(57)【要約】【課題】  消費電力を抑えて通水路内の水の凍結を防止することができる給湯装置を提供する。【解決手段】  入水口ＰＳから出湯口ＰＥに至る通水路と、通水路の一部領域を含み、その一部領域を通過する水を加熱する熱交換器５，６と、熱交換器５，６を収容する収容ケース５ａ，６ａとを備えた給湯装置において、熱交換器の収容ケース５ａ，６ａの外部に存在する通水路のうちの少なくとも一部分を構成する配管を、通電することにより発熱させる通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２とし、所定の条件が満たされるときに通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に対して通電を行う通電手段を有している。【選択図】  図１
2016180534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入水口から出湯口に至る通水路と、
前記通水路の一部領域を含み、その一部領域を通過する水を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器を収容するケースと、
を備えた給湯装置において、
前記熱交換器を収容する前記ケースの外部に存在する前記通水路のうちの少なくとも一部分を構成する配管を、通電することにより発熱させる通電対象配管とし、所定の条件が満たされるときに前記通電対象配管に対して通電を行う通電手段を有する、給湯装置。
【請求項２】
前記入水口と前記熱交換器との間の前記通水路を構成する配管を前記通電対象配管とするとともに、前記熱交換器と前記出湯口との間の前記通水路を構成する配管を前記通電対象配管とするよう構成された、請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記通電手段は、各々の前記通電対象配管に対して個別に電圧を印加して通電を行うよう構成された、請求項２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記熱交換器及び前記通水路が内部に収納された筐体の内部の雰囲気温度を検出する第１の温度センサと、前記通電対象配管内の水の温度を検出する第２の温度センサとのうちの少なくともいずれか１つが設けられ、
前記通電手段は、
前記設けられている温度センサのうちの少なくともいずれか１つの温度センサによる検出温度が所定温度以下であるときに前記通電対象配管に通電を行うよう構成された、
請求項１〜３のいずれかに記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器を有する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器を備えた給湯装置では、入水口から供給された水が、熱交換器を流れる間に燃焼ガスとの間で熱交換が行われて昇温され、昇温された水（湯）が出湯口から外部配管を流れてカラン等の給湯栓から送り出される。
【０００３】
この給湯装置の内部には、水が流れる通水路として、入水口から熱交換器へ至る通水路、熱交換器の内部に形成される通水路、及び、熱交換器から出湯口へ至る通水路などが形成されている。したがって、給湯運転を実施した後に出湯を停止すると、通水路内に水が残留した状態となる。例えば、屋外などに設置された給湯装置では、冬場に冷たい外気によって冷却されることがある。そして、前述のように通水路内に水が残留した状態で冷たい外気によって氷点下以下に冷却されると、機器や配管の内部で水が凍結してしまう。このように通水路内に留まる水が凍結してしまうと、給湯栓から水を供給できないだけでなく、給湯装置を構成する熱交換器や配管の破損の原因となってしまう。
【０００４】
そこで、給湯装置を構成する熱交換器や配管にヒータ（セラミックヒータ）を取り付けて、低温時にヒータを稼働させることにより通水路内での水の凍結を防止するようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−４０９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなヒータを配管等に取り付けた構成では、ヒータから配管等を介して水が加熱される構成であるため、熱伝達率が低く、消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、消費電力を抑えて通水路内の水の凍結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している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る給湯装置は、入水口から出湯口に至る通水路と、前記通水路の一部領域を含み、その一部領域を通過する水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器を収容するケースと、を備えた給湯装置において、前記熱交換器を収容する前記ケースの外部に存在する前記通水路のうちの少なくとも一部分を構成する配管を、通電することにより発熱させる通電対象配管とし、所定の条件が満たされるときに前記通電対象配管に対して通電を行う通電手段を有している。
