JP4547975B2

JP4547975B2 - 給湯機の給湯温度制御装置

Info

Publication number: JP4547975B2
Application number: JP2004130533A
Authority: JP
Inventors: 和豊山田; 智大平野
Original assignee: 株式会社トヨトミ
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005315434A

Description

この発明は、給湯機の給湯設定温度の変更時に安全性の向上や不快感を低減した湯水混合機能の制御装置に関するものである。

給湯機には熱源となるバーナと、バーナで発生した燃焼ガスが送られる熱交換器を備えており、熱交換器はバーナが取付けられる燃焼室の壁面と、燃焼室に接続した燃焼ガス流路を熱交換部としている。バーナが燃焼すると発生する燃焼炎と燃焼ガスが燃焼室に送られ、高温の燃焼ガスは燃焼ガス流路を経て排出され、このとき熱交換器に貯えられた水が加熱される。

熱交換器には冷水を供給する給水パイプと、温水を吐出する出湯パイプが取付けられており、給水パイプと出湯パイプの間には温度センサが取付けられ、冷水が給水パイプから熱交換器内に入るとバーナの熱で加熱されて温水となり、出湯パイプによって所定の場所で使用される。このとき温度センサによって出湯温度が監視されており、バーナは温度センサの出力によって運転と停止を繰り返すことで熱交換器の温水を所定温度に保持している。

上記構成の給湯機は、熱交換器に貯える温水の量を多くすることで湯温を安定させることができるが、熱交換器を大きくして貯湯量が多くなると、設定温度の変更に追従できないものであり、設定温度の変更時に希望する温度のお湯が供給されるまでに時間がかかってしまい、使い勝手が悪くなってしまう。

このため最近では、給水パイプと出湯パイプの間にバイパス路を設け、熱交換器の湯温は一定にして、給水パイプを流れる冷水をバイパス路から出湯パイプに送り、出湯パイプから送られてくるお湯と混合させることで設定温度のお湯を供給できるようにしたものがある（特許文献１参照）。

即ち、出湯パイプのバイパス路との接続部より上流側に通水弁を取付け、給水パイプと出湯パイプの間のバイパス路にバイパス弁を取付け、出湯パイプのバイパス路との接続部より下流側に出湯温度センサを取付け、出湯温度センサによって給湯温度を監視しており、出湯温度センサの出力によって通水弁とバイパス弁を動作させることで出湯パイプから供給される温水を設定温度に維持している。

また、設定温度の変更があったときは通水弁とバイパス弁を動作させて湯水の混合比を変えるだけで湯温を変化させることができるものであり、このとき設定温度に応じて通水弁とバイパス弁の動作速度を可変すれば湯水の混合比の変化速度を変えることができ、温度差に関係なく素早く湯温が変化するものである。
特開平６−２０２７４１号公報

このように設定温度を大幅に変えたときにもすぐに湯温が変化するので使い勝手はよくなるが、最近の一般的な給湯機は出湯パイプから複数の蛇口に分岐され、夫々の蛇口でお湯を使用できるようになっているため、他の蛇口でお湯を使用しているときは急に高温の温水に変わって火傷の恐れがあったり、急に冷水に変わって不快感を与えたりするなどの問題が生じるものとなった。

また、設定温度を間違えた温度に設定したときには、設定をやり直したときはすでに通水弁とバイパス弁の開度が可変されて湯水の混合比が変更されていることがあり、この場合は再設定後の湯温のお湯が供給される前に高温の温水や冷水が供給されてしまうので、安全性や快適性の面で問題がある。

