(57)【要約】【課題】熱交換器内で凍結しても熱交換器が空焚きされる虞のない給湯装置を提供する。【解決手段】熱交換器と、熱交換器への給水配管と、熱交換器から湯が流出する出湯配管と、熱交換器をバイパスするバイパス配管とを備えた給湯装置で、バイパス配管が分岐する位置よりも上流側の給水配管か、バイパス配管か、バイパス配管が合流する位置よりも下流側の出湯配管の何れかに第１水温センサーを設ける。また、バイパス配管が分岐する位置よりも下流側の給水配管か、熱交換器か、バイパス配管が合流する位置よりも上流側の出湯配管の何れかに第２水温センサーを設ける。そして、水流センサーで給水配管の水流が検知されたら、第１水温センサーおよび第２水温センサーで水温を検出して、温度差が許容温度以内であった場合に、バーナーの燃焼運転を開始する。【選択図】図３
2019078505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーによって加熱される熱交換器と、該熱交換器に給水する給水配管と、前記熱交換器に接続されて該熱交換器で生成された湯が流出する出湯配管と、前記給水配管と前記出湯配管とを短絡して前記熱交換器をバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管が分岐する位置よりも上流側の前記給水配管である上流側給水配管の水流を検知する水流センサーと、該水流センサーの出力を検出して前記バーナーの燃焼運転を開始する制御部とを有する給湯装置において、
前記バイパス配管が合流する位置よりも下流側の前記出湯配管である下流側出湯配管か、前記バイパス配管か、前記上流側給水配管の何れかに取り付けられて、該配管内の水温である第１水温を検出する第１水温センサーと、
前記バイパス配管が合流する位置よりも上流側の前記出湯配管である上流側出湯配管か、前記熱交換器か、前記バイパス配管が分岐する位置よりも下流側の前記給水配管である下流側給水配管の何れかに取り付けられて、該配管内または前記熱交換器内の水温である第２水温を検出する第２水温センサーと
を備え、
前記制御部は、前記上流側給水配管内での水流が検知されると、前記第１水温および前記第２水温を取得して、前記第１水温と前記第２水温との温度差が所定の許容温度よりも小さいことを確認した後、前記バーナーの燃焼運転を開始する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給湯装置において、
前記第１水温センサーは、前記下流側出湯配管に取り付けられており、
前記第２水温センサーは、前記上流側出湯配管に取り付けられている
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の給湯装置において、
前記制御部は、前記上流側給水配管内での水流が検知された時に、前記第１水温が所定の凍結判断温度よりも高かった場合には、前記第１水温と前記第２水温との温度差を確認することなく、前記バーナーの燃焼運転を開始する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の給湯装置において、
前記制御部は、前記上流側給水配管内での水流が検知されたが、前記第１水温と前記第２水温との温度差が前記許容温度よりも大きい場合には、熱交換器が凍結しているためにバーナーの燃焼運転を開始できない旨を報知する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の給湯装置において、
前記給水配管または前記出湯配管の少なくとも一方には電気ヒーターが取り付けられており、
前記制御部は、前記上流側給水配管内での水流が検知された時に、前記第１水温と前記第２水温との温度差が前記許容温度よりも大きい場合には、前記電気ヒーターへの通電を開始する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の給湯装置において、
前記制御部は、前記給湯装置への電源供給再開後の初回の前記燃焼運転か否かを判断して、初回の燃焼運転ではなかった場合には、前記第１水温と前記第２水温との温度差を確認することなく、前記バーナーの燃焼運転を開始する
ことを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナーで加熱されることによって湯を生成する熱交換器と、熱交換器をバイパスするバイパス配管とを内蔵して、熱交換器で生成された湯と、バイパス配管から供給される水とを混合して生成した湯を給湯する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃焼させるバーナーと、バーナーによって加熱されて湯を生成する熱交換器とを内蔵する給湯装置が広く使用されている。熱交換器の入口側には給水配管が接続され、熱交換器の出口側には出湯配管が接続されており、出湯配管の先には給湯カランが設けられている。ユーザーが給湯カランを開くと、給水配管から熱交換器に流入した水が、熱交換器で加熱されて湯となった後、出湯配管によって導かれて給湯カランから出湯される。給湯装置の給水配管には水流センサーが設けられており、水流センサーで水の流れが検出されると、給湯装置はユーザーが給湯カランを開いたものと判断して、給湯運転を開始するべくバーナーでの燃焼を開始するようになっている。
