JP4004175B2 - 水道直圧式給湯機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯機能を備えた水道直圧式給湯機における、太陽熱利用温水器（ソーラシステム）との組合せに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシステムは、図５に示すような構成となっていた。
以下、その構成を図５に基づいて説明する。図５において、１は給湯機、２は太陽熱温水器で、給水管３０から給水が行われ、太陽熱温水器２で温められた湯は出湯管３１から出湯される。５は水路切換弁で、出湯管３１と給水管３０が入力され、そのうちのいずれかを選択して出力管３２に接続する。この水路切換弁５は、一般には電動式の弁を用い、その近くに切換用のスイッチ（図示せず）を設けたものが多く、季節によって「ソーラ」側と「給水」側のいづれかを選択して使用される。他には給湯機のリモコンにそのスイッチを設け、さらに使い勝手を向上させたものもある。
【０００３】
なお上記給湯機には、水路切換弁５の出力管３２が入力され、加温した後、給湯カラン１１やシャワー３３に給湯される。
【０００４】
上記構成において、次に動作を説明する。まず、夏期の場合は、太陽熱温水器２で十分な昇温が得られるため、ユーザは水路切換弁５をソーラ側に設定して使用する。この時、水路切換弁５は太陽熱温水器２の出湯管３１を出力管３２に接続する。そして、ユーザが給湯カラン１１やシャワー３３を使用すると、太陽熱温水器２の湯が、出湯管３１から水路切換弁５、出力管３２を通って給湯機１に入力され、その出湯口から給湯される。この時、太陽熱温水器２の湯が十分に高温に上昇しておれば、ユーザは給湯機１の運転をオンせずに使用し、湯の温度の上昇が十分でない場合は、給湯機１の運転をオンにし、さらに温度を上げて使用することになる。
【０００５】
次に冬期の場合は、太陽熱温水器２で十分な昇温が得られないために、ユーザは水路切換弁５を給水側に設定して使用する。この時、水路切換弁５は給水管３０を出力管３２に接続する。そして、ユーザが給湯カラン１１やシャワー３３を使用すると、給水管３０から水路切換弁５、出力管３２を通って給湯機１に給水が行われ、そこで温められて出湯口から給湯される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなシステム構造のものでは、給湯機には貯湯式を用いる例が多く、その場合には給湯機の入力側に減圧弁を設けなければならなくなり、浴室でのシャワー使用では水圧が弱く、使い勝手の点で課題があった。
【０００７】
これに対して、近年、水道直圧式給湯機を使用する例も多くなってきているが、給湯機の性格上、制御可能な最低の燃焼量に制限（例えば５０００Kcal）があり、ソーラ水の温度が給湯設定温度より若干低い場合などでは、使用時に最低燃焼量で加温しても、設定温度を大きく越えてしまうケースが発生し、使い勝手と安全面で課題があった。また、夏期等太陽熱温水器の過集熱によりソーラ水温度が８０度以上と高温になった場合に、その温度を下げる手段が給湯機にはないため、お客様の誤使用によっては高温水がカランから直接出湯する可能性がある。さらに、このような太陽熱温水器と給湯機の組み合わせで使用するユーザの期待としては、出来るだけソーラ水を効率的に使用して、ランニングコストでメリットを出そうとするものであるが、従来のやり方では、水路切換弁を給水にして使用すると、その間はソーラの寄与率はゼロとなり、必ずしもユーザの期待に添ったものとは言えない面もあった。また、特に近年では、給湯機も高機能化が進み、浴槽への自動湯張り機能を持つタイプの需要が拡大してきている。これに対し、上記ソーラ接続タイプの給湯機で、ソーラ水を用いて給湯カランやシャワーを使ったり、浴槽への自動湯張りを行おうとすると、ソーラの温度が高い場合には、浴槽への給湯温度が設定温度を超えてしまうという課題を有するものであった。
【０００８】
そこで、ソーラ水と一般給水とを混合する電動混合弁を用い、設定温度に応じて前記電動混合弁の開度比率を制御することで所望の給湯温度を得るという構成とし効率的な給湯を提供するとともに、その混合水を、バーナを備えた熱交換器に供給することで、冬期などにおいて太陽熱温水器で十分な昇温が得られない場合にバーナにより加熱して所定の温度にした温水を給湯する加熱給湯を行う構成として従来の不具合を改善した。
【０００９】
