JP5747840B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。
ヒートポンプなどの加熱手段により加熱された高温の湯を貯湯タンクに貯え、この貯湯タンクから取り出した湯を用いて、風呂の浴槽やシャワー、台所や洗面所の蛇口などの給湯先に給湯する貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯タンクの下部には、水道等の水源からの水を供給する給水配管が接続されている。貯湯タンク内には、温度成層が形成され、上層側に高温の湯が貯留され、下層側の低温水が貯留される。給湯先に湯を送る給湯配管は貯湯タンクの上部に接続されている。給湯時には、給水配管から作用する水源水圧により、貯湯タンク内の湯が押し上げられるようにして給湯配管に流入する。浴槽へ繋がる給湯配管の途中には、ふろ用電磁弁が設けられている。浴槽の湯張り時には、ふろ用電磁弁により、浴槽への給湯の開始および停止が制御される。
特許文献1には、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、循環ポンプを介して再度給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐して給湯栓に湯を供給する給湯路と、給湯路から分岐して注湯用開閉弁を介し風呂に注湯を行うための注湯回路を形成した1缶多水路の給湯装置であって、利用側熱交換器を経由した後の給湯路に分岐するまでの給湯循環回路に流量センサを設け、循環ポンプを回転しているにもかかわらず、流量センサで所定の流量が検出されなかった場合、注湯用開閉弁を開弁し風呂への注湯が行われなければ断水であるものとして、循環ポンプを用いた加熱を停止するようにした給湯装置が開示されている。
特開2007−120832号公報
水道の断水が発生した場合、貯湯式給湯機では、貯湯タンクに水源水圧が作用しなくなるため、ふろ用電磁弁が開いても浴槽に給湯されない状態となる。しかしながら、浴槽に給湯されない事態が、断水ではなく、ふろ用電磁弁(給湯制御弁)が故障して開かないことによって生ずる可能性もある。このため、特許文献1に記載された技術のように、流量センサで所定の流量が検出されなかった場合に断水であるとすると、ふろ用電磁弁の故障が原因であった場合には、誤った判断をすることになる。また、実際には断水が原因である場合に、ユーザーが、故障であると誤解して、本来は必要ない修理を依頼するような不都合が生ずることも考えられる。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、給湯先への給湯がなされない異常が発生した場合に、給湯制御弁の異常であるか、断水状態であるかを正確に判別することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
本発明に係る貯湯式給湯機は、貯湯タンクと、外部の水源からの水を貯湯タンク内に供給する給水流路と、貯湯タンク内の水を加熱して湯とする加熱手段と、貯湯タンクから給湯先に送られる湯が通る給湯流路の流量を検出する流量検出手段と、給湯流路を開閉する給湯制御弁と、給湯制御弁に開指令が出された直後の流量検出手段の検出結果と、開指令が出されてから所定時間経過後の流量検出手段の検出結果とに基づいて、給湯制御弁の異常か、水源の断水かを判別する制御手段とを備えたものである。
本発明によれば、給湯先への給湯がなされない異常が発生した場合に、給湯制御弁の異常であるか、断水状態であるかを正確に判別することが可能となる。
本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機における湯張り運転の回路構成図である。 本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機において、ふろ用電磁弁の故障および断水による異常の何れであるかを判断するために、制御部により実行されるルーチンのフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機を示す構成図である。図1に示す貯湯式給湯機35は、タンクユニット33と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット7と、運転動作の指令や設定値の変更操作をするリモコン装置44とを備えている。ヒートポンプユニット7とタンクユニット33とは、ヒートポンプ往き配管14とヒートポンプ戻り配管15と図示しない電気配線とを介して接続されている。また、タンクユニット33には、制御部36(制御手段)が内蔵されている。タンクユニット33およびヒートポンプユニット7が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部36により制御される。制御部36とリモコン装置44とは、相互に通信可能に接続されている。リモコン装置44には、図示を省略するが、貯湯式給湯機35の状態等の情報を表示する表示部、ユーザーが操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。
