JP2011247487A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、入水温度が大幅に低下した場合であっても、高温出湯異常や低温出湯異常の発生を抑制できる給湯装置を提供することを目的とした。
【解決手段】給湯装置１は、熱交換部１１と、入水温度センサ２７と、湯水側流量センサ２８とを有し、設定された出湯温度を目標に、現在の入水温度及び通水流量に基づいて燃焼量が演算され、その燃焼量で燃焼制御されて熱交換部１１を流れる湯水を加熱する機能を備えている。そして、燃焼中あるいは燃焼開始の際に、出湯要求があり、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合、所定の条件が満たされるまで現在の入水温度に代えて、特定の値を入水温度として燃焼制御が実行される。これにより、高温出湯異常や低温出湯異常などの不具合が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯装置に関するものであり、特には入水温度の急激な低下が発生した場合の高温出湯異常や低温出湯異常を防止できる給湯装置に関する。

カランやシャワーから供給される湯水の出湯温度をリモコン等で任意に設定できる給湯装置が、一般家庭に広く普及している。
このような給湯装置には、熱交換器を流れる湯水を燃焼装置で生成された高温の燃焼ガスの熱エネルギーで加熱する構成を備えたものがある。そして、この種の給湯装置では、出湯要求があると、リモコンで設定された出湯温度を目標値として、まず熱交換器に入水される温度及び流量に基づいて、必要熱量が演算されてその熱量に基づく燃焼量で燃焼制御される（ＦＦ制御：フィードフォワード制御）。そしてその後、検知された出湯温度が必要熱量の演算条件に加えられ、燃焼制御される（ＦＢ制御：フィードバック制御）。

ところで、給湯装置の中には、出湯要求が発生する前からリモコンで設定された温度の湯水を生成し、カラン等が操作されれば、即その温度の湯水を出湯可能な即湯機能を備えたもの（以下、即湯式給湯装置とも言う）が知られている（例えば、特許文献１）。即ち、この即湯式給湯装置は、加熱部を有した循環回路を備え、出湯要求があるまで、湯水がその循環回路内で循環して設定温度が維持される。そのため、即湯式給湯装置によれば、設定された温度の湯水を、出湯要求からの時差を殆ど発生させることなくカランやシャワーから出湯することができる。
なお、循環回路内の加熱部は前記した燃焼装置とは別にヒータ等を備えたものがあるが、以下の説明においては、前記した燃焼装置により構成されたものとして説明する。

特開２００５−１０６３４５号公報

ところが、この即湯式給湯装置では、出湯要求があると、給水源から加熱部に対し水が供給されて、その水の入水温度に基づき燃焼量が演算されるため（ＦＦ制御）、燃焼量が一時的に過剰となり、高温の湯水が出湯する高温出湯異常が発生する場合があった（所謂オーバーシュート）。具体的に説明すると、即湯式給湯装置では、出湯要求があると、まず循環回路内を循環する設定温度に維持された湯水がカランやシャワーから出湯するが、この動作と並行して給水源から水が給水されるため、燃焼装置ではその給水源から供給される入水温度に基づいて燃焼量が増加するように演算される。即ち、入水温度の大幅な低下が発生した場合においては、ＦＦ制御により熱交換器内に残存した設定温度の湯水がさらに加熱されるため、一時的にオーバーシュートが発生する場合がある。

また、給湯装置においては、オーバーシュートが発生して出湯温度が一定値を超えた場合、安全上の動作として燃焼動作が停止されるため、このようなオーバーシュートの後には設定温度より低温の湯水がカランやシャワーから供給される低温出湯異常が発生する場合があった（所謂アンダーシュート）。そしてその後、出湯要求が維持されていれば、燃焼装置が再燃焼され、設定温度の湯水が出湯される。即ち、即湯式給湯装置では、出湯中に設定温度や出湯流量を変更していないにも関わらず、一時的に冷水が供給されて（所謂冷水サンドイッチ現象）、使用者に不快感を与えてしまうという不満があった。
なお、このような現象は、本発明者らの実験により、前記した即湯式給湯装置に関わらず、別の形式（タンクを備えた貯湯式や太陽光を利用して湯水を加熱する太陽熱式など）の給湯装置においても発生することが確認されている。

そこで、本発明では、従来技術の問題点に鑑み、入水温度が大幅に低下した場合であっても、高温出湯異常や低温出湯異常の発生を抑制できる給湯装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、燃焼装置と、熱交換器と、前記熱交換器に入水される湯水の温度を検知する入水温度検知手段と、前記熱交換器に通水される湯水の流量を検知する流量検知手段とを有し、設定された出湯温度を目標に、現在の入水温度及び通水流量に基づいて燃焼量が演算され、当該演算された燃焼量で燃焼制御されて熱交換器内を流れる湯水を加熱する機能を備えた給湯装置であって、燃焼中あるいは燃焼開始の際に、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合、所定の条件が満たされるまで、現在の入水温度に代えて特定の値を入水温度に用いて燃焼制御が実行されることを特徴とする給湯装置である。

