JPH1038379A - 給湯装置の出湯温度を安定させる方法及びその給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気制御を過熱緩和に使用しないことによ
り、構造を簡単にして故障を減らし、同時に冷水サンド
イッチ現象も除去することができる給湯装置の出湯温度
を安定させる方法及びその給湯装置を提供する。 【解決手段】 給湯装置の熱交換器で加熱されたお湯
と、給水口から給湯装置へ取り入れられて熱交換器へ入
る水とを熱交換し、過熱した湯を冷却することにより過
熱を緩和すると共に、給水を加熱することを特徴とする
給湯装置の出湯温度を安定させる手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出湯温度を安定さ
せる方法及びその給湯装置に係り、より詳細には、給湯
装置の再出湯時の過熱を緩和すると共に冷水を加熱して
冷水サンドイッチ現象を緩和して出湯温度を安定させる
方法及びその給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、給湯装置を使用していて、お
湯を止めた後、再びお湯を出すと、しばらくして熱いお
湯が出て、次に冷たいお湯が出て、それから安定する、
という冷水サンドイッチ現象を解消するための各種の装
置が提案されている。例えば、図３に示すような給湯装
置がある。この図３の給湯装置５０は、給水口５０ａか
ら取り入れた加熱する前の水の流れを検出する水量セン
サー５１と水の温度を測定する入水サーミスタ５２とを
入口側に設け、取り入れた水に熱を伝える熱交換器５３
と、熱交換器５３を通る水を加熱する熱を供給するバー
ナー５４とからなる加熱装置を設けている。また、過熱
したお湯に水を加えて冷却するように、冷却水を通すバ
イパス５５を設け、このバイパス５５にソレノイド式の
バイパス弁５６を設けて加える水を制御している。さら
に、モータで開閉を行う出湯量を調節する水比例弁５７
をバイパス５５の下流の出湯系に設け、流量制御された
湯の温度を測定する出湯サーミスタ５８を設け、この出
湯サーミスタ５８で測定した温度によって、バイパス弁
５６を開閉するようにしている。この給湯装置５０の運
転は、給水口５０ａを開き、送風機５９の主電源を入
れ、加熱装置のバーナー５４のパイロットを点火または
バーナー５４が燃焼できるようにする。そして、蛇口５
０ｂを開くと、水量センサー５１が水の流れを検出して
バーナー５４を着火して燃焼し、使用者にお湯を供給す
る。この際、給湯装置５０の加熱装置より下流の系内に
止まっていた水は、加熱されないので、運転を開始して
も始めは水のままであるが、しばらくすると、一定の温
度のお湯となる。この場合、湯温設定などを行い所要の
湯温が得られるようにしている。一旦使用が済んで、蛇
口５０ｂを閉じておき、その後再びお湯をだす場合、蛇
口５０ｂを開いたとき、水量センサー５１が水の流れを
検出し、送風機５９やバーナー５４が作動するまでにあ
る程度の時間がかかる。その間も給水口５０ａから水が
流れ込む。また、熱交換器５３に滞留していたお湯は、
熱交換器５３内の余熱で後沸き現象が起き、かなりの高
温になっている。従って、過熱緩和をしないと、再出湯
のとき、先ず、熱交換器５３までの配管に滞留していた
お湯が出て、次いで、熱交換器５３内に滞留していて後
沸きしている過熱したお湯が出て、それから定常運転に
入る前の冷水が出てくる。この図３の例では、バーナー
５４消火後も送風機を一定時間回していたり、熱交換器
を工夫する方式に変えて、熱交換器５３から滞留してい
たお湯が出るタイミングに合わせて、定常運転になるま
でバイパス弁５６を開き、過熱した熱湯に水を加えて冷
却し、蛇口５０ｂから過熱したお湯が出るのを緩和して
いる。

