(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の供給量を制御することによって希望する温度の温水が得られる給湯器において、
給湯器内の水温が凍結予防温度以下に低下したとき、制御できる最低の燃料供給量で、予め定める短時間燃料を燃焼する制御手段と、
前記凍結予防温度未満であって凍結温度以上の予め定める温度に給湯器内の水温が低下したとき、給湯器内の水管の周囲に設けられた電気ヒータに通電し、前記凍結予防温度以上に水温が上昇したとき、前記電気ヒータの通電を遮断する制御手段とを設けたことを特徴とする凍結防止機能付給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凍結によって給湯器内の熱交換器を含む水管が破損するのを防止する機能を有する給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器は、燃料の燃焼による熱を熱交換器によって水に与えて温水を得、これを供給するものである。したがって熱交換器は、燃焼ガスと水とが迅速にかつ充分に熱交換が行われるものでなければならない。また燃焼用空気が充分に供給されなければならない。このため、給湯器が使用されないとき、熱交換器は外気に曝される。特に冬期外気温が氷点下になると、熱交換器を介して、熱交換器内の水が凍結し、凍結による膨張によって熱交換器が破損する。これを防ぐため、従来から冬期で最低温度が氷点下になるときは、給湯器内の水抜きを使用者が行っている。水抜き操作を忘れたり、急激な寒波の来襲があったりすると給湯器が破損するという問題があった。
【０００３】
最近の給湯器では、給湯器内の水管の周囲に電気ヒータを設け、給湯器内の水温が凍結予防温度、たとえば２℃になると、前記電気ヒータに通電して給湯器内の水を凍結温度（０℃）以上に保持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この方法は、電気ヒータによって水管を介して水管内の水を加温し、この加温された水を対流によって熱交換器に移動させ、熱交換器を凍結予防温度以上に保つものであり、エネルギ的にも損失が大きく、また電気エネルギが高価であるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、従来からある給湯器に新たな部材を付加せずに、効率の良い凍結防止機能を付加した給湯器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料の供給量を制御することによって希望する温度の温水が得られる給湯器において、
給湯器内の水温が凍結予防温度以下に低下したとき、制御できる最低の燃料供給量で、予め定める短時間燃料を燃焼する制御手段と、
前記凍結予防温度未満であって凍結温度以上の予め定める温度に給湯器内の水温が低下したとき、給湯器内の水管の周囲に設けられた電気ヒータに通電し、前記凍結予防温度以上に水温が上昇したとき、前記電気ヒータの通電を遮断する制御手段とを設けたことを特徴とする凍結防止機能付給湯器である。
本発明に従えば、給湯器内の水温が凍結予防温度、たとえば３℃になれば、まず制御できる最低の燃料供給量で、予め定める短時間、たとえば１分間燃料を燃焼し、これによって給湯器内、特に熱交換器内の水温は、たとえば１０℃上昇される。元コックが閉められているなどによる異常なときは、凍結予防温度と凍結温度（０℃）との中間温度、たとえば２℃で電気ヒータが作動し、凍結が予防される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態によって、より具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の凍結防止機能付給湯器１の原理を説明する系統図である。燃料、たとえば都市ガスは元コック２を経て、３分岐し各ガス開閉弁３〜５に連なる。第１バーナ７は、ガス開閉弁３に比例弁６を介して連なり、第２バーナ８は、ガス開閉弁４に、第３，第４バーナ９，１０はガス開閉弁５にそれぞれ連なっている。第１バーナ７は、ガス比例弁６によってガス流量を５０〜１００％に調節され、全負荷の１２．５％〜２５％で燃焼し、第２〜第４バーナ８〜１０は各２５％の負荷で燃焼し、これらを組合わすことによって、全負荷の１２．５％〜１００％で燃焼可能である。各バーナ７〜１０からの燃焼ガスは、熱交換器１１で水に熱を与え、図示しない排気筒から排出される。
