JP4391471B2

JP4391471B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP4391471B2
Application number: JP2005347479A
Authority: JP
Inventors: 誠本間; 基阿部
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: JP2007155153A

Description

本発明は、貯湯タンク、逆止弁および、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置に関する。

従来、貯湯式の給湯装置として、給湯混合弁から出湯開始時や少量の湯水の給湯時に高温の湯が出湯されることがなく、安全に使用できる給湯装置を提供するようにしたものとして、高温水経路に第１逆止弁を、低温水経路に第２逆止弁を備え、安全に使用できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。なお、特許文献１と本発明では、第１逆止弁と、第２逆止弁が逆に称呼されている。

給湯需要がなく給湯栓を閉じて給湯しない給湯待機中は、低温水経路内の重い低温水と貯湯タンク内の軽い高温水との比重差による湯水の対流を第２逆止弁により阻止するため、低温水経路内へ高温水は浸入しない。したがって、出湯開始時に利用者が希望しない高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。

また、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁が開弁圧に達しない場合は、低温水経路から低温水は供給されないが、同時に第１逆止も開弁圧に達しないので高温水も供給されない。したがって、少量の湯水を給湯開始時に利用者が希望しない高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。

そして、給湯混合弁と並列に接続された風呂混合弁を含む風呂給湯回路における有害な対流を防止するため、低温水経路と風呂混合弁の間に第３逆止弁を介挿したものもある。その場合、第１逆止弁は出湯待機中の風呂給湯時の逆流防止、第２逆止弁は給湯回路の対流防止、第３逆止弁は風呂給湯回路の対流防止という作用効果がある。
特開２００１−２８９５０７号公報（段落０００４〜００１１、図１〜２）

しかしながら、第１逆止弁に異物を噛み込むことのほか、バネの弾力性が低下するなどの原因により、第１逆止弁が流通を可能にする逆方向の流れに対する閉止不良故障（以下、「逆洩故障」ともいう）が生じた場合、出湯待機中かつ風呂給湯中において、第１逆止弁の逆止する弁作用に打ち勝って逆流した冷水が高温水経路へ不必要に混入し、温水温度が所望の設定温度まで到達しない。そればかりか、再給湯時または間欠給湯時においては、第１逆止弁の付近に逆流して滞留した冷水が、高比率で風呂給湯に混入するため、出始めの給湯温度が特に低くなるという給湯性能劣化の問題があった。

また、第３逆止弁におけるシール部の劣化、カルキの付着などの原因により、この第３逆止弁が閉弁状態に固着して順方向の開きが悪くなった場合（以後、「固着故障」または「閉塞故障」という）、給湯中の浴槽に異常な高温水が流出し、利用者に危険をもたらす。そのため、風呂温水温度センサで高温水の流出を検出した時点で第３逆止弁の閉塞故障と判断して風呂給湯電磁弁を閉じるという対策もある。しかしながら、この方法では、風呂混合弁の故障でも類似の故障が検出されるため、風呂混合弁の故障か、或いは第３逆止弁の閉塞故障か、何れであるか判断できないという問題があった。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（Ｔ_Ｈ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（Ｔ_Ｃ）を検知する給水温度センサ（２４）と、前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）および風呂混合弁（７）と、前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、前記風呂混合弁（７）の給水管（１１）側に接続され前記風呂混合弁（７）の方向だけに湯水が流通可能な第３逆止弁（３）と、前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔ_Ｓ）になるように前記給湯混合弁（５）および／または前記風呂混合弁（７）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）が再給湯待機状態で、前記風呂混合弁（７）から出湯する時、設定された温水温度（Ｔ_Ｂ）になるように前記出湯管（１９）からの高温水と前記給水管（１１）からの低温水との冷熱混合比率（Ｙ）で開弁された前記風呂混合弁（７）の弁開度が、前記高温水温度センサ（２５）で検知した前記高温水温度（Ｔ_Ｈ）、前記給水温度センサ（２４）で検知した前記低温水温度（Ｔ_Ｃ）、および、前記制御部（３０）に設定した前記設定温度（Ｔ_Ｓ）から決定される弁開度より高温側に偏った場合、前記第１逆止弁（１）が故障したと判定すると共に、前記制御部（３０）が、前記第１逆止弁（１）に故障があると判定した際に、前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水側全開とし、前記風呂混合弁（７）からの出湯が停止した後に、前記給湯混合弁（５）を再給湯待機状態の弁開度に戻すことを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）である。

