JP4768394B2

JP4768394B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP4768394B2
Application number: JP2005308432A
Authority: JP
Inventors: 淳田中; 裕介伊藤; 登宮本
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-10-24
Also published as: JP2007113889A

Description

本発明は、ワンレバー水栓利用に好適な給湯器に係り、利用者の意図しない出湯を減らすことができ、利便性、省エネ性の向上を可能とする給湯器に関する。

近年、給湯システムにおいてワンレバー（シングルレバー）式水栓が普及している。これは蛇口でお湯、水の混合比を自由に調節できるものであり、レバー位置の調整により所望の温度のお湯を得ることができる。また、レバー位置を固定すれば常に同一温度のお湯を得ることもできる。

しかし、少量の水使用（例えば、歯ブラシに水をつける、ちょっと手を洗う、口をゆすぐ）のときに、水だけを出したいときにはワンレバーの位置を水側に移動させてから開栓する必要がある。これを行わずに開栓した場合、ワンレバーの待機位置によっては意図しない（必要としない）出湯が行われることになる。

一方、出願人によるロードサーベイによれば、一日の給湯使用において１０秒以下の使用回数が累計約４０％、３０秒以下数が累計７０％というデータが得られている。このような短時間使用の場合、利用者は水を使いたいと考えていることが多いと考えられるが、最低作動水量以上の開栓を行えば、自動的に給湯器側で加熱もしくは出湯が開始されてしまうことになり、省エネルギーの観点から問題となる。
なお、少量給湯に関する開示技術としては例えば特許文献１がある。これは、リモコンに最低作動水量が異なる複数のモードスイッチを設けて、モードスイッチの選択によって流量調整弁を作動させることにより流量調整するものである。これによれば、水栓で流量調整する煩雑さをなくすことができる。しかし、この技術では少量の水使用に関しては開示されていない。

実開平５−７３４５７号公報

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、利用者が意図していない場合の出湯を減らすことにより利便性、省エネ性の向上を可能とする給湯器に関する技術を提供するものである。

本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、
（１）給湯水栓からの通水を検出したときに給湯開始する給湯器において、給湯使用条件に対応して給湯開始の有無又は給湯開始までの時間を判定し、必要に応じて変更する手段を備えて成ることを特徴とする給湯器。
ここに、「給湯使用条件」とは、入水温等の給水条件、気温等の周囲環境条件、給湯水栓条件等、種々の条件をいう。また、給湯使用条件は単一条件のみに限らず、複数の条件が重複する場合を含む概念である。
本発明によれば、給湯使用条件に対応して、直ちに給湯を開始する「即湯モード」、又は給水のみ継続又は給湯開始までの時間を延長する「省エネモード」が選択されることになる。なお、モードが自動で選択される場合のみならず、リモコン等を用いて任意にモードを選択する場合も含む。
本発明において、「給湯器」はガス・電気等の熱源を問わず、また、瞬間式に限らず貯湯式を含む。

（２）上記給湯器において、所定の最低作動水量以上の通水量を検出したときに給湯加熱手段を作動させ、かつ、前記給湯使用条件に対応して最低作動水量を変更する手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。

（３）上記給湯器において、給湯使用条件には、前回給湯使用終了からの経過時間を含むことを特徴とする。
（４）上記各給湯器において、前記給湯使用条件には、入水温を含むことを特徴とする。
（５）上記各給湯器において、前記給湯使用条件には、外気温を含むことを特徴とする。
（６）上記各給湯器において、前記給湯使用条件には、季節条件を含むことを特徴とする。
「季節条件」とは、利用者の少量使用時のお湯必要性を季節（例えばカレンダー月）によって判定するための条件をいう。例えば１１月〜３月は少量使用であってもお湯を必要とすると判定し、最低作動水量を小さく設定する、又は開栓から加熱作動開始までの時間を短時間に設定する、等である。

（７）上記各給湯器において、前記給湯使用条件には給湯水栓の開度又はレバー回転角度を含むことを特徴とする。
利用者の少量使用時のお湯必要性を、給湯水栓開度又はレバー回転角度から推測するものである。開度又は回転角度を検知するセンサを給湯水栓に取り付け、その情報を給湯器に送信することにより本発明を実現することが可能となる。