【０００８】
本実施例の給湯器１はバイパスミキシング方式であるので、水は水流検出器２１、第１水温検出器２２を経てバイパス管２３と加熱管２４とに分岐し、加熱管２４は熱交換器１１と給湯器１内の水温を検出する第２水温検出器２５とを経て混合器２８に連なる。バイパス管２３は、開閉弁２６と比例弁２７とを経て混合器２８に連なる。混合管２８からの水（温水）は、第３水温検出器２９を経て必要箇所に供給される。バイパス管２３に流れる水量は、比例弁２７によって、たとえば加熱管２４に流れる水量と同量からその２倍の範囲に調節される。また熱交換器１１内の水温が凍結温度以下になるのを防ぐために、熱交換器１１の近くの水管に電気ヒータ３０が設けられている。
【０００９】
ガス開閉弁３〜５およびガス比例弁６と、バイパス管２３に設けられている開閉弁２６および比例弁２７は、図示されないマイクロコンピュータなどによる制御器３１によって制御され、第１水温検出器２２によって検出される給湯器１入口の水温にかかわらず第３水温検出器２９によって検出される出口水温を設定温度にする。この他に制御器３１は、第２水温検出器２５によって検出される熱交換器１１出口の水温を規定温度、たとえば８０℃以下に制御する。これは熱交換器１１が異常に高温になることを防ぎ、熱交換器１１の耐久性を増すためである。さらに第２水温検出器２５の温度が凍結予防温度、たとえば２℃以下になれば、電気ヒータ３０に通電して熱交換器１１が破損するのを防止する。以上の制御は、従来の給湯器の制御であるが、本発明の給湯器１は、これらの制御に加えて、後述するガスによる凍結防止機能を有する。
【００１０】
図２は、給湯器１の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。また図３は、水流がある場合の制御器３１の動作を示すフローチャートである。図１〜図３を用いて、水流がある場合の給湯器１の動作を説明する。
【００１１】
図示されない湯温の設定温度入力手段によって希望する出湯温度が入力される。制御器３１は、この設定温度と第１水温検出器２１の検出温度とによって、予めガス開閉弁３〜５の開閉、バイパス管２３の開閉弁２６の開閉および比例弁２７の開度を決める。ただしガス開閉弁３〜５は閉じ、ガス比例弁６は最低の開度とし、ステップａ１でスタートする。給湯栓が開かれ、水流検出器２１が作動してステップａ２からステップａ３に進む。ステップａ３では、図示しないたとえばスパークによる点火手段が作動し、ステップａ４でガス開閉弁３が開き、最低のガス量、たとえば全負荷の１２．５％の負荷でガスが供給され、第１バーナ７が点火する。ステップａ５で第１バーナ７が点火したことが、図示しないたとえばフレームロッドによって確認されれば、ステップａ７に進み、前記で決められたようにガス開閉弁４，５とバイパス開閉弁２６とを開閉する。また第３水温検出器２９で検出された温度が、前記設定温度になるように、また第２水温検出器２５で検出される温度が８０℃を超えないようにガス比例弁６およびバイパス比例弁２７が作動する。設定温度がたとえば６０〜８０℃と高いときは、バイパス開閉弁２６は閉められる。ステップａ７は、水流検出器２１が作動している間継続され、水流が検出されなくなればステップａ８からステップａ９へと進み、ガス開閉弁４，５が閉じ、ガス比例弁６は最小の開度になる。次にステップａ１０でガス開閉弁３が閉じ、ステップａ１１で一連の動作が終了する。
【００１２】
ステップａ５で点火が確認されない場合は、ステップａ６で点火操作が始まってから１分が経過したかどうかが判断され、１分が経過していないときはステップａ３に戻り、点火操作が継続される。点火操作が始まってから１分経過しても点火されないときは、元コック２が止まっているなどガスが供給されない場合であり、ステップａ１０でガス開閉弁３を閉じる。
【００１３】
図４は、流水がない場合の制御器３１の動作を示すフローチャートである。ガス開閉弁３〜５は閉止し、ガス比例弁６は、最低の開度になってスタートする。ステップｂ２で第２水温検出器２５の温度が凍結予防温度、たとえば３℃以下になったかどうかが判断され、これが３℃以下になれば、ステップｂ３に進む。ステップｂ３〜ステップｂ６は、前記のステップａ３〜ステップａ６と同じである。
【００１４】