本発明の給湯装置は、燃焼中あるいは燃焼開始の際に、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の減少が認められると、現在の入水温度に代えて特定の入水温度に基づいて燃焼量が演算されて、その燃焼量で燃焼制御されるため、先に説明したように、熱交換器内あるいは熱交換器よりも湯水の流れ方向上流側に入水温度より高温の湯水が存在している場合であっても、高温出湯異常（オーバーシュート）を発生することがない。即ち、例えば、出湯要求により給水源から水が供給され、この水の入水温度に基づいて燃焼量を演算して燃焼制御すれば、熱交換器内あるいは熱交換器よりも湯水の流れ方向上流側に存在する水の温度よりも高温の湯水に対しては燃焼量が過剰となり、出湯温度が過度に高温となる問題があるが、本発明によれば、熱交換器内あるいは熱交換器よりも湯水の流れ方向上流側に存在する湯水の温度を考慮して、特定の入水温度を用いた燃焼制御をすることができるため、その問題を阻止できる。

また、本発明では、入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められるまでの時間を、一定時間の範囲内に制限したため、入水温度が一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が起こらないような場合（温度の低下速度が遅い場合）には、前記したように特定の入水温度を用いて燃焼量が演算されることがない。即ち、このような場合においては、実験により、現在の入水温度で燃焼制御を行っても出湯温度が過剰にならないことが分かっている。

さらに、本発明では、特定の入水温度を用いた燃焼制御を、所定の条件が満たされるまでとしたため、給水源などから供給された水が著しく低温の状態で出湯する懸念がない。
従って、本発明によれば、特定の入水温度を用いた燃焼制御を実行することで、高温出湯異常や低温出湯異常が防止でき、さらにその制御を所定の条件が満たされるまでとすることで、出湯温度が乱れることを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、前記所定の条件は、熱交換器に通水される単位時間あたりの流量をその通水時間で積算した積算流量値が、当該熱交換器における湯水を保有可能な容積値に到達するまでとしたことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置である。

かかる構成によれば、熱交換器に通水される単位時間あたりの流量をその通水時間で積算した積算流量値が、当該熱交換器における湯水を保有可能な容積値に到達するまで、特定の入水温度を用いた燃焼制御を行うため、通過流量の大小に関わらず、タイミング良くこの特定の入水温度を基準とした燃焼制御から現在の入水温度を基準とした燃焼制御に切り換えることができる。これにより、特定の値を入水温度として燃焼制御した場合であって、既に熱交換器内に存在していた湯水が熱交換器から吐出された後に、燃焼量が不足して低温の湯水が出湯する不具合が防止される。

本発明の給湯装置は、入水温度は常時監視されており、入水温度の低下が検知される直前の入水温度の値から一定時間の範囲内に所定値以上低下した場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められるものであることが望ましい。（請求項３）

また、本発明の給湯装置は、入水温度は常時監視されてそれまでの平均入水温度が演算されており、入水温度が前記平均入水温度の値から一定時間の範囲内に所定値以上低下した場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められるものであっても良い。（請求項４）

さらに、本発明の給湯装置は、入水温度は常時監視されており、経過時間に対して入水温度が低下する傾きが一定の傾き以上となった場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められるものであっても良い。（請求項５）

請求項６に記載の発明は、前記熱交換器より湯水の流れ方向下流側における湯水の温度を検知する出湯温度検知手段を有し、当該出湯温度検知手段の検知温度が一定値を超えると一時的に燃焼が停止されるものであって、前記特定の値を入水温度として演算された燃焼量で燃焼制御された場合、前記熱交換器を通過した湯水の出湯温度は、前記一定値より低温であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の給湯装置である。

かかる構成によれば、特定の入水温度に基づいて演算された燃焼量で燃焼制御された際の出湯温度が、燃焼を一時的に停止する一定値より低温とされるため、出湯動作中に燃焼が停止して過度に低温の湯水が出湯してしまう低温出湯異常（アンダーシュート）が発生することが確実に防止される。

請求項７に記載の発明は、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められて、特定の値を入水温度として燃焼制御が実行されている最中であって、現在の入水温度が前記特定の値の入水温度を上回った場合は、現在の入水温度に基づいて燃焼量を演算して燃焼制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の給湯装置である。

かかる構成によれば、特定の入水温度を基準とした燃焼制御が実行されている最中であっても、現在の入水温度が特定の入水温度を上回った場合においては、特定の入水温度を基準とした燃焼制御を停止して、現在の入水温度に基づいた燃焼制御に強制的に切り換えることができる。即ち、突然、特定の入水温度より現在の入水温度が高くなるような状況（例えば、出湯要求が急に停止された場合）が生じた場合に、燃焼制御が通常の制御に切り替わるため誤動作がない。

