JP2532319B2 - 大能力給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯槽を備えた大能力
給湯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マンション等の集合住宅、大浴場を備え
た独身寮や銭湯、大規模住宅、レストラン等には一時的
に大容量の湯が使用されるときに、その大容量給湯負荷
に耐え得る大能力給湯装置が備えられている。

【０００３】図４にはこの種の一般的な大能力給湯装置
のシステムが示されている。同図において、貯湯槽１の
底部側には電動開閉弁２を介して給水管３が接続されて
おり、この給水管３には前記電動開閉弁２の上流側と下
流側とを結ぶバイパス管路４が接続されており、このバ
イパス管路４には逆止弁５が介設されている。また、給
水管３と貯湯槽１の上部側との間は複数の加温循環系６
ａ〜６ｄが並列状態に接続されている。この各加温循環
系６ａ〜６ｄは入側の弁７と、温水循環ポンプ８と、逆
止弁10と、内部に熱交換器を備えたガス燃焼式の給湯器
11と、出側の弁12とを備えている（弁７，12は修理点検
時に閉じられるもので、常時は開状態を維持してい
る）。

【０００４】前記貯湯槽１は貯湯槽１の下部側の湯水の
温度を検出する下部側温度センサ14と、貯湯槽１の上部
側の湯水温度を検出する上部側温度センサ15を備えてお
り、これらの温度センサ14，15の検出信号は制御装置16
に加えられている。この制御装置16は下部側温度センサ
14によって検出された検出温度が予め設定した設定温度
よりも低いときに、第１系列の加温循環系６ａを駆動制
御し、上部側温度センサ15によって検出される検出温度
が予め設定した設定温度よりも低いときには全系列の加
温循環系６ａ〜６ｄを駆動制御するようになっている。
この各加温循環系の駆動制御は、温水循環ポンプ８を駆
動して給湯器11の燃焼運転を行い、入側の弁７側から吸
引される湯又は水を給湯器11で加熱し、この加熱によっ
て作り出した湯を温水供給管13を介して貯湯槽１の上部
側に供給するものである。

【０００５】貯湯槽１の上部側には給湯管17が接続さ
れ、この給湯管17の先端側は台所、浴室等の所望の場所
に導かれ、水栓24を開けることにより貯湯槽１内の湯の
給湯が水道圧によって行われる。この給湯管17には逆止
弁20と、この逆止弁20をバイパスするバイパス通路21が
設けられ、このバイパス通路21に設けた給湯循環ポンプ
18を駆動することにより、貯湯槽１内の湯は給湯管17、
およびバイパス通路21から破線で示す戻り管25を通して
貯湯槽１の上部に戻され、水栓24が閉められて湯の使用
がされていないときに、給湯管17内に湯を循環させて管
内での湯の冷えを防止し、水栓24が開けられたときには
設定温度の湯を直ちに出湯できる態勢が整えられてい
る。なお、図中、26はこの給湯管17から戻り管25を経て
循環する湯温を検出する温度センサである。

【０００６】この種の大能力給湯装置において、まず、
貯湯槽１が空の状態で、湯を貯えるときには、給水管３
から電動開閉弁２を通して水が貯湯槽１の下部から入り
込む。そして、水位が下部側温度センサ14に至ったとき
に水の温度が検出され、この検出温度は設定温度よりも
低いので、制御装置16により第１系列の加温循環系６ａ
が駆動され、同時に電動開閉弁２が閉じられる結果、給
水管３を通る水と貯湯槽１からバイパス管路４を通って
引き抜かれる水は第１系列の加温循環系６ａの給湯器11
によって加熱され、この加熱された湯は温水供給管13を
通して貯湯槽１内に供給され、貯湯槽１内に湯が貯えら
れて行く。このとき、温度の高い湯は低い湯に比べ比重
が小さいので、貯湯槽１の上部に溜まり、温度の低い水
は貯湯槽１の下部に溜まる。そして高温部と低温部との
境界は湯の割合が増して行くに従い下方に移動し、この
境界が下部側温度センサ14の下方位置となったときに貯
湯槽１の始用開始状態となり、第１系列の加温循環系６
ａの運転が停止状態となる。

