貯湯式給湯装置
【課題】逆止弁に対する故障判定機能を具備した貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】給湯混合弁５と、給湯混合弁５の出湯管１９側に接続され給湯混合弁５の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁１と、給湯混合弁５の給水管１１側に接続され給湯混合弁５の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁２と、給湯混合弁５の弁開度を設定温度Ｔsに制御しつつ給湯停止時に所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部３０と、を備えた貯湯式給湯装置１００において、制御部３０は給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３の検出する給湯温度ＴＢが所望の設定温度Ｔsから所定差δを超えたことに対応して制御部３０が給湯混合弁５の弁開度を低温水で全開に制御した時、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合に第２逆止弁２が故障したと判定する。
【解決手段】給湯混合弁５と、給湯混合弁５の出湯管１９側に接続され給湯混合弁５の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁１と、給湯混合弁５の給水管１１側に接続され給湯混合弁５の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁２と、給湯混合弁５の弁開度を設定温度Ｔsに制御しつつ給湯停止時に所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部３０と、を備えた貯湯式給湯装置１００において、制御部３０は給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３の検出する給湯温度ＴＢが所望の設定温度Ｔsから所定差δを超えたことに対応して制御部３０が給湯混合弁５の弁開度を低温水で全開に制御した時、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合に第２逆止弁２が故障したと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンク、逆止弁および、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯式の給湯装置として、給湯混合弁から出湯開始時や少量の湯水の給湯時に高温の湯が出湯されることがなく、安全に使用できる給湯装置を提供するようにしたものとして、高温水経路に第１逆止弁を、低温水経路に第２逆止弁を備え、安全に使用できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。なお、特許文献１と本発明では、第１逆止弁と、第２逆止弁が逆に称呼されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置では、給湯需要がなく給湯栓を閉じて給湯しない給湯待機中は、低温水経路内の重い低温水と貯湯タンク内の軽い高温水との比重差による湯水の対流を第２逆止弁により阻止するため、低温水経路内へ高温水は浸入しない。したがって、出湯開始時に設定温度以上の高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。
【０００４】
また、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁が開弁圧に達しない場合は、低温水経路から低温水は供給されないが、同時に第１逆止弁も開弁圧に達しないので高温水も供給されない。したがって、少量の湯水を給湯開始時に利用者が希望しない高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。
【０００５】
そして、給湯混合弁と並列に接続された風呂混合弁を含む風呂給湯回路における有害な対流を防止するため、低温水経路と風呂混合弁の間に第３逆止弁を介挿したものもある。その場合、第１逆止弁は出湯待機中の風呂給湯時の逆流防止、第２逆止弁は給湯回路の対流防止、第３逆止弁は風呂給湯回路の対流防止という作用効果がある。
【特許文献１】特開２００１−２８９５０７号公報（段落０００４〜００１１、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第２逆止弁におけるシール部の劣化、カルキの付着などの原因により、この第２逆止弁が固着して順方向の開きが悪くなった場合（以後、「閉塞故障」という）、給湯利用中に異常な高温水が流出し、利用者に危険をもたらす可能性が高まる。そのため、給湯温度センサで高温水流出を検出した時点で第２逆止弁の閉塞故障と判断して給湯を禁止するかまたは危険を警告するという対策もある。しかしながら、この方法では、給湯混合弁の故障でも類似の症状が検出されるため、給湯混合弁の故障かあるいは第２逆止弁の閉塞故障かの何れであるかを判断できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（ＴＨ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（ＴＣ）を検知する給水温度センサ（２４）と、前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）と、前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出する給湯温度（ＴＢ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水で全開に制御した時、前記給湯混合弁（５）の出口側に配設された給湯流量センサ（２２）により前記給湯混合弁（５）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第２逆止弁（２）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）である。