JP2602357Y2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、給湯器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図７には、従来の一般的な給湯器の模式
図が示されており、図７の（ａ）には室内設置型給湯器
が、図７の（ｂ）には屋外設置型給湯器が示されてい
る。室内設置型給湯器には排気ガスを室外に排出するた
めのダクト14が排気通路として設けられており、屋外設
置型給湯器には雨水が器具ケース１内に入り込まないよ
うに雨水よけ15が設けられている。これら給湯器は、器
具ケース１内の燃焼室にバーナ２と水管式熱交換器３と
が収容されている。この熱交換器３の入口側４には給水
導入管５が接続され、この給水導入管５は器具ケース１
内を通って、その給水導入端７が器具ケース１外に突出
され水道管19に接続されている。また、前記熱交換器３
の出口側６には給湯接続管８が接続され、この給湯接続
管８は器具ケース１内を通って、その吐出端９が器具ケ
ース１外に突出され給湯管18に接続されている。また、
熱交換器３の出側の管路には熱交換器３から出る湯の温
度を検出する出湯温度センサ10Ｄが設けられている。

【０００３】この種の給湯器25の運転は制御装置26によ
って制御されており、制御装置26は水栓29が開けられて
給水導入管５に設けられているフローセンサ27により作
動流量以上の給水水量が検知されたときに、ファン12の
回転によって空気を吸引してバーナ２を介して燃焼室に
送り込み、ガス弁30を開いて燃料ガスをバーナ２に供給
し、この燃料ガスに点火する。次いで、制御装置26は炎
検出を確認した後、熱交換器の出側の管路に設けた出湯
温度センサ10Ｄの検出温度に基づいて供給水量が設定温
度になるようにガス比例弁35を制御して必要な燃料ガス
をバーナ２に送る。この燃料ガスを燃焼して熱交換器３
を加熱し、この熱交換器３によって流水を湯とし、台所
や浴室等に給湯を行うものである。なお、ファン12から
バーナ２を介して燃焼室に至る空気の流れの通路は給気
通路として機能する。

【０００４】ところで、寒冷地では、給水導入管５や給
湯接続管８や熱交換器の水管内の水が冬期に凍結し易
く、特に給水導入端７や給湯吐出端９は外気と接触して
いる部分のため最初に凍結し易いので、この一番冷え易
い給水導入端７および給湯吐出端９近傍の器具ケース１
内にヒータ設置領域Ａ，Ｂを設け、このヒータ設置領域
Ａ，Ｂの給水導入端７側には、給水導入管５の表面温度
や周囲温度又は水温を測定する温度センサ10Ａと凍結防
止ヒータ16を、給湯接続管８の吐出端９側には、給湯接
続管８の表面温度や周囲温度又は水温を測定する温度セ
ンサ10Ｂと凍結防止ヒータ16とがそれぞれ設けられ、こ
れら温度センサ10Ａ，10Ｂの検出温度が凍結温度に近い
予め与えた下限設定温度以下になったときには、凍結防
止ヒータ16をオン駆動して給湯器の凍結防止を行ってい
た。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、給水導
入管５や給湯接続管８に接続する水道管19や給湯管18の
凍結予防のため、給水導入端７や給湯接続管の吐出端９
の近傍位置のこれらの管に保温材を巻くだけでなく、保
温材と水管との間にヒータおよび温度センサを取り付け
ることが度々行われる。ところが、このヒータが加熱さ
れると、ヒータ部分の水は加熱されて対流し、器具ケー
ス１内のヒータ設置領域Ａ，Ｂの水も加熱され、外気が
冷えて来ると、本来ならば一番最初に冷えるはずのヒー
タ設置領域Ａ，Ｂが冷えず、凍結防止ヒータ16の作動温
度まで低下しないので、凍結防止ヒータ16は作動しな
い。そのため、ヒータ設置領域Ａ，Ｂの温度がヒータ16
の作動温度まで下がる前に、ヒータ設置領域Ａ，Ｂ以外
の冷却し易い部分が凍結するという問題があった。

