JP2024075289A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を削減しつつ凍結防止を図るための運転モードを具備した給湯装置を提供する。
【解決手段】コントローラ１５０は、商用電源５の停電時による非常用電源による駆動時に対応する応急運転モードにおける通水の停止中に、温度センサ１３５によって検出される大気温度Ｔｆが予め定められた第１判定温度よりも低いときには、給湯栓１９０の開放によって通水を要求する所定メッセージを出力する様に出力部１８０を制御する。更に、コントローラ１５０は、流量センサ１４０の出力に基づく通水の有無の判定結果に基づいて、凍結予防ヒータ１９１～１９５のオンオフを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は給湯装置に関し、より特定的には、凍結予防ヒータを備えた給湯装置に関する。

通常時は、商用電源からの電力供給によって動作する一方で、停電時には蓄電池からの電力供給によって作動する給湯器が、特許第５８２７８６５号公報（特許文献１）等に開示されている。

特許文献１の給湯器は、蓄電池を内蔵しており、停電時には、制御装置には蓄電池からの電力が継続的に供給される一方で、制御装置を介して電力が供給される被制御機器の一部又は全部に対しては、特定の作動スイッチによって蓄電池からの電力供給が開始される。

特許文献１では、上記被制御機器には凍結防止用のヒータが含まれており、当該ヒータは、商用電源から電力が供給される通常時には、外気温度が所定温度以下になると作動する一方で、停電による蓄電池からの電力供給時には、停電が終わるまで停止状態に維持されることが記載されている。

特許第５８２７８６５号公報

しかしながら、特許文献１による給湯器では、停電による蓄電池からの電力供給時には、外気温度が所定温度以下になっても停止状態に維持されるため、厳冬期に停電が発生すると、給湯器の配管又は機器が凍結することにより、故障が発生することが懸念される。

一方、近年では、停電時には、太陽電池又は燃料電池等による発電電力、又は、当該発電力によって充電された蓄電池に蓄積された電力を用いた、電源ユニットの自立運転によって、給湯器及び他の住設機器の全体に給電するシステムが商品化されている。この様なシステムでは、停電時（自立運転時）に給湯器の消費電力を抑制することは重要な課題である。

本発明はこの様な問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、消費電力を削減しつつ凍結防止を図るための運転モードを具備した給湯装置を提供することである。

この発明のある局面では、給湯装置は、入力部と、検知手段と、第１温度センサと、給湯装置に配置された電熱型の凍結予防ヒータと、出力部と、出力部及び凍結予防ヒータを制御するための制御部とを備える。入力部は、非常用電源による駆動時に給湯装置を作動させる際に応急運転モードをユーザが選択可能とするために設けられる。検知手段は、給湯装置の通水の有無を検知する。第１温度センサは、給湯装置の配置個所の大気温度を検出する。出力部は、ユーザに対してメッセージを報知する。制御部は、応急運転モードにおける通水を伴う通水の停止中に、第１温度センサによって検出された大気温度が予め定められた第１判定温度よりも低いときには、給湯装置を介した通水を要求する所定メッセージを出力する様に出力部を制御する。更に、制御部は、検知手段の出力に基づく通水の有無の判定結果に基づいて、凍結予防ヒータのオンオフを制御する。

本発明によれば、消費電力を削減しつつ凍結防止を図るための応急運転モードを具備した給湯装置を提供することができる。

本実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。 本実施の形態に係る給湯装置の応急運転モードにおける凍結防止制御を説明するフローチャートである。 凍結予防ヒータの作動態様の制御の一例を説明するフローチャートである。 凍結予防ヒータの作動態様の制御の他の例を説明するフローチャートである。 凍結予防ヒータを用いた通水有無判定を説明するフローチャートである。 応急運転モードにおける通水に係る凍結防止制御の処理を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、以下では図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。

図１を参照して、給湯装置１００は、一次熱交換器１１、二次熱交換器２１および燃焼バーナ３０等が格納された燃焼缶体（以下、単に「缶体」とも称する）１０と、送風ファン４０と、入水管５０と、バイパス管６０と、出湯管７０と、コントローラ１５０とを備える。

バイパス管６０は、缶体１０を迂回して、入水管５０および出湯管７０の間に配置される。入水管５０には、バイパス管６０への分流を制御するための分配弁８０が介挿接続される。さらに、入水管５０には、温度センサ１１０および流量センサ１４０が配置される。温度センサ１１０は、入水温度Ｔｗを検出する。

入水管５０には、水道水等が給水される。分配弁８０の開度に応じて、給水量の一部が入水管５０からバイパス管６０へ分流される。入水管５０及びバイパス管６０の流量比は、分配弁８０の開度によって制御される。

流量センサ１４０は、例えば、分配弁８０よりも下流側（缶体側）に配置される。したがって、流量センサ１４０による流量検出値Ｑは、缶体１０を通過する流量（缶体流量）を示している。流量センサ１４０は、代表的には、羽根車式流量センサによって構成される。公知の様に、羽根式流量センサは、流体の通過に伴って羽根車が回転する毎に出力されるパルス信号の単位時間内でのパルス数に基づいて流量を検出する様に構成される。本実施の形態では、流量センサ１４０を用いて、給湯装置１００の通水の有無を検知する「検知手段」の一実施例を構成するが、一定水量の有無を検知する通水スイッチ等によって「検知手段」を構成することも可能である。

