(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの一時的な通電によって自己発熱させ、この自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｃと比較して、ｄＴｓ／ｄｔ≦ｃの場合は空気噛み状態と判定し、ｄＴｓ／ｄｔ＞ｃの場合は水があると判定するようにした給湯装置。
【請求項２】
給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの通電、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t0ｄＴｓ・ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｅと比較して∫t0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｅの場合は空気噛み状態と判定し、∫t0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｅの場合は水があると判定する給湯装置。
【請求項３】
給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手
段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの一時的な通電を行って自己発熱させ、自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t0ｄＴｓ・ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｆと比較して、∫t0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｆの場合は空気噛み状態と判定し、∫t 0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｆの場合は水があると判定する給湯装置。
【請求項４】
給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの一時的な通電を行って己発熱させ、自己発熱終了前後の一定時間ΔＦの間サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｇと比較して、∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｇの場合は空気噛み状態と判定し、∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｇの場合は水があると判定する給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯の開始時に早く湯を供給することのできる給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の給湯装置には、図２０に示すようなものがあった（例えば特公平４−９９７２号公報）。同図において１は瞬間給湯機であり、給湯口２と瞬間給湯機１は給湯管３で結ばれている。給湯口２の手前には給湯弁４が設けられており、給湯管３の給湯弁４の上流側から排水管５が分岐しており、この排水管５には排水弁６が設けられている。また、排水管５の給湯管３からの分岐部には温度検出部７が設けられていて、温度設定器８の設定温度とこの温度検出部７の温度を比較して給湯制御部９が給湯弁４と排水弁６を制御している。
【０００３】
そして、給湯要求時に温度検出部７により検出された湯水の温度が温度設定器８の設定温度の許容範囲内の場合、給湯弁４を開き給湯口２に給湯管３内の湯水を供給するとともに、許容範囲外の場合、排水弁６を開き給湯管３内の湯水を排水管５を経て排水口から捨て、常に許容範囲内の温度の湯水を給湯口２から供給するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来の給湯装置では、出湯要求時に湯水の温度が許容範囲外、例えば低い場合、排水弁６を開き給湯管３内の湯水を排水口から捨てる動作をするため、給湯口２から湯が供給される迄の時間は大幅に改善することができないという課題を有していた。また給湯弁４，排水管５，排水弁６，温度検出部７などを現場で配管工事や配線工事を行って取り付ける必要があり、設置が大変であるとともに、通常の給湯装置では必要ない給湯弁４，排水管５，排水弁6 ，温度検出部７等の部材を必要とするという課題もあった。
【０００５】
本発明は上記した課題を解決するものであり、給湯装置自身の改善により、給湯の開始時に早く、かつ安全に湯を供給できる給湯装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの一時的な通電によって自己発熱させ、この自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｃと比較して、ｄＴｓ／ｄｔ≦ｃの場合は空気噛み状態と判定し、ｄＴｓ／ｄｔ＞ｃの場合は水があると判定するようにして給湯の停止時に熱交換器が冷却されることを防止し、再給湯時に端末への湯の供給を早く行えるようにするとともに、空気検出器で空気噛みを検出している時は、熱交換器の加熱を行わないことにより、から焚きを防止し熱交換器内に蒸気が満たされ給湯開始時に使用者に危険及ぼすことや、異常温度上昇による危険等を防止しているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