JP2017187194A - 即時給湯システム - Google Patents

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Abstract

【課題】循環保温運転中の循環路内の湯温の変動を抑制することができる即時給湯システムを提供する。【解決手段】連結コントローラ60は、給湯器10,20を運転状態(水量サーボ13,23を開弁して、バーナ12,22を通水流量に応じて作動させる状態)とし、給湯器30,40,50を停止状態(水量サーボ33,43,53を閉弁して、バーナ32,42,52の燃焼を停止した状態)として、循環保温運転を実行したときに、入水温度センサ16,26の検出温度が、給湯設定温度に基づいて設定された加熱レベル判定温度を超えたときには、給湯器20を待機状態(水量サーボ23を開弁して、バーナ22の燃焼を停止した状態)として、給湯器10のみによって、循環路3を流通する湯水を加熱する加熱制限処理を実行する。【選択図】 図1

Description

本発明は、出湯栓が開けられたときに、直ちに湯が供給される機能を備えた即時給湯システムに関する。
従来、上水道に接続された給水管と出湯栓との間に複数台の給湯器を並列に接続した往き管と、これらの給湯器をバイパスして出湯栓と給水管とを連通した戻り管と、往き管及び戻り管と給湯器とから成る循環回路内の湯水を循環させる循環ポンプとを備えた即時給湯システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された即時給湯システムにおいては、出湯栓が閉じられて給湯が停止しているときに、循環ポンプを作動させて循環回路内の湯水を循環させながら、給湯器を流通する湯水を加熱する循環保温運転を行っている。このように、循環保温運転を行って
循環回路内の湯水を設定温度付近に維持することにより、使用者が出湯栓を開けたときに、出湯栓から直ちに湯が供給されるようにしている。
特開2015−21681号公報
特許文献1に記載された即時給湯システムは5台の給湯器を並列に接続して構成され、循環保温運転の実行時には、2台の給湯器を作動させて循環路を流通する湯水を加熱している。
この構成では、循環路を流通する湯水の温度が所定温度付近に維持されるように、2台の給湯器による湯水の加熱量(バーナの燃焼量)が制御されるが、2台の給湯器の加熱量を最小にしても循環路内の湯水の温度が所定温度よりも高くなる場合がある。そして、この場合には、給湯器による加熱を断続的に行って循環路内の湯の温度を所定温度付近に維持することが考えられるが、給湯器の最小加熱能力が大きいときには、断続的な加熱に伴って循環保温運転中の循環路内の湯の温度の変動幅が大きくなるという不都合がある。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、循環保温運転中の循環路内の湯温の変動を抑制することができる即時給湯システムを提供することを目的とする。
本発明は、一端が上水道に接続されると共に他端が出湯栓に接続され、一端と他端間の流路が、並列に接続された複数の分岐管によって構成された往き管と、
前記往き管の一端と他端間を連通した戻り管と、
前記各分岐管の途中にそれぞれ接続され、接続された分岐管を流通する湯水を加熱する加熱部と、接続された分岐管を開閉する通水切替弁とを有する複数台の給湯器と、
前記往き管と前記戻り管と前記給湯器とにより構成された循環路内の湯水を循環させる循環ポンプと、
上水道から前記往き管への給水を検出する給水検出部と、
前記分岐管に供給される湯水の温度を検出する入水温度センサと、
前記給水検出部により上水道から前記往き管への給水が検出されているときに、前記複数台の給湯器のうちの少なくとも1台を前記通水切替弁を開弁した通水可能状態とすると共に、他の給湯器を前記通水切替弁を閉弁した通水不能状態として、通水可能状態の給湯器の前記加熱部により、上水道から前記往き管に供給される水を加熱して前記出湯栓に供給する給湯運転を実行し、
前記給水検出部により上水道から前記往き管への給水が検出されていないときに、前記循環ポンプを作動させ、前記複数の給湯器のうちの少なくとも1台を前記通水可能状態とすると共に、他の給湯器を前記通水不能状態として、前記入水温度センサの検出温度が所定の保温設定温度となるように、通水可能状態の給湯器の前記加熱部により前記循環路内を循環する湯水を加熱する循環保温運転を実行する制御部と
