JPS6149573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、給湯槽の湯をポンプで循環して給
湯栓から温水を取り出す給湯装置に関するもので
ある。

従来の給湯装置には、第１図に示すように、給
湯槽１を経由する給湯循環閉回路２の給湯槽流出
側に給湯槽の湯を循環させるポンプ３を設けると
共に給湯槽流入口に逆止弁４を有する給水管５を
設け、ポンプ３から給水管５までに取付けた給湯
栓６から温水を取出すようにしたものがある。こ
れは、給湯槽１の湯温を給湯栓６から取出す湯温
に一致させることにより、設定した温水を得るも
のであるから、高温から低温或いは逆の温水を得
るのに時間を要すると共に、給湯槽１の温度を高
温に保持しないから貯湯効率を上げることができ
なかつた。

これと逆に、給湯槽内の湯温を高温に保ち貯湯
効率を上げたものは、給湯栓近くで給湯槽からの
湯と給水管からの水を混合して適温とするため、
温度を自動調整すれば、各給水栓に温度センサ及
び混合弁を設けなければならず高価となると共に
配湯管と配水管が必要となり、しかも高温の湯を
循環する給湯循環閉回路からの放熱が大きく、運
転中の維持費も高くなるという問題がある。

この発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
で、給湯槽内の湯温は高温に保つことにより貯湯
効率を向上させ、給湯栓からは任意の設定温度の
温水を即時に得られ、しかも配管の放熱量を低下
させることによつて維持費が安い給湯装置を提供
することを目的とするものである。

以下、この発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて説明する。

第２図は、給湯槽の湯をポンプで循環して給湯
栓から温水を取出すためのこの発明の第１実施例
を示す線図である。

第２図に示すように、バーナ７等で加熱される
給湯槽１を経由する給湯循環閉回路８には、給湯
槽１の流出側１ａから流入側１ｂへ湯と水を混合
する混合弁９、循環ポンプ３及び電磁弁１０が順
に設けられている。また、逆止弁４を中途に設け
た給水管５は、給湯槽１及び混合弁９に水を供給
するために給湯栓１の流入側１ｂ及び混合弁９に
接続され、逆止弁４は、電磁弁１０が開放されて
電磁弁１０から給湯槽１の流入側１ｂへの水流が
生じると、作動して給水管５の方への水流を防止
する。

上記混合弁９の流出側には湯と水との混合水の
温度を検出する温度検出手段１１が設けられ、混
合弁９と温度検出手段１１との中途にはポンプ３
の吐出側に連結される循環路１２が設けられてい
る。この温度検出手段１１からポンプ３までの間
には給湯栓６が少なくとも１個設けられている。
また、ポンプ３の吐出側には、ポンプ３の吐出側
から吸込側への流れを防止するために逆止弁３ａ
が設けられており、この逆止弁３ａによつてポン
プ３が停止している場合でも給湯槽１からの湯と
給水管５からの水とを自動的に混合させることが
できる。

なお、上記混合弁９は、温度検出手段１１から
の信号を入力とする弁制御手段１３によつて、温
度設定器１４で設定した温度となるように給湯槽
１からの湯と給水管５からの水との混合比が制御
され、給湯栓６から適温の温水が得られる。

次に、上記混合弁９とその制御の一例を第３図
乃至第５図に基づいて説明すると、第３図、第４
図に示すように、略円筒状に形成された弁本体１
５には、湯流入口１６と水流入口１７とが対向し
て側壁に設けられ、且つそれらの混合水の流出口
１８が下端面に設けられ、弁本体１５内には湯流
水口１６からの湯と水流入口１７からの水との流
入量を調整する略半円柱状の閉子１９が回動可能
に挿入され、閉子１９の軸２０はシールされて弁
本体１５の上端面から突出している。この閉子軸
２０はギヤモータ等のモータ２１により回動され
るもので、この回動量が軸２０と連動するポテン
シヨメータ２２によつて検出される。なお、上記
閉子１９は、第４図に示す状態では湯流入口１６
からの湯と水流入口１７からの水とをほぼ等しく
流出口１８から流出させ、また閉子１９を第４図
の状態から右へ45゜回転させると、水流入口１７
が完全に閉鎖され、流水口１８からは湯のみを流
出させ、逆に閉子１９を第４図の状態から左へ45
゜回転させると、湯流入口１６が完全に閉じ流出
口１８からは水のみを流出させることができる。

