(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯路の熱交換器と風呂追焚き回路の熱交換器が１つの熱交換缶体内に納められ、熱交換缶体の内外で前記給湯路の熱交換器に流れる湯を循環させるための循環回路が設けられた１缶２水路給湯器において、
前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段と、
前記循環回路における湯の循環の有無に応じて、前記給湯路内の湯の沸騰を防止させるための沸騰危険温度を変更する手段とを
備えた１缶２水路給湯器。
【請求項２】
前記循環回路は、熱交換缶体の外部で前記給湯路の給水側部分と出湯側部分をバイパス路で接続することによって構成され、
前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段は、前記給湯路の熱交換器の少なくとも一部を隔てて前記給湯路に設けられた少なくとも２つの温度センサによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の１缶２水路給湯器。
【請求項３】
前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段の検出結果に基づき、給湯使用後の風呂追焚き運転であるか否かを判別し、給湯使用後の風呂追焚きであると判断した場合には、給湯使用後の風呂追焚き運転であると判断されなかった場合よりも高温の沸騰危険温度に変更するようにしたことを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の１缶２水路給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１缶２水路給湯器に関する。特に、風呂追焚き時における給湯路の沸騰防止機能を備えた１缶２水路給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風呂追焚き回路の熱交換器と給湯路の熱交換器とを１つの熱交換缶体内に納めることにより、１つの熱交換缶体によって前記２系統の熱交換加熱を兼用して行なうことができるようにした１缶２水路給湯器においては、風呂追焚き運転時には、給湯路の熱交換器内に滞留している水が直ちに沸騰する恐れがある。
【０００３】
そのため、従来においては、熱交換缶体の外部において給湯路の給水側配管と出湯側配管とをバイパス管で接続して循環回路を形成し、風呂追焚き単独運転時には、給湯路の熱交換器で加熱された湯をバイパス管との間の循環回路で自然循環させることにより給湯路内の湯が沸騰しにくくしている。
【０００４】
さらに、給湯路の熱交換器内の湯の温度を熱交換器の入口付近（入水側）に設けた沸騰防止用センサで検知し、風呂追焚き運転中に、沸騰防止用センサが一定の沸騰危険温度以上を検出した場合には、熱交換缶体における燃焼運転を一旦停止させるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱交換器の入口付近に設けた沸騰防止用温度センサで給湯路内の湯の温度を検出する場合、追焚き運転中に給湯された後のように循環回路内の湯の温度がまだ充分に高くて循環回路内に循環が生じていない場合には、熱交換器の入口近傍付近で湯温が最も高くなり、沸騰防止用温度センサにより給湯路内の最高温度を精度よく検出することができる。
【０００６】
これに対し、追焚き運転期間中に給湯が行なわれなかったような場合には、循環回路内に循環が生じているため、循環回路内の最も高い位置で湯温が最も高くなる。この最も湯温の高い位置は沸騰防止用温度センサが設けられている位置よりも入水側へシフトした位置にあるので、このような状況では沸騰防止用温度センサは循環回路内の最高湯温を検出することができない。
【０００７】
このような事情から循環回路に循環が生じている場合には循環回路内の最高湯温を精度よく検出することができないので、沸騰防止用温度センサが検出したときに沸騰の恐れがあると判断する沸騰危険温度をあまり高く設定することができない。このため従来にあっては、沸騰危険温度は、例えば７５℃といった低い値に設定されている。具体的には、沸騰防止用センサが、７５℃以上を検出するとバーナの燃焼運転を停止し、沸騰防止用センサの検知温度が７０℃以下に下がると再び燃焼運転を開始するようにしている。
【０００８】
しかしながら、従来のような沸騰防止方法であると、浴槽内の２０℃の水を設定温度４２℃まで追焚きする場合、風呂追焚きの運転期間中の最初から最後まで風呂追焚き単独運転した場合（給湯が使用されなかった場合）には、例えば８９６０ｋｃａｌ／時の平均風呂出力が得られるのに対し、風呂追焚きの運転期間中に給湯回路から給湯が行なわれると、平均風呂出力は例えば６０００ｋｃａｌ／時まで低下し、追焚き運転時間が長くなっていた。
