(57)【要約】【課題】冬季に冷え切った状態の給湯装置を設置した後の最初の通水において水が配管を流れている途中で凍結してしまう不具合を防止する。【解決手段】設置した初期状態で給水口開閉弁１８が閉じるようにしておき、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまでは給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持したままヒータ１４で配管１３を加熱する。所定時間の経過後に給水口開閉弁１８を開いても、配管１３の途中で水が凍ることはない。また弁体を傷つけることなく給水口開閉弁１８を開くことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水口から流入する水を自機の各部に流すための配管と、
前記給水口を開閉すると共に、自装置が設置されたときに初期状態で閉じている開閉部と、
前記配管に設けられたヒータと、
設置後の初回の通電時は、前記ヒータで前記配管を加熱してから前記開閉部を開く制御部と、
を有する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記制御部は、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまでは前記開閉部を閉じた状態に維持し、その間に前記ヒータで前記配管を加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記配管に水が入っている通常状態で前記配管内の凍結を防止するために前記ヒータをオンオフ制御し、
前記ヒータは、前記配管に水がない状態でオンにされても過熱しないものが使用される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記開閉部は、オンで開き、オフで閉じる電磁弁である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の給湯装置。
【請求項５】
前記開閉部は、ギアモータを備え、該ギアモータにより開閉される
ことを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記給水口の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、設置後の初回の通電開始から前記温度センサの検出温度が所定温度に達するまでは前記開閉部を閉じた状態に維持し、その間に前記ヒータで前記配管を加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結防止機能を備えた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管内の水の凍結を防止する機能を備えた給湯装置がある。たとえば、給水をヒータで瞬間的に加熱して手洗い用の水を吐出する手洗い装置において、給水の温度を監視し、通水路内が凍結すると判定した場合に、ヒータによる加熱と給水の吐出動作を自動的に行うようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、原子力発電所の建設に際して、寒冷地で冬季に配管洗浄や運転試験等のために通水すると、夜間に凍結して機器が破損することがあるので、凍結する場所を事前に把握し、凍結する場所での水の滞留を防止したり、ヒータで凍結予防を行ったりする建設工事の管理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７１６４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
寒冷地では、給湯器などの機器を倉庫で保管しているときに、該機器が十分に冷え切っている場合がある。このような冷え切った機器を現場に設置して通水すると、配管内を流れている間に水の温度が下がり、途中で凍結するという問題があった。特に、マイナス蓄熱量の大きい鍛造の部品（たとえば、電磁弁）の近くで凍結してしまう。
【０００６】
特許文献１、２に開示の技術は、配管に通水した後の通水停止中における凍結を防止するものであり、上記の問題に対応できない。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、冬季に設置後の最初の通水において、水が配管を流れている途中で凍結してしまう不具合を防止することのできる給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【０００９】
［１］給水口から流入する水を自機の各部に流すための配管と、
前記給水口を開閉すると共に、自装置が設置されたときに初期状態で閉じている開閉部と、
前記配管に設けられたヒータと、
設置後の初回の通電時は、前記ヒータで前記配管を加熱してから前記開閉部を開く制御部と、
を有する
ことを特徴とする給湯装置。
【００１０】
上記発明では、寒い冬に冷え切った状態の給湯装置を設置した場合にも、設置した初期状態では開閉部は閉じているので、給水口に給水管から給水が到達しても、給水が給湯装置の内部の配管に流れて、配管の途中で凍結してしまうことはない。また、設置後の初回の通電時は、ヒータで配管を加熱してから開閉部を開くので、開閉部のところで止められていた給水が凍ったままの状態で開閉部が開いて弁体が傷ついたり、給水口から流入した給水が配管の途中で凍ったりすることが防止される。
【００１１】