請求項１に係る発明によれば、以下の作用により第１逆止弁（１）に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。まず、給湯を停止してから第１逆止弁（１）に故障が有るか否かの診断を開始し、もし、第１逆止弁（１）に故障があれば、給湯待機中に風呂給湯する際、第１逆止弁（１）の逆止作用を破壊するように逆洩して浸入する低温水により、風呂混合弁（７）に流入すべき高温水温度（Ｔ_Ｈ）が低下するので、実際の制御結果である弁開度が高温側に偏っている場合、第１逆止弁（１）の故障であるものと容易かつ確実に判定できる。

さらに、請求項１に係る発明によれば、制御部（３０）は、第１逆止弁（１）に故障があると判定されてなお、風呂給湯する場合は、給湯混合弁（５）の弁開度を低温水側全開とすることにより、第１逆止弁（１）が通過を妨げる方向には給水管（１１）からの水圧が印加され難くなるので、故障のある第１逆止弁１には逆洩現象が現れなくなり、その間だけは、風呂混合弁（７）から正常な出湯ができる。つぎに、風呂混合弁（７）からの出湯を停止した後、給湯混合弁（５）を再給湯待機状態の弁開度に戻すことにより、給湯混合弁（５）からの給湯も支障なく利用できる。つまり、第１逆止弁（１）の故障を修繕するまでの相当の期間、給湯および／または風呂を継続利用することが可能である。

請求項２に係る発明は、加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（Ｔ_Ｈ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（Ｔ_Ｃ）を検知する給水温度センサ（２４）と、前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）および風呂混合弁（７）と、前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、前記風呂混合弁（７）の給水管（１１）側に接続され前記風呂混合弁（７）の方向だけに湯水が流通可能な第３逆止弁（３）と、前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）および／または前記風呂混合弁（７）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、前記制御部（３０）は前記風呂混合弁（７）の出湯側に配設された風呂温水温度センサ（８）の検出する温水温度（Ｔ_Ｂ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記風呂混合弁（７）の弁開度を低温水全開に制御した時、前記風呂混合弁（７）の出口側に配設された風呂流量センサ（２７）により風呂混合弁（７）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第３逆止弁（３）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）である。

請求項２に係る発明によれば、以下の作用により第３逆止弁（３）に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。通常は、風呂混合弁（７）の弁開度に基づく設定温度（Ｔs）の給湯が利用者から期待されている。ところが、給湯需要のある浴槽（２０）へ、風呂混合弁（７）から期待に反して設定温度（Ｔs）を超える異常高温水が流出した時、風呂混合弁（７）の出湯側に配設された風呂温水温度センサ（８）の検出値が設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えて異常高温水を検知すれば異常と認識する。

請求項１に係る発明によれば、第１逆止弁に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。

さらに、請求項１に係る発明によれば、請求項１に係る発明により、第１逆止弁に故障があると判定された貯湯式給湯装置を、ある程度の期間だけ、継続して利用することが可能である。

請求項２に係る発明によれば、第３逆止弁に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。

次に、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。
図１は本発明を適用する効果的な給湯装置の概略構成図であり、給湯装置１００は、制御部３０により制御される貯湯式給湯機１０が、湯水を沸き上げて貯湯タンク４に貯湯し、この貯湯タンク４の上部に接続された出湯管１９から出湯する高温（例えば８５℃）水に適宜比率の低温水を混合して給湯需要に応ずる構成である。なお、図１の破線により制御部３０と制御対象および各部の温度センサを結ぶ信号線を簡略に示している。

前記貯湯式給湯機１０は、貯湯タンク４内の湯水を、例えば、ヒートポンプユニット等で構成された加熱手段１２により、電力単価が安価な深夜時間帯に沸き上げて貯湯し、この貯湯した高温水を給湯に用いるいわゆるエコキュート（自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機）である。給水管１１または低温水経路１６からの給水される低温水を加熱手段１２により沸き上げた貯湯を出湯管１９から高温水として出湯する。

高温水と低温水が利用者の希望する温度に冷熱混合され、給湯混合弁５→給湯管６を経由し、図示しないシャワー、カラン、洗面所や台所の給湯栓等へと給湯される給湯管６により給湯需要に応じられるように配管構成されている。この給湯管６と同様に、冷熱混合され、風呂混合弁７→風呂給湯電磁弁２１→風呂給湯管９→浴槽２０へと注湯される風呂給湯管９によりその需要に応じられるように配管構成されている。このように、風呂給湯管９は風呂給湯電磁弁２１を介して浴槽２０に給湯するための配管である。