缶体１０において、燃焼バーナ３０から出力された燃料ガスは、送風ファン４０からの燃焼用空気と混合される。図示しない点火装置によって混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ３０からの火炎によって生じる燃焼熱は、缶体１０内で一次熱交換器１１および二次熱交換器２１へ与えられる。

一次熱交換器１１は、燃焼バーナ３０による燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により入水を熱交換によって加熱する。二次熱交換器２１は、燃焼バーナ３０からの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。缶体１０の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排気口１５が設けられる。このように、缶体１０では、燃焼バーナ３０での燃焼による発生熱量により、一次熱交換器１１および二次熱交換器２１で、入水管５０から供給された水を加熱する。

入水管５０の水は、まず二次熱交換器２１によって予熱された後、一次熱交換器１１において主加熱される。一次熱交換器１１および二次熱交換器２１によって所定温度まで加熱された高温水は、出湯管７０へ出力される。出湯管７０は、合流点７５においてバイパス管６０と接続される。

従って、給湯装置１００からは、缶体１０から出力された加熱水（高温水）と、バイパス管６０からの非加熱水（低温水）とを混合した適温の温水を、台所や浴室等の給湯栓１９０や、図示しない浴槽及びシャワー等へ供給する給湯運転を実行することができる。この様に、給湯装置１００の給湯先には、給湯栓１９０以外も含まれており、浴槽（図示せず）への「湯張り」、「水張り」、「たし湯」、「たし水」等の運転を実行することができる。給湯運転、及び、浴槽に対する上述の諸運転を実行する際に、給湯装置１００は通水される。又、給湯装置１００に接続された給湯栓１９０を開栓することで、給湯装置１００は運転スイッチがオフの状態であっても通水することができる。

出湯管７０には、流量調整弁９０および温度センサ１２０，１３０が設けられる。温度センサ１２０は、出湯管７０のバイパス管６０との合流点７５よりも上流側（缶体側）に配置されて、缶体１０からの出力湯温（以下、缶体温度）を検出する。温度センサ１３０は、合流点７５よりも下流側（出湯側）に設けられて、バイパス管６０からの水が混合された後の出湯温度Ｔｈを検出する。更に、筐体１０内には、大気温度Ｔｆを検出するための温度センサ１３５が配置される。

流量調整弁９０は、コントローラ１５０からの指令に従う開度制御によって流量を調整するために設けられる。例えば、燃焼開始直後に出湯温度が上昇するまでの期間には、流量を絞るように流量調整弁９０を制御することができる。

燃焼バーナ３０へのガス供給管３１には、元ガス電磁弁３２、ガス比例弁３３および、能力切換弁３５ａ～３５ｃが配置される。元ガス電磁弁３２は、燃焼バーナ３０への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス供給管３１のガス流量は、ガス比例弁３３の開度に応じて制御される。

能力切換弁３５ａ～３５ｃは、複数の燃焼バーナ３０のうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数を切換えるために開閉制御される。缶体１０での発生熱量は、バーナ本数およびガス流量の組み合わせによって決まる、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量に比例する。送風ファン４０による送風量は、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量との空燃比が所定値（たとえば、理想空燃比）となるように制御される。送風ファン４０の送風量は、ファン回転数と比例するので、送風ファン４０の回転数は、供給ガス量の変化に応じて設定される目標回転数に従って制御される。

給湯装置１００は、商用電源５から供給された交流電圧、又は、電源ユニット２００から供給された交流電圧によって作動する。電源ユニット２００は、蓄電池２１０と、インバータ２２０と、スイッチ２３０と、コントローラ２４０とを有する。電源ユニット２００は、蓄電池２１０の出力電圧（ＤＣ）をインバータ２２０で交流電圧に変換することによって、商用電源５と同等の交流電圧を出力することができる。

電源ユニット２００は、太陽電池又は燃料電池等の図示しない発電要素を具備することで、自宅での消費電力よりも発電電力が大きいときに、余剰電力によって蓄電池２１０を充電することが可能である。商用電源５の停電時において、電源ユニット２００は、蓄電池２１０の蓄積電力、又は、発電要素の発電電力を用いた自立運転によって、交流電圧を出力することが可能である。当該交流電圧は、給湯装置１００を含む、家屋内外の設備機器で共通に使用することが可能であり、この様な自立運転時には、給湯装置１００においても消費電力を最小限化することが望ましい。

従って、本実施の形態では、給湯装置１００は、商用電源５の停電時等の非常用電源による駆動時、例えば、自立運転中の電源ユニット２００からの電力による駆動時に対応するための、消費電力を削減した応急運転モードを有するものとする。或いは、特許文献１と同様に、給湯装置１００に蓄電池２１０が備えられた構成においても、商用電源５の停電時に本実施の形態に係る応急運転モードを適用することができる。

応急運転モードの開始及び終了は、例えば、ユーザからの入力によって直接指示される。この場合には、ユーザ入力によって応急運転モードは直接的に選択される。或いは、応急運転モードの選択可否に係るユーザ入力に基づいて、応急運転モードが選択可能であるときに、電源ユニット２００の自立運転期間において、自動的に応急運転モードが選択されてもよい。

コントローラ１５０は、図示しない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵したマイクロコンピュータによって構成することができる。コントローラ１５０は、各センサからの出力信号（検出値）を受けるとともに、ユーザが入力部１６０に入力したユーザ指令を受ける。入力部１６０は、例えば、図示しないリモコンに設けられたスイッチ、又は、タッチパネル上に形成されるタッチスイッチ等によって構成することができる。

