JP5810112B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、バーナで加熱される熱交換器の上流側の給水路と下流側の給湯路とを熱交換器と並列に接続するバイパス路を備える給湯器に関する。 The present invention relates to a water heater provided with a bypass path that connects an upstream water supply path and a downstream hot water supply path of a heat exchanger heated by a burner in parallel with the heat exchanger.
給湯器では、熱交換器からの出湯温度が低いと、バーナの燃焼排気中の水蒸気が熱交換器で凝縮してドレンが発生する。バイパス路を設ければ、熱交換器からの出湯温度が給湯設定温度より高くても、熱交換器から出湯される温水にバイパス路からの水が混合されて、バイパス路合流部よりも下流の給湯路の部分に給湯設定温度の温水を供給できる。そのため、給湯設定温度が低くてもドレンの発生を防止できる。 In the water heater, when the temperature of the hot water discharged from the heat exchanger is low, water vapor in the combustion exhaust of the burner is condensed in the heat exchanger and drainage is generated. If a bypass passage is provided, even if the hot water temperature from the heat exchanger is higher than the hot water supply set temperature, the water from the bypass passage is mixed with the hot water discharged from the heat exchanger, and downstream of the bypass passage junction. Hot water at the hot water supply set temperature can be supplied to the hot water supply passage. Therefore, the generation of drain can be prevented even when the hot water supply set temperature is low.
ここで、給湯器では、一般的に、給水路のバイパス路分岐部よりも上流部分又は給湯路のバイパス路合流部より下流部分に、熱交換器とバイパス路とへの合計通水量を可変する電動式の水量調節弁を介設し、バーナの燃焼量を最大にしても給湯温度が設定温度に達しない場合には、合計通水量を減少させる制御を行うようにしている。 Here, in the water heater, generally, the total water flow amount to the heat exchanger and the bypass passage is varied in the upstream portion from the bypass passage branch portion of the water supply passage or the downstream portion from the bypass passage merging portion of the hot water passage. An electric water amount control valve is provided, and if the hot water supply temperature does not reach the set temperature even when the burner combustion amount is maximized, control is performed to reduce the total water flow rate.
また、従来、水量調節弁とは別に、熱交換器への通水量とバイパス路への通水量との比を調節するバイパス弁を設けたものも知られている(例えば、特許文献1参照)。然し、バイパス弁を設けたのでは、コストが高くなるため、バイパス弁を設けない固定バイパス方式の給湯器も従来広く用いられている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, conventionally, in addition to the water amount adjustment valve, there is also known one provided with a bypass valve that adjusts the ratio of the amount of water flow to the heat exchanger and the amount of water flow to the bypass passage (see, for example, Patent Document 1). . However, since the cost increases when the bypass valve is provided, a fixed bypass water heater without a bypass valve is also widely used (see, for example, Patent Document 2).
ところで、固定バイパス方式では、理論上はバイパス比(バイパス路への通水量/熱交換器への通水量)がバイパス路の配管径に応じた所定値になるはずであるが、水量調節弁を十分に開いた状態でも十分な通水量が得られなくなる程に給水圧が低いと、実質的なバイパス比が所定値より小さくなる。そのため、給水圧がこのように低い場合には、熱交換器からの出湯温度と給湯設定温度との差が比較的小さくなり、給湯設定温度が低くなるとドレンを生じやすくなってしまう。 By the way, in the fixed bypass system, the bypass ratio (the amount of water passing through the bypass passage / the amount of water passing through the heat exchanger) should theoretically be a predetermined value corresponding to the pipe diameter of the bypass passage. If the water supply pressure is so low that a sufficient amount of water cannot be obtained even in a sufficiently opened state, the substantial bypass ratio becomes smaller than a predetermined value. Therefore, when the feed water pressure is so low, the difference between the hot water temperature from the heat exchanger and the hot water set temperature becomes relatively small, and when the hot water set temperature becomes low, drainage tends to occur.
本発明は、以上の点に鑑み、給水圧が低い場合の実質的なバイパス比の低下を水量調節弁とは別のバイパス弁を用いずに防止できるようにした給湯器を提供することをその課題としている。 In view of the above, the present invention provides a water heater that can prevent a substantial decrease in the bypass ratio when the feed water pressure is low without using a bypass valve separate from the water amount adjustment valve. It is an issue.
