JP2006343059A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器の組み合わせで給湯と暖房と風呂を単一の熱源とし、器具の小型化・軽量化・高効率化を図る。
【解決手段】給湯用熱交換器１５と、潜熱回収用熱交換器１６とを備え、前記給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６を直列に接続して、給水路１から潜熱回収用熱交換器１６を通り給湯用熱交換器１５を経て出湯路３に至る給湯回路と、前記出湯路３から分岐し循環ポンプ１７を介して利用側熱交換器１８に供給した後、前記潜熱回収用熱交換器１６に戻し、潜熱回収用熱交換器１６から給湯用熱交換器１５を通り循環ポンプ１７を介して利用側熱交換器１８に至る給湯循環回路１９と、前記給湯循環回路１９内の水を定期的に排水運転するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼熱により加熱する給湯用熱交換器と、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器を備えた給湯装置に関し、特に、前記給湯用熱交換器と潜熱回収熱交換器で加熱された湯水を循環する給湯循環回路に利用側熱交換器を設けた給湯装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置としては、特許文献１のように、給水路を通して供給される水をバーナの燃焼により加熱して給湯路に給湯する給湯用熱交換器と、入路を通して供給される加熱対象流体を前記バーナの燃焼により加熱して出路に流出する流体用熱交換器とが設けられている給湯装置であって、前記給湯用熱交換器が前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する給湯用顕熱熱交換部と、その給湯用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記流体用熱交換器が、前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する流体用顕熱熱交換部と、その流体用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する流体用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記給湯用顕熱熱交換部と流体用顕熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成され、かつ、前記給湯用潜熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成された給湯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６７２６２号公報

しかしながら、前記従来の給湯装置は、給湯と暖房バーナの燃焼ガスの流出経路中に給湯用熱交換器と流体用熱交換器をそれぞれ配置し、前記給湯用熱交換器に給湯用顕熱熱交換部と給湯用潜熱熱交換部を設け、前記流体用熱交換器に流体用顕熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部を設けた構成としているため、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部にそれぞれ給湯用熱交換器と流体用熱交換器を一体的に形成する必要があり、給湯用熱交換器及び流体用熱交換器として極めて複雑な構成を強いられるものであった。特に、潜熱熱交換部の構成として、耐食性を高めるためにステンレスパイプと銅管を用いた２重管構造とする場合などはその加工性に課題を有するものであった。

また、バーナで加熱される経路として、給湯用と流体用の２つの経路を形成しているため、給湯用湯水が長期間にわたって滞留するという現象が発生しないため排水処理を行う必要はないが、配管構成が複雑になるとともに、単独運転時に運転停止側の熱交換器内の残水の沸騰が発生するという課題を有するものであった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂追い焚き回路に熱量を供給する給湯循環回路を構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現することができ、風呂追い焚き回路を利用して排水経路を形成し定期的に排水処理を行うことで、前記給湯循環回路を長時間使用しない場合でも、滞留水に銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止し、かつ滞留水が給湯側へ出湯することを防止し、衛生的で使い勝手のよい給湯装置を提供する。また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残
水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の給湯装置は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、前記給水路から供給される水を前記潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器で熱交換したのち利用側熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路と、前記給湯回路から分岐し前記潜熱回収用熱交換器に戻して閉回路を形成し、前記閉回路を循環ポンプにより循環させ前記利用側熱交換器に熱量供給を行う給湯循環回路と、前記出湯路より分岐し注湯弁を介して風呂回路に接続した注湯回路を形成し、前記給湯回路の単独利用、給湯循環回路の単独利用、または給湯回路と給湯循環回路の同時利用のそれぞれで通水経路を選択できるようにするとともに、前記給湯循環回路内の水を定期的に排水する排水通路を選択できるようにしたものである。

上記発明によれば、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂追い焚き回路に熱量を供給する給湯循環回路を構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現することができ、風呂追い焚き回路を利用して排水経路を形成し定期的に排水処理を行うことで、前記給湯循環回路を長時間使用しない場合でも、滞留水に銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止し、かつ滞留水が給湯側へ出湯することを防止し、衛生的で使い勝手のよい給湯装置を提供する。また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供するすることができる。

本発明の給湯装置は、給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記給湯循環回路内の滞留水を定期的に排水する経路を通常の利用側経路を用いることで容易に実現することができ、前記給湯循環回路に長時間水が滞留しないようにした給湯装置を提供することができる。

