JP5178115B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、電気温水機、ヒートポンプ給湯機のような貯湯タンクを有する給湯機に関する。

近年、電気温水機やヒートポンプ給湯機のように深夜電力を利用してランニングコストを抑えた貯湯式給湯機が注目を浴びている。それら貯湯式給湯機は、一般給湯動作以外に、風呂の自動お湯張り機能等の複数の機能を備えているものが多い。

図２は、このような貯湯式給湯機の一例である。この貯湯式給湯機は、ヒートポンプ等の加熱手段２により暖めた湯を貯える貯湯タンク１と、湯と水を混合する互いに独立した複数の混合弁１４と、貯湯タンク１の湯を複数の混合弁１４に分岐して供給する出湯配管１５と、各混合弁１４に水を分岐して供給する給水配管９と、各混合弁１４から混合水を供給する各混合水通路７と、各混合水通路７に設置した混合水の温度を検知する温度センサー１６とを備えている。そして、温度センサー１６や混合弁１４が故障した場合でも予想外の高温出湯を防止するため、何れかの混合水通路７の温度センサー１６が異常温度を検知したときは、その温度センサー１６を備えた混合水通路７の入り口の混合弁１４に湯を供給する出湯配管１５に、混合弁１４よりも上流の位置から、他の混合水通路７からの水が混合されるようにしている（特許文献１）。
特開２００７−１１３８４４号公報

しかしながら、リフォームや既存の給湯機との交換用として、お湯張り機能は有さず、給湯機能のみを有する給湯単機能の貯湯式給湯機も求められている。このような給湯単機能の貯湯式給湯機では、複数の混合水通路を有しないため、混合弁が故障した場合に、上述した風呂の自動お湯張り機能等を有する貯湯式給湯機のように、他の混合水通路を利用して、水が混合されるようにすることはできない。このため、混合弁が故障した場合には、混合水と貯湯タンクの高温水が適切な設定温度に混合されず、混合動作後の湯温が高温となる可能性も考えられる。また、湯側に設けられた温度センサーが故障し異常温度を出力し混合弁動作を制御した場合も同じである。これらを解決するために混合水通路に閉止弁を設ける方法があるが、コスト高である。

そこで、本発明は、上記の如く給湯単機能の貯湯式給湯機において、温度センサーや混合弁が故障した場合でも予想外の高温出湯を防止し、より安全な貯湯式給湯機を提供することを目的としたものである。

（１） 加熱手段により沸き上げた高温湯を上側の湯層に、この高温湯よりも温度の低い低温湯を下側の湯層に貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの高温湯を第１混合弁に導く高温湯配管と、前記貯湯タンクの低温湯を前記第１混合弁に導く低温湯配管と、前記貯湯タンクからの前記高温湯と低温湯とを混合する前記第１混合弁と、前記第１混合弁からの混合湯Ａを第２混合弁に導く混合配管と、前記第１混合弁で混合された混合湯Ａと給水配管からの水とを混合する前記第２混合弁と、前記第２混合弁に水を供給する前記給水配管と、前記第２混合弁から混合湯Ｂを供給する混合水通路と、前記混合水通路に設置した混合水Ｂの温度を検知する複数の温度センサーと、を備えた貯湯式給湯機であって、前記複数の温度センサーが異なる温度を示したときは、より高温の温度を示す温度センサーからの信号に基づいて、第２混合弁を水側に制御する貯湯式給湯機。
（２） （１）において、貯湯タンクに蓄える湯を暖める加熱手段としてヒートポンプを用いた貯湯式給湯機。