【０００９】
本発明は上記従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、風呂追焚き回路の熱交換器と給湯路の熱交換器とを１つの熱交換缶体内に納めた１缶２水路給湯器において、風呂追焚き運転時に給湯側の状態を検出することにより、沸騰の危険性の判断レベルを適正化することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段とその作用】
請求項１に記載の１缶２水路給湯器は、給湯路の熱交換器と風呂追焚き回路の熱交換器が１つの熱交換缶体内に納められ、熱交換缶体の内外で前記給湯路の熱交換器に流れる湯を循環させるための循環回路が設けられた１缶２水路給湯器において、前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段と、前記循環回路における湯の循環の有無に応じて、前記給湯路内の湯の沸騰を防止させるための沸騰危険温度を変更する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の１缶２水路給湯器にあっては、風呂追焚きの運転期間中において、循環回路に循環が生じている場合には、循環回路内の最高湯温の検出精度は低い。一方、循環回路内に循環が生じていない場合には、循環回路内の最高温度を正確に検出できるようになる。従って、循環回路内における循環の有無（すなわち、循環回路内の最高温度を検出する精度）に応じて沸騰危険温度の値を変更することにより、沸騰の危険性の判断レベルを適正化することができる。
【００１２】
請求項２に記載の１缶２水路給湯器は、請求項１に記載した１缶２水路給湯器における前記循環回路が、熱交換缶体の外部で前記給湯路の給水側部分と出湯側部分をバイパス路で接続することによって構成され、前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段は、前記給湯路の熱交換器の少なくとも一部を隔てて前記給湯路に設けられた少なくとも２つの温度センサによって構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の１缶２水路給湯器にあっては、風呂追焚き運転時において、給湯路から出湯された後の循環が生じていない場合と、循環回路に循環が生じている場合とでは、循環回路における湯温の温度分布が異なるので、この２つの温度センサの検出値から、出湯後であるか否かを判別することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の１缶２水路給湯器にあっては、給湯路に流れる水の一部を熱交換器を通過させることなくバイパスさせるためのバイパス路を利用して循環回路を形成することができる。また、給湯路の熱交換器内の湯の流れる向きを検出する手段も、給湯器に既存の温度センサを用いて構成することができる。従って、給湯器の構成を簡単にすることができるとともにコストも安価にできる。
【００１５】
請求項３に記載の１缶２水路給湯器は、請求項１又は２に記載した１缶２水路給湯器において、前記循環回路内で湯が循環しているか否かを検出する手段の検出結果に基づき、給湯使用後の風呂追焚き運転であるか否かを判別し、給湯使用後の風呂追焚きであると判断した場合には、給湯使用後の風呂追焚き運転であると判断されなかった場合よりも高温の沸騰危険温度に変更するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の１缶２水路給湯器にあっては、給湯使用後の追焚き運転であると判断した場合には、高温の沸騰危険温度に変更するので、風呂追焚き運転中に給湯した場合には、バーナの燃焼停止頻度を少なくできる。よって、風呂追焚き運転中に給湯している場合と給湯していない場合とで風呂出力の変化を小さくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態による１缶２水路給湯器を示す全体構成図である。また、図２及び図３は該１缶２水路給湯器の実際の構造を示す正面図及び断面図である。銅板等によって角筒状に形成された熱交換缶体１は、その上部にバーナ２を備え、またバーナ２に燃焼用空気を供給する送風機９を備えている。熱交換缶体１内の下部には、給湯路１１の一部を構成する熱交換器１５と風呂追い焚き回路２６の一部を構成する熱交換器３０とが配設されている。
【００１８】