また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、前記給水路から供給される水を前記潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器で熱交換したのち利用側熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路と、前記給湯回路から分岐し前記潜熱回収用熱交換器に戻して閉回路を形成し、前記閉回路を循環ポンプにより循環させ前記利用側熱交換器に熱量供給を行う給湯循環回路と、前記出湯路より分岐し注湯弁を介して風呂回路に接続した注湯回路を形成し、前記給湯回路の単独利用、給湯循環回路の単独利用、または給湯回路と給湯循環回路の同時利用のそれぞれで通水経路を選択できるようにするとともに、前記給湯循環回路内の水を定期的に排水
する排水通路を選択できるようにしたことを特徴としたものである。

これにより、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂追い焚き回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記給湯循環回路を長時間使用しない場合でも、滞留水に銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止し、かつ滞留水が給湯側へ出湯することを防止し、衛生的で使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

第２の発明は、排水運転時に、前記給水路に設けた水量センサーで通水量を検出し、前記出湯路に設けた水量制御弁を制御して、排水運転時の通水量を所定の通水量に制御するようにしたものである。これにより排水運転時に排水口からの排水の水流を制御することができ、排水した水の飛散や排水音を抑制することができる。

第３の発明は、排水運転時の排水量を、前記給水路に設けた水量センサーにてカウントして、所定の水量で排水運転を終了することにより、一定の排水量で排水運転をするようにしたものである。

これにより、排水運転時に前記給湯循環回路内の水を置換できる必要な水量で排水運転をすることができ、余分な水を排水するのを抑制することができる。

第４の発明は、排水運転時に、排水時間を一定時間に制御して運転するようにしたものである。

これにより、排水運転が毎回同じ時間で終了させることができ、給湯装置を使用していない時に突然動作する排水運転が、使用者に不安感を与える恐れがあったが、このことを抑制することができる。

第５の発明は、排水運転終了後、一定時間経過後に次の排水運転を開始するようタイマーカウントし、定期的に排水運転をするようにしたものである。

これにより給湯循環回路内の水が長期間滞留して銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止しすることができる。

第６の発明は、前記循環ポンプが一定時間停止した後に、排水運転を開始するようにしたものである。

これにより、給湯循環回路の使用状態に合わせて、必要な時に排水運転を行うことができ、必要以上に水を排水するのを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構造図を示すものである。

図１において、まず給水路１より供給される水をバーナ２の燃焼により加熱し所定の温度に上昇した後、出湯路３に供給し、前記給水路１と出湯路３を連通して形成したバイパス通路４から給水路１より供給される水の一部をバイパス制御弁５を介して供給することで所望の湯水に調整し、給湯栓６より出湯する給湯回路を構成している。

ここで、バーナ２はガス元電磁弁７、ガス比例弁８、ガス切替弁９が配設されたガス供給路１０より燃料が供給され、燃焼用ファン１１より燃焼用空気が供給されて、予め定められたシーケンスに従い燃焼動作が行われる。そして、バーナ２の燃焼により発生する燃焼ガスは燃焼室１２を通って排気通路１３を経由し排気口１４から器具外に排出される。この燃焼ガスの排気経路に燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器１５と燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を配設している。具体的には、バーナ２の下流側燃焼室１２に給湯用熱交換器１５を設け、その下流側排気通路１３に潜熱回収用熱交換器１６を設け、前記給水路１より供給される水を、まず潜熱回収用熱交換器１６に供給し燃焼排ガス中の潜熱を回収したのち、給湯用熱交換器１５に供給しバーナ２の燃焼により所定の高温水に上昇させて出湯路３に供給する。このように従来の給湯用熱交換器１５による熱回収に加え、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を設けることで、総合的な熱効率を高め省エネを図るものである。

次に、出湯路３から分岐し循環ポンプ１７を介して利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８に、潜熱回収用熱交換器１６および給湯用熱交換器１５で加熱された高温水を供給した後、前記潜熱回収用熱交換器１６の上流側給水路１に戻し、潜熱回収用熱交換器１６から給湯用熱交換器１５を通り循環ポンプ１７を介して暖房用熱交換器１８に至る給湯循環回路１９を構成している。この給湯循環回路１９は、給湯用熱交換器１５の出口近傍の出湯路３から分岐するようにしているため、バーナ２で加熱された高温の湯水を利用して利用側負荷に熱量を供給することが可能であり、後述する暖房回路などに用いると最適である。また、風呂用熱交換器２７は給湯循環回路１９に暖房用熱交換器１８と並列に接続され、同様に熱量を供給することが可能であり、後述する風呂回路などに用いる。

