(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、このバーナによって加熱される給湯熱交換器と、給湯熱交換器の通水流量を検出する流量センサと、給湯熱交換器に入る水の入水温度を検出する入水温度センサと、出湯温度を設定温度に一致させるように燃焼能力の範囲内でバーナ燃焼量を制御する制御装置とを有する給湯器において、前記流量センサによって検出される通水流量から、最小燃焼能力のバーナ燃焼時の出湯温度が設定温度に対して予め定めた判定温度範囲を越えて上昇すると予定された時に出湯温度の制御不能状態と判断して制御不能検知信号を出力する制御不能検知部と、該制御不能検知部から出力される制御不能検知信号を受け、バーナへの燃料供給を遮断してバーナ燃焼を停止する燃焼停止部とを有するとともに、給水通路から給湯熱交換器を経て給湯通路にかけての水通路に、該水通路の開閉を行う開閉制御弁を設け、制御不能検知信号を受けて前記開閉制御弁を強制閉する給水通路遮断部を設けたことを特徴とする給湯器。
【請求項２】
バーナと、このバーナによって加熱される給湯熱交換器と、給湯熱交換器の通水流量を検出する流量センサと、給湯熱交換器に入る水の入水温度を検出する入水温度センサと、出湯温度を設定温度に一致させるように燃焼能力の範囲内でバーナ燃焼量を制御する制御装置とを有する給湯器において、前記流量センサによって検出される通水流量から、最小燃焼能力のバーナ燃焼時の出湯温度が設定温度に対して予め定めた判定温度範囲を越えて上昇すると予定された時に出湯温度の制御不能状態と判断して制御不能検知信号を出力する制御不能検知部と、該制御不能検知部から出力される制御不能検知信号により、出湯温度の制御不能状態を報知する制御不能報知手段と、前記制御不能検知部から出力される制御不能検知信号を受け、バーナへの燃料供給を遮断してバーナ燃焼を停止する燃焼停止部とを有するとともに、給水通路から給湯熱交換器を経て給湯通路にかけての水通路に、該水通路の開閉を行う開閉制御弁を設け、制御不能検知信号を受けて前記開閉制御弁を強制閉する給水通路遮断部を設けたことを特徴とする給湯器。
【請求項３】
燃焼制御運転が可能な水通路の最低作動流量と、入水検出温度とのデータに基づいて最低作動流量の水を最小燃焼能力の燃焼熱量で加熱したときの出湯推定温度を算出し、この出湯推定温度が設定温度に対する判定温度範囲に収まるときに燃焼停止のロック状態と給水通路遮断部による開閉制御弁の閉弁のロック状態をリセット解除する運転回復手段が設けられている請求項１又は請求項２記載の給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般家庭等で使用される給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３には、給湯器のシステム構成が示されている。同図において、給湯熱交換器２の入口側には給水通路の給水管３が接続されており、この給水管３には入水温を検出するサーミスタ等の入水温度センサ１０と、入水量（給湯熱交換器の通水量）を検出する流量センサ９とが設けられている。給湯熱交換器２の出口側には給湯通路の給湯管４が接続され、この給湯管４の出口側には給湯栓１が設けられている。さらに、給湯管４には水量制御弁１６と、出湯温を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ１１とが設けられている。
【０００３】
給湯熱交換器２の下方にはバーナ７、バーナ７の点火を行うイグナイタ電極１８、着火を検知するフレームロッド電極１９、および給排気を行う燃焼ファン５が配設されており、バーナ７のガス導入口にはガスノズル６が対向配置され、このガスノズル６に通じるガス管８にはガス供給量を開弁量によって制御する比例制御弁１３と、ガス管路の開閉を行うガス弁としての元電磁弁１２とが介設されている。なお、電磁弁２０ａ，２０ｂはバーナ燃焼面を切り換えるためのものである。
【０００４】
