JP5942282B2

JP5942282B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP5942282B2
Application number: JP2012124005A
Authority: JP
Inventors: 将章北村; 寛理森; 考志横山; 進小泉
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013249989A

Description

本発明は、内蔵された通水管に凍結防止用の電気ヒータが取り付けられた給湯装置に関する。

ガスバーナを熱源とする給湯装置は作動中に排気ガスを排出することから、室内ではなく屋外に設置される場合が多い。この場合、特に冬季など外気温が低下すると、給湯動作をしていない状態では内蔵されている通水管内の水が凍結し、通水管が破裂するなどの不具合が発生するおそれがある。そのため、従来より通水管に電気ヒータを取り付け、通水管内の水が凍結するおそれのある状態で電気ヒータに通電し、通水管内の水を温めて凍結を防止するようにしている。

この電気ヒータは、断線故障、もしくは短絡故障すると、通水管内の水を加熱することができなくなるため、従来より、この電気ヒータに断線故障や短絡故障が生じたことを検知する検知手段を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２２３９９号公報（段落０００４）

上記特許文献の他、凍結防止用の電気ヒータの断線故障や短絡故障を検知するものは多数提案されているが、電気ヒータが作動しない状態であるにもかかわらず電気ヒータが作動するＯＮ故障を検知するものは従来提案されてこなかった。

近年、この電気ヒータの容量が増大する傾向にあり、電気ヒータにＯＮ故障が生じると、ガスバーナが作動していないにもかかわらず、通水管内の水温が上昇し、出湯用の蛇口を開けると予期せぬ高温の湯が大量に流出するという不具合が生じる。なお、給湯装置には従来より各種の安全装置が組み込まれており、このように予期せぬ高温の湯が給湯される状態になると、例えば給湯装置の作動を停止させて継続して高温の湯が給湯されない。ところが、上記のように電気ヒータがＯＮ故障すると、高温の給湯を停止する前に短時間ではあるが高温の湯が給湯されてしまうと言う不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、電気ヒータのＯＮ故障を検知し、最初の短時間であっても高温の湯が給湯されない給湯装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による給湯装置は、通水管を内蔵し、その通水管に外部から水道水を導入し、通水管の途中に設けられた熱交換器によって通水管内の水を加熱して温水を生成し、この通水管から外部へと温水を給湯する給湯装置であって、熱交換器に対して直列に接続され、通水管内の流量を絞る入水量可変装置を有するものにおいて、上記通水管に、通水管内の水流が停止している状態で通水管内の水が凍結することを防止するための電気ヒータを取り付けると共に、この電気ヒータが作動すべきでない状態で電気ヒータが作動しているＯＮ故障の発生を検知するＯＮ故障検知手段を設け、このＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知すると、上記電気ヒータの作動を強制的に停止させるのではなく、上記入水量可変装置を作動させ、通水管内の水量を絞ることを特徴とする。

ＯＮ故障が生じた直後であれば電気ヒータによる加熱量が少ないので問題とはならない。問題となるのは夜間のように長時間給湯されない状態でＯＮ故障が生じ、長時間にわたって電気ヒータによって通水管内の水が加熱された場合である。この場合、ＯＮ故障が生じたことが検知されると、入水量可変装置を作動させて通水管内の水量を絞るようにした。この状態では、給湯用の蛇口を開けると、給湯されたとしても少量の湯が給湯装置から蛇口に流れる。給湯装置から蛇口に到達するまでに配管から外部に放熱されるので、蛇口からは高温の湯が流出することがない。

なお、上記熱交換器をバイパスするバイパス路を上記通水管に設けると共に、このバイパス路を通って熱交換器をバイパスする水量を増減する湯水混合量可変装置を設け、上記ＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知すると、この湯水混合量可変装置を作動させてバイパス路を通過する水量を増加させれば、高温に加熱された湯に低温の水が多量に混合された状態で給湯装置から流出するので、更に蛇口から高温の湯が流出することはない。

