JP5030905B2

JP5030905B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP5030905B2
Application number: JP2008232008A
Authority: JP
Inventors: 剛大安田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010065913A

Description

本発明は、温度センサの異常を検出する機能を有する給湯装置に関する。

給湯装置には、給湯温度を制御するために、給湯管から供給される湯の温度を検出する給湯温度センサ等の温度センサが設けられている。そして、例えば、温度センサと制御基板を接続するハーネスが部分的に短絡したり断線したときに、温度センサによる検出信号のレベルが増減して、検出温度と実温度との間に乖離が生じる場合がある。そして、この場合には、給湯温度を正確に制御することができなくなる。

そこで、従来より、給湯温度センサの異常を検出する機能を備えた給湯装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載された給湯装置は、浴槽への湯張り機能を備えたものであり、湯張りを行う際には、給湯用熱交換器から、給湯配管及び追焚き用の循環回路を経由して浴槽へと湯が供給される。そして、湯張りの実行中に、給湯配管に供給される湯の温度を検出する出湯サーミスタ６の検出温度と、循環回路に設けられた風呂サーミスタの検出温度との温度差が、所定温度以上となったときに給湯温度センサ又は風呂温度センサが異常状態にあると判断している。

また、特許文献２に記載された給湯装置においては、給湯が停止してからある程度（２時間以上）時間が経過して、給湯装置内に滞留した水の温度が均一の温度まで下がった状態となるのを待っている。そして、この状態で、給湯装置から供給される湯の温度を検出する出湯温サーミスタの検出温度と、給水される水の温度を検出する給水温サーミスタの検出温度との温度差が、所定温度（５℃）以上となったときに、出湯温サーミスタ又は給水サーミスタが異常状態にあると判断している。
特開平９−４４２５７号公報特開平１１−３１６０２９号公報

上述した特許文献１の給湯装置による温度センサの異常検出は、湯張り機能を備えた構成が前提となるため、湯張り機能を有しない給湯装置には適用できないという不都合がある。また、湯張りを行っているときしか温度センサの異常を検出することができないため、他の用途に湯を使用しているときには、温度センサの異常を検出することができないという不都合がある。

また、上述した特許文献２の給湯装置による温度センサの異常検出は、給湯が停止した状態がかなり長い時間継続することが前提となるため、頻繁に湯を使用する状況下で温度センサの異常が生じたときには、温度センサの異常を検出することができないという不都合がある。

そこで、本発明は、温度センサの異常の有無を判断する頻度を高めて、温度センサの異常を速やかに検出することができる給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、給水管及び給湯管と接続されて、該給水管から供給される水を加熱して該給湯管に出湯する熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記熱交換器をバイパスして前記給水管と前記給湯管とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の開度を変更するバイパス管開度変更手段と、前記熱交換器から出湯される湯の温度を検出する熱交温度センサと、前記給湯管の前記バイパス管との合流箇所の下流側に供給される湯の温度を検出する給湯温度センサと、前記給水管から前記熱交換器に供給される水を検出する流水センサと、前記流水センサにより前記給水管から前記熱交換器に供給される水が検出されているときに、前記給湯温度センサによる検出される湯の温度が所定の目標給湯温度となるように、前記加熱手段の加熱量を制御する給湯運転を実行する給湯制御手段とを備えた給湯装置の改良に関する。

そして、前記給湯運転の実行時に、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度以下となっているときに、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管を全閉状態とし、該全閉状態での前記熱交温度センサの検出温度と前記給水温度センサの検出温度との温度差が、第１所定温度以上となったときに、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサが異常状態にあると検知する温度センサ異常検知手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明において、前記給水管から前記バイパス管を介して前記給湯管に給水されているときには、前記熱交換器から出湯される湯と前記バイパス管から供給される水とが混合されて、前記給湯管から供給される。そして、このように、バイパス管に水が流通した状態から、前記バイパス管を全閉してバイパス管から給湯管への水の供給を停止した状態に切替えると、給湯管から供給される湯の温度が上昇する。しかし、前記熱交換器からの出湯温度が目標給湯温度以下となっているときには、このようにバイパス管から給湯管への水の供給を停止しても、給湯管から供給される湯の温度が目標給湯温度よりも高くなる可能性は低くなる。

