JPH11325598A - 保温機能付給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 器具内の水の有無を簡単に検知する。 【解決手段】 Ｓ１で保温スイッチがＯＮされると、Ｓ
２でタイマーがスタートし、Ｓ３で有水検知サーミスタ
へ通電させて、Ｓ４で有水検知サーミスタの抵抗値から
温度を計測する。Ｓ５でタイマーがタイムアップする
と、Ｓ６で、その時の抵抗値から有水検知サーミスタの
温度を計測し、Ｓ４からの温度上昇を得る。次にＳ７の
判別で、温度上昇が閾値Ａより大きければ、Ｓ８で器具
内に水なしと判定して、Ｓ９でバーナの燃焼を禁止して
その後の保温制御を行わず、ランプやブザー等による報
知を行う。一方、温度上昇が閾値Ａより小さければ、Ｓ
１０で器具内に水ありと判定して、Ｓ１１で保温制御を
実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、止水状態でバーナ
の燃焼を行い、器具内の水温を所定温度に維持する保温
制御が可能な保温機能付給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器の使用開始時には、まず器具内に
貯留していた水が送出され、出湯温度の立上りに時間が
かかることから、給湯器を使わない止水状態でバーナを
所定の加熱量で燃焼させて、器具内の水温を所定温度に
維持しておき、給湯器を使用する際には迅速な立上りで
設定温度での出湯を得て使い勝手を向上させる保温機能
を付与したものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記保温機能
は、例えば凍結防止の水抜き等によって器具の内部に水
がない場合でも働くため、この状態で加熱されると空焚
きによって器具の内部が異常高温となり、内胴劣化等の
器具の損傷を招く虞れがある。そこで、保温制御を行う
前に、バーナを例えば最小インプットで一定時間テスト
燃焼させ、そのテスト燃焼時の温度上昇勾配に基づい
て、器具内の水の有無を判断し、水がない場合は保温制
御を行わない有水検知を行うことが考えられるが、この
場合でも、水がない場合のテスト燃焼の実行により、結
局器具への影響の可能性を完全に解消できない。一方、
バーナを有水検知に利用せず、ヒータ等の熱源を別途設
ければ、器具への影響は生じないが、この場合、ヒータ
等の追加や、ヒータ等の加熱による水温変化検知用の温
度センサを必ず併設する必要もあることから、全体にコ
ストアップが生じてしまう。

【０００４】そこで、請求項１に記載の発明は、保温制
御の実行に伴う器具内の有水検知を、器具への影響なく
低コストで簡単に実現可能とした保温機能付給湯器を提
供することを目的としたものである。

【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に記載の発明は、器具内の水管に、所定の
通電量により自己発熱し、周囲の環境によって発熱状態
を相違させる感温素子を備えると共に、前記感温素子へ
通電させてその発熱状態の変化を検知可能な通電制御手
段を設ける一方、前記感温素子の周囲の環境が水の場合
における発熱状態の変化の閾値を予め記憶し、保温制御
におけるバーナの燃焼前に、前記通電制御手段により前
記感温素子を自己発熱させ、検知される発熱状態を前記
閾値と比較して、前記器具内の水の有無を判断すること
を特徴とするものである。請求項２に記載の発明は、請
求項１の目的に加えて、部品を兼用する合理的な構成と
して更なるコスト低減を実現するために、通電制御手段
に、感温素子への通電量を、前記感温素子を水管の温度
検出に利用できる通電量に切換可能な切換手段を設けた
ものである。請求項３に記載の発明は、請求項２の目的
に加えて、器具内の有水検知と水温検知とを精度良く行
うために、感温素子を器具への入水温度を検出する入水
温センサとしたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。形態１ 図１は、保温機能付給湯器（以下単に「給湯器」とい
う）の概略図で、給湯器１は、燃焼室２内に、接続され
た給水管３からの水をバーナ４の燃焼熱で加熱する熱交
換器５を備え、熱交換器５には、加熱された湯を送り出
す出湯管６が接続される。給水管３には、給水管３を通
る水の温度を検出する入水温センサ７、水の流量を検出
する水量センサ８とが設けられる一方、出湯管６には、
出湯管６を通る湯の温度を検出する出湯温センサ９が設
けられ、各センサの検出信号はコントローラ１０に入力
される。又、バーナ４へのガス流路には、上流側から、
元電磁弁１１、比例制御弁１２、メイン電磁弁１３が夫
々設けられ、これらの弁もコントローラ１０によって開
閉制御される。更に、コントローラ１０には、運転スイ
ッチや設定温度の調整ボタン、保温制御用の保温スイッ
チ１５等を備えたリモコン１４の他、バーナ４点火用の
点火電極１６、炎検知用のフレームロッド１７が夫々接
続されている。よって、この給湯器１においては、出湯
管６に接続された図示しない蛇口の開栓により、器具内
に通水して水量センサ８がこれを検知すると、コントロ
ーラ１０は、元電磁弁１１とメイン電磁弁１３とを夫々
開弁させると共に、比例制御弁１２を所定の開度で開弁
させて点火電極１６を連続スパークさせ、バーナ４へ点
火する。その後、コントローラ１０は、リモコン１４の
調整ボタンで設定された設定温度で出湯されるように、
入水温センサ７から得られる初期水温から必要な加熱量
を演算して、比例制御弁１２の開度を調整すると共に、
出湯温センサ９から得られる検出温度を基に、出湯温度
が設定温度と一致するように比例制御弁１２の開度を補
正制御する。