【０００３】
また、出湯配管には給湯カランに向けて供給される湯の温度（以下、給湯温度）を検出する給湯温度センサーが設けられており、給湯温度センサーの上流側には、熱交換器をバイパスして給水配管と出湯配管とを短絡するバイパス配管が接続されている。熱交換器から流出した湯は、バイパス配管から流入した水と混合して適度な湯温に調整された後、給湯カランに向けて流出する。更に、出湯配管には、バイパス配管が接続されている箇所より上流側にも、熱交換器から流出する湯の温度（以下、熱交流出温度）を検出する熱交流出温度センサーが設けられている。このため、熱交換器内で湯が沸騰するなどの異常昇温が生じた場合には、熱交流出温度センサーの出力に基づいて異常昇温の発生を検知することができる。
【０００４】
このような給湯装置は、寒冷地などで夜間に配管内の水が凍結して給湯装置が損傷することを避けるために、水抜きしておくことがある。水抜きは、給水配管の元栓を閉じた後、水抜き栓を開いて、配管内の水を排出することによって行われる。こうして水抜きしておけば、夜間に温度が低下しても水が凍結することがなく、給湯装置が損傷を受ける虞が生じない。また、給湯装置の使用を再開する際には、水抜き栓を閉じて元栓を開けば給湯装置に給水されて、給湯装置を使用することが可能となる。
【０００５】
ところが、給湯装置内の熱交換器は配管が曲がりくねっているため、水抜きしても熱交換器の一部に水が残ってしまい、夜間に凍結することがある。このように熱交換器の一部が凍結した状態では、給湯装置を使用するために水抜き栓を閉じて元栓を開いても、熱交換器内に水が流入することはない。そして、ユーザーが給湯カランを開くと、給水配管から給水された水がバイパス配管を通って出湯配管へと流出することになる。この水の流れが水流センサーで検出されてバーナーでの燃焼運転が開始されると、水が流れていないのに熱交換器が加熱される状態（いわゆる空焚き状態）となって、熱交換器が損傷する虞がある。
【０００６】
そこで、水の流れを検出してバーナーの燃焼運転を開始した後、所定時間が経過しても給湯温度（すなわち、バイパス配管からの水が混合した後の温度）が所定の温度より高くならず、尚且つ、給湯温度の上昇量が所定の温度上昇量を超えなかった場合は、熱交換器で凍結が発生しているものと判断して、バーナーの燃焼運転を停止する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した提案の技術では、所定時間はバーナーを燃焼運転しなければ熱交換器内の凍結を検知することができず、その間は熱交換器が空焚き状態となってしまうため、長い間の使用によっては熱交換器の破損を招く虞があるという問題があった。
【０００９】
この発明は従来の技術における上述した課題に対応してなされたものであり、熱交換器が空焚き状態となって熱交換器が破損することなく、長期に亘って使用することが可能な給湯装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明の給湯装置は次の構成を採用した。すなわち、
バーナーによって加熱される熱交換器と、該熱交換器に給水する給水配管と、前記熱交換器に接続されて該熱交換器で生成された湯が流出する出湯配管と、前記給水配管と前記出湯配管とを短絡して前記熱交換器をバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管が分岐する位置よりも上流側の前記給水配管である上流側給水配管の水流を検知する水流センサーと、該水流センサーの出力を検出して前記バーナーの燃焼運転を開始する制御部とを有する給湯装置において、
前記バイパス配管が合流する位置よりも下流側の前記出湯配管である下流側出湯配管か、前記バイパス配管か、前記上流側給水配管の何れかに取り付けられて、該配管内の水温である第１水温を検出する第１水温センサーと、
前記バイパス配管が合流する位置よりも上流側の前記出湯配管である上流側出湯配管か、前記熱交換器か、前記バイパス配管が分岐する位置よりも下流側の前記給水配管である下流側給水配管の何れかに取り付けられて、該配管内または前記熱交換器内の水温である第２水温を検出する第２水温センサーと
を備え、
前記制御部は、前記上流側給水配管内での水流が検知されると、前記第１水温および前記第２水温を取得して、前記第１水温と前記第２水温との温度差が所定の許容温度よりも小さいことを確認した後、前記バーナーの燃焼運転を開始する
