JP3117955B2

JP3117955B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP3117955B2
Application number: JP10205062A
Authority: JP
Inventors: 昌司吉田; 義裕菅野; 清太田; 大介越水; 恭弘西; 多佳雄高木; 公雄望月; 占三篠原; 州典橋本; 秀忠高井
Original assignee: Takagi Industrial Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Takagi Industrial Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JPH1194279A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の湯沸器ユニット
から１又は２以上を選択的に動作させて給湯する給湯装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホテル、総合病院等で、全館給湯
を行う場合、単一の給湯源として給湯装置が設けられ、
例えば、図３に示すように、複数の給湯個所ａ１、ａ
２、ａ３・・・を通る給湯往き管ｂ及び給湯還り管ｃか
ら成る循環配管ｄと、ボイラｅ並びに貯湯タンクｆ及び
循環ポンプｇ等を備えている。ボイラｅや貯湯タンクｆ
は、定期点検や故障発生時に給湯の中断を防止するた
め、２組を並列に設け、一方側をバックアップ側として
切替え動作を可能にしている。各給湯能力は、現在の給
湯需要を越える余裕設計としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この給湯装
置では、重量が大で設置面積が大きく、建物の１階や地
階に特別な設置空間を設けることが必要である。また、
給湯能力にあっては、設置時に余裕設計をしても、大幅
な給湯需要を見込むことは、設備コスト上無理があり、
しかも、急激な給湯需要に即応することはできないし、
設備が大がかりであるため、簡単に増設することも困難
であった。また、２組のボイラ等は、通常、バックアッ
プ側を停止させ、一方を継続使用に供するため、その耐
久性に問題があった。

【０００４】そこで、本発明は、簡単な構成で給湯需要
の増減に即応できるとともに、損耗の偏りによる耐久性
の欠如を改善した給湯装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の給湯装置は、図
１に例示するように、循環管路（循環配管１２）の給湯
往き管（１４）と給湯環り管（１５）との間の湯沸経路
（４）にバルブを設けて熱交換器（２）を取り付け、バ
ルブ（遠隔操作バルブ７）の開閉及びバーナ（３）の燃
焼制御を行う個別制御手段（８）を備える複数の湯沸器
ユニット（瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃ・・・）を備え
るとともに、前記個別制御手段と連携する中央制御手段
（９）を備えることにより、給湯開始時は複数の湯沸器
ユニットの１又は２以上を選択し、給湯中は給湯需要に
対応して湯沸器ユニットの１又は２以上を選択的に動作
又は休止させ、さらに各湯沸器ユニットの使用時間の積
算に基づき、使用時間の短い湯沸器ユニットの優先的な
動作と、使用時間の長い湯沸器ユニットの優先的な休止
とにより、給湯需要に対する即応性を向上させ、使用時
間の偏り防止による湯沸器ユニットの耐久性を高めてい
る。

【０００６】請求項１に係る本発明は、貯湯タンクを持
たない給湯装置であって、給水源に接続されて給水する
給水管（１７）と、給水を加熱した湯を給湯箇所に導く
給湯往き管（１４）と、この給湯往き管から前記湯が供
給される前記給湯箇所に接続されるとともに、前記給水
管に第１のバルブ（１８）を介して接続され、前記湯と
給水とを合流させる給湯環り管（１５）と、前記給湯往
き管から前記給湯箇所側に前記湯を圧送するとともに、
前記給湯環り管側に循環させる循環ポンプ（１６）と、
前記給湯環り管及び前記給湯往き管を分岐した管路及び
第２のバルブ（１９、２０）を介して前記給湯環り管と
前記給湯往き管との間に並列に接続されて前記給水を加
熱する熱交換器（２）を備えた複数の湯沸器ユニット
（瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃ・・・）と、これら湯沸
器ユニット毎に設けられて前記熱交換器を個別に加熱す
るバーナ（３）と、前記湯沸器ユニットに対する給水を
切り換える第３のバルブ（遠隔操作バルブ７）と、前記
湯沸器ユニット毎に設置されて前記熱交換器から前記給
湯往き管側に流れる前記湯の流量を検出する流量センサ
（５）と、前記熱交換器から前記給湯往き管側に流れる
前記湯の温度を検出する温度センサ（湯温センサ６）
と、前記流量センサの検出流量が所定量を越えたときに
前記バーナの燃焼を開始し、前記検出流量に応じて前記
バーナの燃焼を制御するとともに、前記湯を設定温度に
制御する個別制御手段（８）と、前記温度センサの検出
温度に応じて前記個別制御手段を介して前記第３のバル
ブを制御することにより、動作又は休止させる１又は２
以上の前記湯沸器ユニットを選択して前記湯沸器ユニッ
トから前記給湯往き管に流れる湯量を増減させるととも
に、前記湯沸器ユニットの動作時間を前記湯沸器ユニッ
ト毎に積算して記憶し、その積算値に応じて動作又は休
止させる前記湯沸器ユニットを選択する中央制御手段
（９）とを備えたことを特徴とする。

