JPH10160241A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 不用意に高めの湯が出湯されることなく、利
用者の安全性をより一層考慮した給湯器を提供する。 【解決手段】 三方切替弁６を遮断する高温出湯時に、
入水温度センサ１７、入水量センサ１６により検出され
た温度と水量に基づいて最小能力で熱交換器２を加熱し
た場合の高温出湯温度演算手段４３と、バイパス路から
供給を行う低温出湯時に検出された入水温度と入水量に
基づいて最小能力で加熱した場合の低温出湯温度演算手
段４４と、高温出湯温度演算手段或は低温出湯温度演算
手段により演算された出湯温度が所望温度より高くなる
場合には、熱交換器の加熱燃焼を行わない燃焼制御手段
４１と、切替弁が完全にパイパス路から出湯側へ供給状
態を検出した場合以外は、高温出湯温度演算手段により
演算された出湯温度を基に燃焼制御手段により加熱燃焼
するか否かの判断を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器に関し特に
入水温度が高い場合には異常高温出湯を防止するために
燃焼加熱を行わない給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の技術としては、例えば本願
出願人が先に出願した特開平８−２４７５４７号公報に
記載した発明が存在する。この発明は給湯器の入水温度
と入水量とに基づいて最小能力で熱交換器を加熱した場
合の出湯温度を演算し、演算された出湯温度が規定温度
以上となる場合には、給湯運転を強制的に終了するよう
にしたものである。このようにしたことにより、熱交換
器内での異常沸騰を防止でき、また利用者が意図しない
異常高温の湯が出湯されるのを防止することができ安全
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来このような装置が
あるものの、従来のものでは次のような問題が生じてい
た。すなわち、給湯器には各種動作を有するものがあ
り、入水を加熱して高温を出湯したり、入水を加熱した
湯と再度入水とを混合して出湯温度を調整しながら出湯
したり、動作に対応して出湯温度を予測演算する手段が
複数必要となってくる。また、このような場合には、切
り替え動作中の取り扱いや、どの動作か不明確な状態で
は取り扱いが問題となってくる。

【０００４】そこで、本発明はこのような問題に鑑みて
なされたものであって、利用者の安全等を考慮して適切
な動作を実現した給湯器の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、入水側と出湯側とをバイパ
ス路により接続されると共に、バイパス路上に設けられ
入水側から出湯側への供給の有無を切り替える切替弁と
を有する給湯器において、入水側の入水温度を検出する
入水温度センサと、入水側の入水量を検出する入水量セ
ンサと、前記切替弁による切替状態を検出する切替状態
判別手段と、前記切替弁によってバイパス路から出湯側
への供給を遮断する高温出湯の際に前記入水温度セン
サ、入水量センサにより検出された入水温度及び入水量
に基づいて最小能力で熱交換器を加熱した場合の出湯温
度を演算する高温出湯温度演算手段と、前記切替弁によ
ってバイパス路から出湯側への供給を行う低温出湯の際
に前記入水温度センサ、入水量センサにより検出された
入水温度及び入水量に基づいて最小能力で熱交換器を加
熱した場合の出湯温度を演算する低温出湯温度演算手段
と、高温出湯温度演算手段あるいは低温出湯温度演算手
段により演算された出湯温度が所望温度より高くなる場
合には、熱交換器の加熱燃焼を行わない燃焼制御手段
と、前記切替状態判別手段により切替弁が完全にバイパ
ス路から出湯側へ供給状態を検出した場合以外は、予測
温度が高くなる前記高温出湯温度演算手段により演算さ
れた出湯温度を基に前記燃焼制御手段により加熱燃焼す
るか否かの判断を行うことを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、給湯器の出湯温度をより
適切に演算予測するために、少なくとも高温出湯温度演
算手段と低温出湯温度演算手段とを設け、切替状態判別
手段が切替弁が完全に切り替え終了するのを検出するま
ではより高く出湯温度を演算予測する出湯温度演算手段
による演算結果に基づいて燃焼判断を行い過剰高温出湯
を防止する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、図を参照して
説明する。図１において、本発明を適用する給湯器を説
明すると、給湯器１に設けられた熱交換器２は、入口側
に入水路３が、出口側に出湯路４が接続されており、入
水路３からバイパス路５が分岐されて三方切替弁６に接
続され、出湯路４は第１バイパス出湯路４１と一般給湯
路７及び浴槽給湯路８に分岐され、一般給湯路７から第
２バイパス出湯路７１が分岐され、第１バイパス出湯路
４１及び第２バイパス出湯路７１は三方切替弁６に接続
されており、一般給湯路７は台所、洗面所などの給湯場
所（図示せず）に接続され、浴槽給湯路８は浴槽９の下
部に接続されている。

