| 【発明の名称】 |
給湯装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】安藤 正和
【氏名】高木 秀彦
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| 【要約】 |
【課題】熱交換器内の水有無の誤検知により、保温制御の実行が禁止されることを防止した給湯装置を提供する。
【解決手段】感熱抵抗素子１５が自己発熱する程度の電圧を印可し、その温度変化から該感熱抵抗素子が水中にあるか否かを判断する水有無検出手段５８と、流水センサ１０により流水が検出されているときに給湯制御を行い、流水センサ１０により流水が検出されておらず、且つ水有無検出手段５８により熱交換器６内に水が有ることが検出されたときに、熱交換器６内の湯の保温制御とを行う給湯制御手段３１とを備えた給湯装置１において、給湯制御手段３１は、前記保温制御を実行する際に、水有無検出手段５８により、熱交換器６内に水が無いことを検知したときは、第１所定時間経過後に、再度水有無検出手段５８による水有無の検出を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】給水管により供給された水を加熱手段により加熱する熱交換器と、該熱交換器で加熱された湯が出湯される給湯管と、該給湯管から給湯される湯の温度を検出する給湯温度センサと、前記熱交換器の出口付近の湯の温度を検出する熱交温度センサと、前記熱交換器を通過する流水の有無を検出する流水センサと、感熱抵抗素子に該感熱抵抗素子が自己発熱する程度の電圧を印可し、その温度変化から該感熱抵抗素子が水中にあるか否かを判断する水有無検出手段と、前記流水センサにより流水が検出されているときに前記給湯温度センサの検出温度が所定の給湯目標温度と一致するように前記加熱手段の加熱量を調節する給湯制御と、前記流水センサにより流水が検出されておらず、且つ前記水有無検出手段により前記熱交換器内に水が有ることが検出されたときに、前記熱交温度センサの検出温度が所定の保温開始温度未満となった時に、前記加熱手段を所定の保温目標温度に応じて決定される加熱時間の間作動させる保温制御とを行う給湯制御手段とを備えた給湯装置において、前記給湯制御手段は、前記保温制御を実行する際に、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、第１所定時間経過後に、再度前記水有無検出手段による水有無の検出を行うことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】前記給湯制御手段は、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、第２所定時間の間、前記熱交換器内に水が有ると検知されるまで、前記第１所定時間が経過する毎に、前記水有無検出手段による水有無の検出を繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】前記給湯制御手段は、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、所定回数を限度として、前記熱交換器内に水が有ると検知されるまで、前記第１所定時間が経過する毎に、前記水有無検出手段による水有無の検出を繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、浴槽や台所等に給湯を行う給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、瞬間式のガス給湯器にあっては、ガスバーナにより加熱され、給水管から供給される水を昇温させる熱交換器と、該熱交換器から給湯管を介して給湯される湯の温度を検出する給湯温度センサと、熱交換器を通過する流水の有無を検出する流水センサとが備えられる。
【０００３】このようなガス給湯器においては、流水センサにより熱交換器への給水が検出されているときに、ガスバーナにより熱交換器が加熱され、熱交換器内を通過する際に昇温された湯が給湯管に出湯される。
【０００４】しかし、この場合には、給湯管の先端から給湯がなされるのは、熱交換器と給湯管中に滞留していた水が供給された後となる。そのため、実際に給湯されるまでに時間遅れを生じ、使い勝手が悪い。