ユーザ指令には、給湯装置１００の運転スイッチのオン及びオフ指令、設定湯温（Ｔｒ＊）指令、及び、上述した応急運転モードに係るユーザ入力（開始／終了指示、選択可否）等が含まれる。これにより、ユーザは、入力部１６０によって応急運転モードを選択可能となる。

又、コントローラ１５０は、出力部１７０を用いて、ユーザに対してメッセージを報知することができる。出力部１７０は、例えば、図示しないリモコンに設けられた液晶パネル、及び、スピーカによって構成することができる。

コントローラ１５０は、例えば、当該メモリに予め格納されたプログラムを実行することによるソフトウェア処理によって、ユーザ指令に従って給湯装置１００の全体動作を制御する各機器への制御指令を発生する。制御指令には、各弁の開閉および開度指令、送風ファン４０への電気的入力指令（ファン駆動電圧指令）が含まれる。或いは、コントローラ１５０による制御処理の少なくとも一部については、ソフトウェア処理の他に、専用のハードウェア（例えば、電子回路）によって実現することも可能である。

コントローラ１５０は、給湯装置１００の運転スイッチのオン期間では、流量センサ１４０による流量検出値Ｑが最低作動流量（ＭＯＱ）を超えるのに応じて、給湯運転を開始して、缶体１０での燃焼動作をオンする。燃焼動作がオンされると、元ガス電磁弁３２が開放されて、燃焼バーナ３０への燃料ガスの供給が開始される。一方で、給湯運転による缶体１０での燃焼動作中に、流量センサ１４０による流量検出値Ｑが最低作動流量（ＭＯＱ）よりも低下すると、給湯運転は停止される。給湯運転が停止されると、元ガス電磁弁３２を閉止して、燃焼バーナ３０への燃料ガスの供給を停止することで、缶体１０での燃焼動作がオフされる。

図１に示された給湯装置１００では、給湯運転中には、合流点７５よりも下流側（出湯側）に配置された流量調整弁９０からは、缶体１０からの加熱水と、バイパス管６０からの非加熱水とを混合した適温の湯が出力される。コントローラ１５０は、缶体温度の目標値から入水温度Ｔｗを減算することによって求められた必要昇温量ΔＴと、流量検出値Ｑとの積に従って、缶体１０での要求発生熱量を算出することができる。さらに、コントローラ１５０は、要求発生熱量に応じて、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量、具体的には、ガス比例弁３３の開度および能力切換弁３５ａ～３５ｃの開閉を制御する。

更に、コントローラ１５０は、温度センサ１３０による出湯温度Ｔｈと、設定湯温（Ｔｒ＊）との比較に基づき、分配弁８０による流量比、即ち、分配弁８０の開度を制御する。尚、応急運転モードでは、消費電力を抑制するために送風ファン４０の回転数に上限が設けられ、これに応じて供給ガス量も制限された下で、給湯運転が実行される。

更に、給湯装置１００には、電熱型の凍結予防ヒータ１９１～１９５がさらに配置される。例えば、凍結予防ヒータ１９１～１９５は、コントローラ１５０によりオンオフ制御される電熱器によって構成される。

通常、凍結予防ヒータ１９１～１９５の消費電力は、商用電源５から供給される。従って、通常時には、コントローラ１５０は、温度センサ１３５によって検出された大気温度Ｔｆに応じて凍結予防ヒータ１９１～１９５のオンオフを制御することで、凍結防止制御を実行することできる。しかしながら、商用電源５の停電時には、特に、給湯装置１００が蓄電池２１０からの電力で作動しているときに、凍結予防ヒータ１９１～１９５のオンによる消費電力が、電源ユニット２００が自立運転可能な期間を短くしてしまうことが懸念される。

従って、本実施の形態に係る給湯装置１００では、以下で説明する様に、応急運転モードにおいて消費電力を削減するための凍結防止制御を実行する。

図２は、本実施の形態に係る給湯装置の応急運転モードにおける凍結防止制御を説明するフローチャートである。図２を始めとするフローチャートに示された制御処理は、コントローラ１５０が予め格納したプログラムを実行することで実現することができる。

図２を参照して、コントローラ１５０は、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記）する１００において、応急運転モードであり、かつ、通水の停止中であるか否かを判定する。例えば、上述した様にＭＯＱを超えた流量が生じている給湯運転の実行中、又は、浴槽（図示せず）への「水張り運転」又は「たし水運転」等の給湯動作を伴わずに通水する運転中に、通水中であると判定される。又、上述の様に、給湯装置１００の運転スイッチがオフの状態であっても給湯栓１９０が開栓されているときにも通水中と判定される。通水中であるか否かは、流量センサ１４０の出力に基づいて判定することができる。

ユーザが応急運転モードの開始及び終了を入力部１６０に入力する場合には、当該入力に応じてＳ１００での応急運転モードであるか否かの判定が実行される。又、ユーザが応急運転モードの選択可否を入力部１６０に入力する場合には、当該選択可否入力と電源ユニット２００が自立運転中であるか否かの情報とに基づいて、Ｓ１００での応急運転モードであるか否かの判定が実行される。