この種の給湯器には制御装置１４が備えられており、この制御装置１４にはリモコン１５が接続され、このリモコン１５には図２に示すように運転ボタン２１や給湯温度を設定するボタン２２や給湯設定温度の設定温度表示部２３が設けられている。制御装置１４はシーケンスプログラムを用いて給湯器の給湯動作を制御しており、図３の給湯栓１が開けられると流量センサ９が入水量を検出して、その入水量がある一定以上（最低作動流量以上）になったときに流量センサ９からの信号を受けて制御装置１４は燃焼ファン５を回転させる。そして、燃焼ファン５の回転が所定の回転領域に入ったときに元電磁弁１２、電磁弁２０ａ（又は２０ａ，２０ｂ）および比例制御弁１３を開けてバーナ７へガスの供給を行い、イグナイタ電極１８による点火動作を行う。
【０００５】
点火から着火にかけての出湯湯温が不安定な区間では、バーナの燃焼熱量がフィードフォワード演算による制御によって行われ、出湯温度が設定温度に近づいた以降は、フィードフォワードとフィードバックの演算による比例制御によって燃焼熱量が制御されている。バーナ７の燃焼制御は、図４に示すように、燃焼制御部２４と風量制御部２５の制御動作によって行われる。
【０００６】
燃焼制御部２４には燃焼熱量（燃焼能力）と比例制御弁１３の開弁駆動電流（ガス供給量）との関係データが予め与えられており、燃焼制御部２４は、入水温度センサ１０で検出される入水温度と、出湯温度センサ１１で検出される出湯温度と、流量センサ９で検出される流水流量と、リモコンで設定される設定温度との情報を受けて、入水温度を設定温度に高めるのに要する熱量、つまり、出湯温度を設定温度に一致させる燃焼熱量を演算により求め、その燃焼熱量が得られるように比例制御弁１３に開弁駆動電流を供給して比例制御弁１３の開弁量を可変し、バーナ７へのガス供給量を制御する。
【０００７】
その一方で、風量制御部２５は、前記燃焼制御部２４で求められた燃焼熱量に見合う燃焼空気をバーナ７に供給すべく、燃焼ファン５の回転制御を行う。このように、燃焼制御部２４の燃焼制御と風量制御部２５による風量制御とがマッチングして行われ、安定した設定温度の湯が給湯熱交換器２から給湯管４を経て所望の給湯場所に供給される。
【０００８】
湯の使用が終了して、給湯栓１が閉められると、流量センサ９により通水停止が検出され、この通水停止の検出信号を受けて、制御装置１４は元電磁弁１２を遮断してバーナ７の燃焼を停止する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
給湯器の燃焼運転動作は、流量センサ９により、給水管３から給湯熱交換器２への通水検出流量が最低作動流量（通常、２リットル／ｍｉｎ）以上になったときに開始し、燃焼制御部２４に設定されている最小燃焼能力と最大燃焼能力の燃焼制御範囲内で燃焼熱量を演算して燃焼運転が行われる。
【００１０】
周知のように、給湯器の燃焼制御範囲の最小燃焼能力は零ではなく、一般的には２．５  号（１号とは１リットル／ｍｉｎの流量を２５℃高める能力をいう）の値が与えられており、このため、入水温度が例えば３０℃という如く高いと、給湯器を燃焼運転して、例えば、３５℃の湯を出湯しようとしても、給湯器の最小燃焼能力が２．５  号に設定されているため、この最小燃焼能力の熱量は、入水温の３０℃を設定温度の３５℃に高めるのに必要な熱量を遙かに越えた大きな熱量であるために、設定温度よりもかなり高い湯が出湯し、給湯栓１を絞った状態で湯の使用が行われると、通水流量が少ないために、益々出湯湯温が上昇する状態となり、設定温度よりも掛け離れた高温の湯が出るため、湯の使用者は不快な思いをし、極端な場合には、火傷をするという危険があった。