【０００６】また、特に有風状況の場合、図７の（ａ）
および図６の（ａ）に示す室内設置型給湯器では、図示
しない逆風止めの隙間を縫って、冷風吹き込み部13とし
ての排気口11から、矢印Ｅの方向の冷風が熱交換器３上
面の中央部Ｃ領域に当たり、給水導入管５の給水導入端
７側の温度センサ10Ａおよび給湯接続管の吐出端側の温
度センサ10Ｂの検出温度が、ヒータ動作温度まで下がる
以前にＣ領域は冷風によって冷却され、このＣ領域の水
管20Ｃが凍結するという問題があり、図６の（ｂ）およ
び図７の（ｂ）に示す屋外設置型給湯器では、冷風吹き
込み部13としての排気口11から、矢印Ｆの方向の冷風が
熱交換器３上面のＤ領域に当たり、このＤ領域の水管20
Ｄが冷却されて凍結するという問題があった。

【０００７】本考案は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、冷風が当たる領域におい
ても凍結することのない給湯器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記目的を達
成するために、次のように構成されている。すなわち、
本考案は、熱交換器の出側の管路に熱交換器から出る湯
の温度を検出する出湯温度センサが設けられ、この出湯
温度センサの検出温度に基づき燃焼制御が行われている
給湯器において、この給湯器内に配設される熱交換器
は、複数のフィンプレートを通して給水導入側を初段と
し給湯吐出側を最終段とする複数段の水管が前記フィン
プレートの配設領域を折り返して配置されていて前記複
数段の水管のうち最終段の水管は外部から給湯器内に入
り込む冷風の吹き込み部を通して配置されている熱交換
器であり、また、給湯器には水管内の凍結を防止する凍
結防止ヒータと、凍結予防用の温度センサと、この凍結
予防用の温度センサの検出温度に基づいて前記凍結防止
ヒータの動作制御を行うヒータ制御部とが設けられてお
り、前記凍結予防用の温度センサは冷風の吹き込み部を
通した熱交換器の最終段の水管側に設け、この凍結予防
用の温度センサに出湯温度センサとしての役割を兼用さ
せたことを特徴として構成されている。

【０００９】

【００１０】

【作用】冷風吹き込み部を通して給湯吐出側を最終段と
して配置した熱交換器の出側の管路等に凍結予防の温度
センサを設け、この温度センサの検出温度に基づいてヒ
ータの動作制御を行って給湯器の凍結を防止し、また、
給湯器の燃焼時には、前記温度センサを熱交換器から出
る湯の温度を検出する出湯温度センサとして兼用し、こ
の出湯温度センサの検出温度に基づいて燃焼制御を行
う。

【００１１】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一の符号を付し、その詳細な重複説明は
省略する。図１には、第１の実施例の屋外設置型給湯器
の主要部構成の模式図が示されている。本実施例の給湯
器は、従来例と同様に、台所や浴室等に給湯を行う給湯
器である。

【００１２】図２には、第１の実施例の給湯器に用いら
れる水管式熱交換器の斜視図が示されている。この水管
式熱交換器３は、多数のフィンプレート17を設けた複数
の水管20を有し、図２および図６の（ｂ）に示されるよ
うに、複数のフィンプレート17を通して給水導入側を初
段とし、図６の（ｂ）に示されるように、複数の水管が
初段の水管20Ｄ₁ から第２番目の水管20Ｄ₂ ・・・・・
と順次折り返し接続され、最終段のｎ番目の水管20Ｄ_n
を熱交換器３の給湯吐出側とする複数段の水管20Ｄ₁ 〜
20Ｄ_n が図２に示すように前記フィンプレート17の配置
領域を折り返して配置されている。この熱交換器３の水
管20の入口側には給水導入管５が接続され、出口側には
給湯接続管８が接続されている。本実施例の第１の特徴
的なことは、熱交換器の最終段の水管20Ｄ_n を外部から
給湯器内に入り込む冷風の吹き込み部を通して配置し、
この熱交換器の最終段の水管の給湯吐出側に凍結予防用
の温度センサ10Ｃを設け、この温度センサの近傍領域に
凍結防止ヒータ16を設けて、前記凍結予防用の温度セン
サ10Ｃおよびヒータ設置領域Ａ，Ｂに設けた温度センサ
10Ａ，10Ｂの検出温度に基づいてヒータ制御部21により
凍結防止ヒータ16の動作制御を行うようにしたことであ
り、第２の特徴的なことは、前記温度センサ10Ｃを凍結
予防用の温度センサとしての役割と湯温を検出する出湯
温度センサとしての役割を兼用させたことであり、その
他の構成は従来例と同様である。なお、温度センサ10
Ａ，10Ｂ，10Ｃとしてはサーミスタが用いられる。

