JP2001124413A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数設けた湯水混合弁のうち、任意の湯水混
合弁を通じて給湯を行った後で、他の湯水混合弁から給
湯する際の出湯性能、特に出湯開始時の出湯性能を良好
にすることのできる加熱装置を提供する。 【解決手段】 湯水混合弁４６Ａ、４６Ｂの上流の高温
給湯管４Ａ、５に高温水遮断弁２２Ａ、２２を、同じく
上流のバイパス管３、７に給水遮断弁２３Ａ、２３をそ
れぞれ備え、給湯時以外は弁を閉止するようにしたの
で、給湯時の出湯性能を良好にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水を加熱し浴槽等
へ供給する機能を備えた加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の湯水混合弁を備えた加
熱装置は知られており、図５はこの従来の加熱装置を電
気温水器に適用した構成図である。この従来の加熱装置
を詳述すると、以下の通りである。

【０００３】給水源からの水は減圧弁１で減圧され、減
圧弁１の下流で給水管２とバイパス管３とに分岐され
る。バイパス管３は下流の給湯湯水混合弁４６Ａに通じ
ており、給水温度を検出する給水温度センサー４１、断
水時など配管内に負圧が生じた際に負圧をキャンセルす
るためのバキュームブレーカー５１を備えている。給水
管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は貯湯タン
ク３２、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４から構成
されている。貯湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３
３、上部ヒーター３４によりタンク下部温度センサー３
７、タンク上部温度センサー３８の検出温度が高温（例
えば８５℃）になるように加熱される。さらに、貯湯タ
ンク３２の下部には排水バルブ３６を備える。また、貯
湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２内の水の加熱時
に発生する膨張水を逃すための安全弁３５を備える。

【０００４】ステッピングモーターにより駆動される給
湯湯水混合弁４６Ａでは、バイパス管３からの水と高温
給湯管４の下流の高温給湯管４Ａからの高温水を混合
し、適温の湯が給湯管８Ａへ供給される。給湯管８Ａは
図示しない水栓等につながっている。また、給湯管８Ａ
には給湯温度を検出するための給湯温度センサー４３
Ａ、給湯管８Ａへ供給される湯の流量を検出するための
給湯流量センサー４４を備えている。さらに高温給湯管
４には加熱部３１から供給される高温の湯の温度を検出
するための高温水温度センサー４２を備えている。

【０００５】高温給湯管４はさらに下流の高温給湯管５
を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じている。一
方、バイパス管３はバキュームブレーカー５１の下流で
分岐し、バイパス管７を介して、湯はり湯水混合弁４６
Ｂに通じている。

【０００６】ステッピングモーターにより駆動される湯
はり湯水混合弁４６Ｂでは、バイパス管７からの水と高
温給湯管５からの高温水を混合し、高温水、水、適温の
湯のいずれかが湯はり給湯管９へ供給される。湯はり給
湯管９には、浴槽６２への湯はりの開始／停止を行うた
めの湯はり電磁弁２１、湯はり温度を検出するための湯
はり温度センサー４３Ｂ、湯はり給湯管９へ供給される
湯の流量を検出するための湯はり流量センサー４５およ
び逆止弁５２，５３を備えている。湯はり給湯管９はさ
らに浴槽６２の壁面に取り付けられたアダプター６１に
通じている。

【０００７】さらに、加熱装置１００は、タンク下部温
度センサー３７、タンク上部温度センサー３８、給水温
度センサー４１、高温水温度センサー４２、給湯温度セ
ンサー４３Ａ、給湯流量センサー４４、湯はり温度セン
サー４３Ｂ、湯はり流量センサー４５等の検出信号およ
びリモコン７１からの指示に基づき、下部ヒーター３
３、上部ヒーター３４、給湯湯水混合弁４６Ａ、湯はり
湯水混合弁４６Ｂ、湯はり電磁弁２１等を制御するため
の本体制御部７０を備えている。