明における給湯装置は、給水管と給湯管が接続された熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱を調節する加熱調節手段と、前記熱交換器近傍の温度を検出する温度検出手段と、水の流動を検出する流動検出手段と、前記熱交換器内の空気噛みを熱交換器出口近傍に設けたサーミスタで検出するようにした空気検出手段と、前記流動検出手段で水の流動を検出していない時に前記温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら前記加熱調節手段を制御して前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を開始し、予め設定した時間あるいは温度に達したら加熱を停止するとともに、前記空気検出器で空気噛みを検出した時は、前記加熱手段による前記熱交換器の加熱を行わない停止時制御部とを具備し、前記空気検出手段は、サーミスタへの一時的な通電によって自己発熱させ、この自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返し、サーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｃと比較して、ｄＴｓ／ｄｔ≦ｃの場合は空気噛み状態と判定し、ｄＴｓ／ｄｔ＞ｃの場合は水があると判定するようにした。
【０００８】
そして、給湯の停止後に熱交換器への水の流動が停止していることを流動検出手段で検出して、温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら加熱手段による熱交換器の加熱を開始し、予め定めた時間あるいは温度に達したら加熱を停止することにより、給湯の停止時に熱交換器が冷却されることを防止し、再給湯時に給湯時の端末への湯の供給を早く行えるようにするとともに、空気検出器で空気噛みを検出している時は、加熱手段による熱交換器の加熱を開始する動作を行わないことにより、設置初期時や凍結防止のための水抜きの後など熱交換器内に空気が噛んでいる時に加熱を行い、熱交換器が空焚きされることを防止しているものである。
【０００９】
加えて、空気検出開始後、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｃと比較しｄＴｓ／ｄｔ≦ｃの場合は空気噛み状態と判定しｄＴｓ／ｄｔ＞ｃの場合は水があると判定する。そして、熱交換器内の水の有無を確実に判定できるので空焚きを防止することができる。
【００１０】
また、本発明の第２の発明における給湯装置は、サーミスタへの通電、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t0ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｅと比較し∫t0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｅの場合は空気噛み状態と判定し∫t0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｅの場合は水があると判定する。そして、熱交換器内の水の有無を確実に判定できるので空焚きを防止することができる。
【００１１】
また、本発明の第３の発明における給湯装置は、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t0ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｆと比較し∫t0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｆの場合は空気噛み状態と判定し∫t0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｆの場合は水があると判定する。そして、熱交換器内の水の有無を確実に判定できるので空焚きを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の第４の発明における給湯装置は、熱交換器出口近傍に設けたサーミスタを用い、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱終了前後の一定時間ΔＦの間サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｇと比較し∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔ＞ｇの場合は空気噛み状態と判定し∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔ≦ｇの場合は水があると判定する。そして、熱交換器内の水の有無を確実に判定できるので空焚きを防止することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施例を説明する前に参考実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（参考実施例１）
図１において、熱交換器１０には、給水管１１と給湯管１２が接続されている。給水管１１には、熱交換器１０への水の流入を検出する流動検出手段である水量検出器１３、水温を検出する水温検出器１４が設けられている。熱交換器１０の出口のパイプには、空気噛みを検出するサーミスタを利用した空気検出器１５が設けられている。
【００１５】