【００１３】本実施例の屋外設置型の給湯器には、図１
や図２および図６の（ｂ）に示すように、熱交換器３の
Ｄ領域の水管20Ｄ_n に直接冷風が当たるので、この冷風
が当たる熱交換器３の最終段のＤ領域を通る水管20Ｄ_n
の位置に、温度センサ10が設置される。ところで、本来
ならば、直接冷風が当たるＤ領域の真下部分の水管20Ｄ
_n に、温度センサを設ける方が有効に凍結予防できる
が、このＤ領域は給湯器の燃料ガスを燃焼したときに、
高熱排気ガスの雰囲気に曝されるため、このＤ領域に温
度センサ10を直接設置することは殆ど不可能である。そ
のため、Ｄ領域の熱交換器の外側に露出した水管の位
置、すなわち、熱交換器３を通る水管20Ｄ_nと給湯接続
管８との接続近傍領域Ｇに、水管の表面温度や周囲温度
又は水温を検出する温度センサ10Ｃを設け、この温度セ
ンサ10Ｃに凍結予防用の温度センサと出湯温度センサと
しての役割を兼用させたものである。

【００１４】ところで、給湯器に凍結予防用の温度セン
サ10Ｃを取り付けるときには、外部から給湯器内に逆流
して入り込む冷風の吹き込み部を通る熱交換器の水管の
位置に前記凍結予防用の温度センサ10Ｃを設けることに
なるが、この設置位置が出湯温度センサ10Ｄの設置位
置、すなわち、熱交換器３の最終段の水管20Ｄ_n の出側
の給湯吐出側の位置と必ずしも一致しないため、凍結予
防用の温度センサ10Ｃと出湯温度センサ10Ｄとは別々に
配設する必要があるが、本実施例では、給湯吐出側を最
終段とするｎ番目の水管20Ｄ_n を冷風の吹き込み部を通
る位置に配設したことで、凍結予防用の温度センサ10Ｃ
と出湯温度センサ10Ｄを同一位置に設けることができ、
１個の温度センサで、凍結予防用の温度センサ10Ｃとし
ての役割と出湯温度センサ10Ｄとしての役割を兼用使用
させている。

【００１５】また、本実施例の給湯器には、従来例と同
様に、給水導入端７側および給湯接続管の吐出端９側近
傍のヒータ設置領域Ａ，Ｂには、ヒータ16と温度センサ
10Ａ，10Ｂがそれぞれ設けられている。

【００１６】図３には、本実施例の給湯器のヒータ制御
部のブロック図が示されている。このヒータ制御部21
は、検出温度比較判断部22と、ヒータ駆動を指令制御す
るヒータ駆動制御部23と、予め下限設定温度およびヒー
タ停止温度を記憶させたメモリ24とを有している。検出
温度比較判断部22は、温度センサ10Ａ，10Ｂ，10Ｃから
の検出信号を受けて、その各検出温度と予めメモリされ
ている下限設定温度とを比較し、温度センサ10Ａ，10
Ｂ，10Ｃのうち、１個でも温度センサの検出温度が予め
メモリされている下限設定温度以下になったと判断した
ら、ヒータ駆動の信号をヒータ駆動制御部23に加える。
ヒータ駆動制御部23はその信号を受けて、全ヒータ16を
オン駆動する。

