JP5034356B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯装置に関するものである。

給湯装置は、一般家庭やレストラン、工場等に広く普及している。給湯装置は、燃焼装置と、熱交換器とを備え、熱交換器内を流れる水を燃焼ガスによって加熱するものである。
給湯装置の一形態として、コイル状の熱交換器を備えた構造のものが知られている（特許文献１）。
特許文献１に開示された給湯装置は、灯油等の液体燃料を燃焼させるバーナを備え、その下部にコイル状の熱交換器が配されたものである。
特許文献１に開示された給湯装置では、バーナが発生する燃焼ガスがコイルの中心に向かって噴射される。そして燃焼ガスは、コイルの中心側から外側に向かって流れ、コイルの表面と接触してコイルを流れる湯水を昇温させる。さらに燃焼ガスは、コイルの外側から中心側に向かって流れ、残余の熱をコイル側に伝導した後、屋外に排出される。
特許文献１には、複数のコイルが同心状に配された構造の熱交換器を備えた給湯装置についても記載がある。

また給湯装置の一般的な配管系統が、特許文献２に開示されている。
特許文献２に開示された給湯装置は、熱交換器を通過する高温湯流路と、熱交換器をバイパスするバイパス流路を備える。そしてバイパス流路には流量調節弁が取り付けられている。特許文献２に開示された給湯装置では、高温湯流路を流れる湯水と、バイパス流路を流れる水が混合されて出湯される。
特許文献２に開示された給湯装置では、入水温度を測定する入水温度センサーと、熱交換器を出た湯水の温度を測定する高温湯温度検知センサーと、混合後の湯温を測定する出湯温度センサーを備えている。

また高温湯流路を流れる湯水の量を検知する高温側流量センサーと、バイパス流路を流れるバイパス流量センサーを備えている。
特許文献２に開示された給湯装置では、熱交換器を通過する湯水の目標温度が所定の高温目標温度となる様に燃焼量と通水量の双方が制御される。そして出湯温度センサーの信号をバイパス流路を流れる流量調節弁にフィードバックし、バイパス流路を流れる水量を増減して所望の温度の湯を出湯させる。

また特許文献２に開示された給湯装置では、高温湯流路に沸騰防止用温度センサーが設けられている。沸騰防止用温度センサーは、熱交換器内の湯水の温度を監視するものであり、熱交換器内の湯水が沸騰することを防止するために設けられている。
ＷＯ２００５／１０８８７６ Ａ１ 特開２００１−２３５２２９号公報

前記した特許文献１，２は、いずれも本出願人が開示したものである。特許文献１には複数の実施例が開示されており、この中に前記した様に複数のコイルが同心状に配された構造の熱交換器を備えた給湯装置がある。
上記した給湯装置で採用する熱交換器は、一対のヘッダを持ち、このヘッダ間に３本の管路が並列的に設けられている。
そして各流路はいずれもコイル状であり、３本の流路が同心状に配されている。

本発明者らは、上記した複数のコイル状管路が同心状に配された構造の熱交換器を試作し、これに特許文献２に開示された配管系統を接続して給湯装置を製作した。
即ち熱交換器を通過する高温湯流路と、熱交換器をバイパスするバイパス流路を設け、バイパス流路に流量調節弁を取り付けた。また試作した給湯装置は、入水温度を測定する入水温度センサーと、熱交換器を出た湯水の温度を測定する高温湯温度検知センサーと、混合後の湯温を測定する出湯温度センサー及び沸騰防止用温度センサーが設けられている。
そして熱交換器を通過する湯水の目標温度が所定の高温目標温度となる様に燃焼量と通水量の双方を制御すると共に、出湯温度センサーの信号をバイパス流路を流れる流量調節弁にフィードバックし、バイパス流路を流れる水量を増減して所望の温度の湯を出湯させた。

