JP2000274819A - 給湯器 - Google Patents

給湯器

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JP2000274819A
JP2000274819A JP11082505A JP8250599A JP2000274819A JP 2000274819 A JP2000274819 A JP 2000274819A JP 11082505 A JP11082505 A JP 11082505A JP 8250599 A JP8250599 A JP 8250599A JP 2000274819 A JP2000274819 A JP 2000274819A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明では、給湯器の持つ本来の給湯能力を
損なうことなく、エロージョン・コロージョン現象にも
配慮した、給湯器の流量制御方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 本発明の給湯器は、入水路および出湯路
に接続される熱交換器と、出湯路の下流側に設けられる
先栓と、熱交換器を加熱するバーナと、入水路に対する
入水量を検出する水量センサと、熱交換器出口に設けら
れ、熱交換器にて加熱された高温水の温度を検知する缶
体温度センサと、出湯路に設けられる出湯温度センサ
と、出湯する流量を制御するための出湯量調整弁を備え
た給湯器において、その出湯量は、燃焼能力により定め
られる過流出流量以下の特定流量に制御するものであっ
て、この特定流量は、給湯器内部の各配管に設けられ
た、流体温度を検知するための各温度センサからの検知
温度、もしくは給湯器の外部コントローラによって設定
された設定温度に応じて増減変更するような制御を行う
ことを特徴とする給湯器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器に係り、給
湯器内の入水路および出湯路に用いられている銅配管の
エロージョン・コロージョン対策に関する。
【0002】
【従来の技術】給湯器内の水経路に用いられる銅配管で
は、エロージョン・コロージョン現象によって銅配管の
内面が腐食されることが知られている。この現象は流体
の速度によってその影響力が変化するため、従来の給湯
器においては、給湯器内を通過する最大流量をエロージ
ョン・コロージョンの影響を受けないよう、一義的に定
めていた。それ故に、従来の給湯器では、給湯能力に余
裕があっても、最大出湯量を超えての出湯は制限されて
おり、使用者の利便性を損なうものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、給湯器の
持つ本来の給湯能力を損なうことなく、エロージョン・
コロージョン現象にも配慮した、給湯器の流量制御方法
を提供することを課題とする。
【0004】上記課題を解決するに当たって、本願発明
人はエロージョン・コロージョン現象がいかなる環境条
件によって変化するかに着目した。一般的にエロージョ
ン・コロージョン現象とは、機械的な要因と化学的な要
因が密接に関係して引き起こされる現象である。前者と
しては流速、管径、管の曲がり、流路の断面変化などが
あり、後者としては、pH、炭酸成分、陰イオン、塩成
分の飽和度等の水質に関する項目が挙げられる。
【0005】ここにおいて、最も着目すべきは流体の温
度による影響である。温度は上記の両方の要因に対して
影響を与える。すなわち、銅配管内面の被膜の形成速度
や安定性に影響を及ぼすと共に、流体剪断応力に影響
し、さらに温度が上昇すると水中に気泡を含有して被膜
剥離作用を増大させる。したがって流体の温度上昇にと
もなってエロージョン・コロージョン現象による配管内
面の摩耗量は増大することが予測される。このことは従
来から明らかにされており、それ故に給湯器において
は、給湯器内部を流れる最大流量を、その給湯器の出湯
しうる最高温度にて一義的に規制しているのである。
【0006】しかしながら、給湯器の使用状況を考える
と上記のような規制は、安全ではあるが実使用に即した
ものではなく、使用者の利便性を損なうものと言わざる
