(57)【要約】【課題】空焚きを精度よく判定する。【解決手段】タンク内に流入した湯水をヒータにより加熱して給湯する貯湯式温水器であって、前記ヒータにより加熱された湯水と前記タンク内に流入した湯水とによって当該タンク内に形成される温度境界層の有無を判定する第１判定部と、前記ヒータに通電しても前記第１判定部により前記温度境界層が検出されない場合には、前記ヒータによる空焚きが発生していると判定する第２判定部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内に流入した湯水をヒータにより加熱して給湯する貯湯式温水器であって、
前記ヒータにより加熱された湯水と前記タンク内に流入した湯水とによって当該タンク内に形成される温度境界層の有無を判定する第１判定部と、
前記ヒータに通電しても前記第１判定部により前記温度境界層が形成されていないと判定された場合には、前記ヒータによる空焚きが発生していると判定する第２判定部と、
を備えることを特徴とする、貯湯式温水器。
【請求項２】
前記タンクは、前記ヒータにより加熱された湯水が上部から流出し、新たな湯水が下部から流入する構造を備える、請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項３】
前記タンクの高さ方向に複数設けられた温度検出部を更に備え、
前記第１判定部は、前記各温度検出部で検出された温度に基づいて、前記温度境界層の有無を検出する、請求項１又は請求項２に記載の貯湯式温水器。
【請求項４】
前記第１判定部は、前記各温度検出部で検出された温度の昇温速度が所定の閾値以上である場合には、前記温度境界層が形成されていないと判定する、請求項３に記載の貯湯式温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度センサで検出されたタンク内の昇温速度が閾値よりも大きい場合に空焚き状態と判定する貯湯式温水器が知られている。ただし、空焚き状態が発生していない場合であっても何らかの理由で温度が急上昇してしまうと空焚き状態と判定される。
【０００３】
例えば、タンク内で沸き上げられた湯が断続的に出湯され、これに応じて水がタンク内に補充されると、タンク内には、湯（高温）と水（低温）との境界層（温度境界層）が発生する。この温度境界層が沸き上げ動作中に温度センサ付近で生じると、温度センサで検出される検出温度が不安定になり急上昇する場合がある。このため、貯湯式温水器は、この急上昇による昇温速度が閾値を超えてしまった場合には、空焚き状態と誤って判定してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、空焚きによる昇温のタイミングと温度境界層による昇温のタイミングとに違いがあることを利用して、所定期間におけるタンクの内の昇温速度に基づいて空焚きを判定する方法が開示されている。
【０００５】
具体的には、空焚きに起因するタンク内の昇温が沸き上げ運転後から速い段階で発生するのに対して、温度境界層に起因する昇温は、沸き上げ運転の開始後からかなりの時間が経過してから発生する。したがって、特許文献１記載の貯湯式温水器では、沸き上げ運転の開始から一定時間が経過するまでの間（限定時間）でのみ空焚きの判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、低容量の貯湯タンクが用いられたり、沸き上げ用に高出力のヒータが用いられると、温度境界層に起因する昇温も沸き上げ運転後から速い段階で発生する可能性がある。そのため、温度境界層に起因する昇温を空焚きによるものと誤って判定してしまう場合が考えれる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、空焚きを精度よく判定可能な貯湯式温水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、タンク内に流入した湯水をヒータにより加熱して給湯する貯湯式温水器であって、前記ヒータにより加熱された湯水と前記タンク内に流入した湯水とによって当該タンク内に形成される温度境界層の有無を判定する第１判定部と、前記ヒータに通電しても前記第１判定部により前記温度境界層が検出されない場合には、前記ヒータによる空焚きが発生していると判定する第２判定部と、を備えることを特徴とする、貯湯式温水器である。
