JP6138020B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯装置に関する。

一般に、ガス給湯器等の給湯装置は、上流端が水道管に接続され下流端がカラン等の給湯栓に接続された給湯路に熱交換器が設けられており、熱交換器をガスバーナにより加熱することにより湯を生成する。

また、給湯装置は、給湯路の水流の有無を検出する水流センサ（水流スイッチや水量センサ等）と、熱交換器によって生成された湯の温度を検出する温度センサと、水流センサや温度センサから得られる情報に基づいてガスバーナを制御する制御手段とを備えている。

そして、制御手段は、給湯栓が開栓されたことによって給湯路に生じた水流を水流センサが検出すると、ガスバーナの燃焼を開始させ、給湯栓の閉栓による給湯路内の水流停止を水流センサが検出すると、ガスバーナの燃焼を停止させる。また、制御手段は、ガスバーナが燃焼している間、温度センサから検出される出湯温が、例えば使用者がリモコン等を用いて設定した設定温度と一致するようにガスバーナの燃焼を制御する（例えば下記特許文献１参照）。

特開平７−１５８９６６号公報(段落００１５〜００１８)

ところで、この種の給湯装置に設けられている水流センサ（水流スイッチや水量センサ等）は、万一給湯路に侵入した異物を噛み込む等の異常が生じて作動不能となった場合には、給湯路内の水流を検出することができなくなる。給湯栓が開栓されても、水流センサの異常により給湯路内の水流が検出されない場合には、制御手段はガスバーナの燃焼を開始させない。これによって給湯栓からは非加熱水が出るため、使用者は給湯装置に何らかの異常が生じたことが認識できるが、この原因が水流センサの異常であることを使用者が知ることは困難である。

そして、修理等の対応処理として水流センサの修理や交換を行うことで給湯装置の異常が容易に解消されるにもかかわらず、水流センサの異常であることが特定できない場合には、水流センサ以外の部品の修理や交換が行われるおそれがあり、修理等の対応処理を的確に行えない不都合がある。

このような不都合を解消するためには、例えば、給湯路に２つの水流センサを設けておき、両水流センサにより給湯路内の水流の有無を検知するようにすることが考えられる。しかし、この場合には、一方の水流センサの異常を検出するためだけに、新たに水流センサを追加して設ける必要があり、部品点数が増大すると共にコスト的にも不利なものとなる。

上記の点に鑑み、本発明は、新たな部品を追加することなく既存の部品のみで水流センサの異常検出を行うことができる給湯装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、一端が水道管に接続され他端が給湯栓に接続された給湯路と、該給湯路を流れる水を加熱する加熱手段と、前記給湯路内の水流を検出する水流センサと、前記給湯路内の水温を検出する温度センサと、前記水流センサによる水流の検出に応じて前記加熱手段を作動させると共に、該加熱手段の作動時に前記温度センサの検出温度に基づいて給湯温度を制御する制御手段とを備える給湯装置において、前記水流センサにより水流が検出されていない状態で、且つ、前記温度センサにより所定の温度変化が検出されたとき、前記水流センサが異常であると判断する水流センサ異常検出手段を設けたことを特徴とする。

上記構成の給湯装置は、給湯栓が開栓されると、水道管から給水されることにより生じた給湯路内の水流が水流センサにより検出される。水流センサが水流を検出すると、制御手段は加熱手段を作動させる。更に、制御手段は、加熱手段が作動しているとき、給湯路に設けられている温度センサの検出温度に基づいて給湯温度を制御する。

そして、本発明の給湯装置は、水流センサ異常検出手段を設けたことにより、前記温度センサの検出温度に基づいて水流センサの異常を検出することができる。

ここで、本発明者は、給湯栓が閉栓状態で給湯路内に水が滞留しているのときの前記温度センサの検出水温（滞留水温）と、給湯栓を閉栓状態から開栓させて水道管内の水が給湯路内に流入し且つ加熱手段を停止状態に維持したときの前記温度センサの検出水温（流入水温）とを比較する試験を行った。その結果、滞留水温と流入水温とに明らかな差が見られた。

本発明の水流センサ異常検出手段は、発明者による上記の知見に基づくもので、水流センサにより水流が検出されていないにも関わらず、温度センサにより所定の温度変化が検出されたとき、水流センサに異常が発生していると判断する。

