JPH11141979A - 一缶二水路式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一缶二水路の給湯機能と追い焚き機能を同時
運転させたときに生じる給湯熱交換器側から追い焚き熱
交換器側への循環湯水の吸熱による給湯温度の低下分を
循環ポンプの循環流量の減少制御によって補償する。 【解決手段】 追い焚き循環路に設ける循環ポンプは直
流ポンプによって構成する。給湯と追い焚きの同時運転
時に、給湯の要求燃焼能力が給湯側の割り当て最大能力
を越えて給湯温度が給湯設定温度よりも低下したときに
は、循環ポンプへの直流駆動電力を低下させて追い焚き
循環流量を減少制御する。循環ポンプを直流式とするこ
とで、循環ポンプの流量を流量零から定格流量にいたる
広い範囲にわたって減少制御して給湯熱交換器側から追
い焚き熱交換器側への吸熱量に起因する給湯温度の低下
を精度よく制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯の熱交換器と
給湯以外の他機能の熱交換器とが共通のバーナによって
加熱されるタイプの一缶二水路式給湯装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図７は給湯機能と追い焚き機能とを備え
た一缶二水路式給湯装置の従来例を示すものである。こ
の従来例は特開平６−１８５８０３号公報に示されてい
るもので、給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３とが一
体化され、この一体化された給湯熱交換器２と追い焚き
熱交換器３はバーナ５によって共通に加熱される構成の
ものである。

【０００３】この種の一缶二水路式給湯装置の追い焚き
循環路２３には交流式の循環ポンプ２９が介設され、こ
の循環ポンプ２９を駆動して浴槽１８の湯水を循環させ
てバーナ５の燃焼加熱により追い焚きが行われる。ま
た、給湯運転においては、給水管１１から供給される給
水の温度を給水温度センサ１５によって検出し、給水温
を給湯設定温度になるようにバーナ５の燃焼熱量を制御
装置２７によって制御する。このバーナ５の燃焼熱量の
制御は比例弁１０の開弁量によってバーナ５へのガス供
給量を制御して行うものである。

【０００４】なお、図７中、８は電磁弁、９はガス通
路、１５は給湯温度センサ、１３は流量検出センサ、１
４は給湯管、をそれぞれ示している。

【０００５】一般に、この種の一缶二水路式給湯装置に
おいては、給湯運転と追い焚き運転が同時に行われる
と、給湯熱交換器２の熱量が追い焚き熱交換器３を通る
浴槽湯水の循環流側に吸熱されて給湯温度が低下すると
いう現象が生じる。例えば、２４号（１号とは１分間に
１リットルの水を２５℃上昇させるのに必要な燃焼能力
を意味する）の器具で、追い焚き側の熱量として例えば
５号の燃焼能力が割り当てられている場合、給湯側の要
求熱量が１９号の燃焼能力の範囲内であれば、燃焼能力
が不足となることはなく、給湯温度が給湯設定温度にな
るようにバーナ５の燃焼熱量が制御されるので、追い焚
き循環湯水によって給湯熱交換器２側の熱量が奪われた
としても、給湯温度の低下を防止する方向に制御可能で
あるが、給湯側の要求熱量が１９号を越えると、給湯燃
焼能力が不足するので、追い焚き循環湯水によって給湯
熱交換器２側の熱量が奪われると、その奪われた熱量分
をアップする給湯側の補充能力がないので、必然的に給
湯温度が設定温度よりも低くなってしまうという現象が
生じることになる。

【０００６】このような給湯温度の低下を防止する手段
として、従来例においては、図８に示す如く、給湯側の
要求熱量（要求号数）が給湯と追い焚きの同時運転時の
給湯側に割り当てられる最大燃焼能力の例えば１９号を
越えたときには、循環ポンプ２９の回転数（単位時間当
たりの回転数）、つまり、循環ポンプ２９の交流駆動電
力のデューティ比を低下させて追い焚き循環流量を減少
させ、給湯熱交換器２側から追い焚き循環流に吸熱され
る熱量を減少させることによって給湯温度の低下を防止
するようにしている。

【０００７】図９はこの交流式循環ポンプ２９のデュー
ティ比の変化の状態を示すもので、時間の経過に伴いデ
ューティ比を低下させている状態を示す。なお、デュー
ティ比の低下は、交流駆動電力（一般的には交流駆動電
圧）のオン区間の一部をカットする、いわゆる位相角制
御によって行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、追い焚
き循環流量の減少方向の制御を交流式循環ポンプへの駆
動電力のデューティ比を低下することによって制御する
方式は、位相角制御によって循環ポンプ２９の駆動電圧
のオン区間をカットするときに、電圧の急激な変化に起
因したノイズが発生し、このノイズが循環ポンプ２９の
制御性能（制御精度）に悪影響を及ぼすという問題があ
った。

【０００９】また、交流式循環ポンプ２９は一般的には
循環流量を変化させないで一定のポンプ回転によって駆
動することを前提として製作されているため、循環流量
を減少する制御には適しておらず、そのため、ポンプ回
転数の制御範囲が狭く、また、駆動電力の使用周波数が
制限を受けるという欠点を有する。

