JPH10300214A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により低温設定時の出湯量を増加
させる。 【解決手段】 トータル流量及び熱交換器流量が第１制
限流量，第２制限流量にそれぞれ達していない状態で
は、熱交換器流量とバイパス流量とを６：４の比に分流
させる。そのため、トータル流量が１８l/min 以下で設
定温度が４６℃に設定されても、水温１０℃の時の熱交
換器３０での湯温が７０℃となり、熱交換器３０で加熱
される湯の沸騰を防ぐことができる。また、トータル流
量及び熱交換器流量が第１制限流量，第２制限流量に制
限されている状態では、熱交換器流量とバイパス流量と
を１：１に分流させるため、出湯量を大きくすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給湯器に関し、詳し
くはバイパスミキシング方式の給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、熱交換器をバイパスするバイ
パス路を備えた給湯器が知られている。こうした給湯器
はバイパス路を開閉するバイパス弁を備え、低温設定時
にはバイパス弁を開弁して給水路から供給された水を熱
交換器側とバイパス路側とに分流させ、熱交換器で加熱
した湯とバイパス路を通過させた水とを混合して出湯す
ることで、熱交換器での湯の温度を実際の出湯温度より
高くしてドレン（結露）の発生を抑え、熱交換器の腐食
を防止する。また高温設定時にはバイパス弁を閉弁して
給水路から供給された水を全て熱交換器側に流すこと
で、熱交換器の湯の温度が上昇しすぎて沸騰してしまう
ことを防ぐ。

【０００３】また、高温設定時に大量の湯を使用された
際に、器具の加熱能力を越えてしまい出湯温度が設定温
度まで上昇しないといった不具合が発生することを防ぐ
ため、器具に供給される水の最大流量を制限する水ガバ
ナを備え、高温設定での出湯が可能な出湯量となるよう
に制限していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成では器具に供給される水の最大流量を高温設定で
の出湯が可能となるように制限しているため、低温設定
時にはより大量の湯が出湯できる加熱能力があるにもか
かわらず、水ガバナにより制限される最大流量までしか
出湯できないといった不具合があった。このような不具
合をなくすため、モータを駆動して弁開度を調節し入水
流量の制限値を連続的に変化させるといった水量制御モ
ータ弁が知られているが、水量制御モータ弁はそれ自体
が高価であるため器具のコストが大幅に高くなってしま
うといった問題があった。本発明の給湯器は上記課題を
解決し、簡単な構成により低温設定時の出湯量を増加さ
せることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の給湯器は、給水路から供給された水
をバーナの燃焼熱により加熱して出湯路に送り出す熱交
換器と、上記熱交換器をバイパスして上記給水路と上記
出湯路とを連通するバイパス路と、設定温度を設定する
温度設定手段と、出湯温度を上記設定温度に近づけるよ
うに上記バーナの燃焼量を調節する出湯温制御手段と、
上記設定温度が所定温度以上に設定された状態での出湯
動作時には上記バイパス路を閉じ、該設定温度が該所定
温度未満に設定された状態での出湯動作時には該バイパ
ス路を開く開閉手段とを備えた給湯器において、供給水
圧の変動にかかわらず器具への供給流量を第１制限流量
以下に制限する第１定流弁と、供給水圧の変動にかかわ
らず上記熱交換器への供給流量を上記第１制限流量より
小さい第２制限流量以下に制限する第２定流弁とを備え
たことを要旨とする。

【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項２記載
の給湯器は、請求項１記載の給湯器において、上記バイ
パス路が開状態でかつ器具への供給流量及び上記熱交換
器への供給流量がそれぞれ上記第１制限流量，上記第２
制限流量に達していない状態での、器具への供給流量に
対する上記熱交換器への供給流量の比率を所定の分流率
に保つ流量比保持手段を備え、上記第１制限流量に対す
る上記第２制限流量の比率を上記分流率より低く設定し
たことを要旨とする。

【０００７】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器は、設定温度が所定温度未満に設定された状態で
の出湯時にはバイパス路を開くことで、熱交換器での湯
の温度を出湯温度より高温に保って結露の発生を防ぐ。
また設定温度が所定温度以上に設定された状態での出湯
時にはバイパス路を閉じることで、熱交換器で加熱され
る湯の温度を出湯温度と同等にして沸騰を防ぐ。設定温
度が所定温度以上での出湯動作時には、器具への供給流
量は熱交換器への供給流量に等しくなるため、最大出湯
量が第２定流弁により第２制限流量以下に制限される。
一方、設定温度が所定温度以上での出湯動作時には、器
具に供給された水は熱交換器とバイパス路とに分流する
ため、最大出湯量は第１制限流量以下に制限される。従
って、設定温度が所定温度以上での最大出湯量に比べ、
設定温度が所定温度未満での最大出湯量を増加させるこ
とができる。