前記温度センサにより所定の温度変化が検出されたときとは、具体的には、前記温度センサの検出温度に基づく演算により、所定レベル以上の温度勾配が確認されたとき、又は、温度の変化速度が所定速度以上であることが確認されたとき等が挙げられる。給湯路内の滞留水温は、給湯終了直後の放熱や外気温の変化等に影響を受けて変動することが考えられる。この場合の滞留水温の変動は比較的緩やかであるが、流入水温の影響による水温の変化はこれよりも急激である。

よって、温度センサの検出温度に基づいて給湯路内の水温を監視し、この水温が急激に変化（所定の温度変化）したとき、給湯路内に水流が生じたと判断することができる。一方、異常が発生した水流センサは、給湯路内に水流が生じたとしてもその水流を検出することができない（水流の検出値を示す信号を出力しない）。このことから、水流センサが給湯路内の水流を検出しない状態で且つ温度センサにより所定の温度変化が検出された場合には、水流センサに異常が発生していると判断できる。

このように、本発明の給湯装置によれば、新たな部品を追加することなく既存の温度センサを用いて水流センサの異常検出を行うことができる。

また、本発明の給湯装置においては、前記水流センサ異常検出手段により前記水流センサの異常が検出されたき、該水流センサの異常を示す報知を行う報知手段を設けることが好ましい。これによれば、使用者に対して水流センサの異常を確実に知らせることができ、使用者は、、異常が生じた水流センサに対する修理等の対応処理を的確に行うことができる。

本発明の給湯装置の構成を模式的に示す図。 給湯路内の水温の変化を示すグラフ。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、給湯装置１は、ガスバーナ２（加熱手段）と、ガスバーナ２により加熱される熱交換器３と、図示しない水道管と接続されて熱交換器３に給水する給水管４と、熱交換器３で加熱された湯が流れる出湯管５と、給水管４に供給される水の一部を出湯管５に混合させるバイパス管６とを備えている。

出湯管５の下流には、給湯配管７を介してカラン８（給湯栓）が接続されている。給水管４及び出湯管５は本発明の給湯路を構成している。

給水管４には、その上流側から順に、給水管４を通過する水の流量を検出する水量センサ９（本発明の流水センサの機能を含む）、給水管４の開度を調節する水量サーボ１０、及びバイパス管６の開度を調節するバイパスサーボ１１が設けられている。

出湯管５には、熱交換器３の出口付近の湯の温度を検出する熱交温度センサ１２、及び出湯管５とバイパス管６との合流点Ｘの下流側の湯の温度を検出する給湯温度センサ１３が設けられている。また、熱交換器３は、異常過熱を検出する過熱検出センサ１４を備えている。

給湯装置１は、コントローラ１５（制御手段）により全体の作動が制御される。水量センサ９、熱交温度センサ１２、給湯温度センサ１３、及び過熱検出センサ１４の各センサは、その検出信号をコントローラ１５に出力する。コントローラ１５は、水量サーボ１０、及びバイパスサーボ１１に制御信号を送信する。

更に、給湯装置１は、コントローラ１５からの制御信号によりその回転数が制御される燃焼ファン１６と、火花放電によりガスバーナ２に点火する点火プラグ１７と、コントローラ１５からの制御信号により点火プラグ１７を駆動するイグナイタ１８と、ガスバーナ２の燃焼状態を検出して検出信号をコントローラ１５に出力するフレームロッド１９とを備えている。

また、ガスバーナ２には、燃料ガスを供給するガス供給管２０が接続されている。ガス供給管２０には、コントローラ１５からの制御信号により開閉される元ガス電磁弁２１、及び給湯ガス電磁弁２２，２３と、コントローラ１５からの制御信号によりその開度が調節されるガス比例弁２４とが設けられている。

また、コントローラ１５には、リモコン２５が通信可能に接続されている。リモコン２５は、使用者が所望の給湯温度として目標給湯温度を設定する給湯温設定スイッチ２６と、実際の給湯温度やエラー表示等の各種情報を表示する表示部２７とを備えている。

給湯装置１を商用電源（図示しない）に接続すると、コントローラ１５とリモコン２５とが作動を開始して給湯装置１は運転待機状態となる。そして、この運転待機状態では、使用者によるリモコン２５の給湯温設定スイッチ２６の操作が可能となる。