【０００７】即ち、給湯開始時、取りあえず１又は２以
上の湯沸器ユニットを選択して動作させ、給湯を開始す
る。給湯に際して中央制御手段は、選択した湯沸器ユニ
ットに対応する個別制御手段に指令を送り、第３のバル
ブを選択的に開とする。即ち、バルブが開となった湯沸
器ユニットでは、水または戻り湯が給湯還り管から分岐
して水入力側から湯沸経路に流入し、この湯沸経路を流
れる。個別制御手段は、これに応じてバーナの燃焼を開
始する。

【０００８】したがって、湯沸経路を流れる上水または
戻り湯はバーナの燃料ガスにより加熱される熱交換器を
経て加熱された後、湯出力側から給湯往き管に合流す
る。合流した湯は給湯往き管を流れ、給湯配管を通して
給湯個所を廻り、その一部が使用される。その残りは給
湯還り管に還流し、補給される上水と合流して再びバル
ブが開状態にある湯沸器ユニットの湯沸経路に循環す
る。

【０００９】

【００１０】また、給湯量の増減に応じ、休止中の湯沸
器ユニットの１又は２以上を選択して動作させ、又は、
動作中の湯沸器ユニットの１又は２以上を選択して休止
させることで、給湯量を制御する。

【００１１】また、給湯動作中に、中央制御手段は、各
湯沸器ユニットの動作時間、即ち、使用時間を積算す
る。この積算値は、使用時間の偏りを防止するため、動
作又は休止させるべき湯沸器ユニットの選択情報として
使用する。

【００１２】また、給湯開始時、中央制御手段が各湯沸
器ユニットの使用時間を参照し、その使用時間の短い１
又は２以上の湯沸器ユニットを優先的に選択して動作さ
せる。この結果、複数の湯沸器ユニットの使用時間の偏
りを防止して均一化でき、各湯沸器ユニットの耐久性を
向上させることができる。

【００１３】また、休止中の湯沸器ユニットの１又は２
以上を選択することで、瞬間的又は恒久的な給湯需要に
即応できる。しかも、既設の湯沸器ユニット数では給湯
需要に応じきれない場合には、既設の循環経路に適数の
湯沸器ユニットを増設し、最大給湯能力を容易に増大す
ることができる。この場合、休止させるべき前記湯沸器
ユニットは、使用時間の長い１又は２以上の湯沸器ユニ
ットとすることにより、使用時間の偏りが軽減される。

【００１４】

【００１５】そして、給湯量の増減は直接に計測するこ
とができるが、給湯量が増大した場合には水量が増える
結果、出湯湯温が低下し、給湯量が減少した場合には水
量が少なくなる結果、出湯湯温が上昇するので、この湯
温の高低により給湯量の増減を容易に知ることができ
る。したがって、この増減情報から湯沸器ユニットの動
作又は休止の制御を行うことにより、給湯需要に即応で
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て説明する。

【００１７】図１は、本発明の給湯装置の一実施形態を
示している。１ａ、１ｂ、１ｃは、湯沸器ユニットとし
ての瞬間湯沸器であり、この実施形態では３台の瞬間湯
沸器を示している。各瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃに
は、熱交換器２とそれを加熱するためのバーナ３を設け
ている。

