(57)【要約】      （修正有）【課題】配管内の湯水を循環させるポンプにエアが噛んでしまった場合でも、循環不良又はポンプ異常を防止することができる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】貯湯タンク２から第１入口部３ａへ供給される温水と第２入口部３ｂへ供給される温水とを混合した混合温水を排出する混合弁３と、混合温水を水栓１５側へ送る混合給湯管１１と、水栓１５側から戻る温水が通る戻り管１８と、水源の水が通る給水管５と、給水管５の流量を調整する開閉弁６と、戻り管１８及び給水管５を第２入口部に接続する接続管９と、混合弁３、混合給湯管１１、戻り管１８及び接続管９を含んで形成される循環回路に温水を循環させる即湯循環運転を行うポンプ４と、制御部１６と、を備える。制御部１６は、即湯循環運転中の循環流量に基づいてポンプ４のエア噛み有無を判定し、エア噛み「有」の場合にポンプ４を停止して開閉弁６を開弁する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を貯える貯湯タンクと、
第１入口部、第２入口部および出口部を有し、前記貯湯タンクから前記第１入口部へ供給される第１温水と、前記第２入口部へ供給され、前記第１温水より温度の低い第２温水とを混合した混合温水を前記出口部から排出する混合手段と、
前記混合温水を出湯端末側へ送る混合給湯管と、
前記出湯端末側から戻る温水が通る戻り管と、
水源から供給される水が通る給水管と、
前記給水管を流れる水の流量を調整する給水用開閉弁と、
前記戻り管および前記給水管を前記混合手段の前記第２入口部に接続する接続管と、
前記混合手段、前記混合給湯管、前記戻り管および前記接続管を含んで形成される循環回路に温水を循環させるポンプと、
前記循環回路を流れる湯水の循環流量を検出する循環流量検出手段と、
前記循環流量検出手段により検出された循環流量に基づいて前記ポンプおよび前記給水用開閉弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記ポンプを動作させて前記循環回路に湯水を循環させる循環運転を実行している場合に、前記循環流量に有意な変化が見られるか否かによって前記循環運転における循環異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記循環異常が発生していると判定された場合に、前記ポンプの動作を停止するとともに前記給水用開閉弁を開弁状態とする回復処理を行う手段と、
を含む貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回復処理が開始された後、前記循環流量が閾値を超えた時点で前記回復処理を終了する請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回復処理が開始された後、一定の時間が経過した時点で前記回復処理を終了する請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルを利用して湯を沸かす貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の貯湯式給湯機では、給湯停止時に給湯配管内を循環運転し、その際に貯湯タンクを経由することで設定した温度の湯水を循環し、給湯開始後即時に所望する温度の湯水を給湯するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２６７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、配管内の湯水を循環させるポンプに長時間エアが噛んでしまった場合、配管内の湯水の循環不良またはポンプ異常が起きる可能性があるという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、配管内の湯水を循環させるポンプにエアが噛んでしまった場合でも、循環不良またはポンプ異常を防止することができる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る貯湯式給湯機は、湯を貯える貯湯タンクと、第１入口部、第２入口部および出口部を有し、貯湯タンクから第１入口部へ供給される第１温水と、第２入口部へ供給され、第１温水より温度の低い第２温水とを混合した混合温水を出口部から排出する混合手段と、混合温水を出湯端末側へ送る混合給湯管と、出湯端末側から戻る温水が通る戻り管と、水源から供給される水が通る給水管と、給水管を流れる水の流量を調整する給水用開閉弁と、戻り管および給水管を混合手段の第２入口部に接続する接続管と、混合手段、混合給湯管、戻り管および接続管を含んで形成される循環回路に温水を循環させるポンプと、循環回路を流れる湯水の循環流量を検出する循環流量検出手段と、循環流量検出手段により検出された循環流量に基づいてポンプおよび給水用開閉弁を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、ポンプを動作させて循環回路に湯水を循環させる循環運転を実行している