JP2011252684A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量となるように、流量を変動させることで、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供すること。
【解決手段】お湯を出湯部へ供給する給湯管路４０と、前記給湯管路４０に設けられ流量を調整する流量調整手段４４と、制御手段２３とを備え、前記給湯管路４０を流れる湯水の流量を、前記流量調整手段４４により周期的に変動させる場合、前記変動させる流量の振幅が小さい時は、振幅が大きい時よりも、流量変化率を小さくすることを特徴とする給湯機で、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスや石油や電気を熱源とする給湯機や、大気熱と電気を熱源とするヒートポンプ給湯機などの給湯機に関するものである。

従来、この種の給湯機のシャワー装置は、シャワー給湯使用時に検出したシャワー流量が、予め入力設定したシャワー流量の目標値以下の流量である場合に、リモコンに表示または音声で省エネ使用量であることを報知することで、シャワー使用量が省エネ使用量かどうかをシャワー利用者に知らせることができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図１５は、従来のシャワー使用時のシャワーヘッド４５からの湯の出方を示したものである。同図の左図はシャワーヘッド４５を穴が見える側から見た図である。湯が出る穴（たとえば４５ａ、４５ｂ）が開けられている。

同図の右図はシャワーヘッドから出た湯が体などに当たるまでの軌跡の一部と当たる場所を示したものである。上記左図穴４５ａ、４５ｂからで出た湯は右図点Ａ、点Ｂに当たる。その他から出た湯も同様に右図に対応した点に当たることになるので、図１５で示した場合には、同図のように２つの同心円上に多数の点が並ぶことになる。

特開２００９−２４９１３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、シャワー給湯流量の目標値は、シャワー利用者が通常使用するシャワー流量（利用者の好みの流量）以下の流量に単に設定されるはずだから、目標とするシャワー流量は利用者の好みの流量よりも少なくなるので、シャワー使用者は我慢して使用することになる。

また、シャワーヘッドを固定して使用すると、シャワーヘッドから出た湯が体に当たる位置は固定されるので、人の触覚に対しては受動的な刺激となるため、順応により刺激の強度が弱く感じてくる。そのため、シャワー感に対して物足りなく感じるようになるという快適性の課題を有していた。

また、単にシャワー流量を下げるだけでは、体や頭髪を洗った後の石鹸やシャンプーを十分すすぎ流せるとは限らない。通常、シャワー流量が小さくなると、すすぎの性能が落ちるので、すすぎ性能が悪くなるという課題を有していた。

さらに、すすぎ性能が悪くなった分、シャワーで石鹸やシャンプーをすすぎ流す時間が長くなり、結果として、１回のシャワーで使用する使用量が減少しない場合や、時には、逆に使用量が増加してしまう場合があり、省エネ性や節水効果に課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量となるように、流量を変動させることで、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、お湯を出湯部へ供給する給湯管路と、前記給湯管路に設けられ流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる湯水の流量を、前記流量調整手段により周期的に流量を変動させる場合、前記変動させる流量の振幅が小さい時は、振幅が大きい時よりも、流量変化率を小さくするように構成としたことを特徴とするものである。

これによって、出湯部であるシャワーヘッドから出た湯が体に当たる位置は常に変化し、人の触覚に対しては能動的な刺激となり、さらに、湯が当たる面積も増えるので、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量でも、快適性とすすぎ性を維持しつつ、節水と省エネルギーを実現することができる。

本発明によれば、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量となるように、流量を変動させることで、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供できる。

