特許 5771235 給湯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5771235

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】給湯装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/10 20060101AFI20150806BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/10 303B

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-102658(P2013-102658)

(22)【出願日】2013年5月15日

(65)【公開番号】特開2014-224615(P2014-224615A)

(43)【公開日】2014年12月4日

【審査請求日】2014年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111970

【弁理士】

【氏名又は名称】三林 大介

(72)【発明者】

【氏名】岩間 優子

(72)【発明者】

【氏名】森 寛理

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２２２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大気温を取得する大気温取得手段と、熱交換器に接続された水通路内の水温を取得する水温取得手段と、該水通路内の水の凍結を防ぐための凍結防止運転を開始するか否かの判断を行う開始判断手段とを備える給湯装置において、
前記開始判断手段は、
前記大気温取得手段で取得した大気温と前記水温取得手段で取得した水温との差が所定の基準値未満である場合は、前記凍結防止運転を開始するか否かを前記大気温に基づいて判断し、
前記大気温取得手段で取得した大気温と前記水温取得手段で取得した水温との差が前記基準値以上である場合は、前記凍結防止運転を開始するか否かを前記水温に基づいて判断する
ことを特徴とする給湯装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給湯装置において、
前記開始判断手段は、
前記大気温取得手段で取得した大気温に基づいて判断する場合には、該大気温が所定の第１閾値温度未満になると、前記凍結防止運転を開始すると判断し、
前記水温取得手段で取得した水温に基づいて判断する場合には、該水温が前記第１閾値温度よりも高い第２閾値温度未満になると、前記凍結防止運転を開始すると判断する
ことを特徴とする給湯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水通路内の水が凍結しないように凍結防止運転を実行可能な給湯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

給湯装置では、冬場などに水通路内の水が凍結しないように、水通路を温めるヒーターが設けられている。そして、大気温センサーで検出される大気温が所定の閾値温度よりも低下すると、ヒーターのスイッチを入れたり、水通路内の水を循環させるポンプを動作させたりするなどの凍結防止運転が行われる。

【0003】

こうした凍結防止運転を行う給湯装置では、大気温センサーが故障していると、凍結防止運転を適切なタイミングで開始することができない。そこで、大気温センサーの出力に基づいて断線や短絡などの異常を検出し、異常がなかった場合に、大気温センサーで検出した大気温に基づいて凍結防止運転を開始する技術が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−２３９１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、提案されている技術では、断線や短絡には至らない接触不良や、センサー素子の経時劣化などで大気温センサーの検出精度が低下するような異常（中間故障）は検出することができず、また、大気温センサーの断線や短絡を検出した場合でさえ、大気温と関係なく凍結防止運転を開始して高温の湯が供給されることがあるので、大気温センサーが正常でない場合に凍結防止運転を適切に実行することができていないという問題があった。

【0006】

この発明は従来の技術における上述した課題に対応してなされたものであり、大気温センサーの中間故障を検出可能とすると共に、大気温センサーが正常でない場合でも適切に凍結防止運転を実行することが可能な給湯装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために本発明の給湯装置は次の構成を採用した。すなわち、
大気温を取得する大気温取得手段と、熱交換器に接続された水通路内の水温を取得する水温取得手段と、該水通路内の水の凍結を防ぐための凍結防止運転を開始するか否かの判断を行う開始判断手段とを備える給湯装置において、
前記開始判断手段は、
前記大気温取得手段で取得した大気温と前記水温取得手段で取得した水温との差が所定の基準値未満である場合は、前記凍結防止運転を開始するか否かを前記大気温に基づいて判断し、
前記大気温取得手段で取得した大気温と前記水温取得手段で取得した水温との差が前記基準値以上である場合は、前記凍結防止運転を開始するか否かを前記水温に基づいて判断する
ことを特徴とする。

【0008】

空気と水との熱容量の違いから大気温と水温とでは、大気温が先に低下し水温が遅れて低下する。このため、大気温の低下に基づいて凍結防止運転の開始を判断することで、水が凍結する前の適切なタイミングで凍結防止運転を開始することができる。もっとも、大気温を取得する大気温取得手段にも中間故障を含めた異常が発生している可能性がある。そこで、本発明の給湯装置では、大気温と水温とを比較して、その差が基準値以上である場合は、大気温ではなく水温に基づいて凍結防止運転の開始を判断する。給湯装置では必ず水温を参照して給湯運転を行っており、水温取得手段に異常があって正しい水温を取得できない場合は給湯運転を停止するので、給湯運転をしているということは、水温取得手段は正常であると考えてよい。従って、水温に対して大気温が基準値以上に外れていれば、大気温取得手段に中間故障が発生していると判断することができる。この場合は、大気温の代わりに水温に基づいて凍結防止運転の開始を判断することができるので、大気温取得手段が正常でない場合でも適切に凍結防止運転を実行することができる。

