(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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２９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Ｔｈ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（１）により演算する。
0003610566.tif 000002
【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。
0003610566.tif 000003
【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Ｓ２）。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Ｓ１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
【図１】
0003610566.tif 000004
【図２】
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【図３】
0003610566.tif 000006
【図４】
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【図５】
0003610566.tif 000008