【０００５】そこで、このような時間遅れを小さくするため、熱交換器の出口付近の湯の温度を検出する熱交温度センサを設け、給湯停止中（流水センサにより流水が検出されないとき）も、該熱交温度センサの検出温度が所定範囲に保たれるように、ガスバーナを間欠的に作動させる保温制御を行うようにしたガス給湯装置が知られている（特開平９−２４３１６９等）。
【０００６】このように保温制御を行うことで、実際に給湯がされるまでに給湯管の先端に給水される水の量を、熱交換器の出口から給湯管の先端までに滞留していた水のみとすることができるので、該保温制御を行わない場合よりも前記遅れ時間を短縮することができる。
【０００７】ところで、熱交換器内に水が無い状態でガスバーナを作動させる、所謂空焚きを行うと熱交換器の劣化や破損を生じるおそれがある。そこで、熱交換器内の水の有無を検出する水有無検出手段を設け、該水有無検出手段により熱交換器内に水が無いと検出されたときには、前記保温制御の実行を禁止して、上述した空焚きを防止することが一般に行われる。
【０００８】そして、水有無の検出方法としては、サーミスタ等の感熱抵抗素子に、該感熱抵抗素子を自己発熱させたときの、該感熱抵抗素子の温度の上昇率や、自己発熱を停止させた後の該感熱抵抗素子の温度の下降率が、該感熱抵抗素子が空気中にあるときと水中にあるときとで異なることを利用した方法が知られている（特公平７−８９０７４号）。
【０００９】しかし、本願発明者らは、このように、感熱抵抗素子を自己発熱させたときの該感熱抵抗素子の温度変化により、熱交換器内の水の有無の検出を行った場合に、種々の外的要因により、実際には熱交換器内に水が有るにも拘わらず、熱交換器内に水が無いと誤検知され、保温制御の実行が禁止される場合があることを知見した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱交換器内の水有無の誤検知により、保温制御の実行が禁止されることを防止した給湯装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は、給水管により供給された水を加熱手段により加熱する熱交換器と、該熱交換器で加熱された湯が出湯される給湯管と、該給湯管から給湯される湯の温度を検出する給湯温度センサと、前記熱交換器の出口付近の湯の温度を検出する熱交温度センサと、前記熱交換器を通過する流水の有無を検出する流水センサと、感熱抵抗素子に該感熱抵抗素子が自己発熱する程度の電圧を印可し、その温度変化から該感熱抵抗素子が水中にあるか否かを判断する水有無検出手段と、該流水センサにより流水が検出されているときに前記給湯温度センサの検出温度が所定の給湯目標温度と一致するように前記加熱手段の加熱量を調節する給湯制御と、前記流水センサにより流水が検出されておらず、且つ前記水有無検出手段により前記熱交換器内に水が有ることが検出されたときに、前記熱交温度センサの検出温度が所定の保温開始温度未満となった時に、前記加熱手段を所定の保温目標温度に応じて決定される加熱時間の間作動させる保温制御とを行う給湯制御手段とを備えた給湯装置を改良したものである。
【００１２】前記感熱抵抗素子を自己発熱させたときの、該感熱抵抗素子の温度の上昇度合いは、該感熱抵抗素子が空気中にあるときの方が、該感熱抵抗素子が水中にあるときよりも大きくなる。これは、空気よりも水の方が放熱効果が高いためである。
【００１３】そこで、このような前記感熱抵抗素子の温度変化の違いから、該感熱抵抗素子が空気中にあるか、水中にあるかを判定することで、該感熱抵抗素子の設置箇所に水が有るか否かを検知することができる。
【００１４】しかし、種々の要因により、前記熱交換器内の水の温度が上昇している途中で、前記水有無検出手段による水有無の検知がなされる場合がある。このように前記熱交換器内の水の温度が上昇する要因としては、例えば、熱交換器内の水の凍結を防止するために設けられた凍結防止ヒータが作動中である場合がある。尚、この場合は、凍結防止ヒータの作動により熱交換器内の水の温度が上昇し、凍結防止ヒータの作動が停止することで、熱交換器内の水の温度の上昇が停止する。
【００１５】また、夏期に地下水を給水したときのように、外気温に比べて給水温度が低いときに、水モード（加熱手段の作動を停止した状態）で前記給湯管から水が供給された直後も、水の供給停止後に前記熱交換器内に滞留した低温の水が外気によって昇温されるため、前記熱交換器内の水の温度が上昇する。尚、この場合は、時間の経過と共に前記熱交換器内の水の温度が一定となり、水の温度の上昇が停止する。