場合に、循環流量に有意な変化が見られるか否かによって循環運転における循環異常が発生しているか否かを判定する判定手段と、判定手段により循環異常が発生していると判定された場合に、ポンプの動作を停止するとともに給水用開閉弁を開弁状態とする回復処理を行う手段と、を含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配管内の湯水を循環させるポンプにエアが噛んでしまった場合でも、循環不良またはポンプ異常を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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２】本実施の形態１の貯湯式給湯機の即湯循環運転中の湯水の流れを表す図である。
【図３】即湯循環運転中のエア噛み「無」の状態において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】即湯循環運転中のエア噛み「有」の状態において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。尚、各図において同一部分または相当部分は、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
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に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１は、貯湯タンク２と、温度の異なる二つの湯水を混ぜ合わせる混合手段としての混合弁３と、即湯循環ポンプ４と、給水管５と、給湯管８と、接続管９と、混合給湯管１１と、戻り管１８と、制御部１６とを備える。
【００１１】
貯湯タンク２内には、上側が高温、下側が低温となる温度成層を形成して、湯水が貯留される。給水管５の上流端は、水道等の水源に接続される。給水管５の下流側は、給水管５ａと給水管５ｂとの二手に分岐している。給水管５ａは、貯湯タンク２の下部に接続されている。水源からの水が給水管５ａを通って、貯湯タンク２内の下部に流入することにより、貯湯タンク２内は常に満水状態に維持される。貯湯タンク２内に貯留された水は、図示しない熱源により加熱され、高温の湯になる。この熱源は、例えば、貯湯タンク２と配管を介して接続されるヒートポンプ式熱源機、あるいは貯湯タンク２の内部に設置される電気ヒータなど、いかなるものでも良い。
【００１２】
混合弁３は、第１入口部３ａ、第２入口部３ｂおよび出口部３ｃを有する。第１入口部３ａと、貯湯タンク２の上部とは、給湯管８を介して接続されている。貯湯タンク２内の高温の湯（例えば８０℃〜９０℃程度）が給湯管８を通って第１入口部３ａに供給される。以下の説明では、貯湯タンク２から第１入口部３ａに供給される湯を「第１温水」と称する。第２入口部３ｂには、第１温水より温度の低い湯水が供給される。以下の説明では、第２入口部３ｂに供給される湯を「第２温水」と称する。混合弁３は、第１温水と第２温水とを混合した温水である混合温水を出口部３ｃから排出する。混合弁３は、第１温水と第２温水との混合比を任意に調整できるように構成される。例えば、混合弁３は、第１入口部３ａ側の開口面積と第２入口部３ｂ側の開口面積との比率を可変とするように回転可能に設けられた弁体と、その回転角度を制御するステッピングモータとを備えることにより、第１温水と第２温水との混合比を調整可能に構成される。
【００１３】
出口部３ｃには、混合給湯管１１の上流端が接続されている。混合給湯管１１の下流端は、貯湯式給湯機１の外部に延びる外部給湯管１４の上流端に接続されている。外部給湯管１４の下流側には、湯を使用する出湯端末である水栓１５が設けられている。水栓１５と、貯湯式給湯機１とは、水栓１５で出湯しなかった温水を貯湯式給湯機１へ戻す外部戻り管１７を介してさらに接続されている。外部戻り管１７の下流端は、貯湯式給湯機１内の戻り管１８の上流端に接続されている。戻り管１８の下流端と、給水管５ｂとは、接続管９を介して、混合弁３の第２入口部３ｂに接続されている。
【００１４】
貯湯式給湯機１は、水源から給水管５に供給される水の流量を調整するための給水用開閉弁６と、混合給湯管１１を流れる混合温水の流量を検出する給湯用流量センサ１２（循環流量検出手段）と、混合弁３で生成された混合温水の温度を検出する給湯温度センサ１３（温度検出手段）とを備える。混合弁３で生成された混合温水の温度を以下「給湯温度」と称する。
【００１５】
給水用開閉弁６は、給水管５ａ，５ｂの分岐部より上流側の給水管５に設置されている。給湯用流量センサ１２および給湯温度センサ１３は、混合給湯管１１の途中に設置されている。混合給湯管１１の途中には、即湯循環ポンプ４がさらに設置されている。この即湯循環ポンプ４の設置箇所は、混合給湯管１１の途中に限定されるものではなく、後述する循環回路上の位置であればどこでも良い。なお、給水開閉弁６は、使用湯量が所定値（例えば２００Ｌ）を超えた場合、後述の制御部１６により閉止される。これは、貯湯タンクが完全に湯切れになる前に出湯を停止し、即湯循環のための湯を確保するための動作である。実際の出湯は、本発明による貯湯式給湯機やその他の給湯手段が水栓１５に対し複数設けられることで本発明の１つの貯湯式給湯機からの出湯を停止しても支障はない。