【０００３】また、他の例として、図４に示すような給
湯装置がある。この図４の給湯装置６０は、給水口６０
ａから取り入れた加熱する前の水の流れを検出する水量
センサー６１と水の温度を測定する入水サーミスタ６２
とを入口側に設け、取り入れた水に熱を伝える熱交換器
６３と、熱交換器６３へ熱を供給するバーナー６４とか
らなる加熱装置を設けている。そして、水を加熱して得
たお湯が過熱している際に水を加えて過熱を緩和するよ
うに、出湯に給水の一部を加えるようにバイパス６５を
設け、このバイパス６５に加える水を調節する混合比例
弁６６を設け、この混合比例弁６６をモータで駆動する
ようにしている。さらに、モータで開閉を行い出湯量を
調節する水比例弁６７を設け、流量制御された湯の温度
を測定する出湯サーミスタ６８を設け、この出湯サーミ
スタ６８で測定した温度に応じて、混合比例弁６６を調
節して蛇口６０ｂから出るお湯に過熱が生じるのを防い
でいる。この方式では、蛇口６０ｂから出るお湯の温度
を検出し、この温度に応じてバイパス水量を調節するの
で、前記のソレノイド方式のバイパス弁に比べて、より
適したお湯の温度に緩和することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の給
湯装置の前者のものは、ソレノイド方式のバイパス弁を
設けており、それだけ構成が複雑で、高価になり、故障
も発生しやすかった。また、お湯の過熱を緩和する水を
バイパスさせるタイミングが難しいとともに、その量の
設定も困難でる。さらに、冷水を加熱することができ
ず、冷水サンドイッチの緩和は上述のままではできなか
った。また、後者の給湯装置は、モータ駆動方式の混合
比例弁を設けており、出湯の温度調節はできるが、冷水
を加熱することができず、冷水サンドイッチの冷水の出
る現象を緩和するには、この出湯を加熱する構成を加え
ねばならず、それだけ構成と制御が複雑になり高価にな
ると共に、故障を発生しやすかった。

【０００５】そこで、本発明者はこのような問題に鑑
み、種々給湯装置の湯温を安定させる方法及びその装置
について研究し、過熱したお湯から給水により熱を奪っ
て冷却することにより、過熱を緩和すると同時に、給水
の温度を上昇させ、冷水サンドイッチを解消することが
できることを究明した。

【０００６】本発明は、上述した問題に対処して創案し
たものであって、その目的とする処は、電気制御を過熱
緩和に使用しないことにより、構造を簡単にして故障を
減らし、同時に冷水サンドイッチ現象も除去することが
できる給湯装置の出湯温度を安定させる方法及びその給
湯装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、上記目的を達成
するための手段としての本発明の請求項１の給湯装置の
出湯温度を安定させる方法は、給湯装置の熱交換器で加
熱されたお湯と、給水口から給湯装置へ取り入れられて
熱交換器へ入る水とを熱交換し、過熱した湯を冷却する
ことにより緩和すると共に、給水を加熱することを特徴
とする。

【０００８】本発明の請求項２の出湯温度を安定させる
給湯装置は、給湯装置に取り入れた水の流れを検出する
水量センサーと、水を加熱してお湯とする熱交換器と、
熱交換器を加熱する燃焼式の加熱装置と、該加熱装置へ
入る水と出る湯とで熱交換する熱交換タンクを備えてい
ることを特徴とする。請求項３の出湯温度を安定させる
給湯装置は、前記加熱装置の出口側に湯の温度を測る温
度センサーと流量を測る流量センサーとを設けている。
また、請求項４の出湯温度を安定させる給湯装置は、前
記熱交換器は管内にお湯を流し管外に水を流す型とし
た。

【０００９】本発明の給湯装置の出湯温度を安定させる
方法は、加熱装置の熱交換器へ入る給水と、熱交換器か
ら出るお湯とを熱交換させるだけである。熱交換器に滞
留して余熱で後沸き現象が起きた過熱したお湯は、熱交
換器を出てすぐに熱交換器に入る給水と熱交換し、その
温度を低下し、過熱を緩和する。一方、熱交換器に入る
給水は後沸き現象で過熱したお湯で加熱され、昇温する
ので、バーナーが作動するまでに、バーナーで加熱され
ないが過熱したお湯との熱交換で加熱されるので、給水
の温度が上昇し、冷水サンドイッチ現象も緩和する。

【００１０】

【発明の効果】本発明の請求項１の給湯装置の出湯温度
を安定させる方法は、給湯装置の熱交換器で加熱された
お湯と、給水口から給湯装置へ取り入れられて熱交換器
へ入る水とを熱交換し、過熱した湯を冷却することによ
り緩和するから、後沸き現象が起きて過熱したお湯は、
給水を加熱して温度を下げ、一方給水は過熱したお湯で
加熱されて温度をあげることができ、過熱を緩和するこ
とができると同時に、給水を加熱されて温度を上げ、冷
水サンドイッチ現象を緩和するすることができ、また、
加熱装置から出たお湯と、加熱装置に入る給水とを熱交
換するだけでよいから装置を簡単にでき、安価な装置と
することができるという効果を有する。

【００１１】また、本発明の請求項２の給湯装置によれ
ば、過熱を緩和することができると同時に、冷水サンド
イッチ現象を緩和するすることができ、また、複雑で高
価にな制御装置を使用しないで、熱交換タンクを設ける
だけでよいから、装置を簡単にでき、安価な装置とする
ことができるという効果を有する。また、請求項３の給
湯装置によれば、前記加熱装置の出口側に湯の温度を測
る温度センサーと流量を測る流量センサーとを設けてい
るので、そのコントロールが容易に行え、また請求項４
の給湯装置によれば、前記熱交換器は管内にお湯を流し
管外に水を流す型としたので、熱交換器の熱損失を減ら
し、給水を効果的に加熱することができるという効果を
有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を具体化した好ましい実施の形態について説明する。
ここに、図１〜図２は本発明の一実施形態を示し、図１
は本発明に係る給湯装置の概略を示す構成図、図２は給
湯装置の運転開始からの時間に対する湯温の状態を示す
出湯温度グラフである。