を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明の給湯装置においては、バーナーと、熱交換器と、熱交換器に給水する給水配管と、熱交換器からの湯が流出する出湯配管と、熱交換器をバイパスするバイパス配管と、水流センサーと、第１水温センサーと、第２水温センサーとを備えている。水流センサーは、バイパス配管が分岐する位置よりも上流側の給水配管（すなわち、上流側給水配管）の水流を検知することができる。尚、水流センサーは、上流側給水配管に取り付けることができるが、上流側給水配管の水流を検知することが可能であれば、必ずしも上流側給水配管に取り付ける必要は無い。また、第１水温センサーは、バイパス配管が合流する位置よりも下流側の出湯配管（すなわち、下流側出湯配管）か、バイパス配管か、上流側給水配管の何れかに取り付けられている。更に、第２水温センサーは、バイパス配管が合流する位置よりも上流側の出湯配管（すなわち、上流側出湯配管）か、熱交換器か、バイパス配管が分岐する位置よりも下流側の給水配管（すなわち、下流側給水配管）の何れかに取り付けられている。そして、水流センサーによって上流側給水配管内での水流が検知されると、第１水温センサーによる第１水温と、第２水温センサーによる第２水温とを取得して、第１水温と第２水温との温度差が所定の許容温度よりも小さかった場合に、バーナーの燃焼運転を開始する。
【００１２】
上流側給水配管から水を供給したときに、熱交換器内で凍結が発生していない場合は、上流側給水配管から供給した水は、下流側給水配管から熱交換器および上流側出湯配管を経て下流側出湯配管に流入すると同時に、バイパス配管からも下流側出湯配管に流入する。上述したように第１水温センサーは、上流側給水配管、バイパス配管、下流側出湯配管２１ｂの何れかに取り付けられ、第２水温センサーは、下流側給水配管、熱交換器、上流側出湯配管の何れかに取り付けられているので、第１水温センサーおよび第２水温センサーの何れも、上流側給水配管から供給された水の温度を検出する。このため、熱交換器内で凍結が発生していなければ、第１水温センサーで検出した第１水温と、第２水温センサーで検出した第２水温ととの温度差が、許容温度よりも大きくなることはない。これに対して、熱交換器内で凍結が発生していると、上流側給水配管からバイパス配管を経て下流側出湯配管には水が流れるが、下流側給水配管から熱交換器を経て上流側出湯配管の範囲では水が流れないので、第１水温センサーで検出した水温と、第２水温センサーで検出した水温との温度差が大きくなる。このため、水流センサーで水流が検知されたときに、第１水温センサーと第２水温センサーとで検出した水温の温度差が許容温度よりも大きかった場合には、熱交換器内で凍結が発生しているものと判断して、バーナーの燃焼運転を開始せずにおくことで、熱交換器を空焚きしてしまうことを回避することができる。そして、温度差が許容温度よりも小さくなったことを確認してから燃焼運転を開始すれば、熱交換器を空焚きすることなく、バーナーの燃焼運転を開始することができるので、長期に亘って給湯装置を使用することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の給湯装置においては、下流側出湯配管に第１水温センサーを取り付けると共に、上流側出湯配管に第２水温センサーを取り付けることとしても良い。
【００１４】
給湯装置には、給湯される湯の温度を検出するための給湯温度センサーと、熱交換器から流出する湯の温度を監視するための熱交流出温度センサーが取り付けられることが通常である。従って、下流側出湯配管に第１水温センサーを取り付けておけば、第１水温センサーを給湯温度センサーとしても利用することができ、上流側出湯配管に第２水温センサーを取り付けておけば、第２水温センサーを熱交流出温度センサーとしても利用することが可能となる。
【００１５】
また、上述した本発明の給湯装置においては、上流側給水配管内での水流が検知された時に、第１水温が所定の凍結判断温度よりも高かった場合には、第１水温と第２水温との温度差を確認することなく、バーナーの燃焼運転を開始することとしても良い。
【００１６】
凍結判断温度を適切な温度に設定しておくことで、第１水温が所定の凍結判断温度を超えていれば熱交換器内で凍結していないと判断することができる。その結果、第１水温が凍結判断温度を超えている場合は、第１水温と第２水温との温度差を確認する必要がなくなるので、熱交換器を空焚きする虞を生じさせることなく、バーナーの燃焼運転を迅速に開始することが可能となる。
【００１７】
また、上述した本発明の給湯装置においては、上流側給水配管内での水流が検知されているにも拘わらず、第１水温と第２水温との温度差が許容温度よりも大きい場合には、熱交換器内が凍結しているためにバーナーの燃焼運転を開始できない旨を報知することとしても良い。