上記課題を解決するために、バーナで加熱される熱交換器の上流側の給水路と下流側の給湯路とを熱交換器と並列に接続するバイパス路と、熱交換器とバイパス路とへの合計通水量を可変する電動式の水量調節弁とを備える給湯器において、水量調節弁の弁筐は、給水路のバイパス路分岐部よりも上流部分又は給湯路のバイパス路合流部よりも下流部分に接続される第1ポートと、給水路のバイパス路分岐部よりも下流部分又は給湯路のバイパス路合流部よりも上流部分に接続される第2ポートと、バイパス路に接続される第3ポートと、第1ポートに連通する第1弁室と、第2ポート及び第3ポートに連通し、給水路のバイパス路分岐部又は給湯路のバイパス路合流部を構成する第2弁室とを有し、水量調節弁は、モータで駆動される弁軸と、弁軸に連結され第1弁室に対する第2弁室の連通開度を可変する主弁体と、弁軸に連結され第2弁室に対する第3ポートの連通開度を可変する副弁体とを備え、副弁体は、主弁体が所定の中間開き位置よりも閉じ側に存するときは第2弁室に対する第3ポートの連通開度を一定に維持し、主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するときに第2弁室に対する第3ポートの連通開度を増加するように構成され、給水圧が所定の基準圧に比し低いときに、主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するように弁軸を駆動することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, to the bypass path connecting the upstream water supply path and the downstream hot water supply path of the heat exchanger heated by the burner in parallel with the heat exchanger, to the heat exchanger and the bypass path In the water heater provided with an electrically operated water amount control valve that varies the total water flow rate, the valve housing of the water amount control valve is upstream of the bypass channel branching portion of the water supply channel or downstream of the bypass channel junction of the hot water channel A first port connected to the portion, a second port connected to a portion downstream of the bypass passage branching portion of the water supply passage or an upstream portion of the bypass passage merging portion of the hot water supply passage, and a third connected to the bypass passage. A first valve chamber that communicates with the port, a first valve chamber that communicates with the first port, and a second valve chamber that communicates with the second port and the third port and constitutes the bypass channel branching portion of the water supply channel or the bypass channel merging unit of the hot water channel The water volume control valve has a valve shaft driven by a motor A main valve body that is connected to the valve shaft and varies the communication opening degree of the second valve chamber with respect to the first valve chamber, and a sub-valve element that is connected to the valve shaft and changes the communication opening degree of the third port to the second valve chamber. The sub-valve body maintains a constant opening degree of the third port with respect to the second valve chamber when the main valve body is closer to the closed side than the predetermined intermediate opening position, and the main valve body is opened intermediately. The opening degree of the third port with respect to the second valve chamber is increased when moving to the opening side relative to the position , and the main valve body opens intermediately when the feed water pressure is lower than a predetermined reference pressure. The valve shaft is driven so as to move to the opening side from the position .
ここで、第2弁室に対する第3ポートの連通開度を増加させると、バイパス路への通水量が増加する。そして、本発明によれば、給水圧が低い場合に、水量調節弁の主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するように弁軸を駆動することで、給水圧低下による合計通水量の減少をある程度補償できると共に、副弁体により第2弁室に対する第3ポートの連通開度を増加させて、実質的なバイパス比の低下を防止できる。更に、水量調節弁に副弁体を付加するだけであるため、水量調節弁と別のバイパス弁を設けるものに比しコストダウンを図ることもできる。 Here, if the communication opening degree of the 3rd port with respect to a 2nd valve chamber is made to increase, the water flow amount to a bypass channel will increase. Then, according to the present invention, when the water supply pressure is low, the valve body is driven so that the main valve body of the water amount adjusting valve moves to the opening side from the intermediate opening position. Can be compensated for to some extent, and the opening degree of the third port with respect to the second valve chamber can be increased by the sub-valve to prevent a substantial decrease in the bypass ratio. Furthermore, since only the auxiliary valve body is added to the water amount adjusting valve, the cost can be reduced as compared with a case where a bypass valve separate from the water amount adjusting valve is provided.
