JP4444128B2

JP4444128B2 - 貯湯式給湯器

Info

Publication number: JP4444128B2
Application number: JP2005011230A
Authority: JP
Inventors: 利幸佐久間; 真史田村; 雅勝中山; 康史本庄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP2006200787A

Description

本発明は、貯湯タンクを有する貯湯式給湯器に関するものである。

従来から給水管に給水温度センサを備えた貯湯式給湯器が知られている。この貯湯式給湯器は、給水温度センサが検知した給水温度と貯湯タンク内の湯の温度とから混合弁の必要開度を計算していた。すなわち、リモコン等の操作部からの指示に基づいて、水と湯との混合割合を計算し、指示された設定温度の混合湯を給湯していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−４２５５３号公報

一般的に、従来の貯湯式給湯器では、給水管、減圧弁、給水分岐管（第２給水管）を経由した水と、貯湯タンク内の湯（例えば、６０℃）とが混合弁によって混合されて、ユーザから指示された設定温度の混合湯が作られる。しかしながら、上記の貯湯式給湯器は、太陽光で加熱された温水（例えば、５０℃）が給水管に供給された場合には、その温水が給水管、減圧弁、給水分岐管を経由し、混合弁によって湯と混合されてしまう。そうすると、その温水が給水側に供給されることになり、指示された給湯温度の混合湯（例えば、４０℃）が作れず、蛇口からは指示された設定温度以上の高温の混合湯が給湯されてしまっていた。

通常は、太陽光によって加熱された温水を給水管に供給すること自体が禁止されているので、給水管に温水が供給されるようなことはない。しかしながら、誤施工されたような場合には、給湯器側では、その高温湯が給湯される原因が、果たして、混合弁がロックしているのか、太陽光によって加熱された温水が給水管に供給されているのか判別できないという問題があった。また、４０℃と設定したユーザにも予期しない高温の混合湯が給湯されて、怪我（火傷）をしてしまうという危険性があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、蛇口やシャワー等から高温の混合湯が出湯されてしまう原因を明確に特定する貯湯式給湯器を提供することを目的とする。また、設定温度以上の高温の混合湯が給湯されるのを防止する貯湯式給湯器を提供することも目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯器は、水を加熱して湯に沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段で沸き上げられた湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに給水する第１給水管と、前記貯湯タンクから給湯された湯に水を混合するための混合手段と、前記混合手段に給水する第２給水管と、前記第２給水管に備えられている逆止弁と、前記混合手段で混合された混合湯の流量を計測するための流量計測手段と、前記第２給水管に設けた給水温度を検知するための給水温度検知手段と、前記第１給水管に設けた前記第２給水管への給水を停止するための開閉弁と、前記湯量計測手段と前記給水温度検知手段との検知結果に基づいて給湯する混合湯の温度調節を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記流量計測手段が所定流量以上を検知し、かつ前記給水温度検知手段が所定温度以上を検知し、その状態が所定の設定時間継続したときに、前記第２給水管に高温水が給水されており、異常であると判断し、前記開閉弁を閉制御することを特徴とする。

本発明に係る貯湯式給湯器によれば、水を加熱して湯に沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段で沸き上げられた湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに給水する第１給水管と、前記貯湯タンクから給湯された湯に水を混合するための混合手段と、前記混合手段に給水する第２給水管と、前記第２給水管に備えられている逆止弁と、前記混合手段で混合された混合湯の流量を計測するための流量計測手段と、前記第２給水管に設けた給水温度を検知するための給水温度検知手段と、前記第１給水管に設けた前記第２給水管への給水を停止するための開閉弁と、前記湯量計測手段と前記給水温度検知手段との検知結果に基づいて給湯する混合湯の温度調節を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記流量計測手段が所定流量以上を検知し、かつ前記給水温度検知手段が所定温度以上を検知し、その状態が所定の設定時間継続したときに、前記第２給水管に高温水が給水されており、異常であると判断し、前記開閉弁を閉制御するので、高温の混合湯が給湯されてしまう原因を明確にすることが可能になっている。また、本発明に係る貯湯式給湯器によれば、第１給水管の経路内に設けられている開閉弁を閉じることで、給水を遮断可能になっているので、ユーザが不意に出る高温水で怪我（火傷）をするという危険性がより回避できる。