本発明によれば、給湯単機能の貯湯式給湯機において、温度センサーや混合弁が故障した場合でも予想外の高温出湯を防止し、より安全な貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の貯湯式給湯機の一例を、図１に示す。本発明の貯湯式給湯機の基本構成は、加熱手段２により沸き上げた高温湯３を上側の湯層に、この高温湯３よりも温度の低い低温湯４を下側の湯層に貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１の高温湯３を第１混合弁５に導く高温湯配管１２と、貯湯タンク１の低温湯４を第１混合弁５に導く低温湯配管１３と、貯湯タンク１からの高温湯３と低温湯４を混合する第１混合弁５と、第１混合弁５からの混合湯Ａを第２混合弁８に導く混合配管６と、第１混合弁５で混合された混合湯Ａと給水配管９からの水を混合する第２混合弁８と、第２混合弁８に水を供給する給水配管９と、第２混合弁８から混合湯Ｂを供給する混合水通路７と、混合水通路７に設置した混合水Ｂの温度を検知する複数の温度センサー１０、１１と、を備えるものが挙げられる。

本発明に用いる加熱手段２としては、ヒートポンプや電気ヒータ等がある。ヒートポンプでは、貯湯タンク１の下部より取り込んだ水をヒートポンプにより加熱後、貯湯タンク１の上部より供給する。一方、電気ヒータは、貯湯タンク１に具備され貯湯タンク１全体を沸き上げられるものであれば良い。このように、加熱手段２は、貯湯タンク１内に湯を貯えられるものであれば、貯湯タンク１に具備されていてもいなくても、どちらでもかまわない。また、ヒートポンプや電気ヒータに限定するものではない。なお、ヒートポンプを使用する場合、ヒートポンプで使用する冷媒は、高温貯湯が可能であることから炭酸ガスが望ましい。

貯湯タンク１は、加熱手段２により沸き上げた高温湯３を上側の湯層に、この高温湯３よりも温度の低い低温湯４を下側の湯層に貯えるものであり、貯えた高温湯３を出湯するための高温湯配管１２と、高温湯３の下側の湯層の低温湯４を出湯できる低温湯配管１３が接続される。

高温湯配管１２は、貯湯タンク１に貯えた高温湯３を出湯し、第１混合弁５に導くためのものである。加熱手段２で沸き上げた高温湯３は、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１に戻されるため、貯湯タンク１の上部には高温湯３が貯えられる。このため、高温湯３を出湯するために、高温湯配管１２は、貯湯タンク１の上部に接続される。

低温湯配管１３は、貯湯タンク１に貯えた低温湯４を出湯し、第１混合弁５に導くためのものである。給水配管９等から貯湯タンク１に導入された水や、貯湯タンク１内で冷めるなどして高温湯３よりも低温となった湯は低温湯４となり、貯湯タンク１内で、高温湯３の下側の湯層に貯えられる。このため、低温湯４を出湯するために、低温湯配管１３は、貯湯タンク１の中間付近、またはこれよりも下方に接続される。

第１混合弁５は、貯湯タンク１からの高温湯３と低温湯４を混合するものであり、温度センサー１０、１１等の信号に基づいて内蔵する弁を動かし、高温湯側の開口と低温湯側の開口の開度を変えることにより、混合比率を調整できるもの等が使用できる。この第１混合弁５は、貯湯タンク１からの高温湯配管１２、低温湯配管１３、及び混合湯Ａの出口である混合配管６に接続される。

混合配管６は、第１混合弁５からの混合湯Ａを第２混合弁８に導くものである。混合湯Ａの温度を測定するための温度センサー１６が設けられることで、この温度センサー１６からの信号に基づいて、第１混合弁５による高温湯３と低温湯４の混合比率を制御することができる。

第２混合弁８は、第１混合弁５で混合された混合湯Ａと給水配管９からの水を混合するものであり、温度センサー１０、１１等の信号に基づいて内蔵する弁を動かし、混合配管６側の開口と給水配管９側の開口の開度を変えることにより、混合比率を調整できるもの等が使用できる。第２混合弁８は、第１混合弁５からの混合配管６、給水配管９、及び混合湯Ｂの出口である混合水通路７に接続される。