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、以下の作用により第２逆止弁（２）に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。通常は、給湯混合弁（５）の弁開度に基づく設定温度（Ｔs）の給湯が利用者から期待されている。ところが、給湯需要からの期待に反して設定温度（Ｔs）を超える異常高温水が流出した時、給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出値が設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えて異常高温水を検知すれば異常と認識する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２逆止弁に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。
図１は本発明を適用する効果的な貯湯式給湯装置（以下、単に「給湯装置」ともいう）１００の概略構成図であり、給湯装置１００は、制御部３０により制御される貯湯式給湯機１０が、湯水を沸き上げて貯湯タンク４に貯湯し、この貯湯タンク４の上部に接続された出湯管１９から出湯する高温（例えば８５℃）水に適宜比率の低温水を混合して給湯需要に応ずる構成である。なお、図１の破線により制御部３０と制御対象および各部の温度センサおよび流量センサを結ぶ信号線を簡略に示している。
【００１２】
前記貯湯式給湯機１０は、貯湯タンク４内の湯水を、例えば、ヒートポンプユニット等で構成された加熱手段１２により、電力単価が安価な深夜時間帯に沸き上げて貯湯し、この貯湯した高温水を給湯に用いるいわゆるエコキュート（自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機）である。給水管１１から給水される低温水を加熱手段１２により沸き上げた貯湯を出湯管１９から高温水として出湯する。
【００１３】
高温水と低温水が利用者の希望する温度に冷熱混合され、給湯混合弁５→給湯管６を経由し、図示しないシャワー、カラン、洗面所や台所の給湯栓等へと給湯される給湯管６により給湯需要に応じられるように配管構成されている。この給湯管６と同様に、冷熱混合され、風呂混合弁７→風呂給湯電磁弁２１→風呂給湯管９→浴槽２０へと注湯される風呂給湯管９によりその需要に応じられるように配管構成されている。このように、風呂給湯管９は風呂給湯電磁弁２１を介して浴槽２０に給湯するための配管である。
【００１４】
なお、前記出湯管１９には貯湯タンク４から出湯される高温水の温度を検出するための高温水温度センサ２５が配設される一方、給湯管６には給湯温度ＴＢを検出するための給湯温度センサ１３を備えている。
【００１５】
前記給水管１１には給湯装置１００に供給される水の流量を検出するための給水流量センサ１４および給水温度ＴＣを検出する給水温度センサ２４を備えている。この給水管１１から三方に分岐して低温で給水する一連の配管を低温水経路１６と呼ぶ。この低温水経路１６のうち第１分岐は貯湯タンク４の下部へ、第２分岐は第２逆止弁２→給湯混合弁５へ、第３分岐は第３逆止弁３→風呂混合弁７へと通じている。
【００１６】
前記制御部３０は、単に貯湯式給湯機１０の沸き上げを制御するのみならず、給湯装置１００全体の統括制御も行う。すなわち、給水温度センサ２４、高温水温度センサ２５、給湯温度センサ１３、風呂温水温度センサ８、給水流量センサ１４、給湯流量センサ２２等の検出信号およびリモコン３１からの指示に基づき、加熱手段１２、給湯混合弁５、風呂混合弁７および風呂給湯電磁弁２１等を統括制御することが可能に構成されている。
【００１７】
また、前記制御部３０とリモコン３１とは通信線３２で結ばれており、運転指示情報や運転情報を相互通信している。このリモコン３１は、給湯装置１００を運転状態にするための運転スイッチ、給湯管６から供給される湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ、給湯または風呂給湯の設定温度Ｔsや給湯装置１００の運転情報などを文字表示する表示部、音声により給湯装置１００の運転情報を報知するスピーカを備えている。ただし、リモコン３１の詳細部に関しては、本発明を説明するために必ずしも不可欠な構成要件ではないので、図解説明を省略する。
【００１８】
前記給湯混合弁５および前記風呂混合弁７は、制御部３０が制御するステッピングモータによりそれぞれ独立に駆動され、給水管１１→低温水経路１６からの水と出湯管１９→高温水経路１７からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管６または風呂給湯管９へ供給される。なお、給湯混合弁５には湯側ポート１５から高温水が、水側ポート１８から低温水がそれぞれ供給される。同様に、風呂混合弁７には湯側ポート２３から高温水が水側ポート２６から低温水がそれぞれ供給される。
【００１９】
前記貯湯タンク４の内部には比重の差により軽い熱湯と重い冷水が湯水混成層を挟んで混じることなく上下に区別されている。すなわち、下方から給水を受けた冷水が澱み、その上層に覆い被さる湯水混成層を介した上方に熱湯が成層状態で貯湯され、需要に応じて上方から熱湯を給湯可能とする。
【００２０】