【０００８】リモコン７１には、給湯管８Ａから供給さ
れる湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ
８５、浴槽６２へ湯張りする湯の設定温度Ｔfsを設定す
る湯はり温度設定スイッチ８６、浴槽６２へ湯はりする
湯量を設定する湯はり量設定スイッチ８７、浴槽６２へ
湯張りする際にオン操作する湯はりスイッチ８２、浴槽
６２内に高温水を供給する際にオン操作する高温差し湯
スイッチ８３、浴槽６２内に水を供給する際にオン操作
する差し水スイッチ８４、給湯設定温度Ｔs、湯はり設
定温度Ｔfs等や加熱装置の運転情報などを文字表示する
表示部８１、音声により加熱装置の運転情報を報知する
スピーカー８８を備える。また、リモコン７１と本体制
御部７０は通信線７２で結ばれており、運転指示情報や
運転情報を相互通信している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の加熱装置では、湯はり給湯管９を通じて浴槽６
２に湯はりを行っている時に湯はり混合弁４６Ｂの混合
比Ｒ（ここで混合比Ｒは混合弁へ流入する高温水と水の
総流量をＱ、高温水流量をＱhとするとＲ＝Ｑh／Ｑであ
る）が０．５を超えていると、高温給湯管の分岐点Ａを
湯はり混合弁４６Ｂ側に通過する高温水の流量が、バイ
パス管の分岐点Ｂを湯はり混合弁４６Ｂ側に通過する水
の流量よりも大きくなり、分岐点Ａにおいて高温水の流
動に引かれて高温給湯管４Ａ、バイパス管３に矢印Ｂの
方向の湯水の流動が生じる。その結果、高温給湯管４Ａ
にはバイパス管３からの水が流れ込み、給湯管８Ａにつ
ながる水栓を開けた直後は設定温度よりも低い湯水が出
湯されるという問題点があった。

【００１０】また、湯はり混合弁４６Ｂの混合比Ｒが
０．５未満であると、バイパス管の分岐点Ｂを湯はり混
合弁４６Ｂ側に通過する水の流量が、高温給湯管の分岐
点Ａを湯はり混合弁４６Ｂ側に通過する高温水の流量よ
りも大きくなり、分岐点Ｂにおいて水の流動に引かれて
高温給湯管４Ａ、バイパス管３に矢印Ａの方向の湯水の
流動が生じる。その結果、バイパス管３には高温給湯管
４Ａからの高温水が流れ込み、給湯管８Ａにつながる水
栓を開けた直後は設定温度よりも高い湯水が出湯される
という問題点があった。

【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、本発明の目的は、複数の湯水混合弁を備えた
加熱装置において、任意の湯水混合弁を通じて給湯を行
った後で、他の湯水混合弁から給湯する際の出湯性能、
特に出湯開始時の出湯性能を良好にすることのできる加
熱装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段及びその作用・効果】上記
目的を達成するために請求項１では、水を加熱する加熱
部と、加熱部から供給される高温水を出湯管に供給する
複数の高温給湯管と、加熱部をバイパスさせ水を前記出
湯管に供給する複数のバイパス管と、前記複数の高温給
湯管と前記複数のバイパス管の合流部にそれぞれ湯水混
合弁を備えた加熱装置において、前記高温水の供給を停
止するための高温水遮断弁を前記複数の高温給湯管にそ
れぞれ備え、前記バイパス路からの水の供給を停止する
ための給水遮断弁を前記複数のバイパス管にそれぞれ備
えるようにした。よって、複数の湯水混合弁のうち、任
意の湯水混合弁を通じて給湯を行っている時は、他の湯
水混合弁に通じる高温水遮断弁、給水遮断弁を閉弁する
ように制御すれば、バイパス管内に高温水が流れ込むこ
とがなく、また、高温給湯管に水が流れ込むこともな
く、他の湯水混合弁からの給湯時の出湯性能を良好にす
ることができる。

【００１３】請求項２では、水を加熱する加熱部と、加
熱部から供給される高温水を出湯管に供給する複数の高
温給湯管と、加熱部をバイパスさせ水を前記出湯管に供
給する複数のバイパス管と、前記複数の高温給湯管と前
記複数のバイパス管の合流部にそれぞれ湯水混合弁を備
えた加熱装置において、前記複数の高温給湯管および前
記複数のバイパス管にそれぞれ逆止弁を備えることとし
た。よって、複数の湯水混合弁のうち、任意の湯水混合
弁を通じて給湯を行っている時は、他の湯水混合弁に通
じる逆止弁が閉弁されているため、バイパス管内に高温
水が流れ込むことがなく、また、高温給湯管に水が流れ
込むこともなく、他の湯水混合弁からの給湯時の出湯性
能を良好にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態に於ける加熱
装置１００Ａを電気温水器に適用した構成図である。前
述の図５に示す従来の加熱装置と同じ役割の部位は同じ
符号で示している。まず、給水源からの水は減圧弁１で
減圧され、減圧弁１の下流で給水管２とバイパス管３と
に分岐される。バイパス管３は、給水遮断弁２３Ａを介
して下流の給湯湯水混合弁４６Ａに通じており、給水温
度を検出する給水温度センサー４１、断水時など配管内
に負圧が生じた際に負圧をキャンセルするためのバキュ
ームブレーカー５１を備えている。給水管２は加熱部３
１に通じており、加熱部３１は貯湯タンク３２、下部ヒ
ーター３３、上部ヒーター３４から構成されている。貯
湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３３、上部ヒータ
ー３４によりタンク下部温度センサー３７、タンク上部
温度センサー３８の検出温度が高温（例えば８５℃）に
なるように加熱される。貯湯タンク３２の上部からの高
温給湯管４は、下流の高温給湯管４Ａと、高温水遮断弁
２２Ａを介して、給湯湯水混合弁４６Ａに通じている。
さらに、貯湯タンク３２の下部には排水バルブ３６を備
える。また、貯湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２
内の水の加熱時に発生する膨張水を逃すための安全弁３
５を備える。

