JP6540672B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、給湯システムに関する。

従来、例えば特許文献１には、自動排水栓を備えた風呂システムの制御方法に関する技術が開示されている。このシステムでは、浴槽に設置された自動排水栓を駆動モータの作動制御によって閉駆動させた場合に、駆動モータの作動量検出値が開から閉への決められた作動量か否かによって閉作動異常か否かが判定される。

特開２００２−２０６８００号公報

上記従来のシステムでは、浴槽への湯張りを行う前に自動排水栓の閉作動異常を判定することとしている。湯張り動作等によって浴槽内に水が張られている状態では、自動排水栓を開状態から閉駆動させることができないからである。このように、上記従来のシステムでは、自動排水栓の作動異常を判定することができる場面が浴槽に水がない場面に限定されるという課題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽に水があるか否かによらず、自動排水弁の動作不良を精度よく検知することができる給湯システムを提供することを目的とする。

本発明に係る給湯システムは、浴槽の排水栓を電動で開閉する自動排水栓を備え、運転状態に応じた閉じ指令又は開き指令を受けて排水栓を自動で開閉する連携運転を行う給湯システムにおいて、排水栓が開状態のときには開信号を受信し、排水栓が閉状態のときには閉信号を受信する信号受信手段と、開信号及び閉信号に基づいて、自動排水栓の動作不良を検知する動作不良検知手段と、を備え、動作不良検知手段は、浴槽に水がある場合には閉じ指令が出されている状態で閉信号を受信しているか否かによって自動排水栓の動作不良を検知し、浴槽に水がない場合には閉じ指令が出されている状態で閉信号を受信しているか否か及び開き指令が出されている状態で開信号を受信しているか否かによって自動排水栓の動作不良を検知するように構成されているものである。

本発明の給湯システムによれば、浴槽に水があるか否かによらず、自動排水弁の動作不良を高精度に検知する故障有無を精度よく検知することが可能となる。

実施の形態１における給湯システムとしての貯湯式給湯機の構成図である。 自動排水栓の故障確認運転のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における給湯システムとしての貯湯式給湯機１００の構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット６０とを備えている。２つのユニット１、６０は、ヒートポンプ入口配管４１とヒートポンプ出口配管４２とによって接続されている。また、貯湯タンクユニット１には、制御部７０が内蔵されている。貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと配線を介して接続された制御部７０により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット６０は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水を加熱するための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３、空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。沸き上げ用熱交換器６２は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管６５を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。また、ＨＰ出口側サーミスタ６６は、沸き上げ用熱交換器６２で加熱した高温水の温度を検知するための温度センサであり、ヒートポンプ出口配管４２に設けられている。ヒートポンプユニット６０で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。

一方、貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク１０の下部には、市水を供給するための給水配管２が接続されている。貯湯タンク１０の上部には、貯留した湯水を給湯機外部へ供給するための給湯湯側配管３がタンク上部配管４３から分岐されて接続されている。尚、貯湯タンク１０には、ヒートポンプユニット６０を用いて加熱された高温水がタンク上部から流入されるとともに、給水配管２を介して低温水をタンク下部から流入させることにより、タンク内の上部と下部で温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面の上部および下部には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検知するための残湯サーミスタ１１、１２がそれぞれ取り付けられている。これらの残湯サーミスタ１１、１２により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット６０による貯湯タンク１０内の湯水の沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。

タンク上部配管４３から分岐されて接続されている給湯湯側配管３は、給水配管２から分岐した給湯水側配管４とともに給湯混合弁３３に接続されている。給湯混合弁３３は、給湯湯側配管３を流れる湯と給湯水側配管４を流れる水とを混合し、温度調整された湯水を給湯配管５から外部水栓等の給湯端末へ供給する。また、給湯配管５には、給湯混合弁３３から出た給湯水の温度を検知するための給湯温度サーミスタ６が取り付けられている。

