JPH04306423A - 加圧給湯給水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧給湯給水方法および
装置、より詳しくは受水槽から出水バルブへ、また貯湯
タンクから、出湯バルブへの配管の途中に加圧用の水ポ
ンプと湯ポンプを介在せしめ、出水温度に対応し温水器
で自動的に所望の温度に沸上げられた湯をサーモバルブ
に供給するとことにより、外部から給水される水の温度
と圧力に関係なく一定した水と湯の混合湯の流量特性お
よび温度特性が得られる加圧給湯給水方法と装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば美容院の洗髪装置には、１台当り
毎分８〜１２Ｌの水量で温度変化の極めて少ない４０℃
前後の定水圧の給水給湯ユニットを必要とし、また洗髪
装置が数台ありそれらが随時使用されたとしても、この
ような要件は各装置ごとに要求される。人間の頭部の神
経は温度にきわめて敏感であり、４２℃を超えると熱湯
のように感じ、反対に３８℃以下であると冷水のように
感じるもので、いずれの場合も著しい不快感を与える。 特に女性客が主体の美容院では、料金も比較的高額であ
り、お客に不快感を与えることは大変な損失で、快適で
高級な美容院であるというイメージをもってもらうには
、出湯温度を〔４０±１〕℃に保ち、かつ、湯の噴出量
をほゞ一定に保つことは必須の要件である。この種の給
水給湯ユニットの必要性は美容院に限定されるものでは
なく、生活の他の多くの分野においても痛感されている
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が開発した一
例（以下、従来例という。）においては、水温の変化に
応じ温水器の沸上り温度を大まかに設定しており、その
ため出水の水温に変化があると、出湯と出水それぞれの
流量を変化させて供給される出湯温度を維持する必要が
あり、２台の加圧ポンプのどちらか１台が多量に圧送す
る必要があった。そのため、従来例では、流量不足や温
度変化を引き起こす問題が生じたので、必要以上に能力
を有する容量が大で高価なポンプを必要としたが全域に
わたっての安定した供給は難しく、広い範囲にわたって
安定した運転特性を有するポンプはさらに高価となり非
実用的なものとなってしまった。また、温水器の温度調
節に伴うボリュームの接触不良により温水器の沸上り温
度の信頼性が損なわれていた。

【０００４】そこで本発明の課題は、外部給水圧力に関
係なく一定した流量特性と温度特性が得られる方法と装
置、例えば１．５　〜２．５ｋｇｆ／ｃｍ２の定水圧の
加圧給水と加圧温水とを混合し最大毎分２０〜６０Ｌ　
程度の混合量を圧力変動なしに供給し、末端出湯温度を
目的の温度に高精度に保ち、出湯量をほぼ一定に保つこ
とのできるコンパクトな給湯給水方法と装置を提供する
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の加圧給湯給水方
法は、受水槽、温水器および水加圧ポンプと湯加圧ポン
プを用い、受水槽から水加圧ポンプを通し水を出水バル
ブに供給し、温水器から供給される湯を湯加圧ポンプを
通し出湯バルブに供給するにおいて、出水バルブに流れ
る水の温度（Ｔ１）を測定し、温水器の湯の沸上り温度
（Ｔ２）を水の温度（Ｔ１）に対応して自動的に変え、
水と湯の流量を等しくシャワーヘッドに供給される混合
湯を所望の温度（Ｔ３）と流量に維持することを特徴と
し、また加圧給湯給水方法は、受水槽、受水槽に連結さ
れた温水器、温水器から給湯される貯湯タンクを具備し
、受水槽と出水バルブとの間には受水槽から順に水加圧
ポンプと水温検出センサとが配置され、貯湯タンクと出
湯バルブとの間には湯加圧ポンプが配置され、温水には
湯温検出センサが設けられ、水温検出センサと湯温検出
センサとはバーナコントローラ回路に連結され、出水バ
ルブからの水とバーナコントローラ回路により温水器で
制御されて湯沸しされ貯湯タンク、湯加圧ポンプ、出湯
バルブを経て供給される湯はサーモバルブにて混合され
シャワーヘッドへ供給される構成としたことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】上記手段を用いる本発明の方法では、水温度（
Ｔ１）を水温検出センサにより測定し、その値に基づき
混合後シャワーヘッドに供給される混合湯の温度（Ｔ３
）と温水器の沸上り温度（Ｔ２）が　Ｔ３　−Ｔ１＝Ｔ
２−Ｔ３　　を満足するようにＴ２を制御する、すなわ
ち、水加圧ポンプで供給される水と水温（Ｔ１）を測定
し温水器の沸上り温度（Ｔ２）を自動的に設定された湯
との圧力、流量をほぼ等しく保ち、シャワーヘッドに供
給される混合湯を所望の範囲内の出湯量と温度に維持す
るものである。