図５は本発明の作用を示し、レバー回転角度に基づいて給湯開始条件の判定を行うものである。同図はワンレバー水栓２０を上方から見た図であり、給湯配管２２、給水配管２３からそれぞれお湯、水が供給される。従来のワンレバー水栓においては、一般にレバー位置が第３象限（レバー２１の支点を中心点としてＸ−Ｙ座標を考える）にある状態で開栓すると、湯・水が混合されて供給される。しかし、本発明においては、レバー２１がＢの範囲、すなわちＹ軸に対して所定の角度Θ側に至るまでは、「省エネモード」が適用される。「即湯モード」が適用されるのはＡの範囲にあるときに限られることになる。従って、角度Θを適切に定めることにより、前回使用時のレバー待機位置に関わらず「省エネモード」の適用回数が増し、利用者が意図しない（必要としない）出湯を回避することができ、省エネ性の向上を図ることが可能となる。

（８）上記各給湯器は風呂追焚機能をさらに備え、かつ、前記給湯使用条件には風呂保温状態又は風呂湯張り状態か否かを含むことを特徴とする。
風呂保温状態又は風呂湯張り状態のときは風呂利用している確率が高いため、このような判定を行って「即湯モード」を適用することにより、利便性・快適性の向上を図ることができる。

（９）上記各給湯器において、前記給湯加熱手段が熱交換器を備えた瞬間式加熱手段であることを特徴とする。
瞬間式給湯器の場合、開栓から最初にお湯が到達するまでの時間が貯湯式と比較すると長く掛かるため、本発明の効果が特に顕著となる。
さらに、瞬間式給湯器は給湯初期に給水に熱を与える熱交換器を暖めることにエネルギーが消費されるため、省エネ効果が顕著である。

（１０）上記各給湯器において、前記熱交換器が、潜熱回収型熱交換器を含むことを特徴とする。
潜熱回収型熱交換器を持つ給湯器は、通常の給湯器と比較して熱交換器の熱容量が大きいため、省エネ効果が顕著となる

（１１）上記各給湯器において、前記最低作動水量と前記給湯加熱手段の作動開始までの時間の少なくとも一方を変更可能なリモコンを、さらに備えて成ることを特徴とする。
水栓の近傍に設置するリモコンに最低作動水量、加熱作動開始時間等を設定可能なスイッチを付設することにより、利用者が簡易にこれらの設定を行うことができる。

（１２）上記各給湯器は給湯優先機能を備え、かつ、前記給湯使用条件には、給湯優先が風呂側に設定されているか否かを含むことを特徴とする。
給湯優先が風呂側に設定されているときは、風呂利用している確率が高い。本発明によれば、このような場合に「即湯モード」を適用することができ、利便性・快適性のさらなる向上を図ることができる。

（１３）上記各給湯器は給湯開始の有無又は給湯開始までの時間の変更に伴うエネルギー節約度を演算する手段と、エネルギー節約度又はその積算値のいずれか一方又は両方を表示する手段と、を、さらに備えて成ることを特徴とする。
例えば、リモコンにこのような表示を行うことにより、本発明による給湯器が省エネに貢献していることを利用者に認識してもらうことができる。

上記各発明により、利用者の意図しない出湯を減らすことができ、省エネ化を実現できるという効果がある。また、本発明をワンレバー水栓に適用した場合、レバー待機位置を考慮することなく給湯利用を制限（意図しない出湯を防止）できるため、利便性を損なうことなく省エネ化を図ることが可能となる。
熱交換器を有する給湯器においては、従来の給湯制御では給湯初期の加熱が熱交換器の昇温のみに用いられるため熱ロスが多いが、本発明によれば不必要な熱交換器加熱を減らすことができるため省エネに資するという効果がある。特に、熱容量の大きな潜熱回収型熱交換器を持つ給湯器の場合、さらに大きな省エネ効果を得ることができる。

以下、本発明に係る給湯器の実施形態について、図１乃至４を参照してさらに詳細に説明する。なお、重複を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。

（第一の実施形態）
本実施形態は、入水温に対応して最低作動水量を変更可能とするものであり、主として請求項４に関する。図１は、本実施形態に係る給湯システム１の構成を示す図である。図２は、給湯器２の詳細構成を示す図である。図３は、給湯器２の制御部において行われる制御フローを示す図である。

