JP3765657B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水流発電機を有する給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水栓を配設した給湯管、熱交換器、及び給水管を接続してなる熱交水路と、前記熱交換器を加熱する燃焼器と、燃焼作動制御装置とを有し、前記熱交換器に接続される給水管に水流発電機を設け、該水流発電機の電力を前記燃焼作動制御装置に供給する様にした給湯器が従来より知られている（特開平３- １７７７１０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記給湯器は以下に示す課題を有する。
小水量でも高い発電性能を発揮する水流発電機を採用すると、大水量で長時間の給湯を行ったり、水栓の開度を急に変化させると水流発電機の羽根車が壊れることがある。
一方、大水量に適した水流発電機を採用すると、小〜中水量で効率的に発電を行うことができない。
【０００４】
本発明の第１の目的は、熱交水路中を流れる水量が少なくても効率良く発電が行え、且つ、水量が多い場合における水流発電機との破損を防止した水流発電機を有する給湯器の提供にある。
本発明の第２の目的は、熱交水路中を流れる水量が少なくても効率良く発電が行え、且つ、水栓の開度の急変や水量が多い場合における水流発電機の破損を防止した水流発電機を有する給湯器の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用した。
（１）水栓、水ガバナ、及びバイパス水量を調節する湯温調節器を順に配設した給水管と、熱交換器と、出湯管とを順に連設した熱交水路と、前記湯温調節器のバイパス管側出口と前記出湯管の途中とを接続するバイパス管と、前記水ガバナと前記湯温調節器との間の給水管中に配設される発電機ユニットと、前記熱交換器を加熱する加熱源と、該加熱源の作動等を司る制御手段とを備え、該制御手段の作動用電力の一部を、前記発電機ユニットが発電する電力で賄う給湯器であって、前記発電機ユニットは、主水路と、主水路中に配される水流発電機と、該水流発電機を迂回する副水路と、副水路中に配され水圧が高くなるほど開度が大きくなる流量制御形の圧力逃がし弁とを有する。
【０００８】
（２）上記（１）の構成を有し、前記水流発電機は、入水側にベンチュリーを有する。
【０００９】
【作用及び発明の効果】
〔請求項１について〕
熱交水路中を流れる水量が少ない状態（例えば水栓が小開度）では、発電機ユニットの副水路中に配される圧力逃がし弁にかかる水圧は低いので圧力逃がし弁の開度が小さく、水は主に主水路を流れる。
この為、熱交水路中を流れる水量が少ない場合でも水流発電機が効率良く発電を行うことができる。
【００１０】
熱交水路中を流れる水量が多くなるほど、圧力逃がし弁にかかる水圧が高くなるので圧力逃がし弁の開度が大きくなり、副水路を流れる水量が多くなる。
尚、（熱交水路中を流れる水量−副水路を流れる水量）が主水路を流れる水量であるので、従来のもの（副水路及び圧力逃がし弁が無いもの）に比べて主水路を流れる水量を減らすことができる。
この為、熱交水路中を流れる水量が多い場合における水流発電機の破損を防止することができる。
【００１２】
湯温調節器を操作するとバイパス管を流れる水量が増減する。バイパス管を流れる水量が多い程、出湯管に多量の水が混合されるので出湯管から吐出する湯の温度が下がる。
【００１３】
湯温調節器より上流に発電機ユニットを配設しているので全水量が発電機ユニットを流れ、水流を発電に有効に利用することができる。
水栓の開度を急に変化させると、水栓の下流側の水圧が急変する。しかし、水栓→水ガバナ→発電機ユニットの順に配設しているので、水圧の変動が水ガバナによって緩和され、水流発電機の破損を防止することができる。
【００１４】
