JPH11337103A - 循環保温式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器で加熱された湯と給水管路の水とを
混合弁で混合する循環保温式給湯装置の循環保温運転後
の出湯時に、出湯温度の変化の少ない循環保温式給湯装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 熱交換器で加熱された湯と給水管路の水
とを混合弁で混合する循環保温式給湯装置に給湯用の熱
交換器４と、循環保温用の熱交換器２２とを別々に設け
たことにより、循環保温運転中、給湯管路６からの戻り
温度の上昇によって給湯用の熱交換器４内の湯温低下が
なく、給湯用の熱交換器４内に高温の湯を蓄えておくこ
とができるので、循環保温運転後の出湯時に、給湯器本
体１内に流入した水が給湯用の熱交換器４で加熱される
までの間、給湯用の熱交換器４内に蓄えられた高温の湯
と給湯器本体１内に流入した水とを混合弁９で混合する
ことで出湯温度の変化を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器で加熱さ
れた湯と給水管路の水とを混合弁で混合する給湯装置に
接続された給湯管路を再度、前記給湯装置に接続するこ
とで循環路を形成し、この循環路内に循環ポンプを介設
した循環保温式給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯管路の末端部と熱交換器の入水側と
を戻り管路で接続して循環路を形成し、戻り管路等に介
設した循環ポンプを運転して循環路内の湯水を循環させ
ながら、循環路中の適所に設けた温度センサで循環路内
の湯温を検出し、検出した湯温が設定温度よりも低温で
あれば熱交換器で加熱し、設定温度に達すれば加熱を停
止することで、循環路内の湯水を適温に保ち、給湯管路
に接続された給湯栓から適温の湯水を速やかに出湯でき
るようにした循環保温式の給湯装置は知られている。

【０００３】また、給湯装置の熱交換器をバイパスして
給水管と給湯管を接続するバイパス管と、バイパス管と
熱交換器の出口および給湯管を混合弁で接続し、熱交換
器で加熱された湯とバイパス管を通過する水とを混合弁
で所定の混合比率で混合して設定温度の湯を給湯管路に
供給するバイパス混合式の給湯装置も知られている。

【０００４】このようなバイパス混合式給湯装置は、熱
交換器で加熱された高温の湯とバイパス管からの水とを
混合して設定温度の湯を給湯管路に供給するため出湯温
度の変動が少ない。また、給湯管路に接続された給湯栓
閉後の再出湯時には、給湯装置に流入した水が熱交換器
で加熱されるまでの間、熱交換器内に蓄えられた高温の
湯と給湯装置に流入した水とを混合して設定温度の湯を
給湯管路に供給するため再出湯時における出湯温度の変
動を少なくしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、循環保
温式の給湯装置とバイパス混合式の給湯装置を組み合わ
せると循環保温運転後、混合弁があるにも関わらず、給
湯管路に接続された給湯栓からの出湯温度が変動する場
合がある。

【０００６】これは、バイパス混合式給湯装置が熱交換
器の出口温度Ｔｈ、戻り（給水）温度Ｔｃおよび給湯温
度Ｔｍをそれぞれ検出する温度センサを設け、これらの
検出された温度Ｔｈ、Ｔｃ、Ｔｍと設定温度Ｔｓに基づ
いて混合弁の湯と水の混合比率を演算し、この混合比率
に対応して混合弁の弁開度を調節するように構成されて
いるからであり、循環保温運転によって、戻り温度Ｔｃ
が高くなれば熱交換器の出口温度Ｔｈを下げるしかなく
Ｔｃ≒ＴｓとなったときＴｈ≒Ｔｃとなり、もはや混合
弁は意味をなさず、この状態の時、給湯管路に接続され
た給湯栓から出湯されると、給湯装置に流入した水が熱
交換器で加熱されるまでの間、設定温度の湯と給湯装置
に流入した水が混合弁で混合されるため出湯温度は設定
温度よりも大幅に低下する。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、循環保温運転後の出湯時
に出湯温度の変化の少ない循環保温式給湯装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及びその作用・効果】上記
目的を達成するために請求項１は、熱交換器で加熱され
た湯と給水管路の水とを混合弁で混合する給湯装置に接
続された給湯管路を再度、前記給湯装置に接続すること
で循環路を形成し、この循環路内に循環ポンプを介設し
た循環保温式給湯装置において、給湯用の熱交換器と、
循環保温用の熱交換器とを別々に設けたことにより、循
環保温運転中、戻り温度の上昇によって給湯用の熱交換
器内の湯温低下がなく、高温の湯を蓄えることができる
ので循環保温運転後の出湯時に給湯装置に流入した水が
給湯用の熱交換器で加熱されるまでの間、給湯用の熱交
換器内に蓄えられた高温の湯と給湯装置に流入した水と
を混合弁で混合することで出湯温度の変化を少なくする
ことができる。