【００１８】
こうすれば、熱交換器内の凍結が解消されるまでの間、バーナーの燃焼運転を開始できない事態を、ユーザーが給湯装置の故障と誤解することを回避することが可能となる。
【００１９】
また、上述した本発明の給湯装置においては、給水配管または出湯配管の少なくとも一方に電気ヒーターを取り付けておき、上流側給水配管内での水流が検知された時に、第１水温と第２水温との温度差が許容温度よりも大きかった場合には、電気ヒーターへの通電を開始することとしても良い。
【００２０】
第１水温と第２水温との温度差が許容温度よりも大きい場合には、熱交換器内の凍結が解消されるまでに長い時間が必要となるが、電気ヒーターに通電すれば、電気ヒーターからの伝熱によって、熱交換器内の凍結解消に要する時間を短縮することが可能となる。
【００２１】
また、上述した電気ヒーターを備える本発明の給湯装置においては、給湯装置への電源供給再開後の初回の燃焼運転か否かを判断して、初回の燃焼運転ではなかった場合には、第１水温と第２水温との温度差を確認することなく、バーナーの燃焼運転を開始することとしても良い。
【００２２】
水流を検知してバーナーの燃焼運転を開始しようとしたときに、その燃焼運転が、給湯装置への電源供給再開後の初回の燃焼運転ではなかったということは、前回の燃焼運転を終了してから給湯装置への電源が切断されていないと言うことを示している。そして、給湯装置への電源が切断されていなければ、たとえ外気の温度が下がっても電気ヒーターが通電されるので熱交換器内が凍結することはない。このため、第１水温と第２水温との温度差を確認する必要がなくなるので、熱交換器を空焚きしてしまうことなく、バーナーの燃焼運転を迅速に開始することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施例の給湯装置１の大まかな内部構造を示した説明図である。
【図２】熱交換器１１内で水が凍結した状態でユーザーが給湯カラン２５を開いたときに生じる水の流れを概念的に示した説明図である。
【図３】本実施例の給湯装置１がバーナー１２の燃焼運転を開始する際に実行する燃焼運転開始処理のフローチャートである。
【図４】熱交換器１１内で凍結が発生していない状態でユーザーが給湯カラン２５を開いたときに生じる水の流れを概念的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本実施例の給湯装置１の大まかな内部構造を示した説明図である。図示されるように給湯装置１は、大まかに言うと、燃焼装置１０と、配管類と、制御部５０とを備えている。燃焼装置１０の内部には、湯を生成する熱交換器１１と、熱交換器１１を加熱するバーナー１２と、バーナー１２に点火する点火プラグ１３とが収納されている。バーナー１２には、ガス通路１４を介して燃料ガスが供給されており、ガス通路１４には、燃料ガスの流量を制御するガス比例弁１５が設けられている。また、燃焼装置１０には燃焼ファン１６が搭載されており、バーナー１２で燃料ガスを燃焼させるための空気は燃焼ファン１６によって供給される。
【００２５】
熱交換器１１の上流側には給水配管２０が接続されており、熱交換器１１の下流側には出湯配管２１が接続されている。また、給水配管２０と出湯配管２１とはバイパス配管２２によって短絡されている。このため、給水配管２０を流れる水の一部は、熱交換器１１に流入する手前でバイパス配管２２に分岐し、残りが熱交換器１１に流入して加熱された後、出湯配管２１へ流出する。そして、出湯配管２１へ流出した湯は、バイパス配管２２を流れてきた水と混合した後、給湯カラン２５へと供給される。
【００２６】
尚、以下では、バイパス配管２２の合流位置よりも下流側の出湯配管２１を「下流側出湯配管２１ｂ」と称し、バイパス配管２２の合流位置よりも上流側の出湯配管２１を「上流側出湯配管２１ａ」と称することにする。給水配管２０についても同様に、バイパス配管２２の分岐位置よりも上流側の給水配管２０を「上流側給水配管２０ａ」と称し、バイパス配管２２の分岐位置よりも下流側の給水配管２０を「下流側給水配管２０ｂ」と称することにする。従って、以下では、単に給水配管２０と表記した時は、上流側給水配管２０ａおよび下流側給水配管２０ｂを指し、単に出湯配管２１と表記した時は、上流側出湯配管２１ａおよび下流側出湯配管２１ｂを指すものとする。
【００２７】
上流側給水配管２０ａには、水流センサー３０が搭載されており、上流側給水配管２０ａ内を所定流量以上の流量で水が流れると、水流センサー３０によって水の流れを検知すると共に、流量も検出することができる。また、バイパス配管２２の合流位置よりも上流側の上流側出湯配管２１ａには、熱交換器１１から流出する湯の温度（以下、熱交流出温度）を検出する熱交流出温度センサー３１が取り付けられている。更に、バイパス配管２２の合流位置よりも下流側の下流側出湯配管２１ｂには、熱交換器１１から流出した湯とバイパス配管２２からの水とが混合した後の湯の温度（以下、給湯温度）を検出する給湯温度センサー３２が取り付けられている。尚、本実施例では、給湯温度が本発明における「第１水温」に該当し、熱交流出温度が本発明における「第２水温」に該当し、給湯温度センサー３２が本発明における「第１水温センサー」に該当し、熱交流出温度センサー３１が本発明における「第２水温センサー」に該当する。
