JP6488858B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般の給湯栓への給湯機能に加え、浴槽への注湯機能を備えた給湯装置に関し、特に、注湯中に給湯使用が生じたか否か、つまり給湯使用の有無を判定処理するための改良技術に係る。

特許文献１又は２には、熱交換器から出湯される湯を給湯栓に導く給湯路の途中から注湯路が分岐され、熱交換器への入水流量や注湯路内の注湯流量を検出するためのセンサは備えているものの、注湯路の分岐よりも下流側位置で給湯栓に流れる給湯流量については直接に検出するための流量センサを有しない給湯装置を対象にして、注湯中における給湯使用（他栓使用）の有無を判定するための技術が開示されている。その原理は、熱交換器で加熱されて出湯される湯の熱量と、注湯される湯の熱量とを対比し、他栓使用が無ければ通常は双方の熱量は同じであるものの、他栓使用が有ると他栓の側に前記熱交換器から出湯された湯の一部が流れるため、注湯される湯の熱量が減ってしまうことになる、ということを利用したものである。特に特許文献２には、前記熱量の演算に必要な温度や流量について、温度センサや流量センサの検出値にセンサの構造上の誤差が存在する点を考慮して、このような誤差に起因して誤判定が生じるおそれを解消するための改良技術が開示されている。

すなわち、まず、熱交換器から出湯される湯に対し熱交換器をバイパスして水をミキシングするバイパス管からの水の混合量を固定し、固定した状態で検出される温度や流量の検出値を用いてそれぞれ演算した、熱交換器から出湯される湯の熱量と、注湯される湯の熱量との比率を求める。次いで、実際の注湯中において演算される両熱量のいずれかをその比率で補正する、というものである。

特許第２５２２１２９号公報 特許第５５９８７１１号公報

しかしながら、依然として、温度や流量を検出するためのセンサに起因する誤差や、経路内の圧力変動に起因する検出値への悪影響等に基づき、判定に用いるデータが不正確なものになったり、それに起因して判定タイミングの遅れを招いたり、ひいては、誤判定を招いたり、するおそれがある。例えば、給湯装置に内蔵された入水路、出湯路又は注湯路に設置されている各種温度センサや各種流量センサの設置位置が上下流方向に互いに離れていることや、特に流量センサには特有のバラツキのおそれがあること等に起因して、本来は同じ値になる筈の２つの検出値にずれが生じたり、あるいは、他栓使用開始の際（使用開始直後）の経路内の圧力変動等に起因して検出値が一時的に過大又は過小に急変動したり、して判定に用いるデータ自体の信頼性を欠く事態が生じる可能性が考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みて、その目的とするところは、注湯中における他栓使用の有無を誤判定することなく的確に判定し得る給湯装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、水を加熱するための加熱部と、この加熱部から出湯される湯を給湯栓に給湯するための給湯路と、この給湯路の途中から分岐して前記加熱部から出湯される湯を浴槽に注湯するための注湯路と、この注湯路を通して浴槽に注湯するか否かを開閉切換により切換える切換手段と、前記加熱部に加熱のために入水される水の温度を検出するための入水温度センサと、前記加熱部を通過して出湯される湯の流量を検出するための加熱部流量センサと、前記加熱部を通過して出湯される湯の温度を検出するための加熱部温度センサと、前記注湯路を通して注湯される湯の流量を検出するための注湯流量センサと、前記注湯路を通して注湯される湯の温度を検出するための注湯温度センサと、を備えた給湯装置を対象にして、次の特定事項を備えることとした。

すなわち、前記切換手段が開切換されて前記浴槽へ注湯されている注湯中に、前記給湯栓の開作動により給湯使用が発生したか否かを判定用データに基づいて判定するための他栓使用判定処理部を備えることとする。前記他栓使用判定処理部として、前記加熱部流量センサ、加熱部温度センサ及び入水温度センサによる各検出値に基づいて、前記加熱部により生成される加熱部熱量を所定の制御周期毎に演算する加熱部熱量演算部と、前記注湯流量センサ、注湯温度センサ及び入水温度センサによる各検出値に基づいて、前記注湯路を通して注湯される湯の注湯熱量を前記制御周期毎に演算する注湯熱量演算部と、前記加熱部熱量演算部により演算される加熱部熱量及び前記注湯熱量演算部により演算される注湯熱量について、それぞれ個別にフィルタ処理を施してフィルタ処理後の加熱部熱量及び注湯熱量を判定用データとして出力するフィルタ処理部と、を備えたものとする。そして、前記フィルタ処理部として、今回の制御周期において前記検出値に基づいて演算された今回の入力値に対し所定の配分比率α（但し、０＜α＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期において前記フィルタ処理された後の前回の出力値に対し配分比率（１−α）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期における判定用データとして出力する構成とする。