この発明は上記の課題を解決するもので、給湯機の熱源となるバーナ１と、バーナ１で発生した燃焼ガスが送られる燃焼室２と、燃焼室２壁もしくは燃焼室２に続く燃焼ガス流路３壁を熱交換部とする熱交換器４とを設け、該熱交換器４には冷水を供給する給水パイプ５と、温水を吐出する出湯パイプ６を取付けると共に、該給水パイプ５から分岐して出湯パイプ６に接続して熱交換器４を通過しない水流を構成するバイパス路７を設け、かつ、該バイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６に取付けた出湯温度センサ８と、バイパス路７よりも上流側の出湯パイプ６に取付けた通水弁９と、バイパス路７に取付けたバイパス弁１０とを設け、湯温設定手段１１ａの信号と出湯温度センサ８の信号から通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変する出湯温度制御手段１２を設けた給湯機において、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度として通常モードと注意モードの２つのモードを備えると共に、前記湯温設定手段１１ａの設定温度データを設定温度の変更時に入力する判定手段１３を設け、設定温度データが基準値のときは前記判定手段１３が通常モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定し、設定温度データが基準値を外れたときは前記判定手段１３が注意モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を注意モードに設定し、注意モード時の通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードの可変速度よりも遅く設定して、注意モードを設定時は出湯温度の変化の速度を遅くすることを特徴とするものである。

また、前記湯温設定手段１１ａの設定温度データを記憶する記憶手段１４と、湯温設定手段１１ａの設定温度データと記憶手段１４の記憶データとを設定温度の変更時に比較する比較手段１５を設け、設定温度データと記憶データとの差が所定範囲内のときは前記比較手段１５が通常モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定し、設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を外れたときは前記比較手段１５が注意モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を注意モードに設定し、注意モード時の通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードの可変速度よりも遅く設定して、注意モードを設定時は出湯温度の変化の速度を遅くすることにより、出湯パイプ６から供給されるお湯の温度が大きく変化するときも、湯温を急に変化させないようにしたものである。

また、設定温度を変更時の設定温度データが基準値を超えたとき、もしくは、設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を外れたときに作動するタイマ手段１６を設け、該タイマ手段１６の作動中は記憶手段１４の記憶データを設定温度として出力するもので、タイマ手段１６の作動中は出湯温度制御手段１２が通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変する前に湯温設定手段１１ａによる湯温の設定をやり直すことができる。

また、前記湯温設定手段１１ａを備える操作部１１には表示手段１１ｂを設け、前記タイマ手段１６の作動中は表示手段１１ｂに注意モードであることを表示するもので、設定温度が一定の範囲から外れて設定されたときは使用者に注意を促すようにしたものである。

また、前記バイパス路７よりも上流側の前記給水パイプ５もしくは前記バイパス路７よりも下流側の前記出湯パイプ６には通水センサ１７を設け、該通水センサ１７が通水を検出していないときは、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定することにより、通水センサ１７が通水を検出していないときはお湯を使用していないときであるので、湯温を素早く設定温度に一致させるものである。

熱交換器４に接続した給水パイプ５と出湯パイプ６の間にバイパス路７を接続し、出湯温度センサ８の出力によって出湯温度制御手段１２が通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変して湯温設定手段１１ａで設定された温度のお湯を供給する。この構成は設定温度を大きく変更したときも湯温を素早く設定温度に一致させることができるが、この場合は急に高温の温水や冷水に変わるため、離れた場所でお湯を使用している人がいるときは火傷の恐れや不快感を与えることになる。

この発明では、設定温度の変更時の通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードと注意モードの２つのモードを備え、注意モードの可変速度を通常モードの可変速度より遅くなるように設定し、設定温度の変更時に出湯温度制御手段１２が通常モードで作動するときは湯温を素早く設定温度に一致させることができ、一方、出湯温度制御手段１２が注意モードで作動するときは湯温をゆっくり変化させることができるようにしたものである。

そして、この発明は湯温設定手段１１ａで設定温度を変更したときに、設定温度データが基準値を超えたときに注意モードを出力するものであり、お湯の使用中に急に高温の温水に変わったり、急に冷水に変わったりすることを防ぐことができ、火傷の心配や不快感を与えることがなくなった。

