JP3326894B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流量を調節するバイパ
ス流量制御弁を備えたバイパス管路により入水管路と出
湯管路とが連通された給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の給湯装置には、図５に示す
ようなものがあった。（例えば、特開平５−１０５８９
号公報、および特開平４−２９７７２８号公報）図５は
従来の給湯装置の概略構成図であり、バーナ１により加
熱される熱交換器２の入口側に入水管路３を接続し、出
口側に出湯管路４を接続し、入水管路３と出湯管路４と
に熱交換器２をバイパスするバイパス管路５の両端を連
通開口させて成り、入水管路３のバイパス管路５の分岐
部６より上流側に入水温度Tcを検出する入水温度検出器
７を設け、入水管路３の分岐部６より下流側に加熱水量
Qhを検出する加熱流量検出器８を設け、出湯管路４のバ
イパス管路５の接続合流部９より上流側に熱交換器２に
よる加熱温度Thを検出する加熱温度検出器１０を設け、
合流部９より下流側に出湯温度Tmを検出する出湯温度検
出器１１と出湯量調整器１２を設け、バイパス管路５に
バイパス流量Qbを検出するバイパス流量検出器１３と、
ポテンショメータ等の弁開度検知手段１４を有し、弁体
１５をモータ１６で駆動してバイパス流量を調整するバ
イパス流量制御弁１７を設けてある。なお、１８はガス
比例弁である。

【０００３】このような給湯装置においては、出湯管路
４側では出湯される湯の設定温度よりも高温の疑似設定
温度を決定し、熱交換器２から出湯される湯側温度が疑
似設定温度になるようにバーナ１の燃焼量をガス比例弁
１８でフィードフォワード制御し、熱交換器２から疑似
設定温度の湯を出湯させる。

【０００４】また、バイパス管路５側では、例えば加熱
温度検出器１０で検出された湯側温度、入水温度検出器
７で検出された水側温度、設定温度および加熱流量検出
器８で検出された加熱流量に基づき、バイパス管路５を
流れる流量の目標値を求め、バイパス流量検出器１３で
検出されるバイパス流量がこの目標値と等しくなるよう
にバイパス流量制御弁１７の弁体１５をモータ１６で駆
動させ、設定温度の湯を出湯させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような課題を有していた。

【０００６】例えば上記のように加熱温度検出器１０で
検出された湯側温度、入水温度検出器７で検出された水
側温度、設定温度および加熱流量検出器８で検出された
加熱流量に基づいて、バイパス管路５を流れる流量の目
標値を求め、バイパス流量がこの目標値になるようにバ
イパス流量制御弁１７を制御するために、バイパス流量
検出器１３が必要となり、バイパス管路５にバイパス流
量制御弁１７とは別に組み込まなくてはならない。した
がって、組み込み部品数が増え組立工数が増加したり、
配管接続継手部も増え漏れ検査箇所も多くなったり構成
が複雑になるなどの不具合があった。

【０００７】さらに大きい課題として、バイパス管路５
の流路圧損がバイパス流量検出器１３およびバイパス流
量制御弁１７とで二重に大きくなるという問題がある。
つまり、最も多く使われる４０℃前後の湯を夏場など水
温が高い時に出湯した場合、熱交換器２が結露するとい
う課題と関係する。これは最近、地球環境を考慮してガ
スや石油等を燃焼する給湯装置においても、低Ｎｏｘ化
の方向に進みつつあり、そのような給湯装置における燃
焼は空気過剰率ｍ値を低く制御する傾向にある。そのｍ
値が低いことにより、熱交換器２の出口温度が４７〜４
８℃以下においては結露しやすくなる。例えば、夏場に
ぬるいめのシャワーを浴びるために３８℃に温度設定
し、給湯装置に供給される水道水の水温が３５℃であっ
たなら、上記構成の給湯装置で熱交換器２の出口温度を
結露しない温度５０℃以上に保つためには、バイパス管
路５と熱交換器２のそれぞれの流量の割合は約４対１に
しなくてはならない。すなわち熱交換器２を通る流路の
圧損に対しバイパス管路５の圧損が５分の１以下でなく
てはならないことになる。以上のようなことからも、バ
イパス管路５の流路圧損を極めて小さくしなければなら
ないが、そのバイパス管路５にバイパス流量検出器１３
とバイパス流量制御弁１７を別個に設けることによっ
て、バイパス流量検出器１３とバイパス流量制御弁１７
の各圧損を合計した大きい圧損になり、熱交換器２が結
露しやすい場合が多く発生し、熱交換器２の低温腐食な
どの課題があった。

【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、部品組み付け工数を低減できかつ、熱交換器の結露
を防止できる給湯装置を提供することを第１の目的とし
ている。

