(57)【特許請求の範囲】
【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送り出す熱交換器と、
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、
出湯温度を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、
上記バイパス路に介挿されるとともに、設定温度が所定温度以上に設定された場合には閉弁状態にされ、所定温度未満に設定された場合には開弁状態とされる開閉弁と、
上記給水路を通じて器具全体に供給される水の最大流量の制限値を可変する流量制限手段と
を備えた給湯器において、
上記開閉弁が開弁状態にあって、かつ器具全体に供給される水の流量が所定値未満に制限される場合には、流量が小流量になるにつれて上記開閉弁の弁開度を小さくする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】
本発明は給湯器に関し、詳しくはバイパスミキシング方式の給湯器に関する。
【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。こうした給湯器ではバイパス路を開閉する電磁弁を備え、低温設定時には電磁弁を開弁して給水路から供給された水を熱交換器側とバイパス側とに分流させ、熱交換器で加熱した湯とバイパス路を通過させた水とを混合して出湯することで、熱交換器での湯の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。また高温設定時には電磁弁を閉弁して給水路から供給された水を全て熱交換器側に流すことで、熱交換器の湯の温度が上昇しすぎて沸騰してしまうことを防ぐ。
【０００３】
また、設定温度に対する出湯量が器具の加熱能力を越えてしまうことを防ぐため、給水路から供給される水の最大流量を制限する水ガバナを備える。このような水ガバナでは、水温に応じてばね荷重が変化する形状記憶合金性ばね等の熱応動部材を組み込むことで、季節の変化等により入水温度が異なってもそれに応じた最大流量に制限する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱交換器の下流側に設けられる給湯カランが絞られると熱交換器内の圧力が高くなり、逆に給湯カランが開放されると熱交換器内の圧力が低くなる。一方、熱交換器の上流側に設けられる水ガバナの水温補正により、入水温度が低い状況では入水温度が高い状況に比べて最大流量を小さく制限するが、このように上流側で最大流量を小さく制限するとその分熱交換器内の圧力が低くなる。従って、給湯カランが開放され、水ガバナにより最大流量が小さく制限された状態では、熱交換器内の圧力が低下して沸点が低くなり沸騰しやすくなってしまうといった問題があった。一旦熱交換器内の湯が部分的にでも沸騰すると、発生した気泡により熱交換器内の圧力が高くなり、その分バイパス流量が増加して熱交換器での湯温がより上昇するため、やがて熱交換器内の湯が完全に沸騰し空焚き状態となってしまう。
本発明の給湯器は上記課題を解決し、入水流量を小さく制限しても熱交換器の湯が沸騰しないようにすることを目的とする。
【０００５】
上記課題を解決する本発明の給湯器は、
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送り出す熱交換器と、
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、
出湯温度を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、
上記バイパス路に介挿されるとともに、設定温度が所定温度以上に設定された場合には閉弁状態にされ、所定温度未満に設定された場合には開弁状態とされる開閉弁と、
上記給水路を通じて器具全体に供給される水の最大流量の制限値を可変する流量制限手段と
を備えた給湯器において、
上記開閉弁が開弁状態にあって、かつ器具全体に供給される水の流量が所定値未満に制限される場合には、流量が小流量になるにつれて上記開閉弁の弁開度を小さくすることを要旨とする。
【０００６】
