JP2003185159A - 貯湯式給湯暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】確実かつ異常であるとの誤認なく暖房循環回路
内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温水の衛生的な安
全性を確実に確保する。 【解決手段】温水を貯湯する貯湯タンク７と、前記貯湯
タンク７内の温水を加熱する加熱装置２と、前記貯湯タ
ンク７内の温水を給湯するための給湯回路（５、６、
８、９、１０）と、前記貯湯タンク７に接続された暖房
循環回路２４と、前記貯湯タンク７内の温水を前記暖房
循環回路２４に循環させる暖房循環ポンプ２７とを備え
た貯湯式給湯暖房装置において、所定の基準時刻に前記
暖房循環ポンプ２７がそれまでの所定時間以上駆動され
ていなかったら強制的に前記暖房循環ポンプ２７を駆動
して前記暖房循環回路２７内の滞留水を入れ替えるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水を貯湯する貯
湯タンクの温水を給湯に用いると共に循環させて暖房熱
源として暖房に用いる貯湯式給湯暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の貯湯式給湯暖房装置
においては、例えば特許２６６３６３７号公報に開示さ
れているように、温水を貯湯する貯湯タンクと、浴室等
に設置される暖房端末と、貯湯タンクの温水を暖房端末
に循環させる暖房循環ポンプとを有し、暖房開始を指示
すると暖房循環ポンプを駆動して貯湯タンク内の高温水
を暖房端末に流して暖房を行うものであった。

【０００３】この従来のものでは、夏期等の長期間暖房
を使用しない場合に、暖房端末内に残留している温水が
劣化してしまい、再び暖房を必要とする時期になって暖
房を開始すると、暖房循環ポンプの駆動に伴い暖房端末
内の劣化した水が貯湯タンク内に混入してしまい衛生面
で重大な課題があるため、例えば（１）特開２０００−
１７９８７２号に開示されているように、機器の電源投
入から暖房運転の有無に無関係に２４時間毎に２分間ず
つ暖房循環ポンプを駆動して暖房端末内の水を入れ替え
るようにしたものがあった。

【０００４】また、類似の技術として例えば（２）特開
平９−６０８９２号のように、暖房循環ポンプの固着を
防止するために、暖房循環ポンプの駆動停止から２４時
間毎に暖房循環ポンプを１０秒程度駆動するものがあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記（１）
の従来のものでは、暖房運転の有無に全く無関係に暖房
循環ポンプが駆動されるため、ほんの数分前に暖房循環
ポンプが駆動していたのにもかかわらず暖房端末内の温
水を入れ替えるために再び暖房循環ポンプが駆動されて
しまうため全く無駄な電力を消費すると共に、ユーザー
にとっては暖房運転を停止したはずなのに暖房循環ポン
プが駆動する音が聞こえてしまい機器に異常が発生した
と勘違いするおそれがあった。

【０００６】また、前記（２）の従来のものでは、暖房
循環ポンプの駆動停止から２４時間毎に暖房循環ポンプ
が駆動されるため、日によって暖房運転を行ったり行わ
なかったりする時期などには朝や夜中など日によってま
ちまちな時間帯に暖房循環ポンプが駆動されることとな
り、ユーザーが機器に異常が発生したと勘違いするおそ
れがあった。

【０００７】そこで、本発明は上記の従来例の課題を同
時に解決して、無駄な暖房循環ポンプの駆動を行わずに
確実に暖房端末内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温
水の衛生的な安全性を確実に確保すると共に、ユーザー
が機器に異常が発生したと勘違いするおそれをなくすこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するため、本発明の請求項１では、温水を貯湯する貯湯
タンクと、前記貯湯タンク内の温水を加熱する加熱装置
と、前記貯湯タンク内の温水を給湯するための給湯回路
と、前記貯湯タンクに接続された暖房循環回路と、前記
貯湯タンク内の温水を前記暖房循環回路に循環させる暖
房循環ポンプとを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
所定の基準時刻に前記暖房循環ポンプがそれまでの所定
時間以上駆動されていなかったら強制的に前記暖房循環
ポンプを駆動して前記暖房循環回路内の滞留水を入れ替
えるようにした。