その後、使用者がカラン８を開けると、水道管（図示しない）から給水管４への給水が開始され、水量センサ９により給水管４に流れる水量が検出される。

コントローラ１５は、水量センサ９から出力された検出信号によって給水管４への給水の開始を認識する。そして給水開始を認識したコントローラ１５は、燃焼ファン１６を作動させてイグナイタ１８を介して点火プラグ１７に火花放電を生じさせた状態で、元ガス電磁弁２１、給湯ガス電磁弁２２，２３を開弁してガスバーナ２の点火処理を行う。

コントローラ１５は、給湯制御部２８と、水量センサ異常検出部２９（水流センサ異常検出手段）と、報知制御部３０とを機能として備えている。報知制御部３０及び表示部２７は本発明の報知手段を構成している。

給湯制御部２８は、出湯管５にリモコン２５で設定された目標給湯温度の温水が供給されるように、ガスバーナ２の燃焼量と、熱交換器３への給水量に対するバイパス管６への給水量の割合であるバイパス比とを制御する給湯制御を実行する。

これにより、基本的には出湯管５及び給湯配管７を経てカラン８から目標給湯温度の給湯がなされるが、給湯温度センサ１３によって検出される出湯管５への実際の給湯温度が目標給湯温度と一致しない場合は、給湯制御部２８は、更にガスバーナ２の燃焼量の微調整を行い、また、水量サーボ１０により給水管４からの給水量の微調整を行う。

そして、給湯制御部２８は、使用者によりカラン８が閉められて、給水管４からの給水が停止したことを水量センサ９の検出信号から認識したときに、元ガス電磁弁２１と給湯ガス電磁弁２２，２３を閉弁し、燃焼ファン１６の作動を停止して給湯制御を終了する。

ところで、使用者がカラン８を開けることによって水道管から給水管４への給水が開始されるが、このとき、水量センサ９に異常が発生していて給水管４に流れる水量を検出できない場合には、コントローラ１５は、給水管４への給水の開始を認識することができない。コントローラ１５が給水管４への給水の開始を認識しない場合には、点火処理は行われないから、カラン８からは非加熱水が出ることとなる。

水量センサ９は、水流に応じて回転する羽根車９ａを備え、羽根車９ａの回転数により水流の発生検知及び水流量の測定が行えるようになっている。このため、万一羽根車９ａに異物の噛み込み等が生じた場合には、羽根車９ａが回転しなくなり、水流の発生検知や水流量の測定が行えなくなる。

水量センサ９の異常は、修理作業者が水量センサ９を給水管４から取り外し、水量センサ９の内部を掃除したり、新しい水量センサ９に交換する等により容易に解消することが多い。しかし、カラン８から例えば数分間にわたって非加熱水が出ることにより使用者や修理作業者は給湯装置１に異常が発生していることを認識することはできるが、これが水量センサ９の異常によるものであったとしても、カラン８から非加熱水が出るという状態だけでは、使用者や修理作業者が水量センサ９の異常を認識することは容易ではない。

そこで、本実施形態の給湯装置１では、コントローラ１５が備える水量センサ異常検出部２９が水量センサ９の異常を検出した場合、報知制御部３０を介して使用者に水量センサ９の異常であることを報知する。水量センサ異常検出部２９の作動は次の通りである。

水量センサ異常検出部２９は、給湯装置１が運転待機状態となって水量センサ９により水流が検出されていない状態のとき（コントローラ１５が給水管４への給水の開始を認識していないとき）、熱交温度センサ１２により検出される温度の変化を監視する。

そして、水量センサ異常検出部２９は、水量センサ９により水流が検出されていないにも関わらず、熱交温度センサ１２から所定の温度変化が検出されたとき、水量センサ９が異常であると判定する。このように、水量センサ異常検出部２９は、熱交温度センサ１２の検出温度に基づいて水量センサ９の異常を判定するので、新たな部品を追加する必要がなく、部品点数の増加に伴うコスト増加が防止できる。

水量センサ９が異常であると判定した水量センサ異常検出部２９は、報知制御部３０を作動させ、水量センサ９の異常を示すエラー表示をリモコン２５の表示部２７に表示させる。これによれば、使用者や修理作業者は、水量センサ９に対する修理等の対応処理を的確に行うことができる。

水量センサ異常検出部２９における所定の温度変化の検出動作は、次のようにして行われる。即ち、カラン８が閉じられている状態では出湯管５内に水又は湯が滞留している。出湯管５内に滞留する水の温度（滞留水温）は、水道管内の水道水の温度（水道水温）と異なっており、発明者の知見によれば、通常において滞留水温は水道水温よりも高い。