また、熱交換器１０を迂回し給水管１１と給湯管１２を連絡するバイパス管１６が設けられ、このバイパス管１６には、熱交換器１０からの湯とバイパス管１６からの水の混合比を調節する水比例弁１７が設けられている。
【００１６】
この水比例弁１７は、ソレノイドへの電流の調節によって水圧に対してバランスを取った弁が、バイパス管１６の開度を調節し通過する水量を調節するもので、電流の停止により全開状態で保持されるノーマルオープン型となっている。熱交換器１０の近傍の給湯管１２には湯温検出器１８が設けられ、また、バイパス管１６の合流点以降に水量制御弁１９，混合水温検出器２０が設けられている。
【００１７】
給湯管１２は更に給湯装置本体２１外の給湯管２２に接続され、端末に設けた湯水混合栓２３に連通している。制御器２４にはタイマー２５をしており、各種センサーの信号が取り込まれ、また各種アクチュエータへの信号や操作出力が出力されている。
【００１８】
そして、制御器２４にはボリュームで構成された湯温設定器２５や停止時制御部２６が設けられている。熱交換器１０は、加熱手段であるガスバーナ２７で加熱され、このガスバーナ２７へのガス量を調節する加熱調節手段の一部としてガス比例弁２８が設けられている。また、ガスのオン，オフは加熱調節手段の別の一部を構成する元電磁弁２９により行われる。なお、本実施例では燃料をガスで説明しているが石油等の他の燃料でも良い。
【００１９】
空気検出器１５の実装部は図２に示すように構成されている。空気検出器１５は保護管３０で保護されたサーミスタ３１が充填剤３２で充填され、リード線３３を外に臨ませて構成されており、固定具３４によりシール材３５でシールされて熱交換器１０の出口の水管３６に取りつけられている。
【００２０】
そして、サーミスタ３１に一時的に温度検出時とは異なる高い電圧を加えて加熱し、温度的に安定した後にサーミスタ３１の抵抗を測定し、加熱前後の抵抗値の変化から周囲に介在するものが水か空気か判断をしている。
【００２１】
次にこの実施例の動作を説明する。動作については、図３のフローチャートにその要部を示している。電源スイッチがオン操作され〈Ｓ１〉、かつ加熱スイッチがオン操作されていると〈Ｓ２〉、給湯の停止時において熱交換器１０を加熱できるモードに入る。
【００２２】
この状態で水量検出器１３で検出される水の流量が所定値（例えば２１／ｍｉｎ）を越えると、端末の湯水混合栓２３が開けられたと判断して通常の給湯モードに入り〈Ｓ３〉、設定された温度の湯を供給する。また、湯温検出器１８で検出される出湯温度と設定の温度が比較され、水温検出器１４の水温と水量検出器１３の値が取り込まれ、水比例弁１７と水量制御弁１７，ガス比例弁２８が調節されて、所望の温度の湯が給湯管２２から供給される〈Ｓ４〉。
【００２３】
水量検出器１３で検出される水の流量が所定値（例えば１．５１／ｍｉｎ）以下の場合、あるいは給湯の停止時においては〈Ｓ３〉、給湯停止時の熱交換器１０への加熱モードが可能となる。
【００２４】
ここで、空気検出器１５が空気噛みを検出している時は、制御を止める加熱停止モードに移行し、バーナ２７による熱交換器１０への加熱を行わない〈Ｓ５〉。通電加熱後、十分時間が経過した後は、周囲温度の検出もでき、熱交換器１０の温度が異常に上昇した場合に補完的に温度検出を行っている。
【００２５】
空気検出器１５が空気噛みを検出していない時は、湯温検出器１８で検出される温度が所定温度として定めた下限値を下回ると〈Ｓ６〉、給湯装置全体が冷えていると停止時制御部２６が判断して流動停止時に於ける加熱モードを進める。
【００２６】
湯温検出器１８と比較される下限値は、５０℃前後とし、湯温検出器１８で検出される温度がこの下限値以下であると、流動停止時に於ける加熱モードの次のステップに進む〈Ｓ６〉。湯温検出器１８で検出される温度が下限値を下回ったら、まず、タイマー２５の設定された加熱時間を読み込む〈Ｓ７〉。
【００２７】
次に、前回給湯を行った時のメモリーされた水温検出器１４で検出された水温と現在の水温を読み込む〈Ｓ８〉。これは、給水温度が何度であるかを判断し加熱時間や加熱開始温度を補正するためであり、水温が高い場合は時間は短目に温度は低目に、水温が低い場合は時間は長目に温度は高目になるように熱交換器１０を加熱する時間を補正する〈Ｓ９〉。そして、再出湯時に給湯管１２を経て極力、設定温度に近い温度の湯を供給することに役立てている。
【００２８】
次に、元電磁弁２９を開け〈Ｓ１１〉、同時にタイマー２５が計時を開始し〈Ｓ１２〉、ガス比例弁２８の開度を点火し易い開度１の状態にまで開けて点火を行う〈Ｓ１３〉。次に、着火を確認しガス比例弁２８の開度を開度２の状態にまで絞る〈Ｓ１４〉。この開度は、通常の給湯が行われている状態での最小の開度に相当しており、この最小開度で加熱しても負荷が小さいため、熱交換器１０の温度は、次第に上昇して行く。
【００２９】
なお、給湯装置として最少加熱量が極めて低く取れる場合は、湯温検出器１８で検出される温度を一定に保つ方法も可能である。
【００３０】
熱交換器１０の加熱中に湯温検出器１８で検出される温度が異常な変化勾配を示す時は、熱交換器１０への空気噛み、あるいは加熱異常と判断して加熱を停止する〈Ｓ１５〉。加熱の開始を判断する所定値である下限値は、Ｔ１＝５０℃である。そして上限値Ｔ２を人が万一触れても火傷をしない程度の６０℃に定めている。
【００３１】
加熱時間は標準状態（水温１５℃，混合水温４０℃）で５秒間となっており、前述のように、水温に応じて補正がされている。なお、タイマー２５が所定時間（５秒または５秒の補正値）を越えたら、タイムアップと見なし、停止動作に入る〈Ｓ１６〉。万が一、タイマー２５が故障したり、ガスバーナ２７の能力制御が故障して、湯温検出器１８で検出される温度が上限値（７０℃）を越えた場合は、直ちに温度優先で元電磁弁２９を閉成する停止動作に入る〈Ｓ１７〉。