なお、前記出湯管１９には貯湯タンク４から出湯される高温水の温度を検出するための高温水温度センサ２５が配設される一方、給湯管６には給湯温度を検出するための給湯温度センサ１３を備えている。

前記給水管１１には給湯装置１００に供給される水の流量を検出するための給水流量センサ１４および給水温度Ｔ_Ｃを検出する給水温度センサ２４を備えている。この給水管１１から三方に分岐して低温で給水する一連の配管を低温水経路１６と呼ぶ。この低温水経路１６のうち第１分岐は貯湯タンク４の下部へ、第２分岐は第２逆止弁２→給湯混合弁５へ、第３分岐は第３逆止弁３→風呂混合弁７へと通じている。

前記制御部３０は、単に貯湯式給湯機１０の沸き上げを制御するのみならず、給湯装置１００全体の統括制御も行う。給水温度センサ２４、高温水温度センサ２５、給湯温度センサ１３、風呂温水温度センサ８、給水流量センサ１４、給湯流量センサ２２等の検出信号およびリモコン３１からの指示に基づき、加熱手段１２、給湯混合弁５、風呂混合弁７および風呂給湯電磁弁２１等を統括制御することが可能に構成されている。

また、前記制御部３０とリモコン３１とは通信線３２で結ばれており、運転指示情報や運転情報を相互通信している。このリモコン３１は、給湯装置１００を運転状態にするための運転スイッチ、給湯管６から供給される湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ、給湯または風呂給湯の設定温度Ｔsや給湯装置１００の運転情報などを文字表示する表示部、音声により給湯装置１００の運転情報を報知するスピーカを備えている。ただし、リモコン３１の詳細部に関しては、本発明を説明するために必ずしも不可欠な構成要件ではないので、図解説明を省略する。

前記給湯混合弁５または前記風呂混合弁７は、制御部３０が制御するステッピングモータによりそれぞれ独立に駆動され、給水管１１→低温水経路１６からの水と出湯管１９→高温水経路１７からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管６または風呂給湯管９へ供給される。なお、給湯混合弁５には湯側ポート１５から高温水が、水側ポート１８から低温水がそれぞれ供給される。同様に、風呂混合弁７には湯側ポート２３から高温水が水側ポート２６から低温水がそれぞれ供給される。

前記貯湯タンク４の内部には比重の差により軽い熱湯と重い冷水が湯水混成層を挟んで混じることなく上下に区別されている。すなわち、下方から給水を受けた冷水が澱み、その上層に覆い被さる湯水混成層を介した上方に熱湯が成層状態で貯湯され、需要に応じて上方から熱湯を給湯可能とする。

ここで、第１逆止弁１の主な作用効果を説明する。給湯混合弁５と並列接続された風呂混合弁７を含む風呂給湯回路において、出湯待機中、かつ、浴槽２０へは給湯の最中、第１逆止弁１の逆止の介在がなければ、給湯混合弁５を図１の矢印Ｃ方向に逆流した冷水が不必要に風呂混合弁７に混入する（以下、「冷水浸入Ｃ」という。図１参照）。

この冷水浸入Ｃにより、温水温度Ｔ_Ｂが設定温度Ｔ_Ｓに到達せず、さらに、第１逆止弁１付近に逆流して溜まった冷水が、再給湯時または間欠給湯時に高比率で含まれるため所望の給湯温度に至らないという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な冷水浸入Ｃを阻止するため、高温水経路１７と給湯混合弁５の間に第１逆止弁１が介挿されている。

また、第２逆止弁２の作用効果を説明する。この第２逆止弁２がない場合は、利用者がお湯を必要としない時、給湯混合弁５→給湯管６の下流にある給湯栓が閉じられ、給湯されていない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差（高温水の比重の方が小さい）により、貯湯タンク４→出湯管１９→給湯混合弁５→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ａの方向）に湯水を対流（以下、「給湯弁対流Ａ」という）させようとする作用がある。

この給湯弁対流Ａを阻止する第２逆止弁２の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、給湯管６につながる給湯栓を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度Ｔ_Ｓよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な給湯弁対流Ａが第２逆止弁２の介挿により解決されている。

さらに、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁２が開弁圧に達しない場合は、低温水経路１６から水が供給されないが、同時に第１逆止弁１も開弁圧に達せずに順方向の通過が阻止されることにより、高温水のみが給湯管６へ供給されることがなく、安全に使用できる。したがって、第２逆止弁２が正常に機能する限りは出湯開始時または少量給湯時に利用者が希望していない高温の熱湯が出て来ることもなく安全に給湯し利用できる。