応急運転モードでの通水の停止中には（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、Ｓ１１０に処理が進められて、応急運転モードでの凍結防止制御が実行される。一方で、応急運転モードのオフ時（Ｓ１００のＮＯ判定時）、又は、応急運転モードでの通水中には、当該凍結防止制御は実行されない。

コントローラ１５０は、Ｓ１１０により、現時点の大気温度Ｔｆ（温度センサ１３５）を読込むと、Ｓ１２０，Ｓ１３０により、Ｓ１１０で読込んだ大気温度と判定温度Ｔａ，Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）との比較によって処理を分岐させる。判定温度Ｔｂは、凍結防止が必要か否かを判定するための閾値に相当し、例えば、０［℃］に設定される。更に、判定温度Ｔａは、凍結予防ヒータ１９１～１９５の通電（オン）要否を判定するための閾値に相当し、例えば、－５［℃］に設定することができる。

Ｔｆ＞Ｔｂのときには、Ｓ１２０及びＳ１３０がＮＯ判定とされて、Ｓ１４７に処理が進められる。コントローラ１５０は、Ｓ１４７では、後述する「通水要求メッセージ」を出力することなく、Ｓ１１０に処理を戻す。又、一旦、通水メッセージに応答した通水後（後述する通水フラグＦｗ＝１のとき）に、大気温度Ｔｆが上昇してＳ１４７に処理が進められた場合には、出力部１７０を用いて、ユーザに対して通水の停止を呼びかけるメッセージを出力することが可能である。

これに対して、大気温度Ｔｆが判定温度Ｔｂよりも低い場合には、Ｔｆ≦Ｔａのときに、Ｓ１２０がＮＯ判定、かつ、Ｓ１３０がＹＥＳ判定となって、Ｓ１４５によって、ヒータ作動フラグＦｈｔ＝１に設定した上で、Ｓ１５０に処理が進められる。これに対して、Ｔａ＜Ｔｆ＜Ｔｂのときには、Ｓ１２０がＹＥＳ判定となって、Ｓ１４０によって、ヒータ作動フラグＦｈｔ＝０に設定した上で、Ｓ１５０に処理が進められる。

コントローラ１５０は、Ｓ１５０において、通水フラグＦｗに基づいて、通水がない状態であるか否かを判定する。通水フラグＦｗは、応急運転モード開始時の初期値が「０」であり、後述する通水有無判定によって、通水がある状態と判定されると、Ｆｗ＝１に設定される。

コントローラ１５０は、通水がないとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１６０により、ユーザに対して、給湯装置１００を介した通水を要求する「通水要求メッセージ」を出力する。例えば、「通水要求メッセージ」は、通水のために、給湯栓１９０の開放、又は、浴槽（図示せず）への「たし水運転」の実行を要求する内容とすることができる。この際には、出力部１７０での画面表示等により、少量の通水（例えば、給湯栓１９０からの流体幅５［ｍｍ］程度）を、ユーザに対して併せてガイダンスすることが好ましい。

更に、コントローラ１５０は、Ｓ１６０により、流量センサ１４０が配置された入水管５０の流量比を高める集中モードにて、分配弁８０による流量比設定を行う。集中モードでは、入水管５０の流量：バイパス管６０の流量＝１００：０となる様に、分配弁８０を制御することができる。更に、Ｓ１８０では、Ｓ１９０による通水有無判定の前における、入水温度Ｔｗ（温度センサ１１０）及び出湯温度Ｔｈ（温度センサ１３０）を、Ｔｗｍ及びＴｈｍとしてメモリする。

更に、コントローラ１５０は、Ｓ１９０により、Ｓ１７０による流量比設定の下で、流量センサ１４０の出力に基づく通水有無判定を実行する。流量センサ１４０は、通水に応じてパルス信号を出力するので、当該パルス信号の出力有無に応じて、Ｓ１９０の判定を実行することができる。

流量センサ１４０からパルス信号が出力されると、Ｓ１９０がＹＥＳ判定とされるので、コントローラ１５０は、Ｓ２００により、通水ありと判定して、通水フラグＦｗ＝１に設定する。更に、コントローラ１５０は、Ｓ２０５により、ヒータ作動フラグＦｈｔ＝０であるか否かを確認する。

ヒータ作動フラグＦｈｔ＝０であるとき、即ち、Ｔａ＜Ｔｆ＜Ｔｂであるときには、Ｓ２０５がＹＥＳ判定とされて、Ｓ２１０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５がオフされる。即ち、この温度領域（Ｔａ＜Ｔｆ＜Ｔｂ）では、ユーザに対して「通水要求メッセージ」を出力するとともに、ユーザ操作による通水ありを確認した上で、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオフに維持して、給湯装置１００の凍結を防止する。

更に、コントローラ１５０は、Ｓ２２０により、入水管５０及びバイパス管６０の流量を均等化する均等モードにて、分配弁８０による流量比設定を行う。一例として、均等モードでは、入水管５０の流量：バイパス管６０の流量＝５０：５０となる様に、分配弁８０を制御することができる。即ち、流量センサ１４０が配置された入水管５０の流量比は、Ｓ２２０による流量比設定では、Ｓ１７０よりも小さい値に設定されることになる。

更に、コントローラ１５０は、Ｓ２３０により、Ｓ２２０による流量比設定で通水された状態にて、出力部１７０を用いて、通水を伴って応急運転モード中であることをユーザに対して報知する。