ヒートポンプユニット7は、タンクユニット33が備える貯湯タンク8から導かれた低温水を加熱する(沸き上げる)ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット7は、圧縮機1、水冷媒熱交換器3、膨張弁4、空気熱交換器6を冷媒循環配管5にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。水冷媒熱交換器3は、冷媒循環配管5を流れる冷媒とタンクユニット33から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。
一方、タンクユニット33には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク8は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク8の下部に設けられた水導入口8aには、第3給水配管9cが接続されている。水道等の水源から供給される水は、減圧弁31で所定圧力に調圧された上で、第3給水配管9cを通って貯湯タンク8内に流入する。貯湯タンク8の上部に設けられた温水導入出口8dには、貯湯タンク8内に貯留された湯を貯湯式給湯機35の外部へ供給するための給湯配管21と、送湯配管13とが接続されている。なお、貯湯タンク8には、ヒートポンプユニット7を用いて加熱された高温湯が温水導入出口8dから流入するとともに、第3給水配管9cからの低温水が水導入口8aから流入することにより、上部と下部とで温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク8の表面には、複数の貯湯温度センサ42,43が取付高さを変えて取り付けられている。これらの貯湯温度センサ42,43により貯湯タンク8内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク8内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット7による貯湯タンク8内の湯水の沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。
また、タンクユニット33内には、熱源ポンプ12およびふろ用熱交換器20が内蔵されている。熱源ポンプ12は、タンクユニット33内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、ヒートポンプ往き配管14上に設けられている。ふろ用熱交換器20は、貯湯タンク8やヒートポンプユニット7から供給される高温湯を利用して、2次側の加熱対象水(浴槽循環水や暖房用循環水など)を加熱するための熱交換器である。なお、本実施の形態では、ふろ用熱交換器20の2次側の構成として、浴槽30内の湯水を循環させるふろ往き配管27とふろ戻り配管28を例に挙げて説明する。ふろ用熱交換器20は、ふろ往き配管27とふろ戻り配管28の途中に設置されている。また、ふろ往き配管27とふろ戻り配管28の途中には、浴槽水を循環させるためのふろ循環ポンプ29と、浴槽30から出た浴槽水の温度を検出するためのふろ戻り温度センサ38と、ふろ用熱交換器20から出た熱交換後の湯の温度を検出するためのふろ往き温度センサ37とが設置されている。
次に、タンクユニット33が備える弁類および配管類について説明する。タンクユニット33は、三方弁11および四方弁18を有している。三方弁11は、湯水が流入するaポートおよびbポートと、湯水が流出するcポートとを有する流路切り替え手段である。四方弁18は、湯水が流入するbポートおよびcポートと、湯水が流出するaポートおよびdポートとを有する流路切り替え手段であり、4つの経路、すなわち、a−b、a−c、b−d、c−dの間で流路形態を切替可能に構成されている。
また、タンクユニット33は、水導出口配管10、温水導入配管20a、第1バイパス配管16、温水導出配管20b、および第2バイパス配管17を有している。水導出口配管10は、貯湯タンク8の下部に設けられた水導出口8bと三方弁11のaポートとを接続する流路である。ヒートポンプ往き配管14は、三方弁11のcポートとヒートポンプユニット7の入口側とを接続する流路である。ヒートポンプ戻り配管15は、ヒートポンプユニット7の出口側と四方弁18のcポートとを接続する流路である。送湯配管13は、四方弁18のdポートと、貯湯タンク8上部の温水導入出口8dとを接続する流路である。第1バイパス配管16は、四方弁18のaポートと、貯湯タンク8の中央部から下部の間に設けられた温水導入口8cとを接続する流路である。温水導入配管20aは、送湯配管13の途中から分岐し、ふろ用熱交換器20の1次側入口に接続される流路である。温水導出配管20bは、ふろ用熱交換器20の1次側出口と三方弁11のbポートとを接続する流路である。第2バイパス配管17は、ヒートポンプ往き配管14における熱源ポンプ12とヒートポンプユニット7の入口側との間から分岐し、四方弁18のbポートに接続される流路である。