【００１６】また、前記熱交換器から浴槽への給湯を行うようにした給湯装置において、所定量の給水を行う、所謂差し水機能を有するものにあっては、前記保温制御の実行中であって、前記加熱手段の作動中に該差し水の実行指示がなされると、該加熱手段の作動が停止される。
【００１７】そして、一般に前記加熱手段は前記熱交換器の下側に設けられるため、このように前記加熱手段の作動が停止されたときは、前記熱交換器の上部よりも下部の方が水温が高い状態となる。そのため、誤って前記差し水の実行指示がなされ、該実行指示の直後に該差し水の実行が解除されたときには、前記熱交換器内の対流により、該熱交換器の上部の水の温度が上昇する。尚、この場合は、時間の経過と共に熱交換器内の水の温度が均一となり、熱交換器内の水の温度の上昇が停止する。
【００１８】以上説明したような要因により、前記熱交換器内の水の温度が上昇しているときに、前記感熱抵抗素子を自己発熱させると、自己発熱による温度の上昇の他に、前記要因による温度上昇分が加わるため、該感熱抵抗素子の温度の上昇度合いが、該感熱抵抗素子が空気中にあるときと同程度にまで大きくなることがある。
【００１９】そして、この場合には、前記感熱抵抗素子の温度変化が、該感熱抵抗素子が空気中にあるときと同様になるため、実際には前記熱交換器中に水が有るにも拘わらず水が無いと誤検知され、前記給湯制御手段は前記保温制御の実行を禁止する。
【００２０】そこで、本発明は、このような水有無の誤検知により前記保温制御の実行が禁止されることを防止するため、前記給湯装置において、前記給湯制御手段は、前記保温制御を実行する際に、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、第１所定時間経過後に、再度前記水有無検出手段による水有無の検出を行うことを特徴とする。
【００２１】これにより、前記熱交換器内に水が有るにも拘わらず水が無いと誤検知したときに、該誤検知後、前記第１所定時間が経過する間に、上述した要因が解消したときには、該第１所定時間の経過後に、再び前記水有無検出手段により前記熱交換器内の水の有無の検知を行ったときに、水有りと正しく検知することができる。したがって、水有無の誤検知により、前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。
【００２２】また、前記給湯制御手段は、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、第２所定時間の間、前記熱交換器内に水が有ると検知されるまで、前記第１所定時間が経過する毎に、前記水有無検出手段による水有無の検出を繰り返し行うことを特徴とする。
【００２３】かかる本発明によれば、前記第２所定時間が経過するまでの間、水有無の検出が繰り返し行われるので、上述した要因が解消して前記熱交換器内の水の温度の上昇が停止するまでの時間が、前記第１所定時間を超える場合であっても、水有無の誤検知により前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。そして、前記第２所定時間という制限時間を設けたので、誤検知ではなく、実際に前記熱交換機内に水が無いときに、水有無の検出が際限なく繰り返されることがない。
【００２４】また、前記給湯制御手段は、前記水有無検出手段により、前記熱交換器内に水が無いことを検知したときは、所定回数を限度として、前記熱交換器内に水が有ると検知されるまで、前記第１所定時間が経過する毎に、前記水有無検出手段による水有無の検出を繰り返し行うことを特徴とする。
【００２５】かかる本発明によれば、前記所定回数に達するまで、水有無の検出が繰り返し行われるので、上述した要因が解消して、前記熱交換器内の水の温度の上昇が停止するまでの時間が、前記第１所定時間を超える場合であっても、水有無の誤検知により前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。そして、前記所定回数という制限回数を設けたので、誤検知ではなく、実際に前記熱交換器内に水が無いときに、水有無の検出が際限なく繰り返されることがない。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明の給湯装置の全体構成図、図２は図１に示した給湯装置に備えられたリモコンの外観図、図３は図１に示した給湯装置に備えられた水有無検出手段のブロック構成図、図４は図３に示した水有無検出手段の動作説明図、図５は図１に示した給湯装置に備えられた凍結防止ヒータの動作説明図である。