更に、処理はＳ１００に戻されて、応急運転モードの継続中には、Ｓ１００のＹＥＳ判定に応じて、Ｓ１１０以降の処理が繰り返し実行される。この際に、一旦、「通水あり」が確認された後は、Ｓ１５０がＮＯ判定とされて、「通水要求メッセージ」の出力（Ｓ１６０）及び、通水有無判定（Ｓ１９０）は非実行とされる。一方で、Ｓ１１０～Ｓ１３０による大気温度Ｔｆの監視は継続される。尚、Ｓ１５０のＮＯ判定が継続される場合にも、一定時間（例えば、３０分程度）の経過毎に、図２中に点線で示される様に、処理をＳ１７０（通水有無判定）に処理を進めて、通水が継続されているか否かを定期的に確認してもよい。

尚、ヒータ作動フラグＦｈｔ＝１であるとき、即ち、Ｔｆ≦Ｔａであるときには、Ｓ１９０での通水有無判定の結果に関わらず、Ｓ１９５又はＳ２０５がＮＯ判定とされて、図３又は図４のフローチャートに従って、凍結予防ヒータ１９１～１９５の作動態様が制御される。

図３に示された第１の例では、コントローラ１５０は、Ｓ３１０によって、通水フラグＦｗに基づいて通水の有無を確認する。通水フラグＦｗ＝０、即ち、Ｓ１９０によって通水ありと判定されていないときには、コントローラ１５０は、Ｓ３１０をＹＥＳ判定として、Ｓ３２０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５を連続的にオンする（連続オン運転）。

これに対して、通水フラグＦｗ＝１、即ち、Ｓ１９０によって通水ありと判定されているときには、コントローラ１５０は、Ｓ３１０をＮＯ判定として、Ｓ３２５により、凍結予防ヒータ１９１～１９５を間欠的にオンする。例えば、予め定められた期間長に従って、オン期間とオフ期間とが繰り返し交互に設けられる様に、凍結予防ヒータ１９１～１９５が通電される（間欠オン運転）。

これにより、大気温度Ｔｆが判定温度Ｔａ（例えば、－５［℃］）より低いときには、通水有無の判定結果に基づいて、消費電力が大きい一方で凍結防止効果の高い連続オン運転と、消費電力が減少する一方で凍結防止効果も低下する間欠オン運転が選択される。

図４に示された第２の例では、コントローラ１５０は、Ｓ３１５によって、大気温度Ｔｆが、判定温度Ｔａよりも低く設定された判定温度Ｔｍｉｎ（例えば、－１０［℃］）よりも低いか否かを判定する。そして、Ｔｆ＜Ｔｍｉｎのとき（Ｓ３１５のＹＥＳ判定時）には、Ｓ３２０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５は連続オン運転とされる。これに対して、Ｔｆ≧Ｔｍｉｎのとき（Ｓ３１５のＮＯ判定時）には、Ｓ３２５により、凍結予防ヒータ１９１～１９５は間欠運転とされる。

図４の例によれば、大気温度Ｔｆが判定温度Ｔａより低いときには、大気温度Ｔｆがどの程度まで低下しているかに基づいて、凍結予防ヒータ１９１～１９５の連続オン運転と間欠オン運転とを選択することが可能である。

この様に、大気温度Ｔｆが判定温度Ｔａ以下であるときには、通水有無の判定結果、又は、大気温度Ｔｆから凍結リスクを判断して、消費電力と凍結防止効果とをバランスさせて、凍結予防ヒータ１９１～１９５を作動することができる。

再び、図２を参照して、Ｓ１９０において、流量センサ１４０の出力に基づいて通水ありと判定されなかった場合（Ｓ１９０のＮＯ判定時）には、ヒータ作動フラグＦｈｔ＝０、即ち、凍結防止のための凍結予防ヒータ１９１～１９５のオンが不要であるときに（Ｓ１９５のＹＥＳ判定時）、図５に示された、凍結予防ヒータ１９１～１９５を用いた通水有無判定を、Ｓ１９０のバックアップとして実行する。

図５を参照して、コントローラ１５０は、Ｓ４１０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオンすると、Ｓ４２０により、一定時間待機した後、Ｓ４３０により、温度センサ１１０，１３０によって検出される入水温度Ｔｗ及び出湯温度Ｔｈを取得して、通水有無判定前、即ち、凍結予防ヒータ１９１～１９５のオン前にＳ１８０（図２）でメモリされた、入水温度Ｔｗｍ及び出湯温度Ｔｈｍからの上昇量Ｔｗｕｐ（Ｔｗｕｐ＝Ｔｗ－Ｔｗｍ）及びＴｈｕｐ（Ｔｈｕｐ＝Ｔｈ－Ｔｈｍ）をそれぞれ算出する。

この際に、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオンした状態で一定時間待機することで、通水がない場合には、滞留下での加熱により入水温度Ｔｗ及び出湯温度Ｔｈが一定程度上昇する一方で、通水がある場合には、入水温度Ｔｗ及び出湯温度Ｔｈの上昇は抑制される。従って、コントローラ１５０は、Ｓ４４０により、Ｓ４３０で算出された上昇量Ｔｗｕｐ及びＴｈｕｐが、予め定められた判定値Ｔ０～Ｔ１の範囲内であるか否かを判定する。

判定値Ｔ０は、温度上昇が生じているか否かを判定するためのゼロ近傍の値に予め定められ、判定値Ｔ１は、上述した通水の有無を判別するための温度上昇量の閾値として予め定められる。