【０００８】出湯路４の第１バイパス出湯路４１の分岐
位置と一般給湯路７の分岐位置との間に水量制御弁１０
と、一般給湯路７の分岐位置近傍で出湯温度Ｔｈを検出
する出湯温度センサ１１とが設けられ、浴槽給湯路８に
電動弁１２及び逆止弁１３が設けられ、一般給湯路７の
第２バイパス出湯路７１の分岐位置より上流側に逆止弁
１４が設けられ、第２バイパス出湯路７１にバイパスセ
ンサである水流スイッチ１５が設けられており、バイパ
ス路５の分岐位置より下流側の入水路３に熱交換器２の
通水量である入水量Ｑｃを検出する入水量センサ１６
と、入水温度Ｔｃを検出する入水温度センサ１７とが配
設されている。

【０００９】なお、本実施例における水量制御弁１０
は、最も開度を絞った状態でも完全に閉止されることが
なく、極小流量が流れる最小開度となるものであるが、
完全閉止状態を含んでも良いものである。

【００１０】給湯器１は、上記熱交換器２と、その下方
の能力切替バーナ１８と、燃焼空気供給用ファン１９
と、点火プラグ２０と、フレームロッド２１とを有し、
ファン１９に設けられた回転数センサ２２と、加熱防止
装置２３と、残火安全装置２４とを備えており、バーナ
１８に接続されるガス管路２５に、元電磁弁２６と、比
例制御弁２７と、主電磁弁２８と、能力切替弁２９とが
設けられている。

【００１１】出湯温度センサ１１と、水流スイッチ１５
と、入水量センサ１６と、入水温度センサ１７と、フレ
ームロッド２１と、回転数センサ２２と、加熱防止装置
２３及び残火安全装置２４からの各種検出信号が入力さ
れ、三方切替弁６と、水量制御弁１０と、電動弁１２
と、ファン１９と、点火プラグ２０と、元電磁弁２６
と、比例制御弁２７と、主電磁弁２８及び能力切替弁２
９に制御信号を出力するコントローラ３０が設けられ、
風呂リモートコントローラ３１或いは主リモートコント
ローラ３２からの操作信号が入力される（配線は図示せ
ず）。

【００１２】三方切替弁６は切替ギヤードモータで駆動
され、図２（イ）〜（ニ）に示す弁位置が、それぞれの
位置に配設したリミットスイッチにより検出されて切替
制御されるものであり、図２（イ）〜（ニ）を参照して
出湯運転動作について説明する。

【００１３】運転スイッチをオンすると、三方切替弁６
は図２（ハ）の位置にあり、弁体の中央開口に連通する
バイパス路５（図面に直角方向）と第１バイパス出湯路
４１とが弁体の開口６０を介して連通した待機状態で、
この時水量制御弁１０は全開位置に保持されている。

【００１４】一般給湯運転において、低設定温度Ｔｓｌ
（例えば、６０℃未満）の場合は、電動弁１２が閉止さ
れ、三方切替弁６が上記待機状態と同じ位置である低温
給湯位置〔図２（ハ）参照〕にあり、入水路３からバイ
パス路５に分流された冷水が、三方切替弁６及び第１バ
イパス出湯路４１を介して出湯路４にに流入し、出湯路
４からの高温湯と混合されて出湯するものであり、熱交
換器２への入水量Ｑｃは出湯温度Ｔｈに基づいて調節さ
れる水量制御弁１０の開度によって変化し、バイパス比
は流路抵抗に基づいて固定されているから、バイパス水
量Ｑｂも変化し、一般給湯路７から低設定温度Ｔｓｌの
給湯を得る。