【００１０】さらに、位相角制御によって駆動電力のデ
ューティ比を低下させる場合、理想的には図８のＡ，
Ｂ，Ｃを結ぶ直線で示すように、給湯側の要求号数が例
えば１９号を越えたときには器具の最大能力である２４
号をデューティ比零として１９号から２４号までデュー
ティ比を連続的に変化させるのに応じて循環ポンプ２９
の循環流量も１９号に対応する定格流量から２４号に対
応する流量零まで連続的に制御することができれば望ま
しい。

【００１１】しかしながら、実際には、位相角制御によ
って駆動電力のデューティ比を下げる場合、デューティ
比の減少に応じて循環流量（ポンプ回転数）が連続的に
低下させることは不可能であり、デューティ比を図８の
例えばＡ〜Ｂまで低下させ、さらにＢよりも下に低下さ
せようとすると、このＢ位置のデューティ比が臨界点と
なって、循環ポンプ２９の回転が停止してしまう結果と
なる。このため、実際には図８のＡ，Ｂ，Ｃを結ぶ直線
のうちＡ−Ｂ区間しかデューティ比を減少制御すること
ができず、図８において給湯側の要求号数がＤを越える
と追い焚き循環流量が零となってしまうのでデューティ
比をＢ以下に制御することはできず、そのため、給湯側
の要求号数がＤ位置の号数から２４号までの区間におい
ては循環ポンプ２９の流量を低下制御できなくなるの
で、給湯温度が給湯設定温度よりも低下してしまう現象
を防止できず、その改善が望まれていた。

【００１２】本発明は上記事情に鑑み成されたものであ
り、その目的は、循環ポンプの循環流量の減少の制御範
囲を広くとることができ、しかも循環流量を零から定格
流量に至るまで連続的に円滑に制御でき、さらに循環ポ
ンプの駆動電力のデューティ比の低下変更時に発生する
ノイズの問題を解消することが可能な一缶二水路式給湯
装置を提供することにある。

【００１３】

【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な手段を講じている。すなわち、第
１の発明は、給湯熱交換器と給湯以外の他機能熱交換器
が一体的に形成され、この一体化された給湯熱交換器と
他機能熱交換器を共通に燃焼加熱するバーナが設けら
れ、給湯温度を給湯設定温度に一致させるように燃焼能
力の制御範囲内でバーナの燃焼熱量を制御する燃焼制御
部を備えた一缶二水路式給湯装置において、前記他機能
熱交換器は湯水を強制循環させる直流式循環ポンプを備
えた他機能循環路に介設されており、前記直流式循環ポ
ンプの湯水循環流量を直流電力によって単位時間当たり
のポンプ回転数を零から上限回転数にわたって連続的に
可変させて制御可能な循環流量制御手段が装備され、こ
の循環流量制御手段には給湯と他機能の同時運転中に検
出される給湯温度が給湯設定温度に対して予め与えられ
る許容温度を越えて低下したときに湯水循環流量を減少
制御する流量減少制御部が設けられている構成をもって
課題を解決する手段としている。

【００１４】また、第２の発明は、前記第１の発明の構
成を備えたものにおいて、時間計測手段が設けられ、流
量減少制御部は前記時間計測手段の時間計測情報に基づ
き給湯検出温度が予め与えられる基準スパン時間にわた
って連続的に給湯設定温度の許容温度を下回っていたこ
とが確認されたときに湯水循環流量を減少制御する構成
としたことをもって課題を解決する手段としている。

【００１５】さらに、第３の発明は、前記第１、又は第
２の発明の構成を備えたものにおいて、循環流量制御手
段には給湯と他機能の同時運転中の燃焼能力が燃焼能力
制御範囲の最大燃焼能力に達していないときは循環流量
を増加制御する流量増加制御部が設けられている構成を
もって課題を解決する手段としている。

【００１６】さらに、第４の発明は、前記第１又は第２
又は第３の発明の構成を備えたものにおいて、他機能循
環路は浴槽湯水の追い焚き循環路と湯水の暖房循環路の
何れか一方である構成をもって課題を解決する手段とし
ている。

【００１７】上記構成の本発明においては、給湯運転と
他機能の同時運転中に、検出される給湯温度が給湯設定
温度に対して予め与えられている許容温度を越えて低下
したときには、流量減少制御部によって直流式循環ポン
プの駆動直流電力（直流駆動電圧）が減少方向に制御さ
れて他機能熱交換器を通る湯水循環流量が減少し、これ
により、給湯熱交換器側から他機能熱交換器側の循環湯
水への吸熱量が減少する。したがって、この他機能循環
流量の減少分の吸熱量低下分だけ給湯熱交換器側の熱量
が増加し、この熱量増加によって前記給湯温度の低下が
補償され、給湯温度は給湯設定温度に安定に制御され
る。

