JP6470649B2 - 給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、給湯機に流量調整弁を備えた時の配管レイアウトに関するものである。

従来より、この種の貯湯タンク内の高温の湯と給水した水を、給湯混合弁で混合して給湯管を通過させ、給湯を行う給湯機において、給湯流量を調節する機能を追加する時、前記給湯管に流量調整弁を設けていた（特許文献１）。

特開２０１５−１０２２８５号公報

しかし、特許文献１には給湯混合弁の下流側に流量調整弁を設けているという記載しかない。しかしながら、流量をカウントするフローセンサを前記流量調整弁の下流側に設けると、前記流量調整弁で流路が絞られることで発生する不均一の水流によって、前記フローセンサの検出部である羽車に水が一様に当たらず前記フローセンサの検出値と実際に前記フローセンサを通過した実流量値に差が出てしまうという問題があり、各センサや各弁の機能の特徴に考慮した配管または部品の配置が必要であった。

また、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水を混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの混合水を蛇口へ供給する給湯管と、この前記給湯管途中に設けられ給湯混合弁からの混合水の温度を検出する給湯温度センサと、前記給湯混合弁からの混合水の給湯流量を検出するフローセンサと、前記給湯流量を絞る流量調整弁と、前記給湯混合弁と前記流量調整弁の弁開度を制御する制御装置を備えた給湯機において、前記給湯混合弁の下流側に前記流量調整弁を設置し、前記流量調整弁の下流側に水流均一化手段を設け、前記水流均一化手段の下流側に前記フローセンサ、前記給湯温度センサを順に配置した。

また、前記水流均一化手段は、クランク形状の給湯クランク配管とした。

また、前記水流均一化手段は、少なくとも所定の長さよりも長い給湯管で形成された長給湯配管とした。

前記流量調整弁は、弁体を有する弁棒が軸方向に移動することにより、前記弁体が前記流量調整弁の内部の下流側配管接続部に設けた弁座に対して接離して、流量調整を行う。

また請求項１の発明によれば、前記流量調整弁の下流側に前記水流均一化手段を配置したことにより、前記流量調整弁が給湯流量を絞った時に水流の不均一化が発生しても、前記水流均一化手段で水流を均一化する事ができる。したがって、前記流量調整弁の下流側に前記フローセンサを配置した時でも、前記フローセンサの検出部の羽車には均一化された水流が当てることができ、前記フローセンサの検出値と実際に前記フローセンサを通過した実流量値との誤差を少なくし、正確な流量を検出することができる。また、水流均一化手段を設けたことで、温度ムラを安定させると共に、前記フローセンサを前記給湯温度センサよりも下流側に配置することで、前記フローセンサの検出部である羽車でさらに混合水を攪拌する事ができ、混合水の温度を正確に検出することができる。

この発明の第１の実施例の概略説明図 流量調整弁の断面図 この発明の第２の実施例の概略説明図

本発明の給湯装置の第１実施形態を図１に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク、２は貯湯タンク１の下部に接続された給水管、３は貯湯タンク１の上部に接続された出湯管、４は貯湯タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段、５は貯湯タンク１下部とヒートポンプ式加熱手段４と貯湯タンク１上部とを貯湯タンク１内の湯水が循環可能に接続するヒートポンプ循環回路である。また、図示しないがヒートポンプ循環回路５の途中に設けられたヒートポンプ循環ポンプによって、貯湯タンク１とヒートポンプ式加熱手段４内の湯水を循環させている。

６は給水管２の途中で分岐する給水バイパス管、７は出湯管３を流れる湯水と給水バイパス管６を流れる市水を適宜の比率で混合して給湯設定温度あるいは風呂設定温度に調整する給湯混合弁、８は給湯混合弁７で混合された混合水が流通する給湯管、９は給湯管８からの混合水を給湯する給湯栓、１０は給湯管８途中に設けられた給湯流量を検出するフローセンサ、１１は給湯混合弁７によって混合された混合水の温度を検出する給湯温度センサ、１２は給湯混合弁７によって混合された混合水の給湯流量を調節する流量調整弁である。

１３は貯湯タンク１上部内の高温水と熱交換する風呂熱交換器、１４は浴槽、１５は風呂熱交換器１３と浴槽１４を湯水が循環可能に接続する風呂循環回路、１６は風呂循環回路１５の途中に設けられた風呂循環ポンプである。

給湯動作や風呂動作の運転制御を担う制御装置１７は、任意に決められた給湯設定流量とフローセンサ１０で検出した検出値が等しくなるように流量調整弁１２の弁開度と、任意に決められた給湯温度と給湯温度センサ１１で検出した検出値が等しくなるように給湯混合弁７との弁開度の制御をしている。

