JP2554749B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、即時給湯が可能な給湯装置に係わるもの
で、詳しくは、バーナにて加熱される水加熱用熱交換器
への給水路と前記水加熱用熱交換器から給湯栓へ延設さ
れた給湯路との間に戻り湯路が介装され、前記給湯路の
湯を前記戻り湯路を通して前記給水路へ戻すように循環
流動させる循環ポンプが設けられ、前記循環ポンプによ
って循環流動される湯を加熱する補助熱源と、前記給水
路と前記給湯路と前記戻り湯路で形成される循環路の湯
の温度を検出する温度センサと、前記バーナ、補助熱
源、ならびに、循環ポンプの作動を制御するコントロー
ラとが設けられ、このコントローラは、前記温度センサ
の検出温度が、保温用の設定温度に基づいて定められる
バーナ燃焼用の設定温度より低い場合には、前記バーナ
を着火して循環流動される湯を加熱し、且つ、前記温度
センサの検出温度が前記バーナ燃焼用の設定温度以上の
場合には前記バーナを消火するとともに、前記補助熱源
によって前記循環流動される湯を前記保温用の設定温度
に維持するように構成されている給湯装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の給湯装置としては、例えば特開昭63−238356
号公報に開示されるものがある。この給湯装置では、循
環流動する湯が保温用の設定温度に達したことが検出さ
れると、先ず補助熱源である電熱ヒータへの通電を停止
し、前記保温用の設定温度に達していることが設定時間
連続して検出されると今度は循環ポンプを停止する。そ
の後、自然冷却が行われて保温用の設定温度よりも３度
程度低下したことが検出されると、再び循環ポンプの駆
動と電熱ヒータへの通電を開始し、湯が保温用の設定温
度に維持されるようにしてある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の給湯装置では、循環流動される湯が保温用の設
定温度以上になる状態が設定時間経過した時点から保温
用の設定温度よりも３度低い温度を検出する時点までの
間は循環ポンプは停止していることになる。循環ポンプ
が停止すると循環路の湯は滞ることになるが、放熱によ
る温度低下には場所によって差があることから、自然冷
却が進むほど循環路の湯の温度にむらが生じてくる。例
えば、バーナや補助熱源の近くでは残熱によって温度の
低下が遅いし、外に剥き出しになった部分では温度の低
下が速い特性がある。

従って、循環路の１箇所に設けられた温度センサで湯
の温度を検出していると、たとえ保温用の設定温度より
も３度程度低下したことが検出されたとしても、循環路
の湯の平均温度はその温度よりも高かったり低かったり
することが考えられる。そのことによって、循環ポンプ
の駆動や電熱ヒータへの通電を再開するタイミングがず
れ、正確な温度制御がしにくい難点があった。

この難点を解消するためには、温度センサの数を増や
すことで循環路の湯の平均的な温度を検出できるように
したり、循環ポンプを常時駆動して循環路の湯を絶えず
循環させるようにする方法が考えられる。しかしなが
ら、温度センサの数を増やす方法では、コストが高くな
ったり、取付工事が煩雑化したり、検出結果の処理が複
雑になる難点があり、また、循環ポンプを常時駆動する
方法では、エネルギーを多く消費するためにランニング
コストが高くつく難点があり、いずれにしても満足のい
くものではなかった。ちなみに、循環ポンプを常時駆動
させてもランニングコストが低くなるように、循環ポン
プの送水能力を小にすることが考えられるが、この場
合、運転開始時において、循環路全体の湯の温度を迅速
に上昇させることができないものであり、実用しにくい
ものである。

本発明は、温度センサの数を増やすことなく、そして
ランニングコストを低く抑えながらも循環路の温度制御
を正確に行えるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の給湯装置では、前
記コントローラは、前記温度センサの検出温度が前記バ
ーナ燃焼用の設定温度よりも低い場合には前記循環ポン
プの送水能力を大に、前記バーナ燃焼用の設定温度以上
の場合には前記循環ポンプの送水能力を小に切り換える
ように構成され、且つ、前記循環ポンプの送水能力を監
視する水量センサを設けてある点を第１の特徴構成とし
ている。