【００１８】水入力側ｉから湯出力側ｏに至る湯沸経路
４には流量センサ５と湯温センサ６及び遠隔操作バルブ
７を設け、各センサ５、６に基づいたバーナ３の燃焼制
御と第３のバルブである遠隔操作バルブ７の開閉制御を
行う個別制御手段８が設けられている。なお、遠隔操作
バルブ７には例えば電動バルブを使用できる。

【００１９】個別制御手段８によるバーナ３の燃焼の制
御は、前述した流量センサ５により、水入力側ｉから湯
出力側ｏに至る湯沸経路４の所定量以上の流水を検出し
てバーナ３の燃焼を開始する動作とともに、湯温センサ
６により熱交換器２の下流側の湯温を、予め個別制御手
段８に設定した温度とするように制御するフィードバッ
ク制御や、湯温センサ６に加えて熱交換器２の上流側の
戻り湯または水温を検出する水温センサ（図示省略）を
設けて行うフィードフォワード制御またはこれらを組み
合わせた制御等、通常の個別使用の瞬間湯沸器において
使用されている適宜の制御方法を適用することができ
る。尚、瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃの実際の動作に必
要な他の構成要素、例えばファンモータ、点火プラグ、
フレームロッド等のバーナ安全装置、電磁弁、比例制御
弁、風圧スイッチ、空焚防止スイッチ等の構成要素は図
示を省略している。

【００２０】各個別制御手段８を集中的に管理する中央
制御手段９が設置されている。この中央制御手段９に
は、夫々の遠隔操作バルブ７の開操作に対応する瞬間湯
沸器１ａ、１ｂ、１ｃの夫々の動作時間を積算して記憶
する積算記憶手段１０と、この積算記憶手段１０の積算
記憶値を比較し、その値により優先的に動作させる瞬間
湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃを選択して制御する選択制御手
段１１を設けている。

【００２１】１２は、多数の給湯個所１３ａ、１３ｂ、
１３ｃ・・・を通る循環配管であり、この循環配管１２
は給湯往き管１４と給湯還り管１５とから構成されてお
り、この循環配管１２の適所、例えば図１に示すように
給湯還り管１５に循環ポンプ１６を設けている。また、
この給湯還り管１５には給水管１７を接続している。給
水管１７は第１のバルブ１８や大気開放タンク（図示省
略）を介して上水道に接続する構成とする他、場合によ
っては逆止弁等を介して直接に上水道に接続することも
できる。

【００２２】そして、瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃは、
各湯沸経路４の湯出力側ｏを給湯往き管１４、水入力側
ｉを給湯還り管１５に接続して並列に構成している。こ
れらの湯出力側ｏと給湯往き管１４及び水入力側ｉと給
湯還り管１５は、手動バルブ等で構成される第２のバル
ブ１９、２０を介して接続している。なお、図示の構成
において符号２１は燃料ガス供給管である。

【００２３】以上の構成において、給湯に際して中央制
御手段９は、まず動作させるべき瞬間湯沸器１ａ、１
ｂ、１ｃの個別制御手段８に指令を送り、遠隔操作バル
ブ７を開とする。このように開の指令を送る瞬間湯沸器
１ａ、１ｂ、１ｃの数は、給湯負荷に応じて設定し、ま
た指令を送る瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃは後述するよ
うに選択制御手段１１により選択して行う。尚、給湯負
荷は、後述するように、例えば給湯往き管１４を流れる
湯温により検出することができる。

【００２４】そして、循環ポンプ１６により給湯還り管
１５を流れている戻り湯は、給水管１７から補給された
上水と合流して、給湯還り管１５の下流側に流れる。そ
して遠隔操作バルブ７が開の瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１
ｃにおいて、給湯還り管１５から分岐して、水入力側ｉ
から湯沸経路４に流入する。かかる戻り湯または上水の
流入を流量センサ５が検出するので、個別制御手段８に
よりバーナ３が燃焼を開始し、予め設定された制御条件
に基づいて制御される。

【００２５】即ち、遠隔操作バルブ７が開の瞬間湯沸器
１ａ、１ｂ、１ｃの湯沸経路４に流入した戻り湯または
上水は、熱交換器２を通過する際に加熱されて湯出力側
ｏに至り、給湯往き管１４に合流する。そして合流した
湯は給湯往き管１４を流れて各給湯個所１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ・・・に至り、その一部が使用される。そし
て残りは給湯還り管１５を還流し、湯の使用量に応じて
給水管１７から補給された上水と合流して下流側に流
れ、再び前述の動作の循環が行われる。