請求項８に記載の発明は、基準温度があり、燃焼中あるいは燃焼開始の際に、一定時間の範囲で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合であって、前記温度低下が前記基準温度を跨ぐものである場合の前記特定の値と、前記温度低下が前記基準温度を跨がない場合の前記特定の値との決定条件が異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の給湯装置である。

ここで、例えば、先に説明した即湯式給湯装置における燃焼装置を運転した直後などの状況では、一般的に循環回路内の湯水は設定温度より低温である。即ち、このような加熱初期段階では、入水温度は基準温度よりも低温である場合が多い。そして、この加熱初期段階であっても、カラン等の操作により出湯要求があれば、入水温度が一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が発生する場合がある。ところが、入水温度が基準温度よりも低温領域に存在する場合に、一定の温度領域の温度を特定の入水温度とすると、熱交換器内あるいは熱交換器よりも湯水の流れ方向上流側に存在する湯水に対しても燃焼量が小さくなり、著しく低い温度で出湯される場合が懸念される。

そこで、本発明の給湯装置によれば、入水温度が基準温度を跨ぐ場合と、跨がない場合とで特定の値の決定条件を変えている。例えば、入水温度が基準温度を跨ぐ場合は、特定の値を基準温度より高温の一定の値としたり、入水温度が基準温度を跨がないような基準温度より低温の場合は、特定の値を入水温度低下直前の値とする。これにより、前記したいずれの場合であっても、一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が認められた場合に、燃焼量不足で出湯温度が著しく低くなる不具合が防止される。

本発明の給湯装置では、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合に、特定の入水温度を基準として燃焼量が演算されて燃焼制御されるため、高温出湯異常が発生することが防止される。また、特定の入水温度を用いた燃焼制御を実行したとしても、所定の条件が満たされると、現在の入水温度を基準に燃焼制御されるため、現在の入水温度で熱交換器に導入された湯水が著しく低温の状態で出湯する不具合を抑制できる。

本発明の実施形態に係る給湯装置を示す作動原理図である。 図１の給湯装置の作動原理図における出湯の際の湯水の流れを示す説明図である。 図１の給湯装置の作動原理図における出湯待機状態の湯水の流れを示す説明図である。 図１の給湯装置における即湯モードの出湯要求待機状態の動作を示すフローチャートである。 図１の給湯装置における即湯モードの給湯動作の動作を示すフローチャートである。 入水温度Ｔｉが急激に低下した状況を概念的に示す温度と時間の関係のグラフである。 本発明の給湯装置の変形例を示す作動原理図であり、循環ポンプを給湯装置に外付けしたものである。 本発明の給湯装置の別の変形例を示す作動原理図であり、貯湯タンクを備えたものである。 本発明の給湯装置の別の変形例を示す作動原理図であり、太陽熱による加熱部を備えたものである。

次に、本発明の実施形態に係る給湯装置１について説明する。
給湯装置１は、即湯式の給湯装置であり、図１に示すように、燃料ガスを燃焼する燃焼装置２と、配管等により構成された湯水が流れる流水系統２０と、燃焼装置２に燃料ガスの供給を行う燃料系統３０と、燃焼装置２等の制御を行う制御手段５０とを備えている。

燃焼装置２は、燃焼部３と、燃焼部３で燃焼して生成された燃焼ガスの熱エネルギーを回収して湯水が加熱される熱交換部１１と、燃焼装置２に空気を供給する送風機１０と、熱交換部１１を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気部６とを備えている。なお、熱交換部１１には、主に顕熱を回収して湯水が加熱される一次熱交換器１５と、一次熱交換器１５より燃焼ガスの流れ方向下流側に位置し燃焼ガスに含まれる水蒸気の主に潜熱を回収して湯水が加熱される二次熱交換器１６とにより構成されている。

燃焼部３は、後述する燃料系統３０と接続され、その燃料系統３０から供給される燃料ガスを燃焼する複数のバーナ５を備えている。本実施形態では、バーナ５の合計は２２本であり、図１の左からバーナ５が６本のエリアと、バーナ５が１本のエリアと、バーナ５が２本のエリアと、バーナ５が３本のエリアと、バーナ５が１０本のエリアに区分されている。なお、燃焼部３の上部には火花を散らす着火プラグ９が配されている。

燃料系統３０は、図示しないガス供給源から供給される燃料ガスを燃料供給管３１と、その燃料供給管３１の中途に設けられた元ガス電磁弁３２とガス比例弁３３と、前記したエリアごとに配された電磁弁３４〜３８とを有する。
元ガス電磁弁３２は、燃焼部３で燃焼されている間は、常に開成され、燃焼が停止すると閉止される。
ガス比例弁３５は、開度を調整して、図示しないガス供給源からの燃料ガスの供給量を調整することができるものである。
電磁弁３４〜３８は、互いに独立して制御されるものであって、燃料ガスが供給される燃焼領域を変更することができる。