ステップｂ５で第１バーナ７の点火が確認されれば、ステップｂ７に進み、最少負荷すなわち最大負荷の，１２．５％で第１バーナ７が１分間燃焼する。これによって給湯器１内の温度が上昇し、第２水温検出器２５によて検出される温度は、たとえば１０℃上昇する。次にステップｂ８に進みガス開閉弁３を閉じ、ステップｂ９で一連の動作が終了する。
【００１５】
図５は、ガス元コック２が閉じられており、第１バーナ７が点火することなく、図４に示すフローチャートが終了した場合、電気ヒータ３０を作動させるフローチャートである。ステップｃ１でスタートし、ステップｃ２で第２水温検出器２５で検出される温度が、前記凍結予防温度（３℃）と凍結温度（０℃）の中間温度、たとえば２℃以下になったかどうかが判断され、これが２℃以下になれば、ステップｃ３に進み、電熱ヒータ３０に通電される。これによって第２温度検出器２５で検出される温度は徐々に上昇する。ステップｃ４で第２温度検出器２５で検出される温度が５℃以上になったかどうかが判断され、これが５℃以上になれば、ステップｃ５で電気ヒータ３０の通電が停止される。
【００１６】
本発明の給湯器１は、図３および図５の機能を有する従来の給湯器に図４で示す凍結防止機能を付加したもので、このために検出器、開閉弁、比例弁、電気ヒータなどで新たに付加した部材は何もなく、ただ制御器３１の制御動作を変更しただけである。これによって高価で熱効率の悪い熱源としての電気の使用を極力抑制した凍結防止機能付給湯器を得ることができる。またガス開閉弁の数、ガス比例弁の制御範囲は、給湯器１の能力、温水温度の制御精度によって増減されるが、本発明の燃料による凍結防止機能の付加によって増加されるものではない。
【００１７】
図６は、本発明の他の実施の形態の凍結機能付給湯器４１の原理を説明する系統図である。本給湯器４１は、全水量方式である点で先の実施の形態と異なる。したがってバイパス管２３やバイパス管２３に設けられる開閉弁２６、比例弁２７、混合器２８はなく、第２水温検出器２５と第３水温検出器２９とは、１つの出口水温検出器４２で代用される。その他の構成は、先の実施の形態と同じであり、同一の部材には同一の参照符を付す。
【００１８】
本実施の形態においても制御器３１によって出口水温検出器４２で給湯器４１内の水温が検出され、これが凍結予防温度以下になれば、最低の燃焼負荷で燃料が燃焼される。燃料が供給されず、さらに給湯器４１内の水温が低下すれば、電気ヒータ３０が通電される。
【００１９】
全水量方式の給湯器は、水関連の部材が少なくてよいが、給湯栓が開いてから希望する温度の温水が供給されるまでの時間が、バイパスミキシング方式よりも長くなる欠点がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、給湯器内の水温が凍結予防温度になれば、まず燃料を短時間燃焼し、その水温を上昇する。燃料が供給されていない異常な状態のときは、前記凍結予防温度と凍結温度との中間温度で、水管を加熱する電気ヒータに通電し、水管内の水を加熱する。これによって高価で熱効率の悪い電力の使用を極力抑えて、新たに特別な部材を負荷することなく給湯器の凍結を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の凍結防止機能付給湯器１の系統図である。
【図２】給湯器１の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】水流がある場合の制御器３１の動作を示すフローチャートである。
【図４】水流がない場合の制御器３１の動作を示すフローチャートである。
【図５】水流がなく、かつ燃料の供給がない場合の制御器３１の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態の凍結防止機能付給湯器４１の系統図である。
【符号の説明】
１  凍結防止機能付給湯器（バイパスミキシング方式）
２  元コック
３〜５  ガス開閉弁
６  ガス比例弁
７〜１０  バーナ
１１  熱交換器
２１  水流検出器
２３  バイパス管
２４  加熱管
３０  電気ヒータ
４１  凍結防止機能付給湯器（全水量方式）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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