【００１３】本実施形態の給湯装置１０は、水を取り入
れる給水口１と、加熱する前の水の流れを検出する水量
センサー２を入口側に有し、取り入れた水に熱を伝える
熱交換器４と、熱交換器４を通る水を加熱する熱を供給
するバーナー５とからなる加熱装置を有している。ま
た、加熱装置で加熱したお湯と、加熱装置に入る水とで
熱交換する熱交換タンク６を設けている。さらに、出湯
の温度を測定する出湯サーミスタ８を設け、バーナー５
へ燃焼空気を供給する送風機９を設けている。出湯サー
ミスタ８で測定した温度に応じ、加熱装置で燃焼制御を
行うようにしている。加熱装置に入る水と加熱装置から
出るお湯とは、必ず熱交換タンク６を通り、熱交換する
ようにしている。なお、この実施形態においては、水の
温度を測定する入水サーミスタ３、熱交換タンク６の下
流に出湯の流量を制御する水比例弁７を設けているが、
この入水サーミスタ３、水比例弁７は無くてもよい。

【００１４】熱交換タンク６は、熱湯を管内に通し、管
外を給水を通す管形熱交換器で、伝熱部の材質はアルミ
ニウム又は銅を用いる。また、図１に示すように、概略
２重管形とし、通水パスは、１回で、内管１１の外周に
フィン１２を設け、外殻ケース１３の上部に給水入口１
４を設け、下部に給水出口１５を設けている。お湯は内
管１１の下部から入れ、上部から出している。この熱交
換タンク６で、給水と出湯との間で熱交換し、出湯の温
度は下げられ、給水の温度は上昇する。この場合、温度
差が大きい程、伝熱量が多くなり、変える温度差が大き
い。従って、熱交換器４から出る湯の過熱は大幅に緩和
される。また、バーナー５が作動してしばらくの間に給
水がそのまま熱交換器４を通過するとしても、過熱した
湯と熱交換しているので、全く冷たいままということが
なく、加熱されているので冷水サンドイッチを緩和する
ことができる。なお定常状態でも、出湯は常に給水と熱
交換するので、高温の沸騰するような湯を得ることはで
きないが、過熱となることがなく安全である。そして、
熱交換タンク６を給水が出て加熱装置に入る前に、加熱
する前の水の流れを検出する水量センサー２を設けてい
る。

【００１５】水量センサー２は、水が系に流れ始めたこ
とを検出するセンサーで、例えば、水車式の流量計で、
給水が通過するとき水車を回転させ、この回転に対応し
て信号を発生させ、送風機９、バーナー５を運転して、
燃焼装置を稼働させる。入水サーミスタ３は、温度によ
り抵抗が変わる特性の感温半導体を利用した温度測定信
号を出す抵抗変化型の温度測定器である。この入水サー
ミスタ３で、給水の温度を測定している。

【００１６】加熱装置は、熱交換器４とバーナー５とか
らなり、熱交換器４はフィン１６付のフィンチューブか
らなる管形熱交換器で、管内を水が流れ、管外を燃焼ガ
スが流れる型としている。フィン１６を管外周に設ける
ことにより、伝熱効率を向上し、燃焼排ガス温度を下げ
るようにし、排ガスによる熱損失を減らすようにしてい
る。このフィン１６の形状、材質等は各種の形のものを
使用することができる。例えば、材質として熱伝導率が
高い銅、アルミニウム等の金属が好ましい。バーナー５
は液体燃料式でも気体燃料式でも使用できる。要は、蛇
口１７を開いてお湯を出すとき、水量センサー２が水の
流れを検出し、送風機９が運転開始すると同時に確実に
燃焼を開始できるものであればよく、バーナー５が作動
するまでに時間がかかりすぎたり、点火が難しくて失敗
するようなものは使用することができない。バーナー５
は、気体燃料式とした場合、ガス吸引式とした送風機を
使用しないものであってもよい。大容量では送風機を使
用する方式が好ましい。そして、加熱装置で加熱され、
熱交換タンク６で給水を加熱して出てきたお湯は、流量
制御する水比例弁７を通り、出湯サーミスタ８で温度を
測定して蛇口１７から給湯される。