【０００９】これにより、所定の基準時刻の時点におい
て、過去の所定時間以内に暖房循環ポンプが駆動された
か否かを判断し、駆動されていなければ暖房循環ポンプ
を駆動して暖房循環回路の滞留水を入れ替えることがで
き、確実に暖房循環回路内の滞留水を入れ替えて貯湯タ
ンクの温水の衛生的な安全性を確実に確保すると共に、
ほぼ決まった時間帯に暖房循環ポンプが駆動されること
となるのでユーザーが機器に異常が発生したと勘違いす
ることがないという優れた効果を有するものである。

【００１０】また、本発明の請求項２では、温水を貯湯
する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の温水を加熱する
加熱装置と、前記貯湯タンク内の温水を給湯するための
給湯回路と、前記貯湯タンクに接続された暖房循環回路
と、前記貯湯タンク内の温水を前記暖房循環回路に循環
させる暖房循環ポンプとを備えると共に、前記加熱装置
はある決まった時間帯に貯湯タンク内の温水を加熱して
貯湯する貯湯運転を行うようにした貯湯式給湯暖房装置
において、前記貯湯運転を行う直前の基準時刻に暖房循
環ポンプが所定時間以上駆動されていなかったら強制的
に暖房循環ポンプを駆動して暖房循環回路内の滞留水を
入れ替え、その後に貯湯運転を行うようにした。

【００１１】これにより、例えば深夜の沸き上げ開始時
刻の所定時間前の基準時刻の時点において、過去の所定
時間以内に暖房循環ポンプが駆動されたか否かを判断
し、駆動されていなければ暖房循環ポンプを駆動して暖
房循環回路の滞留水を入れ替えることができ、確実に暖
房循環回路内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温水の
衛生的な安全性を確実に確保すると共に、ほぼ決まった
時間帯に暖房循環ポンプが駆動されることとなるのでユ
ーザーが機器に異常が発生したと勘違いすることがない
という優れた効果を有するものであり、さらに、貯湯運
転の前に暖房循環回路内の温水の入れ替えを行うように
しているので、貯湯運転による加熱直後の温水を入れ替
えるよりも放熱ロスが少なくなって省エネになると共
に、貯湯運転により貯湯タンク内に形成される温度成層
を乱してしまうことがなく、貯湯タンクでの放熱ロスも
低減できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態の貯湯
式給湯暖房装置を図１、図２に基づいて説明する。１は
貯湯タンクユニット、２は加熱装置として水を加熱する
加熱ユニット、３は暖房ユニット、４は浴室温水暖房器
等の暖房端末で、これらによって給湯および暖房を行う
ものである。

【００１３】貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が
接続され上部に出湯管６が接続された貯湯タンク７を有
しているものである。８は蛇口（図示せず）に接続され
る給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通
過する冷水と出湯管６からの高温の温水とがミキシング
弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。そ
して、これらが給湯回路を構成しているものである。

【００１４】また、前記貯湯タンク７には貯湯量を検出
するための貯湯温度センサ１１がタンク上下方向に複数
個設けられ、所定温度以上を検出することで温度センサ
が設けられた位置まで貯湯されていることを検出するこ
とができるものである。１２は前記貯湯タンク７の過圧
を逃す逃し弁である。この貯湯タンクユニット１と前記
加熱ユニット２は加熱循環回路１３にて循環可能に接続
され、貯湯タンク７の下部からの温水を加熱ユニット２
で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の温水を上
部から順次積層して貯湯するものである。

