(57)【要約】【課題】感熱スイッチの誤検知を防止する給湯器を提供する。【解決手段】互いに異なる管路を形成した給湯用伝熱管２と浴槽１７および暖房機の両方または一方に接続された循環用伝熱管３とを、伝熱部材４で上下に連結して水平方向に平行に配置し、給湯用伝熱管２に、給湯用伝熱管２内の水温を測定する温度センサ５と、給湯用伝熱管２の過熱状態を検知する感熱スイッチ６とを設け、温度センサ５に接続された制御装置で温度を制御する一缶多水路式の給湯器１において、給湯用伝熱管２および循環用伝熱管３は、加熱部の両側にそれぞれＵ字状曲部１３ａ〜１６ａ、１３ｂ〜１６ｂおよびＵ字状曲部１３〜１６を有し、感熱スイッチ６および温度センサ５は、加熱部の一側のＵ字状曲部１４ｂ，１４ａに配置されている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる管路を形成した給湯用伝熱管と浴槽および暖房機の両方または一方に接続された循環用伝熱管とを、伝熱部材で上下に連結して水平方向に平行に配置し、前記給湯用伝熱管に、前記給湯用伝熱管内の水温を測定する温度センサと、前記給湯用伝熱管の過熱状態を検知する感熱スイッチとを設け、前記温度センサに接続された制御装置で温度を制御する一缶多水路式の給湯器において、
前記給湯用伝熱管および前記循環用伝熱管は、加熱部の両側にそれぞれＵ字状曲部を有し、
前記感熱スイッチおよび前記温度センサは、前記加熱部の一側の前記Ｕ字状曲部に配置されていることを特徴とする給湯器。
【請求項２】
前記給湯用伝熱管は、前記循環用伝熱管の上下に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、残り火を検知するセンサを備えた給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の給湯器の説明図である。図６に示すように、従来の給湯器７０は、内部にバーナ７１を備えた熱交換器７２と、水を加熱して蛇口から出湯させる給湯回路７３と、浴槽７４等に接続され、水を循環させて加熱する循環回路７５とを有している。
【０００３】
給湯回路７３は、熱交換器７２内に挿通された給湯用伝熱管７６を備え、循環回路７５は、熱交換器７２内に挿通された循環用伝熱管７７を備えている。
【０００４】
これらの２つの管を伝熱用フィン７８等で熱伝導可能に接続し、一台の燃焼器を共用可能に配置した１缶２水路式の給湯器が近年多く用いられている。
【０００５】
このような給湯器を使用するとき、残り火状態（バーナに燃焼停止の指示が出ているにもかかわらず、燃焼が継続する状態）や空焚き状態（管内に水が入っていないときに加熱される状態）、さらには熱交換器７２の異常過熱状態を検知して管内の水の沸騰を防止し、かつ熱交換器７２の破損を防止する必要がある。
【０００６】
出湯を停止した状態で循環回路に設けられたポンプ（図示せず）を作動させ、循環用伝熱管７７および給湯用伝熱管７６を加熱したとき、循環用伝熱管７７は、内部を流れる水が循環するので、比較的温度上昇が少ないが、給湯用伝熱管７６は、内部の水が循環しないため、温度が上がりやすい。また、常時管内に水が入っている給湯用伝熱管７６をバーナから近い側に配し、循環用伝熱管７７をバーナから遠い側に配しているため、給湯用伝熱管７６内の水はバーナから直接的に加熱され、循環用伝熱管７７内の水はバーナから給湯用伝熱管７６を通じて間接的に加熱される。従って、給湯用伝熱管７６の温度は、循環用伝熱管７７の温度より高くなるが、給湯用伝熱管７６と循環用伝熱管７７とは伝熱用フィン７８で接続されているので、給湯用伝熱管７６の熱の一部は循環用伝熱管７７に吸収される。
【０００７】
ここで、給湯用伝熱管７６内を流れる水温を検知する温度センサを設けて制御装置に接続しておくと、温度センサの検知温度によって制御装置を作動させ、水温が上昇し過ぎないように、また低くなり過ぎないように燃焼量を制御することができる。
【０００８】
しかし、このまま加熱すると、循環用伝熱管７７内を流れる水温が上昇するに従って、給湯用伝熱管による熱の吸収量が減り、給湯用伝熱管の内部の水が沸騰して管体が破損することがある。
【０００９】
このような状態を防止するため、給湯用伝熱管に感熱スイッチを設けておき、給湯用伝熱管が所定温度以上に過熱された場合にバーナの出力を低下させたり、バーナの燃焼を停止させたりし、バーナの燃焼停止後に再着火する場合に、着火を所定時間遅らせて、残留熱エネルギーによるオーバーシュートを防止する給湯装置が開発されている（特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２８９５０４号公報  （第２−５頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のような感熱スイッチを取り付けた場合、給湯用伝熱管が水平に設けられている状態では、管表面の温度（管内の水から伝達された熱による温度）を略正確に検知することができるが、給湯機の設置条件は、例えば、壁掛け設置や据置き設置等のように設置される各場所によって異なるため、給湯器自体が傾斜して配置され、給湯用伝熱管が水平でない状態となることがある。
