JP7393633B2

JP7393633B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP7393633B2
Application number: JP2019224401A
Authority: JP
Inventors: 真吾立石; 弘樹鍋島; 秀樹野村; 貴信金城; 裕美山西; 良長谷川; 健一郎安川
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: CN112984609A; JP2021092366A; US20210180800A1

Description

本開示は給湯装置の制御に関し、より特定的には、即湯機能を有する給湯装置の制御に関する。

湯の供給待ちを解消するいわゆる即湯機能付の給湯装置に関し、例えば、特許第２５５５８４０号（特許文献１）は、「出湯停止時間の長短等、様々な条件の下での出湯開始時或いは再出湯時における出湯特性を改善し、即出湯機能を備えた給湯器制御方法」を開示している（段落［０００５］参照）。

特許第２５５５８４０号公報

熱交換器に水を供給して熱交換器による加熱後の温水を供給する加熱流路と、熱交換器を迂回するバイパス流路とを有する給湯装置においては、給湯が停止しているとき、バイパス流路に送られる水量が加熱流路に送られる水量よりも多くなるように調整されている。加熱流路に送られる水量が減少すると、給湯装置が、加熱される水の量を検知する水量センサを加熱流路に備えている場合において給湯が再開されると、当該水量センサが加熱流路の水量を検知できない可能性がある。その結果、安定した給湯が行なわれない恐れがあった。

また、上水道のインフラストラクチャが整備されていない地域において、想定された低水圧よりもさらに低い水圧の上水しか供給されない場合があり得る。その場合、トータル水量サーボとバイパス水量サーボとを備える給湯装置では、給湯の設定温度が低い場合には、バイパス流路への供給量が増加するように、バイパス水量サーボのステッピングモータは、全開に近い位置に移動する。結果として、熱交換器に供給される水量は、減少する。この点を考慮して、トータル水量サーボのステッピングモータの待機位置を設定する方法も考えられる。しかしながら、給湯の設定温度が高い場合には、熱交換器に供給される水量が増加し、水が十分に加熱される前に熱交換器から低温水のまま流出する可能性や、低い入水温度の場合に熱交換器への水量が少なくなり水の量を検知できず燃焼しない可能性もある。

したがって、安定した給湯が行なわれる技術が必要とされている。本開示は上記のような背景に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、即湯機能を有する給湯装置が安定して給湯できる技術を提供することである。

ある実施の形態に従う給湯装置は、熱交換器と、熱交換器への入水路および熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路と、開閉部を有し、その開閉度を調整することにより、入水路およびバイパス流路に流れる各水量を調整するバイパス水量調整部と、出湯路とバイパス流路との合流後の水量を調整する給湯水量調整部と、給湯の設定温度を格納する記憶部と、給湯装置の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、給湯が停止している場合に、設定温度の変化に比例するように規定された開度に応じて、給湯水量調整部の開度を調整する。

他の実施の形態に従う給湯装置は、熱交換器と、熱交換器への入水路および熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路と、開閉部を有し、その開閉度を調整することにより、入水路およびバイパス流路に流れる各水量を調整するバイパス水量調整部と、出湯路とバイパス流路との合流後の水量を調整する給湯水量調整部と、給湯装置の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、給湯が停止している場合に、入水路への流量と、バイパス流路への流量との比率に応じて、給湯水量調整部の開度を調整する。

ある局面において、給湯水量調整部は、ステッピングモータである。開度を調整することは、ステッピングモータのステップ数を変更することを含む。

他の実施の形態に従うと、熱交換器を備える給湯装置の制御方法が提供される。この制御方法は、給湯装置による給湯が停止していることを検知するステップと、給湯の設定温度にアクセスするステップと、給湯の停止の検知に応答して、設定温度の変化に比例するように規定された開度に応じて、熱交換器への入水路および熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路に流れる各水量を調整するステップとを含む。

他の実施の形態に従う、熱交換器を備える給湯装置の制御方法は、給湯装置による給湯が停止していることを検知するステップと、給湯の停止の検知に応答して、熱交換器への入水路への流量と、熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路への流量との比率に応じて、出湯路とバイパス流路との合流後の水量を調整するステップとを含む。

