(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入水路および出湯路に接続される熱交換器と、出湯路の下流側に設けられる先栓と、熱交換器を加熱するバーナと、入水路に対する入水量を検出する水量センサと、熱交換器出口に設けられ、熱交換器にて加熱された高温水の温度を検知する缶体温度センサと、出湯路に設けられる出湯温度センサと、出湯する流量を制御するための出湯量調整弁を備えた給湯器において、その出湯量は、燃焼能力により定められる過流出流量以下の特定流量に制御するものであって、この特定流量は、給湯器の外部コントローラによって設定された設定温度に応じて増減変更するような制御を行うことを特徴とする給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器に係り、給湯器内の入水路および出湯路に用いられている銅配管のエロージョン・コロージョン対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器内の水経路に用いられる銅配管では、エロージョン・コロージョン現象によって銅配管の内面が腐食されることが知られている。この現象は流体の速度によってその影響力が変化するため、従来の給湯器においては、給湯器内を通過する最大流量をエロージョン・コロージョンの影響を受けないよう、一義的に定めていた。それ故に、従来の給湯器では、給湯能力に余裕があっても、最大出湯量を超えての出湯は制限されており、使用者の利便性を損なうものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、給湯器の持つ本来の給湯能力を損なうことなく、エロージョン・コロージョン現象にも配慮した、給湯器の流量制御方法を提供することを課題とする。
【０００４】
上記課題を解決するに当たって、本願発明人はエロージョン・コロージョン現象がいかなる環境条件によって変化するかに着目した。一般的にエロージョン・コロージョン現象とは、機械的な要因と化学的な要因が密接に関係して引き起こされる現象である。前者としては流速、管径、管の曲がり、流路の断面変化などがあり、後者としては、ｐＨ、炭酸成分、陰イオン、塩成分の飽和度等の水質に関する項目が挙げられる。
【０００５】
ここにおいて、最も着目すべきは流体の温度による影響である。温度は上記の両方の要因に対して影響を与える。すなわち、銅配管内面の被膜の形成速度や安定性に影響を及ぼすと共に、流体剪断応力に影響し、さらに温度が上昇すると水中に気泡を含有して被膜剥離作用を増大させる。したがって流体の温度上昇にともなってエロージョン・コロージョン現象による配管内面の摩耗量は増大することが予測される。このことは従来から明らかにされており、それ故に給湯器においては、給湯器内部を流れる最大流量を、その給湯器の出湯しうる最高温度にて一義的に規制しているのである。
【０００６】
しかしながら、給湯器の使用状況を考えると上記のような規制は、安全ではあるが実使用に即したものではなく、使用者の利便性を損なうものと言わざるをえない。そこで本願発明人は、実験によってエロージョン・コロージョン現象と流体温度の変化との関係を明らかにし、それを利用して、給湯器の最大出湯量を、出湯温度および熱交換器出口の缶体温度をもって制御するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の給湯器は、入水路および出湯路に接続される熱交換器と、出湯路の下流側に設けられる先栓と、熱交換器を加熱するバーナと、入水路に対する入水量を検出する水量センサと、熱交換器出口に設けられ、熱交換器にて加熱された高温水の温度を検知する缶体温度センサと、出湯路に設けられる出湯温度センサと、出湯する流量を制御するための出湯量調整弁を備えた給湯器において、その出湯量は、燃焼能力により定められる過流出流量以下の特定流量に制御するものであって、この特定流量は、給湯器の外部コントローラによって設定された設定温度に応じて増減変更するような制御を行うことを第１の特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る、給湯器の全体構成を示す。