【００３２】
また、補完的に空気検出器１５で検出される温度が上限値（７０℃）を越えた場合も、直ちに温度優先で元電磁弁２９を閉成する停止動作に入る〈Ｓ１８〉。加熱の停止に当たっては、元電磁弁２９が閉じられ〈Ｓ１９〉、以後、加熱の停止した後は、湯温検出器１８で検出される温度が所定温度である下限値以下になる迄は燃焼は停止している。
【００３３】
以上のような動作により、給湯停止時の湯の温度を一定値に保持し即出湯体制にしている。したがって一般の家庭用の給湯装置を想定すると、従来の給湯装置では配管長が５ｍ程度のシステムで、端末の蛇口をひねってから約１５秒位かかって湯が供給されることが普通であったものが、本発明実施例品によれば５秒程度に短縮可能である。
【００３４】
従来の給湯装置は、保有水量等に起因する給湯装置自身の立ち上がりの時間が１０秒程度、また配管の保有水量を押し出す時間が５秒程度かかっていたが、本実施例品では給湯装置自身の立ち上がりの時間が短縮できるため、配管の滞留水の押し出し時間だけで済む結果となる。
【００３５】
（参考実施例２）
図４，図５に第２の実施例を示す。図４は空気噛みの検出動作原理図、図５は空気噛み検出のフローチャート図である。まず、基準温度Ｔ０を検出した（１）後、サーミスタに電圧を通常より上げて通電を数秒間行いサーミスタで自己発熱を行う。通電を断った直後、サーミスタの抵抗値を測定し自己発熱停止後温度Ｔ１を求め（２）、空気噛み判別値ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０を算出し、予め器具の特性によって決めておいた水空気判別値ΔＴａより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。
【００３６】
原理的には水がある場合はサーミスタが発熱しても水に放熱されるためサーミスタの昇温が小さく、空気がある場合はサーミスタが発熱すると空気で断熱されるためサーミスタからの放熱が少なく温度上昇が大きくなることを利用している。水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００３７】
なお、サーミスタ通電加熱時間はサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしている。よってサーミスタ周囲の温度によりサーミスタ通電加熱時間を変化させる方が空気噛み判別値ΔＴを精度良く算出できる。我々の実験では次の表のごとく最適なサーミスタ通電加熱時間を設定している。
【００３８】
【表１】
0003787958.tif 000002
【００３９】
（参考実施例３）
図６，図７に第３の実施例を示す。図６は空気噛みの検出動作原理図、図７は空気噛み検出のフローチャート図である。まず、基準温度Ｔ０を検出した（１）後、サーミスタに電圧を通常より上げて通電を数秒間行いサーミスタで自己発熱を行う。通電を断った後、ΔＬ経過した時点のサーミスタの抵抗値を測定しサーミスタ温度Ｔ１を求め（２）、空気噛み判別値ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０を算出し、予め器具の特性によって決めておいた水空気判別値ΔＴａより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。
【００４０】
原理的には水がある場合はサーミスタが発熱しても一定時間ΔＬの間に水に即座に冷却され、空気がある場合はサーミスタが発熱した後空気で断熱されるため一定時間ΔＬの間のサーミスタからの放熱が少なく温度降下が水に比べ小さいことを利用している。
【００４１】
水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００４２】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくし空気噛み判別値ΔＴを精度良く算出できるようにしている。
【００４３】
（参考実施例４）
図８，図９に第４の参考実施例を示す。図８は空気噛みの検出動作原理図、図９は空気噛み検出のフローチャート図である。
【００４４】
空気噛み検出スタート（経過時間ｔ＝０）よりサーミスタ温度Ｔｓを測定、サーミスタ通電加熱を予め設定しておいた設定時間ｔｐを越えるまでｎ回繰り返し行い、その後計測したＴｓとｔの関係よりサーミスタの加熱時温度勾配、すなわちサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを算出し、予め器具の特性によって決めておいた水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｂより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。
【００４５】
原理的には水がある場合はサーミスタが発熱しても水に冷却されるため温度勾配は小さく、空気がある場合はサーミスタが発熱し空気で断熱されるため温度勾配が大きいことを利用している。水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００４６】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを精度良く算出できるようにしている。
【００４７】
（参考実施例５）
