JP5445337B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ガスや石油や電気を熱源とする給湯機や、大気熱と電気を熱源とするヒートポンプ給湯機などの給湯機に関するものである。 The present invention relates to a water heater such as a water heater using gas, oil, or electricity as a heat source, or a heat pump water heater using atmospheric heat and electricity as a heat source.
従来、この種の給湯機のシャワー装置は、シャワー給湯使用時に検出したシャワー流量が、予め入力設定したシャワー流量の目標値以下の流量である場合に、リモコンに表示または音声で省エネ使用量であることを報知することで、シャワー使用量が省エネ使用量かどうかをシャワー利用者に知らせることができるようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the shower device of this type of water heater is an energy-saving usage amount displayed or voiced on the remote controller when the shower flow rate detected when using the shower hot water supply is lower than the target flow rate set in advance. By notifying this, it is possible to notify the shower user whether or not the shower usage is the energy saving usage (see, for example, Patent Document 1).
図12は、従来のシャワー使用時のシャワーヘッド45からの湯の出方を示したものである。同図の左図はシャワーヘッド45を穴が見える側から見た図である。湯が出る穴(たとえば45a、45b)が開けられている。 FIG. 12 shows how hot water comes out of the shower head 45 when using a conventional shower. The left figure of the same figure is the figure which looked at the shower head 45 from the side which can see a hole. Holes (for example, 45a and 45b) through which hot water is discharged are opened.
同図の右図はシャワーヘッドから出た湯が体などに当たるまでの軌跡の一部と当たる場所を示したものである。上記左図穴45a、45bからで出た湯は右図点A、点Bに当たる。その他から出た湯も同様に右図に対応した点に当たることになるので、図12で示した場合には、同図のように2つの同心円上に多数の点が並ぶことになる。 The right figure of the figure shows a part where the hot water from the shower head hits a part of the trajectory until it hits the body. The hot water coming out of the left figure holes 45a and 45b hits the right figure points A and B. Similarly, the hot water discharged from the other area corresponds to the point corresponding to the right figure, and in the case shown in FIG. 12, a large number of points are arranged on two concentric circles as shown in the figure.
しかしながら、前記従来の構成では、シャワー給湯流量の目標値は、シャワー利用者が通常使用するシャワー流量(利用者の好みの流量)以下の流量に単に設定されるはずだから、目標とするシャワー流量は利用者の好みの流量よりも少なくなるので、シャワー使用者は我慢して使用することになる。 However, in the conventional configuration, the target value of the shower hot water supply flow rate should be simply set to a flow rate equal to or lower than the shower flow rate (the user's favorite flow rate) normally used by the shower user. Since it is less than the user's preferred flow rate, the shower user will endure and use it.
また、シャワーヘッドを固定して使用すると、シャワーヘッドから出た湯が体に当たる位置は一定になるので、人の触覚に対しては受動的な刺激となるため、順応により刺激の強度が弱く感じてくる。そのため、シャワー感に対して物足りなく感じるようになるという快適性の課題を有していた。 Also, if the shower head is fixed, the position where the hot water from the shower head hits the body is constant, so it becomes a passive stimulus for human touch, and the intensity of the stimulus is felt weak due to adaptation. Come. For this reason, there has been a problem of comfort that the shower feels unsatisfactory.
また、単にシャワー流量を下げるだけでは、体や頭髪を洗った後の石鹸やシャンプーを十分すすぎ流せるとは限らない。通常、シャワー流量が小さくなると、すすぎの性能が落ちるので、すすぎ性能が悪くなるという課題を有していた。 Moreover, simply lowering the shower flow rate does not always allow the soap and shampoo after washing the body and hair to be sufficiently rinsed away. Usually, when the shower flow rate is small, the rinsing performance is lowered, and thus the rinsing performance is deteriorated.
さらに、すすぎ性能が悪くなった分、シャワーで石鹸やシャンプーをすすぎ流す時間が長くなり、結果として、1回のシャワーで使用する使用量が減少しない場合や、時には、逆に使用量が増加してしまう場合があり、省エネ性や節水効果に課題を有していた。 In addition, the amount of time spent rinsing soap and shampoo in the shower becomes longer because the rinsing performance has deteriorated. As a result, the amount used in a single shower does not decrease, and sometimes the amount used increases. There was a problem in energy saving and water saving effect.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通常使用する流量よりも少ない節水流量となるように、流量を変動させながら段階的に減少させることで、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces water consumption step by step while changing the flow rate so that the water saving flow rate is smaller than the flow rate that is normally used, while maintaining the usability and An object is to provide a water heater that realizes energy saving.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、お湯を出湯部へ供給する給湯管路と、前記給湯管路に設けられ流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる湯水の平均流量が段階的に減少するように、前記給湯管路を流れる湯水の流量の振幅と周期とを、前記流量調整手段により変化させることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a water heater according to the present invention includes a hot water supply pipe for supplying hot water to a tapping part, a flow rate adjusting means for adjusting a flow rate provided in the hot water supply pipe, and a control means. The flow rate adjusting means changes the amplitude and period of the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply pipe so that the average flow rate of the hot water flowing through the hot water supply pipe decreases stepwise. is there.