次に流量調整弁１２の構成を図２の流量調整弁１２の断面図で詳しく説明する。
Ａは上流側の配管と接続する上流配管接続部、Ｂは下流側の配管と接続する下流配管接続部、１２ａは弁室、１２ｂは弁棒、１２ｃは弁棒１２ｂを駆動させるパルスモータ等の電動機、１２ｄは弁棒の下端に固定される弁体、１２ｅは弁室１２ａの下流側配管接続部Ｂの開口部に固定された環状の弁座である。

流量調整弁１２の動作について説明する。
水または温水等の流体は、上流側配管接続部Ａから供給され、弁室１２ａを介して環状の弁座１２ｅと弁体１２ｄとの間隙を通過した後、下流側配管接続部Ｂから送出される。このとき、パルスモータ等の電動機１２ｃをパルス信号等により適宜回動させると、弁棒１２ｂが軸方向に移動する。弁棒１２ｂは、前記パルス信号の量に比例した量だけ軸方向に移動し、弁座１２ｅと弁体１２ｄとの間の間隙幅を調整し、この間隙を流れる流体の流量を調整する。また、間隙から流体が送出される際、流体の流れが配管内で不均一となる。

また、水流が不均一となってしまうと、フローセンサ１０の検出部である羽車に水流が一様に当たらないことで、フローセンサ１０が流量を誤検知してしまい、実際にフローセンサ１０を流れた実流量値とは異なる値がでてしまう。

次に給湯動作について説明する。
給湯栓９が開かれると、貯湯タンク１の底部に給水管２から市水が流入すると共に貯湯タンク１の頂部から出湯管３を介して高温の湯が出湯し、給湯混合弁７で給水バイパス管６からの水と混合されて、給湯管８を通過する。そして、制御装置１７は給湯温度センサ１１が検出した検出値が給湯設定温度と一致するように給湯混合弁７の弁開度を制御して、給湯設定温度の給湯を行う。また、給湯流量を調整するとき、制御装置１７はフローセンサ１０で検出した検出値が任意の給湯設定流量と一致するように流量調整弁１２の弁開度を制御して、給湯を行う。そして、給湯栓９が閉じられることによって、制御装置１７は給湯混合弁７の弁開度の制御を停止して給湯停止する。

次に第１の実施形態について図１に基づいて配管レイアウトを説明する。
まず、給湯混合弁７とフローセンサ１０の間の給湯管８に、給湯混合弁７で混合された混合水が流通する、水流均一化手段である給湯クランク配管１８を設ける。
そして、給湯混合弁７、給湯クランク配管１８、フローセンサ１０、給湯温度センサ１１、流量調整弁１２、給湯栓９の順に配置する。

給湯クランク配管１８に流入した混合水は、入口内部を直進して給湯クランク配管１８の流路内壁に衝突して乱流が発生し、まずここで一度目の混合が促進される。次いで９０°流路が変更されて流れ、今度は反対側の流路内壁に衝突して乱流が発生し、二度目の乱流が発生する。そして、再び９０°流路が変更となり、フローセンサ１０を通過することで給湯流量を検出する。

そして、フローセンサ１０を通過するときに、フローセンサ１０の検出部である羽車でさらに混合水を攪拌する事ができる。次いで給湯温度センサ１１を通過することで給湯温度を検出する。そして、制御装置１７は、給湯温度センサ１１の検出した給湯温度に基づいて、給湯混合弁７の弁開度を制御すると共に、フローセンサ１０で検出した給湯流量に基づいて、流量調整弁１２の弁開度を制御して給湯を行う。

このように、フローセンサ１０を流量調整弁１２よりも上流側に配置したことで、流量調整弁１２が給湯流量を絞った時に水流の不均一化が発生するのは、フローセンサ１０で流量を検知した後になり、フローセンサ１０の検出部の羽車に不均一化した水流が当たることはない。したがって、フローセンサ１０で検出した検出値と実際にフローセンサ１０を通過した実流量値との誤差を少なくして、正確な流量を検出することができる。

また、給湯クランク配管１８を給湯混合弁７の下流側に配置することで、給湯混合弁７では混合しきれなかった混合水の温度ムラを、給湯クランク配管１８内で乱流を起こして安定させることができ、フローセンサ１０を給湯温度センサ１１よりも下流側に配置することで、フローセンサ１０の検出部である羽車でさらに混合水を攪拌する事ができるので、混合水の温度を正確に検出することができる。よって、簡単な構成でありながら、温度検知や流量検知の機能を損なわずに流量調整弁１２を追加する事ができる。