１は、装置本体を示し、その中に温水を供給するための給湯回路２が配されている。該給湯回路２には上流側より、入水温度を検知するための入水温度センサ８と、該給湯回路２に通水する通水量を検知するための水量センサ４と、入水を加熱するための熱交換器５と、該熱交換器５で加熱された高温水の温度を検知するための缶体温度センサ６とが配されている。該熱交換器５の外部には、熱交換器の温度を検出するためのハイリミットスイッチ２１が設けられている。前記水量センサ４よりも上流側には、前記給湯回路２から分岐され、熱交換器５よりも下流側に接続されるバイパス路３が設けられている。該バイパス路３には、このバイパス路３を流れる水量を制御するためのバイパス水量調整弁７が配されている。前記熱交換器５にて加熱された高温水は、前記バイパス路３よりの水と混合し、リモコンなどの制御手段により設定された所定の温度の温水となって、装置本体１から、外部配管を流れ、給湯栓２２より出湯される。ここで前記給湯回路２の最下流には、混合された温水の温度を検知するための出湯温度センサ１５と、外部に出湯する水量を調整するための、出湯量調整弁９が設けられている。
【０００９】
燃焼器１０には、バーナ１１と、該バーナ１１にガスを供給するためのガス通路１２と、燃焼用の空気を送風するための燃焼用ファン１３と、供給されたガスに点火するための点火装置１４が備えられている。該ガス通路１２には、上流側より、ガス元電磁弁１７と、バーナ１１に供給されるガス圧を調整するガス比例弁１８と、ガス電磁弁１９が配されている。
【００１０】
コントローラ１６は、運転スイッチのオン時のみに図示しない電源から駆動電圧が供給されるようになっており、水量センサ４で検出した入水量が設定値を超えたとき、バーナ１１を点火動作させる燃焼機能を備えている。
【００１１】
給湯器の動作を説明する。まず、図示しない運転スイッチがオフの場合において、先栓２２を解放しても、コントローラ１６が休止状態にあるので、バーナ１１は点火動作されない。さらに、運転スイッチがオンになっていても、先栓２２の開度が小さくて入水量が設定値に満たないときは、コントローラ１６はバーナ１１を点火動作させない。しかし、入水量が設定値以上になると、コントローラ１６はガス元電磁弁１７と、ガス比例弁１８と、ガス電磁弁１９を解放させ、点火装置１４を作動させて、バーナ１１を点火させる。これにより、給湯回路２へ供給された常温水が、熱交換器５で加熱され、高温水となって給湯回路２の先栓２２へと導かれる。
【００１２】
上記のようなガス給湯器において、その能力は一般的に号数をもって表される。これは入水温度を２５℃上昇させて出湯することができる１分あたりの流量を示し、例えば「２４号の給湯器」であれば、１分間に２４リットルの水を２５℃上昇させる能力を持った給湯器である。
【００１３】
しかしながら、２４号の給湯器においては常に２４リットルの出湯量を確保できるわけではなく、入水温度と出湯温度の温度差によって出湯できる流量は決定される。例えば入水温度１０℃、出湯要求温度６０℃の場合では、６０℃にて出湯できる流量は、１分間に１２リットルとなる。これは出湯量調整弁９によって出湯量を絞ることで出湯要求温度を満足させているからである。
【００１４】
ここで逆に、入水温度２０℃、出湯要求温度４０℃の場合を考えると、出湯可能流量は３０リットル／分となる。しかし従来の給湯器ではこの場合においても出湯量は２４リットル／分でしかない。これは給湯器の最大流量をエロージョン・コロージョン現象によって規制するに当たって、給湯器の最高出湯温度をもって一義的に規制しているに他ならないからである。
【００１５】
図２は、本願発明人の行った実験結果による流体温度とエロージョン・コロージョン現象による銅配管内面の摩耗量との関係を表すグラフである。図２によれば流体温度とエロージョン・コロージョン現象による銅配管内面の摩耗量はほぼ比例関係にある。
【００１６】
これを摩耗量が一定となるように流量を変化させたグラフが図３である。図３より、流体の温度が低い場合には、限界流量を増加できることがわかる。例えば７０℃の高温時に対して、４０℃の比較的低温の場合では、限界流量は約７０％増加することが読みとれる。
【００１７】
上記の実験結果をもとに本発明の実施例をフローチャート（図４）を用いて説明する。まず、運転スイッチが入れられると、器具は運転待機状態となる（ステップＳ１）。このときリモコンの設定温度によって仮の限界流量Ｘ０を設定する（ステップＳ２）。ここで設定する限界流量は図３に基づいて、以下のような簡易的な式によって表すことが出来る。
Ｘ０＝Ｋ×（Ｔｍａｘ／Ｔｓ）×Ｖ
Ｘ０：仮の限界流量
Ｋ  ：補正係数
Ｔｍａｘ：器具の最高出湯温度
Ｔｓ：設定温度
Ｖ  ：器具の号数による出湯量
（例えば２４号では２４リットル／ｍｉｎ）
上記のように、限界流量をその温度に逆比例して決定できる。また、一定の温度範囲で区切って段階的に決定することも可能である。上式中の補正係数Ｋは配管径、配管肉厚および燃焼能力等の条件によって変更されるものである。
【００１８】
先栓２２が開かれ、水量センサ４が作動流量以上を検知すると燃焼運転が開始される（ステップＳ３）。次にステップＳ４では、入水温度および流量より燃焼能力の大きさを決定し、ガス比例弁１８を制御してガス量を調整する。ステップＳ５ではバイパス水量調整弁７と出湯量調整弁９を制御し、出湯温度センサ１５の検知温度がリモコンによる設定温度に近づくよう流量制御を行う。このとき、出湯流量はステップＳ２で設定した仮の限界流量を越えないよう制御する。