【０００７】この状態で、給湯管17の水栓24が開けられ
て湯が使用されると、その使用分の水量が給水管３から
電動開閉弁２を通って貯湯槽１の下側から供給され、高
温部と低温部の境界は徐々に上昇して行き、下部側温度
センサ14に至ると、下部側温度センサ14の検出温度が設
定温度よりも低くなるので、第１系列の加温循環系６ａ
が駆動され、同時に電動開閉弁２が閉じられる結果、給
水管３から供給される水と貯湯槽１の下部側からバイパ
ス管路４を通して引き抜かれる水は第１系列の加温循環
系６ａの給湯器11で加熱されて温水供給管13から貯湯槽
１内に供給される。このように給湯の負荷分だけ加温循
環系６ａを通して湯が貯湯槽１内に補充されるが、給湯
負荷容量が非常に大きくなると、第１系列の加温循環系
６ａの給湯能力が追いつかず、貯湯槽１内の水の割合が
徐々に増加し、高温部と低温部との境界はこれに応じて
上昇して行く。そしてその境界が上部側温度センサ15に
至ると、上部側温度センサ15の検出温度が設定温度より
も低くなるので、制御装置16は全系列の加温循環系６ａ
〜６ｄを駆動し、これら各加温循環系６ａ〜６ｄで作り
出された湯を温水供給管13を通して貯湯槽１の上部側か
ら供給し、給湯管17から水が混じったぬるい湯が出ない
ようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、貯湯槽１内の残り湯が少なくなった時点で、
つまり、高温部と低温部との境界が上部側温度センサ15
まで上がって来たときに全系列の加温循環系６ａ〜６ｄ
を駆動する方式であるため、給湯管17から引き続き多量
の湯が使用されたときには、貯湯槽１内の高温の残り湯
が非常に少ない状態になっているので、全系列の加温循
環系６ａ〜６ｄを駆動しても、給湯の負荷容量に追いつ
けなくなるという不安が生じる。

【０００９】また、高温部と低温部との境界が下部側温
度センサ14の水位位置から上昇し続けても、給湯器11は
第１系列の加温循環系６ａのものしか駆動されず、残り
の加温循環系６ｂ〜６ｄの給湯器は休止状態になってい
る。一般に、高温部と低温部との境界が上部側温度セン
サ15まで上昇して全系列の加温循環系が駆動されるのは
非常にまれであり、したがって、通常は第２系列以降の
給湯器11は休止していて有効に活用されないという器具
利用上の無駄が生じる。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、大量の湯が使用され
るときにも十分にこれに対応することができ、しかも、
各系列の加温循環系の給湯器を有効に活用することがで
きる大能力給湯装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、貯湯槽の下部側から引き抜いた水と給水管から
供給される水とを加熱して貯湯槽の上部側に供給可能な
給湯器を組み込んだ複数の加温循環系とこれらの加温循
環系を制御する制御装置が設けられ、貯湯槽に貯えた湯
を貯湯槽の上部側から給湯する大能力給湯装置におい
て、貯湯槽から外部へ給湯される給湯流量を給湯負荷容
量として検出する給湯負荷検出手段が設けられ、貯湯槽
の下部側から前記加温循環系に至る引き抜き経路には温
度センサが設けられており、前記制御装置には前記給湯
負荷検出手段によって検出された給湯負荷容量が大きく
なるに伴い、前記加温循環系の稼働台数を増やす方向に
制御する給湯器稼働台数制御部が設けられているととも
に、前記温度センサが設定の温度を検出したときに稼働
されている加温循環系の給湯の燃焼を停止する制御構成
を設けたことを特徴として構成されている。

【００１２】

【作用】上記構成の本発明において、貯湯槽から給湯が
行われたとき、その給湯流量、つまり、給湯負荷容量が
給湯負荷検出手段により検出される。この給湯負荷検出
手段の検出信号によって得られた給湯負荷容量の情報は
制御装置の給湯器稼働台数制御部に加えられる。給湯器
稼働台数制御部は、給湯負荷容量が大きくなるにつれて
加温循環系を１台から２台へ、２台から３台へという如
く稼働台数を増やす方向に制御し、給湯負荷容量が大き
くなるにつれて、それに応じた多量の湯を貯湯槽内に補
充する。また、上記構成の本発明においては、加温循環
系は、前記貯湯槽の下部側から前記加温循環系に至る引
き抜き経路に設けられた温度センサによって設定の温度
が検出されるまで駆動され、この温度センサによって設
定の温度が検出されたときに、稼働されている加温循環
系の給湯の燃焼が停止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省略す
る。図１には本発明に係る大能力給湯装置の一実施例の
システム構成が示されている。本実施例において特徴的
なことは、加温循環系６ａ〜６ｄの稼働台数を貯湯槽１
からの給湯負荷容量に応じて制御するように構成したこ
とであり、このため、貯湯槽１の給湯負荷容量を検出す
る給湯負荷検出手段としてのフローセンサ（流量セン
サ）19を給水管３に介設するとともに、従来例の上部側
温度センサ15と、電動開閉弁２と、逆止弁５を組み込ん
だバイパス管路４とを省略して、貯湯槽１の下部から第
１系列の加温循環系６ａに至る間の給水管３に温度セン
サ（Ｔｈ）26を設けており、それ以外の構成は従来例と
同様である。