そして、前記コントローラは、バーナの作動を制御す
るバーナコントローラと、循環ポンプと補助熱源の作動
を制御する即時給湯用コントローラとからなり、前記バ
ーナコントローラは、前記水加熱用熱交換器へ供給され
る水量を検出する水量センサの検出量が設定水量よりも
小さい場合には前記バーナを消火し、且つ設定水量以上
の場合には前記バーナを着火するように構成されてお
り、前記即時給湯用コントローラは、送水能力小への切
換えに伴って前記循環路の水量が前記設定水量より小
に、且つ、送水能力大への切換えに伴って前記循環路の
水量が設定水量以上になるように、前記循環ポンプの作
動を制御するように構成されている点を第２の特徴構成
としている。

〔作 用〕

第１の特徴構成によれば、温度センサの検出値がバー
ナ燃焼用の設定温度よりも低い場合には、送水能力を大
に切り換えた状態で循環ポンプを駆動し、バーナから加
えられる熱が循環路内の全体の湯に迅速にいきわたるよ
うにする。

また、温度センサの検出値が前記バーナ燃焼用の設定
温度以上の場合には、送水能力を小に切り換えた状態で
循環ポンプを引続き駆動し、補助熱源から加えられる熱
が循環流動する湯にいきわたるようにする。湯が循環流
動することによって湯の温度が均一化され、１個等の少
数の温度センサで循環路内の湯の平均温度が検出される
ようになる。

このように循環ポンプを常時駆動するのであるが、必
要に応じて送水能力を切り換えることにより、ランニン
グコストの上昇を抑制しながら、湯温の迅速な上昇も可
能となり、しかも、この循環ポンプの送水能力を水量セ
ンサが監視しているので、例えば循環ポンプの故障や性
能の低下などにより、循環ポンプが所定通りに駆動して
いるにもかかわらず、所定量の送水がないような場合
に、以後の対処を迅速に行うことができ、その結果、循
環路内の湯を保温用の設定温度に安定的に、且つ、確実
に維持することができる。

第２の特徴構成によれば、第１の特徴構成に次のよう
な作用が加わる。

温度センサの検出温度がバーナ燃焼用の設定温度より
も低く、循環ポンプが送水能力が大で駆動されると、循
環路の水量を検出する水量センサの検出量が設定水量以
上になり、それによってバーナが着火する。

温度センサの検出温度がバーナ燃焼用の設定温度以上
になり、循環ポンプが送水能力が小で駆動されると、循
環路の水量を検出する水量センサの検出量が設定水量よ
り小になり、それによってバーナが消火する。

〔発明の効果〕

第１の特徴構成では、１個等の少数の温度センサで循
環路内の湯の平均温度を正確に検出できるようになる。
そしてその検出結果に基づいて熱容量の小さい補助熱源
を効率的に制御し、循環路内の湯を保温用の設定温度に
安定的に維持できるようになる。その際、循環ポンプは
常時駆動するようになるが、循環ポンプの送水能力を小
に切り換えるので、ランニングコストの上昇を抑制する
ことができる。要するに、運転開始時において循環路内
の全体の湯を迅速に上昇させる機能を残した状態で、循
環ポンプのランニングコストの低下を図り、且つ、温度
センサの設置数を減少させながら、循環路内の湯を保温
用の設定温度に安定的に維持でき、しかも、かかる効果
を得るに不可欠な循環ポンプの送水能力を水量センサが
監視しているので、より一層確実に湯温の安定的な維持
が可能となった。

第２の特徴構成では、循環ポンプの駆動と、バーナの
着火や消火とを連係させることを、電気的或いは機械的
な連係構造を用いずに行えるので、構造の簡略化とコス
トの低下を図ることができる。

又、バーナ、水加熱用熱交換器、水量センサを備える
単なる給湯装置に、循環ポンプや補助熱源や温度センサ
などを加えて即時給湯式の給湯装置に改造しようとする
場合に、電気的な配線をする手間を不要にするし、機械
的な制約を少なくする長所もある。

さらにこのことは、循環ポンプ、補助熱源、温度セン
サなどを一つのケースに組み込み、それを即時給湯ユニ
ットとして取り扱えることを可能にする。そうすれば、
この即時給湯ユニットは、即時給湯式でない給湯装置の
給水路と給湯路の途中に容易に設けることができるもの
となる。