ここで、第１逆止弁１の主な作用効果を説明する。給湯混合弁５と並列接続された風呂混合弁７を含む風呂給湯回路において、出湯待機中、かつ、浴槽２０へは給湯の最中、第１逆止弁１の逆止の介在がなければ、給湯混合弁５を図１の矢印Ｃ方向に逆流した冷水が不必要に風呂混合弁７に混入する（以下、「冷水浸入Ｃ」という。図１参照）。
【００２１】
この冷水浸入Ｃにより、給湯温度ＴＢが設定温度ＴＳに到達せず、さらに、第１逆止弁１付近に逆流して溜まった冷水が、再給湯時または間欠給湯時に高比率で含まれるため所望の給湯温度に至らないという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な冷水浸入Ｃを阻止するため、高温水経路１７と給湯混合弁５の間に第１逆止弁１が介挿されている。
【００２２】
また、第２逆止弁２の作用効果を説明する。この第２逆止弁２がない場合は、利用者がお湯を必要としない時、給湯混合弁５→給湯管６の下流にある給湯栓が閉じられ、給湯されていない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差（高温水の比重の方が小さい）により、貯湯タンク４→出湯管１９→給湯混合弁５→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ａの方向）に湯水を対流（以下、「給湯弁対流Ａ」という）させようとする作用が働く。
【００２３】
この給湯弁対流Ａを阻止する第２逆止弁２の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、給湯管６につながる給湯栓を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度ＴＳよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な給湯弁対流Ａは第２逆止弁２の介挿により解決されている。
【００２４】
さらに、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁２が開弁圧に達しない場合は、低温水経路１６から水が供給されないが、同時に第１逆止弁１も開弁圧に達せずに順方向の通過が阻止されることにより、高温水のみが給湯管６へ供給されることがなく、安全に使用できる。したがって、第２逆止弁２が正常に機能する限りは出湯開始時または少量給湯時に利用者が希望していない高温の熱湯が出て来ることもなく安全に利用できる。
【００２５】
そして、第３逆止弁３の作用効果を説明する。この第３逆止弁３がない場合は、浴槽２０への足し湯も含めて、風呂給湯を利用者が必要としない時、風呂混合弁７の下流にある風呂給湯電磁弁２１が閉じられている。このように風呂に給湯していない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差により、貯湯タンク４→出湯管１９→風呂混合弁７→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ｂの方向）に湯水を対流（以下、「風呂弁対流Ｂ」という）させようとする作用が働く。
【００２６】
この風呂弁対流Ｂを阻止する第３逆止弁３の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、風呂給湯管９に介挿された風呂給湯電磁弁２１を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度ＴＳよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な風呂弁対流Ｂは第３逆止弁３の介挿により解決されている。
【００２７】
ここで、第１逆止弁１ないし第３逆止弁３に用いている逆止弁に共通の弁作用を簡単に説明する。逆止弁は、ケース、弁体、シール体、バネから構成（図示せず）されており、弁体ならびにシール体に対しては、湯水の流動時に流動方向にかかる水圧と、その反対方向にバネにより付勢されるバネ圧とが作用している。
【００２８】
そして、このバネ圧が、水圧より高い場合には閉弁状態に、逆に水圧の方が、バネ圧より高くなると開弁状態になる。この閉弁状態から開弁状態に移行する時の圧力、すなわち、この逆止弁を開弁させるのに必要な水圧を開弁圧という。
【００２９】
図２は貯湯式給湯装置における第２逆止弁２の閉塞故障に対する故障診断方法の手順を示すフローチャートである。出湯要求ステップ（Ｓ１０）では、利用者が図示しないシャワー等の給湯栓を開く行為による出湯要求に応じて、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）が１（所定値）以上の値を検知される下式に示す条件により、制御部３０に入力される都度、自動的に故障診断プログラムの実行が開始される。なお、ここで示した１以上との数値に厳密性はなく、単に出湯要求を検出すれば足りる。
［１≦給湯流量Ｎ］
【００３０】
また、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）の検知手段としては、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量（以下、単に「流量」ともいう）Ｒを計測するのが確実であるが、給水流量センサ１４の検出出力等を用いても類似の効果が得られるし、水圧変動、温度変化等を何れかのセンサで検出するようにしても構わない。なお、出湯要求ステップ（Ｓ１０）に代えて、利用者が手動で半自動操作することにより、故障診断プログラムの実行を開始するようにしても構わない。
【００３１】