以上の特定事項を備える場合、給湯使用が発生したか否かの判定用データとして、検出値に基づいて演算された加熱部熱量及び注湯熱量を用いるのではなくて、そのような加熱部熱量及び注湯熱量を入力データとして、フィルタ処理部によるフィルタ処理が施された後に出力される加熱部熱量及び注湯熱量の値を用いるようにしているため、センサ間の設置位置の相違や、センサ間のバラツキ等に起因する誤判定発生のおそれを解消し得ることになる。すなわち、加熱部熱量及び注湯熱量のそれぞれについて個別にフィルタ処理され、そのフィルタ処理として、今回の制御周期において検出値に基づいて演算された今回の入力値に対し所定の配分比率α（但し、０＜α＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期においてフィルタ処理された後の前回の出力値に対し配分比率（１−α）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期における判定用データとして出力するようにしているため、急変動や不安定化したとしても誤判定発生のおそれを回避し得ることになる。以上により、給湯使用が発生したか否かを的確に判定し得ることになる。

さらに、本発明の給湯装置では、他栓使用判定処理部が、加熱部熱量に係る判定用データから注湯熱量に係る判定用データを減算した熱量差分と、注湯温度センサ及び入水温度センサによる両検出値間の温度差とに基づいて、給湯栓に対し給湯される給湯流量を演算により取得する給湯流量演算部を備え、得られた給湯流量に基づいて給湯使用が発生したか否かを判定する構成とする。このようにすることにより、給湯栓に流れる給湯流量を直接に検出せずに、判定用データを用いた演算により正確な給湯流量が得られ、この給湯流量に基づき給湯使用が発生したか否かの判定を的確に行い得ることになる。

加えて、本発明の給湯装置では、他栓使用判定処理部が、前記給湯流量演算部により演算される給湯流量について、フィルタ処理を施してフィルタ処理後の給湯流量を出力する第２フィルタ処理部を備えることとし、第２フィルタ処理部として、今回の制御周期において演算された今回の入力値に対し所定の配分比率β（但し、０＜β＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期において前記フィルタ処理された後の出力値に対し配分比率（１−β）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期におけるフィルタ処理後の給湯流量として出力する構成とした（請求項１）。このようにすることにより、給湯使用の開始初期に発生する傾向にある、主として内圧変動に伴う突発的な急変動の影響を極力低減させることが可能となり、誤判定発生のおそれを確実に回避し得ることになる。

本発明の給湯装置において、フィルタ処理後の加熱部熱量及び注湯熱量を判定用データとして出力するフィルタ処理部のフィルタ処理で用いる配分比率αとして、加熱部熱量と注湯熱量とで、互いに異なる値を設定することができる（請求項２）。このようにすることにより、加熱部熱量では加熱部での燃焼作動に起因する変動等に基づき配分比率を小さめに定めたり、注湯熱量ではあまり変動要因がなくて比較的安定する点に鑑み配分比率を大きめに定めたり、というように状況に応じて最適な配分比率を設定し得ることになる。

本発明の給湯装置において、他栓使用判定処理部として、判定に用いる熱量差分として、前記減算により得た熱量差分に対し所定の熱量補正係数を乗じて得られる補正後の熱量差分を用いるように構成することができる（請求項３）。このようにすることにより、加熱部熱量の演算に必要な値を検出するための各種センサと、注湯熱量の演算に必要な値を検出するための各種センサとの設置位置の差やセンサ間のバラツキに起因するずれについて、熱量補正係数を用いて補正し得ることになる。これにより、より正確な判定用データを用いた判定が行い得るようになる。

ここで、前記の熱量補正係数として、給湯使用が発生していない状態でかつ注湯中において、判定用データとして出力される注湯熱量に対する加熱部熱量の比率を設定することができる（請求項４）。このようにすることにより、前記の各種センサの設置位置の差やセンサ間のバラツキに起因するずれについて、熱量補正係数を用いて正確に補正し得ることになる。これにより、より一層正確な判定用データを用いた判定が行い得るようになる。

以上、説明したように、本発明の給湯装置によれば、給湯使用が発生したか否かの判定用データとして、検出値に基づいて演算された加熱部熱量及び注湯熱量を用いるのではなくて、そのような加熱部熱量及び注湯熱量を入力データとして、フィルタ処理部によるフィルタ処理が施された後に出力される加熱部熱量及び注湯熱量の値を用いるようにしているため、センサ間の設置位置の相違や、センサ間のバラツキ等に起因する誤判定発生のおそれを解消することができるようになる。すなわち、加熱部熱量及び注湯熱量のそれぞれについて個別にフィルタ処理を行い、そのフィルタ処理として、今回の制御周期において検出値に基づいて演算された今回の入力値に対し所定の配分比率α（但し、０＜α＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期においてフィルタ処理された後の前回の出力値に対し配分比率（１−α）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期における判定用データとして出力するようにしているため、急変動や不安定化したとしても誤判定発生のおそれを回避することができるようになる。以上により、給湯使用が発生してか否かを的確に判定することができるようになる。

さらに、他栓使用判定処理部が、加熱部熱量に係る判定用データから注湯熱量に係る判定用データを減算した熱量差分と、注湯温度センサ及び入水温度センサによる両検出値間の温度差とに基づいて、給湯栓に対し給湯される給湯流量を演算により取得する給湯流量演算部をさらに備え、得られた給湯流量に基づいて給湯使用が発生したか否かを判定する構成としているため、給湯栓に流れる給湯流量を直接に検出せずに、判定用データを用いた演算により正確な給湯流量を得ることができ、この給湯流量に基づき給湯使用が発生したか否かの判定を的確に行うことができるようになる。