上記バーナ２は石油バーナであって、そこにはリターン式ノズル等の石油噴霧ノズル３、石油噴霧ノズル３に対して石油を供給する石油供給管４、石油噴霧ノズル３から石油を回収する石油戻り管８、石油供給管４に設けられる電磁ポンプ等からなる石油供給ポンプ５、電磁弁６、石油温度センサ７等が設けられている。
【００１９】
前記送風機９には回転数センサ１０等が設けられている。前記バーナ２による石油噴霧量は原則としてＦＦ制御されると共にＦＢ制御される。また前記送風機９による送風量は原則としてＦＦ制御で行われる。熱交換缶体１の隣には、熱交換缶体１内の燃焼ガスを排出するための排気塔２２が設けられている。
【００２０】
前記給湯路１１は、上水道と直結する入水管１２と、熱交換器１５と、出湯管１７とを有し、前記入水管１２からはバイパス管１９が分岐し、該バイパス管１９と前記出湯管１７とが合流している。また、入水管１２のバイパス管１９よりも下流側の部分、熱交換器１５、出湯管１７のバイパス管１９よりも上流側の部分およびバイパス管１９によって循環回路２１が構成されている。給湯路１１には、その入水管１２に入水温度センサ１３や入水流量センサ１４が設けられている。
【００２１】
また、前記入水管の１２の熱交換器入口部分（正確には、入口よりも少し熱交換器内に入った箇所）には沸騰防止用温度センサ１６が設けられている。また、バイパス路よりも上流側において、出湯管１７には缶体温度センサ１８が設けられている。バイパス管１９には流量比例調節弁２０が設けられている。また、バイパス管１９より下流側において、出湯管１７には過流出防止器２３と出湯温度センサ２４とが設けられている。なお、出湯管１７は台所や洗面所等に温水を供給するための配管であって、その管端にはカラン等が接続される。
【００２２】
風呂追い焚き回路２６は、浴槽（図示せず）から浴槽水を熱交換缶体１に導く戻り管２７と、熱交換器３０と、熱交換器３０により加熱された浴槽水を浴槽へ導く往き管３１とから構成されている。また、３２は循環ポンプである。戻り管２７には風呂温度センサ２８や水流スイッチ２９等が設けられている。
【００２３】
実際の構造では、図２及び図３に示すように給湯路１１の熱交換器１５と風呂追焚き回路２６の熱交換器３０とは一体として熱交換缶体１内の下部に設けられている。給湯路１１の入水管１２は箱体２５の上方から熱交換缶体１の上部外周面へ導かれており、風呂追焚き回路２６の戻り管２７は箱体２５の背面から熱交換缶体１の上部外周面へ導かれており、入水管１２と戻り管２７は共に熱交換缶体１の外周面に巻回している。このように、入水管１２と戻り管２７を熱交換缶体１の外周面に巻回することにより、熱交換缶体１の過熱している。
【００２４】
熱交換缶体１の外周面に巻かれた入水管１２と戻り管２７は、熱交換器１５、３０のそれぞれの上端部に接続されている。また、熱交換器１５の下端部に接続された出湯管１７は上方へ向けて配管され、箱体２５の上面へ引き出されている。熱交換器３０の下端部に接続された往き管３１は、箱体２５の背面から引き出されている。また、箱体内の上部においては、入水管と出湯管をバイパス管によって連通させている。
【００２５】
１缶２水路給湯器全体の制御は、マイコンを内蔵したコントローラ３３により行われる。いま、給湯運転のメインスイッチがオンしている状態で、例えば出湯管１７の管端のカラン等が開かれ、入水管１２の入水流量センサ１４が最低作動流量以上を検出すると、給湯運転が開始され、バーナ２による燃焼が開始される。コントローラ３３は、リモコンで設定された給湯設定温度と、入水温度センサ１３で検出された入水温度と、入水流量センサ１４で検出された入水流量等の情報を入力して、必要燃焼熱量である出湯号数を演算し、該出湯号数でバーナ２の燃焼をＦＦ制御する。前記出湯号数とは、１リットルの水を一分間に２５℃上昇させるのに必要な熱量である。そして、実際の給湯温度と設定給湯温度とを比較して、その差が小さくなるようにバーナ２の燃焼をＦＢ制御する。
【００２６】
また、リモコンから風呂追い焚き運転が入力されると、コントローラ３３によって、循環ポンプ３２が駆動開始され、水流スイッチ２９が水流を検出すると、バーナ２の燃焼運転が開始され、浴槽水の温度が風呂設定温度になるまで燃焼が行われる。
【００２７】
このようにして風呂追焚き運転が開始されると、バーナ２の燃焼によって風呂追焚き回路２６の熱交換器３０だけでなく、給湯路１１の熱交換器１５も同時に加熱される。このとき給湯路１１のカラン等が閉じられていて、熱交換器１５内の湯が移動できないと、熱交換器１５内の湯は短時間のうちに沸騰してしまう。しかし、この実施形態では、入水管１２と出湯管１７をバイパス管１９でつないで循環回路２１を形成しているから、熱交換器１５が加熱されると、加熱された湯は熱交換器１５内を下方から上方へ向けて移動し、図１及び図２に実線の矢印で示したような方向で循環回路２１内を循環する。この結果、熱交換器１５内の湯だけが加熱されるのでなく、循環回路２１内全体の湯が熱交換器１５で加熱され、さらに循環回路２１内を循環する途中で放熱するため、風呂追焚き単独運転の場合にも給湯路１１内の湯が沸騰しにくくなっている。