【００１８】本発明では、他機能循環路の循環ポンプが
直流式の循環ポンプによって構成されているので、他機
能循環路の湯水循環流量を零から定格流量にわたって連
続的に安定に制御することが可能となり、給湯の要求熱
量が給湯側の割り当て熱量よりも増加した場合において
も、前記の如く他機能循環流量を確実に減少して給湯熱
交換器側から他機能熱交換器側への吸熱量を減らすこと
で、給湯温度の低下を広い制御範囲にわたり補償制御す
ることが可能となるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。図２は本実施形態例の一缶二水路式
給湯装置のシステム構成を示す。本実施形態例の一缶二
水路式給湯装置は給湯機能と給湯以外の他機能機能とし
て追い焚き機能を備えたものである。

【００２０】図２において、器具ケース１内には給湯熱
交換器２と追い焚き熱交換器３とが一体化されて配設さ
れている。すなわち、複数の共通のフィンプレート４に
給湯側の水管を貫通装着して給湯熱交換器２と成し、同
じくフィンプレート４に追い焚き側の水管を貫通装着し
て追い焚き熱交換器３と成している。

【００２１】これら一体化された熱交換器の下方側には
給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を共通に加熱する
バーナ５が配置されており、このバーナ５の燃焼の給排
気を行う燃焼ファン６がバーナの下側に配置されてい
る。バーナ５にはガス通路９が接続されており、このガ
ス通路６には通路の開閉を行う電磁弁７，８とガスの供
給量（バーナの燃焼熱量）を開弁量によって制御する比
例弁１０が介設されている。なお、前記比例弁１０の開
弁量制御は、具体的には、比例弁１０に印加される電流
（開弁駆動電流）の可変制御によって行われている。

【００２２】前記給湯熱交換器２の入側には給水管１１
が接続されており、この給水管１１には給湯熱交換器２
の入水温度（給水温度）を検出する給水温度検出センサ
１２と、給水（給湯）流量（湯張りの場合には湯張り流
量）を検出する流量検出センサ１３が設けられている。
なお、給水管１１の入口側は水道管に接続されている。

【００２３】前記給湯熱交換器２の出側には給湯管１４
が接続されており、この給湯管１４は外部配管を介して
台所等の所望の給湯場所に導かれている。前記給湯熱交
換器２の出側の流路には給湯温度を検出する給湯温度セ
ンサ１５が設けられている。これら、給水管１１から給
湯熱交換器２を経由して給湯管１４に至る通路は給湯回
路を構成する。

【００２４】前記追い焚き熱交換器３の入側には管路１
６の一端側が接続され、管路１６の他端側は循環ポンプ
１７の吐出側に接続されている。この循環ポンプ１７は
直流式循環ポンプ（より詳しくはブラシレス直流ポン
プ）によって構成されていることが特徴であり、この循
環ポンプ１７の吸込側と浴槽１８は戻り管２０によって
接続されており、この戻り管２０には浴槽１８の循環湯
水の温度を風呂温度として検出する風呂温度センサ２１
と流水を検出する流水センサ（流水スイッチ）１９が設
けられている。前記追い焚き熱交換器３の出側には往管
２２の一端側が接続され、往管２２の他端側は浴槽１８
に接続されており、浴槽１８から戻り管２０を介して循
環ポンプ１７、管路１６、追い焚き熱交換器３および往
管２２を介して浴槽１８に至る通路は追い焚き循環路
（追い焚き循環通路）２３を構成している。

【００２５】前記給湯熱交換器２の給湯管１４と追い焚
き循環路２３（図２においては管路１６）は湯張り通路
２４によって連通接続されており、この湯張り通路２４
には通路の開閉を行う電磁弁等により構成される注湯弁
２５が介設され、この注湯弁２５の下流側の湯張り通路
２４には浴槽１８の水位を水圧によって検出する水位セ
ンサ（圧力センサ）２６が設けられている。

【００２６】前記流量検出センサ１３、温度センサ１
２，１５，２１、水位センサ２６等のセンサ検出信号は
制御装置２７に加えられており、この制御装置２７には
リモコン２８が接続されている。このリモコン２８には
給湯温度を設定する給湯温度設定手段や、風呂温度を設
定する風呂温度設定手段や、自動運転、追い焚き運転、
湯張り運転等を指令する各種運転ボタンや、必要な情報
を表示する表示部等が設けられている。

【００２７】前記制御装置２７は各種センサ検出信号と
リモコン２８の情報を取り込み、内部に与えられている
シーケンスプログラムに従い、給湯運転と、湯張り運転
と、追い焚き運転を次のように制御する。

【００２８】例えば、台所等に導かれた給湯通路の水栓
３０が開けられ、流量検出センサ１３により作動流量が
検出されると、燃焼ファン６の回転が行われ、電磁弁
７，８の開動作が行われてバーナ５に燃料ガスが供給さ
れると共に、点火器（図示せず）の点火によりバーナ５
の燃焼が行われ、給湯温度センサ１５で検出される給湯
温度がリモコン２８で設定される給湯設定温度に一致す
るように比例弁１０への開弁駆動電流を制御し、給湯熱
交換器２を通る水をバーナ５の火炎により加熱して設定
温度の湯を作り出し、この湯を給湯管１４を介して給湯
場所へ給湯する。