加えて、他栓使用判定処理部が、前記給湯流量演算部により演算される給湯流量について、フィルタ処理を施してフィルタ処理後の給湯流量を出力する第２フィルタ処理部を備え、第２フィルタ処理部として、今回の制御周期において演算された今回の入力値に対し所定の配分比率β（但し、０＜β＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期において前記フィルタ処理された後の出力値に対し配分比率（１−β）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期におけるフィルタ処理後の給湯流量として出力する構成としているため、給湯使用の開始初期に発生する傾向にある、主として内圧変動に伴う突発的な急変動の影響を極力低減させることができ、誤判定発生のおそれを確実に回避することができるようになる。

請求項２の給湯装置によれば、フィルタ処理後の加熱部熱量及び注湯熱量を判定用データとして出力するフィルタ処理部のフィルタ処理で用いる配分比率αとして、加熱部熱量と注湯熱量とで、互いに異なる値を設定することにより、加熱部熱量では加熱部での燃焼作動に起因する変動等に基づき配分比率を小さめに定めたり、注湯熱量ではあまり変動要因がなくて比較的安定する点に鑑み配分比率を大きめに定めたり、というように状況に応じて最適な配分比率を設定することができるようになる。

請求項３の給湯装置によれば、他栓使用判定処理部として、判定に用いる熱量差分として、前記減算により得た熱量差分に対し所定の熱量補正係数を乗じて得られる補正後の熱量差分を用いるように構成することにより、加熱部熱量の演算に必要な値を検出するための各種センサと、注湯熱量の演算に必要な値を検出するための各種センサとの設置位置の差やセンサ間のバラツキに起因するずれについて、熱量補正係数を用いて補正することができる。これにより、より正確な判定用データを用いた判定を行うことができるようになる。

請求項４の給湯装置によれば、熱量補正係数として、給湯使用が発生していない状態でかつ注湯中において、判定用データとして出力される注湯熱量に対する加熱部熱量の比率を設定することにより、前記の各種センサの設置位置の差やセンサ間のバラツキに起因するずれについて、熱量補正係数を用いて正確に補正することができるようになる。これにより、より一層正確な判定用データを用いた判定を行うことができるようになる。

本発明の実施形態に係る給湯装置の全体模式図である。 作動制御に係るブロック図である。 他栓使用の有無を判定処理するための基本フローチャートである。 図４（ａ）は缶体熱量及び注湯熱量と時間経過との関係図であり、図４（ｂ）は他栓使用開始による流量変化と時間経過との関係図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る給湯装置の模式図である。この給湯装置は、給湯機能を実現する給湯回路２、追い焚き機能を実現する追焚回路３、給湯回路２から追焚回路３へ湯張り等のために湯又は水を供給する注湯回路４、及び、これらの作動制御を行うコントローラ５を備えたものである。なお、図例のものは２缶２水タイプのものを図示しているが、これに限らず、１缶２水タイプのものでも本発明を実施することができる。又、図例のものは、熱交換器として、燃焼ガスの顕熱を吸熱する一次熱交換器に加え燃焼排ガスからの潜熱を回収する二次熱交換器を組み合わせた潜熱回収型に構成されたものを図示しているが、これに限らず、二次熱交換器を有しないものでも本発明を実施することができ、潜熱回収型であることは必須ではない。以下の説明では、一次熱交換器及び二次熱交換器を組み合わせたものを、単に給湯用熱交換器２２又は追焚用熱交換器３２と表示する。

給湯回路２は、水道水等の給水を入水路２１に受けて給湯用熱交換器２２において燃焼バーナ２３の燃焼熱との熱交換加熱により所定温度まで加熱した湯を給湯路２４に出湯させ、この湯を台所や洗面所等の各所の給湯栓２５まで給湯するようになっている。このような給湯用熱交換器２２と燃焼バーナ２３とを含んで加熱部が構成される。入水路２１と給湯路２４との間には、給湯用熱交換器２２をバイパスして入水路２１からの給水を給湯路２４に流入させるバイパス路２６が設けられ、分配弁２６ａを開にすれば連通するようになっている。分配弁２６ａは、コントローラ５により制御され、給湯用熱交換器２２からの出湯に対し水を所定の混合比で混合することで所定の設定温度に温調するようになっている。入水路２１には、バイパス路２６の分岐位置よりも下流側位置（熱交換器２２側位置）に、加熱部流量センサである缶体流量センサ２７や、入水温度を検出する入水温度センサ２８が介装されている。又、給湯路２４には、給湯用熱交換器２２で加熱された直後の出湯の温度を検出する加熱部温度センサである缶体温度センサ２９が介装され、バイパス路２６との合流部の下流側であって注湯路４１の分岐部近傍位置にサーボ弁により構成された水量調整弁２４ａが介装され、この水量調整弁２４ａの上流側位置に出湯温度センサ４０が介装されている。この出湯温度センサ４０が、給湯栓２５に給湯される湯の温度を検出する他、注湯路４１を通して注湯される湯の温度を検出することになり、注湯温度センサとして機能する。前記の給湯用熱交換器２２での熱交換加熱として、入水路２１を通して給水された水は先ず二次熱交換器に通されて予熱され、次に、接続路２０を通して一次熱交換器に通されて加熱されて給湯路２４に出湯されることになる。