【００２７】図１を参照して、本実施の形態の給湯装置１は、給湯部２と、追焚き部３とからなり、コントローラ４により給湯部２と追焚き部３とを制御する構成となっている。
【００２８】給湯部２は、コントローラ４からの制御信号により作動する給湯バーナ５（本発明の加熱手段に相当）によって加熱される給湯熱交換器６（本発明の熱交換器に相当）、図示しない水道管と接続されて給湯熱交換器６に給水する給水管７、コントローラ４からの制御信号により給水管７の開度を制限する水量サーボ８、給水される水の温度を検出してコントローラ４に出力する給水温度センサ９、給湯熱交換器６を通過する流水の有無を検出してコントローラ４に出力する流水センサ１０、給湯熱交換器６で加熱された湯が出湯される給湯管１１、給水管７に給水される水の一部を給湯管１１に混合させるバイパス管１２、コントローラ４からの制御信号によりバイパス管１２の開度を調節するバイパスサーボ１３、給湯管１１とバイパス管１２との合流点の下流の給湯配管２５中の湯の温度を検出してコントローラ４に出力する給湯温度センサ１４、及び給湯熱交換器６の出口付近の湯の温度を検出してコントローラ４に出力する熱交温度センサ１５を備える。
【００２９】また、給湯バーナ５に燃料ガスを供給するガス供給管１６には、コントローラ４からの制御信号により開閉される元ガス電磁弁１７、及び給湯ガス電磁弁１８，１９と、コントローラ４からの制御信号によりその開度が調節される給湯ガス比例弁２０とが備えられる。
【００３０】２１は給湯バーナ５に燃焼用空気を供給する給湯燃焼ファンであり、コントローラ４からの制御信号によりその回転速度が可変される。２２はコントローラ４からの制御信号によりイグナイタ２３を介して高電圧が印加され、給湯バーナ５に点火する給湯点火プラグであり、２４は給湯バーナ５の燃焼状態を検出してコントローラ４に出力する給湯フレームロッドである。２７は給湯熱交換器６内の圧力が上昇したときに開弁して過剰な圧力を逃がし、また、給湯熱交換器６や給湯管１１内の水を抜くための過圧安全弁兼水抜栓である。尚、過圧安全弁兼水抜栓２７は、給湯装置本体の下面に取付けられている。
【００３１】一方、追焚き部３は、コントローラ４からの制御信号により作動する風呂バーナ４０によって加熱される風呂熱交換器４１、コントローラ４からの制御信号により浴槽４２内の湯を循環路４３，風呂熱交換器４１を介して循環させる循環ポンプ４４、浴槽４２内の湯の温度を検出してコントローラ４に出力する風呂温度センサ４５、及び循環路４３中の水流の有無を検出してコントローラ４に出力する水流スイッチ４６を備える。
【００３２】また、風呂バーナ４０に燃料ガスを供給するガス供給管１６には、コントローラ４からの制御信号により開閉される風呂ガス電磁弁４７と、燃料ガスの供給量を一定に保つためのガスガバナ４８とが備えられる。
【００３３】４９は風呂バーナ４０に燃焼用空気を供給する風呂燃焼ファンであり、コントローラ４からの制御信号によりその回転速度が可変される。５０はコントローラ４からの制御信号によりイグナイタ２３から高電圧が印加されて、風呂バーナ４１に点火する風呂点火プラグである。５１は風呂バーナの燃焼状態を検出してコントローラ４に出力する風呂フレームロッドである。
【００３４】また、循環路４３は、コントローラ４からの制御信号により開閉される注湯電磁弁５２，風呂給湯管５３，三方弁５４を介して給湯配管２５と接続される。これにより、注湯電磁弁５２を開弁することで、給湯部２から浴槽４２への給湯が行われる。尚、５６は浴槽４２への給湯流量を検出してコントローラ４に出力する流量センサ、５７は浴槽４２内の湯の水位を静水圧により検出し、コントローラ４に出力する水位センサである。
【００３５】コントローラ４は、給湯制御手段３１、追焚き制御手段３２、及び水有無検出手段５８を含んで、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、リモコン３０によって指示される各種運転モードに応じて給湯部２と追焚き部３の制御を行う。
