給湯装置及びその凍結防止方法
【課題】 寒冷時、給湯装置の凍結防止機能を改善する。
【解決手段】 燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器（３０）と、燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器（３２）とを備える給湯装置（２）であって、凍結防止温度を検出する温度検出手段（温度センサ１１８、１２０）と、燃焼により発生した燃焼排気を一次熱交換器及び二次熱交換器に供給する燃焼手段（バーナ群４０）と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、温度検出手段の検出温度に基づき、燃焼手段を燃焼させ、給気手段を駆動する制御手段（制御装置１３８）とを備え、温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて一次熱交換器を加熱し、燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動して一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流すことにより、一次熱交換器側の余熱で二次熱交換器側を加熱する構成である。
【解決手段】 燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器（３０）と、燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器（３２）とを備える給湯装置（２）であって、凍結防止温度を検出する温度検出手段（温度センサ１１８、１２０）と、燃焼により発生した燃焼排気を一次熱交換器及び二次熱交換器に供給する燃焼手段（バーナ群４０）と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、温度検出手段の検出温度に基づき、燃焼手段を燃焼させ、給気手段を駆動する制御手段（制御装置１３８）とを備え、温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて一次熱交換器を加熱し、燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動して一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流すことにより、一次熱交換器側の余熱で二次熱交換器側を加熱する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して給湯する給湯装置に関し、特に、寒冷時、水管等の凍結防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃焼させて熱源とする給湯装置では、水管に入水温センサを設置して入水温度を検出し、設定値以下の入水温度を検出したとき、水管に設置されたヒータに通電し、水管をヒータで加熱することにより、水管内の凍結を予防している。また、屋内に設置された給湯装置では、排気筒等から冷気が入るため、湯温センサで温度低下を検出し、ヒータを動作させ、凍結防止が図られている。
【０００３】
このような給湯装置の凍結防止に関し、特許文献１が存在しているが、特許文献２には湯温センサの検出値が閾値以下になると燃焼させ、湯温センサが閾値以上を検出するまで燃焼させることが開示され、また、特許文献３では湯温・入水温センサの検出値に応じて、燃焼をＯＮ・ＯＦＦさせ、熱交換器よりも出口に近い水管は、感温センサでヒータを動作させ凍結を防止している。また、特許文献４には、電源の初回投入時等の凍結の有無の確認方法が開示されており、出湯温、入水温等が閾値以下になると凍結防止燃焼をし、温度が上昇しないと凍結と判断し、以後燃焼を停止することが開示されている。そして、特許文献５では、温度センサが凍結温度を検出すると、ヒータ及びファンを駆動して水管を加熱する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２６４１３
【特許文献２】特開平１０−２２７５２６
【特許文献３】特開平１１−１５９８７４
【特許文献４】特開２００３−２０７２０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給湯装置に設置される排気筒に逆風止めを設置することが許可されていないアメリカ合衆国等においては、寒冷時、排気筒内に逆風により侵入した冷気が熱交換器を冷却させるため、水管に凍結を生じさせる。水管にヒータを設置して加熱しても、外気温度が極端に低くなると、凍結を防止することができない。
【０００５】
また、一次熱交換器を通過させた燃焼排気から潜熱を吸収させる二次熱交換器を備えた高効率給湯装置では、熱交換器全体が防熱板に囲われており、ヒータを取り付ける空間が無いため、屋内空気をファンモータで送ることにより、凍結を防止する方法がある。しかし、屋内空気を送り込んでも一次熱交換器側に熱を吸収されるため、二次熱交換器側の保温が不十分となり、二次熱交換器側の凍結を予防できないおそれがある。
【０００６】
このような課題について、特許文献１〜４にはその開示はなく、斯かる課題は特許文献１〜４に開示された技術を用いても解決することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、寒冷時、給湯装置の凍結防止機能を改善することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器、燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器を備える高効率給湯装置の凍結防止機能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、凍結防止温度を検出する温度検出手段と、燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段とを備え、前記温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する構成である。
【００１０】
斯かる構成において、一次熱交換器、二次熱交換器、燃焼手段及び給気手段は既存の給湯装置に備えられる構成である。本発明では、凍結防止温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度を制御情報に用いる制御手段により、燃焼手段の燃焼を制御し、その燃焼後にも給気手段を継続して駆動し、凍結防止を図っている。即ち、温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて一次熱交換器を加熱する。この燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動し、一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流す。この結果、先の燃焼手段の燃焼で一次熱交換器側に蓄えられた熱（余熱）が二次熱交換器に空気とともに流れ、二次熱交換器側が加熱され、効率的な凍結防止が図られる。
【００１１】
上記目的を達成させるためには、本発明の給湯装置において、前記温度検出手段は、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器が備える水管又はこれら前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に接続された水管の温度を検出する構成としてもよい。
【００１２】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、入水側の水管の温度を検出する第１の温度検出手段と、出湯側の水管の温度を検出する第２の温度検出手段と、燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段とを備え、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する構成としてもよい。
【００１３】
斯かる構成は、凍結防止温度を検出する温度検出手段に第１及び第２の温度検出手段が用いられており、第１の温度検出手段は入水側の水管の温度を検出し、また、第２の温度検出手段は出湯側の水管の温度を検出する。このような温度検出領域を第１及び第２の温度検出手段に分割して担当させ、その検出温度を制御情報に用いて燃焼手段及び給気手段を制御する構成としたものである。そして、制御手段では、第１の温度検出手段又は第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱する。そして、燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動して一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流す。この結果、一次熱交換器側の余熱で二次熱交換器側を加熱することができ、効率的な凍結防止が図られている。
【００１４】
上記目的を達成させるためには、本発明の給湯装置において、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を加熱するヒータと、筐体内の温度を検出する温度検出手段とを備え、筐体内の検出温度が凍結防止温度に到達した場合に、前記ヒータに給電して前記水管を加熱する構成としてもよい。即ち、ヒータによる電熱で水管を加熱することにより、凍結防止を図っている。
【００１５】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、凍結防止温度を検出する処理と、燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、前記凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理とを含む構成である。斯かる構成により、既述して効率的な凍結防止が図られる。
【００１６】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、入水側の水管の第１の温度を検出する処理と、出湯側の水管の第２の温度を検出する処理と、燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換０００前記二次熱交換器に供給する処理と、燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、前記第１の温度又は前記第２の温度の何れか一方又は双方が凍結防止温度に到達した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理とを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、既述して効率的な凍結防止が図られる。