これによって、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量への変化が感じにくくなり、また、出湯部であるシャワーヘッドから出た湯が体に当たる位置が常に変化するため、人の触覚に対しては能動的な刺激となるので順応による刺激の強度の低下がなく、さらに、湯が当たる面積も増えるので、節水流量でも、快適性とすすぎ性を維持しつつ、節水と省エネルギーを実現することができる。 This makes it difficult to feel a change to a water-saving flow rate that is lower than the normal flow rate, and the position where the hot water from the shower head, which is a hot water outlet, hits the body constantly changes. Since it becomes an active stimulus, there is no decrease in the strength of the stimulus due to adaptation, and the area where hot water hits also increases, so it is possible to realize water saving and energy saving while maintaining comfort and rinsing even with water saving flow rate. it can.
本発明によれば、通常使用する流量よりも少ない節水流量となるように、流量を変動させながら段階的に減少させることで、使用性を維持しつつ、節水と省エネルギーとを実現した給湯機を提供できる。 According to the present invention, there is provided a water heater that realizes water saving and energy saving while maintaining usability by reducing the flow rate step by step so that the water saving flow rate is smaller than the normal flow rate. Can be provided.
第1の発明は、お湯を出湯部へ供給する給湯管路と、前記給湯管路に設けられ流量を調
整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる湯水の平均流量が段階的に減少するように、前記給湯管路を流れる湯水の流量の振幅と周期とを、前記流量調整手段により変化させることを特徴とする給湯機で、通常使用する流量よりも流量の少ない節水流量への変化が感じにくくなり、さらに、通常使用する流量よりも少ない節水流量であっても、シャワー等の出湯部から出湯されるお湯が当たる位置が、周期的に変化するので、すすぎ性能や使用感を落とさず節水効果があり、節水になる分だけ湯を沸かす必要がなくエネルギー削減になるので、省エネルギーを図ることができる。
1st invention is provided with the hot water supply pipe line which supplies hot water to a tapping part, the flow volume adjustment means provided in the said hot water supply pipe line, and a control means, The average flow volume of the hot water which flows through the said hot water supply pipe line The hot water heater is characterized in that the flow rate adjusting means changes the amplitude and period of the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply pipe so that the flow rate is less than the normally used flow rate. Rinse performance is less likely to notice changes to the water-saving flow rate, and even when the water-saving flow rate is less than the normal flow rate, the location where hot water discharged from the hot water outlet such as a shower changes periodically changes. It has a water-saving effect without reducing the feeling of use, and it is not necessary to boil hot water as much as it saves water, thus reducing energy, so energy can be saved.
第2の発明は、前記給湯管路を流れる湯水の流量の振幅は前回よりも大きく、かつ、周期は前回よりも小さくなるように、前記流量調整手段により変化させることで、前記給湯管路を流れる湯水の平均流量を段階的に減少させることを特徴とするもので、平均流量が減少してもその変化がわかりにくいので、快適性の向上を図ることができる。 According to a second aspect of the present invention, the hot water supply line is changed by changing the flow rate adjusting means so that the amplitude of the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply line is larger than the previous time and the cycle is smaller than the previous time. It is characterized by decreasing the average flow rate of flowing hot water in stages, and even if the average flow rate decreases, the change is difficult to understand, so that the comfort can be improved.
第3の発明は、流量調整手段は、弁穴を有する弁本体、前記弁本体の内部に収納され開口部を有する弁体、前記弁体に固定された駆動軸、前記駆動軸に接続された駆動装置から構成された電動弁であることを特徴とするもので、所定の周期、振幅に対して、容易に所定の流量変化率を実現できるので、節水と快適性向上とを実現する信頼性の高い制御が可能ある。 According to a third aspect of the invention, the flow rate adjusting means is connected to the valve body having a valve hole, the valve body housed in the valve body and having an opening, the drive shaft fixed to the valve body, and the drive shaft It is a motor-operated valve composed of a drive device, and it can easily realize a predetermined flow rate change rate for a predetermined period and amplitude, so that it is reliable to save water and improve comfort. High control is possible.
第4の発明は、振幅が小さい場合の弁体の回転速度は、振幅が大きい場合の弁体の回転速度よりも小さいことを特徴とするもので、周期に応じた流量変化になるので、快適性の向上を図ることができる。 The fourth aspect of the invention is characterized in that the rotational speed of the valve body when the amplitude is small is smaller than the rotational speed of the valve body when the amplitude is large, and the flow rate changes according to the period. It is possible to improve the performance.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態における給湯機の構成図である。同図において、本実施の形態の給湯機は、給水管路31から送られてくる水を加熱する熱源部29と流量制御部22と給湯管路40とから構成されている。前記流量制御部22は、前記給湯管路40に備えられ湯水の流量を検出する流量検出手段43と湯水の流量を調整する流量調整手段44と、シャワー使用時の初期流量である基準流量を決定する基準流量設定手段46と、実際に使用する湯水の平均流量である節水流量を設定する節水流量設定手段47と、流量検出手段43と基準流量設定手段46と節水流量設定手段47とからの信号で流量調整手段44の動作を制御する制御手段23とから構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a water heater in the present embodiment. In the figure, the hot water supply apparatus of the present embodiment includes a heat source section 29 that heats water sent from a water supply pipe 31, a flow rate controller 22, and a hot water supply pipe 40. The flow rate controller 22 is provided in the hot water supply pipe 40 to determine a flow rate detecting means 43 for detecting the flow rate of hot water, a flow rate adjusting means 44 for adjusting the flow rate of hot water, and a reference flow rate that is an initial flow rate when using a shower. Signals from the reference flow rate setting means 46, the water saving flow rate setting means 47 for setting the water saving flow rate that is the average flow rate of the hot water actually used, the signals from the flow rate detection means 43, the reference flow rate setting means 46, and the water saving flow rate setting means 47. And the control means 23 for controlling the operation of the flow rate adjusting means 44.