【０００８】上記構成を有する本発明の請求項２記載の
給湯器は、バイパス路が開状態でかつ器具への供給流量
及び熱交換器への供給流量がそれぞれ第１制限流量、第
２制限流量に達していない状態での、器具への供給流量
に対する熱交換器への供給流量の比率を所定の分流率に
保つ。ここで、第２制限流量はバイパス路が閉状態での
出湯能力に基づいて設定されるため、バイパス路が開状
態での最大出湯量はバイパス率により決定される。従っ
て、バイパス率を高くするほど最大出湯量を大きくする
ことができるが、バイパス率を高くするほど熱交換器の
湯を高温に加熱しなければならないため、所定温度未満
の設定温度での最高温度に設定された場合にも熱交換器
の湯が沸騰しないようなバイパス率になるように分流率
が制限される。そのため、このように設定した分流率で
も大量の出湯量が得られるように、第１制限流量に対す
る第２制限流量の比率を所定の分流率より低く設定す
る。このような設定により、器具への供給水圧が増える
とまず熱交換器への供給流量が第２制限流量に達し、器
具への供給流量が第１制限流量に達するまでの間はバイ
パス流量のみが増加する。そのため、最大流量でのバイ
パス率を小流量時に比べて高くすることができ、小流量
時での熱交換器の湯の沸騰を防ぎつつ、最大出湯量を大
きくすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適
な実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例
としての給湯器の概略構成図である。この給湯器は、給
水路１０と出湯路２０とが接続される熱交換器３０と、
熱交換器３０を流れる水を加熱するためのバーナ４０
と、熱交換器３０をバイパスするバイパス路５０と、燃
焼制御を司るコントローラ６０とを備える。給水路１０
のバイパス路５０との分岐部Ａより上流側には、入水流
量を検出する流量センサ１１と、器具に供給される水の
最大流量を制限する第１水ガバナ１２とが設けられる。
また出湯路２０のバイパス路５０との合流部Ｂより上流
側には、熱交換器３０を流れる水の最大流量を制限する
第２水ガバナ２１が設けられ、合流部Ｂより下流側には
出湯温度を検出する出湯温センサ２２が設けられる。更
にバイパス路５０には流路を開閉するバイパス弁５１
と、分岐部Ａで分岐する流量比を所定の比率に保つオリ
フィス５２とが設けられる。

【００１０】コントローラ６０は、図示しない周知の算
術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、
各種センサからの信号を入力する入力インタフェース
と、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力イン
タフェース等から構成される。またコントローラ６０に
は、設定温度の設定といった外部操作を行なうための操
作スイッチ類と設定温度等を表示するための表示器とを
備えたリモコン７０が接続される。

【００１１】リモコン７０では、３８〜４６℃の低温域
と、４８，５０，５５，６０℃の高温域との範囲で設定
温度を設定する。そしてコントローラ６０は、設定温度
が低温域の温度に設定された状態での出湯動作時にはバ
イパス弁５１を開弁し、高温域の温度に設定された状態
での出湯動作時にはバイパス弁５１を閉弁することで、
低温の湯の出湯時にも熱交換器３０で加熱される湯を高
温に保ってドレンの発生を防止すると共に、高温の湯の
出湯時には熱交換器３０で加熱される湯が沸騰しないよ
うにする。また、出湯温センサ２２により検出する出湯
温度を設定温度に近づけるように、バーナ４０へのガス
供給路に設けられる比例弁（図示せず）によりガス供給
量を調節して燃焼量をコントロールするといった出湯温
制御を行なう。その際、バーナ４０の最大燃焼量で熱交
換器３０を流れる水に与える熱量は、５００kcal/minで
ある。

【００１２】第１水ガバナ１２は、器具に供給される水
の流量（以下、トータル流量と呼ぶ）を制限するために
設けられるもので、水温に応じてバネ荷重が変化する形
状記憶合金製バネを備え、入水温度に応じて制限する最
大流量（以下、第１制限流量）を可変する。本実施例で
は、第１制限流量を水温が１０℃の時には１８l/min，
水温が２０℃の時には２４l/min となるように設定され
ている。

【００１３】第２水ガバナ２１は、熱交換器３０に供給
される水の流量（以下、熱交換器流量と呼ぶ）を制限す
るために設けられるもので、水温に関係なく最大流量
（以下、第２制限流量）を１２l/min となるように設定
されている。