また、第５図に示すように、電源スイツチ２３
を投入すると、循環用ポンプ３が駆動すると共
に、トランス２４の一次側が通電される。この二
次側に発生する交流電圧は、整流器２５及び平滑
コンデンサ２６を介して定電圧回路２７によつて
直流の定電圧に変換される。この定電圧回路２７
の定電圧には、抵抗２８、給湯される温水を設定
するために可変抵抗器からなる温度設定器１４、
混合弁９で混合された混合水の温度を検出するた
め温度により抵抗値が変化するサーミスタ等の温
度検出手段１１及び抵抗２９が順に直列に接続さ
れ、抵抗２８と温度設定器１４との接続点から設
定温度及び検出温度に基づいた検出電圧V₀が得
られる。この検出電圧V₀と上記定電圧に基づく
第１基準電圧V₁とを入力とするPID制御回路３０
は、検出電圧V₀に対応した制御電圧V₂に変換し
て出力する。また、上記定電圧回路２７には抵抗
３１、ポテンシヨメータ２２及び抵抗３２が直列
に接続され、ポテンシヨメータ２２からは弁本体
１５内の閉子１９の回転角に比例した回転電圧
V₃が得られる。この回転電圧V₃と制御電圧V₂と
が入力される差動回路３３からはその差電圧V₄
が出力され、この差電圧V₄は第１、第２比較回
路３４，３５の第１、第２比較電圧E₁，E₂と比
較され、閉子１９及びポテンシヨメータ２２を回
転させるモータ２１を駆動制御する第１〜第４ト
ランジスタQ₁〜Q₄を制御する。

即ち、まず、設定温度の温水が得られ第１、第
２比較回路３４，３５は共に低レベルの信号を発
しモータ２１は停止していた状態から、給湯温度
である検出温度が上昇したとすれば、温度検出手
段１１の抵抗値が低下して検出電圧V₀が低下し
差電圧V₄が小さくなつて、第１比較回路３４は
低レベルを維持し第２比較回路３５が高レベルの
信号を出力し、第３、第４トランジスタQ₃，Q₄
をオンし、閉子１９からの水の供給量が今までよ
りも多くなるようモータ２１を回転制御する。こ
のモータ２１の回転に伴つて、ポテンシヨメータ
２２も回転し、ポテンシヨメータ２２から得られ
る回転電圧V₃が低下するので、上記差電圧V₄が
上昇し第２比較回路３５は再び低レベルとなり、
モータ２１は回転が停止される。

上記と逆に、給湯温度即ち検出温度が低下して
検出温度V₀が上昇すれば、差電圧V₄が上昇し第
１比較回路３４が高レベルとなつて第１、第２ト
ランジスタQ₁Q₂を駆動し、閉子１９からの湯の
供給量が今までより多くなるようにモータ２１が
回転制御され、モータ２１の回転に伴つてポテン
シヨメータ２２からの回転電圧V₃が上昇すれば
モータ２１は回転が停止される。

なお、温度設定器１４を操作して検出温度V₀
が上昇又は下降した場合も、上記と同様に作動す
る。

この発明は、以上の構成であり、次にその動作
を説明する。

まず、バーナ７は点火され、電源スイツチ２３
は投入されポンプ３が運転され、且つ温度設定器
１４が適当な温度、例えば42℃が設定されてい
る。この状態で給湯栓６から温水が取り出されて
いれば、電磁弁１０は閉じた状態を維持し、給湯
槽１からの湯と給水管５からの水は混合弁９で混
合され、この混合水はポンプ３で循環されて循環
路１２を経由した温水とさらに混合されて温度検
出手段１１を通過した後、一部は給湯栓６から吐
出され、残りはポンプ３を介して循環路１２を経
由して循環される。なお、この給湯栓６からの吐
出量が多くなつたり、或いは少なくなつたりして
温度検出手段１１の温度に変化が生じると、その
温度変化に伴つて作動する弁制御手段１３によつ
て混合弁９の閉子１９を制御して給湯槽１の湯と
給水管５の水の混合比を適正にする。なお、電磁
弁１０は、給湯栓６が開放されている場合には開
放することはない。