【0009】

また、上述した本発明の給湯装置では、開始判定手段が大気温に基づいて判断する場合には、第１閾値温度未満になると凍結防止運転を開始すると判断し、水温に基づいて判断する場合には、第１閾値温度よりも高い第２閾値温度未満になると、凍結防止運転を開始すると判断することとしてもよい。

【0010】

水温は大気温よりも遅れて低下する。このため、凍結防止運転を開始する水温の閾値温度（第２閾値温度）を、凍結防止運転を開始する大気温の閾値温度（第１閾値温度）よりも高く設定しておくことによって、水温に基づいて判断する場合でも、凍結防止運転を開始するタイミングを、大気温に基づいて判断する場合に合わせることができ、その結果、適切なタイミングで凍結防止運転を開始することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施例の給湯装置１の内部構造を示した説明図である。

【図2】凍結防止運転制御処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本実施例の給湯装置１の内部構造を示した説明図である。給湯装置１は、全体を覆うハウジング１０と、ハウジング１０内に収容された燃焼部１００と、ハウジング１０内で燃焼部１００の上方に設けられた熱交換器１２０などを備えている。

【0013】

燃焼部１００は、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを燃焼させるバーナー１０２と、バーナー１０２に燃料ガスを供給するガス通路１０４と、バーナー１０２に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１１０などを備えている。ハウジング１０内には燃焼缶２０が設けられており、バーナー１０２は、熱交換器１２０と共に燃焼缶２０の中に収容されている。また、ガス通路１０４には、ガス通路１０４を開閉する電磁弁１０６と、ガス通路１０４を通過する燃料ガスの流量を制御する比例弁１０８とが設けられている。バーナー１０２での燃焼により生じる燃焼排気は、燃焼ファン１１０の風で上方の熱交換器１２０に向けて送られ、燃焼缶２０の上部に設けられた排気筒２２からハウジング１０の外部に排出される。

【0014】

熱交換器１２０は、バーナー１０２からの燃焼排気が間を通過する複数枚の熱交換フィン１２２と、複数枚の熱交換フィン１２２を何度も貫通するように蛇行する通水管１２４とを備えている。通水管１２４の一端には給水通路１３０が接続されており、給水通路１３０を通って熱交換器１２０に水が供給される。この給水通路１３０には、給水通路１３０内の水の流れを検出する水流センサー１３４が設けられている。水流センサー１３４で水流を検出すると、バーナー１０２で混合ガスの燃焼が開始されるので、通水管１２４を流れる水が、熱交換器１２０を通過する燃焼排気によって加熱されて湯となる。また、通水管１２４の他端には給湯通路１３２が接続されており、給湯通路１３２を通って風呂の浴槽（図示省略）などに湯が供給される。この給湯通路１３２には、給湯装置１から出ていく湯の温度（出湯温）を検出する出湯温センサー１３６が設けられている。

【0015】

また、給湯装置１には、装置全体を制御するコントローラー１５０が搭載されており、電磁弁１０６、比例弁１０８、燃焼ファン１１０、水流センサー１３４、出湯温センサー１３６等がコントローラー１５０に接続されている。コントローラー１５０は、バーナー１０２で混合ガスを適切に燃焼させるために、水流センサー１３４で検出される水の流量や、リモコン（図示省略）等で設定された給湯温度などを参照し、必要とされる熱量に応じて比例弁１０８の開度や燃焼ファン１１０の回転速度を制御している。

【0016】

さらに、本実施例の給湯装置１の内部には、大気温を検出する大気温センサー１３８や、冬場などに給水通路１３０内の水が凍結しないように給水通路１３０を温めるヒーター１４０が設けられており、大気温センサー１３８およびヒーター１４０もコントローラー１５０に接続されている。そして、本実施例のコントローラー１５０は、給水通路１３０内の水の凍結を防ぐ凍結防止運転を適切なタイミングで開始するために、以下のような凍結防止運転制御処理を実行している。尚、本実施例の大気温センサー１３８は、本発明の「大気温取得手段」に相当している。