【００１２】
また、一旦設置した土台が地震等の影響により、また、経年的に傾斜することもあり、このような場合には、給湯用伝熱管が傾斜して配置されることになる。給湯用伝熱管が傾斜すると、管内において加熱された水とそうでない水との間に比重差が発生するために対流が発生し、その結果、傾斜した管の上部と下部に温度差が発生してしまう。
【００１３】
温度センサが傾斜した給湯用伝熱管の下部に配置され、感熱スイッチが上部に配置されている場合には、給湯用伝熱管が水平に設けられているときに比べて、温度センサの検知温度が低くなるため、制御装置は定常状態より燃焼量を増すことになる。一方、感熱スイッチは、給湯用伝熱管の高温部の温度を検知して作動するため、まだ、給湯用伝熱管の耐熱温度に余裕がある場合でもバーナの燃焼を停止させてしまうことになる。このように、給湯器の設置状態によって、感熱スイッチが誤検知してしまうという問題がある。
【００１４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、感熱スイッチの誤検知を防止する給湯器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の給湯器は、互いに異なる管路を形成した給湯用伝熱管と浴槽および暖房機の両方または一方に接続された循環用伝熱管とを、伝熱部材で上下に連結して水平方向に平行に配置し、前記給湯用伝熱管に、前記給湯用伝熱管内の水温を測定する温度センサと、前記給湯用伝熱管の過熱状態を検知する感熱スイッチとを設け、前記温度センサに接続された制御装置で温度を制御する一缶多水路式の給湯器において、前記給湯用伝熱管および前記循環用伝熱管は、加熱部の両側にそれぞれＵ字状曲部を有し、前記感熱スイッチおよび前記温度センサは、前記加熱部の一側のＵ字状曲部に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
水平方向は、水平状態から１．５°傾斜した状態まで含むものとする。
Ｕ字状曲部とは、給湯器を一側に傾斜させたときに、水平面に対して上方または下方に突出する形状であればよく、例えば、多角形状であってもよい。また、一缶多水路式とは、給水管と出湯管の間に給湯用熱交換器が設けられた給湯管路と、浴槽からの浴水戻り管と浴槽への浴水往き管との間に追い焚き用熱交換器が設けられた浴水追い焚き管路とを備え、前記給湯用熱交換器と前記追い焚き用熱交換器とが、一つの燃焼器を共用している方式をいう。また、前記浴水追い焚き管路とともに、または前記浴水追い焚き管路の代わりに、暖房機への暖房往き管と暖房戻り管との間に暖房用熱交換器を設けた暖房管路を備えている方式も一缶多水路式に含まれる。
【００１７】
給湯を停止した状態で浴槽内の湯を循環加熱する場合、循環用伝熱管内の水は循環しながら加熱されるが、給湯用伝熱管内の水は滞留した状態で加熱されるので、温度が上昇しやすい。給湯用伝熱管内の水温は、温度センサにより検知され、制御装置により制御される。
【００１８】
給湯器が傾斜すると、例えば、一側のＵ字状曲部が下降し、他側のＵ字状曲部が上昇する。感熱スイッチおよび温度センサは、一側のＵ字状曲部に設けられているので、温度センサの温度は、水平の状態より低い温度を検知することになり、制御装置は、水平配置されている定常状態のときより燃焼量を増加させる。
【００１９】
燃焼量を増加させると、給湯用伝熱管内の温度が上昇するが、感熱スイッチが一側のＵ字状曲部に設けられているので、感熱スイッチは定常状態より低い温度を検知し、バーナを停止させることはない。なお、給湯用伝熱管は傾斜しているので、対流により上部に滞留する熱は部分的なものであり、給湯用伝熱管の管体の熱伝導によってある程度逃がすことができるので、水平配置したときの耐熱温度よりも高いと考えてよい。
【００２０】
また、給湯器が逆側に傾斜すると、一側のＵ字状曲部が上昇し、他側のＵ字状曲部が下降する。感熱スイッチおよび温度センサは、一側のＵ字状曲部に設けられているので、温度センサの温度は、水平の状態より高い温度を検知することになり、制御装置は、水平配置されている定常状態のときより燃焼量を減少させる。従って、給湯用伝熱管の温度は上昇しなくなるので、感熱スイッチの検知温度は、水平状態のときと同程度になる。
【００２１】
なお、燃焼量を減少させても、給湯用伝熱管内の温度が上昇したときは、給湯用伝熱管に過度の熱負荷が加わったことを感熱スイッチが検知して、バーナを停止させる。
【００２２】