【００１７】水比例弁７は、モータで弁を駆動して出湯
量を制御する弁であり、従来から給湯装置で使用されて
いるボール弁からなる。この弁７の設定は、図示してい
ない制御パネルの流量調節つまみを調節して行う。この
弁７を通ったお湯の湯温を測定する出湯サーミスタ８
は、入水サーミスタ３と同様の抵抗変化型の温度測定器
であり、蛇口１７から出るお湯の温度を測定して、バー
ナー５の燃焼制御を行う信号を出す。

【００１８】以上のように構成した給湯装置１０で給水
を加熱して、使用する場合の給湯装置の運転を説明す
る。先ず、電気、燃料ガス、水等のメインスイッチを入
れる。給水口１を開き、送風機９の主電源を入れ、燃料
供給系を開き、加熱装置のバーナー５のパイロットを点
火する。次に、蛇口１７を開いて給湯を始めると、水量
センサー２で水の流れが検出されて、送風機９が運転
し、バーナー５が燃焼を開始する。給水口１から入る給
水は熱交換タンク６を通って、加熱装置の熱交換器４で
バーナー５の燃焼ガスにより加熱される。この初期の段
階では、熱交換器４を出る出湯は加熱されていないの
で、熱交換タンク６を通る給水は加熱されない。熱交換
器４を出る出湯の温度が上昇すると、熱交換タンク６を
通る給水もこの出湯に加熱されて、温度が上昇する。蛇
口１７から出る湯の温度も徐々に上昇する。そして、遂
には熱交換タンク６を通る給水は、熱交換器４を出るお
湯で加熱され、逆に、出湯自身は冷却されて蛇口から出
る出湯の温度も平衡に達する。

【００１９】その後、一旦、蛇口１７を閉じて出湯を止
めた後、再度出湯するため蛇口１７を開くと、給水の流
れを水量センサー２が検出して、運転開始の時と同様
に、送風機９を運転し、バーナー５の燃焼を開始する。
ただ、再開始の場合は、熱交換器４に滞留していたお湯
は、熱交換器４内の余熱で後沸き現象が起き、かなりの
高温になっている。この過熱されたお湯が、熱交換タン
ク６の内管１１を通り、この外周を通ってくる給水を加
熱し、自身は冷却されることにより過熱が緩和される。
一方、この給水は加熱されて、温度上昇するので、冷水
サンドイッチで出る冷水はこの温度が上昇した給水であ
るから、冷水サンドイッチを緩和することができる。そ
して、遂には、上記と同様に、給水と出湯の温度が平衡
し、一定温度で給湯できる。この出湯温度の状態を図２
の（イ）線で示す。なお、図２で（ロ）線は上記の過熱
緩和する給湯装置の状態で、点線（ハ）は全然対策を講
じてない給湯装置の出湯温度の状態を示している。

【００２０】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で
変形実施できるものを含む。因みに、上述においては、
熱交換タンクは、概略２重管形で、通水パスは、１回
で、内管１１の外周にフィン１２を設けたフィンチュー
ブの構成としているが、通水パスを複数回としたり、１
回の通水パスで内管を複数平行に設けたり、平型の構成
としてもよい。また、水量センサー２は、水車式の流量
計としているが、他の流れを検出する方式としてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る出湯温度を安定させた給湯装置
の概略を示す構成図である。

【図２】 給湯装置の運転開始からの時間に対する湯温
の状態を示す出湯温度グラフである。

【図３】 従来の給湯装置の構成を説明する構成図であ
る。

【図４】 従来の他の給湯装置の構成を説明する構成図
である。

【符号の説明】 １・・・給水口、２・・・水量センサー、３・・・入水
サーミスタ、４・・・熱交換器、５・・・バーナー、６
・・・熱交換タンク、７・・・水比例弁、８・・・出湯
サーミスタ、９・・・送風機、１０・・・給湯装置、１
１・・・内管、１２・・・フィン、１３・・・外殻ケー
ス、１４・・・給水入口、１５・・・給水出口、１６・
・・フィン、１７・・・蛇口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯装置の熱交換器で加熱されたお湯
   と、給水口から給湯装置へ取り入れられて熱交換器へ入
   る水とを熱交換し、過熱した湯を冷却することにより過
   熱を緩和すると共に、給水を加熱することを特徴とする
   給湯装置の出湯温度を安定させる方法。
2. 【請求項２】 給湯装置に取り入れた水の流れを検出す
   る水量センサーと、水を加熱してお湯とする熱交換器
   と、熱交換器を加熱する燃焼式の加熱装置と、該加熱装
   置へ入る水と出る湯とで熱交換する熱交換タンクを備え
   ていることを特徴とする給湯装置。
3. 【請求項３】 前記加熱装置の出口側の湯の温度を測る
   温度センサーと、流量を測る流量センサーとを設けた請
   求項２に記載の給湯装置。
4. 【請求項４】 前記熱交換器は管内にお湯を流し管外に
   水を流す型とした請求項２または３に記載の給湯装置。