をえない。そこで本願発明人は、実験によってエロージ
ョン・コロージョン現象と流体温度の変化との関係を明
らかにし、それを利用して、給湯器の最大出湯量を、出
湯温度および熱交換器出口の缶体温度をもって制御する
に至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の給湯器は、入水
路および出湯路に接続される熱交換器と、出湯路の下流
側に設けられる先栓と、熱交換器を加熱するバーナと、
入水路に対する入水量を検出する水量センサと、熱交換
器出口に設けられ、熱交換器にて加熱された高温水の温
度を検知する缶体温度センサと、出湯路に設けられる出
湯温度センサと、出湯する流量を制御するための出湯量
調整弁を備えた給湯器において、その出湯量は、燃焼能
力により定められる過流出流量以下の特定流量に制御す
るものであって、この特定流量は、湯温に応じて増減変
更するような制御を行うことを第1の特徴としている。
そして上記湯温は、給湯器内部の各配管に設けられた、
流体温度を検知するための各温度センサからの検知温度
によるものであることを第2の特徴としている。また上
記湯温は、給湯器の外部コントローラによって設定され
た設定温度をもって代用することを第3の特徴としてい
る。
【0008】
【発明の実施の形態】図1に本発明に係る、給湯器の全
体構成を示す。1は、装置本体を示し、その中に温水を
供給するための給湯回路2が配されている。該給湯回路
2には上流側より、入水温度を検知するための入水温度
センサ8と、該給湯回路2に通水する通水量を検知する
ための水量センサ4と、入水を加熱するための熱交換器
5と、該熱交換器5で加熱された高温水の温度を検知す
るための缶体温度センサ6とが配されている。該熱交換
器5の外部には、熱交換器の温度を検出するためのハイ
リミットスイッチ21が設けられている。前記水量セン
サ4よりも上流側には、前記給湯回路2から分岐され、
熱交換器5よりも下流側に接続されるバイパス路3が設
けられている。該バイパス路3には、このバイパス路3
を流れる水量を制御するためのバイパス水量調整弁7が
配されている。前記熱交換器5にて加熱された高温水
は、前記バイパス路3よりの水と混合し、リモコンなど
の制御手段により設定された所定の温度の温水となっ
て、装置本体1から、外部配管を流れ、給湯栓22より
出湯される。ここで前記給湯回路2の最下流には、混合
された温水の温度を検知するための出湯温度センサ15
と、外部に出湯する水量を調整するための、出湯量調整
弁9が設けられている。
【0009】燃焼器10には、バーナ11と、該バーナ
11にガスを供給するためのガス通路12と、燃焼用の
空気を送風するための燃焼用ファン13と、供給された
ガスに点火するための点火装置14が備えられている。
該ガス通路12には、上流側より、ガス元電磁弁17
と、バーナ11に供給されるガス圧を調整するガス比例
弁18と、ガス電磁弁19が配されている。
【0010】コントローラ16は、運転スイッチのオン
時のみに図示しない電源から駆動電圧が供給されるよう
になっており、水量センサ4で検出した入水量が設定値
を超えたとき、バーナ11を点火動作させる燃焼機能を
備えている。
【0011】給湯器の動作を説明する。まず、図示しな
い運転スイッチがオフの場合において、先栓22を解放
しても、コントローラ16が休止状態にあるので、バー
ナ11は点火動作されない。さらに、運転スイッチがオ
ンになっていても、先栓22の開度が小さくて入水量が
設定値に満たないときは、コントローラ16はバーナ1
1を点火動作させない。しかし、入水量が設定値以上に
なると、コントローラ16はガス元電磁弁17と、ガス
比例弁18と、ガス電磁弁19を解放させ、点火装置1
4を作動させて、バーナ11を点火させる。これによ
り、給湯回路2へ供給された常温水が、熱交換器5で加
熱され、高温水となって給湯回路2の先栓22へと導か
れる。
【0012】上記のようなガス給湯器において、その能
力は一般的に号数をもって表される。これは入水温度を
25℃上昇させて出湯することができる1分あたりの流
量を示し、例えば「24号の給湯器」であれば、1分間
に24リットルの水を25℃上昇させる能力を持った給
