JPH102609A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイパス流量及び入水流量の自動調節を低コ
ストで行なう。 【解決手段】 設定温度が高い場合、ヒータ７６への通
電量を大きくして第２ＳＭＡばね７７を熱することでば
ね荷重を上昇させ、調節弁７２を上方向に摺動させて入
水流量及びバイパス流量を小さく或は０にする。また、
設定温度が低い場合には、ヒータ７６への通電量を小さ
く或は０にして入水流量及びバイパス流量を大きくす
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
くは熱交換器のバイパス流路を備えた給湯器に関する。

【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、給水路から供給された冷水を熱交換器側とバイパス
路側とに分岐し、熱交換器により加熱された湯と、バイ
パス路によりバイパスされた冷水とを混合して出湯する
ことで、熱交換器の出口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
止するといった効果がある。しかしこのような構成で
は、出湯温度以上に熱交換器出口温度が高温でなければ
ならず、高温の湯を必要とした場合に出湯温度に限界が
あるだけでなく、熱交換器の耐久性にも問題があった。
この問題を解決するため、バイパス路に流路を開閉する
バイパス開閉弁を設け、設定温度が所定値未満の場合に
は開弁して混合した湯を出湯し、所定値以上の場合には
閉弁して熱交換器により加熱された湯をそのまま出湯す
るといった制御を行なうことで、低温から高温まで幅広
い出湯温度を得ることができるようになった。

【０００３】また器具の最大能力を越えず（設定温度に
まで水を温度上昇させるのに必要な熱量が器具の最大燃
焼量を越えないこと）、なおかつ出湯能力範囲を十分に
得るため、入水流量の上限値を連続的に調節する水量制
御モータ弁を備えたものが知られている。水量制御モー
タ弁により設定温度が低温の場合には入水流量の上限値
を大きく、設定温度が高温の場合には小さくすること
で、設定温度に応じた入水流量の上限値に調節する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなバイパス開閉弁や水量制御モータ弁を備えることに
よりコストがかかるといった問題があった。この問題を
解決するため、本発明者は実公平８−６１９３におい
て、出湯温度を設定する温調ボリュームと、定流弁への
流量を調節する流量調節弁と、バイパス水量を調節する
ミキシング機構とを連動させ、単一の操作ツマミの回動
により湯温、湯量及びバイパス水量を同時制御するとい
った構成を既に提案している。この構成によりコストが
低減できるが、設定温度を操作つまみの回動により機械
的に設定する構成であり、現状ではリモコンに設けられ
たアップ・ダウンスイッチ等でデジタル的に設定するも
のが多く、こうしたものに適用すると、リモコン操作と
は別に器具本体での操作が必要となるため不便である。

【０００５】本発明の給湯器は上記課題を解決し、バイ
パス流量及び入水流量の自動調節を低コストで行なうこ
とを目的とする。

【０００６】

【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供給する熱交
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、供給水圧の変動にか
かわらず最大流量を制限する定流弁と、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
とを備えた給湯器において、上記定流弁の制限する最大
流量を可変する入水流量調節弁と、上記バイパス路に流
れる水の流量を調節するバイパス流量調節弁と、通電量
に応じた熱量で発熱する発熱手段と、上記設定温度に応
じた通電量で上記発熱手段に通電する通電手段と、上記
発熱手段の発熱量に応じてばね荷重を変化する形状記憶
合金製ばねとを備え、上記入水流量調節弁と上記バイパ
ス流量調節弁とは、上記形状記憶合金製ばねのばね荷重
の変化に連動して入水流量及びバイパス流量を調節し、
設定温度が高い場合には設定温度が低い場合に比べ、入
水流量及びバイパス流量を小さくすることを要旨とす
る。

【０００７】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、上記通電
手段は上記形状記憶合金製ばねに通電し、該形状記憶合
金製ばねは通電されることで発熱し、その発熱量に応じ
てばね荷重が変化することを要旨とする。

【０００８】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器は、設定温度が設定されると、通電手段が設定温
度に応じた通電量で発熱手段に通電して発熱させる。こ
の発熱量により形状記憶合金製ばねのばね荷重が変化
し、その荷重変化に連動して入水流量調節弁とバイパス
流量調節弁とが動作し、入水流量とバイパス流量とをそ
れぞれ調節する。設定温度が高い場合には設定温度が低
い場合に比べて、入水流量及びバイパス流量を小さくす
るため、器具の最大能力を越えないように制限し、また
熱交換器におけるドレン発生及び沸騰を防ぐことができ
る。

【０００９】上記構成を有する本発明の請求項２記載の
給湯器は、形状記憶合金製ばねに通電して発熱させ、そ
の発熱量によりばね荷重を変化させるため、形状記憶合
金製ばねを発熱手段として兼用でき、ヒータ等の発熱手
段を別に設ける必要が無い。