また、貯湯タンクユニット１内には、循環ポンプ２１および利用側熱交換器２２が内蔵されている。循環ポンプ２１は、貯湯タンクユニット１内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０又はヒートポンプユニット６０から供給される高温水を利用して、２次側の加熱対象水を加熱するための熱交換器である。尚、本実施形態では、利用側熱交換器２２の２次側の構成として、浴槽５０内の水を循環させる浴槽水循環回路５１が設けられている。上記利用側熱交換器２２は、浴槽水循環回路５１の途中に設置されている。また、浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための２次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の水温を検出するための浴槽出口側サーミスタ５３がそれぞれ設置されている。また、浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽５０の水位を検出するための水位センサ５４と、浴槽５０へ入る浴槽水の水温を検出するための浴槽入口側サーミスタ５５と、浴槽水循環回路５１の水流の有無を検出する浴槽水検出センサ５６がそれぞれ設置されている。

浴槽５０内の底部には排水栓３０１が設置されている。排水栓３０１は、制御部７０からの指示を受けて排水栓開閉モータ３０２を駆動することによって開閉駆動される。なお、以下の説明では、排水栓３０１及びこれを電動で開閉する排水栓開閉モータ３０２を含めて「自動排水栓」と称する。実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、沸き上げ運転等の運転状態に応じた閉じ指令及び開き指令を受けて、自動排水栓の排水栓３０１を自動で開閉する連携運転が行われる。

排水栓３０１は、栓体が上下方向に移動可能に支持されている。作動量検出手段３０３は、排水栓３０１が開閉駆動制御された際の上下方向の作動量を検出する。作動量検出手段３０３は、検出された作動量から排水栓３０１の開閉状態を判断し、これを開閉作動状態に関する情報として中継ユニット４０１に出力するように構成されている。なお、作動量検出手段３０３及びこれを用いた制御については詳細を後述する。

中継ユニット４０１は、制御部７０と排水栓３０１の作動量検出手段３０３とに接続されている。中継ユニット４０１は、それぞれから受信した信号をそれぞれの機器で判別可能な信号に変換するとともに、それぞれの機器との間で信号の授受を行う。

次に、貯湯タンクユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット１は、三方弁３１および四方弁２００を有している。三方弁３１は、湯水が流入する２つの入口であるａポート及びｂポートと、湯水が流出する１つの出口であるｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁３１は、ａポートもしくはｂポートのどちらかから湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能に構成されている。四方弁２００は、湯水が流入する２つの入口であるｂポート及びｃポートと、湯水が流出する２つの出口であるａポート及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁２００は、３つの経路、すなわち、ｃ−ａ経路、ｃ−ｄ経路、およびｂ−ａ経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。

また、貯湯タンクユニット１は、タンク下部配管４０、上記ヒートポンプ入口配管４１、上記ヒートポンプ出口配管４２、タンク上部配管４３、タンク戻し配管４４、利用側熱交換器１次側入口配管４５、利用側熱交換器１次側出口配管４６およびバイパス配管４７を有している。

より具体的には、タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の下部と三方弁３１のａポートとを接続する流路である。また、ヒートポンプ入口配管４１は、三方弁３１のｃポートとヒートポンプユニット６０の入口側とを接続する流路である。また、ヒートポンプ出口配管４２は、ヒートポンプユニット６０の出口側と四方弁２００のｃポートとを接続する流路である。また、タンク上部配管４３は、四方弁２００のｄポートと貯湯タンク１０上部とを接続する流路である。そして、タンク戻し配管４４は、四方弁２００のａポートと貯湯タンク１０の中央部から下部の間に設けられた戻し口とを接続する流路である。また、利用側熱交換器１次側入口配管４５は、タンク上部配管４３における貯湯タンク上部と四方弁２００との間から分岐し、利用側熱交換器２２の１次側入口に接続される流路である。また、利用側熱交換器１次側出口配管４６は、利用側熱交換器２２の１次側出口と三方弁３１のｂポートとを接続する流路である。更に、バイパス配管４７は、ヒートポンプ入口配管４１における循環ポンプ２１の出口側の部位と四方弁２００のｂポートとを接続する流路である。尚、上記循環ポンプ２１は、ヒートポンプ入口配管４１上におけるバイパス配管４７との接続部と三方弁３１との間に設置されている。

また、貯湯タンクユニット１は、ふろ給湯配管７と電磁弁８を有している。ふろ給湯配管７は、給湯配管５と浴槽水循環回路５１における利用側熱交換器２２の下流側とを接続している。電磁弁８は、ふろ給湯配管７の途中に配置されている。