追焚回路３は、追い焚き機能を実現するために、浴槽６の循環アダプタ６１との間に配管された戻り路３０ａ及び往き路３０ｂからなる追焚循環路３０を備え、浴槽６内に湯張りされた浴槽湯水を所定温度まで追い焚き加熱し得るようになっている。すなわち、循環ポンプ３１の作動により浴槽６から戻り路３０ａを通して追焚用熱交換器３２において燃焼バーナ３３の燃焼熱により熱交換加熱されて追い焚きされ、追い焚き後の浴槽湯水が往き路３０ｂを通して浴槽６に供給されるというように循環され、所定の沸き上がり温度まで追い焚きされるようになっている。循環ポンプ３１は戻り路３０ａ及び往き路３０ｂのいずれか一方(図例では戻り路３０ａ)に介装されている。戻り路３０ａには流れを検知して後述のコントローラ５に出力する水流スイッチ３４や戻り路３０ａにより戻される浴槽６内の浴槽湯水の温度を検出する戻り温度センサ３５が介装されている。なお、図１中の符号３７は、前記の給湯用燃焼バーナ２３や追焚用燃焼バーナ３３に燃料ガスを供給するためのガス供給系である。又、追焚用熱交換器３２も、給湯用熱交換器２２の例と同様に、燃焼ガスの顕熱を吸熱する一次熱交換器と、燃焼排ガスから潜熱を回収するための二次熱交換器とで構成されている。

注湯回路４は、給湯路２４の途中、すなわち前記水量調整弁２４ａの出口側位置か、それよりも下流側位置から分岐して、追い焚き循環路３０の戻り路３０ａに連通接続される注湯路４１を備えており、この注湯路４１を通して給湯路２４の湯が戻り路３０ａに流入され、これが両側に分流して戻り路３０ａ及び往き路３０ｂのそれぞれを通す両搬送形式で浴槽６に注湯されて浴槽６内に湯張りし得るようになっている。前記の注湯路４１には、給湯路２４の側である上流側から順に注湯流量センサ４２，注湯するか否かを開閉切換により切換える注湯電磁弁４３，逆流防止用の一対の逆止弁４４，上流側での負圧発生時に逆流発生を防止する縁切り弁４５がそれぞれ介装され、加えて、追焚循環路３０との合流点近傍には浴槽６内の水位を検出する圧力式の水位センサ４６が介装されている。

なお、図１中の符号７は外気温センサであり、この外気温センサ７はケース内の雰囲気温度を検出することにより外気温を検出するようになっている。又、符号８はドレン処理装置であり、このドレン処理装置８は、中和槽８１を備え、給湯用熱交換器２２や追焚用熱交換器３３に含まれる二次熱交換器において燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じたドレンを集水路８２を通して集水し、中和槽８１において中和処理した上で、排水路８３を通して系外に排水させるために設置されたものである。

以上の給湯回路２，追焚回路３及び注湯回路４等は、ＭＰＵ、メモリ等を備え各種の制御用プログラムが格納されたコントローラ５によって、給湯運転、追焚運転又は注湯運転等の各種の運転制御や判定処理が、リモコン５１からの出力及び前記の各種センサからの出力等に基づいて行われるようになっている。すなわち、前記コントローラ５は、図２に例示するように、給湯運転制御部５２、注湯運転制御部５３、他栓使用判定処理部５４、及び、追焚運転制御部５５等を備えている。

給湯運転制御部５２による給湯運転制御、及び、注湯運転制御部５３による注湯運転制御について簡単に説明する。給湯運転制御は、ユーザーが給湯栓２５を開いて最低作動流量以上の流れを缶体流量センサ２７が検出すると開始される。まず、給湯用燃焼バーナ２３及びガス供給系３７からなる給湯燃焼系を制御して所定の燃焼状態にすることで、その燃焼熱を受けて給湯用熱交換器２２を通る入水が熱交換加熱され、所定温度まで加熱・温調された湯が給湯路２４に出湯される。次いで、分配弁２６ａが制御されて、バイパス路２６を通して供給される水が出湯に混合され、これにより、所定の給湯設定温度に温調された上で、給湯栓２５に給湯されることになる。