つぎに、上記給湯栓６をすべて閉じ、温水の使
用を停止すると、ポンプ３によつて温水はポンプ
３の吐出口から循環路１２を通りポンプ３の吸込
口へ戻る閉回路を循環するが、放熱等により温度
検出手段１１の温度が設定温度よりも所定温度例
えば５℃以上低くなると、電磁弁１０を開放し
て、ポンプ３から吐出した温水は一部循環路１２
を通り、残りは給湯槽１を通つてポンプ３に循環
されることになる。このような循環が行なわれ、
給湯槽１からの湯によつて循環水は温度が上昇
し、再び設定温度となると、電磁弁１０は再び閉
じられ、ポンプ３からの吐出された温水は循環路
１２のみを通つてポンプ３の吸込口へ戻つて来
る。なお、上記電磁弁１０が開放されて電磁弁１
０から給湯槽１への流れが生じると、その流れが
給水管５へも生じようとするが、給水管５内の逆
止弁４によつて給水管５方向への流れを阻止す
る。

なお、以上の実施例において、電磁弁１０の制
御装置は図示していないが、電磁弁１０は、設定
温度より所定温度（例えば５℃）以上低くなつた
ときに開放され、設定温度になつた際に閉じるよ
うに制御する制御手段等であればよい。また、電
磁弁１０と逆に開閉制御される電磁弁を循環路１
２の中途に設けることにより、短時間で循環路１
２を循環する温水を高温になるようにしても良
い。さらに、上記温度検出手段１１は熱電対等の
他の温度センサであつてもよく、弁制御手段１３
は、第５図に示す回路図に限定されるものではな
く、この発明の弁制御の主旨は逸脱しない限り任
意に変更できる。

次に、この発明の第２実施例を第６図乃第１２
図に示す図面に基づいて説明する。

第６図に示すように、バーナ７で加熱される給
湯槽１の流出口１ａは、４方弁９ａの湯流入口４
０に接続されて湯を供給し、逆止弁４を中途に設
けた給水管５は、給湯槽１の流入口１ｂと混合弁
９ａの水流入口４１に水を供給している。この混
合弁９ａの流出口４２はポンプ３の吸込側に連結
され、ポンプ３の吐出口は混合弁９ａの循環水流
入口４３に連結されている。この混合弁９ａの流
出口４２の後方にはこの弁で混合された混合水温
度を検出する温度検出手段１１が取付けられてお
り、混合弁９ａとポンプ３との間には給湯栓６が
少なくとも１個設けられている。また、この第２
実施例の場合も第１実施例と同様にポンプ吐出側
には逆止弁３ａが設けられている。

上記混合弁９ａは、第７図乃至第９図に示すよ
うに、略円筒状に形成された弁本体４４の側壁に
は湯流入口４０と水流入口４１が対向して設けら
れ、且つ循環水流入口４３が流水口４０，４１と
ほぼ直角となる位置であり且つそれらよりも下方
に設けられている。また、各流入口４０，４１，
４３からの混合水を流出させる流出口４２が弁本
体４４の下端面に設けられ、弁本体４４内には各
流入口４０，４１，４３からの流入量を調整する
略円筒状の閉子４５が回動自在に挿入され、閉子
４５の軸４６はシールされて弁本体４４の上端面
から突出している。なお、この閉子４５も上記閉
子１９と同様に、モータ２１により回動され、そ
の回転量が閉子１９と連動するポテンシヨメータ
２２によつて検出される。また、上記混合弁９ａ
は、温度検出手段１１からの温度に対応した信号
を入力とする弁制御手段１３ａによりモータ２１
を制御することによつて、温度設定器１４で設定
した温度となるように制御され、給湯栓６から適
温の温水が得られる。