【０００７】

【実施例】本願の発明者は、従来技術の課題を解決する
ために、水と湯をほぼ等量混合するように温水器の沸上
り温度を制御することにより、サーモバルブから出る湯
特性は定圧定量に制御され、水加圧ポンプおよび湯加圧
ポンプもほぼ定圧に制御することを考えた。水温度Ｔ１
℃、水量をＶ１Ｌ／ｈ　、温水器での湯の沸上り温度Ｔ
２℃、湯量をＶ２Ｌ／ｈ　、混合湯の温度Ｔ３℃、混合
湯の供給量をＶ３Ｌ／ｈ　とすると

【数２】Ｖ１＋Ｖ２＝Ｖ３ 　　　　　　　　　　　　Ｔ２＝２Ｔ３　−Ｔ１の関係
が得られ、こゝで温水器出力を　Ｑとすると

【数３】Ｑ
　＝（Ｔ２−Ｔ３）Ｖ２　＝（Ｔ３　−Ｔ１）Ｖ１　　
　　　　　　　　　　Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３　／２が得られ
る。水温度検出センサ（サーミスタ）の抵抗値が水温に
より変化することを利用し、抵抗値の変化を差動アンプ
を用いて温水器の制御回路の温度調節器設定電圧に変換
し沸上り温度を変える。温度だけをみると、美容院の洗
髪のように混合湯温度Ｔ３が４０℃の場合、水温度Ｔ１
が１２℃のとき温水器沸上り温度Ｔ２設定は６８℃とな
り、水温度Ｔ１が１５℃に変化すると、温水器沸上り温
度Ｔ２は６５℃に設定が変化する。

【０００８】本発明の水配管系統は図１に示され、図中
、１１は市水を受ける受水槽、１２は貯湯タンク、１３
は給水タンクに連結された水加圧ポンプ、１４は貯湯タ
ンクに連結された湯加圧ポンプ、１５は給水バルブ、１
６はバーナ、１７は空焚防止器、１８は加熱防止器、２
０は制御盤、２１は出水バルブ、２２は出湯バルブ、２
３は流量調整バルブ、２４は排水バルブ、２５は冬期水
抜バルブ、２６は温度計、２７Ａ　・・・２７Ｄ　はサ
ーモバルブ、２８Ａ　・・・２８Ｄ　はシャワーバルブ
、２９Ａ　・・・２９Ｄ　はシャワーヘッド、３０Ａと
３０Ｂ　は水位レベルセンサ（３０Ａはハイ、３０Ｂ　
はローを検知する。）　、３１は水温検出センサ（　出
入水温検出サーミスタ）　、３２は温水器、３３は湯温
検出センサ（湯サーミスタ）　、であり、Ｔ３はシャワ
ー出湯温度、矢印Ａは出水経路、矢印Ｂ　は湯経路、矢
印Ｃ　は出湯経路、矢印Ｄ　は還湯経路、矢印Ｅ　は燃
料経路、白抜矢印は排気を示す。上記の式の温度Ｔ１と
Ｔ２とはそれぞれ水温検出センサ３１と湯温検出センサ
３３とで検出される温度であり、Ｔ３は図１に示す温度
である。図１の構成において、空焚防止器１７、加圧防
止器１８、流量調整バルブ２３、排水バルブ２４、冬期
水抜バルブ２５、水位レベルセンサ３０Ａ　、３０Ｂ　
などは知られたものである。

【０００９】本発明の方法では、水温検出センサ３１の
抵抗値が水温により変化するので、抵抗値の変化を差動
アンプを用いて温水器３２のバーナコントローラの温度
調整器設定電圧に変換し湯温を変える。図２は本発明の
方法に従い湯温を調整するために用いられる電気系統の
回路図、図３は図２の回路の作用を示すブロック図であ
る。

