JPH06288636A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 即湯機能付きのバイパスミキシング方式の給
湯装置において、給湯栓を閉栓して即湯運転に入った直
後、再び給湯栓が開栓されても高温の湯が出湯されない
ようにする。 【構成】 循環ポンプの運転開始後、一定時間を経過す
ると共に、熱交換器出湯温度が設定温度以下になるまで
はバイパスミキシング制御を行い、その後バイパス流量
サーボ弁を全閉にする。 【効果】 循環ポンプの運転開始時には、バイパス流量
サーボ弁が開いているので、熱交換器内の湯はバイパス
通路内の水と混合され、即湯運転直後に給湯栓が開かれ
ても高温の湯が出湯されない。特に一定時間経過後と共
に熱交換器出湯温度が設定温度以下になるまでバイパス
流量サーボ弁を全閉にしないので、高温領域の発生をよ
り確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出湯時に直ちに適温の
湯が出湯されるようにした即湯機能付の給湯装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の給湯機においては、小型化や十分
な給湯量の確保等の要求に応じるため、熱交換器の出入
口をバイパスする通路を設け、熱交換器では希望設定温
度よりも高温となるように出湯温度を制御し、この熱交
換器から出湯された高温の湯とバイパス通路を通過した
水とを混合させることによって希望設定温度の湯を給湯
するバイパスミキシング方式が主流となっている。

【０００３】さらに、このバイパスミキシング方式の給
湯装置においては、カラン等の給湯栓を開栓した時に、
配管内で冷えた残水が吐出されることなく適温の湯が出
湯されるよう、即湯機能を設けた給湯装置が用いられて
いる。

【０００４】（即湯機能付きの給湯装置の構成）図１は
従来より用いられている即湯機能付きの給湯装置の概略
構成図を示す。１は給湯装置本体、２は給湯装置本体１
の給湯温度制御及び即湯機能制御を行なう制御部であ
る。給湯路３は、熱交換器４の入口と市水等の入水部５
の間を結ぶ給水配管３ａと、熱交換器４の出口とカラン
やシャワー等の給湯栓６の間を結ぶ給湯配管３ｂとから
構成されている。給水配管３ａと給湯配管３ｂの間には
熱交換器４の入口及び出口間をバイパスするようにして
バイパス通路７が設けられている。さらに、給湯配管３
ｂの給湯栓６近傍と、給水配管３ａのバイパス通路分岐
点よりも熱交換器４に近い位置との間には給湯戻り配管
８が配設されている。

【０００５】給水配管３ａの熱交換器入口の近くには熱
交換器４へ流入する水量を検出するための水量センサ９
を設けている。給湯配管３ｂの熱交換器出口の近くには
熱交換器４から流出する湯流量を制御するための流量サ
ーボ弁１０を設けてあり、給湯配管３ｂのバイパス通路
接続点よりも下流側には熱交換器４から出湯された湯と
バイパス通路７を通過した水とのミキシング温度Ｔｍを
検知するサーミスタ等の出湯温度センサ１１を設けてい
る。また、バイパス通路７には、バイパス通路７を流れ
る水量を検出するための水量センサ１２と、バイパス通
路７を流れる水流量を制御するためのバイパス流量サー
ボ弁１３を設けている。さらに、給湯戻り配管８には、
即湯循環用の循環ポンプ１４と、給湯戻り配管８を通じ
て給湯配管３ｂ側から給水配管３ａ側へ戻される湯の温
度を検知するためのサーミスタ等の温度センサ１５と、
給湯戻り配管８を通じて給水配管３ａ側から給湯配管３
ｂ側へ湯水が逆流するのを防止するための逆流防止弁１
６を設けてある。１７は熱交換器内に流れる水を加熱す
るためのガスバーナ、１８はガスバーナの燃焼力を調整
するための能力制御装置である。

【０００６】水量センサ９，１２、出湯温度センサ１１
及び温度センサ１５の出力は制御部２に入力されてお
り、流量サーボ弁１０，１３、能力制御装置１８及び循
環ポンプ１４は上記各センサの出力等に基づいて制御部
２により制御される。

【０００７】また、給湯栓６からの希望給湯温度は使用
者が自由に設定できるようになっており、給湯栓６の設
定温度Ｔｓが制御部２に入力されると、熱交換器４の出
湯温度は給湯栓６の設定温度Ｔｓよりも高い温度（これ
を疑似設定温度という。）Ｔｈに設定される。

