(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源にて加熱した温湯を貯湯する貯湯タンク（３）を備えた給湯装置において、上記加熱源は、圧縮機（２５）と水熱交換器（２６）と減圧機構（２７）と空気熱交換器（２８）とを順に接続して構成される冷媒回路を備えると共に、上記空気熱交換器（２８）の温度を検出する空気熱交換器温度検出手段（５１）と、外気温度を検出する外気温度検出手段（５３）と、これら各温度検出手段（５１）（５３）の出力値に基づいて各種運転制御を行う制御手段（５６）とを備え、上記制御手段（５６）は、上記空気熱交換器温度検出手段（５１）又は外気温度検出手段（５３）のいずれか一方に異常が生じたときには、正常な他方の温度検出手段（５３）（５１）の出力値から、異常が生じた温度検出手段（５１）（５３）の出力値を推定するように構成して成り、上記空気熱交換器温度検出手段（５１）に異常が生じた場合、上記空気熱交換器温度の推定値を、圧縮機（２５）が運転中のときは外気温度よりも低く設定する一方、圧縮機（２５）が停止中のときは外気温度を推定値として代用し、また、上記外気温度検出手段（５３）に異常が生じた場合、上記外気温度の推定値を、圧縮機（２５）が運転中のときは空気熱交換器温度よりも高く設定する一方、圧縮機（２５）が停止中のときは空気熱交換器温度を推定値として代用することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
貯湯タンク（３）と、この貯湯タンク（３）に連結される循環路（１２）と、この循環路（１２）に介設される熱交換路（１４）とを備え、上記熱交換路（１２）を加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク（３）から循環路（１２）に流出した低温水を沸き上げて、上記貯湯タンク（３）に返流ように構成し、上記貯湯タンク（３）への給水温度を検出する給水温度検出手段（１９）と、上記熱交換路（１４）よりも上流側の温度を検出する入水温度検出手段（２０）と、これら各温度検出手段（１９）（２０）からの出力値に基づいて各種運転制御を行う制御手段（５６）とを備えて成り、上記制御手段（５６）は、上記給水温度検出手段（１９）又は入水温度検出手段（２０）のいずれか一方に異常が生じたときには、正常な他方の温度検出手段（２０）（１９）の出力値を、異常が生じた温度検出手段（１９）（２０）の出力値として代用するように構成したことを特徴とする請求項１の給湯装置。
【請求項３】
上記温度検出手段に異常が生じたことを表示する表示手段（５７）を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２の給湯装置。
【請求項４】
上記空気熱交換器温度検出手段（５１）と、外気温度検出手段（５３）と、上記給水温度検出手段（１９）と、入水温度検出手段（２０）とのうち二つ以上の温度検出手段に異常が生じたときには、運転を停止するように構成していることを特徴とする請求項２又は請求項３の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の温度検出手段を有する給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給湯装置は、一般に、貯湯タンクを有するタンクユニットと、冷媒回路を有する熱源ユニットとを備える。また、冷媒回路は、圧縮機と水熱交換器と膨張弁と蒸発器とを順に接続して構成される。そして、タンクユニットは、上記貯湯タンクと循環路とを備え、この循環路には、水循環用ポンプと熱交換路とが介設されている。この場合、熱交換路は水熱交換器にて構成される。また上記各ユニット内には、温度を検出するためのサーミスタが複数箇所に設けられており、これら各サーミスタからの出力値に基づいて、各種運転制御が行われるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各サーミスタのうち、低圧、低温側に設置されるサーミスタは、内部への水の浸入や経年劣化等によって、ある程度の頻度で故障することが知られている。この故障が起こる頻度を減少させるには、上記各サーミスタのグレードを上げればよいのであるが、そうするとコストアップを招くことになるという問題が生じている。