JP6895881B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、電気温水器に備えたセンサや弁等からなる機能部品群の凍結防止に関するものである。 The present invention relates to preventing freezing of a group of functional parts including sensors and valves provided in an electric water heater.
従来より、この種の貯湯式給湯機においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、貯湯タンク上部から出湯する出湯管と、前記給水管から分岐した給水バイパス管と、前記出湯管を流れる高温の湯と前記給水管を流れる水とを混合する給湯混合弁とを備え、使用者からの給湯要求があれば必要に応じて、貯湯タンク上部から出湯し、水と混ぜ合わせて給湯を行っていた。 Conventionally, in this type of hot water storage type water heater, a hot water storage tank for storing hot water, a heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, a water supply pipe for supplying water to the lower part of the hot water storage tank, and hot water discharged from the upper part of the hot water storage tank. It is equipped with a pipe, a water supply bypass pipe branched from the water supply pipe, and a hot water supply mixing valve that mixes hot water flowing through the hot water supply pipe and water flowing through the water supply pipe, and is required if there is a hot water supply request from the user. Depending on the situation, hot water was discharged from the upper part of the hot water storage tank and mixed with water to supply hot water.
また、従来より凍結の恐れのある箇所に電熱ヒータを設けて、気温が低くなると電熱ヒータをONにして凍結を防止しているものや、凍結の恐れのある箇所に位置する貯湯タンクを覆う成型断熱材の一部を薄くして、貯湯タンクの放熱を利用して凍結を防止するものが知られていた(特許文献1)。 In addition, conventional electric heaters are provided in places where there is a risk of freezing, and when the temperature drops, the electric heater is turned on to prevent freezing, or molding that covers the hot water storage tank located in places where there is a risk of freezing. It has been known that a part of the heat insulating material is thinned to prevent freezing by utilizing heat dissipation from the hot water storage tank (Patent Document 1).
しかし、凍結の恐れのある箇所に電熱ヒータを設けて、気温が低くなると電熱ヒータをONにして凍結を防止するものでは、寒い時期には常時電熱ヒータをONにする必要があり電気代コストが高くなる恐れがあり、また、貯湯タンクを覆う成型断熱材の一部を薄くして、貯湯タンクの放熱を利用して凍結を防止するものでは、成型断熱材の付近にしか放熱せず、放熱を増やすために薄くしすぎると貯湯熱を常に放出し続けてしまい、電気代の高い昼間の沸き上げや、貯湯タンクの湯切れのおそれがあるという問題があった。 However, if an electric heater is installed in a place where there is a risk of freezing and the electric heater is turned on when the temperature is low to prevent freezing, it is necessary to always turn on the electric heater in cold weather, which increases the cost of electricity. In addition, if a part of the molded heat insulating material that covers the hot water storage tank is thinned to prevent freezing by using the heat radiation of the hot water storage tank, the heat is dissipated only in the vicinity of the molded heat insulating material. If it is made too thin in order to increase the amount of electricity, the heat stored in the hot water will continue to be released, and there is a problem that there is a risk of boiling in the daytime when the electricity bill is high or running out of hot water in the hot water storage tank.
