(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備え、給湯を行っていない場合においても、前記バーナを燃焼させることで、前記熱交換器を含む閉管路内にある水の保温運転を行うことができるようにした給湯器であって、保温運転の開始以後に、前記閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を保温運転の開始前における容積よりも大きくなるよう変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって保温運転中に生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けたことを特徴とする給湯器。
【請求項２】
入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備えた給湯器であって、給湯カランの閉止による給湯の停止後に、前記熱交換器を含む閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を給湯停止時の容積よりも大きくなるように変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって給湯停止直後から生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けた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、入水管路、給湯管路、熱交換器、バーナ等を少なくとも備えた給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にバーナを備えた瞬間加熱式の給湯器においては、給湯カランが開けられて給湯が開始されると、バーナが燃焼され、熱交換器内で加熱された温水が給湯カランを通って外部に給湯されるようになされている。そして、給湯カランが閉止されることで給湯が終了すると、前記バーナの燃焼も停止されるようになされている。
そして最近においては、給湯待機中、即ち給湯していない場合であっても、閉管路内の水を予め適当に加温しておくことで給湯性能を向上させる機能、即ち保温運転機能を備えた瞬間加熱式の給湯器が提供されている。これは給湯器の保温運転機能によってコールドスタートの場合及び再給湯待機中に燃焼を行って熱交換器やその周囲の水温を適当に上げておき、コールドスタートにおける給湯立ち上がり時や再給湯時の初期において冷水が出るのを抑制すると共に、速やかに設定給湯温度が得られるようにするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の給湯器において、給湯カランを閉止して給湯を終了した際にバーナや熱交換器の残留熱による後沸きが生じ、これによって熱交換器を含む閉管路内での圧力が上昇するという問題があった。また給湯待機中に行われる保温運転によって、熱交換器を含む閉管路内での圧力が上昇するという問題があった。
閉管路内の圧力が大きく生じる場合には、それに伴って器具に悪影響を及ぼすことも生じ得る。また圧力上昇が大きい場合には、管路の一部に設けられた過圧逃がし弁から水が吹き出したりして周囲を濡らす等の好ましくないことも生じ得る。
【０００４】
そこで、本発明は上記従来装置における問題点を解消し、給湯を停止した際に生じる後沸きによって管路内の圧力が上昇するのを緩和することができる給湯器の提供を課題とする。また保温運転中において管路内の圧力が上昇するのを緩和することができる給湯器の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の給湯器は、入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備え、給湯を行っていない場合においても、前記バーナを燃焼させることで、前記熱交換器を含む閉管路内にある水の保温運転を行うことができるようにした給湯器であって、保温運転の開始以後に、前記閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を保温運転の開始前における容積よりも大きくなるよう変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって保温運転中に生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けたことを第１の特徴としている。
また本発明の給湯器は、入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備えた給湯器であって、給湯カランの閉止による給湯の停止後に、前記熱交換器を含む閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を給湯停止時の容積よりも大きくなるように変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって給湯停止直後から生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けたことを第２の特徴としている。