【００１６】ステッピングモーターにより駆動される給
湯湯水混合弁４６Ａでは、バイパス管３からの水と高温
給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管８Ａ
へ供給される。給湯管８Ａには給湯温度を検出するため
の給湯温度センサー４３Ａ、給湯管８Ａへ供給される湯
の流量を検出するための給湯流量センサー４４を備えて
いる。さらに高温給湯管４には加熱部３１から供給され
る高温の湯の温度を検出するための高温水温度センサー
４２を備えている。

【００１７】ここで給水遮断弁２３Ａおよび高温水遮断
弁２２Ａは、給湯管８Ａから湯を供給している時のみ開
弁されており、それ以外の時は閉弁されている。よっ
て、湯はり給湯管９から浴槽６２へ湯水が供給されてい
る時でも、バイパス管３内の水が高温給湯管４Ａに流れ
込んだり、逆に高温給湯管４Ａ内の高温水がバイパス管
３に流れ込むことがなく、給湯管８Ａからの湯水の供給
開始時に良好な出湯性能を得ることができる。

【００１８】高温給湯管４はさらに下流の高温給湯管５
と、高温水遮断弁２２を介して、湯はり湯水混合弁４６
Ｂに通じている。一方、バイパス管３はバキュームブレ
ーカー５１の下流で分岐し、バイパス管７と、給水遮断
弁２３を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じてい
る。

【００１９】ステッピングモーターにより駆動される湯
はり湯水混合弁４６Ｂでは、バイパス管７からの水と高
温給湯管５からの高温水を混合し、高温水、水、適温の
湯のいずれかが湯はり給湯管９へ供給される。湯はり給
湯管９には湯はり温度を検出するための湯はり温度セン
サー４３Ｂ、湯はり給湯管９へ供給される湯の流量を検
出するための湯はり流量センサー４５および逆止弁５
２，５３を備えている。湯はり給湯管９はさらに浴槽６
２の壁面に取り付けられたアダプター６１に通じてい
る。

【００２０】ここで給水遮断弁２３および高温水遮断弁
２２は、湯はり給湯管９から湯を供給している時のみ開
弁されており、それ以外の時は閉弁されている。よっ
て、給湯管８Ａから湯水が供給されている時でも、バイ
パス管７内の水が高温給湯管５に流れ込んだり、逆に高
温給湯管５内の高温水がバイパス管７に流れ込むことが
なく、湯はり給湯管９からの湯水の供給開始時に良好な
出湯性能を得ることができる。

【００２１】さらに、加熱装置１００Ａは、タンク下部
温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８、給水
温度センサー４１、高温水温度センサー４２、給湯温度
センサー４３Ａ、給湯流量センサー４４、湯はり温度セ
ンサー４３Ｂ、湯はり流量センサー４５等の検出信号お
よびリモコン７１からの指示に基づき、下部ヒーター３
３、上部ヒーター３４、給湯湯水混合弁４６Ａ、湯はり
湯水混合弁４６Ｂ、高温水遮断弁２２、２２Ａ、給水遮
断弁２３、２３Ａ等を制御するための本体制御部７０Ａ
を備えている。

【００２２】リモコン７１には、給湯管８Ａから供給さ
れる湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ
８５、浴槽６２へ湯張りする湯の設定温度Ｔfsを設定す
る湯はり温度設定スイッチ８６、浴槽６２へ湯はりする
湯量を設定する湯はり量設定スイッチ８７、浴槽６２へ
湯張りする際にオン操作する湯はりスイッチ８２、浴槽
６２内に高温水を供給する際にオン操作する高温差し湯
スイッチ８３、浴槽６２内に水を供給する際にオン操作
する差し水スイッチ８４、給湯設定温度Ｔs、湯はり設
定温度Ｔfs等や加熱装置の運転情報などを文字表示する
表示部８１、音声により加熱装置の運転情報を報知する
スピーカー８８を備える。また、リモコン７１と本体制
御部７０Ａは通信線７２で結ばれており、運転指示情報
や運転情報を相互通信している。