注湯運転制御は、例えばリモコン５１の注湯スイッチをユーザーがＯＮ操作することで単独で実行され、注湯電磁弁４３を開変換制御して、給湯用燃焼バーナ２３及びガス供給系３７からなる給湯燃焼系を制御して所定の燃焼状態にする。これにより、給湯用熱交換器２２を通る入水が熱交換加熱され、所定温度まで加熱・温調された湯が給湯路２４に出湯され、前記と同様に分配弁２６ａが制御されて、バイパス路２６からの水との混合により、所定の注湯設定温度に温調した上で、開状態の注湯電磁弁４３、注湯路４１及び追焚路３０を通して浴槽６に注湯されることになる。あるいは、例えばリモコン５１のふろ自動スイッチをユーザーがＯＮ操作することで、ふろ自動制御の一部として注湯運転制御が開始される。ふろ自動制御の場合、まず、注湯回路４及び追焚循環路３０を通して給湯回路２からの湯が浴槽６に注湯されて湯張りされる。次に、追焚回路３の追焚用燃焼バーナ３３及びガス供給系３７からなる追焚燃焼系や循環ポンプ３１が作動制御され、追焚用燃焼バーナ３３の燃焼熱を受けて追焚用熱交換器３２を通る浴槽６内の湯水が熱交換加熱され、所定の沸き上げ温度まで追焚加熱される。そして、追焚加熱が終了すれば、引き続いて、浴槽６内の湯水温度を一定に維持させるために間欠的に追焚制御を実行する保温運転を設定時間が経過するまで、又は、ユーザーによりふろ自動スイッチがＯＦＦされるまで行う。

次に特徴部分である他栓使用判定処理部５４による他栓使用判定処理について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。ここで、他栓使用判定処理とは、前記の注湯運転中に注湯運転制御と並行処理により実行され、注湯使用中に他栓使用の有無を判定するものである。詳しくは、ユーザーが給湯栓２５を開操作して給湯使用が開始されれば、この給湯使用が生じたことを判定し、判定結果を出力して、給湯を優先する給湯優先制御に切換えるようにする。

まず、注湯中であることを確認して（ステップＳ１でＹＥＳ）、加熱部熱量である缶体熱量と、注湯熱量との演算を今回の制御周期に出力された検出値に基づいて行う（ステップＳ２）。このステップＳ２が加熱部熱量演算部及び注湯熱量演算部を構成する。缶体熱量Ｑｃを、缶体温度センサ２９により検出される缶体温度ｔｃと、入水温度センサ２８により検出される入水温度ｔｗと、缶体流量センサ２７により検出される缶体流量Ｆｃとに基づいて、式（１）により演算し、今回演算により得られた缶体熱量Ｑｃを今回演算値Ｑｃ(ｎ)とする。
Ｑｃ＝（Ｔｃ−Ｔｗ）・Ｆｃ …（１）
Ｑｃ(ｎ)＝Ｑｃ
同様に、注湯熱量Ｑｂを、出湯温度センサ４０により検出される注湯温度ｔｂと、入水温度センサ２８により検出される入水温度ｔｗと、注湯流量センサ４２により検出される注湯流量Ｆｂとに基づいて、式（２）により演算し、今回演算により得られた缶体熱量Ｑｂを今回演算値Ｑｂ(ｎ)とする。
Ｑｂ＝（Ｔｂ−Ｔｗ）・Ｆｂ …（２）
Ｑｂ(ｎ)＝Ｑｂ

次に、得られた缶体熱量及び注湯熱量を対象にしてフィルタ処理を施し、今回の判定に用いる判定用の缶体熱量及び注湯熱量を演算する（ステップＳ３）。このステップＳ３がフィルタ処理部を構成する。本実施形態では、式（３）で示す一時遅れ系の演算式をフィルタ処理で用いる演算式として採用する。
Ｙ（ｎ）＝｛Ｌ／（Ｌ＋１）｝・Ｙ（ｎ−１）＋｛１／（Ｌ＋１）｝・Ｘ（ｎ）…（３）
ここで、 Ｙ（ｎ）：補正後（フィルタ処理後）の今回の出力値、Ｙ（ｎ−１）：補正後（フィルタ処理後）の前回の出力値、Ｘ（ｎ）：補正前（フィルタ処理前）の今回の入力値、Ｌ：フィルタ定数（１以上の整数）、である。
式（３）の意味するところは次の通りである。すなわち、今回の補正後の出力データＹ（ｎ）として、前回の補正後の出力データＹ（ｎ−１）に対し、今回の入力データ（検出値又は検出値に基づく演算値）Ｘ（ｎ）をどの程度の割合で反映させたものを用いるか、をフィルタ定数の値を変化させることで、その割合を変化させることを可能とした演算式である。例えば、時間遅れの小さい場合にＬ＝１と設定してフィルタ処理（演算）を実行すれば、前回の補正後の出力データＹ（ｎ−１）の５０％の前回成分に対し、今回の入力データＸ（ｎ）の５０％分の今回成分を加算したものを、今回の補正後の出力データＹ（ｎ）として得ることになる。Ｌの値を２，３，…と増加していくにつれて、前回の出力データＹ（ｎ−１）に係る前回成分と、今回の入力データＸ（ｎ）に係る今回成分との割合が（２／３）対（１／３）、（３／４）対（１／４）というように配分比率が変化して、時間遅れをより大きくして今回の入力データＸ（ｎ）の変動による影響を弱めたものが今回の出力データＹ（ｎ）として得られることになる。

