JP5216939B2 - 循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、湯沸かし器の温水の温度を制御するための方法に関し、より詳細には、循環ポンプの動作を介して湯沸かし器から流出する温水の温度差を減少させるための制御方法に関する。

図1及び2は、従来技術の湯沸かし器構造の概略図である。

図1に示したように、一般的な湯沸かし器1は、直結給水を熱交換器に供給する流入パイプ10と、流入パイプ10を介して入ってくる直結給水を、バーナーにより加熱される空気又は水と熱交換させて温水とする熱交換器20と、熱交換器20により生成された温水を一時的に蓄える貯蔵タンク30と、貯蔵タンク30に蓄えられた温水が流出する経路となる流出パイプ40とを含む。

流入パイプ10を介して流入する直結給水の温度を測定する直結給水温度センサ11と、直結給水の流量を測定する流量センサ12とが流入パイプ10に取り付けられている。

さらに、一定温度の温水をユーザに供給するため、流出パイプ40を介して流出する温水の温度を測定する温水温度センサ41が流出パイプ40に取り付けられている。

一方、一般的な湯沸かし器1は、流出パイプ40内の水を流入パイプ10に供給するために流出パイプ40と流入パイプ10とを互いに連結するバイパスパイプ50も含むことができる。流出パイプ40内の水を流入パイプ10に供給する内部循環ポンプ51と、流入パイプ10内の水が熱交換器20を通過しないで流出パイプ40に供給されるのを防止する逆止め弁52とがバイパスパイプ50に取り付けられている。

ユーザが所定時間にわたって温水を使用しないときは、貯蔵タンク30に蓄えられた温水の温度は低下し、その結果、貯蔵タンク30に蓄えられた温水は、加熱のため内部循環ポンプ51を用いて熱交換器20に再度送られる。
貯蔵タンク30内に蓄えられた温水の温度は、この工程を繰り返し実行することで一定に維持できる。

一方、図2に示すように、外部循環パイプ46をバイパスパイプ50に連結してもよい。ここでは、外部循環パイプ46は分岐し、蛇口のような温水流出口45の近傍を介してバイパスパイプ50に接続されるパイプである。

この場合、内部循環ポンプ51を動作させることによって温水が外部循環パイプ46を介して循環されると、温水は温水流出口45の近傍まで循環して流出パイプ40を予熱し、結果的に、ユーザは短時間で温水を使用できる。

しかし、従来技術の湯沸かし器1では、内部循環ポンプ51はユーザが温水を使用する前のみに動作するよう設定される。

上述のように、内部循環ポンプ51はユーザが温水を使用する前のみに動作するよう設定されるので、ユーザが温水の使用を一時的に中止した後にまた使用を再開すると、最初に冷水を供給した後に温水が再度供給されるまで多少の時間がかかり、従って温水の温度差によってユーザが不便を被る。

特に、温水が頻繁に使用され、使用する温水の流量が頻繁に変動する病院、レストラン、及びヘルスクラブでは温水の温度差が発生する可能性がより高い。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、ユーザが温水を使用するときに発生する温度差を減少可能な温水の温度差を循環ポンプの動作を介して制御するための方法を提供する。

本発明の一実施形態による、循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御する方法は、ユーザが前記温水を使用するかどうかを判断する段階と、循環ポンプ動作モードの1つが選択されているかどうかを判断する段階と、前記ユーザが前記温水を使用すると共に前記循環ポンプ動作モードの1つを選択したときは、直結給水が流入する流入パイプと、加熱された温水が流出する流出パイプとを互いに連結するバイパスパイプに設けられた前記循環ポンプを動作させることによって、前記流出パイプ内の前記温水を前記流入パイプに循環させる段階とを含む、方法。

さらに、前記循環ポンプ動作モードは、前記ユーザが前記温水を使用するときは、前記温水の使用を前記ユーザが停止するまで、前記循環ポンプを連続的に動作させる循環ポンプ連続動作モードを含む。

さらに、前記循環ポンプ連続動作モードは、使用温水の流量が所定値以上かどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記所定値以上であれば前記循環ポンプをOFFにする段階を含んだ循環ポンプ動作後停止モードを含む。

さらに、前記循環ポンプ動作後停止モードは、前記使用温水の流量が前記所定値以上であると判断する前に、前記温水を使用開始してから所定時間が経過したかどうかを判断する段階をさらに含む。

また、前記循環ポンプ動作モードは、前記循環ポンプがOFFである状態で前記使用温水の流量が前記所定値以上で減少されているかどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記所定値以上で減少されているときは前記循環ポンプをONにする段階とを含んだ循環ポンプ動作後停止/再始動モードを含む。

さらに、前記循環ポンプ動作後停止/再始動モードは、前記使用温水の流量が前記所定値以上かどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記所定値以上であれば前記循環ポンプをOFFにする段階をさらに含む。