実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、運転状態に応じて三方弁３１及び四方弁２００を制御して、貯湯タンクユニット１内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。制御部７０は、沸き上げ運転を実行する機能を備えている。なお、ここでいう沸き上げ運転とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げる運転のことである。この沸き上げ運転時には、三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、沸き上げ運転時には、四方弁２００は、ｃポートとｄポートとが連通しａポートとｂポートとが閉状態となるように制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク上部配管４３とが連通するとともに、タンク戻し配管４４側を閉として貯湯タンク１０の下部への流路が遮断される。

沸き上げ運転は、上記のように三方弁３１および四方弁２００が制御された状態で、循環ポンプ２１とヒートポンプユニット６０の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の下部から流出する低温の水は、タンク下部配管４０、三方弁３１、循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれる。そして、ヒートポンプユニット６０に流入した低温の水は、沸き上げ用熱交換器６２において加熱されて高温の水となる。加熱された高温の水は、ヒートポンプ出口配管４２、四方弁２００およびタンク上部配管４３を経由して、貯湯タンク１０の上部から当該貯湯タンク１０内に流入し蓄積される。このような沸き上げ運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。

また、制御部７０は、湯張り運転を実行する機能を備えている。なお、ここでいう湯張り運転とは、貯湯タンク１０内に蓄えた高温の水を浴槽５０に給湯する運転のことである。この湯張り運転時には、電磁弁８が開弁されることにより、給湯配管５からふろ給湯配管７及び浴槽水循環回路５１を介して浴槽５０へと連通する流路が形成される。制御部７０は、給湯温度サーミスタ６によって検出される給湯温度が目標温度となるように給湯混合弁３３を調整する。

実施の形態１の貯湯式給湯機１００は、リモコン４００を備えている。リモコン４００は、例えば浴室又は台所等に設置されるものであり、通信線を介して制御部７０と接続されている。リモコン４００には、貯湯式給湯機１００の各種状態を表示するための図示しない表示部とスピーカとが設けられている。また、リモコン４００には各種ボタンが設けられている。使用者は、これらの各種ボタンを操作することにより、湯張り運転の湯温、水位又は湯量の設定、運転開始指示等を行うことができる。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯機１００の特徴的動作について説明する。実施の形態１の貯湯式給湯機１００は、自動排水栓の動作不良を検知する制御に特徴を有している。以下、この制御を行う運転を「故障確認運転」と称する。作動量検出手段３０３は、通電及び非通電の間で切り替わる状態信号を中継ユニット４０１に出力する。より詳しくは、作動量検出手段３０３は、排水栓３０１が完全に閉められた閉状態のときに、通電ＯＮの通電信号を閉信号として出力し続ける。また、作動量検出手段３０３は、排水栓３０１が少しでも開いている開状態のときには、通電ＯＦＦの非通電信号を開信号として出力し続ける。

中継ユニット４０１に出力された状態信号は、制御部７０に送られて自動排水栓の故障確認運転に使用される。以下、フローチャートに沿って自動排水栓の故障確認運転において実行されるルーチンの具体的処理について説明する。

図２は、自動排水栓の故障確認運転のルーチンを示すフローチャートである。図２に示すルーチンは、湯張り運転の開始指示がユーザから出された場合に制御部７０によって繰り返し実行される。図２に示すルーチンのステップＳ１では、予め設定された設定時間が経過したか否かが判定される。ここでの設定時間は、湯張り運転に連携した自動排水栓の動作が完了して実際に湯張りが開始されるまでの時間として、予め設定された値が読み込まれる。その結果、設定時間が未だ経過していないと判定された場合には、本ルーチンは終了されて、再度本ルーチンが開始される。一方、上記ステップＳ１において設定時間が経過したと判定された場合には、ステップＳ２に移行する。