上記構成を有する本発明の給湯器は、出湯温度を設定温度に近づけるようにバーナの燃焼量を調節し、給水路からの水を熱交換器で加熱して出湯路に送る。また、低温出湯時にはバイパス弁を開弁して熱交換器での湯温を高くしてドレンの発生を防止すると共に、高温出湯時にはバイパス弁を閉弁して熱交換器の湯の沸騰を防止する。更に、器具に供給される水の最大流量の制限値を可変する流量制限手段を備え、バーナの加熱能力に見合った出湯量となるように制限する。ところで、給水路で水の供給量が小流量に制限されると、熱交換器内の圧力が低下し沸点が低くなって沸騰しやすくなってしまうが、本発明においては、流量が小流量になるにつれて上記開閉弁の弁開度を小さくしてバイパス率を低下させ熱交換器の湯温を低くして沸騰しにくくする。また、バイパス率が低くなるのは、すなわち、熱交換器への流量が多くなるのは、器具全体への供給量が所定値未満である場合のみであるため、バーナが最小燃焼量となっても熱交換器内の湯温がドレン限界を上回り、ドレンの発生が防止される。
【０００７】
【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１０と出湯路２０とが接続される熱交換器３０と、熱交換器３０を流れる水を加熱するためのバーナ４０と、熱交換器３０をバイパスするバイパス路５０と、燃焼制御を司るコントローラ６０とを備える。給水路１０のバイパス路５０との分岐部Ａより上流側には、入水流量を検出する流量センサ１１と、器具に供給される水の最大流量を制限する水ガバナ１２とが設けられる。また出湯路２０のバイパス路５０との合流部Ｂより上流側には、熱交換器３０の出口湯温を検出する出口温センサ２１が設けられ、合流部Ｂより下流側には混合後の湯温を検出する出湯温センサ２２が設けられる。更に、バイパス路５０には流路を開閉する電磁弁７０が設けられる。
【０００８】
コントローラ６０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６０には、設定温度の設定といった外部操作を行なうための操作スイッチ類と設定温度等を表示するための表示器とを備えたリモコン８０が接続される。
【０００９】
リモコン８０では、３８〜４６℃の低温域と、４８℃以上の高温域との範囲で設定温度を設定する。そしてコントローラ６０は、設定温度が低温域の温度に設定された状態での出湯動作時には電磁弁７０を開弁し、高温域の温度に設定された状態での出湯動作時には電磁弁７０を閉弁することで、低温の湯の出湯時にも熱交換器３０で加熱される湯を高温に保ってドレンの発生を防止すると共に、高温の湯の出湯時には熱交換器３０で加熱される湯が沸騰しないようにする。また、出湯温センサ２２により検出する出湯温度を設定温度に近づけるように、バーナ４０へのガス供給路に設けられる比例弁（図示せず）によりガス供給量を調節して燃焼量をコントロールするといった出湯温制御を行なう。その際、バーナ４０の燃焼熱により熱交換器３０を流れる水に与える熱量は最大で２５０kcal/min，最小で７５kcal/minである。
【００１０】
水ガバナ１２は、器具に供給される水の流量を制限するために設けられるもので、水温に応じてバネ荷重が変化する形状記憶合金製バネを備え、水温に応じて制限する最大流量を変化させる。本実施例では水温が５℃の時には４．５l/min ，水温が２５℃の時には７．１l/min となるように最大流量を変化させることで、季節の変化等による水温の違いに対しても６０℃の湯が最大限に出湯できるようにしている。
【００１１】
電磁弁７０は、図２に示すようにバイパス路５０の途中で流路を開閉するためのダイヤフラム７１と、ダイヤフラム７１と一体に設けられパイロット孔７２ａと連通孔７２ｂとを形成するダイヤフラム受７２と、パイロット孔７２ａを開閉するパイロット弁７３と、パイロット弁７３を先端に備えた鉄心７４と、パイロット弁７３の閉弁方向に鉄心７４を付勢するばね７５と、鉄心７４の摺動部外周に巻回され通電されて発生した磁力によりパイロット弁７３の開弁方向に鉄心７４を摺動させるコイル７６とを備える。
【００１２】
ダイヤフラム受７２は、中央位置にパイロット孔７２ａと弁座７２ｃとを形成し、流路の水入口部５０ａを臨む位置に連通孔７２ｂを形成する。また水出口部５０ｂには、ダイヤフラム７１と密着して流路を遮断するためのシート部５０ｃが形成される。
【００１３】
