(57)【要約】【課題】給湯の使用開始を素早く判断し、所望の湯をすぐに使用できる使い勝手のよい貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】内部に湯水を貯湯する貯湯缶体１と、貯湯缶体１内の湯水を加熱するバーナ部３と、貯湯缶体１内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段１２と、貯湯缶体１内の湯水の温度を設定貯湯温度に保持するよう貯湯温度検出手段１２で検出される温度に基づいてバーナ部３の燃焼を制御する制御部１６とを備えたものにおいて、給湯使用開始を判断する給湯開始判断手段１７を設け、給湯開始判断手段１７は、貯湯温度検出手段１２の検出する現在の検出温度および過去の検出温度に基づいて算出される現在の貯湯温度検出手段１２の検出温度に対する二次導関数の値から、給湯使用が開始されたか否かを判断し、制御部１６は、給湯開始判断手段１７により給湯の使用が開始されたと判断されたときに、バーナ部３の燃焼を開始させるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に湯水を貯湯する貯湯缶体と、該貯湯缶体に接続され水を供給する給水管と、前記貯湯缶体に接続され前記貯湯缶体内の湯水を所定箇所に供給する給湯管と、前記貯湯缶体内の湯水を加熱するバーナ部と、前記貯湯缶体内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯缶体内の湯水の温度を所定の設定貯湯温度に保持するよう前記貯湯温度検出手段で検出される温度に基づいて前記バーナ部の燃焼を制御する制御部とを備えた貯湯式給湯装置において、給湯の使用が開始されたか否かを判断する給湯開始判断手段を設け、前記給湯開始判断手段は、前記貯湯温度検出手段の検出する現在の検出温度および過去の検出温度に基づいて算出される現在の前記貯湯温度検出手段の検出温度に対する二次導関数の値から、給湯の使用が開始されたか否かを判断し、前記制御部は、前記給湯開始判断手段により給湯の使用が開始されたと判断されたときに、前記バーナ部の燃焼を開始させるようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯缶体内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサの検出温度に基づいて給湯使用の有無を判断する制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のものにおいては、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯缶体と、貯湯缶体内の湯水を加熱するバーナ部と、貯湯缶体内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサとを備え、貯湯温度センサで検出される湯水の温度が設定貯湯温度に保持されるように、設定貯湯温度に基づいて設定される燃焼オン温度以下になればバーナ部が燃焼を開始し、燃焼オフ温度以上になればバーナ部の燃焼を停止するといったバーナ部のオンオフ制御を行うものがあった。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４３９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この従来のものにおいて、給湯不使用の状態から所定箇所の給湯栓が開栓され給湯が行われた結果、貯湯缶体内に給水管から低温の水が供給されて貯湯缶体内の湯水の温度が低下し貯湯温度センサが検出する温度が燃焼オン温度に達した場合でも、あるいは給湯の使用がないまま貯湯缶体内の温度が自然放熱により低下して貯湯温度センサが検出する温度が燃焼オン温度に達した場合でも、燃焼オン温度に達したらバーナ部の燃焼を開始させるものであるが、前者の給湯が行われた場合では、燃焼オン温度に達するまではバーナ部での燃焼による貯湯缶体内の湯水の加熱が開始されないため、低温の水が流入することによる貯湯缶体内の湯温の落ち込みが激しく、貯湯缶体内の湯水の温度と設定貯湯温度との温度差が大きくなり、設定貯湯温度に沸き上がるまでの時間がかかり、すぐに所望の湯が使用できずに使い勝手が悪くなってしまうものであり、給湯使用時に比べ給湯不使用時に燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を大きくとるものにおいては、その問題が顕著となるものであった。
【０００５】
そこで、本発明では、貯湯缶体内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサの検出温度に基づいて給湯の使用開始を素早く判断し、給湯が開始されたと判断した場合に、貯湯缶体内の湯水が設定貯湯温度に沸き上がるまでの時間を短縮し、所望の湯をすぐに使用することができる使い勝手のよい貯湯式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】