【００１４】図２には本実施例の特徴的な制御手段の要
部構成が示されている。この制御手段は制御装置16内に
設けられるもので、給湯負荷量演算部22と、給湯器稼働
台数制御部23とを有して構成されている。給湯負荷量演
算部22は、フローセンサ19から加えられる流量検出信号
を受けて検出流量値を積算し、単位時間当たりの流量、
つまり、給湯負荷容量を算出し、この算出結果を給湯器
稼働台数制御部23に加える。給湯器稼働台数制御部23は
給湯負荷容量が大きくなるにつれて加温循環系６ａ〜６
ｄの稼働台数、つまり、給湯器11ａ〜11ｄの稼働台数を
制御する。例えば、貯湯槽１の容量を170 リットルとし
たとき、給湯負荷容量が１分間当たり10リットル未満の
ときには第１系列の加温循環系６ａの給湯器11ａを稼働
し、給湯負荷容量が１分間当たり10リットル以上20リッ
トル未満のときには２系列の加温循環系、例えば、第１
系列の給湯器11ａと第２系列の給湯器11ｂを稼働し、給
湯負荷容量が１分間当たり20リットル以上30リットル未
満のときには３系列の加温循環系、例えば第１系列から
第３系列の給湯器11ａ，11ｂ，11ｃを稼働し、さらに、
１分間当たりの給湯負荷容量が30リットル以上となった
ときに全系列の給湯器11ａ〜11ｄを稼働するという如
く、給湯負荷容量に応じて加温循環系６ａ〜６ｄの稼働
台数を制御する。

【００１５】次に、本実施例の装置の動作を簡単に説明
する。まず、貯湯槽１が空の状態で、湯を貯えるときに
は、給水管３を通して大容量の水が供給される結果、全
系列の加温循環系６ａ〜６ｄが稼働され、各加温循環系
６ａ〜６ｄの給湯器11ａ〜11ｄで加熱されて作り出され
た湯は温水供給管13を通って貯湯槽１内に供給される。
そして、貯湯槽１内に湯が貯えられていってこの湯の表
面が上昇して行き、槽内が設定温度の湯で満たされたと
きに、外部への給湯可能状態となる。この状態で、水栓
24が開けられ、貯湯槽１から給湯管17を通して湯が給湯
されると、給水管３を通して給湯負荷容量に対応する水
が供給される結果、この水の供給量がフローセンサ19の
検出値をもとに給湯負荷量演算部22により給湯負荷容量
として算出される。そして、この給湯負荷容量に応じて
給湯器稼働台数制御部23により加温循環系６ａ〜６ｄの
うちの給湯器11ａ〜11ｄの稼働台数が求められ、その稼
働台数の給湯器が稼働される結果、貯湯槽１から給湯さ
れる給湯負荷容量に応じた湯が加温循環系で作り出され
て貯湯槽１内に補充されることとなる。

【００１６】この加温循環系の動作は図３に示すフロー
チャートに従って行われる。まず、ステップ101 で下部
側温度センサ14の検出温度が設定温度よりも低いか否か
の判断が行われ、検出温度が設定温度よりも低いときに
給湯負荷容量に応じた台数の加温循環系の湯水循環ポン
プ８が起動されて貯湯槽１から引き抜かれた水と給水管
３から供給されてくる水とが加温循環系を通して加熱さ
れ、貯湯槽１に補充される。この状態で、水栓24が閉め
られると、貯湯槽１から引き抜かれた湯水のみが加温循
環系を通して循環加熱されるが、このとき循環湯水の温
度は温度センサ（Ｔｈ）26により検出されており、この
循環湯水の温度が設定温度以上となったときに、動作し
ていた加温循環系の温水循環ポンプ８が停止され、貯湯
槽１内は設定温度の湯で満たされた状態となる。

【００１７】したがって、本実施例によれば、従来例の
ように貯湯槽１内の湯が残り少なくなってから慌てて全
系列の加温循環系６ａ〜６ｄが稼働されるのではなく、
給湯負荷容量に応じて給湯された分だけ貯湯槽１内に新
たに作り出された湯が補充され、貯湯槽１内を常に設定
温度の湯で満たした状態にしておくことができるので、
安定した給湯が可能となり、大容量の給湯負荷に対して
も十分耐え得ることができる。

【００１８】また、給湯負荷容量に応じて加温循環系６
ａ〜６ｄの稼働台数が制御されるので、各加温循環系６
ａ〜６ｄの給湯器11ａ〜11ｄを有効に活用することがで
き、非常に好都合である。なお、本実施例において、貯
湯槽１から給湯がされていない保温状態で、給湯が長時
間に亙って行われず、これにより、貯湯槽１内に低温部
が生じ、この低温部と高温部との境界が下部側温度セン
サ14の位置まで上がったときには、所定台数の加温循環
系（例えば第１系列の加温循環系６ａ）が駆動されるこ
ととなる。この加温循環系の駆動により、貯湯槽１内の
下部の低温の湯水は貯湯槽１の下部側から加温循環系に
導かれ、この加温循環系の給湯器で湯にされて貯湯槽１
内の上部に戻されるので、貯湯槽１内は常に設定温度の
湯で満たしておくように制御されることとなる。