【０００９】本発明の第２の目的は、同じく熱交換器の
結露を防止しつつ特に出湯温度安定性のよい給湯装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために本発明の給湯装置は、熱交換器の１次側に接
続された入水管路と、前記熱交換器の２次側に接続され
た出湯管路と、前記熱交換器をバイパスし前記入水管路
と前記出湯管路を接続するバイパス管路と、前記バイパ
ス管路に設けられ電気信号により流量を任意可変でき前
記バイパス管路の流量に応じて流量信号を発するバイパ
ス流量信号発生手段を有するバイパス流量制御弁と、前
記入水管路の前記バイパス管路との分岐部より下流側に
設けられ電気信号により流量を任意可変できる加熱流量
制御弁と、前記出湯管路に設けられた湯温検出器と、前
記加熱流量制御弁および前記バイパス流量制御弁を作動
させる制御器とを備えたものである。

【００１１】また同じく上記の第１の目的を達成するた
めに本発明の給湯装置は、熱交換器の１次側に接続され
た入水管路と、前記熱交換器の２次側に接続された出湯
管路と、前記熱交換器をバイパスし前記入水管路と前記
出湯管路を接続するバイパス管路と、前記バイパス管路
に設けられ電気信号により流量を任意可変でき前記バイ
パス管路の流量に応じて流量信号を発するバイパス流量
信号発生手段を有するバイパス流量制御弁と、前記出湯
管路の前記バイパス管路との合流部より上流側に設けら
れ電気信号により流量を任意可変できる加熱流量制御弁
と、前記出湯管路に設けられた湯温検出器と、前記加熱
流量制御弁および前記バイパス流量制御弁を作動させる
制御器とを備えたものである。

【００１２】また第２の目的を達成するために本発明の
給湯装置は、熱交換器の１次側に接続された入水管路
と、前記熱交換器の２次側に接続された出湯管路と、前
記熱交換器をバイパスし前記入水管路と前記出湯管路を
接続するバイパス管路と、前記バイパス管路に設けられ
電気信号により流量を任意可変できそのバイパス流量に
応じて旋回する旋回翼を有するバイパス流量制御弁と、
前記バイパス流量制御弁の旋回翼を有する弁体の旋回量
を検出することによりバイパス流量を検出するバイパス
流量信号発生手段と、前記出湯管路に設けられ電気信号
により流量を任意可変できる加熱流量制御弁と、前記熱
交換器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼加熱量を
加減する加熱量可変手段と、前記入水管路に設けられた
水温検出器および水量検出器と、出湯管路に設けられた
湯温検出器および混合湯温検出器と、所望の設定湯温を
指示設定する設定器と、前記設定器、水温検出器、湯温
検出器、混合湯温検出器、バイパス流量信号発生手段、
水量検出器の各信号に基づいて加熱量可変手段、前記加
熱流量制御弁および前記バイパス流量制御弁を操作する
制御器とを備えたものである。

【００１３】

【作用】本発明の給湯装置は上記した構成によって、バ
イパス管路の流量に応じてバイパス流量制御弁の流量信
号発生手段から流量信号が発せられる。そのバイパス流
量信号を制御器が受信しながら、その制御器が各検出器
からの信号に基づいて演算した目標のバイパス流量にな
るように、バイパス流量制御弁が制御される。また湯温
検出器からの温度信号により熱交換器が結露する温度よ
り低くなりかけた場合には、熱交換器流量を減少するよ
うにバイパス管路との分岐部より下流側に設けられた入
水管路の加熱流量制御弁を駆動し、バイパス管路の流量
を増大さすようにバイパス流量制御弁を駆動することに
よって、熱交換器の温度が結露しない温度以上に保たれ
るように作用する。

【００１４】また、本発明の給湯装置は前記構成によ
り、バイパス管路の流量に応じてバイパス流量制御弁の
流量信号発生手段から流量信号が発せられる。そのバイ
パス流量信号を制御器が受信しながら、その制御器が各
検出器からの信号に基づいて演算した目標のバイパス流
量になるように、バイパス流量制御弁が制御される。ま
た湯温検出器からの温度信号により熱交換器が結露する
温度より低くなりかけた場合には、熱交換器流量を減少
するようにバイパス管路との合流部より上流側に設けら
れた出湯管路の加熱流量制御弁を駆動し、バイパス管路
の流量を増大させるようにバイパス流量制御弁を駆動す
ることによって、熱交換器の温度が結露しない温度以上
に保たれるように作用する。

