(57)【要約】【課題】凍結による流量調節弁の初期化精度の低下や損傷を防止することができる給湯装置を提供する。【解決手段】給水管内の流水量を調整する流量調節弁１６と、給水管内を流れる流水量を検出する流量センサ１５とを備える。流量センサ１５により検出される流水量が設定温度に対応する流水量となるように流量調節弁を介して給水管内の流水量を調整する流量制御手段３４を備える。流量制御手段３４に、電源投入時に流量調節弁１６を初期化する初期化手段３５と、電源投入時に流量調節弁内の凍結の有無を検出する凍結検出手段３６と、電源投入時に凍結検出手段３６により流量調節弁１６内の凍結が検出されたとき、初期化手段３５による流量調節弁１６の初期化を禁止する初期化禁止手段３７と設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管と、該給水管内を流れる流水量を検出する流量センサと、該流量センサにより水流が検知されたとき給水管内を流れる水を設定温度に加熱する加熱手段と、前記給水管内の流水量を調整する流量調節弁と、前記流量センサにより検出される流水量が設定温度に対応する流水量となるように流量調節弁を介して給水管内の流水量を調整する流量制御手段とを備え、該流量制御手段は、電源投入時に流量調節弁の開閉動作を行うことにより最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める初期化手段を備える給湯装置において、
前記流量制御手段は、電源投入時に流量調節弁内の凍結の有無を検出する凍結検出手段と、電源投入時に前記凍結検出手段により流量調節弁内の凍結が検出されたとき、前記初期化手段による流量調節弁の開閉動作を禁止する初期化禁止手段とを備えることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温低下を防止する凍結防止ヒータを設け、
前記流量制御手段は、前記初期化禁止手段により流量調節弁の開閉動作が禁止されているとき、前記凍結防止ヒータを作動させることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温を検出する温度センサを設け、
前記凍結検出手段は、前記温度センサによる検出温度が所定温度に満たないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の給湯装置。
【請求項４】
前記凍結検出手段は、前記流量センサにより水流が検出されないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の給湯装置。
【請求項５】
前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温を検出する温度センサを設け、
前記凍結検出手段は、前記流量センサにより水流が検出されず且つ前記温度センサによる検出温度が所定温度に満たないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定温度に応じた流水量を得るために給水管の開閉度合いを調節する流量調節弁が設けられた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置は、給水管を流れる水を、熱交換器を介してガスバーナで加熱する。このとき、ガスバーナは、使用者が設定した温度の湯が得られるように燃焼量が調節されると共に、設定温度に合わせた出湯量となるように給水管内の水の流量が調節される。即ち、給水管には流量センサが設けられ、更に、流量センサによって検出される流量が設定温度に対応する流水量となるように給水管の開閉度合いを調節する流量調節弁が設けられている。該流量調節弁は、給水管を開閉する弁体と、該弁体の開閉を駆動する駆動モータとを備えている。そして、該流量調節弁は流量制御手段により給水管の開閉度合いが制御される。流量制御手段は、流量調節弁の駆動モータを介して弁体を開閉動作させることによって、給水管の開閉度合いを調節する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、この種の給湯装置は、電源を最初に投入した際に、流量調節弁の開閉動作を行うことにより最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める所謂初期化が行われる。これによって、流量制御手段は、流量調節弁の開閉度合いを正確に把握することができ、設定温度に合わせた流水量となるように流量調節弁の開閉を精度良く調節することができる。