【００１５】そして、１４は給湯リモコン１５が接続さ
れると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアク
チュエータを制御するマイクロコンピュータを有した貯
湯制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の温水
の沸き上げは主に深夜時間に安価な深夜電力によって行
われるもので、貯湯制御部１４の沸き上げ制御部１６が
数日分の使用熱量から翌日の使用熱量を推測し、翌日の
朝に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加
熱ユニット２による沸き上げを開始させるものである。

【００１６】次に、加熱ユニット２は圧縮機１７と冷媒
−水熱交換器１８と膨張弁１９と蒸発器２０より構成さ
れるヒートポンプ回路２１と、貯湯タンク７の冷水また
は温水を加熱循環回路１３を介して冷媒−水熱交換器１
８へ送り、加熱された高温の温水を貯湯タンク７へ戻す
ための加熱循環ポンプ２２とを備えているものである。

【００１７】また、２３はこの加熱ユニット２の制御を
行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、貯湯
制御部１４からの指示により冷媒−水熱交換器１８を出
る高温の温水が所定の高温になるように加熱循環ポンプ
２２の回転数、圧縮機１７の駆動周波数、膨張弁１９の
開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この
加熱制御部２３は貯湯制御部１４と有線にて通信可能に
接続されている。

【００１８】そして、蛇口が開かれると、貯湯タンク７
の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管７
へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転によ
り温水と市水が入れ替わり、温度センサ１１の検出する
温度が低下して貯湯タンク７の貯湯量が所定量以下にな
ると、ヒートポンプ回路２１および加熱循環ポンプ２２
を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。

【００１９】次に、暖房ユニット３は、貯湯タンク７の
上部と下部に連通した一次側暖房循環回路２４の温水と
暖房端末４と連通した二次側暖房循環回路２５の温水と
で熱交換を行う水−水熱交換器２６と、一次側に設けら
れ貯湯タンク７内の温水を高温の上部から取り出して熱
交換後に低温の下部に戻すように循環させる回転数可変
のＤＣモータで駆動される一次側暖房循環ポンプ２７
と、二次側に設けられ暖房端末４の温水を循環させＡＣ
モータで駆動される二次側暖房循環ポンプ２８と、二次
側暖房循環回路２４の水−水熱交換器２６の下流側に設
けられた暖房端末４への往き温度を検知する温水温度セ
ンサ２９と、二次側暖房循環回路２５の熱膨張を吸収す
る膨張タンク３０により構成されているものである。

【００２０】そして、３１はこの暖房ユニット３の制御
を行うマイクロコンピュータを有した暖房制御部で、前
記貯湯制御部１４と有線で通信可能に接続されていると
共に、暖房リモコン３２の運転開始指示により一次側暖
房循環ポンプ２７と二次側暖房循環ポンプ２８とを駆動
し、温水温度センサ２９の検知温度が所定の温度になる
ように一次側暖房循環ポンプ２７の回転数を調節するも
のである。

【００２１】また、前記暖房制御部３１は一次側暖房循
環ポンプ２７が過去２４時間以内に駆動されたか否かを
判断する駆動有無判断部３３を有しており、具体的には
一次側暖房循環ポンプ２７の駆動停止からカウントを開
始し、駆動有無の判断時点にて２４時間が経過している
か否かで過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７
の駆動有無を判断するものである。

【００２２】そして、暖房運転の要求があると、一次側
暖房循環ポンプ２７を駆動し貯湯タンク７の上部より高
温の温水を水−水熱交換器２６へ循環させる。水−水熱
交換器２６では二次側暖房循環ポンプ２８の駆動により
水−水熱交換器２６内に流入した二次側温水が一次側の
高温水と熱交換して加熱され、二次側と熱交換して温度
低下した一次側温水は貯湯タンク７の下部に戻されるも
のである。

