(57)【要約】【課題】低コストで簡便に温度センサの異常の有無を判定することが可能な貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１と、加熱ユニット２と、貯湯タンク１と加熱ユニット２との間で貯湯水を循環加熱するための循環管路３と、貯湯水を循環するための循環ポンプ４と、給湯装置の運転を制御するための制御装置５とを備えている。制御装置５は、加熱ユニット２が非運転状態にあるときに循環ポンプ４を運転して循環管路３内で貯湯水を循環させ、第１の温度センサＳ１で検出される貯湯水の送り側温度Ｔ１と第２の温度センサで検出される貯湯水の戻り側温度Ｔ２との温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）を比較することにより、温度センサのセンサ異常を判断する。【選択図】図１
2010121785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
貯湯水を加熱するための熱交換器、前記熱交換器を加熱するガスバーナ、及び前記ガスバーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンを備える加熱ユニットと、
前記貯湯タンクと前記加熱ユニットとの間で貯湯水を循環する循環管路と、
前記循環管路に設けられ、前記貯湯水を前記循環管路に循環させるための循環ポンプと、
前記循環管路に設けられ、前記貯湯タンクから前記循環管路に取り出される貯湯水の送り側温度を検出する第１の温度センサと、
前記循環管路に設けられ、前記加熱ユニットで加熱された貯湯水の戻り側温度を検出する第２の温度センサと、
制御装置と、を備えた貯湯式給湯装置であって、
前記制御装置は、前記加熱ユニットが非運転状態にあるときに前記循環ポンプを運転して循環管路内で貯湯水を循環させ、前記第１の温度センサで検出される送り側温度Ｔ１と前記第２の温度センサで検出される戻り側温度Ｔ２との温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）を比較することにより、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサのいずれかをセンサ異常と判断する制御構成を備える貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記加熱ユニットの運転終了後、一定時間経過した後に前記センサ異常の判断を行う請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯式給湯装置に関する。特に、本発明は、循環管路に設けられた温度センサの異常を検知できる貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯式給湯装置として、貯湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯水を加熱するための熱交換器、該熱交換器を加熱するためのガスバーナ、及びガスバーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンを有する加熱ユニットと、貯湯タンクと加熱ユニットとの間で貯湯水を循環する循環管路と、貯湯水を循環させるための循環ポンプとを備えたものが知られている。この種の貯湯式給湯装置においては、貯湯水を加熱するために、循環ポンプを運転して、貯湯タンク側から加熱ユニット側に貯湯水を送るとともに、燃焼ファンを運転してガスバーナに燃焼用空気を送風し、ガスバーナを燃焼させることにより熱交換器で熱交換を行い、所定温度に加熱された貯湯水を貯湯タンクに戻すように構成されている。そして、貯湯タンクに設定温度に加熱された貯湯水を戻すため、貯湯タンクと加熱ユニットとの間の戻り側の循環管路に温調用の温度センサを設け、該温度センサで検出される貯湯水の温度と設定温度とを比較することにより、循環管路を流通する貯湯水の流量やガスバーナに供給するガス供給量を増減させる制御が行なわれている。
【０００３】