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、内部に湯水を貯湯する貯湯缶体と、該貯湯缶体に接続され水を供給する給水管と、前記貯湯缶体に接続され前記貯湯缶体内の湯水を所定箇所に供給する給湯管と、前記貯湯缶体内の湯水を加熱するバーナ部と、前記貯湯缶体内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯缶体内の湯水の温度を所定の設定貯湯温度に保持するよう前記貯湯温度検出手段で検出される温度に基づいて前記バーナ部の燃焼を制御する制御部とを備えた貯湯式給湯装置において、給湯の使用が開始されたか否かを判断する給湯開始判断手段を設け、前記給湯開始判断手段は、前記貯湯温度検出手段の検出する現在の検出温度および過去の検出温度に基づいて算出される現在の前記貯湯温度検出手段の検出温度に対する二次導関数の値から、給湯の使用が開始されたか否かを判断し、前記制御部は、前記給湯開始判断手段により給湯の使用が開始されたと判断されたときに、前記バーナ部の燃焼を開始させるものとした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の請求項１によれば、給湯開始判断手段は、貯湯温度検出手段の検出する現在の検出温度および過去の検出温度に基づいて算出される現在の貯湯温度検出手段の検出温度に対する二次導関数の値から、給湯の使用が開始されたか否かを判断するようにしたことで、給湯開始判断手段は、温度変化の低下傾向から給湯開始を素早く判断でき、さらに、給湯開始判断手段により給湯の使用が開始されたと判断されたときに、バーナ部の燃焼を開始させるので、バーナ部の燃焼開始が早く、貯湯缶体内の湯温の落ち込みが小さくなり、貯湯缶体内の湯水が設定貯湯温度に沸き上がるまでの時間を短縮でき、所望の湯をすぐに使用することができ、使い勝手が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を示す概略構成図。
【図２】同一実施形態の貯湯式給湯装置において、給湯が使用された場合の動作を示すグラフ。
【図３】従来のオンオフ制御を用いた貯湯式給湯装置において、給湯が使用された場合の動作を示すグラフ。
【図４】図２と図３における貯湯温度センサの検出温度の推移を比較したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、この発明の一実施形態の貯湯式給湯装置について図面に基づき説明する。
１は内部に一定量を湯水を貯湯する円筒状の貯湯缶体、２は貯湯缶体１の下部内側に形成した燃焼室、３は燃焼室２内に臨ませ点火電極４やノズル５が一体となったガンタイプ式のバーナ部で、バーナ部３の燃焼によって貯湯缶体１内の湯水が加熱されるものである。
【００１０】
６は貯湯缶体１の上部に隣接する排気室、７は燃焼室２と排気室６とを連通する複数本の煙管、８は排気室６に接続された排気筒であり、バーナ部３の燃焼により燃焼室２内で発生する燃焼ガスは、燃焼室２から煙管７内を通って排気室６に送られ、排気筒８から排気されるものである。
【００１１】
９は貯湯缶体１下部に接続され貯湯缶体１内に市水道からの水を給水する給水管、１０は貯湯缶体１上部に接続され貯湯缶体１内に貯湯されている湯水を洗面所等の所定箇所に設置された給湯栓１１に供給する給湯管、１２は貯湯缶体１内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサである。
【００１２】
１３は貯湯式給湯装置の操作指示を行うリモコンで、リモコン１３には、給湯設定温度を設定するための温度設定スイッチ１４や各種スイッチ（図示せず）を備え、貯湯式給湯装置の状態や給湯設定温度等を表示する表示部１５を備えているものである。
【００１３】
１６は前記リモコン１３と通信可能に接続され、貯湯温度センサ１２の入力信号やリモコン１３からの信号を受けて、バーナ部３や各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御部である。
【００１４】
前記制御部１６は、貯湯缶体１内の湯水の温度を設定された所定の設定貯湯温度に保持するよう燃焼をオンオフ制御するものであり、詳細に説明すると、制御部１６は、貯湯温度センサ１２の検出する温度が前記設定貯湯温度より所定温度（例えば４℃）低い燃焼オン温度以下のとき、燃焼能力固定のバーナ部３の燃焼をオンにすると共に、貯湯温度センサ１２の検出する温度が前記設定貯湯温度と同じ温度である燃焼オフ温度に達したとき、バーナ部３の燃焼をオフする制御を行って、貯湯缶体１内の湯水の温度を設定貯湯温度に保持するものであり設定貯湯温度に保持されている湯水は給湯に使用されるものである。なお、給湯が長時間不使用であった場合は、燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を変更（例えば、温度幅を４℃から６℃に変更）してもよいものである