【００２３】ここで、暖房熱源として貯湯タンク７内の
高温水を用いるが、暖房運転が長期に渡り行われないと
水−水熱交換器２６および一次側暖房循環回路２４内に
滞留している温水が劣化してしまうため、前記暖房制御
部３１は例えば２４時間などの所定時間毎に一次側暖房
循環ポンプ２７を駆動して水−水熱交換器２６および一
次側暖房循環回路２４内に滞留している温水を強制的に
循環させることで温水の劣化を予防する必要がある。

【００２４】そこで本発明では、暖房不使用時の一次側
暖房循環ポンプ２７の強制駆動を、過去２４時間以内に
一次側暖房循環ポンプ２７の駆動がなかったことを条件
に、夜間の貯湯タンク７の温水の沸き上げ運転の直前に
行うようにしている。

【００２５】次に、本発明の特徴的作動を図３、図４の
フローチャートに基づいて説明する。まず、給湯制御部
１３の沸き上げ制御部１６は貯湯温度センサ１１で検出
する貯湯量および貯湯温度から過去７日間の最大使用熱
量を算出し（ステップ１、以下Ｓ１と省略する）、この
最大使用熱量に基づき翌日分の沸き上げ目標熱量を算出
する（Ｓ２）。

【００２６】そして、現在貯湯タンク７内の残り熱量を
算出し（Ｓ３）、前記の沸き上げ目標熱量から減算して
翌日までに沸き上げる熱量を算出してそこから翌日の設
定時刻(例えば朝６時）までに沸き上げ完了できる沸き
上げ開始時刻を算出する（Ｓ４）。そして、現在時刻が
前記の沸き上げ開始時刻の一定時間前（例えば３０分
前）に達したかを判断し（Ｓ５）、達していなければ前
記Ｓ１からＳ５を繰り返す。

【００２７】前記Ｓ５にて沸き上げ開始時刻の３０分前
に達したと判断されると、貯湯制御部１４は暖房制御部
３１に基準時刻信号を送り、基準時刻信号を受けた暖房
制御部３１は過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ
２７の駆動があったか否かを駆動有無判断部３３にて判
断する（Ｓ６）。この判断の仕方は後に詳述する。

【００２８】そして、暖房制御部３１は前記Ｓ６にて過
去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動がな
かった場合には、一次側暖房循環ポンプ２７を一定時間
（例えば５分間）だけ駆動し、一次側暖房循環回路２４
内の滞留水を全て貯湯タンク７内の温水の一部と入れ替
えて滞留水の劣化を防止する（Ｓ７）。もし、過去２４
時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動があった場
合には、一次側暖房循環回路２４内の滞留水はまだ新し
いので入れ替える必要がなく、前記Ｓ７のステップを飛
ばして次のステップへ進むものである。

【００２９】次に、貯湯制御部１４は現在時刻が沸き上
げ開始時刻になったと判断すると（Ｓ８）、加熱制御部
２３に沸き上げ開始信号を送り、沸き上げ開始信号を受
けた加熱制御部２３はヒートポンプ回路２１による加熱
を開始すると共に加熱循環ポンプ２２も駆動開始し、貯
湯タンク７の下部から取り出した低温水を高温に加熱し
て貯湯タンク７の上部に順次積層して貯湯する（Ｓ
９）。

【００３０】そして、貯湯制御部１４は加熱ユニット２
による貯湯運転中も貯湯温度センサ１１によって貯湯タ
ンク７内の貯湯熱量が沸き上げ目標熱量に達したかを監
視し、目標熱量になると沸き上げ完了と判断して（Ｓ１
０）、加熱制御部２３に沸き上げ停止信号を送り、沸き
上げ停止信号を受けた加熱制御部２３はヒートポンプ回
路２１による加熱を停止すると共に加熱循環ポンプ２２
も駆動停止して貯湯運転が完了するものである。

【００３１】このように、一次側暖房循環回路２５の滞
留水を入れ替える動作を深夜電力による貯湯運転の直前
に行うようにしたので、毎日ほぼ同じ時間に一次側暖房
循環ポンプ２７が駆動されることとなり従来のようにい
ろいろな時間にポンプ駆動音がすることでユーザーが機
器の故障と勘違いしてしまうようなことがなくなる。