また、湯温設定手段１１ａの設定温度データを記憶する記憶手段１４を設け、設定温度の変更時に湯温設定手段１１ａの設定温度データと記憶手段１４の記憶データとの差が所定範囲を外れたときにも注意モードを出力するもので、使用中の湯温と変更された設定温度の差が大きいときにも、急な湯温の変化を防ぐことで使用者に不快感を与えることがなくなった。

また、設定温度の変更時にすぐに出湯温度制御手段１２が作動すると、設定温度を間違えた温度に設定したときには注意モードであっても湯温が変化するので、温度設定をやり直しても高温の温水や冷水が供給されてしまう場合がある。この発明では、変更された設定温度データが基準値を超えたとき、もしくは変更した設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を超えたときは、タイマ手段１６が作動して所定時間の間は記憶手段１４の記憶データを設定温度として出力するもので、設定温度を間違えた場合でも、タイマ手段１６の作動中に温度設定をやり直したときは、出湯温度制御手段１２が通水弁９とバイパス弁１０を可変する前に正しい設定温度に戻るので、高温水や冷水が供給されることを防ぐことができる。

また、使用者が設定温度の間違いに気付かない場合は、高温の温水や冷水が供給されてしまう恐れがあるが、この発明は設定温度を変更してタイマ手段１６が作動するときは、操作部１１の表示手段１１ｂに注意モードを表示して使用者に注意を促すようにしたので、使用者が設定温度の間違いに容易に気付くことができ、すぐに温度設定をやり直すことができるものであり、高温水や冷水が供給されることを防ぐことができる。

また、バイパス路７よりも上流側の給水パイプ５もしくはバイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６には通水センサ１７を設け、通水センサ１７が通水を検出していないときはお湯を使用していないときであるので、このときは設定温度に関係なく通常モードの信号を出力するもので、すぐに設定温度のお湯が供給できる状態にすることができる。

図に示す実施例によってこの発明を説明すると、１は給湯機の熱源となるバーナ、４は該バーナ１の燃焼熱で水の加熱を行う熱交換器、１８は熱交換器４を構成する筒状の外胴、２は外胴１８の下部内側に配置したバーナ１の燃焼ガスが送られる燃焼室、１９は外胴１８の上部に配置した排気ガス室、３は燃焼室２と排気ガス室１９の間に取付けた燃焼ガス流路、２０は排気ガス室１９に接続する排気筒であり、バーナ１を運転すると燃焼炎と燃焼ガスが燃焼室２に送られ、燃焼ガスは燃焼ガス流路３を経て排気ガス室１９に送られ、排気筒２０から排出される。

２１は燃焼室２壁および燃焼ガス流路３壁を熱交換部とする熱交換器４を構成する水室、５は水室２１へ水を給水するための給水パイプ、６は熱交換器４で加熱されて得られた温水を所定の箇所に給湯するための出湯パイプであり、出湯パイプ６は風呂や台所の蛇口と接続されており、蛇口を開くと給水パイプ５から水道水が熱交換器４の水室２１に送られる。

２２は給水パイプ５と出湯パイプ６が接続された間の外胴１８に設けた温度センサ、２３はバーナ１に燃焼の開始や停止の指令を出すバーナ制御手段、１１は給湯機を操作するためにバーナ制御手段２３に接続された操作部、１１ｃは操作部１１に設けた給湯機の運転の開始・停止を指示する運転制御スイッチであり、操作部１１の運転制御スイッチ１１ｃを操作して給湯機を運転可能状態とすると、水室２１内の水温を温度センサ２２が検出しており、温度センサ２２が設定された湯温よりも低い温度を検出すると、バーナ制御手段２３はバーナ１の運転を開始して水室１内の水を設定湯温に沸きあげる。

そして、蛇口を開いて水室２１内で加熱された温水が出湯パイプ６から吐出し、水室２１内に冷水が入って温度センサ２２が設定湯温以下を検出すると、バーナ制御手段２３は再度バーナ１の運転を開始し、このようにバーナ１の運転・停止を繰り返すことで水室１内の湯温を維持するものである。