【００２８】
また、上流側出湯配管２１ａの外周側面には、電気ヒーター３５が取り付けられている。電気ヒーター３５は湯を生成する程の加熱能力は無いものの、電気ヒーター３５に通電することによって、上流側出湯配管２１ａ内の水が凍結しないように温めておくことができる。また、上流側出湯配管２１ａ内の水を温めることによって、上流側出湯配管２１ａに繋がる下流側出湯配管２１ｂや、熱交換器１１、バイパス配管２２、給水配管２０内の水についても、凍結を防止することができる。尚、本実施例では、電気ヒーター３５は上流側出湯配管２１ａに取り付けられているものとしているが、下流側出湯配管２１ｂや、熱交換器１１、上流側給水配管２０ａ、下流側給水配管２０ｂ、バイパス配管２２などに設けても良い。あるいは、これらの複数箇所に設けても構わない。
【００２９】
制御部５０には操作部５１が接続されており、給湯装置１のユーザーは操作部５１を操作することによって、給湯装置１に電源を入れたり、給湯カラン２５から給湯する温度を設定したりすることができる。また、制御部５０には、水流センサー３０や、熱交流出温度センサー３１、給湯温度センサー３２が接続されており、これらの出力を取得することができる。
【００３０】
この給湯装置１は、次のように動作する。給湯装置１の電源を入れた状態でユーザーが給湯カラン２５を開くと、給水配管２０から熱交換器１１に水が流れ込み、出湯配管２１を経由して給湯カラン２５から流出する。この水の流れが水流センサー３０によって検出されると、制御部５０は燃焼ファン１６を駆動して、バーナー１２に燃焼用空気を供給する。続いて、点火プラグ１３から火花を飛ばすと共に、ガス比例弁１５を開いてバーナー１２に燃料ガスを供給することによって、バーナー１２での燃焼運転を開始する。すると、バーナー１２の燃焼運転で発生した高温の燃焼排ガスが熱交換器１１の間を通過して、排気口１７から外部に排出される。このとき、熱交換器１１内を流れる水が燃焼排ガスと熱交換して湯が生成される。こうして熱交換器１１で生成された湯は上流側出湯配管２１ａから流出し、バイパス配管２２からの水と混合することによって適度な温度に調整された後、下流側出湯配管２１ｂを経由して給湯カラン２５から給湯される。
【００３１】
このように給湯装置１は、ユーザーが給湯カラン２５を開くなどして給湯しなければ内部を水が流れない構造となっている。このため、例えば冬季の寒冷地などで明け方に冷え込むと、屋外から排気口１７を逆流して来た冷気に熱交換器１１が曝されて、熱交換器１１内の水が凍結することがある。もちろん、電気ヒーター３５を通電していれば凍結を防止することができるが、電気ヒーター３５を備えていない給湯装置１では、熱交換器１１内の水が凍結することが起こり得る。
【００３２】
また、電気ヒーター３５を備えた給湯装置１であっても、例えば留守にするなどして長い間、使用されない場合は給湯装置１の電源が切断されてしまうことが多く、電源が切断されると電気ヒーター３５に通電することができなくなる。もちろん、寒冷地では、冬季に長い間、給湯装置１を使用しない場合は、図示しない水抜き栓を開いて給湯装置１内の水を水抜きしておくことが通常であるが、熱交換器１１の配管は曲がりくねっているため水が抜けにくく、水抜きしても一部に水が残ってしまうことがある。そして、水が残っていると、夜間の冷え込みによって水が凍結することが起こり得る。
【００３３】
図２は、水抜き後も熱交換器１１の一部に水が残ったために、熱交換器１１内で水が凍結した状態を概念的に示した説明図である。熱交換器１１中で斜線を付した部分は、水が凍結した部分を表している。このように、熱交換器１１の一部が凍結して氷で塞がれている状態では、ユーザーが給湯装置１を使用するために、図示しない水抜き栓を閉じて、図示しない元栓を開くと共に、給湯装置１に電源を投入して給湯カラン２５を開いても、熱交換器１１を水が通り抜けることができない。しかし、バイパス配管２２は凍結していないので、図２中に白抜きの矢印で示したように、上流側給水配管２０ａからバイパス配管２２および下流側出湯配管２１ｂを経て、給湯カラン２５に水が供給されることになる。そして、この水の流れを水流センサー３０が検知して、制御部５０がバーナー１２の燃焼運転を開始すると、熱交換器１１には水が供給されないにも拘わらず、バーナー１２で燃焼運転が行われて空焚き状態となり、熱交換器１１に損傷を与える虞がある。そこで、こうした虞を回避するために、本実施例の給湯装置１は、バーナー１２の燃焼運転を開始する際に以下のような処理を行う。