【００３２】しかも、一次側暖房循環回路２５の滞留水
を入れ替える動作の要否の判断は、所定の基準時刻から
過去の所定時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動
有無によるため、従来のように直前まで暖房運転してい
たのにかかわらず基準時刻に必ず一次側暖房循環ポンプ
２７を駆動してしまうような無駄がなくなり省エネにも
なるものである。

【００３３】また、貯湯運転の前に一次側暖房循環回路
２５の滞留水を入れ替える動作を行うようにしているた
め、一次側暖房循環回路２５内の冷めた滞留水が沸き上
げ直後に貯湯タンク７内に流入してせっかく形成した貯
湯タンク７内の温度成層を直ぐに乱してしまうようなこ
とがなく、貯湯タンク７内の熱量を有効に使うことがで
きると共に、沸き上げ直後の一番高温である温水を暖房
を必要としていない一次側暖房循環回路２５に循環させ
て無駄に放熱してしまうことがなく、放熱ロスを少しで
も低減することができて省エネとなるものである。

【００３４】ここで、前記暖房制御部３１の前記駆動有
無判断部３３の作動の詳細について説明する。この駆動
有無判断部３３は暖房制御部３１のマイクロコンピュー
タのカウント機能、判断機能、記憶機能により具現化さ
れるものである。

【００３５】まず、一次側暖房循環ポンプ２７が駆動停
止すると所定時間（例えば２４時間）のカウントを開始
する（Ｓ２１）。そして、次に現時点が基準時刻である
かを判断する（Ｓ２２）。本一実施形態では、貯湯制御
部１４からの基準時刻信号を基準時刻と判断するように
しているものである。この場合には、基準時刻になった
かどうかの判断は、前記暖房制御部３１が基準時刻信号
を受信したかどうかの判断となる。

【００３６】そして、暖房制御部３１が基準時刻信号を
受信するまでは、駆動有無判断部３３は所定時間をカウ
ントしたかを判断する（Ｓ２３）。一次側暖房循環ポン
プ２７を停止してから所定時間が経過していなければ再
びＳ２２に戻って基準時刻になったかを判断するが、一
次側暖房循環ポンプ２７を停止してから所定時間が経過
していれば、所定時間をカウントするカウンタをリセッ
トして再度０からカウントを開始し（Ｓ２４）、そして
所定時間をカウントしたという意味のフラグを「１」と
し、再びＳ２２へ戻る。

【００３７】そして、暖房制御部３１が基準時刻信号を
受信すると、駆動有無判断部３３はフラグが「０」であ
るかをチェックし（Ｓ２７）、このときフラグは「１」
であるので、暖房制御部３１に過去の所定時間内に一次
側暖房循環ポンプ２７が駆動されなかったことを伝達
し、暖房制御部３１は一次側暖房循環ポンプ２７を一定
時間（例えば５分間）駆動して一次側暖房循環回路２５
の滞留水を入れ替えるものである。

【００３８】そして、一次側暖房循環ポンプ２７が駆動
停止すると駆動有無判断部３３はフラグを「０」に更新
する（Ｓ２８）と共に所定時間をカウントするカウンタ
をリセットして再度０からカウントを開始するようにし
ている（Ｓ２９）。

【００３９】このように、所定の基準時刻の時点におい
て、過去の所定時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７が
駆動しているか否かを判断することが可能となる。

【００４０】なお、本一実施形態において基準時刻は貯
湯制御部３１からの基準時刻信号としているが、これに
限らず、暖房制御部３１自体で時刻をカウントし、設定
した時刻を基準時刻とすることも可能である。この場合
にはユーザー側において一次側暖房循環回路２５の滞留
水を入れ替える動作を行う時間を設定することが可能と
なる。このように基準時刻は任意に設定可能なものであ
って、システムとして都合のよい時間をシステム自らが
選び出して設定することも可能であり、様々な変形が可
能なものである。