を備えた即時給湯システムに関する。
そして、前記制御部は、複数台の前記給湯器を前記通水可能状態として、該通水可能状態とした複数台の給湯器の前記加熱部を作動させて前記循環保温運転を実行したときに、前記入水温度センサの検出温度が前記保温設定温度に基づいて設定された加熱レベル判定温度を超えたときには、前記通水可能状態の給湯器のうちの一部の給湯器の前記加熱部の作動を停止する加熱制限処理を実行することを特徴とする。
かかる本発明によれば、往き管と戻り管とにより循環路が構成され、往き管の流路を構成する複数の各分岐管の途中に給湯器が接続されている。そして、制御部は、給水検出部により上水道から往き管への給水が検出されているときは、少なくとも1台の給湯器を通水可能状態として、上水道から供給される水を加熱して出湯栓に供給する給湯運転を実行する。また、制御部は、給水検出部により上水道から往き管への給水が検出されていないときには、循環ポンプを作動させ、少なくとも1台の給湯器を通水可能状態として、循環路内の湯水を加熱する循環保温運転を実行する。
そして、制御部は、複数台の給湯器を通水可能状態として、該通水可能状態とした複数台の給湯器の加熱部を作動させて循環保温運転を実行したときに、入水温度センサの検出温度が加熱レベル判定温度を超えたときには、通水可能状態の給湯器のうちの一部の給湯器の加熱部の作動を停止する加熱制限処理を実行する。加熱制限処理を実行することによって、循環路内を流通する湯水の流量を維持して、湯水に対する加熱量を減少させることができる。
これにより、加熱部を連続的に作動させて循環路内の湯水を保温設定温度付近に保つことが可能になり、加熱部を断続的に作動させる場合に比べて、循環路内の湯水の温度変動を抑制することができる。
即時給湯システムの構成図(循環保温運転状態)。 即時給湯システムの構成図(給湯運転状態)。 循環保温運転及び給湯運転の第1のフローチャート。 循環保温運転及び給湯運転の第2のフローチャート。 即時給湯システムの状態遷移の説明図。
本発明の実施形態の一例について、図1〜図5を参照して説明する。
[1.即時給湯システムの構成]
図1を参照して、本実施形態の即時給湯システム1は連結給湯型であり、5台の給湯器10,20,30,40,50と、各給湯器10,20,30,40,50と通信可能に接続された連結コントローラ60と、連結コントローラ60と通信可能に接続されたリモコン70とを備えている。
また、即時給湯システム1は、一端が上水道(図示しない)に接続されると共に他端が出湯栓9に接続された往き管2と、往き管2の出湯栓9との接続箇所及び往き管2と上水道との接続箇所間を連通した戻り管4と、戻り管4に設けられて、往き管2及び戻り管4と給湯器10,20,30,40,50のうち後述する水量サーボが開弁状態である給湯器とにより構成される循環路3内の湯水を循環させる循環ポンプ5とを備えている。
循環ポンプ5には、図示しない流量センサが設けられており、連結コントローラ60は、この流量センサによる検出流量に基づいて、循環路3を流通する湯水の流量を認識する。
往き管2の図中AとBとの間の流路は、並列に接続された分岐管19,29,39,49,59により構成されている。分岐管19,29,39,49,59の途中には、給湯器10,20,30,40,50がそれぞれ接続されている。
給湯器10は、分岐管19の途中に接続された熱交換器11と、熱交換器11を加熱するバーナ12と、分岐管19の開度を調節する水量サーボ13(本発明の通水切替弁の機能を含む)と、分岐管19を流通する湯水の流量を検出する流量センサ14と、分岐管19から流出する湯水の温度を検出する出湯温度センサ15と、分岐管19に流入する水の温度を検出する入水温度センサ16と、給湯器10の作動を制御する給湯コントローラ17とを備えている。
なお、熱交換器11とバーナ12とにより、本発明の加熱部が構成される。また、給湯コントローラ17は、図示しないCPU、メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された給湯器10の制御用プログラムをCPUで実行することによって、給湯器10の作動を制御する機能を果たす。給湯器20,30,40,50についても同様である。