ＯＮ故障の原因は、例えば電気ヒータに給電するためのリレーの接点が吸着してリレーコイルへの通電を停止した後も接点がオン状態のまま保持されるような場合が挙げられる。このようなＯＮ故障であれば、小さな振動によっても接点が離れてＯＮ故障が解除される場合がある。ＯＮ故障が解消されれば正常運転状態に復帰させても問題はないが、一旦暖められた湯が通水管内に残留しているので、その湯が冷めるまで待つ必要がある。

そこで、上記ＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知した後、継続してＯＮ故障の状態を検知し、ＯＮ故障が解消された時間から所定時間経過後に正常運転状態に復帰させるタイマを設けることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、凍結防止用の電気ヒータにＯＮ故障が生じても、給湯量を絞り、あるいは流出される温水に多量の冷水を混合させるので、給湯開始から最初の短時間であっても高温の湯が給湯されない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図給湯装置内部の構造を示す概略図電気ヒータにサーミスタを取り付ける構造を示す図電気ヒータへの通電状態を検知する回路図ＯＮ故障後の自動復帰を行う場合の制御を示すフロー図

図１および図２を参照して、１は本発明による給湯装置の一例である。この給湯装置１にはガスバーナを熱源とする熱交換器１４が内蔵されており、そのガスバーナへはガス供給口１１からガスが供給される。

一方、給湯装置１には通水管２が内蔵されており、この通水管２には水道水が流入する流入口１２と、内部で加熱された温水を流出させる流出口１３とが設けられている。上記熱交換器１４はこの通水管２の途中位置に設けられている。

通水管２には流入口１２の下流側に入水量可変装置である水量サーボ４が、上記熱交換器１４に対して直列になるように設けられている。この水量サーボ４は制御部６からの信号で開度を増減するものであり、通常は全開状態であるが、制御部６からの信号によって開度を狭め、通水管２内の流量を減少させることができる。

水量サーボ４の更に下流には湯水混合量可変装置であるバイパスサーボ５が設けられている。このバイパスサーボ５はバイパス路２１へバイパスさせる水量を調節するものであり、通常はバイパス路２１への流量を絞った状態であるが、制御部６からの信号によりバイパス路２１への流量を増加させることができる。

熱交換器１４の出口付近にサーミスタ１５を取り付け、熱交換器１４から流出する湯温を検知するように構成されている。熱交換器１４から流出する湯温が低いと熱交換器１４内で結露が生じるので、熱交換器１４から流出する湯温が一定の温度以上になるように制御される。このため、低温の湯を給湯する場合には上記バイパスサーボ５を作動させて、熱交換器１４から流出する一定温度以上の湯に加熱前の水を混合して給湯する。給湯される湯温はサーミスタ１６で検知され、制御部６によって、設定温度の湯が流出するように給湯装置１の作動がフィードバック制御される。なお、給湯温度の設定は制御部６に接続されたリモコン６１によって行われる。

給湯しない状態ではガスバーナは消火状態であり、通水管２内の水は流れない状態である。その状態で外気温が低下すると通水管２内の水が凍結するおそれが生じる。そこで、通水管２の各所に電気ヒータ３を取り付け、凍結のおそれがある場合には各電気ヒータ３に通電して通水管２内の水を温めるように構成されている。

逆に、通水管２内の水を温める必要がない状態や所定時間通電して暖めた後、暖めることを停止した状態では、電気ヒータ３に通電されないはずであるが、何らかの原因によって通電されたままの状態になる、いわゆるＯＮ故障が生じるおそれがある。

このＯＮ故障の発生を検知するため、例えば図３に示すように、電気ヒータ３を通水管２に取り付けるための金具３１と電気ヒータ３との間に専用のサーミスタ７を取り付けた。このサーミスタ７は制御部６に接続されており、電気ヒータ３への通電を停止しているはずの状態で電気ヒータ３が発熱していることをサーミスタ７によって検知すると、制御部６はＯＮ故障が生じたものと判断することができる。なお、サーミスタ７は全ての電気ヒータ３に取り付けてもよいが、１個以上の電気ヒータ３に選択的に取り付けてもよい。