試作した給湯装置は、所望の温度の湯を出湯することができ、且つ熱効率が高いものであった。即ち試作した給湯装置は、通常運転の際には申し分の無い性能を発揮するものであった。
しかしながら試作した給湯装置は、沸騰防止用温度センサーが機能しない場合があり、熱交換器内の湯水が沸騰してしまうことがあった。
本発明は、従来技術の上記した問題点を解決するものであり、熱交換器内の湯水が沸騰することを防止することができ、耐久性の高い給湯装置の開発を課題とするものである。

上記した課題を解決するため、本発明者らは沸騰が生じる部位がどこであるかを調査した。即ち試作した給湯装置で採用する熱交換器は、ヘッダ間に複数の水路が平行に設けられているので、各水路に温度センサーを取付け、どの水路が真先に昇温するかを調査した。
実験の結果、各水路を流れる湯水の温度には、５０°Ｃ近い温度差があることが判明した。
具体的には、同心的に配されたコイル状水路の内、内側の水路程、流れる湯水の温度が高い傾向にあり、外側に向かうほど温度が低下することが分かった。
ただし熱交換器を流れる総水量が多い場合には、内側から２番目の水路（コイル）と最も内側の水路（コイル）を流れる湯水の温度が拮抗し、入水温度が高い場合には、内側から２番目の水路（コイル）を流れる湯水の温度が最も高いものとなることが分かった。

そこで本発明らは、湯水の温度が最も高くなる部位に沸騰防止センサーを設けることとした。
上記した発想に基づいて完成された発明は、燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、前記水路の中で、最も高温になると予想される水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置である。

本発明の給湯装置では、水路間に温度ばらつきがあることを考慮し、最も高温になると予想される水路に水路温度検知手段を設けている。そしてこの水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行される。そのためいずれの水路についても湯水の沸騰が生じない。

請求項２に記載の発明は、燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、前記水路の中で、最も燃焼手段に近い部位に配された水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置である。

先に行った実験により、最も燃焼手段に近い部位に配された水路を流れる湯水は、他の部位に配された水路よりも高温となる傾向にある。そしてこの水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させるので、いずれの水路についても沸騰が生じない。

請求項３に記載の発明は、燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、且つ各水路は螺旋状であって略同心状に配置され、燃焼手段によって発生する燃焼ガスは水路が構成する螺旋の中心側から外側に向かって流れるものであり、各水路のなかで中心側に配された水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置である。

先に行った実験により、螺旋状であって略同心状に配置された水路を有する熱交換器においては、最も内側の水路あるいは内側から二番目の水路を流れる湯水が最も高温となる。そこで本発明では、各水路のなかで中心側に配された水路に水路温度検知手段を設けることとした。
本発明においても、この水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させるので、いずれの水路についても沸騰が生じない。

請求項４に記載の発明は、燃焼手段は少なくとも高温湯温度検知手段を備え、高温湯温度検知手段が検知する湯水の温度が所定の高温目標温度となる様に燃焼量又は通水量の少なくともいずれかを増減させるものであり、水路温度検知手段が所定温度以上を検知すると前記高温目標温度を低下させることによって温度低下処置を実行する請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯装置である。

本発明では、水路温度検知手段が所定温度以上を検知すると高温目標温度を低下させる。本発明の給湯装置では、高温湯温度検知手段が検知する湯水の温度が所定の高温目標温度となる様に燃焼量又は通水量の少なくともいずれかを増減させる機能を持つから、高温目標温度を低下させれば熱交換器を流れる湯水の温度が低下し、沸騰が回避される。

請求項５に記載の発明は、熱交換器をバイパスするバイパス流路を有し、熱交換器を通過した湯水とバイパス流路を通過した湯水を混合して所望温度の湯水を出湯させるものであり、少なくとも給湯装置から出湯される出湯温度検知手段を備え、出湯温度検知手段が検知する湯水の温度が所望の出湯目標温度となる様に制御され、高温目標温度を低下させた結果、高温目標温度が出湯目標温度以下となった場合に出湯目標温度を低下させることを特徴とする請求項４に記載の給湯装置である。