そして、第３逆止弁３の作用効果を説明する。この第３逆止弁３がない場合は、浴槽２０への足し湯も含めて、風呂給湯を利用者が必要としない時、風呂混合弁７の下流にある風呂給湯電磁弁２１が閉じられている。このように風呂給湯していない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差により、貯湯タンク４→出湯管１９→風呂混合弁７→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ｂの方向）に湯水を対流（以下、「風呂弁対流Ｂ」という）させようとする作用がある。

この風呂弁対流Ｂを阻止する第３逆止弁３の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、風呂給湯管９に介挿された風呂給湯電磁弁２１を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度Ｔ_Ｓよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な風呂弁対流Ｂが第３逆止弁３の介挿により解決されている。

ここで、第１逆止弁ないし第３逆止弁３に用いている逆止弁に共通の弁作用を簡単に説明する。逆止弁は、ケース、弁体、シール体、バネから構成（図示せず）されており、弁体ならびにシール体に対しては、湯水の流動時に流動方向にかかる水圧と、その反対方向にバネにより付勢されるバネ圧とが作用している。

そして、このバネ圧が、水圧より高い場合には閉弁状態に、逆に水圧の方が、バネ圧より高くなると開弁状態になる。この閉弁状態から開弁状態に移行する時の圧力、すなわち、この逆止弁を開弁させるのに必要な水圧を開弁圧という。

ここで、請求項１に対応して故障判定の動作を説明する。前記制御部３０には第１逆止弁１が故障したか否かの故障判定基準を設けてある。この故障判定基準によれば、制御部３０が給湯混合弁５を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる再給湯待機状態に制御する。この再給湯待機状態で風呂混合弁７から出湯させる条件において、以下の判定を行う。

高温水温度Ｔ_Ｈおよび低温水温度Ｔ_Ｃの各温度条件下において、利用者がリモコン３１により設定した所望の設定温度Ｔsに温水温度Ｔ_Ｂを近づけるため、出湯管１９からの高温水と給水管１１からの低温水との冷熱混合比率が、熱量計算により決定される。この冷熱混合比率は、風呂混合弁７の弁開度を加減することで実現されるはずである。このように決定された弁開度を推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐ（図３）という。この推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐに対し、実際の制御結果である弁開度、すなわち制御冷熱混合比率Ｙ_Ｑが、高温側に閾値β（図３）を超えて偏った場合、第１逆止弁１が故障したと判定する。

なお、この故障判定基準については、図３に沿って、実際の数値も代入しながら詳細に後記する。実際の判定手順は、利用者がリモコン３１により制御部３０に対して半自動操作した結果の表示等で確認するか、制御部３０に具備されたシーケンス制御機能（図示せず）、または、コンピュータプログラムを実行することにより自動的または半自動的に実現することが可能である。

図２は給湯装置における第１逆止弁１の逆洩故障に対する故障判定手順を示すフローチャートである。第１逆止弁１に逆洩故障の疑いがある場合、その診断を開始する際、再給湯待機ステップ（Ｓ１）により給湯栓を閉じて給湯によるシャワー等の利用をひとまず停止して再給湯待機状態にする。

再給湯待機ステップ（Ｓ１）では、前記制御部３０により、給湯混合弁５を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させるように制御する。このとき、低温水と高温水を混合した湯水が設定温度Ｔsになるように、給湯混合弁５および／または風呂混合弁７の弁開度が制御されている。

その後、風呂給湯開始ステップ（Ｓ２）により風呂給湯電磁弁２１を開いて浴槽２０への給湯を開始する。

ついで、低温給水ステップ（Ｓ３）により、給湯混合弁５の冷熱混合比率を低温水１００％で所定の量を給水する。そして、風呂給湯停止ステップ（Ｓ４）により風呂給湯電磁弁２１を閉じて風呂給湯を停止する。それから、給湯停止ステップ（Ｓ５）により給湯を停止する。ついで、給湯再開ステップ（Ｓ６）により給湯栓を開き、給湯を再開して安定状態を維持する。