あるいは、このような専用のサーミスタ７を用いることなくＯＮ故障の発生を検知することができる。図４に示すように、各電気ヒータ３に通電するリレー接点６３がオン状態であれば、フォトカプラのＬＥＤ６４が発光するように回路を構成し、ＬＥＤ６４が発光すれば、セットされているフォトトランジスタ６５がＯＮして、そのオン状態を制御部６が検知できるようにした。リレー接点６３をオンにするリレーコイル６２は制御部６によって作動するので、リレーコイル６２を作動させていないにもかかわらず、リレー接点６３がオン状態であれば、制御部６はＯＮ故障が発生したことを検知することができる。このほか、既存のサーミスタ１５，１６の検知温度からもＯＮ故障の発生を検知することは可能である。また、電気ヒータへ給電するハーネスの通電電流を検出することでリレー接点のオン状態を検知することができるので、このことからも制御部はＯＮ故障が発生したことを検知することができる。いずれの手段であっても、ＯＮ故障の発生を検知すると、図５に示す制御を行うこととした。

図５を参照して、ＯＮ故障が発生しているか否かは継続してチェックされる。上記各手段の少なくともいずれかによってＯＮ故障の発生が検知されると（Ｓ１）、水量サーボ４を作動させて水量サーボ４の開度を絞るようにした。この水量サーボ４は完全に閉鎖する閉弁機能を備えたタイプと完全に閉弁できないタイプとが存在するが、いずれのタイプのものであっても、ＯＮ故障が発生すると開度を絞るようにした。全閉機能を備えているタイプの場合、必要に応じて開度を全閉状態まで絞るようにしてもよい。一方、完全に閉弁できないタイプの水量サーボ４が取り付けられている場合には、水量サーボ４の開度を絞るのと合わせてバイパスサーボ５を作動させてバイパス路２１へバイパスされる水量を増加させるようにする。なお、この場合、バイパスサーボ５は必ず作動させる必要はなく、必要に応じて作動させればよい。そして、合わせて、リモコン６１にＯＮ故障が発生している旨の故障表示を行う（Ｓ２）。

本実施の形態ではこの時点で、給湯装置１の動作を停止させ、サービスマン等により手動復帰させるまで給湯できないようにするが、以下に示すように、自動復帰させるようにしてもよい。

上記の故障表示をさせた後、更に継続してＯＮ故障の状況をチェックし、ＯＮ故障が解消されれば、復帰用のタイマを作動させるようにした（Ｓ３，Ｓ４）。ＯＮ故障が解消された直後は通水管２内の温度が依然として高温であることが考えられるからであり、通水管２内の湯が自然冷却されるまで、例えば１時間程度待機させる。そして、そのタイマによる経時時間が終了すると（Ｓ５）、通常の動作に復帰させる。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１給湯装置
２通水管
３電気ヒータ
４水量サーボ
５バイパスサーボ
７サーミスタ
１４熱交換器
２１バイパス路
６２リレーコイル
６３リレー接点

Claims

通水管を内蔵し、その通水管に外部から水道水を導入し、通水管の途中に設けられた熱交換器によって通水管内の水を加熱して温水を生成し、この通水管から外部へと温水を給湯する給湯装置であって、熱交換器に対して直列に接続され、通水管内の流量を絞る入水量可変装置を有するものにおいて、上記通水管に、通水管内の水流が停止している状態で通水管内の水が凍結することを防止するための電気ヒータを取り付けると共に、この電気ヒータが作動すべきでない状態で電気ヒータが作動しているＯＮ故障の発生を検知するＯＮ故障検知手段を設け、このＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知すると、上記電気ヒータの作動を強制的に停止させるのではなく、上記入水量可変装置を作動させ、通水管内の水量を絞ることを特徴とする給湯装置。
上記熱交換器をバイパスするバイパス路を上記通水管に設けると共に、このバイパス路を通って熱交換器をバイパスする水量を増減する湯水混合量可変装置を設け、上記ＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知すると、この湯水混合量可変装置を作動させてバイパス路を通過する水量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
上記ＯＮ故障検知手段がＯＮ故障の発生を検知した後、継続してＯＮ故障の状態を検知し、ＯＮ故障が解消された時間から所定時間経過後に正常運転状態に復帰させるタイマを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯装置。