【００１７】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法において、筐体内の温度が凍結防止温度に移行した場合、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を電熱により加熱する処理を含む構成としてもよい。即ち、ヒータによる電熱で水管を加熱することができ、より高い凍結防止が図られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の給湯装置又はその凍結防止方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１９】
(1) 給湯装置の設置場所即ち、屋内又は屋外に無関係に給湯装置の凍結防止を図ることができ、信頼性の高い給湯機能を維持することができる。
【００２０】
(2) 熱交換器の温度に応じた時間間隔で給気動作が行えるので、効率良く凍結を防止することができる。
【００２１】
(3) 運転スイッチのオン・オフに関係なく凍結防止動作に移行させることができる。
【００２２】
(4) 熱交換器の設置数や容量に応じた凍結防止が図られるので、電熱による凍結防止のような電熱容量の増加を伴うことがなく、効率的である。
【００２３】
(5) 既設の装備を利用して凍結防止を図ることができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態である給湯装置の設置形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１は屋外に設置された給湯装置を示し、図２は屋内に設置された給湯装置を示している。
【００２５】
給湯装置２は、図１に示すように、家屋４の外壁面６に取り付けられて屋外８に設置されて用いられる。この給湯装置２は、筐体１０及び排気トップ１２を備えており、筐体１０側には外気１４を取り込む給気機能があり、また、排気トップ１２側には燃焼排気１６を排出する排気機能を有する。即ち、給湯装置２は、燃焼用の空気を外気から吸い込み、燃焼排気１６は、排気トップ１２から排出させている。この場合、冷気１８が前面側から給湯装置２内に吸い込まれる。この給湯装置２は例えば、屋内用製品として出荷され、屋外用の排気トップ１２を追加部品として設置することになる。
【００２６】
また、この給湯装置２は図２に示すように、屋内２０に設置する場合には、家屋４の内壁面に取り付けられた筐体１０に排気筒２２を取り付けて家屋４を貫通させて屋外８に延長し、排気筒２２の先端部に屋外用の排気トップ１３を備える。給湯装置２の燃焼排気１６は排気筒２２及び排気トップ１３を通して屋外８に放出される。このとき、燃焼用空気２６は屋内２０から筐体１０側に吸引する。そして、このような屋内設置に係る給湯装置２では、逆風により屋外８の冷気１８が排気トップ１３を通して排気筒２２側に侵入し、給湯装置２内を冷却する。
【００２７】
次に、この給湯装置について、図３、図４及び図５を参照して説明する。図３は、給湯装置を正面側から見た内部構造を示す図、図４は、給湯装置を側面側から見た内部構造を示す図、図５は、給湯装置の構成例を示す図である。
【００２８】
この給湯装置２は、いわゆる高効率給湯装置を構成しており、一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を備えている。筐体１０の内部に設置された燃焼室３６には、複数のバーナからなるバーナ群４０が設置されており、この実施形態では、３組のバーナ４１、４２、４３で構成されている。このバーナ群４０の燃焼で発生する燃焼排気１６の上流側に一次熱交換器３０、その下流側に二次熱交換器３２が設置され、一次熱交換器３０に燃焼排気１６から顕熱を吸収させるとともに、一次熱交換器３０を通過した燃焼排気１６から二次熱交換器３２に潜熱を吸収させている。なお、二次熱交換器３２において、ｍは、冷気によって最も冷却される部位を示している。
【００２９】
筐体１０に取り付けられたガス供給口５２には図示しない燃料ガス供給源が接続され、燃料ガスＧがガス供給管５４を通じて各バーナ４１〜４３に分配、供給される。ガス供給管５４と各バーナ４１〜４３との間には、共通に元弁５６及び比例弁５８が設置されているとともに、各バーナ４１〜４３毎に燃料ガスＧの供給を切り替える能力切替弁６０、６２、６４が設置されている。
【００３０】
燃焼室３６の下面側には給気ファン６６が設置され、燃焼用空気が燃焼室３６に送り込まれる。給気ファン６６はファンモータ６８によって回転させる。バーナ群４０の上部側には、フレームロッド７０及び点火プラグ７２が設置されているとともに、異常燃焼検出器７４が設置され、点火プラグ７２には点火電流を流すイグナイタ７６が接続されている。
【００３１】
燃焼室３６の上部には燃焼排気１６を外気に放出するための排気筒２２が取り付けられ、この排気筒２２には排気トップ１２が取り付けられている。排気トップ１２から逆流によって燃焼室３６に侵入する空気の風圧を検出するため、燃焼室３６には検出パイプ８２を通して風圧センサ８４が連結され、検出風圧が電気信号として取り出される。
【００３２】
また、二次熱交換器３２にはドレン受け８６が設置され、熱交換によって二次熱交換器３２に発生するドレン８８がこのドレン受け８６に溜められた後、ドレンパイプ９０を通して中和器９２に導かれ、中和されたドレン８８がドレン口９４より筐体１０外に放出される。中和器９２にはドレン８８の強酸性を中和する中和剤９６が充填されている。中和器９２のドレン導入部にはドレンセンサ９８が設置され、逆流するドレン８８が検出され、それを表す検出信号が取り出される。
【００３３】
そして、筐体１０には上水Ｗを供給するための給水口１００、温水ＨＷを取り出すための出湯口１０２が設置されている。この給水口１００と出湯口１０２との間には水管路を形成する水管１０４が設置され、この水管１０４には二次熱交換器３２、水量センサ１０６、一次熱交換器３０、水制御弁１０８等が設置されているとともに、一次熱交換器３０に跨がってバイパス弁１１０及びバイパス管１１２が設置されている。水管１０４から分岐された水抜き管１１４は、筐体１０の壁面部に導かれ、水抜き栓１１６で閉塞されている。また、水管１０４には、入水温度を検出する温度センサ１１８、出湯温度を検出する温度センサ１２０、混合湯温度を検出する温度センサ１２２が設置されているとともに、複数のヒータ１２４が設置されている。これらヒータ１２４は凍結を防止するために水管１０４、一次熱交換器３０のドラムパイプ１２６、二次熱交換器３２のパイプ１２８を加熱する手段であって、各ヒータ１２４は、給水口１００の近傍位置、二次熱交換器３２の入口側位置、一次熱交換器３０の出口側位置、水制御弁１０８と出湯口１０２との中間位置、出湯口１０２の近傍位置、一次熱交換器３０のドラムパイプ１２６、二次熱交換器３２のパイプ１２８にヒータ固定板１３７によって設置されている。各ヒータ１２４には筐体１０内の検出温度により導通する感温スイッチ１３４を通して給電され、１３６はリード線である。
【００３４】
そして、筐体１０には、各種センサの検出信号を受け、各弁の開閉等の制御を行う制御装置１３８が設置されている。この制御装置１３８は、電装基板１４０等によって構成されている。また、制御装置１３８にはリモコン装置１４２が接続され、外部から制御装置１３８をリモコン装置１４２によって操作することができる。
【００３５】
次に、制御装置１３８について、図６を参照して説明する。図６は、制御装置１３８の一例を示している。
【００３６】
制御装置１３８にはコンピュータで構成される制御演算部１４４が設置され、この制御演算部１４４には、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１４６、ＲＯＭ（Read-Only Memory）１４８、ＲＡＭ（Random-Access Memory）１５０、プログラムカウンタ１５２、ウォッチタイマ１５４、アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換器１５６、タイマイベントカウンタ１５８、入出力ポート１６０、インタラプトコントロール部１６２が備えられている。この制御装置１３８によれば、給湯制御、凍結防止制御等の制御が実行され、凍結防止制御は給湯装置２の設置形態、即ち、屋外設置と屋内設置に対応して実行される。そこで、ＣＰＵ１４６は、ＲＯＭ１４８に格納されている給湯制御プログラムや凍結防止制御プログラムに基づき、各種センサからの入力情報を用いた演算制御を実行し、制御出力を発生する。ＲＯＭ１４８には既述の制御プログラムの他、演算に必要な固定値等が格納されている。プログラムカウンタ１５２は、ＲＯＭ１４８に対し、実行するプログラムのアドレスを指定する。ＲＡＭ１５０は、演算途上のデータや検出データ等を格納する。ウォッチタイマ１５４は、ウォッチドッグタイマであって、プリセット可能なオーバーフロー付きカウンタで構成され、プログラムの実行が一定時間で完了しない場合に異常である旨の出力を発生する。ＡＤ変換器１５６は、検出信号等、アナログデータである入力データをディジタルデータに変換する。タイマイベントカウンタ１５８はファンモータ６８の回転数検出に使用される。入出力ポート１６０は、入出力データの取出しに用いられる。また、インタラプトコントロール部１６２は、リモコン装置１４２からの制御入力による割込み制御に用いられる。
【００３７】
そして、この制御装置１３８には、ドレンセンサ９８に対応してドレン検出回路１６４、温度センサ１１８〜１２２に対応して温度検出回路１６６、１６８、１７０、水量センサ１０６に対応してパルス波形成形回路１７２、ファンモータ６８に対応して、ファン駆動回路１７４、ファン回転パルス検出回路１７６、風圧センサ８４に対応して風圧検出回路１７８、イグナイタ７６に対応してイグナイタ駆動回路１８２、元弁５６に対応して元弁駆動回路１８４、能力切替弁６０〜６４に対応して能力切替弁駆動回路１８６、比例弁５８に対応して比例弁駆動回路１８８、フレームロッド７０に対応して炎検出回路１９０、リモコン装置１４２に対応して制御データの送受信、変調及び復調処理を行うため、変調器１９２、送信回路１９４、復調器１９６及び受信回路１９８が設けられている。
【００３８】
ヒータ１２４には例えば、図７に示すように、交流電源２００が感温スイッチ１３４を介して給電され、感温スイッチ１３４の温度検知に基づくスイッチングにより、給電のＯＮ／ＯＦＦが行われる。
