JPH08159501A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 即時給湯機能をもつ給湯装置において、循環
保温運転中に給湯水栓を少しだけ開かれた場合、これを
確実に検出して循環ポンプの運転を停止することによ
り、無駄な電力消費を抑制し且つポンプを長持ちさせ
る。 【構成】 循環保温運転が開始されると（ステップＳ３
１）、まずタイマを起動して、循環路内の湯水温度が十
分温まるのに必要な時間だけ待つ（ステップＳ３２、Ｓ
３４）。その時間が過ぎた後、循環路を構成する給水管
内の湯水温度ＴCと戻り湯管内の湯水温度ＴRとを随時比
較する（ステップＳ３５）。その結果、ＴR＜ＴC＋１で
ある間は給湯使用が開始されていないと判断して循環保
温運転を継続するが、ＴR≧ＴC＋１となると、給湯使用
の開始と判断して循環保温運転を停止する。更に、循環
路内の流量ＱTも随時監視して（ステップＳ３３）、こ
の流量ＱTが循環保温運転の通常の循環流量より所定程
度以上大きくなった時にも、給湯使用の開始と判断して
循環保温運転を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、即時給湯が行える構成
の給湯装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の給湯装置では、給水管と
給湯管と戻り湯管とにより給湯循環路を形成し、この循
環路内の湯水を循環ポンプにより循環させつつ適切な温
度に保温することにより、即時給湯機能を実現してい
る。しかし、従来は給湯使用中にも循環ポンプを駆動し
ているため、電力を無駄に消費することとなるのみなら
ず、ポンプの耐久性からも好ましくない。

【０００３】そこで、給湯使用中は循環ポンプの運転を
停止するために、特開昭６１−１０７０４５号では、給
水管の流量と循環路内の湯水温度に基づき設定湯温を得
るために必要な熱量を演算し、この必要熱量が上記循環
路の保温運転に必要な熱量を超えたときに給湯使用の開
始と判断して、循環ポンプの駆動を停止するものが開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置に
おいては、給湯使用か否かを判断するための必要熱量を
「熱量＝温度×流量」の関係を用いて算出しているが、
ここで、給水管内の流量は、循環運転中は循環ポンプの
機械的な特性や配管の長短等の違いによってばらつくた
め、給湯機毎に異なる。そのため、給湯使用か否かを判
断するための必要熱量に対する閾値は、誤判断を避ける
ために、上記ばらつきを考慮して大きい値に設定してお
く必要がある。

【０００５】しかしながら、上記閾値を大きい値に設定
すると、給湯水栓を少しだけ開いて僅かに湯を出した
時、これを給湯使用と判定することが困難となり、その
ため、給湯水栓を少しだけ開栓した場合には、循環ポン
プの駆動を停止することができないという問題点があ
る。

【０００６】従って本発明の目的は、即時給湯運転時に
おいて、給湯水栓を少しだけ開栓した場合でも、これを
確実に検出して循環ポンプの駆動を停止することがで
き、以て無駄な電力消費の抑制とポンプを長持ちさせる
ことが可能な給湯装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
熱交換器上流の給水管及び下流の給湯管を戻り湯管で接
続してなる循環路と、この循環路内の湯水を循環させる
循環ポンプとを備えた給湯装置において、循環路の給水
管部分内の湯水温度を検出する給水管温度検出手段と、
循環路の給水管以外の部分内の湯水温度を検出する循環
路温度検出手段と、検出された両湯水温度を比較して、
給湯使用か否かを判定する給湯使用判定手段と、給湯使
用と判定されたとき循環ポンプを停止する循環停止手段
と備えることを特徴とする。

【０００８】本発明の第２の側面は、熱交換器上流の給
水管及び下流の給湯管を戻り湯管で接続してなる循環路
と、この循環路内の湯水を循環させる循環ポンプとを備
えた給湯装置において、循環路の給水管部分内の湯水温
度を検出する給水管温度検出手段と、検出された湯水温
度の時間変化に基づいて、給湯使用か否かを判定する給
湯使用判定手段と、給湯使用と判定されたとき循環ポン
プを停止する循環停止手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】第１の側面に従う給湯装置では、循環路の給水
管部分内の湯水温度と給水管以外の部分内の温度との比
較結果に基づき、給湯使用か否かが判断される。また、
第２の側面に従う給湯装置では、循環路の給水管部分内
の湯水温度の時間変化に基づいて、給湯使用か否かが判
断される。