次のステップＳ２では、自動排水弁の故障確認運転が開始される。故障確認運転が開始されると、先ずはステップＳ３に移行して、浴槽５０内に湯があるか否かが判定される。ここでは、具体的には、２次側循環ポンプ５２を駆動した際に浴槽水検出センサ５６によって水流が検知されるか否かが判定される。その結果、浴槽水検出センサ５６によって水流が検知された場合には、浴槽５０内に水があると判断することができる。この場合、ステップＳ４に移行して、自動排水弁への閉じ指令が出されている状態で通電ＯＮの状態信号を受信しているか否かが判定される。その結果、通電ＯＮの状態信号を受信している場合には、排水栓３０１が閉じられていると判断することができる。この場合、自動排水栓に動作不良は発生していないと判断することができるので、本ルーチンは終了される。

一方、上記ステップＳ４において、通電の状態信号を受信していない場合、すなわち非通電の信号を受信している場合には、閉じ指令が出されているにもかかわらず排水栓３０１が開かれていると判断することができる。この場合、自動排水栓に動作不良が発生していると判断することができるので、次のステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、自動排水栓の異常がリモコン４００からユーザへと報知されて、本ルーチンは終了される。なお、ここでのユーザへの報知は、リモコン４００の表示部への表示によって報知する構成でもよいし、またリモコン４００のスピーカからの音声によって報知する構成でもよい。

また、上記ステップＳ３において、浴槽水検出センサ５６によって水流が検知されない場合には、浴槽５０内に水がないと判断することができる。この場合、自動排水栓を制御して排水栓３０１を開いても排水のおそれがないと判断されて次のステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、自動排水栓に対して閉じ指令及び開き指令がそれぞれ出され、その際の状態信号がそれぞれ受信される。

次のステップＳ７では、ステップＳ６において受信された状態信号が正常な状態信号か否かが判定される。ここでは、具体的には、開き指令が出されているときに受信された状態信号が通電ＯＦＦの状態信号であるか否か、及び閉じ指令が出されているときに受信された状態信号が通電ＯＮの状態信号であるか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合には、自動排水栓に動作不良は発生していないと判断することができるので、本ルーチンは終了される。

一方、上記ステップＳ７において判定の成立が認められない場合には、排水栓３０１が指令通りに開閉されなかったと判断することができる。この場合、自動排水栓に動作不良が発生していると判断することができるので、次のステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、上記ステップＳ５と同様に、自動排水栓の異常がリモコン４００からユーザへと報知されて、本ルーチンは終了される。

以上説明したように、実施の形態１の貯湯式給湯機１００によれば、浴槽５０内に水があるか否かによらず、自動排水栓の動作不良を検知することができる。また、実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、排水栓３０１が閉じているときの状態信号を通電ＯＮの通電信号に設定している。このため、浴槽５０内に水がある場合の故障確認運転において、非通電信号となる排水栓３０１が開いている異常だけでなく、非通電信号となる断線又は停電等の異常についても検知することができる。

ところで、上述した実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、湯張り運転時に故障確認運転を行うこととした。しかしながら、故障確認運転の実行タイミングは上記に限られない。例えば、制御部７０は、ユーザからの強制的な要求が出された場合に故障確認運転を実行してもよい。このような要求としては、例えばユーザがリモコン４００に設けられた実行手段としてのボタンを押下した場合が考えられる。また、故障確認運転のタイミングはユーザが要求したタイミングに限らず、例えば、何らかの運転が開始される場合又は運転の最中等、任意のタイミングで実行してもよい。

また、上述した実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、状態信号として通電信号を受信している場合には自動排水弁への閉じ指令を伴う運転を許可し、通電信号を受信していない場合には当該運転を制限することとしてもよい。また、上述の運転の制限に加えて又はこれに替えて、状態信号として通電信号を受信していない場合には排水栓３０１が閉じていないことをリモコン４００から報知することとしてもよい。なお、自動排水弁への閉じ指令を伴う運転としては、上述の湯張り運転の他、例えば浴槽５０の容量を学習する学習運転、浴槽５０内の湯を加熱する追い焚き運転、浴槽５０内の湯の熱を回収する風呂熱回収運転等がある。これにより、浴槽５０の排水栓３０１の閉め忘れ又は故障等による無駄な湯の排出を防止することができる。

