JP6524487B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、給湯装置に関し、特に流量センサの出力に基づく加熱部の加熱制御に関する。

給湯装置においては、適温の湯を供給するために給湯温度を用いたフィードバック制御が行なわれている。しかし、給湯量によって加熱量も変化させる必要があるので正確な温度制御を行なうには、給湯温度だけではなく流量もフィードバック制御のパラメータとすることが望ましい。

特公平７−１５３３６号公報（特許文献１）には、製造コストを低減させた簡単な給湯器において、出湯温度センサにおける開栓時からの検出温度の下り勾配に基づいて水量を推定し、加熱開始の早い時期に水量に応じて加熱量を制御することが記載されている。この制御によって、出湯温度の立ち上がりを早くすることができる。

特公平７−１５３３６号公報

従来、ガス給湯器において、給湯停止後の再出湯時の温度安定性を悪化させる要因として、給湯停止時の消火遅れが挙げられる。この消火遅れの主因は、通水量検出用の羽根車式の流量センサにおいて、通水が停止した後も羽根車が慣性によってしばらく回転し続けるので、実流量の低下が出力信号に反映されることが遅れることである。

給湯停止時の消火遅れの時間が長いと、止栓後も、給湯器内に滞留した状態の水の加熱が継続されてしまい温度が急上昇し、設定温度を大きく超えることがある。この高温となった湯が再出湯時に給湯栓から吐出されてしまう虞があるため、給湯停止時にはなるべく短時間で加熱停止することが望ましい。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、流量センサの出力の応答遅れを精度良く補正し、給湯停止後の再出湯時の温度安定性を向上させることである。

この発明に従う給湯装置は、水を加熱する加熱部と、加熱部を通過する水量の変化に応じて流量が変化する通水路の流量を検出するための流量センサと、流量センサの出力信号を受けて流量センサの応答遅れを補正した推定流量値を算出し、推定流量値に基づいて加熱部を加熱状態から加熱停止状態に切換える制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、所定周期ごとに流量センサの出力信号から測定値を取得し、今回取得された測定値と前回取得された測定値との偏差に係数を乗じた値を今回取得された測定値に対して加算して推定流量値を算出する。上記の係数は、測定値の実流量に対する応答遅れの時定数と、所定周期との比率に基づいて予め定められた値である。

上記給湯装置によれば、流量センサの応答遅れを補正した推定流量値に基づいて、加熱部への給水が停止されたことを判定し、加熱部を加熱停止状態とする。このため、ユーザが給湯停止操作を行なうと速やかに加熱部における湯の加熱が停止されるので、加熱部に滞留している湯の温度が急上昇することが避けられる。したがって、給湯再開時に湯温が設定温度よりも上昇しすぎることを緩和することができる。

好ましくは、制御装置は、推定流量値に基づいて、加熱部を加熱状態から加熱停止状態へと移行させる判定を行なう加熱停止判定部と、流量センサの出力信号から取得した測定値に基づいて、加熱部を加熱停止状態から加熱状態へと移行させる判定を行なう加熱開始判定部とを含む。

ユーザは、設定温度よりも高い温度の湯が最初に給湯栓から出てくることには慣れていない。上記のように制御装置が構成されているので、給湯停止操作時には流量センサの応答遅れが補正され加熱部に滞留した湯の温度の過剰な上昇を抑えられる。しかし、応答遅れを補正する処理は流量推定値が振動して不安定になることがある。一方、ユーザは、給湯開始操作をした場合に設定温度よりも低い温度の湯が最初に給湯栓から出てくることには慣れている。したがって、給湯再開操作時には流量センサの応答遅れに起因する湯温低下は許容されるので、給湯再開操作時にはそのまま測定値を使用することによって安定した加熱開始判定を行なうことができる。

より好ましくは、ｊを１以上の自然数とし、ｋをｊよりも大きい自然数とすると、加熱開始判定部は、加熱停止判定部によって加熱部の加熱が停止してから所定時間以内は、測定値がｊ回加熱開始判定値を超えた場合に加熱部を加熱状態に移行させ、加熱開始判定部は、加熱停止判定部によって加熱部の加熱が停止してから所定時間より後は、測定値がｋ回連続して加熱開始判定値を超えた場合に加熱部を加熱状態に移行させる。