［２］前記制御部は、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまでは前記開閉部を閉じた状態に維持し、その間に前記ヒータで前記配管を加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の給湯装置。
【００１２】
上記発明では、設置後の初回の通電時は、一律に、通電開始から所定時間が経過するまで開閉部を閉じた状態のままでヒータがオンにされる。ヒータをオンにする時間を、たとえば、開閉部の温度を検出して制御する場合に比べて、制御が容易で専用の温度センサも不要になる。
【００１３】
［３］前記制御部は、前記配管に水が入っている通常状態で前記配管内の凍結を防止するために前記ヒータをオンオフ制御し、
前記ヒータは、前記配管に水がない状態でオンにされても過熱しないものが使用される
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の給湯装置。
【００１４】
上記発明では、ヒータは、設置後の初回の通水での凍結を防止するほか、配管に水が入っている通常状態で配管内の凍結を防止するためにも使用される。すなわち、ヒータは、配管に水がある場合と無い場合の双方で使用される。そのため、配管に水がない状態（放熱量の少ない状態）でオンにされても過熱して故障しないものが使用される。
【００１５】
［４］前記開閉部は、オンで開き、オフで閉じる電磁弁である
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の給湯装置。
【００１６】
上記発明では、開閉部に、通電がオフで閉じる電磁弁を使用すれば、自ずと、設置後の初期状態で閉じた状態が形成される。
【００１７】
［５］前記開閉部は、ギアモータを備え、該ギアモータにより開閉される
ことを特徴とする［３］に記載の給湯装置。
【００１８】
上記発明では、開閉部のギアモータは、工場出荷時に、弁が閉じた状態の位置に設定される。初回通電後の電源オフ時に開閉部の弁を開いた状態にすることができる。
【００１９】
［６］前記給水口の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、設置後の初回の通電開始から前記温度センサの検出温度が所定温度に達するまでは前記開閉部を閉じた状態に維持し、その間に前記ヒータで前記配管を加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の給湯装置。
【００２０】
上記発明では、給水口の温度により、給水口の部分で給水が凍結しているか否かを判断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る給湯装置によれば、冬季に設置後の最初の通水において、水が配管を流れている途中で凍結してしまう不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る給湯装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る給湯装置の電源オン時の処理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る給湯装置１０を利用した貯湯システム３の構成を示している。貯湯システム３は、給湯装置１０と、燃料電池の排熱を回収する熱源機４と、バックアップ熱源機５とから構成される。
【００２５】
給湯装置１０は、給水元から給水管６を通じて供給される給水を貯湯タンク１１に蓄え、該貯湯タンク１１内の水を、燃料電池の排熱を利用して昇温して、所定の出湯先へお湯を供給する機能を果たす。バックアップ熱源機５は、貯湯タンク１１から送り出される湯水の水温が出湯の設定温度に不足する場合に、貯湯タンク１１から出湯先へ向かう途中で湯水を設定温度まで昇温する等の機能を果たす。
【００２６】
ここでは、バックアップ熱源機５として、ガスを燃焼させる風呂給湯器を使用する。給湯装置１０からの湯水は風呂給湯器５の給水口に供給される。
【００２７】
給湯装置１０は、貯湯タンク１１から送り出される湯の温度が出湯の設定温度を越える場合は、貯湯タンク１１からの湯に給水を混合して設定温度に温度調整した湯を風呂給湯器５の給水口へ供給し、風呂給湯器５は供給された湯をそのまま出湯先へ出湯する。一方、貯湯タンク１１から送り出される湯の温度が出湯の設定温度に足りない場合は、風呂給湯器５は、バーナを燃焼させ、給湯装置１０から供給された湯を設定温度に昇温して、出湯先へ出湯する。
【００２８】
給湯装置１０が備える貯湯タンク１１は中空略円柱状の縦長のタンクであり、下部から給水が補充され、上部から湯を送り出すようにされている。貯湯タンク１１は、たとえば、容量１００リットル程度を有し、底から２０リットル毎の水位の箇所に、その箇所の水温を検出する温度センサを備えている。
【００２９】
給湯装置１０の給水管接続口１２には、給水元に通じた給水管６が接続される。給湯装置１０の内部には、給水管接続口１２から流入する給水を貯湯タンク１１へ送り込んだり、貯湯タンク１１の底部から取り出した水を熱源機４を経由して昇温して貯湯タンク１１の上部に戻したり、貯湯タンク１１の上部からの湯あるいは該湯と給水とを混合してバックアップ熱源機５へ送り出したり、排水したりするための各種の配管１３が配設されている。
【００３０】
配管１３の途中には、混合器、電磁弁、逆止弁、減圧弁、ポンプ、水量センサなどが設けられている。また、配管１３の各所には、配管１３内の水の凍結を防止するためのヒータ１４や、配管１３内の水温を検出する温度センサ１５が取り付けられている。また、給湯装置１０は、雰囲気温度（外気温度）を計測する雰囲気温度センサ１６を備えている。
【００３１】