７は給水パイプ５と出湯パイプ６を分岐して配置したバイパス路、１０はバイパス路７の途中に取付けたバイパス弁、９はバイパス路７よりも上流側の出湯パイプ６に取付けた通水弁、８はバイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６に取付けた出湯温度センサである。

１１ａは前記操作部１１に設けた湯温設定手段、１２はバイパス弁と通水弁の開度を可変する出湯温度制御手段であり、出湯温度センサ８は出湯パイプ６を流れる湯温を検出しており、湯温設定手段１１ａで設定された湯温と異なる湯温を検出すると、出湯温度制御手段１２がバイパス弁と通水弁の開度を可変して湯水の混合比を変更するものである。即ち、出湯温度センサ８が設定された湯温よりも低い温度を検出したときは、出湯温度制御手段１２が通水弁９を開き、バイパス弁１０を閉じて湯温を上げ、一方、設定された湯温よりも高い温度を検出したときは、通水弁９を閉じ、バイパス弁１０を開いて湯温を下げ、出湯パイプ６から温度設定手段１１ａで設定された湯温の温水を吐出するものである。

また、出湯温度制御手段１２が通水弁９とバイパス弁１０の開度の可変速度を変更することができるようになっており、湯温設定手段１１ａで設定された湯温と出湯温度センサ８で検出された湯温の差が大きいときは可変速度を上げることで素早く設定温度と一致させることができる。

従来の貯湯式給湯機において、バーナ１の燃焼と停止によって水室１内の温水を湯温設定手段１１ａで設定された湯温にするものは、設定温度の変更に追従できない欠点があり、特に、設定温度の変更前と変更後の温度差が大きいときは設定温度に到達するまでの時間が長くなり、使い勝手の悪いものであった。一方、上記のようにバイパス路７を備えた構造は、水室１内の湯温は常に一定の湯温（例えば６０℃）を保持しており、設定温度が変更されたときは湯水の混合比を変更するだけで容易に設定温度のお湯を供給することができるので、設定温度変更時の温度差の大小に関係なくほぼ一定の時間で湯温の変更ができるものであり、使い勝手の向上は実現できた。

しかし、最近は給湯使用箇所が増えており、風呂や台所といった複数の場所の蛇口でお湯の使用ができるようになっており、操作部１１から離れた場所に設置された蛇口がある。このため、湯温設定手段１１ａで設定温度を変更した際、操作部１１から離れた場所の蛇口でお湯を使用しているときは、それまで使用していたお湯の温度が急に変化することがある。そして、高温に設定されたときは急に熱いお湯に変わって火傷の恐れがあり、低温に設定されたときは急に冷たい水に変わって不快感を与えるなどの問題がある。

この発明は、設定温度の変更時の設定温度データに応じて出湯温度制御手段１２を通常モードと注意モードの２つのモードで作動するようにしたもので、通常モードを出力したときは、出湯温度制御手段１２が通常の可変速度で通水弁９とバイパス弁１０を可変して設定温度に素早く一致させ、一方、注意モードを出力したときは出湯温度制御手段１２が通常モードの可変速度よりも遅い速度で通水弁９とバイパス弁１０を可変して設定温度到達までの時間を長くしたものである。

具体的な実施例として、１３は湯温設定手段１１の設定温度データを設定温度の変更時に入力する判定手段であり、一般的に人が熱いと感じる温度（例えば５０℃）、また冷たいと感じる温度（例えば３５℃）が基準値として予め設定されており、判定手段１３は設定温度データがこの基準値の範囲内にあるときは、通常モードを出力し、基準値を超えたときに注意モードを出力する。設定温度データが基準値の範囲内のときは湯温を素早く設定温度に一致させて火傷の恐れや不快感を与える心配はなく、使用できる。一方、基準値を超えたときは、湯温を徐々に設定温度に近づけるので、使用中のお湯が熱くなったり冷たくなったりする前に湯温の変化に気付くことができる。