ある局面において、調整するステップは、出湯路に設けられたステッピングモータのステップ数を変更することを含む。

さらに他の実施の形態に従うと、上記のいずれかの方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

ある実施の形態に従うと、安定した給湯が実現され得る。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

給湯装置１００のハードウェア構成の一例を表わすブロック図である。制御装置１１０のハードウェア構成の一例を表わすブロック図である。ある実施の形態に従う給湯装置１００の状態遷移を表す図である。給湯装置１００による給湯の設定温度と、トータル水量サーボ１３０を構成するステッピングモータの位置との関係を表わす図である。給湯装置１００の制御装置１１０が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。給湯装置１００の流路の構成を概念的に表わす図である。バイパス比とステッピングモータの待機位置との関係を表わす図である。給湯装置７００の制御装置１１０が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。さらに他の局面に従う給湯装置９００のハードウェア構成の一例を表わす図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［給湯装置のハードウェア構成］
まず、図１および図２を参照して本実施の形態に係る給湯装置１００の構成について説明する。図１は、給湯装置１００のハードウェア構成の一例を表わすブロック図である。図１に示されるように、給湯装置１００は、制御装置１１０と、バイパス水量サーボ（「バイパスサーボ」ともいう）１２２と、缶体１２４と、熱交換器１２６と、燃焼機構１２８と、トータル水量サーボ１３０と、水量センサ１３１と、温度センサ１４１，１４２，１４３とを備える。バイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０は、ステッピングモータ（図示しない）をそれぞれ含む。

熱交換器１２６は、入水路１５０と出湯路１５２とに接続されている。バイパス水量サーボ１２２と出湯路１５２とは、バイパス流路１５１によって接続されている。バイパス水量サーボ１２２の入水側と、トータル水量サーボ１３０の出湯側とは、流路１５３によって接続されている。より具体的には、流路１５３は、入水部１０と出湯部２０とを接続する。所謂即湯循環運転が行なわれる場合には、温水が、流路１５３を流れる。流路１５３には、少なくとも１つ以上の給湯栓２１が接続されている。

給湯装置１００は、入水部１０から上水の供給を受け、出湯部２０を介して１つ以上の蛇口あるいは給湯栓から温水（湯）を供給する。給湯装置１００が循環運転を行なっていない場合には、給湯装置１００は、入水部１０から上水の供給を受ける。給湯装置１００は、リモートコントローラ３０と報知装置４０とに電気的に接続されている。給湯装置１００の動作は、リモートコントローラ３０に対する操作に応じて制御される。報知装置４０は、給湯装置１００から送られる信号に基づいて給湯装置１００の状態を報知する。

制御装置１１０は、水量センサ１３１から出力される信号の入力と、温度センサ１４１，１４２，１４３から出力される信号の入力と、リモートコントローラ３０から送信される信号の入力とをそれぞれ受ける。制御装置１１０は、入力された信号と予め規定された設定データとに基づいて、給湯装置１００の動作を制御する。より具体的には、制御装置１１０は、給湯装置１００における燃焼、燃焼の停止、および、熱交換器１２６に供給される水量などを制御する。

バイパス水量サーボ１２２は、入水部１０から供給される水を、熱交換器１２６に供給される水とバイパス流路１５１に流入する水とに調整（分配）する。バイパス水量サーボ１２２は、熱交換器１２６に供給される水量を調整することで、熱交換器１２６からの温水の温度を調整し得る。

バイパス水量サーボ１２２のステッピングモータは、給湯の設定温度、熱交換器１２６の温度、および入水温度からなる関係式から導出される位置に移動する。例えば、熱交換器１２６の温度を変数として，出湯待機中に熱交換器１２６の温度が下がった場合には、その下がった分を考慮した待機位置が、ステッピングモータの待機位置とされて、制御装置１１０は、当該待機位置までステッピングモータを移動させる指令をバイパス水量サーボ１２２に出力する。

入水路１５０から熱交換器１２６に流入する水は、出湯路１５２に流出する。熱交換器１２６は、燃焼機構１２８によって加熱される。ある局面において、燃焼機構１２８はガスまたは石油などの燃焼により熱量を発生するバーナによって構成される。熱交換器１２６は、燃焼機構１２８が発生した熱量を用いて、入水路１５０によって導入された水の温度を上昇させる。したがって、熱交換器１２６と燃焼機構１２８とは、「加熱機構」の一例を構成する。

熱交換器１２６によって温度が上昇した水（湯）は、出湯路１５２を通じてトータル水量サーボ１３０に流入する。出湯路１５２には、バイパス流路１５１が接続されている。熱交換器１２６から出力される高温水は、バイパス流路１５１を通じてバイパス水量サーボ１２２から供給される水（低温水）と混合され、高温水の温度は制御装置１１０によって指示された温度に調節され得る。