【００１６】
制御部１６（制御手段）は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて所定の演算処理を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを備える。制御部１６は、前述した混合弁３、即湯循環ポンプ４、給水用開閉弁６、給湯用流量センサ１２および給湯温度センサ１３に接続される。
【００１７】
［実施の形態１の動作］
本実施の形態１の貯湯式給湯機１では、即湯循環ポンプ４を運転することで、混合弁３、混合給湯管１１、外部給湯管１４、外部戻り管１７、戻り管１８および接続管９を含んで形成される循環回路に温水を循環させる即湯循環運転を行うことができる。水栓１５が閉じられた状態でも、即湯循環運転を行うことで、混合弁３にて目標温度に調整された混合温水を混合給湯管１１、外部給湯管１４および水栓１５の近傍に循環供給することができる。このため、使用者が水栓１５を開いたときに、目標温度に調整された混合温水を即座に水栓１５から出湯することができる。
【００１８】
図２は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１の即湯循環運転中の湯水の流れを表す図である。図２は、即湯循環ポンプ４を運転しているが、水栓１５が閉じられた状態である。以下では、混合温水の目標温度を６０℃として説明する。即湯循環ポンプ４を運転し、目標温度と給湯温度センサ１３の検出温度との偏差に基づいて混合弁３の混合比を調整するフィードバック制御を制御部１６が行うことで、混合弁３より６０℃の混合温水が出湯される。この混合温水は、混合給湯管１１、外部給湯管１４、外部戻り管１７、戻り管１８および接続管９を循環する。外部戻り管１７から貯湯式給湯機１の戻り管１８に戻る温水を以下「戻り温水」と称する。戻り温水の温度は、外部給湯管１４および外部戻り管１７の長さなどによっても異なるが、混合弁３で生成された混合温水の温度すなわち給湯温度に比べて、放熱により例えば５℃程度低下する。このため、以下では、戻り温水の温度を５５℃として説明する。水栓１５が閉じられた状態の即湯循環運転中は、戻り管１８を通過した戻り温水は、接続管９と給水管５ｂとに分岐する。すなわち、混合弁３の第２入口部３ｂには、５５℃の戻り温水が第２温水として供給される。このため、第２温水の温度は、戻り温水の温度と同じ５５℃で安定する。混合弁３の第１入口部３ａには、貯湯タンク２から給湯管８を通って例えば８０℃〜９０℃の第１温水が供給される。戻り温水の一部は、給水管５ｂ，５ａを通って、貯湯タンク２内に流入する。このような即湯循環運転の状態で、水栓１５を開けば、即座に温かい湯を水栓１５から出湯することができる。
【００１９】
このような貯湯式給湯機１では、何らかの原因で配管内にたまった空気を即湯循環ポンプ４が吸い込むことにより湯水の送水が不十分となる、いわゆるエア噛みと呼ばれる現象が起きる場合がある。即湯循環運転中にエア噛みが発生すると、循環回路における湯水の循環が不十分となる循環異常が起こり、混合湯水の温度を目標温度に制御することができなくなるおそれがある。
【００２０】
そこで、本実施の形態の貯湯式給湯機１では、即湯循環運転中のエア噛みによる循環異常の発生有無を判定するとともに、エア噛みが発生している場合には、これを解消して正常な状態へと回復させるための回復処理を行うこととしている。エア噛みの発生時は、正常時と比べて循環回路の循環流量が低下する。このため、給湯用流量センサ１２によって検出された循環流量に有意な変化が見られるか否かによってエア噛みの発生有無を判定する。具体的には、即湯循環運転中に給湯用流量センサ１２が所定の閾値（例えば、１L／min）以下の値を一定時間（例えば、３秒）検出した場合に、エア噛みを「有」に遷移させる。なお、ここでの所定の閾値は、エア噛みの発生を判定するための循環流量の閾値として予め実験等により設定された値を用いることができる。エア噛みが「有」と判定されると、その回復処理として、即湯循環ポンプ４を停止するとともに、給水用開閉弁６を開弁状態に制御する。
【００２１】
この状態で水栓１５からの出湯が行われると、即湯循環ポンプ４が配置されている混合給湯管１１を介して混合湯水が出湯されるので、エア噛みが有効に解消される。そこで、回復処理が開始された後、給湯用流量センサ１２が所定の閾値以上の流量（例えば、１０L／min）の給湯を一定時間（たとえば１分間）検知した場合には、水栓１５からの出湯によりエア噛みが解消されたと判断し、エア噛みを「無」に遷移させる。なお、ここでの所定の閾値は、エア噛みが解消されたことを判定するための循環流量として予め実験等により設定された値を用いることができる。エア噛みが「無」と判定されると、回復処理を終了して通常の即湯循環運転に移行する。これにより、即湯循環運転が停止されている期間を最小限に留めることができる。
【００２２】