本発明は上記課題を解決するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段を循環可能に接続された加熱往き管及び加熱戻り管と、貯湯タンクに給水する給水管と、前記給水管から枝分かれした給水バイパス管と、貯湯タンク上部から湯を供給する出湯管とを備え、更に、前記給水バイパス管からの水と前記出湯管からの湯を混合するミキシング弁と、混合した湯水の温度を検出する温度サーミスタと、混合された湯水の流量を検出する流量センサとの少なくとも1つ以上からなる機能部品群とを備えた給湯機において、前記加熱戻り管から分岐し、前記給水管に接続される加熱バイパス管と、前記加熱戻り管途中に前記加熱バイパス管に流路を切り替えることが可能な加熱バイパス弁とを設け、前記加熱バイパス管は、前記機能部品群の近傍を通るように配置し、更に、少なくとも前記給水バイパス管からの水と前記出湯管からの湯を混合する風呂側ミキシング弁と、前記風呂側ミキシング弁で混合した湯水を流す湯張り管とからなるホッパーユニットと、貯湯タンクの放熱を防ぐ成型断熱材とを備え、前記貯湯タンクを中心として、前記貯湯タンク、前記成型断熱材、前記ホッパーユニット、前記機能部品群の順に配置されるようにした。 In order to solve the above problems, the present invention has a hot water storage tank for storing hot water, a heating means for heating the water in the hot water storage tank, a heating going pipe and heating in which the hot water storage tank and the heating means are circulateably connected. It is provided with a return pipe, a water supply pipe for supplying water to the hot water storage tank, a water supply bypass pipe branched from the water supply pipe, and a hot water supply pipe for supplying hot water from the upper part of the hot water storage tank. Hot water supply including a mixing valve for mixing hot water from a pipe, a temperature thermistor for detecting the temperature of the mixed hot water, and a functional component group consisting of at least one of a flow sensor for detecting the flow rate of the mixed hot water. The machine is provided with a heating bypass pipe that branches from the heating return pipe and is connected to the water supply pipe, and a heating bypass valve that can switch the flow path to the heating bypass pipe in the middle of the heating return pipe. The heating bypass pipe is arranged so as to pass in the vicinity of the functional parts group , and further, a bath-side mixing valve that mixes at least water from the water supply bypass pipe and hot water from the hot water outlet pipe and the bath-side mixing valve. A hopper unit including a hot water filling pipe for flowing mixed hot water and a molded heat insulating material for preventing heat dissipation from the hot water storage tank are provided, and the hot water storage tank, the molded heat insulating material, the hopper unit, and the function thereof are provided around the hot water storage tank. The parts are arranged in the order of the parts .
また、外気温度を検出する外気温度サーミスタを備え、制御装置には、外気温度サーミスタの検出した温度が所定の温度以下になり、前記機能部品群の凍結の可能性がある場合、前記加熱バイパス弁を前記加熱バイパス管側に全開とし、前記加熱往き管と前記加熱バイパス管とを連通させ、前記貯湯タンク下部の湯を前記加熱手段で加熱して循環させる凍結防止運転制御手段を設けた。 Further, an outside air temperature thermistor for detecting the outside air temperature is provided, and when the temperature detected by the outside air temperature thermister becomes lower than a predetermined temperature and there is a possibility of freezing of the functional parts group, the heating bypass valve is provided. Was fully opened on the heating bypass pipe side, the heating going pipe and the heating bypass pipe were communicated with each other, and the hot water at the lower part of the hot water storage tank was heated by the heating means to circulate the antifreeze operation control means.
この発明によれば、前記加熱バイパス管は、前記機能部品群の近傍を通過するように配置されており、前記凍結防止運転制御手段は、外気温度が所定外気温度以下であれば、前記貯湯タンク下部と、前記加熱往き管と、前記加熱手段と、前記加熱戻り管と、前記加熱バイパス管と、前記給水管とを連通状態とし、前記加熱手段で加熱した湯を前記加熱バイパス管に流すことで、前記加熱バイパス管を介して前記機能部品群に熱が伝わり前記機能部品群の凍結を防止することができる。 According to the present invention, the heating bypass pipe is arranged so as to pass in the vicinity of the functional parts group, and the antifreeze operation control means is the hot water storage tank if the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined outside air temperature. The lower part, the heating going pipe, the heating means, the heating return pipe, the heating bypass pipe, and the water supply pipe are communicated with each other, and the hot water heated by the heating means is allowed to flow through the heating bypass pipe. Therefore, heat is transferred to the functional component group through the heating bypass tube, and freezing of the functional component group can be prevented.