給水管接続口１２の近傍の配管１３には給水口開閉弁１８が設けてある。給水口開閉弁１８は、給水管接続口１２を実質的に開閉する機能を果たす。給水口開閉弁１８を閉状態にすると、給水管接続口１２からの給水の流入は阻止され、給水口開閉弁１８を開状態にすると、給水管接続口１２から給湯装置１０内部へ、水の流入が可能になる。
【００３２】
一般に、給湯器などでは、設置時の初期状態や装置の電源がオフ状態のときに通水可能にされている。しかしながら、本実施の形態の給湯装置１０の給水口開閉弁１８は、給湯装置１０の設置時の初期状態（通電前）で閉じている。たとえば、給水口開閉弁１８が電磁弁の場合は、電源オフの状態で弁が閉じる構成のものが使用される。また給水口開閉弁１８がギアモータで弁を開閉させるものであれば、弁が閉じた状態に設定されて工場から出荷される。これにより設置時の初期状態では給水口開閉弁１８は閉じた状態になる。
【００３３】
給湯装置１０は、当該給湯装置１０の動作を制御する制御部としての機能を果たす回路基板２０を備えている。回路基板２０は、基板上にＣＰＵ（Central Processing Unit）、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種の信号を入出力するＩ／Ｆ（Interface）部、抵抗器、コンデンサなどの部品を配設して構成される。回路基板２０には、給湯装置１０が有する各種センサからの検出信号が入力される。また、回路基板２０からは各弁やその他の制御対象に対して制御信号が出力される。回路基板２０はさらに熱源機４やバックアップ熱源機５と各種の情報や指令を授受するようになっている。
【００３４】
次に、給湯装置１０の凍結防止動作について説明する。
【００３５】
給湯装置１０は、配管１３に水が入っている通常状態では、雰囲気温度センサ１６の検出する外気温度などから配管１３内の水が凍結するおそれがあるか否かを判断し、配管１３内が凍結しないようにヒータ１４のオンオフを常時制御する。
【００３６】
一方、給湯装置１０は、設置後の初回の電源オン時においては、ヒータ１４で配管１３や給水口開閉弁１８などを十分に加熱してから給水口開閉弁１８を開くように制御する。
【００３７】
たとえば、設置後の初回の通電時は、通電開始から所定時間が経過するまで給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持し、その間にヒータ１４をオンにして配管１３や給水口開閉弁１８を加熱する。
【００３８】
寒冷地の冬季には、寒い倉庫に長時間保管等されていた給湯装置１０が設置前に冷え切っていることがある。冷え切った給湯装置１０を設置して、給水口開閉弁１８に給水管６を接続して水を供給すると、給水口開閉弁１８は初期状態で閉じているので、給水は給水口開閉弁１８の弁体まで到達して停留する。
【００３９】
給水口開閉弁１８に到達した給水は、冷たい給水口開閉弁１８に熱を奪われてすぐに凍結する。たとえば、給水口開閉弁１８などは鍛造の部品なので熱容量が大きいため、冷えていると、給水から多くの熱を奪って給水を凍結させてしまう。
【００４０】
一般的にガス管、水系統の配管等の工事を終了させてから器具に通電する。なぜならば、微量であってもガス工事時にガスが漏れ、これに電気スパークが加わると作業者の安全が担保できないからである。同様に水系統の工事時には手が水で濡れている場合があり、器具に通電されていると感電のおそれがある。すなわち、機器取付時や修理時等で工事が終了するまで通電しないことが鉄則となっている。工事終了後に器具にＡＣ１００Ｖが通電されると、給水口開閉弁１８は通電により開こうとする。そうすると、給水口開閉弁１８の弁体が傷ついたり壊れたりするおそれがある。しかし、本実施の形態に係る給湯装置１０では、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまでは給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持したままヒータ１４をオンにする。これにより、配管１３や給水口開閉弁１８が温度上昇し、給水口開閉弁１８の弁体のところで凍っていた給水は融けてしまう。
【００４１】
したがって、その後、給水口開閉弁１８を開いても、給水口開閉弁１８の弁体が傷ついたり破損したりすることはない。また、給水が給湯装置１０の配管１３に流れても、すでに配管１３はヒータ１４によって暖められているので、配管１３内で給水が凍ってしまうことはない。このように給水口開閉弁１８の弁体のところで凍っていた給水が融け、かつ、給水が給湯装置１０の配管１３に流れても凍らない状態までヒータ１４で予熱した状態を予熱完了状態とする。
【００４２】
設置後の初回の通電開始から給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持してヒータ１４をオンにする所定時間の長さは、たとえば、想定される最も低温の状態でヒータ１４をオンにして、上記の予熱完了状態になるまでに要する時間に所定のマージンを加えた時間に設定される。
【００４３】
なお、ヒータ１４は、設置後の初回の通水での凍結を防止するための加熱のほか、配管１３に水が入っている通常状態で配管１３内の凍結を防止するための加熱にも使用される。すなわち、ヒータ１４は、配管１３に水がある場合と無い場合の双方で使用される。そこで、ヒータ１４には、配管１３内に水のない状態で通電（空焚き）されても過熱して故障せず、かつ、配管１３内に水がある状態で凍結を防止可能な発熱量を得られるものが使用される。
【００４４】
たとえば、水のない状態で通電しても過熱して故障しないように、各ヒータの抵抗値を決定し、このヒータの数を増減させて必要な発熱量を確保する。