【００１５】また、本発明の給湯装置は前記構成によ
り、設定器で設定された設定湯温に対して、水温検出器
および湯温検出器の温度信号と水量検出器の流量信号を
基に制御器が演算し、加熱流量制御弁およびバイパス流
量制御弁ならびに加熱量可変手段をフィードフォワード
制御し、さらに混合湯温検出器の温度信号によりフィー
ドバック制御され、熱交換器を結露しない高めの温度に
保ちつつ、後沸き等による出湯温度の変動を抑制し、安
定した出湯湯温特性を保つように作用する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。まず図１において加熱量可変手段１９に連通する
燃焼器２０により加熱される熱交換器２１の１次側に入
水管路２２を、２次側に出湯管路２３を接続し、入水管
路２２と出湯管路２３とに熱交換器２１をバイパスする
バイパス管路２４の両端を連通させて成り、入水管路２
２のバイパス管路２４の分岐部２５より上流側に入水温
度Tcを検出する水温検出器２６と、入水量Ｑを検出する
水量検出器２７とを設け、下流側に電気信号により流量
を任意に可変できる加熱流量制御弁２８を設けると共
に、出湯管路２３のバイパス管路２４との合流部２９よ
り上流側に熱交換器２１の出口温度Thを検出する湯温検
出器３０と、下流側に出湯温度Tmを検出する混合湯温検
出器３１を設け、バイパス管路２４には電気信号により
流量を任意に可変できバイパス流量信号発生手段３２を
備えたバイパス流量制御弁３３と、加熱流量制御弁２８
およびバイパス流量制御弁３３を作動させる制御器３４
を設けた構成である。

【００１７】なお、バイパス流量制御弁３３は、弁ボデ
ィ３５の入口３６から出口３７へ至る主流路３８の途中
に弁座３９が形成されており、その弁座３９に対向して
弁体４０が設けられ、さらに弁体４０と一体的に開側圧
力ピストン４１と閉側圧力ピストン４２が形成され、シ
リンダ４３の内面に微小隙間を有して回転摺動自在に収
納されている。

【００１８】さらに弁ボディ３５には、弁体４０の１次
側流路４４の水圧を閉側圧力ピストン４２へ導入する閉
側パイロット圧導入路４５と、弁体４０の１次側流路４
４の水圧を開側圧力ピストン４１へ導入する開側パイロ
ット圧導入路４６と、閉側圧力ピストン４２への導入圧
を弁体の２次側流路４７へ排出する閉側パイロット圧排
出路４８と、開側圧力ピストン４１への導入圧を弁体４
０の２次側流路４７へ排出する開側パイロット圧排出路
４９と、閉側パイロット圧導入路４５および開側パイロ
ット圧導入路４６の導通路面積を加減するパイロット圧
可変手段５０が設けられている。

【００１９】またパイロット圧可変手段５０は、弁体４
０の１次側流路４４の水圧を、閉側圧力ピストン４２及
び開側圧力ピストン４１へ導入する閉側パイロット圧導
入路４５及び開側パイロット圧導入路４６とに交又する
ように１本のパイロット弁軸５１が設けてあり、かつ、
パイロット弁軸５１には図２に示すように一部に切り欠
き５２及びＯリング溝５３が形成されており、そのパイ
ロット弁軸５１を回転させるステッピングモータ５４を
設けた構成である。したがって制御器３４の指示にてス
テッピングモータ５４を制御することによって、パイロ
ット弁軸５１の回転角度位置を小刻みにコントロールで
き、弁体４０の１次側流路４４の水圧を、閉側圧力ピス
トン４２及び開側圧力ピストン４１に導く閉側パイロッ
ト圧導入路４５及び開側パイロット圧導入路４６の導通
路面積の可変ができる構成である。

【００２０】さらにパイロット圧可変手段５０は、パイ
ロット弁軸５１と、そのパイロット弁軸５１が弁体４０
の１次側流路２０と閉側パイロット圧導入路２１との連
通を閉ざし、弁体１６の１次側流路４４と開側パイロッ
ト圧導入路４６との連通開度を全開する回転位置から、
弁体４０の１次側流路４４と開側パイロット圧導入路４
４との連通を閉ざし、弁体４０の１次側流路４４と閉側
パイロット圧導入路４６との連通開度を全開する回転位
置までの回転範囲を越えようとする位置に、パイロット
弁軸５１の回転を規制する回転規制部材５５を設けたス
テッピングモータ５４とを備えた構成である。

【００２１】また弁体４０の周囲には、湯水の流れを受
けて同じ方向に回転力を発生するように、それぞれ旋回
翼５６を形成してある。この旋回翼５６は、弁体４０の
円錐状の外周面にねじれ角を有して数枚の羽根を固着形
成したものである。その円錐面と弁座３９が対向してい
る。つまり１次側流路４４からの湯水の流れの力によ
り、閉側圧力ピストン４２、弁体４０、開側圧力ピスト
ン４１、弁軸５７が共に旋回する構成である。

【００２２】また、バイパス流量制御弁３３は、弁体４
０の周囲に湯水等の流れを受けて回転力を発生する旋回
翼５６が形成してあり、湯や水が流れると一体に形成さ
れた閉側圧力ピストン４２と弁体４０と開側圧力ピスト
ン４１が流量に応じて旋回する構成で、この旋回する閉
側圧力ピストン４２または弁体４０または開側圧力ピス
トン４１のいずれでもよいが本実施例では図１に示すよ
うに、開側圧力ピストン４１の外周部に永久磁石５８が
設けられており、その旋回する永久磁石５８に対向し
て、弁ボディ３５に磁気検出素子５９を備えたバイパス
流量信号発生手段３２が設けられた構成である。