【００１５】
前記設定貯湯温度は、ユーザがリモコン１３で設定した給湯設定温度に応じて制御手段２１が設定するものであってもよく、給湯設定温度に依らずに予め設定された固定の温度であってもよく、ユーザがリモコン１３で設定できるようにしてもよいものである。
【００１６】
また、前記制御部１６は、給湯が不使用である給湯待機状態から給湯の使用が開始されたか否かを判断する給湯開始判断手段１７を有しており、給湯開始判断手段１７は、貯湯温度センサ１２の検出する現在の検出温度および過去の検出温度に基づいて、現在、給湯が開始されたか否かを判断している。
【００１７】
詳細に説明すると、給湯開始判断手段１７は、貯湯温度センサ１２の検出温度をＴ（ｎ）［℃］、また、ｎ＝０、６０、１２０を条件として、現在の貯湯温度センサ１２の検出温度Ｔ（０）と、現在から６０秒前の貯湯温度センサ１２の検出温度Ｔｋ（６０）と、現在から１２０秒前の貯湯温度センサ１２の検出温度Ｔ（１２０）とを用いて、現在の貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数δ２Ｔ／δｔ２としてのＣ（０）［℃／ｓ２］を以下に示す式１によって算出している。
Ｃ（０）＝｛Ｔ（０）−２×Ｔ（６０）＋Ｔ（１２０）｝／６０２  …（式１）
【００１８】
式１で算出されたＣ（０）は、貯湯温度センサ１２の検出した貯湯缶体１内の湯水の温度と時間とからなる温度曲線の温度変化の傾向に関する値であり、給湯が不使用である給湯待機状態のときは、貯湯缶体１内の湯水の温度低下の要因は自然放熱だけになるため、温度変化はほぼ一定で、その状態でのＣ（０）の値はほぼゼロであり、その状態から給湯栓１１が開栓され給湯が開始されると、Ｃ（０）の値は低下するものであり、Ｃ（０）の値が所定値（ここでは、−０．０００１）以下となった場合、すなわち、Ｃ（０）≦−０．０００１となった場合に、給湯開始判断手段１７は、温度変化の低下傾向から給湯栓１１が開栓され給湯が開始されたことを素早く判断するものであり、給湯開始判断手段１７により給湯が開始されたと判断された場合、制御部１６は、貯湯温度センサ１２の検出する検出温度が燃焼オン温度に達するのを待つことなく、直ちにバーナ部３の燃焼を開始させ、それから、給湯待機状態となるまではバーナ部３の燃焼の開始と停止は燃焼オン温度と燃焼オフ温度に基づいて制御されるものである。また、Ｃ（０）の値は１秒ごとに更新され、Ｃ（０）≦−０．０００１の判定も１秒ごとに行われるものである。なお、給湯開始判断手段１７は、給湯が不使用の状態である給湯待機状態をＣ（０）の値から判断しており、Ｃ（０）の値が０．０００１未満かつ−０．０００１より大きい状態、すなわち、０．０００１＜Ｃ（０）＜−０．０００１の状態が所定時間（例えば３０分）継続した場合に、給湯待機状態であると判断するものとし、給湯待機状態の間であって給湯の開始が判断されない間は、バーナ部３の燃焼の開始と停止は燃焼オン温度と燃焼オフ温度に基づいて制御されるものである。
【００１９】
次に、図１に示す貯湯式給湯装置において、給湯が使用された場合の動作を図２に示すグラフを用いて説明する。図２のグラフは、左側の主縦軸が貯湯温度センサ１２の検出する貯湯缶体１内の湯水の温度、右側の第２縦軸が貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数の値、横軸が時間であり、グラフ中の実線で表されているのが貯湯温度センサ１２の検出温度の推移、破線で表されているのが現在の貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数の値の推移であり、ここでの設定貯湯温度は５２．０℃とする。
【００２０】
図２のグラフ中には、給湯が行われている期間が示されており、給湯が開始される前の給湯待機状態のときは、貯湯温度センサ１２の検出する湯温の低下も緩やかであり、貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数の値もほぼゼロで推移していくが、給湯が開始されると、貯湯温度センサ１２の検出する湯温の低下は、給湯待機状態の自然放熱による低下とは異なり、給水管９から供給される低温の水の貯湯缶体１内への流入により、湯温が大きく低下していき、同時に貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数の値も減少していく。
【００２１】