送風機１０は、公知のものであり、内部に図示しないファンを内蔵しており、バーナ５の燃焼状態に応じて回転数を変化させ、送風量及び送風圧を調整できるものである。

排気部６は、外部と連通しており、熱交換部１１を通過した燃焼ガスを排気する箇所である。

流水系統２０は、熱交換部１１に接続される通水路２１よりなるものである。
通水路２１は、大別して２流路あり、図２に示す出湯の際の出湯流路と、図３に示す即湯モードの待機時における循環流路とにより構成されている。本実施形態においては、それらの流路が、流入側配管２２と、流出側配管２３と、流入側配管２２と流出側配管２３とをバイパスするバイパス配管２５と、流出側配管２３側から流入側配管２２側に湯水を流して両者の間を循環させることができる給湯戻り配管２６によって構成されている。

流入側配管２２は、図示しない給水源から供給される湯水を熱交換部１１に流すための配管である。流入側配管２２の中途には、湯水側流量センサ（流量検知手段）２８と、入水温度センサ２７が設けられている。
湯水側流量センサ２８は、熱交換部１１に導入される湯水の量を検知するものである。
入水温度センサ２７は、熱交換部１１に導入される湯水の入水温度を検知するものである。
なお、湯水側流量センサ２８及び入水温度センサ２７は、流入側配管２２におけるバイパス配管２５の接続部より湯水の流れ方向下流側に配置され、後述する制御手段５０と電気的に接続されている。

流出側配管２３は、熱交換部１１において燃焼ガスとの熱交換により加熱された高温の湯水を、給湯栓６０や図示しない浴槽に供給するものである。
流出側配管２３の中途であって、バイパス配管２５の接続部よりも湯水の流れ方向上流側には湯量調整弁４１が設けられ、その接続部よりも湯水の流れ方向下流側には出湯温度センサ（出湯温度検知手段）４２が設けられている。
湯量調整弁４１は、出湯温度が設定温度に比べて低温である場合等に、開度を閉止方向に調整して出湯温度を設定温度に近づけるため、給湯栓６０から出湯される湯水の流量を調整するものである。
出湯温度センサ４２は、出湯される湯水の温度を検知するものである。

バイパス配管２５は、図示しない給水源から供給される湯水であって熱交換部１１に導入される前の湯水を、流出側配管２３に供給するものである。
バイパス配管２５の中途には、図示しない給水源から供給される湯水の流量を検知する上水側流量センサ４３と、バイパス水量調整弁４４が設けられている。なお、バイパス水量調整弁４４は、出湯温度センサ４２が検知する湯水の温度に基づいて開度が調整される。

給湯戻り配管２６は、流出側配管２３と流入側配管とを繋いで循環回路３９の一部を形成するものであって、熱交換部１１で加熱された湯水を流出側配管２３から流入側配管２２に流して給湯装置１内で循環させるものである。具体的には、後述する即湯モード運転が選択されると、給湯戻り配管２６により、循環回路３９内で湯水を循環させつつ、設定温度まで加熱することができる。
給湯戻り配管２６の中途には、湯水を循環させる循環ポンプ４５と、湯水を一方向にのみ流すことが可能な逆止弁４６が設けられている。本実施形態の給湯装置１は、循環ポンプ４５内蔵型の給湯装置であり、逆止弁４６により、流出側配管２３側から流入側配管２２側にのみ湯水を流すことができる。なお、循環ポンプ４５は、図示しないモータを駆動源として湯水を送水するもので、本実施形態では公知の渦巻きポンプが採用されている。

制御手段５０は、本実施形態の給湯装置１を制御するものであり、制御装置５１と図示しないリモコンを備えている。本実施形態では、図示しないリモコンに即湯モードを選択可能な即湯スイッチが設けられている。

次に給湯装置１の動作について説明する。
本実施形態では、出湯要求があれば燃焼を開始する通常の給湯動作と、出湯要求前に設定温度の湯水を予め生成しておくことができる即湯モードによる給湯動作を備えている。
本実施形態では、通常の給湯動作と即湯モードの給湯動作を図示しないリモコンにより選択可能である。

まず、通常の給湯動作について説明する。
図示しないリモコンの即湯スイッチがオフの状態で、給湯栓６０が操作されて出湯要求があると、図示しない給水源から流水系統２０に対して湯水が供給される。そして、その給水源から供給された湯水は流入側配管２２を介して熱交換部１１に向かって流れる。なお、給湯戻り配管２６の逆止弁４６によって、流入側配管２２側から給湯戻り配管２６側に湯水の流れが発生することはない。

そして、熱交換部１１に導入される湯水は、湯水側流量センサ２８によって単位時間当たりの流量（Ｌ／ｍｉｎ）が検知され、その検知流量が燃焼装置２を作動させることが可能な最低限の流量（以下、ＭＯＱとも言う）であることが確認されると、燃焼量が演算されて燃焼が開始される。また、入水温度センサ２７においては、熱交換部１１に導入される湯水の入水温度が検知される。