前記のフィルタ定数Ｌとして、缶体熱量用のフィルタ定数Ｌｃ及び注湯熱量用のフィルタ定数Ｌｂを予め試験して定めている。すなわち、図１の給湯装置を用いて、注湯運転を実施し、そのときに得られた検出値に基づいて式（１）及び式（２）により缶体熱量及び注湯熱量の変化を求める。これを図４（ａ）に、検出値に基づく缶体熱量を細い実線により、検出値に基づく注湯熱量を細い一点鎖線により示す。そして、まず、注湯熱量については、誤差を生じさせる変動要素が殆どなく、注湯開始初期から比較的安定しているため、時間遅れの小さい「１」又は「２」をフィルタ定数Ｌｂとして設定しておく。本実施形態ではＬｂ＝２を固定値として設定し、Ｌｂ＝２としてフィルタ処理して得られたフィルタ処理後（補正後）の注湯熱量Ｑbfを図４（ａ）に太い破線により示した。例えば、Ｌｂ＝２を式（３）に代入すると、今回のフィルタ処理後の注湯熱量Ｑbf(ｎ)は次式を用いたフィルタ処理により得られることになる。
Ｑbf(ｎ)＝（２／３）・Ｑbf(ｎ−１)＋（１／３）・Ｑｂ(ｎ)

次に、このフィルタ処理後の注湯熱量を用いて、缶体熱量用のフィルタ定数Ｌｃを次のようにして定める。すなわち、注湯開始初期における缶体熱量と注湯熱量とのずれ発生は燃焼開始動作等に起因するものとして許容し、その後はフィルタ処理後の注湯熱量に対しフィルタ処理後の缶体熱量が同期するように缶体熱量用のフィルタ定数Ｌｃの値を定める。具体的には、Ｌｃとして比較的大値を試しに設定し、そのＬｃでフィルタ処理した後の缶体熱量がフィルタ処理後の注湯熱量の変化曲線（図４（ａ）の太い破線参照）とどのような関係になるかを観察し、フィルタ処理後の缶体熱量が注湯開始後に前記フィルタ処理後の注湯熱量と早期に同期する関係になるＬｃの値を試行錯誤して定めればよい。図４（ａ）に太い実線で示す缶体熱量はフィルタ定数Ｌｃ＝１２を設定してフィルタ処理をすることにより得られたものである。例えば、Ｌｃ＝１２を式（３）に代入すると、今回のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ)は次式を用いたフィルタ処理により得られることになる。
Ｑcf(ｎ)＝（１２／１３）・Ｑcf(ｎ−１)＋（１／１３）・Ｑｃ(ｎ)
つまり、制御周期毎に更新される今回のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ)として、大部分（１２／１３の部分）を前回のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ−１)が占め、検出値に基づく今回の演算値Ｑｃ(ｎ)の変動成分を１／１３に抑えて加味したものとするのである。これにより、突発した変動が一時的に生じたとしても、その変動が判定用のデータに影響を与えないようにしている。

以上のフィルタ定数Ｌｂ，Ｌｃは、図１の給湯装置を製品として出荷するまでに、あるいは、ユーザー宅に設置して使用に供するまでに、予め定めた値をコントローラ５のプログラムに参照値として登録するか組み込むようにする。

図４（ａ）のフィルタ処理後の缶体熱量及び注湯熱量は、注湯開始初期（時間Ｔ＝３〜５ｓｅｃ）は互いにずれるものの、同期した後はあるずれ量を維持して安定するようになる。このずれ量が、主として缶体流量センサ２７と注湯流量センサ４２との間を隔てる流路の上下流長さやセンサ間バラツキに起因するものと考えられ、これを１：１の関係（ずれがない関係）に補正するために、本実施形態では熱量補正係数Ｋを導入した。すなわち、フィルタ処理後の缶体熱量及び注湯熱量が同期した後、あるずれ量を維持して安定するようになった時点（例えば図４（ａ）に示すＴ＝１３ｓｅｃ時点；燃焼開始から１０ｓｅｃ後の時点）のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ)及び注湯熱量Ｑbf(ｎ)の値をもって、熱量補正係数Ｋを設定した。例えばＴ＝１３ｓｅｃ時点のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ)T=13及び注湯熱量Ｑbf(ｎ)T=13を図４（ａ）から読み取り、これらを用いて熱量補正係数Ｋを求めると次式のようになる。
Ｋ＝［Ｑcf(ｎ)T=13／Ｑbf(ｎ)T=13］
どの時点のフィルタ処理後の缶体熱量Ｑcf(ｎ)及び注湯熱量Ｑbf(ｎ)の値を採用するかについては、前記のフィルタ処理後の缶体熱量及び注湯熱量が同期した後に両値の関係が安定するようになった時点であればよく、例えば図４（ａ）の例であるとＴ＝１１ｓｅｃ（燃焼開始から８ｓｅｃ）又は１２ｓｅｃ（燃焼開始から９ｓｅｃ）、あるいは、Ｔ＝１４ｓｅｃ（燃焼開始から１１ｓｅｃ）以降の時点でもよい。