【００２３】次に上記実施例の作用、動作について説明
する。まず、給湯時の動作について説明する。運転スイ
ッチおよび電源スイッチをオンの状態で、使用者が給湯
栓いわゆる蛇口を開くと加熱流量制御弁２８とバイパス
流量制御弁３３の開度により設定される全通水量である
入水量Qtが、熱交換器２１に通水される加熱水量Qhとバ
イパス管路２４に流れるバイパス流量Qbとに分流され
る。加熱水量Qhが熱交換器２１で加熱された後、出湯管
路２３でバイパス管路２４からのバイパス流量Qbが混合
されて出湯温度Tmの湯温が出湯される。

【００２４】また、バイパス管路２４の流量に応じてバ
イパス流量制御弁３３の流量信号発生手段３２から流量
信号が発せられる。そのバイパス流量信号を制御器３４
が受信しながら、その制御器３４が各検出器２６、２
７、３０からの信号に基づいて演算した目標のバイパス
流量になるように、バイパス流量制御弁３３が制御され
る。

【００２５】また湯温検出器３０からの温度信号により
熱交換器２１が結露する温度より低くなりかけた場合に
は、熱交換器２１の流量を減少するようにバイパス管路
２４との分岐部２５より下流側に設けられた入水管路２
２の加熱流量制御弁２８を駆動し、バイパス管路２４の
流量を増大さすようにバイパス流量制御弁３３を駆動す
ることによって、熱交換器２１の温度が結露しない温度
以上に保たれるように作用する。例えば、夏場で水道水
の温度が３０℃前後になっていて、４０℃のシャワーを
浴びようとした場合、湯温検出器３０の温度が例えば５
０℃になるように加熱流量制御弁２８および加熱量可変
手段１９が制御され、かつ混合湯温検出器３１の温度が
４０℃になるようにバイパス流量制御弁３３が駆動制御
される。

【００２６】つまり、入水温が高めでかつ出湯湯温を低
く設定された場合でも、熱交換器２１の流量を減少する
ようにバイパス管路２４との分岐部２５より下流側に設
けられた入水管路２２の加熱流量制御弁２８を駆動し、
バイパス管路２４の流量を増大させるようにバイパス流
量制御弁３３が駆動されることによって、熱交換器２１
の温度が結露しない温度以上に保たれるように作用す
る。これは、加熱流量制御弁２８およびバイパス流量制
御弁３３が、モータやソレノイド等のアクチュエータを
備え電気信号により連続的にそれぞれの弁体開度を任意
に可変できるため、熱交換器２１の出口温度が高くても
バイパス管路２４の水流量の割合を任意に増大できるた
めである。

【００２７】また図５の従来の構成では、バイパス管路
５にバイパス流量制御弁１７とは別に組み込まなくては
ならないため、組み込み部品数が増え組立工数が増加し
たり、配管接続継手部も増え漏れ検査箇所も多くなった
り構成が複雑になるなどの不具合があったのに対し、本
実施例ではバイパス流量制御弁３３が、弁体４０の周囲
に水の流れを受けて回転力を発生する旋回翼５６が形成
してあり、水が流れると一体に形成された閉側圧力ピス
トン４２と弁体４０と開側圧力ピストン４１が流量に応
じて旋回する構成で、この旋回する開側圧力ピストン４
１の外周部に永久磁石５８が設けられており、その旋回
する永久磁石５８に対向して、弁ボディ３５に磁気検出
素子５９を備えたバイパス流量信号発生手段３２が設け
られた構成なので、弁体４０の回転数に比例した信号、
つまりバイパス流量に応じた信号が磁気検出素子５９か
ら出力される。

【００２８】したがって、バイパス管路２４にバイパス
流量制御弁３３と別個に流量検出器を組み込む必要がな
く、組み込み部品数を低減でき、組立工数も低減でき
る。しかも、配管接続部も減少できて漏れ検査箇所も少
なく簡単にできる。

【００２９】さらに従来の大きい課題として、バイパス
管路５の流路圧損がバイパス流量検出器１３およびバイ
パス流量制御弁１７を別個に設けることによって、バイ
パス流量検出器１３とバイパス流量制御弁１７の各圧損
を合計した大きい圧損になり、熱交換器２の結露につな
がるという問題があったが、このことに対してもバイパ
ス流量制御弁３３がバイパス流量信号発生手段３２を兼
ねた機能を有する構成であることによって、弁体４０だ
けの小さな圧損にでき、課題を解消できる。しかもバイ
パス流量制御弁３３はパイロット弁軸５１を駆動するに
必要な駆動力さえあればよいので、ステッピングモータ
５４は圧損が小さくなるように弁体４０を大きくしても
小トルクで小型のモータにできる。