そこで、前記温度センサ異常検知手段は、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度よりも前記第１所定温度以上低くなっているときに、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管を全閉状態とする。これにより、給湯管からの給湯温度が目標給湯温度を超えて使用者に違和感を与えることを抑制しつつ、前記熱交換器から出湯される湯のみが前記給湯管に供給される状態とすることができる。

そして、このように前記熱交換器から出湯される湯のみが前記給湯管に供給される状態では、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサの異常が生じているときに、正常時であれば同じになるはずの前記熱交温度センサの検出温度と前記給湯温度センサの検出温度の間に差が生じる。そこで、前記温度センサ異常検知手段は、前記熱交温度センサの検出温度と前記給湯温度センサの検出温度との温度差が、前記第１所定温度以上となったときに、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサが異常状態にあると検知することができる。

そして、前記給湯運転の開始時には、前回の給湯運転の停止からある程度時間が経っていれば、前記熱交温度センサの検出温度が目標給湯温度よりも低くなることが期待できるため、前記給湯運転の実行と停止が頻繁に切り換わる状況であっても、前記温度センサ異常検知手段により前記熱交温度センサと前記給湯温度センサの異常を検知することができる。したがって、前記温度センサ異常検知手段により、前記熱交温度センサと前記給湯温度センサの異常の発生を速やかに検知して、異常報知や給湯運転の禁止等の処置をとることができる。

また、前記給湯制御手段により前記給湯運転が開始されたときに、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度よりも高い第２所定温度以下となっているときには、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管の開度を小さくして、前記熱交換器から出湯される湯の温度の上昇率を高める出湯温度上昇処理を実行するバイパス管開度制御手段を備え、前記温度センサ異常検知手段は、前記出湯温度上昇処理の実行時に、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度以下となっているときに、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管を全閉状態とし、該全閉状態での前記熱交温度センサの検出温度と前記給水温度センサの検出温度との温度差が、前記第１所定温度以上となったときに、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサが異常状態にあると検知することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前回の給湯運転の終了時からある程度時間が経過した後に、給湯運転を開始するときのように、前記熱交換器に滞留した湯の温度が目標給湯温度よりも高い前記第２所定温度以上に低下しているときには、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管の開度を小さくする前記出湯温度上昇処理を実行することにより、前記給湯管から供給される湯の温度を速やかに上昇させることができる。

そして、このように、前記出湯温度上昇処理により前記バイパス管の開度が小さくされているときであれば、前記バイパス管の開度をさらに小さくして全閉状態としても、前記給湯管から供給される湯の温度の変動は小さくなる。そのため、供給される湯の温度の変動により使用者に与える違和感を小さくすることができる。そこで、前記温度センサ異常検知手段は、前記出湯温度上昇処理の実行中に、前記熱交温度センサの検出温度が前記第２所定温度以下となっているときに、前記バイパス管を全閉状態とする。

そして、これにより、前記バイパス管を全閉状態としたときの給湯管に供給される湯の温度の変動をさらに抑制した上で、前記熱交温度センサと前記給湯温度センサの異常を検知することができる。

本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態の給湯装置の全体構成を示したものであり、給湯装置は、給水管１及び給湯管２と接続された熱交換器３、熱交換器３を加熱するガスバーナ４（本発明の加熱手段に相当する）、熱交換器３をバイパスして給水管１と給湯管２とを連通するバイパス管５、バイパス管５の開度を調節してバイパス比（熱交換器４を流通する水の流量に対するバイパス管を流通する水の流量の比）を変更するバイパスミキシングユニット６（本発明のバイパス管開度変更手段に相当する）、給水管１から熱交換器３に供給される水の有無を検出する流水センサ７、熱交換器３の出口付近の湯水の温度Ｔ1を検出する熱交温度センサ８、給湯管２とバイパス管５との接続箇所Ｘの下流側の給湯管２内の湯水の温度Ｔ2を検出する給湯温度センサ９とを備えている。