また、給湯管路40にはカランなどの給湯端末42やシャワーヘッド45などが配管接続されている。なお、同図では、給湯機にリモコン9を設け、この給湯機のリモコン9の機能の一つとして、節水流量設定手段47の機能を具備する構成としている。また、流量調整手段44としては、図2に示すような電動弁により形成される。この電動弁はステッピングモータなどのモータで弁体を駆動し流路断面積を変化させることによって所定の流量に制御することができる。 Further, a hot water supply terminal 42 such as a currant, a shower head 45 and the like are connected to the hot water supply pipe line 40 by piping. In the figure, a remote controller 9 is provided in the water heater, and the function of the water-saving flow rate setting means 47 is provided as one of the functions of the remote controller 9 of the water heater. Further, the flow rate adjusting means 44 is formed by an electric valve as shown in FIG. This electric valve can be controlled to a predetermined flow rate by driving the valve element with a motor such as a stepping motor and changing the cross-sectional area of the flow path.
同図において、流体の流入する流体通路101の途中に弁穴103を有する弁座104を形成した弁本体105の内部に開口部106を具備した弁体108を備えた構成としている。また、電動駆動装置110は、後述するように、ステッピングモータと複数の歯車から成り、弁体駆動軸109によって弁体108と接続されている。そして電動駆動装置110は弁体駆動軸109を軸として、弁体108を回転させる。このときに形成される弁体108の開口部106と弁穴103とによってできる貫通面積の割合を変化させて、流体通路101から入ってくる湯水の流量を制御して流体通路102から吐出させる。 In the figure, a valve body 108 having an opening 106 is provided inside a valve main body 105 in which a valve seat 104 having a valve hole 103 is formed in the middle of a fluid passage 101 into which a fluid flows. Further, as will be described later, the electric drive device 110 includes a stepping motor and a plurality of gears, and is connected to the valve body 108 by a valve body drive shaft 109. The electric drive device 110 rotates the valve body 108 about the valve body drive shaft 109. The ratio of the penetrating area formed by the opening 106 and the valve hole 103 of the valve body 108 formed at this time is changed, and the flow rate of hot water entering from the fluid passage 101 is controlled and discharged from the fluid passage 102.
また、前述した電動駆動装置110の構成の一例として同図に示すように、ステッピングモータなどの駆動部111の回転は歯車機構によって減速され、最終的に弁体駆動軸109によって、弁体108を回転させる構成である。駆動機構の一例として同図では、3段歯車機構を示す。第一の歯車112はステッピングモータなどの駆動部111の駆動軸に固定されている。 Further, as shown in the figure as an example of the configuration of the electric drive device 110 described above, the rotation of the drive unit 111 such as a stepping motor is decelerated by a gear mechanism, and finally the valve body 108 is moved by the valve body drive shaft 109. It is a structure to rotate. In the figure, a three-stage gear mechanism is shown as an example of the drive mechanism. The first gear 112 is fixed to a drive shaft of a drive unit 111 such as a stepping motor.
また、第二と第三の歯車113、114は同軸で固定され、同様に第四と第五の歯車115、116は同軸で固定さている。そして、第六の歯車117は前記弁体駆動軸109と同軸で固定されている。さらに、第一、第二の歯車112、113で一段目、第三、第四の歯車114、115で二段目および第五、第六の歯車116、117で三段目の変速を行う構成となっている。前記駆動部111であるステッピングモータで弁体を駆動し前述した水流路断面積を変化させることによって所定の流量になるように制御する。 The second and third gears 113 and 114 are fixed coaxially. Similarly, the fourth and fifth gears 115 and 116 are fixed coaxially. The sixth gear 117 is fixed coaxially with the valve body drive shaft 109. Further, the first and second gears 112 and 113 perform the first gear, the third and fourth gears 114 and 115 perform the second gear, and the fifth and sixth gears 116 and 117 perform the third gear. It has become. The valve body is driven by a stepping motor, which is the drive unit 111, and is controlled so as to have a predetermined flow rate by changing the above-described cross-sectional area of the water flow path.
以上のように構成された給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。図1において、シャワーの使用者がシャワーを浴びる前に、節水流量設定手段47の機能を具備するリモコン9を操作して節水流量を設定する。節水流量としては直接流量を設定してもよいが、後述する基準流量に対して減少させる率(節水率)を設定しても良い。 About the hot water heater comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. In FIG. 1, before the shower user takes a shower, the water-saving flow rate is set by operating the remote controller 9 having the function of the water-saving flow rate setting means 47. As the water-saving flow rate, the flow rate may be set directly, but the rate (water-saving rate) of decreasing with respect to a reference flow rate described later may be set.
ここでは節水率を設定するものとする。シャワーの使用者が節水率を設定すると、制御手段23は、流量調整手段44である電動弁の弁体を所定の位置に移動させる。所定の位置とは、後述するように、節水流量を中心に弁体を移動(回転)するために必要な回転代を設けるためであり、例えば、電動弁の弁体が全開のときの流量に対して約80〜90%程度になる位置に設定する。 Here, the water saving rate is set. When the user of the shower sets the water saving rate, the control unit 23 moves the valve body of the electric valve that is the flow rate adjusting unit 44 to a predetermined position. As described later, the predetermined position is for providing a rotation allowance necessary to move (rotate) the valve body around the water-saving flow rate. For example, the predetermined position is a flow rate when the valve body of the motor-operated valve is fully opened. On the other hand, it is set at a position that is about 80 to 90%.