【００１４】バイパス路５０にはオリフィス５２が設け
られ、器具に供給された水の４０％をバイパス路５０に
分流させるような流路抵抗をつけている。そのため、ト
ータル流量及び熱交換器流量がそれぞれ第１制限流量，
第２制限流量に達していない状態では、熱交換器流量と
バイパス路５０を流れる流量（以下、バイパス流量と呼
ぶ）との比は６：４になる。

【００１５】次に、本実施例の給湯器の出湯量特性につ
いて説明する。尚、以下の説明は入水温度が２０℃での
例である。設定温度が高温域の温度に設定されている場
合には、バイパス弁５１を閉弁した状態で出湯動作を行
なうため、器具内に供給された水は全て熱交換器３０に
通水されて加熱される。従って、出湯量は第２水ガバナ
２１により第２制限流量である１２l/min 以下に制限さ
れる。ここで、最大流量である１２l/min の水が器具内
に供給されると、バーナ４０の最大燃焼量での加熱時に
は熱交換器３０に供給された水の温度を４１．７deg
（５００÷１２＝４１．７）上昇させることができるた
め、６１．７℃までの湯を出湯することができる。

【００１６】一方、設定温度が低温域の温度に設定され
ている場合には、バイパス弁５１を開弁した状態で出湯
動作を行なうため、器具内に供給された水は熱交換器３
０とバイパス路５０とにそれぞれ分流する。そのため、
出湯量は第１水ガバナ１２により第１制限流量である２
４l/min 以下に制限される。従って、低温域での出湯量
を高温域での出湯量に比べて大幅に大量にすることがで
きるのである。ここで、最大流量である２４l/min の水
が器具内に供給されると、バーナ４０により最大燃焼量
で加熱して２０．８deg 上昇の湯、即ち４０．８℃の湯
が出湯可能となる。このように、最大流量での出湯動作
時には出湯温度を４６℃といった低温域の設定温度での
最高温度まで上昇させることができないが、これは使用
頻度の高い４０℃前後の湯を大量に出湯することができ
るように設定しているためである。つまり、４６℃の湯
を確実に出湯可能となるように設定しようとすると、第
１制限流量を水温１０℃では１３．９l/min ，水温２０
℃では１９．２l/min といった小流量に制限しなければ
ならず、逆に使い勝手を損なってしまう恐れがあるから
である。

【００１７】更に、バイパス弁５１を開弁した状態での
流量特性について図２を用いて詳述する。器具への供給
水圧が低く、第１水ガバナ１２及び第２水ガバナ２１に
より最大流量が制限されていない状態（範囲Ｌ１）で
は、熱交換器流量とバイパス流量との比はオリフィス５
２により６：４となっている。そのため、熱交換器流量
がちょうど１２l/min となる状態ではバイパス流量は８
l/min となり、トータル流量は２０l/min となる。この
状態より水の供給圧が大きくなると（範囲Ｌ２）、熱交
換器流量は第２水ガバナ２１により第２制限流量である
１２l/min に制限されるが、トータル流量は第１制限流
量である２４l/min まで増加するため、トータル流量が
増加する分バイパス流量のみが増加してバイパス率が上
昇する。そして、トータル流量が第１水ガバナ１２によ
り第１制限流量である２４l/min に制限される状態（範
囲Ｌ３）では、熱交換器流量とバイパス流量との比は
１：１となる。つまり、トータル流量が２０l/min 以下
の範囲（Ｌ１）では熱交換器流量とバイパス流量との比
が６：４であるのに対し、トータル流量が２０〜２４l/
min の範囲（Ｌ２）ではトータル流量の増加に従ってバ
イパス比率が増加し、トータル流量が２４l/min 以上の
範囲では（Ｌ３）その流量比が１：１になるのである。

【００１８】ここで、バイパス比率を変えることによる
効果を、バイパス比率不変の場合と比較して説明する。
２４l/min のトータル流量を得るためには、第２制御流
量である１２l/min を固定値とすると熱交換器流量とバ
イパス流量との比を１：１にする必要がある。ここでバ
イパス比率不変の場合、このようなバイパス比率の高い
流量比で４６℃といった低温域の設定温度での最高温度
に設定された場合、その温度での出湯が可能な小流量時
には、熱交換器３０での湯温が高温になり沸騰してしま
う恐れがある。例えばトータル流量が１８l/min 以下で
設定温度が４６℃に設定されると、水温１０℃の時には
熱交換器３０での湯温が８２℃まで上昇してしまい、出
湯温制御や水温等のばらつきにより沸騰してしまう恐れ
がある。沸騰を防ぐためにはバイパス率を減らして熱交
換器３０の湯温を下げる必要があるが、第２制限流量を
固定してバイパス率を減らそうとすると第１制限流量を
減らさなければならず、十分な出湯量が得られなくなっ
てしまう。かといって第２制限流量を増やすと、バイパ
ス弁５１を閉弁した状態での出湯動作時に最大流量で使
用された場合に十分な温度が得られなくなってしまう。