流水センサ７による流水の検出信号と、熱交温度センサ８及び給湯温度センサ９による温度検出信号は、図示しないマイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであるコントローラ２０に入力される。また、コントローラ２０から出力される制御信号によって、ガスバーナ４の燃焼量とバイパス管５の開度が制御される。

コントローラ２０のマイクロコンピュータに、給湯装置の制御用プログラムを実行させることによって、該マイクロコンピュータが、給湯制御手段２１と、バイパス管開度制御手段２２と、温度センサ異常検知手段２３として機能する。また、コントローラ２０には、目標給湯温度を設定するためのスイッチや、給湯装置の作動状態を示す表示部等を備ええたリモコン３０が接続されている。

給湯制御手段２１は、給湯管２から供給される湯の温度が、リモコン３０により設定された目標給湯温度となるように、ガスバーナ４の燃焼量を制御する給湯運転を実行する。バイパス管開度制御手段２２は、給湯運転が開始されてから１０秒が経過するまでの間に、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔa＋３℃以下であるとき（熱交換器３に滞留した湯水の温度が低い状態で給湯運転が開始された、コールドスタートの状態）に、バイパス管５の開度を小さくして（バイパス比を減少させて）熱交換器３からの出湯温度の上昇率を高める出湯温度上昇処理を実行する。

次に、図２，図３に示したフローチャートに従って、給湯装置の作動について説明する。図２のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３及びＳＴＥＰ２から分岐した図３のＳＴＥＰ２０は、給湯制御手段２１による処理である。

給湯制御手段２１は、ＳＴＥＰ１で給湯装置が運転状態となっているか否かを判断する。なお、運転状態とは給湯運転が可能な状態であり、リモコン３０に備えられた運転スイッチ（図示しない）の操作により、運転状態と、給湯運転が不能な待機状態とが切り換わる。

そして、給湯装置が運転状態であるときはＳＴＥＰ２に進み、給湯装置が運転状態でないときにはＳＴＥＰ３に分岐する。ＳＴＥＰ２で、給湯制御手段２１は、流水センサ７の検出信号から給水管１から熱交換器３に給水されているか否かを判断する。そして、給水管１から熱交換器３に給水されているときは図３のＳＴＥＰ２０に分岐し、給湯制御手段２１は、ガスバーナ４の点火処理を行って給湯運転を開始する。なお、既に給湯運転を開始しているときには給湯運転を継続する。

一方、ＳＴＥＰ２で、給水管１から熱交換器３に給水されていないときには、ＳＴＥＰ３に進み、給湯制御手段２１は、給湯運転を実行しているときには、ガスバーナ４を消火して給湯運転を停止する。

続くＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ５及びＳＴＥＰ５から分岐したＳＴＥＰ１０〜ＳＴＥＰ１１は、温度センサ異常検知手段２３による処理である。温度センサ異常検知手段２３は、ＳＴＥＰ４で、給水管１から熱交換器３への給水が停止してから６０分が経過しているか否かを判断する。ここで、給水管１から熱交換器３への給水が停止してから６０分が経過したときには、熱交換器３及び給湯管２内に滞留した湯が十分に自然冷却されて、熱交換器３及び給湯管２内に滞留した湯の温度が均一になると想定される。

そこで、ＳＴＥＰ４で、給水管１から熱交換器３への給水が停止してから６０分が経過していたときはＳＴＥＰ５に進み、温度センサ異常検知手段２３は、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1と給湯温度センサ９の検出温度Ｔ2との温度差（｜Ｔ1−Ｔ2｜）が、第１所定温度ΔＴe（例えば、１０℃）以上であるか否かを判断する。

そして、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1と給湯温度センサ９の検出温度Ｔ2との温度差が、第１所定温度ΔＴe以上であるとき（ΔＴe≦｜Ｔ1−Ｔ2｜）は、熱交温度センサ８と給湯温度センサ９のうちの少なくともいずれか一方が異常状態であると判断できる。そのため、この場合はＳＴＥＰ１０に分岐し、温度センサ異常検知手段２３は、リモコン３０の表示部（図示しない）に、熱交温度センサ８又は給湯温度センサ９が異常状態にあることを示すエラー表示を行うと共に、給湯運転の実行を禁止する。そして、ＳＴＥＰ１１に進み、温度センサ異常検知手段２３は処理を終了する。

