスプレイに凍結を表示させるようにしてもよい。

本発明に係る給湯機は、特に寒冷地における住宅設備として利用することができる。

本実施形態に係る給湯システムの概略構成図。

符号の説明

１０…給湯システム、１１…給湯機、１２…リモートコントローラ、２１…バーナー、２２…熱交換器、２４…サーミスタ（温度センサ）２５…制御装置、２６…バッテリー（バックアップ電源）、Ｐ１…給湯用配管、Ｐ２…給水用配管

Claims

バーナーと、このバーナーの燃焼熱で通水経路内の水を加熱する熱交換器と、当該熱交換器の所定部位に配置された温度センサと、この温度センサが前記熱交換器内における水の凍結温度を検出したときに前記バーナーの点火や電気ヒーターへの通電を行って凍結防止運転を開始させる信号を出力する制御装置と、当該制御装置に接続されるとともに所定の報知部を有する操作装置とを備えた給湯機において、
前記制御装置は、予め設定された凍結防止運転阻害要件を検出した後に、当該凍結防止運転阻害要件の内容を前記報知部を介して報知するとともに、凍結を検出して当該凍結状態が継続しているときにバーナーの運転動作を禁止することを特徴とする給湯機。
前記制御装置は、凍結後の自然解凍を検出したときに、前記禁止状態を解除してバーナーの運転動作を許容することを特徴とする請求項１記載の給湯機。
前記凍結防止運転阻害要件は燃料切れであることを特徴とする請求項１記載の給湯機。
前記凍結防止運転阻害要件は停電であり、前記制御装置は、停電したときに所定のバックアップ電源をＯＮさせて停電の履歴を記憶する機能を備え、前記停電が解除されたときに、前記履歴を報知部を介して報知することを特徴とする請求項１記載の給湯機。