(57)【要約】【課題】短時間で誤配管検出を正確に行い、様々な配管温度の状態に対し正確な誤配管検出をする誤配管検出装置を提供する。【解決手段】給熱側水循環路２６の水熱交換器１８の入水側に設けた入水温度センサ２７と、貯湯タンク６下部の給水温度センサ１６と、貯湯タンク６、往き側水循環路９、往き側接続管４、給熱側水循環路２６、戻り側接続管５、戻り側水循環路１２で構成される水循環路内の水循環が開始され、且つ熱媒循環路２５の熱媒の循環が開始されたときの入水温度センサ２７での検出温度の変化が上昇変化の場合で、且つ入水温度センサ２７の検出温度が給水温度センサ１６の検出温度よりも高い場合に誤配管信号を出力する誤配管判定手段とを備えた。【選択図】図１
2012032053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク、一端が前記貯湯タンクの下部に連結され他端が往き側継手に連結された往き側水循環路、及び一端が貯湯タンクの上部に連結され他端が戻り側継手に連結された戻り側水循環路を具備するタンクユニットと、
熱源装置、前記熱源装置により加熱された熱媒が循環する熱媒循環路、上流側端部が入水側管継手に連結され下流側端部が出水側管継手に連結された給熱側水循環路、及び前記熱媒循環路内を流れる熱媒の熱を、前記給熱側水循環路内を流れる水に熱交換する水熱交換器を具備する熱源ユニットとが、
前記往き側継手と前記入水側管継手とを連結する往き側接続管、及び前記戻り側継手と前記出水側管継手とを連結する戻り側接続管により接続された貯湯式給湯器において、前記往き側接続管及び前記戻り側接続管の誤配管を検出する誤配管検出装置であって、
前記給熱側水循環路の前記水熱交換器の前記入水側管継手側に設けられた入水温度センサと、
前記貯湯タンクの下部の水温を検出する給水温度センサと、
前記貯湯タンク、前記往き側水循環路、前記往き側接続管、前記給熱側水循環路、前記戻り側接続管、及び前記戻り側水循環路により構成される水循環路内の水の循環が開始され、且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始されたときの前記入水温度センサにより検出される温度の温度変化が上昇変化の場合であり、且つ前記入水温度センサにより検出される温度が前記給水温度センサが検出する温度よりも高い場合に誤配管信号を出力する誤配管判定手段と、
を備えた誤配管検出装置。
【請求項２】
前記誤配管判定手段は、
前記水循環路内の水の循環が開始され且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始された運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出し、
前記運転開始時刻ｔ０から所定の時間だけ経過した時刻ｔ１に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ１）及び前記給水温度センサが検出する温度Ｔ０（ｔ１）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも大きく且つ前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ０（ｔ１）よりも大きいときに誤配管信号を出力することを特徴とする請求項１記載の誤配管検出装置。
【請求項３】
前記誤配管判定手段は、温度Ｔ（ｔ１）から温度Ｔ（ｔ０）を引いた差分が所定の閾値ΔＴｅｒｒ（＞０）よりも大きく且つ前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ０（ｔ１）よりも大きいときに誤配管信号を出力することを特徴とする請求項２記載の誤配管検出装置。
【請求項４】
前記誤配管判定手段は、
前記水循環路内の水の循環が開始され且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始された運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出し、
前記運転開始時刻ｔ０から所定の時間だけ経過した時刻ｔ１に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ１）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも小さいときには誤配管信号を出力しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の誤配管検出装置。
【請求項５】
前記誤配管判定手段は、
前記運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出するとともに、前記運転開始時刻ｔ０よりも一定の時間経過した後であって前記時刻ｔ１よりも前の所定の時刻ｔ０’において前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０’）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも小さいか又は前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０’）よりも小さいときには誤配管信号を出力しないことを特徴とする請求項４記載の誤配管検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源ユニットで沸きあげた温水を一旦タンクユニットに貯湯してから給湯を行う貯湯式給湯装置において、貯湯式給湯装置の設置時に熱源ユニットとタンクユニットとの間で水又は熱媒を循環させるための２本の接続管の接続を取り違えることにより生じる誤配管を検出するための誤配管検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、貯湯式給湯装置は家庭用、業務用を問わず広く普及している。貯湯式給湯装置は、熱源ユニットにおいて減圧した熱媒に空気中の熱を吸熱させ、吸熱した熱媒を圧縮して昇温し、昇温した熱媒と貯湯タンク内の水との間で熱交換することにより貯湯タンク内の水の沸き上げを行う。通常、貯湯タンクを備えたタンクユニットと、ヒートポンプを備えた熱源ユニットとは別体として製造され、貯湯式給湯装置の設置時に熱源ユニットとタンクユニットとが水又は熱媒を循環させるための２本の接続管によって接続される。
