(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水路から供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯路に供給する熱交換器と、
上記熱交換器をバイパスして上記給水路と上記出湯路とを連通するバイパス路と、
器具に供給される水の流量もしくは上記熱交換器に供給される水の流量を検出する流量センサと、
設定温度を設定する温度設定手段と、
上記流量センサの検出値が第１基準流量を越えた時にバーナの燃焼動作を開始し、出湯温度が上記設定温度に近づくように燃焼制御する燃焼制御手段と、
上記バイパス路に設けられ、流路を開閉するバイパス弁と、
出湯動作中に上記設定温度が所定値未満の場合に上記バイパス弁を開弁し、所定値以上の場合に閉弁し、止水中には閉弁するバイパス弁制御手段と
を備えた給湯器において、
上記バイパス弁制御手段は、上記流量センサの検出値が上記第１基準流量より小さい第２基準流量を越え、かつ設定温度が所定温度以下である場合に、上記バイパス弁を開弁することを特徴とする給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯器に関し、詳しくはバイパスミキシング方式の給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱交換器をバイパスするバイパス路を備えた給湯器が知られている。こうした給湯器は、バイパス路に流路を開閉するバイパス弁を備え、設定温度が低温（例えば５０℃未満）の場合には、バイパス弁を開弁して混合した湯を出湯することで熱交換器の低温腐食を防止し、設定温度が高温（例えば５０℃以上）の場合には、バイパス弁を閉弁して熱交換器の湯をそのまま出湯することで、高温出湯を可能としている。
【０００３】
また、器具に通水される水の流量を検出する流量センサを備え、その検出値が基準流量以上となった時にバーナの燃焼動作を開始すると共に、設定温度が低温（５０℃未満）であればバイパス弁を開弁して混合した湯での出湯を行なう。このように出湯動作中は設定温度に応じてバイパス弁の開閉を切替えるが、出湯停止中は設定温度に関係なくバイパス弁を閉弁し、バイパス路の冷水が出湯路から熱交換器に回り込むことにより熱交換器側の湯温が低下して、出湯停止後短時間での再出湯にもかかわらず低温の湯が供給されることを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、設定温度が低温（５０℃未満）での出湯時には、熱交換器の出口温度は設定温度より高温となっているため、給湯栓が閉じられ出湯動作が停止された直後には、熱交換器内には設定温度より高温の湯が滞留している。しかも、熱交換器の余熱が熱交換器内に滞留している湯に伝わって湯の後沸き現象が生じ、熱交換器内の湯温は更に高温となる。この状態で給湯栓が開かれると、流量センサにより基準流量を検出してバイパス弁を開弁するまでの間、熱交換器内の高温の湯がそのまま出湯されてしまい、設定温度が低温であるため使用者が不用意に湯に触れてしまうことが考えられ、危険であった。また、バイパス弁が開弁するまでの間熱交換器に滞留した湯が多量に流されてしまうことにより、点火時には熱交換器内の湯は低温になり、その後のアンダーシュートが大きかった。
【０００５】
本発明の給湯器は上記課題を解決し、間欠再出湯時の出湯温度のオーバーシュート及びアンダーシュートを低減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の給湯器は、
給水路から供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯路に供給する熱交換器と、
上記熱交換器をバイパスして上記給水路と上記出湯路とを連通するバイパス路と、
器具に供給される水の流量もしくは上記熱交換器に供給される水の流量を検出する流量センサと、
設定温度を設定する温度設定手段と、
上記流量センサの検出値が第１基準流量を越えた時にバーナの燃焼動作を開始し、出湯温度が上記設定温度に近づくように燃焼制御する燃焼制御手段と、
上記バイパス路に設けられ、流路を開閉するバイパス弁と、
出湯動作中に上記設定温度が所定値未満の場合に上記バイパス弁を開弁し、所定値以上の場合に閉弁し、止水中には閉弁するバイパス弁制御手段と
を備えた給湯器において、