上記閉子４５の周壁には、弁本体４４の湯流入
口４０と水流入口４１との同一水平面に、湯と水
とを混合するための温水混合用開口部４７が形成
され、また、この温水混合用開口部４７の下方且
つ循環水流入口４３との同一水平面に、循環水を
流入するための循環水用開口部４８が形成され、
これら開口部４７，４８は閉子４５の内部と連通
している。さらに、上記閉子４５の周壁には、水
流入口４１と循環水流入口４３とを連通させる軸
平行な溝４９が水流入口４３寄りに形成されてお
り、この溝４９は閉子４５の内部とは連通してい
ない。なお、上記混合水用開口部４７は循環水流
入口４３に接しないよう、また循環水用開口部４
８は湯流入口４０及び水流入口４１と接しないよ
うにそれぞれ形成されている。さらに、上記混合
水用開口部４７の開口角度は略180゜とすること
が好ましいが、これに限定されるものではなく、
また循環水用開口部４８の開口角度は、常に循環
水が循環できる角度であればどのような角度であ
つてもよい。

なお、上記閉子４５は、第１０図ａ，ｂの状態
では湯流入口４０と水流入口４１との流入量を等
しくして循環水と共に流出口４２から流出させ、
第１０図ａ，ｂの状態から閉子４５を右へほぼ45
゜回転させると水流入口４１と循環水流入口４３
のみを流出口４２に連結させ、また第１１図ａ，
ｂの状態では湯流入口４０と循環水流入口４３の
みを流出口４２に連結させ、さらに第１１図ａ，
ｂの状態から左へ回転させた第１２図ａ，ｂの状
態では循環水流入口４３を水流入口４１と流出口
４２に、湯流水口４０を流水口４２に連結させ
る。この第１２図ａ，ｂの状態では、循環水流入
口４３からの循環水の一部は、給湯槽１へ送給さ
れ、残りは流出口４２へ戻される。

以上の構成からなる第２実施例においても、閉
子４５を回転するモータ２１の制御は第５図の回
路図によつて制御することができる。この場合、
給湯栓６を使用しなかつたり或いはバーナ７の点
火時において、ポンプ３の吐出口から混合弁９ａ
を経由しポンプ３の吸込口へ循環される循環水の
温度が十分に低ければ、温度検出手段１１からの
温度に対応した信号によつて閉子４５は第１２図
ａ，ｂの状態となり循環水の一部は給湯槽１に返
環され、循環水は温度が急激に上昇し、循環水流
入口４３と水流入口４１は遮断される。従つて、
この第２実施例では、第１実施例のように電磁弁
１０を設ける必要もなく、また電磁弁１０を制御
するための制御手段を設けなくてもよいので構成
が簡単となる。

次に、この発明の第３実施例を第１３図及び第
１４図に基づいて説明するが、この第３実施例と
第２実施例との違いは閉子の構造のみであるの
で、閉子のみを説明し、他は省略する。

第１３図に示すように、閉子４５ａには、第８
図に示す閉子４５と同様に、軸４６、混合水用開
口部４７及び循環水用開口部４８が設けられてい
る。この閉子４５ａの周壁には水流水口４１と循
環水流入口４３を連通させるＬ字状の溝４９ａが
水流入口４３寄りに形成されている。従つて、第
１４図ａ，ｂに示すように、湯流入口４０の開口
率が所定値（例えば80％）以上、即ち水流入口４
１の開口率がある値（例えば20％）以下になる
と、溝４９ａによつて水流入口４１と循環水流入
口４３とは連通され、循環水流入口４３からの循
環水は水流入口４１を通つて給湯槽１へ送給され
ることになる。この第３実施例は、第２実施例の
ように水流入口４１の開閉によつて循環水流入口
４３と水流入口４１とを遮断及び連通しないた
め、第２実施例に比べ安定した動作を行なうこと
ができる。