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、サーミスタの故障時においても、ユーザへの迷惑度を最小限に抑えつつ、運転を継続させることが可能な給湯装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の給湯装置は、加熱源にて加熱した温湯を貯湯する貯湯タンク３を備えた給湯装置において、上記加熱源は、圧縮機２５と水熱交換器２６と減圧機構２７と空気熱交換器２８とを順に接続して構成される冷媒回路を備えると共に、上記空気熱交換器２８の温度を検出する空気熱交換器温度検出手段５１と、外気温度を検出する外気温度検出手段５３と、これら各温度検出手段の出力値に基づいて各種運転制御を行う制御手段５６とを備え、上記制御手段５６は、上記空気熱交換器温度検出手段５１又は外気温度検出手段５３のいずれか一方に異常が生じたときには、正常な他方の温度検出手段５３、５１の出力値から、異常が生じた温度検出手段５１、５３の出力値を推定するように構成しして成り、上記空気熱交換器温度検出手段５１に異常が生じた場合、上記空気熱交換器温度の推定値を、圧縮機２５が運転中のときは外気温度よりも低く設定する一方、圧縮機２５が停止中のときは外気温度を推定値として代用し、また、上記外気温度検出手段５３に異常が生じた場合、上記外気温度の推定値を、圧縮機２５が運転中のときは空気熱交換器温度よりも高く設定する一方、圧縮機２５が停止中のときは空気熱交換器温度を推定値として代用することを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の給湯装置では、上記空気熱交換器温度検出手段５１又は外気温度検出手段５３のいずれか一方に異常が生じたとしても、正常な他方の温度検出手段５３、５１の出力値から、異常が生じた温度検出手段５１、５３の出力値を推定して、運転を継続することができるようになっている。これによって上記温度検出手段の修理がなされるまでの間におけるユーザへの迷惑度を最小限に抑制することができる。またこれによれば、低コストで実施可能である。
【０００９】
上記給湯装置では、上記空気熱交換器温度と外気温度とは、圧縮機２５の停止中は略同じ温度になると考えられるが、圧縮機２５の運転中は、空気熱交換器温度の方が外気温度よりも低くなると考えられる。従って、圧縮機２５が運転中か停止中かによって、上記推定値を切換えるように構成したことによって、より実際の出力値に近い推定値を用いて運転制御を行うことが可能となる。またこれによって、ユーザへの迷惑度をより最小限に抑制することができる。
【００１０】
また請求項２の給湯装置は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、上記熱交換路１２を加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げて、上記貯湯タンク３に返流ように構成し、上記貯湯タンク３への給水温度を検出する給水温度検出手段１９と、上記熱交換路１４よりも上流側の温度を検出する入水温度検出手段２０と、これら各温度検出手段１９、２０からの出力値に基づいて各種運転制御を行う制御手段５６とを備えて成り、上記制御手段５６は、上記給水温度検出手段１９又は入水温度検出手段２０のいずれか一方に異常が生じたときには、正常な他方の温度検出手段２０、１９の出力値を、異常が生じた温度検出手段１９、２０の出力値として代用するように構成したことを特徴としている。
【００１１】
上記請求項２の給湯装置では、上記給水温度検出手段１９又は入水温度検出手段２０のいずれか一方に異常が生じたとしても、正常な他方の温度検出手段２０、１９の出力値を、異常が生じた温度検出手段１９、２０の出力値として代用することによって、運転を継続することができるようになっている。これによって上記温度検出手段の修理がなされるまでの間におけるユーザへの迷惑度を最小限に抑制することができる。またこれによれば、低コストで実施可能である。
【００１２】
さらに請求項３の給湯装置は、上記温度検出手段に異常が生じたことを表示する表示手段５７を設けたことを特徴としている。
【００１３】
上記請求項３の給湯装置では、異常を表示する表示手段５７を設けることによって、ユーザに温度検出手段に異常が生じていることを知らせながら運転を継続することができる。これによって、ユーザに機器が非効率な運転を行っていることを知らせて修理を促すことができる。
【００１４】
また請求項４の給湯装置は、上記空気熱交換器温度検出手段５１と、外気温度検出手段５３と、上記給水温度検出手段１９と、入水温度検出手段２０とのうち、二つ以上の温度検出手段に異常が生じたときには、運転を停止するように構成していることを特徴としている。
【００１５】
上記請求項４の給湯装置では、二つ以上の温度検出手段に異常が生じたときには運転を停止し、異常な状態のまま運転を継続させないようにしたことによって、安全性を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの実施の形態における給湯装置を示す簡略図で、上記給湯装置はタンクユニット１と、このタンクユニット１の水（温湯）を加熱するための熱源ユニット２とから構成されている。すなわち上記給湯装置は、貯湯タンク３と、この貯湯タンクに連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４を加熱源にて加熱することによって、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げて、上記貯湯タンク３に返流する運転が可能であり、このようにして貯湯タンク３内に貯留された温湯が図示しない浴槽等に供給されるようになっている。