【００１５】一般給湯運転における高設定温度Ｔｓｈ
（例えば、６０℃以上）の場合は、電動弁１２が閉止さ
れ、三方切替弁６が高温給湯位置〔図２（ニ）参照〕に
あり、バイパス路５は第１バイパス出湯路４１並びに第
２バイパス出湯路７１から遮断されており、出湯温度Ｔ
ｈに基づいて水量制御弁１０の開度により調節される入
水量Ｑｃは全て（バイパス水量Ｑｂ＝０）熱交換器２で
加熱され、一般給湯路７から高設定温度Ｔｓｈの給湯を
得る。

【００１６】湯張り運転を行う場合即ち低めの設定温度
である風呂設定温度Ｔｓｆ（例えば、３８〜５０℃）で
出湯する場合は、電動弁１２が開放されて、三方切替弁
６が湯張り給湯位置〔図２（ロ）参照〕にあり、バイパ
ス路５は第１バイパス出湯路４１並びに第２バイパス出
湯路７１に弁体の開口６０を介して連通され、出湯温度
Ｔｈに基づいて調節される水量制御弁１０の開度によっ
て入水量Ｑｃが調節され、出湯路４内で高温湯と冷水と
が混合されて浴槽給湯路８から湯張り設定温度Ｔｓｙの
湯が浴槽９内に給湯される。

【００１７】高温差し湯運転の場合は、三方切替弁６が
高温差し湯給湯位置〔図２（イ）参照〕にあり、バイパ
ス路５は第２バイパス出湯路７１にのみ連通され、高温
差し湯設定温度Ｔｓｈ（例えば、９０℃）の一定温度で
出湯するように、水量制御弁１０の開度を調整し、定常
状態において入水量Ｑｃを、高設定温度Ｔｓｈの一般給
湯運転の最高出湯温度の時よりも少なく、過大な高温湯
が浴槽９内に吐出される危険を抑止することのできる通
水量で、予め定めた高温差し湯設定通水量Ｑｓｈに調節
して、出湯温度Ｔｈを高温差し湯設定温度Ｔｓｈ（９０
℃）に保持し、浴槽給湯路８から浴槽９内に給湯する。

【００１８】なお、高温差し湯運転を行っている時に一
般給湯路７の一般給湯栓を開くと、バイパス路５が第２
バイパス出湯路７１に連通しているから、水流スイッチ
１５がオンして一般給湯使用開始を検出し、電動弁１２
が閉止されて高温差し湯給湯が一旦停止され、一般給湯
が優先して行われるもので、一般給湯が終了したのちに
高温差し湯給湯が再開される。

【００１９】以上、第１バイパス出湯路及び三方切替弁
を備えた給湯器についてのみ述べてきたが、第１バイパ
ス出湯路並びに三方切替弁を備えていない給湯器であっ
てもよく、その場合は入水路と一般給湯路とを連通させ
るバイパス路を設け、該バイパス路に電磁弁並びにバイ
パス水流スイッチを設けた給湯器でも良い。

【００２０】次に、図３を参照して三方切替弁６の切替
状態判別手段について説明する。検出素子４０は、例え
ば磁気検出素子でなり、三方切替弁６が図３の（イ）
（ロ）（ハ）（ニ）で示す切替が完全に行われた状態で
出力をオン（あるいはオフ）とするようにしている。そ
して、その検出信号はコントローラ３０に送られてい
る。これにより三方切替弁６の切替状態を判別すること
ができる。なお、磁気検出素子以外のもの、例えば機械
的構成により検出したり、光学的検出素子を用いて検出
したり、種々の方法があるが、切替状態を検出できるも
のであれば他の方法でもよい。又、複数の検出素子を用
いてもよい。

【００２１】次に、図４に基づいて本発明の制御構成に
ついて説明する。図４に示すようにコントローラ３０
は、燃焼制御手段４１、給湯制御手段４２、高温出湯温
度演算手段４３、低温出湯温度演算手段４４、切替状態
判別手段４５、及びその他の制御手段４６を有してい
る。燃焼制御手段４１はリモートコントローラ３２等の
操作による設定温度となるように入水された水を熱交換
器２にて燃焼加熱するために、ガス管路２５の比例制御
弁２７、能力切替弁２９等を制御するものであり、ま
た、設定温度に対して入水温が高かったり、最小号数燃
焼させても設定温度を越えるような場合には燃焼をさせ
ないように制御するものである。給湯制御手段４２は、
所望の温度の湯を一般給湯路７あるいは浴槽給湯路８か
ら提供するために、燃焼制御手段４１等と関連して給湯
器全体の給湯動作を制御する手段である。