しかしながら、温度センサが異常となったり、経年変化により温度センサで検出される温度と貯湯水の温度とがずれるようになった場合には、実際の温度とは異なった温度に基づいて燃焼制御されてしまうという問題がある。そのため、温度センサの異常判定を行うことが望まれるが、単一の温度センサでは経年変化による異常を判定することが難しい。給湯器用の温度センサとしては、２つのサーミスタを１つの保護筒内に組み込んだ温度センサも提案されている（例えば、特許文献１）。このため、両サーミスタの温度差を検出することにより異常判定を行うことも考えられるが、このような温度センサは高価であり、コスト的に不利となる。また、貯湯タンクと加熱ユニットとの間の往き側の循環管路にも温度センサを設け、往き側と戻り側の貯湯水の温度を両温度センサで検出し、その温度差を比較することにより温度センサの異常を判定することも考えられるが、加熱ユニットの運転時では貯湯タンクから取り出される貯湯水の送り側温度、加熱ユニットから貯湯タンクに戻される貯湯水の戻り側温度、ガスバーナの加熱量、循環管路を流れる貯湯水の水量などの種々の要素に基づいて予測制御しなければならず、複雑な予測演算制御の追加が必要となる。
【特許文献１】特開昭６０−７３３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、貯湯タンクから取り出される貯湯水をガスバーナで加熱される熱交換器を備えた加熱ユニットにより熱交換して貯湯タンクに加熱された貯湯水を戻す貯湯式給湯装置において、低コストで簡便に温度センサの異常の有無を判定することが可能な貯湯式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
貯湯タンクと、
貯湯水を加熱するための熱交換器、前記熱交換器を加熱するガスバーナ、及び前記ガスバーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンを備える加熱ユニットと、
前記貯湯タンクと前記加熱ユニットとの間で貯湯水を循環する循環管路と、
前記循環管路に設けられ、前記貯湯水を前記循環管路に循環させるための循環ポンプと、
前記循環管路に設けられ、前記貯湯タンクから前記循環管路に取り出される貯湯水の送り側温度を検出する第１の温度センサと、
前記循環管路に設けられ、前記加熱ユニットで加熱された貯湯水の戻り側温度を検出する第２の温度センサと、
制御装置と、を備えた貯湯式給湯装置であって、
前記制御装置は、前記加熱ユニットが非運転状態にあるときに前記循環ポンプを運転して循環管路内で貯湯水を循環させ、前記第１の温度センサで検出される送り側温度Ｔ１と前記第２の温度センサで検出される戻り側温度Ｔ２との温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）を比較することにより、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサのいずれかをセンサ異常と判断する制御構成を備える貯湯式給湯装置である。
【０００６】
上記貯湯式給湯装置によれば、往き側と戻り側の循環管路にそれぞれ温度センサが設けられており、上記異常判定を行うにあたって、加熱ユニットが非運転状態にあるときに循環ポンプを運転して循環管路内で貯湯水を循環させるため、貯湯タンクから取り出される貯湯水の送り側温度と加熱ユニットから貯湯タンクに戻される貯湯水の戻り側温度は略一致することから、ガスバーナの加熱量、循環管路を流れる貯湯水の水量などの種々の要素を考慮する必要がなく、両温度センサで検出される温度差を比較することにより、温度センサの異常を判定することができる。また、加熱ユニットの運転状態においては、ガスバーナに燃焼用空気が送風されるため、該送風によって循環管路が冷却されて、往き側と戻り側で貯湯水の温度差が生じる場合があるが、上記貯湯式給湯装置では、燃焼ファンが運転されていない加熱ユニットの非運転状態で温度センサの異常判定が行われるため、そのような燃焼ファンの送風による循環管路の冷却に起因する温度差が生ずることもない。さらに、上記貯湯式給湯装置によれば、往き側と戻り側の循環管路にそれぞれ単一のサーミスタを有する温度センサを配置すればよいため、安価な温度センサを使用することができる。そして、加熱ユニットの非運転状態で温度センサの異常判定を行うようにすれば、加熱ユニットの運転時において異常判定を待つことなく直ちに貯湯水の加熱が行われるため、給湯装置の利便性が妨げられることもない。
【０００７】