上記のように応答遅れを補正する処理は流量推定値が振動して不安定になることがある。したがって、加熱停止判定部が誤って加熱を停止させてしまう可能性もある。この場合には湯温が急に低下することになりユーザに不便をかけてしまう。したがって、流量推定値によって加熱停止された場合は、所定時間内は誤判定の場合に備え、流量センサの測定値が加熱開始判定値を超えたら直ちに加熱部における加熱を再開させ湯温の低下をなるべく少なくする。一方、流量推定値によって加熱停止された場合であっても、所定時間経過しても流量センサの測定値が加熱開始判定値を超えないときには、誤判定によって加熱が停止された可能性は低くなる。したがって、このときには加熱開始の判定を慎重に行なうことによって加熱部の誤動作を避けている。

好ましくは、給湯装置は、加熱部に水を供給する入水管と、加熱部から湯を出水する出湯管と、入水管から分岐し出湯管に合流するバイパス通路とをさらに備える。流量センサは、加熱部を通過する第１の流量と、バイパス通路を通過する第２の流量と、第１の流量と第２の流量の合計流量とのいずれかを検出する。

加熱部の加熱制御に用いる流量センサは、加熱部を通過する水の流量を直接検出するものでなくても良く、加熱部を通過する水の流量の増減に伴って増減する通水路に設けた流量センサであってもよい。したがって、流量センサの配置の自由度が増し、給湯装置の設計の自由度が増す。

本発明によれば、流量センサの出力の応答遅れが精度良く補正されることによって、給湯停止時に加熱部での加熱が直ちに停止されるため、再出湯時の温度安定性が向上する。

本発明の実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。 通水停止時における流量センサ１５０の検出値と実流量との差を示した波形図である。 検討例における給湯再開時の缶体内の加熱部における温度上昇について説明するための波形図である。 コントローラ３００の構成を示すブロック図である。 コントローラ３００が行なう流量推定処理および加熱停止処理の内容を説明するフローチャートである。 缶体流量の応答遅れを補正し、閉栓時の消火遅れを短縮した例を説明するための波形図である。 トータル流量の応答遅れを補正し、閉栓時の消火遅れを短縮した例を説明するための波形図である。 コントローラ３００が行なう加熱開始処理の内容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。なお、以下では図中の同一また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。

図１は、本発明の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、加熱部２０と、加熱部２０を格納する燃焼缶体（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３００とを含む。加熱部２０は、水を加熱して湯にする部分であり、一次熱交換器１１、二次熱交換器２１およびガスバーナ３０を含む。

入水管５０および出湯管７０の間にはバイパス管６０が配置される。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１５０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。全体給水量に対する分流の割合は、分配弁８０の開度に応じて制御される。

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湯は、出湯管７０から出湯される。

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。したがって、給湯装置１００からは、缶体１０から出力された高温湯と、バイパス管６０からの水を混合した適温の湯が、台所および浴室等の給湯栓１９０並びに、図示しない風呂への注湯回路などの所定の給湯箇所に供給される。

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。流量調整弁９０は、出湯流量を制御するために設けられる。

缶体１０において、ガスバーナ３０から送出された燃料ガスは、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。ガスバーナ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、ガスバーナ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、ガスバーナ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経路１５が設けられる。このように、缶体１０では、ガスバーナ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。

ガスバーナ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、ガスバーナ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。

コントローラ３００は、各センサからの出力信号（検出値）およびユーザ操作を受けて、給湯装置１００の全体動作を制御するために、各機器への制御指令を発生する。ユーザ操作には、給湯装置１００の運転オン／オフ指令および設定湯温（Ｔｒ＊）指令が含まれる。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。

給湯装置１００では、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（温度Ｔｗ＋ΔＴ）と、バイパス管６０からの非加熱水（温度Ｔｗ）とを混合した湯が出力される。

コントローラ３００は、流量調整弁９０の開度を制御することによって、流量Ｑ（缶体流量）および出湯管７０からの出湯流量を制御することができる。なお、図１に示された給湯装置において、流量Ｑは、給水圧力と流量調整弁９０の開度によって決まる。