【００４１】また、本発明はこの一実施形態に限定され
るものではなく、様々な変形が可能である。例えば、加
熱装置はヒートポンプ回路２４でなく電熱ヒータや電磁
誘導加熱装置でも置換可能で、さらに貯湯タンク内部に
加熱装置を直接設けても良い。さらに、貯湯タンクは１
個に限らず２個以上の複数個でもよいものである。

【００４２】また、暖房端末は温水式温風暖房や温水式
床暖房あるいは温水式コンベクターといったものが採用
可能である。さらにまた、本実施形態では貯湯タンクの
温水を一次側として熱交換により二次側である暖房端末
の温水を加熱して暖房を行う形式のものとしたが、本発
明はこの形態に限られるものではなく、貯湯タンクの温
水を直接暖房端末に循環させるようにしても本発明の目
的を達していれば本発明の範囲内に入るものである。

【００４３】

【発明の効果】無駄な暖房循環ポンプの駆動を行わず省
エネであり、確実に暖房循環回路内の滞留水を入れ替え
て貯湯タンクの温水の衛生的な安全性を確実に確保する
と共に、ほぼ決まった時間帯に暖房循環ポンプが駆動さ
れることとなるのでユーザーが機器に異常が発生したと
勘違いすることがないという優れた効果を有するもので
ある。

【００４４】また、貯湯運転の前に暖房循環回路内の温
水の入れ替えを行うようにしているので、貯湯運転によ
る加熱直後の温水を入れ替えるよりも放熱ロスが少なく
なって省エネになると共に、貯湯運転により貯湯タンク
内に形成される温度成層を乱してしまうことがなく、貯
湯タンクでの放熱ロスも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。

【図２】同一実施形態の制御部のブロック図。

【図３】同一実施形態の作動を説明するフローチャー
ト。

【図４】同一実施形態の駆動有無判断部の作動を説明す
るフローチャート。

【符号の説明】

２ 加熱ユニット(加熱装置) ４ 暖房端末 ７ 貯湯タンク １３ 貯湯制御部 ２４ 一次側暖房循環回路 ２５ 二次側暖房循環回路 ２６ 水−水熱交換器 ２７ 一次側暖房循環ポンプ ２８ 二次側暖房循環ポンプ ３１ 暖房制御部 ３３ 駆動有無判断部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯
   タンク内の温水を加熱する加熱装置と、前記貯湯タンク
   内の温水を給湯するための給湯回路と、前記貯湯タンク
   に接続された暖房循環回路と、前記貯湯タンク内の温水
   を前記暖房循環回路に循環させる暖房循環ポンプとを備
   えた貯湯式給湯暖房装置において、所定の基準時刻に前
   記暖房循環ポンプがそれまでの所定時間以上駆動されて
   いなかったら強制的に前記暖房循環ポンプを駆動して前
   記暖房循環回路内の滞留水を入れ替えるようにしたこと
   を特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
2. 【請求項２】 温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯
   タンク内の温水を加熱する加熱装置と、前記貯湯タンク
   内の温水を給湯するための給湯回路と、前記貯湯タンク
   に接続された暖房循環回路と、前記貯湯タンク内の温水
   を前記暖房循環回路に循環させる暖房循環ポンプとを備
   えると共に、前記加熱装置はある決まった時間帯に貯湯
   タンク内の温水を加熱して貯湯する貯湯運転を行うよう
   にした貯湯式給湯暖房装置において、前記貯湯運転を行
   う直前の基準時刻間に暖房循環ポンプが所定時間以上駆
   動されていなかったら強制的に暖房循環ポンプを駆動し
   て暖房循環回路内の滞留水を入れ替え、その後に貯湯運
   転を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装
   置。