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、入水温度が高くなっていて、設定温度を遙かに越えた高温の湯が出湯する場合には、直ちに燃焼を停止して安全を図ることができる給湯器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、本発明は、バーナと、このバーナによって加熱される給湯熱交換器と、給湯熱交換器の通水流量を検出する流量センサと、給湯熱交換器に入る水の入水温度を検出する入水温度センサと、出湯温度を設定温度に一致させるように燃焼能力の範囲内でバーナ燃焼量を制御する制御装置とを有する給湯器において、前記流量センサによって検出される通水流量から、最小燃焼能力のバーナ燃焼時の出湯温度が設定温度に対して予め定めた判定温度範囲を越えて上昇すると予定された時に出湯温度の制御不能状態と判断して制御不能検知信号を出力する制御不能検知部と、該制御不能検知部から出力される制御不能検知信号を受け、バーナへの燃料供給を遮断してバーナ燃焼を停止する燃焼停止部とを有するとともに、給水通路から給湯熱交換器を経て給湯通路にかけての水通路に、該水通路の開閉を行う開閉制御弁を設け、制御不能検知信号を受けて前記開閉制御弁を強制閉する給水通路遮断部を設けたことを特徴として構成されている。
【００１３】
また、前記制御不能検知部から出力される制御不能検知信号により、出湯温度の制御不能状態を報知する制御不能報知手段を有すること、燃焼制御運転が可能な水通路の最低作動流量と、入水検出温度とのデータに基づいて最低作動流量の水を最小燃焼能力の燃焼熱量で加熱したときの出湯推定温度を算出し、この出湯推定温度が設定温度に対する判定温度範囲に収まるときに燃焼停止のロック状態と給水通路遮断部による開閉制御弁の閉弁のロック状態をリセット解除する運転回復手段が設けられていることもそれぞれ本発明の特徴的な構成とするところである。
【００１４】
【作用】
上記構成の本発明において、給湯器の点火前に流量センサで検出された通水流量から給湯器の最小燃焼能力での燃焼にもかかわらず、出湯予想温度が設定温度に対して与えられる判定温度範囲を越えて上昇すると予想されたときには、制御不能検知部により出湯温度の制御不能状態と判断され、その旨の報知や、燃焼停止および水通路の遮断が行われる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。本実施例の給湯器のシステム構成は、図３に示す従来例のシステムとほぼ同様であり、本実施例が従来例と異なる特徴的なことは、制御装置１４に、給湯温度の制御不能状態を判断して安全処理を行う特有な回路を構成したことと、給湯管４に給湯通路の開閉を行う開閉制御弁としての水電磁弁１７を介設したことと、リモコン１５に出湯温度の制御不能状態を報知する報知手段を設けたことであり、それ以外の構成は従来例と同様である。
【００１６】
図１は本実施例における給湯器の燃焼制御装置１４のブロック構成を示すもので、制御装置１４は、燃焼制御部２４と、風量制御部２５と、制御不能検知部２６と、制御不能報知手段２７と、通水通路遮断部２８と、燃焼停止部３０と、運転回復手段３１とを有して構成されている。燃焼制御部２４と風量制御部２５の制御動作は従来例と同様であるのでその説明は省略する。
【００１７】
制御不能検知部２６は、温度比較部３２とオーバー温度検知部３３とを有して構成され、温度比較部３２は、流量センサで検出した流量から給湯器が最小燃焼能力で燃焼した時に出湯される予想出湯温度と、リモコン等で設定される設定温度とを比較し、その比較結果をオーバー温度検知部３３に加える。オーバー温度検知部３３には予め出湯温度の制御不可能状態を判断するための判定温度範囲が与えられており、オーバー温度検知部３３は、温度比較部３２の比較結果に基づき、出湯予想温度が設定温度に対して判定温度範囲を越えて上昇することが予想されたときに、出湯温度の制御不能状態と判断し、制御不能検知信号を制御不能報知手段２７と、給水通路遮断部２８と、燃焼停止部３０にそれぞれ加える。
【００１８】