また、本発明においては、熱交換器とバイパス路とへの合計通水量を検出する検出手段を備え、モータの回転情報に基づいて算出される主弁体の位置から得られる第1弁室に対する第2弁室の連通開度と検出手段の検出水量との相関関係に基づいて、給水圧が所定の基準圧に比し高いか低いかを判別し、低いと判別されたときに、主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するように弁軸を駆動することが望ましい。これによれば、給水圧が低い場合に自動的に第2弁室に対する第3ポートの連通開度を増加させることができると共に、給水圧を検出する特別のセンサも不要になり、有利である。 Moreover, in this invention, it is provided with the detection means which detects the total water flow amount to a heat exchanger and a bypass, and with respect to the 1st valve chamber obtained from the position of the main valve body calculated based on the rotation information of a motor Based on the correlation between the communication opening degree of the second valve chamber and the detected water amount of the detection means, it is determined whether the feed water pressure is higher or lower than a predetermined reference pressure. It is desirable to drive the valve shaft so that the body moves to the opening side from the intermediate opening position. According to this, when the feed water pressure is low, the communication opening degree of the third port with respect to the second valve chamber can be automatically increased, and a special sensor for detecting the feed water pressure becomes unnecessary, which is advantageous. .
図1に示す本発明の実施形態の給湯器は、バーナ1と、バーナ1で加熱される熱交換器2とを備えている。更に、熱交換器2の上流側の給水路3と下流側の給湯路4とを熱交換器2と並列に接続するバイパス路5と、熱交換器2とバイパス路5とへの合計通水量を可変する電動式の水量調節弁6とを備えている。
The water heater of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a burner 1 and a
水量調節弁6の弁筐61は、給水路3のバイパス路5分岐部よりも上流部分3aに接続される第1ポート611と、給水路3のバイパス路5分岐部よりも下流部分3bに接続される第2ポート612と、バイパス路5に接続される第3ポート613と、第1ポート611に連通する第1弁室61aと、第2ポート612及び第3ポート613に連通し、給水路3のバイパス路5分岐部を構成する第2弁室61bとを有している。
The
尚、第1弁室61aの第2弁室61b側の端面は、第2弁室61bに連通する開口を形成した弁座61cになっている。また、第2弁室61bは、第2ポート612と同心の円柱状に形成されている。そして、第2弁室61bの周面の一部に、第3ポート613に連通する弁孔61dが開設されている。
Note that the end surface of the
水量調節弁6は、ステッピングモータ等のモータ62で駆動される弁軸63と、弁軸63に連結され第1弁室61aに対する第2弁室61bの連通開度を可変する主弁体64と、弁軸63に連結され第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度を可変する副弁体65とを備えている。
The water amount adjusting valve 6 includes a
弁軸63は、第1弁室61aの外端部に嵌合する弁筐61に固定のガイド部材614に摺動自在に挿通されている。弁軸63の軸方向外端部の外周には、スプライン63aが形成されており、モータ62で回転駆動されるスプラインスリーブ62aをスプライン63aに外嵌させて、弁軸63がモータ62により正逆転されるようにしている。また、弁軸63に、スプライン63aに隣接する雄ねじ63bを形成して、この雄ねじ63bをガイド部材614の外端部内周に形成した雌ねじ614aに螺合させ、弁軸63がその1回転で所定の開閉ストローク分だけ軸方向に進退されるようにしている。
The
弁軸63の軸方向内端部には、副弁体65が止輪63cにより抜け止めした状態で連結されており、更に、弁軸63に主弁体64をばね64aで副弁体65側に付勢した状態で外挿している。主弁体64は、第1弁室61a内で弁軸63の進退に伴い弁座61cに向けて進退する。そして、主弁体64が弁座61cに接近する閉じ側に移動することで、第1弁室61aに対する第2弁室61bの連通開度が次第に減少し、これとは逆に、主弁体64が弁座61cから遠ざかる開き側に移動することで、第1弁室61aに対する第2弁室61bの連通開度が次第に増加する。
The
副弁体65は、弁軸63と一体に回転及び進退するもので、第2弁室61bに内嵌する筒状に形成されており、その内部空間は常時第2ポート612に連通している。副弁体65の周壁部には、その内部空間を弁孔61dに連通するスリット651が周方向に連続して形成されている。尚、副弁体65の周壁部の内周面には、副弁体65がスリット651によって分離されることを防止するため、スリット651を跨ぐようにして母線方向にのびる複数のリブ652が形成されており、また、副弁体65の主弁体64側の端壁部には、第1弁室61aからの水が流入する複数の透孔653が開設されている。
The
ここで、スリット651の周方向の一部は、図2に示す如く、他部よりも幅が広い幅広部651aに形成されている。そして、主弁体64が所定の中間開き位置よりも閉じ側に存するとき、即ち、弁軸63の回転角度が主弁体64を中間開き位置よりも閉じ側に移動させる角度範囲に存するときは、スリット651の幅広部651a以外の部分が弁孔61d側に向いて、第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度が比較的小さな一定開度に維持されるようにしている。また、主弁体64が中間開き位置よりも開き側に移動するとき、即ち、弁軸63を上記角度範囲から主弁体64が開き側に移動する方向に回転させるときに、スリット651の幅広部651aが弁孔61d側に向いて、第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度が増加するようにしている。