【０００９】
この構成によれば、通水路内の水の凍結を防止するために、従来のように配管にセラミックヒータを取り付けて配管を介して水を加熱するのではなく、通電対象配管に通電を行うことにより、通電対象配管が発熱し、同配管内の水を直接加熱することができる。そのため、消費電力の低減を図ることができる。また、従来用いていたセラミックヒータが不要となり、部品点数を少なくすることができる。
【００１０】
前記入水口と前記熱交換器との間の前記通水路を構成する配管を前記通電対象配管とするとともに、前記熱交換器と前記出湯口との間の前記通水路を構成する配管を前記通電対象配管とするよう構成されていてもよい。
【００１１】
前記通電手段は、各々の前記通電対象配管に対して個別に電圧を印加して通電を行うよう構成されていてもよい。この構成によれば、通電対象配管ごとに通電を行うか否かを選択することが可能になる。
【００１２】
前記熱交換器及び前記通水路が内部に収納された筐体の内部の雰囲気温度を検出する第１の温度センサと、前記通電対象配管内の水の温度を検出する第２の温度センサとのうちの少なくともいずれか１つが設けられ、前記通電手段は、前記設けられている温度センサのうちの少なくともいずれか１つの温度センサによる検出温度が所定温度以下であるときに前記通電対象配管に通電を行うよう構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上に説明した構成を有し、消費電力を抑えて通水路内の水の凍結を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態の給湯装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００１６】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態の給湯装置の概略構成の一例を示す模式図である。
この給湯装置１は、筺体２内に、燃料を燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼装置３と、燃焼装置３へ空気を供給する送風機４と、燃焼装置３から燃焼ガスが供給されて主に顕熱を回収する一次熱交換器５と、主に潜熱を回収する二次熱交換器６と、コントローラユニット１０などを備えている。
【００１７】
燃焼装置３は、そのケース３ａ内に、ガス管３ｃを通って供給される燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを発生するバーナー３ｂを有している。
送風機４は、燃焼装置３の下方に配置され、バーナー３ｂの燃焼状態に応じて送風量及び送風圧を調整可能に構成されている。
【００１８】
一次熱交換器５は、燃焼装置３の上方に配置され、それを収容する収容ケース５ａ内に、水が流れる内部配管５ｂ、５ｃと複数の板状のフィンとが接触するように配置されて構成されており、内部配管５ｂ、５ｃを流れる水と燃焼ガスとの間で熱交換が行われる。
【００１９】
二次熱交換器６は、一次熱交換器５の上方に配置され、それを収容する収容ケース６ａ内に、水が流れる内部配管６ｂ、６ｃと複数の板状のフィンとが接触するように配置されて構成されており、内部配管６ｂ、６ｃを流れる水と燃焼ガスとの間で熱交換が行われる。また、燃焼ガスを排気する排気口９が設けられている。また、二次熱交換器６において生じたドレンを排出するドレン管７が設けられている。ドレンは、ドレン管７から中和器（図示せず）等を介して外部へ排出される。
【００２０】
二次熱交換器６では、入水口ＰＳとつながる入水管Ｐ１が内部配管６ｂの流入口６Ｓに接続され、内部配管６ｂから折返し配管Ｐ４を介して接続される内部配管６ｃの流出口６Ｅには、連結配管Ｐ５の一端が接続されている。
この連結配管Ｐ５の他端は、一次熱交換器５の内部配管５ｂの流入口５Ｓに接続され、内部配管５ｂから折返し配管Ｐ３を介して接続される内部配管５ｃの流出口５Ｅには、出湯口ＰＥとつながる出湯管Ｐ２が接続されている。なお、入水口ＰＳには水道等から水が供給され、出湯口ＰＥは配管を介してカラン等の給湯栓に接続されている。
【００２１】
入水管Ｐ１と出湯管Ｐ２とは、湯温湯量調整部８を介してバイパス管Ｐ６で接続されている。湯温湯量調整部８には、出湯の水量と温度とを調整するために、出湯水量を調整する出湯水量調整弁と、水と湯との混合比率を調整する混合弁とが設けられている。なお、出湯水量調整弁と混合弁とを有する湯温湯量調整部８に代えて、入水管Ｐ１とバイパス管Ｐ６との分岐点に分配弁を設けるとともに、出湯管Ｐ２とバイパス管Ｐ６との合流点よりも下流側に出湯水量調整弁を設けるようにしてもよい。
【００２２】
上記のように、本実施形態では、入水口ＰＳから出湯口ＰＥに至る通水路が、入水管Ｐ１と、二次熱交換器６の内部配管６ｂ，６ｃ及び折返し配管Ｐ４と、連結配管Ｐ５と、一次熱交換器５の内部配管５ｂ，５ｃ及び折返し配管Ｐ３と、途中に湯温湯量調整部８を有する出湯管Ｐ２とで形成されている。
【００２３】