本発明の給湯装置では、高温目標温度を低下させた結果、高温目標温度が出湯目標温度以下となった場合に出湯目標温度についても低下させる。そのため出湯温度が安定する。
即ち高温目標温度が低下し、熱交換器を通過する湯水の温度が出湯目標温度以下に低下すると、バイパス流路を流れる水と混合した時に出湯目標温度を維持することができない。そのため温度制御がアンバランス状態となり、給湯装置から出湯される湯水の温度が不安定になる。
そこで本発明では、高温目標温度の低下に応じて出湯目標温度を低下させることとした。

請求項６に記載の発明は、警告表示可能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。

警告表示を行う場合の条件としては、例えば高温目標温度が出湯目標温度以下となった場合や、出湯目標温度がリモコン等で設定できる最低温度を下回った場合が考えられる。警告表示には音声やブザー等の音によるものや、光によるもの、文字表示によるものが考えられる。警告表示と共に給湯装置の動作を停止してもよく、給湯装置を運転しつつ警告表示をしてもよい。

請求項７に記載の発明は、水路温度検知手段は温度を連続的に検知することができるものであ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。

即ち水路温度検知手段はサーミスタや熱電対等の様に、温度が具体的な数値として何度であるかを検知することができるセンサーであることが望ましい。

請求項８に記載の発明は、水路温度検知手段が所定温度以上の温度を所定時間以上に渡って検出し続けた場合に燃焼手段の動作を停止させることを特徴とする請求項７に記載の給湯装置である。

水路温度検知手段が所定温度以上の温度を所定時間以上に渡って検出し続けた場合は、熱交換器内の湯水が既に沸騰状態であり、この状態が改善されない状態が続いていると考えられる。
そこで本発明では、水路温度検知手段が所定温度以上の温度を所定時間以上に渡って検出し続けた場合には、機器の破損を防止するために燃焼装置の動作を停止させることとした。なお「所定時間」は機器の大きさや用途によって相違するが、概ね２０秒から６０秒程度である。

請求項９に記載の発明は、水路温度検知手段が検知する温度が高温目標温度よりも高いが、当該検知温度が正常に動作した場合に予想される検知温度よりも低い場合に所定の異常時動作を実行することを特徴とする請求項７に記載の給湯装置である。

本発明の給湯装置では、各水路を流れる湯水の温度に高低があることを前提としており、最も高い水路に水路温度検知手段が設けられている。従って給湯装置が正常に運転がなされている場合には、水路温度検知手段が検知する温度は高温目標温度よりも高くなるはずである。逆に水路温度検知手段が検知する温度が予想される温度よりも低い場合は、何らかの異常が起こっている可能性がある。
この様な現象が生じた場合は、水路温度検知手段を設けた水路以外の水路が閉塞していると考えられる。
即ち水路温度検知手段を設けた水路以外の水路が閉塞すると、熱交換器を通過する総水量が減少するので水路温度検知手段が検知する温度が高温目標温度よりも高くなる。しかしながら、水路温度検知手段を設けた水路に注目すると、他の水路が閉塞された影響で逆に流量が増加し、流れる湯水の温度は下がる。
一方、閉塞された水路では内部の湯水が沸騰し、空焚き状態となり、遂には水路に孔が開いてしまい、重大な故障となる。本発明では、水路温度検知手段が検知する温度が高温目標温度よりも高いが、当該検知温度が予想される検知温度よりも低い場合に所定の異常時動作を実行することとしたので、重大な故障を未然に防止することができる。

また請求項１０に記載の発明は、水路温度検知手段は一定の温度を境としてオンオフされる温度スイッチであり、水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に水路温度検知手段によって燃焼を停止し、熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯装置である。

本発明の給湯装置では、より簡便な水路温度検知手段を採用している。本発明においては、水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に燃焼が停止されるので、安全性が高い。
また本発明の様な温度スイッチを利用した水路温度検知手段と、サーミスタ等の温度を連続的に検知することができる水路温度検知手段を併用してもよい。