コイル７６に通電されていない状態では、図２（ａ）に示すようにばね７５の付勢力によりパイロット弁７３が弁座７２ｃに当接してパイロット孔７２ａが閉じられると共に、ダイヤフラム７１がシート部５０ｃに押し付けられて流路が遮断される。一方、コイル７６に通電されると、図２（ｂ）に示すようにコイル７６に発生した磁力により鉄心７４がばね７５の付勢力に抗して摺動するため、パイロット弁７３が弁座７２ｃから離れてパイロット孔７２ａが開かれ、ダイヤフラム７１が水入口部５０ａの圧力により押されてシート部５０ｃから離れ、流路が開かれる。
【００１４】
このような構造の電磁弁では上述したようにパイロット弁７３を開弁することで流路が開かれるが、流路を最大限に開くために必要な流量に達するまではダイヤフラム７１の復元力により流量に応じて開度が変化する。本実施例ではこの性質に着目し、水温が低い時に水ガバナ１２により制限される流量での電磁弁７０の開度が、水温が高い時に水ガバナ１２により制限される流量での開度に比べ小さくなるように変化させることで、一般に使用される電磁弁に比べ小流量でのバイパス率を低減しやすくしている。例えば、一般に使用される電磁弁に比べシート部５０ｃをダイヤフラム７１側に近づけた構造にすることで、流量の減少に対するバイパス率の低減率を大きくすることができる。
【００１５】
図３は、電磁弁７０開弁時における器具への入水流量とバイパス率との関係を表わすグラフである。このグラフに示すように、入水流量が所定流量以上（本実施例では約５．８ｌ／ｍｉｎ）ではバイパス率が４０％に安定するが、所定流量未満では、流量が小さいほど電磁弁７０の開度が小さくなり、バイパス率が低下する。従って、小流量時には熱交換器３０内の湯温が低下する。
【００１６】
例えば、入水温度が２５℃では水ガバナ１２により最大流量が７．１l/min に制限されるが、このように制限流量が大きい状態ではバイパス率が４０％となる。一方、入水温度が５℃では水ガバナ１２により最大流量が４．５l/min に制限され、このように最大流量が小さく制限された状態では熱交換器３０内の圧力が低下し沸点が低くなって沸騰しやすくなるが、その際にはバイパス率が３０％を下回り、熱交換器３０内の湯温が大流量時ほど上昇しないため沸騰を防止することができる。このように、沸騰限界を下回るようにバイパス率が変化するのである。
【００１７】
一方、バイパス率を下げると低温設定時のドレンの発生が懸念されるが、バイパス率を下げるのは小流量の場合のみであり、小流量の時は水温が低いため、バイパス率が低くても熱交換器３０内の湯温は高くなる。例えば、水温が５℃、設定温度が３８℃、バイパス率が３０％の場合、熱交換器３０内の湯温は５２℃となりドレン限界温度（４６℃）を上回って、ドレンの発生が防止される。
【００１８】
以上説明したように、本実施例の給湯器によれば、入水流量が小流量の場合には電磁弁７０開弁時のバイパス率を低くする構成により、水ガバナ１２により最大流量を小流量に制限した場合にも熱交換器３０内の湯を沸騰しにくくすることができる。しかも、バイパス率を低くするのは入水流量が小流量の場合のみであるため、バーナ４０が最小燃焼量となっても熱交換器３０内の湯温がドレン限界を上回り、ドレンの発生が防止される。また、バイパス率を変化させるのに新たに特別な装置を付加する必要がないため、低コストで実現できる。
【００１９】
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。
例えば、本実施例では水温補正式の水ガバナを用いた器具で説明したが、これに限ったものではなく、例えばモータの駆動により弁体を動かして入水流量を制御するといった流量制御モータ弁を用いた器具であっても適用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の給湯器によれば、給水路で水の最大流量を小流量に制限した場合にも、開閉弁の弁開度を小さくすることでバイパス率を低下させ熱交換器の湯温を低くするため、熱交換器の湯を沸騰しにくくして正常な出湯を維持することができる。
【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】電磁弁の断面図である。
【図３】入水流量とバイパス率との関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
１０…給水路、  １２…水ガバナ、  ２０…出湯路、  ３０…熱交換器、
４０…バーナ、  ５０…バイパス路、  ６０…コントローラ、  ７０…電磁弁
【図１】
0003862830.tif 000002
【図２】
0003862830.tif 000003
【図３】
0003862830.tif 000004