【０００８】（上記給湯装置の湯温制御方法）入水部５
から給水配管３ａ内に流入した水は、熱交換器４側とバ
イパス通路７側とに分配される。熱交換器４側へ流入し
た水は、熱交換器４を通過する際にガスバーナ１７によ
って加熱される。このときガスバーナ１７の燃焼力を調
整する能力制御装置１８は、水量センサ９により検知さ
れている水量等に基づき制御部２によりフィードフォワ
ード制御され、熱交換器４からは疑似設定温度Ｔｈの湯
が出湯される。熱交換器４から出湯された疑似設定温度
Ｔｈの湯はバイパス通路７を通過した水と混合され、給
湯栓６から出湯される。給湯栓６から出湯される湯のミ
キシング温度Ｔｍは出湯温度センサ１１によって監視さ
れており、制御部２はミキシング温度Ｔｍが設定温度Ｔ
ｓと等しくなるようバイパス流量サーボ弁１３（あるい
は、給湯配管３ｂ及びバイパス通路７の流量サーボ弁１
０，１３）をフィードバック制御する。

【０００９】さらに、この給湯装置は、給湯停止中に配
管内の湯が放熱して冷却し、給湯栓６を開栓したときに
給湯栓６から冷水を吐出し、使用者に不快感を与えるの
を防止するため、即湯機能を有している。この即湯機能
とは、給湯が停止して即湯スイッチがオンになっている
場合には、給湯戻り配管８と循環ポンプ１４を用いて湯
を配管内で循環させながら熱交換器で加熱し、配管内の
湯温を一定温度範囲内に保つものである。

【００１０】（従来の給湯装置による即湯動作）従来に
あっては、上記即湯機能を実現するため給湯装置をつぎ
のようにして制御している。従来の給湯装置における即
湯機能の動作を図４のフローチャートに示し、図４に従
って制御部による即湯機能を説明する。

【００１１】給湯栓６が閉じられて即湯スイッチがオン
になると（Ｓ５１）、まずバイパス流量サーボ弁１３を
全閉にし（Ｓ５２）、配管内の湯が熱交換器４を通過す
ることなくバイパス通路７をショートパスするのを防止
する。ついで、配管内の湯温Ｔと所定の即湯運転開始温
度Ｔ１を比較し（Ｓ５３）、配管内の湯温Ｔが即湯運転
開始温度Ｔ１よりも高い場合には、配管内の湯温Ｔの監
視して湯温Ｔと即湯運転開始温度Ｔ１との比較を続け
る。そのうち配管内の湯温Ｔが次第に下がって即湯運転
開始温度Ｔ１以下になると、循環ポンプ１４の運転を開
始する（Ｓ５４）。循環ポンプ１６を運転すると、配管
内の湯は給水配管３ａ→熱交換器４→給湯配管３ｂ→給
湯戻り配管８という経路（図１に矢印で示した経路）で
循環する。こうして湯が循環すると、熱交換器４を流れ
る湯の流量が最低作動流量（ＭＯＱ）以上あるかどうか
監視する（Ｓ５５）。この流量が最低作動流量以下であ
れば異常と判断し、即湯運転を中断したり、異常を報知
したりして異常処置をとる。流量が最低作動流量以上で
あることが確認されると、ガスバーナ１７に着火し、熱
交換器４により配管内の湯を加熱して配管内の湯温を制
御する（Ｓ５６）。ついで、配管内の湯温Ｔと所定の即
湯運転終了温度Ｔ２（＞Ｔ１）とが比較され（Ｓ５
７）、湯温Ｔが即湯運転終了温度Ｔ２に達していない場
合には、ステップＳ５５へ戻って流量が最低作動流量以
下に下がっていないかチェックする。このようにして湯
温Ｔが即湯運転終了温度Ｔ２になるまでステップＳ５５
〜Ｓ５７を繰り返し、温度センサ１５によって監視して
いる配管内の湯温が即湯運転終了温度Ｔ２以上になる
と、ガスバーナ１７の燃焼を停止し（Ｓ５８）、循環ポ
ンプ１４を一定時間ポスト運転した後停止させる（Ｓ５
９，６０）。循環ポンプ１４を停止した後は、再び湯温
Ｔが即湯運転開始温度Ｔ１以下になっていないか監視し
（Ｓ５３）、湯温Ｔが即湯運転開始温度Ｔ１に下がった
場合には、上記のステップＳ５３以下のフローを繰り返
す。

