(57)【要約】【課題】  貯湯タンク等に蓄えた高温蓄熱した湯水を、湯水使用部に供給する際に、高温湯水に水を混ぜることなく、火傷にならない程度の温度まで下げて使用することが可能となる給湯装置を得る。【解決手段】  貯湯タンク１と、貯湯タンクに水を給水する給水用流路２と、貯湯タンクから湯水を湯水使用部４に供給する給湯用流路３と、これらの流路による給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部への高温出湯を防止する高温出湯防止手段とを備える。この高温出湯防止手段を、給湯用流路中の湯水と給水用流路中の水との間で熱交換を行わせる熱交換手段１０と、給湯用流路中の湯水または給水用流路中の水の流量を制御する流量制御手段２０とで構成する。この流量制御手段を、湯水または水の温度に応じて制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を給水する給水用流路と、
湯水を湯水使用部に供給する給湯用流路と、
これらの流路による湯水使用部への給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部への高温出湯を防止する高温出湯防止手段とを備え、
この高温出湯防止手段は、前記給湯用流路中の湯水と給水用流路中の水との間で熱交換を行わせるように設けた熱交換手段と、前記給湯用流路中の湯水または給水用流路中の水の流量を制御するように設けた流量制御手段とから構成され、
この流量制御手段は、湯水または水の温度に応じて制御するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
加熱した水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに水を給水する給水用流路と、
前記貯湯タンクから湯水を湯水使用部に供給する給湯用流路と、
これらの流路による湯水使用部への給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部への高温出湯を防止する高温出湯防止手段とを備え、
この高温出湯防止手段は、前記給湯用流路中の湯水と給水用流路中の水との間で熱交換を行わせるように設けた熱交換手段と、前記給湯用流路中の湯水または給水用流路中の水の流量を制御するように設けた流量制御手段とから構成され、
この流量制御手段は、湯水または水の温度に応じて制御するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の給湯装置において、
前記流量制御手段は、熱交換手段の給湯用流路側出口部に設けられ、この出口部を湯水温度に応じて開閉制御するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３記載の給湯装置において、
前記流量制御手段は、湯水温度を検出する感温素子を備えるとともに、この感温素子による湯水温度検出が所定温度以下になったときに作動し、入口部での給水量を制限するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項５】
請求項４記載の給湯装置において、
前記流量制御手段は、給湯用流路と給水用流路との間をバイパスさせる連通部を開閉制御するように構成され、
感温素子による湯水温度検出が所定温度以上になったときに給水側から給湯側への連通部を開き、所定温度以下での給湯を行えるように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の給湯装置において、
流量制御手段として、感温素子を備え該感温素子による湯水温度検出によって作動することで給水用流路、給湯用流路での流量制御を行う感温アクチュエータを用いたことを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクに蓄えた温水を厨房、浴室、洗面台等の給湯栓等に供給する電気温水器等の貯湯式等の給湯装置に関し、特に貯湯タンク等からの高温湯水を給水側との熱交換によって湯水温度を所定温度以下に低下させ、高温出湯を防止した給湯を行うことができる給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の貯湯式等の給湯装置としては、概略図４に示すものが知られている。
これを簡単に説明すると、符号１は高温加熱した高温湯水を貯留する貯湯タンクで、この貯湯タンク１には、水道水等の冷水を供給する給水用流路２が接続され、その流路途中、あるいは貯湯タンク１内に周知の加熱源、例えば電気的ヒータ、ガスヒータ等の加熱源を設けることで、所定温度以上に加熱された湯水を貯留するようになっている。なお、このような加熱源としては、例えば特開２００５−３０８３７０号公報等に開示されるような気体の膨張圧縮を利用した加熱源等でもよく、種々の加熱源を採用することは自由である。