本発明の実施の形態１における給湯機の構成図 （ａ）本発明の実施の形態１における電動弁の上面概略図（ｂ）同電動弁の側断面図 同給湯機の経過時間に対する流量変化を示す特性図 同給湯機のシャワー使用時の湯の体に当たる場所の説明図 同他の給湯機の構成図 同給湯機の経過時間に対する流量変化を示す特性図 同流量変化の振幅と周波数に対するシャワー感を説明する説明図 （ａ）本発明の実施の形態１における回転角度の変化を示す特性図（ｂ）図８（ａ）に示された回転角度の変化と流量との関係を示す特性図 （ａ）本発明の実施の形態１における経過時間と回転角度との関係を示す特性図（節水率：小、振幅：小）（ｂ）同経過時間と回転角度との関係を示す特性図（節水率：中、振幅：中）（ｃ）同経過時間と回転角度との関係を示す特性図（節水率：大、振幅：大） （ａ）本発明の実施の形態１における経過時間と流量との関係を示す特性図（振幅：小）（ｂ）同経過時間と流量との関係を示す特性図（振幅：中）（ｃ）同経過時間と流量との関係を示す特性図（振幅：大） （ａ）本発明の実施の形態１における経過時間と回転角度との関係を示す他の特性図（節水率：小、振幅：小）（ｂ）同経過時間と回転角度との関係を示す他の特性図（節水率：中、振幅：中）（ｃ）同経過時間と回転角度との関係を示す他の特性図（節水率：大、振幅：大） （ａ）本発明の実施の形態１における経過時間と流量との関係を示す他の図（振幅：小）（ｂ）同経過時間と流量との関係を示す他の図（振幅：中）（ｃ）同経過時間と流量との関係を示す図（振幅：大） 同シャワーの官能評価試験結果を示す特性図 同形節水率に対する流量変化特性の違いを説明した説明図 従来のシャワーヘッドから出た湯の体に当たる場所の説明図

第１の発明は、お湯を出湯部へ供給する給湯管路と、前記給湯管路に設けられ流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる湯水の流量を、前記流
量調整手段により周期的に流量を変動させる場合、前記変動させる流量の振幅が小さい時は、振幅が大きい時よりも、流量変化率を小さくすることを特徴とする給湯機で、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量であっても、シャワー等の出湯部から出湯されるお湯が当たる位置が周期的に変化するので、すすぎ性能や使用感を落とさず節水効果があり、節水になる分だけ湯を沸かす必要がなくエネルギー削減になるので、省エネルギーを図ることができ、さらに、振幅に応じた流量変化になるので、快適性の向上を図ることができる。

第２の発明は、流量調整手段は、弁穴を有する弁本体、前記弁本体の内部に収納され開口部を有する弁体、前記弁体に固定された駆動軸、前記駆動軸に接続された駆動装置から構成された電動弁であることを特徴とするもので、所定の周期、振幅に対して、容易に所定の流量変化率を実現できるので、節水と快適性向上とを実現する信頼性の高い制御が可能ある。

第３の発明は、振幅が小さい場合の弁体の回転速度は、振幅が大きい場合の弁体の回転速度よりも小さいことを特徴とするもので、周期に応じた流量変化になるので、快適性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における給湯機の構成図である。図１において、本実施の形態の給湯機は、給水管路３１から送られてくる水を加熱する熱源部２９と流量制御部２２と給湯管路４０とから構成されている。前記流量制御部２２は、前記給湯管路４０に備えられ湯水の流量を検出する流量検出手段４３と湯水の流量を調整する流量調整手段４４と、シャワー利用者の好みの流量や使用上限流量を設定する基準流量設定手段４６と、実際に使用する湯水の流量を設定する節水流量設定手段４７と、流量検出手段４３と基準流量設定手段４６と節水流量設定手段４７とからの信号で流量調整手段４４の動作を制御する制御手段２３とから構成されている。

また、給湯管路４０にはカランなどの給湯端末４２やシャワーヘッド４５などが配管接続されている。なお、流量調整手段４４としては、図２に示すような電動弁により形成される。この電動弁はステッピングモータなどのモータで弁体を駆動し水流路断面積を変化させることによって所定の流量に制御することができる。

図２において、流体の流入する流体通路１０１の途中に弁穴１０３を有する弁座１０４を形成した弁本体１０５の内部に開口部１０６を具備した弁体１０８を備えた構成としている。また、電動駆動装置１１０は、後述するように、モータと複数の歯車から成り、弁体駆動軸１０９によって弁体１０８と接続されている。そして電動駆動装置１１０は弁体駆動軸１０９を軸として、弁体１０８を回転させる。

このときに形成される弁体１０８の開口部１０６と、流体通路１０１に対応する弁穴１０３とによってできる貫通面積の割合を変化させて、流体通路１０１から入ってくる湯水の流量を制御して流体通路１０２から吐出させる。また、前述した電動駆動装置１１０の構成の一例として同図に示すように、ステッピングモータなどの駆動部１１１は歯車機構によって減速され、最終的に弁体駆動軸１０９によって、弁体１０８を回転させる構成である。