【００１０】図２を参照すると、破線で示す部分がバー
ナコントローラの温調回路３５であり、線Ａ　の左側は
　　サーミスタＴ１の抵抗値をバーナコントローラの温
調用設定電圧に変換する回路、すなわち温調用設定変換
回路であり、これが従来のボリューム調節に代わる。４
１Ａ　・・・４１Ｒ　は抵抗器、４２はツェナーダイオ
ード（　定電圧ダイオード）　、４３はコンデンサ、４
４は差動アンプ（　差動増幅器）　、４５はトランジス
タ、ＴＰは、電源電圧（Ｖｃｃ）は１２Ｖ　である。バ
ーナコントローラ温調回路３５は、入水温の変化により
温水器のバーナを制御するものである。

【００１１】図２の回路の働きは図３のブロック図に示
され、水温検出センサ３１（　入水温検出サーミスタ）
　の抵抗値をオペアンプ４４を組込んだバーナコントロ
ーラ温調回路の温度調整器設定電圧に変換する。かゝる
回路を用い、所定の温度にまで沸上がった湯は貯湯タン
ク１２へ送られ、そこから出る湯は湯加圧ポンプ１４で
加圧されて出湯バルブ２２へ流れ、バルブ２２から出る
湯は出水バルブ２１から出る水とサーモバルブ２５Ａ　
・・・２５Ｄ　で混合され、混合湯はシャワーバルブ２
８Ａ　・・・２８Ｄ　を経てシャワーヘッド２９Ａ　・
・・２９Ｄ　に送られシャワーとして使用される。図の
左の端子３６は水温検出センサ（　水温検出サーミスタ
）３１　に、右の端子３８はバーナ１６に接続され、バ
ーナ１６のＯＮ、ＯＦＦで沸上り温度を調節する。端子
３７は湯温検出センサ（　湯温検出サーミスタ）３３　
に接続される。

【００１２】本発明の実施例では従来例と同一のポンプ
を使用したのであるが、本発明の場合と従来例の■（　
水温１４℃）　と■（　水温２２℃）　の場合について
、湯と水それぞれの流量（Ｌ／ｍｉｎ）　と圧力（Ｋｆ
ｇ／ｃｍ２）　、全シャワー流量（Ｌ／ｍｉｎ）　、シ
ャワー１台当りの流量（Ｌ／ｍｉｎ）　は表１に示す結
果が得られた。表１からは次のことが理解される。

【００１３】なお、従来例の装置は模式的に図７に示さ
れ、図中、５１は市水が矢印１方向に供給される受水槽
、５２は温水器で湯は矢印２方向に上昇するもの、５３
は受水槽５１に連結された出水ポンプ、５４は温水器５
２の上方端部に連結された出湯ポンプ、５５Ａ　と５５
Ｂ　は水と湯を混合し混合湯をそれぞれシャワーヘッド
５６Ａ　と５６Ｂ　に供給するサーモバルブである。

【００１４】表１は、下記に記載のように要約すること
ができる。 （１）　従来例■においては、水温が２２℃のとき温水
器の温度が７５℃でシャワー３台までが使用限度であっ
たが、本発明においては、４台でも使用でき、また３台
までであれば小型のポンプで代用することも可能となる
。この使用例は、図５を参照して後述する。 （２）　季節により温水器の温度設定を変えずにすむほ
か、１日の間で屋外直射日光等で水温が上昇しても温水
器の温度調節を手動で変更する必要がなくなる。 （３）　温水器の温度調節のボリュームが不要となり従
来多発していたボリュームの接触不良事故がなくなる。 （４）　夏期は従来必要以上に高温に設定して放熱が多
く燃費を不要に消費していたが、適性温度に設定され省
エネルギーになる。 図５は、本発明の方法により、５℃の水と７５℃の湯を
用いるときの吐出圧力Ｐ（Ｋｇｆ／ｃｍ２）と吐出量　
Ｑ　（Ｌ／ｍｉｎ）の関係を示す線図で、線Ａはの吐出
圧力・吐出水量特性を示す線で、線１Ａ、２Ａ、３Ａ、
４Ａは本発明の方法で等量の水と湯を供給したときのシ
ャワーヘッド１台、２台、３台、４台のときの特性を示
す線で、これらの線１Ａ・・・４Ａが線Ａで交わる点が
シャワーヘッドにおける吐出圧力と吐出量を示す。２２
℃の水、７５℃の湯を用いる従来例で、シャワーヘッド
が１台・・・４台のとき、各シャワーヘッドの水と湯の
吐出圧力と吐出量の関係は、それぞれ線１Ｃ、１Ｈ、２
Ｃ、２Ｈ、３Ｃ、３Ｈ、４Ｃ、４Ｈで示される。本発明
において線１Ａ・・・４Ａと線Ａとの交点は圧力の変化
が少なく、流量もシャワーヘッド台数に比例し安定した
混合湯がシャワーヘッドに供給されることを示すが、上
記（１）　に記載したように従来例では、線１Ｈと線４
Ｃとの線Ａとの交点は圧力変化が多く、流量もシャワー
ヘッド台数に比例しなく３台が使用可能の限界であるこ
とを示す。