【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、各加温循環系６ａ〜６ｄの給湯器11ａ〜11
ｄはガス燃焼式の給湯器（瞬間湯沸かし器を含む）を例
にして説明したが、この給湯器11ａ〜11ｄは石油燃焼式
の給湯器であってもよい。

【００２０】また、上記実施例では従来例の電動開閉弁
２を省略したが、この電動開閉弁２を設けたものであっ
てもよい。

【００２１】さらに、上記実施例では貯湯槽１を各加温
循環系６ａ〜６ｄとともに器具のケース９内に収容した
が、貯湯槽１の容量をさらに大容量とするときには、貯
湯槽１はケース９の外に出して所望の位置に配設される
ことになる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、貯湯槽から外部へ実際に供給
される給湯流量を給湯負荷容量として検出し、この給湯
負荷容量に応じて加温循環系の稼働台数を制御するよう
に構成したものであるから、給湯負荷容量に応じた湯が
加温循環系の給湯器により作り出され、その湯が貯湯槽
に補充されるので、貯湯槽内を常時設定温度の湯で安定
に満たしておくことができ、貯湯槽からの大容量の湯が
給湯される場合にも余裕を持ってその湯を給湯すること
が可能となる。

【００２３】また、給湯負荷容量に応じて加温循環系の
稼働台数が制御されるので、加温循環系の給湯器の多数
が休止状態のまま無駄に据え置かれるという従来の問題
がなくなり、各系列の給湯器を有効に活用することがで
きる。さらに、本発明は、貯湯槽の下部側から引き抜い
た水と給水管から供給される水とを加温循環系で加熱し
て貯湯槽へ供給する構成を前提として持つので、貯湯槽
から外部へ給湯されたときに、その給湯分の水量を補う
ために給水管から供給される水は直接貯湯槽に入り込む
ことはなく、必ず加温循環系で加熱されてから貯湯槽へ
入り込むので、貯湯槽内の湯に直接給水管から供給され
て来る水が入り込んで貯湯槽内の湯温が低下してしまう
という問題を防止できる。さらに、湯の比重は湯の温度
が高いほど小さくなることから、一般に、貯湯槽内の湯
の温度は貯湯槽の下部側ほど低くなっているが、本発明
は、貯湯槽の下部側から加温循環系に至る引き抜き経路
に温度センサを設けているために、貯湯槽の下部側に少
しでも低温の湯があると、この低温の湯が引き抜かれて
前記温度センサによって検出され、温度センサによって
貯湯槽内の湯のうちの最も低い湯の温度を検出すること
ができる。そして、本発明によれば、この温度センサが
設定の温度を検出したときに稼働されている加温循環系
の給湯の燃焼を停止するために、温度センサが設定の温
度を検出したときには貯湯槽内の湯は全て給湯の設定温
度以上の湯になっていることとなり、この状態となった
ときに加温循環系の給湯の燃焼を停止させるようにする
ことで、確実に貯湯槽内の全量の湯を給湯設定温度に加
温して給湯に備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る大能力給湯装置の一実施例のシス
テム構成図である。

【図２】同実施例における加温循環系の制御手段の要部
構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例における加温循環系の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】従来の大能力給湯装置のシステム図である。

【符号の説明】

１ 貯湯槽 ３ 給水管 ６ａ〜６ｄ 加温循環系 11，11ａ〜11ｄ 給湯器 16 制御装置 22 給湯負荷量演算部 23 給湯器稼働台数制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯槽の下部側から引き抜いた水と給水
   管から供給される水とを加熱して貯湯槽の上部側に供給
   可能な給湯器を組み込んだ複数の加温循環系とこれらの
   加温循環系を制御する制御装置が設けられ、貯湯槽に貯
   えた湯を貯湯槽の上部側から給湯する大能力給湯装置に
   おいて、貯湯槽から外部へ給湯される給湯流量を給湯負
   荷容量として検出する給湯負荷検出手段が設けられ、貯
   湯槽の下部側から前記加温循環系に至る引き抜き経路に
   は温度センサが設けられており、前記制御装置には前記
   給湯負荷検出手段によって検出された給湯負荷容量が大
   きくなるに伴い、前記加温循環系の稼働台数を増やす方
   向に制御する給湯器稼働台数制御部が設けられていると
   ともに、前記温度センサが設定の温度を検出したときに
   稼働されている加温循環系の給湯の燃焼を停止する制御
   構成を設けたことを特徴とする大能力給湯装置。