【００２９】そして、水栓３０が閉められて、流量検出
センサ１３からオフ信号が出力されたときに、バーナ燃
焼を停止し、給湯運転モードの動作を終了する。

【００３０】また、リモコン２８により自動運転のモー
ドや、湯張り運転モードが指令されると、注湯弁２５が
開けられる。そして、流量検出センサ１３により作動流
量が検出されると、給湯運転の場合と同様にバーナ５の
燃焼が開始し、給湯熱交換器２で作り出された湯は給湯
管１４、湯張り通路２４を通り、さらに分岐して管路１
６から追い焚き熱交換器３を経て往管２２を通る通路と
戻り管２０を通る通路の両側から浴槽１８に湯が落とし
込まれる。そして、設定水位までの湯の水量が落とし込
まれたとき、又は水位センサ２６により設定水位が検出
されたときに注湯電磁弁２５が閉じられバーナ５の燃焼
が停止して湯張り運転モードの動作が終了する。

【００３１】追い焚き運転モードの動作においては、注
湯弁２５が閉じられている状態で、循環ポンプ１７が回
転駆動され、浴槽１８内の湯水の循環が追い焚き回路２
３を介して行われ、風呂温度センサ２１により浴槽の風
呂温度が検出される。そして、風呂検出温度が風呂設定
温度よりも低いときには、流水センサ１９から流水オン
信号を受けてバーナ５の燃焼が行われ、追い焚き回路２
３を通して循環する浴槽湯水を追い焚き熱交換器３で加
熱する。風呂温度センサ２１により浴槽湯水の温度が風
呂設定温度に達したことが検出されたときに、循環ポン
プ１７の停止とバーナ５の燃焼停止が行われて追い焚き
運転モードの動作が終了する。

【００３２】給湯運転モードと追い焚き運転モードの同
時運転の動作においては、前述した如く、追い焚き循環
湯水が給湯熱交換器２側の熱量を吸熱する結果、給湯の
要求熱量が給湯熱交換器２側の割り当て燃焼能力を越え
たときには、その追い焚き循環湯水の吸熱量の不足分の
熱量を給湯側に補充することができないので、給湯温度
が低下するという現象が生じることとなるが、本実施形
態例では、この給湯温度の低下を追い焚き循環流量の減
少制御によってより効果的に給湯温度の安定化を図るこ
とができる制御構成を備えたことを特徴とする。

【００３３】図１はこの特徴的な本実施形態例の構成を
示すもので、時間計測手段３１と、燃焼制御部３２と、
循環流量制御手段３３と、データ格納部３４と、ＤＣ電
力制御部３５とを有して構成されている。

【００３４】燃焼制御部３２には給湯と追い焚きの同時
運転の燃焼制御に際しては、器具の全体の燃焼能力（例
えば２１号）のうち、追い焚き側の割り当て能力（例え
ば５号）と給湯側の割り当て能力（例えば１６号）との
データが予め与えられており、追い焚き側の割り当て能
力（５号）と給湯側の割り当て能力（１６号）の範囲内
で演算により求まる給湯要求能力と追い焚き側の能力と
のトータル能力でもってバーナ５の燃焼熱量を制御す
る。具体的には、追い焚き側の能力と給湯要求能力との
トータル燃焼能力を発生させるガス供給量となるように
比例弁１０への開弁駆動電流を制御する。

【００３５】前記給湯要求熱量は流量検出センサ１３で
検出される給水流量を給水温度センサ１２で検出される
給水温度からリモコン２８で設定される給湯設定温度に
高めるのに要するフィードフォワード熱量と、給湯温度
センサ１５で検出される給湯温度の給湯設定温度に対す
るずれ量を零にするためのフィードバック熱量とのトー
タル熱量を予め与えられる演算式によって求めることに
よって得られる。なお、これらフィードフォワード熱量
とフィードバック熱量を求める演算式は周知であるので
その説明は省略する。

【００３６】図５は比例弁開度と燃焼能力との制御特性
データを示すものであり、このデータは燃焼制御部３２
に与えられており、燃焼制御部３２は追い焚きと給湯の
同時運転に際して、追い焚き側の割り当て燃焼能力と給
湯要求能力とのトータル燃焼能力を最小燃焼能力Ｐ_MIN
と最大燃焼能力Ｐ_MAXの範囲内で演算により求め、その
燃焼能力に対応する比例弁開度（開弁駆動電流）を最小
比例弁開度Ｉ_MINと最大比例弁開度Ｉ_MAXの範囲内で設定
し、この設定した比例弁開度でもってバーナ５へのガス
供給量を制御する。

【００３７】時間計測手段３１はクロックやタイマによ
って構成され、時間の計測機能を備える。データ格納部
３４には例えば図４に示す如く、ポンプ回転数と直流電
圧との関係データが与えられている。