異常高温水検知ステップ（Ｓ１１）では、例えば、給湯温度ＴＢ＝設定温度ＴＳ＝４０℃のところ、設定温度ＴＳ＝４０℃に異常高温水検出基準温度差δ（「所定差δ」と略す）である１５℃を上乗せすれば５５℃であり、その５５℃を超える程に熱くなれば異常と判定する。したがって、給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３が、例えば、給湯温度ＴＢ＝５６℃を検知すれば異常高温水と認識する。
【００３２】
［給湯温度ＴＢ−設定温度ＴＳ≧異常高温水検出基準温度差δ］
との条件を、給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３が給湯温度ＴＢを検出し、この給湯温度ＴＢが設定温度Ｔsを所定差δ分を超えていれば制御部３０によって異常高温水を検知する。
【００３３】
この時用いる所定差δは、疑似故障を再現する実験等の裏付けにより設定する。なお、この給湯温度センサ１３は、一例として、サーミスタ等により構成しているが、温度を電気信号に変換して制御部３０へ入力する機能があれば、他の感温素子でも構わない。
【００３４】
通常ならば、給湯の要求に応じ、設定温度Ｔsに基づいて、制御部３０が給湯混合弁５の弁開度を決定するので、給湯装置１００全体が正常ならば設定温度Ｔs＝給湯温度ＴＢになるように自動制御されるところを、本発明では利用者の希望しない異常高温水で給湯される故障を問題にしている。
【００３５】
ついで、水側ポート全開ステップ（Ｓ１２）では、異常な高温と検知されている給湯温度ＴＢを設定温度Ｔsに近づけるために、制御部３０が弁開度を水１００％の方向へとフィードバック（ＦＢ）制御またはフィードフォワード（ＦＦ）制御するので給湯混合弁５の水側ポート１８が全開となる。
【００３６】
そして、漏洩計量判定ステップ（Ｓ１３）では、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合に、制御部３０が第２逆止弁２の閉塞故障と判定する。すなわち、水側ポート１８を全開にした場合、その反対の湯側ポート１５は全閉となる。そうすると、本来は給湯混合弁５から高温水が流出する流量Ｒ＝０であるべきところ、給湯混合弁５には正常でも規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）の内部漏洩（リーク）が認められ、この給湯混合弁５からの流量Ｒが規定量（内部漏洩の規定量）Ｚ以下ならば、第２逆止弁２は低温水を順方向に通過させていないことが判明し閉塞故障と診断される。
【００３７】
このような高温水の漏洩現象を利用者の視点から説明すれば、給湯流量センサ２２の計測した給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）が、正常値に比べて著しく不足しているので異常と認められる場合、第２逆止弁２が閉塞していることが故障原因であるものと診断できる。
【００３８】
給湯流量Ｎが減少する程度に関し、下式を故障判定の条件とする。
［給湯流量Ｎ＝給湯混合弁５からの流量Ｒと見なして計測］
［０＜給湯流量Ｎ≦Ｚ］
Ｚ：給湯混合弁５における内部漏洩（リーク）の規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）
【００３９】
なお、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）を検知するために、所定時間Ｗ（ｓｅｃ）待って判定湯量Ｖ（Ｌ）を計量しても同等の効果が得られる。
給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）＝判定湯量Ｖ（Ｌ）／所定時間Ｗ（ｓｅｃ）
【００４０】
上式による故障判定の条件に該当すれば、故障報知ステップ（Ｓ１４）により、第３逆止弁３の閉塞故障を利用者へ報知できる。例えば、リモコン３１の表示とメロディ等で利用者に注意を喚起することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用して効果的な貯湯式給湯装置の概略構成図である。
【図２】貯湯式給湯装置における第２逆止弁の閉塞故障に対する故障診断方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１ 第１逆止弁
２ 第２逆止弁
３ 第３逆止弁
４ 貯湯タンク
５ 給湯混合弁
６ 給湯管
７ 風呂混合弁
８ 風呂温水温度センサ
９ 風呂給湯管
１０ 貯湯式給湯機
１１ 給水管
１２ 加熱手段
１３ 給湯温度センサ
１４ 給水流量センサ
１５，２３ 湯側ポート
１６ 低温水経路
１７ 高温水経路
１８，２６ 水側ポート
１９ 出湯管
２０ 浴槽
２１ 風呂給湯電磁弁
２２ 給湯流量センサ
２４ 給水温度センサ
２５ 高温水温度センサ
３０ 制御部
３１ リモコン
３２ 通信線
１００ 貯湯式給湯装置（給湯装置）
Ａ 給湯弁対流
Ｂ 風呂弁対流
Ｃ 冷水浸入
Ｎ 給湯流量
Ｒ 給湯混合弁からの流量
ＴＳ 設定温度
ＴＢ 給湯温度
ＴＣ 低温水温度（給水温度）
ＴＨ 高温水温度
Ｖ 判定湯量
Ｗ 所定時間
Ｚ 給湯混合弁における内部漏洩の規定量（規定量）
δ 異常高温水検出基準温度差（所定差）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンク、逆止弁および、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯式の給湯装置として、給湯混合弁から出湯開始時や少量の湯水の給湯時に高温の湯が出湯されることがなく、安全に使用できる給湯装置を提供するようにしたものとして、高温水経路に第１逆止弁を、低温水経路に第２逆止弁を備え、安全に使用できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。なお、特許文献１と本発明では、第１逆止弁と、第２逆止弁が逆に称呼されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置では、給湯需要がなく給湯栓を閉じて給湯しない給湯待機中は、低温水経路内の重い低温水と貯湯タンク内の軽い高温水との比重差による湯水の対流を第２逆止弁により阻止するため、低温水経路内へ高温水は浸入しない。したがって、出湯開始時に設定温度以上の高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。