【００１２】以上の処理によって配管内には、常に即湯
運転開始温度Ｔ１以上即湯運転終了温度Ｔ２以下の湯が
蓄えられ、カラン等の給湯栓が開栓されると、直ちに快
適な温度の湯が出湯される。

【００１３】（従来の給湯装置の問題点）しかしなが
ら、従来の給湯装置における即湯機能の制御方式にあっ
ては、バイパス流量サーボ弁を全閉にした後に循環ポン
プを運転して即湯運転を開始しているので、給湯栓の閉
栓後直ちに即湯運転を開始した場合には、熱交換器から
バイパス通路接続点までの給湯配管内に残っている高温
の湯が給湯配管へ流れ、給湯配管内の一部に高温の湯の
領域が存在することになる。そして、この高温の湯の領
域が十分拡散しきらないうちに再度給湯栓が開栓される
と、給湯栓から高温の湯が吐出される恐れがあり、危険
であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは給湯栓を閉栓して即湯運転に入った直後、再び給
湯栓が開栓されても高温の湯が出湯される恐れのない即
湯機能付きの給湯装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の給湯装置は、熱
交換器を有する給湯路と、熱交換器を加熱する加熱装置
と、熱交換器の入口側及び出口側を接続するバイパス通
路と、バイパス通路に設けた流量調整弁と、給湯路の給
湯栓付近と給湯路の熱交換器入口側との間に接続された
給湯戻り配管と、給湯戻り配管を通して湯を循環させる
循環ポンプと、給湯戻り配管を通って循環する湯の温度
を検出する湯温検知器と、給湯停止中に循環ポンプを運
転して湯を循環させ、循環湯の温度を所定範囲内に保つ
即湯運転制御部とを備えた即湯機能付きの給湯装置にお
いて、前記即湯運転制御部により、循環ポンプの運転開
始後、一定時間を経過すると共に、熱交換器出湯温度が
設定温度付近以下になるまではバイパスミキシング制御
を行い、その後にバイパス通路の流量調整弁を全閉にす
るようにしたことを特徴としている。

【００１６】

【作用】本発明にあっては、循環ポンプの運転開始前に
バイパス通路の流量調整弁を閉じることなく、循環ポン
プの運転開始後、一定時間を経過すると共に、熱交換器
出湯温度が設定温度以下になるまでバイパスミキシング
制御を行い、その後にバイパス通路の流量調整弁を全閉
にしているので、循環ポンプの運転を開始すると熱交換
器内などの高温の湯とバイパス通路内の水とが給湯回路
に流れて混合され、給湯回路内に高温の湯の領域が発生
するのを防止することができる。従って、即湯運転の開
始直後に給湯栓が開かれても、給湯栓から高温の湯が出
湯される恐れがなく、安全に使用することができる。

【００１７】また、循環ポンプの運転後一定時間が経過
すると、バイパス通路の流量調整弁が全閉になるので、
配管内の湯がバイパス通路を通ってショートパスするこ
とを防止することができ、熱交換器に最低作動流量以上
の湯を流すと共に配管内の湯を確実に加温ないし保温す
ることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例による給湯装置としては、
図１に示した即湯機能付きのバイパスミキシング方式の
給湯装置と同じ構造を用いることができるので、その詳
細な説明は省略し、同一の構成要素に対しては図１で用
いられている符号と同一の符号を用いて説明する。

【００１９】図２は本発明の一実施例における即湯運転
制御のための構成を示すブロック図である。制御部２内
には、給湯栓６からの給湯温度を制御するための給湯温
度制御部（図示せず）等のほかに、図２に示すように即
湯運転制御部２ａが設けられており、即湯運転制御部２
ａは循環ポンプ１４の運転開始して一定時間経過後にバ
イパス流量サーボ弁１３を全閉にするためのタイマー２
ｄを備えている。また、制御部２内には、即湯運転開始
温度Ｔ１と即湯運転終了温度Ｔ２を設定する設定器２
ｂ，２ｃが設けられており、即湯運転開始温度設定器２
ｂ及び即湯運転終了温度設定器２ｃの各出力は即湯運転
制御部２ａに接続されている。この即湯運転開始温度設
定部２ｂ及び即湯運転終了温度設定部２ｃには、給湯栓
６から給湯される湯の希望温度Ｔｓを入力するための設
定器１９の出力が接続されており、設定器１９から設定
温度Ｔｓが入力されると、即湯運転開始温度設定器２ｂ
及び即湯運転終了温度設定器２ｃはそれぞれ設定温度Ｔ
ｓから即湯運転開始温度Ｔ１及び即湯運転終了温度Ｔ２
を演算し、その結果を即湯運転制御部２ａへ入力する。
さらに、即湯運転制御部２ａには即湯スイッチ２０や水
量センサ９、温度センサ１５の出力が接続されており、
即湯運転制御部２ａは水量センサ９や温度センサ１５等
の検出値や入力された即湯運転開始温度Ｔ１や即湯運転
終了温度Ｔ２等の値などに基づき、バイパス流量サーボ
弁１３や循環ポンプ１４、能力制御装置１８を制御し、
即湯運転を行う。