【００１０】いずれの装置においても、循環保温運転中
に給湯使用が開始された時、その給湯量が小さくても、
循環路の給水管部分には給水源より冷たい水が入ってく
るため、その給水管部分の温度は循環路の他の部分の温
度より低下し、且つその給水管部分の温度は急速に低下
するので、この現象が確実に検出されて給湯使用が確実
に判明する。

【００１１】尚、上記の給湯使用判断は、循環保温運転
がある程度の時間行われて循環路内の湯水温度が十分温
まった段階で行うことが、判断を正確にする上で好まし
い。そのため、好適な実施例では、循環ポンプが運転開
始してから所定時間経過してから、或は、循環路内の湯
水温度が所定温度を超えてから、上記の給湯使用判定を
行うようにしている。

【００１２】更に、好適な実施例では、循環路内の流量
が所定閾値を越えた時にも給湯使用と判定する方式も併
用している。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施例に係る給湯装置
の全体構成を示す。

【００１５】この装置は、給湯機１、給湯機１に給水す
る給水管２、給湯機１からの湯を水栓６に導く給湯管
３、給湯管３の水栓６近傍箇所から給水管２の給湯機１
内適当箇所へ湯を戻す戻り湯管４、給湯機１にガスを供
給するガス配管５、及びユーザが操作するコントロール
ボックス７を備える。

【００１６】給湯機１は、給水管２からの水を加熱して
給湯管３に出すために、熱交換器９、バーナ１０、ガス
供給をオンオフする電磁弁１２、ガス供給量を調節する
比例弁１３等を備える。即時給湯機能のための循環路が
給水管２、熱交換器９、給湯管３及び戻り湯管４から成
るループによって形成され、循環運転（図中反時計方向
回り）のための循環ポンプ１７が戻り湯管４に設けられ
ている。尚、循環ポンプ１７は、例えば、吐出能力が４
リットル／分程度の小さなものを使用する。

【００１７】この循環路内の各部の湯水温度や流量を測
るために、給水管２の熱交換器９入口寄りの箇所には湯
水温度センサ１４が設けられ、給水管２の戻り湯管４接
続部附近の箇所には水量センサ１５が設けられ、給湯管
３の熱交換器９出口寄りの箇所には出湯温度センサ１６
が設けられ、且つ、戻り湯管４の循環ポンプ１７入口附
近の箇所には戻り湯温度センサ１８が設けられている。

【００１８】コントロールボックス７は、給湯機１のオ
ン／オフを指令する運転スイッチ１９、湯温を設定する
湯温設定器２０などを備えている。

【００１９】コントローラ８は、上述した各種センサ１
４、１５、１６、１８からの温度や流量の検出信号及び
コントロールボックス７からの運転オン／オフ指令や湯
温設定値信号を入力して、電磁弁１２、比例弁１３、循
環ポンプ１７等を制御する。

【００２０】以上の構成において、本発明に直接関連す
るものは、コントローラ８による循環ポンプ１７の制御
である。以下、これについて詳細に説明する。

【００２１】図２は、循環ポンプ制御に関するコントロ
ーラ８の機能構成を示す。

【００２２】コントローラ８は、循環判断部２１、循環
ポンプ制御部２２、タイマ２３、流量判定部２４、温度
比較部２５、給湯使用判定部２６及び循環ポンプ駆動部
２７を備える。

【００２３】循環判断部２１は、湯温設定器２０からの
湯温設定値Ｔｓと、戻り湯温度センサ１８からの戻り湯
温度検出値ＴRとを比較し、ＴR＜Ｔｓであるときには、
上述した循環保温運転が必要と判断し、循環運転指令を
循環ポンプ制御部２２及び流量判定部２４に出力する。

【００２４】循環ポンプ制御部２２は、循環判断部２１
から循環運転指令を受けると、循環ポンプ駆動部２７に
駆動指令を出力して循環ポンプ１７の運転を開始し、こ
れと同時にタイマ２３を起動する。また、循環ポンプ制
御部２２は、後述する給湯使用判定部２６から給湯使用
通知を受けたときには、循環ポンプ駆動部２７に循環停
止指令を出力して循環ポンプ１７の運転を停止する。

【００２５】タイマ２３は、上記のように循環ポンプの
運転開始と同時に起動し、その後予め設定された時間を
カウントすると、タイムアップを後述する温度比較部２
５に通知する。

【００２６】流量判定部２４は、循環判断部２１から上
記循環運転指令を入力すると、水量センサ１５から流量
検出値ＱTを逐次読込んで、この流量検出値ＱTを予め設
定されている給湯使用判断閾値ＱTHと比較する。その結
果、ＱT≧ＱTHとなると、給湯使用が開始されたと判断
して、その旨を給湯使用判定部２６に通知し、他方、Ｑ
T＜ＱTHである間は、給湯使用が開始されたか否かの判
断を温度比較部２５に委ねるべく温度比較部２５を作動
させる。

