JPH074745A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯配管につながれた給湯栓から短時間に所
望の温度の湯が出るセントラル式の貯湯式給湯装置を得
ること。 【構成】 給湯システムを給湯器１１、給湯配管１４及
び給湯栓１５等で構成し、給湯配管１４の出口部付近か
ら分岐した管に排水弁１６を、給湯配管１４の入口部付
近に電動混合弁１９を、給湯配管１４に温度センサー１
９をそれぞれ備え、給湯配管１４の保温時間の設定手段
に基づき、間欠的にぬるめの湯を給湯配管１４に流し、
給湯配管１４を暖める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式の給湯器、給湯
配管及び給湯栓等により構成された給湯装置に係り、よ
り詳しくは、深夜電力温水器を使用した給湯システムに
おいて、管温度情報に基づき給湯栓より湯をリークさせ
て配管を暖め、給湯配管の即湯性を向上させた給湯装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のセントラル方式の給湯装置は、例
えば、深夜電力やガス、灯油を熱源とした貯湯式又は瞬
間式の給湯器と、この給湯器の出口側に接続された給湯
配管と、この給湯配管に接続された複数の給湯栓等から
構成されている。かかる給湯装置によれば、給湯栓を開
いてから所望の温度の湯が出てくるまで一定の時間、即
ち湯待ち時間を要する。

【０００３】すなわち、セントラル方式の給湯装置で
は、１台の給湯器で浴室、台所、洗面所等の各給湯箇所
に配管送湯するため、給湯器と給湯栓との距離が長くな
り、冬期などに湯を時間間隔をおいて使用すると、湯待
ち時間が長くなる。このため、所望の湯が得られるまで
の時間的損失、イライラ感情の発生、所望の温度になる
までの間に捨てられる水や熱エネルギーの損失、やむを
得ずにぬるめの湯を使って洗顔等をする際の不快感等の
問題が発生する。

【０００４】湯待ち時間がかかる原因としては、１、給
湯器内での湯温の立ち上がり速度が遅い（熱交換器をガ
ス等の燃焼ガスにより給湯時のみ加熱する瞬間式の給湯
器の場合）、２、給湯開始時に冷えた配管を暖めるのに
熱エネルギーが使用され、湯が配管を流れる間に温度が
低下する、３、給湯中に配管から周囲環境に対流や伝導
により熱量が失われる等が挙げられる。第１の原因に関
しては、瞬間式の給湯器では大きな問題であり、特に燃
焼排気ガスを屋外等に排出させるための構造が不可欠で
あるため、熱交換器は給湯停止時に非常に冷めやすい。
ただし、貯湯式の給湯器では上記の問題は発生しない。

【０００５】第２の原因に関しては、配管の長さ、管の
肉厚や比重等によって決定される配管の長さ当たりの重
量、管の材料や比熱等によって決定される熱容量、周囲
環境の温度と経過時間等によって決定される温度等によ
り、管を暖めるのに必要な熱量が異なることによる。肉
厚が厚く、比熱が大きい材質からなる長い配管が冷えて
いるときは、特に湯待ち時間が長い。なお、給湯停止中
における給湯配管の温度降下速度は、周囲環境温度や配
管の断熱程度等によって異なる。配管温度の降下に伴う
熱損失は、湯待ち時間中に無駄に捨てられたぬるい湯が
持っていた熱量と共に、給湯配管系における２大損失で
ある。第３の原因に関しては、給湯中における配管から
の熱損失は、湯の配管通過所要時間が短い（例えば、内
径２０．６ｍｍ、流量６ｌ／分、配管長５ｍの配管の場
合、１６，７秒）ため、比較的小さい。従って、給湯栓
から所望の温度の湯が出てくるまでの時間の長さは、貯
湯式の給湯器の場合は第２の原因に、瞬間式の給湯器の
場合は第１及び第２の原因に支配される。

【０００６】なお、湯待ち時間は、給湯配管の施工条件
と湯の使用条件によっても左右される。従ってこれらの
湯待ち時間を左右する条件としては、配管材料（比重
量、比熱、熱伝導率）、配管寸法（内径、肉厚、長
さ）、配管周囲温度、給湯開始時の配管温度（配管自体
の温度と配管内に滞留している湯の温度）、流量、利用
する湯温、配管の内面外面における熱伝導率（断熱使用
等）、配管方式（分岐方式やヘッダー方式）等がある。