【００３０】また、図５のような従来の構成の給湯装置
と比較して、単位時間当りの出湯流量をより多く得るこ
とができる。なぜなら図１の本実施例の場合、熱交換器
２１を通った湯とバイパス管路２４の水とが合流部２９
で混合された後、図５の従来例のように余分な圧損にな
る出湯量調整器１２を必要としないためである。しかも
本実施例の加熱流量制御弁２８およびバイパス流量制御
弁３３は、いずれも水しか通らない場所に設けた構成で
あり、制御弁の構成材料として金属でなく樹脂材料が使
用可能となり、製造しやすくコストも安価にできる効果
がある。また制御弁の耐久信頼性の面でも有利である。

【００３１】また、図３に第２の実施例を示す。図３の
実施例の給湯装置は、熱交換器２１の１次側に接続され
た入水管路２２と、熱交換器２１の２次側に接続された
出湯管路２３と、熱交換器２１をバイパスし入水管路２
２と出湯管路２３を接続するバイパス管路２４と、バイ
パス管路２４に設けられ電気信号により流量を任意可変
できそのバイパス流量信号発生手段３２を有するバイパ
ス流量制御弁３３と、出湯管路２３のバイパス管路２４
との合流部２９より上流側に設けられ電気信号により流
量を任意可変できる加熱流量制御弁２８と、出湯管路２
３に設けられた湯温検出器３０と、加熱流量制御弁２８
およびバイパス流量制御弁３３を作動させる制御器３４
とを備えた構成である。

【００３２】次に上記実施例の作用、動作について説明
する。まず、給湯時の動作について説明する。運転スイ
ッチおよび電源スイッチをオンの状態で、使用者が給湯
栓いわゆる蛇口を開くと加熱流量制御弁２８とバイパス
流量制御弁３３の開度により設定される全通水量である
入水量Qtが、熱交換器２１に通水される加熱水量Qhとバ
イパス管路２４に流れるバイパス流量Qbとに分流され
る。加熱水量Qhが熱交換器２１で加熱された後、出湯管
路２３でバイパス管路２４からのバイパス流量Qbが混合
されて出湯温度Tmの湯温が出湯される。

【００３３】また、バイパス管路２４の流量に応じてバ
イパス流量制御弁３３の流量信号発生手段３２から流量
信号が発せられる。そのバイパス流量信号を制御器３４
が受信しながら、その制御器３４が各検出器２６、２
７、３０からの信号に基づいて演算した目標のバイパス
流量になるように、バイパス流量制御弁３３が制御され
る。

【００３４】また湯温検出器３０からの温度信号により
熱交換器２１が結露する温度より低くなりかけた場合に
は、熱交換器２１の流量を減少するようにバイパス管路
２４との分岐部２５より下流側に設けられた出湯管路２
３の加熱流量制御弁２８を駆動し、バイパス管路２４の
流量を増大させるようにバイパス流量制御弁３３を駆動
することによって、熱交換器２１の温度が結露しない温
度以上に保たれるように作用する。例えば、夏場で水道
水の温度が３０℃前後になっていて、４０℃のシャワー
を浴びようとした場合、湯温検出器３０の温度が例えば
５０℃になるように加熱流量制御弁２８および加熱量可
変手段１９が制御され、かつ混合湯温検出器３１の温度
が４０℃になるようにバイパス流量制御弁３３が駆動制
御される。

【００３５】つまり、入水温が高めでかつ出湯湯温を低
く設定された場合でも、熱交換器２１の流量を減少する
ようにバイパス管路２４との合流部２９より上流側に設
けられた出湯管路２３の加熱流量制御弁２８を駆動し、
バイパス管路２４の流量を増大させるようにバイパス流
量制御弁３３が駆動されることによって、熱交換器２１
の温度が結露しない温度以上に保たれるように作用す
る。これは、加熱流量制御弁２８およびバイパス流量制
御弁３３が、モータやソレノイド等のアクチュエータを
備え電気信号により連続的にそれぞれの弁体開度を任意
に可変できるため、熱交換器２１の出口温度が高くても
バイパス管路２４の水流量の割合を任意に増大できるた
めである。

【００３６】また図５の従来の構成では、バイパス管路
５にバイパス流量制御弁１７とは別に組み込まなくては
ならないため、組み込み部品数が増え組立工数が増加し
たり、配管接続継手部も増え漏れ検査箇所も多くなった
り構成が複雑になるなどの不具合があったのに対し、本
実施例ではバイパス流量制御弁３３が、弁体４０の周囲
に水の流れを受けて回転力を発生する旋回翼５６が形成
してあり、水が流れると一体に形成された閉側圧力ピス
トン４２と弁体４０と開側圧力ピストン４１が流量に応
じて旋回する構成で、この旋回する開側圧力ピストン４
１の外周部に永久磁石５８が設けられており、その旋回
する永久磁石５８に対向して、弁ボディ３５に磁気検出
素子５９を備えたバイパス流量信号発生手段３２が設け
られた構成なので、弁体４０の回転数に比例した信号、
つまりバイパス流量に応じた信号が磁気検出素子５９か
ら出力される。