【００３８】前記循環流量制御手段３３は流量減少制御
部３６と、必要に応じ設けられる流量増加制御部３７と
を有している。流量減少制御部３６には予め基準スパン
時間（例えば１０秒）のデータと、給湯設定温度に対し
て所定温度（この実施形態例では１℃）だけ低い温度を
給湯設定温度に対する許容温度のデータとして与えられ
ており、流量減少制御部３６は給湯温度センサ１５で検
出される給湯温度Ｔ_Dと、リモコン２８で与えられる給
湯設定温度Ｔ_SPよりも１℃だけ低い許容温度（この許容
温度は給湯設定温度から１℃を差し引き演算することに
より求められる）とを比較し、給湯温度Ｔ_Dが許容温度
を下側に越えたとき（下回ったとき）に時間計測手段３
１に時間計測指令を出力し、給湯検出温度Ｔ_Dが基準ス
パン時間にわたって連続的に許容温度を下回っていたか
否かを判断する。

【００３９】そして、給湯検出温度Ｔ_Dが基準スパン時
間の間連続して給湯設定温度に対する許容温度を下回っ
ていたことが確認されたときに、ＤＣ電力制御部３５に
直流式循環ポンプ１７の循環流量の減少制御信号を加え
る。この循環流量の減少制御信号は、例えば、循環流量
（ポンプ回転数）を一定量だけ低下させる信号の形態で
出力してもよく、あるいは、給湯設定温度Ｔ_SP（又は許
容温度）と給湯検出温度Ｔ_Dの偏差の大きさに応じてそ
の偏差が大きいほど循環流量の減少量を大きくするとい
う如く、給湯設定温度（又は許容温度）と給湯検出温度
との差に応じた大きさの信号として出力する構成として
もよいものである。

【００４０】ＤＣ電力制御部３５は前記流量減少制御部
３６から加えられる流量減少信号の情報に基づき、その
流量減少指令分だけ循環ポンプ１７の直流駆動電力（直
流駆動電圧）を低下させて直流式循環ポンプ１７の回転
駆動を制御する。このＤＣ電力制御部３５による直流式
循環ポンプ１７のポンプ回転の低減制御により、循環ポ
ンプ１７による追い焚き循環流量が低減する。このこと
により、給湯熱交換器２側から追い焚き循環湯水側への
吸熱量が減少し、その分、給湯温度が上昇し、前記給湯
温度の低下分が補正（補償）され、給湯温度を給湯設定
温度に制御することが可能となるものである。

【００４１】なお、流量減少制御部３６による前記追い
焚き循環流量の減少制御は給湯側に割り当てられている
燃焼能力よりも給湯要求燃焼能力が大きくなったときに
行われるものである。つまり、循環流量制御手段３３は
予め与えられている給湯側の割り当て燃焼能力と前記燃
焼制御部３２で演算される給湯要求能力とを比較し、給
湯要求能力が給湯側の割り当て能力よりも大となったと
きに流量減少制御部３６の動作を開始させるのである。

【００４２】例えば、器具の最大燃焼能力が、２１号と
して与えられ、追い焚き側の割り当て能力を５号、給湯
側の割り当て能力が１６号である場合、図３に示す如
く、給湯要求能力が１６号に達するまでは流量減少制御
部３６の動作は行わず、通常の燃焼運転を行う。そし
て、給湯の要求能力が１６号を越えたときには、循環ポ
ンプ１７のポンプ回転数（単位時間あたりのポンプ回転
数）を定格回転数Ｎ_SPから給湯要求能力が１６号を越え
た号数の大きさに応じて減少制御され、例えば給湯の要
求能力がＳ号のときには、ポンプ回転数はＮ_Sｒｐｍに
制御され、また、給湯要求能力が器具全体の能力の２１
号になったときには、ポンプ回転数が零回転に制御され
るという如く、給湯要求能力が給湯側の割り当て能力の
１６号を越えたときには器具の最大能力である２１号に
達するまで、ポンプ回転数が定格回転数Ｎ_SPから零回転
まで連続的に減少制御されるのである。

【００４３】本実施形態例では、循環ポンプ１７を直流
式循環ポンプによって構成し、この循環ポンプ１７の回
転駆動をＤＣ電力制御部３５によるＤＣ電力（ＤＣ電
圧）によって制御しているので、循環ポンプ１７の回転
数を零回転から定格のＮ_SP回転まで連続的に回転制御す
ることが可能となる。したがって、図３に示す如く、給
湯要求能力が給湯側の割り当て能力の１６号を越えたと
きには器具全体の最大能力である２１号まで給湯要求能
力が要求されるまで、ポンプ回転数（追い焚き循環流
量）を連続的に減少制御できることとなり、給湯要求能
力が器具の最大能力に達する大きさで要求された場合に
おいても、ポンプ回転数を減少（２１号の場合は零回
転）させることによって給湯温度を給湯設定温度に制御
できるという効果が得られるのである。

【００４４】この点、従来の図７に示す装置において
は、循環ポンプ２９を交流式の循環ポンプで構成してい
るので、図１０に示す如く、デューティ比がα_Aに達し
たときに、ポンプ回転数は零になってしまい、デューテ
ィ比が零からα_Aの区間はポンプ回転数を制御すること
ができない区間となってしまい、これを図３に当てはめ
ると、例えば給湯要求能力が１９号になったときにデュ
ーティ比がα_Aになってポンプ回転数が零回転になって
しまうこととなり、給湯要求能力がＳ号から２１号にか
けてはポンプ回転数を減少制御することができなくなっ
てしまうという結果となる。