【０００３】
３は貯湯タンク１内の高温湯水を給湯栓やシャワー栓等といった湯水使用部４に給湯するための給湯用流路で、この給湯用流路３の途中には、前記給水用流路２から分岐された分岐流路６を経て水が供給されることにより、湯水と混合する混合弁５が設けられ、吐水流路７を経て湯水使用部４から出湯される湯水温度が、必要以上の高温となって火傷を生じたりしないように制御している。
【０００４】
すなわち、貯湯式給湯装置では、貯湯容量を有効に活用するために貯湯温度を高くする必要がある。しかし、高温の湯水が蛇口等からでることは火傷の危険性があるため、貯湯温度を下げるか、あるいは混合弁５で水を混ぜることにより吐水時の温度を下げることが一般的である。ただ、貯湯温度を下げることは、蓄熱量が少なくなるため湯切れなどの問題を生じる。
したがって、通常は、混合弁５を設けた構造が採用されることが多い。
【０００５】
このような混合弁５としては、たとえば給湯部、給水部及び吐出部を備えた一体型のバルブハウジング内において、上流からの給湯部に連通する湯室を形成し、中間に給水部から連通する給水口を形成し、湯室からの給湯通路と給水口から流入する水との混合室を形成し、混合室からの混合水の温度を感知して弁体を進退作動させるアクチュエーターとなる感温部材の形状記憶合金ばねを収納し、該感温部材下流側に吐出部を形成して構成したハウジング一体型の混合弁としての機能を有する高温出湯防止弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そして、この高温出湯防止弁によれば、形状記憶合金ばねをアクチュエーターとして利用して設定した温度で湯水混合ができ、短時間又は長時間の閉弁後に、再度開弁した場合でもその先に設ける蛇口等から設定した温度で安定した湯水が吐出できるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−０４６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した構造による特許文献１に記載の高温出湯防止弁を混合弁５として用いると、通常動作時においては問題はないが、異物が挟まったり、寿命がきたりして、作動不良を生じると、結果的に高温出湯が生じてしまうという可能性があり、その安全対策を講じる必要がある。
【０００９】
また、上述した高温出湯防止弁では、構成部品点数が多く、構造が複雑であり、コスト高を招くといった問題もある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電気温水部等の給湯装置において高温蓄熱した貯湯タンク等からの湯水を、湯水使用部に供給する際に、高温湯水に水を混ぜることなく、火傷にならな程度の温度まで下げて使用することが可能となる給湯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係る給湯装置は、水を給水する給水用流路と、湯水を湯水使用部に供給する給湯用流路と、これらの流路による湯水使用部への給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部への高温出湯を防止する高温出湯防止手段とを備え、この高温出湯防止手段は、前記給湯用流路中の湯水と給水用流路中の水との間で熱交換を行わせるように設けた熱交換手段と、前記給湯用流路中の湯水または給水用流路中の水の流量を制御するように設けた流量制御手段とから構成され、この流量制御手段は、湯水または水の温度に応じて制御するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明（請求項２記載の発明）に係る給湯装置は、加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに水を給水する給水用流路と、前記貯湯タンクから湯水を湯水使用部に供給する給湯用流路と、これらの流路による湯水使用部への給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部への高温出湯を防止する高温出湯防止手段とを備え、この高温出湯防止手段は、前記給湯用流路中の湯水と給水用流路中の水との間で熱交換を行わせるように設けた熱交換手段と、前記給湯用流路中の湯水または給水用流路中の水の流量を制御するように設けた流量制御手段とから構成され、この流量制御手段は、湯水または水の温度に応じて制御するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明（請求項３記載の発明）に係る給湯装置は、請求項１または請求項２記載の給湯装置において、流量制御手段は、熱交換手段の給湯用流路側出口部に設けられ、この出口部を湯水温度に応じて開閉制御するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