更に、タンクユニット33は、第1給水配管9a、第2給水配管9b、給湯用混合弁22、ふろ用混合弁23、第1給湯配管24、および第2給湯配管25(給湯流路)を有している。第1給水配管9aの一端は水道等の水源に接続され、第1給水配管9aの他端には減圧弁31を介して第2給水配管9bおよび第3給水配管9cが接続され、これらによって給水管路9(給水流路)が構成されている。第2給水配管9bは、途中から分岐してそれぞれ給湯用混合弁22とふろ用混合弁23とに接続されている。また、給湯配管21は、途中から分岐してそれぞれ給湯用混合弁22およびふろ用混合弁23に接続されている。第2給湯配管25の途中には、第2給湯配管25を開閉するふろ用電磁弁26と、第2給湯配管25を通る湯の流量を検出するふろ用流量センサ45(流量検出手段)とが設けられている。
給湯用混合弁22およびふろ用混合弁23は、給湯配管21から供給される高温湯と、第2給水配管9bから供給される低温水との流量比を調整することにより、ユーザーがリモコン装置44にて設定した設定温度の湯を生成し、第1給湯配管24および第2給湯配管25にそれぞれ流入させる。給湯用混合弁22で温度調整された湯は、第1給湯配管24から給湯栓34を経由して、ユーザーが使用するシャワーやカラン等の蛇口(図示しない)に供給される。一方、ふろ用混合弁23で設定温度に調整された湯は、第2給湯配管25からふろ用電磁弁26、ふろ用流量センサ45、ふろ往き配管27、ふろ戻り配管28を経て浴槽30に供給される。
三方弁11は、次の第1および第2の2つの流路形態の間で、タンクユニット33内の湯水の流路を切り替えて使用する。具体的には、「第1流路形態」とは、水導出口配管10とヒートポンプ往き配管14とが連通する流路形態であり、「第2流路形態」とは、温水導出配管20bとヒートポンプ往き配管14とが連通する流路形態である。
四方弁18は、次の第1〜第4の4つの流路形態の間で、タンクユニット33内の湯水の流路を切り替えて使用する。具体的には、「第1流路形態」とは、ヒートポンプ戻り配管15と送湯配管13とが連通する流路形態であり、「第2流路形態」とは、ヒートポンプ戻り配管15と第1バイパス配管16とが連通する流路形態であり、「第3流路形態」とは、第1バイパス配管16と第2バイパス配管17とが連通する流路形態であり、「第4流路形態」とは、送湯配管13と第2バイパス配管17とが連通する流路形態である。
図2は、本発明の実施の形態1の貯湯式給湯機35における湯張り運転の回路構成図である。ここで、湯張り運転とは、ユーザーによってリモコン装置44からの操作により、ふろ用電磁弁26が開くことにより、貯湯タンク8に貯えた高温湯を用いて浴槽30内に湯張りする運転である。この湯張り運転時には、貯湯タンク8の温水導入出口8dから給湯配管21、ふろ用混合弁23、第2給湯配管25、ふろ用流量センサ45、ふろ用電磁弁26およびふろ往き配管27あるいはふろ戻り配管28を介して、浴槽30へと連通する経路が形成される。その結果、貯湯タンク8の温水導入出口8dから流出する高温湯は、ふろ往き温度センサ37によって検出される温度が上記設定温度となるように、ふろ用混合弁23において低温水と混合された上で、浴槽30内へ供給される。また、ふろ用流量センサ45によって浴槽30内への注入湯量を検出し、ユーザーによってリモコン装置44にて予め設定された所定の湯量に達した場合には、ふろ用電磁弁26が閉じて自動的に湯張り運転が停止する。
正常な湯張り運転では、上記のように、ふろ用電磁弁26が開いている時のみ、ふろ用流量センサ45によって湯の流れが検出される。制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出ているにもかかわらず、ふろ用流量センサ45で湯の流れが検出されない場合には、異常となる。このような異常が発生する原因としては、次の二つが考えられる。第1の原因は、制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出ているにもかかわらず実際にはふろ用電磁弁26が開かない状態、すなわち、ふろ用電磁弁26の故障が発生している状態である。第2の原因は、制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出ていて、ふろ用電磁弁26が実際に開いているが、第1給水配管9aの上流側からの水源水圧が貯湯タンク8に作用しないために貯湯タンク8内の湯が給湯配管21に送られない状態、すなわち、断水が発生している状態である。この二つの原因を判別できないと、例えば、断水による異常であるにもかかわらず、ユーザーが、故障であると誤解し、本来は必要ない修理を依頼するような不都合が想定される。
そこで、本実施の形態では、次のようにして、上述した二つの異常原因の判別を可能とする。断水状態でふろ用電磁弁26が開いた場合には、主に貯湯タンク8に残存する内圧により、少量の湯が貯湯タンク8から給湯配管21に放出され、第2給湯配管25へと流れる。このため、この場合には、ふろ用電磁弁26が開いた直後は、ふろ用流量センサ45にて少量の流れが検出され、その後は、ふろ用流量センサ45にて流れが検出されなくなる。
これに対し、制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出ているにもかかわらずふろ用電磁弁26が故障により開かない場合には、第2給湯配管25には湯が全く流れないため、ふろ用電磁弁26へ開指令が出された直後においても、ふろ用流量センサ45で流れは検出されない。