次に第２の実施形態について図３に基づいて配管レイアウトを説明する。
まず、流量調整弁１２とフローセンサ１０の間の給湯管８に、少なくとも流量調整弁１２を絞った時に発生する不均一の水流が均一化する程度の所定の長さよりも長い給湯配管水流均一化手段である長給湯管１９を設ける。
そして、給湯混合弁７、流量調整弁１２、長給湯管１９、フローセンサ１０、給湯温度センサ１１の順に設置する。

給湯混合弁７で混合された混合水を、制御装置１７は任意に決められた給湯設定流量になるように、流量調整弁１２の弁開度を制御する。そして、長給湯配管１９に流入した混合水は、長給湯配管１９内部を直進し、給湯混合弁７で混合しきれなかった混合水の温度ムラを徐々になくす。このとき、少なくとも流量調整弁１２を絞った時に発生する不均一の水流が安定する程度の所定の長さよりも長い長給湯配管１９なので、充分に水流が均一化する。

そして、フローセンサ１０を通過することで給湯流量を検出する。そして、フローセンサ１０を通過するときに、フローセンサ１０の検出部である羽車でさらに混合水を攪拌する事ができ、給湯温度センサ１１を通過することで給湯温度を検出し、給湯設定温度と等しくなるように給湯を行う。また、制御装置１７はフローセンサ１０と給湯温度センサで検出した検出値と任意に決められた給湯設定流量または給湯設定温度を比較し、差がある場合は弁開度を修正する。

このように、流量調整弁１２とフローセンサ１０との間の給湯管８の長さを所定の長さよりも長くすることで、流量調整弁１２で給湯流量を絞った時に水流の不均一化が発生しても、長給湯配管１９で水流を均一化することができる。したがって、前記流量調整弁の下流側に前記フローセンサを配置した時でも、フローセンサ１０の検出部である羽車に水を一様に当てることができ、フローセンサ１０の検出値と実際に前記フローセンサを通過した実流量値との誤差を少なくして、正確な流量を検出することができる。

また、給湯温度センサ１１を長給湯配管１９の下流側に配置することで、給湯混合弁７では混合しきれなかった混合水の温度ムラを所定の長さよりも長い配管を流れる時間で温度ムラを安定させることができ、フローセンサ１０を給湯温度センサ１１よりも下流側に配置することで、フローセンサ１０の検出部である羽車でさらに混合水を攪拌する事ができるので、混合水の温度を正確に検出することができる。よって、簡単な構成でありながら、温度検知や流量検知の機能を損なわずに流量調整弁１２を追加する事ができる。

なお、本発明は実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変することを妨げるものではなく、例えば、第２の実施例の所定の長さよりも長い長給湯配管１９をクランク配管１８にしても良い。

また、第２の実施例で所定の長さを、不均一の水流を均一化させる程度の長さとしているが、第１の実施例のようにフローセンサ１０が流量調整弁１２の上流側に配置されている場合は、前記所定の長さを、給湯混合弁７で混合した混合水の温度ムラを安定させる程度の長さにしても良い。

１ 貯湯タンク
２ 給水管
３ 出湯管
６ 給水バイパス管
７ 給湯混合弁
８ 給湯管
１０ フローセンサ
１１ 給湯流量センサ
１２ 流量調整弁
Ａ 上流側配管接続部
Ｂ 下流側配管接続部
１２ａ 弁室
１２ｂ 弁棒
１２ｃ 電動機
１２ｄ 弁体
１２ｅ 弁座
１７ 制御装置
１８ 給湯クランク配管
１９ 長給湯配管

Claims (4)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水を混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの混合水を蛇口へ供給する給湯管と、この前記給湯管途中に設けられ給湯混合弁からの混合水の温度を検出する給湯温度センサと、前記給湯混合弁からの混合水の給湯流量を検出するフローセンサと、前記給湯流量を絞る流量調整弁と、前記給湯混合弁と前記流量調整弁の弁開度を制御する制御装置を備えた給湯機において、前記給湯混合弁の下流側に前記流量調整弁を設置し、前記流量調整弁の下流側に水流均一化手段を設け、前記水流均一化手段の下流側に前記フローセンサ、前記給湯温度センサを順に配置したことを特徴とする給湯機。
2. 前記水流均一化手段は、クランク形状の給湯クランク配管としたことを特徴とする請求項１記載の給湯機。
3. 前記水流均一化手段は、少なくとも所定の長さよりも長い給湯配管で形成された長給湯配管としたことを特徴とする請求項１記載の給湯機。
4. 前記流量調整弁は、弁体を有する弁棒が軸方向に移動することにより、前記弁体と前記流量調整弁の内部の下流側配管接続部に設けた弁座とが接離して、流量調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の給湯機。

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