【０００９】請求項２は、給湯用の熱交換器と、循環保
温用の熱交換器とを共通の加熱部で加熱することによ
り、循環保温運転中、給湯用の熱交換器も加熱されるの
で放熱による給湯用の熱交換器内の湯温低下もなく、高
温の湯を蓄えることができるので循環保温運転後の出湯
時に給湯装置に流入した水が給湯用の熱交換器で加熱さ
れるまでの間、給湯用の熱交換器内に蓄えられた高温の
湯と給湯装置に流入した水とを混合弁で混合することで
出湯温度の変化を少なくすることができる。

【００１０】請求項３は、循環保温運転で循環路内の湯
水が体積膨張し、循環路内の内圧が上昇するため給湯装
置、給湯管路や給湯栓が破損する場合があり、膨張水を
処理する膨張水処理装置を給湯装置内に設けることで給
湯装置、給湯管路や給湯栓を破損させることなく循環保
温運転が行え、戻り温度の上昇によって給湯用の熱交換
器内の湯温低下がなく、高温の湯を蓄えることができる
ので循環保温運転後の出湯時に給湯装置に流入した水が
給湯用の熱交換器で加熱されるまでの間、給湯用の熱交
換器内に蓄えられた高温の湯と給湯装置に流入した水と
を混合弁で混合することで出湯温度の変化を少なくする
ことができる。

【００１１】請求項４は、循環保温中に器具から循環保
温用管路出て行く湯温を、循環保温用の熱交換器から出
た高温の湯と循環保温用の熱交換器をバイパスした湯の
混合された湯の温度にできることから、給湯を使用して
給湯用の熱交換器が高温になり共通の加熱部で加熱され
る循環保温用の熱交換器も高温になったときでも循環保
温用管路内の湯温が高温になる。

【００１２】請求項５は、循環保温中の循環保温用管路
内の湯温を、循環保温用の熱交換器を通る水量とバイパ
スする管路を通る水量の比を可変とすることにより、出
側湯温を高温に保ったまま任意の温度にすることができ
る。これにより循環停止中に給湯を使用したときなど循
環保温用の熱交換器内の湯温が高温になった状態で循環
を開始したときに循環配管内に高温の湯が流れて水栓を
開けた人がやけどしたりする危険を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態が係る循環保
温式給湯装置をガス給湯器に適用したブロック図であ
る。

【００１５】上記ガス給湯器は図示のように、給水管路
２から給湯器本体１内に水を供給するための給水管３、
および給湯器本体１内で加熱された水を給湯用の熱交換
器４を介して給湯栓７に供給するための給湯管５で構成
されている。さらに、給湯器本体１内の給水管３から分
岐し、給湯用の熱交換器４を介さずに給湯管５に接続さ
れたバイパス管８と、バイパス管８と給湯管５の合流部
には給湯用の熱交換器４で加熱された湯と、バイパス管
８から送られてきた水を指令パルスに基づき駆動するス
テッピングモータＭにより混合制御する混合弁９が備え
られている。