【０００４】
また、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁が開弁圧に達しない場合は、低温水経路から低温水は供給されないが、同時に第１逆止弁も開弁圧に達しないので高温水も供給されない。したがって、少量の湯水を給湯開始時に利用者が希望しない高温の湯が予告なしに出湯される危険がなく安全に使用できるものである。
【０００５】
そして、給湯混合弁と並列に接続された風呂混合弁を含む風呂給湯回路における有害な対流を防止するため、低温水経路と風呂混合弁の間に第３逆止弁を介挿したものもある。その場合、第１逆止弁は出湯待機中の風呂給湯時の逆流防止、第２逆止弁は給湯回路の対流防止、第３逆止弁は風呂給湯回路の対流防止という作用効果がある。
【特許文献１】特開２００１−２８９５０７号公報（段落０００４〜００１１、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第２逆止弁におけるシール部の劣化、カルキの付着などの原因により、この第２逆止弁が固着して順方向の開きが悪くなった場合（以後、「閉塞故障」という）、給湯利用中に異常な高温水が流出し、利用者に危険をもたらす可能性が高まる。そのため、給湯温度センサで高温水流出を検出した時点で第２逆止弁の閉塞故障と判断して給湯を禁止するかまたは危険を警告するという対策もある。しかしながら、この方法では、給湯混合弁の故障でも類似の症状が検出されるため、給湯混合弁の故障かあるいは第２逆止弁の閉塞故障かの何れであるかを判断できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、逆止弁の故障判定機能を備えた貯湯式給湯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（ＴＨ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（ＴＣ）を検知する給水温度センサ（２４）と、前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）と、前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出する給湯温度（ＴＢ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水で全開に制御した時、前記給湯混合弁（５）の出口側に配設された給湯流量センサ（２２）により前記給湯混合弁（５）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第２逆止弁（２）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）である。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、以下の作用により第２逆止弁（２）に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。通常は、給湯混合弁（５）の弁開度に基づく設定温度（Ｔs）の給湯が利用者から期待されている。ところが、給湯需要からの期待に反して設定温度（Ｔs）を超える異常高温水が流出した時、給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出値が設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えて異常高温水を検知すれば異常と認識する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２逆止弁に故障がある時、そのことを容易かつ確実に判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。
図１は本発明を適用する効果的な貯湯式給湯装置（以下、単に「給湯装置」ともいう）１００の概略構成図であり、給湯装置１００は、制御部３０により制御される貯湯式給湯機１０が、湯水を沸き上げて貯湯タンク４に貯湯し、この貯湯タンク４の上部に接続された出湯管１９から出湯する高温（例えば８５℃）水に適宜比率の低温水を混合して給湯需要に応ずる構成である。なお、図１の破線により制御部３０と制御対象および各部の温度センサおよび流量センサを結ぶ信号線を簡略に示している。
【００１２】
前記貯湯式給湯機１０は、貯湯タンク４内の湯水を、例えば、ヒートポンプユニット等で構成された加熱手段１２により、電力単価が安価な深夜時間帯に沸き上げて貯湯し、この貯湯した高温水を給湯に用いるいわゆるエコキュート（自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機）である。給水管１１から給水される低温水を加熱手段１２により沸き上げた貯湯を出湯管１９から高温水として出湯する。
【００１３】
高温水と低温水が利用者の希望する温度に冷熱混合され、給湯混合弁５→給湯管６を経由し、図示しないシャワー、カラン、洗面所や台所の給湯栓等へと給湯される給湯管６により給湯需要に応じられるように配管構成されている。この給湯管６と同様に、冷熱混合され、風呂混合弁７→風呂給湯電磁弁２１→風呂給湯管９→浴槽２０へと注湯される風呂給湯管９によりその需要に応じられるように配管構成されている。このように、風呂給湯管９は風呂給湯電磁弁２１を介して浴槽２０に給湯するための配管である。