トータル水量サーボ１３０は、制御装置１１０から出力される信号に基づいて、バルブ（図示しない）の開閉度を変更することにより、給湯装置１００によって流路１５３に供給される温水の温度が設定温度になるような水量が、出湯能力に応じて調節される。トータル水量サーボ１３０から流出する温水は、出湯部２０を介して給湯栓２１から供給され得る。なお、トータル水量サーボ１３０から流出する温水の一部は、流路１５３を経由して、入水部１０に戻される。給湯栓２１が閉じておりトータル水量サーボ１３０から流出する温水が出湯部２０を通じて給湯装置１００の外部に供給されない場合、給湯装置１００は、流路１５３、入水路１５０、および出湯路１５２から構成される即湯循環流路を通じて即湯循環運転を実行する。このような即湯循環運転より、ある実施の形態に従う給湯装置１００は、給湯栓２１の開栓直後から高温水を供給し得る。

また、給湯の待機時には、トータル水量サーボ１３０のステッピングモータは、設定温度に応じて規定される待機位置に移動する。例えば、バイパス水量サーボ１２２から熱交換器１２６への流量が少ない位置に設定されている場合には、トータル水量サーボ１３０のステッピングモータは、流量が増大する位置に移動する。

リモートコントローラ３０は、ユーザの操作を受け付けて当該操作に応じた信号を給湯装置１００に送信する。例えば、リモートコントローラ３０は、給湯装置１００の運転および停止、供給される温水の設定温度その他給湯装置１００の動作を規定する設定の入力を受け付ける。リモートコントローラ３０は、有線または無線により給湯装置１００に接続される。

報知装置４０は、制御装置１１０から出力される信号に基づいて、給湯装置１００の状態を報知する。ある局面において、報知装置４０は、表示、音等により実現され、給湯装置１００の状態を表わす情報を出力する。報知の態様は、音声、画像または文字、光等を含む。さらに他の局面において、報知装置４０は、給湯装置１００の報知を実現するためのプログラム（アプリ）がインストールされた携帯端末としても実現され得る。

水量センサ１３１は、熱交換器１２６に流入する水量を検知する。温度センサ１４１は、熱交換器１２６に流入する水の温度を検知する。温度センサ１４２は、缶体１２４から流出する温水の温度を検知する。温度センサ１４３は、トータル水量サーボ１３０から供給される温水の温度を検知する。

本実施の形態に係る給湯装置１００は、即湯循環運転中にバイパス流路１５１への流量を制御でき、即湯循環運転と給湯運転時に流路１５３に流す湯水の温度を制御することができる。

［制御装置のハードウェア構成］
図２は、制御装置１１０のハードウェア構成の一例を表わすブロック図である。制御装置１１０は、代表的にはマイクロコンピュータによって構成される。制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０と、メモリ２２０と、入出力回路２３０と、電子回路２４０とを含む。ＣＰＵ２１０、メモリ２２０及び入出力回路２３０は、バス２５０を経由して、相互に信号の授受が可能である。電子回路２４０は、予め定められた演算処理を専用のハードウェアによって実行するように構成されている。電子回路２４０は、ＣＰＵ２１０及び入出力回路２３０との間で信号の授受が可能である。

ＣＰＵ２１０は、入出力回路２３０を通じて、温度センサ１４１，１４２，１４３及び水量センサ１３１を含む各センサからの出力信号（検出値）の入力をそれぞれ受ける。さらに、ＣＰＵ２１０は、入出力回路２３０を通じて、リモートコントローラ３０に与えられた操作指示を示す信号の入力を受ける。操作指示は、例えば、給湯装置１００の運転スイッチのオンオフ操作、給湯設定温度、及び、各種の時刻予約設定（「タイマ設定」ともいう）を含む。ＣＰＵ２１０は、当該操作指示に従って給湯装置１００が作動するように、燃焼機構１２８およびトータル水量サーボ１３０を含む各要素部品の動作を制御する。

ＣＰＵ２１０は、報知装置４０を制御することにより、視覚又は聴覚によって認識できる情報を出力し得る。例えば、報知装置４０は、文字及び図形等の視認可能な情報を表示することによって情報を出力できる。この場合には、報知装置４０は、リモートコントローラ３０に設けられたモニタの表示画面によって構成することができる。あるいは、報知装置４０は、スピーカによって構成されて、音声又はメロディ等を用いて情報を出力し得る。

メモリ２２０は、給湯装置１００の動作を規定するデータを保持している。ある局面において、当該データは、設定温度２２１と、位置決定データ２２２とを含む。設定温度２２１は、給湯装置１００により供給される温水の温度として、給湯装置１００のユーザによってリモートコントローラ３０を介して設定される。位置決定データ２２２は、トータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置を決めるためのデータである。ある局面において、位置決定データ２２２は、設定温度に応じて予め導出された待機位置（ステッピングモータのステップ数）である。他の局面において、位置決定データ２２２は、バイパス流量比に応じて予め導出された待機位置であってもよい。