そして、シャワーの給湯回路を開くと、制御手段23は流量検出手段43が検出した信号を用いてそのときの流量を計測する。さらに、流量検出手段43が検出をした流量が安定してから所定の時間ΔTが経過した時点の流量を初期流量である基準流量として決定する。この基準流量はすなわちシャワー使用者の好みの流量である。 When the shower hot water supply circuit is opened, the control means 23 measures the flow rate at that time using the signal detected by the flow rate detection means 43. Furthermore, the flow rate at the time when a predetermined time ΔT has elapsed since the flow rate detected by the flow rate detection means 43 is stabilized is determined as the reference flow rate that is the initial flow rate. This reference flow rate is the flow rate preferred by the shower user.
制御手段23は、この決定された基準流量と先に設定された節水率とから節水流量を求める。節水率をZ%、基準流量をRkとすると、節水流量Rsは、Rs=Rk×(1−Z/100)となる。 The control means 23 calculates | requires water-saving flow volume from this determined reference | standard flow volume and the water-saving rate set previously. When the water saving rate is Z% and the reference flow rate is Rk, the water saving flow rate Rs is Rs = Rk × (1−Z / 100).
さらに以下に述べるように、制御手段23は流量調整手段44を制御して、前記流量の平均値が、基準流量Rkから節水流量Rsになるように段階的に変化させる。図3は横軸に経過時間をとり、縦軸に給湯の平均流量を取って、シャワー給湯開始後の経過時間に対する給湯の平均流量の変化を示したものである。同図中のRkは基準流量、Rsは節水流量、Zは節水率を示す。経過時間T1でシャワーが開始され、T2以降で流量が安定し、さらに所定の時間ΔT経過した時間T3で基準流量を確定したことを示す。基準流量が決定されたら、制御手段23は流量調整手段44を調整して、給湯流量の変動の周期と振幅を制御することによって、同図に示すように、第一段(経過時間T3〜T4)、第二段(経過時間T4〜T5)、第三段階(経過時間T5以降)というように段階的に給湯流量の平均値が基準流量から節水流量になるようにする。 Further, as will be described below, the control unit 23 controls the flow rate adjusting unit 44 to change the average value of the flow rate stepwise so as to change from the reference flow rate Rk to the water-saving flow rate Rs. FIG. 3 shows changes in the average flow rate of hot water with respect to the elapsed time after the start of shower hot water supply, with the elapsed time on the horizontal axis and the average flow rate of hot water supply on the vertical axis. In the figure, Rk is a reference flow rate, Rs is a water-saving flow rate, and Z is a water-saving rate. Shown that the shower is started at the elapsed time T1, the flow rate is stabilized after T2, and the reference flow rate is determined at the time T3 when a predetermined time ΔT has passed. When the reference flow rate is determined, the control means 23 adjusts the flow rate adjustment means 44 to control the cycle and amplitude of the hot water supply flow rate fluctuation, as shown in the figure, the first stage (elapsed time T3 to T4). ), The second stage (elapsed time T4 to T5), and the third stage (after the elapsed time T5), so that the average value of the hot water supply flow rate is gradually changed from the reference flow rate to the water-saving flow rate.
平均流量が異なる場合の変動の振幅と周期の関係とシャワー感は次のようになる。図4は、横軸に流量変化の振幅を取り、縦軸に流量変化の周波数(周波数=1/周期)を取って、そのときのシャワー感をあらわしたものである。例えば、振幅を同じにして周波数を大きく(周期を小さく)すると、シャワー感としては強く感じる。また、周波数を同じにして振幅を大きくすると、強弱の変化を感じるようになる。特にこの強弱の変化に対して
の感じ方は、人によってばらつきが大きい。だから、あまり振幅を大きくしすぎると不快に感じる人の割合が大きくなってしまう。
The relationship between the amplitude and period of fluctuation and the shower feeling when the average flow rate is different are as follows. In FIG. 4, the horizontal axis represents the amplitude of the flow rate change, and the vertical axis represents the frequency of the flow rate change (frequency = 1 / cycle), and represents the shower feeling at that time. For example, if the amplitude is the same and the frequency is increased (the period is decreased), the shower feels strong. Moreover, when the frequency is the same and the amplitude is increased, a change in strength is felt. In particular, how people feel about this change in strength varies widely from person to person. Therefore, if the amplitude is increased too much, the proportion of people who feel uncomfortable increases.
同図に点Aで示す平均流量が大きい場合を基準に平均流量が小さい場合の振幅と周波数とは次のように決定する。平均流量を中心に流量を変化させる場合、シャワー感を基準流量(好みの流量)と同等にするために、流量変化の最大値を基準流量と同等に設定する。そのため、平均流量を小さくすると流量変化の振幅は大きくなる。しかし、単に振幅を大きくしただけでは、平均流量の大きい場合よりも流量が小さいので当然シャワー感は弱くなる。同図に示すように弱く感じる分だけ周波数を大きく(周期を小さく)して点Bの状態にすれば、平均流量を小さくしても平均流量が大きい場合と同等に近いシャワー感を得ることができる。 The amplitude and frequency when the average flow rate is small are determined as follows with reference to the case where the average flow rate indicated by point A is large in FIG. When the flow rate is changed around the average flow rate, the maximum value of the flow rate change is set to be equal to the reference flow rate in order to make the shower feeling equal to the reference flow rate (preferred flow rate). Therefore, when the average flow rate is reduced, the amplitude of the flow rate change is increased. However, simply increasing the amplitude will naturally reduce the shower feeling because the flow rate is smaller than when the average flow rate is large. As shown in the figure, if the frequency is increased (the period is decreased) to the state of point B as much as it feels weak, even if the average flow rate is decreased, a shower feeling similar to that when the average flow rate is large can be obtained. it can.