前記給湯用伝熱管を、前記循環用伝熱管の上下に隣接して配置すると、給湯管路が長くなるので、給湯管路の局部的な過熱による水温の温度ムラがなくなり、誤検知が少なくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の給湯器の概略構成図、図２は同平面図である。図１、図２に示すように、本発明の給湯器１は、互いに異なる管路を形成した給湯用伝熱管２と浴槽１７に接続された循環用伝熱管３とを、伝熱部材の一例である多数のフィン４で上下に連結して水平方向に平行に配置し、給湯用伝熱管２に、給湯用伝熱管２内の水温を測定する温度センサ５と、給湯用伝熱管２の過熱状態を検知する感熱スイッチ６とを設け、温度センサ５に接続された制御装置（図示せず）で温度を制御する一缶多水路式の装置である。
【００２４】
循環用伝熱管３は、５本の直線部８〜１２を加熱部の一例である燃焼器７内に挿通して、平行かつ水平に配置している。各直線部８〜１２は、Ｕ字状曲部１３〜１６でそれぞれ接続されている。
【００２５】
循環用伝熱管３の最上流側の直線部８の一端部に設けられた流入口は、燃焼器７の一側端部に配置されている。この流入口は、浴槽１７からの浴水戻り管１８に接続されている。
【００２６】
循環用伝熱管３の最下流側の直線部１２の他端部に設けられた流出口は、燃焼器７の他側端部に配置されている。この流出口は、浴槽１７への浴水往き管１９に接続されている。
【００２７】
浴水戻り管１８の途中位置にはポンプ２０が設けられている。浴槽１７、浴水往き管１９、ポンプ２０、循環用伝熱管３および浴水戻り管１８によって、浴水追い焚き管路が形成されている。
【００２８】
給湯用伝熱管２は、循環用伝熱管３の上下に隣接して配置された上流部２１と下流部２２とを有している。上流部２１および下流部２２は、循環用伝熱管３の流出口の上下に設けられたそれぞれの端部を、Ｕ字状に形成された反転部２３で接続している。上流部２１は直線部８ａ〜１２ａと、これを接続したＵ字状曲部１３ａ〜１６ａを有し、下流部２２は直線部８ｂ〜１２ｂと、これを接続したＵ字状曲部１３ｂ〜１６ｂを有している。
【００２９】
循環用伝熱管３の流入口の下部に設けられた上流部２１の端部は、給水管（図示せず）に接続され、前記流入口の上部に設けられた下流部２２の端部は、出湯管（図示せず）に接続されている。給水管、給湯用伝熱管２および出湯管によって給湯管路が形成されている。
【００３０】
感熱スイッチ６は、バイメタルの反転を利用したもので、下流部２２のＵ字状曲部１４ｂの外側面に接触するように着脱可能に設けられている。給湯側のＵ字状曲部１４ｂと循環側のＵ字状曲部１４とは接触状態で取り付けられているので、感熱スイッチ６は循環用伝熱管３の表面温度を間接的に検知して作動する。
【００３１】
温度センサ５は、上流部２１のＵ字状曲部１４ａに固定され、測定部を管内に突出させて配置している。温度センサ５は、循環用伝熱管３内を流れる水温を測定して制御装置に送る。
【００３２】
次に制御装置の動作について説明する。
図３は、燃焼量と水温との関係を示すグラフである。図３に示すように、制御装置は、水温ＴがＴ１未満である場合には、燃焼器７を燃焼量Ｑ＝ＡＨｉの最大出力で運転する。水温ＴがＴ１以上Ｔ３未満の範囲にある場合には、燃焼量Ｑを徐々に減少させ、水温ＴがＴ３以上になった場合は、燃焼量Ｑ＝ＡＬｏの最小出力で運転する。そして、水温ＴがＴ３を超えてＴ２になった場合には、燃焼器７のバーナの燃焼を停止させる。そして、水温ＴがＴ３以下になった場合は、燃焼量Ｑ＝ＡＬｏの最小出力で運転を再開する。
【００３３】
残り火等の原因によって、温度ＴがＴ２を超えると、制御装置の制御が効かなくなる。この場合には、感熱スイッチ６により過熱状態を検知して、強制的にバーナの燃焼を停止させる。
【００３４】
次に給湯器１の使用状態について説明する。
図１に示すように、給湯用伝熱管２と循環用伝熱管３とを水平に配置した状態で、出湯を停止して浴槽１７の水の加熱を行うと、給湯用伝熱管２内の水が通水または流動しない状態で加熱される。給湯用伝熱管２が水平に配置されているので、給湯用伝熱管２の上流部２１および下流部２２もそれぞれ水平に配置され、加熱された水による対流は発生しない。
【００３５】
従って、給湯用伝熱管２の一側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂの温度と、他側のＵ字状曲部１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂの温度は略同じ温度になり、同じ割合で上昇する。
【００３６】
図４は、給湯用伝熱管および循環用伝熱管が傾斜した状態を示す側面図である。図４に示すように、給湯用伝熱管２の一側が下がり、他側が上がった状態で出湯を停止して浴槽１７の水の加熱を行うと、給湯用伝熱管２内の水が通水または流動しない状態で加熱される。
【００３７】