上記制御装置は、前記加熱ユニットの運転終了後、一定時間経過した後に前記センサ異常の判断を行うことが好ましい。加熱ユニットの運転終了後直ちに異常判定を行うと、循環管路内に加熱された貯湯水が残留しているため、貯湯タンク内の貯湯水と循環管路内の貯湯水とで温度差が生じる場合がある。このため、加熱ユニットの運転終了後、一定時間経過した後に温度センサの異常判定が行われれば、より正確に異常判定を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、低コストで簡便に温度センサの異常の有無を判定することが可能な貯湯式給湯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本実施の形態の貯湯式給湯装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係る貯湯式給湯装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１と、加熱ユニット２と、貯湯タンク１と加熱ユニット２との間で貯湯水を循環加熱するための循環管路３と、貯湯水を循環するための循環ポンプ４と、給湯装置の運転を制御するための制御装置５とを備えている。この貯湯タンク１には、貯湯タンク１の上部に図示しない減圧弁を通じて水道水を給水する給水管１１が接続されているとともに、加熱ユニット２で循環加熱された貯湯水を風呂場などの給湯先に給湯する給湯管１２が接続されている。循環管路３は、貯湯タンク１の下部から出て加熱ユニット２に繋がる往き側循環管路３ａと、加熱ユニット２内に配設され熱交換器に挿通された加熱循環管路３ｂ、及び加熱された貯湯水を貯湯タンク１に戻す戻り側循環管路３ｃが連設されて構成されている。そして、往き側循環管路３ａには、貯湯タンク１から取り出される貯湯水の送り側温度Ｔ１を検出する第１の温度センサＳ１、循環ポンプ４、循環管路３を流通する貯湯水の流量を検出する水量センサ２１、及び循環管路３の開度を調整して貯湯水の流量を制御する水量サーボ２２が配設されており、戻り側循環管路３ｃには、加熱された貯湯水の戻り側温度Ｔ２を検出するための第２の温度センサＳ２が配設されている。
【００１０】
加熱ユニット２は、ガス配管Ｇから送り込まれたガスを燃焼させるガスバーナ２３と、前記ガスバーナを点火するためのスパーカ２４と、ガスの燃焼熱を回収して循環管路３内を流通する貯湯水を加熱する熱交換器２５と、ガスバーナ２３に燃焼用空気を送風し、ガスバーナ２３の燃焼排気を熱交換器２５に送る燃焼ファン２６とを備えている。上記ガスバーナ２３は、ガス供給管路２７を介してガス配管Ｇへ繋がっており、このガス供給管路２７には、上流から下流に向かって順に、元ガス電磁弁２８、及び比例電磁弁２９が配設されている。比例電磁弁２９は制御装置５により通電制御され、通電量に応じた開度を呈し、ガス供給管路２７を流れるガス量を連続的に調節するための弁である。そして、ガス供給管路２７は、比例電磁弁２９の下流で、二連式バーナの各バーナ群にガスを供給するために一方側ガス管と他方側ガス管とに分岐しており、各分岐管には各バーナ群の燃焼状態（オン又はオフ）を切り替えるための切替電磁弁３０が配設されている。
【００１１】
第１の温度センサＳ１及び第２の温度センサＳ２は、図示しないが、それぞれ円筒型の保護筒内に１つのサーミスタが保護筒の先端付近に配置された構成を有しており、保護筒は高熱伝導性の金属材料（例えば、ステンレス鋼）で形成されている。保護筒内には高熱伝導性の充填材（例えば、エポキシ樹脂）が充填されており、保護筒内のサーミスタは保護筒の内周面とは非接触状態に固定されている。これにより、外周囲からの熱が保護筒の表面から充填材を介して各サーミスタに均等に伝達される。サーミスタとしては、温度上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ（Negative  Temperature  Coefficient）型のサーミスタが用いられるが、温度上昇に対して抵抗が増大するＰＴＣ（Positive  Temperature  Coefficient）型を用いてもよい。なお、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２に用いられる各サーミスタは、略同一の検出温度特性を有するものが用いられている。
【００１２】
制御装置５は、スパーカ２４、燃焼ファン２６、元ガス電磁弁２８、比例電磁弁２９、切替電磁弁３０、水量センサ２１、水量サーボ２２、第１の温度センサＳ１、第２の温度センサＳ２、及び循環ポンプ４と電気的に接続されているとともに、リモコン装置などの外部操作装置Ｒと通信ケーブルを介して接続されている。
【００１３】