図5は、図3における各段階の給湯流量の変動の周期と振幅を示す。同図において、第一段階、第二段階、第三段階となるに従って平均流量は小さくなり、第一段階の周期と振幅をTs1、S1、第二段階の周期と振幅をTs2、S2、第三段階の周期と振幅をTs、Sとする。各段階における点線は平均流量を示し、この平均流量を中心に流量が変動するように制御する。 FIG. 5 shows the cycle and amplitude of fluctuations in the hot water flow rate at each stage in FIG. In the figure, the average flow rate decreases as the first stage, the second stage, and the third stage, and the period and amplitude of the first stage are Ts1, S1, and the period and amplitude of the second stage are Ts2, S2, and third. Let Ts and S be the period and amplitude of the steps. A dotted line in each stage indicates an average flow rate, and control is performed so that the flow rate varies around this average flow rate.
また、図4で説明したように、各段階における流量の最大値は基準流量Rkであるので、振幅の制御としてはS1<S2<Sという関係にある。さらに平均流量を小さくするに従い、周波数を大きくするということは、周期の制御としてはTs1>Ts2>Tsという関係にある。そして、これらの振幅と周期の関係になるように、制御手段23は、流量調整手段44である電動弁の弁体を平均流量の位置を中心に周期的に開閉を繰り返すように制御する。 As described with reference to FIG. 4, since the maximum value of the flow rate at each stage is the reference flow rate Rk, the amplitude control has a relationship of S1 <S2 <S. Further, increasing the frequency as the average flow rate is reduced has a relationship of Ts1> Ts2> Ts as the cycle control. Then, the control means 23 controls the valve body of the motor-operated valve, which is the flow rate adjusting means 44, to periodically open and close around the position of the average flow rate so that the relationship between the amplitude and the cycle is obtained.
初期流量である基準流量から節水流量に一度に変化させれば、比較的変化が大きく、シャワー感として、若干違和感がある場合があるが、図3、図5に示すように、平均流量を段階的に落とすことで変化を和らげ、さらに、最初は周期を大きく設定し段階的に小さくすることでさらにその変化を感じにくくなるので、シャワーの使用感を落とさず節水が可能である。すなわち、従来のように単に流量を落とすことと比べると、快適性の向上となる。 If the initial flow rate is changed from the reference flow rate to the water-saving flow rate at once, there is a relatively large change, and there may be a slightly uncomfortable feeling as a shower, but the average flow rate is stepped as shown in FIGS. The change is moderated by dropping it, and the period is initially set to be larger and the change is made smaller in steps, making it difficult to feel the change. That is, the comfort is improved as compared with the conventional case of simply reducing the flow rate.
リモコン9の機能の一つとして、節水流量設定手段47の機能を具備する構成としているが、具体的には、節水率入力部(図示せず)とこの節水率入力部で設定された値を表示する表示部(図示せず)とを備えた構成がある。このときシャワー利用者は節水率を、表示部に表示される数値を見ながら、前記節水率入力部(例えば、テンキー入力や増加減できるキー)を操作して設定する。あるいは、周囲に数値(節水率)表示があるダイヤルまたはスライド入力部(図示せず)を用いて節水率を設定してもよい。 As one of the functions of the remote controller 9, the function of the water-saving flow rate setting means 47 is provided. Specifically, the water-saving rate input unit (not shown) and the value set in this water-saving rate input unit are set. There is a configuration including a display unit (not shown) for displaying. At this time, the shower user sets the water saving rate by operating the water saving rate input unit (for example, a numeric keypad input or a key that can be increased or decreased) while looking at the numerical value displayed on the display unit. Or you may set a water-saving rate using the dial or slide input part (not shown) with a numerical value (water-saving rate) display in the circumference | surroundings.
さらに、具体的に節水率を設定しなくても、予め設定された2つ以上の節水率の中から選択する構成にしても良い。例えば、節水率20%を「大」、節水率10%を「中」、節水率5%を「小」、節水なしを「切」として、前記リモコン9にスイッチを設ける構成である。このために4個のスイッチを設けても良いし、一つのスイッチで押すたびに上記設定内容が順に変わるようにしても良い。 Furthermore, it may be configured to select from two or more preset water saving rates without specifically setting the water saving rate. For example, the remote controller 9 is provided with a switch with a water saving rate of 20% being “large”, a water saving rate of 10% being “medium”, a water saving rate of 5% being “small”, and no water saving being “off”. For this purpose, four switches may be provided, or the setting contents may be changed in order each time the switch is pressed with one switch.
このように、予め設定された複数の節水率の中から節水率を選択する方法は、簡単に好みの節水率を選べるので、利便性が向上する。また、「大」、「中」、「小」、「切」のどれを選択しているかがわかるように、リモコン9に表示部を設け、その選択状態を表示するとさらに利便性が向上する。なお、LEDなどの点灯する数で選択状態を表示しても良い。 As described above, the method of selecting the water saving rate from a plurality of preset water saving rates can easily select the desired water saving rate, and thus the convenience is improved. Further, it is possible to further improve convenience by providing a display unit on the remote controller 9 so as to know which of “large”, “medium”, “small”, and “off” is selected and displaying the selected state. In addition, you may display a selection state by the number which lights, such as LED.