流量センサ１５０は、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１５０によって検出される流量Ｑは、缶体１０に格納された加熱部２０を通過する流量（缶体流量）を示している。流量センサ１５０は、代表的には、羽根車式流量センサによって構成される。

コントローラ３００は、給湯装置１００の運転指令がオンされると、流量センサ１５０によって検出される流量Ｑが最低作動流量（ＭＯＱ）を超えるのに応じて、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、ガスバーナ３０への燃料ガスの供給が開始される。

図１から理解されるように、流量調整弁９０は、入水管５０から缶体１０を通過して出湯管７０へ至る通水路に介挿接続される。そして、流量センサ１５０は、当該通水路における「水」の流量を検出することができる。なお、図１のように、バイパス管６０が設けられた構成によっても、分配弁８０の開度によって決まる分流比を用いて、流量センサ１５０による検出値によって、流量調整弁９０からの出力流量を検出することができる。

上記のように燃焼動作のオンオフ制御に使用されている流量センサ１５０の検出値は、通水が停止した後も羽根車が慣性によってしばらく回転し続けるので、出力信号に対して実流量の低下の反映が遅れることがある。

図２は、通水停止時における流量センサ１５０の検出値と実流量との差を示した波形図である。図２を参照して、時刻ｔ１においてユーザが給湯停止操作をすることに伴って、入水管５０の流量（真値）は９（Ｌ／ｍｉｎ）からゼロに低下している。しかし、羽根車の慣性によって、流量センサ１５０の測定値は、時刻ｔ２に至るまで最低作動流量ＭＯＱに到達しない。したがって時刻ｔ１〜ｔ２の間は、加熱部２０におけるガスバーナ３０の消火が遅れてしまう。この消火遅れの期間は、たとえば１（ｓｅｃ）に達する。

この消火遅れがそのまま加熱部２０で発生すると仮定した検討例について、給湯再開時における消火遅れの影響を説明する。図３は、検討例における給湯再開時の缶体内の加熱部における温度上昇について説明するための波形図である。

図３を参照して、流量Ｑｔは缶体の流量を示し、温度Ｔ１は、温度センサ１２０（缶体サーミスタ）で検出された温度を示し、温度Ｔ２は、出湯管に設けられた温度センサ１３０で検出された温度を示し、温度Ｔ３は、給湯装置１００から５（ｍ）先の給湯栓１９０において検出された温度を示す。

時刻ｔ１０以前において、給湯装置は給湯停止操作され、流量Ｑｔは一旦ゼロとなっている。このときに消火遅れが発生していると、消火遅れによって加熱部２０で滞留した状態で加熱され高温の湯となる。時刻ｔ１１において給湯再開動作がされた場合、加熱部２０に滞留した高温の湯が、時刻ｔ１２のピークＰ１に示すように缶体１０から温度センサ１２０の設置部分まで出てくる。その後バイパス管６０からの冷水が混合されてピークの温度は時刻ｔ１３において低下しているが、給湯栓１９０の部分では時刻ｔ１４のピークＰ２に示すように目標温度を超える部分が残る。

以上のような給湯再開時の給湯温度の不安定を無くすため、本実施の形態では、コントローラ３００は流量センサ１５０を補正して使用する。以下、コントローラ３００の構成と動作について説明する。

コントローラ３００は、流量センサ１５０の出力信号を受けて流量センサの応答遅れを補正した推定流量値を算出し、推定流量値に基づいて加熱部を加熱状態から加熱停止状態に切換える制御を行なう。

本実施の形態に係る給湯装置によれば、流量センサ１５０の応答遅れを補正した推定流量値に基づいて、加熱部２０への給水が停止されたことを判定し、加熱部２０を加熱停止状態とする。このため、ユーザが給湯停止操作を行なうと速やかに加熱部２０における水の加熱が停止されるので、加熱部２０に滞留している湯の温度が急上昇することが避けられる。したがって、給湯再開時に湯温が設定温度よりも上昇しすぎることを緩和することができる。

図４は、コントローラ３００の構成を示すブロック図である。なお、コントローラ３００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサおよび機器からの信号を受けるとともに、加熱部２０の制御を行なう。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