【０００３】
図１１は、特許文献１（図１）に記載の貯湯式給湯装置の簡略構成図である。給湯装置１００は、タンクユニット１０１と熱源ユニット１０２との２つの部分から構成されている。タンクユニット１０１は、貯湯タンク１０３及び水循環用ポンプ１０４を備えており、熱源ユニット１０２は、蒸発器１０５、ファン１０６、アキュムレータ１０７、圧縮機１０８、水熱交換器１０９、及び電動膨張弁１１０を備えている。また、圧縮機１０８、水熱交換器１０９、電動膨張弁１１０、蒸発器１０５、アキュムレータ１０７、圧縮機１０８の順に冷媒管１１１によって接続されており、これら各機器間を冷媒が循環する。また、貯湯タンク１０３下部、水循環用ポンプ１０４、水熱交換器１０９、貯湯タンク１０３上部の順に循環水管１１２によって接続されており、これら各機器間を水が循環する。尚、循環水管１１２は、タンクユニット１０１と熱源ユニット１０２との間に跨って配設されており、両ユニットの間は管継手１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄを介して２本の接続管１１３ａ，１１３ｂにより接続されている。そして、水熱交換器１０９に流入する水の温度は、水熱交換器１０９の上流側の循環水管１１２上に配設された入水温度センサ１１５によって検出され、水熱交換器１０９から流出する水の温度は、水熱交換器１０９の下流側の循環水管１１２上に配設された出水温度センサ１１６によって検出される。
【０００４】
次に、以上のような給湯装置１００の動作を簡単に説明する。まず、圧縮機１０８において加圧された高温の冷媒はガス状であり、冷媒管１１１を通って水熱交換器１０９に送られる。水熱交換器１０９では、冷媒と水との間で熱交換が行われ、冷媒が冷却される。水熱交換器１０９を通過した冷媒は、電動膨張弁１１０を通過し減圧される。この際、さらに温度が降下する。そして、冷媒は、蒸発器１０５において空気と熱交換され、加熱され気化される。そして、アキュムレータ１０７を通って再び圧縮機１０８に戻され、加圧される。
【０００５】
一方、貯湯タンク１０３内の水は、水循環用ポンプ１０４によって、貯湯タンク１０３の底部から貯湯タンク１０３の上部へ循環水管１１２内を圧送される。この際、水熱交換器１０９を通過するため、熱媒の熱を吸熱して加熱されるため、貯湯タンク１０３内の水の沸き上げが行われることになる。
【０００６】
ところで、タンクユニット１０１と熱源ユニット１０２は、一般的に、別々の機体として製造される。従って、給湯装置１００を設置する工事の際に、タンクユニット１０１と熱源ユニット１０２を、管継手１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄを介して接続管１１３ａ，１１３ｂにより接続する必要がある。しかしながら、この接続工事は人手によって行われるため、施工業者の不注意により、接続管１１３ａ，１１３ｂを接続する順序を間違え、管継手１１４ａと管継手１１４ｄを接続し、管継手１１４ｂと管継手１１４ｃを接続するといった人為的な失誤が発生する場合がある。このような人為的な失誤に基づく誤配管は、必ず一定の確率で生じる。そのため、施工業者がかかる誤配管を行った際には、誤配管であることを検出し、施工業者にすぐに報知するための誤配管検出装置が必要とされる。
【０００７】
従来の誤配管検出装置としては、特許文献１に記載のものが開示されている（特許文献１の（第３実施形態）を参照）。
【０００８】
図１１のように、接続管１１３ａ，１１３ｂが正常に接続された場合には、水循環用ポンプ１０４によって貯湯タンク１０３の下部から循環路１１２内に吸水された低温の水は、第１配管１１２ａから接続管１１３ｂを介して第２配管１１２ｂに通流し、水熱交換器１０９に流入する。そして、水熱交換器１０９を貫流することによって高温の水となり、第２配管１１２ｃから接続管１１３ａを介して第１配管１１２ｄに流入し、この第１配管１１２ｄから貯湯タンク１０３の上部へ返流される。従って、ヒートポンプの稼働中は、出水温度センサ１１６で検出される水温は、入水温度センサ１１５により検出される水温よりも高くなる。
【０００９】
しかしながら、上述のような誤配管が行われた場合、第１配管１１２ａを通流した低温の水は、接続管１１３ｂを介して第２配管１１２ｃに流入し、熱交換器１０９を貫流した後に、第２配管１１２ｂから接続管１１３ａを介して第１配管１１２ｄに流入する。従って、水熱交換器１０９には、正常接続の場合とは逆方向に水が環流する。そのため、ヒートポンプの稼働中は、入水温度センサ１１５で検出される水温が、出水温度センサ１１６により検出される水温よりも高くなる。
【００１０】
そこで、特許文献１に記載の誤配管検出装置では、運転を開始してから所定の待機時間が経過した後に、入水温度センサ１１５で検出される水温が出水温度センサ１１６により検出される水温よりも高いとき、誤配管と判定するように構成されている。
【００１１】
同様に、特許文献２に記載の従来の誤配管検出装置においても、水熱交換器１０９の入水側温度と出水側温度を比較し、入水側温度が出水側温度よりも高い場合に誤配管と判定する手法を採用している。ところで、冬場の沸上運転開始時においては、前日に沸かした湯が貯湯タンク内に残っておりタンク温度が４５℃に対して、入水温度センサや出湯温度センサがある部分の水が外気温度によって冷やされて１０℃になっている場合、沸上運転を開始すると貯湯タンクから４５℃の水が給湯用熱交換器に供給されるために、入水温度の方が出湯温度よりも先に上昇してしまう場合がある。この場合、誤接続の判定時間が短いと間違って誤接続と判断してしまう。そこで、特許文献２では、短時間で誤接続検出をする場合、正規接続を誤接続と間違って判断してしまうのを防止するために、入水温度が前記出湯温度に比べ所定温度より高い状態が所定時間以上継続されており、かつ前記入水温度が所定温度よりも高い場合に、前記入水配管路と出湯配管路が誤接続状態であると判断する手法が採られている。
【００１２】