実施の形態１
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯器５０の全体構成を示す概略図である。

貯湯式給湯器５０は、湯を貯えるための貯湯タンク４と、貯湯タンク４に給水する第１給水管１と、貯湯タンク４に給水する水を所定の圧力に減圧する減圧弁２と、貯湯タンク４と混合弁６とを繋ぐ給湯管５と、水が沸き上げられた際に発生する膨張水を貯湯タンク４外に逃すための逃し弁１５と、湯と水とを所定の割合で混合する混合手段である混合弁６と、第１給水管１から分岐して混合弁６に給水する第２給水管３（給水分岐管）と、水の逆流を防止するために第２給水管３に備えられている逆止弁１１と、混合弁６で混合された混合湯を蛇口１７に給湯する混合給湯管７と、混合湯を出湯する蛇口１７とで構成されている。

また、貯湯式給湯器５０は、図示省略のヒータやヒートポンプ等の加熱手段を備えている。なお、ここでは第２給水管３が第１給水管１から分岐している場合を例に示すが、第１給水管１と第２給水管３とはそれぞれ独立した別の流路として構成しても構わない。

さらに、貯湯式給湯器５０は、貯湯タンク４の上部の湯温を検知するタンク上部温度センサ８と、貯湯タンク４の下部の湯温を検知するタンク下部温度センサ９と、タンク上部温度センサ８とタンク下部温度センサ９とからの信号を受け取って混合弁６の開度を制御する制御手段である制御部１０と、ユーザが貯湯式給湯器５０の操作を行なう操作部及び貯湯式給湯器５０の状態を表示する表示手段であるリモコン１６と、混合給湯管７を流れる混合湯の流量を検知する流量計測手段である流量センサ１３と、混合給湯管７を流れる混合湯の温度を検知する給湯温度センサ１４と、混合弁６に給水される給水温度を検知するために第２給水管３に備えられている給水温度検知手段である給水温度センサ１２とを備えている。

貯湯タンク４は、第１給水管１から給水された水が図示省略の加熱手段で沸き上げられて貯えられるものであり、常に満水状態を維持するようになっている。第１給水管１は、貯湯タンク４に給水するものである。減圧弁２は、貯湯タンク４に給水される水を所定圧力に減圧するものである。給湯管５は、沸き上げられた湯を貯湯タンク４から混合弁６に供給するものである。第２給水管３は、第１給水管１から分岐し、水を混合弁６に供給するものである。

混合弁６は、給湯管５と第２給水管３との間に設けられ、制御部１０の指示に基づいて水と湯とを混合するものである。すなわち、混合弁６は、タンク上部温度センサ８やタンク下部温度センサ９等からの検知信号に基づいて給湯温度の調整を行なう制御部１０により水と湯との割合を決定する必要開度の計算が行われ、その算出値の基づいて制御され、所定の混合湯を作るものである。混合弁６で作られた混同湯は、混合給湯管７を経て蛇口１７から出湯されるようになっている。なお、ここでは蛇口１７を例に示しているが、これに限定するものではなく、実際に混合湯が出湯されるものであればよく、シャワー等であっても構わない。

逆止弁１１は、第２給水管３に設けられており、水が混合弁６から第２給水管３に逆流しないようにするものである。逃し弁１５は、水を沸き上げた際に発生する膨張水を貯湯タンク４外に逃すためのものである。タンク上部温度センサ８とタンク下部温度センサ９とは、貯湯タンク４内の湯の温度を検知するためのものである。これらのセンサで検知された温度情報は、制御部１０に送られるようになっている。また、これらのセンサを複数備えていても構わない。