【００２６】そして、中央制御手段９は、遠隔操作バル
ブ７の開操作に対応して動作している各瞬間湯沸器１
ａ、１ｂ、１ｃ毎に積算記憶手段１０により、その動作
時間を積算して記憶する。この動作時間は、遠隔操作バ
ルブ７の開指令を発した時点からの経過時間とする他、
個別制御手段８からの燃焼開始信号を待って経時を開始
した経過時間とすることもできる。

【００２７】ところで、湯の使用量が増え、即ち給湯負
荷が大きくなると、給湯往き管１４を流れる湯の温度が
低下するので、中央制御手段９は、かかる湯温の低下を
適宜の湯温センサ（図示省略）で検出した場合には、こ
の湯温の低下程度等に応じて、更に加えて動作させる瞬
間湯沸器の数を導出し、この導出した数に基づき、現在
遠隔操作バルブ７が閉で運転停止中の瞬間湯沸器を選択
して、選択した瞬間湯沸器の個別制御手段８に指令を送
り、その遠隔操作バルブ７を開とする。かかる瞬間湯沸
器１ａ、１ｂ、１ｃの選択は、前述の動作により積算記
憶手段１０に記憶されている積算記憶値を選択制御手段
１１により比較し、その値が小さいものから順に、前述
した数だけ選択する。このような積算記憶手段１０や選
択制御手段１１はマイクロコンピュータ等を利用して構
成することもできる。しかして、以上の指令によって遠
隔操作バルブ７が開となった瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１
ｃが上述と同様な動作を開始し、それまでに動作中の瞬
間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃと同時に動作するので、全体
としての給湯能力が増大し、前述した負荷の増大に対処
することができる。

【００２８】また、湯の使用量が減り、給湯負荷が小さ
くなると、中央制御手段９は湯温の上昇の程度等に応じ
て、燃焼を停止させる瞬間湯沸器の数を導出し、この導
出した数に基づき、現在遠隔操作バルブ７が開で運転中
の瞬間湯沸器を選択制御手段１１が選択して、選択した
瞬間湯沸器の個別制御手段８に指令を送り、その遠隔操
作バルブ７を閉とする。かかる瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、
１ｃの選択は、前述した動作により積算記憶手段１に記
憶されている積算記憶値を比較し、その値が大きいもの
から順に、前述した数だけ選択する。こうして、動作状
態の瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃの数が減ることによ
り、給湯負荷の減少に対応することができる。

【００２９】上述の通り、選択制御手段１１による瞬間
湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃの選択により複数の瞬間湯沸器
の動作時間の均一化が図られる。以上は、単に瞬間湯沸
器１ａ、１ｂ、１ｃの動作時間の均一化を図るものであ
るが、この他、積算記憶手段１０には動作時間に代え
て、動作時間にバーナの燃焼量の対応信号を乗じた量を
積算して記憶する構成とし、これらの積算値を比較して
前述したように選択制御手段１１により瞬間湯沸器１
ａ、１ｂ、１ｃを選択して制御すれば、複数の瞬間湯沸
器１ａ、１ｂ、１ｃは、それらの積算の燃焼量が均一化
される。この場合、個別制御手段８には、バーナの燃焼
量に対応した信号を中央制御手段９に送信する送信手段
（図示省略）を設ければ良い。尚、以上の説明において
は、選択制御手段１１による選択そして制御は、停止状
態の瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃを動作させる際及び動
作状態の瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃを停止させる際の
いずれにも行っているが、いずれか一方でのみ行うこと
もできるし、また、かかる選択はこのように給湯負荷の
増減の度毎に行うほか、適宜時間経過毎、例えば３日毎
等に行うようにすることもできる。

【００３０】以上の動作において、例えば業務拡張等に
伴い必要給湯量が大幅に増大し、全部の瞬間湯沸器１
ａ、１ｂ、１ｃを動作させても対応できない場合には、
既設の装置に適数の他の瞬間湯沸器を増設し、それらの
湯出力側を給湯往き管１４、水入力側を給湯還り管１５
に接続して、既設の瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃと並列
に接続して同時に動作させれば、最大給湯能力を容易に
増大することができる。