コントローラ１５０は、Ｔ０≦Ｔｗｕｐ≦Ｔ１、かつ、Ｔ０≦Ｔｈｕｐ≦Ｔ１のときには、Ｓ４４０により、「通水あり」と判定して（通水フラグＦｗ＝１）、Ｓ４６０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオフする。そして、図２のＳ２２０に処理が進められて、Ｓ２２０により、均等モードで分配弁８０による流量比設定を行うと、Ｓ２３０によって、通水を伴って応急運転モード中であることをユーザに対して報知する。

これに対して、上昇量Ｔｗｕｐ，Ｔｈｕｐが、判定値Ｔ０～Ｔ１の範囲外である場合には、Ｓ４４５により、高温側及び低温側のいずれの範囲外であるかが判定される。コントローラ１５０は、上昇量Ｔｗｕｐ，Ｔｈｕｐが判定値Ｔ１より大きいとき（Ｓ４４５のＹＥＳ判定時）には、Ｓ４７０により、「通水なし」と判定する（通水フラグＦｗ＝０）。そして、図２のＳ１５０に処理が戻されて、Ｆｗ＝０に応じて、Ｓ１６０により、「通水要求メッセージ」が出力されて、Ｓ１７０以降の処理が実行される。この際には、凍結予防ヒータ１９１～１９５が一旦オフされてもよい。

コントローラ１５０は、上昇量Ｔｗｕｐ，Ｔｈｕｐが判定値Ｔ０より小さいとき（Ｓ４４５のＮＯ判定時）、即ち、入水温度Ｔｗ及び出湯温度Ｔｈに上昇が認められないときには、Ｓ４８０により、凍結予防ヒータ１９１～１９５の故障を検出する。この場合には、出力部１７０を用いて、凍結予防ヒータ１９１～１９５の故障が報知される。更に、凍結のリスクが高い状況であることに鑑み、ユーザによる給湯装置の水抜き動作を促すメッセージがユーザに対して報知されてもよい。例えば、当該水抜き動作の方法についてはマニュアル等に記載されているので、当該マニュアルの参照等をメッセージによって促すことができる。或いは、水抜き運転の方法のガイダンスを行うメッセージを報知することも可能である。

又、温度上昇量ΔＴｗ及びΔＴｈに大きな差異が生じる場合には、温度センサ１１０又は１３０の故障が予測されるので、給湯装置１００の運転を禁止するエラーが報知されてもよい。

この様に、通水要求のメッセージ出力後に、流量センサ１４０の出力に基づいて通水ありと判定できなかった場合（Ｓ１９０のＮＯ判定時）には、凍結予防ヒータ１９１～１９５を用いた通水有無判定を、Ｓ１９０のバックアップとして実行することができる。又、通水なしと判定されたときには（Ｆｗ＝０）、大気温度Ｔｆが判定温度Ｔｂよりも低いと、通水ありと判定されるまで、通水要求メッセージを出力することができる。

再び図２を参照して、応急運転モードでの凍結防止制御の実行中において、通水が開始されると、当該運転を優先するために、図２の凍結防止制御は割り込み処理によって終了される。

図６では、応急運転モードにおける通水に係る凍結防止制御の処理について説明する。

図６を参照して、コントローラ１５０は、給湯運転等によって通水が開始されると（Ｓ５００のＹＥＳ判定時）、Ｓ５１０により、応急運転モード中であるか否かを判定し、応急運転モードにおける通水であるときには（Ｓ５１０のＹＥＳ判定時）、Ｓ５２０以降の処理を実行する。Ｓ５２０では、通水中と、通水終了時との処理が分岐される。

コントローラ１５０は、通水中（Ｓ５２０のＮＯ判定時）には、Ｓ５２２により凍結予防ヒータ１９１～１９５をオフするとともに、Ｓ５２５により、応急運転モード中であることを出力部１７０によって表示する。又、通水が給湯運転によるものであるときには、分配弁８０による流量比は、出湯温度を制御する様に適宜制御される。

通水の終了時にＳ５２０がＹＥＳ判定されると、コントローラ１５０は、Ｓ５３０により、温度センサ１３５によって検出される大気温度Ｔｆが、Ｓ１２０と同様の判定温度Ｔｂ（例えば、０［℃］）より低いか否かを判定する。Ｔｆ≧Ｔｂのときには、凍結防止のためのアクションが不要と判定して、Ｓ５３０以降の処理を実行することなく、処理は、図２のＳ１００に戻される。そして、応急運転モード中には、大気温度Ｔｆに応じて、上述した凍結防止制御が行われる。

コントローラ１５０は、Ｔｆ＜Ｔｂのときには、Ｓ５４０に処理を進めて、図２のＳ１６０と同様に「通水要求メッセージ」を出力するとともに、Ｓ５５０により、図２のＳ１７０と同様に、分配弁８０による流量比設定が集中モードとされる。更に、コントローラ１５０は、Ｓ５６０により、図２のＳ１９０と同様の、流量センサ１４０の出力に基づく通水有無判定を実行する。