また、設定された湯温が上記の基準値内であっても、温度差が大きいときは湯温が急に変わると熱いと感じたり冷たいと感じたりすることがある。１４は湯温設定手段１１ａの設定湯温データを記憶しておく記憶手段、１５は湯温設定手段１１ａの設定温度データと記憶手段１４に記憶された設定温度データを設定温度の変更時に入力する比較手段であり、比較手段１５は湯温設定手段１１ａと記憶手段１４の温度差が所定範囲（例えば５℃）を超えたときに注意モードを出力する。このように、それまで使用していた設定温度と変更後の設定温度の温度差が大きいときにも湯温を徐々に設定温度に近づけるので、使用中のお湯が急に熱くなったり急に冷たくなったりすることはなくなり、不快感を与えることはなくなった。

また、設定温度の変更の際に出湯温度制御手段１２がすぐに作動すると、湯温を間違えて設定した場合に、通常モードで作動するときは湯温が大きく変化しないので特に問題はないが、注意モードで作動するときは、湯温が大きく変化するので、温度設定をやり直しても、再設定後の湯温の温水が供給される前に高温の温水や冷水が供給されることがある。

この発明の実施例において、１６は設定温度を変更時の設定温度データが基準値を超えたとき、もしくは、設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を外れたときに作動するタイマ手段であり、設定温度の変更時に判定手段１３や比較手段１５から注意モードの出力があると、タイマ手段１６がカウントを開始し、このタイマ手段１６のカウント中は記憶手段１４の記憶データ、即ち変更前の設定温度のまま出湯温度制御手段１２が作動し、タイマ手段１６がカウントを終了した時点で注意モードの動作に入って変更した設定温度となるように通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変するものである。したがって、設定温度を間違えてもタイマ手段１６が作動している間に使用者が温度設定をやり直したときは、高温の温水や冷水が供給されることなく再設定後の湯温の温水が供給できるものとなった。

１１ｂは操作部１１に設けた給湯機の運転状態を表示する表示手段であり、該表示手段１１ｂはタイマ手段１６の作動中に注意モードを表示し、使用者に注意を促すものである。実施例の表示手段１１ｂは操作部１１に設けた表示ランプで構成し、給湯機の運転中に点灯・点滅して運転状態を表示するもので、通常の運転中と設定温度の変更時の通常モードで作動中は表示手段１１ｂのランプが点灯する。設定温度の変更時に注意モードが出力されると、タイマ手段１６の作動中は表示手段１１ｂのランプが点滅するものであり、もし使用者が設定温度を間違えて設定していても容易に気付くことができ、すぐに設定温度の変更をやり直せば高温の温水や冷水を供給させることがないものであり、快適に使用できるものとなった。

１７はバイパス路７よりも上流側の給水パイプ５もしくはバイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６に設けた通水センサであり、蛇口を開いてお湯を使用すると通水センサ１７が水の流れを検出する。この発明では、通水センサ１７が通水を検出していないときは設定温度に関係なく通常モードの信号を出力するもので、通水センサ１７が通水を検出していないときはお湯を使用していないときであり、このときは素早く設定温度に一致させても特に問題はなく、お湯を使用するときは希望する湯温のお湯がすぐに供給できるので、使い勝手を向上できるものとなった。

この発明の実施例を示す給湯機のブロック図である。この発明の実施例を示す給湯機の構成図である。

符号の説明

１バーナ
２燃焼室
３燃焼ガス流路
４熱交換器
５給水パイプ
６出湯パイプ
７バイパス路
８出湯温度センサ
９通水弁
１０バイパス弁
１１操作部
１１ａ湯温設定手段
１１ｂ表示手段
１２出湯温度制御手段
１３判定手段
１４記憶手段
１５比較手段
１６タイマ手段
１７通水センサ