そして、入水管Ｐ１が複数の配管Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４で構成され、出湯管Ｐ２も複数の配管Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４で構成されている。そして、本実施形態では、配管Ｐ１２，Ｐ２２が、例えば導電性樹脂あるいは導電性セラミックスで形成された通電対象配管である。この通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の各両端には、例えば絶縁継手などの電気的絶縁性能を有する配管Ｐ１１，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２３が接続されている。また、配管Ｐ１４，Ｐ２４は、一般的に用いられている金属配管（例えば、銅管）である。すなわち、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２は、その両端に絶縁体からなる配管（継手等）が接続され、他の配管Ｐ１４，Ｐ２４よりも電気抵抗率の大きい材料で形成されている。
【００２４】
入水管Ｐ１の通電対象配管Ｐ１２は、その両端が配線Ｗ１，Ｗ２によってコントローラユニット１０の電源装置１２に接続されており、電源装置１２から所定電圧を印加することができる。同様に、出湯管Ｐ２の通電対象配管Ｐ２２も、その両端が配線Ｗ３，Ｗ４によってコントローラユニット１０の電源装置１２に接続されており、電源装置１２から所定電圧を印加することができる。
【００２５】
そして、各通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２には、その下部側に温度センサＳ１，Ｓ２が取り付けられている。温度センサＳ１，Ｓ２は、例えばサーミスタで構成され、それが取り付けられた通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２内の水の温度を検出し、その検出温度（検出信号）はコントローラユニット１０の制御装置１１へ入力される。
【００２６】
また、筐体２内部の雰囲気温度を検出するために、例えばサーミスタで構成された温度センサＳ３が、例えば、コントローラユニット１０の制御装置１１の基板に搭載されており、温度センサＳ３による検出温度（検出信号）は制御装置１１へ入力される。
【００２７】
コントローラユニット１０は、制御装置１１および電源装置１２を備えている。制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されており、例えば、マイクロコントローラ等によって実現できる。制御装置１１には、送風機４、燃焼装置３および湯温湯量調整部８などを制御するための信号経路が設けられている。制御装置１１において、例えば、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、給湯装置１の動作（運転）が行われる。
【００２８】
電源装置１２には、図示されない外部交流電源（商用電源）が接続されており、この外部交流電源から供給される交流電圧を給湯装置１で用いる電圧に変換して出力する。電源装置１２は、例えば、外部交流電源から入力する交流を整流し平滑して出力する整流平滑部と、整流平滑部から出力される直流電圧を、その直流電圧から絶縁された他の直流電圧に降圧して出力するＤＣ−ＤＣコンバータ部などで構成される。この電源装置１２で変換された電圧は、制御装置１１、燃焼装置３、送風機４、温度センサＳ１〜Ｓ３、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２、各種電磁弁（図示せず）等へ供給される。そして、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２には、外部交流電源（商用電源）から絶縁された電圧が通電されることにより、メンテナンス作業者等が、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に触れた場合であっても感電するおそれがない。
【００２９】
次に、給湯装置１の給湯動作及び凍結防止動作について説明する。これらの動作は、制御装置１１の制御によって実現され、動作に必要な情報は予め制御装置１１に記憶されている。
【００３０】
まず、給湯装置１の給湯動作の概略について説明する。
給湯栓が開栓されると、入水口ＰＳから入水管Ｐ１へ水が流れ込み、入水管Ｐ１に設けられている入水流量センサ（図示せず）による検出流量に基づいて、制御装置１１は給湯栓の開栓を検知し、給湯動作を開始させる。すなわち、制御装置１１は給湯栓の開栓を検知すると、送風機４に回転動作（送風動作）を開始させるとともに、燃焼装置３（バーナー３ｂ）に燃焼を開始させる。これにより、バーナー３ｂから上方に向かって燃焼ガスが送り出され、この送り出された燃焼ガスは、一次熱交換器５へ送られ、次に、二次熱交換器６へ送られ、その後、排気口９から外へ排気される。
【００３１】