【００３４】
図３は、本実施例の給湯装置１がバーナー１２の燃焼運転を開始する際に実行する燃焼運転開始処理のフローチャートである。この処理は、給湯装置１の制御部５０によって実行されている。図示されるように、燃焼運転開始処理では、先ず始めに、水流センサー３０で水流が検知されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。前述したように水流センサー３０は、上流側給水配管２０ａ内を流れる水の流量が所定流量以上になると水流を検知する。水流が検知されていない場合は（ＳＴＥＰ１００：ｎｏ）、ユーザーが給湯していないと判断できるのでバーナー１２を燃焼運転する必要はない。そこで、この場合は、ＳＴＥＰ１００の判断を繰り返すことによって、水流が検知されるまで待機状態となる。
【００３５】
その結果、水流センサー３０で水流が検知された場合は（ＳＴＥＰ１００：ｙｅｓ）、ユーザーが給湯しようとしていると判断できるので、バーナー１２の燃焼運転を開始する必要がある。しかし、本実施例の給湯装置１では、バーナー１２を燃焼運転するに先立って、その燃焼運転が、給湯装置１に電源が再投入されてからの初回の燃焼運転か否かを判断する（ＳＴＥＰ１０１）。すなわち、給湯装置１は長い間、使用しないときには電源が切断されることがあるので、電源が再投入されてから現在までの間に、バーナー１２が燃焼運転されているか否かを判断する。この判断は、例えば次のようにして行うことができる。まず、電源が再投入された場合にはフラグを立てておき、バーナー１２の燃焼運転を行ったらフラグを戻すようにしておく。そして、水流センサー３０で水流が検知された場合には（ＳＴＥＰ１００：ｙｅｓ）、フラグの状態を確認して、フラグが立っていれば、電源再投入後の初回の燃焼運転と判断する（ＳＴＥＰ１０１：ｙｅｓ）。これに対して、フラグが立っていなければ、初回の燃焼運転ではないと判断することができる（ＳＴＥＰ１０１：ｎｏ）。
【００３６】
その結果、初回の燃焼運転と判断した場合は（ＳＴＥＰ１０１：ｙｅｓ）、給湯温度を検出する（ＳＴＥＰ１０２）。前述したように給湯温度とは、熱交換器１１から流出した湯と、バイパス配管２２からの水とが混合した後の温度である。給湯温度は、下流側出湯配管２１ｂに設けられた給湯温度センサー３２の出力に基づいて検出することができる。
【００３７】
続いて、給湯温度が凍結判断温度よりも高いか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０３）。凍結判断温度とは、給湯装置１（特に熱交換器１１）内で凍結が発生している可能性の有無を判断するために用いられる温度であり、本実施例では７℃に設定されている。給湯温度が凍結判断温度よりも高ければ、熱交換器１１の一部が凍結している可能性は無いと考えて良いが、給湯温度が凍結判断温度よりも低い場合は、凍結している可能性がある。そこで、給湯温度が凍結判断温度よりも低い場合は（ＳＴＥＰ１０３：ｎｏ）、今度は、熱交流出温度を検出する（ＳＴＥＰ１０４）。前述したように熱交流出温度とは、熱交換器１１から流出した湯の温度であり、上流側出湯配管２１ａに設けられた熱交流出温度センサー３１の出力に基づいて検出することができる。
【００３８】
そして、熱交流出温度が、給湯温度よりも所定の許容温度以上、低いか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０５）。本実施例では、許容温度が３℃に設定されている。その結果、熱交流出温度が給湯温度よりも許容温度以上、低かった場合は（ＳＴＥＰ１０５：ｙｅｓ）、熱交換器１１内で凍結が発生しているものと判断できる。これに対して、熱交流出温度が給湯温度より低いものの、温度差が許容温度以内であるか、あるいは熱交流出温度の方が給湯温度よりも高かった場合は（ＳＴＥＰ１０５：ｎｏ）、熱交換器１１内で凍結が発生していないものと判断できる。このように、熱交流出温度と給湯温度との温度差によって、熱交換器１１内での凍結の有無を判断することができるのは、次のような理由による。
【００３９】
図４は、熱交換器１１内で凍結が発生していない状態でユーザーが給湯カラン２５を開いた後、バーナー１２で燃焼運転が開始される前までの水の流れを示した説明図である。図４中の白抜きの矢印は、給湯装置１内での水の流れを表している。図示されるように、上流側給水配管２０ａの水流センサー３０を通過した水は、下流側給水配管２０ｂとバイパス配管２２とに分岐して、下流側給水配管２０ｂに分岐した水は熱交換器１１を通過して上流側出湯配管２１ａに流出する。そして、バイパス配管２２を通過してきた水と合流した後、下流側出湯配管２１ｂを通って給湯カラン２５から流出する。
【００４０】