Claims

給湯機の熱源となるバーナ１と、バーナ１で発生した燃焼ガスが送られる燃焼室２と、燃焼室２壁もしくは燃焼室２に続く燃焼ガス流路３壁を熱交換部とする熱交換器４とを設け、
該熱交換器４には冷水を供給する給水パイプ５と、温水を吐出する出湯パイプ６を取付けると共に、
該給水パイプ５から分岐して出湯パイプ６に接続して熱交換器４を通過しない水流を構成するバイパス路７を設け、
かつ、該バイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６に取付けた出湯温度センサ８と、バイパス路７よりも上流側の出湯パイプ６に取付けた通水弁９と、バイパス路７に取付けたバイパス弁１０とを設け、
湯温設定手段１１ａの信号と出湯温度センサ８の信号から通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変する出湯温度制御手段１２を設けた給湯機において、
前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度として通常モードと注意モードの２つのモードを備えると共に、
前記湯温設定手段１１ａの設定温度データを設定温度の変更時に入力する判定手段１３を設け、
設定温度データが基準値のときは前記判定手段１３が通常モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定し、
設定温度データが基準値を外れたときは前記判定手段１３が注意モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を注意モードに設定し、
注意モード時の通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードの可変速度よりも遅く設定して、注意モードを設定時は出湯温度の変化の速度を遅くすることを特徴とする給湯温度制御装置。
給湯機の熱源となるバーナ１と、バーナ１で発生した燃焼ガスが送られる燃焼室２と、燃焼室２壁もしくは燃焼室２に続く燃焼ガス流路３壁を熱交換部とする熱交換器４とを設け、
該熱交換器４には冷水を供給する給水パイプ５と、温水を吐出する出湯パイプ６を取付けると共に、
該給水パイプ５から分岐して出湯パイプ６に接続して熱交換器４を通過しない水流を構成するバイパス路７を設け、
かつ、該バイパス路７よりも下流側の出湯パイプ６に取付けた出湯温度センサ８と、バイパス路７よりも上流側の出湯パイプ６に取付けた通水弁９と、バイパス路７に取付けたバイパス弁１０とを設け、
湯温設定手段１１ａの信号と出湯温度センサ８の信号から通水弁９とバイパス弁１０の開度を可変する出湯温度制御手段１２を設けた給湯機において、
前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度として通常モードと注意モードの２つのモードを備えると共に、
前記湯温設定手段１１ａの設定温度データを記憶する記憶手段１４と、湯温設定手段１１ａの設定温度データと記憶手段１４の記憶データとを設定温度の変更時に比較する比較手段１５を設け、
設定温度データと記憶データとの差が所定範囲内のときは前記比較手段１５が通常モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定し、
設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を外れたときは前記比較手段１５が注意モードの信号を出力して、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を注意モードに設定し、
注意モード時の通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードの可変速度よりも遅く設定して、注意モードを設定時は出湯温度の変化の速度を遅くすることを特徴とする給湯温度制御装置。
設定温度を変更時の設定温度データが基準値を超えたとき、もしくは、設定温度データと記憶データとの差が所定範囲を外れたときに作動するタイマ手段１６を設け、該タイマ手段１６の作動中は記憶手段１４の記憶データを設定温度として出力することを特徴とする請求項１又は２に記載した給湯温度制御装置。
前記湯温設定手段１１ａを備える操作部１１には表示手段１１ｂを設け、前記タイマ手段１６の作動中は表示手段１１ｂに注意モードであることを表示することを特徴とする請求項３に記載の給湯温度制御装置。
前記バイパス路７よりも上流側の前記給水パイプ５もしくは前記バイパス路７よりも下流側の前記出湯パイプ６には通水センサ１７を設け、該通水センサ１７が通水を検出していないときは、前記出湯温度制御手段１２は通水弁９とバイパス弁１０の可変速度を通常モードに設定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載した給湯温度制御装置。