前記給湯開始判断手段１７は、現在の貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数Ｃ（０）の値が−０．０００１以下か否かを判断し、時間ｔ１のタイミングで現在の貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数Ｃ（０）の値が−０．０００１以下になったと判断すると、給湯栓１１が開栓され給湯が開始されたと判断する。このとき、制御部１６は直ちバーナ部３の燃焼を開始させ、その後、燃焼オフ温度である設定貯湯温度（５２．０℃）まで燃焼を継続し、貯湯缶体１内の湯水を設定貯湯温度へと沸き上げている。上記のように、給湯開始判断手段１７は、算出した現在の貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数Ｃ（０）の値から、貯湯温度センサ１２の検出する検出温度の負（マイナス）の加速度を監視しており、給湯が開始されたことによる温度変化の低下傾向を素早く判断できるものである。
【００２２】
ここで、図２に示した本発明を適用した場合の貯湯温度センサ１２の検出温度の推移と従来の方法を用いた場合の貯湯温度センサ１２の検出温度の推移とを比較するため、図３および図４について説明する。
【００２３】
図３のグラフは、縦軸が貯湯温度センサ１２の検出する貯湯缶体１内の湯水の温度、横軸が時間であり、グラフ中には貯湯温度センサ１２の検出温度の推移が二点鎖線で表されている。ここでは、燃焼オン温度（ここでは、４８．０℃）以下になればバーナ部３が燃焼を開始し、燃焼オフ温度（設定貯湯温度）以上になればバーナ部３の燃焼を停止する従来のオンオフ制御が行われた場合の貯湯温度センサ１２の検出温度の推移が示されており、給湯のタイミングは図２と同タイミングとしてある。この図３では、時間ｔ２のタイミングで貯湯温度センサ１２の検出温度が燃焼オン温度となり、そのときに制御部１６はバーナ部３の燃焼を開始させ、その後、燃焼オフ温度である設定貯湯温度（５２．０℃）まで燃焼を継続し、貯湯缶体１内の湯水を設定貯湯温度へと沸き上げている。
【００２４】
図４のグラフは、縦軸が貯湯温度センサ１２の検出する貯湯缶体１内の湯水の温度、横軸が時間であり、本発明を適用した場合の貯湯温度センサ１２の検出温度の推移（実線）と、従来の方法を用いた場合の貯湯温度センサ１２の検出温度の推移（二点鎖線）とが示され、それらを比較したグラフである。このグラフから、本発明を適用した場合において、給湯開始判断手段１７によって給湯不使用状態から給湯が開始されたことを判断したときは、時間ｔ１のタイミングで即座にバーナ部３の燃焼を開始するようにしたことにより、従来のオンオフ制御の燃焼開始のタイミングである時間ｔ２よりもバーナ部３の燃焼開始が早くなったので、貯湯缶体１内の湯温の落ち込みが小さくなり、貯湯缶体１内の湯水が設定貯湯温度に沸き上がるまでの時間を短縮できることが見て取れ、所望の湯をすぐに使用することができ、使い勝手が向上したものである。
【００２５】
また、本実施形態では、給湯開始判断手段１７は貯湯温度センサ１２の検出する検出温度に基づいて給湯の使用を判断するので、給湯の使用に伴った水流を検出する流量センサ等を設ける必要がなく、部品点数を削減してコストを抑制することができるものである。
【００２６】
なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を４℃に固定したが、給湯が使用されている状態のときの燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を４℃、給湯が使用されていない給湯待機状態のときの燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を６℃とし、給湯待機状態のときに燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を大きくとるようにしてもよく、設定貯湯温度と燃焼オン温度との温度差が大きくなる給湯待機状態のときに給湯が開始される場合において、本発明を適用すると、給湯が開始されたときに、給湯の開始を素早く判断し、即座にバーナ部３の燃焼が開始され、燃焼の開始が早く、貯湯缶体１内の湯温の落ち込みが小さくなり、貯湯缶体１内の湯水が設定貯湯温度に沸き上がるまでの時間を短縮できるという効果が顕著となるものであり、給湯待機状態から給湯を開始する時は即座に給湯開始を判断できることから、給湯待機状態のときの燃焼オン温度と燃焼オフ温度との温度幅を大きくでき、それにより、無駄なエネルギー消費を抑制して給湯効率を向上することができるものである。
【００２７】
また、本実施形態では、給湯待機状態を貯湯温度センサ１２の検出温度に対する二次導関数の値により判断するようにしたが、貯湯温度センサ１２の検出温度が所定時間でどのくらい低下するかで給湯待機状態を判断するようにしてもよいものである。
【符号の説明】
【００２８】
１  貯湯缶体
３  バーナ部
９  給水管
１０  給湯管
１２  貯湯温度センサ
１６  制御部
１７  給湯開始判断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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