駆動機構の一例として同図では、３段歯車機構を示す。第一の歯車１１２はステッピン
グモータなどの駆動部１１１の駆動軸に固定されている。また、第二と第三の歯車１１３、１１４は同軸で固定され、同様に第四と第五の歯車１１５、１１６は同軸で固定さている。そして、第六の歯車１１７は前記弁体駆動軸１０９と同軸で固定されている。さらに、第一、第二の歯車１１２、１１３で一段目、第三、第四の歯車１１４、１１５で二段目および第五、第六の歯車１１６、１１７で三段目の変速を行う構成となっている。前記駆動部１１１であるステッピングモータで弁体を駆動し前述した水流路断面積を変化させることによって所定の流量になるように制御する。

以上のように構成された給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。

図１において、シャワーの使用者がシャワーを浴びる前に、基準流量設定手段４６でシャワー流量の使用上限流量または、通常シャワーで使用している好みの流量（基準流量）を設定し、さらに、節水流量設定手段４７で実際に使用する節水流量を設定する。

このとき、節水流量は前述基準流量より少ない流量に設定するものとする。たとえば、前述の基準流量を最大流量として、節水流量を基準流量に対する給湯比率（基準流量を１００％として給湯比率は１００％より小さい率とする）で設定するようにすれば良い。そして、シャワーの給湯回路を開くと、制御手段２３は流量検出手段４３からの信号でそのときの流量を計測する。

さらに、節水流量設定手段４７で設定した節水流量になるように、流量調整手段４４を調整する。そして、流量が節水流量になると、制御手段２３は節水流量を中心として周期的に流量を多少に変動させるために流量調整手段４４を制御する。すなわち、流量調整手段４４である電動弁の弁体を節水流量の位置を中心に開閉を繰り返すように制御する。

なお、基準流量設定手段４６としては、流量入力部（図示せず）とこの流量入力部で設定された値を表示する表示部（図示せず）を備えたものがある。このときシャワー利用者は基準流量を、表示部に表示される数値を見ながら、前記流量入力部（例えば、テンキー入力や増加減できるキー）を操作して設定する。あるいは、周囲に数値（流量）表示があるダイヤルまたはスライド入力部（図示せず）を用いて基準流量を設定してもよい。

さらに、節水流量設定手段４７としても上記で説明した入力部（図示せず）と表示部（図示せず）とを備えたものでもよいし、ダイヤルまたはスライド入力部を備えたものでも良い。このとき節水流量設定手段４７で設定する対象としては、実際にシャワーで使用する節水流量（変化する流量の平均流量）であっても良いし、前述したように基準流量に対する比率（給湯比率）であっても良いし、基準流量より減少させたい流量の基準流量に対する比率（節水率）であっても良い。

また、基準流量設定手段４６で設定する基準流量と節水流量設定手段４７で設定する節水流量とは、シャワーを使用するたびに設置する必要はなく、最初に一度設定をし、その後、必要に応じて再設定すればよい。また、シャワー流量の好みは、人によって大きく異なる可能性がある。家族など使用する人が複数の場合は、例えば、基準流量設定手段４６で設定する基準流量を、複数の人の中で好み流量が最大の人の流量に合わすようにすれば、家族全員がシャワーの使用感を落とさずに使用することができる。

図３は横軸に経過時間をとり、縦軸にそのときのシャワーの流量をとって、時間に対するシャワーの流量の変化を示したものである。同図で、経過時間Ｔ１でシャワー給湯が開始され、経過時間Ｔ２で節水流量（同図のＲｓ）になったことが確定し、その後、シャワー流量を周期Ｔｓで変化させている。この時の周波数（Ｆｓ＝１／Ｔｓ）は後述するように約１〜３Ｈｚであり、基準流量をＲｋ、給湯比率をＹ％とした場合、振幅は、Ｒｋ×（
１００−Ｙ）／１００となる。このようにすれば、流量変化の最大値が基準流量と同等になるので、使用者のシャワー感を損なうことが少ない。