【００２８】
また、この１缶２水路給湯器においては、沸騰防止用温度センサ１６により、風呂追焚き運転時における給湯路１１内の湯の沸騰の恐れを未然に検知し、沸騰の恐れがある場合には、バーナ２の燃焼運転を一時停止し、給湯路１１内の湯温が下がると燃焼運転を再開している。しかも、沸騰防止用温度センサ１６と缶体温度センサ１８によって、出湯管１７から出湯した後であるか否かを判断し、給湯路１１側の状態を検出することにより、沸騰の恐れを判断する判断基準（沸騰危険温度）を変更して風呂出力を安定させるようにしている。
【００２９】
まず、追焚き運転中において給湯路側で出湯された後であるか否かを判断する原理を説明する。カラン等が開かれて出湯管１７から出湯している場合には、入水管１２から熱交換器１５に流入した水が加熱され、加熱された湯が出湯管１７へ送り出され、給湯路１１には、図１に破線で示す向きに湯が流れる。図１に示すように沸騰防止用温度センサ１６は入水管１２側に設けられており、缶体温度センサ１８は出湯管１７側に設けられているので、このような給湯時には、出湯管１７に設けられている缶体温度センサ１８の検知温度Ｔｈは、入水管１２に設けられている沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂよりも大きくなる（Ｔｂ＜Ｔｈ）。
【００３０】
給湯が停止した後では、熱交換器１５内の湯温がまだ高温に保たれているから、循環回路２１内には直ちに循環は起きず、そのため循環回路内には上記のような温度勾配がそのまま保たれ、沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂは、缶体温度センサ１８の検知温度Ｔｈ以下に保持される（Ｔｂ≦Ｔｈ）。
【００３１】
一方、この１缶２水路給湯器では、熱交換器１５の上端に入水管１２を接続し、熱交換器１５の下端に出湯管１７を接続しているから、循環回路２１内の湯温が低くなると循環回路２１内に循環が生じる。循環回路２１内を湯が循環している場合には、熱交換器１５で加熱された湯は入水管１２へ流出し、循環回路２１で放熱した湯が熱交換器１５へ流入する。この結果、熱交換器１５の付近では図１及び図２に実線の矢印で示すように出湯管１７→熱交換器１５→入水管１２の方向に湯が自然循環し、出湯時とは逆向きの流れ（逆循環）となる。図２に示すように沸騰防止用温度センサ１６は入水管１２側に設けられており、缶体温度センサ１８は出湯管１７側に設けられているので、このような方向に湯が循環している場合には、出湯管１７に設けられている缶体温度センサ１８の検知温度Ｔｈは、入水管１２に設けられている沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂよりも小さくなる（Ｔｂ＞Ｔｈ）。
【００３２】
かかる原理により、風呂追焚き運転時に、缶体温度センサ１８の検知温度Ｔｈと沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂをサンプリングして両検知温度Ｔｈ、Ｔｂを比較し、Ｔｂ≦Ｔｈであれば給湯後であり、Ｔｂ＞Ｔｈであれば循環中であると判断することができる。
【００３３】
こうして風呂追焚き運転中において、Ｔｂ＞Ｔｈにより循環中であると判断すると、コントローラ３３は沸騰危険温度を低温側の基準に設定する。例えば、沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂが７５℃以上になるとバーナ２の燃焼を停止し、沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂが７０℃以下になるとバーナ２の燃焼を再開する。
【００３４】
また、風呂追焚き運転中において、Ｔｂ≦Ｔｈにより出湯中であると判断すると、コントローラ３３は沸騰危険温度を高温側の基準に設定する。例えば、沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂが９５℃以上になるとバーナ２の燃焼を停止し、沸騰防止用温度センサ１６の検知温度Ｔｂが９０℃以下になるとバーナ２の燃焼を再開する。
【００３５】