ここで、燃焼量の演算について説明すると、先にも説明したが、制御装置５１では燃焼開始直前においては、リモコンで設定された設定温度を目標値として、熱交換部１１に導入される湯水の入水温度及び単位時間当たりの流量に基づいて燃焼量が演算される。即ち、制御装置５１では、湯水側流量センサ２８で検知した通水量と、入水温度センサ２７で検知した入水温度と、設定温度の関数から湯水の加熱に必要な熱量が演算されて、必要燃焼量が決定される。そして、燃焼装置２において、ＦＦ（フィードフォワード）制御が行われる。

そして、上記演算により決定された燃焼量に基づいて、燃焼部３で燃料ガスと空気の混合ガスが燃焼されると燃焼ガスが発生する。そして、この燃焼ガスは、燃焼装置２の上方（燃焼ガスの流れ方向下流方向）に向かって流れ、熱交換部１１を通過して排気部６から外部に排気される。
そして、熱交換部１１を流れる湯水が加熱される。熱交換部１１で加熱された湯水は、流出側配管２３に吐出され、バイパス配管２５を流通する湯水と混合されて、設定温度に調整された湯水が給湯栓６０に向かって流れる（図２）。流出側配管２３においては、流路の中途に配された出湯温度センサ４２によって出湯温度が検知される。そして、制御装置５１では、この出湯温度を加えて燃焼量が再演算される（ＦＢ制御：フィードバック制御）。なお、ＦＢ制御により、ＦＦ制御で決定されたガス比例弁３３の開度や燃焼エリアが調整される。

なお、演算されて決定された燃焼量で燃焼されているにも関わらず、出湯温度センサ４２の検知温度が設定温度より低い場合は、湯量調整弁４１により開度が絞られて出湯温度が調整される。
以上は、通常の給湯動作の制御の流れである。

続いて即湯モードの給湯動作について、フローチャートを用いて説明する。
なお、以下の説明においては、現在の入水温度Ｔｉ、出湯温度Ｔｏ、設定温度Ｔｓ、特定の入水温度Ｔｄとする。

即湯モードでは、制御装置５１において、図示しないリモコンの即湯スイッチがオンにされていることが確認されると、給湯栓６０等が操作されて出湯要求があるまでは、湯水を循環回路３９内で循環させつつ、設定温度Ｔｓまで加熱する（出湯要求待機状態）。

即ち、即湯モードにおける出湯要求待機状態では、まずバイパス水量調整弁４４が閉止される（図４のステップ１）。そして、ステップ２に移行して、入水温度センサ２７の検知温度が燃焼装置２を燃焼作動させることができる温度（以下、燃焼作動可能温度Ｔｕとも言う）に達しているか否かが確認される。本実施形態では、燃焼作動可能温度Ｔｕは、設定温度Ｔｓより摂氏５〜６度低い温度である。出湯温度センサ２８によって、出湯温度Ｔｏが燃焼作動可能温度Ｔｕより低温であることが確認されると、ステップ３に移行して給湯戻り配管２６に配された循環ポンプ４５が運転される。

そして、所定時間が経過して（ステップ４）、湯水側流量センサ２８が検知する通水量がＭＯＱ以上であることが確認されると（ステップ５）、ステップ６に移行して燃焼装置２の運転が開始される。なお、このときの通水量は一定値（本実施形態では５〜７Ｌ／ｍｉｎ）に維持されるため、燃焼量の演算は、入水温度Ｔｉと出湯温度Ｔｏによって決定される。具体的には、上述した通常の給湯動作の際の演算と同じである（ＦＦ制御及びＦＢ制御）ため、説明を省略する。

ステップ６で燃焼装置２の燃焼動作が開始されてステップ７に移行し、所定の条件が満足されているか否かが確認される。具体的には、燃焼が連続して所定時間（本実施形態では３０分）継続されているか、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏２〜５度高い温度であるか、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏１度以上高い温度で且つ入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ以上であるかのいずれかの条件が満足されているかが確認される。そして、ステップ７において、いずれかの条件が満足されていれば、それ以上の加熱は要さないので燃焼装置２の燃焼動作を一旦停止する（ステップ８）。そして、ステップ８で燃焼装置２の燃焼動作が停止されると、所定時間循環ポンプ４５の運転が維持されて（ポスト運転、ステップ９）、その後循環ポンプ４５は完全に停止する（ステップ１０）。そして、出湯要求が発生するまで、ステップ２以下の動作が繰り返し実行される。