図４はシャワー流量を周期的に変動させた場合のシャワーヘッド４５からの湯水の出方を示したものである。従来例の場合と同様、同図の左図はシャワーヘッド４５を穴が見える側から見た図である。湯水が出る穴（たとえば４５ａ、４５ｂなど）が開けられている。同図の右図はシャワーヘッド４５から出た湯水が体などに当たるまでの軌跡の一部と当たる場所を示したものである。前述したように、流量調整手段４４である電動弁の弁体を節水流量の位置を中心に開閉を繰り返すとそれに対応してシャワーヘッド４５の内部の湯水の圧力が変化する。すなわち、前記弁体１０８を流路面積が小さくなる方向に移動させと、シャワーヘッド４５の内部の圧力は低下する。

逆に、前記弁体１０８を流路面積が大きくなる方向に移動させると、シャワーヘッド４５の内部の圧力は増加する。ただし、前記弁体１０８の移動と圧力の変化とは時間遅れがある。この圧力変動に応じてシャワーヘッドから出た湯水の軌跡も変化する。同図の点線は、シャワーヘッド４５の穴４５ａからで出た湯水の軌跡を示したものであり、中央の点線を中心に上下の点線で示される範囲で変化する。そして、体に当たる部分は、同図のＡで示す略長方形になる。同様に、穴５ｂから出た湯水の体に当たる部分は同図のＢで示す略長方形になる。その他の穴から出た湯水についても同様になり、結局、従来例の場合に比べて、シャワーヘッドから出た湯水が体に当たる面積が増加することになる。

このように、シャワー流量を変化させると、体に当たる面積が大きくなるので、通常使用している一定流のシャワーの場合と比較して、シャワー感をほぼ同等に維持し、さらに石鹸やシャンプーのすすぎ落としの性能も維持して、節水の効果が得られる。さらに、使用湯量が少なくなる分、沸き上げる湯量が減少するので省エネルギーの効果もある。

なお、経過時間に対するシャワー流量の変化を説明した図３では、流量の変化の最大値と基準流量とをほぼ同等の流量にしていたが、流量の変化の最大値を基準流量よりも大きくしても良い。この場合、最大流量付近のときにシャワーの強さが大きく感じられ、シャワー感も維持されるので、快適性が維持される。

図１ではシャワー利用者が基準流量設定手段４６によって基準流量を設定する構成としていたが以下に述べるように、シャワー使用者自身が設定せずに自動的に設定することもできる。図５において、図１と異なる点は、基準流量設定手段４６は流量検出手段４３からの信号で流量を検出し、それを基に基準流量を決定する。また、給湯機にリモコン９を設け、この給湯機のリモコン９の機能の一つとして、節水流量設定手段４７の機能を具備する構成としていることである。

以上のように構成された給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。図５において、シャワーの使用者がシャワーを浴びる前に、節水流量設定手段４７の機能を具備するリモコン９を操作して節水流量を設定する。節水流量としては直接流量を設定してもよいが、後述する基準流量に対して減少させる率（節水率）を設定しても良い。ここでは節水率を設定するものとする。このとき、制御手段２３は、流量調整手段４４である電動弁の弁体を所定の位置に移動させる。所定の位置とは、後述するように、節水流量を中心に弁体を移動（回転）するために必要な回転代を設けるためであり、例えば、電動弁の弁体が全開のときの流量に対して約８０〜９０％程度になる位置に設定する。

そして、シャワーの給湯回路を開くと、制御手段２３は流量検出手段４３が検出した信号を用いてそのときの流量を計測する。さらに、流量検出手段４３が検出をした流量が安定してから所定の時間ΔＴが経過した時点の流量を基準流量として決定する。この基準流
量はすなわちシャワー使用者の好みの流量である。制御手段２３は、この決定された基準流量と先に設定された節水率とから節水流量を求める。節水率をＺ％、基準流量をＲｋとすると、節水流量Ｒｓは、Ｒｓ＝Ｒｋ×（１−Ｚ／１００）となる。また、制御手段２３は、節水流量Ｒｓを中心として周期的に流量を変化させるために流量調整手段４４を制御する。すなわち、流量調整手段４４である電動弁の弁体を節水流量の位置を中心に周期的に開閉を繰り返すように制御する。