さらに、リモコン9に表示部(図示せず)を設け、メニュー画面の中で選択できるようにしても良い。また、上記では「大」、「中」、「小」、「切」の4段階の選択であったが、これよりも多くても良いし、少なくても良い。また、前記予め設定された2つ以上の節水率は給湯機で固定の値であっても良いし、リモコンを操作してシャワー使用者が自分自身に応じた節水率を変更できる構成としても良い。このようにすれば、よりシャワー使用者の好みのシャワー感が得られ、さらに快適性の向上になる。 Furthermore, a display unit (not shown) may be provided on the remote controller 9 so that it can be selected on the menu screen. In the above description, the selection is made in four stages of “large”, “medium”, “small”, and “off”, but it may be more or less than this. Further, the two or more preset water saving rates may be fixed values in the water heater, or the shower user may change the water saving rate according to himself / herself by operating the remote controller. . In this way, the shower user's favorite shower feeling can be obtained, and the comfort can be further improved.
図6はシャワー流量を周期的に変動させた場合のシャワーヘッド45からの湯水の出方を示したものである。同図の左図はシャワーヘッド45を穴が見える側から見た図である。湯水が出る穴(たとえば45a、45b)が開けられている。同図の右図はシャワーヘッド45から出た湯水が体などに当たるまでの軌跡の一部と当たる場所を示したものである。前述したように、流量調整手段44である電動弁の弁体を平均流量の位置を中心に開閉を繰り返すとそれに対応してシャワーヘッド45の内部の湯水の圧力が変化する。すなわち、前記弁体108を流路面積が小さくなる方向に移動させと、シャワーヘッド45の内部の圧力は低下する。 FIG. 6 shows how hot water is discharged from the shower head 45 when the shower flow rate is periodically changed. The left figure of the same figure is the figure which looked at the shower head 45 from the side which can see a hole. Holes (for example, 45a and 45b) through which hot water flows out are opened. The right figure of the figure shows a part where the hot water coming out of the shower head 45 hits a part of the locus until it hits the body or the like. As described above, when the valve body of the motor-operated valve that is the flow rate adjusting means 44 is repeatedly opened and closed around the position of the average flow rate, the pressure of the hot water inside the shower head 45 changes accordingly. That is, when the valve body 108 is moved in the direction in which the flow path area decreases, the pressure inside the shower head 45 decreases.
逆に、前記弁体108を流路面積が大きくなる方向に移動させると、シャワーヘッド45の内部の圧力は増加する。ただし、前記弁体108の移動と圧力の変化とは時間遅れがある。この圧力変動に応じてシャワーヘッドから出た湯水の軌跡も変化する。同図の点線は、シャワーヘッド45の穴45aからで出た湯水の軌跡を示したものであり、中央の点線を中心に上下の点線で示される範囲で変化する。 Conversely, when the valve body 108 is moved in the direction in which the flow path area increases, the pressure inside the shower head 45 increases. However, there is a time delay between the movement of the valve body 108 and the change in pressure. The trajectory of the hot water coming out of the shower head also changes according to this pressure fluctuation. The dotted line in the figure shows the locus of hot water coming out of the hole 45a of the shower head 45, and changes within the range indicated by the upper and lower dotted lines with the central dotted line as the center.
そして、体に当たる部分は、同図のAで示す略長方形になる。同様に、穴5bから出た湯水の体に当たる部分は同図のBで示す略長方形になる。その他の穴から出た湯水についても同様になり、結局、従来例の場合に比べて、シャワーヘッドから出た湯水が体に当たる面積が増加することになる。 And the part which hits a body becomes a substantially rectangle shown by A of the same figure. Similarly, the portion of the hot water coming out of the hole 5b that hits the body is substantially rectangular as indicated by B in FIG. The same applies to the hot water coming out of the other holes, and as a result, the area where hot water coming out of the shower head hits the body increases as compared with the case of the conventional example.
このように、シャワー流量を周期的に変化させると、体に当たる面積が大きくなるので、図12の従来例のように一定流のシャワーの場合と比較して、シャワー感をほぼ同等に維持し、さらに石鹸やシャンプーのすすぎ落としの性能も維持して、節水の効果が得られる。さらに、使用湯量が少なくなる分、沸き上げる湯量が減少するので省エネルギーの効果もある。 In this way, when the shower flow rate is changed periodically, the area hitting the body increases, so that the shower feeling is maintained substantially equal to the case of a constant flow shower as in the conventional example of FIG. Furthermore, the performance of rinsing off soap and shampoo is maintained, and water saving effect is obtained. Further, since the amount of hot water to be heated is reduced as the amount of hot water used is reduced, there is also an energy saving effect.
なお、給湯の平均流量に対する変動の周期と振幅の変化を説明した図5では、流量の変化の最大値と基準流量とをほぼ同等の流量にしていたが、流量の変化の最大値を基準流量よりも大きくしても良い。この場合、最大流量付近のときにシャワーの強さが大きく感じられ、シャワー感も維持されるので、快適性が維持される。 Note that in FIG. 5, in which the variation period and amplitude change with respect to the average flow rate of hot water supply are described, the maximum value of the change in flow rate and the reference flow rate are substantially equal, but the maximum value of the change in flow rate is the reference flow rate. It may be larger than. In this case, the strength of the shower is felt when it is near the maximum flow rate, and the shower feeling is maintained, so comfort is maintained.