【０００６】
上記第１の特徴において、保温運転が開始されると、熱交換器を含む閉管路内に滞留する水が加熱され、それに伴って該閉管路内の圧力が上昇する。保温運転の開始以後に制御部によって流量調節器が制御され、該流量調節器の水収容可能容積が保温運転開始前よりも大きくされることで、閉管路内の水が前記流量調節器内に新たに生じた増加空間にも入り、その結果、閉管路内の圧力が緩和される。流量調節器の水収容可能容積の増加は僅かであっても、圧力緩和の効果は大きい。
熱交換器を含む閉管路の一部に配置されている流量調節器としては、通常においては、給湯流量が過剰になって設定の給湯温度が得られなくなるのを防止するために設けられる過流出防止流量調節弁がある。また過流出防止流量調節弁の他に、入水管路から給湯管路へと熱交換器をバイパスするバイパス管路に設けられるバイパス流量調節弁がある。これら過流出防止流量調節弁やバイパス流量調節弁等の何れかの流量調節器を用いて、閉管路内の総容積を必要時に増大せしめ、これによって閉管路における保温運転や給湯停止に起因する圧力上昇を緩和するのである。
前記給湯器における熱交換器を含む閉管路は、通常、入水管路に設けられる逆流防止弁から給湯カランに至る間の管路が給湯停止中（保温運転中を含む）において閉管路となる。
上記第２の特徴において、給湯カランの閉止により給湯が停止されると、バーナの燃焼も停止されるが、残留する予熱によって、熱交換器を含む閉管路内の水が加熱され、該閉管路内の圧力が上昇する。給湯カランの閉止による給湯の停止後に、制御部によって流量調節器が制御され、該流量調節器の水収容可能容積が給湯停止時よりも増大されることで、閉管路内の水が前記流量調節器に新たに生じた増加空間にも入り、その結果、閉管路内の圧力が緩和される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す給湯器の全体構成図、図２は過流出防止流量調節弁の要部の断面構成図、図３は制御部による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御例を示すフローチャート、図４は制御部による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の他の制御例を示すフローチャート、図５は制御部による給湯終了時前後における閉管路の圧力上昇緩和の制御例を示すフローチャートである。
【０００８】
まず、本発明の給湯器の機械的乃至機構的な実施の形態を図１を参照しながら説明する。
この給湯器は、入水管路１と、出湯管路２と、給湯管路３と、熱交換器５とバーナ機構６とファン７等からなる缶体４と、入水管路１から缶体４を経由することなく直接的に給湯管路３へ至るバイパス管路８と、該バイパス管路８に配されたバイパス流量調節弁９と、上記入水管路１に設けられた入水温度センサ１０及び水量センサ１１と、上記出湯管路２に設けられた過流出防止流量調節弁１２と、上記給湯管路３に設けられた給湯温度センサ１３と、上記熱交換器５を構成する熱交換パイプの両側部のベンド部等、熱交換器５近傍に設けられて該熱交換器５内の水温及びその付近の水温（以下熱交換器内の水温とする）を検出するための温度センサ１４とから基本構成されている。
制御部１５は保温運転の運転制御を行う他、前記過流出防止流量調節弁１２の制御を行う。また給湯器として必要な装置各部の制御を行うようになっている。
１６は炎検知器であって、バーナ機構６を構成する燃焼管の一部に近接され、燃焼管からのバーナ炎の有無を検知するものである。
前記入水管路１の途中に入水の逆流を防止する逆流防止弁１７が設けられており、給湯管路３の途中には過圧逃がし弁１８が設けられている。該過圧逃がし弁１８は管路内の圧力が一定以上に上昇したときに開状態となり、圧力の緩和を行う。但し開状態となった際には、内部の水が吹き出たりする問題がある。
更に給湯管路３の末端には給湯カラン１９が設けられている。該給湯カラン１９が開放されると給湯が開始され、給湯カラン１９が閉止されると給湯が停止される。給湯カラン１９が閉止されているとき、即ち給湯が行われていないときには、前記逆流防止弁１７より下流にある入水管路１、熱交換器５、出湯管路２、及び給湯カラン１９に至るまでの給湯管路３が閉管路となる。勿論、バイパス管路８が途中に設けられている場合には、このバイパス管路８も前記閉管路の一部となる。
【０００９】