複数の温度センサー１０、１１は、第２混合弁８からの混合湯Ｂを給湯する混合水通路７に備えられる。この複数の温度センサー１０、１１の少なくとも１つからの信号により、第２混合弁８を制御する。

給水配管９は、貯湯式給湯機外部から、水道水等の水を供給するための配管であり、第２混合弁８に水を供給する。途中で分岐し、一方が第２混合弁８に、他方が貯湯タンク１の下部に接続されるようにすると、第２混合弁８と貯湯タンク１の両者に給水が可能となる。

混合水通路７は、第２混合弁８により混合された混合水を出湯する配管で、複数の温度センサー１０、１１を備える。温度センサー１０、１１を備えることで、混合湯Ｂの湯温を計測し、第２混合弁８を制御することができる。

次に、本発明の貯湯式給湯機の動作を説明する。

まず、通常時の動作について説明する。貯湯タンク１に貯えられた高温湯３と低温湯４を第１混合弁５により混合して所定の温度の混合湯Ａとし、この混合湯Ａを混合配管６から第２混合弁８に供給する。さらに第２混合弁８で混合配管６からの混合湯Ａと給水配管９より供給された水を混合して所定温度の混合湯Ｂとし、混合水通路７から給湯する。第２混合弁８は、混合水通路７に設けた温度センサー１０、１１からの信号に基づいて制御されることにより、任意に温度調節された混合水Ｂを出湯する。

次に、異常時の動作について説明する。混合水通路７に設けられた複数の温度センサー１０、１１のうち、一つ（例えば、温度センサー１０）が異常を生じたりして、他の温度センサー（例えば、温度センサー１１）とは異なる高温を検出し、いわゆる高温検知異常を示した場合、第２混合弁８を水側に制御して、高温出湯を回避する。つまり、高温検知異常を示した場合は、第２混合弁８の開口のうち、第１混合弁５からの混合配管６に接続する開口よりも、給水配管９に接続する開口の方の開度を大きくすることにより、給水配管９からの水の混合比率を大きくする。このようにすることで不意の高温出湯を回避することができる。 なお、高温検知異常と認識するときの複数の温度センサー１０、１１の示す温度の差は、例えば、５℃〜１０℃以上である状態が、２０秒程度継続した場合に設定するのが望ましい。

また、この方法以外にも、複数の温度センサー１０、１１のどちらか高温を示した方の信号に基づいて、第２混合弁８を制御する方法をとってもよい。このように、することで、混合湯Ｂの温度を安全側に制御することが可能となり、不意の高温出湯を回避することができる。

また、第２混合弁８が故障した場合には、加熱手段２を低温で沸き上げるか、沸き上げを停止するように制御する。具体的には、第２混合弁８が水側で故障した場合、つまり水側（給水配管９側）の方が混合湯Ａ側（混合配管６側）よりも弁の開度が大きい状態で故障した場合は、給水配管９からの水の供給量が多いので、混合湯Ａの温度は低く、高温出湯となることはないが、念のため、加熱手段２を低温で沸き上げるか、沸き上げを停止するように制御することで、その後の不意の高温出湯を回避することができる。一方、第２混合弁８が湯側で故障した場合、つまり水側（給水配管９側）の方が混合湯Ａ側（混合配管６側）よりも弁の開度が小さい状態で故障した場合は、もともと第１混合弁５で混合され、混合配管６から供給される混合湯Ａの温度が低く、設定温度の混合湯Ｂを得るために第２混合弁８が湯側に制御されていることになる。このため、混合湯Ｂの温度は、第２混合弁８が故障した時点よりも高くなることはなく、高温出湯となることはないが、念のため、加熱手段２を低温で沸き上げるか、沸き上げを停止するように制御することで、その後の不意の高温出湯を回避することができる。このようにすることで、出湯後に混合弁が故障した場合でも、貯湯タンク１に高温の湯が貯まることがないため、高温出湯を防止することができる。