【００３９】
次に、リモコン装置１４２について、図８を参照して説明する。図８は、リモコン装置１４２の一例を示している。
【００４０】
このリモコン装置１４２にはコンピュータで構成される制御演算部２０２が設置され、この制御演算部２０２には、ＣＰＵ２０４、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０８、インタラプトコントロール部２１０、入出力ポート２１２、２１４が設置されている。制御装置１３８からのデータを受信するため、受信回路２１６、復調器２１８が設置され、制御装置１３８に対して制御データを送信するため、送信回路２２０、変調器２２２が設置されている。また、温度調節のための温調スイッチ２２４、運転スイッチ２２６が設置され、これらのスイッチに対応して検出回路２２８が設置されている。また、情報を表示するための表示器２３０及び駆動回路２３２が設置されている。
【００４１】
次に、基本的な動作である給湯動作について説明する。
【００４２】
給湯装置２を運転状態にし、給水口１００から水Ｗが水管１０４に流れると、バーナ４１〜４３に点火され、燃料ガスＧがバーナ４１〜４３によって燃焼する。このバーナ４１〜４３の燃焼排気１６は一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を通過して燃焼室３６から排気筒２２及び排気トップ１２に流れる。水Ｗは、二次熱交換器３２を通過し、燃焼排気１６の潜熱により加熱された後、一次熱交換器３０で燃焼排気１６の顕熱により加熱され、水制御弁１０８を通して出湯口１０２に流れる。この場合、二次熱交換器３２で加熱された低温の湯は、バイパス弁１１０を介してバイパス管１１２から一次熱交換器３０で加熱された温水ＨＷに混合され、適当な湯温の温水ＨＷが出湯口１０２から出湯される。
【００４３】
次に、基本的な動作である凍結防止動作について説明する。
【００４４】
最初に、凍結防止燃焼及びファンモータ回転の設定について説明すると、燃焼制御では、全燃焼状態において、最小燃焼を所定時間として例えば、４秒間の固定時間に設定する。ここで、全燃焼状態において、最小燃焼とは、バーナ群４０の全てのバーナ４１〜４３が燃焼状態にあり、その燃焼状態が最小ガス量で燃焼している状態を言い、以下、この燃焼状態を「全燃焼最小燃焼」と言う。
【００４５】
全燃焼最小燃焼を例えば、３秒間とした場合、凍結防止効果が薄く、全燃焼最小燃焼を例えば、５秒間とすると、局部沸騰のおそれがある。実験では局部沸騰等の異常は観測されなかったが、燃焼時において最も高温になるベンド部の温度（ベンド温度）で約６０℃である。
【００４６】
屋外設置では、温度センサ１２０で例えば、８℃以下、温度センサ１１８で例えば、３℃以下を検知した場合、凍結防止燃焼を行う。屋外設置で逆風が発生した場合、筐体１０内雰囲気が氷点下であり、かつ逆風により二次熱交換器３２が冷却されるため、温度センサ１１８の検出温度の低下が顕著になる。また、一次熱交換器３０の温度が高い状態で凍結防止燃焼を行うと局部沸騰のおそれがあるため、温度センサ１２０の検出温度（＝一次熱交換器３０の温度）により凍結防止燃焼開始温度としてしきい値を設定している。
【００４７】
また、屋内設置では、温度センサ１２０で例えば、３℃以下を検知した場合、凍結防止燃焼を開始する。屋内設置で逆風が発生した場合、温度センサ１２０の検出温度（＝一次熱交換器３０の温度）の低下が顕著になる。ここで、温度センサ１１８は屋内の温度影響を強く受けるため、逆風による温度低下（二次熱交換器３２の温度低下）の影響が少ない。
【００４８】
次に、燃焼後の制御では、燃焼インターバルを所定時間例えば、３００秒（＝５分）に設定する。凍結防止燃焼の燃焼及び燃焼停止を繰り返すハンチングの発生を防止するため、燃焼間隔を設定する。このインターバル時間は、屋外設置において−３０℃、１５ｍ／ｓｅｃの逆風時において問題とならない時間とした。
【００４９】
ポストパージ時間は固定ではなく、温度センサ１２０の検出温度を用いて可変としている。そこで、時間は例えば、３０秒から３００秒までの間、温度センサ１２０が例えば、１５℃以下を検出したとき、燃焼停止とする。
【００５０】
凍結防止燃焼により加熱された一次熱交換器３０の熱をポストパージによって二次熱交換器３２に分配する。この分配は、凍結防止燃焼による二次熱交換器３２の昇温効果は低いためである。給湯装置２が屋内２０に設置された場合、筐体１０の環境温度（室温）が高い場合では、室内の空気をファンモータ６８を回転させて給気ファン６６により一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２に送ることにより、冷風によって冷却された一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱する。また、ポストパージによって必要以上に一次熱交換器３０を冷却させないため、ポストパージのリミット時間が温度センサ１２０の検出温度で設定されている。
【００５１】
(1) 給湯装置２を屋外に設置した場合（図１）
給湯装置２が屋外８に設置された場合には、凍結防止手段としてヒータ１２４による加熱と凍結防止燃焼による加熱の双方が機能する。凍結防止燃焼は冷気の影響を受け易い温度センサ１１８の検出温度がしきい温度として例えば、３℃以下になった場合に凍結防止燃焼動作が開始される。
【００５２】
凍結予防のためのヒータ１２４と凍結防止燃焼とはそれぞれ単独で動作するが、センサを共有化して両者を連動させてもよい。
【００５３】
給湯装置２を屋外に設置した場合の動作態様について、図９を参照して説明する。図９は、温度センサ１１８の検出温度が３℃以下、温度センサ１２０の検出温度が８℃以下で燃焼を開始した場合の動作態様であり、Ａは温度センサ１２０の検出温度の推移、Ｂは温度センサ１１８の検出温度の推移、Ｃは二次熱交換器３２の温度推移（既述の部位ｍの検出温度）、Ｄは冷風の吹込み強さ、Ｅは凍結防止燃焼動作、Ｆはファンモータの動作である。二次熱交換器３２の部位ｍの検出温度は、凍結防止機能の確認のために温度センサを設置し、検出したものである。また、Ｅ、Ｆにおいて、ＯＮは動作、ＯＦＦは動作停止を示す。図９において、ａ〜ｈは以下の通りである。
【００５４】
ａ：温度センサ１１８、１２０の凍結防止開始温度の検出
温度センサ１１８、１２０が水管内の水温を検出し、その水温が凍結防止開始温度に低下したことを検知する。
【００５５】
ｂ：凍結防止燃焼の開始
凍結防止燃焼は効率的に一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱させるため、全燃焼最小燃焼で行う。燃焼時間として例えば、４秒間固定である。
【００５６】
ｃ：凍結防止燃焼後のファンモータ回転（ポストパージ）の開始
凍結防止燃焼だけでは二次熱交換器３２を加熱できないため、凍結防止燃焼によって加熱された一次熱交換器３０の余熱をファンモータ６８の回転によって二次熱交換器３２へ分配して加熱させる。
【００５７】
ｄ：凍結防止燃焼後のファンモータ回転（ポストパージ）時間
ファンモータ６８の回転時間は所定時間の範囲として例えば、最小３０秒から最大３００秒の可変である。凍結防止燃焼後に所定時間として例えば、３０秒間、ファンモータ６８の回転（ポストパージ）を行い、それ以降は所定時間として例えば、３００秒経過するまでの間、温度センサ１２０がしきい温度として例えば、１５℃以上の条件でファンモータ６８を回転させる。この制御の結果、一次熱交換器３０の温度に余裕がある場合にはその余熱を二次熱交換器３２へ送り、熱交換器温度のバランスが良い凍結防止を行う。
【００５８】
ｅ：ファンモータ回転（ポストパージ）後
ファンモータ６８の回転による二次熱交換器３２への熱分配が終了すると、一次熱交換器３０の温度低下の原因が冷気のみのため、温度勾配は小さくなる。
【００５９】
ｆ：凍結防止燃焼の開始
インターバル時間の所定時間として例えば、３００秒を超え、温度センサ１１８の検出温度が凍結防止開始温度であるしきい温度を超えたため、凍結防止燃焼を再開する。
【００６０】
ｇ：凍結防止燃焼後のファンモータの回転
ファンモータ６８の回転時間の最小制限時間として例えば、３０秒経過後、温度センサ１２０の検出温度がしきい温度として例えば、１５℃以下のため、ファンモータ６８の回転を停止する。
【００６１】
ｈ：温度センサ１１８の検出温度がしきい値を超えても、インターバル時間が３００秒を経過しないと、凍結防止燃焼は行われない。
【００６２】
(2) 給湯装置２を屋内に設置した場合（図２）
給湯装置２を屋内２０に設置した場合には、凍結防止手段は主にヒータ１２４である。排気トップ１２より冷気が入りこむ場合に凍結予防燃焼が開始される。このとき、凍結防止燃焼の開始は温度センサ１２０の検出温度である。温度センサ１１８の検出温度は冷風よりも室温の影響を強く受けるため、凍結防止燃焼の開始条件には使えない。
【００６３】
そこで、給湯装置２を屋内２０に設置した場合の動作態様について、図１０を参照して説明する。図１０は、温度センサ１２０の検出温度が３℃以下で燃焼を開始した場合の動作態様であり、Ａは温度センサ１２０の検出温度の推移、Ｂは二次熱交換器３２の温度推移（既述の部位ｍの検出温度）、Ｃは温度センサ１１８の検出温度の推移、Ｄは筐体１０の周囲温度、Ｅは冷風の吹込み、Ｆは凍結防止燃焼動作、Ｇはファンモータの動作である。Ｆ、Ｇにおいて、ＯＮは動作、ＯＦＦは動作停止を示す。図１０において、ｉ〜ｌは以下の通りである。
【００６４】
ｉ：冷風が排気トップ１２より進入
給湯装置２が屋内２０に設置された場合には、排気トップ１２より吹き込まれた冷風で二次熱交換器３２の温度は低下するが、給湯装置２の筐体１０内の温度が室温の影響を受けるので、温度センサ１１８、１２０の検出温度の推移が屋外設置の給湯装置２の場合と異なることとなる。そこで、冷気の影響を強く受け得る温度センサ１２０の検出温度を制御情報に用いて凍結防止燃焼の制御を行えば、凍結防止機能が高められる。筐体１０内温度が室温の影響で高くなるため、給湯装置２が凍結防止温度に到達していても、感温スイッチ１３４が動作しないためにヒータ１２４による加熱ができない場合があるが、凍結防止燃焼はこのような不都合を補完することができ、凍結防止機能が高められる。この場合、屋内２０の設置でも氷点下に近い環境の場合には感温スイッチ１３４が動作し、ヒータ１２４の加熱動作が行われる。
【００６５】
ｊ：凍結防止燃焼
給湯装置２に電源が投入されてから、又は前回の凍結防止燃焼後からインターバル時間がカウントされ、インターバル時間及び温度センサ１２０の検出温度がしきい値を超えた場合に凍結防止燃焼が行われる。
【００６６】
ｋ：凍結防止燃焼後のファンモータ６８の回転（ポストパージ）