以上のフィルタ処理後の缶体熱量や注湯熱量や、熱量補正係数Ｋ等を用いて、もしも他栓（給湯栓２５）が開かれて給湯使用が開始されたとしたら給湯路２４を流れることになる他栓流量（給湯栓２５に向けて流れることになる流量）Ｆｋを式（４）により演算する（ステップＳ４）。
Ｆｋ＝［｛Ｑcf(ｎ)−Ｑbf(ｎ)｝・Ｋ］／（Ｔｂ−Ｔｗ） …（４）
この演算により得られるＦｋについて図示すると図４（ｂ）に細い実線で示すようになり、他栓使用開始直後は一時的に突発値が出て不安定になる傾向が生じる。そこで、式（４）で得られる他栓流量Ｆｋについても、前記と同様の一時遅れ系の演算式（３）を用いてフィルタ処理を施す（ステップＳ５）。このステップＳ５が第２フィルタ処理部を構成する。

前記の如き不安定になる傾向になる原因は次のものであると考えられる。すなわち、直接的には、他栓（給湯栓２５）が使用開始されると、缶体流量センサ２７の検出値は実際の増加量よりも一時的に多く増加した値を検出する一方、注湯流量センサ４２の検出値は実際の減少量よりも一時的に少ない値を検出し、いずれも、例えば数百ｍｓｅｃ経過後に実際に増加又は減少した値を検出することになる、という傾向が見られる。このような傾向になる原因は、他栓（給湯栓２５）が使用開始されると、給湯路２４の先端である給湯栓２５が開放されて内圧が一時的に急低下することになるため、と考えられる。このような結果、式（４）の分子の値が一時的に急増して、図４（ｂ）に細い実線で示す如く、他栓使用開始直後に、他栓流量Ｆｋの演算値が突発的な大変動を示すことになる、と考えられる。

以上の不都合を解消するために適用するフィルタ処理を施すに当たり、用いる演算式（３）におけるフィルタ定数Ｌｋとして、正確性を追求すれば、他栓流量とフィルタ定数との間の関係性を定める関数式を導き、この関数式に基づいてフィルタ定数Ｌｋを定めることもできる。しかしながら、本実施形態では、処理プログラムに組み込む際の簡略化、及び、厳密解でなくても十分に誤判定の回避は可能であること等を考慮して、経験値的に比較的大きい値（例えばＬｋ＝３５）を定めて、設定している。例えば、Ｌｋ＝３５を式（３）に代入すると、今回のフィルタ処理後の他栓流量Ｆkf(ｎ)は次式を用いたフィルタ処理により得られることになる。
Ｆkf(ｎ)＝（３５／３６）・Ｆkf(ｎ−１)＋（１／３６）・Ｆｋ(ｎ)
ここで、Ｆｋ(ｎ)：式（４）で得られる今回の他栓流量、Ｆkf(ｎ)：フィルタ処理後の今回の他栓流量、Ｆkf(ｎ−１)：フィルタ処理後の前回の他栓流量である。この演算式を用いたフィルタ処理により得られたＦkfを示すと、図４（ｂ）に太い実線で示す如くなる。以上のフィルタ処理を式（４）で得られた他栓流量Ｆｋの値に対し施すことにより、判定用の他栓流量Ｆkfの値として、図４（ｂ）に太い実線で示す如く、急激な大変動の影響を極力避けつつ、変動傾向を反映させることができる。この結果、大変動等に起因する誤判定の発生を回避しつつ、他栓使用が発生したか否かについての判定を的確に行うことができるようになる。なお、フィルタ定数Ｌｋ（Ｌ＝Ｌｋ）を用いた式（３）は、配分比率β（β＝１／（Ｌｋ＋１））を用いて次式に置き換えることも可能である。
Ｙ（ｎ）＝（１−β）・Ｙ（ｎ−１）＋β・Ｘ（ｎ）

そして、得られた判定用の他栓流量Ｆkfが判定値（例えば３Ｌ／ｍｉｎ）を超えたか否かを判定し（ステップＳ６）、判定値未満であれば他栓使用は無しと判定し、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返す（ステップＳ６でＮＯ）。逆に、他栓流量Ｆkfが判定値以上になれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、他栓使用が開始された旨を出力する（ステップＳ７）。この出力を受けて、給湯優先制御に切換えられ、例えば注湯運転制御部５３による注湯を一時停止する一方、給湯運転制御部５２（図２参照）では設定給湯温度に基づいた給湯燃焼系２３，３７の燃焼制御や、分配弁２６ａ及び水量調整弁２４ａの作動制御を給湯使用が停止するまで実行することができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、缶体熱量、注湯熱量、又は、他栓流量に対するフィルタ処理として式（３）の基本式を用いた例を示したが、演算式の形式を問わず、前回求めた判定用の値と、今回検出又は演算により得た値とにそれぞれ所定の配分比率を乗じて得られた２つの値の合計値として今回の判定用の値が得られる演算式であれば、フィルタ処理に用いることができる。例えば、配分比率α（０＜α＜１）を用いて、次式で表される演算式をフィルタ処理に用いるようにしてもよい。
Ｙ（ｎ）＝｛（１−α）／１００）｝・Ｙ（ｎ−１）＋α・Ｘ（ｎ）
要するに、今回の判定用の値として、今回の検出又は演算により得た値Ｘ（ｎ）の変動影響を何％加味するか、という観点からαの値を定めるようにすることができる。配分比率αと、式（３）におけるフィルタ定数Ｌとの関係は次のように表すことができる。
α＝１／（Ｌ＋１）
なお、Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１），Ｘ（ｎ）については、式（３）で説明したものと同じである。