制御部１０は、リモコン１６からの指示とタンク上部温度センサ８とタンク下部温度センサ９とに基づいて給湯温度を調整するものであり、マイクロコンピュータ等で構成するとよい。例えば、ユーザがリモコン１６で所望温度を４０℃に設定した場合、タンク上部温度センサ８とタンク下部温度センサ９とからの温度情報を基にして水と湯の混合割合を計算し、混合弁６の必要開度を制御するようになっている。また、制御部１０は、流量センサ１３と給湯温度センサ１４とからの情報も受け取るようになっている。

リモコン１６は、貯湯式給湯器５０の操作部であり、ユーザが所望の温度や沸き上げ等の各種設定を行なうものである。また、リモコン１６は、貯湯式給湯器５０の状態やユーザからの各種設定を表示するものである。このリモコン１６は、貯湯式給湯器５０に組み込まれていても構わない。ここでは、リモコン１６に表示手段としての機能を併せ持たせた場合を例に示したが、表示手段をリモコン１６とは別に設けても構わない。

流量センサ１３は、混合給湯管７を流れる混合湯の流量を検知するものである。給湯温度センサ１４は、混合給湯管７を流れる混合湯の湯温を検知するものである。これらセンサの検知情報は、制御部１０に送られるようになっている。給水温度センサ１２は、第２給水管３に備えられており、第１給水管１から供給される水の温度を検知するものである。すなわち、第１給水管１に誤って太陽光によって加熱された温水（例えば、５０℃）が供給されるような場合に備えて給水温度を検知するようになっている。

次に、貯湯式給湯器５０の動作について図１に基づいて説明する。
まず、水源から第１給水管１に供給された水は、減圧弁２で減圧される。減圧された水は、貯湯タンク４に流入する。そして、貯湯タンク４内は常に満水状態を維持するようになっている。貯湯タンク４に貯えられた水は、例えば、深夜電力等を利用して、ヒータやヒートポンプ等の加熱手段により、９０℃の湯に沸き上げられるようになっている。この沸き上げ制御は、貯湯タンク４の備えられているタンク上部温度センサ８とタンク下部温度センサ９とからの温度検知情報に基づいて、制御部１０が行なうとよい。なお、沸き上げによって膨張した湯は、逃し弁１５から排出されるようになっている。

蛇口１７が開かれて出湯するときは、混合弁６で温度調整された混合湯が蛇口１７に給湯される。リモコン１６からの指示を受けた制御部１０は、設定された温度となるように水と湯との適切な混合割合を計算し、混合弁６の必要開度を調整するようになっている。すなわち、制御部１０は、給湯温度センサ１４の検知温度に基づいて、リモコン１６により設定された温度になるように、水と湯との混合割合を調整している。このとき、流量センサ１３は、混合給湯管７に混同湯が流れているかどうかを検出し、その検出情報を制御部１０に送るようになっている。すなわち、制御部１０は、流量センサ１３からの混合湯の流れ（例えば、１．５Ｌ／ｍｉｎ）の検出流量と、給湯温度センサ１４からの検知温度とに基づいて、混合弁６の開度調整をフィードバック制御するようになっている。

図３は、実施の形態１に係る貯湯式給湯器５０の制御動作の流れを示すフローチャートである。図３に基づいて、貯湯式給湯器５０の制御動作を詳細に説明する。
給湯を行なっていないときは、貯湯式給湯器５０は待機状態である。このとき混合弁６は、水側全開状態（第２給水管３側の開度を全開にしている状態）で待機している。給湯を開始すると（ステップＳ１０１）、制御部１０は、流量センサ１３の検出値Ｌ１に基づいて所定の流量（例えば、１．５Ｌ／ｍｉｎ）以上かどうかを判断する（ステップＳ１０２）。