また、前記ホッパーユニットは前記成型断熱材を介して前記貯湯タンク1の放射熱で凍結を防止し、放射熱が届かない離れた位置に配置された前記機能部品群は、凍結防止運転により、前記加熱バイパス弁と前記加熱バイパス管を介して熱が伝わり凍結を防止することができる。
Further, the hopper unit is prevented from freezing by the radiant heat of the hot
本発明の給湯装置の実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。
図1において、1は貯湯式給湯装置の湯水を貯湯する貯湯タンク、2は貯湯タンク1底部に給水する給水管、3は貯湯タンク1頂部から出湯する出湯管、4は貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプ式の加熱手段、5は貯湯タンク1の下部と加熱手段4に接続する加熱往き管、6は加熱往き管5の途中に設けられた加熱循環ポンプ、7は加熱手段4と貯湯タンク1の上部を接続する加熱戻り管、8は加熱戻り管7途中に設けられた加熱バイパス弁、9は加熱バイパス弁8の切り替えにより分岐した加熱バイパス管である。この加熱バイパス管9は給水管2に接続されている。
An embodiment of the hot water supply device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
In FIG. 1, 1 is a hot water storage tank for storing hot water of a hot water storage type hot water supply device, 2 is a water supply pipe for supplying water to the bottom of the hot
10は加熱手段4の器具に備えられた外気温度を検出する外気温度サーミスタである。
また、11は給水管2からバイパスされた給湯側給水バイパス管、12は出湯管3からの湯と給湯側給水バイパス管11からの水とを混合し、その混合比を制御して所望の給湯設定温度を給湯するための給湯側ミキシング弁、13は給湯側ミキシング弁8で混合された湯を給湯栓14に給湯するための給湯管である。
Further, 11 is a hot water supply side water supply bypass pipe bypassed from the
また、15は給水管2からバイパスされた風呂側給水バイパス管、16は出湯管3からの湯と風呂側給水バイパス管15からの水とを混合し、その混合比を制御して所望の風呂設定温度を給湯するための風呂側ミキシング弁、17は風呂側ミキシング弁16で混合された湯を浴槽11に給湯するための湯張り管である。ここで、出湯管3および給湯管13で給湯配管を構成し、出湯管3および湯張り管17で風呂配管を構成している。
Further, 15 is a bath-side water supply bypass pipe bypassed from the
18は給水管2途中に設けられ市水を一定の給水圧に減圧する給水減圧弁、19は給水管2の途中に設けられ市水の温度を検出する給水サーミスタ、20は貯湯タンク1の上部に連通して設けられ手動で開閉可能な逃し弁である。
18 is a water supply pressure reducing valve provided in the middle of the
21は貯湯タンク1の側面上下に複数設けられ貯湯タンク1内の貯湯温度を検出する貯湯温度サーミスタ、22は給湯管13途中に設けられ給湯流量を内部の羽根車の回転数により検出する給湯流量センサ、23は給湯温度を検出する給湯温度サーミスタ、24は湯張り管17途中に設けられ風呂流量を内部の羽根車の回転数により検出する風呂流量センサ、25は風呂温度を検出する風呂温度サーミスタである。
21 is a hot water storage temperature thermistor provided above and below the side surface of the hot
また、26は、風呂側ミキシング弁16と、風呂流量センサ24と、風呂温度センサ25を集中して配置させたホッパーユニットである。
27は、所望の給湯設定温度を設定する温度設定スイッチ28と、給湯設定温度等を表示する表示器29とを有したリモコンである。このホッパーユニット27は耐久性の面から常に高温の温度になる場所では不向きであり、低温になる場所でも凍結による動作不良や破損の恐れがあるため不向きであり、常温に近い場所で最も性能が良い器具である。
30は貯湯温度サーミスタ21、給湯流量センサ22、給湯温度サーミスタ23、風呂流量センサ24、風呂温度サーミスタ25の検出値が入力されると共にリモコン27と通信可能に接続され、加熱手段4の作動を予め記憶されたプログラムに従って制御する制御装置である。
30 is connected to the
また、31は、給湯側ミキシング弁12、給湯流量センサ22、給湯温度サーミスタ23を集中して配置させた機能部品群である。この機能部品群31は耐久性の面から常に高温の温度になる場所では不向きであり、低温になる場所でも凍結による動作不良や破損の恐れがあるため不向きであり、常温に近い場所で最も性能が良い器具である。
次に貯湯式給湯機の沸き上げ運転について説明する。
電気料金が比較的安価な深夜または貯湯温度サーミスタ21で検出した温度が最低貯湯温度に達する等の沸き上げ要求があると、制御装置29は、加熱手段4の加熱を開始し、加熱往き管5の途中に儲けられた加熱循環ポンプ6を駆動し、貯湯タンク1内の水の沸き上げを開始する。そして、貯湯温度サーミスタ21で検出した温度が目標貯湯温度に達したことを確認したら循環ポンプの駆動を停止し、加熱手段4の加熱を停止して沸き上げを終了する。
Next, the boiling operation of the hot water storage type water heater will be described.