【００１４】
なお、前記出湯管１９には貯湯タンク４から出湯される高温水の温度を検出するための高温水温度センサ２５が配設される一方、給湯管６には給湯温度ＴＢを検出するための給湯温度センサ１３を備えている。
【００１５】
前記給水管１１には給湯装置１００に供給される水の流量を検出するための給水流量センサ１４および給水温度ＴＣを検出する給水温度センサ２４を備えている。この給水管１１から三方に分岐して低温で給水する一連の配管を低温水経路１６と呼ぶ。この低温水経路１６のうち第１分岐は貯湯タンク４の下部へ、第２分岐は第２逆止弁２→給湯混合弁５へ、第３分岐は第３逆止弁３→風呂混合弁７へと通じている。
【００１６】
前記制御部３０は、単に貯湯式給湯機１０の沸き上げを制御するのみならず、給湯装置１００全体の統括制御も行う。すなわち、給水温度センサ２４、高温水温度センサ２５、給湯温度センサ１３、風呂温水温度センサ８、給水流量センサ１４、給湯流量センサ２２等の検出信号およびリモコン３１からの指示に基づき、加熱手段１２、給湯混合弁５、風呂混合弁７および風呂給湯電磁弁２１等を統括制御することが可能に構成されている。
【００１７】
また、前記制御部３０とリモコン３１とは通信線３２で結ばれており、運転指示情報や運転情報を相互通信している。このリモコン３１は、給湯装置１００を運転状態にするための運転スイッチ、給湯管６から供給される湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ、給湯または風呂給湯の設定温度Ｔsや給湯装置１００の運転情報などを文字表示する表示部、音声により給湯装置１００の運転情報を報知するスピーカを備えている。ただし、リモコン３１の詳細部に関しては、本発明を説明するために必ずしも不可欠な構成要件ではないので、図解説明を省略する。
【００１８】
前記給湯混合弁５および前記風呂混合弁７は、制御部３０が制御するステッピングモータによりそれぞれ独立に駆動され、給水管１１→低温水経路１６からの水と出湯管１９→高温水経路１７からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管６または風呂給湯管９へ供給される。なお、給湯混合弁５には湯側ポート１５から高温水が、水側ポート１８から低温水がそれぞれ供給される。同様に、風呂混合弁７には湯側ポート２３から高温水が水側ポート２６から低温水がそれぞれ供給される。
【００１９】
前記貯湯タンク４の内部には比重の差により軽い熱湯と重い冷水が湯水混成層を挟んで混じることなく上下に区別されている。すなわち、下方から給水を受けた冷水が澱み、その上層に覆い被さる湯水混成層を介した上方に熱湯が成層状態で貯湯され、需要に応じて上方から熱湯を給湯可能とする。
【００２０】
ここで、第１逆止弁１の主な作用効果を説明する。給湯混合弁５と並列接続された風呂混合弁７を含む風呂給湯回路において、出湯待機中、かつ、浴槽２０へは給湯の最中、第１逆止弁１の逆止の介在がなければ、給湯混合弁５を図１の矢印Ｃ方向に逆流した冷水が不必要に風呂混合弁７に混入する（以下、「冷水浸入Ｃ」という。図１参照）。
【００２１】
この冷水浸入Ｃにより、給湯温度ＴＢが設定温度ＴＳに到達せず、さらに、第１逆止弁１付近に逆流して溜まった冷水が、再給湯時または間欠給湯時に高比率で含まれるため所望の給湯温度に至らないという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な冷水浸入Ｃを阻止するため、高温水経路１７と給湯混合弁５の間に第１逆止弁１が介挿されている。
【００２２】
また、第２逆止弁２の作用効果を説明する。この第２逆止弁２がない場合は、利用者がお湯を必要としない時、給湯混合弁５→給湯管６の下流にある給湯栓が閉じられ、給湯されていない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差（高温水の比重の方が小さい）により、貯湯タンク４→出湯管１９→給湯混合弁５→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ａの方向）に湯水を対流（以下、「給湯弁対流Ａ」という）させようとする作用が働く。
【００２３】
この給湯弁対流Ａを阻止する第２逆止弁２の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、給湯管６につながる給湯栓を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度ＴＳよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な給湯弁対流Ａは第２逆止弁２の介挿により解決されている。
【００２４】
さらに、給湯栓を少し開けて少量の湯水を給湯しようとする時、水圧が低く第２逆止弁２が開弁圧に達しない場合は、低温水経路１６から水が供給されないが、同時に第１逆止弁１も開弁圧に達せずに順方向の通過が阻止されることにより、高温水のみが給湯管６へ供給されることがなく、安全に使用できる。したがって、第２逆止弁２が正常に機能する限りは出湯開始時または少量給湯時に利用者が希望していない高温の熱湯が出て来ることもなく安全に利用できる。
【００２５】
そして、第３逆止弁３の作用効果を説明する。この第３逆止弁３がない場合は、浴槽２０への足し湯も含めて、風呂給湯を利用者が必要としない時、風呂混合弁７の下流にある風呂給湯電磁弁２１が閉じられている。このように風呂に給湯していない待機中に、低温水経路１６の低温水と貯湯タンク４内の高温水との比重差により、貯湯タンク４→出湯管１９→風呂混合弁７→低温水経路１６を経由して貯湯タンク４へ戻る方向（図１の矢印Ｂの方向）に湯水を対流（以下、「風呂弁対流Ｂ」という）させようとする作用が働く。