【０００７】上記の湯待ち時間を短かくするため、すな
わち、即湯性の向上のためには、従来から各種の方式が
採用されている。例えば、配管の小口径化によって管内
容積を小さくして管内速度を早め、湯の配管内通過時間
を短くし、配管の小熱容量化を図った給湯装置がある
（第１の従来例）。配管の小口径化は、分岐方式の配管
方式よりもヘッダー方式の方が適している。

【０００８】また、即湯性の向上のためには、配管の高
断熱化を図る方法がある（第２の従来例）。湯の利用間
隔が長い場合は、給湯停止中の配管温度の低下が小さく
なり、即湯性向上の効果がある。なお、この場合、熱容
量の小さい断熱材を用いる必要がある。

【０００９】さらに、即湯性の向上のためには、例えば
図４（実開昭６１ー２３６２１号公報開示）に示すよう
な給湯装置がある（第３の従来例）。この給湯装置によ
れば、配管を給湯配管１と戻り配管２とにより往復式と
し、戻り配管２内に設けた循環ポンプ３によって給湯器
４と給湯栓５との間を小流量で湯を循環させ、熱交換器
６によって給湯配管１を適温に保持しておく。

【００１０】また、即湯性の向上のためには、例えば図
５（実開平３ー１６０２７０号公報開示）に示すような
給湯装置がある（第４の従来例）。この給湯装置によれ
ば、給湯栓７近くの給湯配管８の途中に加熱ヒータ９を
備えた小形の電気温水器１０を備え付け、給湯初期はこ
の電気温水器１０の高温の湯を利用する。

【００１１】さらに、即湯性の向上ではないが、寒冷地
における給水給湯配管や暖房配管、太陽熱装置の集熱配
管等の凍結による破壊を防ぐため、配管に電気ヒータを
巻き付け、タイマーによる通電時間帯制御やサーモスタ
ットによる温度制御をおこなう給湯装置がある（第５の
従来例）。

【００１２】同じく、配管の凍結防止のために、図６に
示す給湯装置がある（第６の従来例）。１１は深夜電力
温水器のような貯湯式の給湯器、１２は給湯器１の内部
に取付けられた加熱用のヒータ、１３は給湯器１１の下
部に接続する給水管である。１４は給湯器１１の出口に
接続された給湯配管で、途中から複数の給湯箇所に分岐
する。１５は給湯配管１４の末端に取付けられた複数の
給湯栓で、例えば隣接する洗面所や台所等である。な
お、水栓は省略してある。１６は給湯栓１５の近傍に分
岐して取付けられた排水手段として機能する電動式の排
水弁、１７は給湯配管１４内を流れる湯の温度を検出す
る温度検出手段として機能する温度センサーで、温度セ
ンサー１７の取付け位置は排水弁１６の取付け位置より
も少し上流側である。１８は温度センサー１７の検出信
号を入力して排水弁１６の開閉を制御する制御装置であ
る。なお、配管系に取付けられる減圧逆止弁や安全弁等
の弁類は省略する。

【００１３】この給湯装置では、制御装置１８が、温度
センサー１７で検出された給湯配管１４内の湯の温度が
凍結温度に下る少し前、例えば４℃程度のときに、排水
弁１６を開いて給湯配管１４内の水を排水し、給湯器１
１内の熱い湯を給湯配管１４内に送り込む。給湯配管１
４の温度上昇により、またはタイマーによる時間経過に
より、制御装置１８は排水弁１６を閉じる。

【００１４】さらに、第６の従来例のような電動式の排
水弁１６を設けず、夜間に給湯栓１５を少し開けた状態
にして少量の水を流しっぱなしにする方法は、日常よく
おこなわれる（第７の従来例）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
第１の従来例によれば、配管をあまり細管化しすぎる
と、管内における圧力損失が増大して所望の流量を確保
できなくなるおそれがある。また、第２の従来例によれ
ば、熱容量の大きな断熱材や蓄熱材で配管を覆った場
合、給湯の間隔が短い場合には効果的であるが、その間
隔が長い場合は一度断熱材や蓄熱材が冷えてしまうと、
逆に湯待ち時間が伸びてしまう。

【００１６】また、第３の従来例（図４）によれば、即
湯性の向上は実現でき利便性を重視するホテル等で実用
化されているが、循環回路からの熱損失が比較的大き
く、ポンプ等の設備費もかかることから、住宅用途等に
は適用が困難である。すなわち、工事費を含めた設備費
や運転費に多額の費用がかかり、どこにでも簡単に施工
できるものではない。また、第４の従来例（図５）によ
れば、即湯性の向上に効果的であるが、給湯箇所ごとに
小型温水器を設置しなければならず、その設置スペース
の確保や配管配線工事費を含めた設備費に多額の費用が
かかり、どこにでも簡単に採用できるものではない。