特許文献３にも、熱源ユニット１０２がガスバーナ加熱方式である給湯装置に関して、特許文献２に記載の誤配管検出装置と同様のものが記載されている。
【００１３】
特許文献４に記載の誤配管検出装置では、入水温度センサ１１５の検出温度ＤＴＯのみを監視し、入水温度センサ１１５の検出温度が外気温度、給水温度に基づいて設定された基準温度Ｔよりも高いときに、接続管１１３ａ，１１３ｂが誤接続であると判定する方式を採用している。ここで、「基準温度Ｔ」としては、一定の固定温度、外気温度そのもの、外気温度の関数として決定される温度、給水温度（給水温度検出手段１１８により検出される温度）、給水温度の関数として決定される温度が例示されている。
【００１４】
ところで、ヒートポンプでは、圧縮機１０８の起動後に、圧縮機１０８の吐出温度が上昇して水熱交換器１０９から流出する水の温度が上昇するようになるまでにはある程度の時間を要する。従って、貯湯タンク１０３内の水温が高く貯湯タンク１０３から水熱交換器１０９への入水温度が高い場合に、水熱交換器１０９からの出湯温度が上昇し始めるまでの間に、水熱交換器１０９内に滞溜していた水及び水熱交換器１０９に流入する水が、水熱交換器１０９により冷却されて一時的な温度低下が生じる場合がある（特許文献５の図４参照）。かかる場合、一時的に出水温度が低下した時点で、入水温度センサ１１５及び出水温度センサ１１６の検出温度に基づいて接続管１１３ａ，１１３ｂの配管接続の正否の判定を行うと、入水温度よりも出水温度のほうが低いため、配管接続状態は正常であるにも拘わらず誤接続であると誤った判定が行われる。
【００１５】
そこで、特許文献５に記載の誤配管検出装置では、特許文献１記載の誤配管検出方式において、圧縮機１０８の運転が開始されてから誤接続の判定のために入水温度センサ１１５及び出水温度センサ１１６で水温の検出を行うまでの待機時間を、運転開始初期の入水温度が基準温度よりも高い場合には、当該入水温度が基準温度よりも低い場合よりも長く設定するように改良した方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−２２２４０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７６１６号公報
【特許文献３】特開平７−８３４３１号公報
【特許文献４】特開２００７−２５５７６９号公報
【特許文献５】特開２００９−９２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献２や特許文献５で指摘されているように、熱源ユニット１０２の休止状態から運転状態に切り替わった直後は、循環路１１２内の水温は、通常の運転状態とは異なる様々な状態をとり得る。
【００１８】
例えば、長時間にわたって熱源ユニット１０２が停止状態にあり、その間、熱源ユニット１０２の入水側の配管や熱交換器１０９、接続管１１３ｂに日光が当たっていると、太陽熱により配管が加熱され、入水温度センサ１１５の検出温度が出水温度センサの検出温度よりも高い状態が維持されるため、通常では起こりえない状態が生じる。
【００１９】
また、外気温度が低い場合には、蒸発器１０５によって外気からの吸熱を続けると、空気中の水分が蒸発器１０５の表面に着霜し、ヒートポンプサイクルの効率が低下する。これを防ぐため、伝導膨張弁１１０を開くとともに水循環用ポンプ１０４を停止した状態で圧縮機１０８を運転し、蒸発器１０５の除霜（デフロスト）を行う除霜運転が定期的に行われる。この除霜運転の状態から通常運転の状態に復帰した直後は、熱交換器１０９内や第２配管１１２ｂ，１１２ｃに滞溜していた水が水循環用ポンプ１０４が止まっていた間に加熱されており、入水温度センサ１１５の検出温度が出水温度センサの検出温度よりも高い状態となっている場合もある。
【００２０】
そこで、このような通常では起こりえない状態の影響をなくし、誤配管検出装置の誤判定を防止するために、正常な状態に戻るまでの待機時間をある程度とる必要がある。特許文献１〜３，５の誤配管検出装置でも、一定の待機時間が設けられている。
【００２１】
しかしながら、水温特性が正常な状態に戻るまでの時間は、実際に測定すると、多くの場合、約１０分程度を要する。誤配管検出の正確な判定結果が得られ、作業者に報知されるまでに１０分程度も要するとなると、実際の取り付け作業では作業効率が悪く甚だ不便である。
【００２２】
一方、特許文献４の誤配管検出装置は、入水温度センサ１１５の検出温度のみを監視し、入水温度センサ１１５の検出温度が外気温度、給水温度に基づいて設定された基準温度Ｔよりも高いときに、接続管１１３ａ，１１３ｂが誤接続であると判定する。この場合、入水温度センサ１１５と出水温度センサ１１６の両者の検出温度を比較する方式に比べて、待機時間を短くしても（５分程度としても）正確な誤配管判定を行うことができる。しかし、誤配管判定の基準となる基準温度Ｔをどのように設定するかによって、判定結果が大きく異なるという問題がある。上述のように、長時間にわたって熱源ユニット１０２が停止状態にあった場合には、通常の運転状態とは異なる様々な状態をとり得るため、正しい判定結果を得るための基準温度Ｔを的確に設定することは非常に難しいと考えられる。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、従来に比べて短い時間で誤配管検出の正確な判定結果を得ることができ、且つ、通常の運転状態とは異なる様々な配管温度の状態に対しても正確な判定結果を得ることが可能な誤配管検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係る誤配管検出装置の第１の構成は、貯湯タンク、一端が前記貯湯タンクの下部に連結され他端が往き側継手に連結された往き側水循環路、及び一端が貯湯タンクの上部に連結され他端が戻り側継手に連結された戻り側水循環路を具備するタンクユニットと、
熱源装置、前記熱源装置により加熱された熱媒が循環する熱媒循環路、上流側端部が入水側管継手に連結され下流側端部が出水側管継手に連結された給熱側水循環路、及び前記熱媒循環路内を流れる熱媒の熱を、前記給熱側水循環路内を流れる水に熱交換する水熱交換器を具備する熱源ユニットとが、