一方、入水管Ｐ１から送られる水は、まず、二次熱交換器６へ送られ、二次熱交換器６の内部配管６ｂ，６ｃを流れる間に、燃焼ガス（潜熱）によって予備加熱される。次に、予備加熱された水は、連結配管Ｐ５を経て一次熱交換器５へ送られる。一次熱交換器５へ送られた水は、一次熱交換器５の内部配管５ｂ，５ｃを流れる間に、燃焼ガス（顕熱）との間で熱交換が行われて加熱される。この加熱された水（湯）は、出湯管Ｐ２及び湯温湯量調整部８を経て出湯口ＰＥから外部配管を介して給湯栓へ送られる。
【００３２】
そして、給湯栓が閉栓されると、前述の入水流量センサによる検出流量に基づいて、制御装置１１は給湯栓の閉栓を検知し、給湯動作を終了させる。すなわち、制御装置１１は給湯栓の閉栓を検知すると、燃焼装置３（バーナー３ｂ）に燃焼を停止させるとともに送風機４の回転を停止させる。
【００３３】
次に、給湯装置１の通水路内の水の凍結を防止するために行う凍結防止動作（通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２への通電動作）の一例について説明する。なお、前述の給湯動作が行われている間は、燃焼装置３が燃焼しており、また通水路内の水は流れており、凍結することはないので、凍結防止動作を行わなくてもよい。よって、凍結防止動作は、給湯動作が行われていない間、すなわち、通水路内の水が通流していないときに行われる。
【００３４】
制御装置１１では、給湯動作が行われていない間、常時、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の各検出温度と、予め定められている所定温度Ｔ１（例えば３℃）とを比較し、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかの検出温度が所定温度Ｔ１以下になると、電源装置１２に対して所定時間ｔ１（例えば１分間）の間、所定電圧Ｖ１（例えばＤＣ１０Ｖ）を配線Ｗ１〜Ｗ４を介して通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２へ印加させる（通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に通電する）。これにより、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２が発熱し、同配管Ｐ１２，Ｐ２２内の水温を上昇させることができる。ここで、通電手段が、制御装置１１、電源装置１２及び配線Ｗ１〜Ｗ４によって構成されている。
【００３５】
ここで、例えば、各々の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の両端間の抵抗値が１０Ωであり、ＤＣ１０Ｖの電圧Ｖ１を印加した場合には、各々の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２について、約１Ａの電流が流れて、約１０Ｗの電力が消費され、従来のセラミックヒータを用いた構成よりも省電力化が図れる。なお、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の抵抗値、印加電圧Ｖ１などは適宜変更することができる。通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の抵抗値は、同配管Ｐ１２，Ｐ２２に用いる配管の材質、長さ等の変更によって設定変更できる。また、ある通電対象配管（例えば配管Ｐ１２）を複数の区間に区分し、各区間における単位長さあたりの抵抗値を異ならせるように構成し、区間ごとに発熱量を変えるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記動作例では、１回の通電時間を予め定められた所定時間ｔ１としたが、１回の通電時間（ｔ１）を定めずに、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかの検出温度が所定温度Ｔ１（通電開始温度）以下になると、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２への通電を開始させて、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の全ての検出温度あるいは通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に取り付けられた２つの温度センサＳ１，Ｓ２の両方の検出温度が、通電開始温度Ｔ１より高い温度に予め定められた所定温度Ｔ２（通電終了温度）以上になったときに通電を終了させるようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態では、通水路内の水の凍結を防止するために、従来のように配管にセラミックヒータを取り付けて配管を介して水を加熱するのではなく、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に通電を行うことにより、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２が発熱し、同配管Ｐ１２，Ｐ２２内の水を直接加熱することができる。そのため、消費電力の低減を図ることができる。また、前述のセラミックヒータが不要となり、部品点数を少なくすることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においても、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２以外の適当な箇所に凍結防止用のヒータ（例えばセラミックヒータ）を取り付けて加熱するようにしてもよい。本実施形態では、配管Ｐ１２，Ｐ２２へのヒータが不要になり、その分、消費電力の低減を図ることができる。