【００１７】また、第５の従来例によれば、即湯性の向
上に効果的であるが、電気ヒータを用いると、深夜電力
時間帯以外の時刻に即湯性が要求されるため、深夜の安
価な電気料金を使うことができず、運転費が高価になっ
てしまう。また、第６の従来例（図６）によれば、温水
の間欠的な垂れ流しは即湯性の向上に効果的で、深夜電
力等で沸かした温水器の安価なエネルギーを使うことが
できるが、単純な配管温度やタイマーによる通水制御で
は、経済的な運転がおこなえない。また、第７の従来例
によれば、夜間給湯栓を開放した状態にして少量の水を
流しっぱなしにするので、水が無駄になる。

【００１８】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、即湯性の向上を図ると共に熱損失を
少なくした貯湯式の給湯装置を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる給湯装置
は、給湯栓近傍に給湯配管から分岐した排水手段、貯湯
式の給湯器近傍の給湯配管に送湯の温度を調整する温度
調整手段、及び給湯配管に給湯配管内の湯の温度を検出
する温度検出手段をそれぞれ設けると共に、温度検出手
段からの検出信号を入力して排水手段と温度調節手段と
を制御する制御装置を設けたものである。

【００２０】また、本発明にかかる給湯装置は、給湯栓
近傍に給湯配管から分岐した排水配管、排水配管と貯湯
式の給湯器に給水するための給水配管との間で熱交換を
おこなう熱交換手段、排水配管に排水手段、及び給湯配
管に給湯配管内の湯の温度を検出する温度検出手段をそ
れぞれ設けると共に、温度検出手段からの検出信号を入
力して排水手段を制御する制御装置を設けたものであ
る。

【００２１】さらに、本発明にかかる給湯装置は、制御
装置が温度検出手段からの検出信号に基づいて排水手段
を動作させ、給湯配管内に給湯器の湯を間欠的に送湯す
るようにしたものである。

【００２２】さらに、本発明にかかる給湯装置は、制御
装置が給湯配管の保温制御時間帯を設定できる制御時間
帯設定手段を備えたものである。

【００２３】さらに、本発明にかかる給湯装置は、制御
装置が実際の給湯負荷発生情報を基に、学習制御により
保温制御時間帯を自動補正するようにしたものである。

【００２４】さらに、本発明にかかる給湯装置は、制御
装置が排水時に温度調整手段の設定値をあらかじめ定め
たぬるめの湯温に設定するようにしたものである。

【００２５】

【作用】排水手段は、冷えた給湯配管内の湯を排出し、
代わりに給湯器内の湯を給湯配管内に置き換える。温度
調節手段は、排水動作時に給湯配管内に入る湯温をぬる
めに調節する。温度検出手段は給湯配管温度を検出し、
排水手動を動作するための信号を制御装置に送る。熱交
換手段があるときは、排水と給湯器に供給される給水と
の間で熱交換をおこなう。

【００２６】

【実施例】

実施例１ 図１は本発明の第１の実施例を示す模式図である。な
お、図６の従来例と同一部分には同じ符号を付し、説明
を省略する。１９は給湯配管１４上で給湯器１１の出口
付近に設けられた温度調節手段として機能する電動混合
弁で、この電動混合弁１９には給水管１３から分岐した
給水分岐管２０が接続されている。なお、排水弁１６を
取り付けた給湯配管１４以外の給湯配管、例えば浴槽や
シャワー等への配管は、その使用目的、即ち即湯性の必
要性や高温湯の必要性等により、電動混合弁１９の手前
または後から分岐させることができる。１８は温度セン
サー１７の検出信号を入力して、排水弁１６及び電動混
合弁１９の開閉を制御する制御装置である。

【００２７】図２は図１で示した制御装置１８に設けら
れた操作盤（あるいはリモコンとして設けられた制御時
間帯設定手段として機能する操作盤）の一例を示す正面
図である。２１は即湯性を実現させるために保温時間を
表示するＬＥＤからなる２４時間の時間表示器、２２は
時間表示器２１の保温動作時刻を設定する一対の時刻設
定キーである。２３は電動混合弁２０の調整温度を表示
する２桁からなる温度表示器、２４は温度表示器２３を
使って温度設定の入力をおこなう一対の温度設定キー、
２５は温度設定キー２４のモードを通常時と保温時に切
換える切換キーである。