制御部１０が所定の流量以上でない（水が流れていない）と判断した場合には、貯湯式給湯器５０は待機状態のままである（ステップＳ１０２；Ｎｏ）。制御部１０が所定の流量以上であると判断した場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、制御部１０は給水温度センサ１２の検知温度Ｔｗが予め設定されている温度（例えば、４５℃）以上であるか判断する（ステップＳ１０３）。検知温度Ｔｗが４５℃以上でない場合には（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、制御部１０はリモコン１６で設定された設定温度Ｔｓと検知温度Ｔｗとを比較する（ステップＳ１０４）。

設定温度Ｔｓが検知温度Ｔｗより高い場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、制御部１０は、混合弁６の起動開度を計算する（ステップＳ１０５）。ここで、混合弁６の起動開度（ＫＯ）は、係数をα、タンク上部温度センサ８の検知温度をＴｈとすると、以下の式で表すことができる。
ＫＯ＝α÷（Ｔｈ−Ｔｗ）×（Ｔｓ−Ｔｗ）

αは、水と湯との混合湯の温度が最大時の開度から水と湯との混合湯の温度が最小時の開度を引いた値として表される。制御部１０は、この計算によって混合弁６の起動開度を算出し、この算出値に基づいて混合弁６を駆動する（ステップＳ１０６）。なお、第２給水管３に４５℃未満の温度の温水（例えば、検知温度Ｔｗが４３℃）が給水されており、かつ設定温度Ｔｓ（例えば、４０℃）より高い場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、混合弁６の起動開度の計算値はマイナスとなってしまう。この場合には、混合弁６にマイナス開度は存在しないので、マイナスはゼロとみなし、必要以上に混合弁６の開度を駆動させないようにするとよい。そうすれば、設定温度Ｔｓ以上の混合湯が給湯されることはない。

検知温度Ｔｗが４５℃以上であると制御部１０が判断した場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部１０はその状態が所定の設定時間（例えば、５秒間）継続するかどうか判断する（ステップＳ１０７）。その状態が５秒間継続すると（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、制御部１０は太陽光で加熱された温水が第２給水管３に給水されていると判断する。そして、第２給水管３に高温水が供給されている異常（太陽熱温水供給エラー）であると特定することが可能になる。異常を特定した制御部１０は、この異常をユーザに知らせるためにリモコン１６にその情報を表示する（ステップＳ１０８）。

以上のように制御する貯湯式給湯器５０によれば、万が一、第２給水管３に高温水が連続して供給されていても、給水温度センサ１２の検知温度Ｔｗに基づいて太陽光によって加熱された高温水が供給されていることが判断可能となる。また、ここでは所定の設定時間を５秒間である場合を例に示したがこれに限定するものではなく、例えば、０秒であっても５秒以上であっても構わない。

実施の形態２
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態２について説明する。
図２は、本発明の実施の形態２に係る貯湯式給湯器５０ａの全体構成を示す概略図である。図１と同一部分については説明を省略し、追加部分のみ説明する。

貯湯式給湯器５０ａは、上記実施の形態１に係る貯湯式給湯器５０の構成に加え、混合弁６への給水を停止するための開閉弁１８が第１給水管１に設けられている。貯湯式給湯器５０では、万が一、第１給水管１に高温水が連続して通水されていることを給水温度センサ１２が検知すれば太陽光によって過熱された高温水が供給されていると判別することが可能となっている。それに加えて、貯湯式給湯器５０ａでは、第１給水管１の経路内に設けられている開閉弁１８を閉じることで、給水を遮断可能になっている。すなわち、ユーザが使用する蛇口１７から高温の混合湯が出湯しないので、ユーザが不意に出る高温水で怪我（火傷）をするという危険性がより回避できることになる。

図４は、実施の形態２に係る貯湯式給湯器５０ａの制御動作の流れを示すフローチャートである。図４に基づいて、貯湯式給湯器５０ａの制御動作を詳細に説明する。
給湯を行なっていないときは、貯湯式給湯器５０ａは待機状態である。このとき混合弁６は、水側全開状態で待機している。給湯を開始すると（ステップＳ２０１）、制御部１０は、流量センサ１３の検出値Ｌ１に基づいて所定の流量（例えば、１．５Ｌ／ｍｉｎ）以上かどうかを判断する（ステップＳ２０２）。