【００２０】図３は上記即湯運転制御部による即湯機能
の動作を示すフローチャートである。図３のフローチャ
ートに従って本実施例による即湯機能を以下に説明す
る。給湯栓６が閉じられて即湯スイッチ２０がオンにな
ると（Ｓ２１）、温度センサ１５によって検知している
配管内の湯温Ｔと即湯運転開始温度Ｔ１とを比較し（Ｓ
２２）、配管内の湯温Ｔが即湯運転開始温度Ｔ１よりも
高い場合には、配管内の湯温Ｔを監視して湯温Ｔと即湯
運転開始温度Ｔ１との比較を続ける。そのうち配管内の
湯温Ｔが次第に下がって即湯運転開始温度Ｔ１以下にな
ると、循環ポンプ１４の運転を開始する（Ｓ２３）。こ
のときバイパス流量サーボ弁１３は最後の給湯使用状態
における開度となっているので、循環ポンプ１４を運転
すると、熱交換器４からバイパス通路接続点までの給湯
配管３ｂ内に残っていた高温の湯はバイパス通路７内に
残っていた水と混合され、ほぼ最後に使用したときの給
湯設定温度とほぼ等しくなって給湯配管３ｂのバイパス
通路接続点よりも下流側へ送りだされ、さらに給湯配管
３ｂ→給湯戻り配管８→給水配管３ａ（熱交換器４）ま
たはバイパス通路７→給湯配管３ｂという経路で循環す
る。

【００２１】前記従来例では、循環ポンプ１４の運転時
にはバイパス通路７が全閉となっているので、循環ポン
プ１４の運転直後に給湯栓６が開かれると、熱交換器４
内に残っていた高温の湯がそのまま給湯配管３ｂを通っ
て給湯栓６から出湯され、危険であった。これに対し、
本発明にあっては、循環ポンプ１４の運転開始時には、
まだバイパス流量サーボ弁１３はまだ閉じていないの
で、いま循環ポンプ１４の運転直後に給湯栓６が開かれ
たとしても、熱交換器４内などに残っていた湯とバイパ
ス通路７内の水が給湯配管３ｂ内で混合され、安全な適
温の湯として給湯栓６から出湯される。このとき、一定
時間内（Ｓ２４）及びその後熱交換器出湯温度Ｋｔｈが
設定温度ｑｔｓ付近以下（Ｓ２５）になるまでは、バイ
パス流量サーボ弁１３により通常のバイパスミキシング
制御を行う（Ｓ２６）。

【００２２】循環ポンプ１４の運転開始後、給湯栓６が
開かれなければ、制御部２は一定時間経過後及び出湯温
度が設定温度以下になった後にバイパス流量サーボ弁１
３を全閉にし（Ｓ２７）、配管内の湯がバイパス通路７
を通ってショートパスするのを防止し、循環流量の全量
を熱交換器４に流がし、ガスバーナの最小能力限界から
決まる最低作動流量（ＭＯＱ）を確保する。言い換える
と、配管内の湯は、必ず給湯配管３ｂ→給湯戻り配管８
→給水配管３ａ→熱交換器４→給湯配管３ｂという経路
で循環し、正確に温度制御される。

【００２３】このバイパス流量サーボ弁１３の全閉時に
は、既に熱交換器４内の高温の湯はバイパス通路７の水
と混合して適温の湯となっているので、給湯栓６が開か
れても高温の湯が給湯栓６から吐出される危険はない。