また、ＳＴＥＰ４で、給水管１から熱交換器３への給水が停止してから６０分が経過していないときには、未だ熱交換器３及び給湯管２内の湯水の温度が均一化しておらず、熱交温度センサ８と給湯温度センサ９の異常を検知することができないため、ＳＴＥＰ１に戻る。

また、ＳＴＥＰ５で、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1と給湯温度センサ９の検出温度Ｔ2との温度差が、第１所定温度ΔＴeよりも小さいとき（ΔＴe＞｜Ｔ1−Ｔ2｜）は、熱交温度センサ８と給湯温度センサ９が正常に動作していると判断できるため、ＳＴＥＰ１に戻る。

次に、図３のＳＴＥＰ２１〜ＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ３０〜ＳＴＥＰ３１は、温度センサ異常検知手段２３による処理である。温度センサ異常検知手段２３は、ＳＴＥＰ２１で、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔa＋３℃（Ｔa＋３℃は、本発明の第２所定温度に相当する）以下であって、且つ、給湯運転の開始からの経過時間が１０秒以内であるか否かを判断する。

ここで、ＳＴＥＰ２１の条件は、バイパス管開度制御手段２２により、上述した出湯温度上昇処理が実行される条件であり、ＳＴＥＰ２１の条件が成立しているときには、出湯温度上昇処理の実行によって、バイパス比が小さく設定されている。そのため、この場合には、バイパス管５を全閉状態としても、給湯管２から供給される湯の温度の変動は小さいものとなる。

そこで、ＳＴＥＰ２１の条件が成立しているときにはＳＴＥＰ２２に進み、温度センサ異常検知手段２３は、バイパスミキシングユニット６によりバイパス管５を全閉状態とする。これにより、給湯管から給湯される湯の温度の変動を抑制した上で、給湯管２を流通する湯の温度を均一にすることができる。

そして、次のＳＴＥＰ２３で、温度センサ異常検知手段２３は、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1と給湯温度センサ９の検出温度Ｔ2との温度差（｜Ｔ1−Ｔ2｜）が、第１所定温度ΔＴe以上である状態が５秒以上継続したときに、熱交温度センサ８又は給湯温度センサ９が異常状態にあると判断し、図２のＳＴＥＰ１０に分岐する。

なお、ＳＴＥＰ２３で、５秒以上の継続を条件としているのは、熱交換器３から出湯される湯の温度の瞬間的な変動により、熱交温度センサ８又は給湯温度センサ９が異常状態にあると誤検知されることを防止するためである。

ＳＴＥＰ１０で、温度センサ異常検知手段２３は、上述したように、リモコン３０の表示部に、熱交温度センサ８又は給湯温度センサ９が異常状態にあることを示すエラー表示を行うと共に、給湯運転の実行を禁止する。また、ＳＴＥＰ２３の条件が成立しなかったときには、図２のＳＴＥＰ１に進む。

また、ＳＴＥＰ２１の条件が成立していないときにはＳＴＥＰ３０に分岐し、温度センサ異常検知手段２３は、熱交温度センサ９の検出温度Ｔ1が目標温度Ｔa以下であるか否かを判断する。ここで、熱交温度センサ９の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔa以下であるときには、バイパス管を全閉（バイパス比０）したときに、給湯管２から供給される湯の温度が目標給湯温度Ｔaを超える可能性が低くなることが期待できる。

そこで、温度センサ異常検知手段２３は、ＳＴＥＰ３０で熱交温度センサ９の検出温度Ｔ1が目標温度Ｔa以下となっているときには、ＳＴＥＰ２２に分岐する。そして、上述したように、バイパス管５を全閉して熱交温度センサ８と給湯温度センサ９の異常の有無を検知する。