上記バイパス弁制御手段は、上記流量センサの検出値が上記第１基準流量より小さい第２基準流量を越え、かつ設定温度が所定温度以下である場合に、上記バイパス弁を開弁することを特徴とすることを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する本発明の給湯器は、止水中はバイパス弁を閉弁して、バイパス路の水が出湯路に回り込むことを防ぐ。ここで給湯栓が開かれて流量センサの検出値が第２基準流量を越えると、設定温度が所定値未満であるかを判断し、所定値未満であればバイパス弁を開弁する。更に流量が増加して、流量センサの検出値が第１基準流量を越えると、バーナの燃焼動作を開始し、出湯温度が設定温度に近づくよう燃焼制御を開始する。設定温度が所定値未満に設定された状態での出湯時には、バイパス弁を開弁しているため、熱交換器内の湯温は設定温度より高くなっている。ここで給湯栓が閉じられ、出湯動作を停止してバイパス弁を閉弁した直後には、熱交換器内に設定温度より高温の湯が滞留している。しかも、熱交換器の余熱が熱交換器内に滞留している湯に伝わって湯の後沸き現象が生じ、熱交換器内の湯温は更に高温となる。この状態で再び給湯栓が開かれると、流量センサの検出値が第２基準流量以上となってバイパス弁が開弁されるまでの間、熱交換器内の高温の湯がそのまま送り出されるが、第２基準流量を第１基準流量より小さくすることで、開栓されてからバイパス弁が開弁するまでの時間を短縮するため、早くバイパス路の水を高温湯に混合することができる。また、バイパス弁を早く開弁することにより、熱交換器内に滞留している湯が流れる量を少なくすることができるため、熱交換器内の湯温の低下を少なくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適な実施例について説明する。図１は本発明の一実施例としての給湯器の概略構成図である。この給湯器は、給水路１と出湯路２とが接続される熱交換器３と、熱交換器３をバイパスするバイパス路４と、熱交換器３を流れる水を加熱するためのバーナ５と、バーナ５にガスを供給するガス供給路６と、燃焼制御を司どるコントローラ７とを備える。給水路１のバイパス路４との分岐部ａより上流側には入水流量を検出する流量センサ８を備える。また出湯路２のバイパス路４との合流部ｂより下流側には出湯温度を検出する温度センサ９を備え、更にその下流側には給湯栓１０が接続される。またバイパス路４には、流路を開閉するバイパス弁１１を備える。またガス供給路６には、流路の開閉を行なうメイン電磁弁１２，元電磁弁１３と、ガス供給量を調節する比例弁１４とを備える。
【０００９】
コントローラ７は、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成される。またコントローラ７には、設定温度を設定するための操作スイッチを備えたリモコン１５が接続される。
【００１０】
またコントローラ７は、第１基準流量（本実施例では２．５リットル／分）と、その値より小さい第２基準流量（本実施例では１．０リットル／分）とを記憶しており、流量センサ８の検出値が第２基準流量（１．０リットル／分）以上で、なおかつリモコン１５により設定された設定温度が５０℃未満の場合にバイパス弁１１を開弁し、また流量センサ８の検出値が第１基準流量（２．５リットル／分）を越えた時にバーナ５への点火動作を行なうと共に、出湯動作を開始する。また、所定の消火流量（本実施例では２．０リットル／分）を記憶しており、流量センサ８の検出値が所定の消火流量（２．０リットル／分）未満となった時に、バーナ５を消火して出湯動作を停止すると共に、バイパス弁１１を閉弁する。
【００１１】
次に、コントローラ７の行う制御処理について図２のフローチャートを用いて説明する。止水中はバイパス弁１１を閉弁することで、バイパス路４の水が出湯路２に回り込むことを防ぐ。ここで給湯栓１０が開かれ、流量センサ８の検出値が第２基準流量（１．０リットル／分）以上になると（Ｓ１）設定温度をチェックし（Ｓ２）、５０℃未満であれば（Ｓ２：ＹＥＳ）バイパス弁１１を開弁する（Ｓ３）。更に流量が増加して流量センサ８の検出値が第１基準流量（２．５リットル／分）を越えた時に（Ｓ４：ＹＥＳ）、図示しない点火装置によりバーナ５への点火を行うと共に（Ｓ５）、出湯動作を開始する。コントローラ７は温度センサ９の検出する出湯温度を設定温度に近づけるように、比例弁１４の開度を調節してバーナ５の燃焼量を調節する出湯温制御を行う（Ｓ６）。
【００１２】
給湯栓１０が閉じられ、流量センサ８の検出値が所定の消火流量（２．０リットル／分）未満になると（Ｓ７：ＹＥＳ）、メイン電磁弁１２，元電磁弁１３を閉弁してバーナ５を消火し（Ｓ８）、出湯動作を停止すると共に、バイパス弁１１を閉弁する（Ｓ９）。
【００１３】
例えばバイパス率が４２パーセントである場合、水温が１０℃の時に設定温度が４０℃に設定された状態で給湯栓１０が開かれ、出湯動作を開始すると、バイパス弁１１を開弁することにより、熱交換器３の出口温度は６２℃となる。ここで、給湯栓１０が閉じられてバイパス弁１１を閉弁すると、バイパス路４では約１０℃、出湯路２のバイパス路４との合流部ｂより下流側は約４０℃、出湯路２のバイパス路４との合流部ｂより上流側は約６２℃といった温度分布になり、熱交換器３内に滞留した湯は後沸き現象により更に高温となる。この状態で再び給湯栓１０が開かれると、図３のグラフに示すように熱交換器３内の高温の湯がそのまま出湯されて出湯温度が上昇するが、流量センサ８の検出値が増加し、検出流量が第２基準流量（１．０リットル／分）に達した時点でバイパス弁１１を開弁すると、熱交換器３からの高温の湯はバイパス路４からの水と混合して出湯されるため、出湯温度が低下する。また、バイパス弁１１を早く開弁することで、バーナ５の点火前の熱交換器３内の流量が減少するため、熱交換器３の温度低下が少なくなる。