【００１０】
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記タンクは、前記ヒータにより加熱された湯水が上部から流出し、新たな湯水が下部から流入する構造を備える。
【００１１】
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記タンクの高さ方向に複数設けられた温度検出部を更に備え、前記第１判定部は、前記各温度検出部で検出された温度に基づいて、前記温度境界層の有無を検出する。
【００１２】
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記第１判定部は、前記各温度検出部で検出された温度の昇温速度が所定の閾値以上である場合には、前記温度境界層が形成されていないと判定する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、空焚きを精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る貯湯式温水器Ａの概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置１７の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る空焚き防止制御の動作のフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る空焚き防止制御による効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る貯湯式温水器を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る貯湯式温水器Ａの概略構成の一例を示す図である。
【００１７】
貯湯式温水器Ａは、給水管１、第１バイパス管２、給湯管３、混合弁４、第２バイパス管５、フィルタ６、逆止弁７、第１温度検出部８、第１電磁弁９、第２電磁弁１０、第２温度検出部１１、遮断弁１２、水抜き栓１３、タンク１４、ヒータ１５、第３温度検出部１６、及び制御装置１７を備える。
【００１８】
給水管１は、タンク１４に接続されている。これにより、給水管１を流通した水は、タンク１４内に供給される。
【００１９】
第１バイパス管２は、給水管１の第１分岐部３０から分岐され、混合弁４に接続されている。具体的には、第１バイパス管２は、一端が給水管１の第１分岐部３０に連通され、他端が混合弁４に連通されている。
給湯管３は、一端がタンク１４の上部に連通され、他端が自動水栓１００に連通されている。
【００２０】
混合弁４は、給湯管３の途中に設けられる。混合弁４には、給水管１から分岐された第１バイパス管２が連通されている。これにより、混合弁４では、給水管１から供給される水と給湯管３から供給される高温の湯が混合される。また、混合弁４の内部には、図示しないサーモスタット等の自動温度調節器が設けられる。したがって、この自動温度調節器により、混合後の温水（混合水）は、ユーザ等の使用に適した所定温度（例えば３８℃〜４２℃）となるように、湯水の混合比率が制御される。
【００２１】
第２バイパス管５は、給水管１の第２分岐部３１から分岐され、混合弁４と自動水栓１００との間の給湯管３に接続される。具体的には、第２バイパス管５は、一端が給水管１の第２分岐部３１に連通され、他端が混合弁４と自動水栓１００との間の給湯管３に連通される。なお、第２分岐部３１は、第１分岐部３０よりも上流側に設けられている。
【００２２】
フィルタ６は、給水管１において、第２分岐部３１の上流側に設けられている。フィルタ６は、給水管１内を流通する水のゴミを除去する。
逆止弁７は、給水管１において、第２分岐部３１の上流側に設けられている。逆止弁７は、給水管１内を流通する水の逆流を防止する。
【００２３】
第１温度検出部８は、給水管１において、第２分岐部３１の上流側に設けられている。第１温度検出部８は、給水管１内を流通する水の温度を検出し、その検出結果を制御装置１７に送信する。
【００２４】
第１電磁弁９は、第１分岐部３０と第２分岐部３１との間の給水管１に設けられており、その給水管１の経路を開放又は閉塞する。なお、第１電磁弁９は、制御装置１７によって開状態又は閉状態に制御される。
【００２５】