【０００７】そして、給水管３には、給水管３内の水の
有無を検知するために感温素子としてのＮＴＣサーミス
タ（以下「有水検知サーミスタ」という）１８が設けら
れている。この有水検知サーミスタ１８は、図２に示す
ように、コントローラ１０におけるマイコン１９の出力
ポート（ＯＰで示す）にベースを接続したＰＮＰ形のト
ランジスタ２０の出力側に、抵抗２１と共に直列接続さ
れ、有水検知サーミスタ１８の端子電圧がマイコン１９
の入力ポート（Ａ／Ｄ変換ポート）に入力されるように
なっており、マイコン１９により有水検知サーミスタ１
８への通電制御とその通電に伴う端子電圧（温度検知信
号）の検出とが可能となっている。一方、マイコン１９
は、リモコン１４に設けた保温スイッチ１５がＯＮされ
ると、止水状態でバーナ４を点火させ、器具内に水を貯
留させたまま加熱を行い、出湯温センサ９から得られる
検出温度を監視して、器具内の水を一定の温度に保持さ
せる保温制御を可能としているが、その保温制御を行う
前に器具内の水の有無を検知して、器具内に水がない場
合は保温制御を行わない有水検知制御を実行している。
以下、この有水検知制御を図４のフローチャートに従っ
て説明する。

【０００８】まず、Ｓ１で保温スイッチ１５がＯＮされ
ると、Ｓ２で、有水検知用のタイマー（２秒）がスター
トし、Ｓ３でトランジスタ２０をＯＮさせ、有水検知サ
ーミスタ１８へ通電させる。そしてＳ４では、この有水
検知サーミスタ１８の通電による抵抗値からこのときの
温度を計測し、Ｓ５でタイマーのタイムアップを確認す
ると、Ｓ６で再び有水検知サーミスタ１８の抵抗値から
有水検知サーミスタ１８の温度を計測し、Ｓ７では、Ｓ
４からＳ６までの温度上昇が予め設定された閾値Ａより
大きいか否かを判別する。これは、サーミスタに電流を
流して自己発熱させると、２秒程度で熱平衡に達し、電
流と抵抗値も一定化するが、周りの環境が空気か水かに
よって、図３の如く熱平衡に達した際の温度上昇に相違
が生じることを利用したもので、この温度上昇は、サー
ミスタの熱放散定数δ（ｍｗ／℃）によって決まり、以
下の数１の関係が成り立っている。

【０００９】

【数１】 Ｔ：熱平衡に達した際の温度、Ｔａ：外界雰囲気温度、
Ｉ：温度Ｔの時のサーミスタに流れる電流（ｍＡ）、
Ｒ：温度Ｔの時のサーミスタの抵抗値（ｋΩ）

【００１０】δは、水中と空気中とで異なり、通常、水
中で４ｍｗ／℃、空気中で２ｍｗ／℃となる。よって、
サーミスタの消費電力が２０ｍＷであれば、水中で５°
deg、空気中で１０°deg となり、図３に示す温度上昇
の差が現れる。従って、ここでは、予めマイコン１９に
水中での温度上昇と空気中での温度上昇との閾値Ａを設
定しておき、有水検知サーミスタ１８への通電開始時か
ら熱平衡までの温度上昇を閾値Ａと比較することで、有
水検知サーミスタ１８の周囲の環境が水が空気か、即ち
給水管３内に水があるか否かを判断可能としたのであ
る。