ここで、浴槽２０の温水温度Ｔ_Ｂは、制御部３０に予め記憶された制御マップ（図３参照）に基づいてフィードバック制御（以下、「ＦＢ制御」という）またはフィードフォワード制御（以下、「ＦＦ制御」という）により制御している。風呂給湯制御ステップ（Ｓ７）では、制御マップに沿って、風呂混合弁７の冷熱混合比率を制御しながら風呂給湯電磁弁２１を開き、浴槽２０へ給湯する。なお制御マップは制御パラメータをより具体化した一例に過ぎず、他の形式や呼称であっても構わない。

ついで、逆洩故障判定ステップ（Ｓ８）を実行する。あらかじめ、温水温度Ｔ_Ｂを実現する低温水と高温水の熱量計算上の混合比率である混合比Ｘが定義されている。この混合比Ｘで混合されるように風呂混合弁７の弁開度が決定される。つまり、風呂混合弁７の弁開度は高温水温度Ｔ_Ｈおよび低温水温度Ｔ_Ｃおよび設定温度Ｔsから決定され、この決定された弁開度を冷熱混合比率Ｙと定義している。

そして、熱量計算により算出された混合比Ｘ_Ｐに対応する推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐと、実際に制御された風呂混合弁７の制御冷熱混合比率Ｙ_Ｑとの混合比率差α（「差α」と略す）が閾値βを超えている場合に第１逆止弁１の逆洩故障と判定する。

第１逆止弁１が逆洩故障していると判定された後、その第１逆止弁１を交換修理できれば問題ないが、ある程度の給湯性能を維持しながら、しばらくの間、通常どおりに利用できることが望ましい。したがって、逆洩故障判定ステップ（Ｓ８）により故障判定された後は、弁開度復帰ステップ（Ｓ９）により、給湯混合弁５を再給湯待機ステップ（Ｓ１）において給湯停止していた時と同等の弁開度に戻しておく。

そうすれば、故障判定の結果がいずれであれ、風呂混合弁７を出湯停止した後には、給湯混合弁５が再給湯待機状態の弁開度に戻されていることにより、少なくとも、給湯混合弁５からの給湯に支障なく利用できる。さらに、第１逆止弁１に故障があると知った利用者が、第１逆止弁１の故障を修繕するまでの相当の期間、給湯混合弁５からの給湯を継続利用することが可能である。

そして、第１逆止弁１に逆洩故障の疑いがあり、制御部３０が故障判定を実行し、第１逆止弁１に故障があると判定されてなお、風呂給湯する場合は、給湯混合弁５の弁開度を低温水側全開とすることにより、その間だけは、風呂混合弁７から正常な出湯ができる。

ここで、請求項２の記載に整合するように動作を説明する。請求項２の発明は、請求項１に開示された発明により、第１逆止弁１が故障していると判定された後も、給湯および／または風呂を継続して利用可能にする効果を奏するものである。

第１逆止弁１に故障があるとの判定後、請求項２に記載した手順（図示せず）で動作すれば、制御部３０は、給湯混合弁５の弁開度を低温水側全開とすることにより、混合弁の構造上（図示せず）、水側ポート１８から湯側ポート１５への通過が阻止される。そうすると、第１逆止弁１が通過を妨げる方向には、給水管１１からの水圧が印加され難くなるので、故障のある第１逆止弁１には逆洩現象が現れなくなり、その間だけは、風呂混合弁７から正常な出湯ができる。

つぎに、風呂混合弁７を出湯停止した後、給湯混合弁５を再給湯待機状態の弁開度に戻すことにより、給湯混合弁５からの給湯も支障なく利用できる。つまり、第１逆止弁１に故障があると知った利用者は、第１逆止弁１の故障を修繕するまでの相当の期間、給湯および／または風呂を継続利用することが可能である。

図３は、制御部が制御パラメータとして用いる制御マップの説明図であり、図３に示す点Ｐ（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）および点Ｑ（Ｘ_Ｑ，Ｙ_Ｑ）に関し、具体的数値を代入した数式も交えて説明する。制御マップは下式に基づく混合比Ｘを第１変数としてＸ（横）軸に、冷熱混合比率Ｙを第２変数としてＹ（縦）軸に、それぞれプロットしたグラフである。

混合比Ｘ_Ｐ％
＝［（温水温度差Ｄ_Ｓ／貯湯温度差Ｄ_Ｒ）］×１００％
＝［（温水温度Ｔ_Ｂ−給水温度Ｔ_Ｃ）／（貯湯温度Ｔ_Ｒ−給水温度Ｔ_Ｃ）］×１００％
＝［（Ｔ_Ｂ４０℃−Ｔ_Ｃ２２℃）／（Ｔ_Ｒ８５℃−Ｔ_Ｃ２２℃）］×１００％
＝［（Ｄ_Ｓ１８℃／Ｄ_Ｒ６３℃）］×１００％＝２９％