制御不能報知手段２７は、前記制御不能検知部２６から制御不能検知信号を受けて、出湯温度を設定温度に制御することが不能であることを報知する。この報知形態は様々な態様を採り得るもので、例えば、図２に示すようなリモコン１５にＬＥＤ等を用いて発光部３４を設け、この発光部３４を連続発光させるか、あるいは点滅発光する等して報知したり、設定温度表示部２３に表示されている設定温度の表示を消す（消灯する）ことによって出湯温度の制御不能状態を報知したり、あるいは、設定温度表示部２３に設定温度と現在の出湯温度を交互に表示したり、さらには、設定温度表示部２３の他に現在温度表示部３５を設け、この現在温度表示部３５に現在の温度（制御不可能な現在の出湯温度）を表示することによって出湯温度の制御不可能状態を報知する構成とすることができる。
【００１９】
さらには、リモコン１５に液晶画面の表示部３６を設け、この表示部３６に文字や符号を用いて出湯温度が制御不可能状態であることを表示したり、さらには、その制御不可能状態である旨をメッセージ表示により報知する構成としてもよく、さらには、リモコン１５に音声報知部３７を設け、例えば、ブザー音により、あるいは人工合成音を用いて出湯温度が制御不可能状態である旨を音声により報知する構成としてもよく、制御不能報知手段２７の具体的な構成は仕様に応じ適宜の形態で構成される。
【００２０】
給水通路遮断部２８は、前記制御不能検知部２６から制御不能検知信号を受けて、水電磁弁１７を強制的に閉じ、その閉弁状態をロックする。
【００２１】
燃焼停止部３０は前記制御不能検知部２６から制御不能検知信号を受けて元電磁弁１２を遮断し、バーナ７へのガス供給を停止して給湯運転を停止し、その停止状態をロックする。
【００２２】
運転回復手段３１は設定温度の情報と、給湯器の燃焼運転が可能な通水の最低作動流量と、入水温度センサ１０で検出される入水検出温度との情報に基づき、内蔵する加熱湯温演算部により、給湯器が最小燃焼能力の熱量でもって、入水検出温度の水を加熱したと仮定したときの加熱温度を演算により求め、この加熱推定温度が設定温度に対する前記判定温度範囲に収まるときには、出湯温度の制御不能状態が解消されたものと判断し、前記給水通路遮断部２８と燃焼停止部３０にリセット解除信号を送出する。
【００２３】
このリセット解除信号を受けて、給水通路遮断部２８は水電磁弁１７の閉弁ロック状態を解除し、燃焼停止部３０は元電磁弁１２の閉弁ロック状態を解除する結果、給湯燃焼運転が可能状態に回復される。
【００２４】
本実施例によれば、給湯器への入水温が高く、給湯器を最小燃焼能力で運転させても、出湯温度が設定温度よりも高くなりすぎ、出湯温度の制御が不可能な状態になると予想されたときには、制御不能検知部から制御不能検知信号を出力するようにしたので、この制御不能検知信号を利用して、様々な措置を講じることが可能となる。制御不能検知信号を利用して制御不能報知手段２７により、制御不能状態を報知することにより、給湯器の使用者は、その報知により出湯温度の制御不能状態を知ることができ、給湯器から設定温度を遙かに越えた高温の湯が出たのは、給湯器の故障ではなく、入水温度が高すぎるためと理解でき、給湯器が故障でないことを知って安心することができる。
【００２５】
また、制御不能検知信号により、燃焼停止部３０によりバーナ燃焼が直ちに停止されるので、設定温度よりも遙かに高い高温に触れて不快な思いをしたり、火傷をする等の危険を回避することができる。
【００２６】
さらに、本実施例では、制御不能検知信号によって、水電磁弁１７を閉弁して水通路を遮断するようにしたので、燃焼停止部３０により元電磁弁１２が閉じられて給湯燃焼運転が停止したままの状態で水が給湯栓１から流れたままの状態で放置されるということがなくなる。
【００２７】
さらに、本実施例では、運転回復手段３１を設けたことで、入水の温度が下がって、設定温度に対する判定温度範囲に収まる温度の湯が出湯できる状態となったときには、水電磁弁１７の閉弁ロック状態と、元電磁弁１２の閉弁ロック状態がともに解除されるので、直ちに給湯燃焼運転が可能な状態に自動的に回復されることとなり、使用勝手上非常に好都合である。
【００２８】