さらに、第２混合弁８が故障した場合には、第１混合弁５を低温側に制御することでも、混合湯Ｂの温度を下げることができ、高温出湯も回避することが可能である。

このように、本発明によれば、温度センサー１０、１１や第２混合弁８が故障した場合でも、予想外の高温出湯を防止し、より安全な貯湯式給湯機を提供することができる。

以下、本発明に係わる貯湯式給湯機の実施例について、図面に基づき説明する。

本発明の貯湯式給湯機の一実施例を、図１に示す。本実施例の貯湯式給湯機の基本構成は、加熱手段２により沸き上げた高温湯３を上側の湯層に、この高温湯３よりも温度の低い低温湯４を下側の湯層に貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１の高温湯３を第１混合弁５に導く高温湯配管１２と、貯湯タンク１の低温湯４を第１混合弁５に導く低温湯配管１３と、貯湯タンク１からの高温湯３と低温湯４を混合する第１混合弁５と、第１混合弁５からの混合湯Ａを第２混合弁８に導く混合配管６と、第１混合弁５で混合された混合湯Ａと給水配管９からの水を混合する第２混合弁８と、第２混合弁８に水を供給する給水配管９と、第２混合弁８から混合湯Ｂを供給する混合水通路７と、混合水通路７に設置した混合水Ｂの温度を検知する複数の温度センサー１０、１１と、を備えるものである。

加熱手段２は、高温貯湯が可能であることから炭酸ガスを冷媒として用いたヒートポンプ２を使用する。ヒートポンプ２では、貯湯タンク１の下部より取り込んだ水をヒートポンプ２により加熱後、貯湯タンク１の上部より供給する。

貯湯タンク１は、加熱手段２により沸き上げた高温湯３を上側の湯層に、この高温湯３よりも温度の低い低温湯４を下側の湯層に貯えるものであり、貯えた高温湯３を出湯するための高温湯配管１２と、高温湯３の下側の湯層の低温湯４を出湯できる低温湯配管１３が接続される。

高温湯配管１２は、貯湯タンク１に貯えた高温湯３を出湯し、第１混合弁５に導くためのものである。加熱装置２で沸き上げた高温湯３は、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１に戻されるため、貯湯タンク１の上部には高温湯３が貯えられる。このため、高温湯３を出湯するために、高温湯配管１２は、貯湯タンク１の上部に接続される。

低温湯配管１３は、貯湯タンク１に貯えた低温湯４を出湯し、第１混合弁５に導くためのものである。給水配管９等から貯湯タンク１に導入された水や、貯湯タンク１内で冷めるなどして高温湯３よりも低温となった湯は低温湯４となり、貯湯タンク１内で、高温湯３の下側の湯層に貯えられる。このため、低温湯４を出湯するために、低温湯配管１３は、貯湯タンク１の中間付近、またはこれよりも下方に接続される。

第１混合弁５は、貯湯タンク１からの高温湯３と低温湯４を混合するものであり、温度センサー１０、１１等の信号に基づいて内蔵する弁を動かし、高温湯側の開口と低温湯側の開口の開度を変えることにより、混合比率を調整できるもの等が使用できる。この第１混合弁５は、貯湯タンク１からの高温湯配管１２、低温湯配管１３、及び混合湯Ａの出口である混合配管６に接続される。

混合配管６は、第１混合弁５からの混合湯Ａを第２混合弁８に導くものである。混合湯Ａの温度を測定するための温度センサー１６が設けられることで、この温度センサー１６からの信号に基づいて、第１混合弁５による高温湯３と低温湯４の混合比率を制御することができる。

第２混合弁８は、第１混合弁５で混合された混合湯Ａと給水配管９からの水を混合するものであり、温度センサー１０、１１等の信号に基づいて内蔵する弁を動かし、混合配管６側の開口と給水配管９側の開口の開度を変えることにより、混合比率を調整できるもの等が使用できる。第２混合弁８は、第１混合弁５からの混合配管６、給水配管９、及び混合湯Ｂの出口である混合水通路７に接続される。