【０００４】
しかし、初期化の際に流量制御弁内に残留する水が凍結していた場合には、流量調節弁の開閉動作が円滑に行われず、初期化によって正確な流量制御範囲を定めることができない。しかも、凍結によって流量調節弁の作動が不能な状態で無理に開閉動作が行われると、流量制御弁の構成部品（特に前記駆動モータと弁体との連結部分等）が損傷するおそれがある。
【特許文献１】特開平５−２４８７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる不都合を解消して、本発明は、凍結による流量調節弁の初期化精度の低下や損傷を防止することができる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、本発明は、給水管と、該給水管内を流れる流水量を検出する流量センサと、該流量センサにより水流が検知されたとき給水管内を流れる水を設定温度に加熱する加熱手段と、前記給水管内の流水量を調整する流量調節弁と、前記流量センサにより検出される流水量が設定温度に対応する流水量となるように流量調節弁を介して給水管内の流水量を調整する流量制御手段とを備え、該流量制御手段は、電源投入時に流量調節弁の開閉動作を行うことにより最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める初期化手段を備える給湯装置において、前記流量制御手段は、電源投入時に流量調節弁内の凍結の有無を検出する凍結検出手段と、電源投入時に前記凍結検出手段により流量調節弁内の凍結が検出されたとき、前記初期化手段による流量調節弁の開閉動作を禁止する初期化禁止手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電源が最初に投入されると、前記流量制御手段は、先ず、前記凍結検出手段によって流量調節弁内の凍結の有無を検出する。このとき、流量調節弁内の凍結が無いことが検出されると、前記初期化手段は、流量調節弁の開閉動作を行い、最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める。そして、流量センサにより水流が検知されたとき給水管内を流れる水を加熱手段により設定温度に加熱する。同時に、流量制御手段は、設定温度に対応する流水量となるように流量調節弁を介して給水管内の流水量を調整する。これにより、流量調節弁内の凍結が無い場合には、前記初期化手段による初期化が行われ、流量調節弁による流水量の調整を精度良く行うことができる。
【０００８】
一方、電源が最初に投入されたとき、凍結検出手段により流量調節弁内の凍結が検出されると、前記初期化禁止手段が前記初期化手段による流量調節弁の開閉動作を禁止する。これにより、凍結状態での流量調節弁の開閉動作が行われず、流量制御範囲が不正確となることが防止できる。しかも、凍結状態であるときに無理に流量調節弁の開閉動作が行われることがないので、流量調節弁の損傷が防止できる。なお、凍結検出手段により流量調節弁内の凍結が検出された後に、流量調節弁内の凍結が無いことが検出されると、凍結が解消されたとみなして、前記初期化禁止手段による初期化禁止状態が解除され、前記初期化手段は、流量調節弁の開閉動作を行い、最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める。これにより、流量調節弁内の凍結が解消した後には、前記初期化手段による初期化が支障なく行われるので、流量調節弁による流水量の調整を精度良く行うことができる。
【０００９】
また、本発明において、前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温低下を防止する凍結防止ヒータを設け、前記流量制御手段は、前記初期化禁止手段により流量調節弁の開閉動作が禁止されているとき、前記凍結防止ヒータを作動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記初期化禁止手段により流量調節弁の開閉動作が禁止されているとき（即ち、凍結検出手段により給水管内の凍結が検出されたとき）には、凍結防止ヒータを作動させるので、流量調節弁内の水が凍結状態から自然解凍する時間に比べて短時間で解凍することができる。これにより、前記初期化禁止手段による初期化禁止状態を短時間として迅速に初期化を行うことができる。