【００１１】従って、Ｓ７の判別で、温度上昇が閾値Ａ
より大きければ、Ｓ８で有水検知サーミスタ１８の周囲
の環境は空気中、即ち器具内に水なしと判定して、Ｓ９
でバーナ４の燃焼を禁止してその後の保温制御を行わ
ず、ランプやブザー等による報知を行う。一方、温度上
昇が閾値Ａより小さければ、Ｓ１０で有水検知サーミス
タ１８の周囲の環境は水中、即ち器具内に水ありと判定
して、Ｓ１１で保温制御を実行する。この保温制御は、
例えば、比例制御弁１２の最小インプットによるバーナ
４の７秒間の燃焼を１０分間隔で行う断続燃焼を、保温
スイッチ１５のＯＮによりスタートした保温タイマーの
時間中に行う等の制御であり、Ｓ１２で保温タイマーが
タイムアップすると、再びＳ１で保温スイッチ１５がＯ
Ｎされるまで待機状態となる。このように上記形態１に
よれば、保温制御を行う前に、有水検知サーミスタ１８
への通電による温度上昇の監視によって器具内の水の有
無を判別できる。よって、器具内に水がない場合はその
後の保温制御を行わない等の対処が可能となり、水なし
状態で加熱されることによる内胴等への損傷の発生や耐
久性の低下等を効果的に防止することができる。特にこ
こでは、有水検知サーミスタ１８の自己発熱を利用して
有水検知を行う構成であるから、水がない場合に有水検
知サーミスタ１８が自己発熱しても、熱交換器５等には
何等影響を与えず、バーナ４を用いた場合の空焚きによ
る内胴劣化等の影響は生じないため、安心して使用でき
る。而も有水検知サーミスタ１８とトランジスタ２０等
の簡単な通電制御回路のみで実現できるから、本来の構
成に対する付加部分が少なく、コストアップも最小限に
抑えられるのである。

【００１２】形態２ 上記形態１では、有水検知用の感温素子として給湯器１
に有水検知サーミスタ１８を追加した例であるが、有水
検知サーミスタ１８を省略して、水温センサとして通常
用いられるサーミスタを有水検知用の感温素子に兼用す
ることもできる。以下その形態を説明する。尚、給湯器
１の構成は形態１と同じであるため、説明を省略し、図
５におけるコントローラ１０内の通電制御回路から説明
する。図５において、７は水温センサとして用いられる
ＮＴＣサーミスタ（以下「サーミスタ」と略称する）
で、その入力側には、図２で示したトランジスタ２０と
並列に、同様にマイコン１９の出力ポートへベースを接
続した同じＰＮＰ形のトランジスタ２２が接続されてお
り、夫々のトランジスタ２０，２２のエミッタ側に、抵
抗２３，２４（抵抗２３の抵抗値が小、抵抗２４の抵抗
値が大）が夫々直列接続されている。即ち、抵抗値の異
なる抵抗２３，２４を用いることで、トランジスタ２
０，２２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えてサーミスタ７への
通電量を切り換え、サーミスタ７を有水検知用と通常の
水温検知用とに使い分け可能としたものである。

【００１３】よって、この場合の動作を図６のフローチ
ャートを用いて説明すると、器具内の通水により給湯器
１が通常の燃焼制御を開始すると、Ｓ１でトランジスタ
２２をＯＮさせ、抵抗２４を介した通電量をサーミスタ
７へ供給するため、Ａ／Ｄ変換ポートには、給水管３内
の水温に基づく温度検出信号が入力される。よって、Ｓ
２では、サーミスタ７によって入水温が検出されて出湯
制御に用いられる。そして、保温制御が行われる場合、
Ｓ３で保温スイッチ１５のＯＮが確認されると、Ｓ４で
はトランジスタ２２がＯＦＦされる一方、Ｓ５でトラン
ジスタ２０がＯＮされて通電が切り換えられ、今度は抵
抗２３を介した通電量でサーミスタ７に供給されるた
め、サーミスタ７は自己発熱し、Ｓ６で、図４における
Ｓ２からＳ７までの有水検知が実行される。そして有水
検知によってＳ７で水なしと判定されれば、Ｓ８でトラ
ンジスタ２０をＯＦＦしてバーナ４の燃焼を禁止し、Ｓ
９でブザー等の報知を行う。一方、Ｓ７の判別で水あり
と判定されれば、Ｓ１０でトランジスタ２０をＯＦＦ
し、Ｓ１１で断続燃焼等の保温制御をＳ１２のタイムア
ップまで実行する。