【００１５】図６はシャワーヘッドに供給される混合湯
の温度（シャワー温度）が、時間の経過、使用されるシ
ャワーヘッドの台数の数、およびシャワーヘッドの切換
えによっていかに変化するかを示す線図で、同図（Ａ）
　は水温１４℃、沸上り７５℃で無調整の従来例、同図
（Ｂ）　は水温１４℃、沸上り６５℃で人為調整をなし
た従来例、同図（Ｃ）　は１４℃の水と沸上り６６℃の
湯を等量供給する本発明の場合をそれぞれ示し、それぞ
れの図で縦軸にシャワー温度（　℃）　、横軸に時間（
ｍｉｎ）とシャワー台数をとり、各図で４０℃における
横方向の破線は最適温度を、横方向の微小範囲を上下す
る実線は測定値を示す。未使用からシャワーヘッドを２
台使用し、次いでそれを１台に減らしたときのシャワー
温度は、本発明の場合，最適温度（４０℃）　からのず
れは図（Ａ）　の場合に比べかなり改善され、図（Ｂ）
　の人為調整の場合よりも少ないことを示す。 前記した〔数３〕から得られる

【数４】 から、

【数５】Ｑ＝Ｑ　ｍａｘ　＝ｃｏｎｓｔの場合に、

【数６】Ｖ３＝２Ｑ　ｍａｘ　／（Ｔ３　−Ｔ１）とな
り、図４に示す線図が得られる。なお、この線図では横
軸にＴ１をとり、縦軸にはＶ３（　シャワーヘッドに供
給される混合湯）　をとった。

【００１６】本発明の他の実施例は、水Ｖ１と湯Ｖ２と
を等量ではなく一定比で混合する方法もある。すなわち
、

【数７】Ｖ１＝ｒＶ３ Ｖ２＝（１−ｒ）Ｖ３ ただし、ｒ　は１未満の正数 のように水Ｖ１と湯　Ｖ３　とを混合するのである。例
えば、

【数８】０．２　≦　ｒ　　≦０．８ のように任意の混合比において温水器出湯温度Ｖ３を設
定する。この実施例は、ｒ＞０．５　では沸上り温度を
高くする必要があるが貯湯量が少量ですみ、小形化可能
となる。またｒ＜０．５　では沸上り温度が低くてすみ
、耐熱を要しない安価な材料で配管工事が可能となる。

【００１７】

【発明の効果】以説明したように本発明によれば、（１
）　従来例■で水温２２℃のとき温水器沸上り温度が７
５℃では、シャワー３台までが使用限界であったが、本
発明では４台まで使用可能となり、また３台まであれば
小型のポンプで代用することが可能となり、（２）　季
節により温水器の温度設定で変えずにすむ他に、１日の
間でも屋外直射日光などで水温が上昇して温水器の温度
調整を手動で変更する必要がなくなり、（３）　温水器
の温度調整のボリュームが不要となり、従来多発してい
たボリュームの接触不良事故がなくなり、（４）　夏期
は、従来必要以上に高温に設定して放熱が多く、燃料を
不要に浪費していたが、適正温度に調整され省エネルギ
ーの利点が得られる、などの効果が得られ、本発明装置
は、４０℃の安定したシャワーの供給が要求される美容
院や理容店におけるシャンプーシャワー用の給湯に利用
するにきわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す図である。

