JP2014228174A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】即湯機能を備えた給湯システムにおいて、湯の加熱循環に伴う給湯システム全体の動作不良の防止および施工性の向上を図る。【解決手段】熱交換器２１を有する給湯器１１と、熱交換器２１へ水を導く給水管路１２と、湯水混合栓Ｐ１へ水を導く出水管路１４と、熱交換器２１内で加熱された湯を湯水混合栓Ｐ１へ導く出湯管路１３と、出湯管路１３から出水管路１４へ湯を導く循環管路１６と、熱交換器２１が出湯管路１３を通じて循環管路１６に繋がり、出水管路１４および給水管路１２を介して熱交換器２１に繋がる加熱循環経路において湯を循環させる循環ポンプ３１とを備え、循環管路１６に、出水管路１４から出湯管路１３への湯水の逆流を防止する逆止弁３２と、循環管路１６内の水温を検知する循環水温センサ３３とが設けられ、加熱循環経路にて湯を加熱循環させる間に循環水温センサ３３の検知温度が所定より高くなれば、加熱循環を中断させる。【選択図】図１

Description

本発明は、給湯器で加熱生成された湯を温水利用先の湯水混合栓へ供給する給湯システムに関する。

従来、給湯器で加熱生成された湯をキッチンシンクや洗面台などの湯水混合栓へ供給する給湯システムにおいて、湯の加熱循環経路を有し、湯水混合栓が開かれたときに、加熱循環経路から湯水混合栓へ速やかに湯を供給可能な所謂即湯機能を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図３に従って詳述すると、即湯機能を備えた従来の給湯システム７は、熱交換器８１を有する給湯器７１と、水供給源から熱交換器８１へ水を導く給水管路７２と、熱交換器８１で加熱された湯を湯水混合栓Ｐ１へ導く出湯管路７３とを備えている。また、給水管路７２と出湯管路７３との間には、前記湯を給水管路７３へ導く循環管路７６がバイパス接続されており、湯水混合栓Ｐ１が閉じられると、熱交換器８１の湯出口８１２が出湯管路７３を通じて循環管路７６に繋がり、さらに給水管路７２を介して熱交換器８１の水入口８１１に繋がる加熱循環経路において、湯の加熱循環がなされる。さらに、給湯器７１の内部には、給水管路７２内の水温を検知する入水温センサ８７が組み込まれており、上記加熱循環経路における湯の加熱循環中に入水温センサ８７の検知温度が基準より高くなった時点で加熱循環を停止させるように構成されている。従って、湯水混合栓Ｐ１が開かれた際には、出湯管路７３を通じて温水利用先へ速やかに湯が供給される。

特開平７−２６８９１６号公報

しかしながら、上記従来の給湯システムでは、給水管路内の水温に基づいて湯の加熱循環を停止させるように構成されているため、加熱循環中に熱交換器から出湯管路へ基準より高温の湯が送り出された際に、給水管路に設けられた水量センサやバイパスサーボなどの可動部品が過剰に熱せられて性能劣化を招き、給湯システムが正常に動作しなくなる虞があった。

また、上記従来の給湯システムでは、加熱循環経路から速やかに所望温度の湯が温水利用先へ供給されるよう、循環管路を出湯管路の下流側、即ち、湯水混合栓にできる限り近い位置から給水管路まで延設させる必要があるが、このように構成すれば、特に、給湯器を温水利用先から比較的離れた位置に設置するような場合に、配管の設置作業に手間がかかった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、即湯機能を備えた給湯システムにおいて、湯の加熱循環を起因とする給湯システム全体の動作不良を防止すると共に、施工性の向上を図ることにある。