湯器である。
【0013】しかしながら、24号の給湯器においては
常に24リットルの出湯量を確保できるわけではなく、
入水温度と出湯温度の温度差によって出湯できる流量は
決定される。例えば入水温度10℃、出湯要求温度60
℃の場合では、60℃にて出湯できる流量は、1分間に
12リットルとなる。これは出湯量調整弁9によって出
湯量を絞ることで出湯要求温度を満足させているからで
ある。
【0014】ここで逆に、入水温度20℃、出湯要求温
度40℃の場合を考えると、出湯可能流量は30リット
ル/分となる。しかし従来の給湯器ではこの場合におい
ても出湯量は24リットル/分でしかない。これは給湯
器の最大流量をエロージョン・コロージョン現象によっ
て規制するに当たって、給湯器の最高出湯温度をもって
一義的に規制しているに他ならないからである。
【0015】図2は、本願発明人の行った実験結果によ
る流体温度とエロージョン・コロージョン現象による銅
配管内面の摩耗量との関係を表すグラフである。図2に
よれば流体温度とエロージョン・コロージョン現象によ
る銅配管内面の摩耗量はほぼ比例関係にある。
【0016】これを摩耗量が一定となるように流量を変
化させたグラフが図3である。図3より、流体の温度が
低い場合には、限界流量を増加できることがわかる。例
えば70℃の高温時に対して、40℃の比較的低温の場
合では、限界流量は約70%増加することが読みとれ
る。
【0017】上記の実験結果をもとに本発明の実施例を
フローチャート(図4)を用いて説明する。まず、運転
スイッチが入れられると、器具は運転待機状態となる
(ステップS1)。このときリモコンの設定温度によっ
て仮の限界流量X0を設定する(ステップS2)。ここ
で設定する限界流量は図3に基づいて、以下のような簡
易的な式によって表すことが出来る。 X0=K×(Tmax/Ts)×V X0:仮の限界流量 K :補正係数 Tmax:器具の最高出湯温度 Ts:設定温度 V :器具の号数による出湯量(例えば24号では24
リットル/min) 上記のように、限界流量をその温度に逆比例して決定で
きる。また、一定の温度範囲で区切って段階的に決定す
ることも可能である。上式中の補正係数Kは配管径、配
管肉厚および燃焼能力等の条件によって変更されるもの
である。
【0018】先栓22が開かれ、水量センサ4が作動流
量以上を検知すると燃焼運転が開始される(ステップS
3)。次にステップS4では、入水温度および流量より
燃焼能力の大きさを決定し、ガス比例弁18を制御して
ガス量を調整する。ステップS5ではバイパス水量調整
弁7と出湯量調整弁9を制御し、出湯温度センサ15の
検知温度がリモコンによる設定温度に近づくよう流量制
御を行う。このとき、出湯流量はステップS2で設定し
た仮の限界流量を越えないよう制御する。
【0019】出湯温度と設定温度との誤差が大きい場合
は(ステップS6でNO)、ステップS4、S5を繰り
返してガス量と出湯量の調節を行う。出湯温度が設定温
度に対してある一定範囲以内に収まると(ステップS6
でYES)、ステップS7に進行して缶体温度センサ6
の検知温度より、熱交換器を流れる限界流量X1を計算
し、ステップS8にて、限界流量X1と水量センサ4の
検知流量Yを比較する。
【0020】限界流量X1が検知流量Yよりも大きい場
合(ステップS8でYES)は、ステップS9に進行す
る。限界流量X1が検知流量Yよりも小さい場合(ステ
ップS8でNO)はステップS12に進行する。ステッ
プS12では、検知流量Yが限界流量X1以下になるよ
うに、バイパス水量調整弁7と出湯量調整弁9を制御
し、ステップS4に戻る。
【0021】ステップS9では、出湯温度センサ15の
検知温度より、給湯回路2に流れる限界流量X2を計算
し、この限界流量X2をこれまで仮に置いていた限界流
量X0と置き換える。次にステップS10では、給湯回
路2に流れている流量(出湯量:水量センサ4の検知流
量と入水温度、出湯温度より算出)と限界流量X2とを
比較し、出湯量が限界流量X2以下であれば(ステップ
S10でYES)、ステップS4に戻り、出湯量が限界
流量X2以上であれば(ステップS10でNO)、出湯
量が限界流量X2以下になるようにバイパス水量調整弁