このように、熱交換器１１内で凍結が発生していない場合は、バーナー１２で燃焼運転が開始されるまでの間は、熱交流出温度センサー３１も給湯温度センサー３２も、上流側給水配管２０ａから流入した水の温度を検出することになるので、大きな温度差は生じない。もちろん、熱交換器１１が冷えている場合は、熱交換器１１で水が冷やされるので、熱交流出温度センサー３１で検出する熱交流出温度の方が、給湯温度センサー３２で検出する給湯温度よりも低くなることは起こり得る。しかし、この場合でも、ある程度の流量で水が流れていれば、やがては、温度差は小さくなる。
【００４１】
これに対して、図２に示したように、熱交換器１１内で凍結が発生している場合は、給湯温度センサー３２が設けられた下流側出湯配管２１ｂには水が流れるが、熱交流出温度センサー３１が取り付けられた上流側出湯配管２１ａには水が流れない。そして、上流側給水配管２０ａから供給される水は少なくとも凍結しない程度の温度になっているのに対して、熱交流出温度センサー３１が取り付けられている部分の温度は、熱交換器１１が凍結している影響で低くなる。従って、熱交流出温度センサー３１が検出する熱交流出温度の方が、給湯温度センサー３２が検出する給湯温度よりも低くなる。このため、熱交流出温度と給湯温度とを比較して、熱交流出温度の方が、給湯温度よりも所定の許容温度以上、低かった場合には、熱交換器１１内で凍結が発生しているものと考えられる。
【００４２】
図３のＳＴＥＰ１０５では、以上のような理由から、熱交流出温度の方が給湯温度よりも所定の許容温度以上、低いか否かを判断する。その結果、許容温度以上低かった場合は（ＳＴＥＰ１０５：ｙｅｓ）、熱交換器１１内で凍結が発生していると考えられるので、バーナー１２の燃焼運転を開始することができない。そこで、給湯装置１のユーザーに対して「熱交換器１１の凍結を解凍しているためにバーナー１２の燃焼運転を開始することができない」旨を報知する（ＳＴＥＰ１０６）。報知は、操作部５１に搭載された液晶モニター５１ｍ（図２参照）に画像を表示することによって行っても良いし、操作部５１に搭載されたスピーカー５１ｓから音声を出力することによって行っても良い。
【００４３】
尚、熱交流出温度の方が給湯温度より許容温度以上、低いと判断された場合（ＳＴＥＰ１０５：ｙｅｓ）でも、熱交流出温度と給湯温度との温度差が、許容温度よりも大幅に大きい場合（従って、熱交流出温度が給湯温度を大幅に下まわっている場合）と、温度差が許容温度より少し大きい程度の場合とが存在する。温度差が許容温度より少し大きい程度であれば、上流側給水配管２０ａから供給される水は凍結しない程度には温かいので、少しの間、水を供給していれば次第に熱交換器１１が温められて、熱交換器１１内の凍結は解消するものと考えられる。これに対して、熱交流出温度が給湯温度を大幅に下まわっている場合は、上流側給水配管２０ａから水を供給していても、熱交換器１１内の凍結が解消されるまでに長い時間が掛かってしまうと考えられる。
【００４４】
そこで、本実施例では、熱交流出温度の方が給湯温度より許容温度以上、低いと判断された場合には（ＳＴＥＰ１０５：ｙｅｓ）、今度は、熱交流出温度の方が給湯温度よりも、所定のヒーター通電温度以上、低いか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０７）。ここで、ヒーター通電温度とは、電気ヒーター３５に通電するか否かを判断するために用いられる温度であり、本実施例では５℃に設定されている。そして、熱交流出温度が給湯温度よりもヒーター通電温度以上、低い場合は（ＳＴＥＰ１０７：ｙｅｓ）、電気ヒーター３５に通電する（ＳＴＥＰ１０８）。こうすれば、電気ヒーター３５で発生する熱が熱交換器１１に伝わるので、熱交換器１１内の凍結が解消されるまでに要する時間を短縮することができる。その後、処理の先頭に戻って、水流が検知されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。
【００４５】
これに対して、熱交流出温度の方が給湯温度より許容温度以上、低いが、ヒーター通電温度以上は、低くないと判断した場合は（ＳＴＥＰ１０７：ｎｏ）、電気ヒーター３５への通電は不要と考えられる。そこで、既に電気ヒーター３５を通電中か否かを判断して（ＳＴＥＰ１０９）、通電中でなかった場合は（ＳＴＥＰ１０９：ｎｏ）、そのまま、処理の先頭に戻って、水流が検知されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。また、電気ヒーター３５の通電中であった場合は（ＳＴＥＰ１０９：ｙｅｓ）、電気ヒーター３５の通電を停止した後（ＳＴＥＰ１１０）、処理の先頭に戻って、水流が検知されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。
【００４６】