本実施の形態では、上述した違いに基づいて、ふろ用電磁弁26の故障であるか、断水による異常であるかを判別する制御を行う。図3は、ふろ用電磁弁26の故障および断水による異常の何れであるかを判断するために、制御部36により実行されるルーチンのフローチャートである。
図3のステップS1では、制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出されているかどうかを判断する。その結果、開指令が出されている場合には、ステップS2へ進む。一方、開指令が出されていない場合は、ステップS1に戻りループ状態となる。
ステップS2では、ふろ用流量センサ45にて、湯の流れが全く検出されていないかどうか、すなわち、ふろ用流量センサ45の検出値が0(リットル/分)かどうかを判断する。その結果、ふろ用流量センサ45の検出値が0の場合には、ステップS3に至り、ふろ用流量センサ45の検出値が0ではない場合には、ステップS4に至る。
ステップS4では、ふろ用流量センサ45にて検出された流量が所定流量未満かどうか、すなわち、0<ふろ用流量センサ45の検出値<所定流量値(リットル/分)かどうかを判断する。この所定流量値は、ふろ用流量センサ45の検出値が、断水状態でふろ用電磁弁26が開いた場合に貯湯タンク8に残存する内圧によって少量の湯が放出されることによる流量であるかどうかを判別するために予め設定された値である。ステップS4の判断の結果、ふろ用流量センサ45の検出値が所定流量値未満である場合には、ふろ用流量センサ45の検出値は、断水状態でふろ用電磁弁26が開いた場合に貯湯タンク8に残存する内圧によって少量の湯が放出されることによる流量の範囲内であると判断できる。この場合には、ステップS5に至り、制御部36にて断水判定履歴フラグがセットされ、その後ステップS3に至る。
一方、ステップS4でふろ用流量センサ45の検出値が所定流量値以上である場合には、ふろ用流量センサ45の検出値は、断水状態でふろ用電磁弁26が開いた場合に貯湯タンク8に残存する内圧によって少量の湯が放出されることによる流量の範囲を超えていると判断できる。この場合には、断水状態ではないと判断できるため、ステップS6に至り、制御部36にて断水判定履歴フラグがクリアされ、ENDに至る。
ステップS3では、制御部36からふろ用電磁弁26へ開指令が出されてから、所定の時間が経過しているかどうかを判断する。その結果、ふろ用電磁弁26へ開指令が出されてから所定時間が経過している場合には、ステップS7に至り、所定時間がまだ経過していない場合には、ステップS1に戻りループ状態となる。
ステップS7では、制御部36にて断水判定履歴フラグがセットされているかどうかを判断する。その結果、断水判定履歴フラグがセットされている場合には、ステップS8に至り、断水判定履歴フラグがセットされていない場合には、ステップS9に至る。ステップS8では、制御部36よりリモコン装置44へ断水による異常であることを報知する指令が出力され、ENDに至る。ステップS9では、制御部36よりリモコン装置44へふろ用電磁弁26の故障(異常)であることを報知する指令が出力され、ENDに至る。リモコン装置44では、その指令に従い、断水による異常であるか、ふろ用電磁弁26の故障(異常)であるかを、ユーザーが識別可能となるように区別して、表示部による表示やスピーカからの音声等により、異常の発生を報知する。
以上説明したように、本実施の形態の制御では、ふろ用電磁弁26へ開指令が出された直後にふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出され(0<ふろ用流量センサ45の検出値<所定流量値)、且つふろ用電磁弁26へ開指令が出されてから所定時間経過後にふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されない(ふろ用流量センサ45の検出値=0)場合には、断水による異常と判断する。また、ふろ用電磁弁26へ開指令が出された直後にふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されず(ふろ用流量センサ45の検出値=0)、且つふろ用電磁弁26へ開指令が出されてから所定時間経過後にふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されない(ふろ用流量センサ45の検出値=0)場合には、ふろ用電磁弁26の故障(異常)と判断する。このような制御によれば、浴槽30への給湯がなされない異常が発生した場合に、断水による異常であるか、ふろ用電磁弁26の故障(異常)であるかを正確に判別することができる。その判別結果をユーザーに報知することにより、例えば、断水による異常であるにもかかわらず、ユーザーが、故障であると誤解し、本来は必要ない修理を依頼するような不都合を未然に防止することができる。