【００１９】
出湯温度と設定温度との誤差が大きい場合は（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ４、Ｓ５を繰り返してガス量と出湯量の調節を行う。出湯温度が設定温度に対してある一定範囲以内に収まると（ステップＳ６でＹＥＳ）、ステップＳ７に進行して缶体温度センサ６の検知温度より、熱交換器を流れる限界流量Ｘ１を計算し、ステップＳ８にて、限界流量Ｘ１と水量センサ４の検知流量Ｙを比較する。
【００２０】
限界流量Ｘ１が検知流量Ｙよりも大きい場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ９に進行する。限界流量Ｘ１が検知流量Ｙよりも小さい場合（ステップＳ８でＮＯ）はステップＳ１２に進行する。ステップＳ１２では、検知流量Ｙが限界流量Ｘ１以下になるように、バイパス水量調整弁７と出湯量調整弁９を制御し、ステップＳ４に戻る。
【００２１】
ステップＳ９では、出湯温度センサ１５の検知温度より、給湯回路２に流れる限界流量Ｘ２を計算し、この限界流量Ｘ２をこれまで仮に置いていた限界流量Ｘ０と置き換える。次にステップＳ１０では、給湯回路２に流れている流量（出湯量：水量センサ４の検知流量と入水温度、出湯温度より算出）と限界流量Ｘ２とを比較し、出湯量が限界流量Ｘ２以下であれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ４に戻り、出湯量が限界流量Ｘ２以上であれば（ステップＳ１０でＮＯ）、出湯量が限界流量Ｘ２以下になるようにバイパス水量調整弁７と出湯量調整弁９を制御し、ステップＳ４に戻る（ステップＳ１１）。
【００２２】
上記は本発明の好適な一実施例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施例ではバイパス式のガス給湯器の例を挙げたが、この場合器具の配管の内、エロージョン・コロージョン現象の影響を多く受ける配管として熱交換器を通る配管と、給湯配管が考えられる。前者は流体温度が高温であり、後者は流体温度に加えて流量が大きいからである。このため、限界流量を２段階にわけて比較する制御フローとしたものである。例えばバイパス路３の有無、バイパス流量比の大小、各配管の径、肉厚などの要因によって出湯温度のみ、缶体温度のみを用いて制御してもよい。またリモコンの設定温度のみで限界流量を変更することも考えられる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、入水路および出湯路に接続される熱交換器と、出湯路の下流側に設けられる先栓と、熱交換器を加熱するバーナと、入水路に対する入水量を検出する水量センサと、熱交換器出口に設けられ、熱交換器にて加熱された高温水の温度を検知する缶体温度センサと、出湯路に設けられる出湯温度センサと、出湯する流量を制御するための出湯量調整弁を備えた給湯器において、その出湯量は、燃焼能力により定められる過流出流量以下の特定流量に制御するものであって、この特定流量は、給湯器の外部コントローラによって設定された設定温度に応じて増減変更するような制御を行うことを特徴としており、このことによって、給湯器内の湯温が低い場合には、エロージョン・コロージョン現象の影響を受けない範囲内を維持しながら、これまでにない大流量が得られる理由で、利用者の利便性の向上が計られるものである。
また、給湯器の外部コントローラによって設定された設定温度によって、給湯器内部の限界流量を増減変化させているため、給湯器に複雑な制御を搭載することなく、出湯量の増加による利便性を享受することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る給湯器の一例を示す概略構成図である。
【図２】流体温度と摩耗量の関係について本願発明人の行った実験結果である。
【図３】流体温度と限界流量の関係について示したグラフである。
【図４】本発明による制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      装置本体
４      水量センサ
６      缶体温度センサ
８      入水温度センサ
９      出湯量調整弁
１５    出湯温度センサ
【図１】
0003997373.tif 000002
【図２】
0003997373.tif 000003
【図３】
0003997373.tif 000004
【図４】
0003997373.tif 000005