JP5394316B2

JP5394316B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP5394316B2
Application number: JP2010112742A
Authority: JP
Inventors: 真典上田; 隆志眞柄
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: JP2011242019A

Description

この発明は、給湯逆止弁の故障を判定する機能を備えた貯湯式給湯装置に関するものである。

従来から、この種のものに於いては、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）。

この従来のものでは、第２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２逆止弁が固着して順方向の開きが悪くなった場合（以後、「閉塞故障」という）、給湯利用中に異常な高温水が流出し、利用者に危険をもたらす可能性が高まる。
そのため、給湯温度センサで高温水流出を検出した時点で第２逆止弁の閉塞故障と判断して給湯を禁止するかまたは危険を警告するという対策もある。
しかしながら、この方法では、給湯混合弁の故障でも類似の症状が検出されるため、給湯混合弁の故障かあるいは第２逆止弁の閉塞故障かの何れであるかを判断できないという問題があった。

そこで本出願人は先に逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置を出願した。（例えば、特許文献２）
これは、通常は、給湯混合弁の弁開度に基づく設定温度の給湯が利用者から期待されていたが、給湯需要からの期待に反して設定温度を超える異常高温水が流出した時、給湯混合弁の出湯側に配設された給湯温度センサの検出値が設定温度から所定差を超えて異常高温水を検知すれば第２逆止弁が故障と判定するものである。

特開２００１−２８９５０７号公報特開２００７−１５５１９４号公報

ところでこの従来のものでは、まず給湯需要からの期待に反して設定温度を超える異常高温水が流出した時、第２逆止弁が故障であるかどうか判定するものであるが、給湯開始時に異常高温水の給湯を防止するため、給湯開始時に給湯混合弁を水側を全開でお湯側を全閉とした状態から給湯を開始する場合、最初給湯混合弁に供給される水がそのまま給湯され、流量センサが流水を確認すると、給湯混合弁を動作させて水側を絞りつつお湯側を開くように動作させて設定温度のお湯を給湯しようとする。

この時、給水逆止弁が故障していると、貯湯タンク下部に水が給水されないために貯湯タンク上部から高温水が給湯混合弁に供給されず、その結果、給湯混合弁からのお湯が水のままで温度が上がらないため、給湯混合弁を動作させて水側を絞りつつお湯側を開くように動作し続け、最終的に給湯混合弁は水側を全閉でお湯側を全開とした状態となり、出湯に対して高温異常検知はあるものの低温異常検知はないため、この状態ではエラー表示することなく給湯混合弁からの全く給湯がない状態となってしまう問題があった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、特にその構成を請求項１では、給水管が下端部に接続されていると共に貯湯している高温水を流出させる出湯管が上端部に接続されている貯湯タンクと、前記給水管に設けられた給水逆止弁と、前記貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記出湯管から供給される貯湯タンク上部の高温水と給水管から分岐した給水バイパス管からの給水とを混合する給湯混合弁と、該給湯混合弁の混合後の給湯温度を検知する給湯温度センサと、前記出湯管内を流れる湯水を検知する給湯流量センサと、該給湯温度センサの検知温度とリモコンで設定された給湯設定温度とを比較し給湯設定温度の給湯とするように給湯混合弁の駆動を制御する給湯制御部とを備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯制御部は、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、給水逆止弁が故障したと判断して表示するものである。

又請求項２に係る貯湯式給湯装置では、特にその構成を、前記給水管が下端部に接続されていると共に貯湯している高温水を流出させる出湯管が上端部に接続されている貯湯タンクと、前記出湯管に設けられた出湯管逆止弁と、前記貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記出湯管から供給される貯湯タンク上部の高温水と給水管から分岐した給水バイパス管からの給水とを混合する給湯混合弁と、前記給水バイパス管に設けられた給水バイパス管逆止弁と、該給湯混合弁の混合後の給湯温度を検知する給湯温度センサと、前記出湯管内を流れる湯水を検知する給湯流量センサと、該給湯温度センサの検知温度とリモコンで設定された給湯設定温度とを比較し給湯設定温度の給湯とするように給湯混合弁の駆動を制御する給湯制御部とを備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯制御部は、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、出湯管逆止弁が故障したと判断して表示するものである。

この発明の請求項１によれば、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、給水管に設けられた給水逆止弁が故障したと判断して表示するので、使用者は給水逆止弁が故障しているためにお湯が出ないことが分かり、修理業者に連絡して迅速に修理してもらえるものである。