すなわち、節水流量Ｒｓを中心に周期的に、流量を変化させることで、通常使用する基準流量Ｒｋよりも少ない流量であっても、シャワーが当たる位置が周期的に変化するので、すすぎ性能や使用感を落とさず、シャワーを浴びることができるので節水効果があり、節水になる分だけ湯を沸かす必要がなくエネルギー削減になるので、省エネルギーを図ることができる。

図６は横軸に経過時間をとり、縦軸にそのときのシャワーの流量をとって、経過時間に対するシャワーの流量の変化を示したものである。経過時間Ｔ１でシャワー給湯が開始され、経過時間Ｔ２以降でほぼ流量が一定になる。このほぼ一定流量になってから所定の時間ΔＴ経過後の流量を基準流量とする。この基準流量と前述の節水流量の値を用いて、制御手段２３は、シャワー流量を周期Ｔｓで変化させる。

この変化の周波数（＝１／Ｔｓ）は後述するように約１〜３Ｈｚであり、基準流量をＲｋ、節水率をＺ％とした場合、振幅は、Ｒｋ×Ｚ／１００となる。このようにすれば、流量変化の最大値は基準流量とほぼ同等になるので、使用者のシャワー感を損なうことが少ない。さらに、シャワーを使用する度に、そのシャワー使用者の通常使用する流量（基準流量）を測定してから、節水流量を中心に流量を変化させるので、家族など異なる複数の人が使用しても、または、同じ人でもその時の気分で使用したい流量が変わっても、それに応じた節水流量を設定するので、利便性と快適性の向上になる。

上記説明では、所定の時間として、流量がほぼ一定流量になってからの時間ΔＴを所定の時間としたが、次のようにしても良い。シャワー給湯が開始されて、シャワーが出されたことを確定できる確定流量Ｒｘになってからの時間ΔＴｘを所定の時間としても良い。

リモコンの機能の一つとして、節水流量設定手段４７の機能を具備する構成としているが、具体的には、図１での説明と同様、節水率入力部（図示せず）とこの節水率入力部で設定された値を表示する表示部（図示せず）とを備えた構成がある。このときシャワー利用者は節水率を、表示部に表示される数値を見ながら、前記節水率入力部（例えば、テンキー入力や増加減できるキー）を操作して設定する。

あるいは、周囲に数値（節水率）表示があるダイヤルまたはスライド入力部（図示せず）を用いて節水率を設定してもよい。さらに、具体的に節水率を設定しなくても、予め設定された２つ以上の節水率の中から選択する構成にしても良い。例えば、節水率２０％を「大」、節水率１０％を「中」、節水率５％を「小」、節水なしを「切」として、前記リモコン９にスイッチを設ける構成である。このために４個のスイッチを設けても良いし、一つのスイッチで押すたびに上記設定内容が順に変わるようにしても良い。

このように、予め設定された複数の節水率の中から節水率を選択する方法は、簡単に好みの節水率を選べるので、利便性が向上する。また、「大」、「中」、「小」、「切」のどれを選択しているかがわかるように、リモコン９に表示部を設け、その選択状態を表示するとさらに利便性が向上する。なお、ＬＥＤなどの点灯する数で選択状態を表示しても良い。さらに、リモコン９に表示部を設け、メニュー画面の中で選択できるようにしても良い。また、上記では「大」、「中」、「小」、「切」の４段階の選択であったが、これ
よりも多くても良いし、少なくても良い。

また、前記予め設定された２つ以上の節水率は給湯機で固定の値であっても良いし、リモコンを操作してシャワー使用者が自分自身に応じた節水率を変更できる構成としても良い。このようにすれば、よりシャワー使用者の好みのシャワー感が得られ、快適性の向上になる。

上述のように、節水流量を中心に流量を変化させるが、節水率の異なる条件の場合、次のように流量変化の仕様を決定する。図７は、横軸に流量変化の振幅を取り、縦軸に流量変化の周波数（周期＝１／周波数）を取って、そのときのシャワー感をあらわしたものである。例えば、振幅を同じにして周波数を大きく（周期を小さく）すると、シャワー感としては強く感じる。