［給湯装置の状態遷移］
図３を参照して、給湯装置１００が有する動作モードについて説明する。図３は、ある実施の形態に従う給湯装置１００の状態遷移を表す図である。

図３に示されるように、給湯装置１００の動作モードは、燃焼機能禁止モード３１０と、凍結予防ポンプモード以外の３１１と、給湯モード３１３と、即湯モード３１６とを含む。給湯モード３１３は、給湯待機モード３１４と、給湯燃焼モード３１５とを含む。即湯モード３１６は、即湯待機モード３１７と、即湯循環モード３１８とを含む。

（燃焼機能禁止モード）
ある局面において、給湯装置１００の電源がオンになると、給湯装置１００の動作モードは、燃焼機能禁止モード３１０に切り替わる（ステップＳ３２０）。燃焼機能禁止モード３１０では、燃焼機構は強制停止となり燃焼が行なわれない。バイパス水量サーボ１２２に対する指令は、予め定められた位置での停止を指示し、バイパス水量サーボ１２２は当該位置での停止状態を維持する。トータル水量サーボ１３０に対する指令も、バイパス水量サーボ１２２に対する指令と同様に、予め定められた位置での停止を指示し、トータル水量サーボ１３０は、当該位置での停止状態を維持する。その後、給湯装置１００について予め定められた燃焼機能が確認され、異常がないことが確認されると、動作モードは、燃焼機能禁止モード３１０から給湯待機モード３１４に切り替わる（ステップＳ３３０）。

（給湯待機モード）
給湯待機モード３１４において、給湯装置１００は正常に停止している。より具体的には、制御装置１１０によるバイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０に対する各指令は、それぞれ、「出湯待機」を示している。

ある局面において、給湯のために給湯栓２１が開放されると、入水部１０から供給される水の供給圧力により、入水経路に水が導入される。水量センサ１３１が、最小作動水量（Minimum Operation Quantity（ＭＯＱ））を超える水量を検出すると、制御装置１１０は、燃焼機構１２８を作動させる。すなわち、給湯装置１００は、給湯待機モード３１４から給湯燃焼モード３１５に切り替わる（ステップＳ３３１）。

（給湯燃焼モード）
給湯燃焼モード３１５になると、制御装置１１０は燃焼機構１２８に燃焼開始のための指令を送る。その指令に応答して、燃焼機構１２８は燃焼を開始する。制御装置１１０は、バイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０に、出湯量を制御するための指令をそれぞれ出力する。それぞれ入力された指令に応じて、バイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０は、指定された温水が供給されるように、バルブ（図示しない）の開度をそれぞれ調整する。

ある局面において、給湯栓２１が閉じられて給湯が終了すると、その後、水量センサ１３１は、ＭＯＱを下回る流量を検出する。その検出に応答して、制御装置１１０は、燃焼を停止する指令を燃焼機構１２８に出力する。当該指令に応答して、燃焼機構１２８は燃焼動作を終了する。さらに、制御装置１１０は、バイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０に対する各指令として「出湯待機」の指令を出力する。バイパス水量サーボ１２２およびトータル水量サーボ１３０は、出湯待機の状態として予め定められた状態に切り替わる。これにより、給湯装置１００の動作モードは、給湯燃焼モード３１５から給湯待機モード３１４に切り替わる（ステップＳ３３２）。

（即湯待機モード）
給湯待機モード３１４において、即湯要求または凍結予防要求があった場合にポストパージ（排気動作）が終了したとき、動作モードは、即湯待機モード３１７に切り替わる（ステップＳ３４０）。本実施の形態において、即湯要求とは、予め予約された即湯時刻が到来したとき、または、予め定められた時間（例えば３０分）に限り１回だけ即湯（以下単に「１回即湯」ともいう）を行なう指示をいう。即湯待機モード３１７において、制御装置１１０が、即湯要求および凍結予防要求を検知しなかった場合には、動作モードは、給湯待機モード３１４に切り替わる（ステップＳ３４１）。なお、給湯待機モード３１４における給湯装置１００の状態と、即湯待機モード３１７における給湯装置１００の状態とは、同じである。

ある局面において、熱交換器１２６から流出する温水の温度を測定する温度センサ１４３の温度が、即湯循環を開始するための温度として規定された温度以上になると、給湯装置１００の動作モードは、即湯待機モード３１７から即湯循環モード３１８に切り替わる（ステップＳ３４２）。