【００２６】
この風呂弁対流Ｂを阻止する第３逆止弁３の介在がなければ、低温水経路１６には貯湯タンク４からの高温水が浸入し、風呂給湯管９に介挿された風呂給湯電磁弁２１を開けた直後に低温水経路１６に停滞中の高温水が供給されるため、利用者の設定温度ＴＳよりも不自然に高温の熱湯が出て来るという給湯性能劣化の問題があった。かかる有害な風呂弁対流Ｂは第３逆止弁３の介挿により解決されている。
【００２７】
ここで、第１逆止弁１ないし第３逆止弁３に用いている逆止弁に共通の弁作用を簡単に説明する。逆止弁は、ケース、弁体、シール体、バネから構成（図示せず）されており、弁体ならびにシール体に対しては、湯水の流動時に流動方向にかかる水圧と、その反対方向にバネにより付勢されるバネ圧とが作用している。
【００２８】
そして、このバネ圧が、水圧より高い場合には閉弁状態に、逆に水圧の方が、バネ圧より高くなると開弁状態になる。この閉弁状態から開弁状態に移行する時の圧力、すなわち、この逆止弁を開弁させるのに必要な水圧を開弁圧という。
【００２９】
図２は貯湯式給湯装置における第２逆止弁２の閉塞故障に対する故障診断方法の手順を示すフローチャートである。出湯要求ステップ（Ｓ１０）では、利用者が図示しないシャワー等の給湯栓を開く行為による出湯要求に応じて、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）が１（所定値）以上の値を検知される下式に示す条件により、制御部３０に入力される都度、自動的に故障診断プログラムの実行が開始される。なお、ここで示した１以上との数値に厳密性はなく、単に出湯要求を検出すれば足りる。
［１≦給湯流量Ｎ］
【００３０】
また、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）の検知手段としては、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量（以下、単に「流量」ともいう）Ｒを計測するのが確実であるが、給水流量センサ１４の検出出力等を用いても類似の効果が得られるし、水圧変動、温度変化等を何れかのセンサで検出するようにしても構わない。なお、出湯要求ステップ（Ｓ１０）に代えて、利用者が手動で半自動操作することにより、故障診断プログラムの実行を開始するようにしても構わない。
【００３１】
異常高温水検知ステップ（Ｓ１１）では、例えば、給湯温度ＴＢ＝設定温度ＴＳ＝４０℃のところ、設定温度ＴＳ＝４０℃に異常高温水検出基準温度差δ（「所定差δ」と略す）である１５℃を上乗せすれば５５℃であり、その５５℃を超える程に熱くなれば異常と判定する。したがって、給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３が、例えば、給湯温度ＴＢ＝５６℃を検知すれば異常高温水と認識する。
【００３２】
［給湯温度ＴＢ−設定温度ＴＳ≧異常高温水検出基準温度差δ］
との条件を、給湯混合弁５の出湯側に配設された給湯温度センサ１３が給湯温度ＴＢを検出し、この給湯温度ＴＢが設定温度Ｔsを所定差δ分を超えていれば制御部３０によって異常高温水を検知する。
【００３３】
この時用いる所定差δは、疑似故障を再現する実験等の裏付けにより設定する。なお、この給湯温度センサ１３は、一例として、サーミスタ等により構成しているが、温度を電気信号に変換して制御部３０へ入力する機能があれば、他の感温素子でも構わない。
【００３４】
通常ならば、給湯の要求に応じ、設定温度Ｔsに基づいて、制御部３０が給湯混合弁５の弁開度を決定するので、給湯装置１００全体が正常ならば設定温度Ｔs＝給湯温度ＴＢになるように自動制御されるところを、本発明では利用者の希望しない異常高温水で給湯される故障を問題にしている。
【００３５】
ついで、水側ポート全開ステップ（Ｓ１２）では、異常な高温と検知されている給湯温度ＴＢを設定温度Ｔsに近づけるために、制御部３０が弁開度を水１００％の方向へとフィードバック（ＦＢ）制御またはフィードフォワード（ＦＦ）制御するので給湯混合弁５の水側ポート１８が全開となる。
【００３６】
そして、漏洩計量判定ステップ（Ｓ１３）では、給湯混合弁５の出口側に配設された給湯流量センサ２２により給湯混合弁５からの流量Ｒを計測して規定量Ｚよりも少ない場合に、制御部３０が第２逆止弁２の閉塞故障と判定する。すなわち、水側ポート１８を全開にした場合、その反対の湯側ポート１５は全閉となる。そうすると、本来は給湯混合弁５から高温水が流出する流量Ｒ＝０であるべきところ、給湯混合弁５には正常でも規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）の内部漏洩（リーク）が認められ、この給湯混合弁５からの流量Ｒが規定量（内部漏洩の規定量）Ｚ以下ならば、第２逆止弁２は低温水を順方向に通過させていないことが判明し閉塞故障と診断される。
【００３７】
このような高温水の漏洩現象を利用者の視点から説明すれば、給湯流量センサ２２の計測した給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）が、正常値に比べて著しく不足しているので異常と認められる場合、第２逆止弁２が閉塞していることが故障原因であるものと診断できる。
【００３８】
給湯流量Ｎが減少する程度に関し、下式を故障判定の条件とする。
［給湯流量Ｎ＝給湯混合弁５からの流量Ｒと見なして計測］
［０＜給湯流量Ｎ≦Ｚ］
Ｚ：給湯混合弁５における内部漏洩（リーク）の規定量Ｚ（Ｌ／ｓｅｃ）
【００３９】
なお、給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）を検知するために、所定時間Ｗ（ｓｅｃ）待って判定湯量Ｖ（Ｌ）を計量しても同等の効果が得られる。
給湯流量Ｎ（Ｌ／ｓｅｃ）＝判定湯量Ｖ（Ｌ）／所定時間Ｗ（ｓｅｃ）