しかしながら、上記電動混合弁を用いた給湯機においても、太陽熱温水器の設置状態によっては適正な給水圧が得られず、十分なソーラ水の供給ができないという不具合を生じ、その改善として太陽熱温水器の出湯管側に加圧ポンプを設け、太陽熱温水器から供給される温水を加圧して電動混合弁に供給するという構成を採用した。しかし、本構成においても電動混合弁を流れる流量が極めて少ない低流量域においては、電動混合弁の僅かな動きで混合水温度が変化するため電動混合弁が過敏な開度制御を繰り返し、加圧ポンプがＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことになる。これにより電動混合弁はさらに頻繁な開度制御が行われることになって、混合水温度のハンチング現象が発生する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、出湯管側に加圧ポンプを備えた太陽熱温水器と、この太陽熱温水器を接続するソーラ水接続口と一般給水接続口と直流モータにより駆動される駆動軸に連結されたＴ字状の貫通穴を有する弁体であって一方を前記ソーラ水接続口に接続し、他方を一般給水接続口に接続してソーラ水と一般給水とを混合する電動混合弁と、前記電動混合弁で混合された混合水の温度を検出する温度検出器と、前記混合水の流量を検出する流量センサと、前記混合水を加熱するバーナを備えた熱交換器と、該熱交換器の２次側に接続された給湯口と、前記バーナの運転、停止や給湯設定温度の指示及び運転モードの指示などを行う操作部と、前記操作部の指示信号に応じて電動混合弁やバーナなどの運転制御を行う制御器とを備え、前記操作部には前記電動混合弁を介して前記熱交換器への給水経路を制御し、給湯運転モードを任意に選択できる切替手段を有し、該切替手段は前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、バーナ燃焼を行わない第１運転モードと、前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、混合水温度が給湯設定温度に達しないときにはバーナ燃焼を行い、給湯温度が設定温度になるように電動混合弁を制御する第２運転モードと、前記電動混合弁を給水側に固定してバーナ燃焼を行う第３運転モードとを切り替えるようにするとともに、前記操作部にて第１運転モードあるいは第２運転モードに切り替えた時には、ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を前記制御器を介して制御するようにし、制御器は、流量センサで検知される流量が、バーナの最低着火流量または消火流量以上の定められた流量値以下の低流量域になったときソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を停止するようにしている。
【００１１】
上記発明によれば、電動混合弁を介してソーラ水と一般給水を混合して供給する第１運転モードと第２運転モードのときは、ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を、制御器を介して混合水の流量を検出する流量センサで検知される流量に応じて電動混合弁の動作と所定の関係をもって制御するため、電動混合弁の開度制御が過敏となる低流量域においても加圧ポンプの頻繁なＯＮ−ＯＦＦによるソーラ水供給量の変動を抑え、安定したソーラ水と一般給水の混合制御が行えるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の水道直圧式給湯機は、出湯管側に加圧ポンプを備えた太陽熱温水器と、この太陽熱温水器を接続するソーラ水接続口と一般給水接続口と直流モータにより駆動される駆動軸に連結されたＴ字状の貫通穴を有する弁体であって一方を前記ソーラ水接続口に接続し、他方を一般給水接続口に接続してソーラ水と一般給水とを混合する電動混合弁と、前記電動混合弁で混合された混合水の温度を検出する温度検出器と、前記混合水の流量を検出する流量センサと、前記混合水を加熱するバーナを備えた熱交換器と、該熱交換器の２次側に接続された給湯口と、前記バーナの運転、停止や給湯設定温度の指示及び運転モードの指示などを行う操作部と、前記操作部の指示信号に応じて電動混合弁やバーナなどの運転制御を行う制御器とを備え、前記操作部には前記電動混合弁を介して前記熱交換器への給水経路を制御し、給湯運転モードを任意に選択できる切替手段を有し、該切替手段は前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、バーナ燃焼を行わない第１運転モードと、前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、混合水温度が給湯設定温度に達しないときにはバーナ燃焼を行い、給湯温度が設定温度になるように電動混合弁を制御する第２運転モードと、前記電動混合弁を給水側に固定してバーナ燃焼を行う第３運転モードとを切り替えるようにするとともに、前記操作部にて第１運転モードあるいは第２運転モードに切り替えた時には、ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を、前記制御器を介して制御し、制御器は、流量センサで検知される流量が、バーナの最低着火流量または消火流量以上の定められた流量値以下の低流量域になったときソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を停止するようにしている。