別の局面において、制御装置１１０がＭＯＱを超える水量を検出すると、動作モードは、即湯待機モード３１７から給湯燃焼モード３１５に切り替わる（ステップＳ３４３）。なお、他の局面において、温度センサ１４２の計測値に代えて、熱交換器１２６に流入する水の温度を計測する温度センサ１４１の計測値が使用されてもよい。

（即湯循環モード）
即湯循環モード３１８において、制御装置１１０は、燃焼機構１２８に燃焼開始の指令を出力する。当該指令に応答して、燃焼機構１２８は燃焼を開始する。制御装置１１０は、バイパス水量サーボ１２２に出湯制御の指令を送る。バイパス水量サーボ１２２は、当該指令に応答して、即湯循環中の温水の温度が予め定められた温度を維持するように、開度を調節する。制御装置１１０は、トータル水量サーボ１３０に全開指令を出力する。当該全開指令に応答して、トータル水量サーボ１３０は、調整弁を全開する。

熱交換器１２６に流入する水の温度または熱交換器１２６から流出する水の温度が即湯循環を停止するために予め定められた温度以上になった場合、あるいは、即湯循環の運転中に給湯栓２１の使用が検出された場合（いわゆる他栓割込が検知された場合）には、動作モードは、即湯循環モード３１８から給湯燃焼モード３１５に切り替わる（ステップＳ３５０）。すなわち、制御装置１１０は、給湯装置１００から温水が供給される間も予め定められた温度を維持するために、トータル水量サーボ１３０に対して出湯制御の指令を送る。トータル水量サーボ１３０は、その指令に応答して、調整弁の開度を調整する。

ある局面において、即湯モードでの設定温度の上限は、即湯の上限温度に設定され得る。予約運転や１回即湯が完了して、動作モードが給湯待機モード３１４に移行すると、給湯設定温度の上限は、元に戻る。

［設定温度と待機位置との関係］
図４を参照して、設定温度とトータル水量サーボ１３０の待機位置との関係について説明する。図４は、給湯装置１００による給湯の設定温度と、トータル水量サーボ１３０を構成するステッピングモータの位置との関係を表わす図である。ある局面において、当該設定温度とステッピングモータの位置とは、線形のグラフ４１０で規定され得る。

例えば、グラフ４１０は、設定温度３２℃，４５℃および６０℃の場合におけるステッピングモータのそれぞれの位置（ステップ数）をプロットした各点を線形補間することで規定される。より具体的には、ステッピングモータは、３２℃の場合は１，４５０ステップの場所に、４５℃の場合は１，５５０ステップの場所に、６０℃の場合は１，７５０ステップの場所に、それぞれ待機する。

［運転条件］一例として、入水温度は２０℃である。水圧条件として、静止時の水圧は、５０ｋＰａ、８０ｋＰａ、２００ｋＰａである。この場合、動作時の水圧は、２０ｋＰａ、５０ｋＰａ、１００ｋＰａである。再出湯の時間は、１分である。

着火性能の評価基準は、着火遅れがないことであり、例えば、着火までの時間が１．５秒未満となることである。ＭＯＱが所定量以上にならないと、給湯装置１００は給湯燃焼モード３１５にならない。そこで、水量センサ１３１がＭＯＱを超える水量を検出するまで、制御装置１１０は、トータル水量サーボ１３０から熱交換器１２６に流入する水量が増えるように、トータル水量サーボ１３０の開度を大きくする。

［設定温度＝３２℃］例えば、給湯の設定温度が３２℃であり静止時の水圧が５０ｋＰａである場合において、ステッピングモータの待機位置が１，４５０ステップであるとき、着火までの時間が０．８秒となる。この場合、着火性能は当該評価基準を満たす。同じ水圧において、待機位置が１，５００ステップになると（＝熱交換器１２６に流入する水量を減らすためにステッピングモータの開度が小さくなると）、着火までの時間が１．５秒となり、当該評価基準を満たさなくなる。

［設定温度＝４５℃］給湯の設定温度が４５℃であり静止時の水圧が５０ｋＰａである場合において、ステッピングモータの待機位置が１，４５０ステップであるとき、着火までの時間が０．７秒となる。待機位置が１５００ステップである場合、着火までの時間が０．９秒となる。待機位置が１５５０ステップである場合、着火までの時間が１．２秒となる。これらの場合、着火性能は当該評価基準を満たす。