〔実施例〕

図に示されているのは、水を保温用の設定温度に基づ
いて定められるバーナ燃焼用の設定温度の湯に加熱する
熱源機（Ａ）と、給湯停止時に湯を保温しておくための
即時給湯ユニット（Ｂ）とを備えてなる給湯装置であ
る。この給湯装置では、熱源機（Ａ）と即時給湯ユニッ
ト（Ｂ）とを分離した状態で設置してある。そして、こ
の給湯装置には、ガス供給路（R1）を通してガスが供給
され、且つ、給水路（R2）を通して水が供給されるよう
になっており、又、この給湯装置は、給湯路（R3）を通
して湯が供給されるようになっている。給湯路（R3）の
先端側には、第１・第２給湯栓（１），（２）のそれぞ
れが接続されている。尚、給水路（R2）からの分岐路
（R2'）が第１・第２給湯栓（１），（２）に接続され
て、第１・第２給湯栓（１），（２）はいわゆる混合栓
として機能するようになっている。

前記熱源機（Ａ）には、バーナ（３）やそのバーナ
（３）によって加熱される水加熱用熱交換器（４）（以
下では熱交換器と略称する）などを内装してある。ガス
供給路（R1）を通して供給されるガスは、バーナ（３）
へ送られる。又、給水路（R2）を通して供給される水
は、熱交換器（４）へ送られて加熱され、給湯路（R3）
を通して第１給湯栓（１）と第２給湯栓（２）へ供給さ
れる。

前記熱源機（Ａ）内におけるガス供給路（R1）には２
つのガス電磁弁（５），（６）とガス比例弁（７）を介
装してあり、熱源機（Ａ）内における給水路（R2）には
熱源機用の水量センサ（S1）（特許請求の範囲中の水量
センサに相当する）を介装してあり、更に、熱源機
（Ａ）内における給湯路（R3）には湯温サーミスタ（S
2）と水量制御バルブ（８）を介装してある。また、熱
交換器（４）には残火安全装置（９）を、熱交換器
（４）の支持部には過熱防止装置（10）を付設してあ
り、バーナ（３）の下方には燃焼用ファン（11）を設け
てある。

更に、これらはいずれも統括用のバーナコントローラ
（12）に接続してあり、このバーナコントローラ（12）
には、給湯装置本体から離れた位置に設置されたメイン
コントローラ（13）を接続してある。メインコントロー
ラ（13）には、運転スイッチ（14）、運転ランプ（1
5）、燃焼ランプ（16）、２個の湯温調節ボタン（17）
を設けてある。バーナコントローラ（12）の電源には家
庭用の交流100Vを使用している。尚、図中で示される
（18）は点火プラグ、（19）はバーナ（３）が着火した
か否かを検出するフレームロッド、（20）は水抜栓、
（21）は過圧逃し弁である。

このように構成される熱源機（Ａ）は、前記運転スイ
ッチ（14）をONにした状態において、熱源機用の水量セ
ンサ（S1）が設定水量以上の水量であることを検出する
と、燃焼用ファン（11）が駆動され、２つのガス電磁弁
（５），（６）が開かれてバーナ（３）が着火され、そ
して湯が供給されることになる。供給される湯の温度
は、湯温サーミスタ（S2）によって検出されており、こ
の検出結果に基づいてガス比例弁（７）の開度が調節さ
れ、湯温調節ボタン（17）で設定された温度（給湯用の
設定温度）に維持される。もし、供給される水の温度が
低すぎたり高すぎることでガス比例弁（７）による調節
では不十分な場合には、水量制御バルブ（８）による水
量調節がなされる。

ここで、湯温サーミスタ（S2）が故障したり、水やガ
スの流量が旨く調節できずに熱交換器（３）が異常過熱
する場合には、残火安全装置（９）が作動して２つのガ
ス電磁弁（５），（６）が閉じられる。残火安全装置
（９）が作動せず、熱交換器（４）が異常過熱する場合
には、過熱防止装置（10）が作動して２つのガス電磁弁
（５），（６）が閉じられる。つまり２重の安全対策が
施されている。