Here, as shown in FIG. 2, a part of the
弁筐61の第1ポート611と第1弁室61aとの間の通路部には、水流で回転する羽根車7aを有する水量センサ7が設けられており、この水量センサ7で熱交換器2とバイパス路5とへの合計通水量を検出する検出手段が構成される。また、給水路3の水温(給水温)を検出する温度センサ8と、給湯路4のバイパス路5合流部よりも下流部分4aの湯温(給湯温度)を検出する温度センサ9を設けている。そして、図示省略したコントローラにより、給湯設定温度と給水温度との偏差と水量センサ7の検出水量とから給湯温度を設定温度にするのに必要な熱量を演算して、この熱量が得られるようにバーナ1の燃焼量をフィードフォワード制御すると共に、給湯温度が設定温度になるようにバーナ1の燃焼量をフィードバック制御している。また、バーナ1の燃焼量を最大にしても給湯温度が設定温度まで上昇しないときは、熱交換器2とバイパス路5とへの合計通水量を水量調節弁6により減少させて、給湯温度を設定温度まで上昇させる。
A
ところで、水量調節弁6を十分に開いた状態でも十分な通水量が得られなくなる程に給水圧が低い場合、即ち、給水圧が所定の基準圧より低い場合、固定バイパス方式の給湯器では、実質的なバイパス比(バイパス路5への通水量/熱交換器2への通水量)が低下して、熱交換器2からの出湯温度(給湯路4のバイパス路5合流部よりも上流部分4bの湯温)と給湯温度との差が比較的小さくなり、給湯設定温度が低くなるとドレンを生じやすくなってしまう。
By the way, when the water supply pressure is low enough that a sufficient amount of water cannot be obtained even when the water amount adjustment valve 6 is sufficiently opened, that is, when the water supply pressure is lower than a predetermined reference pressure, Substantial bypass ratio (amount of water flowing to bypass channel 5 / amount of water flowing to heat exchanger 2) decreases, and the temperature of hot water from heat exchanger 2 (upstream portion of merging portion of bypass channel 5 of hot water channel 4) The difference between the
ここで、水量センサ7の検出水量(熱交換器2とバイパス路5とへの合計通水量)と、水量調節弁6のモータ62の回転情報に基づいて算出される主弁体64の位置から得られる第1弁室61aに対する第2弁室61bの連通開度との相関関係から給水圧を演算することができる。そこで、本実施形態では、コントローラにより、上記相関関係に基づいて、給水圧が所定の基準圧に比し高いか否かを判別し、低いと判別されたときに、水量調節弁6の主弁体64が中間開き位置よりも開き側に移動するように弁軸63を駆動する制御を行うこととした。
Here, from the position of the
第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度を増加させると、バイパス路5への通水量が増加する。そして、本実施形態によれば、給水圧が基準圧より低い場合に、水量調節弁6の主弁体64を中間開き位置よりも開き側に移動させるため、給水圧低下による合計通水量の減少をある程度補償できると共に、副弁体65により第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度を増加させて、実質的なバイパス比が低下することを防止できる。これにより、給水圧が基準圧より低い場合に、給湯設定温度を低くしても、ドレンが発生しにくくなる。また、水量調節弁6に副弁体65を付加するだけであるため、水量調節弁6と別のバイパス弁を設けるものに比しコストダウンを図ることもできる。
When the communication opening degree of the
更に、本実施形態では、水量調節弁6のモータ62の回転情報から求められる第1弁室61aに対する第2弁室61bの連通開度と水量センサ7の検出水量との相関関係に基づいて、給水圧が所定の基準圧に比し高いか低いかを判別するため、給水圧を検出する特別のセンサが不要になり、コストダウンを図る上で有利である。
Further, in the present embodiment, based on the correlation between the communication opening degree of the
次に、図3に示す第2実施形態について説明する。第2実施形態では、水量調節弁6の弁筐61の第1ポート611に給湯路4のバイパス路5合流部よりも下流部分4aを接続すると共に、第2ポート612に給湯路4のバイパス路5合流部よりも上流部分4bを接続し、更に、第3ポート613にバイパス路5を接続して、第2弁室61bにより給湯路4のバイパス路5合流部を構成するようにしている。この場合も上記第1実施形態と同様の作用効果を得られる。
Next, a second embodiment shown in FIG. 3 will be described. In the second embodiment, the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、副弁体65の回転で第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度が可変されるようにしているが、弁軸63が回転せずに軸方向に進退するようにし、副弁体65の弁孔61d側を向く面に軸方向にのびるスリットを形成してもよい。この場合は、主弁体64が中間開き位置よりも開き側に移動するときにスリットの幅広部が弁孔61dに臨む軸方向位置に変位して、第2弁室61bに対する第3ポート613の連通開度が増加するように構成する。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, in the above embodiment, the opening degree of the