図１を参照して、給湯システム１は給湯器２、給水配管Ｗ１の分岐部Ｐ１で分岐して給湯器２に給水する給水配管Ｗ４、水栓側に水道水を直接供給する給水配管Ｗ２、給湯器２で加熱されたお湯を水栓３側に供給するための給湯配管Ｗ３、給湯器２に燃料である都市ガスを供給するガス供給管Ｇ１、給水配管Ｗ２及び給湯配管Ｗ３の末端に設けられているワンレバー水栓３を備えている。水栓３にはレバーが取り付けられており、レバー位置を左右に回転させることによりお湯、水の混合比を自由に調節でき、所望の温度のお湯を得ることができる。ワンレバー水栓３の近傍には給湯器リモコン４が設置されている。

図２を参照して、給湯器２は筐体２ａ内部にバーナ９ｂ，燃焼ファン９ｃ、熱交換部９ａ、排気部９ｄを主要構成要素とする燃焼部９を備えている。給水配管Ｗ２は内部給水管Ｗ４に連なり、さらに熱交換器９ａ入側に接続している。また、熱交換器９ａ出側は内部給湯管Ｗ５を経由して給湯配管Ｗ３と接続している。給水管Ｗ４と給湯管Ｗ５間にはバイパス管Ｗ６が設けられており、給水が熱交換器９ａをバイパスするように構成されている。給水管Ｗ４の分岐部Ｐ２上流側には、水量センサ７、入水温度センサ６が介入されている。また、給水管Ｗ５の分岐部Ｐ３下流側には流量制御弁Ｖ１が介入されている。また、バイパス管Ｗ６には流量制御弁Ｖ２が介入されている。ガス供給管Ｇ１は、内部ガス配管Ｇ２に接続され、さらにバーナ９ｂに導かれている。ガス配管Ｇ２途中にはガス比例弁Ｖ２が介入されている。

次に、給湯器２の制御系統は以下の通りに構成されている。制御部５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を主要構成とするマイコン、記憶部、Ｉ／Ｆ部等（いずれも不図示）を備えており、各センサから送られる検出値及びリモコン４側からの要求に基づいてアクチュエータ（各制御弁等）を作動させて、利用者の所望する給湯供給を行うように構成されている。なお、リモコン４には不図示の省エネモード設定ＳＷが設けられており、利用者が省エネモードを選択することにより以下の省エネモード制御が行われるものとする。

以上の構成により、水栓３の開栓に伴い所定の最低作動流量以上の通水量のときはガス比例弁Ｖ２が開となりガスが供給される。さらに不図示の点火装置によりバーナ９ｂが点火される。これにより、熱交換器９ａを通過する水は加熱されてお湯となり、給湯配管Ｗ３を経由して水栓３に供給される。このとき、熱交換器９ａ出側に設けられた温度センサ（図示せず）により給湯温度が計測され、流量制御弁Ｖ２の開度が調節される。これにより、熱交換器９ａを通過したお湯とバイパス管Ｗ６を通過した水とが合流部Ｐ３で合流して設定給湯温度により水栓側に給湯される。

給湯システム１は以上のように構成されており、次に図３をも参照して、本実施形態における水栓３開栓時の給湯制御フローについて説明する。なお、以下の各制御においては、リモコン４が省エネモードに設定されているものとする。利用者が水栓３を開栓すると（ステップＳ１０１）、給水管Ｗ４を経由して給湯器２に水道水が供給される。これに伴い、水量センサ７で通水量、入水温度センサ６で入水温が計測され、その検出値はそれぞれ制御部５に送られる。制御部５では、給水温が所定の温度（ここでは１０℃）以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。１０℃以上のときは、次に水量センサ７における検知水量が第一最低作動流量（ここでは５Ｌ／min（リッター／分））以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。当該条件に適合するときはバーナ９ａに点火されて燃焼が開始され、給湯供給が行われる（ステップＳ１０５）。通水量が５Ｌ／min未満のときは（ステップＳ１０３においてＮＯ）、燃焼が開始されることなく通水が継続される。これに伴い、水栓３では給水配管Ｗ２、給湯配管Ｗ３の双方から水が供給されることになる。その後、給湯栓閉栓（ステップＳ１０６）により本制御は終了する。

給水温が１０℃未満のときは（ステップＳ１０２においてＮＯ）、次に水量センサ７における検知水量が第二最低作動流量（ここでは３Ｌ／min）以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。当該条件に適合するときはバーナ９ａに点火されて燃焼が開始され、給湯供給が行われる（ステップＳ１０５）。通水量が３Ｌ／min未満のときは（ステップＳ１０４においてＮＯ）、燃焼が開始されることなく通水が継続され、水栓３では給水配管Ｗ２、給湯配管Ｗ３の双方から水が供給されることになる。その後、給湯栓閉栓（ステップＳ１０６）により本制御は終了する。給湯栓開栓状態（ステップＳ１０６においてＮＯ）のときはさらにステップＳ１０２に戻り、上述の出湯制御が繰り返し行われることになる。