本発明は、熱交換器を有する給湯器と、水供給源から熱交換器へ水を導くための給水管路と、水供給源から温水利用先に設けられた湯水混合栓の水入口へ水を導くための出水管路と、加熱源により熱交換器内で加熱された湯を湯水混合栓の湯入口へ導くための出湯管路と、前記湯を出湯管路における湯水混合栓の湯入口より上流側から出水管路へ導くための循環管路と、熱交換器の湯出口が出湯管路を通じて循環管路に繋がり、さらに出水管路および給水管路を介して熱交換器の水入口に繋がる加熱循環経路において前記湯を循環させる循環ポンプとを備え、循環管路に、出水管路から出湯管路へ湯水が流れるのを防止する逆止弁と、循環管路内の水温を検知する循環水温センサとが設けられ、加熱循環経路にて湯を加熱循環させている間、循環水温センサの検知温度が所定温度より高くなれば、前記加熱循環を中断させる制御構成としたものである。

上記実施の形態によれば、湯の加熱循環中に熱交換器から出湯管路へ基準より高温の湯が送り出されたとしても、循環管路に湯が到達した時点で加熱循環を中断させることが可能であるから、給水管路に高温の湯が流れ込まない。よって、給水管路に設けられた可動部品の過熱による性能劣化が生じ難い。また、このものでは、例えばキッチンシンクや洗面台などの下方の空間に配設される出湯管路と出水管路との間に、循環管路となる配管を設置することが可能であるから、施工も容易である。

上記給湯システムにおいて、好ましくは、循環管路に、前記循環ポンプが設けられる。

循環ポンプを出湯管路に設けた場合、湯水混合栓への出湯動作が実行されている間、常に高温の湯が循環ポンプ内を流通するため、過熱により循環ポンプの性能劣化を招く虞がある。しかしながら、上記実施の形態によれば、湯水混合栓への出湯動作が実行されている間、循環ポンプ内には湯が流通しないから、循環ポンプの過熱による性能劣化が生じ難い。また、このものでは、例えばキッチンシンクや洗面台などの下方の空間に、循環ポンプを循環管路と共に一括して設置することが可能であるから、施工が一層容易である。

上記給湯システムにおいて、好ましくは、前記加熱循環が中断されてから所定時間後に、前記加熱循環を再開させる制御構成とする。

このものでは、湯の加熱循環が中断されてから所定時間が経過すれば、加熱循環を再開して加熱循環経路の湯温が調整されるから、湯水混合栓が開かれた際に、温水利用先に対して所望温度の湯を正確且つ速やかに供給できる。

以上のように、本発明の給湯システムによれば、給水管路の可動部品の過熱による性能劣化が生じ難いから、給湯システム全体の動作不良を防止できる。また、循環管路となる配管の設置も比較的容易であるから、施工性も向上する。

本発明の実施の形態に係る給湯システムの概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る給湯システムの湯の加熱循環動作を示す作動フローチャートである。 即湯機能を備えた従来の給湯システムの概略構成図である。

次に、上記した本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳述する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る給湯システム１は、キッチンシンクや洗面台などの温水利用先に設けられた湯水混合栓Ｐ１に対して速やかに湯を供給可能な即湯機能を備えた給湯システムであって、熱交換器２１に供給される水をバーナ２２から放出されるガスの燃焼排ガスにより加熱し湯を生成する給湯器１１と、水供給源から熱交換器２１の水入口２１１へ水を導くための給水管路１２と、給湯器１１で加熱生成された湯を熱交換器２１の湯出口２１２から湯水混合栓Ｐ１の湯入口Ｐ１２へ導くための出湯管路１３と、水供給源から湯水混合栓Ｐ１の水入口Ｐ１１へ水を導くための出水管路１４と、給水管路１２へ送り込まれた水を、熱交換器２１を介さないで出湯管路１３へ導くためのバイパス管路１５とを備えている。

また、出湯管路１３と出水管路１４との間には、熱交換器２１から出湯管路１３へ送り出された湯を、湯水混合栓Ｐ１を介さないで湯水混合栓Ｐ１の湯入口Ｐ１２より上流側から出水管路１４へ導くための循環管路１６がバイパス接続されており、湯水混合栓Ｐ１が閉じられると、熱交換器２１の湯出口２１２が出湯管路１３を通じて循環管路１６に繋がり、さらに出水管路１４および給水管路１２を介して熱交換器２１の水入口２１１に繋がる加熱循環経路が形成される。