また、ステップ２において、出湯温度Ｔｏが燃焼作動温度Ｔｕ以下でなければ、ステップ１１に移行して、循環ポンプ４５が停止されてから所定時間（本実施形態では６０分程度）が経過したか否かが確認される。循環ポンプ４５が停止してから所定時間が経過していれば、ステップ３に移行して循環ポンプ４５を運転し、そうでなければステップ２に戻る。
なお、ステップ５において、循環ポンプ４５を運転しているにも関わらず、循環回路３９内の通水量がＭＯＱ以上に達することがなければ、循環ポンプ４５等に不具合があると判断して即湯モードの運転を停止する。

そして、即湯モードでは、出湯要求待機状態において、給湯栓６０が操作されれば、即湯モードの給湯動作に制御が移行する。即ち、給湯栓６０が操作されて、図示しない給水源から水の供給があれば、図５のステップ１において、湯水側流量センサ２８の検知流量によって出湯要求待機状態時の通水量（以下、待機時流量）より所定量（本実施形態では２．５Ｌ／ｍｉｎ程度の流量）増加した流量であることが確認されれて、出湯要求があったと判断してステップ２に移行する。ステップ２では、循環ポンプ４５が運転中か否かが確認される。循環ポンプ４５が運転中でなければ、ステップ３では燃焼動作中か否かが確認される。即ち、ステップ３では、出湯要求が発生した際に、出湯要求待機状態において、循環回路３９内の湯水を設定温度まで加熱していた最中であったか、既に循環回路３９内の湯水が設定温度に達して燃焼が停止されている状態であったかが確認される。

そして、ステップ３で燃焼中であることが確認されると、ステップ４に移行して、バイパス水量調整弁４４が開成される。また、ステップ３で燃焼動作中でないことが確認されると、ステップ９に移行して、燃焼装置を運転してからバイパス水量調整弁４４を開成する。

ステップ４でバイパス水量調整弁４４が開成されると、入水温度Ｔｉが一定時間の範囲内（本実施形態では５秒）に所定値（本実施形態では摂氏１０度）以上の温度幅の低下があるか否かが確認される（ステップ５）。
本実施形態では、低下直前の入水温度Ｔｉからの低下幅が確認されると共に、入水温度Ｔｉの低下速度が確認され、その低下速度が一定以上あれば、本実施形態の特徴的動作が実行される。逆に、ステップ５においては、入水温度Ｔｉが一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が確認されなければ、ＦＢ制御の反応が間に合い、過剰な燃焼状態が抑制されるため、ＦＦ制御によるオーバーシュートの発生はほぼないと判断されて、通常の給湯動作が実行される（ステップ１０）。

即ち、本実施形態では、入水温度Ｔｉが一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が確認されれば、ステップ６に移行して、燃焼量の演算に用いる入水温度に現在の入水温度Ｔｉに代えて、特定の値の入水温度Ｔｄを用いて燃焼量が演算される特徴的動作が実行される。

ここで、本実施形態の特徴的動作に用いられる前記した特定の値の入水温度Ｔｄについて説明する。
先にも説明したように、熱交換部１１において既に加熱された湯水が存在する場合に、図示しない給水源からの湯水の供給があれば、入水温度Ｔｉは急激に低下する。一方、熱交換部１１及びその上流側に存在する湯水は、給水源から供給される湯水より高温である。そのため、この入水温度Ｔｉを用いて燃焼量が演算されると、燃焼量が過剰となり、既に熱交換部１１に存在する湯水の温度が高温となり過ぎてオーバーシュートを発生する場合があった。

そこで、本実施形態では、一定時間の範囲内に入水温度Ｔｉの急激な低下が認められた場合に、現在の入水温度Ｔｉ以上であって特定の値の入水温度Ｔｄを用いて燃焼量を演算することとした。これにより、既に熱交換部１１に存在する高温の湯水が必要以上に加熱されることが抑制される。

また、本実施形態では、図６に示すように、基準温度が設定されており、現在の入水温度Ｔｉが基準温度を跨いで低下するか否かで、燃焼量を演算するために用いる特定の値の入水温度Ｔｄを決定する条件を変更することとしている。即ち、低下する直前の入水温度Ｔｉが、基準温度より高いか低いかで、燃焼量を演算するために用いる特定の値の入水温度Ｔｄを変えている。なお、本実施形態では、基準温度を設定温度に採用し得る最低温度（摂氏３５〜３８度程度）としている。

具体的には、図６に示すように、低下直前の入水温度Ｔｉが基準温度より高温であれば、基準温度より高温の第１特定入水温度Ｔｄ₁が採用され、低下直前の入水温度Ｔｉが基準温度より低温であれば、基準温度より低温の第２特定入水温度Ｔｄ₂が採用される。
なお、本実施形態では、低下直前の入水温度Ｔｉが基準温度以上であればいかなる温度であっても固定された値として第１特定入水温度Ｔｄ₁を用いるが、第２特定入水温度Ｔｄ₂は、低下直前の入水温度Ｔｉが用いられ、低下直前の入水温度Ｔｉによって変化するものとした。