複数の温度センサー１０、１１は、第２混合弁８からの混合湯Ｂを給湯する混合水通路７に備えられる。この複数の温度センサー１０、１１の少なくとも１つからの信号により、第２混合弁８を制御する。

給水配管９は、貯湯式給湯機外部から、水道水等の水を供給するための配管であり、第２混合弁８に水を供給する。途中で分岐し、一方が第２混合弁８に、他方が貯湯タンク１の下部に接続されるようにして、第２混合弁８と貯湯タンク１の両者に給水する。

混合水通路７は、第２混合弁８により混合された混合水を出湯する配管で、２つの温度センサー１０、１１を備える。

次に、本実施例の貯湯式給湯機の動作を説明する。

まず、通常時の動作について説明する。貯湯タンク１に貯えられた高温湯３と低温湯４を第１混合弁５により混合して所定の温度の混合湯Ａとし、この混合湯Ａを混合配管６から第２混合弁８に供給する。さらに第２混合弁８で混合配管６からの混合湯Ａと給水配管９より供給された水を混合して所定温度の混合湯Ｂとし、混合水通路７から給湯する。第２混合弁８は、混合水通路７に設けた温度センサー１０、１１からの信号に基づいて制御されることにより、任意に温度調節された混合水Ｂを出湯する。

次に、異常時の動作について説明する。混合水通路７に設けられた複数の温度センサー１０、１１のうち、一つが異常を生じたりして、設定温度とは異なる高温を検出し、いわゆる高温検知異常を示した場合、第２混合弁８を水側に制御して、高温出湯を回避する。つまり、高温検知異常を示した場合は、第２混合弁８の開口のうち、第１混合弁５からの混合配管６に接続する開口よりも、給水配管９に接続する開口の方の開度を大きくすることにより、給水配管９からの水の混合比率を大きくする。なお、高温検知異常と認識するときの複数の温度センサー１０、１１の示す温度の差は、５℃以上である状態が、２０秒継続した場合に設定した。

また、第２混合弁８が故障した場合には、加熱手段２を低温で沸き上げるか、沸き上げを停止するように制御する。

本発明の実施例における貯湯式給湯機の構成図である。 従来例を示す貯湯式給湯機の構成図である。

符号の説明

１…貯湯タンク、２…加熱手段（ヒートポンプ）、３…高温湯、４…低温湯、５…第１混合弁、６…混合配管、７…混合水通路、８…第２混合弁、９…給水配管、１０…温度センサー、１１…温度センサー、１２…高温湯配管、１３…低温湯配管、１４…混合弁、１５…出湯配管、１６…温度センサー、１７…開閉弁

Claims (2)

1. 加熱手段により沸き上げた高温湯を上側の湯層に、この高温湯よりも温度の低い低温湯を下側の湯層に貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの高温湯を第１混合弁に導く高温湯配管と、
   前記貯湯タンクの低温湯を前記第１混合弁に導く低温湯配管と、
   前記貯湯タンクからの前記高温湯と低温湯とを混合する前記第１混合弁と、
   前記第１混合弁からの混合湯Ａを第２混合弁に導く混合配管と、
   前記第１混合弁で混合された混合湯Ａと給水配管からの水とを混合する前記第２混合弁と、
   前記第２混合弁に水を供給する前記給水配管と、
   前記第２混合弁から混合湯Ｂを供給する混合水通路と、
   前記混合水通路に設置した混合水Ｂの温度を検知する複数の温度センサーと、を備えた貯湯式給湯機であって、
   前記複数の温度センサーが異なる温度を示したときは、より高温の温度を示す温度センサーからの信号に基づいて、第２混合弁を水側に制御する貯湯式給湯機。
2. 請求項１において、貯湯タンクに蓄える湯を暖める加熱手段としてヒートポンプを用いた貯湯式給湯機。

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