凍結防止燃焼後のファンモータ６８の回転（ポストパージ）時間は可変である。給湯装置２の筐体１０の環境温度（室温）が高い場合には、室温の空気によっても一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱できるため、所定時間例えば、３０秒経過後、温度センサ１２０の検出温度が例えば、１５℃以下又はインターバル時間が例えば、最大３００秒間経過するまでファンモータ６８を回転させる。
【００６７】
ｌ：冷風の吹込みがなくなった場合
屋内２０に給湯装置２が設置された場合には、冷風の吹込み等により凍結防止燃焼が働くが、吹込みがなくなった場合、一次及び二次熱交換器３０、３２の温度は上昇して室温へ近付く。
【００６８】
次に、本発明の給湯装置の凍結防止方法の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、凍結防止制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００６９】
給湯装置２が通常の給湯状態にあるか否かを判定するため、水量センサ１０６の流量検出出力を参照し、検出流量があるか否かを判定する（ステップＳ１）。検出流量がある場合には、タイマイベントカウンタ１５８でカウントされているインターバル時間をリセットし（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。水量センサ１０６から流量検出信号が得られると、給湯状態にあることから凍結防止燃焼制御を終了し、通常燃焼動作に移行する。即ち、給湯停止状態では凍結防止制御に移行する。検出流量のないことを条件にインターバル時間のカウントが行われ（ステップＳ３）、このカウントは既述の通り、流量がＯＦＦで所定のインターバル時間が経過するまで継続する。そして、インターバル時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ４）、インターバル時間が経過するまで、凍結防止燃焼に移行しない。これにより、燃焼及び燃焼停止の繰返し動作、即ち、燃焼ハンチングが防止され、動作の安定が図られる。
【００７０】
インターバル時間が経過した後、凍結防止動作条件に到達したか否かが判定される（ステップＳ５）。即ち、温度センサ１１８又は温度センサ１２０の検出温度が凍結防止動作の開始温度以下に移行したとき、凍結動作条件が成立し、凍結防止燃焼に移行する（ステップＳ６）。具体的には、温度センサ１１８が所定温度例えば、３℃以下の検出とともに、温度センサ１２０が所定温度例えば、８℃以下を検出した場合、又は温度センサ１２０が所定温度例えば、３℃以下を検出した場合には、温度センサ１１８の検出温度に関係なく、凍結動作条件が成立する。この凍結防止燃焼では、一定時間の凍結防止燃焼（全燃焼最小燃焼で例えば、４秒の燃焼）を行い、一次熱交換器３０の加熱が行われる。このとき、インターバル時間はリセットされる（ステップＳ７）。
【００７１】
また、凍結防止燃焼後、ファンモータ６８を継続して回転し、給気ファン６６によりポストパージを開始する（ステップＳ８）。これにより、一次熱交換器３０の余熱で二次熱交換器３２の加熱が行われる。
【００７２】
また、凍結防止燃焼後、インターバル時間のカウントを行う（ステップＳ９）。この場合、ポストパージ中もインターバル時間のカウントを行う。このインターバル時間のカウントにより、そのインターバル時間が最小ポストパージ時間例えば、３０秒を経過したか否かを監視し（ステップＳ１０）、経過しない前にはインターバル時間のカウントを継続し、最小ポストパージ時間が経過した場合には、最大ポストパージ時間例えば、３００秒が経過したか否かを監視し（ステップＳ１１）、最大ポストパージ時間が経過しない場合には、温度センサ１２０の検出温度を監視し、その検出温度が所定温度例えば、１５℃以下か否かが判定され（ステップＳ１２）、その検出温度が所定温度例えば、１５℃以下でない場合にはステップＳ９に戻り、ステップＳ９〜１２の処理が繰り返される。また、最大ポストパージ時間が経過し、又は温度センサ１２０の検出温度が所定温度例えば、１５℃以下に低下した場合には、ファンモータ６８を停止し、給気ファン６６によるポストパージを停止し（ステップＳ１３）、凍結防止制御はステップＳ１に戻り、継続した制御が繰り返される。
【００７３】
この場合、凍結防止燃焼後のファンモータ６８（ポストパージ）時間は最小・最大時間を設定しているが、最大時間以下であれば、一次熱交換器３０の温度がしきい温度以下になるまでとする。この結果、一次熱交換器３０の温度が高い条件では、より多くの余熱を二次熱交換器３２へ送り込むことができ、二次熱交換器３２の加熱により、凍結防止が図られる。
【００７４】
実験例
次に、本発明の給湯装置及びその凍結防止方法の実験例について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、燃焼のみによる保温効果を示す図、図１３は燃焼及びポストパージによる保温効果を示す図である。
【００７５】
実験条件は、温度：−１３℃、逆風：５〔ｍ／ｓｅｃ〕、凍結防止燃焼条件として全燃焼最小燃焼：４秒、ポストパージ：６０秒、ファンモータの回転速度は４１００〔ｒｐｍ〕とし、実験内容は、製品である給湯装置を冷蔵庫内に設置し、排気煙突から逆風（冷風）を送り、このときの熱交換器の温度変化を観測した。また、一次熱交換器の最低温度が３℃以下になったとき、全燃焼最小燃焼を４秒行い、一次熱交換器及び二次熱交換器内を加熱した。
【００７６】
図１３に示す実験結果では、ポストパージによって一次熱交換器の余熱で二次熱交換器を加熱している。その結果、図１２及び図１３の比較から明らかな通り、図１３では二次熱交換器の温度上昇がさらに起こり、保温状態が向上していることが理解されるであろう。
【００７７】
なお、実施形態では給湯を行う給湯装置を例にとって説明したが、本発明は、給湯、追焚又は暖房機能からなる熱源装置に適用することができる。
【００７８】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、水を加熱して給湯する給湯装置に関し、燃焼と給気との併用により、既存の設備を利用して効率的な凍結防止を図っており、産業上有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の屋外設置例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る給湯装置の屋内設置例を示す図である。
【図３】正面から見た給湯装置の内部構成を示す図である。
【図４】側面から見た給湯装置の内部構成を示す図である。
【図５】給湯装置の構成例を示す図である。
【図６】制御装置を示すブロック図である。
【図７】電熱装置の構成例を示す図である。
【図８】リモコン装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】屋外設置に係る給湯装置の凍結防止動作を示す図である。
【図１０】屋内設置に係る給湯装置の凍結防止動作を示す図である。
【図１１】給湯装置の実施形態に係る給湯装置の凍結防止方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】燃焼のみによる保温効果を示す図である。
【図１３】燃焼及びポストパージによる保温効果を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２ 給湯装置
１０ 筐体
３０ 一次熱交換器
３２ 二次熱交換器
４０ バーナ群
４１〜４３ バーナ
６６ 給気ファン（給気手段）
６８ ファンモータ（給気手段）
１０４ 水管
１１８ 温度センサ（第１の温度検出手段）
１２０ 温度センサ（第２の温度検出手段）
１２４ ヒータ
１３４ 感温スイッチ（温度検出手段）
１３８ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して給湯する給湯装置に関し、特に、寒冷時、水管等の凍結防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃焼させて熱源とする給湯装置では、水管に入水温センサを設置して入水温度を検出し、設定値以下の入水温度を検出したとき、水管に設置されたヒータに通電し、水管をヒータで加熱することにより、水管内の凍結を予防している。また、屋内に設置された給湯装置では、排気筒等から冷気が入るため、湯温センサで温度低下を検出し、ヒータを動作させ、凍結防止が図られている。
【０００３】
このような給湯装置の凍結防止に関し、特許文献１が存在しているが、特許文献２には湯温センサの検出値が閾値以下になると燃焼させ、湯温センサが閾値以上を検出するまで燃焼させることが開示され、また、特許文献３では湯温・入水温センサの検出値に応じて、燃焼をＯＮ・ＯＦＦさせ、熱交換器よりも出口に近い水管は、感温センサでヒータを動作させ凍結を防止している。また、特許文献４には、電源の初回投入時等の凍結の有無の確認方法が開示されており、出湯温、入水温等が閾値以下になると凍結防止燃焼をし、温度が上昇しないと凍結と判断し、以後燃焼を停止することが開示されている。そして、特許文献５では、温度センサが凍結温度を検出すると、ヒータ及びファンを駆動して水管を加熱する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２６４１３
【特許文献２】特開平１０−２２７５２６
【特許文献３】特開平１１−１５９８７４
【特許文献４】特開２００３−２０７２０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給湯装置に設置される排気筒に逆風止めを設置することが許可されていないアメリカ合衆国等においては、寒冷時、排気筒内に逆風により侵入した冷気が熱交換器を冷却させるため、水管に凍結を生じさせる。水管にヒータを設置して加熱しても、外気温度が極端に低くなると、凍結を防止することができない。
【０００５】
また、一次熱交換器を通過させた燃焼排気から潜熱を吸収させる二次熱交換器を備えた高効率給湯装置では、熱交換器全体が防熱板に囲われており、ヒータを取り付ける空間が無いため、屋内空気をファンモータで送ることにより、凍結を防止する方法がある。しかし、屋内空気を送り込んでも一次熱交換器側に熱を吸収されるため、二次熱交換器側の保温が不十分となり、二次熱交換器側の凍結を予防できないおそれがある。
【０００６】