従来にあっては、追焚き運転中においては、出湯管１７からの出湯後も、出湯後でない場合（循環中）も、同じ基準によってバーナ２の燃焼停止と再開を行なっていたので、追焚き運転中に一度も給湯されなかった場合に比べ、追焚き運転中に給湯があった場合には風呂出力が低下していた。すなわち、従来は、沸騰危険温度として一律にレベルの低い値（約７５℃）を用いており、追焚き運転中に給湯が行なわれた場合には、沸騰防止用温度センサ１６は循環回路２１内の最高温度を精度よく検出するので、小さな値の沸騰危険温度を用いていると、頻繁に燃焼停止が起こり、平均風呂出力が低下する結果となっていた。
【００３６】
出湯後の循環が生じていない場合には、循環が生じている場合と比較して、循環回路内の最高湯温の検出精度は高い。従って、出湯後の循環が生じていない場合には、沸騰危険温度を高くし（例えば、約９５℃）、循環が生じている場合には沸騰危険温度を低くする（例えば、約７５℃）ことにより、バーナの燃焼停止する頻度を同程度にすることができ、追焚き運転中における給湯の有無にかかわりなく風呂出力を安定させることができる。
【００３７】
しかし、従来は、循環回路で湯が循環しているか否かを検出する方法がなかったので、給湯後でも沸騰危険温度としては低い値を用いざるを得なかったのである。本発明の１缶２水路給湯器では、沸騰防止用温度センサ１６と缶体温度センサ１８の検出温度から循環の有無を判断できるようになったので、循環の有無に応じて適当な沸騰危険温度の値に切り換えることができるようになり、風呂出力を安定させることができるようになった。実際、上記のような沸騰危険温度の値を用いた場合には、出湯時においても非出湯時においても、浴槽水を２０℃から４２℃まで加熱するのに必要な、ほぼ８９６０ｋｃａｌ／時の風呂出力に安定させることができた。
【００３８】
なお、上記実施形態では、循環の有無を判別する手段として２つの温度センサ（沸騰防止用温度センサ１６、缶体温度センサ１８）を用いたが、バイパス管１９に水流スイッチ等を設けることにより、循環回路２１における循環の有無を判別することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の１缶２水路給湯器によれば、風呂追焚きの運転期間中において、循環回路に循環が生じている場合には、循環回路内の最高湯温の検出精度は低い。一方、循環回路内に循環が生じていない場合には、循環回路内の最高温度を正確に検出できるようになる。従って、循環回路内における循環の有無（すなわち、循環回路内の最高温度を検出する精度）に応じて沸騰危険温度の値を変更することにより、沸騰の危険性の判断レベルを適正化することができる。そして、給湯路から出湯されているか否かに応じて沸騰危険温度を変更することができるので、風呂追焚き時に給湯路から出湯されているか否かにかかわりなく、安定した風呂出力を得ることが可能になる。
【００４０】
請求項２に記載の１缶２水路給湯器によれば、風呂追焚き運転時において、給湯路から出湯された後の循環が生じていない場合と、循環回路に循環が生じている場合とでは、循環回路における湯温の温度勾配が異なるので、この２つの温度センサの検出値から、出湯後であるか否かを判別することができる。
【００４１】
また、請求項２に記載の１缶２水路給湯器によれば、給湯路に流れる水の一部を熱交換器を通過させることなくバイパスさせるためのバイパス路を利用して循環回路を形成することができる。また、給湯路の熱交換器内の湯の流れる向きを検出する手段も、給湯器に既存の温度センサを用いて構成することができる。従って、給湯器の構成を簡単にすることができるとともにコストも安価にできる。
【００４２】
請求項３に記載の１缶２水路給湯器によれば、給湯使用後の追焚き運転であると判断した場合には、高温の沸騰危険温度に変更するので、風呂追焚き運転中に給湯した場合には、バーナの燃焼停止頻度を少なくできる。よって、風呂追焚き運転中に給湯している場合と給湯していない場合とで風呂出力の変化を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による１缶２水路給湯器の概略構成図である。
【図２】同上の１缶２水路給湯器の具体的な構造を示す正面図である。
【図３】図２の１缶２水路給湯器の断面図である。
【符号の説明】
１  熱交換缶体
２  バーナ
９  送風機
１１  給湯路
１２  入水管
１５  給湯路の熱交換器
１６  沸騰防止用温度センサ
１７  出湯管
１８  缶体温度センサ
１９  バイパス管
２１  循環回路
２６  風呂追焚き回路
２７  戻り管
３０  風呂追焚き回路の熱交換器
３１  往き管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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