〔請求項２について〕
入水側に設けたベンチュリーにより水流を速くすることができ、小水量でも水車を高回転で廻して効率良く発電することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例（請求項１、２に対応）を、図１〜図６に基づいて説明する。
図に示す様に、ガス給湯器Ａは、給水管１１、熱交換機１２、及び出湯管１３を順に連設した熱交水路１と、給水管１１中に配設される発電機ユニット２と、熱交換器１２を迂回するバイパス管３と、熱交換器１２を加熱するガスバーナ４と、制御回路５とを備える。
【００１６】
給水管１１は、水栓６１、水圧応動部材としても働く水ガバナ６２、上述した発電機ユニット２、及びバイパス水量を調節する湯温調節器６３を上流から順次、配設している。
バイパス管３は、湯温調節器６３のバイパス管側出口６３１と回動部１３１（出湯管１３の途中）とを接続している。
【００１７】
出湯管１３は、先端側が回動部１３１に接続され、この回動部１３１には、シャワーヘッドを嵌着したフレキシブル管１３２の基部が回動自在に接続されている。
【００１８】
水ガバナ６２- 湯温調節器６３間に配設される発電機ユニット２は、図３及び図４に示す様に、主水路２１と、入水側にベンチュリー２１１を有し主水路２１中に配される水車式の水流発電機２２（交流発電機）と、水流発電機２２を迂回する副水路２３と、副水路２３中に配され水圧が高くなるほど開度が大きくなる流量制御形の圧力逃がし弁２４とを有する。
発電機ユニット２の水量に対する、電圧、電流、及び電力の各特性は図６に示す通りである。尚、測定には図５の特性測定回路を使用した。
【００１９】
４１はガス管であり、上流側より、電磁安全弁４２、ガス弁棒４３１により水ガバナ６２に連結された水圧応動弁４３、ガスガバナ４４、及び能力調整子４５を順次、配設している。
【００２０】
７は操作ボタンであり、押圧すると水栓６１の弁軸６１１が引っ張られて開弁するとともに、マイクロスイッチ７１がオン状態になる。これにより、給水管１１中に水が流れるとともに、制御回路５に作動用電力が供給される。
【００２１】
制御回路５は、イグナイタ５１１に高電圧を供給するイグナイタ回路５１、フレームロッド５２１の出力に基づいて炎電流を検出するフレームロッド回路５２と、サーモカップル５３１、５３２の合成起電力に基づいて燃焼状態を検出するサーモカップル回路５３と、消し忘れタイマ回路５４と、電磁安全弁４２を駆動する電磁弁回路５５とを有する。
【００２２】
８１は乾電池（単一型×２本）、８２は充電型電池（約３Ｖ）、８３は乾電池８１から充電型電池８２への充電を防止する為のダイオード、８４は低損ブリッジを使用した整流回路、８５は充電型電池８２を充電する為の充電回路である。
【００２３】
各消費電流は以下の通りである。
電磁弁吸引時（２．２秒間）の消費電流…………………………２９８ｍＡ
イグナイタ回路５１の作動時（１．８秒間）の消費電流………７１ｍＡ
フレームロッド回路５２の作動時（３０秒間）の消費電流……１４．８ｍＡ
電磁弁保持電流（最大２０分間）…………………………………３．５ｍＡ
他制御回路消費電流…………………………………………………２．７ｍＡ
【００２４】
つぎに、本実施例のガス湯沸器Ａの利点を述べる。
〔ア〕ガス湯沸器Ａにおいて、操作ボタン７を押圧した直後（１．８秒間）の消費電流は３９０ｍＡであり、押圧から２．２秒経過以降で３０秒経過迄の消費電流は２１ｍＡであり、３０秒経過以降の消費電流は６．２ｍＡである。
この為、発電機ユニット２を装着しないガス湯沸器を通常に使用すると、乾電池８１は約１年で寿命となる。
【００２５】
しかし、ガス湯沸器Ａでは、乾電池８１と充電型電池８２とにより上記消費電流を賄っているので、上記全ての経過時間帯において、乾電池８１の消費電流を減らすことができ、乾電池８１の寿命を２倍〜３倍に延ばすことができる。