前記往き側継手と前記入水側管継手とを連結する往き側接続管、及び前記戻り側継手と前記出水側管継手とを連結する戻り側接続管により接続された貯湯式給湯器において、前記往き側接続管及び前記戻り側接続管の誤配管を検出する誤配管検出装置であって、
前記給熱側水循環路の前記水熱交換器の前記入水側管継手側に設けられた入水温度センサと、
前記貯湯タンクの下部の水温を検出する給水温度センサと、
前記貯湯タンク、前記往き側水循環路、前記往き側接続管、前記給熱側水循環路、前記戻り側接続管、及び前記戻り側水循環路により構成される水循環路内の水の循環が開始され、且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始されたときの前記入水温度センサにより検出される温度の温度変化が上昇変化の場合であり、且つ前記入水温度センサにより検出される温度が前記給水温度センサが検出する温度よりも高い場合に誤配管信号を出力する誤配管判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、入水温度センサの温度変化に基づいて正常配管か誤配管かを判定するため、単なる閾値判定の方式（特許文献４）とは異なり、入水温度センサの周囲の配管の温度条件や当該配管内の滞溜水の温度条件が、通常の運転状態とは異なる様々な状態を採った場合であっても、その状態の影響を大きく受けることなく正確な判定結果を得ることが可能となる。また、入水温度センサと出水温度センサの検出温度を比較する従来の誤配管検出装置（特許文献１〜３，５）に比べて短い時間で誤配管検出の正確な判定結果を得ることができる。
【００２６】
本発明に係る誤配管検出装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記誤配管判定手段は、
前記水循環路内の水の循環が開始され且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始された運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出し、
前記運転開始時刻ｔ０から所定の時間だけ経過した時刻ｔ１に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ１）及び前記給水温度センサが検出する温度Ｔ０（ｔ１）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも大きく且つ前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ０（ｔ１）よりも大きいときに誤配管信号を出力することを特徴とする。
【００２７】
この構成により、簡単な構成で誤配管の検出を行うことが可能となる。
【００２８】
本発明に係る誤配管検出装置の第３の構成は、前記第２の構成において、前記誤配管判定手段は、温度Ｔ（ｔ１）から温度Ｔ（ｔ０）を引いた差分が所定の閾値ΔＴｅｒｒ（＞０）よりも大きく且つ前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ０（ｔ１）よりも大きいときに誤配管信号を出力することを特徴とする。
【００２９】
この構成により、簡単な構成でより確実に誤配管の検出を行うことが可能となる。
【００３０】
本発明に係る誤配管検出装置の第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成において、前記誤配管判定手段は、
前記水循環路内の水の循環が開始され且つ前記熱媒循環路の熱媒の循環が開始された運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出し、
前記運転開始時刻ｔ０から所定の時間だけ経過した時刻ｔ１に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ１）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも小さいときに正常配管と判定することを特徴とする。
【００３１】
この構成により、簡単な構成でより確実に誤配管の検出を行うことが可能となる。
【００３２】
本発明に係る誤配管検出装置の第５の構成は、前記第４の構成において、前記誤配管判定手段は、
前記運転開始時刻ｔ０の直後に前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０）を検出するとともに、前記運転開始時刻ｔ０よりも一定の時間経過した後であって前記時刻ｔ１よりも前の所定の時刻ｔ０’において前記入水温度センサが検出する温度Ｔ（ｔ０’）を検出し、
前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０）よりも小さいか又は前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ（ｔ０’）よりも小さいときに正常配管と判定することを特徴とする。
【００３３】
この構成により、往き側接続管が外気によって貯湯タンクの下部の水温以下に冷やされていた場合にも、より確実に誤配管の検出を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明によれば、入水温度センサの温度変化に基づいて正常配管か誤配管かを判定することで、入水温度センサの周囲の配管の温度条件や当該配管内の滞溜水の温度条件が、通常の運転状態とは異なる様々な状態を採り、入水温度センサの検出する水温Ｔ（ｔ）のプロファイルが様々な形をとる場合であっても、その状態の影響を大きく受けることなく正確な判定結果を得ることが可能となる。また、入水温度センサと出水温度センサの検出温度を比較する従来の誤配管検出装置（特許文献１〜３，５）に比べて短い時間で誤配管検出の正確な判定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係る貯湯式給湯器の全体構成を表す図である。
【図２】実施例１に係る制御装置を表すブロック図である。
【図３】実施例１の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。