なお、凍結防止ヒータは、流量調節弁に一体に設けてもよく、また、流量調節弁に熱伝達が可能な位置であれば流量調節弁の近傍（具体的には、流量調節弁に接続された給水管等）に設けてもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温を検出する温度センサを設け、前記凍結検出手段は、前記温度センサによる検出温度が所定温度に満たないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする。なお、このときの所定温度とは、流量調節弁内の水が凍結していると考えられる温度（例えば、３℃）である。また、温度センサは、流量調節弁に一体に設けてもよく、また、流量調節弁内の水温と略等しい温度が検出可能な位置であれば流量調節弁の近傍（具体的には、流量調節弁に接続された給水管等）に設けてもよい。
【００１２】
これにより、凍結検出手段は、温度センサによる検出温度に基づいて凍結の有無を検出でき、温度センサによる検出温度が所定温度に満たなければ、流量調節弁内の水が凍結しているとして流量調節弁内の凍結の検出を容易とすることができる。
【００１３】
また、本発明において、前記流量センサにより水流が検出されないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする。
【００１４】
流量調節弁内の水が凍結しているときには、流量調節弁内の水が流動しないか、或いは、流量調節弁内の水の流量が極めて僅かとなる。従って、流量センサにより水流が検出されないときには、流量調節弁内の水が凍結していることが考えられる。そこで、前記凍結検出手段は、流量センサによって水流が検出されたか否かによって流量調節弁内の凍結の有無を容易に検出することができる。しかも、流量センサは、流量制御手段が流量調節弁を介して給水管内の流水量を調整する際に流水量を検出するために設けられているが、この流量センサを流量調節弁内の凍結の検出にも利用することができ、部品点数を増加させることなく凍結検出手段による流量調節弁内の凍結の検出を行うことができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記流量調節弁又はその近傍に、該流量調節弁内の水温を検出する温度センサを設け、前記凍結検出手段は、前記流量センサにより水流が検出されず且つ前記温度センサによる検出温度が所定温度に満たないとき流量調節弁内の水が凍結しているとみなして流量調節弁内の凍結を検出することを特徴とする。なお、このときの所定温度とは、流量調節弁内の水が凍結していると考えられる温度（例えば、３℃）である。また、温度センサは、流量調節弁に一体に設けてもよく、また、流量調節弁内の水温と略等しい温度が検出可能な位置であれば流量調節弁の近傍（具体的には、流量調節弁に接続された給水管等）に設けてもよい。
【００１６】
本発明においては、前記凍結検出手段は、流量センサによる水流の検出と、温度センサによる水温の検出との両方の検出結果に基づいて、流量調節弁内の水の凍結を検出する。これによれば、凍結以外の原因（例えば、電源投入時に流量調節弁が閉弁している場合等）で流量センサが水流を検出しないときに凍結とみなされることを回避することができ、一層正確な凍結の検出を行うことができる。なお、電源投入時に流量センサにより水流が検出されれば、温度センサの検出温度による凍結の判断は不要であるので、即座に初期化手段による初期化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の給湯装置の概略構成を示す説明図、図２は流量調節弁及び流量センサの説明的断面図、図３は流量制御手段の要部の構成を模式的に示すブロック図、図４は流量制御手段における電源投入時の作動を示すフローチャートである。
【００１８】
本実施形態の給湯装置１は、図１に示すように、給水管２と、該給水管２の一部に形成された熱交換器３と、該熱交換器３を介して給水管２内の水を加熱するガスバーナ４（加熱手段）と、該ガスバーナ４に燃焼用空気を供給する燃焼用ファン５とを備えている。また、給湯装置１は、その給湯運転を制御するコントローラ６を備え、該コントローラ６には、使用者による電源のオン・オフ操作や温度の設定操作が行われるリモコン７が接続可能となっている。
【００１９】
ガスバーナ４は、燃焼量の異なる一対の燃焼部４ａ，４ｂにより構成されている。ガスバーナ４は、ガス供給管８により燃料ガスが供給される。ガス供給管８には、その上流側から順に、元ガス電磁弁９、ガス比例弁１０、切替ガス電磁弁１１ａ，１１ｂが設けられている。ガスバーナ４は、イグナイタ１２により駆動される点火プラグ１３により点火され、点火後の着火状態はフレームロッド１４により検出されるようになっている。