本発明の給湯装置は、熱交換器内の湯水が沸騰することを未然に防止することができる効果がある。そのため本発明の給湯装置は、耐久性が高い。また本発明の給湯装置は、熱効率が高い。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態の給湯装置の作動原理図である。図２は、図１の給湯装置で採用する熱交換器の平面図である。図３は、図１の給湯装置で採用する熱交換器の斜視図である。
本実施形態の給湯装置１は、公知の給湯装置と同様に本体部２と配管部３によって構成されている。
本体部２は、バーナ部（燃焼手段）４、缶体部５、連通部６及び排気部７によって構成されている。本実施形態では、給湯装置１の本体部は、いわゆる逆燃タイプであり、バーナ部（燃焼手段）４が上部に設けられ、燃焼ガスを下向きに噴射する。

バーナ部４は、灯油を燃料とするバーナ１０と送風機１１によって構成されている。バーナ１０は、公知のガンタイプバーナであり、内部に図示しないノズルが内蔵され、ノズルから燃料たる灯油を噴霧するものである。

缶体部５は、ステンレススチール等で作られた筐体部１５を備え、当該筐体部１５内に熱交換器１６の水管（水路）２０，２１，２２，２３が内蔵されている。
熱交換器１６は、一対のヘッダ２５，２６を備え、その間に４本の水管（水路）２０，２１，２２，２３が並列的に接続されたものである。
４本の水管（水路）２０，２１，２２，２３はいずれも断面形状が円形の管を螺旋状に加工したものであり、それぞれがコイル形状である。
４本の水管（水路）２０，２１，２２，２３の螺旋の内外径（コイル径）は、相違し、水管２０が最も小さく、隣接する水管２１の内外径（コイル径）はこれより大きく、水管２２，水管２３の順にコイルの径がだんだんと大きく作られている。
そして各水管２０，２１，２２，２３は、同心状に配されている。即ち水管２０の外側に水管２１があり、水管２１の外側に水管２２があり、水管２２の外側に水管２３がある。

また水管２０，２１，２２，２３自体の径（管径）は、逆に内側に行くほど太いことが望ましい。即ち水管２０，２１，２２，２３の断面積は、水管２０が最も大きく、水管２１，水管２２，水管２３の順にだんだんと小さいことが望ましい。
この理由は、内側の水管ほどバーナ部（燃焼手段）４から多くの熱供給を受けるためである。即ち内側の水管２０を流れる湯水は、外側の水管２３を流れる湯水よりも昇温しやすいので、沸騰を防止する目的から内側の水管２０に流れる湯水の量が多いことが推奨される。
本実施形態では、図２の様に最も内側の水管２０だけを他の水管２１，２２，２３よりも太く設計した。なお図１は、作図の関係上、全ての水管を同一の太さの様に表示しているが、実際には水管２０の太さは他の水管２１，２２，２３よりも太い。
ただし理想的には、図７に示す変形例の様に、水管２０，２１，２２，２３の断面積は内側に行くほど大きいことが推奨される。

最も内側に配された水管２０は前記した様にコイル状であり、中央部に縦方向にのびる空隙３０がある。
そして当該空隙３０には、仕切り部材３１が取り付けられている。仕切り部材３１は碗状の部材であり、その正投影面積は、前記した空隙３０の正投影面積に等しい。

排気部７は、缶体部５と平行に配されており、缶体部５の下部と排気部７の下部が連通部６で接続されている。

次に給湯装置１の配管系統について説明する。
給湯装置１は、熱交換器１６を通過する高温湯流路３２と、熱交換器１６をバイパスするバイパス流路３５を備える。そしてバイパス流路３５には流量調節弁３７が取り付けられている。流量制御弁３７は、バイパス流路３５を流れる水量を調節するものである。本実施形態では、高温湯流路３２にも流量調節弁３８が設けられている。
また高温湯流路３２とバイパス流路３５のそれぞれに流量センサー３９，４０が設けられている。