そして、水流が検知されなくなっていた場合は（ＳＴＥＰ１００：ｎｏ）、バーナー１２の燃焼運転を開始する必要が無くなったものと判断できるので、ＳＴＥＰ１００の判断を繰り返すことによって待機状態となる。これに対して、水流が検知された場合は（ＳＴＥＰ１００：ｙｅｓ）、ユーザーが給湯しようとしていると判断できるので、バーナー１２の燃焼運転を開始するべく、続く上述した一連の手順を再開する。こうした手順を繰り返しているうちに、電気ヒーター３５を通電していた場合は（ＳＴＥＰ１０８）、電気ヒーター３５が発生する熱の影響で熱交流出温度が少しずつ上昇して行く。そして、熱交流出温度が給湯温度よりも、ヒーター通電温度以上には低くないと判断されたら（ＳＴＥＰ１０７：ｎｏ）、電気ヒーター３５の通電を停止する（ＳＴＥＰ１１０）。また、電気ヒーター３５に通電していない場合でも、上流側給水配管２０ａから水を供給していると、水の温度が熱交換器１１に伝わって、熱交換器１１内の凍結が少しずつ解消されると共に、熱交流出温度も少しずつ上昇していく。そして、熱交流出温度が給湯温度よりも、許容温度以上には低くないと判断されたら（ＳＴＥＰ１０５：ｎｏ）、熱交換器１１内の凍結が解消したと判断できるので、バーナー１２の燃焼運転を開始する（ＳＴＥＰ１１１）。
【００４７】
以上では、ＳＴＥＰ１０１で「ｙｅｓ」（すなわち、電源再投入後の初回の燃焼運転）と判断され、且つ、給湯温度が凍結判断温度よりも低かった場合に（ＳＴＥＰ１０３：ｎｏ）、バーナー１２の燃焼運転を開始する手順について説明した。これに対して、電源再投入後の初回の燃焼運転であっても（ＳＴＥＰ１０１：ｙｅｓ）、給湯温度が凍結判断温度よりも高かった場合は（ＳＴＥＰ１０３：ｙｅｓ）、熱交換器１１内で凍結が発生している可能性は無いので、バーナー１２の燃焼運転を開始すればよい（ＳＴＥＰ１１１）。また、電源再投入後の初回の燃焼運転ではなかった場合は（ＳＴＥＰ１０１：ｎｏ）、前回にバーナー１２が燃焼運転された後に、給湯装置１の電源が切断されたことはないと考えられる。給湯装置１の電源が切断されていなければ、たとえ、外気の温度が下がっても電気ヒーター３５が通電されるので熱交換器１１内が凍結することはないと考えられる。このため、電源再投入後の初回の燃焼運転ではなかった場合も（ＳＴＥＰ１０１：ｎｏ）、バーナー１２の燃焼運転を開始する（ＳＴＥＰ１１１）。こうして、バーナー１２の燃焼運転を開始したら、図３に示した燃焼運転開始処理を終了する。
【００４８】
以上に説明したように、本実施例の給湯装置１は、熱交換器１１内で凍結が発生した場合でも、熱交流出温度センサー３１で検出した熱交流出温度と、給湯温度センサー３２で検出した給湯温度とに基づいて、凍結の発生を検知することができる。このため、熱交換器１１が空焚き状態となることを回避することができるので、熱交換器１１が損傷することがなく、長期に亘って給湯装置１を使用することが可能となる。
【００４９】
また、上述したように本実施例の給湯装置１は、熱交換器１１内で凍結が発生した時に、上流側給水配管２０ａから供給した水が流れる所と、流れなくなる所とで、水温差が発生することを利用して、熱交換器１１内の凍結の有無を検知する。上述した実施例の熱交流出温度センサー３１は、上流側給水配管２０ａからの水が流れなくなる所の水温を検出し、給湯温度センサー３２は水が流れる所の水温を検出していることになる。従って、熱交流出温度センサー３１は、熱交換器１１内での凍結発生時に水が流れなくなる所（例えば、下流側給水配管２０ｂや、熱交換器１１）に設けた水温センサーで代用することができる。同様に、給湯温度センサー３２は、熱交換器１１内で凍結が発生しても上流側給水配管２０ａからの水が流れる所（例えば、上流側給水配管２０ａや、バイパス配管２２）に設けた水温センサーで代用することが可能である。
【００５０】
以上、本実施例の給湯装置１について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…給湯装置、        １０…燃焼装置、            １１…熱交換器、
１２…バーナー、      １３…点火プラグ、          １４…ガス通路、
１５…ガス比例弁、    １６…燃焼ファン、          １７…排気口、
２０…給水配管、      ２０ａ…上流側給水配管、    ２０ｂ…下流側給水配管、
２１…出湯配管、      ２１ａ…上流側出湯配管、    ２１ｂ…下流側出湯配管、
２２…バイパス配管、  ２５…給湯カラン、          ３０…水流センサー、
３１…熱交流出温度センサー、    ３２…給湯温度センサー、
３５…電気ヒーター、      ５０…制御部、          ５１…操作部、
５１ｍ…液晶モニター、    ５１ｓ…スピーカー。
【図１】
2019078505.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019078505.tif 000006