【００１６】また、給水管３には、給水管路２からの水
の温度Ｔｃを検出する入水温度センサ１０、および水の
量Ｑ１を検出する水量センサ１１、給湯管５の混合弁９
よりも上流側には、給湯用の熱交換器４出口の温度Ｔｈ
を検出する熱交換器出口温度センサ１２、混合弁９より
も下流側には、混合された後の給湯温度Ｔｍを検出する
給湯温度センサ１３が備えられている。

【００１７】また、給湯器本体１内には、燃焼するのに
必要な空気を供給するためのファン１４をも備える。さ
らにバーナ１８の上部には着火する際に必要なイグナイ
タ１９、火炎の有無を検出するフレームロッド２０が設
けられている。また、バーナ１８にガスを供給するため
のガス供給管１５が設けられ、ガス供給管１５には供給
するガス量を可変するための比例弁１７およびガスの供
給を開始／停止するための電磁弁１６がそれぞれ備えら
れている。

【００１８】一方、給湯器本体１内で加熱された水を給
湯栓７に供給するための給湯管路６は再度、給湯器本体
１に接続されており、給湯管路６から給湯器本体１内に
湯水を戻すための戻り管２１、および戻された湯水を加
熱するための循環保温用の熱交換器２２を介して混合弁
９よりも下流側で給湯温度センサ１３よりも上流側の給
湯管５に接続される往き管２３により循環路を形成して
いる。

【００１９】また、戻り管２１には、循環路内の湯水を
循環させるためのポンプＰ、給湯管路６からの湯水の温
度Ｔｂを検出する戻り温度センサ２４、循環量Ｑ２を検
出する水量センサ２５、および循環路内の膨張水を処理
する膨張水処理装置２６が備えられている。

【００２０】さらに、循環路内の湯水が給水管路２に流
れ込まないように給水管路２と給水管３の接続部には逆
止弁２７を設け、給湯管５からの湯が循環保温用の熱交
換器２２に流れ込まないように給湯管路６と戻り管２１
の接合部には逆止弁２８を設けている。

【００２１】また、リモコン２９には、運転スイッチ３
０、給湯栓７から供給される湯温の設定温度Ｔｓを設定
する温度設定スイッチ３１、循環保温運転をする際にオ
ン操作する循環保温運転スイッチ３２、設定温度Ｔｓ等
を表示する表示部３３を備える。

【００２２】上記ガス給湯器はさらに、上記各センサ１
０、１１、１２、１３、２４、２５および温度設定スイ
ッチ３１からの検出信号（Ｔｃ、Ｑ１、Ｔｈ、Ｔｍ、Ｔ
ｂ、Ｑ２、Ｔｓ）に基づき、比例弁１７、電磁弁１６、
ファン１４、混合弁９等の制御を行う制御部３４をも備
える。

【００２３】給湯栓７が開けられた給湯状態では、給水
管路２から給湯器本体１内の給水管３に流入する水を水
量センサ１１が水の量Ｑ１を、入水温度センサ１０が水
の温度Ｔｃを検出し、設定温度Ｔｓから必要熱量を制御
部３４で計算する。その後、ファン１４、イグナイタ１
９が作動し、電磁弁１６が開くことで、ガス供給管１５
から供給されるガスの量を比例弁１７で必要熱量に調整
し、燃焼が開始される。

【００２４】次に、熱交換器出口温度センサ１２で給湯
用の熱交換器４の出口温度Ｔｈを検出し、Ｔｈが高温に
なるように燃焼量と混合弁９を制御部３４に基づき制御
を行い、給湯用の熱交換器４で加熱された高温の湯とバ
イパス管８から送られてきた水とを混合弁９で混合し、
設定温度Ｔｓの湯を給湯栓７に供給する。