前記即時給湯ユニット（Ｂ）には、補助熱源の一例で
ある電熱式のヒータ（22）、電熱式のヒータ（22）を収
納するタンク（23）、循環ポンプ（24）などを内装して
ある。給水路（R2）を通して熱源機（Ａ）へ供給される
水は、即時給湯ユニット（Ｂ）内を通過してから供給さ
れるようになっており、又、給湯路（R3）を通して第１
給湯栓（１）や第２給湯栓（２）へ供給される湯も、即
時給湯ユニット（Ｂ）を通過して供給されるようになっ
ている。そして、即時給湯ユニット（Ｂ）内の給湯路
（R3）中に前記タンク（23）が配置されている。

また、給湯路（R3）の先端に戻り湯路（R4）を接続し
てあり、この戻り湯路（R4）の先端は、循環ポンプ（2
4）を介して即時給湯ユニット（Ｂ）内の給水路（R2）
に接続してある。循環ポンプ（24）の作動により、給湯
路（R3）を通して供給される湯は戻り湯路（R4）を通し
て給水路（R2）へ戻されるようになっている。尚、給水
路（R2）、給湯路（R3）、戻り湯路（R4）とで循環路
（R5）が形成されることになる。

前記即時給湯ユニット（Ｂ）内における給水路（R2）
には、循環路（R5）の湯が給水路（R2）の上流側へ逆流
するのを防止する２つの逆止弁（25），（26）と、循環
ポンプ（24）の送水能力を監視する循環用の水量センサ
（S3）を介装してある。また、即時給湯ユニット（Ｂ）
内の戻り湯路（R4）には、循環湯温サーミスタ（S4）
（特許請求の範囲中の温度センサに相当する）と、給湯
時に給水路（R2）の水が戻り湯路（R4）に流入するのを
防止する逆止弁（27）を介装してある。更に、タンク
（23）には、ヒータ（22）の異常過熱を検出するとヒー
タ（22）への通電を停止させる過昇温防止装置（28）を
設けてある。

前記ヒータ（22）、循環ポンプ（24）、循環用の水量
センサ（S3）、循環湯温サーミスタ（S4）はいずれも統
括用の即時給湯用のコントローラ（29）に接続してあ
る。このコントローラ（29）には運転スイッチ（30）、
24時間タイマー（31）、漏電ブレーカ（32）を接続して
ある。コントローラ（29）の電源には家庭用の交流100V
を使用している。尚、図中（33）は水抜栓、（34）は過
圧逃し弁である。

このように構成された即時給湯ユニット（Ｂ）は、前
記運転スイッチ（30）がONの状態においては、循環ポン
プ（24）が送水能力が大か小のいずれかの状態で連続的
に駆動され、循環路（R5）では常に湯が循環流動してい
る。ここで循環湯温サーミスタ（S4）によって検出され
る温度と予め設定された温度（保温用の設定温度で例え
ば60度）との差が第１偏差（例えば15度）より大きけれ
ば、循環ポンプ（24）が送水能力大の状態で駆動されて
水量が増加し、それによって熱源機用の水量センサ（S
1）によって設定水量以上として検出される。それに伴
い、上述の如く燃焼用ファン（11）が駆動され、２つの
ガス電磁弁（５），（６）が開かれてバーナ（３）が着
火され、循環流動する湯が万遍なく加熱される。湯温が
上昇して保温用の設定温度との差が第２偏差（例えば５
度）になれば、循環ポンプ（24）が送水能力小の状態で
駆動されて先程よりも水量が減少し、それによって熱源
機用の水量センサ（S1）によって設定水量以下として検
出される。それに伴い燃焼用ファン（11）が停止し、２
つのガス電磁弁（５），（６）が閉じられてバーナ
（３）が消火され、それに代えてヒータ（22）に通電さ
れ、循環流動する湯がタンク（23）内から万遍なく加熱
される。湯温が更に上昇して保温用の設定温度に達した
ら、ヒータ（22）への通電が停止される。そして自然冷
却によって保温用の設定温度との差が第２偏差より大き
くなると再びヒータ（22）に通電される。

前記即時給湯ユニット（Ｂ）は、運転スイッチ（30）
をON・OFFすることで作動したり停止したりするが、24
時間タイマー（31）によって設定時刻になったら自動的
に起動・停止することもできるようになっている。

