JPS587246Y2 - 風呂釜装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は風呂釜装置に関するものである。

風呂釜の自動化という考え方は、例えば実公昭３７−１
２５７２号や実公昭４０−７９４０号の如く水の開閉は
フロートを用いたスイッチで制御される電磁弁で行い、
燃料の開閉は温度で行うというものである。

これらでは電源が必要となる上に、給水と点火という動
作が直列になり入浴準備時間の短縮という効果がない。

これに対して、循環型風呂釜に給水しつつ加熱を行う、
すなわち給湯動作を行うものとしては、例えば特公昭３
８−１７８０号や特公昭４０−１７９４９号の如くフロ
ートによって釜と浴槽の循環パイプ中に設けた弁を開閉
するものがある。

又、特公昭４６−７４９７号や実公昭３６−７９７４号
に見られる如く給水時の動圧を利用して循環パイプ中に
設けた弁を開閉するものがある。

これらはいずれも循環パイプ中に弁部を構成する為に、
流路形状が複雑となり高価であると共に、循環加熱の場
合にこの弁部が通路抵抗になっていた。

更に、特公昭３６−７４５号に示されるように循環路中
に浴槽との接続位置よりも水位が高くなる部分を設ける
方法もあるが、この場合、水路長が長くなり循環加熱の
時に通路抵抗が高くなって釜鳴り等の問題が発生しやす
い。

又、実公昭４１−１８３７４号の場合には、弁や高水位
部を設けてはいないが、外部から給水して一定水位以上
に達すると循環方向が逆転するようになっており、この
逆転の時の水の移動が停止するので局部的に高温となり
、沸騰を伴う場合があって危険である。

尚、これらの例では燃焼側の制御を関連づけて行うとい
う思想が見られなかった。

実公昭４２−５５６４号では水位によって水とガスの供
給を行う例が示されているが循環加熱は出来ない。

本考案は、−組の熱交換器とバーナを用いて、循環型風
呂釜としての機能の他に給湯（湯にしながら浴槽内へ供
給する）作用をも行うもので、浴槽水位によって水及び
ガスの供給を自動、的に制御する働きを合せ持ち、更に
、循環加熱（以後便宜上追焚きと呼ぶ）と給湯の使い分
けに際して循環路中に弁や高水位部を設ける必要がなく
て構成簡単で且つ追焚性能を従来の一般の風呂釜の性能
より低下させることがなく、又、水温がより低い場合で
も給湯機能をスムーズに行なわせ得る風呂釜装置を提供
しようとするものである。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に於て、１はガス供給管で、コック２および給水
応動弁３を通りバーナ４ヘガスを供給する。

５は点火器、６はパイロット安全装置の電磁弁で、これ
らはコック２と一体に組み立てられている。

７は給水応動弁３に内蔵されたガス弁で常時閉じる方向
に附勢されている。

８はパイロットガス管、９はパイロットバーナである。

１０はパイロットバーナ９で加熱される熱電対である。

次に水回路は、１１の水供給管から水ガバナ１２に入る
。

この水ガバナ１２は、流量調節器１３、ダイヤフラム１
４、このダイヤフラム１４と連動する調節子１５、低圧
導入路１６等で構成されている。

ダイヤフラム１４は、ガバナ室内で１次圧室１２ ａと
２次圧室１２ｂを形成すると共に、その変位が前述のガ
ス弁７へ伝達される。

尚、ガス弁７は、ダイヤフラム１４の動作とは独立して
追焚レバー１７によっても駆動し得る。

次に水はパイロット型ダイヤフラム弁１８に入る。

このパイロット型ダイヤフラム弁１８は、小孔１９Ａを
有し常時ばね２０によって閉止方向に附勢されたダイヤ
フラム１９により高圧室１８ ａと低圧室１８ｂに仕切
られている。

更に高圧室１８ ａから主流管２１が、又、低圧室１８
ｂからはパイロット管２２が伸びており、いずれも定水
位供給装置２３へ接続される。

尚２４はパイロット弁である。定水位給水装置２３は、
大気開放室２５、フロート室２６、空気抜き室２７の三
基を有し、またフロート室２６にはフロート２８があっ
て、パイロット管２２の末端のノズル２９を水位に応じ
て開閉するよう構成されている。