【００３７】したがって、バイパス管路２４にバイパス
流量制御弁３３と別個に流量検出器を組み込む必要がな
く、組み込み部品数を低減でき、組立工数も低減でき
る。しかも、配管接続部も減少できて漏れ検査箇所も少
なく簡単にできる。

【００３８】さらに従来の大きい課題として、バイパス
管路５の流路圧損がバイパス流量検出器１３およびバイ
パス流量制御弁１７を別個に設けることによって、バイ
パス流量検出器１３とバイパス流量制御弁１７の各圧損
を合計した大きい圧損になり、熱交換器２の結露につな
がるという問題があったが、このことに対してもバイパ
ス流量制御弁３３がバイパス流量信号発生手段３２を兼
ねた機能を有する構成であることによって、弁体４０だ
けの小さな圧損にでき、課題を解消できる。しかもバイ
パス流量制御弁３３はパイロット弁軸５１を駆動するに
必要な駆動力さえあればよいので、ステッピングモータ
５４は圧損が小さくなるように弁体４０を大きくしても
小トルクで小型のモータにできる。

【００３９】また、図５のような従来の構成の給湯装置
と比較して、単位時間当りの出湯流量をより多く得るこ
とができる。なぜなら図３の本実施例の場合、熱交換器
２１を通った湯とバイパス管路２４の水とが合流部２９
で混合された後、図５の従来例のように余分な圧損にな
る出湯量調整器１２を必要としないためである。しかも
本実施例の加熱流量制御弁２８は、熱交換器２１の下流
側でかつバイパス管路２４との合流部２９より上流側に
設けた構成なので、熱交換器２１の加熱流量を減少させ
て熱交換器２１の温度を例えば８０℃程度の高温に保つ
場合において、熱交換器２１の内圧を高く維持できる。
したがって、熱交換器２１の部分沸騰を抑制でき、いわ
ゆる釜なり音を防止できる効果がある。

【００４０】また、図４に第３の実施例を示す。図４の
実施例の給湯装置は、熱交換器２１の１次側に接続され
た入水管路２２と、熱交換器２１の２次側に接続された
出湯管路２３と、熱交換器２１をバイパスし入水管路２
２と出湯管路２３を接続するバイパス管路２４と、バイ
パス管路２４に設けられ電気信号により流量を任意可変
できそのバイパス流量に応じて旋回する旋回翼５６を有
するバイパス流量制御弁３３と、バイパス流量制御弁３
３の旋回翼５６を有する弁体４０の旋回量を検出するこ
とによりバイパス流量を検出するバイパス流量信号発生
手段３２と、出湯管路２３に設けられ電気信号により流
量を任意可変できる加熱流量制御弁２８と、熱交換器２
１を加熱する燃焼器２０と、燃焼器２０の燃焼加熱量を
加減する加熱量可変手段２０と、入水管路２２に設けら
れた水温検出器２６および水量検出器２７と、出湯管路
２３に設けられた湯温検出器３０および混合湯温検出器
３１と、所望の設定湯温を指示設定する設定器６０と、
設定器６０、水温検出器２６、湯温検出器３０、混合湯
温検出器３１、バイパス流量信号発生手段３２、水量検
出器２７の各信号に基づいて加熱量可変手段１９、加熱
流量制御弁２８およびバイパス流量制御弁３３を操作す
る制御器３４とを備えた構成である。

【００４１】次に上記実施例の作用、動作について説明
する。まず、給湯時の動作について説明すると、運転ス
イッチおよび電源スイッチをオンの状態で使用者が給湯
栓いわゆる蛇口を開くと、まず熱交換器２１の出口側に
設けられた湯温検出器３０の検出温度信号と設定器６０
の設定温度信号および水量検出器２６の検出流量信号に
応じて、バイパス流量制御弁３３および加熱流量制御弁
２８の弁開度および加熱量可変手段１９とが制御器３４
によってただちにフィードフォワード制御される。例え
ば、使用者が蛇口を開いて湯を出していて、途中で一旦
蛇口を閉じて再度蛇口を開いて再出湯する場合は、いわ
ゆる後沸きにより熱交換器２１の部分の湯は出湯中の温
度より数十度高温になるが、その湯温を湯温検出器３０
が検出し、設定器３４の設定温度にするには水温検出器
２６の検出した温度の水とどれだけの割合に混合すれば
よいかを制御器３４が演算し、その演算結果に基づいて
バイパス流量制御弁３３および加熱流量制御弁２８の弁
開度が制御器３４によってフィードフォワード制御され
る。さらに、混合された湯温は混合湯温検出器３１の検
出信号により、制御器３４にてフィードバック制御さ
れ、設定温度の湯が安定して蛇口に供給されるようにバ
イパス流量制御弁３３と加熱量可変手段１９および加熱
流量制御弁２８が制御される。