【００１４】このように上記形態２においても、サーミ
スタ７の自己発熱を利用して、保温制御前の有水検知を
簡単に実現できる形態１と同じ効果が得られるが、特に
ここでは、給湯器１に設けられる水温センサとしてのサ
ーミスタ７を、通電量の切換によって有水検知用に利用
したため、部品や通電制御回路が兼用でき、よりコスト
の少ない合理的な構成とすることができる。又、サーミ
スタ７は、通常出湯温センサ９においても用いられてい
るため、これを有水検知に兼用することも考えられる
が、出湯温センサは熱交換器５の内胴出口側にあって入
水側より高温の範囲を検知することで、抵抗値が大きい
サーミスタが利用されるため、有水検知用としての使い
分けには適しない場合がある。よって、形態２では、特
に水温の変化幅が小さく簡便なサーミスタで済む入水側
の水温センサを利用することで、精度の良い有水検知と
水温検知とを実行可能としているのである。尚、通電制
御回路も、図２や図５で示す回路構成とすれば、通電制
御や通電量の切換が簡単に行え、好ましい形態となる
が、通電制御手段はこれに限定するものでなく、サーミ
スタへの通電制御や通電量の切換が可能なものであれ
ば、適宜設計変更可能である。

【００１５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、保温制
御の開始時に器具内の水の有無を判断することができる
ため、器具内に水がない場合には報知や保温制御を行わ
ない等の事前の対処が可能となり、水なし状態で加熱さ
れることによる内胴劣化等の損傷の発生や耐久性の低下
等を効果的に防止することができる。特にここでは、熱
交換器から離れた水管に備えられた感温素子の自己発熱
によって有水検知を行う構成であるから、水がない場合
に自己発熱させても熱交換器には何等影響を生じさせず
に有水検知が行え、又、これは感温素子と通電制御手段
とによって簡単に実現できるため、本来の構成に対する
付加部分が少なく、コストアップも抑えられる。請求項
２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、通
電制御手段に、感温素子への通電量を水管の温度センサ
として利用できる通電量に切換可能な切換手段を設けた
ことで、通電量の切換によって感温素子を通常の出湯制
御に用いる入水温センサと兼用できる。よって、部品や
構成の合理化が達成でき、よりコストの低減が実現可能
となる。請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効
果に加えて、感温素子を器具への入水温度を検出する入
水温センサとしたことで、水温の変化幅が小さく簡便な
感温素子を利用して精度の良い有水検知と水温検知とが
実行可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯器の概略図である。

【図２】形態１における有水検知サーミスタへの通電制
御回路である。

【図３】周囲の環境によるサーミスタの温度上昇の相違
を示すグラフである。

【図４】形態１における有水検知制御のフローチャート
である。

【図５】形態２におけるサーミスタへの通電制御回路で
ある。

【図６】形態２における有水検知制御のフローチャート
である。

【符号の説明】

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・給水管、４・・バ
ーナ、７・・入水温センサ、１０・・コントローラ、１
４・・リモコン、１５・・保温スイッチ、１８・・有水
検知サーミスタ、１９・・マイコン、２０，２２・・ト
ランジスタ、２１，２３，２４・・抵抗。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 止水状態でバーナの燃焼を行い、器具内
   の水温を所定温度に維持する保温制御が可能な保温機能
   付給湯器であって、 前記器具内の水管に、所定の通電量により自己発熱し、
   周囲の環境によって発熱状態を相違させる感温素子を備
   えると共に、前記感温素子へ通電させてその発熱状態の
   変化を検知可能な通電制御手段を設ける一方、前記感温
   素子の周囲の環境が水の場合における発熱状態の変化の
   閾値を予め記憶し、前記保温制御における前記バーナの
   燃焼前に、前記通電制御手段により前記感温素子を自己
   発熱させ、検知される発熱状態を前記閾値と比較して、
   前記器具内の水の有無を判断することを特徴とする保温
   機能付給湯器。
2. 【請求項２】 通電制御手段に、感温素子への通電量
   を、前記感温素子を水管の温度検出に利用できる通電量
   に切換可能な切換手段を設けた請求項１に記載の保温機
   能付給湯器。
3. 【請求項３】 感温素子を器具への入水温度を検出する
   入水温センサとした請求項２に記載の保温機能付給湯
   器。