給湯器１１内には、バーナ２２へのガスの供給量を調整するガス調整弁ユニット２３と、給水管路１２に送り込まれる水の流量を検知する水量センサ２４と、熱交換器２１への水の供給量を調整可能な水量調整弁２５と、出湯管路１３に対して熱交換器２１から供給される湯とバイパス管路１５から供給される水との混合割合を調整可能なバイパスサーボ２６と、給水管路１２内の水温を検知する入水温センサ２７と、外気温を検知する外気温センサ２８と、給湯システム１全体の動作を制御する制御回路１Ｃとが組み込まれている。水量センサ２４、水量調整弁２５、バイパスサーボ２６および入水温センサ２７は、給水管路１２において上流側からこの順序で配設されている。また、バイパスサーボ２６は、給水管路１２からバイパス管路１５へ分岐する分岐部に設けられている。

給水管路１２における水量センサ２４より上流側には、加熱循環経路内の水の温度上昇に伴う体積膨張を吸収する膨張タンク２９が設けられている。出水管路１４は、給水管路１２における膨張タンク２９の配設部より下流側に接続されている。

循環管路１６は、一端が出湯管路１３における湯水混合栓Ｐ１の湯入口Ｐ１２に近い下流位置に接続され、他端が出水管路１４における湯水混合栓Ｐ１の水入口Ｐ１１に近い下流位置に接続されており、キッチンシンクや洗面台などの下方の空間に配設される。また、循環管路１６には、加熱循環経路にて湯を循環させる循環ポンプ３１と、出水管路１４から出湯管路１３へ湯水が流れるのを防止する逆止弁３２と、循環管路１６内の水温を検知する循環水温センサ３３とが設けられている。

ガス調整弁ユニット２３、水量センサ２４、水量調整弁２５、バイパスサーボ２６、入水温センサ２７、循環ポンプ３１および循環水温センサ３３は、それぞれ電気配線を通じて制御回路１Ｃに接続されている。また、図示しないが、制御回路１Ｃには、給湯システム１の動作を指示するための操作端末が電気配線または無線にて接続されている。

制御回路１Ｃは、水量センサ２４の検知水量が所定の最低作動水量に達したか否かを判定する給水判定部、バーナ２２の点火および消火を行う点消火実行部、給湯器１１から出湯管路１３へ送り出される湯の温度が予め設定された出湯温度Ｔｓになるようガス調整弁ユニット２３を比例制御してバーナ２２の火力を調整する燃焼量調整部、給湯器１１から出湯管路１３へ送り出される湯の温度が出湯温度Ｔｓになるよう入水温センサ２７の検知温度に応じてバイパスサーボ２６の開度を調整し、熱交換器２１およびバイパス管路１５から出湯管路１３へ導入される湯水の混合割合を変更する混合割合調整部、循環水温センサ３３の検知温度に応じて循環ポンプ３１の作動および停止を行う循環実行部、水量センサ２４の検知水量が最低作動水量未満であり且つ循環ポンプ３１が停止状態である燃焼停止時間を計測する計時部、上記燃焼停止時間が所定の基準時間Ｓに達した場合に循環ポンプ３１の作動を行う加熱循環動作の実行部、加熱循環動作の実行中に循環水温センサ３３の検知温度Ｔ１が所定の基準温度Ｔａより高くなればバーナ２２の消火および循環ポンプ３１の停止を行う加熱循環停止動作の実行部、外気温センサ２８の検知温度Ｔｈに基づいて上記基準時間Ｓを設定する時間設定部等の回路構成を有している。また、制御回路１Ｃには、外気温が低いほど短い複数の基準時間Ｓのデータテーブルが組み込まれている。

尚、出湯温度Ｔｓは、所定範囲内（例えば、３５℃から６０℃）で使用者が任意に設定可能である。基準温度Ｔａは、出湯温度Ｔｓより低い値（例えば、出湯温度Ｔｓ−８℃）に設定される。