【００３６】次に、図２を参照して、リモコン３０は、給湯装置１全体の運転開始と運転停止とを指示する運転スイッチ６０と、浴槽４２に所定湯張り量の給湯をし、該給湯後に所定沸き上げ温度までの追焚きを行う自動運転の開始を指示する自動スイッチ６１と、給湯配管２５への目標温度（本発明の給湯目標温度に相当）を設定する給湯温度スイッチ６２と、内蔵時計の時刻を設定する時計時刻設定モードを指定する時計設定スイッチ６３と、前記自動運転の予約時間を設定する予約時刻設定モードを指定する予約設定スイッチ６４と、時計時刻設定モード及び予約時刻設定モードにおいて、各時刻の設定を行う時設定スイッチ６５，分設定スイッチ６６と、前記自動運転の予約をセットする予約運転スイッチ６７と、給湯熱交換器６内の湯の温度を所定範囲に保つ保温運転の実行を指示する保温スイッチ６８と、給湯温度や時刻等を表示する表示部６９とを有する。
【００３７】使用者が、リモコン３０の運転スイッチ６０を操作すると、給湯装置１全体が運転待機状態となり、運転スイッチ６０に内蔵された運転ランプ７０が点灯する。この状態で、使用者が給湯配管２５の先端に接続されたカラン２６を開けると、給水管７への給水が開始され、流水センサ１０で流水が検出される。コントローラ４は、流水センサ１０からの出力により、給水管７への給水の開始を認識したときは給湯燃焼ファン２１を作動させ、元ガス電磁弁１７，給湯ガス比例弁２０，給湯ガス電磁弁１８，１９を開弁し、イグナイタ２３に高電圧を印加して給湯点火プラグ２２に火花放電を生じさせて給湯バーナ５の点火処理を行う。
【００３８】コントローラ４に備えられた給湯制御手段３１は、給湯フレームロッド２４の出力により、給湯バーナ５の点火がなされたことを認識したときは、給湯温度センサ１４の検出温度と、リモコン３０で設定された給湯目標温度とが一致するように、給湯ガス比例弁２０の開度、給湯燃焼ファン２１の回転速度、給湯ガス電磁弁１８，１９の開閉、水量サーボ８の開度、及びバイパスサーボ１３の開度を調節する給湯制御を実行する。これにより、カラン２６から使用者の設定した温度の湯が給湯される。
【００３９】また、使用者が、リモコン３０の自動スイッチ６１を操作すると、コントローラ４は上述した自動運転を開始し、先ず注湯電磁弁５２を開弁する。注湯電磁弁５２の開弁により、給水管７への給水が開始され、上述した使用者がカラン２６を開けたときと同様にして、給湯バーナ５が点火され、給湯管１１から、注湯電磁弁５２、風呂給湯管５３、三方弁５４、及び循環路４３を経由して前記給湯目標温度での給湯が開始される。
【００４０】コントローラ４は、流量センサ５６からの出力に基づいて浴槽４２への給湯量を累積し、累積値が前記湯張り量に達した時に、注湯電磁弁５２を閉弁し、浴槽４２への所定量の給湯（湯張り）を終了する。
【００４１】コントローラ４は浴槽４２への湯張り終了後、風呂温度センサ４５の出力により浴槽４２内の湯の温度を検出し、検出温度が前記沸き上げ温度未満であったときには、該沸き上げ温度まで、浴槽４２内の湯を昇温させる。
【００４２】この昇温を行うため、コントローラ４に備えられた追焚き制御手段３２は、風呂ポンプ４４を作動させて浴槽４２内の湯を循環路４３を介して循環させると共に、風呂燃焼ファン４９を作動させ、元ガス電磁弁１７，風呂ガス電磁弁４７を開弁し、イグナイタ２３を介して風呂点火プラグ５０に高電圧を印加して火花放電を生じさせ、風呂バーナ４０の点火処理を行う。
【００４３】そして、追焚き制御手段３２は、風呂フレームロッド５１の出力により、風呂バーナ４０の点火がなされたことを認識したときは、風呂温度センサ４５の検出温度が、前記沸き上げ温度に達するまで、風呂バーナ４０の燃焼を継続する。これにより、浴槽４２内の湯が前記沸き上げ温度まで昇温される。
【００４４】尚、追焚き制御手段３２は、浴槽４２内の湯が前記沸き上げ温度となった後、４時間の間は、浴槽４２内の湯の温度がほぼ該沸き上げ温度に保たれるように、風呂バーナ４０を断続的に燃焼させる風呂保温動作を行う。そして、この風呂保温動作中はリモコン３０の表示部６９に保温マーク７２が表示される。
【００４５】また、使用者が、リモコン３０の自動スイッチ６１を操作したときに、水位センサ５７に出力により、既に浴槽４２に湯張りがなされた状態であることを認識したときには、コントローラ４は浴槽４２への湯張りは行わず、上述した沸き上げ温度までの追焚きのみを行う。
【００４６】また、使用者が予約運転スイッチ６７を操作したときは、予約運転がセットされ、リモコン３０の表示部６９に予約マーク７１が表示される。そして、予約設定スイッチ６４及び時スイッチ６５，分スイッチ６６で予め設定された予約時刻になったときに上述した自動運転が実行される。