コントローラ１５０は、通水が給湯運転によるものであるときには、Ｓ５７０による判定を追加して実行してもよい。コントローラ１５０は、Ｓ５７０では給湯運転終了から一定時間経過後に、入水温度Ｔｗ（温度センサ１１０）と出湯温度Ｔｈ（温度センサ１３０）との温度差｜Ｔｈ－Ｔｗ｜が判定値Ｔｈｔより小さいか否かを判定する。Ｓ５７０では、給湯運転時に発生している温度差｜Ｔｈ－Ｔｗ｜が、給湯運転終了後の一定時間での通水によって消失しているか否かが判定される。

従って、コントローラ１５０は、Ｓ５６０で通水ありと判定され（Ｓ５６０のＹＥＳ判定時）、かつ、給湯運転後に｜Ｔｈ－Ｔｗ｜＜Ｔｔｈのときには（Ｓ５７０のＹＥＳ判定時）、Ｓ５９０により「通水あり」と判定する（Ｆｗ＝１）。そして、凍結予防ヒータ１９１～１９５のオフ（Ｓ５２２）が維持されたまま、処理は図２のＳ２２０に進められる。以降では、大気温度Ｔｆに応じた処理の分岐を伴う図２に示された凍結防止制御が実行される。

これに対して、コントローラ１５０は、｜Ｔｈ－Ｔｗ｜≧Ｔｔｈのときには（Ｓ５７０のＮＯ判定時）、Ｓ５８０により、「通水なし」と判定して（Ｆｗ＝０）、処理を図２のＳ１１０に進める。Ｓ５６０において、流量センサ１４０の出力に基づく通水有無判定によって通水が検出されない場合（Ｓ５６０のＮＯ判定時）にも、処理は図２のＳ１１０に進められる。以降では、ユーザに対して「通水要求メッセージ」が再度出力された（Ｓ１６０）後、図２に示された凍結防止制御が実行される。

図６に示された処理により、応急運転モード中の通水実行時には、通水の終了に応じて、大気温度Ｔｆが低い場合には、ユーザに対して通水要求メッセージを出力して、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオフに維持した凍結防止を試みることができる。更に、図６では、Ｓ５６０，Ｓ５７０により、より確実に通水の有無を判定することができる。

以上説明した様に、本実施の形態に係る給湯装置によれば、停電時に対応するための応急運転モードにおいて、大気温度が低い場合（Ｔｆ＜Ｔｂ、例えば、０［℃］よりも低温時）には、ユーザに対して給湯装置１００を介した通水を要求する通水要求メッセージを出力するとともに、通水要求メッセージの出力後に、通水有無の判定結果に基づいて凍結予防ヒータ１９１～１９５のオンオフを制御することで、消費電力を削減しつつ凍結防止を図ることができる。

又、流量センサ１４０の出力に基づいて通水有無を判定する際には、流量センサ１４０が配置された流路（入水管５０）の流量比を高めることで、ユーザによる通水が少量であっても通水を検出可能にすることができる。更に、通水ありと判定した後では、当該流路の流量比を低下させて、給湯装置１００の内部の複数の流路の流量比を均等化することで、通水による凍結防止効果を高めることができる。

更に、流量センサ１４０の出力に基いて通水を検出できない場合には、凍結予防ヒータ１９１～１９５を用いた通水有無判定（図５）バックアップとして実行することができる。

又、大気温度が著しく低いときには（Ｔｆ≦Ｔａ、例えば、－５［℃］よりも低温時）、凍結予防ヒータ１９１～１９５をオンすることで、凍結防止を図ることができる。この際に、通水の有無、又は、大気温度Ｔｆに応じて、凍結予防ヒータ１９１～１９５の連続オン（Ｓ３２０）と間欠オン（Ｓ３２５）を選択することで、凍結リスクに対応させて消費電力削減を図ることができる。

更に、応急運転モード中の通水実行時には、通水の終了に応じて、低温時（Ｔｆ＜Ｔｂ）には、ユーザに対して通水要求メッセージを出力することができる。

尚、本実施の形態において、図１の構成において、温度センサ１３５は「第１温度センサ」の一実施例に対応し、温度センサ１１０．１３０は「第２温度センサ」及び「第３温度センサ」の一実施例に対応する。又、入水管５０は「第１流路」、バイパス管６０は「第２流路」の一実施例に対応する。

尚、図５の制御処理では、入水温度Ｔｗ又は出湯温度Ｔｈの一方については、温度センサ１２０（缶体温度）の検出値に置換することが可能である。この場合には、温度センサ１２０が「第２温度センサ」又は「第３温度センサ」の一実施例に対応する。又、図６のＳ５５０においても、出湯温度Ｔｈについては、温度センサ１２０（缶体温度）の検出値に置換することが可能である。この場合には、温度センサ１２０が「第３温度センサ」の一実施例に対応する。

又、図２～図６のフローチャートにおいて、判定温度Ｔｂは「第１判定温度」、判定温度Ｔａは「第２判定温度」、判定温度Ｔｍｉｎは「第３判定温度」の一実施例にそれぞれ対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５ 商用電源、１０ 缶体、１１ 一次熱交換器、１５ 排気口、２１ 二次熱交換器、３０ 燃焼バーナ、３１ ガス供給管、３２ 元ガス電磁弁、３３ ガス比例弁、３５ａ～３５ｃ 能力切換弁、４０ 送風ファン、５０ 入水管、６０ バイパス管、７０ 出湯管、７５ 合流点、８０ 分配弁、９０ 流量調整弁、１００ 給湯装置、１１０，１２０，１３０，１３５ 温度センサ、１４０ 流量センサ、１５０，２４０ コントローラ、１６０ 入力部、１７０，１８０ 出力部、１９０ 給湯栓、１９１～１９５ 凍結予防ヒータ、２００ 電源ユニット、２１０ 蓄電池、２２０ インバータ、２３０ スイッチ、Ｆｈｔ ヒータ作動フラグ、Ｆｗ 通水フラグ、Ｔｆ 大気温度、Ｔｈ 出湯温度、Ｔｗ 入水温度。