前記実施形態では、加熱部として燃焼バーナ２３と熱交換器２２を含む構成を示したが、これに限らず、例えば電気ヒータにより加熱部を構成することができ、あるいは、例えば加熱源として熱媒体が循環供給される液−液熱交換器により加熱部を構成することもできる。又、入水路２１の上流端に例えば太陽熱温水器又は電気温水器を接続し、太陽熱や電気ヒータ等により加熱された湯が入水路２１に入水されるように構成された給湯装置に対し、本発明を適用することができる。この場合は、缶体熱量演算又は注湯熱量演算において、入水温度をゼロ℃とするか、又は、缶体温度もしくは出湯温度をゼロ℃にするか、いずれかの置き換え処理をすることで、前記実施形態と同様の処理を行うことができ、同様の作用効果を得ることができる。

６ 浴槽
２２ 給湯用熱交換器（加熱部）
２３ 燃焼バーナ（加熱部）
２４ 給湯路
２７ 缶体流量センサ（加熱部流量センサ）
２８ 入水温度センサ
２９ 缶体温度センサ（加熱部温度センサ）
４０ 出湯温度センサ（注湯温度センサ）
４１ 注湯路
４２ 注湯流量センサ
５３ 注湯運転制御部
５４ 他栓使用判定処理部

Claims (4)

1. 水を加熱するための加熱部と、この加熱部から出湯される湯を給湯栓に給湯するための給湯路と、この給湯路の途中から分岐して前記加熱部から出湯される湯を浴槽に注湯するための注湯路と、この注湯路を通して浴槽に注湯するか否かを開閉切換により切換える切換手段と、前記加熱部に加熱のために入水される水の温度を検出するための入水温度センサと、前記加熱部を通過して出湯される湯の流量を検出するための加熱部流量センサと、前記加熱部を通過して出湯される湯の温度を検出するための加熱部温度センサと、前記注湯路を通して注湯される湯の流量を検出するための注湯流量センサと、前記注湯路を通して注湯される湯の温度を検出するための注湯温度センサと、を備えた給湯装置において、
   前記切換手段が開切換されて前記浴槽へ注湯されている注湯中に、前記給湯栓の開作動により給湯使用が発生したか否かを判定用データに基づいて判定するための他栓使用判定処理部を備え、
   前記他栓使用判定処理部は、前記加熱部流量センサ、加熱部温度センサ及び入水温度センサによる各検出値に基づいて、前記加熱部により生成される加熱部熱量を所定の制御周期毎に演算する加熱部熱量演算部と、前記注湯流量センサ、注湯温度センサ及び入水温度センサによる各検出値に基づいて、前記注湯路を通して注湯される湯の注湯熱量を前記制御周期毎に演算する注湯熱量演算部と、前記加熱部熱量演算部により演算される加熱部熱量及び前記注湯熱量演算部により演算される注湯熱量について、それぞれ個別にフィルタ処理を施してフィルタ処理後の加熱部熱量及び注湯熱量を判定用データとして出力するフィルタ処理部と、を備え、
   前記フィルタ処理部は、今回の制御周期において前記検出値に基づいて演算された今回の入力値に対し所定の配分比率α（但し、０＜α＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期において前記フィルタ処理された後の前回の出力値に対し配分比率（１−α）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期における判定用データとして出力するように構成されており、
   さらに、前記他栓使用判定処理部は、加熱部熱量に係る判定用データから注湯熱量に係る判定用データを減算した熱量差分と、前記注湯温度センサ及び入水温度センサによる両検出値間の温度差とに基づいて、給湯栓に対し給湯される給湯流量を演算により取得する給湯流量演算部を備え、得られた給湯流量に基づいて給湯使用が発生したか否かを判定するように構成され、
   加えて、前記他栓使用判定処理部は、前記給湯流量演算部により演算される給湯流量について、フィルタ処理を施してフィルタ処理後の給湯流量を出力する第２フィルタ処理部を備え、前記第２フィルタ処理部は、今回の制御周期において演算された今回の入力値に対し所定の配分比率β（但し、０＜β＜１）を乗じた今回成分に、前回の制御周期において前記フィルタ処理された後の出力値に対し配分比率（１−β）を乗じた前回成分を加算した値を、今回の制御周期におけるフィルタ処理後の給湯流量として出力するように構成されている、
   ことを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１に記載の給湯装置であって、
   前記フィルタ処理後の加熱部熱量及び注湯熱量を判定用データとして出力するフィルタ処理部は、フィルタ処理で用いる配分比率αとして、加熱部熱量と注湯熱量とで、互いに異なる値が設定されている、給湯装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の給湯装置であって、
   前記他栓使用判定処理部は、判定に用いる熱量差分として、前記減算により得た熱量差分に対し所定の熱量補正係数を乗じて得られる補正後の熱量差分を用いるように構成されている、給湯装置。
4. 請求項３に記載の給湯装置であって、
   前記熱量補正係数として、給湯使用が発生していない状態でかつ注湯中における、前記判定用データとして出力される注湯熱量に対する加熱部熱量の比率が設定されている、給湯装置。

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