このような課題について、特許文献１〜４にはその開示はなく、斯かる課題は特許文献１〜４に開示された技術を用いても解決することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、寒冷時、給湯装置の凍結防止機能を改善することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器、燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器を備える高効率給湯装置の凍結防止機能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、凍結防止温度を検出する温度検出手段と、燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段とを備え、前記温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する構成である。
【００１０】
斯かる構成において、一次熱交換器、二次熱交換器、燃焼手段及び給気手段は既存の給湯装置に備えられる構成である。本発明では、凍結防止温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度を制御情報に用いる制御手段により、燃焼手段の燃焼を制御し、その燃焼後にも給気手段を継続して駆動し、凍結防止を図っている。即ち、温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて一次熱交換器を加熱する。この燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動し、一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流す。この結果、先の燃焼手段の燃焼で一次熱交換器側に蓄えられた熱（余熱）が二次熱交換器に空気とともに流れ、二次熱交換器側が加熱され、効率的な凍結防止が図られる。
【００１１】
上記目的を達成させるためには、本発明の給湯装置において、前記温度検出手段は、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器が備える水管又はこれら前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に接続された水管の温度を検出する構成としてもよい。
【００１２】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、入水側の水管の温度を検出する第１の温度検出手段と、出湯側の水管の温度を検出する第２の温度検出手段と、燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段とを備え、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する構成としてもよい。
【００１３】
斯かる構成は、凍結防止温度を検出する温度検出手段に第１及び第２の温度検出手段が用いられており、第１の温度検出手段は入水側の水管の温度を検出し、また、第２の温度検出手段は出湯側の水管の温度を検出する。このような温度検出領域を第１及び第２の温度検出手段に分割して担当させ、その検出温度を制御情報に用いて燃焼手段及び給気手段を制御する構成としたものである。そして、制御手段では、第１の温度検出手段又は第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱する。そして、燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、給気手段を駆動して一次熱交換器側から二次熱交換器に空気を流す。この結果、一次熱交換器側の余熱で二次熱交換器側を加熱することができ、効率的な凍結防止が図られている。
【００１４】
上記目的を達成させるためには、本発明の給湯装置において、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を加熱するヒータと、筐体内の温度を検出する温度検出手段とを備え、筐体内の検出温度が凍結防止温度に到達した場合に、前記ヒータに給電して前記水管を加熱する構成としてもよい。即ち、ヒータによる電熱で水管を加熱することにより、凍結防止を図っている。
【００１５】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、凍結防止温度を検出する処理と、燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、前記凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理とを含む構成である。斯かる構成により、既述して効率的な凍結防止が図られる。
【００１６】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法は、燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、入水側の水管の第１の温度を検出する処理と、出湯側の水管の第２の温度を検出する処理と、燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換０００前記二次熱交換器に供給する処理と、燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、前記第１の温度又は前記第２の温度の何れか一方又は双方が凍結防止温度に到達した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理とを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、既述して効率的な凍結防止が図られる。
【００１７】
上記目的を達成させるため、本発明の給湯装置の凍結防止方法において、筐体内の温度が凍結防止温度に移行した場合、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を電熱により加熱する処理を含む構成としてもよい。即ち、ヒータによる電熱で水管を加熱することができ、より高い凍結防止が図られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の給湯装置又はその凍結防止方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１９】
(1) 給湯装置の設置場所即ち、屋内又は屋外に無関係に給湯装置の凍結防止を図ることができ、信頼性の高い給湯機能を維持することができる。
【００２０】
(2) 熱交換器の温度に応じた時間間隔で給気動作が行えるので、効率良く凍結を防止することができる。
【００２１】
(3) 運転スイッチのオン・オフに関係なく凍結防止動作に移行させることができる。
【００２２】
(4) 熱交換器の設置数や容量に応じた凍結防止が図られるので、電熱による凍結防止のような電熱容量の増加を伴うことがなく、効率的である。
【００２３】
(5) 既設の装備を利用して凍結防止を図ることができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態である給湯装置の設置形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１は屋外に設置された給湯装置を示し、図２は屋内に設置された給湯装置を示している。
【００２５】
給湯装置２は、図１に示すように、家屋４の外壁面６に取り付けられて屋外８に設置されて用いられる。この給湯装置２は、筐体１０及び排気トップ１２を備えており、筐体１０側には外気１４を取り込む給気機能があり、また、排気トップ１２側には燃焼排気１６を排出する排気機能を有する。即ち、給湯装置２は、燃焼用の空気を外気から吸い込み、燃焼排気１６は、排気トップ１２から排出させている。この場合、冷気１８が前面側から給湯装置２内に吸い込まれる。この給湯装置２は例えば、屋内用製品として出荷され、屋外用の排気トップ１２を追加部品として設置することになる。
【００２６】
また、この給湯装置２は図２に示すように、屋内２０に設置する場合には、家屋４の内壁面に取り付けられた筐体１０に排気筒２２を取り付けて家屋４を貫通させて屋外８に延長し、排気筒２２の先端部に屋外用の排気トップ１３を備える。給湯装置２の燃焼排気１６は排気筒２２及び排気トップ１３を通して屋外８に放出される。このとき、燃焼用空気２６は屋内２０から筐体１０側に吸引する。そして、このような屋内設置に係る給湯装置２では、逆風により屋外８の冷気１８が排気トップ１３を通して排気筒２２側に侵入し、給湯装置２内を冷却する。
【００２７】
次に、この給湯装置について、図３、図４及び図５を参照して説明する。図３は、給湯装置を正面側から見た内部構造を示す図、図４は、給湯装置を側面側から見た内部構造を示す図、図５は、給湯装置の構成例を示す図である。
【００２８】
この給湯装置２は、いわゆる高効率給湯装置を構成しており、一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を備えている。筐体１０の内部に設置された燃焼室３６には、複数のバーナからなるバーナ群４０が設置されており、この実施形態では、３組のバーナ４１、４２、４３で構成されている。このバーナ群４０の燃焼で発生する燃焼排気１６の上流側に一次熱交換器３０、その下流側に二次熱交換器３２が設置され、一次熱交換器３０に燃焼排気１６から顕熱を吸収させるとともに、一次熱交換器３０を通過した燃焼排気１６から二次熱交換器３２に潜熱を吸収させている。なお、二次熱交換器３２において、ｍは、冷気によって最も冷却される部位を示している。
【００２９】
筐体１０に取り付けられたガス供給口５２には図示しない燃料ガス供給源が接続され、燃料ガスＧがガス供給管５４を通じて各バーナ４１〜４３に分配、供給される。ガス供給管５４と各バーナ４１〜４３との間には、共通に元弁５６及び比例弁５８が設置されているとともに、各バーナ４１〜４３毎に燃料ガスＧの供給を切り替える能力切替弁６０、６２、６４が設置されている。
【００３０】
燃焼室３６の下面側には給気ファン６６が設置され、燃焼用空気が燃焼室３６に送り込まれる。給気ファン６６はファンモータ６８によって回転させる。バーナ群４０の上部側には、フレームロッド７０及び点火プラグ７２が設置されているとともに、異常燃焼検出器７４が設置され、点火プラグ７２には点火電流を流すイグナイタ７６が接続されている。
【００３１】
燃焼室３６の上部には燃焼排気１６を外気に放出するための排気筒２２が取り付けられ、この排気筒２２には排気トップ１２が取り付けられている。排気トップ１２から逆流によって燃焼室３６に侵入する空気の風圧を検出するため、燃焼室３６には検出パイプ８２を通して風圧センサ８４が連結され、検出風圧が電気信号として取り出される。
【００３２】
