特許 6895881 給湯機

(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】6895881

(24)【登録日】2021年6月10日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20210621BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 503Q

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-252022(P2017-252022)

(22)【出願日】2017年12月27日

(65)【公開番号】特開2019-117034(P2019-117034A)

(43)【公開日】2019年7月18日

【審査請求日】2020年5月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】志賀 広貴

(72)【発明者】

【氏名】米山 朋之

(72)【発明者】

【氏名】岡田 恵英

(72)【発明者】

【氏名】玉木 芳芙美

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１７２９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３３３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０８１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２９９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００ − ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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ことを特徴とする給湯機。

【請求項2】

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ことを特徴とする請求項１記載の給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２７１１０２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、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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

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。

【発明の効果】

【0009】

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。

【0010】

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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この発明の概略説明図

【図2】この発明の実施例のタンクユニットの正面図

【図3】この発明の実施例の機能部品群３０周辺の要部拡大水平断面図

【図4】この発明の実施例の凍結防止運転を説明するフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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）。

【0032】

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。

【0033】

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）。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【符号の説明】

【0039】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】