一般に、夏季の暑い日には、入水温度が３０℃というような高い温度になる場合があり、このような場合には、設定温度を、例えば、３５℃という如く、入水温度に近い温度で設定すると、出湯温度が制御不能の状態になるが、給水管３側の管路に溜まっている暖かい水が、例えば、台所等の水の使用によって流出し、給水管３側の水が温度の低い水に入れ換わったときには、前記運転回復手段３１により給湯運転が可能状態に回復されることとなり、また、例えば、給水管３側にソーラーシステムの管路が接続されて太陽熱で加熱された水温の高い水が給水管３側に導入されるような場合にも、入水温度が高くなるために、出湯温度の制御不能状態となるが、ソーラーシステムの温度の高い水が台所等で使い切られたときや、給水管３がソーラーシステムの管路から水道の管路に切り換えられたような場合には、給湯器への入水温度が低くなるので、このような場合にも運転回復手段３１により、給湯器の運転が可能状態に自動的に回復されることとなる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。
【００３０】
例えば、本実施例では制御不能検知部２６から制御不能検知信号が出されたときに、その制御不能状態の報知と、燃焼停止をともに行うようにしたが、その一方のみを行うようにすることも可能である。
【００３１】
さらに、本実施例では運転回復手段３１を設けて、入水の温度が低下して設定温度に対する判定温度範囲内の湯が出湯できる状態となったときには自動的に給湯器を運転可能状態に回復するようにしたが、この運転回復手段３１を省略することも可能である。
【００３２】
さらに、本実施例では単機能の給湯器（給湯機能のみの給湯器）について説明したが、本発明は給湯機能と追い焚き機能をともに備えた複合給湯器においても適用されるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は入水温度が高くなって、設定温度に対する判定温度範囲内の湯が出せない状態になったときには、その状態を制御不能検知部により検知し、制御不能検知信号を出力するようにしたものであるから、その制御不能検知信号を利用して様々な措置を講じることが可能となる。
【００３４】
本発明においては、前記制御不能検知信号を利用して給湯燃焼を停止するように構成したので、設定温度よりも遙かに高い高温の湯が出湯し、この高温の湯に触れて不快な思いをするのが防止され、また、極端な場合には、高温の湯に触れて火傷をする等の危険を回避することができる。
【００３５】
さらに、前記制御不能検知信号を受けて出湯温度の制御が不能な状態である旨を報知する構成としたものにあっては、給湯器の使用者は、その報知により、出湯温度が高温になったのは給湯器の故障ではなく、入水温度が高いために高温の湯が出たものと知ることができ、給湯器が故障したと誤判断して、その対処に苦慮するという手間隙から開放されることができる。
【００３６】
さらに、本発明においては、制御不能検知信号を受けて開閉制御弁を閉じ、水通路を遮断する構成としたので、出湯温度が制御不能の状態で燃焼が停止された後に、わざわざ出湯栓を閉めなくとも、自動的に水通路が遮断されるので、出湯栓を閉める面倒を省略でき、また、水の無駄な流出を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る給湯器の一実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図２】給湯器の制御装置に接続されるリモコンの構成説明図である。
【図３】給湯器のシステム構成図である。
【図４】従来の給湯器の制御部の要部構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１４  制御装置
１５  リモコン
２４  燃焼制御部
２５  風量制御部
２６  制御不能検知部
２７  制御不能報知部
２８  給水通路遮断部
３０  燃焼停止部
３１  運転回復手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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