例えば、給湯装置１００の温度条件が上式のとおりであれば、給水温度Ｔ_Ｃ＝２２℃の条件において、貯湯温度Ｔ_Ｒ＝８５℃は規定値として、温水温度Ｔ_Ｂ＝４０℃にリモコン３１の温度設定すると、混合比Ｘ_Ｐ＝２９％と算出される。つまり、低温水７１％に対して高温水２９％を風呂混合弁７で混合することが熱量計算により導かれる。このように算出された特定の混合比Ｘ_Ｐ＝２９％に対して、最適な制御反応と推定される風呂混合弁７の弁開度のことを推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐとする。

より一般化した説明によれば、給水温度Ｔ_Ｃと温水温度Ｔ_Ｂとの温水温度差Ｄ_Ｓに対する、給水温度Ｔ_Ｃと貯湯温度Ｔ_Ｒとの貯湯温度差Ｄ_Ｒの関係から熱量計算された比率を混合比Ｘという第１変数にする。この混合比Ｘから最適制御値と推定される風呂混合弁７の弁開度を冷熱混合比率Ｙという第２変数にしている。これら混合比Ｘを第１変数、冷熱混合比率Ｙを第２変数とする制御マップの関数を制御部３０に予め記憶させておき、この制御マップを前記ＦＢ制御または前記ＦＦ制御のパラメータに用いている。

なお、図３に示した制御マップのグラフは一形式に過ぎず、該当する関数、数表その他のプログラムが制御部３０に記憶され、同等の結果を出力できれば他の形式でも構わない。すなわち、給水流量センサ１４、給湯流量センサ２２、給水温度センサ２４、高温水温度センサ２５等の各センサからの検出出力、およびリモコン３１による設定温度Ｔ_Ｓ等のデータが制御部３０に記憶され、これらのデータを演算処理して前記ＦＢ制御または前記ＦＦ制御する。したがって、必ずしも「制御マップ」との表現である必要もない。

逆洩故障判定ステップ（Ｓ８）において、図３に示す制御マップ上での［混合比Ｘ_Ｐ，推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐ］点が、本来ならば点Ｐ（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）であり、Ｙ_Ｐ＝２９％であるべきところ、実態は点Ｑ（Ｘ_Ｑ，Ｙ_Ｑ）でありＹ_Ｑ＝６２％、その差α＝Ｙ_Ｑ−Ｙ_Ｐ＝６２−２９＝３３％＞１５％となり閾値β＝１５％を超えている場合に第１逆止弁１の逆洩故障と判定する。

第１逆止弁１が逆洩故障しているか否かの判定根拠は、以下のとおりである。
給湯待機中に風呂給湯する際、もし第１逆止弁１が逆洩故障していれば、第１逆止弁１を逆洩して高温水経路１７へ浸入する低温水により、風呂混合弁７の湯側ポート２３に流入すべき高温水温度Ｔ_Ｈが低下する。

そうすると、制御マップの示す［混合比Ｘ_Ｐ，推定冷熱混合比率Ｙ_Ｐ］点が、本来ならば点Ｐであるべきところ、実態は点Ｑを示すことになり、それら点Ｐと点Ｑの差αが閾値βを超えている場合に第１逆止弁１の逆洩故障と判定する。なお、この時用いる閾値βは、疑似故障を再現する実験等の裏付けにより設定する。

また、給湯装置１００における第３逆止弁３は、低温水経路１６と風呂混合弁７の間に介挿され、低温水経路１６から風呂混合弁７の方向へ通過を可能にするように配管構成されている。この第３逆止弁３は、貯湯タンク４と風呂混合弁７を循環する閉回路で、図１の矢印Ｂ方向に対流する風呂弁対流Ｂを防止する作用効果がある。

つぎに、給湯装置１００における第３逆止弁３の故障に対する故障判定の動作を請求項３の記載に整合するように説明する。前記制御部３０には第３逆止弁３が故障したか否かの故障判定基準を具備している。

通常は、風呂混合弁７の冷熱比率設定に基づく設定温度Ｔsの給湯が利用者から期待されている。ところが、給湯需要のある浴槽２０へ、風呂混合弁７から期待に反して設定温度Ｔsを超える異常高温水が流出した時、風呂混合弁７の出湯側に配設された風呂温水温度センサ８の検出値が設定温度Ｔsから所定差δを超えて異常高温水を検知すれば異常と認識する。