【図４】通常運転を停止した直後に圧縮機２３の運転を再開した場合の入水温度センサ２７により検出される水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。
【図５】接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温とほぼ等しい場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。
【図６】接続管４，５が日光によって加熱され、接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温よりも高い場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。
【図７】接続管４，５が外気により冷却され、接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温よりも低い場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。
【図８】除霜運転からの復帰後の検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。
【図９】実施例２の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例３の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。
【図１１】特許文献１（図１）に記載の貯湯式給湯装置の簡略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１は、本発明の実施例１に係る貯湯式給湯器の全体構成を表す図である。貯湯式給湯器１は、タンクユニット２と熱源ユニット３とが別体に構成されている。タンクユニット２と熱源ユニット３とは、２本の接続管４，５により接続される。
【００３８】
タンクユニット２は、貯湯タンク６、給水管７、出湯管８、往き側水循環路９、循環ポンプ１０、往き側継手１１、戻り側水循環路１２、三方弁１３、戻り側継手１４、バイパス管１５、給水温度センサ１６、及び残湯センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを備えている。
【００３９】
貯湯タンク６は、熱源ユニット３により沸きあげられた温水を一時的に貯溜するための成層式貯湯タンクである。給水管７は、貯湯タンク７の底部に接続されており、貯湯タンク７に水道水や井水などの低温の水を供給する。出湯管８は、貯湯タンク６の上部に接続されており、貯湯タンク６内に貯湯された温水を、蛇口などに出湯するための管である。
【００４０】
往き側水循環路９は、上流側が貯湯タンク６の下部に、下流側が往き側継手１１に連結された管路である。往き側水循環路９は、貯湯タンク６内の下部の低温の水を熱源ユニット３に送水するための管である。循環ポンプ１０は、往き側水循環路９上に配設されており、貯湯タンク６内の下部の低温の水を吸引し、往き側水循環路９から熱源ユニット３へ圧送するためのポンプである。
【００４１】
戻り側水循環路１２は、下流側が貯湯タンク７の上部に、上流側が戻り側継手１４に連結された管路である。戻り側水循環路１２は、熱源ユニット３で沸きあげられた高温の水を貯湯タンク６の上部に戻すための管路である。戻り側水循環路１２上には、三方弁１３が設けられており、この三方弁１３においてバイパス管１５の一端が接続されている。バイパス管１５の他端は、貯湯タンク６の下部に接続されている。
【００４２】
尚、往き側継手１１及び戻り側継手１４は、通常の管継ぎ手である。
【００４３】
給水温度センサ１６は、貯湯タンク６の底部付近に配設されており、貯湯タンク６内の底部の水温を検出するための温度センサである。残湯センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、貯湯タンク６の上部から下部にかけて、それぞれ異なる高さに配設された温度センサである。これらの残湯センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、貯湯タンク６内の各高さの水温を検出し、貯湯タンク６内にどの程度残湯しているかを検出するために用いられる。
【００４４】
一方、熱源ユニット３は、水熱交換器１８、内部熱交換器１９、主減圧弁２０、空気熱交換器２１、ファン２２、圧縮機２３、圧力スイッチ２４、熱媒循環路２５、給熱側水循環路２６、入水温度センサ２７、出水温度センサ２８、空気熱交温度センサ２９、吸入温度センサ３０、吐出管温度センサ３１、外気温度センサ３２、入水側管継手３３、及び出水側管継手３４を備えている。
【００４５】
タンクユニット２と熱源ユニット３とが正常に配管接続された場合には、入水側管継手３３は往き側継手１１に接続管４によって接続され、出水側管継手３４は戻り側継手１４に接続管５によって接続される。これにより、貯湯タンク６→往き側水循環路９→接続管４→給熱側水循環路２６→接続管５→戻り側水循環路１２→貯湯タンク６の順に水が循環する循環水回路が構成される。
【００４６】
熱媒循環路２５は、熱媒が循環するための管路である。熱媒循環路２５は、水熱交換器１８、内部熱交換器１９、主減圧弁２０、空気熱交換器２１、内部熱交換器１９、圧縮機２３、圧力スイッチ２４、及び水熱交換器１８をこの順で巡回するように環状に巡設されている。また、給熱側水循環路２６は、タンクユニット２から送水される水を循環させるための管路であり、上流側端部が入水側管継手３３に連結され、下流側端部が出水側管継手３４に連結されている。
【００４７】
水熱交換器１８は、熱媒循環路２５内の熱媒と給熱側水循環路２６内の水との間で熱交換を行うための熱交換器である。主減圧弁２０は、水熱交換器１８から流れ出る高圧の熱媒を減圧するための電子式膨張弁である。空気熱交換器２１は、主減圧弁２０により減圧される熱媒と大気との熱交換を行うための熱交換器である。ファン２２は、空気熱交換器２１に、熱交換用の大気を送風するための送風機である。
【００４８】