【００４７】また、使用者が差し水スイッチ７５を操作すると、給湯制御手段３１は、浴槽４２に所定量（例えば１０リットル）の給水を行う、所謂差し水を実行する。この差し水は、浴槽４２内の湯の温度が高すぎるときに、これを下げるためのものである。
【００４８】給湯制御手段３１は、給湯バーナ５の作動を停止した状態で、注湯弁５２を開弁して差し水を開始する。これにより、給水管１６から給水された水がそのまま（加熱されることなく）給湯熱交換器６，給湯管１１，給湯配管２５，及び循環路５３を介して浴槽４２に供給される。そして、給湯制御手段３１は、流量センサ５６により検出される浴槽４２への給水流量から給水累積値を算出し、給水累積値が前記所定量（１０リットル）となったときに、注湯弁５２を閉弁して差し水を終了する。
【００４９】次に、使用者が保温スイッチ６８を操作したときは、給湯制御手段３１は給湯熱交換器６内の湯の温度を、所定の保温時間（例えば１時間）の間、所定温度範囲内に保つ保温制御を実行する。この保温制御は、使用者がカラン２６を開いてから、実際にカラン２６に給湯されるまでの時間（遅れ時間）を短縮するための処理である。
【００５０】上述したように、給湯バーナ５が点火されるのは、通常は、流水センサ１０により熱交換器６への給水が開始が認識された時である。そしてこの時、給湯配管２５，給湯管１１，及び熱交換器６には水が滞留した状態にある。そのため、カラン２６から給湯されるのは、給湯配管２５，給湯管１１，及び熱交換器６に滞留していた水が給水された後となる。尚、給湯熱交換器６内の配管の長さは、例えば２．５ｍである。
【００５１】そこで、予め給湯熱交換器６内の湯を保温しておくことで、給湯が開始される前に給水される水の量を、給湯配管２５と給湯管１１内の滞留分だけに減少することができ、使用者がカラン２６を開いてから、実際に給湯が開始されるまでの遅れ時間を短縮することができる。
【００５２】ここで、水抜き後等、給湯熱交換器６内に水が滞留していない状態で前記保温制御を実行すし、給湯バーナ５を燃焼させると、いわゆる空焚き状態となって給湯熱交換器６が劣化、或いは破損するおそれがある。そこで、給湯制御手段３１は前記保温制御を実行するときは、水有無検出手段５８により給湯熱交換器６内の水の有無の検知を行い、水が有ることを検知したときにのみ給湯バーナ５の燃焼を行うようにしている。
【００５３】次に、図３、図４を参照して、水有無検出手段５８の動作について説明する。図３は、水有無検出手段５８のブロック構成図であり、本実施の形態では、熱交温度センサ１５にサーミスタ用い、該熱交温度センサ１５を水有無検出用の感熱抵抗素子として転用する。そのため、水有無検出手段５８は、給湯熱交換器６の出口付近の温度検出と、給湯熱交換器６内の水の有無検出という２つの機能を有する。
【００５４】図３を参照して、水有無検出手段５８は、Ａ／Ｄ変換回路８０、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、切替回路８４、２４Ｖ電源８５、５Ｖ電源８６、及びサーミスタ１５により構成され、ＣＰＵ８１は、給湯熱交換器６の出口付近の湯の温度を検出するときと、給湯熱交換器６内の水の有無を検出するときとで、サーミスタ１５に印加する電圧値を、切替回路８４により切り替える。
【００５５】給湯熱交換器６の出口付近の温度を検出するときは、ＣＰＵ８１は、５Ｖ電源８６からの供給電圧をサーミスタ１５に印加し、サーミスタ１５での降下電圧をＡ／Ｄ変換回路８０を介してデジタル値として取り込む。そして、ＣＰＵ８１は、該降下電圧に基づいてサーミスタ１５の抵抗値を算出し、該抵抗値に対応した温度を予めＲＯＭ２２内に保持したデータテーブルから求めることで、給湯熱交換器６の出口付近の湯の温度を検出する。
【００５６】一方、給湯熱交換器６内の水の有無を検出するときには、ＣＰＵ８１は、２４Ｖ電源８５からの供給電圧をサーミスタ１５に印加する。この２４Ｖという電圧は、サーミスタ１５が自己発熱する程度の電圧であり、該自己発熱によりサーミスタ１５の温度が上昇する。
【００５７】図４は、このようにサーミスタ１５に２４Ｖの電圧を印加したときの、サーミスタ１５の温度の推移を示すグラフである。図４中、■がサーミスタ１５が空気中にあるときの温度の推移であり、■がサーミスタ１５が水中にあるときの温度の推移である。