第２電磁弁１０は、第２バイパス管５に設けられており、その第２バイパス管５の経路を開放又は閉塞する。なお、第２電磁弁１０は、制御装置１７によって開状態又は閉状態に制御される。
【００２６】
第２温度検出部１１は、給湯管３における混合弁４の下流側に設けられている。この第２温度検出部１１は、混合弁４から自動水栓１００に供給される混合水の温度を検出し、その検出結果を制御装置１７に送信する。
【００２７】
遮断弁１２は、タンク１４と混合弁４との間の給湯管３に設けられている。この遮断弁１２は、自然対流により、タンク１４内の熱湯が、タンク１４外に流出することを防止する。
【００２８】
水抜き栓１３は、給水管１の下流側に設けられている。この水抜き栓１３は、メンテナンス時などでタンク１４内の水を抜きたい場合に開弁すること、そのタンク１４内の水を抜く。
【００２９】
タンク１４は、例えば金属材料などにより中空状の缶体として構成され、給水管１から流入した水を貯留する。
【００３０】
ヒータ１５は、タンク１４の内に設けられている。このヒータ１５は、制御装置１７の制御に基づいて、タンク１４内の水を所定の温度に加熱する。
【００３１】
第３温度検出部１６は、タンク１４に複数設けられている。具体的には、複数の第３温度検出部１６は、タンク１４の高さ方向に所定の間隔で設けられた、例えば、サーミスタである。
【００３２】
各第３温度検出部１６は、設置位置に対応するタンク１４内の温度を検出する。そして、各第３温度検出部１６は、検出した温度を制御装置１７に送信する。本実施形態では、２つの第３温度検出部１６がタンク１４の高さ方向に設けられている場合を説明するが、本発明はこれに限定されず、２つ以上の第３温度検出部１６がタンク１４の高さ方向に設けられていればよい。なお、以下の説明において、２つの第３温度検出部１６のうち、タンク１４の高さ方向において下側に設けられた第３温度検出部１６を「下側温度センサ１６ａ」と称し、上側に設けられた第３温度検出部１６を「上側温度センサ１６ｂ」と称する。そして、下側温度センサ１６ａは、ヒータ１５の近傍におけるタンク１４の表面に設けられている。
【００３３】
制御装置１７は、第１電磁弁９及び第２電磁弁１０のそれぞれを開状態又は閉状態に制御する。具体的には、貯湯式温水器Ａが通常の出湯運転中において、自動水栓１００の内部に設けられた検知センサが手などの物体を検知すると、その検知結果が制御装置１７に送信される。したがって、制御装置１７は、通常の出湯運転中において、上記検知センサが手などの物体を検知した場合には、第１電磁弁９を開弁状態に制御する。これにより、混合水が自動水栓１００から給水されるとともに、その給水された混合水に相当する量の水が給水管１を介してタンク１４に流入する。
【００３４】
制御装置１７は、貯湯式温水器Ａが出湯運転中には第２電磁弁１０を常に閉弁状態に制御する。一方、制御装置１７は、貯湯式温水器Ａが出湯運転中以外及び高温出湯検知時には、第２電磁弁１０を開弁状態に制御する。これにより、制御装置１７は、停電時や混合弁４が故障した場合等に給湯管３を流通する高温の湯水に対して水を混合させることで、当該高温の湯水が自動水栓１００から給水されることを防止する。なお、制御装置１７は、第２温度検出部１１からの検出信号に基づいて、給湯管３の湯水が高温であることを検知する（上記高温出湯検知）ことができる。
【００３５】
制御装置１７は、電源Ｄ(例えば、商用電源)からの電力をヒータ１５に通電することでタンク１４内に貯湯した湯水を沸き上げ温度まで沸き上げる、いわゆる沸き上げ運転を実施する。この沸き上げ運転は、所定期間内における複数の時間帯の各時間帯で実行される。例えば、制御装置１７は、１日を複数の時間帯で区分し、その区分した時間帯ごとに沸き上げ運転を実行する。
ここで、制御装置１７は、沸き上げ運転時において、空焚き防止制御を実行する。この空焚き防止制御とは、沸き上げ運転時において空焚きの有無を判定し、その判定結果に応じて沸き上げ運転を停止又は継続する制御である。なお、空焚きとは、タンク１４内に湯水が無い状態でヒータ１５が通電されることをいう。
以下に、本実施形態に係る制御装置１７の空焚き防止制御について、具体的に説明する。
【００３６】
以下に、本実施形態に係る制御装置１７の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る制御装置１７の概略構成図である。