明（請求項４記載の発明）に係る給湯装置は、請求項１、請求項２または請求項３記載の給湯装置において、流量制御手段は、湯水温度を検出する感温素子を備えるとともに、この感温素子による湯水温度検出が所定温度以下になったときに作動し、入口部での給水量を制限するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明（請求項５記載の発明）に係る給湯装置は、請求項４記載の給湯装置において、流量制御手段は、給湯用流路と給水用流路との間をバイパスさせる連通部を開閉制御するように構成され、感温素子による湯水温度検出が所定温度以上になったときに給水側から給湯側への連通部を開き、所定温度以下での給湯を行えるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明（請求項６記載の発明）に係る給湯装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の給湯装置において、流量制御手段として、感温素子を備え該感温素子による湯水温度検出によって作動することで給水用流路、給湯用流路での流量制御を行う感温アクチュエータを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明に係る給湯装置によれば、給水を行う給水用流路と、高温に沸き上げられた湯水を給湯する給湯側流路とを近接させて併設して高温出湯防止手段となる熱交換部を構成することにより、その間での熱交換によって給水側で湯水温度を下げ、吐水温度を火傷などが生じない程度とし、高温出湯を防止し、所要の温度での給湯を行えることができる。また、給水側の水を高温湯水で温めることで、沸き上げ時のエネルギと時間を節約できる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、従来のように１００℃や８０℃等の高温湯水を貯湯タンク等に貯留する必要がなくなり、たとえば６０℃程度の高温湯水でも充分な吐水量を確保できるため、関連する流路や装置等の耐久性を向上させることができるという利点もある。
【００１９】
さらに、本発明によれば、熱交換部においては表面積を最大限確保できるような構造とすることはもとより、熱交換面積（伝熱面積）が小さかったり、給水温度が高めで給湯温度が下がらないときは、給湯温度をセンサや感温素子などの温度検出手段で検出し、全体を流れる流量を低減制御し、流速を落として熱交換を促進させることで対処することができる。また、流速を下げても、湯水温度が下がらないときは、給湯を停止制御することで、給湯を不可とし、その状態をユーザに認識させる等の対策を講じることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、熱交換流路での流量制御を、給水側入口部で制御する場合において、上記の出湯温度異常が生じた場合には、給水側流路と給湯側流路との間をバイパスさせるように設けた連通部を開き、給水側の水を給湯側の湯水に直接混合させることで、瞬時に所定温度以下に低下させることができるという利点もある。
【００２１】
さらに、本発明によれば、流量制御手段として、湯水の温度を検出する感温素子を組み込んだ感温アクチュエータを用いることで構成できるため、従来のように電力を必要とするポンプなどの部品は不要となり、消費電力、部品点数を削減できるという利点がある。
【００２２】
また、本発明によれば、熱交換部を、従来のように取付部位が限定される構造ではなく、貯湯タンクから湯水使用部までのいずれの位置にも設けることができるから、給湯システムにおけるレイアウトに自由度を確保でき、システム構成の簡略化を図ることもでき、しかもこのような給湯回路による圧力損失も少ない等の利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明に係る給湯装置の一実施形態を示すものであり、図において、前述した図４と同一または相当する部分には同一番号を付して説明は省略する。
ここで、この実施形態では、前述した図４で説明したように、加熱した水を貯湯する貯湯タンク１を備えた貯湯式の給湯装置である場合を説明する。
【００２４】
さて、本実施形態によれば、加熱した水を貯留する貯湯タンク１と、貯湯タンク１に水道水等の冷水を給水する給水用流路２と、貯湯タンク１から高温の湯水を湯水使用部４に供給する給湯用流路３とを備えた貯湯式の給湯装置において、給水用、給湯用流路２，３による湯水使用部４への給湯経路の途中に設けられ、湯水使用部４への高温出湯を防止する高温出湯防止手段を、給湯用流路３中の湯水と給水用流路２中の水との間で熱交換を行わせるように設けた熱交換部１０と、前記給湯用流路３中の湯水または給水用流路２中の水の流量を制御するように設けた流量制御手段としての感温アクチュエータ２０とから構成し、かつこの感温アクチュエータ２０を、湯水または水の温度に応じて制御するように構成したことを特徴とする。