また、制御装置５には、図示しないが、水量センサ２１の検出流量に応じてガスバーナ２３の点消火動作を制御する点消火回路、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２で検出されるそれぞれの温度Ｔ１,Ｔ２をモニタする第１及び第２の温度モニタ部、第２の温度センサＳ２で検出される戻り側温度Ｔ２が外部操作装置Ｒで設定された設定温度と一致するように比例電磁弁２９、切替電磁弁３０や水量サーボ２２の動作を制御する燃焼制御回路、温調用の第２の温度センサＳ２で検出される戻り側温度Ｔ２が設定温度より一定温度以上低いまたは高い状態が一定時間継続する場合に、加熱ユニット２または第２の温度センサＳ２にエラーが発生したことを推定するエラー推定部、第１の温度センサＳ１で検出される送り側温度Ｔ１と第２の温度センサＳ２で検出される戻り側温度Ｔ２との温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）を比較する温度比較部、該温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）が所定の温度差より大きい場合をセンサ異常と判定するセンサ異常判定部、センサ異常判定部でセンサ異常と判定された際に異常状態であることを外部操作装置Ｒの表示部及び音声出力部から報知させる報知部、異常判定を行う際の待機時間を計測するタイマ、及びこれら各制御回路を連動させるプログラムを格納したマイクロコンピュータが組み込まれている。
【００１４】
まず、本実施の形態の貯湯式給湯装置が保温運転される場合について説明する。第１の温度センサＳ１で検出される送り側温度Ｔ１が所定温度以下となると、制御装置５は循環ポンプ４を運転し、循環管路３内で貯湯水を循環させる。また、加熱ユニット２を運転状態とするために、燃焼ファン２６を運転するとともに、元ガス電磁弁２８を開弁し、スパーカ２４によりガスバーナ２３に点火する。そして、戻り側循環管路３ｃに設けられた第２の温度センサＳ２で検出される貯湯水の戻り側温度Ｔ２は、第２の温度モニタ部に入力されているため、この戻り側温度Ｔ２に基づき、該戻り側温度Ｔ２が設定された設定温度となるよう、ガス量を調整する比例電磁弁２９の開度調整及び切替電磁弁３０の開閉を行うとともに、水量サーボ２２により循環管路３の開度調整を行い、循環管路３内を流通する貯湯水の水量を調整する。第２の温度センサＳ２で検出される戻り側温度Ｔ２が上昇していくと、制御装置５は、比例電磁弁２９、及び切替電磁弁３０の動作を制御して加熱量を減少させるよう調整し、戻り側温度Ｔ２が所定時間一定温度を示すようになると、加熱ユニット２の運転を終了し、循環ポンプ４を停止して、保温運転を終了する。このとき、温調用センサである第２の温度センサＳ２で検出される戻り側温度Ｔ２が設定温度より一定温度以上低いまたは高い状態が一定時間継続する場合、エラー推定部は加熱ユニット２または第２の温度センサＳ２に異常が発生したことを判定し、燃焼制御回路にエラー信号を加え、加熱ユニット２の運転を停止する。これにより、保温運転時における加熱ユニット２や第２の温度センサＳ２の異常を判断することができ、加熱されていない冷たい貯湯水が出湯されることや、高温の貯湯水が出湯されることを防止できる。なお、上記では貯湯水の戻り側温度Ｔ２のみに基づいて燃焼制御を行っているが、さらに往き側循環管路３ａにおける貯湯水の送り側温度Ｔ１を第１の温度センサＳ１で検出し、貯湯水の送り側温度Ｔ１及び戻り側温度Ｔ２の両者に基づいて保温運転を行ってもよい。
【００１５】
次に、本実施の形態の貯湯式給湯装置において、温度センサが経年変化などにより特性が劣化した場合に温度センサの異常を判定するための制御構成について図２のフローチャートに従って説明する。なお、この貯湯式給湯装置においては、温度センサの異常判定モードは上記保温運転が終了した後毎回起動するように設定されている。保温運転が終了すると、制御装置５は異常判定モードを起動し、加熱ユニット２が非運転状態にあることを確認する（ステップＳ１）。この加熱ユニット２の非運転状態は、ガスバーナ２３が消火され、燃焼ファン２６が停止されていることにより確認される。このように、加熱ユニット２が非運転状態にあるときに第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２の異常判定を行うようにすれば、循環管路３内を流通する貯湯水の温度はいずれの場所でも本来略同一温度を示すことから、ガスバーナ２３の加熱量、循環管路３を流通する貯湯水の水量などの種々の要素を考慮する必要がなく、両温度センサＳ１，Ｓ２で検出される温度差を比較するだけでセンサ異常を判定することができる。また、加熱ユニット２が非運転状態であれば、燃焼ファン２６が運転されていないため、燃焼ファン２６から熱交換器２５への送風による循環管路３の冷却も避けることができ、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２で検出される温度に温度差が生じることを防止できる。
【００１６】