【００２８】次に上記のように構成した第１の実施例
（図１及び図２）の作用を説明する。まず、制御装置１
８に設けられた操作盤によって、保温時間と電動混合弁
１９の調整温度をあらかじめ設定する。保温時間を設定
するには、時刻設定キー２２のＯＮキー又はＯＦＦキー
を操作する。時刻設定キー２２を操作するたびに、時間
表示器２１の表示が１時間毎に進み、ＯＮ入力された時
間のみ点灯する。午後１２時以降も入力を続けると、再
び午前０時へと進む。この時刻設定は、例えば給湯配管
１４の配管先が洗面所と台所の場合は、よく使われる時
間帯、例えば午前６時〜午前９時、午後１２時〜午後１
時、午後６時〜午後１０時のようにする。

【００２９】次に電動混合弁１９の調整温度を設定す
る。まず変換キー２５を通常時に合わせ、温度設定キー
２４により通常使用時の調整温度を設定する。普通は、
４２℃程度に合わせる。次に、切換キー２５を保温時に
合わせ、再び温度設定キー２４で配管保温時の温度を入
力する。この保温温度は高いほど即湯性は向上するが、
排水による熱損失も増大するため、通常は通常使用時の
温度より低い３０℃〜３５℃程度に合わる。これらの設
定された情報は、マイコンのメモリー（図示せず）に記
憶され、排水弁１６と電動混合弁１９の動作を制御装置
１８が制御する。

【００３０】すなわち、温度センサー１７で検出された
給湯配管１４の温度と、先に設定された保温時間により
排水弁１６を間欠的に動作させ、給湯配管１４を保温時
間帯のみ適温に保つ。排水弁１６が開く温度は、先に設
定された保温時温度より３℃〜５℃低い差温にあらかじ
め設定されている。排水弁１６が閉じる温度は先の設定
温度である。排水時の流量は、排水弁１６を取り付けた
分岐配管の管径等で調整できるが、あまり大流量にする
必要はない。また、あまり小流量にすると排水に時間が
かかる。しかし排水される水量は流量にあまり関係な
く、ほぼ一回当たり給湯配管１４の内容積分である。電
動混合弁１９は排水弁１６の動作時間内のみ保温時の温
度に調整され、それ以外のときは通常時の温度に設定さ
れている。こうして、制御装置１８は温度センサー１７
の検出信号に基づき電動式の排水弁１６を動作させ、給
湯配管１４内に給湯器１１の湯を間欠的に送湯する。

【００３１】実施例２ 図３は本発明の第２の実施例を示す模式図である。な
お、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略す
る。２６は給湯配管１４の下流部付近から分岐した排水
用の細管を構成する排水配管で、１６は排水配管２６の
下流部付近に設けられた排水弁である。２７は排水弁１
６の近傍で排水弁１６よりも上流側に設けられた熱交換
手段として機能する熱交換器で、給水配管２６の一部を
螺旋状に形成して給水配管１３を取り巻き、給水配管１
３を流れる水と排水配管２６から排水される排水とを熱
交換して、熱回収する。１８は温度センサー１７の検出
信号を入力して、排水弁１６の開閉を制御する制御装置
である。なお、排水弁１６の取付け位置は熱交換器２７
の上流側であってもよい。第２の実施例によれば、給湯
器１１の熱い湯を保温のために直接使用するが、熱交換
器２７で排熱回収されるため大きな熱損失となることは
ない。

【００３２】実施例３ 第３の実施例は、第１の実施例と第２の実施例を組み合
わせたものである。すなわち、図１で示した構成に加え
て、電動式の排水弁１６を取付けた排水用の分岐管を図
３に示すように給水配管１３の位置まで延ばして排水配
管２６を構成する。そして、排水配管２６に熱交換器２
７を設けて、この熱交換器２７によって給水配管１３の
一部を螺旋状に取り巻き、給水配管１３を流れる水と排
水配管２６から排水される排水とを熱交換して、熱回収
する。第３の実施例によれば、設備費は高くなるが、一
層の省エネルギー効果が発生する。