【００２６】
〔イ〕ガス湯沸器Ａでは、湯温調節器６３より上流に発電機ユニット２を配設しているので全水量が発電機ユニット２を流れ、水流を発電に有効に利用することができる。
具体的には、湯温調節器６３を低温側にして熱交水路１を流れる水量が多い場合（５．８リットル／分）には約１６０ｍＷ、又、高温側にして少ない場合（２．０リットル／分）でも約２０ｍＷである。
この為、ガス湯沸器Ａを通常に使用すれば、（充電型電池８２の消費電流）＜（充電型電池８２への充電電流）となる割合が多くなり、充電型電池８２を充分、充電することができる。
【００２７】
尚、少水量で長時間給湯したり、給湯開始と給湯停止とを繰り返し行うと、充電型電池８２の充電量が減って来るが、ダイオード８３により乾電池８１から充電型電池８２へ充電電流が流れないので乾電池８１が消耗しない。
【００２８】
〔ウ〕湯温調節器６３を高温側に設定した場合には、熱交水路１中を流れる水量は少ない（バイパス水量が少ない為）が、入水側に設けたベンチュリー２１１により主水路２１の水流を速くすることができるので、水流発電機２２が比較的高回転で回転して効率良く発電を行うことができる。
【００２９】
又、湯温調節器６３を低温側にする程、熱交水路１中を流れる水量が多くなる（バイパス水量が多くなる為）が、水量が多くなるほど、圧力逃がし弁２４にかかる水圧が高くなるので圧力逃がし弁２４の開度が大きくなり、副水路２３を流れる水量が多くなり、熱交水路１中を流れる水量が多い場合における水流発電機２２の破損を防止することができる。
【００３０】
本発明は、上記実施例以外に、次の実施態様を含む。
ａ．水ガバナ６２の下流に発電機ユニット２を設け、バイパス管３及び湯温調節器６３を設けず、熱交水路１中を流れる水量を増減して出湯温度を変化させても良い。
ｂ．乾電池８１を廃止して充電型電池８２のみ使用する構成でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかるガス湯沸器の構造説明図である。
【図２】そのガス湯沸器のブロック図である。
【図３】そのガス湯沸器に使用する発電機ユニットの断面図である。
【図４】そのガス湯沸器に使用する発電機ユニットの原理図である。
【図５】その発電機ユニットの特性測定を行う為の回路図である。
【図６】その特性測定回路を使用して測定した、発電機ユニットの水量に対する、電圧、電流、及び電力の各特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ ガス湯沸器（給湯器）
１ 熱交水路
２ 発電機ユニット
３ バイパス管
４ ガスバーナ（加熱源）
５ 制御回路（制御手段）
１１ 給水管
１２ 熱交換器
１３ 出湯管
２１ 主水路
２２ 水流発電機
２３ 副水路
２４ 圧力逃がし弁
６１ 水栓
６２ 水ガバナ
６３ 湯温調節器
２１１ ベンチュリー

Claims (2)

1. 水栓、水ガバナ、及びバイパス水量を調節する湯温調節器を順に配設した給水管と、熱交換器と、出湯管とを順に連設した熱交水路と、
   前記湯温調節器のバイパス管側出口と前記出湯管の途中とを接続するバイパス管と、
   前記水ガバナと前記湯温調節器との間の給水管中に配設される発電機ユニットと、
   前記熱交換器を加熱する加熱源と、
   該加熱源の作動等を司る制御手段とを備え、該制御手段の作動用電力の一部を、前記発電機ユニットが発電する電力で賄う給湯器であって、
   前記発電機ユニットは、主水路と、主水路中に配される水流発電機と、該水流発電機を迂回する副水路と、副水路中に配され水圧が高くなるほど開度が大きくなる流量制御形の圧力逃がし弁とを有する給湯器。
2. 前記水流発電機は、入水側にベンチュリーを有する請求項１に記載の給湯器。

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