また、周波数を同じにして振幅を大きくすると、強弱の変化を感じるようになる。特にこの強弱の変化に対しての感じ方は、人によってばらつきが大きい。だから、あまり振幅を大きくしすぎると不快に感じる人の割合が大きくなってしまう。同図に点Ａで示す節水率の大きい場合を基準に節水率の小さい場合の振幅と周波数とは次のように決定する。節水流量を中心に流量を変化させる場合、シャワー感を基準流量（好みの流量）と同等にするために、流量変化の最大値を基準流量と同等に設定する。

また、節水率は基準流量と節水流量との差に比例するため、節水率を小さくするためには、節水流量を大きくすることになるので、結果として流量変化の振幅は小さくなる。しかし、単に振幅を小さくしただけでは、節水率の大きい場合よりも節水流量が大きいので当然シャワー感は強くなる。図７に示すように強く感じる分だけ周波数を小さく（周期を大きく）して点Ｂの状態にすれば、節水率を小さくしても節水率が大きい場合と同等のシャワー感を得ることができる。

次に、振幅と周波数を変える場合の変化速度について説明する。図８は、横軸に弁体駆動軸１０９を回転軸とする弁体１０８の回転角度を取り、縦軸に湯水の流量を取って、弁体の回転角度に対する湯水の流量変化を示したものである。なお、原点とする回転角度は、同図の上の図Ａで示される弁体１０８の位置で、流量が最大になる位置であり、流体通路１０１に対して開口部１０６が対照になる位置である。また、１０６、１０７はそれぞれ弁体１０８に設けられた開口部と非開口部であり、さらに、前記開口部１０６には、回転軸方向の異なる位置に第一の端面１１８と第二の端面１１９の２つの端面がある。

弁体１０８を弁体駆動軸１０９に向かって時計と同じ回転方向（ＣＷ）に回転していくと同図の上の図Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅと変化し、またもとのＡに戻る。同図からわかるように、電動弁を流れる流量は、Ａ−Ｂ間とＥ−Ａ間で最大で、Ｃ−Ｄ間で最小（閉止）となる。そして、Ｂ−Ｃ間（同図の領域１）とＤ−Ｅ間（同図の領域２）の回転角度領域では、流量が回転角度に対して変化している。

すなわち、流量制御を行う場合は、領域１と領域２のどちらかの領域に弁体１０８を回転させ、所定の流量を得ることができる回転角度になるように駆動部１１１であるステッピングモータを回転させる。このとき弁体１０８の回転速度はステッピングモータに入力するパルス速度に比例し、流量の変化速度は前記弁体１０８の回転速度にほぼ比例する。

だから、流量の変化速度はステッピングモータに入力するパルス速度に比例することになるので、流量の変化速度の制御は、ステッピングモータに入力するパルス速度を制御すれば可能である。図９は、横軸に経過時間を取り、縦軸に弁体１０８の回転角度を取って、経過時間に対する弁体１０８の回転角度を表したものである。

同図の下段の図は振幅が大きい（節水率が大きい）場合、中段の図は振幅が中程度（節水率が中程度）の場合、上段の図は振幅が小さい（節水率が小さい）場合である。なお、弁体１０８の回転速度は３つの場合とも同じである。図９のように弁体１０８の回転速度制御をすると、図１０のような流量変化となる。図１０は、横軸に経過時間を取り、縦軸に流量を取って、経過時間に対する流量の変化を表したものである。上、中、下段の３つの場合とも弁体１０８の回転速度が同じであるので、同図で示すように、３つの場合とも流量の変化速度は同じである。

すなわち、同図に示す流量変化の傾き角度θがほぼ同じである。この場合、下段の振幅が大きいときは、流量変化が正弦波状で滑らかな変化であるが、振幅が小さくなるに従い矩形波状の変化となることがわかる。このような流量の変化速度の場合、シャワーを浴びていると、最大流量と最小流量とが交互に感じることになり、流量の変化を大きく感じてしまい、人によっては不快に感じる場合がある。そこで、図１１に示すように、振幅の大きさによって流量の変化速度を変える。