さらに給湯装置１には、入水温度センサー４３、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５、高温湯温度センサー４６及び出湯温度センサー４７が設けられている。
即ち入水口４１と熱交換器１６の間に入水温度センサー４３が設けられている。入水温度センサー４３は給湯装置１に導入される水の温度を検知するものである。
沸騰防止用温度センサー４５は、図２の様に熱交換器１６の水管２０の下流端に取り付けられている。水管２０は、前記した様にコイル形状であり、コイルの内外径が最も小さく、且つ管自体の断面積が大きい水管である。前記した様に水管２０は、４系統の水管２０，２１，２２，２３の内、最も内側に配されたものである。
熱交換器１６には、下部側のヘッダ２５から水が導入され、水はヘッダ２５によって各水管２０，２１，２２，２３に分流される。そして上部側のヘッダ２６に集められ、外部に排出される。
前記した沸騰防止用温度センサー４５は、水管２０の末端であって上部側のヘッダ２６近傍に設けられている。

高温湯温度センサー４６は、熱交換器１６の吐出側に設けられている。より詳細には熱交換器１６の吐出側ヘッダ２６とバイパス流路３５の接続部との間に取り付けられており、熱交換器１６から吐出される全湯量の平均温度を検知するものである。

出湯温度センサー４７は、高温湯流路３２とバイパス流路３５との接続部の下流側に設けられたものであり、混合後の湯水の温度を検知するものである。
各温度センサーは、いずれもサーミスタであり、具体的な温度が何度であるかを検知することができるものである。

次に本実施形態の給湯装置１の機能について説明する。
本実施形態の給湯装置１は、公知のそれと同様に、高温側流路３２を流れる高温の湯水と、バイバス流路３５を流れる水とを混合して所望の温度の湯水を出湯するものである。出湯される湯水の温度は、図示しないリモコンを操作して設定される。即ち図示しないリモコンによって出湯目標温度が設定される。
また出湯目標温度に合わせて高温側流路３２を流れる湯水の温度（高温目標温度）が自動的に設定される。高温目標温度は通常、８０°Ｃといった高温であり一定であるが、出湯目標温度が低い場合は、これに応じて下方修正される。

そして図示しないカラン等を開いて給湯装置１に通水され、高温湯流路３２に設けられた流量センサー３９が最低通水量以上の水量を検知すると、バーナ部４のバーナ１０に着火されて燃焼が開始される。即ち図示しない制御装置によって給湯装置１に通水された全通水量と、出湯目標温度から必要な熱量が演算され、必要な熱量に見合う量の燃料が図示しないノズルから吐出される。
そして燃料が燃焼し、燃焼ガスによって熱交換器１６内の湯水が加熱される。
熱交換器１６を出た高温の湯は、バイバス流路３５を流れる水と混合され、所望温度の湯水となって給湯装置１から出湯される。
なお熱交換器１６を通過した水が前記した高温目標温度となる様に、流量調節弁３８が制御される。

また熱交換器１６内の湯水は、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の働きによって沸騰が防止される。
即ち実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５は、熱交換器１６の４系統の水路の中で、最も高温になると予想される水路に取り付けられている。
即ち缶体内において、燃焼ガスは、中央の空隙３０に噴射される。そして図１の矢印の様に、燃焼ガスは仕切り板３１によって直線方向の移動が遮られ、各水管２０，２１，２２，２３間の隙間を通過してコイル状の水管の集合体の外側に流れる。さらに燃焼ガスは、仕切り板３１の下流側の位置で各水管間の隙間を通過し、中央の空隙３０に戻る。
この様に本実施形態の給湯装置１では、燃焼ガスが最初に最も内側の水管２０と衝突する。この時の燃焼ガスは、どことも熱交換がなされていない状態であり最も高温である。従って本実施形態の様な構成においては、最も内側に配された水管２０がもっとも高温になると予想される。また前記した様に、実験によってもこの事実は裏付けられている。
本実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が最も内側の水管２０の最下流部に取り付けられているから、熱交換器１６の中で最も高温となる部位の温度を検知する。従って当該部位の温度が沸騰温度未満であるならば、熱交換器１６のどの部位の温度も沸騰温度未満である。