次に、制御回路１Ｃによる給湯システム１の加熱循環動作を、図２に従って説明する。操作端末の運転スイッチのオン操作がなされると、まず、外気温センサ２８の検知温度（外気温）Ｔｈに基づき、制御回路１Ｃに組み込まれたデータテーブルの中から基準時間Ｓを選択する（ＳＴ１）。

そして、水量センサ２４の検知水量が最低作動水量未満であり且つ循環ポンプ３１が停止状態である場合は、上記燃焼停止時間が基準時間Ｓに達したか否かの監視を開始し、燃焼停止時間が基準時間Ｓに達すれば、循環ポンプ３１を作動させる。すると、熱交換器２１内の水が出湯管路１３から循環管路１６を通って出水管路１４へ導かれ、さらに給水管路１２を通って再び熱交換器２１に帰還する水循環が開始される（ＳＴ２〜ＳＴ３）。

図示しないが、上記水循環の開始により水量センサ２４の検知水量が最低作動水量に達すれば、バーナ２２を点火させると共に、上記出湯温度Ｔｓに基づいてバーナ２２の火力およびバイパスサーボ２６の開度を調整する。具体的には、入水温センサ２７の検知温度が所定より低くなった場合は、バーナ２２の火力を強めると共に、バイパス管路１５から出湯管路１３へ送り込まれる湯水の量を減少させる。一方、入水温センサ２７の検知温度が所定より高くなった場合は、バーナ２２の火力を弱めると共に、バイパス管路１５から出湯管路１３へ送り込まれる湯水の量を増加させる。これにより、出湯温度Ｔｓに温度調整された湯が出湯管路１３を通じて循環管路１６へ導かれる。従って、この状態で湯水混合栓Ｐ１が開かれると、出湯管路１３を通じて温水利用先へ速やかに湯が供給される。

尚、湯水混合栓Ｐ１が開かれた場合は、給水管路１２から熱交換器２１へ水の供給が開始される。そして、水量センサ２４の検知水量が最低作動水量に達すれば、上述したように出湯温度Ｔｓに基づいてバーナ２２の火力およびバイパスサーボ２６の開度が調整される。これにより、適切に温度調整された湯が出湯管路１３を通じて湯水混合栓Ｐ１に供給される。そして、湯水混合栓Ｐ１が閉じられ、水量センサ２４の検知水量が最低作動水量未満になれば、上述したＳＴ１以降のステップが繰り返される。

上記ＳＴ３のステップにて循環ポンプ３１が作動されると、循環水温センサ３３の検知温度（以下、「循環湯温」という）Ｔ１が基準温度Ｔａより高くなったか否かの監視を開始する。そして、循環湯温Ｔ１が基準温度Ｔａより高くなれば、循環ポンプ３１を停止させると共にバーナ２２を消火させ、加熱循環経路における湯の加熱循環を中断する。これにより、給水管路１２に基準温度Ｔａより高温の湯が流れ込まない（ＳＴ４〜ＳＴ５）。

このように、上記実施の形態によれば、加熱循環経路における湯の加熱循環中に熱交換器２１から出湯管路１３へ基準温度Ｔａより高温の湯が送り出されたとしても、循環管路１６に湯が到達した時点で加熱循環を中断するから、給水管路１２に基準温度Ｔａより高温の湯が流れ込まない。よって、水量センサ２４や水量調整弁２５、バイパスサーボ２６などの可動部品の過熱による性能劣化が生じ難く、給湯システム全体の動作不良を防止できる。