図４を参照して、コントローラ３００は、流量測定値算出部３０２と、推定流量値算出部３０４と、加熱停止判定部３０６と、加熱開始判定部３０８と、加熱指令発生部３１０とを含む。

流量測定値算出部３０２は、流量センサ１５０の出力Ｓｑを受けてマップ等を参照したり、近似式を用いたりして、羽根車の回転数を流量の測定値ｙ［ｎ］に変換する。なお、流量測定値算出部３０２は、周期的に変換を行なっており、ｎは、測定回数が増えると増加する整数である。たとえば、測定値ｙ［ｎ］は今回の測定値であり、前回の測定値はｙ［ｎ−１］、次回の測定値はｙ［ｎ＋１］である。

推定流量値算出部３０４は、測定値ｙ［ｎ］から推定流量値ｘ［ｎ］を算出する処理を実行する。

推定流量値算出部３０４は、所定周期ごとに流量センサ１５０の出力信号から測定値ｙ［ｎ］を取得し、今回取得された測定値ｙ［ｎ］と前回取得された測定値ｙ［ｎ−１］との偏差（ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）を算出する。そして推定流量値算出部３０４は、偏差に係数βを乗じた値を今回取得された測定値ｙ［ｎ］に対して加算して、推定流量値ｘ［ｎ］を算出する。上記の係数βは、測定値ｙ［ｎ］の実流量に対する応答遅れの時定数Ｔと、所定周期Ｔ_ｓとの比率に基づいて予め定められた値である。これらの関係を数式で表すと以下のとおりである。なお、この数式の導出については、後述する。

ｘ［ｎ］＝ｙ［ｎ］＋β・（ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）
加熱停止判定部３０６は、推定流量値ｘ［ｎ］に基づいて、加熱部を加熱状態から加熱停止状態へと移行させる判定を行なう。一方、加熱開始判定部３０８は、測定値ｙ［ｎ］に基づいて、加熱部を加熱停止状態から加熱状態へと移行させる判定を行なう。加熱指令発生部３１０は、加熱停止判定部３０６によって加熱停止の判定が行われたときには、加熱部２０の加熱を停止する指令を出力し、加熱開始判定部３０８によって加熱開始の判定が行なわれたときには、加熱部２０の加熱を開始する指令を出力する。

ユーザは、給湯開始操作をした場合に設定温度よりも高い温度の湯が最初に給湯栓から出てくることには慣れていない。そこで、給湯停止操作時には、推定流量値算出部３０４によって流量センサ１５０の応答遅れを補正し、加熱停止判定部３０６によって加熱部２０に滞留した湯の温度の過剰な上昇を抑える。

しかし、応答遅れを補正する処理は流量推定値ｘ［ｎ］が振動して不安定になることがある。一方で、ユーザは、給湯開始操作をした場合に設定温度よりも低い温度の湯が最初に給湯栓から出てくることには慣れている。そこで、給湯再開操作時には流量センサ１５０の応答遅れは許容されることに鑑みて、加熱開始判定部３０８は、そのまま測定値ｙ［ｎ］を使用することによって安定した加熱開始判定を行なう。以下、加熱停止判定処理と加熱開始判定処理の詳細について順に説明する。

［加熱停止処理の説明］
図５は、コントローラ３００が行なう流量推定処理および加熱停止処理の内容を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は一定時間ごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ１において流量センサ１５０からの測定値ｙ［ｎ］を取得する。続いて、コントローラ３００は、ステップＳ２において前回取得した測定値ｙ［ｎ−１］と今回取得した測定値ｙ［ｎ］とを比較して、流量が減少しているか否かを判断する。

ステップＳ２において、ｙ［ｎ］≦ｙ［ｎ−１］が成立した場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に処理が進められ流量ｘ［ｎ］を推定する処理が実行される一方で、ｙ［ｎ］≦ｙ［ｎ−１］が成立しない場合（Ｓ２でＮＯ）、ステップＳ７に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ３では、コントローラ３００は測定値ｙ［ｎ］から流量ｘ［ｎ］を推定する。このときｘ［ｎ］＝ｙ［ｎ］＋β・（ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）という数式に基づいて流量ｘ［ｎ］を算出するが、この数式の導出について説明する。