【００２５】ここで、給湯用の熱交換器４内に燃焼が開
始される前から高温の湯が蓄えられていれば、給湯栓７
を開くと同時に給湯用の熱交換器４内で蓄えられた高温
の湯とバイパス管８から送られてきた水とを混合弁９で
混合し、設定温度Ｔｓの湯を給湯栓７に供給することが
できるので、給湯栓７からの出湯温度に変動が少ない。

【００２６】また、給湯栓７が閉じられた非給湯状態で
は、戻り管２１に備えられたポンプＰが作動し、水量セ
ンサ２５が循環量Ｑ２を、戻り温度センサ２４が給湯管
路６からの湯水の温度Ｔｂを検出し、設定温度Ｔｓから
必要熱量を制御部３４で計算する。その後、ファン１
４、イグナイタ１９が作動し、電磁弁１６が開くこと
で、ガス供給管１５から供給されるガスの量を比例弁１
７で必要熱量に調整し、燃焼が開始され、設定温度Ｔｓ
の湯を給湯管路６に供給し、循環させる。Ｔｂ≒Ｔｓと
なるか、給湯栓が開かれて給湯器本体１内の給水管３に
流入する水を水量センサ１１が水の量Ｑ１を検出したと
き、ポンプＰが停止し、循環保温運転は終了する。

【００２７】ここで、給湯器本体１は、給湯用の熱交換
器４と循環保温用の熱交換器２２とを共通のバーナ１８
で加熱しており、給湯栓７が閉じられた非給湯状態でも
循環保温運転が開始され、循環保温用の熱交換器２２が
加熱されれば、給湯用の熱交換器４も加熱され、高温の
湯を給湯用の熱交換器４内に蓄えることができるので、
給湯栓７が開かれても、給湯栓７を開くと同時に給湯用
の熱交換器４内で蓄えられた高温の湯とバイパス管８か
ら送られてきた水とを混合弁９で混合し、設定温度Ｔｓ
の湯を給湯栓７に供給することができるので、給湯栓７
からの出湯温度に変動を少なくすることができる。

【００２８】図２、図３は、本発明の一実施形態が係る
熱交換器のフィン断面を示す図である。

【００２９】給湯用の熱交換器と循環保温用の熱交換器
は同一フィンに構成されており、下側の給湯用のパイプ
と循環保温用のパイプは、ろう付けされている。

【００３０】図２が示すように、給湯栓使用時には、給
湯用のパイプが循環保温用のパイプに入った熱を熱伝達
によって吸収し、循環保温用のパイプ内を空焚きさせな
い構造になっている。

【００３１】また、図３が示すように、循環保温運転時
には、循環保温用のパイプが給湯用のパイプに入った熱
を熱伝達によって吸収する。設定温度Ｔｓの湯を循環さ
せるために燃焼量は戻り温度Ｔｂが高くなるにつれて小
さくなり、給湯用のパイプ内の湯は約８５℃に保たれ、
空焚きすることはない。

【００３２】図４は、本発明の一実施形態が係る膨張水
処理装置の構成図である。

【００３３】膨張水処理装置は図１で示す給湯器本体１
内の戻り管２１に接続されており、その内部で空気の層
と水の層をダイヤフラムが仕切り、循環路内に発生した
膨張水を一旦吸収することで、循環路内の内圧上昇を防
ぐ。膨張水を吸収していない状態で、膨張水処理装置内
の内圧を給水圧程度にしていれば、膨張水を吸収した
後、循環路内の湯水の温度が低下するか、給湯栓が開か
れた際に、膨張水を循環路内に戻すことができる。

【００３４】また、膨張水の排水処理ができる場合は、
膨張水処理装置に排水口を設けて、排水口と配水管を接
続し、給湯器本体外に膨張水を排出することもできる。

【００３５】図５は請求項４に関わる循環保温式給湯装
置をガス給湯器に適用したブロック図である。上記ガス
給湯器は図示のように、図１で示した例に給湯管路６か
ら給湯器本体１内に湯水を戻すための戻り管２１と給湯
管５に接続される往き管２３の間を循環保温用の熱交換
器２２を通さずバイパスする循環保温用バイパス管３６
を持つ。