一方、ＳＴＥＰ３０で、給湯温度センサ８の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔaよりも高いとき（Ｔa＜Ｔ1）には、バイパス管５を全閉にすると、給湯管２から供給される湯の温度が目標給湯温度Ｔaよりも高くなって使用者に違和感を与える可能性が高い。そこで、この場合は図１のＳＴＥＰ１に戻り、温度センサ異常検知手段２３は、バイパス管５を全閉として熱交温度センサ８及び給湯温度センサ９の異常を検知する処理を行わない。

なお、本実施の形態では、バイパス管開度制御手段２２により出湯温度上昇処理を実行したが、出湯温度上昇処理を実行しない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、給湯運転が実行されているときに、図３のＳＴＥＰ２１で「給湯運転の開始から１０秒以内において、熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔa＋３℃以下となっているとき」、及びＳＴＥＰ３０で「熱交温度センサ８の検出温度Ｔ1が目標給湯温度Ｔaとなっているとき」に、ＳＴＥＰ２２に進んでバイパス管を全閉状態として、ＳＴＥＰ２３で熱交温度センサ８及び給湯温度センサ９の異常の有無を検知した。しかし、ＳＴＥＰ３０の条件が成立したときにのみ、バイパス管５を全閉状態として熱交温度センサ８及び給湯温度センサ９の異常の有無を検知する場合でも、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、本発明のバイパス弁開度変更手段として、バイパス比を任意に変更できるバイパスミキシングユニット６を用いたが、バイパス管５を開閉（全開／全閉）する開閉弁を用いてもよい。

また、本実施の形態では、本発明の加熱手段としてガスバーナ４を用いた給湯装置を示したが、灯油バーナや電気ヒータ等の他の種類の加熱手段とする給湯装置に対しても、本発明の適用が可能である。

本発明の給湯装置の全体構成図。図１に示した給湯装置の作動フローチャート。図１に示した給湯装置の作動フローチャート

符号の説明

１…給水管、２…給湯管、３…熱交換器、４…ガスバーナ（加熱手段）、５…バイパス管、６…バイパスミキシングユニット（バイパス管開度変更手段）、７…流水センサ、８…熱交温度センサ、９…給湯温度センサ、２０…コントローラ、２１…給湯制御手段、２２…バイパス管開度制御手段、２３…温度センサ異常検知手段

Claims

給水管及び給湯管と接続されて、該給水管から供給される水を加熱して該給湯管に出湯する熱交換器と、
前記熱交換器を加熱する加熱手段と、
前記熱交換器をバイパスして前記給水管と前記給湯管とを連通するバイパス管と、
前記バイパス管の開度を変更するバイパス管開度変更手段と、
前記熱交換器から出湯される湯の温度を検出する熱交温度センサと、
前記給湯管の前記バイパス管との合流箇所の下流側に供給される湯の温度を検出する給湯温度センサと、
前記給水管から前記熱交換器に供給される水を検出する流水センサと、
前記流水センサにより前記給水管から前記熱交換器に供給される水が検出されているときに、前記給湯温度センサによる検出される湯の温度が所定の目標給湯温度となるように、前記加熱手段の加熱量を制御する給湯運転を実行する給湯制御手段とを備えた給湯装置において、
前記給湯運転の実行時に、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度以下となっているときに、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管を全閉状態とし、該全閉状態での前記熱交温度センサの検出温度と前記給水温度センサの検出温度との温度差が、第１所定温度以上となったときに、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサが異常状態にあると検知する温度センサ異常検知手段を備えたことを特徴とする給湯装置。
請求項１記載の給湯装置において、
前記給湯制御手段により前記給湯運転が開始されたときに、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度よりも高い第２所定温度以下となっているときには、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管の開度を小さくして、前記熱交換器から出湯される湯の温度の上昇率を高める出湯温度上昇処理を実行するバイパス管開度制御手段を備え、
前記温度センサ異常検知手段は、前記出湯温度上昇処理の実行時に、前記熱交温度センサの検出温度が前記目標給湯温度以下となっているときに、前記バイパス管開度変更手段により前記バイパス管を全閉状態とし、該全閉状態での前記熱交温度センサの検出温度と前記給水温度センサの検出温度との温度差が、前記第１所定温度以上となったときに、前記熱交温度センサ又は前記給湯温度センサが異常状態にあると検知することを特徴とする給湯装置。