【００１０】

【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１と出湯路２とが接続される熱交換器３と、熱交換器
３をバイパスするバイパス路４と、熱交換器３を流れる
水を加熱するためのバーナ５と、バーナ５にガスを供給
するガス供給路６と、燃焼制御を司どるコントローラ７
とを備える。給水路１のバイパス路４との分岐部には、
入水流量及びバイパス比率を調節する流量調節器２０を
備え、また、給水路１のバイパス路４との分岐部より下
流側には入水流量を検出する流量センサ８を備える。ま
た、出湯路２のバイパス路４との合流部より下流側に
は、出湯温度を検出する出湯サーミスタ９を備え、更に
その下流側には給湯栓１０が接続される。またガス供給
路６には、流路の開閉を行なうメイン電磁弁１１，元電
磁弁１２と、ガス供給量を調節する比例弁１３とを備え
る。

【００１１】コントローラ７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７には、設
定温度を設定するための操作スイッチ（アップ・ダウン
スイッチ）や設定温度等をデジタル表示する表示器を備
えたリモコン１４が接続される。

【００１２】次に、流量調節器２０の構成について説明
する。図２は流量調節器２０の構造図である。この流量
調節器２０は、最大流量を制限する水ガバナ部３０と、
最大入水流量及びバイパス流量を調節する流量調節部７
０とからなる。

【００１３】水ガバナ部３０は、給水路１と直列に連結
されるガバナ室４０内で摺動可能に設けられるガバナ弁
体５０と、入水温度に応じてばね荷重が変化し、ガバナ
弁体５０を下方向に押す形状記憶合金を用いたコイルば
ね（以下、形状記憶合金を用いたコイルばねをＳＭＡば
ねと呼ぶ）である第１ＳＭＡばね６０と、ガバナ弁体５
０の下方向への移動を制限する止め部４１とを備える。
ガバナ弁体５０の下部にはガバナ室４０と摺接する受圧
部５１が形成され、Ｏリング５２を介して液密かつ摺動
可能に嵌合される。またガバナ弁体５０の外面には、２
個の環状突起５３，５４が間隔をおいて設けられ、ガバ
ナ室４０内に同間隔で設けられる２個の環状突起４２，
４３との間で、第１ＳＭＡばね６０と抗する向きの変位
により通路面積が減少する可変絞り６１，６２を形成す
る。更に、ガバナ弁体５０には摺動方向に貫通する貫通
孔５５が設けられ、またこの貫通孔５５と直交して受圧
部５１と環状突起５４との間で外面に開口する連通孔５
６が形成される。

【００１４】また流量調節部７０は、調節室７１内を摺
動可能に設けられる調節弁体７２と、調節弁体７２を下
方向に押すバイアスばね７３とを備える。調節弁体７２
と調節室７１との摺接部には、水洩れを防ぐためＯリン
グ７４，７５が設けられる。また調節弁体７２の下部に
は、通電量に見合った熱量を発生するヒータ７６と、調
節弁体７２を上方向に押すように設けられ、ヒータ７６
の熱量に応じてばね荷重が変化する第２ＳＭＡばね７７
とを備える。

【００１５】調節弁体７２は調節室７１と摺接して、受
圧部５１の前後に両端が開口する入水流量調節路８１
と、バイパス路への流路となるバイパス流量調節路８２
とを形成する。

【００１６】次にこの流量調節器２０の動作について説
明する。設定温度が高い場合、ヒータ７６への通電量を
大きくして発生熱量を大きくし、その熱を第２ＳＭＡば
ね７７に伝えて熱することによりばね荷重を上昇させる
と、図３に示すように調節弁７２が上方向に摺動して入
水流量調節路８１及びバイパス流量調節路８２を遮断す
る。給水路１の上流側（図３右下）から供給された水
は、受圧部５１の貫通孔５５を通った後２つに分れ、一
方は矢印ａに示すように連通孔５６から可変絞り６２を
通り、他方は矢印ｂに示すように貫通口５５から可変絞
り６１を通って、熱交換器３に向かう。受圧部５１の両
面には、受圧部５１の貫通孔５５を通る流量に応じた圧
力差が発生し、通水量が少ない状態では受圧部５１は止
め部４１に当接したままであるが、通水量の増大に応じ
て圧力差が増大すると、ガバナ弁体５１は第１ＳＭＡば
ね６０に抗して移動して、可変絞り６１，６２の通水面
積を減少させるので、通水量が所定の最大流量以上にな
らない。また、第１ＳＭＡばね６０は水温上昇に応じて
ばね荷重を増大するため、入水温度が低い場合には最大
流量を大きく、入水温度が高い場合には最大流量を小さ
くする。これにより、入水温度に応じた最大流量の補正
がなされる。