図１１は、横軸に経過時間を取り、縦軸に弁体１０８の回転角度を取って、経過時間に対する弁体１０８の回転角度を表したものである。同図の下段の図は振幅が大きい（節水率が大きい）場合、中段の図は振幅が中程度（節水率が中程度）の場合、上段の図は振幅が小さい（節水率が小さい）場合であり、弁体１０８の回転速度は振幅が小さいほど小さい。図１１のように弁体１０８の回転速度制御をすると、図１２のような流量変化となる。

図１２は、横軸に経過時間を取り、縦軸に流量を取って、経過時間に対する流量の変化を表したものである。振幅が小さいほど回転速度は小さいので、流量の変化速度も振幅が小さいほど変化速度も小さくなる。すなわち、同図に示すように、振幅の大、中、小に対応する流量変化の傾き角度をθ、α、βとすると、θ＞α＞βの関係となる。また、この場合、振幅の異なる下段、中段、上段の３つの場合とも、流量の変化が正弦波状で滑らかな変化となる。このように振幅が小さいほど、流量の変化速度を小さくすれば、流量は徐々に変化するので、シャワーを浴びていても流量変化を余り感じないので、快適性が向上する。

なお、図２の場合は３段歯車機構としているので、ステッピングモータなどの駆動部１１１の回転方向を、必要とする弁体１０８の回転方向とは逆方向に回転させればよい。すなわち、弁体を時計と同じ回転方向（ＣＷ）に回転させるときは、駆動部１１１の回転方向を時計の回転とは逆方向（ＣＣＷ）にし、弁体を時計の回転とは逆方向（ＣＣＷ）に回転させるときは、駆動部１１１の回転方向を時計と同じ回転方向（ＣＷ）にする。

図１３は、基準流量と節水率とを固定して、振幅と周期（周波数の逆数）をパラメータとしてシャワー感を評価するために行った感応評価の結果である。振幅条件としては、０．５、１．０、１．５、２．０Ｌ／分の４通り、周期条件としては、０．４〜１．１秒まで０．１秒間隔で８通りである。主観評価として、「不快」、「やや不快」、「普通」、「やや快適」、「快適」で答えてもらい、それを点数に置き換えたものであり、３点が普通（基準流量と同等）であり、大きい点数ほど快適性が良いことを示している。

同図からわかるように、振幅が０．５Ｌ／分のとき、周期が１秒前後で大きな点数となっている。また、振幅が１．０Ｌ／分のとき、周期が０．５秒前後で大きな点数になっている。これを周波数に換算すると、約１〜３Ｈｚとなる。シャワーのように流量が１０Ｌ／分程度の場合、流量の変化周波数は約１〜３Ｈｚ程度が快適な周波数となる。

図１４は節水率の大きい場合と小さい場合の経過時間に対する流量の変化を比較したものである。下の図が節水率の大きい場合、上の図が節水率の小さい場合である。例えば、基準流量１０Ｌ／分で、節水率が１０％と５％の場合、振幅はそれぞれ１Ｌ／分、０．５Ｌ／分で、周波数はそれぞれ２Ｈｚ（同図中Ｆａ）、１Ｈｚ（同図中Ｆｂ）程度である。

以上のように、本発明にかかる給湯機は、使用者が使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量とし、使用者が使用したい流量と体感的に同等の感覚で節水流量での節水シャワーを行うことが可能となるので、単独のシャワー装置としても、前記シャワー装置の機能を組み込んだ給湯機としても、節水手段としての利用が可能である。

２３ 制御手段
４０ 給湯管路
４３ 流量検出手段
４４ 流量調整手段
４６ 基準流量設定手段
４７ 節水流量設定手段

Claims (3)

1. お湯を出湯部へ供給する給湯管路と、前記給湯管路に設けられ流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる湯水流量を、前記流量調整手段により周期的に流量を変動させる場合、前記変動させる流量の振幅が小さい時は、振幅が大きい時よりも流量変化率を小さくすることを特徴とする給湯機。
2. 流量調整手段は、弁穴を有する弁本体、前記弁本体の内部に収納され開口部を有する弁体、前記弁体に固定された駆動軸、前記駆動軸に接続された駆動装置から構成された電動弁であることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 振幅が小さい場合の弁体の回転速度は、振幅が大きい場合の弁体の回転速度よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の給湯機。