給湯器20は、給湯器10と同様に、熱交換器21と、バーナ22と、水量サーボ23と、流量センサ24と、出湯温度センサ25と、入水温度センサ26と、給湯コントローラ27とを備えている。給湯器30は、給湯器10と同様に、熱交換器31と、バーナ32と、水量サーボ33と、流量センサ34と、出湯温度センサ35と、入水温度センサ36と、給湯コントローラ37とを備えている。
給湯器40は、給湯器10と同様に、熱交換器41と、バーナ42と、水量サーボ43と、流量センサ44と、出湯温度センサ45と、入水温度センサ46と、給湯コントローラ47とを備えている。給湯器50は、給湯器10と同様に、熱交換器51と、バーナ52と、水量サーボ53と、流量センサ54と、出湯温度センサ55と、入水温度センサ56と、給湯コントローラ57とを備えている。
図1,2では、開弁状態である水量サーボ13,23を白抜きの三角で表し、閉弁状態である水量サーボ32,43,53を黒抜きの三角で表している。
連結コントローラ60は、図示しないCPU、メモリ等を備えた電子回路ユニットであり、各給湯器10,20,30,40,50の給湯コントローラ17,27,37,47,57との間で通信を行って、各給湯器10,20,30,40,50に対する作動の指示と、各給湯器10,20,30,40,50の状態の検知を行う。
連結コントローラ60は、出湯栓9が開栓されて上水道から往き管2に給水されているときに、給湯器10,20,30,40,50のうちの少なくとも1台を作動させて、往き管2を流通する水を加熱する給湯運転と、出湯栓9が閉栓されているときに、循環ポンプ5を作動させて循環路3内の湯水を循環させながら、給湯器10,20,30,40,50のうちの少なくも1台を作動させて、循環路3内の湯水を加熱する循環保温運転を実行する。
連結コントローラ60にはリモコン70が接続されており、使用者はリモコン70を操作することによって、給湯運転時に出湯栓9から供給される湯の温度(給湯設定温度)、循環保温運転を実行する時間帯(循環保温時間帯)等を設定することができる。
[2.循環保温運転及び給湯運転]
以下、図3〜図4に示したフローチャートに従って、連結コントローラ60による「循環保温運転」と「給湯運転」の実行手順について説明する。なお、連結コントローラ60が「循環保温運転」と「給湯運転」を実行する構成は、本発明の制御部に相当する。
連結コントローラ60は、図3のSTEP1で、以下の(a)又は(b)の即時給湯条件が成立しているか否かを判断する。
(a)現在時刻がリモコン70により設定された循環保温時間帯である。
(b)リモコン70により循環保温の開始操作がなされた。
そして、即時給湯条件が成立しているときにSTEP2に進み、給湯器10,20を待機状態とする。給湯器10が待機状態であるときに、給湯コントローラ17は、水量サーボ13を開弁する。そして、流量センサ14により作動流量以上の通水が検出されているときに、運転状態となって、出湯温度センサ15の検出温度が目標給湯温度(リモコン70により設定される)となるように、バーナ12を燃焼させる加熱運転を行う。加熱運転の実行中に流量センサ14の検出流量が作動流量よりも少なくなったときに、給湯コントローラ17は、バーナ12を消火して加熱運転を終了し、待機状態に戻る。
なお、給湯器10の水量サーボ13が開弁した状態は本発明の通水可能状態に相当し、給湯器10の水量サーボ13が閉弁した状態は本発明の通水不能状態に相当する。給湯器20,30,40,50についても同様である。
給湯器20,30,40,50においても、給湯器10と同様に、待機状態であるときに、分岐管29,39,49,59に下限流量以上の通水がなされたときには、運転状態に切り替わって加熱運転が実行される。
また、連結コントローラ60は、給湯器30,40,50の給湯コントローラ37,47,57に対して、停止状態となることを指示する。この指示を受けて、給湯コントローラ37は、水量サーボ33を閉弁状態とする。これにより、給湯器30への通水が禁止される。同様にして、給湯器40の水量サーボ43、及び給湯器50の水量サーボ53が閉弁状態とされて、給湯器40,50が停止状態となる。