【００１７】一方、設定温度が低い場合には、ヒータ７
６への通電量を小さく或は０として発生熱量を小さくし
て、第２ＳＭＡばね７７のばね荷重を下げ、図４に示す
ように入水流量調節路８１及びバイパス流量調節路８２
を形成する。それにより給水路１の上流側から供給され
た水の一部は入水流量調節路８１を通るため、受圧部５
１の前後の圧力差が減少して、可変絞り６１，６２の通
路面積の減少の割合が少なくなる。よって、入水流量調
節路８１の流量が大きくなるほど最大入水流量が大きく
なり、ヒータ７６の通電量を変えて調節弁７２の位置を
変えることで、最大入水流量を調節する。また、可変絞
り６１，６２を通った水は、バイパス流量調節路８２の
開度に応じたバイパス率で、熱交換器３及びバイパス路
４に供給される。このように、設定温度が高い場合には
入水流量を小さくしてバイパス率を小さく或は０とする
ことで、熱交換器３での沸騰を防止すると共に設定温度
での出湯が得られるようにする。また、設定温度が低い
場合には入水流量を大きくしてバイパス率を大きくする
ことで、熱交換器３の温度を高くしてドレン発生を防止
すると共に大流量を得られるようにする。

【００１８】以上説明したように、本実施例の給湯器に
よれば、設定温度に応じた通電量でヒータ７６に通電し
て熱量を発生させ、その熱量に応じたＳＭＡばね７７の
ばね荷重の変化により調節弁７２の位置を調節して、入
水流量とバイパス流量とを一軸で調節するといった簡単
な構成により、コストを低減することができる。また、
ガバナ部３０のバイパス量を調節して入水流量の上限値
を規定することで、入水圧の変化に対しても入水流量及
びバイパス流量が安定することにより、性能が安定する
ため使い勝手がよい。また、入水温度によりばね荷重が
変化する第１ＳＭＡばね６０を備えることで、季節の変
化等による入水温度の変化に対しても性能が安定するた
め使い勝手がよい。また、設定温度に応じてバイパス流
量が連続的に調節することで、従来の給湯器のバイパス
路に設けられたバイパス開閉弁に比べ、ドレン発生及び
熱交換器の沸騰といった問題をより確実に防ぐことがで
きるため、耐久性が向上する。

【００１９】尚、本実施例では水ガバナにＳＭＡばねを
設け、入水温度による流量補正を行なったが、水ガバナ
にはＳＭＡばねの代りに通常のバイアスばねを設け（つ
まりばね荷重変化による入水温補正をせず）、設定温度
と入水温度との差に応じてヒータへの通電量を調節する
ようにしてもよい。また、ヒータを用いる代りにＳＭＡ
ばねに直接通電し、ＳＭＡばねの電気抵抗により発生す
るジュール熱により直接ばね荷重を変化させてもよい。
この方法によればヒータを用いない分、更にコストを低
減することができる。

【００２０】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。

【００２１】

【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、設定温度に応じた通電量で発熱
手段へ通電して発熱させ、その熱量による形状記憶合金
ばねのばね荷重の変化に入水流量調節弁とバイパス流量
調節弁とを連動させるといった簡単な構成により、設定
温度に応じた入水流量制御とバイパス流量制御とが低コ
ストで実現できる。

【００２２】更に、本発明の請求項２記載の給湯器によ
れば、形状記憶合金製ばね自身に通電して発生した熱で
ばね荷重を変化させることにより、ヒータ等の発熱手段
を別に設ける必要が無いため更にコストを低減できる。

【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】流量調節器の構造図である。

【図３】高温設定時の流量調節器の構造図である。

【図４】低温設定時の流量調節器の構造図である。

【符号の説明】

１…給水路、 ２…出湯路、 ３…熱交換器、 ４…バ
イパス路、５…バーナ、 ６…ガス供給路、 ７…コン
トローラ、 ２０…流量調節器、３０…水ガバナ部、
５０…ガバナ弁体、 ６０…第１ＳＭＡばね、７０…流
量調節部、 ７１…調節室、 ７２…調節弁体、 ７６
…ヒータ、７７…第２ＳＭＡばね。

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供給する熱交換器と、 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、 供給水圧の変動にかかわらず最大流量を制限する定流弁
   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を備えた給湯器にお
   いて、 上記定流弁の制限する最大流量を可変する入水流量調節
   弁と、 上記バイパス路に流れる水の流量を調節するバイパス流
   量調節弁と、 通電量に応じた熱量で発熱する発熱手段と、 上記設定温度に応じた通電量で上記発熱手段に通電する
   通電手段と、 上記発熱手段の発熱量に応じてばね荷重を変化する形状
   記憶合金製ばねとを備え、 上記入水流量調節弁と上記バイパス流量調節弁とは、上
   記形状記憶合金製ばねのばね荷重の変化に連動して入水
   流量及びバイパス流量を調節し、設定温度が高い場合に
   は設定温度が低い場合に比べ、入水流量及びバイパス流
   量を小さくすることを特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】 上記通電手段は上記形状記憶合金製ばね
   に通電し、該形状記憶合金製ばねは通電されることで発
   熱し、その発熱量に応じてばね荷重が変化することを特
   徴とする請求項１記載の給湯器。