主流管２１は大気開放室２５で水道水圧と縁切りされ、
ベンチュリー３０を通り出口３１に至る。

フロート室２６はベンチュリー３０によって主流管２１
から給水された水路と接つしている。

尚、３２は安全穴、３３はオーバフロー管、３４は空気
穴である。

３５は熱交換器で、下循環パイプ３６と玉循環パイプ３
７を通じて図示していない浴槽と接続される。

３８はフィンを有する熱交換部（又は吸熱部）、３９は
戻り管である。

４０は空焚防止用のダイヤフラムを用いた圧力検出部で
、空焚防止スイッチ４１を開閉される。

尚４２はバイパススイッチで、これら電気部品は第２図
に示すごとく結線されている。

操作つまみは３ケあって、Ａは点火器５やコック２を操
作する点火つまみ、Ｂは切換えつまみで、追焚時にはパ
イロット弁２４を閉じ追焚レバー１７によってガス弁７
を開けると共にバイパススイッチ４２を開放し、給湯時
にはパイロット弁２４を開き追焚レバー１７は自由に動
けるよう解放すると共にバイパススイッチ４２を閉じる
よう構成しである。

Ｃは流量調節器１３を回転させて温度を変える温度調節
つまみである。

さて、熱交換器３５の熱交換部３８は通常複数個が並列
に設けられているが、これら熱交換部３８の高水位側出
口には給水ノズル４３力咽然循環時の湯の流れとは逆方
向（高水位側から低水位側に向かう方向）に噴出するよ
う、該熱交換部３８と同数だけ並列に設けられている。

４４はノズル前室で定水位給水装置２３の出口３１と接
続されている。

これら給水ノズル４３は各々、相対応する熱交換部３８
の吸熱量に応じてノズル径が変えられている。

以下、動作を述べる。

水ガバナ１２と給水応動弁３の関係は次の通りである。

一般の先止式湯沸器の場合と同じで、給水が停止してい
る場合は低圧導入路１６によって１次圧室１２ ａと２
次圧室１２ｂの圧力差が無いので、ダイヤフラム１４は
第１図に於て上方に位置しガス弁７は閉じている。

給水されると流量調節器１３による圧力降下がある為、
２次圧室１２ｂの圧力が低下して圧力差に応じた力をダ
イヤフラム１４が発生し、下方へ変位すると同時にガス
弁７を開く。

水圧が変化した場合は、給水量も変化しようとするが、
ダイヤフラム１４の位置も変わり調節子１５の位置が変
化して水ガバナ１２への水の流入部面積を調節するとい
うフィールドバック機能を有するので、水圧変化による
流量変化が無い。

もちろん、流量調節器１３によって流量のレベルを選択
することが出来る。

パイロット型ダイヤフラム弁１８の動作は次の通りであ
る。

パイロット管２２の末端のノズル２９が閉じているか、
或いはパイロット弁２４が閉じていると、ダイヤフラム
１９の小孔１９Ａによって高圧室１８ａと低圧室１８ｂ
の圧力差が無いのでばね２０によって主流管２１への水
路は閉じられる。

パイロット管２２の水路が開いているとノズル２９から
放水するので、例え小孔１９Ａから水が流入しても低圧
室１８ｂの水圧は高圧室１８ ａよりも低下し、その結
果、ダイヤフラム１９はばね２０に打勝って図に於て左
方へ変位し主流管２１への水路を開く。

このようにパイロット回路の開閉のみで水の主流回路を
開閉することが出来る。

次に定水位給水装置２３の動作を述べる。

水の主流は大気開放室２５からベンチュリー３０を通過
して出口３１に致る。

この時一般に空気を巻き込みやすく、空気を巻き込んだ
まま給水を継続すると空気自体の浮力と水の流れ方向が
反対なので通水抵抗になって流量が変動し、熱交換器３
５からの出湯温度も安定し難い。

この為に空気抜き室２７を設けて巻き込んだ空気を抜く
ような構成になっている。

さて、フロート室２６の水位はベンチュリー３０を通じ
ているので大気開放室２５の水位よりも低い。

その低下度合いは、ベンチュリー３０の絞り比と流量に
よって決まるが、今絞り比が一定ならば流量が多い程大
気開放室２５とフロート室２６の水位差が大きくなる。

ところが、流量が多い場合は主流管２１からの流量は増
加しているのに出口３１以後の通路抵抗は一定なので、
給水が増加した分だけ大気開放室２５の水位は上昇する
ことになる。