【図２】図１の装置に用いる電気系統の回路図である。

【図３】図２の回路の働きを示すブロック図である。

【図４】本発明の他の実施方法を示す線図で、出水温度
と混合湯量の関係を示す線図である。

【図５】本発明方法における混合湯の吐出圧力と吐出量
の関係を示す線図である。

【図６】シャワー温度と時間の経過およびシャワーヘッ
ドの台数との関係を示す線図である。

【図７】従来例装置の概略図である。

【符号の説明】

１１　　受水槽 １２　　貯湯タンク １３　　水ポンプ １４　　湯ポンプ １５　　給水バルブ １６　　バーナ １７　　空焚防止器 １８　　加熱防止器 ２０　　制御盤 ２１　　出水バルブ ２２　　出湯バルブ ２３　　流量調整バルブ ２４　　排水バルブ ２５　　冬期水抜バルブ ２６　　温度計 ２７Ａ　・・・２７Ｄ　　　サーモバルブ２８Ａ　・・
・２８Ｄ　　　シャワーバルブ２９Ａ　・・・２９Ｄ　
　　シャワーヘッド３０Ａ　、３０Ｂ　　　水位レベル
センサ３１　　水温検出センサ（　出水温検出サーミス
タ）３２　　温水器 ３３　　湯温検出センサ　（湯温検出サーミスタ）３４
　　温度計 ３５　　温調回路 ３６・・・３８　　端子 ４１Ａ　、４１Ｒ　　　抵抗器 ４２　　ツェナーダイオード ４３　　コンデンサ ４４　　差動アンプ（　差動増幅器） ４５　　トランジスタ

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　受水槽（１１）、温水器（３２）およ
   び水加圧ポンプ（１３）と湯加圧ポンプ（１４）を用い
   、受水槽（１１）から水加圧ポンプ（１３）を通し水を
   出水バルブ（２１）に供給し、温水器（３２）から供給
   される湯を湯加圧ポンプ（１４）を通し出湯バルブ（２
   ２）に供給するにおいて、出水バルブ（２１）に流れる
   水の温度（Ｔ１）を測定し、温水器（３２）の湯の沸上
   り温度（Ｔ２）を水の温度（Ｔ１）に対応して自動的に
   変え、水と湯の流量を等しくシャワーヘッド（２９Ａ・
   ・・２９Ｄ）に供給される混合湯を所望の温度（Ｔ３）
   と流量に維持することを特徴とする加圧給湯給水方法。
2. 【請求項２】　　シャワーヘッド（２９Ａ　・・・２９
   Ｄ）に供給される混合湯量（Ｖ３）を、水の量（Ｖ１）
   、湯の量（Ｖ２）に相対的に 【数１】Ｖ１＝　ｒＶ３ 　　　　　　Ｖ２＝（１−ｒ）Ｖ３ 　　　　　　ただし、ｒ　は１未満の正数に設定するこ
   とを特徴とする請求項１記載の加圧給湯給水方法。
3. 【請求項３】受水槽（１１）、受水槽に連結された温水
   器（３２）、温水器から給湯される貯湯タンク（１２）
   を具備し、受水槽（１１）と出水バルブ（２１）との間
   には受水槽から順に水加圧ポンプ（１３）と水温検出セ
   ンサ（３１）とが配置され、貯湯タンク（１２）と出湯
   バルブ（２２）との間には湯加圧ポンプ（１４）が配置
   され、温水器（３２）には湯温検出センサ（３３）が設
   けられ、水温検出センサ（３１）と湯温検出センサ（３
   ３）とはバーナコントローラ温調回路（３５）に連結さ
   れ、出水バルブ（２１）からの水とバーナコントローラ
   温調回路（３５）により温水器（３２）で制御されて湯
   沸しされ貯湯タンク（１２）、湯加圧ポンプ（１４）、
   出湯バルブ（２２）を経て供給される湯はサーモバルブ
   （２５Ａ・・・２５Ｄ）にて混合されシャワーヘッド（
   ２９Ａ・・・２９Ｄ）へ供給される構成としたことを特
   徴とする加圧給湯給水装置。