また、上述した実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、沸き上げ運転等の運転状態に応じて、自動排水栓が自動で開閉される連携運転が行われているが、当該連携運転をユーザが強制的に遮断するための手段を更に備えることとしてもよい。このような手段としては、例えば、当該遮断機能が設定されたボタンをリモコン４００に備えることが考えられる。このような構成によれば、自動排水栓に異常が発生している場合であっても、手動操作であれば排水栓３０１を使用することが可能となる。

また、上述した実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、排水栓３０１が閉状態のときに通電ＯＮの通電信号を出力し、排水栓３０１が開状態のときに通電ＯＦＦの非通電信号を出力することとした。しかしながら、排水栓３０１の開閉状態に応じた状態信号は、開状態と閉状態を区別できる信号で構成されていれば上記の状態信号に限られない。

また、上述した実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、自動排水栓の開閉状態をリモコン４００に表示して報知する構成を備えていてもよい。

１ 貯湯タンクユニット、 ２ 給水配管、 ３ 給湯湯側配管、 ４ 給湯水側配管、 ５ 給湯配管、 ６ 給湯温度サーミスタ、 ７ 給湯配管、 ８ 電磁弁、 １０ 貯湯タンク、 ２１ 循環ポンプ、 ２２ 利用側熱交換器、 ３１ 三方弁、 ３３ 給湯混合弁、 ４０ タンク下部配管、 ４１ ヒートポンプ入口配管、 ４２ ヒートポンプ出口配管、 ４３ タンク上部配管、 ４４ タンク戻し配管、 ４５ 利用側熱交換器１次側入口配管、 ４６ 利用側熱交換器１次側出口配管、 ４７ バイパス配管、 ５０ 浴槽、 ５１ 浴槽水循環回路、 ５２ ２次側循環ポンプ、 ５３ 浴槽出口側サーミスタ、 ５４ 水位センサ、 ５５ 浴槽入口側サーミスタ、 ５６ 浴槽水検出センサ、 ６０ ヒートポンプユニット、 ６１ 圧縮機、 ６２ 沸き上げ用熱交換器、 ６３ 膨張弁、 ６４ 空気熱交換器、 ６５ 冷媒循環配管、 ６６ ＨＰ出口側サーミスタ、 ７０ 制御部、 １００ 貯湯式給湯機、 ２００ 四方弁、 ３０１ 排水栓、 ３０２ 排水栓開閉モータ、 ３０３ 作動量検出手段、４００ リモコン、 ４０１ 中継ユニット

Claims (8)

1. 浴槽の排水栓を電動で開閉する自動排水栓を備え、運転状態に応じた閉じ指令又は開き指令を受けて前記排水栓を自動で開閉する連携運転を行う給湯システムにおいて、
   前記排水栓が開状態のときには開信号を受信し、前記排水栓が閉状態のときには閉信号を受信する信号受信手段と、
   前記開信号及び前記閉信号に基づいて、前記自動排水栓の動作不良を検知する動作不良検知手段と、を備え、
   前記動作不良検知手段は、前記浴槽に水がある場合には前記閉じ指令が出されている状態で前記閉信号を受信しているか否かによって前記自動排水栓の動作不良を検知し、前記浴槽に水がない場合には前記閉じ指令が出されている状態で前記閉信号を受信しているか否か及び前記開き指令が出されている状態で前記開信号を受信しているか否かによって前記自動排水栓の動作不良を検知するように構成されていることを特徴とする給湯システム。
2. 前記閉信号は通電信号であり、前記開信号は非通電信号であることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記閉信号を受信している場合には、前記閉じ指令を伴う運転の実行を許可し、前記閉信号を受信していない場合には前記閉じ指令を伴う運転の実行を制限する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記自動排水栓の動作不良を検知したことを報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の給湯システム。
5. 前記動作不良検知手段を強制的に実行する実行手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯システム。
6. 前記連携運転の実行を遮断する連携運転遮断手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の給湯システム。
7. 前記浴槽の水を循環させるための循環回路と、
   前記循環回路に設けられた循環ポンプと、
   前記循環回路の水流を検知する検知手段と、を備え、
   前記動作不良検知手段は、前記循環ポンプを駆動したときに前記検知手段によって水流が検知されるか否かによって前記浴槽に水があるか否かを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の給湯システム。
8. 前記排水栓の開閉状態を報知する手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の給湯システム。

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