ここで、即湯モードの給湯動作の説明に戻ると、ステップ６で特定の値の入水温度Ｔｄを用いて燃焼量を演算して燃焼制御されると、ステップ７に移行する。ステップ７では、入水温度Ｔｉが低下してから現在までの積算流量値Ｑが熱交換部１１の容積値以上に達したか否かが確認される。即ち、本実施形態では、積算流量値Ｑが熱交換部１１が湯水を保有し得る水量に達したか否かが確認されると、熱交換部１１の湯水の殆どが図示しない給水源からの湯水と入れ替わったと判断する。そして、ステップ６において、熱交換部１１の湯水の殆どが図示しない給水源からの湯水と入れ替わったと判断されれば、ステップ８に移行して、通常の給湯動作が実行される。

一方、ステップ７で、入水温度Ｔｉが低下してから現在までの積算流量値Ｑが熱交換部１１の容積値以上に達していないと判断されれば、ステップ１１に移行して、入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに摂氏４度加算した数値より高いか否かが確認される。ステップ１１で、入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに摂氏４度加算した数値より高い場合は、出湯要求がなくなったと判断してステップ１２に移行する。一方、入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに摂氏４度加算した数値より低い場合は、再びステップ７に戻る。

そして、ステップ１２以降では、出湯要求を待機する準備に入る。即ち、ステップ１２において、図示しないリモコンの即湯スイッチがオンであるか否かが確認され、即湯スイッチがオン状態であれば出湯要求待機状態に制御が移行する。また、ステップ１２において、即湯スイッチがオン状態でなければ、ステップ１４に移行して、燃焼装置２の運転が停止される。そして、ステップ１５、１６に移行して、所定時間循環ポンプ４５の運転を維持してからその循環ポンプ４５の運転を停止する。

本実施形態では、燃焼中あるいは燃焼の際に、入水温度Ｔｉが一定時間の範囲内に所定値以上の温度幅の低下が認められると、現在の入水温度Ｔｉに代えて特定の値の入水温度Ｔｄを用いて燃焼量を演算して燃焼制御するため、熱交換部１１に残存した湯水がＦＦ制御により過度に高温となり、オーバーシュートを発生させてしてしまうことがない。さらに、これに伴い、出湯温度Ｔｏが燃焼装置２の運転を停止させる温度に達することが防止されるため、アンダーシュートを発生させてしまうこともない。即ち、本実施形態によれば、冷水サンドイッチ現象を阻止することができる。

また、本実施形態では、特定の値の入水温度Ｔｄを用いた燃焼制御を、入水温度Ｔｄが低下してから現在までの積算流量値Ｑが熱交換部１１の容積値以上となった時に、通常の給湯動作の制御に移行するため、燃焼量が不足して設定温度Ｔｓより低温の湯水が供給される不具合がない。

上記実施形態では、低下直前の入水温度Ｔｉから所定値以上の温度幅の低下を確認して燃焼制御を行っていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、常時監視された入水温度Ｔｉの平均温度を定期的あるいは常に演算し、入水温度Ｔｉが低下すれば、演算した入水温度Ｔｉの平均温度から所定値以上の温度幅の低下があるか否かを確認して燃焼制御を行っても構わない。
また、他の方法としては、経過時間に対して入水温度Ｔｉの減少する傾きが一定の傾き以上となった否かを確認して燃焼制御を行うことが挙げられる。

また上記実施形態では、入水温度Ｔｉが基準温度以上の温度領域から一定時間の範囲内に急激に低下する場合、予め決定された１つの値である第１特定入水温度Ｔｄ₁が用いられて燃焼制御されるものを示したが、本発明ではこれに限定されず、第１特定入水温度Ｔｄ₁は入水温度Ｔｉが基準温度以上であれば、現在の入水温度Ｔｉや設定温度Ｔｓによって異なる値の特定の値の入水温度を用いることができる制御であっても構わない。これによれば、オーバーシュートやアンダーシュートを防止することに加えて、さらに正確な出湯温度を維持できる燃焼制御を実行することが可能となる。

上記実施形態では、出湯要求待機状態における燃焼停止の所定の条件（図４のステップ７）を、燃焼が連続して所定時間（本実施形態では３０分）継続されているか、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏２〜５度高い温度であるか、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏１度高い温度で且つ入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ以上であるかのいずれかを満足することとしたが、本発明ではこれに限定されず、例えば、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏１〜３度高い温度となってから２０秒連続してその状態が維持されるか否か、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓより摂氏１０度高い温度となってから３秒連続してその状態が維持されるか否か等の温度変化に加えて時間経過を加えた条件を所定の条件に加えても、又はそれに換えても構わない。また、入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに摂氏５度を加算した温度以上となったことを条件としても構わない。