内部熱交換器１９は、水熱交換器１８によって水に与熱して温度の下がった高圧の熱媒（主減圧弁２０を通過する前の熱媒）と、主減圧弁２０で減圧された後、空気熱交換器２１で大気と熱交換し吸熱された低圧の熱媒との熱交換を行うための熱交換器である。内部熱交換器１９は、水熱交換器１８から流出する高圧の熱媒の残熱を空気熱交換器２１から流出する低圧・低温の熱媒に与熱することによって熱効率を高めるために設けられている。
【００４９】
圧縮機２３は、内部熱交換器１９を通過した低圧の熱媒を圧縮して高温・高圧化する。圧力スイッチ２４は、万一循環ポンプ１０が故障したような場合、熱媒循環路２５が高圧になり危険なので、設定値を超えると圧縮機２３を停止させるために設けられたスイッチである。
【００５０】
入水温度センサ２７は、給熱側水循環路２６上の水熱交換器１８の入水側管継手３３側に設けられており、入水側管継手３３から給熱側水循環路２６に流入する水の温度を検出する温度センサである。出水温度センサ２８は、給熱側水循環路２６上の水熱交換器１８の出水側管継手３４側に設けられており、給熱側水循環路２６から出水側管継手３４に流出する水の温度を検出する温度センサである。
【００５１】
空気熱交温度センサ２９は、空気熱交換器２１の温度を検出するための温度センサである。吸入温度センサ３０は、熱媒循環路２５上の圧縮機２３の吸収側に設けられており、圧縮機２３に吸入される熱媒の温度を検出するための温度センサである。吐出管温度センサ３１は、熱媒循環路２５上の圧縮機２３の吐出側に設けられており、圧縮機２３から吐出される熱媒の温度を検出するための温度センサである。外気温度センサ３２は、熱源ユニット３が設置されている場所の外気の温度を検出するための温度センサである。三方弁１３は、起動時の出水温度センサ２８が検出する温度が冷たいときタンク６内の攪拌を防ぐためタンク６下部へ戻すための弁である。
【００５２】
以上のように構成された貯湯式給湯器１において、貯湯タンク６内の水を沸きあげる場合、まず循環ポンプ１０を起動し、往き側水循環路９から戻り側水循環路１２に向けて循環水回路に貯湯タンク６内の水を循環させる。また、主減圧弁２０を絞った状態で圧縮機２３を起動し、熱媒循環路２５内に熱媒を循環させる。これにより、水熱交換器１８が熱媒によって加熱され、給熱側水循環路２６を通過する水が沸きあげられ、貯湯タンク６内に温水が蓄えられる。
【００５３】
次に、図１の貯湯式給湯器１における制御装置の構成について説明する。図２は、実施例１に係る制御装置を表すブロック図である。
【００５４】
図２において、タンクユニット２、熱源ユニット３、循環ポンプ１０、三方弁１３、給水温度センサ１６、残湯センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、主減圧弁２０、ファン２２、圧縮機２３、圧力スイッチ２４、入水温度センサ２７、出水温度センサ２８、空気熱交温度センサ２９、吸入温度センサ３０、吐出管温度センサ３１、及び外気温度センサ３２は、図１の同符号を付した構成部分に対応している。
【００５５】
タンクユニット２には、タンクユニット側制御装置４０と通信インタフェース４１とが内蔵されており、熱源ユニット３には、熱源ユニット側制御装置４２と通信インタフェース４３とが内蔵されている。タンクユニット側制御装置４０と熱源ユニット側制御装置４２とは、通信インタフェース４１，４３を介して接続されており、互いに信号の更新が可能である。また、熱源ユニット側制御装置４２は、その一機能構成として誤配管判定手段４４を備えている。また、熱源ユニット３には、機器の状態や警報などを出力する出力装置４５と、機器の操作指示を入力する入力装置４６とを備えている。
【００５６】
以上のように構成された本実施例の貯湯式給湯器１について、以下その誤配管検出動作について説明する。図３は、実施例の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。
【００５７】
まず、ステップＳ１において、熱源ユニット側制御装置４２は、入力装置４６から圧縮機２３の運転開始の指示が入力されたか否かを判定し、運転開始の指示が入力されていない場合には待機し、入力された場合には次のステップＳ２に進む。
【００５８】
ステップＳ２において、誤配管判定手段４４は、入水温度センサ２７から入力される温度検出信号を参照し、圧縮機２３の運転開始直後の時刻０に於ける水熱交換器１８の入水温度Ｔ（ｔ０）を検出し記憶する。
【００５９】
次に、ステップＳ３において、熱源ユニット側制御装置４２は、通信インタフェース４３を介してタンクユニット２に運転開始指示を出力する。タンクユニット２内のタンクユニット側制御装置４０は、運転開始指示を受信すると、循環ポンプ１０を起動して、循環水管回路に貯湯タンク６内の水を循環させる。また、熱源ユニット側制御装置４２は、圧縮機２３を起動し、熱媒循環路２５内に熱媒を循環させる。これにより、水熱交換器１８の加熱が開始される。
【００６０】
次に、ステップＳ４において、誤配管判定手段４４は、熱源ユニット側制御装置４２に内蔵されたタイマー（図示せず）を起動して、運転開始からの時間ｔの計時を開始する。
【００６１】
次に、ステップＳ５において、誤配管判定手段４４は、タイマーにより計時される時間ｔが所定の時間ｔ１に達したか否かを判定する。そして、時間ｔがｔ１に達するまで待機する。時間ｔがｔ１に達したときは、次のステップＳ６に進む。
【００６２】
次に、ステップＳ６において、誤配管判定手段４４は、再び入水温度センサ２７から入力される温度検出信号を参照し、時刻ｔ１に於ける水熱交換器１８の入水温度Ｔ（ｔ１）を検出し記憶する。また、給水温度センサ１６から入力される温度検出信号を参照し、時刻ｔ１に於ける給水温度Ｔ０（ｔ１）を検出し記憶する。
【００６３】
次に、ステップＳ７において、誤配管判定手段４４は、Ｔ（ｔ１）＞Ｔ（ｔ０）且つＴ（ｔ１）＞Ｔ０（ｔ１）か否かを判定し、Ｔ（ｔ１）＞Ｔ（ｔ０）且つＴ（ｔ１）＞Ｔ０（ｔ１）の場合には次のステップＳ８に進み、そうでない場合は動作を終了する。
【００６４】