【００１３】
また、請求項２の水道直圧式給湯機は、制御器は、流量センサで検知される流量が、バーナの最低着火流量または消火流量以上の定められた流量値以上になったとき、ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を駆動するようにしている。
【００１６】
そして、電動混合弁の動作を停止するバーナの最低着火流量または消火流量以上に設定することで、電動混合弁の開度制御より優先して加圧ポンプの動作を停止させ、低流量域での電動混合弁の動作の安定化を図ることができる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する。図１は本発明の実施例１における水道直圧式給湯機のシステム図である。
【００１８】
図１において、１は水道直圧式給湯機で、２は出湯管Ｓ側に加圧ポンプＰを備えた太陽熱温水器であり、水道管よりの給水圧に比べ、給水圧の低い太陽熱温水器２の給水圧を高めるために配設されており、給湯機１から給湯されるソ−ラ水の流量が多いと駆動し、流量が少ない時には停止するように制御されている。前記給湯機１には、前記太陽熱温水器２からのソーラ水接続口３と、水道管からの給水口４とを接続配管する電動混合弁５を備えており、これは直流モ−タＭにより駆動される。この電動混合弁５は図４に示すように駆動軸Ｄと、Ｔ字状の貫通穴を有する弁体５ａと、ソ−ラ水接続口３と接続されている接続口Ｈと、給水口４と接続されている接続口Ｃと、混合接続口Ｙを備え、設定温度に応じて前記弁体５ａの開度比率を制御することで所望の温度の混合水を得る構成としてある。６は混合された混合水の温度を検知する温度検出器である入水サーミスタ、７は混合水の流量を検知する流量センサ、９は水道水または混合水を加熱するバーナ８を備えた熱交換器、１２は前記熱交換器９の２次側から出湯サーミスタ１０を介して給湯口であるカラン１１へ導く給湯回路、１３は運転スイッチ１３ａ、給湯温度設定スイッチ１３ｂ、運転モードスイッチ１３ｃ、風呂自動運転スイッチ１３ｄ、および液晶表示部１３ｅを備えた台所リモコン、１４は上記サーミスタの情報により、電動混合弁の混合比率の制御およびバーナー８の燃焼の制御と、前記流量センサ７が検知する出力信号が、バ−ナ８の消火流量以上の定められた流量を検知すると、前記加圧ポンプＰへの停止指示を解除し、バ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下の流量を検知すると、加圧ポンプＰを停止させるという動作の制御と、台所リモコン１３との信号伝送を行う制御器である。なお、前記台所リモコン１３内に設けた運転モードスイッチ13cにより所望の給湯モードを選択することで、前記電動混合弁５を制御して水道直圧式給湯機１の給水経路を切り替える切替手段を構成している。
【００１９】
次に動作を説明する。まず、台所リモコン１３の運転スイッチ１３ａをオンし、運転モードスイッチ１３ｃで運転モードを選択する。運転モードとしては「第１運転モ−ド」と「第２運転モ−ド」と「第３運転モ−ド」の３つのモードの選択を可能にした。選択されたモードは、液晶表示部１３ｅに表示される。
【００２０】
まずは「第３運転モ−ド」を選択したとすると、電動混合弁５は水側に動いて全開となる。そして、この状態で給湯カラン１１が開かれて給湯が行われると、給水口４から混合接続口Ｙを通って水が流入し、同時に流量センサ７がその流量を検出する。制御器１４は、この流量センサ７の信号を受けてバーナ８の燃焼を開始するように動作する。その燃焼量は、台所リモコン１３で設定された温度設定値と、入水サーミスタ６で検出した入水温度と、流量とから演算して求められる。このようにして流入した水が熱交換器９で、バーナ８からの燃焼熱を受けて加温され、リモコン１３の設定温度の湯が給湯カラン１１から給湯される。尚、出湯サーミスタ１０は、加温された結果の湯温の設定温度とのズレを補正し、より精度よく給湯温度を制御するために設けられている。
【００２１】
以上の動作はいわゆる給湯機の動作であって、この使い方では、給水圧力でそのままで給湯できるため、勢いの強いシャワー等の給湯が得られる。
【００２２】
次に給湯モードスイッチ13cを操作して、給湯モードを「第１運転モ−ド」あるいは「第２運転モ−ド」に切り替えた時の動作を説明する。
【００２３】
図２に「第１運転モ−ド」動作のフローチャートを示す。
【００２４】