次に、振幅と周波数を変える場合の変化速度について説明する。図7は、横軸に弁体駆動軸109を回転軸とする弁体108の回転角度を取り、縦軸に湯水の流量を取って、弁体の回転角度に対する湯水の流量変化を示したものである。なお、原点とする回転角度は、同図の上のAで示される弁体108の位置で、流量が最大になる位置であり、流体通路101に対して開口部106が対照になる位置である。 Next, the changing speed when changing the amplitude and frequency will be described. FIG. 7 shows the change in the flow rate of hot water relative to the rotation angle of the valve element, with the horizontal axis indicating the rotation angle of the valve element 108 having the valve element drive shaft 109 as the rotation axis and the vertical axis indicating the flow rate of hot water. It is. The rotation angle as the origin is a position where the flow rate is maximized at the position of the valve element 108 indicated by A in the figure, and the position where the opening 106 is a contrast to the fluid passage 101. .
また、106、107はそれぞれ弁体108に設けられた開口部と非開口部であり、さらに、前記開口部106には、回転軸方向の異なる位置に第一の端面118と第二の端面119の2つの端面がある。弁体108を弁体駆動軸109に向かって時計と同じ回転方向(CW)に回転していくと同図の上に示す弁体108の位置はA、B、C、D、Eと変化し、またもとのAに戻る。このときの流量変化は下の図の点A、B、C、D、Aに対応
する。
Reference numerals 106 and 107 respectively denote an opening and a non-opening provided in the valve body 108. Further, the opening 106 has a first end face 118 and a second end face 119 at different positions in the rotation axis direction. There are two end faces. When the valve body 108 is rotated toward the valve body drive shaft 109 in the same rotational direction (CW) as the clock, the position of the valve body 108 shown in the upper part of the figure changes to A, B, C, D, and E. Return to the original A again. The flow rate change at this time corresponds to points A, B, C, D, and A in the lower diagram.
同図からわかるように、電動弁を流れる流量は、A−B間とE−A間で最大で、C−D間で最小(閉止)となる。そして、B−C間(同図の領域1)とD−E間(同図の領域2)の回転角度領域では、流量が回転角度に対して変化している。すなわち、流量制御を行う場合は、領域1と領域2のどちらかの領域に弁体108を回転させ、所定の流量を得ることができる回転角度になるように駆動部111であるステッピングモータを回転させる。 As can be seen from the figure, the flow rate through the motor-operated valve is maximum between AB and EA, and minimum (closed) between CD. And in the rotation angle area | region between B-C (area | region 1 of the figure) and DE (area | region 2 of the figure), the flow volume has changed with respect to the rotation angle. That is, when performing flow rate control, the valve element 108 is rotated to either the region 1 or the region 2, and the stepping motor, which is the drive unit 111, is rotated so that a predetermined flow rate can be obtained. Let
このとき弁体108の回転速度はステッピングモータに入力するパルス速度に比例し、流量の変化速度は前記弁体108の回転速度にほぼ比例する。だから、流量の変化速度はステッピングモータに入力するパルス速度に比例することになるので、流量の変化速度の制御は、ステッピングモータに入力するパルス速度を制御すれば可能である。 At this time, the rotational speed of the valve body 108 is proportional to the pulse speed input to the stepping motor, and the flow rate change speed is substantially proportional to the rotational speed of the valve body 108. Therefore, the flow rate change speed is proportional to the pulse speed input to the stepping motor. Therefore, the flow rate change speed can be controlled by controlling the pulse speed input to the stepping motor.
図8は、横軸に経過時間を取り、縦軸に弁体108の回転角度を取って、経過時間に対する弁体108の回転角度を表したものである。同図の下段の図は振幅が大きい(平均流量が小さい)場合、中段の図は振幅が中程度(平均流量が中程度)の場合、上段の図は振幅が小さい(平均流量が大きい)場合である。なお、弁体108の回転速度は3つの場合とも同じである。 FIG. 8 shows the rotation angle of the valve element 108 with respect to the elapsed time, with the elapsed time on the horizontal axis and the rotation angle of the valve element 108 on the vertical axis. The lower diagram shows a large amplitude (small average flow rate), the middle diagram shows a medium amplitude (average flow rate), and the upper diagram shows a small amplitude (large average flow rate). It is. The rotational speed of the valve body 108 is the same in the three cases.
図8のように弁体108の回転速度制御をすると、図9のような流量変化となる。図9は、横軸に経過時間を取り、縦軸に流量を取って、経過時間に対する流量の変化を表したものである。上、中、下段の3つの場合とも弁体108の回転速度が同じであるので、同図で示すように、3つの場合とも流量の変化速度は同じである。 When the rotational speed control of the valve body 108 is controlled as shown in FIG. 8, the flow rate changes as shown in FIG. FIG. 9 shows the change in flow rate with respect to elapsed time, with the elapsed time on the horizontal axis and the flow rate on the vertical axis. Since the rotational speed of the valve body 108 is the same in the three cases of the upper, middle, and lower stages, as shown in the figure, the change rate of the flow rate is the same in the three cases.