また、二次熱交換器３２にはドレン受け８６が設置され、熱交換によって二次熱交換器３２に発生するドレン８８がこのドレン受け８６に溜められた後、ドレンパイプ９０を通して中和器９２に導かれ、中和されたドレン８８がドレン口９４より筐体１０外に放出される。中和器９２にはドレン８８の強酸性を中和する中和剤９６が充填されている。中和器９２のドレン導入部にはドレンセンサ９８が設置され、逆流するドレン８８が検出され、それを表す検出信号が取り出される。
【００３３】
そして、筐体１０には上水Ｗを供給するための給水口１００、温水ＨＷを取り出すための出湯口１０２が設置されている。この給水口１００と出湯口１０２との間には水管路を形成する水管１０４が設置され、この水管１０４には二次熱交換器３２、水量センサ１０６、一次熱交換器３０、水制御弁１０８等が設置されているとともに、一次熱交換器３０に跨がってバイパス弁１１０及びバイパス管１１２が設置されている。水管１０４から分岐された水抜き管１１４は、筐体１０の壁面部に導かれ、水抜き栓１１６で閉塞されている。また、水管１０４には、入水温度を検出する温度センサ１１８、出湯温度を検出する温度センサ１２０、混合湯温度を検出する温度センサ１２２が設置されているとともに、複数のヒータ１２４が設置されている。これらヒータ１２４は凍結を防止するために水管１０４、一次熱交換器３０のドラムパイプ１２６、二次熱交換器３２のパイプ１２８を加熱する手段であって、各ヒータ１２４は、給水口１００の近傍位置、二次熱交換器３２の入口側位置、一次熱交換器３０の出口側位置、水制御弁１０８と出湯口１０２との中間位置、出湯口１０２の近傍位置、一次熱交換器３０のドラムパイプ１２６、二次熱交換器３２のパイプ１２８にヒータ固定板１３７によって設置されている。各ヒータ１２４には筐体１０内の検出温度により導通する感温スイッチ１３４を通して給電され、１３６はリード線である。
【００３４】
そして、筐体１０には、各種センサの検出信号を受け、各弁の開閉等の制御を行う制御装置１３８が設置されている。この制御装置１３８は、電装基板１４０等によって構成されている。また、制御装置１３８にはリモコン装置１４２が接続され、外部から制御装置１３８をリモコン装置１４２によって操作することができる。
【００３５】
次に、制御装置１３８について、図６を参照して説明する。図６は、制御装置１３８の一例を示している。
【００３６】
制御装置１３８にはコンピュータで構成される制御演算部１４４が設置され、この制御演算部１４４には、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１４６、ＲＯＭ（Read-Only Memory）１４８、ＲＡＭ（Random-Access Memory）１５０、プログラムカウンタ１５２、ウォッチタイマ１５４、アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換器１５６、タイマイベントカウンタ１５８、入出力ポート１６０、インタラプトコントロール部１６２が備えられている。この制御装置１３８によれば、給湯制御、凍結防止制御等の制御が実行され、凍結防止制御は給湯装置２の設置形態、即ち、屋外設置と屋内設置に対応して実行される。そこで、ＣＰＵ１４６は、ＲＯＭ１４８に格納されている給湯制御プログラムや凍結防止制御プログラムに基づき、各種センサからの入力情報を用いた演算制御を実行し、制御出力を発生する。ＲＯＭ１４８には既述の制御プログラムの他、演算に必要な固定値等が格納されている。プログラムカウンタ１５２は、ＲＯＭ１４８に対し、実行するプログラムのアドレスを指定する。ＲＡＭ１５０は、演算途上のデータや検出データ等を格納する。ウォッチタイマ１５４は、ウォッチドッグタイマであって、プリセット可能なオーバーフロー付きカウンタで構成され、プログラムの実行が一定時間で完了しない場合に異常である旨の出力を発生する。ＡＤ変換器１５６は、検出信号等、アナログデータである入力データをディジタルデータに変換する。タイマイベントカウンタ１５８はファンモータ６８の回転数検出に使用される。入出力ポート１６０は、入出力データの取出しに用いられる。また、インタラプトコントロール部１６２は、リモコン装置１４２からの制御入力による割込み制御に用いられる。
【００３７】
そして、この制御装置１３８には、ドレンセンサ９８に対応してドレン検出回路１６４、温度センサ１１８〜１２２に対応して温度検出回路１６６、１６８、１７０、水量センサ１０６に対応してパルス波形成形回路１７２、ファンモータ６８に対応して、ファン駆動回路１７４、ファン回転パルス検出回路１７６、風圧センサ８４に対応して風圧検出回路１７８、イグナイタ７６に対応してイグナイタ駆動回路１８２、元弁５６に対応して元弁駆動回路１８４、能力切替弁６０〜６４に対応して能力切替弁駆動回路１８６、比例弁５８に対応して比例弁駆動回路１８８、フレームロッド７０に対応して炎検出回路１９０、リモコン装置１４２に対応して制御データの送受信、変調及び復調処理を行うため、変調器１９２、送信回路１９４、復調器１９６及び受信回路１９８が設けられている。
【００３８】
ヒータ１２４には例えば、図７に示すように、交流電源２００が感温スイッチ１３４を介して給電され、感温スイッチ１３４の温度検知に基づくスイッチングにより、給電のＯＮ／ＯＦＦが行われる。
【００３９】
次に、リモコン装置１４２について、図８を参照して説明する。図８は、リモコン装置１４２の一例を示している。
【００４０】
このリモコン装置１４２にはコンピュータで構成される制御演算部２０２が設置され、この制御演算部２０２には、ＣＰＵ２０４、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０８、インタラプトコントロール部２１０、入出力ポート２１２、２１４が設置されている。制御装置１３８からのデータを受信するため、受信回路２１６、復調器２１８が設置され、制御装置１３８に対して制御データを送信するため、送信回路２２０、変調器２２２が設置されている。また、温度調節のための温調スイッチ２２４、運転スイッチ２２６が設置され、これらのスイッチに対応して検出回路２２８が設置されている。また、情報を表示するための表示器２３０及び駆動回路２３２が設置されている。
【００４１】
次に、基本的な動作である給湯動作について説明する。
【００４２】
給湯装置２を運転状態にし、給水口１００から水Ｗが水管１０４に流れると、バーナ４１〜４３に点火され、燃料ガスＧがバーナ４１〜４３によって燃焼する。このバーナ４１〜４３の燃焼排気１６は一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を通過して燃焼室３６から排気筒２２及び排気トップ１２に流れる。水Ｗは、二次熱交換器３２を通過し、燃焼排気１６の潜熱により加熱された後、一次熱交換器３０で燃焼排気１６の顕熱により加熱され、水制御弁１０８を通して出湯口１０２に流れる。この場合、二次熱交換器３２で加熱された低温の湯は、バイパス弁１１０を介してバイパス管１１２から一次熱交換器３０で加熱された温水ＨＷに混合され、適当な湯温の温水ＨＷが出湯口１０２から出湯される。
【００４３】
次に、基本的な動作である凍結防止動作について説明する。
【００４４】
最初に、凍結防止燃焼及びファンモータ回転の設定について説明すると、燃焼制御では、全燃焼状態において、最小燃焼を所定時間として例えば、４秒間の固定時間に設定する。ここで、全燃焼状態において、最小燃焼とは、バーナ群４０の全てのバーナ４１〜４３が燃焼状態にあり、その燃焼状態が最小ガス量で燃焼している状態を言い、以下、この燃焼状態を「全燃焼最小燃焼」と言う。
【００４５】
全燃焼最小燃焼を例えば、３秒間とした場合、凍結防止効果が薄く、全燃焼最小燃焼を例えば、５秒間とすると、局部沸騰のおそれがある。実験では局部沸騰等の異常は観測されなかったが、燃焼時において最も高温になるベンド部の温度（ベンド温度）で約６０℃である。
【００４６】
屋外設置では、温度センサ１２０で例えば、８℃以下、温度センサ１１８で例えば、３℃以下を検知した場合、凍結防止燃焼を行う。屋外設置で逆風が発生した場合、筐体１０内雰囲気が氷点下であり、かつ逆風により二次熱交換器３２が冷却されるため、温度センサ１１８の検出温度の低下が顕著になる。また、一次熱交換器３０の温度が高い状態で凍結防止燃焼を行うと局部沸騰のおそれがあるため、温度センサ１２０の検出温度（＝一次熱交換器３０の温度）により凍結防止燃焼開始温度としてしきい値を設定している。
【００４７】
また、屋内設置では、温度センサ１２０で例えば、３℃以下を検知した場合、凍結防止燃焼を開始する。屋内設置で逆風が発生した場合、温度センサ１２０の検出温度（＝一次熱交換器３０の温度）の低下が顕著になる。ここで、温度センサ１１８は屋内の温度影響を強く受けるため、逆風による温度低下（二次熱交換器３２の温度低下）の影響が少ない。
【００４８】
次に、燃焼後の制御では、燃焼インターバルを所定時間例えば、３００秒（＝５分）に設定する。凍結防止燃焼の燃焼及び燃焼停止を繰り返すハンチングの発生を防止するため、燃焼間隔を設定する。このインターバル時間は、屋外設置において−３０℃、１５ｍ／ｓｅｃの逆風時において問題とならない時間とした。
【００４９】
ポストパージ時間は固定ではなく、温度センサ１２０の検出温度を用いて可変としている。そこで、時間は例えば、３０秒から３００秒までの間、温度センサ１２０が例えば、１５℃以下を検出したとき、燃焼停止とする。
【００５０】
凍結防止燃焼により加熱された一次熱交換器３０の熱をポストパージによって二次熱交換器３２に分配する。この分配は、凍結防止燃焼による二次熱交換器３２の昇温効果は低いためである。給湯装置２が屋内２０に設置された場合、筐体１０の環境温度（室温）が高い場合では、室内の空気をファンモータ６８を回転させて給気ファン６６により一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２に送ることにより、冷風によって冷却された一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱する。また、ポストパージによって必要以上に一次熱交換器３０を冷却させないため、ポストパージのリミット時間が温度センサ１２０の検出温度で設定されている。
【００５１】
(1) 給湯装置２を屋外に設置した場合（図１）
給湯装置２が屋外８に設置された場合には、凍結防止手段としてヒータ１２４による加熱と凍結防止燃焼による加熱の双方が機能する。凍結防止燃焼は冷気の影響を受け易い温度センサ１１８の検出温度がしきい温度として例えば、３℃以下になった場合に凍結防止燃焼動作が開始される。
【００５２】
凍結予防のためのヒータ１２４と凍結防止燃焼とはそれぞれ単独で動作するが、センサを共有化して両者を連動させてもよい。
【００５３】