加熱ユニット２の非運転状態が確認されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、循環ポンプ４を運転するとともに、タイマを起動し（ステップＳ２）、所定の待機時間（例えば、１分）、待機する（ステップＳ３）。すなわち、加熱ユニット２の保温運転終了後直ちに異常判定を行うと、循環管路３内に加熱された貯湯水が残留しているため、貯湯タンク１内の貯湯水と循環管路３内の貯湯水とで温度差が生じる場合がある。このため、貯湯タンク１から取り出される貯湯水の送り側温度Ｔ１と、加熱ユニット２から貯湯タンク１に戻される貯湯水の戻り側温度Ｔ２に温度差が生じることも考えられる。従って、加熱ユニット２の保温運転終了後、一定時間経過した後に温度センサＳ１，Ｓ２の異常判定が行われれば、より正確に異常判定を行うことができる。なお、循環ポンプ４の運転により貯湯水が循環管路３を循環しているかどうかは水量センサ２１により確認することができる。
【００１７】
所定の待機時間が経過すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２により貯湯水の送り側及び戻り側温度Ｔ１，Ｔ２を検出し、第１及び第２の温度モニタ部に検出された温度の検出信号を加える（ステップＳ４）。
【００１８】
次に、温度比較部は、第１の温度センサＳ１で検出された送り側温度Ｔ１と、第２の温度センサＳ２で検出された戻り側温度Ｔ２とを比較し、両温度の差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）が所定の温度範囲内（例えば、２℃以内）であるかどうかを判断する（ステップＳ５）。そして、センサ異常判定部は、該温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）が２℃以内であれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２は正常であると判断し（ステップＳ６）、制御装置５は循環ポンプ４を停止する（ステップＳ７）。
【００１９】
一方、上記ステップＳ５において、温度差（｜Ｔ１−Ｔ２｜）が２℃より大きい場合（ステップＳ５でＮＯ）、例えば温度センサ内部の抵抗体が断線して異常に低い検出温度を示している場合、いずれか一方の温度センサの温度検出精度が低下している可能性がある。このため、センサ異常判定部は異常信号を報知部に出力し、外部操作装置Ｒの表示部及び音声出力部から第１及び第２の温度センサＳ１，Ｓ２のいずれかが異常状態であることを報知させる。なお、この場合、さらに電話回線などにより温度センサに異常が発生したことをサービスステーションに通知するようにしてもよい。
【００２０】
（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、第１及び第２の温度センサで検出される温度に一定の温度差がある場合に、いずれかの温度センサが異常と判定しているが、さらに１つ以上の他の温度センサを循環管路の途中あるいは貯湯タンク内に配設し、３つ以上の温度センサで異常判定を行ってもよい。この構成によれば、さらに正確に異常判定を行うことができる。また、３つ以上の温度センサにより異常判定を行えば、温度センサ群の中で他の温度センサと温度差が生じている温度センサがある場合、検出異常が生じている温度センサを特定することができる。
（２）上記実施の形態では、第１及び第２の温度センサで検出される温度の温度差のみを判定しているが、さらに制御装置に前回の異常判定を行ったときの貯湯水の温度を記憶する記憶部を設け、その記憶された温度と第１及び第２の温度センサで検出される温度とをさらに比較してもよい。この構成によれば、第１及び第２の温度センサのいずれで検出異常が生じているかを判断することができる。
（３）上記実施の形態では、温度センサの異常判定を行う際に循環ポンプの運転を開始しているが、保温運転終了後、循環ポンプを停止させず、循環管路内で貯湯水を循環させておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る貯湯式給湯装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る温度センサの異常を判定するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１    貯湯タンク
２    加熱ユニット
３    循環管路
４    循環ポンプ
５    制御装置
２３  ガスバーナ
２５  熱交換器
２６  燃焼ファン
Ｓ１  第１の温度センサ
Ｓ２  第２の温度センサ
【図１】
2010121785.tif 000003
【図２】
2010121785.tif 000004