【００２３】図２は、本発明の一実施形態における加熱
装置１００Ａの別の実施例である。図１との違いは、給
水遮断弁２３、２３Ａ、高温水遮断弁２２、２２Ａの代
わりに、バイパス管７に給水逆止弁２２３を、バイパス
管３に給水逆止弁２２３Ａを、高温給湯管５に高温水逆
止弁２２２を、高温給湯管４Ａに高温水逆止弁２２２Ａ
をそれぞれ備えている点と、湯はり給湯管９に浴槽６２
への湯水の供給／停止を行うための湯はり遮断弁２１Ａ
を備えている点と、本体制御部７０Ａの代わりにタンク
下部温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８、
給水温度センサー４１、高温水温度センサー４２、給湯
温度センサー４３Ａ、給湯流量センサー４４、湯はり温
度センサー４３Ｂ、湯はり流量センサー４５等の検出信
号およびリモコン７１からの指示に基づき、下部ヒータ
ー３３、上部ヒーター３４、給湯湯水混合弁４６Ａ、湯
はり湯水混合弁４６Ｂ、湯はり遮断弁２１Ａ等を制御す
るための本体制御部７０Ｂを備えている点のみであり、
それ以外は同じ構成である。

【００２４】よって、湯はり給湯管９から浴槽６２へ湯
水が供給されている時でも、高温水逆止弁２２２Ａの働
きによりバイパス管３内の水が高温給湯管４Ａに流れ込
んだり、逆に給水逆止弁２２３Ａの働きにより高温給湯
管４Ａ内の高温水がバイパス管３に流れ込むことがな
く、給湯管８Ａからの湯水の供給開始時に良好な出湯性
能を得ることができる。

【００２５】また、給湯管８Ａから湯水が供給されてい
る時でも、高温水逆止弁２２２の働きによりバイパス管
７内の水が高温給湯管５に流れ込んだり、逆に給水逆止
弁２２３の働きにより高温給湯管５内の高温水がバイパ
ス管７に流れ込むことがなく、湯はり給湯管９からの湯
水の供給開始時に良好な出湯性能を得ることができる。

【００２６】図３は、本発明に係わる給湯湯水混合弁４
６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図であ
る。給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４
６Ｂ）は、ステッピングモータ２０１、ボディ２０２、
弁体２０３、シール部２０５、軸受け２０４から構成さ
れている。弁体２０３はステッピングモーター２０１に
より回転駆動し、湯水の混合比を調整している。時計回
り（湯側閉方向）に回転すると給水量が増加、高温水量
が減少し、逆に反時計回り（水側閉方向）に回転すると
給水量が減少、高温水量が増加する。

【００２７】図４は本発明に係わる給湯湯水混合弁４６
Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒ
と弁体２０３の回転角度θとの関係を示す図である。こ
こで、混合比Ｒは湯水混合弁に流入する湯量（Ｑh）と
湯と水の総量（Ｑ）との比（Ｑh ／Ｑ）を示している。
弁体２０３がステッピングモーター２０１により回転駆
動し、水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）では混合比Ｒは０．
９、湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）では混合比Ｒは
０．１となっている。一般的に、湯水混合弁は水側閉位
置（θ＝０ｄｅｇ）でも水側からの漏れがあるため混合
比Ｒは０．９となっている。また、湯側閉位置（θ＝１
５０ｄｅｇ）でも湯側からの漏れがあるため混合比Ｒは
０．１となっている。

【００２８】給湯湯水混合弁４６Ａは、給湯流量センサ
ー４４が水流を検出している時に次のように給湯設定温
度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温
度）とが一致するように温度制御を行う。まず、目標回
転角度θtは式（１）により算出される。 θt＝ｆ{Ｒt}…式（１） 式（１）においてＲtは目標混合比、ｆ{Ｒt}は、目標混
合比Ｒtから、図４に示す混合比Ｒに対する弁体２０３
の回転角度θとの関係により目標回転角度θtを算出す
る関数を示している。混合比Ｒに対する弁体２０３の回
転角度θの関係は、変換テーブルとして予めＲＯＭ等メ
モリに記憶させておき、目標混合比Ｒtが決定されると
目標回転角度θtが設定され、目標回転角度θtに基づい
てステッピングモータが駆動されて湯水混合弁の弁体２
０３を駆動させる。