【００４５】
また、熱容量が他の配管１３の部分に比べて大きくなる給水口開閉弁１８もしくはその近傍にヒータ１４を取り付けることが好ましい。
【００４６】
図２は、電源オン時に給湯装置１０が行う処理の流れを示している。給湯装置１０は電源がオンにされると、今回の電源オンが設置後の初回の電源オンか否かを調べる（ステップＳ１０１）。この判定は、たとえば、不揮発メモリに記憶されている初回フラグを参照して行う。初回フラグはオンで、設置後の初回の電源オンであることを示す。初期状態はオンにされており、後述するステップＳ１０６でリセットされる。
【００４７】
設置後の初回の電源オンであれば（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、凍結防止用のヒータ１４をオンにし（ステップＳ１０２）、所定時間を計時するためのタイマーを起動する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
このタイマーがタイムアップするまでは（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ヒータ１４をオンの状態に、かつ、給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持する。具体的には、給水口開閉弁１８として電磁弁を使用する場合は、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまで、給水口開閉弁１８に通電しない。同様に、給水口開閉弁１８としてギアモータで弁体を動かすタイプのものを使用する場合にも、設置後の初回の通電開始から所定時間が経過するまで、給水口開閉弁１８に通電しない、あるいはギアモータを動かさない。
【００４９】
タイマーがタイムアップすると（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、給水口開閉弁１８を開く（ステップＳ１０５）。そして、初回フラグをリセットして（ステップＳ１０６）、通常動作に移行する（ステップＳ１０７）。
【００５０】
通常動作では、雰囲気温度センサ１６の検出温度等に基づいて、配管１３内の水が凍結しないようにヒータ１４をオンオフ制御する。
【００５１】
設置後の初回の電源オンでなければ（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ステップＳ１０７へ移行し、通常動作に移行する（ステップＳ１０７）。
【００５２】
このように、本発明の実施の形態に係る給湯装置１０は、冷え切った状態で設置した場合にも、設置後の最初の通水において装置内部の配管１３の途中で水が凍結してしまうという不具合を防止することができる。また、凍結している状態で無理やり給水口開閉弁１８を動かすことがないので、弁体を傷つけることがない。
【００５３】
また設置後の初回の通電時は、一律に、通電開始から所定時間が経過するまで給水口開閉弁１８を閉じた状態のままに維持してヒータ１４をオンにするので、制御が容易である。たとえば、ヒータ１４をオンにする時間を、給水口開閉弁１８の温度を検出して制御する場合に比べて、制御が簡単で専用の温度センサも不要になる。
【００５４】
なお、ギアモータで弁体を開閉するタイプの給水口開閉弁１８を使用した場合には、設置後の初回通電後の電源オフ時に弁体が開いた状態になるようにすることが望ましい。たとえば、設置後の初回の通電から所定時間が経過した後は、常に開いている状態にすれば、停電になった場合にも、通水を確保することができる。
【００５５】
また、通電開始から所定時間が経過するまで給水口開閉弁１８を閉じた状態のままに維持してヒータ１４をオンにする制御を、設置後の初回の通電時の外気温度を調べ、凍結のおそれのある所定の閾値温度以下の場合にのみ行うようにすると、外気温度は閾値温度より高いが配管１３や鍛造で形成された給水口開閉弁１８がまだ冷たく、通水すると凍結する場合がある。そこで、本発明では、設置後の初回の通電時に、一律に、上記の制御を行っている。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００５７】
実施の形態では、設置後の初回の通電から所定時間が経過するまでヒータ１４をオンにし、給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持するようにしたが、たとえば、給水口開閉弁１８の部分の温度を温度センサで検出し、所定温度以上になるまで、ヒータ１４をオンにし給水口開閉弁１８を閉じた状態に維持するように構成されてもよい。所定温度は、弁体のところで水が凍結していない状態になる最低温度に所定のマージンを加えた温度に設定する。
【００５８】
実施の形態では、給湯装置１０は、貯湯システム３の一部をなす例を説明したが、本発明は、閉止機能を持つ水量調整弁付き給湯器や風呂給湯器など他の種類の給湯装置１０にも適用することができる。
【００５９】
なお、貯湯システム３の熱源機４は燃料電池でなくてもよい。また、バックアップ熱源機５を、バーナを燃焼させるタイプの風呂給湯器としたが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６０】
３…貯湯システム
４…熱源機（燃料電池）
５…バックアップ熱源機（風呂給湯器）
６…給水管
１０…給湯装置
１１…貯湯タンク
１２…給水管接続口
１３…配管
１４…ヒータ
１５…温度センサ
１６…雰囲気温度センサ
１８…給水口開閉弁
２０…回路基板
【図２】
2015045428.tif 000003
【図１】
2015045428.tif 000004