【００１４】
従来の給湯器では、破線ａに示すように出湯動作開始と同時にバイパス弁１１を開弁していたため、破線ｂに示すように出湯温度は大きくオーバーシュートしてしまう。しかし本実施例の給湯器では、出湯動作開始前にバイパス弁１１を開弁するため、オーバーシュートを低減することができる。また、点火前の熱交換器３内の流量を減らすことで、熱交換器３の温度低下を少なくできるため、アンダーシュートも低減でき、出湯温度の安定が速くなる。
【００１５】
以上説明したように、本実施例の給湯器によれば、本来バイパス弁１１を開弁して冷水と混合して出湯するための高温の湯が、間欠再出湯時にそのまま出湯される時間を短くしてオーバーシュートを低減するため、安全性が高い。また、混合して出湯する場合の設定温度は低温であることにより、使用者が不用意に湯に触れると考えられ、そういった低温設定時の出湯温度のオーバーシュートを防ぐため、実用的である。また、バイパス弁１１を閉弁した状態での間欠再出湯時にも、後沸き現象により出湯温度が設定温度より高温になることがあるが、この場合設定温度が高温であることにより、使用者が高温湯がでることを意識して使用するため、問題にならない。また、熱交換器３の温度低下を少なくしてアンダーシュートを低減できるため、出湯温度の安定が速い。また、止水時にはバイパス弁１１を閉じて、バイパス路４の冷水が熱交換器３内に回り込むことを防ぐことにより、熱交換器３側の湯温低下を小さくするため、出湯停止後短時間での再出湯にもかかわらず低温の湯が供給されることを防ぐことができる。また、給湯栓１０を僅かに開けた状態のように第１基準流量（２．５リットル／分）以下で通水された場合にも、第２基準流量（１．０リットル／分）以上であればバイパス弁１１を開くことにより、バイパス路４の冷水を混合して供給するため安全である。また、バイパス弁１１を開弁するための流量基準値をバーナ５への点火動作を行なうための流量基準値より小さくするといった手法を採るため構成が簡単である。
【００１６】
尚、本実施例においてはバイパス弁１１を開弁するための第２基準流量を一定値としたが、出湯停止からの経過時間を計測し、経過時間が長くなるほど第２基準流量を増やし、所定時間以上経過した場合には第１基準流量と同じにしてもよい。このように第２基準流量を変えることにより、熱交換器３内の温度低下に応じたタイミングでバイパス路の冷水を混合して、アンダーシュートの発生を低減することができる。また同様に、設定温度や温度センサ９の検出温度等に応じて、第２基準流量を変化させてもよい。また、流量センサ８は給水路１のバイパス路４との分岐部ａより下流側に設けてもよく、また出湯路２に設けてもよい。
【００１７】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の給湯器によれば、バイパス弁を開弁しての混合出湯での間欠再出湯時に、バイパス弁を早く開弁してオーバーシュートを低減するため、安全性が高い。また、混合して出湯する場合の設定温度は低温であることにより、使用者が不用意に湯に触れると考えられ、そういった低温設定時の出湯温度のオーバーシュートを防ぐため、実用的である。また、バイパス弁を閉弁した状態での間欠再出湯時にも、後沸き現象により出湯温度が設定温度より高温になることがあるが、この場合設定温度が高温であることにより、使用者が高温湯がでることを意識して使用するため、問題にならない。また、熱交換器内の湯温の低下を少なくすることによりアンダーシュートを低減できるため、出湯温度を早く安定させることができる。また、止水時にはバイパス弁を閉じ、バイパス路の冷水が熱交換器内に回り込むことを防ぐことにより、熱交換器側の湯温低下を小さくするため、出湯停止後短時間での再出湯にもかかわらず低温の湯が供給されることを防ぐことができる。また、第１基準流量以下で通水された場合にも、第２基準流量以上であればバイパス弁を開くことにより、バイパス路の冷水と混合されて供給されるため安全性が高い。また、バイパス弁を開弁するための流量基準値をバーナの燃焼動作を開始するための流量基準値より小さくするといった手法を採るため構成が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての給湯器の概略構成図である。
【図２】コントローラの行なう制御処理を表すフローチャートである。
【図３】出湯温度の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１…給水路、  ２…出湯路、  ３…熱交換器、  ４…バイパス路、
５…バーナ、  ６…ガス供給路、  ７…コントローラ、  ８…流量センサ、
９…温度センサ、  １０…給湯栓、  １４…比例弁。
【図１】
0003753161.tif 000002
【図２】
0003753161.tif 000003
【図３】
0003753161.tif 000004