図１８に参考実施例５を示す。図１８は空気検出器の構成図である。
【００４８】
空気検出器１５は一定の距離を置いた２本の電極３７と取付台３８よりなりシール材３９でシールされて水管４０に取り付けられている。そして、空気噛み検出時は電極３７に電圧を加え、抵抗値ｈを検出し予め設定された水空気判別抵抗値ｉと比較しｈ＞ｉの場合は空気噛み状態と判定しｈ≦ｉの場合は水があると判定する。水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。
【００４９】
空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００５０】
（参考実施例６）
図１９に参考実施例６を示す。図１９は空気検出器の構成図である。
【００５１】
空気検出器１５は水管４１内の中央部４２に位置させた１本の電極４３と取付台４４よりなりシール材４５でシールされて水管４１に取り付けられている。そして、空気噛み検出時は電極４３と水管４１の間に電圧を加え、抵抗値ｊを検出し予め設定された水空気判別抵抗値ｋと比較しｊ＞ｋの場合は空気噛み状態と判定しｊ≦ｋの場合は水があると判定する。
【００５２】
水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００５３】
次に本発明の実施例を説明する。
【００５４】
（実施例１）
図１０，図１１に実施例１を示す。図１０は空気噛みの検出動作原理図、図１１は空気噛み検出のフローチャート図である。
【００５５】
まず、サーミスタに電圧を通常より上げて通電を数秒間行いサーミスタで自己発熱を行う。通電を断った後、サーミスタ温度Ｔｓの計測を開始し（経過時間ｔ＝０）、予め設定しておいた設定時間ｔｑを越えるまでｎ回繰り返し行い、その後計測したＴｓとｔの関係よりサーミスタの放熱時温度勾配、すなわちサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを算出し、予め器具の特性によって決めておいた空気水判別サーミスタ温度時間的変化率ｃより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。原理的には水がある場合はサーミスタが発熱後、水に冷却されるため温度勾配は小さく、空気がある場合はサーミスタが発熱後、空気で断熱されるため放熱が少なく温度勾配が大きいことを利用している。
【００５６】
水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００５７】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを精度良く算出できるようにしている。
【００５８】
（実施例２）
図１２，図１３に実施例２を示す。図１２は空気噛みの検出動作原理図、図１３は空気噛み検出のフローチャート図である。
【００５９】
空気噛み検出スタート（経過時間ｔ＝０）よりサーミスタ温度Ｔｓを測定、サーミスタ通電加熱を予め設定しておいた設定時間ｔｒを越えるまでｎ回繰り返し行い、その後計測したＴｓとｔの関係よりサーミスタの加熱時の蓄熱熱量∫tr0ｄＴｓ・ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｅより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。
【００６０】
原理的には水がある場合はサーミスタが発熱しても水に冷却されるためサーミスタの加熱時の蓄熱熱量は小さく、空気がある場合はサーミスタが発熱し空気で断熱されるためサーミスタの加熱時の蓄熱熱量が大きいことを利用している。水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００６１】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしサーミスタの蓄熱熱量∫tr0ｄＴｓ・ｄｔを精度良く算出できるようにしている。
【００６２】
（実施例３）
図１４，図１５に実施例３を示す。図１４は空気噛みの検出動作原理図、図１５は空気噛み検出のフローチャート図である。
【００６３】
まず、サーミスタに電圧を通常より上げて通電を数秒間行いサーミスタで自己発熱を行う。通電を断った後、サーミスタ温度Ｔｓの計測を開始し（経過時間ｔ＝０）、予め設定しておいた設定時間ｔｓを越えるまでｎ回繰り返し行い、その後計測したＴｓとｔの関係よりサーミスタの放熱時に蓄熱熱量∫tS0ｄＴｓ・ｄｔを求め、予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｆより大きい場合は空気、小さい場合は水と判定する。
【００６４】
原理的には水がある場合はサーミスタが発熱後、水に冷却されるためサーミスタの蓄熱熱量は小さく、空気がある場合はサーミスタが発熱後、空気で断熱されるため放熱が少なく蓄熱熱量が大きいことを利用している。
【００６５】
水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００６６】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしサーミスタの蓄熱熱量∫tr0ｄＴｓ・ｄｔを精度良く算出できるようにしている。
【００６７】
（実施例４）
図１６，図１７に第７の実施例を示す。図１６は空気噛みの検出動作原理図、図１７は空気噛み検出のフローチャート図である。
【００６８】