【００４５】このように、図７に示す従来例の装置にお
いては、デューティ比がある値（図１０の例ではα_A）
よりも小さいデューティ比の領域はポンプ回転数が零と
なってしまうので、デューティ比をα_Aよりも小さく制
御した場合にはポンプが停止して追い焚き循環流量が零
になってしまうので、その制御の間は追い焚きが行われ
ないこととなって風呂の沸きあがりが遅くなるという問
題が生じることとなる。

【００４６】この点、本実施形態例は、循環ポンプ１７
を直流式循環ポンプによって構成し、その循環ポンプ１
７をＤＣ電力制御部３５により直流電力（直流電圧）に
よって制御したので、従来例のようなポンプ回転の制御
不能区間が生じるということはなく、給湯要求能力が給
湯の割り当て能力を越えて器具全体の能力に達するまで
給湯温度が給湯設定温度になるように循環ポンプ１７の
循環流量（ポンプ回転数）を連続的に減少制御でき、ポ
ンプが停止することもないので風呂の沸き上げを早める
ことができるという画期的な効果を奏するものである。

【００４７】また、循環ポンプ１７を直流式循環ポンプ
としたことで、ポンプ回転数の制御範囲が非常に広くな
り、循環ポンプの回転数減少制御によりポンプ回転数を
広範囲にわたって制御して給湯温度の安定化制御を行う
ことができるとともに、従来例の交流式循環ポンプ２９
を用いて位相角制御によってポンプ回転数を減少制御す
る場合に発生するノイズの影響を受けることがなく、こ
れにより、より精度の良い循環流量制御が可能となるも
のである。

【００４８】次に、循環流量制御手段３３に設けられる
流量増加制御部３７の制御について説明する。この流量
増加制御部３７は、給湯要求能力が給湯側の割り当て能
力よりも小さい場合に追い焚き循環流量を増加する方向
に制御するものである。つまり、例えば図３の例で、給
湯側の要求能力が例えば１４号である場合に、追い焚き
側の割り当て能力が５号であるからバーナ５はそのトー
タル燃焼能力の１９号で燃焼することとなるが、給湯側
の要求能力は１４号であるので、その割り当て能力の１
６号まで２号の余裕がある。したがって、この２号の余
裕分を追い焚き側の能力に使用することができれば、そ
れだけ風呂の沸きあがり時間を早くすることができるこ
とになる。流量増加制御部３７はこの点に着目し、給湯
の要求能力が割り当て能力未満のときには、循環ポンプ
１７の循環流量（ポンプ回転数）をその余裕能力の範囲
内で流量増加の信号をＤＣ電力制御部３５に加えるので
ある。

【００４９】ＤＣ電力制御部３５はこの流量増加信号に
基づき、その流量の増加分だけ直流式循環ポンプ１７の
循環流量（ポンプ回転数）を増加方向にＤＣ電力（ＤＣ
電圧）を増加させて直流循環ポンプ１７を制御する。

【００５０】この直流式循環ポンプ１７の流量増加制御
により、給湯熱交換器２側から追い焚き熱交換器３側の
循環湯水に吸熱される熱量が増加し、その分、給湯温度
が低下する方向となるが、この給湯の低下は、給湯要求
能力が大きくなることで解消され、これにより給湯温度
を給湯設定温度に制御するとともに、追い焚きの熱量を
アップしてその分風呂の沸きあがり時間を早めることが
できるという効果が得られる。

【００５１】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、他機能の例として追い焚き機能を
対象にして説明したが、追い焚き以外の機能を他機能と
して採用してもよく、例えば、図６に示す如く、暖房機
能を他機能機能として採用し、給湯と暖房の機能を備え
た一缶二水路式給湯装置として構成することが可能であ
る。この場合、給湯側の回路は前記図２に示すものと同
様であり、暖房温水の循環路である暖房循環路４０は図
２の追い焚き循環路と同様に構成し、暖房循環路４０の
戻り管２０と往管２２をアダプタ４１を介して暖房マッ
ト４２の管路４３に接続する。

【００５２】この図６に示す装置においても、前記図１
に示した構成と同様に流量減少制御部３６により給湯要
求能力が給湯側の割り当て能力よりも大きくなったとき
には、暖房循環路の循環流量がＤＣ電力制御部３５によ
り直流式循環ポンプ１７の直流駆動電力（直流駆動電
圧）が減少する方向に制御されることで暖房の温水循環
流量が減少し、これにより給湯熱交換器２側から暖房循
環路の暖房熱交換器３側に吸熱される吸熱量が減少して
給湯温度を給湯設定温度に制御できるという効果が得ら
れることとなり、前記図１に示す追い焚き機能の場合と
同様の効果が得られるものである。

【００５３】また、流量増加制御部３７により給湯の要
求能力がその割り当て能力未満であるときに、暖房循環
流量を増加する方向に制御することで、給湯温度を給湯
設定温度に制御できるとともに、暖房能力を高めること
ができるという効果が得られることとなる。