給湯装置２を屋外に設置した場合の動作態様について、図９を参照して説明する。図９は、温度センサ１１８の検出温度が３℃以下、温度センサ１２０の検出温度が８℃以下で燃焼を開始した場合の動作態様であり、Ａは温度センサ１２０の検出温度の推移、Ｂは温度センサ１１８の検出温度の推移、Ｃは二次熱交換器３２の温度推移（既述の部位ｍの検出温度）、Ｄは冷風の吹込み強さ、Ｅは凍結防止燃焼動作、Ｆはファンモータの動作である。二次熱交換器３２の部位ｍの検出温度は、凍結防止機能の確認のために温度センサを設置し、検出したものである。また、Ｅ、Ｆにおいて、ＯＮは動作、ＯＦＦは動作停止を示す。図９において、ａ〜ｈは以下の通りである。
【００５４】
ａ：温度センサ１１８、１２０の凍結防止開始温度の検出
温度センサ１１８、１２０が水管内の水温を検出し、その水温が凍結防止開始温度に低下したことを検知する。
【００５５】
ｂ：凍結防止燃焼の開始
凍結防止燃焼は効率的に一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱させるため、全燃焼最小燃焼で行う。燃焼時間として例えば、４秒間固定である。
【００５６】
ｃ：凍結防止燃焼後のファンモータ回転（ポストパージ）の開始
凍結防止燃焼だけでは二次熱交換器３２を加熱できないため、凍結防止燃焼によって加熱された一次熱交換器３０の余熱をファンモータ６８の回転によって二次熱交換器３２へ分配して加熱させる。
【００５７】
ｄ：凍結防止燃焼後のファンモータ回転（ポストパージ）時間
ファンモータ６８の回転時間は所定時間の範囲として例えば、最小３０秒から最大３００秒の可変である。凍結防止燃焼後に所定時間として例えば、３０秒間、ファンモータ６８の回転（ポストパージ）を行い、それ以降は所定時間として例えば、３００秒経過するまでの間、温度センサ１２０がしきい温度として例えば、１５℃以上の条件でファンモータ６８を回転させる。この制御の結果、一次熱交換器３０の温度に余裕がある場合にはその余熱を二次熱交換器３２へ送り、熱交換器温度のバランスが良い凍結防止を行う。
【００５８】
ｅ：ファンモータ回転（ポストパージ）後
ファンモータ６８の回転による二次熱交換器３２への熱分配が終了すると、一次熱交換器３０の温度低下の原因が冷気のみのため、温度勾配は小さくなる。
【００５９】
ｆ：凍結防止燃焼の開始
インターバル時間の所定時間として例えば、３００秒を超え、温度センサ１１８の検出温度が凍結防止開始温度であるしきい温度を超えたため、凍結防止燃焼を再開する。
【００６０】
ｇ：凍結防止燃焼後のファンモータの回転
ファンモータ６８の回転時間の最小制限時間として例えば、３０秒経過後、温度センサ１２０の検出温度がしきい温度として例えば、１５℃以下のため、ファンモータ６８の回転を停止する。
【００６１】
ｈ：温度センサ１１８の検出温度がしきい値を超えても、インターバル時間が３００秒を経過しないと、凍結防止燃焼は行われない。
【００６２】
(2) 給湯装置２を屋内に設置した場合（図２）
給湯装置２を屋内２０に設置した場合には、凍結防止手段は主にヒータ１２４である。排気トップ１２より冷気が入りこむ場合に凍結予防燃焼が開始される。このとき、凍結防止燃焼の開始は温度センサ１２０の検出温度である。温度センサ１１８の検出温度は冷風よりも室温の影響を強く受けるため、凍結防止燃焼の開始条件には使えない。
【００６３】
そこで、給湯装置２を屋内２０に設置した場合の動作態様について、図１０を参照して説明する。図１０は、温度センサ１２０の検出温度が３℃以下で燃焼を開始した場合の動作態様であり、Ａは温度センサ１２０の検出温度の推移、Ｂは二次熱交換器３２の温度推移（既述の部位ｍの検出温度）、Ｃは温度センサ１１８の検出温度の推移、Ｄは筐体１０の周囲温度、Ｅは冷風の吹込み、Ｆは凍結防止燃焼動作、Ｇはファンモータの動作である。Ｆ、Ｇにおいて、ＯＮは動作、ＯＦＦは動作停止を示す。図１０において、ｉ〜ｌは以下の通りである。
【００６４】
ｉ：冷風が排気トップ１２より進入
給湯装置２が屋内２０に設置された場合には、排気トップ１２より吹き込まれた冷風で二次熱交換器３２の温度は低下するが、給湯装置２の筐体１０内の温度が室温の影響を受けるので、温度センサ１１８、１２０の検出温度の推移が屋外設置の給湯装置２の場合と異なることとなる。そこで、冷気の影響を強く受け得る温度センサ１２０の検出温度を制御情報に用いて凍結防止燃焼の制御を行えば、凍結防止機能が高められる。筐体１０内温度が室温の影響で高くなるため、給湯装置２が凍結防止温度に到達していても、感温スイッチ１３４が動作しないためにヒータ１２４による加熱ができない場合があるが、凍結防止燃焼はこのような不都合を補完することができ、凍結防止機能が高められる。この場合、屋内２０の設置でも氷点下に近い環境の場合には感温スイッチ１３４が動作し、ヒータ１２４の加熱動作が行われる。
【００６５】
ｊ：凍結防止燃焼
給湯装置２に電源が投入されてから、又は前回の凍結防止燃焼後からインターバル時間がカウントされ、インターバル時間及び温度センサ１２０の検出温度がしきい値を超えた場合に凍結防止燃焼が行われる。
【００６６】
ｋ：凍結防止燃焼後のファンモータ６８の回転（ポストパージ）
凍結防止燃焼後のファンモータ６８の回転（ポストパージ）時間は可変である。給湯装置２の筐体１０の環境温度（室温）が高い場合には、室温の空気によっても一次熱交換器３０及び二次熱交換器３２を加熱できるため、所定時間例えば、３０秒経過後、温度センサ１２０の検出温度が例えば、１５℃以下又はインターバル時間が例えば、最大３００秒間経過するまでファンモータ６８を回転させる。
【００６７】
ｌ：冷風の吹込みがなくなった場合
屋内２０に給湯装置２が設置された場合には、冷風の吹込み等により凍結防止燃焼が働くが、吹込みがなくなった場合、一次及び二次熱交換器３０、３２の温度は上昇して室温へ近付く。
【００６８】
次に、本発明の給湯装置の凍結防止方法の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、凍結防止制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００６９】
給湯装置２が通常の給湯状態にあるか否かを判定するため、水量センサ１０６の流量検出出力を参照し、検出流量があるか否かを判定する（ステップＳ１）。検出流量がある場合には、タイマイベントカウンタ１５８でカウントされているインターバル時間をリセットし（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。水量センサ１０６から流量検出信号が得られると、給湯状態にあることから凍結防止燃焼制御を終了し、通常燃焼動作に移行する。即ち、給湯停止状態では凍結防止制御に移行する。検出流量のないことを条件にインターバル時間のカウントが行われ（ステップＳ３）、このカウントは既述の通り、流量がＯＦＦで所定のインターバル時間が経過するまで継続する。そして、インターバル時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ４）、インターバル時間が経過するまで、凍結防止燃焼に移行しない。これにより、燃焼及び燃焼停止の繰返し動作、即ち、燃焼ハンチングが防止され、動作の安定が図られる。
【００７０】
インターバル時間が経過した後、凍結防止動作条件に到達したか否かが判定される（ステップＳ５）。即ち、温度センサ１１８又は温度センサ１２０の検出温度が凍結防止動作の開始温度以下に移行したとき、凍結動作条件が成立し、凍結防止燃焼に移行する（ステップＳ６）。具体的には、温度センサ１１８が所定温度例えば、３℃以下の検出とともに、温度センサ１２０が所定温度例えば、８℃以下を検出した場合、又は温度センサ１２０が所定温度例えば、３℃以下を検出した場合には、温度センサ１１８の検出温度に関係なく、凍結動作条件が成立する。この凍結防止燃焼では、一定時間の凍結防止燃焼（全燃焼最小燃焼で例えば、４秒の燃焼）を行い、一次熱交換器３０の加熱が行われる。このとき、インターバル時間はリセットされる（ステップＳ７）。
【００７１】
また、凍結防止燃焼後、ファンモータ６８を継続して回転し、給気ファン６６によりポストパージを開始する（ステップＳ８）。これにより、一次熱交換器３０の余熱で二次熱交換器３２の加熱が行われる。
【００７２】
また、凍結防止燃焼後、インターバル時間のカウントを行う（ステップＳ９）。この場合、ポストパージ中もインターバル時間のカウントを行う。このインターバル時間のカウントにより、そのインターバル時間が最小ポストパージ時間例えば、３０秒を経過したか否かを監視し（ステップＳ１０）、経過しない前にはインターバル時間のカウントを継続し、最小ポストパージ時間が経過した場合には、最大ポストパージ時間例えば、３００秒が経過したか否かを監視し（ステップＳ１１）、最大ポストパージ時間が経過しない場合には、温度センサ１２０の検出温度を監視し、その検出温度が所定温度例えば、１５℃以下か否かが判定され（ステップＳ１２）、その検出温度が所定温度例えば、１５℃以下でない場合にはステップＳ９に戻り、ステップＳ９〜１２の処理が繰り返される。また、最大ポストパージ時間が経過し、又は温度センサ１２０の検出温度が所定温度例えば、１５℃以下に低下した場合には、ファンモータ６８を停止し、給気ファン６６によるポストパージを停止し（ステップＳ１３）、凍結防止制御はステップＳ１に戻り、継続した制御が繰り返される。
【００７３】
この場合、凍結防止燃焼後のファンモータ６８（ポストパージ）時間は最小・最大時間を設定しているが、最大時間以下であれば、一次熱交換器３０の温度がしきい温度以下になるまでとする。この結果、一次熱交換器３０の温度が高い条件では、より多くの余熱を二次熱交換器３２へ送り込むことができ、二次熱交換器３２の加熱により、凍結防止が図られる。
【００７４】
実験例
次に、本発明の給湯装置及びその凍結防止方法の実験例について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、燃焼のみによる保温効果を示す図、図１３は燃焼及びポストパージによる保温効果を示す図である。
【００７５】
実験条件は、温度：−１３℃、逆風：５〔ｍ／ｓｅｃ〕、凍結防止燃焼条件として全燃焼最小燃焼：４秒、ポストパージ：６０秒、ファンモータの回転速度は４１００〔ｒｐｍ〕とし、実験内容は、製品である給湯装置を冷蔵庫内に設置し、排気煙突から逆風（冷風）を送り、このときの熱交換器の温度変化を観測した。また、一次熱交換器の最低温度が３℃以下になったとき、全燃焼最小燃焼を４秒行い、一次熱交換器及び二次熱交換器内を加熱した。
【００７６】
図１３に示す実験結果では、ポストパージによって一次熱交換器の余熱で二次熱交換器を加熱している。その結果、図１２及び図１３の比較から明らかな通り、図１３では二次熱交換器の温度上昇がさらに起こり、保温状態が向上していることが理解されるであろう。