［設定温度＝６０℃］給湯の設定温度が６０℃であり静止時の水圧が５０ｋＰａである場合において、ステッピングモータの待機位置が１７５０ステップであるとき、着火までの時間が０．９秒となり、着火性能は当該評価基準を満たす。

上記の結果に基づき、各設定温度でのトータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置は、以下の通りとなる。
設定温度待機位置
３２℃ １４５０
４５℃ １５５０
６０℃ １７５０
そこで、これらの値をプロットして線形補間を行なうことにより、図４のグラフ４１０として示されるように、以下のような関係が導出される。
ｙ＝１０．７８１ｘ＋１０９１
ここで、ｘは設定温度を表わし、ｙはトータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置（ステップ）を表わす。

［制御構造］
図５を参照して、給湯装置１００の制御構造について説明する。図５は、給湯装置１００の制御装置１１０が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

ステップＳ５１０にて、制御装置１１０は、給湯装置１００による給湯が停止していることを検知する。

ステップＳ５２０にて、制御装置１１０は、給湯の設定温度２２１をメモリ２２０から読み出す。

ステップＳ５３０にて、制御装置１１０は、読み出した設定温度２２１に基づいて、トータル水量サーボ１３０の目標開度を算出する。ある局面において、目標開度は、ステッピングモータの待機位置を規定するステップ数として算出される。例えば、待機位置（ステップ）ｙは、設定温度ｘと基準ステップ数とを用いて、次式で規定され得る。
待機位置ｙ＝ α・設定温度ｘ＋基準ステップ数
ここで、係数αは、実験によって決定されるものであり、図４に示される例では１０．７８１となる。
基準ステップ数は、従来の給湯装置と同様に、ステッピングモータの初期位置に相当する。図４に示される例では、基準ステップ数は、１０９１である。

ステップＳ５４０にて、制御装置１１０は、トータル水量サーボ１３０から熱交換器１２６に流入する経路の開度を上記目標開度にするための指令を、トータル水量サーボ１３０に送る。

ステップＳ５５０にて、トータル水量サーボ１３０のステッピングモータは、当該指令に応答して移動する。その後、所定の評価基準を満たす時間内に、熱交換器１２６は着火し、熱交換器１２６に流入する水の加熱を開始する。

［バイパス比］
図６を参照して、ある局面に従う給湯装置１００におけるバイパス流路１５１への分配（バイパス比）について説明する。図６は、給湯装置１００の流路の構成を概念的に表わす図である。

図６において、入水温度Ｔｃは、バイパス水量サーボ１２２から流出する水の温度を表わす。図６に示される各流路の構成によれば、入水路１５０を流れる水の温度と、バイパス流路１５１を流れる水の温度とは同一となる。熱交出側温度Ｔｋは、熱交換器１２６から流出する水（湯）の温度を表わす。出湯温度Ｔｓは、トータル水量サーボ１３０に流入する温水、すなわち給湯装置１００から供給される温水の温度を表わす。

ある局面において、バイパス水量サーボ１２２から入水路１５０に供給される水量（以下「熱交出側流量Ｑ１」ともいう）と、バイパス水量サーボ１２２からバイパス流路１５１に供給される水量（以下「バイパス流量Ｑ２」ともいう）との比（以下「分配比率」または「バイパス比」ともいう）Ｘは、以下のように算出され得る。