給水管路１２に流れ込む湯水の温度が高くなると、その分、バーナ２２の火力を下げて熱交換器２１の加熱度合を小さくするが、湯の加熱循環中、仮にバーナ２２の火力が最も下げられた状態（高温循環状態）になり、この状態で湯水混合栓Ｐ１が開かれた場合、給水管路１２から熱交換器２１へ導入される水を十分に加熱できず、温水利用先へ供給される湯の温度が一時的に降下する可能性がある。しかしながら、このものでは、湯の加熱循環中、給水管路１２に基準温度Ｔａより高温の湯が流れ込まないから、バーナ２２の火力が所定より大きい状態（例えば「中火」）で維持される。従って、この状態で湯水混合栓Ｐ１が開かれても、給水管路１２から熱交換器２１へ導入される水に対して高温循環状態のときより多くの熱が加えられる。よって、上述した一時的な湯温降下の度合を小さくすることができる。

また、加熱循環動作が中断されてから所定の基準時間Ｓが経過すれば、加熱循環動作を再開して加熱循環経路の湯温が調整されるから、湯水混合栓Ｐ１が開かれた際に、温水利用先に対して所望温度の湯を正確且つ速やかに供給できる。また、外気温が低いと、その分、加熱循環経路からの放熱度合も大きくなるが、このものでは、外気温が低いほど上記基準時間Ｓが短く設定されるから、設置環境や運転時期にかかわらず、加熱循環経路の湯温をより一定に保つことができる。従って、温水利用先に対して所望温度の湯をより正確且つ速やかに供給できる。

さらに、上記実施の形態によれば、キッチンシンクや洗面台などの下方の空間に循環管路１６が設置されるから、施工も容易である。また、循環ポンプ３１、逆止弁３２および循環水温センサ３３を循環管路１６と共にユニット化し、キッチンシンクや洗面台などの下方の空間に一括して設置することも可能であるから、施工が一層容易である。

また、上記実施の形態によれば、湯水混合栓Ｐ１が開かれ、給湯器１１で加熱生成された湯を出湯管路１３から湯水混合栓Ｐ１へ供給する出湯動作が実行されている間、循環ポンプ３１内には湯が流通しないから、循環ポンプ３１の過熱による性能劣化も生じ難い。従って、給湯システム全体の動作不良をより確実に防止できる。

尚、循環ポンプ３１は、出水管路１４や給水管路１２に設けられてもよい。また、逆止弁３２および循環水温センサ３３は、循環経路１６における循環ポンプ３１より上流側（出湯管路１３側）に設けられてもよい。

１ 給湯システム
１１ 給湯機
１２ 給水管路
１３ 出湯管路
１４ 出水管路
１６ 循環管路
２１ 熱交換器
２１１ 熱交換器の水入口
２１２ 熱交換器の湯出口
２２ バーナ（加熱源）
３１ 循環ポンプ
３２ 逆止弁
３３ 循環水温センサ
１Ｃ 制御回路
Ｐ１ 湯水混合栓
Ｐ１１ 湯水混合栓の水入口
Ｐ１２ 湯水混合栓の湯入口

Claims (3)

1. 熱交換器を有する給湯器と、水供給源から熱交換器へ水を導くための給水管路と、水供給源から温水利用先に設けられた湯水混合栓の水入口へ水を導くための出水管路と、加熱源により熱交換器内で加熱された湯を湯水混合栓の湯入口へ導くための出湯管路と、前記湯を出湯管路における湯水混合栓の湯入口より上流側から出水管路へ導くための循環管路と、熱交換器の湯出口が出湯管路を通じて循環管路に繋がり、さらに出水管路および給水管路を介して熱交換器の水入口に繋がる加熱循環経路において前記湯を循環させる循環ポンプとを備え、
   循環管路に、出水管路から出湯管路へ湯水が流れるのを防止する逆止弁と、循環管路内の水温を検知する循環水温センサとが設けられ、
   加熱循環経路にて湯を加熱循環させている間、循環水温センサの検知温度が所定温度より高くなれば、前記加熱循環を中断させる制御構成とした、給湯システム。
2. 請求項１に記載の給湯システムにおいて、
   循環管路に、前記循環ポンプが設けられた、給湯システム。
3. 請求項１または２に記載の給湯システムにおいて、
   前記加熱循環が中断されてから所定時間後に、前記加熱循環を再開させる制御構成とした、給湯システム。

Images