【００５８】■と■を比較すると、サーミスタ１５に２４Ｖの電圧を印加した直後の、サーミスタ１５の温度の上昇度合いは、■と■で差がないが（図中Ｅ1 の期間）、その後のサーミスタ１５の温度の上昇幅は、■（サーミスタ１５が空気中にあるとき）の方が■（サーミスタ１５が水中にあるとき）よりも大きくなる。
【００５９】そして２４Ｖの電圧印加開始から３０秒が経過した時に、ＣＰＵ８１は切替回路８４によりサーミスタ１５への印加電圧を５Ｖに切り替える。これによりサーミスタ１５の自己発熱が停止し、サーミスタ１５の温度が低下する。ここで、サーミスタ１５への印加電圧を２４Ｖから５Ｖに切り替えた直後の、サーミスタ１５の温度の低下幅（図中Ｔdw）は、■と■で差がない（図中Ｅ2 の期間）。
【００６０】以上のように、全体的な温度の推移では、図中Ｅ1 を経過した後の電圧印加時にのみ、■と■とで差が表れる。つまり、サーミスタ１５に２４Ｖ電圧を印加する直前のサーミスタ１５の温度Ｔ0 と、２４Ｖ電圧の印加を停止してからＥ2 （１秒間）が経過した時点での、サーミスタ１５の温度Ｔ1 （サーミスタ１５が空気中にあるとき）、及びＴ2 （サーミスタ１５が水中にあるとき）との差ΔＴは、空気中にあるとき、 ΔＴ＝Ｔ1 −Ｔ0 ≒１１．７℃水中にあるとき、 ΔＴ＝Ｔ2 −Ｔ0 ≒１℃となり、空気中にあるときの方が、水中にあるときよりも大きくなる。
【００６１】そこで、ＣＰＵ８１は、サーミスタ１５に２４Ｖ電圧を印加する直前と、２４Ｖ電圧の印加停止後１秒経過した時点のサーミスタ１５の温度を、上述したように、サーミスタ１５での電圧降下をＡ／Ｄ変換回路を介して取り込むことで検出し、前記ΔＴを算出する。そして、算出したΔＴを所定の基準値ＴB （例えば３℃）と比較し、ΔＴ＞ＴB ならばサーミスタ１５が空気中にある水無し状態と判断し、ΔＴ≦ＴB ならばサーミスタ１５が水中にある水有り状態と判断する。
【００６２】そして、給湯制御手段３１は、水有無検出手段５８により給湯熱交換器６内に水がないと判断されたときには、前記保温制御の実行を禁止して、給湯熱交換器６が空焚きされることを防止している。
【００６３】次に、給湯熱交換器６内に滞留した水が凍結すると、給湯熱交換器６の通水管が膨張されて破損する場合がある。そこで、図５を参照して、このような凍結による給湯熱交換器６の破損が生じることを防止するため、本実施の形態の給湯装置１においては、給湯熱交換器６への給水管に凍結防止ヒータ９０が取り付けられている。
【００６４】凍結防止ヒータ９０には、給湯装置本体の下面に設置されたバイメタルスイッチ９１を介して交流電源９２（ＡＣ１００Ｖ）が接続される。バイメタルスイッチ９１は、周囲温度が３．５度以下となったときにＯＮ（接点閉）状態となり、ＯＮ状態となった後、周囲温度が１１．５度以上となったときにＯＦＦ（接点開）状態となるように設定されている。
【００６５】これによりバイメタルスイッチ９１の周囲温度が３．５度以下となったときに凍結防止ヒータ９０が作動を開始し、周囲温度が１１．５度以上となるまで給湯熱交換器６内の水が加熱される。これにより給湯熱交換器６内に滞留した水が凍結することを防止している。
【００６６】ここで、凍結防止ヒータ９０の作動中は給湯熱交換器６内の水の温度の上昇に応じて、サーミスタ１５の温度も上昇する。そのため、凍結防止ヒータ９０の作動中に、上述した給湯熱交換器６中の水の有無の検出を行うと、サーミスタ１５の自己発熱による該サーミスタ１５の温度上昇に、凍結防止ヒータ９０の作動による温度上昇分が加わって、サーミスタ１５の温度の上昇幅が大きくなる。
【００６７】そして、サーミスタ１５の温度の上昇幅が、図５に示した■と同程度となったときには、実際には給湯熱交換器６内に水が有るにも拘わらず、給湯熱交換器６内に水が無いと誤検知される。
【００６８】そこで、前記給湯制御手段３１は、前記保温制御を実行する際に、前記水有無検出手段５８により、給湯熱交換器６内に水が無いと検知したときには、所定時間（本発明の第１所定時間に相当）経過後に、再び水の有無の検知を行うことを、前記保温時間（例えば１時間、本発明の第２所定時間に相当）の間繰り返し実行する。
【００６９】このように、水有無の検出を、前記所定時間が経過する毎に繰り返し実行している間に、凍結防止ヒータ９０の作動が停止すると、次の水有無検知の実行時には、凍結防止ヒータ９０の作動による給湯熱交換器６内の水の温度の上昇が停止しているため、給湯熱交換器６内に水が有ると正常に検知され、前記保温制御が実行される。これにより、水有無の誤検知により、前記保温制御の実行が禁止されることを防止している。