時刻ｔにおける実流量をｘ（ｔ）とし、閉栓時をｔ＝０とする。このとき閉栓時の流量変化は、次式（１）、（２）で表されるステップ入力となる。

ステップ入力に対する流量センサ１５０の回転速度から計算される流量ｙ（ｔ）の応答を一時遅れと仮定し、時定数をＴとする。流量ｙ（ｔ）は次式（３）で表される。

流量ｙ（ｔ）のサンプリング周期をＴｓとし、離散系ｙ［ｎ−１］、ｙ［ｎ］を上式（３）によって表すと、次式（４）、（５）が得られ、これらから関係式（６）が得られる。

ここで、時刻［ｎ］において推定されるＸ_∞をＸ_∞［ｎ］と表示すると、次式（７）が得られる。

次式（９）で表されるαを用いてさらに式（７）を変形すると次式（８）が得られる。

さらに、αは、ｅ-Ts/TをＸ＝０の回りで展開した一次／一次のＰａｄｅ近似を適用することにより、以下の式（１０）となる（式（８）は上に同じ）。

ここでβ（＝α＋１）を用いて式変形を行なうと、次式（１１）（１２）が得られる。

式（１１）をβで括ると、式（１３）が得られる。

以上で、ステップＳ３において使用される数式が導出された。この式によって、サンプリング周期Ｔｓ毎に得られる今回の出力ｙ［ｎ］と、１サンプリング前の前回の出力ｙ［ｎ−１］から入力ｘ［ｎ］を推定できる。推定した入力ｘ［ｎ］は、ステップＳ４，Ｓ５において最低作動流量（ＭＯＱ）と比較され、加熱停止の判定に使用される。

具体的には、ステップＳ４において今回推定した入力ｘ［ｎ］がＭＯＱよりも低下したと判断され（Ｓ４でＹＥＳ）、かつステップＳ５において過去連続してａ回入力ｘ［ｎ］がＭＯＱよりも小であったと判定された場合（Ｓ５でＹＥＳ）に、ステップＳ６において加熱停止が指示され、その後ステップＳ７に処理が進められる。

ステップＳ４でｘ［ｎ］がまだＭＯＱより低くなっていない場合（Ｓ４でＮＯ）、または、ステップＳ５において、ｘ［ｎ］＜ＭＯＱが過去連続してａ回成立していなかった場合（Ｓ５でＮＯ）には、ステップＳ６の処理は実行されずに、ステップＳ７に処理が進められる。

続いて、本実施の形態の給湯装置において、流量センサ１５０の応答遅れを補正した推定値を用いることによる消火遅れの短縮時間について説明する。図６は、缶体流量の応答遅れを補正し、閉栓時の消火遅れを短縮した例を説明するための波形図である。流量センサ１５０は、図１に示すように缶体１０の加熱部２０を通過する流量を測定している。このため、図６の縦軸は缶体流量が示され、横軸には時間が示されている。この例では、缶体流量９（Ｌ／ｍｉｎ）、入水圧２００（ｋＰａ）、時定数Ｔ＝０．４、検出回数ａ＝３とした場合の結果が示されている。

時刻ｔ１において、給湯停止操作によって流量の真値は９（Ｌ／ｍｉｎ）から０（Ｌ／ｍｉｎ）にステップ状に変化している。流量センサの測定値ｙ［ｎ］とＭＯＱを比較して加熱停止判断を行なった場合（比較例）では、時刻ｔ２で消火が行なわれる。これに対して、応答遅れを補正した推定値ｘ［ｎ］とＭＯＱを比較して加熱停止判断を行なった場合（実施の形態）では、時刻ｔ２Ａで消火が行なわれる。この場合消火遅れの時間は約１．０秒から約０．５秒に縮まった。

なお、給湯装置１００は、加熱部に水を供給する入水管５０と、加熱部から湯を出水する出湯管７０と、入水管５０から分岐し出湯管７０に合流するバイパス管６０とをさらに備えている。流量センサ１５０は、加熱部２０を通過する流量（缶体流量）を計測するために入水管５０に設けられているが、バイパス管６０を通過する流量を計測するものであってもよく、缶体流量とバイパス管６０の流量の合計流量（トータル流量）を計測するものであってもよい。トータル流量を検出するためには、流量センサ１５０の位置を合流点７５から下流に設けるように移動すればよい。