使用者がカラン８を開けると、水道管から給水管４への給水が開始される。このとき、水量センサ９に異常が生じていると、水量センサ９により水流が検出されない状態が維持されるから、ガスバーナ２の燃焼は行われない。このため、水道水は加熱されることなく出湯管５に到達する。出湯管５の内部においては、滞留水が水道水に置換され、この時の水温が熱交温度センサ１２により検出される。そして、熱交温度センサ１２により検出される出湯管５内の温度変化として、図２に一例を示すように、速い速度で低下する部分（水温低下部）が生じる。

水量センサ異常検出部２９は、水温低下部の温度勾配を図示しない算出部により算出し、このときの勾配が所定レベル以上（具体的には、例えば、１分経過後に１０℃以上の温度差が生じるような温度変化に相当する勾配）であるとき、水量センサ９に異常が生じていると判定する。

水温低下部の温度勾配が所定レベル以上であるか否か（即ち、所定の温度変化の検出）を水量センサ９の異常判定に用いることにより、水温低下部における温度差が小さくても急激な温度変化を検出して水量センサ９の異常判定が行えるだけでなく、水量センサ９の異常による温度変化以外の温度変化も排除することができる。

水量センサ９の異常による温度変化以外の温度変化として、例えば、正常な給湯運転が終了した直後は熱交温度センサ１２により検出される出湯管５内の水温は高く、運転待機状態が長時間続くことで、出湯管５内の滞留水の温度は放熱により次第に低くなる。しかし、このときの温度変化による勾配は所定レベル以下である。よって、水温低下部の温度勾配が所定レベル以上であるか否か（即ち、所定の温度変化の検出）を水量センサ９の異常判定に用いることで、水量センサ９の誤った異常検出を防止することができ、高い精度で水量センサ９の異常を検出することができる。

なお、本実施形態では、水量センサ９の異常を検出するために用いる本発明の温度センサとして熱交温度センサ１２を用いているが、それに限るものではなく、例えば、給湯温度センサ１３を用いてもよく、また、図示しないが、給水管４に給水温を検出する給水温センサを備える場合には、当該給水温センサを用いてもよい。

また、本実施形態の水量センサ異常検出部２９においては、熱交温度センサ１２の検出温度に基づいて温度勾配が所定レベル以上であるとき、所定の温度変化が検出されたとして水量センサ９の異常を判定しているが、これ以外に、熱交温度センサ１２の検出温度に所定時間内で所定の温度差が生じたとき（例えば、３０秒以内に５℃以上の温度差が生じたとき）、所定の温度変化が検出されたとして水量センサ９の異常を判定してもよい。

また、本実施形態においては、水量センサ９の異常を示すエラー表示をリモコン２５に備える表示部２７に表示させることにより報知を行う例を示したが、水量センサ９の異常を示す報知はこれに限るものではない。例えば、図示しないが、スピーカ等の音響装置を設けて音声やブザーによる報知を行ってもよく、また、給湯装置１の筐体にランプ等の発光装置を設けて報知を行ってもよい。

１…給湯装置、２…ガスバーナ（加熱手段）、４…給水管（給湯路）、５…出湯管（給湯路）、８…カラン（給湯栓）、９…水量センサ（水流センサ）、１２…熱交温度センサ（温度センサ）、１５…コントローラ（制御手段）、２７…表示部（報知手段）、２９…水量センサ異常検出部（水流センサ異常検出手段）、３０…報知制御部（報知手段）。

Claims (2)

1. 一端が水道管に接続され他端が給湯栓に接続された給湯路と、該給湯路を流れる水を加熱する加熱手段と、前記給湯路内の水流を検出する水流センサと、前記給湯路内の水温を検出する温度センサと、前記水流センサによる水流の検出に応じて前記加熱手段を作動させると共に、該加熱手段の作動時に前記温度センサの検出温度に基づいて給湯温度を制御する制御手段とを備える給湯装置において、
   前記水流センサにより水流が検出されていない状態で、且つ、前記温度センサにより所定の温度変化が検出されたとき、前記水流センサが異常であると判断する水流センサ異常検出手段を設けたことを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１記載の給湯装置において、
   前記水流センサ異常検出手段により前記水流センサの異常が検出されたき、該水流センサの異常を示す報知を行う報知手段を設けたことを特徴とする給湯装置。