「第１運転モ−ド」に切り替えると、まず、ステップ１０１で電動混合弁５をソーラ全開側に切り替えた後、バーナ８の燃焼はオフを維持する。そして給湯カラン１１が開かれると、これを流量センサ７で検出し、ステップ１０２で流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以上であったなら、流量センサ７の出力信号を受けて制御器１４は、ステップ１０３で加圧ポンプＰへの停止指示を解除し、給湯機１から給湯される流量が多い場合には、加圧ポンプＰによりソ−ラ水が加圧されて供給される。もし検出された流量がステップ１０４でバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下であったなら、制御器１４から加圧ポンプＰへ駆動の指示は出さない。よってソ−ラ水は加圧されない。
【００２５】
一方この時点で、入水サーミスタ６で検出するソーラ水の温度をステップ１０５で設定温度と比較する。そして、入水温度が高ければ、ステップ１０６で電動混合弁５を水側に駆動して、入水サーミスタ６で検出する温度が設定温度になるように制御を行う。従って、給湯はすべてソーラ水接続口３から電動混合弁５を通って行われ、夏期にソーラ水が十分昇温されておれば、その高温の湯をそのまま給湯カラン１１から使用できる。もし給湯カラン１１から出る流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以上で、かつ、加圧ポンプＰが駆動する必要のある流量が給湯されていた後に、給湯カラン１１が操作されて流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下になると、制御器１４は流量センサ７からの出力信号を受けて、加圧ポンプＰを停止する。
【００２６】
次に、図３に「第２運転モ−ド」動作のフローチャートを示す。
【００２７】
「第２運転モ−ド」では、まず、ステップ１０１で電動混合弁５をソーラ全開側に切り換える。そして給湯カラン１１が開かれると、これを流量センサ７で検出し、ステップ１０２で流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以上であったなら、流量センサ７の出力信号を受けて制御器１４は、ステップ１０３で加圧ポンプＰへの停止の指示を解除し、ソ−ラ水は必要に応じて加圧ポンプＰにより加圧される。もし検出された流量がステップ１０４でバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下であったなら、制御器１４から加圧ポンプＰへ駆動の指示は出さない。よってソ−ラ水は加圧されない。
【００２８】
一方この時点での入水サーミスタ６で検出するソーラ水の温度をステップ１０５で設定温度と比較する。そして、入水温度が高ければ、ステップ１０６で混合弁５を水側に駆動して、入水サーミスタ６で検出する温度が設定温度になるように制御を行う。一方、ステップ１０５で入水温度が設定温度より低ければ、電動混合弁５はソーラ全開のまま（ステップ１０７）でバーナ８の燃焼をオン（ステップ１０８）し、出湯サーミスタ１０が設定温度になるように燃焼量を制御する。もし給湯カラン１１から出る流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以上で、かつ、加圧ポンプＰが駆動する必要のある流量が給湯されていた後に、給湯カラン１１が操作されて流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下になると、「第１運転モ−ド」の場合と同様に、制御器１４は流量センサ７からの出力信号を受けて、加圧ポンプＰを停止する。
【００２９】
以上のように、「第３運転モ−ド」の動作は、いわゆる直圧式給湯器の動作であって、この使い方では、給水圧力でそのまま給湯できるため、勢いの強いシャワ−等の給湯が得られる。
【００３０】
また、「第１運転モ−ド」では、夏期に太陽熱温水器２の集熱がよく、ソーラ水の温度が高温に上がっても、それを電動混合弁５で水と混合して設定温度で給湯することができる。
【００３１】
また、「第２運転モ−ド」では、冬期、太陽熱温水器２の集熱が十分でなかった場合や、お湯を使い切ってしまった場合などでは、自動的にバーナが燃焼して設定温度を維持するように動作するため、年間を通じて使い勝手の良い給湯システムを実現できる。
【００３２】
また、ソ−ラ水を使って給湯を行う「第１運転モ−ド」と「第２運転モ−ド」の場合、流量センサ７で検知される流量によって、制御器１４より加圧ポンプＰの駆動と停止の指示を行うことにより、バ−ナ８の消火流量近くの低流量域で給湯した場合でも、必要に応じて加圧ポンプＰが停止させられるので、従来のように加圧ポンプＰの駆動−停止（ＯＮ−ＯＦＦ）の繰り返し動作により、電動混合弁５が頻繁に開度制御を行うことがなくなり、混合水温度がハンチングしたり、ハンチングに伴う給湯量の変動もなくなる。
【００３３】
さらに、ソ−ラ水が高温であった場合でも、ハンチング現象が発生しないので、一時的な高温出湯を繰り返すこともなく、安全性が高く、使い勝手の良い給湯器を提供することが出来る。
【００３４】