【００３９】
なお、通電対象とする配管は、配管Ｐ１２，Ｐ２２に限られるものではなく、一次及び二次熱交換器５，６の収容ケース５ａ，６ａの外部に存在する配管部分（例えば、入水管Ｐ１及び出湯管Ｐ２の配管Ｐ１２，Ｐ２２以外の配管部分や、配管Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５部分）を対象とすることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、電源装置１２から、複数の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の各々に対して個別に通電できるように構成されている。そのため、例えば、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の各々に取り付けられた温度センサＳ１，Ｓ２の検出温度に基づいて、各々の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に対して通電を行うようにしてもよい。例えば、温度センサＳ１の検出温度が所定温度Ｔ１以下であるが、温度センサＳ２の検出温度が所定温度Ｔ１より高い場合には、温度センサＳ１が取り付けられた通電対象配管Ｐ１２のみに対して通電を行うようにしてもよい。
【００４１】
なお、通常、給湯装置には、入水温度を検出する温度センサ及び出湯温度を検出する温度センサが設けられているので、これらの温度センサを温度センサＳ１，Ｓ２に兼用してもよい。
【００４２】
また、筐体２の内部空間の雰囲気温度を検出する温度センサＳ３のみの検出温度に基づいて、全ての通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に対して通電を行うようにしてもよい。
【００４３】
また、温度センサＳ１，Ｓ２を、それぞれ通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２内の水の温度を検出するものとしたが、通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２の表面温度を検出するように構成してもよい。
【００４４】
また、複数の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２を直列に電気接続されるように配線し、必ず同時に複数の通電対象配管Ｐ１２，Ｐ２２に対して通電が行われるように構成してもよい。
【００４５】
また、３個以上の通電対象配管を設ける場合には、そのうちの複数の通電対象配管を直列に電気接続し、それらの通電対象配管には同時に通電が行われるように構成するとともに、残りのいくつかの通電対象配管に対しては個別に通電できるように構成してもよい。
【００４６】
なお、上記では、通電対象配管に通電を行うために、所定の直流電圧を印加するようにしたが、交流電圧を印加するように構成してもよい。例えば、電源装置１２内部に、あるいは電源装置１２とは別に、外部交流電源（商用電源）から供給される交流電圧を、その交流電圧から絶縁された所定の交流電圧に降圧して出力する電源回路を設け、その電源回路の出力電圧を通電対象配管に印加するようにしてもよい。この場合も、通電対象配管には、外部交流電源（商用電源）から絶縁された電圧が通電されることにより、メンテナンス作業者等が、通電対象配管に触れた場合であっても感電するおそれがない。
【００４７】
なお、本実施形態では、給湯機能のみを備えた給湯装置１を例に説明したが、給湯機能に加え、風呂の追い焚き機能を備えた給湯装置であってもよい。さらには、床暖房等の温水暖房機能を備えた給湯装置であってもよい。
【００４８】
また、本実施形態において、燃焼装置２は、ガスを燃料とするものに代えて、例えば、灯油を燃料とするものを用いてもよい。
【００４９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、消費電力を抑えて通水路内の水の凍結を防止することができる給湯装置等として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１  給湯装置
２  筐体
３  燃焼装置
４  送風機
５  一次熱交換器
５ａ  一次熱交換器の収容ケース
６  二次熱交換器
６ａ  二次熱交換器の収容ケース
Ｐ１２，Ｐ２２  通電対象配管
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  温度センサ
ＰＳ  入水口
ＰＥ  出湯口
【図１】
2016180534.tif 000003