When there is a boiling request such as midnight when the electricity charge is relatively cheap or the temperature detected by the hot water
次に貯湯式給湯機の給湯動作について説明する。
給湯栓14が開かれて給湯が開始されると、給湯管13側の圧力が低下して給水管2からの給水が貯湯タンク1下部から供給され、貯湯タンク1上部から高温湯が出湯管3に押し出される。その一方、給水管2からの給水は給湯側給水バイパス管11を介して給湯側ミキシング弁12で出湯管3からの湯水と混合されて、給湯管13を介して給湯栓14へ給湯されるものである。
Next, the hot water supply operation of the hot water storage type water heater will be described.
When the
次に、本実施例について、貯湯タンク1の全体図である図2と、機能部品群31周辺の要部拡大水平断面図である図3とを用いて詳しく説明する。
Next, this embodiment will be described in detail with reference to FIG. 2 which is an overall view of the hot
まず、32は貯湯タンク1や機能部品群31や制御装置30等を備えた貯湯ユニット、33は貯湯ユニット32の外装ケースである筐体、34は貯湯タンク1内の湯水が放熱しないように、貯湯タンク1の外周を覆う略一定の厚みをもった成型断熱材である。
First, 32 is a hot water storage unit provided with a hot
制御装置29には、雰囲気温度サーミスタ33の検出温度が所定の温度以下になると、加熱バイパス弁8を加熱バイパス管9側に切り替えて、加熱循環ポンプ6を駆動させ、加熱手段4の加熱を開始する凍結防止運転制御手段35が設けられている。
When the detection temperature of the
詳しくは、加熱循環ポンプ6の駆動により貯湯タンク1下部から水を汲み上げ、加熱往き管5を介して加熱手段4に送り、凍結を防止できる温度まで昇温させる。さらに、加熱戻り管7の途中に設けられた加熱バイパス弁8で、加熱バイパス管9に分岐し、器具が集中されて配置されている機能部品群31の近傍に、昇温された湯水を循環させることで機能部品群31の凍結防止運転を行う。そして、加熱バイパス管9は機能部品群31の近傍を通り、給水管2の途中で合流し、再び貯湯タンク1の下部に戻されるような循環を繰り返すことで機能部品群31の凍結による破損をさらに防止することができる。
Specifically, water is pumped from the lower part of the hot
これにより、機能部品群31は成型断熱材34の近傍に配置されているので、成型断熱材34の一部分だけ断熱能力を落とすことができ、貯湯タンク1の熱が機能部品群31に伝わり易くすることで、機能部品群31に含まれる弁やセンサ等の凍結を防止することができ、凍結防止専用の配管ヒータを無くす、あるいは使用個数を減らすことができる。
As a result, since the
次に、機能部品群31と加熱バイパス弁8との関係について図3の機能部品群31周辺の要部拡大水平断面図に基づいて説明する。
筐体33の備えられた貯湯タンク1を中心とし、成型断熱材34、ホッパーユニット26、機能部品群31、筐体33のカバーの順になっている。このとき、ホッパーユニット26は成型断熱材34を介して貯湯タンク1の放射熱により凍結を防止することができる。
Next, the relationship between the
Centering on the hot
よって、貯湯タンク1の放射熱の大部分はホッパーユニット26の凍結防止に使われるため、給湯側ミキシング弁16の凍結防止は以下で説明する加熱バイパス管9を用いた凍結防止運転で行う。ここで、加熱バイパス弁8及び加熱バイパス管9を給湯側ミキシング弁12近傍に配置し、優先的に凍結防止を行う。
Therefore, since most of the radiant heat of the hot
この凍結防止運転について図4のフローチャートに基づいて説明する。
自動沸き上げ運転が設定されている場合、凍結防止運転制御手段35は、タイマーカウントが所定時間経過する毎に(ここでは1時間毎)、凍結防止運転が必要か否かをチェックしている(S1)。
This anti-freezing operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the automatic boiling operation is set, the anti-freezing operation control means 35 checks whether or not the anti-freezing operation is necessary every time the timer count elapses for a predetermined time (here, every hour) (here, every hour). S1).