そして本実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が所定の温度以上を検知した場合に、特有の動作を実行する。より具体的には、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が沸騰状態あるいは沸騰直前の温度（９０°Ｃから１０５°Ｃ程度）を検知すると、熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行される。
図４は、本実施形態の給湯装置の動作の一部を示すフローチャートであり、熱交換器内の湯水の沸騰を防止するための制御を示すものである。
図４のフローチャートで示すように、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度よりも一定温度（フローチャートでは１０°Ｃ）以上高い温度を検出し、これが一定時間（例えば５秒間）維持されると（ステップ１）、ステップ２に移行して異常警報を発する。例えばブサーを鳴らしたり、表示画面に「故障」等の表示を行い、使用者に異常状態であることを知らせる。

同時に温度低下処置を実行する。具体的には、高温目標温度を低下させる。例えばそれまで高温目標温度が８０°Ｃであった場合であれば、一定温度（例えば１０°Ｃ）低下させる。

本実施形態の給湯装置１では、前記した様に、熱交換器１６を通過した水が前記した高温目標温度となる様に、流量調節弁３８が制御されるので、熱交換器１６を通過した湯水の温度が１０°Ｃ低下する様に制御されることとなる。具体的には、高温側流路を流れる湯水の量とバイバス流路を流れる湯水の量の比率が変更され、高温側流路により大量の湯水が流されて熱交換器１６から吐出される湯水の温度が低下される。
あるいはバーナ１０の燃焼量が絞られ、熱交換器１６から吐出される湯水の温度が低下される。
そのため熱交換器１６内における沸騰が防止される。

なお温度低下処置が実行され、高温目標温度を低下させた結果、高温目標温度が出湯目標温度を下回ることとなった場合は、出湯温度を安定させることを目的として出湯目標温度を低下させる。

そしてステップ３に移行する。ステップ３では、前記したステップ１と略同様に、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度よりも一定温度（フローチャートでは１０°Ｃ）以上高い温度を検出し、これが一定時間（例えば６０秒間）維持されるか否かが監視される。
そして沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度よりも１０°Ｃ以上高い温度を検出し、これが６０秒間維持されるか否かが監視されたならばステップ４に移行し、いわゆる安全動作を実行する。より具体的にはバーナ１０の燃焼を停止する。即ち温度低下処置によって高温目標温度を低下させたにも係わらず、依然として沸騰状態が続いているので、熱交換器の破損を防止するためにバーナ１０の燃焼を停止する。

また図５は、本実施形態の給湯装置の動作の一部を示すフローチャートであり、熱交換器の水路の詰まりを検出する制御を示すものである。図５の制御は、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が設けられた水管２０以外の水管（水管２１，２２，２３）の詰まりを検知するものである。
即ちステップ１で、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度以上であり、且つ「高温目標温度＋一定温度Ａ」よりも低い温度であるか否かを監視する。
ここで「高温目標温度＋一定温度Ａ」は、燃焼装置１が正常に動作した場合に予想される沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度である。
沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度以上であり、且つ「高温目標温度＋一定温度Ａ」よりも低い温度である状態は、正常な運転がなされている状況では発生しにくい現象であり、熱交換器１６の水路（水管２１，２２，２３のいずれか）が詰まっている場合に発生する現象である。
即ち沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を設けた水路２０以外の水路が閉塞すると、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を設けた水管２０を流れる水量は増加する。沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を設けた水管２０に注目すると、他の水管２１，２２，２３が閉塞された影響で逆に流量が増加し、流れる湯水の温度は下がる。

そこで本実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５の検出温度ＴＨが高温目標温度以上であり、且つ「高温目標温度＋一定温度Ａ」よりも低い温度である状態が一定時間（例えば５秒）続けば、水管２１，２２，２３のいずれかが詰まったと判断してステップ２に移行し、異常警報を発すると共に高温目標温度を低下させる。