【００５４】また、上記実施形態例では、図２に示す如
く、湯張り通路２４を設けて給湯と湯張りと追い焚きの
機能を有するように構成したが、湯張り通路２４を省略
し、給湯と追い焚きの２つの機能を有する一缶二水路式
給湯装置として構成することができる。

【００５５】さらに、図２および図６に示すシステムに
おいて、例えば破線で示すように給水管１１と給湯管１
４との間に給湯熱交換器２を迂回するバイパス通路３９
を設けるようにしたり、あるいはこのバイパス通路３９
にバイパス流量を制御する流量制御弁を設けたり、さら
にはバイパス通路３９に流量制御弁を設け、さらにこの
バイパス通路３９の出側の接続部と給湯熱交換器２の出
側に至る給湯通路に湯側の流量を制御する流量制御弁を
設け、この湯側とバイパス通路３９側の水のミキシング
の湯を給湯温度として検出するようにしてもよい（この
場合は給湯温度センサ１５は給湯通路とバイパス通路と
の合流点よりも下流位置に設けられる）。さらには、給
水管１１と給湯管１４間に流量制御弁を備えたバイパス
通路と流量制御弁のないバイパス通路を併設したもので
もよく、給湯側のシステムは給湯熱交換器２を備えたも
のであればよく、他の様々なシステム形態を採り得るも
のである。

【００５６】さらに、図６に示す例では、暖房の例とし
て、床暖房を想定して説明したが、この暖房システムは
必ずしも床暖房に限定されるものではなく、例えば管路
４３を室内に設け、この管路４３を通してファンの風を
室内に吹き出させて室内暖房のシステムとしてもよいも
のであり、暖房のシステム構成は図６に示す以外の様々
な形態を採り得るものである。

【００５７】さらに、上記実施形態例では、給湯検出温
度が給湯設定温度に対して与えられる許容温度を基準ス
パン時間の間連続的に下回ったときに循環ポンプ１７の
ポンプ回転数の減少制御を行うようにしたが、基準スパ
ン時間を設けずに、給湯検出温度が給湯設定温度に対し
て与えられる許容温度を下回ったときには直ちに循環ポ
ンプの循環流量の減少制御を行うようにしてもよい。こ
のようにすることで、循環ポンプ１７の循環流量減少制
御の開始を早めてより迅速に給湯温度の低下を補正する
ことができることとなる。

【００５８】ただ、このように基準スパン時間を設けな
い場合には、ノイズ等の何らかの原因により給湯温度が
瞬間的に許容温度を下回ったときには循環流量の減少制
御が直ちに開始されてしまうということとなるが、本実
施形態例の如く、基準スパン時間を設けることにより、
ノイズ等の原因により、給湯温度が許容温度を下回った
ときには直ちに循環ポンプの流量減少制御が開始される
ことはなく、給湯温度が確実に許容温度を下回ったこと
が確認されたときに循環ポンプ１７の流量減少制御が行
われるので、ノイズ等の誤判断によって循環流量の減少
制御が開始されるということがなくなるので、ノイズ等
による誤動作の発生を防止して循環ポンプの減少制御の
信頼性を高めることができるという効果が得られること
になる。

【００５９】

【発明の効果】本発明は給湯機能以外の他機能の湯水循
環路の循環ポンプを直流式の循環ポンプによって構成
し、この直流式循環ポンプを該直流式循環ポンプに供給
する直流電力（直流電圧）を可変して循環流量（ポンプ
回転数）を制御するように構成したものであるから、ポ
ンプ回転数を零回転から定格回転に至るまで連続的に可
変制御することが可能となり、循環ポンプの回転数制御
範囲（循環流量制御範囲）を広くすることができ、しか
も、従来例のような交流式循環ポンプを用いる場合に生
じる位相角制御のオン波形のカット時のノイズ等の発生
がなくなり、その分、循環ポンプの駆動制御の精度を高
めることが可能となる。

【００６０】また、給湯温度が給湯設定温度に対して与
えられる許容温度を下回ったときに、他機能循環ポンプ
の湯水循環流量（ポンプ回転数）を減少制御する場合、
その湯水循環流量の減少の制御範囲を循環流量が零に達
するまで連続的に可変制御することができるので、給湯
要求熱量が給湯側に与えられる割り当て能力から器具の
全燃焼能力に至る広範囲にわたって循環流量の減少制御
を行い、給湯温度を給湯設定温度に制御できるという効
果が得られることとなり、従来例のような交流式循環ポ
ンプを用いた場合に生じる問題点、すなわち、デューテ
ィ比がある値に達すると循環ポンプの回転数が零になっ
てしまい、そのデューティ比よりも小さいデューティ比
の範囲は循環ポンプの循環流量の減少制御が不可能な循
環流量減少制御の空白区間が生じてしまうという問題点
を解消することができる。この結果、交流式循環ポンプ
を用いた従来例に比べ、広範囲にわたって精度良く循環
流量の減少制御により給湯温度の低下減少を補償するこ
とができるという交流式循環ポンプを用いたことによっ
ては得られない優れた効果を奏することが可能となるも
のである。