【００１７】
そこで、まず上記タンクユニット１について説明すると、上記タンクユニット１の貯湯タンク３には、その底壁に給水口５が設けられると共に、その上壁に出湯口６が設けられている。上記給水口５には給水用流路８が接続されており、この給水用流路８を流通した市水が給水口５から貯湯タンク３内に供給される一方、出湯口６からは高温の温湯が出湯されるようになっている。また、上記貯湯タンク３には、その底壁に取水口１０が開設されると共に、側壁（周壁）の上部に湯入口１１が開設され、取水口１０と湯入口１１とが循環路１２にて連結されている。そして、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とが介設されている。
【００１８】
また上記貯湯タンク３には、上下方向に所定ピッチで配置された残湯量を検出するための残湯サーミスタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと、給水口５近傍に配置された給水温度を検出するための給水サーミスタ（給水温度検出手段）１９とが設けられている。さらに上記循環路１２には、熱交換路１４の上流側に入水サーミスタ（入水温度検出手段）２０が設けられると共に、熱交換路１４の下流側に出湯サーミスタ２１が設けられている。
【００１９】
次に、上記熱源ユニット２について説明する。上記熱源ユニット２は冷媒回路Ｒを備え、この冷媒回路Ｒは、圧縮機２５と、熱交換路１４を構成する水熱交換器２６と、電動膨張弁（減圧機構）２７と、空気熱交換器２８とを順に冷媒通路２９、３０、３１、３３で接続して構成される。すなわち、圧縮機２５と水熱交換器２６とは吐出管（冷媒通路）２９にて接続され、上記吐出管２９には、吐出管温度を検出するための吐出管サーミスタ５４が設けられている。また上記水熱交換器２６と電動膨張弁２７とは冷媒通路３０にて接続されている。さらに上記電動膨張弁２７と空気熱交換器２８とは冷媒通路３１にて接続され、この冷媒通路３１に後述する冷媒調整器４３が介設される一方、上記空気熱交換器２８には、この空気熱交換器２８の能力を調整するためのファン３４と、空気熱交換器温度を検出するための空気熱交サーミスタ（空気熱交換器温度検出手段）５１とが設けられている。また上記空気熱交換器２８と圧縮機２５とは吸入管（冷媒通路）３３にて接続され、この冷媒通路３３には、吸入管温度を検出するための吸入管サーミスタ５２と、アキュームレータ３２とが介設されている。この他、上記給湯装置には外気温度を検出するための外気サーミスタ５３や、図示しない電装品の放熱フィンの温度を検出するためのフィンサーミスタ５５も設けられている。ここで、この実施形態においては、上記冷媒に、例えば超臨界で使用する炭酸ガス（ＣＯ2）を使用した。また上記水熱交換器２６は、圧縮機２５にて圧縮された高温・高圧の超臨界冷媒を冷却する機能を有するものである。
【００２０】
上記冷媒回路Ｒ中の高圧側に設けられた冷媒調整器４３について説明する。上記冷媒調整器４３は、電動膨張弁２７と空気熱交換器２８とを結ぶ冷媒通路３１内に介設され、上記水熱交換器２６の上流側から分岐して冷媒調整器４３に接続される第1通路４５と、この冷媒調整器４３から導出されて第1通路４５の分岐部よりも下流側において水熱交換器２６に合流する第２通路４６とを備えるバイパス回路４２が設けられている。また上記第２通路４６、すなわち冷媒調整器４３の出口側には流量調整用の調整弁４４が介設されており、さらに上記冷媒調整器４３には、冷媒調整器４３の温度を検出するための冷媒調整器サーミスタ５０が設けられている。
【００２１】
また、上記冷媒調整器４３内には、上記冷媒通路３１の一部を構成する通路４７が配設されており、バイパス回路４２を介してこの冷媒調整器４３内に入った高圧冷媒と、この通路４７を流れる低圧冷媒との間で熱交換が行われるようになっている。すなわちここでは、上記調整弁４４の開度を調整することによって、上記冷媒調整器４３内を通過する冷媒流量を調整すると共に、上記通路４７を流れる低圧冷媒にて冷媒調整器４３内の冷媒温度をある目標冷媒調整器温度に近づけるようにしている。そして、このように要求された冷媒温度を保持するように制御することによって、冷媒調整器４３内を適切な冷媒収容量とし、回路内の冷媒循環量を最適な量とするようにしている。
【００２２】
ところで図２に示すように、上記給湯装置の制御部は複数の温度検出手段、すなわち給水温度検出手段１９、入水温度検出手段２０、出湯温度検出手段２１、冷媒調整器温度検出手段５０、空気熱交換器温度検出手段５１、吸入管温度検出手段５２、外気温度検出手段５３、吐出管温度検出手段５４、フィン温度検出手段５５と、上記各検出手段１９、２０、２１、５０、５１、５２、５３、５４からのデータ（数値）が入力される制御手段５６とを備えて成り、この制御手段５６に入力されたデータに基づいて圧縮機２５やポンプ１３、及び後述する異常信号を表示するための表示手段５７等を作動させるように構成している。そして、この実施形態における上記各温度検出手段は、例えば、サーミスタにてそれぞれ構成されている。また上記制御手段５６は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。