以上説明した実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を最も内側のコイルを構成する水管２０に取り付けたが、前述した実験結果の様に、入水温度等の条件によっては内側から二番目のコイルを構成する水管２１の温度が最も高くなる場合もある。そこで、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を内側から二番目のコイルを構成する水管２１に取り付けてもよい。
もちろん図８に示す様に、複数の水管に沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を取り付けてもよい。即ち入水温度や気温、缶体の温度、高温目標温度その他の条件により、最も高温となる水路（水管）が変化する場合がある。この様に最も高温となる水路が複数ある場合は、複数の水管のそれぞれに沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を取り付けてもよい。
多くの場合、最も高温となる水路は、最も内側の水路またはそれに隣接する水路（内側から２番目の水管２１）のいずれかであるから、図８に示すように、最も内側の水管２０と２番目の水管２１に沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５，６１を取り付けることとなる。

また沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５を一つだけ取り付ける場合であって、最も高温となる水管が入れ代わる条件が明確である場合には、当該条件を充足した場合に温度低下処置を実行する際の条件温度を変更することも考えられる。
即ち前述した実施形態では、沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が沸騰状態あるいは沸騰直前の温度（９０°Ｃから１０５°Ｃ程度）を検知すると、温度低下処置が実行される。従ってこの場合の条件温度は、沸騰状態あるいは沸騰直前の温度である。

しかしながら、前記した様に、入水温度等の条件によっては内側から二番目のコイルを構成する水管２１の温度の方が沸騰防止用温度センサー４５を取り付けた内側の水管２０よりも高温となる場合がある。従って沸騰防止用温度センサー４５を取り付けた内側の水管２０が前記した条件温度に達した時には、二番目の水管２１は既に沸騰している。
そこで実験等によって最も高温となる水管が入れ代わる条件が明確である場合には、前記した条件温度を下げ、例えば８０°Ｃから９０°Ｃ程度にする方策が考えられる。

条件温度を低下させる要件は、入水温度、外気温、出湯目標温度、出湯量等であり、これらを監視し、これらが所定の条件となると、図示しない制御装置は温度低下処置を実行する際の条件温度を低下させる。
例えば予備的に行った実験により、入水温度が２０°Ｃ以下であり、出湯目標温度が７０°Ｃ以上であり、且つ出湯量が毎分８リットル以上の場合に、二番目のコイルを構成する水管２１の温度が最も高くなるとすれば、この条件を満足する時に条件温度を低下させる。
逆に二番目のコイルを構成する水管２１に沸騰防止用温度センサー４５を取り付け、所定の条件の際に条件温度を上昇させてもよい。

上記した様に最も高温となる水管が入れ代わる様な給湯装置の場合、沸騰防止用温度センサー４５が一つであれば、たとえ温度低下処置が実行する際の条件温度を変化させたとしても、熱交換器１６内の最高温度を直接検知することができないという不安がある。しかしながら、沸騰防止用温度センサー４５を取り付けた水路以外の水路を流れる湯水が、熱交換器１６内の最高温度となることはそもそも稀であるから、制御装置内で、条件温度を変化させる様な補正を行えば、熱交換器１６の損傷を防止するという目的を達成するための実質的な対応手段としては充分である。また市場においては、給湯装置の製造コストを低下させたい要求があり、沸騰防止用温度センサー４５を一つだけ設け、制御装置側で条件温度の補正を行う構成は、この要求を満足させることができる。

また以上説明した実施形態は、いずれもコイル状の水路を備えた熱交換器を採用した例を説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図６の様に一対のヘッダ５１，５２に複数の水路５３，５４，５５，５６が並列的に配され、これを一方側から加熱する様な給湯装置５０にも本発明を応用することができる。
図６に示す実施形態では、燃焼装置に最も近い位置にある水路５３に沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）４５が取り付けられている。給湯装置５０の動作は、前記した実施形態と同一である。