従って、流量増加によって大気開放室２５の水位が上昇
すると共に、ベンチュリー３０によってフロート室２６
の水位と大気開放室２５の水位との差が拡大傾向にある
という逆の要素にある。

今、ベンチュリー３０の絞り比を出口３１以後の通路抵
抗に合わせ適切な点を選択すれば流量が変ってもフロー
ト室２６の水位を浴槽の水位と同じに保つことが可能と
なる。

この結果、定水位給水装置２３では、浴槽と直接的に接
続をしなくても、間接的に浴槽水位を検出することが出
来、フロート２８はノズル２９を開閉することになる。

尚、安全穴３２は、万一、熱交換器３５側で異物づまり
等により水が流れなくなった時に大気開放室２５からフ
ロート室２６へ急速に水を流入させ、早急にノズル２９
を閉じるためのものである。

次に全体的な動作説明を行う。

浴槽に湯が無く給湯したい場合は切換つまみＢを給湯位
置とする。

この結果バイパススイッチ４２が閉じられ、空焚防止ス
イッチ４１が開いていてもパイロット安全装置の回路は
形成される。

同時に水道元栓が開かれていると、パイロット弁２４が
開いており、且つ、フロート２８は低下しているのでパ
イロット型ダイヤフラム弁１８は開いて水は供給される
。

同時にガス弁７も開く。

従って点火つまみＡによって点火し、ガスコック２を開
くとバーナ４は着火し燃焼する。

水は給水ノズル４３から噴出し、重力によって熱交換部
（又は吸熱部）３８を通過する時に湯になり、下循環パ
イプ３６から浴槽に供給される。

この時の温度は流量調節器１３をつまみＣで回転させ任
意に選択することが出来る。

浴槽水位が上昇して来ると、やがて上循環パイプ３７や
戻り管３９も湯が満たされ自然循環の回路が形成される
が、給水ノズル４３からの噴出流が、自然循環方向への
ドラフト力に打ち勝って上から下への流れ方向が切り変
ることなく給湯が継続される。

更に、水位が上昇して所定位置に達つするとフロート２
８が浮上してノズル２９を閉じるの・で、水とガスの供
給は同時に停止し、給湯動作は完了する。

入浴中に水位が低下すると、ノズル２９が開くので再び
前述の給湯動作が行われる。

こうして浴槽の水位は一定に保たれる。

万一、給湯中に浴槽の栓が抜けても、水位の上昇が無い
のみで空焚にはならないし、又、断水しても、水ガバナ
１２のダイヤフラム１４の受ける圧力差が無くなってガ
ス弁７が閉じられるので空焚にはならない。

次に、追焚を行う場合は、切換つまみＢを追焚位置に合
わす。

この時は、たとえ水位が所定以下であってもパイロット
弁２４が閉じているので水は給水されず、追焚レバー１
７によってガス弁７のみ開きバーナ４は燃焼する。

この場合の湯の流れは通常と同しく、下循環パイプ３６
から吸い込み、上循環パイプ３７から出る。

水の供給が無いので急速に湯を加熱することが可能であ
り、万一、水位が低下し過ぎると、空焚防止スイッチ４
１が開きガス供給を断つのは従来の風呂釜と同様である
。

さて、上循環パイプ３７にも湯が満たされ自然循環回路
が形成された状態では、加熱された熱交換部３８の中、
の湯の温度と浴槽中の湯の温度の差による比重量差で１
然循環方向へ流れようとするドラフト圧力を生じようと
する。

この圧力は温度差に起因しているので浴槽温度が同一で
あっても並列に置かれた熱交換部３８の各々の温度によ
って異ってくる。

複数個が並列になってバーナ４によって加熱される熱交
換部３８は、各々の吸熱量が同一ではなく一般に中央の
吸熱量は端部の吸熱量よりも多い。

例えば、同一仕様の熱交換部３８を４本並列とし燃焼量
１０５００ ｋｃａｌ／ ｈの時には中央２本の吸熱量
は各々２１２０ ｋｃａｌ／ ｈであるが両端２本の吸
熱量は各々１８００ ｋｃａｌ／ ｈであった。