尚、本実施例では、流量センサ７で検知する流量がバ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以上であった時に加圧ポンプＰへの停止指示を解除し、バ−ナ８の消火流量以上の定められた流量以下であった時には、加圧ポンプＰを停止させるようにしたが、この加圧ポンプＰへの停止指示を解除、あるいは、停止させる流量は、バ−ナ８の着火流量以上の定められた流量であってもよいし、駆動時と停止時で異なってもかまわない。すなわち、この流量は、それぞれの機器の電動混合弁５の制御方法や、加圧ポンプＰの特性に応じてきめればよいものである。
【００３６】
また、本実施例では、制御器１４より加圧ポンプＰへの停止解除指示と停止指示のみを出していたが、流量センサ７が検知する出力信号を受けて、停止指示と駆動指示を出すようにしても同様の効果が得られる。
【００３７】
また、本実施例では、電動混合弁５の下流側にサーミスタ６を設け、それによって電動混合弁５の制御を行う構成としたが、さらにソーラ接続口３の近傍にサーミスタを追加して設ければ、給湯途中でのソーラ水の温度変化が検出でき、燃焼途中でソーラ水の温度が上昇してきた際にはその時点で燃焼を停止して電動混合弁５だけの給湯動作に切り換えることも可能になり、より一層効率化が図れるシステムが実現できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の水道直圧式給湯機によれば、流量センサで検知される流量に応じて電動混合弁の開度制御より優先して加圧ポンプの動作を停止させるため、電動混合弁の開度制御が過敏となる低流量域においても加圧ポンプの頻繁なＯＮ−ＯＦＦによるソーラ水供給量の変動を抑え、安定したソーラ水と一般給水の混合制御を行うことができ、設定した温度の混合水を安定して供給できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１における水道直圧式給湯機のシステム図
【図２】 同給湯機における「第１運転モ−ド」動作フローチャート
【図３】 同給湯機における「第２運転モ−ド」動作フローチャート
【図４】 同給湯機における電動混合弁の断面構造図
【図５】 従来例における給湯システムのシステム図
【符号の説明】
１ 水道直圧式給湯機
２ 太陽熱温水器
Ｐ 加圧ポンプ
３ ソーラ水接続口
４ 一般給水接続口
５ 電動混合弁
６ 温度検出器（入水サーミスタ）
７ 流量センサ
８ バーナ
９ 熱交換器
１３ 操作部（台所リモコン）
１４ 制御器

Claims (2)

1. 出湯管側に加圧ポンプを備えた太陽熱温水器と、
   この太陽熱温水器を接続するソーラ水接続口と、
   一般給水接続口と直流モータにより駆動される駆動軸に連結されたＴ字状の貫通穴を有する弁体であって、
   一方を前記ソーラ水接続口に接続し、他方を一般給水接続口に接続してソーラ水と一般給水とを混合する電動混合弁と、
   前記電動混合弁で混合された混合水の温度を検出する温度検出器と、
   前記混合水の流量を検出する流量センサと、
   前記混合水を加熱するバーナを備えた熱交換器と、
   該熱交換器の２次側に接続された給湯口と、
   前記バーナの運転、停止や給湯設定温度の指示及び運転モードの指示などを行う操作部と、
   前記操作部の指示信号に応じて電動混合弁やバーナなどの運転制御を行う制御器と、を備え、
   前記操作部には前記電動混合弁を介して前記熱交換器への給水経路を制御し、給湯運転モードを任意に選択できる切替手段を有し、
   該切替手段は前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、 バーナ燃焼を行わない第１運転モードと、
   前記電動混合弁でソーラ水と一般給水を混合して給湯設定温度に制御し、混合水温度が給湯設定温度に達しないときにはバーナ燃焼を行い、給湯温度が設定温度になるように電動混合弁を制御する第２運転モードと、
   前記電動混合弁を給水側に固定してバーナ燃焼を行う第３運転モードと、
   を切り替えるようにするとともに、
   前記操作部にて第１運転モードあるいは第２運転モードに切り替えた時には、ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を、前記制御器を介して制御するようにし、
   制御器は、流量センサで検知される流量が、バーナの最低着火流量または消火流量以上の定められた流量値以下の低流量域になったときソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を停止するようにした
   ことを特徴とする水道直圧式給湯機。
2. 制御器は、流量センサで検知される流量が、
   バーナの最低着火流量または消火流量以上の定められた流量値以上になったとき、
   ソーラ水供給用の加圧ポンプの動作を駆動するようにした請求項１記の載水道直圧式給湯機。

Images