また、前記循環ポンプ動作後停止/再始動モードは、前記温水を使用開始してから前記所定時間が経過したかどうかを判断する段階をさらに含む。

本発明の一実施形態による、循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法によれば、ユーザが温水を使用しているときであっても循環ポンプは動作するので、使用温水の流量が変動する場合であっても温水の温度差を減少させることができる。

従来技術における湯沸かし器の構造の概略図である。 従来技術における湯沸かし器の構造の概略図である。 循環ポンプが湯沸かし器に取り付けられていない場合に、流出パイプと流入パイプとを互いに連結するバイパスパイプが湯沸かし器の外部に取り付けられ、外部循環ポンプがバイパスパイプに取り付けられた状態を示す略図である。 ユーザが温水の温度を設定するための温水温度設定ユニットと湯沸かし器との関係を示すブロック図である。 循環ポンプ連続動作モードにおける温水の温度を制御するための方法を示すフローチャートである。 循環ポンプ後停止モード動作における温水の温度を制御するための方法を示すフローチャートである。 循環ポンプ後停止/再始動モード動作における温水の温度を制御するための方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による、循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法を添付した図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施形態による循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法は、図1及び2に示した湯沸かし器で実行してもよい。

或いは、図3に示したように、湯沸かし器1に循環ポンプが取り付けられていない場合は、流出パイプ40と流入パイプ10とを互いに連結するバイパスパイプ60を湯沸かし器の外部に取り付け、さらに、外部循環ポンプ61及び外部逆止め弁62がバイパスパイプ60に取り付けられて、本発明の実施形態による循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法を実行する。

図4は、ユーザが温水の温度を設定するための温水温度設定ユニット70と湯沸かし器1との関係を示すブロック図である。

図4に示したように、温水温度設定ユニット70には、循環ポンプ51及び61を用いて温水の温度をユーザが制御するための様々な循環ポンプの動作モードが含まれており、ユーザは、これら様々な循環ポンプ動作モードのうちいずれかを選択できる。

ユーザが温水温度設定ユニット70における循環ポンプ51及び61を使用するモードの1つを選択すると、ユーザが循環ポンプ51及び61を使用するモードの1つを選択したことを示す信号が、湯沸かし器1のコントローラ5に通信を介して伝達され、するとコントローラ5は、循環ポンプ51及び61を制御して湯沸かし器1から流れ出す温水の温度を制御する。

この実施形態では、温度コントローラは3つのモード、すなわち、循環ポンプを動作させることができる循環ポンプ連続動作モードと、循環ポンプ動作後停止モードと、循環ポンプ動作後停止及び再始動モードを備えることが想定されているが、これら3つのモードに加えて、循環ポンプを動作させるための他のモードを設定してもよい。

以下、本発明の一実施形態による、循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法を説明する。

まず、図5に示したフローチャートを参照して、循環ポンプ連続動作モードにおける温水の温度を制御するための方法を説明する。

コントローラ5は、ユーザが温水を使用するかを判断し(S110)、さらに、ユーザが循環ポンプ連続動作モードを選択するかを判断する(S120)。

ユーザが温水を使用し、かつ、循環ポンプ連続動作モードを選択したと判断した場合、循環ポンプ51及び61がオンになり(S130)、湯沸かし器の燃焼と温水の温度とが制御される(S140)。

ユーザが温水を循環ポンプ連続動作モードで使用する場合、循環ポンプ51及び61はユーザが温水の使用を停止するまで連続運転される。従って、流出パイプ40内の温水の一部は、バイパスパイプ50及び60を介して流入パイプ10に流入して直結給水と混合され、この混合水の温度は直結給水の温度より高くなり、その後、熱交換器20により加熱され、結果的に、流出パイプ40から流出する温水の温度差が減少可能となる。

しかし、循環ポンプ51及び61の動作時間が増加し、よって消費電力も増加する。

次に、図6に示したフローチャートを参照して、循環ポンプ動作後停止モードにおける温水の温度を制御するための方法を説明する。

コントローラ5は、ユーザが温水を使用するかを判断し(S210)、さらに、ユーザが循環ポンプ動作後停止モードを選択するかを判断する(S220)。

ユーザが温水を使用し、かつ、循環ポンプ動作後停止モードを選択すると判断した場合、温水の使用開始後から所定の時間が経過したかを判断する(S230)。

温水の使用を開始した後、あらかじめ設定した時間が経過していなければ、循環ポンプ51及び61はON状態に連続的に維持され(S240)、この所定時間が経過していれば、使用温水の流量が所定値以上かどうかが判断される(S250)。使用温水の流量が所定値以上であると判断されれば、循環ポンプ51及び61はOFFとされる(S260)。この理由は、使用温水の流量が所定値以上であるときは、循環ポンプ51及び61を介して循環する流量が減少するので、循環ポンプ51及び61の使用によって温水の温度差を少なくする効果が減少するからである。