【００７７】
なお、実施形態では給湯を行う給湯装置を例にとって説明したが、本発明は、給湯、追焚又は暖房機能からなる熱源装置に適用することができる。
【００７８】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、水を加熱して給湯する給湯装置に関し、燃焼と給気との併用により、既存の設備を利用して効率的な凍結防止を図っており、産業上有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の屋外設置例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る給湯装置の屋内設置例を示す図である。
【図３】正面から見た給湯装置の内部構成を示す図である。
【図４】側面から見た給湯装置の内部構成を示す図である。
【図５】給湯装置の構成例を示す図である。
【図６】制御装置を示すブロック図である。
【図７】電熱装置の構成例を示す図である。
【図８】リモコン装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】屋外設置に係る給湯装置の凍結防止動作を示す図である。
【図１０】屋内設置に係る給湯装置の凍結防止動作を示す図である。
【図１１】給湯装置の実施形態に係る給湯装置の凍結防止方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】燃焼のみによる保温効果を示す図である。
【図１３】燃焼及びポストパージによる保温効果を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２ 給湯装置
１０ 筐体
３０ 一次熱交換器
３２ 二次熱交換器
４０ バーナ群
４１〜４３ バーナ
６６ 給気ファン（給気手段）
６８ ファンモータ（給気手段）
１０４ 水管
１１８ 温度センサ（第１の温度検出手段）
１２０ 温度センサ（第２の温度検出手段）
１２４ ヒータ
１３４ 感温スイッチ（温度検出手段）
１３８ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、
凍結防止温度を検出する温度検出手段と、
燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、
この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段と、
を備え、前記温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記温度検出手段は、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器が備える水管又はこれら前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に接続された水管の温度を検出することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、
入水側の水管の温度を検出する第１の温度検出手段と、
出湯側の水管の温度を検出する第２の温度検出手段と、
燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、
この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、
前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段と、
を備え、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱することを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を加熱するヒータと、
筐体内の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、筐体内の検出温度が凍結防止温度に到達した場合に、前記ヒータに給電して前記水管を加熱することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項５】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、
凍結防止温度を検出する処理と、
燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、
燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、
前記凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理と、
を含むことを特徴とする給湯装置の凍結防止方法。
【請求項６】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、
入水側の水管の第１の温度を検出する処理と、
出湯側の水管の第２の温度を検出する処理と、
燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、
燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、
前記第１の温度又は前記第２の温度の何れか一方又は双方が凍結防止温度に到達した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理と、
を含むことを特徴とする給湯装置の凍結防止方法。
【請求項７】
筐体内の温度が凍結防止温度に移行した場合、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を電熱により加熱する処理を含むことを特徴とする請求項５記載の給湯装置の凍結防止方法。
【請求項１】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、
凍結防止温度を検出する温度検出手段と、
燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、
この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段と、
を備え、前記温度検出手段が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記温度検出手段は、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器が備える水管又はこれら前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に接続された水管の温度を検出することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置であって、
入水側の水管の温度を検出する第１の温度検出手段と、
出湯側の水管の温度を検出する第２の温度検出手段と、
燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する燃焼手段と、
この燃焼手段に空気を供給する給気手段と、
前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の検出温度に基づき、前記燃焼手段を燃焼させ、前記給気手段を駆動する制御手段と、
を備え、前記第１の温度検出手段又は前記第２の温度検出手段の何れか一方又は双方が凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱することを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を加熱するヒータと、
筐体内の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、筐体内の検出温度が凍結防止温度に到達した場合に、前記ヒータに給電して前記水管を加熱することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項５】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、
凍結防止温度を検出する処理と、
燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、
燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、
前記凍結防止温度を検出した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流すことにより、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理と、
を含むことを特徴とする給湯装置の凍結防止方法。
【請求項６】
燃焼排気の顕熱を吸収する一次熱交換器と、前記燃焼排気の潜熱を吸収する二次熱交換器とを備える給湯装置の凍結防止方法であって、
入水側の水管の第１の温度を検出する処理と、
出湯側の水管の第２の温度を検出する処理と、
燃焼手段の燃焼により発生した燃焼排気を前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に供給する処理と、
燃焼に必要な空気を前記燃焼手段に給気手段により供給する処理と、
前記第１の温度又は前記第２の温度の何れか一方又は双方が凍結防止温度に到達した場合、一定時間だけ前記燃焼手段を燃焼させて前記一次熱交換器を加熱し、前記燃焼手段の燃焼停止後の一定時間、前記給気手段を駆動して前記一次熱交換器側から前記二次熱交換器に空気を流し、前記一次熱交換器側の余熱で前記二次熱交換器側を加熱する処理と、
を含むことを特徴とする給湯装置の凍結防止方法。
【請求項７】
筐体内の温度が凍結防止温度に移行した場合、前記一次熱交換器及び前記二次熱交換器に給水する水管を電熱により加熱する処理を含むことを特徴とする請求項５記載の給湯装置の凍結防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−４６８６６（Ｐ２００６−４６８６６Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３１６５０（Ｐ２００４−２３１６５０）
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
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