また、本実施の形態では、ふろ用電磁弁26へ開指令が出された直後のふろ用流量センサ45にて所定流量値未満の湯の流れが検出され、且つふろ用電磁弁26へ開指令が出されてから所定時間経過後にふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されない(ふろ用流量センサ45の検出値=0)場合に、断水による異常と判断する。これにより、ふろ用電磁弁26へ開指令が出された直後のふろ用流量センサ45の検出値が、断水状態でふろ用電磁弁26が開いた場合に貯湯タンク8に残存する内圧によって少量の湯が放出されることによる流量であるかどうかをより確実に判別することができるので、断水による異常をより正確に判別することができる。
なお、本実施の形態においては、ステップS8において、一回のみの判定で、断水による異常の判断を行っているが、例えば、ステップS8において、断水による異常と判定された回数をカウントし、その回数が所定回数に達した場合に、断水による異常との判断を確定するようにしてもよい。これにより、断水による異常の判断をより確実に行うことができる。
また、本実施の形態においては、ステップS9において、一回のみの判定で、ふろ用電磁弁26の故障の判断を行っているが、例えば、ステップS9において、ふろ用電磁弁26の故障と判定された回数をカウントし、その回数が所定回数に達した場合に、ふろ用電磁弁26の故障との判断を確定するようにしてもよい。これにより、ふろ用電磁弁26の故障の判断をより確実に行うことができる。
また、本実施の形態においては、ふろ用流量センサ45の検出値が0である場合に、ふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されていないと判断しているが、ふろ用流量センサ45の検出値が0付近の所定範囲内である場合に、ふろ用流量センサ45にて湯の流れが検出されていないと判断してもよい。
また、本実施の形態においては、浴槽30への給湯流路を開閉するふろ用電磁弁26の異常判定を行う構成を例に説明したが、本発明は、浴槽以外の給湯先への給湯流路を開閉する給湯制御弁の異常判定を行う場合にも同様に適用可能である。
また、本実施の形態においては、三方弁11および四方弁18により複数種類の流路形態に切り替え可能な配管構成を有する貯湯式給湯機35を例に説明したが、本発明は、流路形態の切り替えを行わない貯湯式給湯機にも適用可能であることは言うまでもない。
1 圧縮機
3 水冷媒熱交換器
4 膨張弁
5 冷媒循環配管
6 空気熱交換器
7 ヒートポンプユニット
8 貯湯タンク
8a 水導入口
8b 水導出口
8c 温水導入口
8d 温水導入出口
9 給水管路
9a 第1給水配管
9b 第2給水配管
9c 第3給水配管
10 水導出口配管
11 三方弁
12 熱源ポンプ
13 送湯配管
14 ヒートポンプ往き配管
15 ヒートポンプ戻り配管
16 第1バイパス配管
17 第2バイパス配管
18 四方弁
20 ふろ用熱交換器
20a 温水導入配管
20b 温水導出配管
21 給湯配管
22 給湯用混合弁
23 ふろ用混合弁
24 第1給湯配管
25 第2給湯配管
26 ふろ用電磁弁
27 ふろ往き配管
28 ふろ戻り配管
29 ふろ循環ポンプ
30 浴槽
31 減圧弁
33 タンクユニット
34 給湯栓
35 貯湯式給湯機
36 制御部
37 ふろ往き温度センサ
38 ふろ戻り温度センサ
42,43 貯湯温度センサ
44 リモコン装置
45 ふろ用流量センサ

Claims (5)

  1. 貯湯タンクと、
    外部の水源からの水を前記貯湯タンク内に供給する給水流路と、
    前記貯湯タンク内の水を加熱して湯とする加熱手段と、
    前記貯湯タンクから給湯先に送られる湯が通る給湯流路の流量を検出する流量検出手段と、
    前記給湯流路を開閉する給湯制御弁と、
    前記給湯制御弁に開指令が出された直後の前記流量検出手段の検出結果と、前記開指令が出されてから所定時間経過後の前記流量検出手段の検出結果とに基づいて、前記給湯制御弁の異常か、前記水源の断水かを判別する制御手段と、
    を備える貯湯式給湯機。
  2. 前記制御手段は、前記開指令が出された直後に湯の流れが前記流量検出手段により検出されず、且つ前記所定時間経過後に湯の流れが前記流量検出手段により検出されない場合には、前記給湯制御弁の異常と判断し、前記開指令が出された直後に湯の流れが前記流量検出手段により検出され、且つ前記所定時間経過後に湯の流れが前記流量検出手段により検出されない場合には、前記水源の断水と判断する請求項1記載の貯湯式給湯機。
  3. 前記制御手段は、前記開指令が出された直後に所定流量未満の湯の流れが前記流量検出手段により検出され、且つ前記所定時間経過後に湯の流れが前記流量検出手段により検出されない場合に、前記水源の断水と判断する請求項2記載の貯湯式給湯機。
  4. 前記制御手段は、前記給湯制御弁の異常との判定が複数回繰り返された場合に前記給湯制御弁の異常との判断を確定し、前記水源の断水との判定が複数回繰り返された場合に前記水源の断水との判断を確定する請求項1乃至3の何れか1項記載の貯湯式給湯機。
  5. 前記給湯制御弁の異常と判断した場合と、前記水源の断水と判断した場合とを区別して報知する報知手段を備える請求項1乃至4の何れか1項記載の貯湯式給湯機。
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