また本実施形態では、循環ポンプ４５の運転停止の条件を、燃焼停止又は出湯要求としたが、出湯要求待機状態であれば、出湯温度Ｔｏが設定温度Ｔｓに摂氏２〜５度を加算した数値以上となった瞬間、あるいはそれから所定時間連続してその状態が維持されたことが確認されると循環ポンプ４５の運転を停止させることができる制御を行っても構わない。また、入水温度Ｔｉが設定温度Ｔｓより高温となってから所定時間経過した場合に、循環ポンプ４５の運転を停止しても構わない。

上記実施形態では、循環ポンプ４５を給湯装置に内蔵させた家庭用の給湯装置としての構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図７に示すように、循環ポンプ７５を給湯装置７１に内蔵することなく、外付けにした業務用の給湯装置としての構成であっても構わない。この場合、循環ポンプ７５は図示しないシステムコントローラと電気的に接続し、そのシステムコントローラを制御装置５１と接続して循環ポンプ７５を制御することが好ましい。

また、上記実施形態では、循環回路３９内に予め設定温度Ｔｓに加熱した即湯用の湯水を貯留する給湯装置１を示したが、本発明はこれに限定されず、貯湯タンク７６を備えた給湯装置７７であっても構わない。特に、図示しない給水源から供給される湯水が、直接貯湯タンク７６に供給されない図８に示すようなタイプの給湯装置であれば、先に説明した高温出湯異常や低温出湯異常が発生する可能性が高いため、本発明は有効的となる。
さらに、太陽熱により湯水を加熱するシステムを備えた給湯装置であっても、本発明は有効的である。特に、図９に示すように、太陽熱加熱部８１と燃焼装置８２を備えて、図示しない給水源からの湯水が太陽熱加熱部８１又は燃焼装置８２に供給される給湯装置８０であれば、先に説明した高温出湯異常や低温出湯異常が発生する可能性が高いため、本発明は有効的となる。なお、給湯装置８０は、給湯栓６０が操作されたり、太陽熱加熱部８１で加熱された湯水が設定温度Ｔｓに満たない場合等に、湯水が燃焼装置８１によって加熱される構成とされている。

１ 給湯装置
２ 燃焼装置
１１ 熱交換部（熱交換器）
２７ 入水温度センサ（入水温度検知手段）
２８ 湯水側流量センサ（流量検知手段）
４２ 出湯温度センサ（出湯温度検知手段）
４５ 循環ポンプ
Ｔｉ 入水温度
Ｔｏ 出湯温度
Ｔｓ 設定温度
Ｔｄ 特定の値の入水温度

Claims (8)

1. 燃焼装置と、熱交換器と、前記熱交換器に入水される湯水の温度を検知する入水温度検知手段と、前記熱交換器に通水される湯水の流量を検知する流量検知手段とを有し、設定された出湯温度を目標に、現在の入水温度及び通水流量に基づいて燃焼量が演算され、当該演算された燃焼量で燃焼制御されて熱交換器内を流れる湯水を加熱する機能を備えた給湯装置であって、
   燃焼中あるいは燃焼開始の際に、一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合、所定の条件が満たされるまで、現在の入水温度に代えて特定の値を入水温度に用いて燃焼制御が実行されることを特徴とする給湯装置。
2. 前記所定の条件は、熱交換器に通水される単位時間あたりの流量をその通水時間で積算した積算流量値が、当該熱交換器における湯水を保有可能な容積値に到達するまでとしたことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 入水温度は常時監視されており、入水温度の低下が検知される直前の入水温度の値から一定時間の範囲内に所定値以上低下した場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
4. 入水温度は常時監視されてそれまでの平均入水温度が演算されており、入水温度が前記平均入水温度の値から一定時間の範囲内に所定値以上低下した場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
5. 入水温度は常時監視されており、経過時間に対して入水温度が低下する傾きが一定の傾き以上となった場合に、入水温度が所定値以上の温度幅の低下があったと認められることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
6. 前記熱交換器より湯水の流れ方向下流側における湯水の温度を検知する出湯温度検知手段を有し、当該出湯温度検知手段の検知温度が一定値を超えると一時的に燃焼が停止されるものであって、
   前記特定の値を入水温度として演算された燃焼量で燃焼制御された場合、前記熱交換器を通過した湯水の出湯温度は、前記一定値より低温であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の給湯装置。
7. 一定時間の範囲内で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められて、特定の値を入水温度として燃焼制御が実行されている最中であって、現在の入水温度が前記特定の値の入水温度を上回った場合は、現在の入水温度に基づいて燃焼量を演算して燃焼制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の給湯装置。
8. 基準温度があり、燃焼中あるいは燃焼開始の際に、一定時間の範囲で入水温度が所定値以上の温度幅の低下が認められた場合であって、前記温度低下が前記基準温度を跨ぐものである場合の前記特定の値と、前記温度低下が前記基準温度を跨がない場合の前記特定の値との決定条件が異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の給湯装置。

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