ここで、図3のフローチャートでは、STEP2で給湯器10,20を待機状態とし、給湯器30,40,50を停止状態としたが,連結コントローラ60は、運転時間が平均化されるように、給湯器10,20,30,40,50のうち、STEP2で待機状態とする給湯器と停止状態とする給湯器の組合せを順次変更する。
続くSTEP3で、連結コントローラ60は、循環ポンプ5をオン(作動)する。これにより循環保温運転が開始され、図1に示したように、往き管2の分岐管19,29,39,49,59のうち、待機状態とされた給湯器10,20が接続された分岐管19,29を経由して、循環路3内の湯水が循環される。
そして、給湯器10においては、流量センサ14により下限流量以上の通水が検出されて運転状態に切り替わり、給湯コントローラ17は、出湯温度センサ15の検出温度が設定給湯温度(本発明の保温設定温度に相当する)となるように、バーナ12の燃焼量を調節する加熱運転を実行する。
給湯器20においても同様に、流量センサ24により下限流量以上の通水が検出されて運転状態に切り替わり、給湯コントローラ27は、出湯温度センサ25の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ22の燃焼量を調節する加熱運転を実行する。給湯器10,20の作動により、循環路3内を流通する湯水の温度が次第に上昇する。
次のSTEP4とSTEP5からなるループにより、連結コントローラ60は、STEP4で、上水道から往き管2への給水の有無を判断する。ここで、連結コントローラ60は、以下の(c),(d)が共に成立したときに、上水道から往き管2への給水有りと判断する。なお、(c)と(d)のいずれか一方のみによって、上水道から往き管2への給水の有無を判断してもよい。
(c)給湯器10の流量センサ14による検出流量と、給湯器20の流量センサ24による検出流量との合計流量が、循環ポンプ5による循環流量+γ(例えば、5リットル/min)以上である。
(d)給湯器10の入水温度センサ16又は給湯器20の入水温度センサ16の検出温度が、所定温度(例えば、15度)以上低下した。
なお、連結コントローラ60が、上記(c),(d)の条件を判断して、上水道から往き管2への給水の有無を判断する構成は、本発明の給水検出部に相当する。
また、STEP5で、給湯器10の入水温度センサ16又は給湯器20の入水温度センサ26の検出温度(入水温度)が給湯設定温度−α(例えば5度、本発明の加熱レベル判定温度に相当する)よりも高くなったか否かを判断する処理を繰り返し実行する。
そして、STEP4で、上水道から往き管2への給水有を判断したときにSTEP20に分岐し、連結コントローラ60は、循環ポンプ5をオフ(作動停止)し、次のSTEP21で給湯運転を実行する。給湯運転の実行中、連結コントローラ60は、運転状態である給湯器の流量センサ(図1では、給湯器10の流量センサ14と給湯器20の流量センサ24)による検出流量を監視し、検出流量の増減に応じて運転状態とする給湯器の台数を変更する。
図2は、2台の給湯器10,20を運転状態として給湯運転が実行されている状態を示しており、上水道から往き管2に供給される水が分岐管19,29に流入している。そして、給湯器10の熱交換器11で加熱生成された湯、及び給湯器20の熱交換器21で加熱生成された湯が合流して、出湯栓9から供給されている。
STEP5で入水温度が給湯設定温度−αを超えたときは、STEP6に進む。そして、連結コントローラ60は、給湯器20を非加熱運転状態(水量サーボ23を開弁状態とし、バーナ22の燃焼を停止した状態)にする。これにより、循環路3内を流通する湯水の加熱が、給湯器10の熱交換器11及びバーナ12のみによって行われる状態となる。
なお、STEP5で入水温度が給湯設定温度−αを超えたときに、STEP6に進んで給湯器20を待機状態にしてバーナ22による加熱を停止する処理は、本発明の加熱制限処理に相当する。
続く図4のSTEP7〜STEP8のループにより、連結コントローラ60は、STEP7で、給湯器10の流量センサ14による検出流量と、給湯器20の流量センサ24による検出流量との合計流量が、循環ポンプ5による循環流量+γ(例えば、5リットル/min)以上であるか否かを判定して、上水道から往き管2への給水の有無を判断する。また、STEP8で、給湯器10の入水温度センサ16又は給湯器20の入水温度センサ26の検出温度が給湯設定温度よりも高くなったか否かを判断する処理を繰り返し実行する。