7と出湯量調整弁9を制御し、ステップS4に戻る(ス
テップS11)。
【0022】上記は本発明の好適な一実施例を示すもの
であり、これに限定されるものではない。本実施例では
バイパス式のガス給湯器の例を挙げたが、この場合器具
の配管の内、エロージョン・コロージョン現象の影響を
多く受ける配管として熱交換器を通る配管と、給湯配管
が考えられる。前者は流体温度が高温であり、後者は流
体温度に加えて流量が大きいからである。このため、限
界流量を2段階にわけて比較する制御フローとしたもの
である。例えばバイパス路3の有無、バイパス流量比の
大小、各配管の径、肉厚などの要因によって出湯温度の
み、缶体温度のみを用いて制御してもよい。またリモコ
ンの設定温度のみで限界流量を変更することも考えられ
る。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、入水路および出湯路に
接続される熱交換器と、出湯路の下流側に設けられる先
栓と、熱交換器を加熱するバーナと、入水路に対する入
水量を検出する水量センサと、熱交換器出口に設けら
れ、熱交換器にて加熱された高温水の温度を検知する缶
体温度センサと、出湯路に設けられる出湯温度センサ
と、出湯する流量を制御するための出湯量調整弁を備え
た給湯器において、その出湯量は、燃焼能力により定め
られる過流出流量以下の特定流量に制御するものであっ
て、この特定流量は、湯温に応じて増減変更するような
制御を行うことを第1の特徴としており、このことによ
って、給湯器内の湯温が低い場合には、エロージョン・
コロージョン現象の影響を受けない範囲内を維持しなが
ら、これまでにない大流量が得られる理由で、利用者の
利便性の向上が計られるものである。そして本発明によ
る第2の特徴では、給湯器内部の各配管に設けられた、
流体温度を検知するための各温度センサからの検知温度
によって、給湯器内部の限界流量を増減変化させている
ため、各配管に対して摩耗量のばらつきが生じることを
防止することができるものである。また本発明による第
3の特徴では、給湯器の外部コントローラによって設定
された設定温度によって、給湯器内部の限界流量を増減
変化させているため、給湯器に複雑な制御を搭載するこ
となく、出湯量の増加による利便性を享受することが可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る給湯器の一例を示す概略構成図で
ある。
【図2】流体温度と摩耗量の関係について本願発明人の
行った実験結果である。
【図3】流体温度と限界流量の関係について示したグラ
フである。
【図4】本発明による制御例を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 装置本体 4 水量センサ 6 缶体温度センサ 8 入水温度センサ 9 出湯量調整弁 15 出湯温度センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入水路および出湯路に接続される熱交換
    器と、出湯路の下流側に設けられる先栓と、熱交換器を
    加熱するバーナと、入水路に対する入水量を検出する水
    量センサと、熱交換器出口に設けられ、熱交換器にて加
    熱された高温水の温度を検知する缶体温度センサと、出
    湯路に設けられる出湯温度センサと、出湯する流量を制
    御するための出湯量調整弁を備えた給湯器において、そ
    の出湯量は、燃焼能力により定められる過流出流量以下
    の特定流量に制御するものであって、この特定流量は、
    湯温に応じて増減変更するような制御を行うことを特徴
    とする給湯器。
  2. 【請求項2】 上記湯温は、給湯器内部の各配管に設け
    られた、流体温度を検知するための各温度センサからの
    検知温度によるものであることを特徴とする請求項1に
    記載の給湯器。
  3. 【請求項3】 上記湯温は、給湯器の外部コントローラ
    によって設定された設定温度をもって代用することを特
    徴とする請求項1に記載の給湯器。
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