尚、回復処理が開始された後、水栓１５からの出湯が行われないことも想定される。その場合、即湯循環運転に移行することができずに循環回路中の湯水の温度が必要以上に低下してしまう。そこで、回復処理の開始後一定時間（例えば、１０分）経過した場合には、エア噛みを「無」に遷移させる。なお、ここでの一定時間は、即湯循環運転を再開させるべき時間として予め設定された値を用いることができる。エア噛みが「無」と判定されると、回復処理を終了して通常の即湯循環運転に移行する。これにより、水栓１５からの出湯が行われない場合に、即湯循環運転が長時間再開されない事態を有効に回避することができる。
【００２３】
［実施の形態１の具体的処理］
次に、図３及び図４を参照して、実施の形態１の具体的処理について説明する。図３は、即湯循環運転中のエア噛み「無」の状態において実行されるルーチンのフローチャートである。
【００２４】
図３に示すルーチンのステップＳ１では、給湯用流量センサ１２において、所定の閾値（例えば、１Ｌ／min）以下の流量が一定時間（例えば、３秒）検出されたか否かが判定される。その結果、閾値以下の流量が一定時間検出されていない（例えば、流量１０Ｌ／min）間はエア噛みが「無」と判断されて、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、即湯循環ポンプ４及び給水用開閉弁６の動作指示は変更せず、それまでの即湯循環運転動作を継続し、ステップＳ１に戻る。
【００２５】
一方、上記ステップＳ１において、給湯用流量センサ１２で所定の閾値以下の流量（例えば、１Ｌ／min）が一定時間（例えば、３秒）検出されると、エア噛みが「有」と判断されて、ステップＳ２に進む。ステップ２では、エア噛み状態を「無」から「有」へ遷移させる。また、ステップＳ２では、長時間のエア噛みによる即湯循環機能停止または即湯循環ポンプ異常を防止するために即湯循環ポンプ４を停止させるとともに、配管内に溜まったエアを排出するために給水用開閉弁６を開く動作指示を出してＥＮＤに至る。
【００２６】
上記ステップＳ２においてエア噛み状態が「無」から「有」へと推移されると、図４に示すルーチンが実行される。図４は、即湯循環運転中のエア噛み「有」の状態において実行されるルーチンのフローチャートである。
【００２７】
先ず、ステップＳ１０では、給湯用流量センサ１２で所定の閾値（例えば、１０Ｌ／min）以上の流量の給湯が一定時間（例えば、１分）検出されたか否かが判定される。その結果、閾値以上の流量が一定時間検出された場合、水栓１５からの出湯が行われたと判断されて、ステップＳ１１に進む。ステップ１１では、水栓１５からの出湯により配管内のエアが排出されたと判断し、エア噛み状態が「有」から「無」へ遷移される。また、ステップＳ１１では、即湯循環ポンプ４の動作を再開させて給水用開閉弁６をエア噛み「有」になる前の状態になるように動作指示を出しＥＮＤに至る。
【００２８】
一方、上記ステップＳ１０において、閾値以上の流量が一定時間検出されていない間は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、エア噛み「有」状態で一定時間（例えば、１０分）経過したか否かが判定される。その結果、エア噛み「有」状態で一定時間経過していない場合には、再度ステップＳ１０に戻る。
【００２９】
一方、上記ステップＳ１２において、エア噛み「有」状態で一定時間経過した場合、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、エア噛み状態が「有」から「無」へと遷移される。このように、エア噛み「有」状態に時間制限を設けるのは、給湯が全く行われない場合にエア噛み「有」状態から抜けることができなくなってしまうからである。また、ステップＳ１３では、即湯循環ポンプ４の動作を再開させて給水用開閉弁６をエア噛み「有」になる前の状態になるように動作指示を出しＥＮＤに至る。
【００３０】
以上説明した本実施の形態の貯湯式給湯機によれば、即湯循環運転中のエア噛みの有無を判定し、エア噛み「有」と判定された場合には即湯循環ポンプ４を停止させて給水用開閉弁６を開弁状態とする回復処理が行われる。これにより、何らかの原因で即湯循環運転中の即湯循環ポンプ４にエアが噛んでしまった場合でも、即湯循環ポンプ４が長時間エアを噛んでしまうことによる即湯循環不良または即湯循環ポンプ異常を未然に防ぐことが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１  貯湯式給湯機、２  貯湯タンク、３  混合弁、３ａ  第１入口部、３ｂ  第２入口部、３ｃ  出口部、４  即湯循環ポンプ、５，５ａ，５ｂ  給水管、６  給水用開閉弁、８  給湯管、９  接続管、１１  混合給湯管、１２  給湯用流量センサ（循環流量検出手段）、１３  給湯温度センサ（温度検出手段）、１４  外部給湯管、１５  水栓、１６  制御部、１７  外部戻り管、１８  戻り管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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