Ｔ（ｔ１）＞Ｔ（ｔ０）且つＴ（ｔ１）＞Ｔ０（ｔ１）の場合、ステップＳ８において、誤配管判定手段４４は、接続管４，５の接続が誤りであると判定し、出力装置４５に誤配管信号を出力する。出力装置４５は、誤配管信号が入力されると、作業者に誤配管である警告を報知する。尚、出力装置４５の報知方法は、警報ブザーを鳴らしたり、ディスプレイ上に警告を表示したり、警告ランプを点灯させたりする方法などを採ることができる。
【００６５】
以上のような誤配管検出動作について、最後に、圧縮機２３の起動後の温度変化を参照しながらその内容についてより詳細に説明する。
【００６６】
まず、通常運転を停止した直後に圧縮機２３の運転を再開した場合、圧縮機２３の起動後の入水温度センサ２７により検出される水温Ｔ（ｔ）の変化は図４のようになる。接続管４，５が正常に配管されている場合、接続管４内の水温は貯湯タンク６の下部の水温と等しいので、圧縮機２３の起動後も検出水温Ｔ（ｔ）の変化は殆どない（図４のグラフＡ）。一方、接続管４，５が誤配管されている場合、水熱交換器１８内の水温は、やや高い値をとる。従って、Ｔ（ｔ）はやや高い温度を推移した後、膨張弁２０の働きに合わせて、速やかに一定温度まで上昇する。従って、Ｔ（ｔ１）＞Ｔ（ｔ０）の場合は誤配管であると判定すれば、誤配管の検出が可能である。
【００６７】
しかしながら、通常の配管工事では、圧縮機２３の起動前は水熱交換器１８は加熱されておらず冷えきった状態にある。また、接続管４，５は、外気温や日光の照射状況などによって様々な温度状態をとり得る。このような状態を「サスペンド状態」とよぶ。
【００６８】
サスペンド状態から圧縮機２３を起動する場合（以下「サスペンド復帰」と呼ぶ。）、接続管４，５の初期温度によって、検出水温Ｔ（ｔ）は異なるプロファイルとなる。
【００６９】
図５は、接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温とほぼ等しい場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。接続管４，５が正常に配管されている場合は、図４と同様に、検出水温Ｔ（ｔ）は殆ど変化しない。一方、接続管４，５が誤配管されている場合、圧縮機２３の起動直後は、水熱交換器１８は冷えているため、Ｔ（ｔ）はある一定時間低い温度を推移した後、膨張弁２０の働きに合わせて、速やかに一定温度まで上昇する。
【００７０】
図６は、接続管４，５が日光によって加熱され、接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温よりも高い場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。接続管４，５が加熱された影響により、初期の検出水温Ｔ（ｔ０）は貯湯タンク６の下部の水温よりも高い。接続管４，５が正常に配管されている場合、循環ポンプ１０が起動すると、最初は接続管４内に貯溜していた温められた水が流入してくるため、検出水温Ｔ（ｔ）が一時的に上昇する。その後、接続管４は貯湯タンク６の下部から送水される低温の水に与熱することによって徐々に冷却されていく。従って、検出水温Ｔ（ｔ）は貯湯タンク６の下部の水温に向かって下降する緩やかな下降曲線となる。一方、接続管４，５が誤配管されている場合には、循環ポンプ１０が起動すると、入水温度センサ２７の部分には、最初は水熱交換器１８内に貯溜していた水が流入する。水熱交換器１８は初期状態では冷えきっているため、水熱交換器１８内に貯溜していた水の水温は低い。従って、最初、検出水温Ｔ（ｔ）は一時的に下降する。その後、水熱交換器１８は熱媒によって徐々に加熱される。そのため、検出水温Ｔ（ｔ）は上昇に転じ、膨張弁２０の働きに合わせて、速やかに一定温度まで上昇する。
【００７１】
図７は、接続管４，５が外気により冷却され、接続管４，５の初期温度が貯湯タンク６の下部の水温よりも低い場合のサスペンド復帰における検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。この場合、接続管４，５が冷却されている影響により、初期の検出水温Ｔ（ｔ０）は貯湯タンク６の下部の水温よりも低い。接続管４，５が正常に配管されている場合は、循環ポンプ１０が起動すると、最初は接続管４内に貯溜していた冷たい水が流入して続いて貯湯タンク６内の水が流入してくるため、接続管４は循環水により温められる。そのため、検出水温Ｔ（ｔ）は、貯湯タンク６の下部の水温に向かって徐々に上昇する。一方、接続管４，５が誤配管されている場合は、Ｔ（ｔ）は低い温度から緩やかに上昇し、膨張弁２０の働きに合わせて、速やかに一定温度まで上昇する。
【００７２】
図８は、除霜運転からの復帰後の検出水温Ｔ（ｔ）の変化を表す図である。ここで、「除霜運転」とは、外気温が低い場合に空気熱交換器２１に付着した霜（氷）を除去するために空気熱交換器２１を加熱する運転をいう。除霜運転においては、圧縮機２３を駆動させた状態で主減圧弁２０を開き、主減圧弁２０における熱媒の減圧量を小さくする。これにより、主減圧弁２０における熱媒の温度降下は小さくなり、空気熱交換器２１には暖かい冷媒が流通し、空気熱交換器２１の除霜が行われる。この際、循環ポンプ１０は停止されている。除霜運転から通常運転への復帰直後においては、水熱交換器１８の温度はあまり高くなく、水熱交換器１８内の熱媒の温度も中程度である。また、接続管４内の水の温度は外気によって冷やされているため、貯湯タンク６の下部の水温よりも低い。従って、接続管４，５が正常に配管されている場合、循環ポンプ１０の起動直後は接続管４内の水の流入により検出水温Ｔ（ｔ）が一時的に低下し、その後徐々に貯湯タンク６の下部の水温に近づく。一方、接続管４，５が誤配管されている場合には、水熱交換器１８内の中温の水が流れ込むため、循環ポンプ１０起動直後より一定時間はＴ（ｔ）は中温となり、その後膨張弁２０の働きに合わせて、速やかに一定温度まで上昇する。
【００７３】
以上のような検出水温Ｔ（ｔ）の異なるプロファイルにおいて誤配管を正確に検出するため、誤配管判定手段４４は、圧縮機２３が起動したときの時刻ｔ０における検出水温Ｔ（ｔ０）と、圧縮機２３が起動してから所定の時間ｔ１が経過したときの検出水温Ｔ（ｔ１）及び給水温度Ｔ０（ｔ１）とを検出し（図４〜図８参照）、Ｔ（ｔ０）＜Ｔ（ｔ１）であり、且つＴ（ｔ１）＞Ｔ０（ｔ１）のときは、誤配管と判定し、そうでない場合には正常配管であると判定する。これにより、図４〜図８に示したような様々の状況においても正確な誤配管の判定を行うことが可能となる。