【００７０】尚、上述したように、給湯熱交換器６内の水の温度が上昇する要因としては、凍結防止ヒータ９０の作動による場合の他に、夏期に地下水を給水管７に給水したときのように、給水温度が給湯熱交換器６の周囲温度に比べてかなり低い状況で、給湯装置１の運転を停止した状態で、使用者がカラン２６を開けて水を使用した場合がある。
【００７１】この場合、使用者がカラン２６を閉めると、給湯熱交換器６内に滞留した低温の水が、外気により昇温されるため、凍結防止ヒータ９０の作動中と同様に、給湯熱交換器６内の湯の温度が上昇する状態となる。そのため、この状態で上述した水有無の検出を行うと、凍結防止ヒータ９０が作動しているときと同様、実際には給湯熱交換器６内に水が有るにも拘わらず、水が無いと誤検知されるおそれがある。
【００７２】そして、この場合には、時間の経過と共に給湯熱交換器６内の水の温度と外気温とが均衡して、給湯熱交換器６内の水の温度の上昇が停止する。そのため、上述したように、前記所定時間が経過する毎に水有無の検出を繰り返し実行することで、水有無の誤検知により、前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。
【００７３】また、保温制御の実行中に、使用者がリモコン３０の差し水スイッチ７５を操作すると、給湯制御手段３１は給湯バーナ５の燃焼を停止して保温制御を中止し、上述した差し水を優先して実行する。一方、保温制御の実行中であって、給湯バーナ５が燃焼しているときに、燃焼制使用者が誤って差し水スイッチ７５を操作し、該操作直後に差し水スイッチ７５を再操作して差し水の実行を解除したときには、給湯熱交換機６内の湯の温度は、給湯バーナ５に近接した下部の方が上部よりも高い状態となる。
【００７４】そのため、この場合にも、給湯熱交換器６内の下部から上部への湯の対流により、熱交温度センサ１５の周囲温度が上昇する状態となる。また、差し水スイッチ７５の操作により、差し水の実行が解除されたときに、すでに給湯熱交換器６内に水が流入していた場合であっても、給湯熱交換器６の余熱により熱交温度センサ１５の周囲温度が上昇する状態となることがある。これらの状態で上述した水有無の検出を行うと、凍結防止ヒータ９０が作動しているときと同様、実際には給湯熱交換器６内に水が有るにも拘わらず、水が無いと誤検知されるおそれがある。
【００７５】そして、このような差し水の実行に起因した熱交温度センサ１５の検出温度の上昇は、時間の経過と共に、給湯熱交換器６内の湯の対流や置換により、湯の温度が均一となることで停止する。そのため、上述したように、前記所定時間が経過する毎に水有無の検出を繰り返し実行することで、水有無の誤検知により、前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。
【００７６】また、以上説明した要因以外の要因により、給湯熱交換器６内の水の温度が上昇し、水有無の誤検知がなされる状況となった場合においても、上述した水有無の検出が繰り返し実行されている間に、該要因が解消したときには、前記給湯熱交換器６内に水が有ると正常に検知され、水有無の誤検知により、前記保温制御の実行が禁止されることを防止することができる。
【００７７】尚、本実施の形態では、前記保温時間が経過するまで、給湯熱交換器６内の水が無いと検知されたときに、水有無の検出を繰り返し行うようにしたが、所定回数を限度として、水有無の検出を繰り返し行うようにしてもよい。
【００７８】また、本実施の形態では、加熱手段としてガスバーナ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を加熱手段とした給湯装置に対しても本発明の適用が可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１５８５４
【氏名又は名称】リンナイ株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 辰彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１７３６７０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４３３７２ |
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