従って、各々の熱交換部３８への給水量が同じであると
中央部の方が温度上昇が高く自然循環方向へのドラフト
圧は高くなる。

浴槽水位が低く湯温も低い時には、液面上昇と温度上昇
を同時に行うために給水流量を絞って使用することにな
る。

この場合、給水流量が少くなり過ぎると中央の熱交換部
３８の中でドラフト圧が増加してノズル噴出方向へ流れ
にくくなり、この結果、急速に温度が上昇してますます
流れにくくなって遂には流れが停止して沸騰現象を生じ
風呂釜全体が大きく振動し揺れ動く釜鳴り状態を招いて
しまう。

この現象は、ノズル噴出方向への流れが減少上はじめる
と一気に発生するもので、中央の熱交換部３８で最初に
その傾向が出はじめた時に端部の熱交換部３８では温度
上昇が低いのでまだその傾向が出ていないにもかかわら
ず、全体として釜鳴り状態になるので使用出来なくなる
。

本考案は、以上の現象観察にもとすいて、各熱交換部３
８の温度上昇を均一化することによって、前記のノズル
噴出方向の流れが抑制される給水流量の下限をより低く
するためのものである。

実験では前記の例で示した熱交換部を用いており、４本
の給水ノズル径を同一とした場合には給水流量が３．５
ｌ ／ｍｉｎ以下になると前記の沸騰現象を発生して
いたが、中央２本と端２本の給水ノズル４３のノズル面
積比を１対０．６にすると２．５ ｌ ／ｍｉｎまで絞
ることが可能になった。

このことはより低水温の条件下でも所定の湯温を得るこ
とが出来ることを意味している。

このように給水流量を下げることが出来たのは、各熱交
換部３８の温度がほぼ揃い、ノズル噴出方向の流れを抑
制しようとする現象が発生する時点が中央部も端部もほ
ぼ同時に発生するためである。

又、実験で得られたノズル面積比が吸熱量の比と一致し
ていないが、これは噴出流量が周囲の湯を誘引する割合
がノズル径によって異るので、結果としての湯温か各々
の熱交換部３８で揃うようにしたノズル面積比であると
言える。

但し、この比率は対象とする熱交換部３８やバーナ４の
形態の違いより個々に選択することは必要である。

以上実施例で述べた本考案によると、以下に列記する効
果が得られた。

すなわち、ａ、−組のバーナと熱交換器のみで、給湯機
能と追焚機能の両方を有する。

ｂ、水位−走化機能を有していると共にガス入力も制御
するので、水の入れ過ぎや沸かし過ぎが無く、最初に操
作するだけで、以後の点検は不要であり、前２項の効果
と合わせて使用上極めて便利である。

Ｃ１給湯の場合に、湯は浴槽の下部に設けられた下循環
パイプから供給される上に、水位や水圧が変っても流量
が一定なので、給湯完了時の槽内温度差が殆んど無い。

ｄ、循環パイプ中に弁などを設けないので通路抵抗が低
く、追焚の場合の循環をさまたげないことから釜鳴り等
の異常が発生し難い。

ｅ、定水位給水装置は間接的な水位検知なので、傍続管
が水供給用と兼用出来て構成簡単であり、ベンチュリー
効果により設定流量が変っても制御水位は一定に出来る
。

ｆ、止水機構はパイロット型なので、フロートの受ける
水圧の力は少くて小型化出来る上に、動作がオンオフな
のでボールタップの如く制水騒音が無い。

ｇ、吸熱量に応じた給水ノズル径の選択により、より低
温の水から使用することが可能となった。

ｈ、給水ノズルは高水位側から低水位側に向けて噴水す
るため、熱交換器全長に互って有効な吸熱効果を確保で
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は構成概略図、
第２図はパイロット安全装置の電気回路図である。 １・・・・・・ガス供給管、３・・・・・・給水応動弁
、４・・・・・・バーナ、３５・・・・・・熱交換器、
３８・・・・・・熱交換部、４３・・・・・・給水ノズ
ル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の熱交換部を並列に設け、これらの熱交換部の高水
   位側出口に自然循環時の湯の流れとは逆方向に噴出する
   給水ノズルを前記熱交換部の各々に対応させるとともに
   、中央部に位置した熱交換部に対応した給水ノズルの内
   径を端部に位置した熱交換部に対応した給水ノズルの内
   径よりも大きく設定し、これら複数の給水ノズルへの給
   水を浴槽水位によって制御すると共に給水時に開く給水
   応動弁をバーナへのガス回路中に介装した風呂釜装置。