【００２７】ここで、給湯使用判断閾値ＱTHとは、循環
保温運転中に流量検出値ＱTがその値を越えれば給湯使
用の開始と確実に判断できる流量閾値であって、理論的
には、循環ポンプ１７による循環流量に所定の必要着火
最小流量ＱMを加えた値として定まるが、実際には、循
環ポンプ１７の機械的な特性や循環路の長短等の影響に
よって循環流量がばらつくため、このばらつきがあって
も確実に給湯使用と判断できるような大きい値に設定さ
れている。

【００２８】例えば、平均的な循環流量が４リットル／
分である場合、それに上記ばらつきを考慮した比較的大
きい流量値２リットル／分を加えた６リットル／分を給
湯使用判断閾値ＱTHとして設定している。従って、この
場合の必要着火最小流量ＱMは２リットル／分というこ
とになる。

【００２９】温度比較部２５は、上述のように流量判定
部２４の判定結果がＱT＜ＱTHである間だけ作動し、そ
の間にタイマ２３からタイムアップの通知を受けると、
湯水温度センサ１４からの給水管内湯水温度検出値ＴC
と戻り湯温度センサ１８からの戻り湯温度検出値ＴRと
を比較する。その結果、ＴR≧ＴC＋１（１は定数）とな
った時、給湯使用が開始された判断して給湯使用判定部
２６に通知する。

【００３０】給湯使用判定部２６は、流量判定部２４又
は温度比較部２５から給湯使用開始の通知を受けると、
循環ポンプ制御部２２に指令して循環ポンプ１７の駆動
を停止させる。

【００３１】次に、上記構成による循環ポンプ制御動作
を図３のフローチャートを参照しながら説明する。

【００３２】まず、前述のように湯温設定値Ｔｓ＞湯温
度検出値ＴRであるとき、循環保温運転が必要と判断し
て循環ポンプ１７の運転を開始し（ステップＳ３１）、
同時にタイマ２３を起動する（ステップＳ３２）。次
に、流量検出値ＱTと給湯使用判断閾値ＱTH（＝６リッ
トル／分）とを比較する（ステップＳ３３）。その結
果、ＱT＞６リットル／分となると、給湯使用が開始さ
れたと判断して循環ポンプ１７の運転を停止する（ステ
ップＳ３６）。尚、この時の判断は、既に述べたように
必要着火最小流量ＱM＝２リットル／分という条件下で
行われるものであるため、水栓の開度が小さく給湯量が
２リットル／分以下の場合にはこれを検出することがで
きず、次のステップＳ３４に進むことになる。

【００３３】さて、ステップＳ３４に進むと、まず、タ
イムアップになったかどうかチェックする。そして、タ
イムアップになると、次に、湯水温度検出値ＴCと戻り
湯温度検出値ＴRとを比較する（ステップＳ３５）。そ
の結果、ＴR＜ＴC＋１である場合は、給湯使用が開始さ
れていないと判断して、循環保温運転（循環ポンプ１７
の運転と循環湯水の加熱）を継続するが（ステップＳ３
７）、ＴR≧ＴC＋１となると、給湯使用の開始と判断し
て循環ポンプ１７の運転を停止する（ステップＳ３
６）。

【００３４】このステップＳ３５の給湯使用の判断で
は、上述したステップＳ３３での判断に比較して、より
小さい給湯量を検出することができる。即ち、循環保温
運転中に給湯使用が開始された場合、その時の水栓から
出る給湯量をＱ、給水源からの入水温度をＴCRとする
と、給湯温度ＴCは次式で表すことができる。

【００３５】ＴC＝（ＴCR−ＴR）Ｑ／ＱT＋ＴR ここで、例えばＴR＝４０℃、ＴCR＝１５℃、ＱT＝３リ
ットル／分であるとすると、給湯使用開始を判断する条
件ＴR≧ＴC＋１が成立するためには、Ｑ＞０．１２リッ
トル／分であればよいことになる。このことは、必要着
火最小流量ＱM＝０．１２リットル／分という条件下で
給湯使用を判断していることに他ならない。従って、水
栓の開度が小さくても、給湯量が０．１２リットル／分
以上あれば、給湯使用と判断することができる。