まず、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱終了前後の一定時間ΔＦの間サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返す。
【００６９】
図１７の例ではサーミスタ通電終了時間より１／２・ΔＦ前をサーミスタ温度計測の開始時（ｔ＝０）とし残りのサーミスタ計測時間１／２・ΔＦはサーミスタ通電終了時間後となる。
【００７０】
一定時間ΔＦ経過後、サーミスタ温度ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｇと比較しｇより大きい場合は空気噛み状態と判定し、小さい場合は水があると判定する。
【００７１】
原理的には実施例６と実施例７を融合した形となり温度変化が最も激しいサーミスタ加熱終了前後のみのサーミスタへの蓄熱熱量により水の有無を判定するため、より精度の高い判定ができる。水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。
【００７２】
空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００７３】
なお、サーミスタ通電加熱時間は実施例２と同様にサーミスタ周囲の温度が高くなるに従ってサーミスタ通電加熱時間を長くし、加熱温度を上げることでサーミスタ周囲温度の影響を少なくしサーミスタの蓄熱熱量∫ΔF0ｄＴｓ・ｄｔを精度良く算出できるようにしている。
【００７４】
以上の各参考実施例、および各実施例の技術的意義をまとめれば以下の通りである。
【００７５】
（１）給湯の停止時に熱交換器への水の流動が停止していることを流動検出手段で検出して、温度検出手段で検出される温度が所定温度以下になったら加熱調節手段で加熱手段による熱交換器の加熱を開始し、予め定めた時間あるいは温度に達したら加熱を停止することにより、給湯の停止時に熱交換器が冷却されることを防止し、再給湯時に熱交換器内の保有水を加熱する時間を節約して、給湯装置本体だけで給湯時の端末における湯の供給を早く行える。また、空気検出器で空気噛みを検出している時は、加熱手段による熱交換器の加熱を行わないので、設置初期時や凍結防止のための水抜きの後などに熱交換器内に空気が噛んでいる時に加熱を行い、熱交換器が空焚きされることを防止して安全性の向上と耐久性維持を図ることができる。
【００７６】
（２）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、基準温度Ｔ０を測定した後サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止直後、再度自己発熱後温度Ｔ１を測定し自己発熱後温度Ｔ１と基準温度Ｔ０との差ΔＴを予め設定された水空気判定温度差ΔＴａと比較しΔＴ＞ΔＴａの場合は空気噛み状態と判定しΔＴ≦ΔＴａの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００７７】
（３）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、基準温度Ｔ０を測定した後サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止後、一定時間ΔＬ経過した後、再度自己発熱後温度Ｔ１を測定し自己発熱後温度Ｔ１と基準温度Ｔ０との差ΔＴを予め設定された水空気判定温度差ΔＴａと比較しΔＴ＞ΔＴａの場合は空気噛み状態と判定しΔＴ≦ΔＴａの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００７８】
（４）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、サーミスタへの通電、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｂと比較しｄＴｓ／ｄｔ＞ｂの場合は空気噛み状態と判定しｄＴｓ／ｄｔ≦ｂの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判定し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００７９】
（５）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタ温度時間的変化率ｄＴｓ／ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ温度時間的変化率ｃと比較しｄＴｓ／ｄｔ≦ｃの場合は空気噛み状態と判定しｄＴｓ／ｄｔ＞ｃの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８０】
（６）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、サーミスタへの通電、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｅと比較し∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔ＞ｅの場合は空気噛み状態と判定し∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔ≦ｅの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８１】