熱交換器１２６には、熱交出側流量Ｑ１（リットル／分）の水が流入する。バイパス水量サーボ１２２からバイパス流路１５１には、バイパス流量Ｑ２（リットル／分）の水が流入する。したがって、トータル水量サーボ１３０に流入するトータル流量Ｑｔは、Ｑ１＋Ｑ２となる。熱交出側流量Ｑ１に対するバイパス流量Ｑ２の比率を分配比率Ｘとして、Ｘ＝Ｑ２／Ｑ１と規定する。この場合、給湯装置１００において熱損失がない場合には、以下の関係が成立する。
ＴｓＱｔ＝ＴｋＱ１＋ＴｃＱ２（１）
式（１）は、以下のように変形される。
Ｔｓ（Ｑ１＋Ｑ２）＝ＴｋＱ１＋ＴｃＱ２（２）
Ｘ＝Ｑ２/Ｑ１からＱ２＝Ｑ１Ｘとなるので、Ｑ２をＱ１Ｘで置換すると、式（２）は、式（３）として示される。
Ｔｓ（Ｑ１＋Ｑ１Ｘ）＝ＴｋＱ１＋Ｔｃ（Ｑ１Ｘ）（３）
式（３）は式（４）のように変形され、さらに、式（５）が導かれる。
（Ｔｓ＋ＴｓＸ）Ｑ１＝（Ｔｋ＋ＴｃＸ）Ｑ１（４）
Ｔｓ＋ＴｓＸ＝Ｔｋ＋ＴｃＸ（５）
式（５）を以下のように変形すると、流量を用いて規定された分配比率Ｘは、熱交出側温度Ｔｋ、入水温度Ｔｃ、および出湯温度Ｔｓを用いて、式（６）として示される。
ＴｓＸ－ＴｃＸ＝Ｔｋ－Ｔｓ
（Ｔｓ－Ｔｃ）Ｘ＝Ｔｋ－Ｔｓ
Ｘ＝（Ｔｋ－Ｔｓ）/（Ｔｓ－Ｔｃ）（６）
他の局面において、分配比率Ｘはトータル流量比からも算出され得る。まず、上記と同様に式（２）の関係が成立する。
Ｔｓ（Ｑ１＋Ｑ２）＝ＴｋＱ１＋ＴｃＱ２（２）
トータル流量を１とした場合において、トータル流量Ｑｔに対するバイパス流量Ｑ２の比をαとし、トータル流量Ｑｔに対する熱交出側流量Ｑ１の比をβとすると、以下の関係が成立する。
１＝α＋β
Ｑ１＝βＱｔ＝β（Ｑ１＋Ｑ２）＝βＱ１＋βＱ２（７）
式（７）を変形すると、Ｑ１は式（８）として導かれる。
Ｑ１－βＱ１＝βＱ２
Ｑ１（１－β）＝βＱ２
Ｑ１＝βＱ２/（１－β）（８）
式（８）を用いると、式（２）は以下のように示される。
Ｔｓ｛βＱ２/（１－β）＋Ｑ２｝＝Ｔｋ｛βＱ２/（１－β）｝＋ＴｃＱ２（９）
さらに、式（９）は、以下のように変形され、式（１０）が導出される。
Ｔｓ｛β/（１－β）＋１｝＝Ｔｋ｛β/（１－β｝＋Ｔｃ
Ｔｓβ＋Ｔｓ（１－β）＝Ｔｋβ＋Ｔｃ（１－β）
Ｔｓ＝Ｔｋβ＋Ｔｃ－Ｔｃβ
Ｔｓ－Ｔｃ＝Ｔｋβ－Ｔｃβ＝（Ｔｋ－Ｔｃ）β
β＝（Ｔｓ－Ｔｃ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）（１０）
ここで、式（１０）は、バイパス流路に対する分配比、すなわちトータル流量に対するバイパス流量を表わす。

また、β＝１－αであることから、式（１０）を変形すると、式（１１）が導かれる。
１－α＝（Ｔｓ－Ｔｃ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）
α＝１－（Ｔｓ－Ｔｃ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）＝（Ｔｋ－Ｔｓ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）（１１）
分配比率Ｘは、αおよびβを用いると、Ｘ＝α/βとなるので、以下のように式（１２）が導かれる
Ｘ＝｛（Ｔｋ－Ｔｓ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）｝/｛（Ｔｓ－Ｔｃ）/（Ｔｋ－Ｔｃ）｝
Ｘ＝（Ｔｋ－Ｔｓ）/（Ｔｓ－Ｔｃ）（１２）
式（６）と式（１２）とを比較すると、いずれも分配比率Ｘが（Ｔｋ－Ｔｓ）/（Ｔｓ－Ｔｃ）として算出されることが分かる。

［他の局面］
図７を参照して、他の局面について説明する。図７は、バイパス比とステッピングモータの待機位置との関係を表わす図である。

上記の説明ではトータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置は、設定温度の関数として規定されていたが、当該待機位置は設定温度以外の変数を用いた関数としても規定され得る。他の局面において、給湯装置７００は、グラフ７１０として規定される位置を、ステッピングモータの位置として使用し得る。より具体的には、給湯装置７００は、ステッピングモータの待機位置として、バイパス比に応じた待機位置を使用し得る。

図８を参照して、他の局面に従う給湯装置７００の制御構造について説明する。図８は、給湯装置７００の制御装置１１０が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。なお、前述の処理と同じ処理には同一のステップ番号を付してある。したがって、同じ処理の説明は繰り返さない。

ステップＳ８１０にて、制御装置１１０は、熱交出側温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｃを検出る。ステップＳ８２０にて、制御装置１１０は、出湯温度Ｔｓを検出する。