具体的には、風呂混合弁７の出湯側に配設された風呂温水温度センサ８の検出する温水温度Ｔ_Ｂが、利用者のリモコン３１により設定した所望の設定温度Ｔsから所定差δを超えた場合、故障判定基準により、第３逆止弁３に故障の可能性があるものとする。

このように、温水温度Ｔ_Ｂが設定温度Ｔsから所定差δを超えたことに対応して、制御部３０は温水温度Ｔ_Ｂを設定温度Ｔsに近づけるように、風呂混合弁７の弁開度を低温水全開に制御して温度を下げようと制御する。

この時、風呂混合弁７の出口側に配設された風呂流量センサ２７により風呂混合弁７からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合、故障判定基準により、第３逆止弁３が故障したものと容易かつ確実に判定できる。

図４は給湯装置における第３逆止弁３の閉塞故障に対する故障判定手順を示すフローチャートである。

異常高温水検知ステップ（Ｓ１１）では、例えば、温水温度Ｔ_Ｂ＝設定温度Ｔ_Ｓ＝４０℃のところが、設定温度Ｔ_Ｓ＝４０℃に異常高温水検出基準温度差δ（「所定差δ」と略す）である１５℃を上乗せすれば５５℃であるが、その５５℃を超える程ならば異常と定め、風呂混合弁７の出湯側に配設された風呂温水温度センサ８が、例えば、温水温度Ｔ_Ｂ＝５６℃を検知すれば異常高温水と認識する。

［温水温度Ｔ_Ｂ−設定温度Ｔ_Ｓ≧異常高温水検出基準温度差δ］
との条件を、風呂混合弁７の出湯側に配設された風呂温水温度センサ８が温水温度Ｔ_Ｂを検出し、この温水温度Ｔ_Ｂが設定温度Ｔsを所定差δだけ超えていれば制御部３０によって異常高温水を検知する。

この時用いる所定差δは、疑似故障を再現する実験等の裏付けにより設定する。なお、この風呂温水温度センサ８は、一例として、サーミスタ等により構成しているが、温度を電気信号に変換して制御部３０へ入力する機能があれば、他の感温素子でも構わない。

通常ならば、風呂給湯の要求に応じて風呂給湯電磁弁２１が開くことにより、設定温度Ｔsに基づいて、制御部３０が風呂混合弁７を冷熱比率設定するので、給湯装置１００全体が正常ならば設定温度Ｔs＝温水温度Ｔ_Ｂになるように自動制御されるところが、利用者の希望しない異常高温水で風呂給湯されていた場合を問題としている。

ついで、水側ポート全開ステップ（Ｓ１２）では、異常な高温と検知されている温水温度Ｔ_Ｂを設定温度Ｔsに近づけるために、制御部３０が冷熱混合率Ｙを水１００％の方向へとフィードバック（ＦＢ）制御またはフィードフォワード（ＦＦ）制御するので風呂混合弁７の水側ポート２６が全開となる。

そして、漏洩計量判定ステップ（Ｓ１３）では、風呂混合弁７の出口側に配設された風呂流量センサ２７により風呂混合弁７からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合に、制御部３０が第３逆止弁３の閉塞故障と判定する。本来ならば、水側ポート２６が全開なので、その反対の湯側ポート２３は全閉である。そうすると、本来は風呂混合弁からの流量Ｒ＝０であるべきところ、風呂混合弁７には正常でも規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）の内部漏洩（リーク）が認められるが、この風呂混合弁７からの流量Ｒが規定量Ｚ以下ならば、第３逆止弁３は低温水を順方向に通過させていないことが判明し閉塞故障と診断される。

このような高温水の漏洩現象を利用者の視点から説明すれば、風呂流量センサ２７の計測した風呂流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）が、正常値に比べて著しく不足しているので異常と認められる場合、第３逆止弁３が閉塞していることが故障原因であるものと診断できる。

風呂流量Ｎが減少する程度に関し、下式を故障判定の条件とする。
［風呂流量Ｎ＝風呂混合弁７からの流量Ｒと見なして計測］
［０＜風呂流量Ｎ≦Ｚ］
Ｚ：風呂混合弁７における内部漏洩（リーク）の規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）

なお、風呂流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）を検知するために、所定時間Ｗ（ｓｅｃ）待って判定湯量Ｖ（Ｌ）を計量しても同等の効果が得られる。
風呂流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）＝判定湯量Ｖ（Ｌ）／所定時間Ｗ（ｓｅｃ）