【００７４】
尚、２回目の温度検出を行う時刻ｔ１については、熱源ユニット３のヒートポンプ効率もしくは膨張弁２０の制御タイミング等に依存するため一意的に特定はできないため、実験によって適宜設定されるが、誤接続判定の信頼性を高める観点からは、図４〜図８に示したように、圧縮機２３を起動してから目標出湯温度の７０から８０％程度に達するまでの時間に設定しておくのが好ましい。
【００７５】
尚、本実施例において、検出水温Ｔ（ｔ）が図７のようなプロファイルを採ったときに正常配管と誤配管の判定をより確実に行うために、上記ステップＳ７において、検出温度Ｔ（ｔ１）から検出温度Ｔ（ｔ０）を引いた差分が所定の閾値ΔＴｅｒｒ（＞０）よりも大きく且つ前記温度Ｔ（ｔ１）が前記温度Ｔ０（ｔ０）よりも大きいときに誤配管信号を出力するようにしてもよい。ここで、所定の閾値ΔＴｅｒｒは、正常配管の場合に検出温度Ｔ（ｔ０）が変動する幅よりも大きな値とする。これにより、誤配管判定手段４４が、正常配管の場合に誤って「誤配管」であると判定することをより確実に防止することができる。
【００７６】
また、本実施例において、最も簡単な例として、誤配管判定手段４４は１つの時刻ｔ１の検出温度Ｔ（ｔ１）のみを用いて誤配管の判定を行う例を示したが、時刻ｔ１以外の複数の時刻ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｎ（＞ｔ１）を用いて誤配管判定を行うようにすることもできる。この場合、Ｔ（ｔ１）＞Ｔ（ｔ０）∨Ｔ（ｔ２）＞Ｔ（ｔ０）∨・・・∨Ｔ（ｔｎ）＞Ｔ（ｔ０）のときに誤配管と判定するようにすればよい。これによって、より確実な誤配管の検出を行うことができる。
【実施例２】
【００７７】
図９は、本発明の実施例２の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。本実施例では、図３のフローチャートのステップＳ６とステップＳ７との間に新たにステップＳ６Ａを追加した点が異なり、その他は実施例１と同様である。
【００７８】
ステップＳ６Ａにおいては、誤配管判定手段４４は、時刻ｔ０に検出された検出温度Ｔ（ｔ０）と時刻ｔ１に検出された検出温度Ｔ（ｔ１）とを比較し、Ｔ（ｔ１）＜Ｔ（ｔ０）の場合にはその後のステップは実行せずに終了する。これにより、検出温度Ｔ（ｔ１）が検出温度Ｔ（ｔ０）よりも小さいときには誤配管信号を出力しないこととなり、より確実に判定誤りを減らすことができる。
【実施例３】
【００７９】
図１０は、本発明の実施例３の貯湯式給湯器１における誤配管検出動作を表すフローチャートである。本実施例では、図９のフローチャートのステップＳ４とステップＳ５との間に新たにステップＳ４Ａ，Ｓ４Ｂを追加した点及びステップＳ６Ａの代わりにステップＳ６Ｂを挿入した点が異なり、その他は実施例２と同様である。
【００８０】
ステップＳ４Ａにおいては、誤配管判定手段４４は、タイマーにより計時される時間ｔが所定の時間ｔ０’に達したか否かを判定する。そして、時間ｔがｔ０’に達するまで待機する。時間ｔがｔ０’に達したときは、次のステップＳ４Ｂに進む。
【００８１】
ステップＳ４Ｂにおいては、誤配管判定手段４４は、入水温度センサ２７から入力される温度検出信号を参照し、時刻ｔ０’に於ける水熱交換器１８の入水温度Ｔ（ｔ０’）を検出し記憶する。
【００８２】
ここで、時刻ｔ０’は、図６に示したように、圧縮機２３及び循環ポンプ１０が運転を開始した直後に接続管４内の水又は水熱交換器１８内の水が入水温度センサ２７の位置に達する時間に設定される。
【００８３】
そして、ステップＳ６Ｂにおいては、誤配管判定手段４４は、時刻ｔ０，ｔ０’に検出された検出温度Ｔ（ｔ０），Ｔ（ｔ０’）と時刻ｔ１に検出された検出温度Ｔ（ｔ１）とを比較し、Ｔ（ｔ１）＜Ｔ（ｔ０）又はＴ（ｔ１）＜Ｔ（ｔ０’）の場合にはその後のステップは実行せずに終了する。これにより、検出温度Ｔ（ｔ１）が検出温度Ｔ（ｔ０）又はＴ（ｔ０’）よりも小さいときには誤配管信号を出力しないこととなり、図６のように、接続管４が日照などによって加熱され、正常配管の場合において循環ポンプ１０の起動直後に一時的に検出温度Ｔ（ｔ１）が上昇するような場合であっても、より確実に判定誤りを減らすことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  貯湯式給湯器
２  タンクユニット
３  熱源ユニット
４，５  接続管
６  貯湯タンク
７  給水管
８  出湯管
９  往き側水循環路
１０  循環ポンプ
１１  往き側継手
１２  戻り側水循環路
１３  三方弁
１４  戻り側継手
１５  バイパス管
１６  給水温度センサ
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ  残湯センサ
１８  水熱交換器
１９  内部熱交換器
２０  主減圧弁
２１  空気熱交換器
２２  ファン
２３  圧縮機
２４  圧力スイッチ
２５  熱媒循環路
２６  給熱側水循環路
２７  入水温度センサ
２８  出水温度センサ
２９  空気熱交温度センサ
３０  吸入温度センサ
３１  吐出管温度センサ
３２  外気温度センサ
３３  入水側管継手
３４  出水側管継手
４０  タンクユニット側制御装置
４１  通信インタフェース
４２  熱源ユニット側制御装置
４３  通信インタフェース
４４  誤配管判定手段
４５  出力装置
４６  入力装置
【図１】
2012032053.tif 000003
【図２】
2012032053.tif 000004
【図３】
2012032053.tif 000005
【図４】
2012032053.tif 000006
【図５】
2012032053.tif 000007
【図６】
2012032053.tif 000008
【図７】
2012032053.tif 000009
【図８】
2012032053.tif 000010
【図９】
2012032053.tif 000011
【図１０】
2012032053.tif 000012
【図１１】
2012032053.tif 000013