そして、STEP7で、上水道から往き管2への給水有と判断したときにSTEP30に分岐し、連結コントローラ60は、循環ポンプ5をオフする。また、続くSTEP31で、連結コントローラ60は給湯器20を待機状態(水量サーボ23を開弁し、バーナ22の燃焼を停止した状態)とし、次のSTEP32で給湯運転を実行する。
また、STEP8で、入水温度が給湯設定温度よりも高くなったときにSTEP9に進み、連結コントローラ60は、循環ポンプ5をオフする。これにより、給湯器10への通水が停止して、給湯器10における湯水の加熱が停止する。
続くSTEP10〜STEP11のループにより、連結コントローラ60は、STEP10で、上述したSTEP4と同様の処理により、上水道から往き管2への給水の有無を判断する。そして、STEP10で、上水道から往き管2への給水有と判断したときにSTEP40に分岐し、連結コントローラ60は給湯器20を待機状態とし、STEP41で給湯運転を実行する。
また、STEP11で、給湯器10の入水温度センサ16又は給湯器20の入水温度センサ26の検出温度が給湯設定温度−β(例えば10度)よりも低くなったか否かを判断する処理を繰り返し実行する。
また、STEP11で、入水温度が給湯設定温度−β(例えば10度)まで下がったときに、STEP12に進み、連結コントローラ60は、循環ポンプ5をオンしてSTEP7に進む。これにより、給湯器10における湯水の加熱が再開される。
[3.給湯器の状態の変化]
次に、図5に示した遷移表を参照して、即時給湯システム1の状態の変化に応じた給湯器10,20,30,40,50のパラメータ(水量サーボ14,24,34,44,45の開閉、分岐管19,29,39,49,59への通水の有無、バーナ12,22,32,42,52の燃焼/停止)の変化について説明する。
図5は、即時給湯システム1の状態が、「停止(状態No.1)」→「循環保温(加熱大)(状態No.2)」→「循環保温(加熱小)(状態No.3)」→「給湯使用(状態No.4)」→「循環保温(加熱大)(状態No.5)」→「循環保温(加熱小)(状態No.6)」→「停止(状態No.7)」の順に切り替わった場合を例示している。
「停止(状態No.1,7)」では、給湯器10が待機状態(水量サーボ13が開弁、バーナ12が分岐管19への通水流量に応じて燃焼する状態)、他の給湯器20,30,40,50が停止状態(水量サーボ23,33,43,53が閉弁、バーナ22,32,42,52が燃焼を停止した状態)となっている。そして、出湯栓9が閉栓しているため、給湯器10への通水が無く、バーナ12は燃焼を停止している。
「循環保温(加熱大)(状態No.2,5)」では、給湯器10,20が待機状態(水量サーボ13,23が開弁、バーナ12,22が分岐管19,29への通水流量に応じてそれぞれ燃焼する状態)となって循環ポンプ5が作動し、給湯器10,20に通水され、給湯器10,20のバーナ12,22が燃焼する。これにより、循環路3内を流通する湯水が給湯器10及び給湯器20によって加熱される。
「循環保温(加熱小)(状態No.3,6)」では、給湯器10が待機状態(水量サーボ13が開弁、バーナ12が分岐管19への通水流量に応じて燃焼する状態)、給湯器20が運転非加熱状態(水量サーボ23が開弁、バーナ22が燃焼を停止した状態)、他の給湯器30,40,50が停止状態(水量サーボ33,43,53が閉弁、バーナ32,42,52が燃焼を停止した状態)となって循環ポンプ5が作動し、給湯器10,20に通水され、給湯器10のバーナ12が燃焼する。これにより、循環路3内を流通する湯水が給湯器10のみによって加熱される。
この場合、循環路3内を流通する湯水が給湯器10のみによって加熱されるため、循環路3内を流通する湯水の流量を維持しつつ、循環路3内を流通する湯水を少ない加熱量で連続的に加熱することができる。これにより、循環路3内の湯水を比較的大きな加熱量によって断続的に加熱する場合よりも、循環路3内の湯水の温度の変動を抑制することができる。