【００３７】
図２に示すように、制御装置１７は、ヒータ用リレー１８、取得部１９、記憶部２０、第１判定部２１、第２判定部２２、及び制御部２３を備える。
【００３８】
ヒータ用リレー１８は、電源Ｄ及びヒータ１５の間に電気的に接続される。ヒータ用リレー１８は、制御部２３により接点が開閉される。すなわち、ヒータ用リレー１８の接点が閉状態に制御されると、電源Ｄからの電力がヒータ１５に供給される。これにより、ヒータ１５が発熱する。一方、ヒータ用リレー１８の接点が開状態に制御されると、電源Ｄからヒータ１５への電力の供給が停止される。これにより、ヒータ１５の発熱が停止する。
【００３９】
取得部１９は、下側温度センサ１６ａ及び上側温度センサ１６ｂのそれぞれからタンク１４内の温度Ｔを一定周期ごとに取得する。そして、取得部１９は、取得した各温度Ｔをデータログとして記憶部２０に格納する。
【００４０】
記憶部２０は、第１記憶部２１１及び第２記憶部２１２を備える。
【００４１】
第１記憶部２１１には、沸き上げ運転時においてヒータ１５に通電されている場合に、下側温度センサ１６ａが検出した温度Ｔ１がデータログ（以下、「下側空だき判定用温度ログ」という。）として格納される。この第１記憶部２１１に下側空だき判定用温度ログとして格納される温度Ｔ１のデータ数は、最新のＮ１個に設定される。したがって、第１記憶部２１１に最新のＮ１個の温度Ｔ１が格納されている状態で、下側温度センサ１６ａから新たな温度Ｔ１を取得した場合には、下側空だき判定用温度ログのうち最も古い温度Ｔ１を削除し、その新たな温度Ｔ１を下側空だき判定用温度ログとして第１記憶部２１１に格納される。
【００４２】
第２記憶部２１２には、沸き上げ運転時においてヒータ１５に通電されている場合に、上側温度センサ１６ｂが検出した温度Ｔ２がデータログ（以下、「上側空だき判定用温度ログ」という。）として格納される。この第２記憶部２１２に上側空だき判定用温度ログとして格納される温度Ｔ２のデータ数は、最新のＮ２個に設定される。したがって、第２記憶部２１２に最新のＮ２個の温度Ｔ２が格納されている状態で、上側温度センサ１６ｂから新たな温度Ｔ２を取得した場合には、上側空だき判定用温度ログのうち最も古い温度Ｔ２を削除し、その新たな温度Ｔ２を上側空だき判定用温度ログとして第２記憶部２１２に格納される。なお、Ｎ２とＮ１とは同一の値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。
なお、新たな温度Ｔ１が下側空だき判定用温度ログとして、新たな温度Ｔ２が上側空だき判定用温度ログとして記憶部２０に格納されることを、「更新」という。
【００４３】
第１判定部２１は、ヒータ１５により加熱された湯水とタンク１４内に流入した湯水とによってそのタンク１４内に形成される温度境界層の有無を判定する。本実施形態の温度境界層は、タンク１４内で沸き上げられた湯水がタンク１４の上部から断続的に流出し、これに応じて新たな水がタンク内の下部から流入することで形成される。したがって、タンク１４内において、温度境界層の上側にはヒータ１５により加熱された高温の湯水（以下、「第１の湯水」という。）が貯留し、下側にはヒータ１５により加熱される前の低温の湯水（以下、「第２の湯水」という。）が貯留する。したがって、当然ながら、第１の湯水は、第２の湯水よりも高い温度となる。
【００４４】
例えば、第１判定部２１は、下側温度センサ１６ａ及び上側温度センサ１６ｂのそれぞれで検出された温度に基づいて、タンク１４内に形成される温度境界層の有無を判定する。具体的には、第１判定部２１は、下側温度センサ１６ａで検出された温度Ｔ１の昇温速度（以下、「第１の昇温速度」という。）が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上であり、且つ上側温度センサ１６ｂで検出された温度Ｔ２の昇温速度（以下、「第２の昇温速度」という。）が第２の閾値Ｔ２ｔｈｒ以上である場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されていないと判定する。
【００４５】
この第１の昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上であり、且つ第２の昇温速度が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ以上である場合とは、タンク１４内において温度が異なる領域が存在しないことを示し、これはタンク１４内に温度境界層が形成されていないことを意味する。