（７）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱停止後、サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｆと比較し∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔ＞ｆの場合は空気噛み状態と判定し∫t 0 ｄＴｓ・ｄｔ≦ｆの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８２】
（８）空気検出手段は、サーミスタを用い、空気検出開始後、サーミスタへの一時的な通電を行い自己発熱させ自己発熱終了前後の一定時間ΔＦの間サーミスタ温度Ｔｓの検出を繰り返しサーミスタ温度Ｔｓと経過時間ｔの測定結果よりサーミスタの蓄熱熱量∫ΔF 0 ｄＴｓ・ｄｔを求め予め設定された水空気判別サーミスタ蓄熱熱量ｇと比較し∫ΔF 0 ｄＴｓ・ｄｔ＞ｇの場合は空気噛み状態と判定し∫ΔF 0 ｄＴｓ・ｄｔ≦ｇの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８３】
（９）空気検出手段は、熱交換器出口近傍の水管内に２本の電極を設け、電極に電圧を加えて抵抗値ｈを検出し予め設定された水空気判別抵抗値ｉと比較しｈ＞ｉの場合は空気噛み状態と判定しｈ≦ｉの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８４】
（１０）空気検出手段は、熱交換器出口近傍の水管内の中央部に１本の電極を設け、電極と水管の間に電圧を加えて抵抗値ｊを検出し予め設定された水空気判別抵抗値ｋと比較しｊ＞ｋの場合は空気噛み状態と判定しｊ≦ｋの場合は水があると判定するので熱交換器内の水の有無を確実に判断し水が有ると判定された場合は加熱モードへ進みバーナによる加熱が開始され、即出湯体制にはいる。空気噛みと判定された場合は加熱停止モードに進みバーナによる加熱は中止され、熱交換器の空焚きを防止することができる。
【００８５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、給湯の開始時に早く、かつ安全に湯を供給でき、その使い勝手を大いに向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考実施例１における給湯装置の構成図
【図２】  同給湯装置に用いた空気検出器の切り欠き断面図
【図３】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図４】  本発明の参考実施例２における給湯装置の要部動作の説明図
【図５】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図６】  本発明の参考実施例３における給湯装置の要部動作の説明図
【図７】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図８】  本発明の参考実施例４における給湯装置の要部動作の説明図
【図９】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図１０】  本発明の実施例１における給湯装置の要部動作の説明図
【図１１】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図１２】  本発明の実施例２における給湯装置の要部動作の説明図
【図１３】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図１４】  本発明の実施例３における給湯装置の要部動作の説明図
【図１５】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図１６】  本発明の実施例４における給湯装置の要部動作の説明図
【図１７】  同給湯装置の要部動作のフローチャート
【図１８】  本発明の参考実施例５における給湯装置の空気検出器の切り欠き断面図
【図１９】  本発明の参考実施例６における給湯装置の空気検出器の切り欠き断面図
【図２０】  従来の給湯装置の構成図
【符号の説明】
１０  熱交換器
１１  給水管
１２  給湯管
１３  水量検出器
１５  空気検出器
１８  湯温検出器
２４  制御器
２６  停止時制御部
２７  ガスバーナ
２８  ガス比例弁（加熱調節手段）
２９  元電磁弁
３１  サーミスタ
３７，４３  電極
【図１】
0003787958.tif 000003
【図２】
0003787958.tif 000004
【図３】
0003787958.tif 000005
【図４】
0003787958.tif 000006
【図５】
0003787958.tif 000007
【図６】
0003787958.tif 000008
【図７】
0003787958.tif 000009
【図８】
0003787958.tif 000010
【図９】
0003787958.tif 000011
【図１０】
0003787958.tif 000012
【図１１】
0003787958.tif 000013
【図１２】
0003787958.tif 000014
【図１３】
0003787958.tif 000015
【図１４】
0003787958.tif 000016
【図１５】
0003787958.tif 000017
【図１６】
0003787958.tif 000018
【図１７】
0003787958.tif 000019
【図１８】
0003787958.tif 000020
【図１９】
0003787958.tif 000021
【図２０】
0003787958.tif 000022