【００２２】高温出湯温度演算手段４３は、三方切替弁
６を例えば図２（イ）のように切り替えて入水路５側を
一般給湯路７側に切り替え、バイパス出湯路４１側とは
遮断した状態とし、出湯路４は完全に缶体側のみとなる
状態の場合に、入水量センサ１６及び入水温度センサ１
７に基づいて最小号数燃焼させたときの出湯温度を演算
する手段である。具体的には次の数式（１）により演算
する。

【００２３】但し、Ｋは演算された出湯温度、Ｇｍｉｎ
は給湯器の最小燃焼号数、ｋは余裕係数（１〜１＋
α）、Ｑは入水量、Ｔ１は入水温度である。

【００２４】この式の意味は、入水温度Ｔ１に最小燃焼
させたときの温度上昇を加算したものであり、ｋは実際
のバラツキを考慮してそのバラツキの高い方の温度とす
るために余裕係数ｋを掛け合わせているのである。ま
た、Ｇｍｉｎは号数であるため１リットル／ｍｉｎのと
き１号で上昇する２５℃の温度をかけている。

【００２５】低温出湯温度演算手段４４は、三方切替弁
６を図２（ハ）のように切り替えて、入水路５側をバイ
パス出湯路４１側に完全に切り替えた状態の場合に、入
水量センサ１６及び入水温度センサ１７に基づいて最小
号数燃焼させたときの出湯温度を演算する手段である。
具体的には次の数式（２）により演算する。

【００２６】但し、Ｋは演算された出湯温度、Ｇｍｉｎ
は給湯器の最小燃焼号数、ｋは余裕係数（１〜１＋
α）、Ｑは入水量、Ｔ１は入水温度である。

【００２７】この式の意味は、入水温度Ｔ１に最小燃焼
させたときの温度上昇を加算したものであり、ｋは実際
のバラツキを考慮してそのバラツキの高い方の温度とす
るために余裕係数ｋを掛け合わせているのである。ま
た、入水量Ｑに１．４を掛けているのは、熱交換器２か
ら出湯路４へ流出される流量を１とするとバイパス出湯
路４１から流出される流量は０．４の比率であるように
配管径等が定められているため、入水量センサ１６が缶
体側のみの流量を検出しているので、缶体側とバイパス
側との混合された総流量は、１．４倍となるためであ
る。なお、この１．４は配管条件等で予め決められるも
のであるため配管条件の異なる給湯器の場合にはそれに
応じた異なった乗数となる。

【００２８】次に、切替状態判別手段４５について説明
すると、切替状態判別手段４５は三方切替弁６の切替位
置を検出する検出手段４０の検出信号に基づいて弁の切
替位置を判別する手段であり、特に切り替えが完全に終
了しているか切り替えの中間位置にあるかどうかも判別
し得るようになっている。その他の制御手段４６は上述
以外の制御を行っているものであり、例えば各種センサ
の監視制御やリモートコントローラ３１、３２等とのデ
ータの伝送制御等を制御している。

【００２９】次に図５のフローチャートを参照しなが
ら、本発明の動作について説明する。まず、給湯動作時
には入水温度センサ１７にて入水温度を検出すると共
に、入水量センサ１６により入水量を検出する（ステッ
プＳ１）。そして、入水量が所定流量（例えば１．８リ
ットル／ｍｉｎ以上あるか否かを判断する（ステップＳ
２）。所定流量未満であれば、入水量が少ないため燃焼
加熱を行わずステップＳ１に戻る。所定流量以上あれ
ば、次に弁切替状態判別手段４０が三方切替弁６の切替
状態を判別する。三方切替弁６が缶体側のみの位置であ
れば（ステップＳ３）、缶体側のみの高温側の燃焼制御
であるので高温出湯温度演算手段により出湯温度を予測
演算する（ステップＳ４）。その温度が所定温度（例え
ば５５℃）以上であり、かつ設定温度＋所定温度（例え
ば５℃）以上であれば、利用者が意図しない高温が出湯
されるのを防止するため燃焼動作を行わずにステップＳ
１に戻る（ステップＳ５）。そうでなければ燃焼動作を
行い所望の高温出湯動行を行う（ステップＳ６）。そし
て、その際給湯終了か否かの判断を行い、終了でなけれ
ばステップＳ１に戻り上述の動作を繰り返す。給湯終了
であれば上述の動作を終了する（ステップＳ７）。