【0017】

図２は、コントローラー１５０が実行する凍結防止運転制御処理のフローチャートである。凍結防止運転制御処理では、まず初めに、出湯温センサー１３６が正常であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。コントローラー１５０は、出湯温センサー１３６について以下の異常がないかを確認している。本実施例の出湯温センサー１３６は、温度変化によって電気抵抗が変わるサーミスター（図示省略）を備えており、サーミスターの出力に基づいて断線や短絡などの異常がないかを判断する。また、本実施例の給湯通路１３２は、風呂の浴槽内の湯を循環させて再加熱するための追い焚き回路（図示省略）と接続されており、この追い焚き回路には、浴槽に供給される湯の温度（風呂湯温）を検出する風呂湯温センサー（図示省略）が設けられている。湯張り時の風呂湯温は出湯温とほぼ同じになることから、風呂湯温と出湯温とを比較して、その差の絶対値が７℃以上である場合は、サーミスターの経年劣化などで温度の検出精度が低下する異常（以下、このような異常を中間故障と呼ぶ）が生じていると判断する。これらの異常が発生すると、正確な出湯温を把握できず高温の湯が供給される可能性があることから、給湯装置１では給湯運転自体を停止するようになっている。このような場合、ＳＴＥＰ１００では出湯温センサー１３６が正常ではないと判断されるので（ＳＴＥＰ１００：ｎｏ）、凍結防止運転を行うことなく、凍結防止運転制御処理も停止する。

【0018】

これに対して、出湯温センサー１３６が正常である場合は（ＳＴＥＰ１００：ｙｅｓ）、出湯温センサー１３６で検出される出湯温から給水温（給水通路１３０内の水の温度）を計算する（ＳＴＥＰ１０２）。コントローラー１５０は、先ず、水流センサー１３４で検出される水の流量と、バーナー１０２での燃焼により発生する熱量とに基づいて熱交換器１２０における水の上昇温度を求め、その上昇温度を出湯温から差し引いて給水温を算出する。尚、本実施例の出湯温センサー１３６およびコントローラー１５０は、本発明の「水温取得手段」に相当している。

【0019】

こうして給水温を計算したら、大気温センサー１３８で検出される大気温を取得する（ＳＴＥＰ１０４）。大気温センサー１３８も出湯温センサー１３６と同様にサーミスター（図示省略）を備えており、その出力に基づいて大気温を検出する。そして、大気温と給水温とを比較し、その差の絶対値が基準値（本実施例では２０℃）以上であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０６）。給水温の変化は大気温の変化と連動するので、その差が２０℃未満である場合は（ＳＴＥＰ１０６：ｎｏ）、大気温センサー１３８は正常であると判断し、大気温に基づいて凍結防止運転を開始する。

【0020】

ここで、熱容量の違いから大気温は水温よりも早く低下する。大気温が氷点下まで下がると、やがて水温も氷点下まで下がると考えられるので、大気温の低下に基づいて凍結防止運転を開始すれば、水が凍結する前の適切なタイミングで凍結防止運転を開始することが可能である。また、風があたる部分では周囲よりも温度が低くなる可能性があること考慮し、本実施例では、凍結防止運転を開始する大気温の閾値温度が３℃に設定されているため、大気温センサー１３８で検出される大気温が３℃未満であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０８）。そして、大気温が３℃以上である場合は（ＳＴＥＰ１０８：ｎｏ）、凍結防止運転を行う必要はないと判断し、そのままＳＴＥＰ１００に戻って、上述した処理を繰り返す。尚、本実施例のコントローラー１５０は、本発明の「開始判断手段」に相当している。

【0021】

一方、大気温が３℃未満である場合は（ＳＴＥＰ１０８：ｙｅｓ）、凍結防止運転を開始する（ＳＴＥＰ１１０）。本実施例の凍結防止運転は、ヒーター１４０をＯＮにして給水通路１３０を温めるようになっている。尚、凍結防止運転の態様は、これに限られず、例えば、給水通路１３０に循環回路や循環ポンプを設けておき、給水通路１３０内の水を循環させてもよい。また、ヒーター１４０は、１つに限られず、複数設けておいてもよく、凍結の発生し易い箇所や、凍結により破損し易い箇所に設置することとしてもよい。

【0022】

凍結防止運転を開始すると、大気温センサー１３８で検出される大気温が７℃以上になったか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１２）。大気温が７℃未満である場合は（ＳＴＥＰ１１２：ｎｏ）、凍結防止運転を継続したまま、大気温が７℃以上になるまで待機状態となる。そして、大気温が７℃以上になった場合は（ＳＴＥＰ１１２：ｙｅｓ）、ヒーター１４０をＯＦＦにして凍結防止運転を終了する（ＳＴＥＰ１１４）。