【００２３】
上記のように構成された給湯装置における湯沸し運転について説明する。すなわち、上記圧縮機２５を駆動させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動（作動）させると、貯湯タンク３の底部に設けた取水口１０から貯溜水（低温水）が流出し、これが循環路１２の熱交換路１４を流通する。このとき上記低温水は水熱交換器２６によって加熱され（沸上げられ）、湯入口１１から貯湯タンク３の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３に高温の温湯を貯湯するように構成されている。
【００２４】
次に、上記給湯装置に設置された各種サーミスタに何等かの異常が発生した場合における具体的な制御方法について説明する。ここで、上記各サーミスタに異常が生じているか否かを検出する方法としては、例えば、各サーミスタが正常に動作していると考えられる温度範囲を上記制御手段５６に予め記憶させておき、この温度範囲内に、検出された各サーミスタからの出力値が入っているか否かを調べることによって、サーミスタの異常を検出することができる。すなわち検出された出力値が、上記温度範囲よりも大きな値のときや、小さな値のときは、短絡又は開放しているとして、上記サーミスタは異常であると判断する。また逆に、出力値が上記基準範囲内にあるときは、上記サーミスタは正常であると判断する。
【００２５】
図１に示す冷媒回路Ｒ中の空気熱交サーミスタ５１に異常が発生した場合について述べる。すなわち上記空気熱交サーミスタ５１は、主に凍結を防止するための除霜運転の突入判定等を行う際に必要とされるが、この空気熱交サーミスタ５１が故障した場合は、上記外気サーミスタ５３で検出される外気温度を用いて、上記空気熱交換器２８の温度を推定するようにしている。このとき、上記空気熱交換器温度と、外気温度とは、圧縮機２５が運転中か否かによってその相関関係が異なる。すなわち、上記圧縮機２５の運転中においては、上記空気熱交換器２８の温度は外気温度よりも低くなっていると考えられる。これより求める空気熱交換器温度の推定値は、外気温度からある固定値α（例えば、α＝６℃）を減算した値を代用値として使用する。これに対して上記圧縮機２５の停止中においては、上記空気熱交換器温度と外気温度とは略同じ値を示すと考えられる。これより求める空気熱交換器温度の推定値は、検出された外気温度の値をそのまま代用値として使用する。そしてこのような制御を行うことによって、空気熱交サーミスタ５１の故障時においても、運転を継続して行うことが可能となる。なおこの実施形態においては、上記サーミスタの異常の際には、リモコンに設けられた表示器等の表示手段２７に、異常信号を表示させるように構成している。
【００２６】
また、上記除霜突入判定や、圧縮機２５の運転周波数切換制御等を行う際に必要とされる外気サーミスタ５３が故障した場合は、上記空気熱交サーミスタ５１で検出される空気熱交換器温度を用いて、上記外気温度を推定するようにしている。このとき、上記したように圧縮機２５の運転中においては、上記空気熱交換器２８の温度は外気温度よりも低くなっている、すなわち上記外気温度は空気熱交換器温度よりも高くなっていると考えられる。これより求める外気温度の推定値は、空気熱交換器温度にある固定値α（例えば、α＝６℃）を加算した値を代用値として使用する。これに対して上記圧縮機２５の停止中においては、上記空気熱交換器温度と外気温度とは略同じ値を示すと考えられる。これより求める外気温度の推定値は、検出された空気熱交換器温度の値をそのまま代用値として使用する。なお、この場合においても、上記サーミスタの異常の際には、リモコンに異常信号を表示させるように構成している。
【００２７】
次に、上記入水サーミスタ２０又は給水サーミスタ１９のいずれか一方に異常が発生した場合について述べる。まず、上記圧縮機２５の運転周波数切換制御や、沸き上げ判定等を行う際に必要とされる入水サーミスタ２０が故障した場合は、上記給水サーミスタ１９で検出される給水温度を用いて、上記入水温度を推定するようにしている。すなわちこの場合は、上記圧縮機２５の運転／停止に関わらず、上記入水温度と給水温度とは略同じ値を示すと考えられる。これより求める入水温度の推定値は、検出された給水温度の値をそのまま代用値として使用する。また逆に、季節判定等を行う際に必要とされる給水サーミスタ１９が故障した場合は、上記入水サーミスタ２０で検出される入水温度を用いて、上記給水温度を推定するようにしている。すなわち上記したように、上記入水温度と給水温度とは略同じ値を示すため、求める入水温度の推定値は、検出された給水温度の値をそのまま代用値として使用する。なおこの場合においても、上記各サーミスタ異常の際には、リモコンに異常信号を表示させるように構成している。