【００２４】こうして配管内を湯が循環すると、熱交換
器４を流れる湯の流量を水量センサ９で監視しながら最
低作動流量以上の流量かどうかを判断する（Ｓ２８）。
この流量が最低作動流量以下であれば異常と判断し、即
湯運転を中断したり、異常を報知したりして異常処置を
とる。流量が最低作動流量以上であることが確認される
と、ガスバーナ１７に着火して配管内の湯温を制御する
（Ｓ２９）。ついで、配管内の湯温Ｔと所定の即湯運転
終了温度Ｔ２（＞Ｔ１）とを比較し（Ｓ３０）、湯温Ｔ
が即湯運転終了温度Ｔ２に達していない場合には、ステ
ップＳ２８へ戻って流量が最低作動流量以下になってい
ないか、再チェックする。このようにして湯温Ｔが即湯
運転終了温度Ｔ２になるまでステップＳ２８〜Ｓ３０を
繰り返し、温度センサ１５によって監視している配管内
の湯温Ｔが即湯運転終了温度Ｔ２以上になると、ガスバ
ーナ１７の燃焼を停止し（Ｓ３１）、循環ポンプ１４を
一定時間ポスト運転して配管内の湯温の分布を均一にし
た後停止させる（Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５）。
循環ポンプ１４を停止した後は、再び湯温Ｔが即湯運転
開始温度Ｔ１以下になっていないか監視し（Ｓ２２）、
湯温Ｔが即湯運転開始温度Ｔ１に下がった場合には、上
記のようにステップ２２以下のフローを繰り返す。

【００２５】以上の処理によって配管内には、常に即湯
運転開始温度Ｔ１以上即湯運転終了温度Ｔ２以下の湯が
蓄えられ、カラン等の給湯栓が開栓されると、直ちに快
適な希望温度の湯が出湯される。

【００２６】なお、即湯運転開始温度Ｔ１及び即湯運転
終了温度Ｔ２は、設定温度Ｔｓと関係なく、一定値とし
てもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、給湯栓の閉栓中に即湯
運転用の循環ポンプの運転を開始すると熱交換器内の高
温の湯とバイパス通路内の水とが給湯回路に流れて混合
されるので、給湯回路内に高温の湯の領域が発生するの
を防止することができる。従って、即湯運転の開始直後
に給湯栓が開かれても、給湯栓から高温の湯が出湯され
る恐れがなく、即湯機能付きの給湯装置の安全性を高め
ることができる。特に一定時間経過後で、且つ出湯温度
が設定温度以下になるまでは、バイパス流量調整弁を全
閉にしないので、高温領域の発生をより確実に防止でき
る。

【００２８】また、循環ポンプの運転後一定時間が経過
すると共に、缶体出湯温度が設定温度以下になるとバイ
パス通路の流量調整弁が全閉になるので、配管内の湯が
熱交換器を通ることなくバイパス通路を通ってショート
パスすることを防止でき、配管内の湯を確実に加温ない
し保温することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例及び従来例における即湯機能
を有する給湯装置の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例における即湯運転制御のため
の構成を示すブロック回路図である。

【図３】同上の即湯運転制御部の制御方法を説明するフ
ローチャートである。

【図４】従来例による図１の給湯装置の制御方法を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 給湯装置本体 ２ 制御部 ２ａ 即湯運転制御部 ３ 給湯路 ４ 熱交換器 ６ 給湯栓 ７ バイパス通路 ８ 給湯戻り配管 １１ 出湯温度センサ １３ バイパス流量サーボ弁 １５ 温度センサ １７ ガスバーナ １８ 能力制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器を有する給湯路と、熱交換器を
   加熱する加熱装置と、熱交換器の入口側及び出口側を接
   続するバイパス通路と、バイパス通路に設けた流量調整
   弁と、給湯路の給湯栓付近と給湯路の熱交換器入口側と
   の間に接続された給湯戻り配管と、給湯戻り配管を通し
   て湯を循環させる循環ポンプと、給湯戻り配管を通って
   循環する湯の温度を検出する湯温検知器と、給湯停止中
   に循環ポンプを運転して湯を循環させ、循環湯の温度を
   所定範囲内に保つ即湯運転制御部とを備えた即湯機能付
   きの給湯装置において、前記即湯運転制御部により、循
   環ポンプの運転開始後、一定時間を経過すると共に、熱
   交換器出湯温度が設定温度付近以下になるまではバイパ
   スミキシング制御を行い、その後にバイパス通路の流量
   調整弁を全閉にするようにしたことを特徴とする給湯装
   置。