【００３０】ステップＳ３において、三方切替弁の位置
が缶体側のみの位置でなければ、バイパス路を通して湯
水を混合する低温出湯を行う位置に確実に切り替わって
いるかどうかを検出判断する（ステップＳ８）。確実に
切り替え完了状態が検出できなければステップＳ４へ移
行する。ここで、確実に切り替え完了状態が検出できな
い場合にステップＳ４へ移行するのは、切り替え動作中
や三方弁の途中固着してしまった場合等には、より厳し
い条件（予測演算温度がより高い温度となる演算方式）
を用いて行い、利用者に対しより安全性を考慮するため
である。確実な切り替え完了状態が検出できれば、湯水
混合燃焼制御であるので低温出湯温度演算手段により出
湯温度を予測演算（ステップＳ９）してステップＳ５へ
移行する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、給湯器
の動作状態に対応して複数の予測の手段が必要な場合
に、各動作状態に対応して適切に予測判断して過剰高温
出湯を防止すると共に、動作状態の切り替え動作中、あ
るいは動作状態を切り替え途中に切り替えを行う切替弁
が途中固着したような場合にも過剰高温出湯を防止でき
るようにより厳しい演算予測方式を用いて給湯器の燃焼
を制御するようにしたのでより一層安全性が向上する効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯器の構成を示した説明図である。

【図２】三方切替弁の切替状態の説明図である。

【図３】切替状態判別の説明図である。

【図４】本発明の制御構成の説明図である。

【図５】本発明の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 給湯器 ２ 熱交換器 ３ 入水路 ４ 出湯路 ５ バイパス路 ６ 三方切替弁 ９ 浴槽 １６ 入水量センサ １７ 入水温度センサ ３０ コントローラ ４０ 切替位置検出素子 ４１ 燃焼制御手段 ４２ 給湯制御手段 ４３ 高温出湯温度演算手段 ４４ 低温出湯温度演算手段 ４５ 切替状態判別手段 ４６ その他の制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 栄一 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノ−リツ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入水側と出湯側とをバイパス路により接
   続されると共に、バイパス路上に設けられ入水側から出
   湯側への供給の有無を切り替える切替弁とを有する給湯
   器において、 入水側の入水温度を検出する入水温度センサと、入水側
   の入水量を検出する入水量センサと、前記切替弁による
   切替状態を検出する切替状態判別手段と、前記切替弁に
   よってバイパス路から出湯側への供給を遮断する高温出
   湯の際に前記入水温度センサ、入水量センサにより検出
   された入水温度及び入水量に基づいて最小能力で熱交換
   器を加熱した場合の出湯温度を演算する高温出湯温度演
   算手段と、前記切替弁によってバイパス路から出湯側へ
   の供給を行う低温出湯の際に前記入水温度センサ、入水
   量センサにより検出された入水温度及び入水量に基づい
   て最小能力で熱交換器を加熱した場合の出湯温度を演算
   する低温出湯温度演算手段と、高温出湯温度演算手段あ
   るいは低温出湯温度演算手段により演算された出湯温度
   が所望温度より高くなる場合には、熱交換器の加熱燃焼
   を行わない燃焼制御手段と、前記切替状態判別手段によ
   り切替弁が完全にバイパス路から出湯側へ供給状態を検
   出した場合以外は、予測温度が高くなる前記高温出湯温
   度演算手段により演算された出湯温度を基に前記燃焼制
   御手段により加熱燃焼するか否かの判断を行うこと、を
   特徴とする給湯器。