【００２８】
ここで、上記した空気熱交サーミスタ５１、外気サーミスタ５３、給水サーミスタ１９、入水サーミスタ２０のうち、２つ以上のサーミスタに何らかの異常が生じた場合は、運転を継続させずに、直ちに運転を停止するように構成している。
【００２９】
以上のように、この実施形態においては、給湯装置に設けられた複数のサーミスタのうち、上記した空気熱交サーミスタ５１と外気サーミスタ５３、あるいは給水サーミスタ１９と入水サーミスタ２０のどちらか一方が故障した場合は、他方のサーミスタの出力値から故障した一方のサーミスタの出力値を推定して、運転を継続させるように構成している。そしてこのように、多少非効率となっても、運転可能な状態であれば、運転を継続させるように制御したことによって、サーミスタのグレードを上げる必要なく、低コストで、湯が使用できないというようなユーザへの迷惑度を最小限に抑えることが可能となる。また上記空気熱交サーミスタ５１と外気サーミスタ５３との制御については、圧縮機が運転中か停止中かによって、上記推定値を切換えるように構成しているため、より実際の出力値に近い推定値を用いて運転制御を行うことが可能となる。またこの際、リモコン等に異常信号を表示させて、ユーザにサーミスタの異常を知らせることで、機器が非効率な運転を行っていることを認識させて修理を促すことができる。
【００３０】
また、上記以外のサーミスタに異常が生じた場合についても説明すると、水熱交換器保護制御や目標出湯温度制御等を行う際に必要とされる出湯サーミスタ２１、又は圧縮機２５の保護制御や目標吐出管温度制御等を行う際に必要とされる吐出管サーミスタ５４、又は電装品保護制御等を行う際に必要とされるフィンサーミスタ５５のうち、いずれか一つのサーミスタに異常が生じた場合は、直ちに運転を停止するように制御される。また、上記冷媒調整器温度制御を行う際に必要とされる冷媒調整器サーミスタ５０と吸入管サーミスタ５２のいずれか一方が故障した場合は、上記バイパス流量調整弁４４の開度を固定開度に設定した状態で、冷媒調整器温度制御を停止するように制御される。
【００３１】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、リモコンに異常信号を表示するように構成したが、これに限定するものではなく、ユーザが確認できる場所似表示手段５７が設けられていればよい。さらに上記冷媒回路の冷媒としては、炭酸ガスを用いるのが好ましいが、この他、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）や、クロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒であっても、またオゾン層の破壊、環境汚染等の問題から、１,１,１,２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）のような代替冷媒であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記請求項１の給湯装置によれば、上記温度検出手段の修理がなされるまでの間におけるユーザへの迷惑度を最小限に抑制することができる。またこれによれば、低コストで実施可能である。
【００３３】
また、上記給湯装置によれば、圧縮機が運転中か停止中かによって、上記推定値を切換えるように構成したことによって、より実際の出力値に近い推定値を用いて運転制御を行うことが可能となる。またこれによって、ユーザへの迷惑度をより最小限に抑制することができる。
【００３４】
請求項２の給湯装置によれば、上記温度検出手段の修理がなされるまでの間におけるユーザへの迷惑度を最小限に抑制することができる。またこれによれば、低コストで実施可能である。
【００３５】
請求項３の給湯装置によれば、ユーザに温度検出手段に異常が生じていることを知らせながら運転を継続することができる。これによって、ユーザに機器が非効率な運転を行っていることを知らせて修理を促すことができる。
【００３６】
請求項４の給湯装置によれば、異常な状態のまま運転を継続させないようにしたことによって、安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の給湯装置の実施形態を示す簡略図である。
【図２】上記給湯装置の制御部の簡略ブロック図である。
【符号の説明】
３  貯湯タンク
１２  循環路
１４  熱交換路
１９  給水温度検出手段（給水サーミスタ）
２０  入水温度検出手段（入水サーミスタ）
２５  圧縮機
２６  水熱交換器
２７  減圧機構（電動膨張弁）
２８  空気熱交換器
５１  空気熱交換器温度検出手段（空気熱交サーミスタ）
５３  外気温度検出手段（外気サーミスタ）
５６  制御手段
５７  表示手段
【図１】
0003876721.tif 000002
【図２】
0003876721.tif 000003