【００２０】
前記給水管２は熱交換器３を介して上流側が未加熱水路２ａとされ、下流側が出湯路２ｂとされている。給水管２の未加熱水路２ａには、流量センサ１５と流量調節弁１６とが設けられている。給水管２の出湯路２ｂには、湯温検出用温度センサ１７が設けられている。また、未加熱水路２ａと出湯路２ｂとの間にはバイパス路２ｃが設けられている。未加熱水路２ａの上流端部は、図示しないが、フィルターや水抜き栓を介して水道管等に接続されている。出湯路２ｂの下流端部には、図示しないが、カラン等の給湯栓が接続されている。
【００２１】
流量調節弁１６は、図２に示すように、未加熱水路２ａに接続される本体１９と、該本体１９に内装された駆動弁部２０と、該駆動弁部２０を駆動する駆動モータ２１とによって構成されている。駆動弁部２０は、先端に弁体２２を備えるバルブシャフト２３と、該バルブシャフト２３を進退自在に保持する保持部材２４と、バルブシャフト２３の後端に設けられたボールネジ部２５とを備えている。該ボールネジ部２５は、駆動モータ２１により回転される螺合部材２６に螺合されている。螺合部材２６が一方向に回転駆動されると、ボールネジ部２５を介してバルブシャフト２３が前進する。螺合部材２６が他方向に回転駆動されると、ボールネジ部２５を介してバルブシャフト２３が後退する。これにより、バルブシャフト２３の先端の弁体２２が本体１９内の流水路２７の開閉度合いを調節可能となっている。
【００２２】
また、図２に示すように、流量調節弁１６には、流量センサ１５が一体に設けられている。即ち、流量調節弁１６の本体１９に連設された流水路２７内には、羽車２８が回転自在に設けられている。羽車２８は、その外周にマグネット２９を備えている。流量センサ１５は、羽車２８が収容されている流水路２７の外壁３０に固定されている。羽車２８は、未加熱水路２ａ内を流れる水の流量に応じて回転し、流量センサ１５は、マグネット２９を介して羽車２８の回転を検出する。流量センサ１５は、羽車２８の回転により流量に比例したパルス信号（回転数信号）を出力する。流量センサ１５による回転数信号は、コントローラ６に入力される。
【００２３】
更に、流量調節弁１６の本体１９（図示するものでは流量調節弁１６の本体１９に連設された流水路２７の外壁３０）には、流量調節弁１６の本体１９内に残留する水の凍結を防止する凍結防止ヒータ３１が設けられている。また、流量調節弁１６の近傍には、流量調節弁１６の本体１９内に残留する水の温度を検出する低温検出用温度センサ３２（本発明における温度センサ）が設けられている。
【００２４】
コントローラ６は、図３に模式的に示すように、ガスバーナ４の燃焼を制御する燃焼制御手段３３と、流量調節弁１６の開閉度合いによって給水管２内の流水量を制御する流量制御手段３４とを備えている。
【００２５】
燃焼制御手段３３による燃焼制御を簡単に説明すれば、電源が投入されている状態で、給湯栓が開けられると、流量センサ１５が水流を検出してパルス信号を出す。燃焼制御手段３３は、流量センサ１５から出力されたパルス信号に基づいて点火動作水量を検出し、先ず、燃焼用ファン５を回転させる。次いで、燃焼制御手段３３は、元ガス電磁弁９、及び切替ガス電磁弁１１ａを開弁し、イグナイタ１２を作動させる。そして、イグナイタ１２が点火プラグ１３を駆動してガスバーナ４が点火される。その後、燃焼制御手段３３は、湯温検出用温度センサ１７や流量センサ１５からの信号に基づいて、出湯温度がリモコン７で設定された設定温度になるように、ガス比例弁１０や切替ガス電磁弁１１ａ，１１ｂの作動を制御する。そして、給湯栓が閉じられると、流量センサ１５による水流の検出が停止し、燃焼制御手段３３は、元ガス電磁弁９、及び切替ガス電磁弁１１ａ，１１ｂを閉弁してガスバーナ４を消火させる。
【００２６】
一方、流量制御手段３４は次のような流量の制御を行う。即ち、電源が投入されている状態で給湯栓が開けられ、流量センサ１５が水流を検出してパルス信号を出すと、流量制御手段３４は、湯温検出用温度センサ１７や流量センサ１５からの信号に基づいて、設定温度に合わせた出湯量となるように、流量調節弁１６の駆動モータ２１を作動させて開弁度合いを調節する。なお、流量制御手段３４は、電源が投入されたとき、流量調節弁１６の開閉動作を行うことにより最大開弁位置と閉弁位置とに基づいて流量制御範囲を定める初期化を行う。
【００２７】