また上記した各実施形態では、水路温度検知手段はいずれもサーミスタであり、具体的な温度が何度であるかを検知することができるものであるが、これに変わって一定の温度を境としてオンオフされる温度スイッチを採用することもできる。即ち常時ＯＮであって一定以上の温度環境になるとＯＦＦとなるスイッチを水路温度検知手段として採用し、水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に燃焼を停止して熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる。
また水路温度検知手段を２個設け、そのうちの一個がサーミスタであり、他の一個を温度スイッチとすることもできる。

本発明の実施形態の給湯装置の作動原理図である。 図１の給湯装置で採用する熱交換器の平面図である。 図１の給湯装置で採用する熱交換器の斜視図である。 本実施形態の給湯装置の動作の一部を示すフローチャートであり、熱交換器内の湯水の沸騰を防止するための制御を示すものである。 本実施形態の給湯装置の動作の一部を示すフローチャートであり、熱交換器の水路の詰まりを検出する制御を示すものである。 本発明の他の実施形態の給湯装置の作動原理図である。 本発明の給湯装置で採用する熱交換器の変形例を示す平面図である。 本発明の給湯装置で採用する熱交換器の他の変形例を示す平面図である。

１，５０ 給湯装置
４ バーナ部（燃焼手段）
１６ 熱交換器
２０，２１，２２，２３ 水管（水路）
３５ バイパス流路
４５ 沸騰防止用温度センサー（水路温度検知手段）
４６ 高温湯温度センサー
４７ 出湯温度センサー
５３，５４，５５，５６ 水路

Claims (10)

1. 燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、前記水路の中で、最も高温になると予想される水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置。
2. 燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、前記水路の中で、最も燃焼手段に近い部位に配された水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置。
3. 燃焼手段と、熱交換器とを備え、さらに熱交換器から排出された湯水の温度を検知する高温湯温度検知手段或いは給湯装置から出湯される出湯温度検知手段の少なくともいずれかを備えた給湯装置において、熱交換器は複数の水路が並列的に設けられたものであり、且つ各水路は螺旋状であって略同心状に配置され、燃焼手段によって発生する燃焼ガスは水路が構成する螺旋の中心側から外側に向かって流れるものであり、各水路のなかで中心側に配された水路に水路温度検知手段を設け、前記水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする給湯装置。
4. 燃焼手段は少なくとも高温湯温度検知手段を備え、高温湯温度検知手段が検知する湯水の温度が所定の高温目標温度となる様に燃焼量又は通水量の少なくともいずれかを増減させるものであり、水路温度検知手段が所定温度以上を検知すると前記高温目標温度を低下させることによって温度低下処置を実行する請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯装置。
5. 熱交換器をバイパスするバイパス流路を有し、熱交換器を通過した湯水とバイパス流路を通過した湯水を混合して所望温度の湯水を出湯させるものであり、少なくとも給湯装置から出湯される出湯温度検知手段を備え、出湯温度検知手段が検知する湯水の温度が所望の出湯目標温度となる様に制御され、高温目標温度を低下させた結果、高温目標温度が出湯目標温度以下となった場合に出湯目標温度を低下させることを特徴とする請求項４に記載の給湯装置。
6. 警告表示可能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. 水路温度検知手段は温度を連続的に検知することができるものであ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. 水路温度検知手段が所定温度以上の温度を所定時間以上に渡って検出し続けた場合に燃焼手段の動作を停止させることを特徴とする請求項７に記載の給湯装置。
9. 水路温度検知手段が検知する温度が高温目標温度よりも高いが、当該検知温度が正常に動作した場合に予想される検知温度よりも低い場合に所定の異常時動作を実行することを特徴とする請求項７に記載の給湯装置。
10. 水路温度検知手段は一定の温度を境としてオンオフされる温度スイッチであり、水路を流れる湯水が所定の温度以上となった場合に水路温度検知手段によって燃焼を停止し、熱交換器を通過する湯水の温度を低下させる温度低下処置が実行されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯装置。

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