タイマーカウントが所定時間経過すると(S1がYes)、外気温度サーミスタ10で検出した外気温度が所定外気温度以下(ここでは3℃以下)であるかを確認し(S2)、外気温度サーミスタ10で検出した外気温度が所定外気温度以下であると(S2がYes)、凍結防止運転制御手段35は、機能部品群31が凍結する可能性があると判断する。
When the timer count elapses for a predetermined time (S1 is Yes), it is confirmed whether the outside air temperature detected by the outside
凍結防止運転制御手段35は、加熱バイパス弁8を加熱バイパス管9側に全開とし(S3)、加熱手段4による加熱運転を開始し(S4)、加熱循環ポンプ6を駆動することで(S5)、凍結防止運転を開始する(S6)。
The anti-freezing operation control means 35 fully opens the
図2のように、加熱バイパス管8は、機能部品群31の近傍を通過するように配置されており、凍結防止運転制御手段35は、所定時間毎に外気温度サーミスタで検出した外気温を確認し、所定外気温度以下であれば、貯湯タンク1下部と、加熱往き管5と、加熱手段4と、加熱戻り管7と、加熱バイパス管9と、給水管2とを連通状態とし、加熱手段4で加熱した湯を加熱バイパス管9に流すことで、加熱バイパス管9を介して機能部品群31に熱が伝わり機能部品群31の凍結を防止することができる。
As shown in FIG. 2, the
そして、凍結防止運転開始後、所定凍結防止運転時間(ここでは30分)が経過したか確認し(S7)、所定凍結防止運転時間が経過していると(S7がYes)、凍結防止運転制御手段35は、加熱循環ポンプ6の駆動を停止し(S8)、加熱手段4による加熱運転を終了し(S9)、加熱バイパス弁8を加熱バイパス管9側に全閉とし(S10)、凍結防止運転を終了する(S11)。そして、S1に戻り同様の制御を繰り返す。
Then, after the start of the anti-freezing operation, it is confirmed whether the predetermined anti-freezing operation time (30 minutes in this case) has elapsed (S7), and when the predetermined anti-freezing operation time has elapsed (S7 is Yes), the anti-freezing operation control The means 35 stops driving the heating circulation pump 6 (S8), ends the heating operation by the heating means 4 (S9), and fully closes the
このように、ホッパーユニット26は成型断熱材34を介して貯湯タンク1の放射熱を利用して凍結防止を行い、ホッパーユニット26に遮られて放射熱が届かない機能部品群31は、近傍に加熱バイパス弁8及び加熱バイパス管9を配置させ、凍結防止運転で優先的に凍結防止を行うことで、ホッパーユニット26と機能部品群31の両方を凍結を防ぐことができる。
In this way, the
なお、本実施例は、給湯関連の器具を機能部品群31として構成されているがこれに限られず、風呂関連の配管や器具を含めた機能部品群でも本発明と同様の効果を得る事ができる。
風呂関連の器具について、例えば、風呂側ミキシング弁16や風呂流量センサ24、風呂温度サーミスタ25などがあげられる。
In this embodiment, the hot water supply-related appliances are configured as the
Examples of bath-related appliances include a bath-
また、本実施例は加熱手段をヒートポンプ式の加熱手段として説明したが、燃焼式の加熱手段でも良い。 Further, in this embodiment, the heating means has been described as a heat pump type heating means, but a combustion type heating means may also be used.
1 貯湯タンク
2 給水管
3 出湯管
4 加熱手段
5 加熱往き管
7 加熱戻り管
8 加熱バイパス弁
9 加熱バイパス管
10 外気温度サーミスタ
12 給湯側ミキシング弁
22 給湯流量センサ
23 給湯温度サーミスタ
30 制御装置
31 機能部品群
32 貯湯ユニット
33 筐体
35 凍結防止運転制御手段
1 Hot
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