ここで、前記流量制御手段３４の初期化動作について説明する。流量制御手段３４は、図３に示すように、初期化手段３５と、凍結検出手段３６と、初期化禁止手段３７とを備えている。初期化手段３５は、流量制御範囲を定めるために、流量調節弁１６の開閉動作（例えば、流量調節弁１６の弁体２２を全開とする等の動作）を行う。凍結検出手段３６は、流量調節弁１６内の残留水の凍結を検出する。初期化禁止手段３７は、凍結検出手段３６によって流量調節弁１６内の残留水の凍結が検出されたとき、初期化手段３５による初期化動作を禁止する。
【００２８】
これらの動作を図４を参照して詳しく説明すれば、先ず、電源が投入されると、ＳＴＥＰ１において、凍結検出手段３６が流量センサ１５を介して水流の有無を判断する。ここで、流量センサ１５により水流が検出されない場合は、ＳＴＥＰ２へ進む。流量センサ１５により水流が検出されると、ＳＴＥＰ７へ進んで初期化手段３５による初期化動作を行う。
【００２９】
ＳＴＥＰ２においては、低温検出用温度センサ３２によって流量調節弁１６内（流量調節弁１６近傍）の水温を検出する。ここで検出された水温が３℃（本発明における所定温度）に満たないときには、凍結検出手段３６は凍結を検出し、ＳＴＥＰ３へ進む。ここで検出された水温が３℃以上であればＳＴＥＰ７へ進んで初期化手段３５による初期化動作を行う。
【００３０】
ＳＴＥＰ３へ進むと、凍結検出手段３６が凍結を検出したことにより、初期化禁止手段３７は、初期化手段３５による初期化を禁止状態として凍結防止ヒータ３１を作動させる。そして、ＳＴＥＰ４へ進み、流量センサ１５により水流が検出されない場合は、ＳＴＥＰ５へ進む。
ＳＴＥＰ５では、低温検出用温度センサ３２の検出温度が７℃以上となるまでＳＴＥＰ４へ戻り、初期化の禁止状態を維持する。ＳＴＥＰ４において、流量センサ１５により水流が検出されたとき、又は、ＳＴＥＰ５において、低温検出用温度センサ３２の検出温度が７℃を超えたとき、初期化禁止手段３７は、流量調節弁１６内が解凍されたとしてＳＴＥＰ６へ進んで凍結防止ヒータ３１による加温を停止する。ここで、凍結検出手段３６による凍結の検出温度が３℃未満であったのに対して、初期化禁止手段３７によって解凍を判断する検出温度を７℃以上としている。これは、凍結している流量調節弁１６内の水を凍結防止ヒータ３１の加温によって解凍した場合には、低温検出用温度センサ３２の検出温度が３℃になっても解凍が不十分であるおそれがあり、７℃以上となれば確実に解凍されたとみなすことができるからである。次いで、初期化禁止手段３７は、初期化の禁止状態を解除してＳＴＥＰ７へ進み、初期化手段３５による初期化動作が行われる。
【００３１】
これにより、電源投入時に流量調節弁１６内の残留水が凍結していても、解凍されるまでは初期化が行われないので、凍結状態で流量調節弁１６が作動して駆動弁部２０が損傷することを確実に防止することができる。
【００３２】
また、図示しないが、前記バイパス路２ｃに、該バイパス路２ｃ内の水の流量（バイパス比率）を調節するためのバイパス用流量調節弁を設けた場合にも、前述した流量調節弁１６と同様に流量制御手段３４による初期化動作を行うことにより、凍結によるバイパス用流量調節弁の損傷を防止することができる。更に、バイパス用流量調節弁が前記流量調節弁１６に一体に連設されていれば、前記流量調節弁１６に設けられた凍結防止ヒータ３１や低温検出用温度センサ３２を共用でき、部品点数を増加させることなく凍結の検出と解凍とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態の給湯装置の概略構成を示す説明図。
【図２】流量調節弁及び流量センサの説明的断面図。
【図３】流量制御手段の要部の構成を模式的に示すブロック図。
【図４】流量制御手段における電源投入時の作動を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３４】
１…給湯装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…給水管、４…ガスバーナ（加熱手段）、１５…流量センサ、１６…流量調節弁、３１…凍結防止ヒータ、３２…低温検出用温度センサ（温度センサ）、３４…流量制御手段、３５…初期化手段、３６…凍結検出手段、３７…初期化禁止手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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