【００４６】
一方、第１判定部２１は、第１の昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ未満の場合と第２の昇温速度が第２の閾値未満である場合の少なくともいずれかである場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されていると判定する。例えば、第１判定部２１は、第１の昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上であり、且つ第２の昇温速度が第２の閾値未満である場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されていると判定する。
なお、第１閾値Ｔ１ｔｈｒ及び第２閾値Ｔ２ｔｈｒは、空焚きの可能性があるときの昇温速度であり、例えば、同一の値であってもよいし、第２閾値Ｔ２ｔｈｒが第１閾値Ｔ１ｔｈｒよりも低い値にしてもよい。また、第１閾値Ｔ１ｔｈｒ及び第２閾値Ｔ２ｔｈｒは、タンク１４の容量等によって変更することが可能である。
【００４７】
第２判定部２２は、ヒータ１５による空焚きの有無を判定する。具体的には、第２判定部２２は、ヒータ１５が通電されたとしても第１判定部２１により温度境界層が形成されていることが判定されない場合には、ヒータ１５による空焚きが発生していると判定する。これは、温度境界層が形成されてないことはタンク１４内に湯水が貯留されていないことを示すためである。
したがって、第２判定部２２は、ヒータ１５が通電され、第１判定部２１により温度境界層が形成されていると判定された場合には、ヒータ１５による空焚きが発生していないと判定する。
【００４８】
制御部２３は、ヒータ用リレー１８の接点を開閉することで、ヒータ１５への通電を制御する。制御部２３は、沸き上げ運転時において第２判定部２２により空焚きが発生していると判定された場合には、ヒータ１５への通電を停止する。
一方、制御部２３は、沸き上げ運転時において第２判定部２２により空焚きが発生していないと判定された場合には、ヒータ１５への通電を継続する。
【００４９】
次に、本実施形態に係る制御装置１７の空焚き防止制御の動作について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る空焚き防止制御の動作のフロー図である。
【００５０】
まず、制御部２３は、ヒータ用リレー１８の接点を閉状態に制御することで、ヒータ１５に通電する。これにより、制御装置１７は、沸き上げ運転を開始する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
取得部１９は、沸き上げ運転が開始されると、第１記憶部２１１に格納されている下側空だき判定用温度ログと、第２記憶部２１２に格納されている上側空だき判定用温度ログとをすべて削除（クリア）する（ステップＳ１０２）。これは、第１記憶部２１１及び第２記憶部２１２に前回の沸き上げ運転時の温度のデータが残っている場合があるためである。
【００５２】
取得部１９は、下側温度センサ１６ａからタンク１４内の温度Ｔ１と、上側温度センサ１６ｂからタンク１４内の温度Ｔ２とを取得する（ステップＳ１０３）。そして、取得部１９は、取得した温度Ｔ１を第１記憶部２１１に下側空だき判定用温度ログとして格納することで、下側空だき判定用温度ログを更新する。また、取得部１９は、取得した温度Ｔ２を第２記憶部２１２に上側空だき判定用温度ログとして格納することで、上側空だき判定用温度ログを更新する（ステップＳ１０４）。
【００５３】
第１判定部２１は、下側空だき判定用温度ログが更新されると、第１記憶部２１１に格納されている下側空だき判定用温度ログの最小値Ｔ１ｍｉｎを抽出する。そして、第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ１が最小値Ｔ１ｍｉｎ以上か否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５４】