【００６１】つまり、循環ポンプを交流式のものではな
く直流式のポンプを使用することにより、一缶二水路式
給湯装置においては単にポンプを交流式から直流式に代
えるというだけの効果ではなく、一缶二水路式の装置に
直流式の循環ポンプを用いることによって交流式循環ポ
ンプによっては得られない画期的な効果が得られること
となる。従来例においては一缶二水路式給湯装置におい
ては交流式循環ポンプが定番製品として広く使用されて
おり、直流式の循環ポンプを用いるということは全く想
定されていなかったが、循環流量を可変制御する構成と
組み合わせて循環ポンプを直流式循環ポンプとして構成
することにより、従来例によっては得られない一缶二水
路式特有の画期的な効果を奏することが可能となるもの
である。

【００６２】また、給湯温度が給湯設定温度に対して与
えられる許容温度を下回ったときに直ちに循環ポンプの
流量減少制御を行うのではなく、給湯温度が予め与えら
れる基準スパン時間にわたって連続的に下回ったときに
循環流量の減少制御を行うように構成することによっ
て、ノイズ等の原因により給湯温度が前記許容温度を下
回って循環流量の減少制御が誤ってされてしまうという
問題を解消することができ、循環流量の減少制御の信頼
性を高めることができるという効果が得られる。

【００６３】さらに、給湯と他機能の同時運転中のトー
タル燃焼能力が燃焼能力制御範囲の最大燃焼能力に達し
ていないとき、つまり、給湯要求能力が給湯側に割り当
てられた最大能力に達していないときには、循環流量を
増加制御するように構成した発明にあっては、給湯の要
求能力に対しその給湯側の割り当て能力に達するまでの
余裕分の能力を他機能側の能力に活かすことができるの
で、他機能の能力アップが図られ、例えば他機能能力が
追い焚き機能の場合には、風呂の沸きあがり時間を早め
ることができるという効果を得ることができることとな
り、また、他機能が暖房機能の場合には暖房の能力をア
ップさせることができるという効果が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例の要部構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明に係る一缶二水路式給湯装置の一実施形
態例のシステム構成図である。

【図３】給湯能力（給湯要求能力）と循環ポンプのポン
プ回転数との関係を示す説明図である。

【図４】本実施形態例の装置に装備される直流式循環ポ
ンプのポンプ回転数と直流電圧との関係データを示すグ
ラフである。

【図５】本実施形態例の一缶二水路式給湯装置における
比例弁開度と燃焼能力との関係を示すグラフである。

【図６】本発明の他の実施形態例のシステム構成の説明
図である。

【図７】従来例の一缶二水路式給湯装置の説明図であ
る。

【図８】図７に示す従来例の装置に使用されている交流
式循環ポンプの制御を給湯側要求号数とデューティ比の
関係で示すグラフである。

【図９】従来例の装置の循環ポンプの位相角制御による
デューティ比の変化制御の例を示す説明図である。

【図１０】従来例のデューティ比とポンプ回転数との実
際的な特性を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 給湯熱交換器 ３ 追い焚き熱交換器 １７ 循環ポンプ ３３ 循環流量制御手段 ３５ ＤＣ電力制御部 ３６ 流量減少制御部 ３７ 流量増加制御部 ４０ 暖房循環路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯熱交換器と給湯以外の他機能熱交換
   器が一体的に形成され、この一体化された給湯熱交換器
   と他機能熱交換器を共通に燃焼加熱するバーナが設けら
   れ、給湯温度を給湯設定温度に一致させるように燃焼能
   力の制御範囲内でバーナの燃焼熱量を制御する燃焼制御
   部を備えた一缶二水路式給湯装置において、前記他機能
   熱交換器は湯水を強制循環させる直流式循環ポンプを備
   えた他機能循環路に介設されており、前記直流式循環ポ
   ンプの湯水循環流量を直流電力によって単位時間当たり
   のポンプ回転数を零から上限回転数にわたって連続的に
   可変させて制御可能な循環流量制御手段が装備され、こ
   の循環流量制御手段には給湯と他機能の同時運転中に検
   出される給湯温度が給湯設定温度に対して予め与えられ
   る許容温度を越えて低下したときに湯水循環流量を減少
   制御する流量減少制御部が設けられている一缶二水路式
   給湯装置。
2. 【請求項２】 時間計測手段が設けられ、流量減少制御
   部は前記時間計測手段の時間計測情報に基づき給湯検出
   温度が予め与えられる基準スパン時間にわたって連続的
   に給湯設定温度の許容温度を下回っていたことが確認さ
   れたときに湯水循環流量を減少制御する構成とした請求
   項１記載の一缶二水路式給湯装置。
3. 【請求項３】 循環流量制御手段には給湯と他機能の同
   時運転中の燃焼能力が燃焼能力制御範囲の最大燃焼能力
   に達していないときは循環流量を増加制御する流量増加
   制御部が設けられている請求項１又は請求項２記載の一
   缶二水路式給湯装置。
4. 【請求項４】 他機能循環路は浴槽湯水の追い焚き循環
   路と湯水の暖房循環路の何れか一方であることを特徴と
   する請求項１又は請求項２又は請求項３記載の一缶二水
   路式給湯装置。