【００１９】それに対して本実施例では、トータル流量
及び熱交換器流量が第１制限流量，第２制限流量にそれ
ぞれ達していない状態では、熱交換器流量とバイパス流
量とを６：４の比に分流させる。そのため、トータル流
量が１８l/min 以下で設定温度が４６℃に設定されて
も、水温１０℃の時の熱交換器３０での湯温が７０℃と
なり、熱交換器３０で加熱される湯の沸騰を防ぐことが
できる。また、トータル流量及び熱交換器流量が第１制
限流量，第２制限流量に制限されている状態では、熱交
換器流量とバイパス流量とを１：１に分流させるため、
出湯量を大きくすることができる。

【００２０】以上説明したように、本実施例の給湯器に
よれば、低温域での出湯量と高温域での出湯量とを別々
のガバナにより制限することで、高温域に比べて大量の
出湯が可能な低温域での出湯量を大きくすることができ
るため、使い勝手がよい。また、供給水圧に応じてバイ
パス率を可変することで、小流量時のバイパス率を低く
して熱交換器の湯が沸騰することを防ぐことができ、大
流量時にはバイパス率を高くして出湯量を大きくするこ
とができる。しかも、水ガバナを２つ設けるだけの簡単
な構成であるため安価な製造コストで実現できる。

【００２１】尚、本実施例では、第１水ガバナ１２のみ
が水温補正機能を備えているが、第２水ガバナ２１のみ
が備えていてもよく、また両方が備えていてもよく、ま
た両方が備えていなくてもよい。また、第２水ガバナ２
１は熱交換器３０を通過する水の最大流量を制限すれば
よいため、給水路１０のバイパス路５０との分岐部Ｂよ
り下流側に設けてもよい。同様に、第１水ガバナ１２は
器具に供給される水の最大流量を制限すればよいため、
出湯路２０のバイパス路５０との合流部Ｂより下流側に
設けてもよい。また、第１水ガバナ１２の代りにバイパ
ス路５０にバイパス用水ガバナを設け、バイパス用水ガ
バナにより制限する最大流量と第２水ガバナ２１により
制限する最大流量との合計流量によりトータル流量を制
限するようにしてもよい。

【００２２】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の給湯器によれば、設定温度が所定温度以上での最
大出湯量に比べ、設定温度が所定温度未満での最大出湯
量を大きくすることで、低温設定時には大量の湯を使用
することができるため使い勝手がよい。しかも２つの定
流弁を設けるだけの簡単な構成であるため安価な製造コ
ストで実現できる。

【００２４】更に、本発明の請求項２記載の給湯器によ
れば、最大流量でのバイパス流量の比率を小流量に比べ
て高くすることで、小流量時での熱交換器の湯の沸騰を
防ぎつつ、最大出湯量をより大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての給湯器の概略構成図である。

【図２】供給水圧と流量との関係を表わすグラフであ
る。

【符号の説明】

１０…給水路、 １２…第１水ガバナ、 ２０…出湯
路、２１…第２水ガバナ、 ２２…出湯温センサ、 ３
０…熱交換器、４０…バーナ、 ５０…バイパス路、
５１…バイパス弁、５２…オリフィス、 ６０…コント
ローラ、 ７０…リモコン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水路から供給された水をバーナの燃焼
   熱により加熱して出湯路に送り出す熱交換器と、 上記熱交換器をバイパスして上記給水路と上記出湯路と
   を連通するバイパス路と、 設定温度を設定する温度設定手段と、 出湯温度を上記設定温度に近づけるように上記バーナの
   燃焼量を調節する出湯温制御手段と、 上記設定温度が所定温度以上に設定された状態での出湯
   動作時には上記バイパス路を閉じ、該設定温度が該所定
   温度未満に設定された状態での出湯動作時には該バイパ
   ス路を開く開閉手段とを備えた給湯器において、 供給水圧の変動にかかわらず器具への供給流量を第１制
   限流量以下に制限する第１定流弁と、 供給水圧の変動にかかわらず上記熱交換器への供給流量
   を上記第１制限流量より小さい第２制限流量以下に制限
   する第２定流弁とを備えたことを特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】 上記バイパス路が開状態でかつ器具への
   供給流量及び上記熱交換器への供給流量がそれぞれ上記
   第１制限流量，上記第２制限流量に達していない状態で
   の、器具への供給流量に対する上記熱交換器への供給流
   量の比率を所定の分流率に保つ流量比保持手段を備え、 上記第１制限流量に対する上記第２制限流量の比率を上
   記分流率より低く設定したことを特徴とする請求項１記
   載の給湯器。