【００２５】
ここで、熱交換手段である熱交換部１０は、給湯用流路３の一部と給水用流路２の一部とを近接させて併設することで熱交換流路１５，１１として構成されている。なお、図中１２は熱交換部１０で暖められた給水側の水を貯湯タンク１に供給する温水供給流路、１６は熱交換部１０で冷やされた湯水を湯水使用部４に供給する吐水流路である。
【００２６】
また、前記感温アクチュエータ２０は、図２、図３に示すように、感温手段としてワックス等の感温素子を備え、この感温素子による湯水温度検出によって作動することで給水用流路２の熱交換流路１１または給湯用流路３の熱交換流路１５での流量制御を行うように構成されている。
この実施形態では、図２に示すように、この感温アクチュエータ２０を、給湯側流路３の熱交換流路１５の出口部に設け、この出口部を湯水温度に応じて開閉制御するように構成した場合を説明する。
【００２７】
このような流量制御手段である感温アクチュエータ２０の詳細を、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明すると、感温アクチュエータ２０は、湯水温度を検出するワックス等の感温素子を組み込んだ感温部２１を備えるとともに、この感温部２１での湯水温度検出が所定温度以上になったときに作動ロッド部２２を軸線方向に突出するように作動し、出口部での給湯量を制限するように構成されている。
【００２８】
ここで、図中２３は感温アクチュエータ２０を、作動ロッド部２２が退出する方向に付勢するばね、２４はアクチュエータ本体に設けられる弁体部、２５はこの弁体部２４により開閉される給湯側流路３の開口部である。
【００２９】
このような構成において、給水温度が２０℃、給湯タンク１からの高温給湯温度が９０℃である場合に、１００％の熱交換率では、給水側は５５℃の温水になり、給湯側は５５℃の出湯温度となって、所要の給湯が行われる。
そして、給湯側が規定の吐水温度以下であれば、感温素子は反応せず、図２（ａ）に示すように、給湯側流路１５を開状態に保ち、給湯側には圧力損失は殆ど生じない。
【００３０】
これに対して、熱交換効率が不足し、図２（ｂ）に示すように、給湯側の温度が例えば７０℃となると、感熱素子がその状態を検知し、作動ロッド部２２を軸線方向に突出させ、弁体部２４が開口部２５を閉じることで、流速を遅くし、熱交換効率を上げて給湯側の温度を低下させるように動作する。
【００３１】
ここで、給湯側の温度が、何らかの原因で所定温度以下に低下しないときには、開口部２５が完全に閉状態とされ、給湯が停止される。ユーザはこの状態を認識し、給湯装置に何らかの異常が生じたことを把握することができる。
【００３２】
このような構成による本発明に係る貯湯式等による給湯装置によれば、貯湯タンク１に給水を行う給水用流路２と、高温に沸き上げられた湯水を給湯する給湯側流路３とを近接させて併設して熱交換部１０を構成することにより、その間での熱交換によって給水側で湯水温度を下げ、吐水温度を火傷などが生じない程度とし、高温出湯を防止し、所要の温度での給湯を行えることができる。また、給水側の水を高温湯水で温めることで、沸き上げ時のエネルギと時間を節約できる。
【００３３】
さらに、このような構成によれば、従来のように１００℃や８０℃等の高温湯水を貯留する必要がなくなり、６０℃程度の高温湯水でも充分であるため、関連する流路や装置等の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
図３は本発明に係る給湯装置の別の実施形態を示すものであり、この実施形態では、流量制御手段としての感温アクチュエータ２０を、熱交換部１０の給水用流路２側の入口部に設け、この入口部を湯水温度に応じて開閉制御するように構成したものである。
なお、上記の図２等と同一または相当する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
この実施形態では、流量制御手段である感温アクチュエータ２０は、湯水温度を検出する感温素子を備えている。そして、この感温素子による湯水温度検出によって、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように動作する。すなわち、湯水温度が規定する所定温度以下である通常状態では、図３（ａ）に示すように、感温アクチュエータ２０の作動ロッド部２２は縮んだ非作動状態にあり、このときには、後述する熱交換流路１１，１５の間に形成した連通部３２を弁体部２４が閉塞し、感温アクチュエータ２０の作動ロッド部２２の先端に設けらればね３４にて付勢された弁体３０が、給水側流路２の開口部３１を開放することで、熱交換流路１１，１５間での所要の熱交換が行われるようになっている。
【００３６】