又本発明の請求項２に記載の貯湯式給湯装置によれば、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、出湯管逆止弁が故障したと判断して表示するので、使用者は出湯管逆止弁が故障しているためにお湯が出ないことが分かり、修理業者に連絡して迅速に修理してもらえるものである。

この発明の一実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。同一実施形態のフローチャート図。

次に、本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態を図面に基づき説明する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニットであり、３は貯湯タンク２内に貯湯された湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５は前記貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、６は浴槽である。

前記貯湯タンクユニット１内にある貯湯タンク２は、上端に高温水を出湯する出湯管７と、下端に水道水を給水する給水管８とが接続されている。また、貯湯タンク２下部からヒートポンプユニット３を配管で繋ぐヒーポン往き管９と、ヒートポンプユニット３から貯湯タンク２上部を配管で繋ぐヒーポン戻り管１０とが接続されている。

前記ヒートポンプユニット３内には、圧縮機１１、凝縮器としての冷媒水熱交換器１２、電子膨張弁１３、強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプサイクル１５が設置されており、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管９からヒートポンプユニット３へ搬送して、冷媒水熱交換器１２で加熱されヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２へ搬送するヒーポン循環ポンプ１６がヒーポン往き管９途中に設置されており、その駆動を制御するヒーポン制御部１７が備えられている。

１８は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる風呂熱交換器であり、貯湯タンク２内の上部に配置されており、この風呂熱交換器１８には風呂往き管１９及び浴槽水を搬送するための風呂循環ポンプ２０を備えた風呂戻り管２１よりなる風呂循環回路２２が接続され、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水によって加熱されて保温あるいは追い焚きが行われる。

２３は風呂戻り管２１から風呂熱交換器１８に流入する浴槽水の温度を検出する風呂戻り管温度センサであり、２４は風呂熱交換器１８から流出して風呂戻り管１９から浴槽６へ流れ込む浴槽水の温度を検出する風呂往き管温度センサである。

２５は風呂戻り管２１の風呂戻り管温度センサ２３と風呂熱交換器１８の間に設置された風呂三方弁であり、２６は風呂三方弁２５の弁開度を変えることで風呂往き管１９の風呂往き温度センサ２４と風呂熱交換器１８の間の配管に湯水が流入するように接続された風呂循環バイパス管である。

２７は出湯管７で搬送されてきた高温水と給水管８から分岐した給水バイパス管２８内の給水を混合する給湯混合弁であり、その下流に接続された給湯管２９に設けられた給湯サーミスタからなる給湯温度センサ３０で検出した温度が、リモコン５で使用者が設定した給湯設定温度になるよう弁開度を調節するものであり、３１は給湯する湯水の流れを検知する給湯流量センサである。

３２は給湯管２９から分岐されて風呂戻り管２１に連通された湯張り管で、この湯張り管３２には浴槽６への湯張り開始と停止を行う湯張り弁３３と、浴槽６への湯張り量をカウントする風呂流量カウンタ３４と、浴槽６内の湯水が給湯管２９に逆流するのを防止する逆止弁３５とが設けられており、貯湯タンク２内の高温水を浴槽６に直接差し湯して追い焚きを行う際にもこの湯張り管３２を介して行われる。

３６は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサであり、貯湯タンク２の上方向から順に３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅとし、この貯湯温度センサ３６が検出する温度情報によって貯湯タンク２内の残熱量を検知し、そして貯湯タンク２の上下方向の温度分布を検知するものである。

前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ３７と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３８とがそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へ風呂設定温度の湯をリモコン５の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りする風呂自動スイッチ３９と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ４０と、設定値や現在の運転状態や異常状態を表示する表示部４１とが設けられている。

４２は貯湯タンクユニット１内に設置された各センサの入力を受け各アクチュエーターの駆動を制御すると共に、特に給湯設定温度と給湯温度センサ３０の検知する給湯温度とが一致するように給湯混合弁２７のステッピングモーター４３に出力パルスを送信するマイコンからなる給湯制御部である。従ってこの給湯制御部４１に前記リモコン５が無線もしくは有線によって接続され、使用者が所望の給湯設定温度及び風呂設定温度を設定可能としており、更に給湯制御部４１は３０秒間の給湯後、給湯設定温度と給湯温度センサ３０の検知する実際の給湯温度との差が、高温側及び低温側に所定温度ここではプラスマイナス２℃以上離れている時間が所定時間ここでは１０秒以上継続した場合に、脱調と判断して給湯終了後にステッピングモーター４３を基準点である弁開度０％となる量を移動させると弁は０％で止まりイニシャライズが行われることで、脱調を自動的に器具自体で回避して通常の給湯混合弁２７に戻すものである。

