JP2000121155A - バイパスミキシング式給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入水温度でバイパス率を調整する形態のみで
もドレン及び沸騰限界を満足させてコストアップを抑え
る。 【解決手段】 給水管２と出湯管５との間に接続される
バイパス管１０には、形状記憶合金バネ１４とバイアス
バネ１６とのバランスによりバイパス管１０の通水量を
調整可能なバイパス絞り弁１２が設けられる。一方、熱
交換器４には、熱交換器４内の吸熱管の一部をバイパス
する部分バイパス管１７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に接続さ
れる給水管と出湯管との間に、熱交換器をバイパスする
バイパス管を接続し、そのバイパス管の通水量を調整す
ることで、熱交換器内温度をドレン発生及び沸騰の虞れ
のない一定温度範囲に調整可能としたバイパスミキシン
グ式給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記バイパスミキシング式給湯器におい
ては、バイパス管と給水管との間に、バイパス管への通
水量を制御可能な制御弁と、給水管への入水温度を感知
して荷重を変化させる形状記憶合金バネ等の熱応動部材
とを用いて、入水温度に基づいて制御弁の開閉を制御す
ることで、器具への全水量に対するバイパス管の通水量
の比（バイパス率）を制御して、熱交換器の中の湯の温
度（以下「熱交内温度」という）をドレン発生及び沸騰
の虞れのない一定温度範囲（例えば４１．４℃〜８５
℃）に調整可能とするものが知られている。具体的には
図４の如く、入水温度５℃〜３０℃の変化に対してバイ
パス率を２９．２％〜４５．２％まで変化させて、出湯
温度３８℃〜５０℃の範囲でドレン及び沸騰防止を可能
とするものである。尚、図４において、出湯温度３８℃
での二点鎖線の熱交内温度４１．４℃は、後の実施の形
態で説明する図２における熱交換器内の部分熱交温度Ｔ
_A2である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように制御弁と形
状記憶合金バネとを器具への入水側に用いたものは、夏
期等で入水温度が比較的高い場合に出湯温度が高温（例
えば６０℃）であると、流量が少なくなる熱交換器側で
は熱交換器からの湯の温度（以下「熱交出口温度」とい
う）が沸騰限界の８５℃に近づいてしまう（図４のグラ
フａ）。この状態は、出湯管側にもバイパス管への通水
量を制御する第二制御弁と、熱交出口温度又はこれにバ
イパス管からの水が混合された後の温度（以下「ミキシ
ング温度」という）を感知する第二熱応動部材とを用い
て、熱交出口温度又はミキシング温度が高い場合に第二
制御弁によってバイパス率を抑える制御を行うことで解
消できるが、この場合、制御弁や熱応動部材を夫々２個
ずつ設けることとなり、全体のコストアップを招いてい
た。

【０００４】そこで、請求項１に記載の発明は、制御弁
や熱応動部材を出湯管側に設ける必要がなく、低コスト
となる簡単な構成でドレン限界と沸騰限界とを共に満足
させることができるバイパスミキシング式給湯器を提供
することを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、前記熱交換器に、前記熱
交換器内に配管される複数の吸熱管の一部をバイパスす
る部分バイパス管を設けたことを特徴とするものであ
る。請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加え
て、ドレン発生防止に一層効果的な部分バイパス管の接
続を行うために、部分バイパス管にバイパスされる吸熱
管の一部を、バーナから最も離れた吸熱管を含む構成と
したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、バイパスミキシング式給
湯器（以下「給湯器」と略称する）の概略を示すもの
で、給湯器１は、上水道に接続される給水管２と、給水
管２から導かれる水をガスバーナ３により加熱する熱交
換器４と、その熱交換器４で加熱された湯を送り出す出
湯管５とを備えている。又、給水管２には、水量を検出
する水量センサ６と、入水温度を検出する入水温センサ
７とが、出湯管５には、出湯温度を検出する出湯温セン
サ８が夫々設けられて、コントローラ９に接続されてい
る。このコントローラ９は、入水温センサ７や出湯温セ
ンサ８から得られる検出信号に基づいて、ユーザーが設
定する温度で出湯されるように、ガスバーナ３へのガス
流路に設けられた比例制御弁（図示せず）の開度を制御
する等周知の出湯温制御を行うものである。