【００４２】また、使用者が蛇口を開いて湯を出してい
て、途中で一旦蛇口を閉じて再度蛇口を開いて再出湯す
る場合、上記したいわゆる後沸き現象の他にサンドイッ
チ現象といって燃焼器２０が一旦消火して再着火燃焼す
るまでの間、熱交換器２１内を加熱されずに通過した水
が出湯管路２３に流れてくる。この現象は再出湯時に必
ず生ずる現象であり、再着火時には加熱流量制御弁２８
およびバイパス流量制御弁３３の弁開度を燃焼器２０が
着火可能な最小流量にするよう制御器３４がコントロー
ルするようにしてあるので、このサンドイッチ現象によ
る出湯温度低下を最小限にすることができる。もちろん
この間も設定器６０の設定温度と湯温検出器３０の温度
信号に応じて、バイパス流量制御弁３３の開度も制御さ
れている。

【００４３】また、制御器３４が加熱量可変手段１９の
制御を介して燃焼器２０の最大能力燃焼させても、設定
器６０の設定温度に対して混合湯温検出器３１の検出温
度が低くなる場合は、加熱流量制御弁２８が加熱流量を
絞り、加熱負荷を低減するように制御され、設定温度出
湯を可能にするようコントロールされる。

【００４４】このように制御器３４が、設定器６０、水
温検出器２６、湯温検出器３０、混合湯温検出器３１の
各信号に基づいて加熱量可変手段１９、加熱流量制御弁
２８およびバイパス流量制御弁３３を操作することによ
り、いわゆる後沸きやサンドイッチ現象等による出湯温
度の変動を抑制し、安定した出湯湯温特性を得ることが
できる。

【００４５】また図５の従来の構成では、バイパス管路
５にバイパス流量制御弁１７とは別に組み込まなくては
ならないため、組み込み部品数が増え組立工数が増加し
たり、配管接続継手部も増え漏れ検査箇所も多くなった
り構成が複雑になるなどの不具合があったのに対し、本
実施例ではバイパス流量制御弁３３が、弁体４０の周囲
に水の流れを受けて回転力を発生する旋回翼５６が形成
してあり、水が流れると一体に形成された閉側圧力ピス
トン４２と弁体４０と開側圧力ピストン４１が流量に応
じて旋回する構成で、この旋回する開側圧力ピストン４
１の外周部に永久磁石５８が設けられており、その旋回
する永久磁石５８に対向して、弁ボディ３５に磁気検出
素子５９を備えたバイパス流量信号発生手段３２が設け
られた構成なので、弁体４０の回転数に比例した信号、
つまりバイパス流量に応じた信号が磁気検出素子５９か
ら出力される。

【００４６】したがって、バイパス管路２４にバイパス
流量制御弁３３と別個に流量検出器を組み込む必要がな
く、組み込み部品数を低減でき、組立工数も低減でき
る。しかも、配管接続部も減少できて漏れ検査箇所も少
なく簡単にできる。

【００４７】さらに従来の大きい課題として、バイパス
管路５の流路圧損がバイパス流量検出器１３およびバイ
パス流量制御弁１７を別個に設けることによって、バイ
パス流量検出器１３とバイパス流量制御弁１７の各圧損
を合計した大きい圧損になり、熱交換器２の結露につな
がるという問題があったが、このことに対してもバイパ
ス流量制御弁３３がバイパス流量信号発生手段３２を兼
ねた機能を有する構成であることによって、弁体４０だ
けの小さな圧損にでき、課題を解消できる。しかもバイ
パス流量制御弁３３はパイロット弁軸５１を駆動するに
必要な駆動力さえあればよいので、ステッピングモータ
５４は圧損が小さくなるように弁体４０を大きくしても
小トルクで小型のモータにできる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明の給湯装置によれ
ば、次の効果が得られる。

【００４９】（１）バイパス管路に設けたバイパス流量
信号発生手段を有したバイパス流量制御弁と、入水管路
の前記バイパス管路への分岐部より下流側の熱交換器と
の間に設けた加熱流量制御弁とにより、それぞれの流量
を任意に可変制御できる構成なので、低い温度の湯を出
湯する場合においても、熱交換器の結露を防止できる給
湯装置が得られる。かつ単位時間当りの出湯流量をより
多く得ることのできる低圧損の給湯装置が得られる。

【００５０】さらに、バイパス管路にバイパス流量制御
弁と別個に流量検出器を組み込む必要がなく、組み込み
部品数を低減でき、組立工数も低減できる。しかも、配
管接続部も減少できて漏れ検査箇所も少なく簡単にでき
る。