【００３６】前記例のとおり給湯使用時は、給湯栓７か
らの出湯温度の変動を少なくするため熱交換器に高温の
湯を蓄えるようになっているため、共通の加熱部で加熱
される循環保温用の熱交換器内の湯も特に循環停止中の
給湯使用時には同様に高温になる。循環開始時にこの高
温の湯が給湯管路６に流れ出たタイミングで給湯栓７を
開けるとやけどなどの危険があるが、本構成では循環保
温用の熱交換器内の湯が熱交換器をとおっていない湯と
混合されるため湯温が下がり危険がなくなる。

【００３７】図６は請求項５に関わる循環保温式給湯装
置をガス給湯器に適用したブロック図である。上記ガス
給湯器は図示のように、図５で示した例の給湯器の循環
保温用バイパス管３６と循環保温用の熱交換器２２の出
側配管との交点に循環保温用混合弁３７を持つ。

【００３８】循環路内の湯水を循環させるためのポンプ
Ｐを運転し始めた直後など戻り温度センサ２４で検出さ
れる湯温が設定温度より低いときは、循環保温用混合弁
３７は主として熱交換器出側の方を開き給湯温度センサ
１３で検出される湯温が設定温度になるよう混合比率を
調整する。戻り温度センサ２４で検出される湯温が設定
温度に近づくと熱交換器出側の方を絞り設定温度を維持
する。これにより、使用者がいつ給湯栓を開いても設定
温度の湯が供給される。

【００３９】図７は図６の実施形態の混合弁のかわりに
循環保温用の熱交換器２２の出側に絞り弁３８持つもの
である。絞り弁開度を変えることで、熱交換器出側の高
温の湯とバイパス側の湯の混合比率を任意に変えること
ができるため、図６の構成と同様の作用効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る循環保温式給湯装置
のブロック図。

【図２】本発明の一実施形態が係る熱交換器のフィン断
面を示す図（給湯栓使用時）。

【図３】本発明の一実施形態が係る熱交換器のフィン断
面を示す図（循環保温運転時）。

【図４】本発明の一実施形態に係る膨張水処理装置の構
成図。

【図５】本発明の一実施形態に係る循環保温式給湯装置
のブロック図。

【図６】本発明の一実施形態に係る循環保温式給湯装置
のブロック図。

【図７】本発明の一実施形態に係る循環保温式給湯装置
のブロック図。

【符号の説明】

１…給湯器本体 ２…給水管路 ４…給湯用の熱交換器 ６…給湯管路 ７…給湯栓 ８…バイパス管 ９…混合弁 ２２…循環保温用の熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 昌之 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器で加熱された湯と給水管路の水
   とを混合弁で混合する給湯装置に接続された給湯管路を
   再度、前記給湯装置に接続することで循環路を形成し、
   この循環路内に循環ポンプを介設した循環保温式給湯装
   置において、給湯用の熱交換器と、循環保温用の熱交換
   器とを別々に設けたことを特徴とする循環保温式給湯装
   置。
2. 【請求項２】 給湯用の熱交換器と、循環保温用の熱交
   換器とを共通の加熱部で加熱することを特徴とする請求
   項１記載の循環保温式給湯装置。
3. 【請求項３】 熱膨張によって循環路内に発生する膨張
   水を処理するための膨張水処理装置を給湯装置内に設け
   たことを特徴とする請求項１記載の循環保温式給湯装
   置。
4. 【請求項４】 循環保温用の循環管路に、循環保温用の
   熱交換器をバイパスする管路を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の循環保温式給湯装置。
5. 【請求項５】 循環保温中に、循環保温用の熱交換器を
   通る水量とバイパスする管路を通る水量の比を可変とす
   ることを特徴とする請求項４記載の循環保温式給湯装
   置。