本実施形態で示した最低作動流量、入水温等の値は例示であって、適宜最適の値を取り得ることはいうまでもない。
また、最低作動流量を二段階に設定する例を示したが、これに限らず、さらに多段階の最低作動流量を設定することも可能である。
また、本実施形態では入水温に基づいて最低作動流量を変化させる形態としたが、入水温に替えて外気温を用いる形態とすることも可能である。
また、本実施形態では入水温に基づいて自動的に最低作動流量を変化させる形態としたが、これに替えてリモコンに最低作動流量切替スイッチを設け、利用者が使用条件に合わせて切替スイッチを操作することにより、最低作動流量を選択する形態とすることも可能である。

（第二の実施形態）
さらに、図５をも参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、季節条件に対応してバーナ点火時期を調整する制御であり、主として請求項２、６に該当する。利用者が水栓３を開栓すると（ステップＳ２０１）、給水管Ｗ４を経由して給湯器２に水道水が供給される。これに伴い、水量センサ７で通水量が計測され、検出値は制御部５に送られる。制御部５では、水量センサ７の検知水量が所定の最低作動流量（３Ｌ／min）以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。通水量が３Ｌ／min未満のときは（ステップＳ２０２においてＮＯ）、燃焼が開始されることなく通水が継続され、水栓３では給水配管Ｗ２、給湯配管Ｗ３の双方から水が供給されることになる。通水量が３Ｌ／min以上のときは（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、次に制御部５が備えているカレンダー機能に基づいて、現在時期が冬季（１１月〜３月）に該当するか否かが判定される（ステップＳ２０３）。これに該当するときは、次に水量センサ７が通水を検知後、１ｓｅｃ経過したか否かが判定される（ステップＳ２０４）。そして１ｓｅｃ経過後にバーナ９ａに点火されて燃焼が開始され（ステップＳ２０６）、給湯供給が行われる。なお、１ｓｅｃ経過前（ステップＳ２０４においてＮＯ）に閉栓されたときは（ステップＳ２０７）、そのまま本制御は終了となる。

現在時期が冬季以外のときは（ステップＳ２０３においてＮＯ）、次に水量センサ７が通水を検知後３０ｓｅｃ経過したか否かが判定される（ステップＳ２０５）。そして３０ｓｅｃ経過後にバーナ９ａに点火されて燃焼が開始され（ステップＳ２０６）、給湯供給が行われる。３０ｓｅｃ経過前（ステップＳ２０４においてＮＯ）に水栓３が閉栓されたときは（ステップＳ２０７）、そのまま本制御は終了となる。

本発明は、エネルギー源、加熱方式（瞬間式、貯湯式）を問わず、給湯配管を介してお湯を供給する給湯器に広く利用可能である。

本発明の一実施形態に係る給湯システム１を示す図である。給湯器２の詳細構成を示す図である。第一の実施形態における給湯制御フローを示す図である。第二の実施形態における給湯制御フローを示す図である。請求項７の発明の作用を示す図である。

符号の説明

１給湯システム
２給湯器
３ワンレバー水栓
４給湯器リモコン
５制御部
６入水温度センサ
７水量センサ
９燃焼部
Ｖ１、Ｖ３流量制御弁
Ｖ２ガス比例弁
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ４給水配管
Ｗ３給湯配管

Claims

給湯水栓からの通水を検出したときに給湯開始する給湯器において、
給湯レバー回転角度に対応して給湯開始までの時間を判定し、かつ、必要に応じて給湯開始までの時間を変更可能とする手段を備えて成る給湯器であって、
前記給湯レバーの支点を中心点としてＸ−Ｙ座標を考えた場合に、前記給湯レバー回転角度が前記Ｙ軸に対して所定の角度Θより大きいときは、直ちに給湯を開始する「即湯モード」が適用され、
前記給湯レバー回転角度が前記Ｙ軸に対して所定の角度Θより小さいときは、給水のみ継続又は給湯開始までの時間を延長する「省エネモード」が適用されるように構成した、
ことを特徴とする給湯器。