「給湯使用(状態No.4)」では、給湯器10,20が待機状態(水量サーボ13,23が開弁、バーナ12,22が分岐管19,29への通水流量に応じてそれぞれ燃焼する状態)となり、他の給湯器30,40,50が停止状態(水量サーボ33,43,53が閉弁、バーナ32,42,52が燃焼を停止した状態)となって、上水道から往き管2に給水されたときに給湯運転が実行されている(図3のSTEP21,図4のSTEP32,STEP41の処理)。
これにより、上水道から往き管2に供給された水が分岐管19,29に流入して給湯運転が実行され、給湯器10,20により給湯設定温度まで昇温されて、出湯栓9から供給される。給湯運転においては、上述したように、上水道からの水の供給流量の増減に応じて運転状態とされる給湯器の台数が変更される。
[4.他の実施形態]
上記実施形態では、連結コントローラ60を、給湯器10,20,30,40,50とは別に設けた例を示したが、連結コントローラ60の機能をいずれかの給湯器の給湯コントローラに持たせた構成としてもよい。この場合、リモコンは給湯コントローラに接続される構成となる。
上記実施形態では、給湯器10,20,30,40,50を1台ずつ個別に運転状態、停止状態、及び待機状態に切り替える構成としたが、複数台(例えば2台)の給湯器を1グループとして、グループ毎に給湯器の運転状態、停止状態、及び待機状態を切り替えるようにしてもよい。
上記実施形態では、バーナ(ガスバーナ、灯油バーナ等)を備えた給湯器を示したが、電気等の他の種類の熱源を使用する給湯器を用いてもよい。
1…即時給湯システム、2…往き管、3…循環路、4…戻り管、5…循環ポンプ、9…出湯栓、10,20,30,40,50…給湯器、11,21,31,41,51…熱交換器、12,22,32,42,52…バーナ、13,23,33,43,53…水量サーボ(通水切替弁)、14,24,34,44,54…流量センサ、15,25,35,45,55…出湯温度センサ、16,26,36,46,56…入水温度センサ、17,27,37,47,57…給湯コントローラ、19,29,39,49,59…分岐管、60…連結コントローラ、70…リモコン。

Claims (1)

  1. 一端が上水道に接続されると共に他端が出湯栓に接続され、一端と他端間の流路が、並列に接続された複数の分岐管によって構成された往き管と、
    前記往き管の一端と他端間を連通した戻り管と、
    前記各分岐管の途中にそれぞれ接続され、接続された分岐管を流通する湯水を加熱する加熱部と、接続された分岐管を開閉する通水切替弁とを有する複数台の給湯器と、
    前記往き管と前記戻り管と前記給湯器とにより構成された循環路内の湯水を循環させる循環ポンプと、
    上水道から前記往き管への給水を検出する給水検出部と、
    前記分岐管に供給される湯水の温度を検出する入水温度センサと、
    前記給水検出部により上水道から前記往き管への給水が検出されているときに、前記複数台の給湯器のうちの少なくとも1台を前記通水切替弁を開弁した通水可能状態とすると共に、他の給湯器を前記通水切替弁を閉弁した通水不能状態として、通水可能状態の給湯器の前記加熱部により、上水道から前記往き管に供給される水を加熱して前記出湯栓に供給する給湯運転を実行し、
    前記給水検出部により上水道から前記往き管への給水が検出されていないときに、前記循環ポンプを作動させ、前記複数の給湯器のうちの少なくとも1台を前記通水可能状態とすると共に、他の給湯器を前記通水不能状態として、前記入水温度センサの検出温度が所定の保温設定温度となるように、通水可能状態の給湯器の前記加熱部により前記循環路内を循環する湯水を加熱する循環保温運転を実行する制御部と
    を備えた即時給湯システムであって、
    前記制御部は、複数台の前記給湯器を前記通水可能状態として、該通水可能状態とした複数台の給湯器の前記加熱部を作動させて前記循環保温運転を実行したときに、前記入水温度センサの検出温度が前記保温設定温度に基づいて設定された加熱レベル判定温度を超えたときには、前記通水可能状態の給湯器のうちの一部の給湯器の前記加熱部の作動を停止する加熱制限処理を実行することを特徴とする即時給湯システム。
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