上記制御部１５には、保温運転中においては、上記温度センサ１４で検出した熱交換器５内の水温が保温燃焼開始温度ＴS 以下の状態であれば保温燃焼を開始し、上記熱交換器５内の温度が保温燃焼終了温度ＴE 以上となれば保温燃焼を終了させるように制御するソフトウエアが内蔵されている。また保温運転が開始されると、過流出防止流量調節弁１２の水収容可能容積を保温運転開始前における容積よりも大きくなるように過流出防止流量調節弁１２を変更調節するようにしたソフトウエアが内蔵されている。更に、給湯カラン１９の閉止による給湯の停止後に、過流出防止流量調節弁１２の水収容可能容積を保温運転開始前における容積よりも大きくなるように過流出防止流量調節弁１２を変更調節させるソフトウエアが内蔵されている。
【００１０】
上記過流出防止流量調節弁１２の構成を図２を参照して説明する。過流出防止流量調節弁１２は、駆動部２０と機構部３０とからなり、駆動部２０には図示しないモータ、減速器等を備え、また外部の制御部１５からの指令を受けて制御値を決める頭脳部を備えている。
機構部３０は、ケース３１内に流量調節弁体３２と該流量調節弁体３２を収容する空間Ｒを有し、また出湯管路２に接続して該出湯管路２から水を受け入れる水流入接続路３３と、出湯管路２に接続して該出湯管路２へ水を流出させる水流出接続路３４とを有する。
前記流量調節弁体３２は本体軸受け部３５と先端軸受け部３６にガイドされて、駆動部２０によって調節自在に進退されるようになされており、ケース３１内に構成される通路隙間Ｓの大きさが流量調節弁体３２の進退によって変更されることで、該通路隙間Ｓを通る流量が変更されるようになっている。
即ち、給湯運転中においては、設定給湯温度が得られないような過剰流量が流れるのを防止するように流量調節弁体３２の進退調節がなされる。一方、給湯カラン１９が閉止して給湯が停止されると、流量調節弁体３２は予め定められた所定の給湯待機位置に戻される。この給湯待機位置は、通常は通路隙間Ｓが半開きの状態となる位置とされる。
【００１１】
一方、前記空間Ｒの容積について言及すれば、前記流量調節弁体３２が進出すると、その進出した部分の体積だけ前記空間Ｒの容積が減少され、流量調節弁体３２が後退した場合には、後退した部分の体積だけ空間Ｒの容積が増大される。従って、この過流出防止流量調節弁１２が閉管路の一部に配置されている場合には、前記流量調節弁体３２を後退させることにより前記空間Ｒの容積を後退前の状態より増大させることができ、即ち閉管路内の総容積を元の状態よりそれだけ増大させることができ、その結果、閉管路内の圧力を緩和させる作用効果を発揮させることができるのである。本発明はこのような閉管路に存在する流量調節器をうまく兼用して利用することに着目し、完成したものである。
【００１２】
しかして、本発明の給湯器の制御部による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御の例を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
今、給湯器のメインのスイッチがオンの状態で、且つ給湯が停止されている状態（ステップＳ１でイエス）においては、制御部１５は過流出防止流量調節弁１２を、例えば前記通路空間Ｓを半開き状態とした、一定の給湯待機位置に保持せしめている（ステップＳ２）。
そして前記給湯が行われていない状態（ステップＳ１でイエス）において、保温運転スイッチがオンされると（ステップＳ３でイエス）、制御部１５は一定の条件下、或いは条件なしで、過流出防止流量調節弁１２を、保温運転の開始前の位置（前記給湯待機位置）から、水収容可能容積を増大する方向（保温加圧緩和位置）へと変更調節させる（ステップＳ４）。具体的には、制御部１５は過流出防止流量調節弁１２の駆動部２０を介して流量調節弁体３２を前記給湯待機位置から保温加圧緩和位置まで後退させ、これによって空間Ｒの容積を増大させるのである。前記保温加圧緩和位置は前記給湯待機位置よりも過流出防止流量調節弁１２における通路隙間Ｓが開いた状態であるが、具体的に、この保温加圧緩和位置を過流出防止流量調節弁１２における流量調節範囲の全開状態の位置としてもよいし、更に前記全開状態を越える位置、即ち流量調節用の範囲を越えた位置としてもよい。流量調節弁体３２の最大後退可能位置を保温加圧緩和位置とすることで、水収容可能容積を最大限に大きくすることができる。
そして保温運転が終了した（ステップＳ５でイエス）場合には、一定の時間の経過という条件の下或いは条件なしに、ステップＳ１に戻る。
【００１３】
上記過流出防止流量調節弁１２を、保温運転の開始前の位置（前記給湯待機位置）から、水収容可能容積を増大する方向（保温加圧緩和位置）へと変更調節させる場合の、一定の条件に関して、条件なしとは、保温運転スイッチがオンされると、即、過流出防止流量調節弁１２を給湯待機位置から保温加圧緩和位置に変更調節する場合をいう。また一定の条件をつける場合には、その条件として、例えば、保温運転されるべき熱交換器を含む閉管路内の水の温度が一定の基準温度以上であるという条件を満たした場合にのみ、過流出防止流量調節弁１２を給湯待機位置から保温加圧緩和位置に変更調節するようにしたり、或いはまた保温運転における燃焼開始から一定時間経過した場合に、過流出防止流量調節弁１２を給湯待機位置から保温加圧緩和位置に変更調節する等の条件をつけることができる。