Claims (11)

1. 給湯装置であって、
   非常用電源による駆動時に前記給湯装置を作動させる際に応急運転モードをユーザが選択可能な入力部と、
   前記給湯装置の通水の有無を検知するための検知手段と、
   前記給湯装置の配置個所の大気温度を検出するための第１温度センサと、
   前記給湯装置に配置された電熱型の凍結予防ヒータと、
   前記ユーザに対してメッセージを報知するための出力部と、
   前記出力部及び前記凍結予防ヒータを制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、前記応急運転モードにおける通水の停止中に、前記第１温度センサによって検出された前記大気温度が予め定められた第１判定温度よりも低いときには、前記給湯装置を介した通水を要求する所定メッセージを出力する様に前記出力部を制御するとともに、前記検知手段の出力に基づく前記通水の有無の判定結果に基づいて、前記凍結予防ヒータのオンオフを制御する、給湯装置。
2. 前記制御部は、前記所定メッセージの出力後に前記通水ありと判定されると、前記凍結予防ヒータのオフを維持する、請求項１記載の給湯装置。
3. 前記制御部は、前記所定メッセージの出力後に前記通水なしと判定されると、前記第１温度センサによって検出された大気温度が前記第１判定温度よりも低いときには前記通水ありと判定されるまで前記所定メッセージを出力する、請求項１記載の給湯装置。
4. 前記給湯装置は、
   第１流路及び第２流路と、
   前記制御部からの指令に従って前記第１流路及び前記第２流路の間の流量比を制御する流量比調整部とを更に備え、
   前記検知手段は、前記第１流路に配置され、
   前記制御部は、前記検知手段の出力に基づいて前記通水の有無を判定する第１の期間では、前記第１流路の流量比が第１の値となる様に前記流量比調整部を制御する一方で、前記通水の検出に応じて前記凍結予防ヒータをオフに維持する第２期間では、前記第１流路の流量比が前記第１の値よりも低い第２の値となる様に前記流量比調整部を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の給湯装置。
5. 前記制御部は、前記応急運転モードにおける通水の停止中に、前記第１温度センサによって検出された前記大気温度が前記第１判定温度よりも低く設定される第２判定温度よりも低いときに、前記所定メッセージの出力後に前記通水ありと判定されると前記凍結予防ヒータを間欠的にオンする一方で、前記所定メッセージの出力後に前記通水なしと判定されると前記凍結予防ヒータを連続的にオンする、請求項１～３のいずれか１項に記載の給湯装置。
6. 前記制御部は、前記応急運転モードにおける通水の停止中に、前記第１温度センサによって検出された前記大気温度が前記第１判定温度よりも低く設定される第２判定温度よりも低いときには、前記大気温度が前記第２判定温度よりも低く設定される第３判定温度より低いと前記凍結予防ヒータを連続的オンする一方で、前記大気温度が第２判定温度及び前記第３判定温度の間であると前記凍結予防ヒータを間欠的にオンする、請求項５記載の給湯装置。
7. 前記給湯装置は、
   前記給湯装置の通水流路の異なる位置に配置された第２温度センサ及び第３温度センサを更に備え、
   前記制御部は、前記所定メッセージの出力後に前記検知手段の出力に基づいて通水なしと判定されたときには、前記凍結予防ヒータを一定時間オンとするとともに、前記一定時間の前後のそれぞれにおける前記第２温度センサの検出値の変化、及び、前記第３温度センサの検出値の変化に基づいて、前記通水の有無を判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の給湯装置。
8. 前記制御部は、前記一定時間の前後の間での前記第２温度センサの検出値の上昇量及び前記第３温度センサの検出値の上昇量が予め定められた範囲内であるときに前記通水ありと判定する、請求項７記載の給湯装置。
9. 前記制御部は、前記一定時間の前後で前記第２温度センサの検出値及び前記第３温度センサの検出値の両方が上昇していないときには前記凍結予防ヒータの故障を検出する、請求項８記載の給湯装置。
10. 前記制御部は、前記応急運転モードにおける前記通水の終了時において、前記第１温度センサによって検出された前記大気温度が前記第１判定温度よりも低いときには、前記所定メッセージを出力する様に前記出力部を制御するとともに、前記所定メッセージの出力後における前記通水の有無の判定結果に基づいて、前記凍結予防ヒータのオンオフを制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の給湯装置。
11. 前記給湯装置は、
    前記給湯装置の通水流路の通水流路の異なる位置に、給湯運転時における加熱前及び加熱後の流体温度を検出する様にそれぞれ配置された第２温度センサ及び第３温度センサを更に備え、
    前記制御部は、前記給湯運転の終了によって前記通水が終了されるときには、前記所定メッセージの出力後において、前記検知手段の出力に基づいて前記通水が検出され、かつ、一定時間の経過後に、前記第２温度センサの検出値と前記第３温度センサの検出値との差が予め定められた判定値よりも小さいときに、前記通水ありと判定する、請求項１０記載の給湯装置。
    

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