【０００７】そして、給水管２と出湯管５との間には、
熱交換器４をバイパスするバイパス管１０が接続され、
バイパス管１０における給水管２との接続側には、両配
管の間に開口する弁座１１を開閉可能な制御弁としての
バイパス絞り弁１２が、バイパス管１０方向にスライド
可能に設けられている。このバイパス絞り弁１２は、そ
の下流側でバイパス管１０内に形成されたバネ受け１３
との間に配置される熱応動部材としての形状記憶合金バ
ネ１４と、給水管２内のバネ受け１５との間で形状記憶
合金バネ１４と対向状に配置される普通のコイルバネの
バイアスバネ１６とのバランスにより、ストロークが決
定される。即ち、バイパス管１０への入水温度を感知し
た形状記憶合金バネ１４が荷重を変化させ、温度が高く
なるほど弁座１１の開度を大きくするものである。

【０００８】一方、１７は、熱交換器４内で吸熱管の一
部をバイパスするように配管される部分バイパス管で、
具体的には吸熱管の通水順路を示す図２の如く、熱交換
器４には、ガスバーナ３に最も近い下段に３本、中段に
２本、上段に３本の吸熱管Ａ〜Ｈ（各吸熱管の上の数字
は吸熱率を表す）が配置されると共に、Ａ〜Ｈの順で通
水するものとなっており、ここでの部分バイパス管１７
は、下段の吸熱管Ｃと中段の吸熱管Ｄの間と、上段の吸
熱管Ｇと中段の吸熱管Ｈの間とに、熱交換器４内で吸熱
管Ｄ〜Ｇをバイパスして矢印の方向で湯が流れるように
接続されている。又、部分バイパス管１７は、熱交換器
４への通水量に対する部分バイパス管１７への通水量の
比、即ち部分バイパス率が本実施の形態では４０％とな
るように設定されるものである。

【０００９】以上の如く構成された給湯器１において
は、熱交換器４内に設けた部分バイパス管１７によっ
て、吸熱管Ａ〜Ｇを通って加熱される湯に、吸熱管Ａ〜
Ｃのみを通って加熱される湯を混合する形態となるた
め、吸熱管Ｇ−Ｈ間における部分バイパス管１７との接
続部分より上流側の部分熱交温度Ｔ_A1を上げたまま、吸
熱管Ｈの下流側である熱交出口温度Ｔ_B を下げることが
できる。図３は、出湯温度ごとの入水温度と熱交出口温
度及びバイパス率との関係を示すグラフであるが、バイ
パス絞り弁１２によるバイパス管１０側の通水量で決定
されるバイパス率（以下、部分バイパス率と区別しやす
いように「全バイパス率」という）を、点線で示すよう
に入水温度５℃〜３０℃に対して２２．０％〜３９．５
％まで変化させた場合、出湯温度３８℃では、部分熱交
温度Ｔ_A1より低くなる吸熱管Ｄ−Ｅ間の部分熱交温度Ｔ
_A2（二点鎖線で示す）が４１．４℃で一定、実線で示す
熱交出口温度Ｔ_B が４３．２℃〜４７．３℃の変化とな
る。

【００１０】一方、図４で説明したように、部分バイパ
ス管１７がなく、入水側のバイパス絞り弁１２のみによ
る通水制御の場合では、入水温度に対して全バイパス率
が２９．２％〜４５．２％に変化するため、グラフａの
出湯温度６０℃では、入水温度が高くなると熱交出口温
度が沸騰限界の８５℃近くになっていたが、本形態で
は、部分バイパス管１７により前述のように最大でも全
バイパス率を３９．５％に低く抑えることができるか
ら、それだけ部分熱交温度Ｔ_A1及び熱交出口温度Ｔ_B を
低くすることができる。即ち図３の如く、出湯温度６０
℃の場合、部分熱交温度Ｔ_A1が入水温度５℃〜３０℃の
変化に対して７７．４℃〜８１．０℃、熱交出口温度Ｔ
_B が７５．５℃〜７９．６℃で夫々変化し、沸騰限界に
対して余裕を持たせることができるのである。尚、出湯
温度が７０℃の場合、部分バイパス管１７があっても部
分熱交温度Ｔ_A1及び熱交出口温度Ｔ_B が共に沸騰限界を
超えてしまうため、本形態では出湯温度が最高６０℃の
器具でのみドレン、沸騰防止性能を発揮できることにな
るが、例えば風呂付給湯器では、風呂側に追い焚き機能
があるため最高出湯温度が６０℃に設定されており、こ
のような器具への適用においては何等不自由なく使用で
きる。