【００１７】また、検出温度比較判断部22はヒータオン
駆動により水温等が上昇後、温度センサ10Ａ，10Ｂ，10
Ｃからの検出信号を受けて、その各検出温度と予めメモ
リされているヒータ停止温度とを比較し、全部の温度セ
ンサ10Ａ，10Ｂ，10Ｃの検出温度が予めメモリされてい
るヒータ停止温度以上になったと判断したら、ヒータ停
止信号をヒータ駆動制御部23に加える。ヒータ駆動制御
部23はその信号を受けて、全ヒータ16の加熱駆動をオフ
する。なお、本実施例では、下限設定温度を２℃とし、
ヒータ停止温度を７℃と設定した。

【００１８】また、給湯器の燃焼時には、前記凍結予防
用の温度センサ10Ｃを湯温検出の出湯温度センサ10Ｄと
して使用し、従来例と同様に、制御装置26はこの出湯温
度センサ10Ｄの検出温度に基づいて燃焼運転を行い、熱
交換器で流水を湯として台所や浴室等に給湯を行うもの
である。

【００１９】図４には、本実施例の給湯器のヒータ駆動
制御のフローチャートが示されている。まず、ステップ
101 で、温度センサ10Ａ〜10Ｃの検出温度をヒータ制御
部21が取り込み、温度センサ10Ａ〜10Ｃのうち、１個で
も温度センサの検出温度が予めメモリされた下限設定温
度（２℃）以下になったと判断したら、ステップ102
で、全ての凍結防止ヒータ16をオン駆動する。温度セン
サ10Ａ〜10Ｃの検出温度が１つも下限設定温度（２℃）
に達しないときは、温度センサからの信号の受信を続け
る。次いで、ステップ102 によるヒータオン駆動により
水温等が上昇し、ステップ103 で、温度センサ10Ａ〜10
Ｃの検出温度が全て予めメモリされたヒータ停止温度
（７℃）以上を検出したと判断したら、ステップ104
で、全ての凍結防止ヒータの加熱駆動をオフする。ステ
ップ103 で全てのセンサ10Ａ〜10Ｃの検出温度がヒータ
停止温度（７℃）に達しないときには、ヒータ16のオン
駆動を続ける。以上のヒータ駆動制御により、給湯器の
凍結を防止する。

【００２０】本実施例では、給水導入管の給水導入端７
側位置に設けた温度センサ10Ａと、給湯接続管の吐出端
９側位置に設けた温度センサ10Ｂおよび冷風が当たる領
域の熱交換器を通る水管の外側露出部分の位置に設けた
温度センサ10Ｃのうち、１個でも温度センサの検出温度
が下限設定温度（２℃）以下となったときには、全ての
凍結防止ヒータ16をオン駆動し、全ての温度センサ10Ａ
〜10Ｃの検出温度がヒータ停止温度（７℃）以上となっ
たときには、全ての凍結防止ヒータ16の加熱駆動をオフ
する構成としたので、例えば、配管業者が、水道管19や
給湯管18の凍結予防のため、給水導入端７や給湯吐出端
９の近傍位置にヒータを取り付けた場合に、このヒータ
をオン駆動すると外気が冷えて、その外気が凍結温度以
下になってもヒータ設置領域Ａ，Ｂのヒータ16はオン駆
動せず、従来ではヒータ設置領域Ａ，Ｂ以外の部分が凍
結するという問題があったが、本実施例では、冷風が当
たる領域Ｄを通る水管20Ｄの位置に設けた温度センサ10
Ｃの検出温度が下限設定温度（２℃）以下となったとき
には、全ての凍結防止ヒータ16をオン駆動するため、給
湯器の凍結防止が確実にできる。

【００２１】また、有風状況の場合には、従来では、温
度センサ10Ａ，10Ｂの検出温度がヒータ作動温度（下限
設定温度）まで下がる前に、冷風が当たる領域Ｄを通る
水管20Ｄが凍結するという問題があったが、本実施例で
は、冷風が当たる領域Ｄを通る水管の位置に設けた温度
センサ10Ｃの検出温度が下限設定温度以下となったとき
には、全ての凍結防止ヒータ16をオン駆動するため、給
湯器の凍結を予防することができる。