【００３６】尚、上記ステップＳ３４にてタイムアップ
するまでステップＳ３５の判断を待たせている理由は、
長時間に渡って循環保温運転を停止していた場合を考慮
したためである。即ち、この場合には戻り湯管４内の湯
水が充分に温まっていないため、タイマにより十分温ま
るのに必要な時間だけ待った後に、ステップＳ３５での
温度チェックを行うためである。

【００３７】以上のように、本実施例によれば、循環保
温運転時において、水栓が少しだけ開された場合でも、
これを的確に検出して循環ポンプ１７の運転を停止する
ことができ、以て無駄な電力消費が抑制でき、また循環
ポンプ１７を長持ちさせることが可能となった。

【００３８】図４は、図３に示した制御動作の変形例を
示すフローチャートである。この変形例は、図３に示し
たステップＳ３４のタイムアップ検出処理に代えて、戻
り湯温度検出値ＴR及び給水管内湯水温度検出値ＴCが共
に十分温まった（３７℃以上になった）ことを判断する
処理（ステップＳ４０）を採用したものである。

【００３９】図５は、図３に示した制御動作の更に別の
変形例を示すもので、図３に示したステップＳ３５の温
度比較による判断処理に代えて、給水管内湯水温度検出
値ＴCの単位時間当たりの変化Ｔ´Cが予め設定された温
度変化基準値（−ｘ℃／秒）よりも小さいか否かを判定
する処理（ステップＳ５０）を採用したものである。

【００４０】これら図４、図５の変形例によっても、図
３に示した制御動作と同様の効果を得ることができる。

【００４１】以上説明した内容は、あくまで本発明の実
施例に係るものであって、本発明は上記実施例以外の種
々の態様によっても実施することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
即時給湯機能のための循環保温運転時において、給湯水
栓が少しだけ開かれた場合でも、これを確実に検出して
循環ポンプの運転を停止することができ、以て無駄な電
力消費の抑制とポンプを長持ちさせることが可能な給湯
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る給湯装置の全体構成を
示すブロック図。

【図２】図１の給湯装置が具備するコントローラの機能
構成を示すブロック図。

【図３】図２のコントローラの制御動作の一実施例を示
すフローチャート。

【図４】図３の制御動作の変形例を示すフローチャー
ト。

【図５】図３の制御動作の他の変形例を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

２ 給水管 ３ 給湯管 ４ 戻り湯管 ８ コントローラ ９ 熱交換器、 １４ 湯水温度センサ １７ 循環ポンプ １８ 戻り湯温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 清隆 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 三浦 信二 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 高田 哲朗 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器上流の給水管及び下流の給湯管
   を戻り湯管で接続してなる循環路と、この循環路内の湯
   水を循環させる循環ポンプとを備えた給湯装置におい
   て、 前記循環路の給水管部分内の湯水温度を検出する給水管
   温度検出手段と、 前記循環路の給水管以外の部分内の湯水温度を検出する
   循環路温度検出手段と、 前記検出された両湯水温度を比較して、給湯使用か否か
   を判定する給湯使用判定手段と、 給湯使用と判定されたとき前記循環ポンプを停止する循
   環停止手段と、 を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の給湯装置において、 前記給湯使用判定手段が、前記給水管部分内の湯水温度
   が前記給水管以外の部分内の湯水温度よりも所定程度低
   いとき、給湯使用と判定することを特徴とする給湯装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の給湯装置において、 前記給湯使用判定手段が、前記循環ポンプが運転開始し
   てから所定時間経過後に給湯使用判定を行うことを特徴
   とする給湯装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の給湯装置において、 前記給湯使用判定手段が、前記検出された両湯水温度が
   所定温度を超えたときに、給湯使用判定を行うことを特
   徴とする給湯装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の給湯装置において、 前記給湯循環路を循環する湯水の流量を検出する流量検
   出手段を更に備え、 前記給湯使用判定手段が、前記循環ポンプの運転中、前
   記流量検出手段からの流量検出値が所定閾値を越えた時
   にも、給湯使用と判定することを特徴とする給湯装置。
6. 【請求項６】 熱交換器上流の給水管及び下流の給湯管
   を戻り湯管で接続してなる循環路と、この循環路内の湯
   水を循環させる循環ポンプとを備えた給湯装置におい
   て、 前記循環路の給水管部分内の湯水温度を検出する給水管
   温度検出手段と、 前記検出された湯水温度の時間変化に基づいて、給湯使
   用か否かを判定する給湯使用判定手段と、 給湯使用と判定されたとき前記循環ポンプを停止する循
   環停止手段と、 を備えることを特徴とする給湯装置。