〔別実施例〕

熱源機（Ａ）と即時給湯ユニット（Ｂ）は、１個のケ
ース内に一体的に組み込むことも可能である。

熱源機（Ａ）のメインコントローラ（13）と即時給湯
ユニット（Ｂ）の即時給湯用コントローラ（29）を電気
的に接続し、即時給湯ユニット（Ｂ）をメインコントロ
ーラ（13）で操作できるようにしてもよい。

補助熱源（22）としては、赤外線を利用したヒータで
あってもよいし、化石燃料を燃焼させる小型のヒータで
あってもよい。

又、循環路（R5）に、温水暖房装置を接続してもよ
い。この場合、温水暖房装置への湯供給を断続する弁を
組み込むことは勿論である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、この記入により本発明は添付図面
の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る給湯装置の全体構成図である。 （R2）……給水路、（R3）……給湯路、（R4）……戻り
湯路、（R5）……循環路、（S1）……水量センサ、（S
3）……水量センサ、（S4）……温度センサ、（１），
（２）……給湯栓、（３）……バーナ、（４）……水加
熱用熱交換器、（12）……バーナコントローラ、（22）
……補助熱源、（24）……循環ポンプ、（29）……即時
給湯用コントローラ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナ（３）にて加熱される水加熱用熱交
   換器（４）への給水路（R2）と前記水加熱用熱交換器
   （４）から給湯栓（１），（２）へ延設された給湯路
   （R3）との間に戻り湯路（R4）が介装され、前記給湯路
   （R3）の湯を前記戻り湯路（R4）を通して前記給水路
   （R2）へ戻すように循環流動させる循環ポンプ（24）が
   設けられ、前記循環ポンプ（24）によって循環流動され
   る湯を加熱する補助熱源（22）と、前記給水路（R2）と
   前記給湯路（R3）と前記戻り湯路（R4）で形成される循
   環路（R5）の湯の温度を検出する温度センサ（S4）と、
   前記バーナ（３）、補助熱源（22）、ならびに、循環ポ
   ンプ（24）の作動を制御するコントローラ（12），（2
   9）とが設けられ、このコントローラ（12），（29）
   は、前記温度センサ（S4）の検出温度が、保温用の設定
   温度に基づいて定められるバーナ燃焼用の設定温度より
   低い場合には、前記バーナ（３）を着火して循環流動さ
   れる湯を加熱し、且つ、前記温度センサ（S4）の検出温
   度が前記バーナ燃焼用の設定温度以上の場合には前記バ
   ーナ（３）を消火するとともに、前記補助熱源（22）に
   よって前記循環流動される湯を前記保温用の設定温度に
   維持するように構成されている給湯装置であって、前記
   コントローラ（12），（29）は、前記温度センサ（S4）
   の検出温度が前記バーナ燃焼用の設定温度よりも低い場
   合には前記循環ポンプ（24）の送水能力を大に、前記バ
   ーナ燃焼用の設定温度以上の場合には前記循環ポンプ
   （24）の送水能力を小に切り換えるように構成され、且
   つ、前記循環ポンプ（24）の送水能力を監視する水量セ
   ンサ（S3）を設けてある給湯装置。
2. 【請求項２】前記コントローラ（12），（29）は、バー
   ナ（３）の作動を制御するバーナコントローラ（12）
   と、循環ポンプ（24）と補助熱源（22）の作動を制御す
   る即時給湯用コントローラ（29）とからなり、前記バー
   ナコントローラ（12）は、前記水加熱用熱交換器（４）
   へ供給される水量を検出する水量センサ（S1）の検出量
   が設定水量よりも小さい場合には前記バーナ（３）を消
   火し、且つ設定水量以上の場合には前記バーナ（３）を
   着火するように構成されており、前記即時給湯用コント
   ローラ（29）は、送水能力小への切換えに伴って前記循
   環路（R5）の水量が前記設定水量より小に、且つ、送水
   能力大への切換えに伴って前記循環路（R5）の水量が設
   定水量以上になるように、前記循環ポンプ（24）の作動
   を制御するように構成されている請求項１記載の給湯装
   置。