図７は、トータル流量の応答遅れを補正し、閉栓時の消火遅れを短縮した例を説明するための波形図である。図７に示すように、時刻ｔ２０〜ｔ２１において、トータル流量１４（Ｌ／ｍｉｎ）が流れており、時刻ｔ２１において、給湯停止操作によって流量の真値は１４（Ｌ／ｍｉｎ）から０（Ｌ／ｍｉｎ）にステップ状に変化している。流量センサの測定値ｙ［ｎ］とＭＯＱを比較して加熱停止判断を行なった場合（比較例）では、時刻ｔ２２で消火が行なわれる。これに対して、応答遅れを補正した推定値ｘ［ｎ］とＭＯＱを比較して加熱停止判断を行なった場合（実施の形態）では、時刻ｔ２２Ａで消火が行なわれる。図７の場合も図６の場合と同様に、消火遅れの時間は約１．０秒から約０．５秒に縮まった。

図７に示したように、加熱部２０の加熱制御に用いる流量センサ１５０は、加熱部２０を通過する水の流量を直接検出するものでなくても良い。加熱部２０を通過する水の流量の増減に伴って、水の流量が増減する通水路（入水管５０、バイパス管６０、給湯栓１９０等）に設けた流量センサであってもよい。したがって、流量センサの配置の自由度が増し、給湯装置の設計の自由度が増す。

以上説明したように、本実施の形態の給湯装置１００は、流量センサ１５０の応答遅れを補正した推定値を加熱停止判定に用いることによって、消火遅れ時間を短縮することができる。これによって、給湯再開時の温度の安定性が増す。

［加熱再開処理の説明］
図６、図７の応答遅れを補正する処理は、消火遅れを短縮する点では好ましいが、流量推定値ｘ［ｎ］が振動して不安定になることがある。したがって、図４の加熱停止判定部３０６が誤って加熱を停止させてしまう可能性もある。この場合には突然に湯の温度が低下することになりユーザに不便をかけてしまう。

したがって、本実施の形態では、流量推定値ｘ［ｎ］によって加熱停止された場合は、所定時間内は誤判定の場合に備えて、加熱再開時間を短縮する。具体的には、流量センサ１５０の測定値ｙ［ｎ］が加熱開始判定値（ＭＯＱ）を超えたら、直ちに加熱部２０における加熱を再開させ、湯温の低下をなるべく少なくする。一方、流量推定値ｘ［ｎ］によって加熱停止された場合であっても、所定時間経過しても流量センサ１５０の測定値ｙ［ｎ］が加熱開始判定値を超えないときには、誤判定によって加熱が停止された可能性は低くなる。したがって、この場合には加熱開始の判定を慎重に行なう（たとえば、ａ回連続して測定値ｙ［ｎ］が加熱開始判定値を超えないと開始しない）ことによって加熱部の誤動作を避けている。

このような処理のために図４に示したコントローラ３００は以下の処理を行なう。コントローラ３００の加熱開始判定部３０８は、加熱停止判定部３０６によって加熱部の加熱が停止してから所定時間（Ｔ秒）以内は、測定値ｙ［ｎ］がｊ回加熱開始判定値を超えた場合に加熱部２０を加熱状態に移行させる。加熱開始判定部３０８は、加熱停止判定部３０６によって加熱部２０の加熱が停止してから所定時間（Ｔ秒）より後は、測定値ｙ［ｎ］がｋ回連続して加熱開始判定値を超えた場合に加熱部を加熱状態に移行させる。なお、上記において、ｊは、１以上の自然数であり、ｋは、ｊよりも大きい自然数である。

以下、ｊ＝１、ｋ＝ａ＋１である場合の例についてフローチャートを用いて説明するがｋ、ｊはこの値には限定されず、適宜の数値に変更することができる。図８は、コントローラ３００が行なう加熱開始処理の内容を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は一定時間ごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図８を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ１１において流量推定値ｘ［ｎ］がＭＯＱよりも低下し、加熱停止してからＴ（秒）以内であるか否かを判断する。もし、Ｔ（秒）以内であった時には（Ｓ１１でＹＥＳ）、加熱停止が誤りだった場合に備えてステップＳ１３に処理が進められる。