また、感温アクチュエータ２０は、感温素子による湯水温度検出が、所定温度以上になり、いわゆる熱交換不足状態となると、感温アクチュエータ２０の作動ロッド部２２が伸びて、図３（ｂ）に示す状態になり、作動ロッド２２の先端に設けた弁体３０が、給水側流路２の開口部３１を閉じることで、給水側の流れを遅くし、熱交換不足を解消し、給湯側での湯水温度を下げるようにしている。
【００３７】
一方、感温素子による湯水温度検出が、さらに上昇したときには、図３（ｃ）に示すように、感温アクチュエータ２０が図中上方に移動し、弁体３０と給水側流路２の開口部３１との間を開状態とするとともに、熱交換流路１１，１５の間に形成した連通部３２を弁体部２４が開放し、給湯側への水の流入により湯水の温度を低下させるようになっている。
しかも、このときには、感温アクチュエータ２０の感温素子２１の端部が、給湯側熱交換流路１５の出口部を閉じることで、高温出湯を防止するようになっている。
【００３８】
すなわち、給湯用流路３の熱交換流路１５と給水用流路２の熱交換流路１１との間には、両流路をバイパスさせる連通部３２が設けられ、この連通部３２は給湯側流路３内に設けられた感温アクチュエータ２０の弁体部２４で開閉制御されるようになっている。そして、感温素子による湯水温度検出が所定温度以上になったときには、図３（ｃ）に示すように、給水側から給湯側への連通部３２を開き、水を給湯側に直接混合させて出湯温度を低下させ、所定温度以下での給湯を行えるようになっている。
【００３９】
換言すれば、上述したような構成によれば、通常状態では、感温アクチュエータ２０は、図３（ａ）に示すように、給水側の開口部を開き、連通部３２は閉状態のままで、熱交換が行われ、所要温度での給湯が行われる。
また、給湯側の温度が高く、熱交換不足状態となると、図３（ｂ）に示すように、作動ロッド部２３が突出して給水側の開口部３１を閉じて流れを遅くし、水により湯水温度を低下させる。
【００４０】
さらに、給湯側の温度が所定温度以上のままであると、異常状態として、感温部２１がその状態を検知し、作動ロッド部２３を更に突出させる。すると、図３（ｃ）に示すようになり、連通部３１が開口され、給水側の水が給湯側に直接混合され、該給湯側の温度を強制的に低下させる。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば本発明に係る給湯装置は、前述したような電気温水器に限らず、風呂湯沸かし部や、貯湯式ではない装置（加熱源から直接給湯が給湯側流路に送られる構成のもの等）などといった給湯装置であっても、適用して効果を発揮し得るものである。
【００４２】
また、流量制御手段である感温アクチュエータは、ワックスを感温素子として組み込んだものに限らず、形状記憶合金アクチュエータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る給湯装置を貯湯式給湯装置とした場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１の貯湯式の給湯装置の熱交換部において出口流量制御を行った場合の概略説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の貯湯式の給湯装置における熱交換部において入口流量制御を行った場合の概略説明図である。
【図４】従来の貯湯式等の給湯装置の概要を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…貯湯タンク、２…給水側流路、３…給湯側流路、４…湯水使用部、１０…熱交換部（高温出湯防止手段を構成する熱交換手段）、１１…給水側流路による熱交換流路、１２…給水側の温水供給流路、１５…給湯側流路による熱交換流路、１６…吐水流路、２０…高温出湯防止手段を構成する流量制御手段である感温アクチュエータ、２１…感温素子。
【図１】
2008075899.tif 000003
【図２】
2008075899.tif 000004
【図３】
2008075899.tif 000005
【図４】
2008075899.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月2日(2007.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３記載の給湯装置において、
前記流量制御手段は、湯水温度を検出する感温素子を備えるとともに、この感温素子による湯水温度検出が所定温度以上になったときに作動し、入口部での給水量を制限するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明（請求項４記載の発明）に係る給湯装置は、請求項１、請求項２または請求項３記載の給湯装置において、流量制御手段は、湯水温度を検出する感温素子を備えるとともに、この感温素子による湯水温度検出が所定温度以上になったときに作動し、入口部での給水量を制限するように構成されていることを特徴とする。