【0023】

以上では、ＳＴＥＰ１０６の判断にて大気温と給水温との差の絶対値が基準値（２０℃）未満である場合について説明したが、２０℃以上の差がある場合は（ＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）、大気温センサー１３８の異常を報知する（ＳＴＥＰ１１６）。ここで、大気温と給水温との差が基準値以上となるのは、大気温が正しくない場合と、給水温が正しくない場合とがあり得るが、前述のように正常であることを確認済みの出湯温センサー１３６で検出した出湯温から計算される給水温は正しいことが担保されているので、大気温センサー１３８に異常（中間故障）が発生していると判断することができる。尚、異常の報知は、図示しない表示部でエラー表示を行うなどして実行する。

【0024】

異常を報知すると、続いて、ＳＴＥＰ１０２で計算した給水温が１５℃未満であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１８）。本実施例では、大気温センサー１３８の中間故障を検出すると、大気温の代わりに給水温に基づいて凍結防止運転の開始を判断するので、大気温センサー１３８が正常でなくても凍結防止運転を必要なときに開始することができる。本実施例では、凍結防止運転を開始する給水温の閾値温度が１５℃に設定されているため、給水温が１５℃以上である場合は（ＳＴＥＰ１１８：ｎｏ）、凍結防止運転を行う必要はないと判断して、そのままＳＴＥＰ１００に戻る。

【0025】

一方、給水温が１５℃未満である場合は（ＳＴＥＰ１１８：ｙｅｓ）、ヒーター１４０をＯＮにして凍結防止運転を開始する（ＳＴＥＰ１２０）。給水温は大気温よりも遅れて低下するので、それを考慮して給水温の閾値温度（１５℃）を、前述した大気温の閾値温度（３℃、ＳＴＥＰ１０８）よりも高く設定しておくことによって、給水温に基づいて判断する場合でも、凍結防止運転を開始するタイミングを、大気温に基づいて判断する場合に合わせることができる。

【0026】

凍結防止運転を開始したら、給水温が１７℃以上になったか否かを判断する（ＳＴＥＰ１２２）。ＳＴＥＰ１２２では、出湯温センサー１３６で検出される出湯温から改めて給水温を計算し、その給水温が１７℃未満である場合は（ＳＴＥＰ１２２：ｎｏ）、凍結防止運転を継続したまま、再計算した給水温が１７℃以上になるまで待機状態となる。

【0027】

その後、給水温が１７℃以上になった場合は（ＳＴＥＰ１２２：ｙｅｓ）、ヒーター１４０をＯＦＦにして凍結防止運転を終了する（ＳＴＥＰ１２４）。このように大気温センサー１３８が正常でない場合でも給水温に基づいて凍結防止運転の終了を判断するので、凍結防止運転が実行され続けるようなことはなく、不要となったら凍結防止運転を終了させることができる。

【0028】

以上、本実施例の給湯装置１について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

【0029】

例えば、前述した本実施例では、出湯温センサー１３６で検出される出湯温から給水温を計算していた。しかし、給水通路１３０に給水温センサーを設けておき、給水温を直接的に検出してもよい。この場合は、複数の給水温センサーを設けておき、互いの検出値を比較して、給水温センサーが正常であるか否かを確認してもよい。そして、給水温センサーの中間故障を検出した場合は、正確な給水温を把握できておらず、大気温との比較から大気温センサー１３８が正常であるか否かを判断することもできないので、凍結防止運転制御処理を停止することとしてもよい。

【0030】

また、大気温センサー１３８は、必ずしも給湯装置１の内部に設置する必要はなく、ハウジング１０の外側面などに設置しておいてもよい。大気温センサー１３８をハウジング１０の外部に設置すれば、内部に設置する場合に比べて早く大気温の低下を検出することが可能となる。

【符号の説明】

【0031】

１…給湯装置、 １０…ハウジング、 ２０…燃焼缶、
２２…排気筒、 １００…燃焼部、 １０２…バーナー、
１０４…ガス通路、 １０６…電磁弁、 １０８…比例弁、
１１０…燃焼ファン、 １２０…熱交換器、 １２２…熱交換フィン、
１２４…通水管、 １３０…給水通路、 １３２…給湯通路、
１３４…水流センサー、 １３６…出湯温センサー、 １３８…大気温センサー、
１４０…ヒーター、 １５０…コントローラー。

【図1】

【図2】