【００４０】
上式による故障判定の条件に該当すれば、故障報知ステップ（Ｓ１４）により、第３逆止弁３の閉塞故障を利用者へ報知できる。例えば、リモコン３１の表示とメロディ等で利用者に注意を喚起することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用して効果的な貯湯式給湯装置の概略構成図である。
【図２】貯湯式給湯装置における第２逆止弁の閉塞故障に対する故障診断方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１ 第１逆止弁
２ 第２逆止弁
３ 第３逆止弁
４ 貯湯タンク
５ 給湯混合弁
６ 給湯管
７ 風呂混合弁
８ 風呂温水温度センサ
９ 風呂給湯管
１０ 貯湯式給湯機
１１ 給水管
１２ 加熱手段
１３ 給湯温度センサ
１４ 給水流量センサ
１５，２３ 湯側ポート
１６ 低温水経路
１７ 高温水経路
１８，２６ 水側ポート
１９ 出湯管
２０ 浴槽
２１ 風呂給湯電磁弁
２２ 給湯流量センサ
２４ 給水温度センサ
２５ 高温水温度センサ
３０ 制御部
３１ リモコン
３２ 通信線
１００ 貯湯式給湯装置（給湯装置）
Ａ 給湯弁対流
Ｂ 風呂弁対流
Ｃ 冷水浸入
Ｎ 給湯流量
Ｒ 給湯混合弁からの流量
ＴＳ 設定温度
ＴＢ 給湯温度
ＴＣ 低温水温度（給水温度）
ＴＨ 高温水温度
Ｖ 判定湯量
Ｗ 所定時間
Ｚ 給湯混合弁における内部漏洩の規定量（規定量）
δ 異常高温水検出基準温度差（所定差）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、
前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、
前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、
前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（ＴＨ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、
前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（ＴＣ）を検知する給水温度センサ（２４）と、
前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）と、
前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、
前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、
前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、
前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出する給湯温度（ＴＢ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水で全開に制御した時、前記給湯混合弁（５）の出口側に配設された給湯流量センサ（２２）により前記給湯混合弁（５）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第２逆止弁（２）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）。
【請求項１】
加熱された温水を貯湯する貯湯タンク（４）と、
前記貯湯タンク（４）の下部に低温水を供給する給水管（１１）と、
前記貯湯タンク（４）の上部から貯湯タンク（４）内の高温水を取り出す出湯管（１９）と、
前記出湯管（１９）に配設されて高温水温度（ＴＨ）を検知する高温水温度センサ（２５）と、
前記給水管（１１）に配設されて低温水温度（ＴＣ）を検知する給水温度センサ（２４）と、
前記給水管（１１）から供給される前記低温水と前記出湯管（１９）から供給される前記高温水を任意比率に混合して給湯可能な給湯混合弁（５）と、
前記給湯混合弁（５）の出湯管（１９）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第１逆止弁（１）と、
前記給湯混合弁（５）の給水管（１１）側に接続され前記給湯混合弁（５）の方向のみに湯水が流通可能な第２逆止弁（２）と、
前記低温水と前記高温水を混合した湯水が設定温度（Ｔs）になるように前記給湯混合弁（５）の弁開度を制御すると共に、前記給湯混合弁（５）を給湯停止時に弁開度を所定の状態に保持して再給湯を待機させる制御が可能な制御部（３０）と、を備えた貯湯式給湯装置（１００）において、
前記制御部（３０）は前記給湯混合弁（５）の出湯側に配設された給湯温度センサ（１３）の検出する給湯温度（ＴＢ）が所望の設定温度（Ｔs）から所定差（δ）を超えたことに対応して前記制御部（３０）が前記給湯混合弁（５）の弁開度を低温水で全開に制御した時、前記給湯混合弁（５）の出口側に配設された給湯流量センサ（２２）により前記給湯混合弁（５）からの流量（Ｒ）を計測して規定量（Ｚ）よりも少ない場合に第２逆止弁（２）が故障したと判定することを特徴とする貯湯式給湯装置（１００）。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１５５１９４（Ｐ２００７−１５５１９４Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４９８４４（Ｐ２００５−３４９８４４）
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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