なお、以上の実施例において、ポンプ３には、
自動排気弁（図示省略）が取付けられ、ポンプに
キヤビテーシヨン等の不都合が発生するのを防止
している。

この発明は、以上のとおり、給湯槽の湯温85℃
程度の高温に維持し給湯槽からの湯と給水管から
の水とを混合弁で混合しているため設定温度の温
水が即時に得ることができ、また循環している循
環水は42℃程度の設定温度の温水で循環している
ため、給湯循環させる給管からの放熱量が小さ
く、運転の維持費を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の給湯装置を示す線図、第２図
はこの発明の一例を示す線図、第３図はこの発明
に用いられる混合弁の一例を示す斜視図、第４図
は第３図の横断面図、第５図はこの発明において
給湯温を設定温度に保つための自動調温回路の一
例を示す回路図、第６図はこの発明の他例を示す
線図、第７図は第６図に使用される混合弁の一例
を示す斜視図、第８図は第７図に示す混合弁の閉
子の一例を示す斜視図、第９図は第８図の縦断面
図、第１０図ａ、第１１図ａ及び第１２図ａは閉
子の回転位置と各流入口との関係を示す第９図の
Ａ―Ａ線断面図、第１０図ｂ、第１１図ｂ及び第
１２図ｂはそれぞれ第１０図ａ、第１１図ａ及び
第１２図ａと同じ状態で第９図のＢ―Ｂ線断面
図、第１３図はこの発明に使用される混合弁の他
例を示す斜視図、第１４図ａ，ｂは第１３図の閉
子の回転位置と各流入口との関係を示す混合弁の
動作を説明するために第９図のＡ―Ａ線、Ｂ―Ｂ
線と同じ位置で断面した断面図である。 １…給湯槽、２，８…給湯循環閉回路、３…ポ
ンプ、３ａ，４…逆止弁、５…給水管、６…給湯
栓、７…バーナ、９，９ａ…混合弁、１０…電磁
弁、１１…温度検出手段、１２…循環路、１３，
１３ａ…弁制御手段、１４…温度設定器、１５…
弁本体、１６，１７…流入口、１８…流出口、１
９…閉子、２０…軸、２１…モータ、２２…ポテ
ンシヨメータ、２３…電源スイツチ、２４…トラ
ンス、２５…整流器、２６…コンデンサ、２７…
定電圧回路、２８，２９，３１，３２…抵抗、３
０…PID制御回路、３３…差動回路、３４，３５
…比較回路、４０，４１，４３…流入口、４２…
流出口、４４…弁本体、４５，４５ａ…閉子、４
６…軸、４７，４８…開口部、４９，４９ａ…
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 給水管からの水が供給される給湯槽と、給湯
   槽からの湯と給水管からの水との流入量を制御で
   きる混合弁と、混合弁の流出側に設けられた混合
   水の温度検出手段と、混合弁の混合水を混合弁と
   温度検出手段との間に循環させるポンプとからな
   り、上記温度検出手段からの検出温度が給湯設定
   温度より所定温度以上低下したときのみポンプか
   ら吐出させる循環水の少なくとも一部を給湯槽へ
   送給することを特徴とする給湯装置。 ２ 上記混合弁が、給湯槽からの湯を流入する湯
   流入口と、給水管からの水を流入する水流入口
   と、ポンプからの循環水を流入する循環水流入口
   と、流出口とを有する４方弁であり、循環水流入
   口と流出口とは常に連通され、湯流入口からの湯
   と水流入口からの水の流入量を制御でき、且つ湯
   流入口と循環水流入口のみが流出口に連通されて
   いる際に循環水流入口と水流入口を連通すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給湯装
   置。 ３ 上記混合弁が、給湯槽からの湯を流入する湯
   流入口と、給水管からの水を流入する水流入口
   と、ポンプからの循環水を流入口する循環水流口
   と、流出口とを有する４方弁であり、循環水流入
   口と流出口とは常に連通され、湯流入口からの湯
   と水流入口からの水との流入量を制御でき、且つ
   湯流入口の開口率を所定以上に達すると循環水流
   入口と水流入口を連通することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の給湯装置。