【００２２】さらに、上記実施例では、凍結予防用の温
度センサ10Ｃと出湯温度センサ10Ｄを１個の温度センサ
で兼用使用する構成としたので、温度センサ等の部品点
数の削減および温度センサの取り付け作業が簡素化さ
れ、大幅なコストダウンが図れる。

【００２３】図５には、第２の実施例の給湯器に用いる
水管式熱交換器の斜視図が示されている。この第２の実
施例の給湯器は室内設置型給湯器であり、この給湯器に
用いる水管式熱交換器は、図５および図６の（ａ）に示
されるように複数のフィンプレート17を通して給水導入
側を初段とし、複数の水管が初段の水管20Ｃ₁ から２番
目の水管20Ｃ₂ ・・・・・と順次折り返し接続され、最
終段のｎ番目の水管20Ｃ_n を熱交換器３の給湯吐出側と
する複数段の水管20Ｃ₁ 〜20Ｃ_n が図５に示すように、
前記フィンプレート17の配置領域を折り返して配置され
ている。

【００２４】この室内設置型給湯器は、図７の（ａ）に
示されるように、排気ガスを屋外に排出するためのダク
ト14が設けられており、屋外の冷風が逆風止めの隙間を
縫って、排気口11から熱交換器３に矢印Ｅの方向に逆流
して吹き込み、図５、図６の（ａ）および図７の（ａ）
に示すように、熱交換器３の水管の上側中央部のＣ領域
に冷風が当たるようになる。そのため、温度センサ10Ｃ
の取り付け位置は、冷風が当たるＣ領域を通る最終段の
熱交換器の水管の位置、すなわち、熱交換器より外側露
出した水管のＨ領域に設置され、この凍結予防用温度セ
ンサ10Ｃは出湯温度センサ10Ｄと兼用使用される。

【００２５】この第２の実施例の給湯器には、第１の実
施例と同様に、前記温度センサ10Ｃとヒータ設置領域
Ａ，Ｂに設けた温度センサ10Ａ，10Ｂの検出温度に基づ
いて、凍結防止ヒータ16のヒータ駆動制御を行うヒータ
制御部（図示せず）が設けられている。

【００２６】第２の実施例によれば、冷風が当たるＣ領
域を通る熱交換器の水管の位置のＨ領域に、温度センサ
10Ｃを設けたので、第１の実施例と同様に、温度センサ
10Ａ，10Ｂ，10Ｃの検出温度のうち、１個でも温度セン
サの検出温度が下限設定温度以下となったときには、全
ての凍結防止ヒータをオン駆動することにより、この第
２の実施例の給湯器の凍結予防ができる。

【００２７】また、第１の実施例と同様に、温度センサ
の取り付け作業の簡素化と部品点数の削減等のコストダ
ウンが図れる。なお、本考案は上記実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。すなわち、
上記実施例では、温度センサとしてサーミスタを用いた
が、電気抵抗が変化するものでもよく、バイメタル等の
スイッチ類でもよい。

【００２８】また、上記実施例では、排気口側からの冷
風が当たる熱交換器側の凍結領域に、温度センサ10Ｃを
設けたが、例えば、図示しないファンの吸気孔や他の冷
風が当たる領域や水が滞留し易い位置や冷却し易い位置
に、適宜に凍結防止ヒータや温度センサを追加して設け
てもよく、さらに、図示しないファンの吸気孔や他の冷
風が当たる領域を冷風の吹き込み部とし、この部位まで
水管を伸ばし、この領域の水管を熱交換器の最終段の水
管とし、この最終段の水管の位置にヒータや温度センサ
を設けてもよい。

【００２９】さらにまた、上記実施例では、凍結予防の
ため、下限設定温度を２℃としたが、例えば、３℃とし
てもよく、また、ヒータ停止温度を７℃としたが、６℃
あるいは８℃としてもよく、実状に合った温度に設定す
ればよい。