この状態では、管内において加熱された水とそうでない水との間に比重差が発生し、温度が高い水は、相対的に比重が小さくなって上昇し、他側に移動する。一方、温度が低い水は、相対的に比重が大きくなって下降し、一側に移動する。一側および他側にはそれぞれＵ字状曲部１３〜１６、１３ａ〜１６ａ、１３ｂ〜１６ｂが設けられているので、温度が高い水と低い水とは、それぞれの側のＵ字状曲部１３〜１６、１３ａ〜１６ａ、１３ｂ〜１６ｂに滞留する。
【００３８】
このように、燃焼器７の両側に設けられたＵ字状曲部によって、比重差が発生した水の移動が妨げられるので、管内には温度差が発生する。給湯用伝熱管２の他側のＵ字状曲部１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂの温度は、一側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂの温度よりも高くなる。
【００３９】
しかし、温度センサ５と感熱スイッチ６は、両方とも一側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂに設けられているので、温度センサ５がバーナ停止温度Ｔ２を検知する前に、他側のＵ字状曲部１３ａ、１３ｂの温度が感熱スイッチ６の検知温度を超えるようなことがあっても、感熱スイッチ６は作動しない。
【００４０】
図５は、給湯用伝熱管および循環用伝熱管が反対側に傾斜した状態を示す側面図である。図５に示すように、給湯用伝熱管２の一側が上がり、他側が下がった状態で出湯を停止して浴槽１７の水の加熱を行うと、給湯用伝熱管２内の水が通水または流動しない状態で加熱される。
【００４１】
この状態では、管内において加熱された水とそうでない水との間に比重差が発生し、温度が高い水は、相対的に比重が小さくなって上昇し、一側に移動する。一方、温度が低い水は、相対的に比重が大きくなって下降し、他側に移動する。
【００４２】
従って、給湯用伝熱管２の一側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂの温度は、他側のＵ字状曲部１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂの温度よりも温度上昇が大きくなる。
【００４３】
しかし、感熱スイッチ６と温度センサ５とは、両方とも一側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂに設けられているので、温度センサ５がバーナ停止温度Ｔ２を検知する前に、感熱スイッチ６が作動することはない。
【００４４】
このように、温度センサ５と感熱スイッチ６とを、同じ側のＵ字状曲部１４ａ、１４ｂに設けることによって、給湯用伝熱管２がどちら側に傾斜したとしても、感熱スイッチ６の誤動作を防止することができる。
【００４５】
なお、循環用伝熱管３内の水を循環している場合には、傾斜の影響を受けないが、停止させている場合には、同様に対流が発生する。この場合に、循環用伝熱管３が給湯用伝熱管２に隣接して配置されているので、感熱スイッチ６に循環用伝熱管３の熱による温度上昇も検知させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）感熱スイッチと温度センサとを有する給湯器において、感熱スイッチおよび温度センサを、加熱部の一側のＵ字状曲部に配置すると、給湯器が傾斜したときに、他側のＵ字状曲部の温度が上昇して一側のＵ字状曲部の温度が下降したときでも、感熱スイッチが温度が部分的な高温部を検知して誤検知することを防止できる。
（２）給湯用伝熱管を、循環用伝熱管の上下に隣接して配置すると、給湯管路が長くなるので、給湯管路の局部的な過熱による水温の温度ムラがなくなり、誤検知を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給湯器の概略構成図である。
【図２】給湯器の平面図である。
【図３】燃焼器の燃焼量と水温との関係を示すグラフである。
【図４】給湯用伝熱管および循環用伝熱管が傾斜した状態を示す側面図である。
【図５】給湯用伝熱管および循環用伝熱管が反対側に傾斜した状態を示す側面図である。
【図６】従来の給湯器の説明図である。
【符号の説明】
１  給湯器
２  給湯用伝熱管
３  循環用伝熱管
４  フィン（伝熱部材）
５  温度センサ
６  感熱スイッチ
７  燃焼器
８〜１２  直線部
８ａ〜１２ａ  直線部
８ｂ〜１２ｂ  直線部
１３〜１６  Ｕ字状曲部
１３ａ〜１６ａ  Ｕ字状曲部
１３ｂ〜１６ｂ  Ｕ字状曲部
１７  浴槽
１８  浴水戻り管
１９  浴水往き管
２０  ポンプ
２１  上流部
２２  下流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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