【００１４】
図４のフローチャートを参照して、過流出防止流量調節弁１２を給湯待機位置から保温加圧緩和位置へと変更調節させる場合の条件として、熱交換器５内の水温Ｔの如何を条件とした場合の、制御部１５による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御の一例を説明する。
今、給湯器のメインのスイッチがオンの状態で、且つ給湯が停止されている状態（ステップＳ１１でイエス）においては、制御部１５は過流出防止流量調節弁１２を、例えば前記通路空間Ｓを半開き状態とした、一定の給湯待機位置に保持せしめている（ステップＳ１２）。
そしてこの状態において、保温運転スイッチがオンされると（ステップＳ１３でイエス）、制御部１５は、まず熱交換器５内の水温Ｔが保温燃焼開始温度ＴS 以下であるか否かを監視し（ステップＳ１４）、以下であれば（ステップＳ１４でイエス）、保温燃焼を開始させる（ステップＳ１５）。
この保温燃焼は、短時間からなる各燃焼を一定のサイクルで繰り返すようにしたサイクル燃焼で行う。尚、このサイクル燃焼の各単位のサイクルにおける燃焼時間、及びサイクル時間については、熱交換器５内の水温Ｔの程度に応じて、温度が高くなると単位のサイクルにおける燃焼時間を短くしたり、サイクル時間を長くする等、サイクル燃焼の条件を変更するようにしてもよい。
【００１５】
前記サイクル燃焼による保温燃焼中においては、制御部１５は、熱交換器５内の水温Ｔが予め定めた一定の基準温度ＴC 以上であるか否かを監視し（ステップＳ１６）、熱交換器５内の水温Ｔが予め定めた一定の基準温度ＴC 以上（ステップＳ１６でイエス）であれば、閉管路内の圧力が上昇している可能性があるので、過流出防止流量調節弁１２を、給湯待機位置から水収容可能容積が増大した保温加圧緩和位置に変更調節させる（ステップＳ１７）。
前記基準温度ＴC は、勿論、後述する保温燃焼終了温度ＴE よりも低い温度とするが、閉管路内の圧力が上昇している可能性がある温度として、前記保温燃焼開始温度ＴS 未満の適当な温度を予め実験によって決定し、記憶させておくことができる。また基準温度ＴC は保温燃焼開始温度ＴS に一致させるようにしてもよいし、保温燃焼開始温度ＴS を越える温度とすることも可能である。保温運転がコールドスタートにて行うか、或いは一旦給湯が行われた後の再給湯に備えての保温運転であるかによって、前記基準温度ＴS を変更できるようにしてもよい。
【００１６】
保温運転中、制御部１５は、熱交換器５内の水温Ｔが保温燃焼終了温度ＴE 以上となったか否かを監視し（ステップＳ１８）、保温燃焼終了温度ＴE 以上になると（ステップＳ１８でイエス）、保温燃焼を終了させる（ステップＳ１９）。尚、熱交換器５内の水温Ｔが保温燃焼終了温度ＴE 以上にならなくても、サイクル燃焼によるサイクルが一定の基準回数に達した場合には、保温燃焼を終了させるようにしてもよい。一旦保温燃焼が終了する（ステップＳ１９）と、再びステップＳ１３に戻り、保温燃焼運転スイッチが引き続きオンの状態（ステップＳ１３がイエス）であれば、ステップＳ１４へ進み、保温燃焼運転スイッチがオフ（ステップＳ１３でノー）の場合には、ステップＳ１１に戻る。
【００１７】
上記の図４に示す制御において、保温燃焼開始温度ＴS と保温燃焼終了温度ＴE については、それぞれ設定給湯温度を中心とした前後の温度範囲の温度を採用することができる。
またサイクル燃焼による保温燃焼において、各単位の燃焼の時間は、例えば１秒未満の適当な値から数秒乃至１０秒未満の時間の範囲内において、その給湯器の機種等に応じて適当な燃焼時間を予め実験により決めておくことができる。またサイクル燃焼の各燃焼間のインターバル時間についても、例えば数秒から数分程度までの時間を、その給湯器の機種等に応じて、適当なインターバル時間を予め実験より決めておくことになる。
また、前記サイクル燃焼における規定回数については、例えば１５回とする等、数回から数十回の範囲でその機種に応じた適当な回数を予め実験により決めておくことになる。
【００１８】
次に図５に示すフローチャートに沿って、制御部１５による給湯終了時前後における閉管路内の圧力上昇緩和の制御の一例を説明する。
今、給湯器のメインスイッチがオンしている状態で、且つ給湯カラン１９が開かれて給湯が行われている状態（ステップＳ２１でイエス）においては、制御部１５は過流出防止流量調節弁１２を過流出防止位置に制御している。（ステップＳ２２）。
そして給湯カラン１９が開放状態から閉止されることで給湯が停止されると（ステップＳ２３でイエス）、制御部１５はバーナの燃焼を停止すると共に、過流出防止流量調節弁１２を給湯停止前の位置（前記過流出防止位置）から、水収容可能容積を増大する方向（後沸き加圧緩和位置）へと変更調節させる（ステップＳ２４）。具体的には、制御部１５は過流出防止流量調節弁１２の駆動部２０を介して流量調節弁体３２を前記過流出防止位置から後沸き加圧緩和位置まで後退させ、これによって空間Ｒの容積を増大させるのである。増大した空間Ｒに閉管路からの水が侵入する結果、後沸きによって増加した閉管路内の圧力の緩和が図られる。