1…バーナ、2…熱交換器、3…給水路、3a…給水路のバイパス路分岐部よりも上流部分、3b…給水路のバイパス路分岐部よりも下流部分、4…給湯路、4a…給湯路のバイパス路合流部よりも下流部分、4b…給湯路のバイパス路合流部よりも上流部分、5…バイパス路、6…水量調節弁、61…弁筐、61a…第1弁室、61b…第2弁室、611…第1ポート、612…第2ポート、613…第3ポート、62…モータ、63…弁軸、64…主弁体、65…副弁体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Burner, 2 ... Heat exchanger, 3 ... Water supply path, 3a ... Upstream part from bypass path branch part of water supply path, 3b ... Downstream part from bypass path branch part of water supply path, 4 ... Hot water supply path, 4a ... The downstream portion of the hot water supply passage bypass portion, 4b... The upstream portion of the hot water supply passage bypass portion, 5. 2nd valve chamber, 611 ... 1st port, 612 ... 2nd port, 613 ... 3rd port, 62 ... Motor, 63 ... Valve shaft, 64 ... Main valve body, 65 ... Sub valve body.
Claims (2)
水量調節弁の弁筐は、給水路のバイパス路分岐部よりも上流部分又は給湯路のバイパス路合流部よりも下流部分に接続される第1ポートと、給水路のバイパス路分岐部よりも下流部分又は給湯路のバイパス路合流部よりも上流部分に接続される第2ポートと、バイパス路に接続される第3ポートと、第1ポートに連通する第1弁室と、第2ポート及び第3ポートに連通し、給水路のバイパス路分岐部又は給湯路のバイパス路合流部を構成する第2弁室とを有し、
水量調節弁は、モータで駆動される弁軸と、弁軸に連結され第1弁室に対する第2弁室の連通開度を可変する主弁体と、弁軸に連結され第2弁室に対する第3ポートの連通開度を可変する副弁体とを備え、
副弁体は、主弁体が所定の中間開き位置よりも閉じ側に存するときは第2弁室に対する第3ポートの連通開度を一定に維持し、主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するときに第2弁室に対する第3ポートの連通開度を増加するように構成され、
給水圧が所定の基準圧に比し低いときに、主弁体が中間開き位置よりも開き側に移動するように弁軸を駆動することを特徴とする給湯器。 Electricity that varies the total water flow to the heat exchanger and bypass path, bypass path that connects the upstream water supply path and downstream hot water supply path of the heat exchanger heated by the burner in parallel with the heat exchanger In a water heater provided with a water amount control valve of the type
The valve housing of the water amount adjusting valve has a first port connected to a portion upstream of the bypass passage branch portion of the water supply passage or a downstream portion of the bypass passage junction portion of the hot water supply passage, and downstream of the bypass passage branch portion of the water supply passage. A second port connected to a portion or a portion upstream of the bypass passage merging portion of the hot water supply passage, a third port connected to the bypass passage, a first valve chamber communicating with the first port, a second port, and a second port; A second valve chamber that communicates with 3 ports and constitutes a bypass passage branching portion of a water supply passage or a bypass passage merging portion of a hot water supply passage;
The water amount adjusting valve includes a valve shaft that is driven by a motor, a main valve body that is connected to the valve shaft and varies a communication opening degree of the second valve chamber with respect to the first valve chamber, and is connected to the valve shaft and that is connected to the second valve chamber. A sub-valve that varies the communication opening of the third port,
When the main valve body is on the closed side with respect to the predetermined intermediate opening position, the auxiliary valve body maintains the communication opening of the third port with respect to the second valve chamber to be constant, and the main valve body opens more than the intermediate opening position. Configured to increase the communication opening degree of the third port with respect to the second valve chamber when moving to the side ,
A water heater , wherein a valve shaft is driven so that a main valve element moves to an opening side from an intermediate opening position when a supply water pressure is lower than a predetermined reference pressure .
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