【００３３】実施例４ 第４の実施例では、第１の実施例に示した給湯配管１４
から分岐した排水弁１６の下流側に、流量センサー（あ
るいは圧力センサー）を設けたものである。排水中に給
湯負荷が発生したことをセンサー情報により検出した
ら、排水弁１６を閉じて、電動混合弁１９を通常時に切
り換える。すなわち、第１の実施例では、排水時間は管
径等により異なるが、数十秒から数分である。この時間
内は電動混合弁１９の調整温度が少しぬるめに設定され
ており、この排水中に給湯栓１５が開けられ給湯負荷が
発生した場合、ぬるめの湯が出てくることになり、また
流量も同時排水のため低下する。第４の実施例によれ
ば、このような不具合を避けることができる。

【００３４】実施例５ 第５の実施例では、実際の給湯時間帯に合わせて保温時
間帯を人手で再設定する代わりに、給湯負荷発生をセン
サーにより検出し、この情報を蓄積することにより、保
温時間帯を自動補正する、いわゆる学習制御する。この
ようにすることによって、再設定の手間がはぶけ、かつ
確実に即湯性が得られる。すなわち、上記の実施例で
は、操作盤上で給湯配管の保温時間を１時間きざみで入
力設定していた。しかし、当初予想していた給湯時間帯
と実際に利用した時間帯にズレがあると、せっかくの即
湯性向上の制御が生かされないことになる。保温時間帯
を余裕を見て長めに設定しておけばよいが、この場合、
湯の排水に伴なう運転費が増大してしまう。第５の実施
例は、上記の問題を解決する。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、温度調節手段によってぬるめに設定された湯
を排水手段によって給湯配管内に間欠的に送湯するよう
に構成したので、湯を使用しないときに給湯配管から外
部に放熱により失われる熱量が少なくなり、また簡単な
構成で確実に即湯性を向上させることができる。

【００３６】また、本発明によれば、熱交換手段によっ
て排水と給水とを熱交換して熱回収するようにしたの
で、一層の省エネルギー化が計れる。

【００３７】さらに、本発明によれば、保温動作の制御
時間帯設定手段によって排水手段を動作させる時間帯を
きめ細かく設定したので、湯を使用しない時間帯に無駄
に排水してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す模式図である。

【図２】図１の要部を示す正面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す模式図である。

【図４】従来の給湯装置の一例を示す模式図である。

【図５】従来の給湯装置の他の一例を示す模式図であ
る。

【図６】従来の給湯装置の別の一例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１ 給湯器 １３ 給水配管 １４ 給湯配管 １６ 排水弁 １７ 温度センサー １８ 制御装置 １９ 排水弁 ２２ 時刻設定キー ２４ 温度設定キー ２７ 熱交換器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯式の給湯器、給湯栓及び前記給湯器
   と給湯栓とを接続する給湯配管等によって構成された給
   湯装置において、 前記給湯栓近傍に前記給湯配管から分岐した排水手段、
   前記給湯器近傍の給湯配管に送湯の温度を調整する温度
   調整手段、及び前記給湯配管に該給湯配管内の湯の温度
   を検出する温度検出手段をそれぞれ設けると共に、該温
   度検出手段からの検出信号を入力して前記排水手段と温
   度調節手段とを制御する制御装置を設けたことを特徴と
   する給湯装置。
2. 【請求項２】 貯湯式の給湯器、給湯栓及び前記給湯器
   と給湯栓とを接続する給湯配管等によって構成された給
   湯装置において、 前記給湯栓近傍に前記給湯配管から分岐した排水配管、
   該排水配管と前記給湯器に給水するための給水配管との
   間に前記排水配管と給水配管との間で熱交換をおこなう
   熱交換手段、前記排水配管に排水手段、及び前記給湯配
   管に該給湯配管内の湯の温度を検出する温度検出手段を
   それぞれ設けると共に、該温度検出手段からの検出信号
   を入力して前記排水手段を制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とする給湯装置。
3. 【請求項３】 制御装置は温度検出手段からの検出信号
   に基づいて排水手段を動作させ、給湯配管内に給湯器の
   湯を間欠的に送湯することを特徴とする請求項１または
   ２記載の給湯装置。
4. 【請求項４】 制御装置は給湯配管の保温制御時間帯を
   設定できる制御時間帯設定手段を備えていることを特徴
   とする請求項１，２または３のいずれかに記載の給湯装
   置。
5. 【請求項５】 制御装置は実際の給湯負荷発生情報を基
   に、学習制御により保温制御時間帯を自動補正すること
   を特徴とする請求項４記載の給湯装置。
6. 【請求項６】 制御装置は排水時に温度調整手段の設定
   値をあらかじめ定めたぬるめの湯温に設定することを特
   徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載の給湯
   装置。