すなわち、同図に示す流量変化の傾き角度θがほぼ同じである。この場合、下段の振幅が大きいときは、流量変化が正弦波状で滑らかな変化であるが、振幅が小さくなるに従い矩形波状の変化となることがわかる。このような流量の変化速度の場合、シャワーを浴びていると、最大流量と最小流量とが交互に感じることになり、流量の変化を大きく感じてしまい、人によっては不快に感じる場合がある。 That is, the inclination angle θ of the flow rate change shown in FIG. In this case, when the amplitude of the lower stage is large, the flow rate change is a sine wave-like smooth change, but it can be seen that the change becomes a rectangular wave-like change as the amplitude becomes smaller. In the case of such a change rate of the flow rate, when taking a shower, the maximum flow rate and the minimum flow rate are alternately felt, and the change in the flow rate is felt greatly, and some people may feel uncomfortable.
そこで、図10に示すように、振幅の大きさによって流量の変化速度を変える。図10は、横軸に経過時間を取り、縦軸に弁体108の回転角度を取って、経過時間に対する弁体108の回転角度を表したものである。同図の下段の図は振幅が大きい(平均流量が小さい)場合、中段の図は振幅が中程度(平均流量が中程度)の場合、上段の図は振幅が小さい(平均流量が大きい)場合であり、弁体108の回転速度は振幅が小さいほど小さい。 Therefore, as shown in FIG. 10, the flow rate change rate is changed according to the amplitude. FIG. 10 shows the rotation angle of the valve body 108 with respect to the elapsed time, with the elapsed time on the horizontal axis and the rotation angle of the valve body 108 on the vertical axis. The lower diagram shows a large amplitude (small average flow rate), the middle diagram shows a medium amplitude (average flow rate), and the upper diagram shows a small amplitude (large average flow rate). The rotational speed of the valve body 108 is smaller as the amplitude is smaller.
図10のように弁体108の回転速度制御をすると、図11のような流量変化となる。図11は、横軸に経過時間を取り、縦軸に流量を取って、経過時間に対する流量の変化を表したものである。振幅が小さいほど回転速度は小さいので、流量の変化速度も振幅が小さいほど変化速度も小さくなる。 When the rotational speed control of the valve body 108 is controlled as shown in FIG. 10, the flow rate changes as shown in FIG. FIG. 11 shows the change in flow rate with respect to elapsed time, with the elapsed time on the horizontal axis and the flow rate on the vertical axis. The smaller the amplitude, the smaller the rotational speed. Therefore, the smaller the amplitude, the smaller the change rate.
すなわち、同図に示すように、振幅の大、中、小に対応する流量変化の傾き角度をθ、α、βとすると、θ>α>βの関係となる。また、この場合、振幅の異なる下段、中段、上段の3つの場合とも、流量の変化が正弦波状で滑らかな変化となる。このように振幅が小さいほど、流量の変化速度を小さくすれば、流量は徐々に変化するので、シャワーを浴びていても流量変化を余り感じないので、快適性が向上する。 That is, as shown in the figure, if the inclination angles of the flow rate changes corresponding to large, medium, and small amplitudes are θ, α, and β, a relationship of θ> α> β is established. Further, in this case, in the three cases of the lower, middle, and upper stages having different amplitudes, the change in the flow rate is a sinusoidal and smooth change. Thus, the smaller the amplitude is, the smaller the flow rate change rate is, and the more gradually the flow rate changes.
なお、図2の場合は3段歯車機構としているので、ステッピングモータなどの駆動部1
11の回転方向を、必要とする弁体108の回転方向とは逆方向に回転させればよい。すなわち、弁体を時計と同じ回転方向(CW)に回転させるときは、駆動部111の回転方向を時計の回転とは逆方向(CCW)にし、弁体を時計の回転とは逆方向(CCW)に回転させるときは、駆動部111の回転方向を時計と同じ回転方向(CW)にする。また、図3では、3段階で初期流量である基準流量から節水流量に下げたが、2段階であっても、4段階以上であっても、作用、効果としては同様である。
In the case of FIG. 2, since it is a three-stage gear mechanism, the drive unit 1 such as a stepping motor is used.
11 may be rotated in the direction opposite to the necessary rotation direction of the valve body 108. That is, when rotating the valve body in the same rotation direction (CW) as the watch, the rotation direction of the drive unit 111 is set to the opposite direction (CCW) to the rotation of the watch, and the valve body is set to the opposite direction (CCW) to the rotation of the watch. ), The rotation direction of the drive unit 111 is set to the same rotation direction (CW) as that of the watch. Further, in FIG. 3, the reference flow rate, which is the initial flow rate, is lowered from 3 steps to the water-saving flow rate, but the operation and effect are the same regardless of whether it is 2 steps or 4 steps or more.
以上のように、本発明にかかる給湯機は、使用者が使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量とし、使用者が使用したい流量と体感的に同等の感覚で節水流量での節水シャワーを行うことが可能となるので、単独のシャワー装置としても、前記シャワー装置の機能を組み込んだ給湯機としても、節水手段としての利用が可能である。 As described above, the water heater according to the present invention has a water-saving flow rate that achieves a predetermined water-saving rate with respect to the flow rate that the user wants to use, and the water-saving flow rate is the same as the flow rate that the user wants to use. Therefore, it can be used as a water-saving means as a single shower device or as a water heater incorporating the function of the shower device.
23 制御手段
40 給湯管路
44 流量調整手段
46 基準流量設定手段
47 節水流量設定手段
23 Control means 40 Hot water supply pipe 44 Flow rate adjustment means 46 Reference flow rate setting means 47 Water-saving flow rate setting means
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