【００３０】さらにまた、上記実施例では、全ての温度
センサ10Ａ，10Ｂ，10Ｃがヒータ停止温度７℃以上を検
出したとき、ヒータ16の加熱駆動をオフする制御方式と
したが、例えば、１個以上の温度センサがヒータ停止温
度７℃以上の温度を検出したら、その温度を検出した温
度センサの領域のみのヒータの加熱駆動をオフし、ヒー
タ停止温度７℃未満の温度を検出している他の温度セン
サの領域のヒータは、その温度センサがヒータ停止温度
７℃を検出するまでオン駆動を続行する方式としてもよ
い。同様に、上記実施例では、温度センサ10Ａ〜10Ｃの
うち、１個以上の温度センサが下限設定温度以下を検知
したら、全ての凍結防止ヒータ16をオン駆動したが、下
限設定温度以下の温度を検出した温度センサの領域のみ
のヒータをオン駆動し、下限設定温度以上の温度を検出
している他の温度センサの領域のヒータは、温度センサ
が下限設定温度以下の温度を検出するまで、ヒータのオ
ン駆動を行わない方式としてもよい。

【００３１】さらにまた、上記実施例では、給湯器とし
て給湯単能器を例にして説明したが、本考案の水管式熱
交換器は、追い焚き機能付の複合給湯器等にも適用する
ことができる。

【００３２】

【考案の効果】本考案は、冷風の吹き込み部を通して配
置した水管式熱交換器の最終段の水管の給湯吐出側に凍
結予防の温度センサを設け、この温度センサを出湯温度
センサと兼用使用する構成としたので、温度センサの部
品点数の削減や温度センサの取り付け作業が簡素化さ
れ、大幅なコストダウンが図れる。

【００３３】また、本考案は、冷風の吹き込み部を通し
て配置した水管式熱交換器の最終段の水管の給湯吐出側
の外気（冷風）に触れる領域に凍結予防用の温度センサ
を設け、この温度センサの検出温度に基づいてヒータの
動作制御を行うので、給湯器の凍結を確実に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の給湯器の模式図である。

【図２】第１の実施例の給湯器に用いられる水管式熱交
換器の斜視図である。

【図３】第１の実施例のヒータ制御装置のブロック図で
ある。

【図４】第１の実施例のフローチャートである。

【図５】第２の実施例の給湯器に用いられる水管式熱交
換器の斜視図である。

【図６】給湯器の冷風が当たる領域の説明図である。

【図７】一般的な給湯器の模式図である。

【符号の説明】

１ 器具ケース ３ 水管式熱交換器 ５ 給水導入管 ８ 給湯接続管 10Ａ〜10Ｃ 凍結予防用の温度センサ 10Ｄ 出湯温度センサ 13 冷風吹き込み部 16 凍結防止ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 303

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器の出側の管路に熱交換器から出
   る湯の温度を検出する出湯温度センサが設けられ、この
   出湯温度センサの検出温度に基づき燃焼制御が行われて
   いる給湯器において、この給湯器内に配設される熱交換
   器は、複数のフィンプレートを通して給水導入側を初段
   とし給湯吐出側を最終段とする複数段の水管が前記フィ
   ンプレートの配設領域を折り返して配置されていて前記
   複数段の水管のうち最終段の水管は外部から給湯器内に
   入り込む冷風の吹き込み部を通して配置されている熱交
   換器であり、また、給湯器には水管内の凍結を防止する
   凍結防止ヒータと、凍結予防用の温度センサと、この凍
   結予防用の温度センサの検出温度に基づいて前記凍結防
   止ヒータの動作制御を行うヒータ制御部とが設けられて
   おり、前記凍結予防用の温度センサは冷風の吹き込み部
   を通した熱交換器の最終段の水管側に設け、この凍結予
   防用の温度センサに出湯温度センサとしての役割を兼用
   させたことを特徴とする給湯器。