【００３１】また、瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、１ｃのいず
れかが故障した場合には、それだけを修理または取替え
るだけで良く、前述した通り、瞬間湯沸器１ａ、１ｂ、
１ｃの湯出力側ｏと給湯往き管１４及び水入力側ｉと給
湯還り管１５を、バルブ１９、２０を介して接続してお
けば、このバルブ１９、２０を閉とすることで、他の瞬
間湯沸器が動作状態、即ち給湯をしている状態でも修理
または取替えを容易に行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。ａ．複数の湯沸器ユニットから１
又は２以上を選択的に動作させることにより給湯需要に
応じるので、従来の貯湯タンクは不要となり、給湯需要
に即応でき、設備規模の縮小や設置面積の狭小化、故障
修理又は交換、増設の容易化を図ることができる。ｂ．
給湯需要の増減に応じて選択する湯沸器ユニットについ
て、その使用時間を選択情報としているので、各湯沸器
ユニット間の使用時間の偏りを防止して、耐久性を高め
ることができ、信頼性の高い給湯装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給湯装置の一実施形態を示す系統図で
ある。

【図２】制御系統を示すブロック図である。

【図３】従来の給湯装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ瞬間湯沸器（湯沸器ユニット）２熱交換器３バーナ４湯沸経路５流量センサ６湯温センサ（温度センサ）７遠隔操作バルブ（第３のバルブ）８個別制御手段９中央制御手段１２循環配管１４給湯往き管１５給湯還り管１６循環ポンプ１７給水管１８第１のバルブ１９、２０第２のバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者越水大介神奈川県横浜市戸塚区原宿町926 (72)発明者西恭弘静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (72)発明者高木多佳雄静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (72)発明者望月公雄静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (72)発明者篠原占三静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (72)発明者橋本州典静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (72)発明者高井秀忠静岡県富士市西柏原新田201番地高木産業株式会社内 (56)参考文献特開昭57−155050（ＪＰ，Ａ) 特開平１−63748（ＪＰ，Ａ) 実開平１−41844（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24D 17/00 F24H 1/10 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】貯湯タンクを持たない給湯装置であっ
て、給水源に接続されて給水する給水管と、給水を加熱した湯を給湯箇所に導く給湯往き管と、この給湯往き管から前記湯が供給される前記給湯箇所に
接続されるとともに、前記給水管に第１のバルブを介し
て接続され、前記湯と給水とを合流させる給湯環り管
と、前記給湯往き管から前記給湯箇所側に前記湯を圧送する
とともに、前記給湯環り管側に循環させる循環ポンプ
と、前記給湯環り管及び前記給湯往き管を分岐した管路及び
第２のバルブを介して前記給湯環り管と前記給湯往き管
との間に並列に接続されて前記給水を加熱する熱交換器
を備えた複数の湯沸器ユニットと、これら湯沸器ユニット毎に設けられて前記熱交換器を個
別に加熱するバーナと、前記湯沸器ユニットに対する給水を切り換える第３のバ
ルブと、前記湯沸器ユニット毎に設置されて前記熱交換器から前
記給湯往き管側に流れる前記湯の流量を検出する流量セ
ンサと、前記熱交換器から前記給湯往き管側に流れる前記湯の温
度を検出する温度センサと、前記流量センサの検出流量が所定量を越えたときに前記
バーナの燃焼を開始し、前記検出流量に応じて前記バー
ナの燃焼を制御するとともに、前記湯を設定温度に制御
する個別制御手段と、前記温度センサの検出温度に応じて前記個別制御手段を
介して前記第３のバルブを制御することにより、動作又
は休止させる１又は２以上の前記湯沸器ユニットを選択
して前記湯沸器ユニットから前記給湯往き管に流れる湯
量を増減させるとともに、前記湯沸器ユニットの動作時
間を前記湯沸器ユニット毎に積算して記憶し、その積算
値に応じて動作又は休止させる前記湯沸器ユニットを選
択する中央制御手段と、を備えたことを特徴とする給湯装置。