【００５１】すなわち、部品組み付け工数を低減できか
つ、熱交換器の結露を防止できる給湯装置を実現するこ
とができる。

【００５２】（２）バイパス管路に設けたバイパス流量
信号発生手段を有したバイパス流量制御弁と、出湯管路
の前記バイパス管路との合流部より上流側の熱交換器と
の間に設けた加熱流量制御弁とにより、それぞれの流量
を任意に可変制御できる構成なので、低い温度の湯を出
湯する場合においても、熱交換器の結露を防止できる給
湯装置が得られるとともに、熱交換器での部分沸騰を抑
制でき、沸騰によるいわゆる釜なり音を防止できる給湯
装置が得られる。かつ単位時間当りの出湯流量をより多
く得ることのできる低圧損の給湯装置が得られる。

【００５３】さらに、バイパス管路にバイパス流量制御
弁と別個に流量検出器を組み込む必要がなく、組み込み
部品数を低減でき、組立工数も低減できる。しかも、配
管接続部も減少できて漏れ検査箇所も少なく簡単にでき
る。

【００５４】（３）バイパス管路に設けられバイパス流
量に応じて旋回する旋回翼を有するバイパス流量制御弁
と、その旋回翼を有する弁体の旋回量を検出することに
よりバイパス流量を検出するバイパス流量信号発生手段
を備え、制御器が、設定器、水温検出器、湯温検出器、
混合湯温検出器、バイパス流量信号発生手段、水量検出
器の各信号に基づいて加熱量可変手段、加熱流量制御弁
およびバイパス流量制御弁を操作する構成なので、熱交
換器の結露を防止しつつ特に後沸きやサンドイッチ現象
等による出湯温度の変動を抑制し、安定した出湯湯温特
性の給湯装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における給湯装置の概略
構成図

【図２】同第１の実施例におけるバイパス流量制御弁の
パイロット圧可変手段の斜視図

【図３】同第２の実施例における給湯装置の概略構成図

【図４】同第３の実施例における給湯装置の概略構成図

【図５】従来の給湯装置の概略構成図

【符号の説明】

１９ 加熱量可変手段 ２０ 燃焼器 ２１ 熱交換器 ２２ 入水管路 ２３ 出湯管路 ２４ バイパス管路 ２６ 水温検出器 ２７ 水量検出器 ２８ 加熱流量制御弁 ３０ 湯温検出器 ３１ 混合湯温検出器 ３２ バイパス流量信号発生手段 ３３ バイパス流量制御弁 ３４ 制御器 ４０ 弁体 ５６ 旋回翼 ６０ 設定器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器の１次側に接続された入水管路
   と、前記熱交換器の２次側に接続された出湯管路と、前
   記熱交換器をバイパスし前記入水管路と前記出湯管路を
   接続するバイパス管路と、前記バイパス管路に設けられ
   電気信号により流量を任意可変でき前記バイパス管路の
   流量に応じて流量信号を発するバイパス流量信号発生手
   段を有するバイパス流量制御弁と、前記入水管路の前記
   バイパス管路との分岐部より下流側に設けられ電気信号
   により流量を任意可変できる加熱流量制御弁と、前記出
   湯管路に設けられた湯温検出器と、前記加熱流量制御弁
   および前記バイパス流量制御弁を作動させる制御器とを
   備えた給湯装置。
2. 【請求項２】熱交換器の１次側に接続された入水管路
   と、前記熱交換器の２次側に接続された出湯管路と、前
   記熱交換器をバイパスし前記入水管路と前記出湯管路を
   接続するバイパス管路と、前記バイパス管路に設けられ
   電気信号により流量を任意可変でき前記バイパス管路の
   流量に応じて流量信号を発するバイパス流量信号発生手
   段を有するバイパス流量制御弁と、前記出湯管路の前記
   バイパス管路との合流部より上流側に設けられ電気信号
   により流量を任意可変できる加熱流量制御弁と、前記出
   湯管路に設けられた湯温検出器と、前記加熱流量制御弁
   および前記バイパス流量制御弁を作動させる制御器とを
   備えた給湯装置。
3. 【請求項３】熱交換器の１次側に接続された入水管路
   と、前記熱交換器の２次側に接続された出湯管路と、前
   記熱交換器をバイパスし前記入水管路と前記出湯管路を
   接続するバイパス管路と、前記バイパス管路に設けられ
   電気信号により流量を任意可変できそのバイパス流量に
   応じて旋回する旋回翼を有するバイパス流量制御弁と、
   前記バイパス流量制御弁の旋回翼を有する弁体の旋回量
   を検出することによりバイパス流量を検出するバイパス
   流量信号発生手段と、前記出湯管路に設けられ電気信号
   により流量を任意可変できる加熱流量制御弁と、前記熱
   交換器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼加熱量を
   加減する加熱量可変手段と、前記入水管路に設けられた
   水温検出器および水量検出器と、出湯管路に設けられた
   湯温検出器および混合湯温検出器と、所望の設定湯温を
   指示設定する設定器と、前記設定器、水温検出器、湯温
   検出器、混合湯温検出器、バイパス流量信号発生手段、
   水量検出器の各信号に基づいて加熱量可変手段、前記加
   熱流量制御弁および前記バイパス流量制御弁を操作する
   制御器とを備えた給湯装置。