ステップＳ８３０にて、制御装置１１０は、熱交出側温度Ｔｋ、入水温度Ｔｃおよび出湯温度Ｔｓからバイパス比を算出する。

ステップＳ８４０にて、制御装置１１０は、バイパス比に応じて予め規定された目標開度を導出する。例えば、制御装置１１０は、図７に示される関係を用いて、目標開度を算出する。

なお、ステップＳ８１０とステップＳ８２０とが行なわれる順序は、上記の順序に限られず、逆であってもよい。

図９を参照して、さらに他の局面について説明する。図９は、さらに他の局面に従う給湯装置９００のハードウェア構成の一例を表わす図である。給湯装置９００は、給湯装置１００が備えるバイパス水量サーボ１２２を有さない点で、給湯装置１００と異なる。図９に示される構成によれば、入水部１０から送出された水は、熱交換器１２６またはバイパス流路１５１に流入する。このような構成を有する給湯装置９００も、低水圧時にも、安定した給湯が実現され得る。

以上のようにして、本実施の形態に係る給湯装置１００，９００によれば、設定温度によってトータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置が変わり、トータル水量サーボ１３０から供給される水量も設定温度によって異なる。このような構成によれば、給湯装置１００，９００は、上水が低水圧で供給される場合でも、出湯特性を悪化させることなく、ＭＯＱによって作動することができ、安定的な給湯が実現され得る。

その結果、上水道のインフラストラクチャが整備されていない国や地域において、想定された低水圧よりもさらに低い水圧の上水が供給される場合であっても、給湯装置１００，９００は、ＭＯＱで作動することができる。

従来、給湯装置の設定温度が低い場合には、バイパス流路１５１への供給量が最大となるように、バイパス水量サーボ１２２のステッピングモータは、全開に近い位置に移動するので、熱交換器１２６に供給される水量は、大幅に減少する。ＭＯＱの判定は、熱交換器１２６に流れる水量に基づいて行なわれるため、バイパス水量サーボ１２２のステッピングモータの待機位置の影響は大きい。給湯の設定温度が低い場合、あるいは、熱交換器１２６に流入する水の温度が高い場合には、バイパス水量サーボ１２２のステッピングモータは、バイパス流路１５１への水の流量が増えるような位置に移動し、逆に、熱交換器１２６への水の流量が少なくなる。このとき、想定された低水圧よりもさらに低い水圧でしか上水が供給されない場合には、熱交換器１２６への水量がＭＯＱを上回らず、結果として、給湯装置１００は燃焼を開始しない場合があった。

これに対して、本実施の形態によれば、トータル水量サーボ１３０のステッピングモータの待機位置は、設定温度によって異なる。その結果、仮に、低い温度が設定された状態で給湯栓２１が開かれた場合であっても、熱交換器１２６に対してＭＯＱを上回る水量が供給され燃焼が開始する。これにより、安定した給湯を実現することができる。

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入水部、２０出湯部、２１給湯栓、３０リモートコントローラ、４０報知装置、１００，７００，９００給湯装置、１１０制御装置、１２２バイパス水量サーボ、１２４缶体、１２６熱交換器、１２８燃焼機構、１３０トータル水量サーボ、１３１水量センサ、１４１，１４２，１４３温度センサ、１５０入水路、１５１バイパス流路、１５２出湯路、１５３流路、２２０メモリ、２２１設定温度、２２２位置決定データ、２３０入出力回路、２４０電子回路、２５０バス。

Claims

給湯装置であって、
熱交換器と、
前記熱交換器への入水路および前記熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路と、
開閉部を有し、その開閉度を調整することにより、前記入水路および前記バイパス流路に流れる各水量を調整するバイパス水量調整部と、
前記出湯路と前記バイパス流路との合流後の水量を調整する給湯水量調整部と、
給湯の設定温度を記憶する記憶部と、
前記給湯装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
給湯が停止している場合に、前記設定温度の変化に比例するように規定された開度に応じて、前記給湯水量調整部の開度を調整する、給湯装置。
給湯装置であって、
熱交換器と、
前記熱交換器への入水路および前記熱交換器からの出湯路に接続されるバイパス流路と、
開閉部を有し、その開閉度を調整することにより、前記入水路および前記バイパス流路に流れる各水量を調整するバイパス水量調整部と、
前記出湯路と前記バイパス流路との合流後の水量を調整する給湯水量調整部と、
前記給湯装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
給湯が停止している場合に、前記入水路への流量と、前記バイパス流路への流量との比率に応じて、前記給湯水量調整部の開度を調整する、給湯装置。
前記給湯水量調整部は、ステッピングモータであり、
前記開度を調整することは、前記ステッピングモータのステップ数を変更することを含む、請求項１または２に記載の給湯装置。