４４は貯湯タンク２内の圧力が所定値を超えた際に作動する過圧逃がし弁であり、４５は水道水を貯湯タンク２内に一定の圧力で給水するように調節された減圧弁であり、４６は給水バイパス管２８の分岐部分より貯湯タンク２側に備えられ該貯湯タンク２側から給水バイパス管２８側に逆流する湯水を阻止する給水逆止弁である。

次にこの一実施形態の作動を説明する。
先ず深夜電力時間帯（例えば２３時から翌日の７時までの間）になって貯湯温度センサ３６が貯湯タンク２内に翌日に必要な湯量が足りないことを検出すると、給湯制御部４２はヒーポン制御部１７に対して湯水の沸き上げ開始指令を出す。指令を受けたヒーポン制御部１７はヒーポン循環ポンプ１５を駆動させヒーポン往き管９内を流れる貯湯タンク２内の低温水を冷媒水熱交換器１２で加熱してヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２の上部に戻して、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ３６が必要な熱量が貯湯されたことを検知すると、給湯制御部４２はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を出し、ヒーポン制御部１７はヒーポン循環ポンプ１５の駆動を止めて沸き上げを終了させる。

次に給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くことで給水管８から水道水が貯湯タンク２内に流入する。そして、貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７内を流通して給湯混合弁２７に流入し、給湯設定温度になるよう給湯制御部４２で給湯混合弁２７の弁開度を調節して給水バイパス管２８内の低温水と混合させることで出湯される。また、給湯栓４を閉じることで給湯が終了するものである。

次に浴槽６への湯張り運転について説明すると、リモコン５の風呂自動スイッチ３９が操作されると、給湯制御部４２が湯張り弁３３を開弁する。そして、給湯混合弁２７によって風呂設定温度に調節された湯水が湯張り管３２から風呂戻り管２１を介して浴槽６に流入して湯張りが行われ、湯張り管３２途中に設けられた風呂流量カウンタ３４が所定の流量をカウントし終えたら給湯制御部４２が湯張り弁３３を閉弁させて湯張り運転が終了する。

次に給湯運転中の給湯制御部４２による給水逆止弁４６の故障検知について図２のフローチャートに従って説明する。
まず給湯栓４を開くと（Ｓ１）、は台所や洗面所等に設けられた給水バイパス管２８から給湯混合弁２７に水道水が給水され、この時給湯混合弁２７は水１００％の待機状態なので、給水バイパス管２８から給湯混合弁２７に給水された水道水はそのまま給湯混合弁２７から給湯管２９に流れる。

その給湯管２９に流れた水道水、つまり所定流量以上の水又はお湯を給湯流量センサ３１が検知すると（Ｓ２）、前日の学習給水温度と貯湯タンク２の貯湯温度から求められる見込み混合弁開度に給湯混合弁２７を作動させる。（Ｓ３）
それにより給水バイパス管２８から給湯混合弁２７に給水される水道水は減ると共に、給水管８から貯湯タンク２内に水道水が流入して貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７内を流通して給湯混合弁２７に流入し、この高温水と給水バイパス管２８からの水道水が給湯混合弁２７で混合されて給湯管２９に流れる。

そして給湯温度センサ３０で検出した給湯管２９を流れる給湯の給湯温度と、設定されている設定温度とを比較し（Ｓ４）、設定温度のほうが高ければ給湯混合弁２７をお湯側に一段階開く方向に作動させ（Ｓ５）、設定温度と給湯温度が同じであれば（Ｓ６）、給湯混合弁２７の開度を現状のままに維持し（Ｓ７）、給湯温度のほうが高ければ給湯混合弁２７を水側に一段階開く方向に作動させる。（Ｓ８）

そして再度給湯管２９に所定流量以上の水又はお湯を給湯流量センサ３１が検知すると（Ｓ９）、次に給湯栓４が閉じられたかを確認し（Ｓ１０）、給湯栓４が閉じられると給湯混合弁２７を水１００％の待機状態に作動させて（Ｓ１１）、給湯を終了するものである。（Ｓ１２）