【００１１】このように上記実施の形態によれば、熱交
換器４に部分バイパス管１７を設けたことで、ドレン限
界を維持しつつ入水側のバイパス絞り弁１２による全バ
イパス率を低めに抑えて、沸騰限界も満足させることが
可能となる。よって、従来のように出湯管５側にもバイ
パス絞り弁や形状記憶合金バネ等を並設する必要がな
く、入水側のバイパス絞り弁１２と形状記憶合金バネ１
４のみで熱交換器４にドレンや沸騰を発生させないバイ
パスミキシング式給湯器を低コストで簡単に実現可能と
なる。又、ここでは、部分バイパス管１７を、ガスバー
ナ３から最も離れた吸熱率の小さい上段の吸熱管Ｅ〜Ｇ
を含むようにバイパスしているから、最もドレンが発生
しやすい吸熱管Ｅ〜Ｇへの流量を抑えてドレンの発生を
効果的に防止可能となる。更に、最終吸熱管Ｈの上流で
合流混合して温度を下げているので、沸騰限界を超える
こともないのである。

【００１２】尚、部分バイパス管１７による部分バイパ
ス率は、上記形態の４０％に限定する必要はなく、適用
する熱交換器４への流量や吸熱管の数等に応じて適宜増
減可能で、又、部分バイパス管１７の接続場所も、上記
形態での吸熱管Ｃ−Ｄ間と吸熱管Ｇ−Ｈ間との配管に限
定するものでなく、上段の吸熱管Ｅ〜Ｇのみをバイパス
させる等適宜変更可能である。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、熱交換
器に、吸熱管の一部をバイパスする部分バイパス管を設
けたことで、ドレン限界を維持しつつ入水側の制御弁に
よる全バイパス率を低めに抑えて、沸騰限界も余裕を持
って満足させることが可能となる。よって、従来のよう
に出湯管側にも制御弁や熱応動部材等を並設する必要が
なく、入水側の制御弁と熱応動部材のみで熱交換器にド
レンや沸騰を発生させないバイパスミキシング式給湯器
を低コストで簡単に実現可能となる。請求項２に記載の
発明によれば、請求項１の効果に加えて、部分バイパス
管にバイパスされる吸熱管の一部が、バーナから最も離
れた吸熱管を含むものとしたことで、最もドレンが発生
しやすい吸熱管への流量を抑えてドレンの発生を効果的
に防止可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バイパスミキシング式給湯器の概略図である。

【図２】熱交換器における吸熱管の通水順路を示す説明
図である。

【図３】入水温度と熱交出口温度及び全バイパス率との
関係を示すグラフである。

【図４】入水側にバイパス絞り弁のみを設けた従来の態
様における入水温度と熱交出口温度及び全バイパス率と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】 １・・バイパスミキシング式給湯器、２・・給水管、３
・・ガスバーナ、４・・熱交換器、５・・出湯管、８・
・出湯温センサ、９・・コントローラ、１０・・バイパ
ス管、１２・・バイパス絞り弁、１４・・形状記憶合金
バネ、１６・・バイアスバネ、１７・・部分バイパス
管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 要求熱量に応じて燃焼量を可変するバー
   ナを備えた熱交換器と、その熱交換器へ水を供給する給
   水管と、前記熱交換器から湯を送出する出湯管とを備え
   る一方、前記給水管と出湯管との間に、前記熱交換器を
   バイパスするバイパス管を接続し、そのバイパス管と前
   記給水管との接続部に、前記バイパス管への通水量を制
   御可能な制御弁と、前記給水管への入水温度に応じて動
   作して前記制御弁を連動させる熱応動部材とを設け、前
   記熱応動部材による前記制御弁の動作制御により、前記
   バイパス管への通水量を調整可能としたバイパスミキシ
   ング式給湯器であって、 前記熱交換器に、前記熱交換器内に配管される複数の吸
   熱管の一部をバイパスする部分バイパス管を設けたこと
   を特徴とするバイパスミキシング式給湯器。
2. 【請求項２】 部分バイパス管にバイパスされる吸熱管
   の一部が、バーナから最も離れた吸熱管を含むものであ
   る請求項１に記載のバイパスミキシング式給湯器。