制御部１０が所定の流量以上でないと判断した場合には、貯湯式給湯器５０ａは待機状態のままである（ステップＳ２０２；Ｎｏ）。制御部１０が所定の流量以上であると判断した場合には（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、制御部１０は給水温度センサ１２の検知温度Ｔｗが予め設定されている温度以上であるか判断する（ステップＳ２０３）。検知温度Ｔｗが予め設定されている温度以上でない場合には（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、制御部１０はリモコン１６で設定された設定温度Ｔｓと検知温度Ｔｗとを比較する（ステップＳ２０４）。

設定温度Ｔｓが検知温度Ｔｗより高い場合には（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、制御部１０は、混合弁６の起動開度を計算する（ステップＳ２０５）。計算は、実施の形態１と同様の式に基づいて行われる。そして、この計算に基づいて混合弁６を駆動する（ステップＳ２０６）。検知温度Ｔｗが予め設定されている温度以上であると制御部１０が判断した場合には（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、制御部１０はその状態が所定の設定時間継続するかどうか判断する（ステップＳ２０７）。

その状態が設定時間継続すると（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、制御部１０は太陽光で加熱された温水が第２給水管３に繋がっていると判断する。そして、第２給水管３に高温水が供給されている異常であると特定することが可能になる。制御部１０は、この異常をユーザに知らせるためにリモコン１６にその情報を表示する（ステップＳ２０８）。そして制御部１０は、エラー表示を行なうとともに、開閉弁１８を閉制御して第２給水管への給水を停止する（ステップＳ２０９）。なお、ここでは開閉弁１８を第１給水管１に備えた場合を例に示したが、第２給水管３に備えるようにしても構わない。例えば、第１給水管１と第２給水管３とをそれぞれ独立した流路とした場合には、そのいずれかに備えるようにすればよい。

実施の形態１に係る貯湯式給湯器の全体構成を示す概略図である。実施の形態２に係る貯湯式給湯器の全体構成を示す概略図である。実施の形態１に係る貯湯式給湯器の制御動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態２に係る貯湯式給湯器の制御動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１第１給水管、２減圧弁、３第２給水管、４貯湯タンク、５給湯管、６混合弁、７混合給湯管、８タンク上部温度センサ、９タンク下部温度センサ、１０制御部、１１逆止弁、１２給水温度センサ、１３流量センサ、１４給湯温度センサ、１５逃し弁、１６リモコン、１７開閉弁、１８蛇口。

Claims

水を加熱して湯に沸き上げる加熱手段と、
前記加熱手段で沸き上げられた湯を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに給水する第１給水管と、
前記貯湯タンクから給湯された湯に水を混合するための混合手段と、
前記混合手段に給水する第２給水管と、
前記第２給水管に備えられている逆止弁と、
前記混合手段で混合された混合湯の流量を計測するための流量計測手段と、
前記第２給水管に設けた給水温度を検知するための給水温度検知手段と、
前記第１給水管に設けた前記第２給水管への給水を停止するための開閉弁と、
前記湯量計測手段と前記給水温度検知手段との検知結果に基づいて給湯する混合湯の温度調節を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記流量計測手段が所定流量以上を検知し、かつ前記給水温度検知手段が所定温度以上を検知し、その状態が所定の設定時間継続したときに、前記第２給水管に高温水が給水されており、異常であると判断し、前記開閉弁を閉制御する
ことを特徴とする貯湯式給湯器。
前記第２給水管は、
前記第１給水管から分岐したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯器。
貯湯式給湯器の状態を表示する表示手段を備え、
前記制御手段は、
前記第２給水管に高温水が給水されていると判断すると前記表示手段にエラー表示を行なう
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器。
貯湯式給湯器の運転操作を行なうリモコンを備え、
前記制御手段は、
前記第２給水管に高温水が給水されていると判断すると前記リモコンにエラー表示を行なう
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の貯湯式給湯器。