ところで、給水逆止弁４６が故障していると、給湯混合弁２７が水１００％の待機状態の時は給水バイパス管２８から給湯混合弁２７に給水された水道水がそのまま給湯管２９に流れ、給湯流量センサ３１は所定流量以上の流量を検知するが、水１００％の状態からお湯の割合を大きくしていくと、給水逆止弁４６が故障している場合、給水管８から貯湯タンク２内に水道水が流入しないため、貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７内を流通して給湯混合弁２７に流入せず、その状態で給湯混合弁２７に給水される水道水の流量が少なくなるので、結果として給湯流量センサ３１が検知する流量は少なくなる。

この状態では、給湯管２９に流れるのは水道水のみで、給湯温度センサ３０で検出した給湯温度は低いままなので、（Ｓ５）で給湯混合弁２７をお湯側に一段階開く方向に作動させる動作を繰り返す。

給湯混合弁２７をお湯側に一段階開く方向に作動させる動作を繰り返すことで、給水逆止弁４６が待機状態の水１００％の状態からお湯の割合をどんどん大きくし、その度に給湯流量センサ３１が検知する流量は少なくなり、（Ｓ９）でその給湯流量センサ３１が検知する流量が所定流量以下になると、給水逆止弁４６が故障していると判断し（Ｓ１３）、表示部４１に給水逆止弁４６が故障していると表示するものである。（Ｓ１４）

以上のように給湯を開始して給湯温度が上がらないままに給湯管２９を流れる流量が所定流量以下になると、給水逆止弁４６が故障していると判断して表示部４１に給水逆止弁４６が故障していると表示するので、使用者は給水逆止弁４６が故障しているためにお湯が出ないことが分かり、修理業者に連絡して迅速に修理してもらえるものである。

尚、本実施例では給水管８に給水逆止弁４６を設けているがこれに限定されず、給水管８に給水逆止弁４６を設けずに、出湯管７と給水バイパス管２８にそれぞれ逆止弁を設けた構造でも出湯管７側の逆止弁の故障を判断することができるものである。

２貯湯タンク
３ヒートポンプユニット（加熱手段）
７出湯管
８給水管
２７給湯混合弁
２９給湯管
３０給湯温度センサ
３１給湯流量センサ
３６貯湯温度センサ
４２給湯制御部
４６給水逆止弁

Claims

給水管が下端部に接続されていると共に貯湯している高温水を流出させる出湯管が上端部に接続されている貯湯タンクと、前記給水管に設けられた給水逆止弁と、前記貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記出湯管から供給される貯湯タンク上部の高温水と給水管から分岐した給水バイパス管からの給水とを混合する給湯混合弁と、該給湯混合弁の混合後の給湯温度を検知する給湯温度センサと、前記出湯管内を流れる湯水を検知する給湯流量センサと、該給湯温度センサの検知温度とリモコンで設定された給湯設定温度とを比較し給湯設定温度の給湯とするように給湯混合弁の駆動を制御する給湯制御部とを備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯制御部は、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、給水逆止弁が故障したと判断して表示することを特徴とする貯湯式給湯装置。
給水管が下端部に接続されていると共に貯湯している高温水を流出させる出湯管が上端部に接続されている貯湯タンクと、前記出湯管に設けられた出湯管逆止弁と、前記貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記出湯管から供給される貯湯タンク上部の高温水と給水管から分岐した給水バイパス管からの給水とを混合する給湯混合弁と、前記給水バイパス管に設けられた給水バイパス管逆止弁と、該給湯混合弁の混合後の給湯温度を検知する給湯温度センサと、前記出湯管内を流れる湯水を検知する給湯流量センサと、該給湯温度センサの検知温度とリモコンで設定された給湯設定温度とを比較し給湯設定温度の給湯とするように給湯混合弁の駆動を制御する給湯制御部とを備えた貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯制御部は、給湯開始後、給湯温度センサが検知する給湯温度が給湯設定温度に達しない時、給湯混合弁を段階的に水側を絞ってお湯側を開く動作を繰り返すと共に、該動作中に給湯流量センサが検知する流量が所定流量以下になった時、出湯管逆止弁が故障したと判断して表示することを特徴とする貯湯式給湯装置。