第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ１が最小値Ｔｍｉｎ未満であると判定した場合には、ステップＳ１０２に戻る。一方、第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ１が最小値Ｔ１ｍｉｎ以上であると判定した場合には、第２記憶部２１２に格納されている上側空だき判定用温度ログの最小値Ｔ２ｍｉｎを抽出する。そして、第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎ以上か否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００５５】
第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎ未満であると判定した場合には、ステップＳ１０２に戻る。一方、第１判定部２１は、ステップＳ１０３で取得した温度Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎ以上であると判定した場合には、温度Ｔ１が保温温度Ｔｏｆｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、保温温度Ｔｏｆｆとは、タンク１４内の湯水を保温する温度である。第１判定部２１により温度Ｔ２が保温温度Ｔｏｆｆ以上であると判定された場合には、制御部２３は、ヒータ用リレー１８の接点を開状態に制御することで、ヒータ１５への通電を停止する。これにより、沸き上げ運転が完了する（ステップＳ１０８）。
【００５６】
一方、第１判定部２１は、温度Ｔ１が保温温度Ｔｏｆｆ未満であると判定した場合には、第１記憶部２１１に格納されている更新後の下側空だき判定用温度ログのうち、最大値Ｔ１ｍａｘ及び最小値Ｔ１ｍｉｎを抽出する。そして、第１判定部２１は、最大値Ｔ１ｍａｘと最小値Ｔ１ｍｉｎとの差分値（最大値Ｔ１ｍａｘ−最小値Ｔ１ｍｉｎ）が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上か否かを判定する（ステップＳ１０９）。この差分値（最大値Ｔ１ｍａｘ−最小値Ｔ１ｍｉｎ）は、上述した第１の昇温速度に相当する。
【００５７】
第１判定部２１は、差分値（最大値Ｔ１ｍａｘ−最小値Ｔ１ｍｉｎ）が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ未満であると判定した場合には、ステップ１０３に戻る。これは空焚きの可能性がないためである。
【００５８】
第１判定部２１は、差分値（最大値Ｔ１ｍａｘ−最小値Ｔ１ｍｉｎ）が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上であると判定した場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されているか否かを判定する。これは、ステップＳ１０９での昇温は、空焚きに起因するものである可能性があるが、温度境界層に起因する昇温なのか、沸き上げ運転に起因する昇温なのかの区別がつかないためである。
【００５９】
具体的には、まず第１判定部２１は、第２記憶部２１２に格納されている更新後の上側空だき判定用温度ログのうち、最大値Ｔ２ｍａｘ及び最小値Ｔ２ｍｉｎを抽出する。そして、第１判定部２１は、最大値Ｔ２ｍａｘと最小値Ｔ２ｍｉｎとの差分値（最大値Ｔ２ｍａｘ−最小値Ｔ２ｍｉｎ）が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ以上か否かを判定する（ステップＳ１１０）。なお、この差分値（最大値Ｔ２ｍａｘ−最小値Ｔ２ｍｉｎ）は、上述した第２の昇温速度に相当する。
【００６０】
第１判定部２１は、差分値（最大値Ｔ２ｍａｘ−最小値Ｔ２ｍｉｎ）が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ未満であると判定した場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されていると判定する。したがって、第２判定部２２は、空焚きが発生していないと判定して、ステップＳ１０３に戻る。
【００６１】
一方、第１判定部２１は、差分値（最大値Ｔ２ｍａｘ−最小値Ｔ２ｍｉｎ）が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ以上であると判定した場合には、タンク１４内に温度境界層が形成されていないと判定する。したがって、第２判定部２２は、空焚きが発生していると判定する（ステップＳ１１１）。