上式による故障判定の条件に該当すれば、故障報知ステップ（Ｓ１４）により、第３逆止弁３の閉塞故障を利用者へ報知できる。例えば、リモコン３１の表示とメロディ等で利用者に注意を喚起することが好ましい。

本発明を適用する効果的な給湯装置の概略構成図である。給湯装置における第１逆止弁の逆洩故障に対する故障判定の手順を示すフローチャートである。制御部が制御パラメータとして用いる制御マップの説明図である。給湯装置における第３逆止弁の閉塞故障に対する故障判定の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１第１逆止弁
２第２逆止弁
３第３逆止弁
４貯湯タンク
５給湯混合弁
６給湯管
７風呂混合弁
８風呂温水温度センサ
９風呂給湯管
１０貯湯式給湯機
１１給水管
１２加熱手段
１３給湯温度センサ
１４給水流量センサ
１５，２３湯側ポート
１６低温水経路
１７高温水経路
１８，２６水側ポート
１９出湯管
２０浴槽
２１風呂給湯電磁弁
２２給湯流量センサ
２４給水温度センサ
２５高温水温度センサ
２７風呂流量センサ
３０制御部
３１リモコン
３２通信線
１００給湯装置
Ａ給湯弁対流
Ｂ風呂弁対流
Ｃ冷水浸入
Ｄ_Ｒ貯湯温度差
Ｄ_Ｓ温水温度差
Ｎ風呂流量
Ｐ，Ｑ点
Ｒ風呂混合弁からの流量
Ｔ_Ｓ設定温度
Ｔ_Ｂ給湯温度または（風呂の）温水温度
Ｔ_Ｃ低温水温度（給水温度）
Ｔ_Ｈ高温水温度
Ｔ_Ｒ貯湯温度
Ｖ判定湯量
Ｗ所定時間
Ｘ混合比
Ｙ_Ｐ推定冷熱混合比率
Ｙ_Ｑ制御冷熱混合比率
Ｚ風呂混合弁における内部漏洩の規定量（規定量）
α 混合比率差（差）
β 閾値
δ 異常高温水検出基準温度差（所定差）

Claims

加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、
前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、
前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、
前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（Ｔ_Ｈ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、
前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（Ｔ_Ｃ）を検知する給水温度センサ（２４）と、
前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）および風呂混合弁（７）と、
前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、
前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、
前記風呂混合弁（７）の給水管（１１）側に接続され前記風呂混合弁（７）の方向だけに湯水が流通可能な第３逆止弁（３）と、
前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔ_Ｓ）になるように前記給湯混合弁（５）および／または前記風呂混合弁（７）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、
前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）が再給湯待機状態で、前記風呂混合弁（７）から出湯する時、設定された温水温度（Ｔ_Ｂ）になるように前記出湯管（１９）からの高温水と前記給水管（１１）からの低温水との冷熱混合比率（Ｙ）で開弁された前記風呂混合弁（７）の弁開度が、前記高温水温度センサ（２５）で検知した前記高温水温度（Ｔ_Ｈ）、前記給水温度センサ（２４）で検知した前記低温水温度（Ｔ_Ｃ）、および、前記制御部（３０）に設定した前記設定温度（Ｔ_Ｓ）から決定される弁開度より高温側に偏った場合、前記第１逆止弁（１）が故障したと判定すると共に、
前記制御部（３０）が、前記第１逆止弁（１）に故障があると判定した際に、前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水側全開とし、前記風呂混合弁（７）からの出湯が停止した後に、前記給湯混合弁（５）を再給湯待機状態の弁開度に戻すことを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）。
加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、
前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、
前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、
前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（Ｔ_Ｈ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、
前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（Ｔ_Ｃ）を検知する給水温度センサ（２４）と、
前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）および風呂混合弁（７）と、
前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、
前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向だけに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、
前記風呂混合弁（７）の給水管（１１）側に接続され前記風呂混合弁（７）の方向だけに湯水が流通可能な第３逆止弁（３）と、
前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）および／または前記風呂混合弁（７）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、
前記制御部（３０）は前記風呂混合弁（７）の出湯側に配設された風呂温水温度センサ（８）の検出する温水温度（Ｔ_Ｂ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記風呂混合弁（７）の弁開度を低温水全開に制御した時、前記風呂混合弁（７）の出口側に配設された風呂流量センサ（２７）により風呂混合弁（７）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第３逆止弁（３）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）。