前記後沸き加圧緩和位置は前記過流出防止位置よりも過流出防止流量調節弁１２における通路隙間Ｓが開いた状態であるが、具体的に、この後沸き加圧緩和位置を過流出防止流量調節弁１２における流量調節範囲の全開状態の位置としてもよいし、更に前記全開状態を越える位置、即ち流量調節用の範囲を越えた位置としてもよい。流量調節弁体３２の最大後退可能位置を後沸き加圧緩和位置とすることで、水収容可能容積を最大限に大きくすることができる。
そして前記ステップ２４で、過流出防止流量調節弁１２を後沸き加圧緩和位置に調節変更した後、一定時間の経過（ステップＳ２５でイエス）をまって、過流出防止流量調節弁１２を給湯待機位置に復帰させる（ステップＳ２６）。
【００１９】
尚、上記においては、保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御と、給湯終了に伴う閉管路の圧力上昇緩和の制御とを、別々に説明したが、給湯器の機能として、保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御機能と給湯終了に伴う閉管路の圧力上昇緩和の制御機能との両方の機能を備えたものとしてもよい。また本発明の上記実施例においては、過流出防止流量調節弁１２を用いて閉管路内の圧力上昇の緩和を図ったが、過流出防止流量調節弁１２の代わりにバイパス流量調節弁９を用いて閉回路内の圧力上昇の緩和を図ってもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用からなり、請求項１に記載の給湯器によれば、入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備え、給湯を行っていない場合においても、前記バーナを燃焼させることで、前記熱交換器を含む閉管路内にある水の保温運転を行うことができるようにした給湯器であって、保温運転の開始以後に、前記閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を保温運転の開始前における容積よりも大きくなるよう変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって保温運転中に生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けたので、
他に主たる機能を有する流量調節器を兼用して利用することにより、特別の部材を追加することなく、保温運転中に、熱交換器を含む閉管路内に滞留する水が加熱されることで該閉管路内の圧力が上昇するのを確実に防止することができる。
また請求項２に記載の給湯器によれば、入水管路と、給湯管路と、熱交換器と、バーナとを少なくとも備えた給湯器であって、給湯カランの閉止による給湯の停止後に、前記熱交換器を含む閉管路の一部に配置されている流量調節器を用いて、該流量調節器の水収容可能容積を給湯停止時の容積よりも大きくなるように変更調節することで、前記閉管路内の総容積を増大せしめ、これによって給湯停止直後から生じる前記閉管路内の圧力上昇を緩和させるよう制御する制御部を設けたので、
請求項１の場合と同様に、他に主たる機能を有する流量調節器を兼用して利用することにより、特別の部材を追加することなく、給湯停止直後から生じる後沸きによって、熱交換器を含む閉管路内の圧力が上昇するのを確実に緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す給湯器の全体構成図である。
【図２】過流出防止流量調節弁の要部の断面構成図である。
【図３】制御部による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の制御例を示すフローチャートである。
【図４】制御部による保温運転時における閉管路の圧力上昇緩和の他の制御例を示すフローチャートである。
【図５】制御部による給湯終了時前後における閉管路の圧力上昇緩和の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  入水管路
２  出湯管路
３  給湯管路
４  缶体
５  熱交換器
６  バーナ機構
９  バイパス流量調節弁
１２  過流出防止流量調節弁
１４  温度センサ
１５  制御部
１７  逆流防止弁
１８  過圧逃がし弁
１９  給湯カラン
２０  駆動部
３０  機構部
３２  流量調節弁体
Ｓ    通路隙間
Ｒ    空間
【図１】
0003707264.tif 000002
【図２】
0003707264.tif 000003
【図３】
0003707264.tif 000004
【図４】
0003707264.tif 000005
【図５】
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