【００６２】
制御部２３は、第２判定部２２により空焚きが発生していると判定された場合には、ヒータ用リレー１８の接点を開状態に制御することで、ヒータ１５への通電を停止する（ステップＳ１１２）。
【００６３】
次に、本実施形態の空焚き防止制御による効果について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る空焚き防止制御による効果を説明する図である。
【００６４】
従来の貯湯式温水器は、ヒータ１５の近傍におけるタンク１４の表面に設けられている温度センサ（本実施形態に係る下側温度センサ１６ａに相当）の検出結果を用いて、タンク１４内の昇温速度を測定する。そして、従来の貯湯式温水器は、この測定した昇温速度が閾値（本実施形態に係る第１閾値Ｔ１ｔｈｒ）よりも大きい場合に空だき状態と判定する。しかしながら、この方法では、沸き上げ動作中に温度境界層が下側温度センサ１６ａ付近で生じると、自然対流により下側温度センサ１６ａで検出される温度が急上昇する。このため、従来の貯湯式温水器は、この急上昇による昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒを超えてしまった場合には、空だき状態と誤って判定してしまう。
【００６５】
一方、貯湯式温水器Ａは、昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上である場合には、温度境界層の有無を判定することで、温度境界層に起因する昇温を空焚きに起因する昇温であると誤判定することを防止することができる。
例えば、図４に示すように、貯湯式温水器Ａでは、タンク１４の高さ方向において、下側温度センサ１６ａよりも上側の位置に上側温度センサ１６ｂを設ける。この上側温度センサ１６ｂが設けられる位置は、沸き上げ動作中に温度境界層が下側温度センサ１６ａ付近で生じても、上側温度センサ１６ｂで検出される昇温速度に影響がない位置、又は影響があったとしても下側温度センサ１６ａ付近での昇温速度と比較して識別可能なレベルまで昇温速度が低い位置である。そのため、第２閾値Ｔ２ｔｈｒは、上記影響を考慮して設定される。
【００６６】
ここで、空だきが発生した場合には、タンク１４全体が急上昇するため、下側温度センサ１６ａの昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上となり、上側温度センサ１６ｂの昇温速度が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ以上となる。一方、下側温度センサ１６ａ付近で温度境界層が形成された場合には、下側温度センサ１６ａの昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上となり、上側温度センサ１６ｂの昇温速度が第２閾値Ｔ２ｔｈｒ未満となる。
【００６７】
そのため、貯湯式温水器Ａは、下側温度センサ１６ａ及び上側温度センサ１６ｂで検出された温度の昇温速度に基づいて温度境界層の有無を検出することで、空焚きを精度よく判定することができる。
【００６８】
ところで、本実施形態とは異なる空焚き判定方法（空焚きの有無を判定する方法）として、試験通電期間を定め、その試験通電期間においてタンク１４内のヒータ１５へ通電（試験通電）した後に、そのヒータ１５への試験通電を停止して、余熱によるタンク１４の温度上昇が所定値を超えた場合に空焚きが発生したと判定する方法が考えられる。しかしながら、この方法を用いると、貯湯式温水器は、試験通電による空焚き判定方法において空焚きではないと判定された場合に、沸き上げ運転を実施することになる。そのため、タンク１４内の湯を沸き上げるには、試験通電と沸き上げ運転のそれぞれでヒータ用リレー１８の接点を開閉させることになり、ヒータ用リレー１８の接点寿命が低下する。
【００６９】
一方、本実施形態の貯湯式温水器Ａは、沸き上げ運転時において空焚きの有無を判定する処理を実施し、空焚きが発生していないと判定した場合には、ヒータ１５への通電を停止せず、タンク１４内の湯水が保温温度Ｔｏｆｆになるまで沸き上げ運転を行う。したがって、貯湯式温水器Ａは、タンク１４内の湯水が保温温度Ｔｏｆｆになるまでにヒータ用リレー１８の接点の開閉が１回のみで済む。そのため、貯湯式温水器Ａは、ヒータ用リレー１８の接点の開閉回数を削減でき、ヒータ用リレー１８の接点寿命の低下を抑制することができる。