【００２９】また、目標混合比Ｒtは式（２）により算
出される。 Ｒt＝Ｒff＋Ｒfb…式（２） ここで、Ｒffはフィードフォワード量であり、式（３）
により算出される。 Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（３） ここで、Ｔsは給湯設定温度、Ｔcは給水温度（＝給水温
度センサー４１の検出温度）、Ｔhは高温水温度（高温
水温度センサー４２の検出温度）である。また、Ｒfbは
フィードバック量であり、式（４）により、給湯設定温
度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温
度）の偏差から算出される。 Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔs−Ｔm）}…式（４） ここでｆpid関数は、フィードバック演算を行う関数で
あり、比例、積分、微分演算により給湯温度Ｔmを給湯
設定温度Ｔsに一致させるるためのフィードバック量を
算出する。また、定数Ｋはフィードバックゲインであ
る。

【００３０】湯はり湯水混合弁４６Ｂは、湯はり流量セ
ンサー４５が水流を検出している時に湯はり設定温度Ｔ
fsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂの検出
温度）とが一致するように温度制御を行い、フィードフ
ォワード量Ｒffは、式（５）により算出される。 Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔfs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（５） フィードバック量Ｒfbは、式（６）により、湯はり設定
温度Ｔfsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂ
の検出温度）の偏差から算出される。 Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔfs−Ｔf）}…式（６）

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に於ける加熱装置を電気
温水器に適用した構成図

【図２】 本発明の一実施形態における加熱装置の別の
実施例

【図３】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（また
は湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図

【図４】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（また
は湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒと弁体２
０３の回転角度θとの関係を示す図

【図５】 従来の加熱装置を電気温水器に適用した構成
図

【符号の説明】

１…減圧弁 ２…給水管 ３…バイパス管 ４…高温給湯管 ４Ａ…高温給湯管 ５…高温給湯管 ７…バイパス管 ８Ａ…給湯管 ９…湯はり給湯管 ２１…湯はり電磁弁 ２１Ａ…湯はり遮断弁 ２２…高温水遮断弁 ２２Ａ…高温水遮断弁 ２３…給水遮断弁 ２３Ａ…給水遮断弁 ３１…加熱部 ３２…貯湯タンク ３３…下部ヒーター ３４…上部ヒーター ３５…安全弁 ３６…排水バルブ ３７…タンク下部温度センサー ３８…タンク上部温度センサー ４１…給水温度センサー ４２…高温水温度センサー ４３Ａ…給湯温度センサー ４３Ｂ…湯はり温度センサー ４４…給湯流量センサー ４５…湯はり流量センサー ４６Ａ…給湯湯水混合弁 ４６Ｂ…湯はり湯水混合弁 ５１…バキュームブレーカー ５２…逆止弁 ５３…逆止弁 ６１…アダプター ６２…浴槽 ７０…本体制御部 ７０Ａ…本体制御部 ７０Ｂ…本体制御部 ７１…リモコン ７２…通信線 ８１…表示部 ８２…湯はりスイッチ ８３…高温差し湯スイッチ ８４…差し水スイッチ ８５…給湯温度設定スイッチ ８６…湯はり温度設定スイッチ ８７…湯はり量設定スイッチ ８８…スピーカー １００…加熱装置 １００Ａ…加熱装置 ２０１…ステッピングモータ ２０２…ボディ ２０３…弁体 ２０４…軸受け ２０５…シール部 ２２２…高温水逆止弁 ２２２Ａ…高温水逆止弁 ２２３…給水逆止弁 ２２３Ａ…給水逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L034 BA14 BA18 BB03 CA04 DA03 DA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水を加熱する加熱部と、加熱部から供給さ
   れる高温水を出湯管に供給する複数の高温給湯管と、加
   熱部をバイパスさせ水を前記出湯管に供給する複数のバ
   イパス管と、前記複数の高温給湯管と前記複数のバイパ
   ス管の合流部にそれぞれ湯水混合弁を備えた加熱装置に
   おいて、前記高温水の供給を停止するための高温水遮断
   弁を前記複数の高温給湯管にそれぞれ備え、前記バイパ
   ス路からの水の供給を停止するための給水遮断弁を前記
   複数のバイパス管にそれぞれ備えたことを特徴とした加
   熱装置。
2. 【請求項２】水を加熱する加熱部と、加熱部から供給さ
   れる高温水を出湯管に供給する複数の高温給湯管と、加
   熱部をバイパスさせ水を前記出湯管に供給する複数のバ
   イパス管と、前記複数の高温給湯管と前記複数のバイパ
   ス管の合流部にそれぞれ湯水混合弁を備えた加熱装置に
   おいて、前記複数の高温給湯管および前記複数のバイパ
   ス管にそれぞれ逆止弁を備えたことを特徴とした加熱装
   置。