ステップＳ１３では、コントローラ３００は、流量センサ１５０からの測定値ｙ［ｎ］が、ＭＯＱを超えたか否かを判断する。ステップＳ１３において、ｙ［ｎ］＞ＭＯＱが成立した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理が進められ、直ちに加熱部２０による加熱が再開される。一方、ステップＳ１３において、ｙ［ｎ］＞ＭＯＱが成立しなければ（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ１４の処理は行なわれずに、ステップＳ１５において、制御はメインルーチンに戻される。

一方、ステップＳ１１において、Ｔ（秒）経過していた場合には（Ｓ１１でＮＯ）、加熱停止が誤りだった可能性は低いので、加熱再開を慎重に行なうように、ステップＳ１２に処理が進められる。ステップＳ１２では、測定値ｙ［ｎ］が所定回数（ａ＋１回）連続してＭＯＱを超えたか否かを判断する。ステップＳ１２において、ｙ［ｎ］＞ＭＯＱが所定回数連続して成立した場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理が進められ、加熱部２０による加熱が開始される。一方、ステップＳ１２において、ｙ［ｎ］＞ＭＯＱが所定回数連続して成立しない場合（Ｓ１２でＮＯ）、ステップＳ１４の処理は行なわれずに、ステップＳ１５において、制御はメインルーチンに戻される。

このように、処理を行なうことによって、流量推定値ｘ［ｎ］を用いて加熱停止判定を行なった場合に、仮に誤って加熱が停止された場合であっても、直ちに加熱が再開されるので、湯温の低下を小さく抑えることができる。

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およ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。

１０ 缶体、１１ 一次熱交換器、１５ 排気経路、２０ 加熱部、２１ 二次熱交換器、３０ ガスバーナ、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 温度センサ、１５０ 流量センサ、１９０ 給湯栓、３００ コントローラ、３０２ 流量測定値算出部、３０４ 推定流量値算出部、３０６ 加熱停止判定部、３０８ 加熱開始判定部、３１０ 加熱指令発生部。

Claims (4)

1. 水を加熱する加熱部と、
   前記加熱部を通過する水量の変化に応じて流量が変化する通水路の流量を検出するための流量センサと、
   前記流量センサの出力信号を受けて前記流量センサの応答遅れを補正した推定流量値を算出し、前記推定流量値に基づいて前記加熱部を加熱状態から加熱停止状態に切換える制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   所定周期ごとに前記流量センサの出力信号から測定値を取得し、今回取得された測定値と前回取得された測定値との偏差に係数を乗じた値を今回取得された測定値に対して加算して前記推定流量値を算出し、
   前記係数は、前記測定値の実流量に対する応答遅れの時定数と、前記所定周期との比率に基づいて予め定められた値である、給湯装置。
2. 前記制御装置は、
   前記推定流量値に基づいて、前記加熱部を加熱状態から加熱停止状態へと移行させる判定を行なう加熱停止判定部と、
   前記測定値に基づいて、前記加熱部を加熱停止状態から加熱状態へと移行させる判定を行なう加熱開始判定部とを含む、請求項１に記載の給湯装置。
3. ｊを１以上の自然数とし、ｋをｊよりも大きい自然数とすると、
   前記加熱開始判定部は、前記加熱停止判定部によって前記加熱部の加熱が停止してから所定時間以内は、前記測定値がｊ回加熱開始判定値を超えた場合に前記加熱部を加熱状態に移行させ、
   前記加熱開始判定部は、前記加熱停止判定部によって前記加熱部の加熱が停止してから前記所定時間より後は、前記測定値がｋ回連続して加熱開始判定値を超えた場合に前記加熱部を加熱状態に移行させる、請求項２に記載の給湯装置。
4. 前記加熱部に水を供給する入水管と、
   前記加熱部から湯を出水する出湯管と、
   前記入水管から分岐し前記出湯管に合流するバイパス通路とをさらに備え、
   前記流量センサは、前記加熱部を通過する第１の流量と、前記バイパス通路を通過する第２の流量と、前記第１の流量と前記第２の流量の合計流量とのいずれかを検出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。

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