【００７０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００７１】
（変形例１）上記実施形態では、制御装置１７は、第２判定部２２により空焚きが発生していると判定された場合には、空焚きが発生している旨を、例えば表示灯の点灯で報知するが、これに限定されない。例えば、制御装置１７は、第２判定部２２により空焚きが発生していると判定された場合には、貯湯式温水器Ａを管理する管理人（又は貯湯式温水器Ａが導入されている建物もの管理人）の通信端末に有線又は無線で通知してもよい。この通信端末は、通信可能な端末であればどのような端末であってもよく、例えば、スマートフォン等の携帯電話、タブレット端末、及びＰＣ（Personal Computer）等である。
【００７２】
（変形例２）上記実施形態では、貯湯式温水器Ａが先止め式である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、貯湯式温水器Ａは、元止め式であってもよい。
【００７３】
（変形例３）上記実施形態では、貯湯式温水器Ａは、ヒータ１５に通電している場合に空焚き防止制御を実施したが、本発明はこれに限定されない。例えば、貯湯式温水器Ａは、下側温度センサ１６ａの昇温速度が第１閾値Ｔ１ｔｈｒ以上となった場合にヒータ１５への通電を停止して温度境界層の有無を判定してもよい。
【００７４】
上述したように、貯湯式温水器Ａは、ヒータ１５により加熱された湯水とタンク１４内に流入した湯水とによって当該タンク１４内に形成される温度境界層の有無を判定する第１判定部２１と、ヒータ１５に通電しても第１判定部により前記温度境界層が検出されない場合には、ヒータによる空焚きが発生していると判定する第２判定部２２と、を備える。これにより、貯湯式温水器Ａは、ヒータ用リレー１８の接点寿命の低下を抑制するとともに、空焚きを精度よく判定することができる。
【００７５】
また、貯湯式温水器Ａは、ヒータ１５への通電を中断した後に、タンク１４内の昇温速度に応じて空焚きの有無を判定する。そのため、貯湯式温水器Ａは、温度境界層に起因する昇温と空焚きによる昇温とを容易に区別することができる。
【００７６】
また、貯湯式温水器Ａは、第１閾値Ｔ１ｔｈｒ及び第２閾値Ｔ２ｔｈｒを、過昇防止装置が作動する閾値より低い値に設定する。これにより、貯湯式温水器Ａは、過昇防止装置が作動する前に空焚きをより精度良く検出することができる。
【００７７】
また、貯湯式温水器Ａのタンク１４は、ヒータ１５により加熱された湯水が上部から流出し、新たな湯水が下部から流入する構造を備える。これにより、貯湯式温水器Ａのタンク１４内に温度境界層が形成されやすくなり、本発明がより有用となる。
【００７８】
また、貯湯式温水器Ａは、タンク１４の高さ方向に複数設けられた第３温度検出部１６を更に備える。そして、貯湯式温水器Ａ、各第３温度検出部１６で検出された温度に基づいて、温度境界層の有無を検出する。これにより、貯湯式温水器Ａは、空焚きを精度よく判定することができる。なお、各第３温度検出部１６の設置位置は、タンク１４の高さ方向の位置がそれぞれ異なっていればよく、タンク１４の水平方向の位置には特に限定されない。したがって、タンク１４の高さ方向に複数設けられた第３温度検出部１６の水平方向の位置は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７９】
また、貯湯式温水器Ａは、各第３温度検出部１６で検出された温度の昇温速度が所定の閾値を超えた場合にはヒータ１５による空焚きが発生していると判定する。これにより、貯湯式温水器Ａは、空焚きを精度よく判定することができる。
【符号の説明】
【００８０】
Ａ  貯湯式温水器
１４  タンク
１５  ヒータ
１６  第３温度検出部
１７  制御装置
１８  ヒータ用リレー
１９  取得部
２０  記憶部
２１  第１判定部
２２  第２判定部
２３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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