次に、湯沸かし器の燃焼及び温水の温度が制御される(S270)。

ユーザが、循環ポンプ動作後停止モードで温水を使用する場合、初期段階において温水の温度差が減少可能で、電力消費も減少可能である。

次に、図7に示したフローチャートを参照して、循環ポンプ動作後停止/再始動モードにおける温水の温度を制御するための方法を説明する。

コントローラ5は、ユーザが温水を使用するかを判断し(S310)、さらに、ユーザが、循環ポンプ動作後停止/再始動モードを選択するかを判断する(S320)。

ユーザが温水を使用し、かつ、循環ポンプ動作後停止/再始動モードを選択したと判断した場合、温水の使用開始後から所定の時間が経過したかを判断する(S330)。

温水の使用を開始した後、所定の時間が経過していなければ、循環ポンプ51及び61はON状態に維持され(S340)、この所定時間が経過していれば、循環ポンプ51及び61がON状態かどうかが判断される(S350)。

このステップで、循環ポンプ51及び61がON状態であれば、使用温水の流量が第1の所定値以上かどうかが判断される(S360)。この場合、使用温水の流量が第1の所定値以上であると判断されれば、循環ポンプ51及び61はOFFとされ(S370)、使用温水の流量が第1の所定値以上ではないと判断されれば、循環ポンプ51及び61は連続的にON状態とされる(S380)。その後、燃焼及び温水温度が制御される(S400)。

温水の使用後に所定時間が経過しているが、循環ポンプ51及び61がON状態でなければ、使用温水の流量が第2の所定値以上で減少しているかどうかが判断される(S390)。
この場合、使用温水の流量が第2の所定値以上で減少していると判断されれば、循環ポンプ51及び61はONとされ(S380)、使用温水の流量が第2の所定値以上で減少していないと判断されれば、燃焼と温水の温度が制御される(S400)。

ユーザが温水を循環ポンプ動作後停止/再始動モードで使用する場合、初期段階において温水の温度差が減少可能であり、さらに、使用温水の流量が所定値以上であると判断されれば、循環ポンプはOFF状態とされ、使用温水の流量が所定値以上で減少していると判断されれば、循環ポンプはON状態とされ、結果的に、流量が変動したときに温水の温度差は減少可能となる。

上述のように、本発明の実施形態による、循環ポンプの動作を介して温水温度を制御するための方法によれば、使用温水の流量が変動する場合であっても温水の温度差を減少させることができる。

1:湯沸かし器
10:流入パイプ
11:直結給水温度センサ
12:流量センサ
20:熱交換器
30:貯蔵タンク
40:流出パイプ
41:温水温度センサ
45: 温水流出口
46:外部循環パイプ
50、60:バイパスパイプ
51:内部循環パイプ
52、62:逆止め弁
61:外部循環ポンプ

Claims (7)

1. 循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御する方法であって、
   ユーザが前記温水を使用するかどうかを判断する段階と、
   循環ポンプ動作モードの1つが選択されているかどうかを判断する段階と、
   前記ユーザが前記温水を使用すると共に前記循環ポンプ動作モードの1つを選択したときは、直結給水が流入する流入パイプを、加熱された温水が流出する流出パイプへ連結するバイパスパイプに設けられた前記循環ポンプを動作させることによって、前記流出パイプ内の前記温水を前記流入パイプに循環させ、流出パイプ内の温水の一部は、バイパスパイプを介して流入パイプに流入して直結給水と混合され、この混合水の温度は直結給水の温度より高くなり、その後、熱交換器により加熱され、流出パイプから流出する温水の温度差が減少させる段階とを含む、方法。
2. 前記循環ポンプ動作モードは、前記ユーザが前記温水を使用するときは、前記温水の使用を前記ユーザが停止するまで、前記循環ポンプを連続的に動作させる循環ポンプ連続動作モードを含む、請求項1に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。
3. 前記循環ポンプ動作モードは、使用温水の流量が所定値以上かどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記所定値以上であれば前記循環ポンプをOFFにする段階とを含んだ循環ポンプ動作後停止モードを含む、請求項1に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。
4. 前記循環ポンプ動作後停止モードは、前記使用温水の流量が前記所定値以上であると判断する前に、前記温水を使用開始してから所定時間が経過したかどうかを判断する段階を含む、請求項3に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。
5. 前記循環ポンプ動作モードは、前記循環ポンプがOFFである状態で前記使用温水の流量が第２の所定値以上で減少されているかどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記第２の所定値以上で減少されているときは前記循環ポンプをONにする段階とを含んだ循環ポンプ動作後停止/再始動モードを含む、請求項1に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。
6. 前記循環ポンプ動作後停止/再始動モードは、前記使用温水の流量が第１の所定値以上かどうかを判断する段階と、前記使用温水の流量が前記第１の所定値以上であれば前記循環ポンプをOFFにする段階をさらに含む、請求項5に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。
7. 前記循環ポンプ動作後停止/再始動モードは、前記温水を使用開始してから前記所定時間が経過したかどうかを判断する段階をさらに含む、請求項6に記載の循環ポンプの動作を介して温水の温度を制御するための方法。

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