なお、上記実施の形態の説明では、給湯用熱交換器１５の出口近傍で出湯路３と給湯循環回路１９を分岐するように構成しているが、この分岐点は利用側熱交換器１８、２７を経由した後、分岐するようにしてもよく、このように構成すると、給湯回路の単独使用から給湯循環回路との同時使用への切り換え時、または同時から単独への切り換え時に利用側熱交換器の通水流量の変動を抑えることができ、給湯性能を優先しつつ、利用側熱交換器にも配慮した使い勝手のよい給湯装置を提供することができる。

さらに、給湯循環回路１９上から分岐して出湯路３と結ぶ同時通路３２と前記同時通路３２と前記出湯路３をつなぐ接点に流量切替手段３３を設け、給湯単独使用時と利用側熱交換器使用時および、その同時運転時等で流路を切替えることで、それぞれの運転時に必要な能力がより効果的な出せるようになる。

暖房回路２０は、暖房用熱交換器１８の２次側に放熱機２１等の負荷を接続して閉回路を形成し、暖房用ポンプ２２で循環させることにより、前記暖房用熱交換器１８で給湯循環回路１９より供給される高温水と熱交換して暖房熱量を確保するようにしている。

風呂回路２８は、風呂用ポンプ２９で浴槽３１内の水を循環させ、前記風呂用熱交換器２７で給湯循環回路１９より供給される高温水と熱交換して、風呂を追い焚きすることができるようにしている。また浴槽３１へお湯はりするために出湯路３から風呂回路２８へお湯はり路３４と、お湯はりの開閉を行う注湯弁３５を設けている。このお湯張り回路３４を利用して給湯循環回路１９内の排水処理を行うようにしている。

以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。

給湯運転時には、給湯栓６を開くと給水路１に配設した給水側流量センサー２３が通水を検知し、この通水信号で燃焼用ファン１１が動作し同時にガス元電磁弁７、ガス比例弁８が開き、バーナ２に燃料と燃焼用空気が供給されて着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２の燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で加熱された湯水は、前記給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６を迂回するように給水路１と出湯路３を連通して設けたバイパス通路４に配設したバイパス制御弁５により入水側の水と混合される。混合された湯は遠隔操作用リモコン２４で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスター２５の信号によりバイパス制御弁５の開度を調整し、給湯接続口２６を経て給湯栓６より給湯される。

このように、給湯単独運転を選択する場合は、遠隔操作用リモコン２４で所望の温度を設定し給湯栓６を開くことで自動的に設定された湯温の湯水を確保することができる。

暖房運転時には、放熱機２１等の暖房端末装置に内蔵した制御器（図示せず）の運転指令で、暖房回路２０に設けた暖房用ポンプ２２が駆動し、この運転指令に連動して給湯循環回路１９の湯水を循環させる循環ポンプ１７が駆動し、同時にバーナ２の着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２の燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で加熱された湯水は循環ポンプ１７で暖房用熱交換器１８に供給され、水−水熱交換構成により熱交換され暖房回路２０へ伝熱される。暖房用熱交換器２０で受熱した暖房回路２０の熱は、放熱機２１で温風として放熱される。そして、暖房用熱交換器１８で熱交換された高温水は潜熱回収用熱交換器１６の上流側給水路１に戻し、給湯循環回路１９を形成し、放熱機２１からの暖房運転指令が発せられている間、所定の湯温に維持して循環を継続する。

また、風呂運転時には、遠隔操作用リモコン２４の運転指令で、風呂回路２８にも受けた風呂ポンプ２９が駆動し水流検知部３０にて循環が検知されると、連動して給湯循環回路１９の温水を循環させるポンプ１７が駆動することによりバーナ２に着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１５で加熱された温水は風呂用熱交換器２７で熱交換され風呂回路２８へ伝熱される。風呂用熱交換器２７で受熱した風呂回路２８の熱は、浴槽３１へ循環し追い焚き加熱される。

排水運転は、給湯装置が運転していない状態で流量切替え手段３３を同時通路３２側に切替え、注湯弁３５を開いて給湯循環回路１９内の水を浴槽３１へ排水する。給湯装置が運転していない状態は、遠隔操作リモコンがＯＦＦしている時等にあらかじめ設定しておく。この排水運転時に、給水路１の水量センサー２３で検出している流量を、排水運転時の設定流量になるように、出湯路３の水量制御弁３６の開度を調整して制御する。また排水運転開始からの水量センサー２３の積算流量をカウントして、給湯循環回路１９内の滞留水量が排水できる水量からあらかじめ設定した設定水量をカウントしたら、注湯弁３５を閉にして、排水運転を終了させる。この排水運転時に、循環ポンプ１７を駆動させれば、器具構成上、同時通路３２分岐後の給湯循環回路１９の経路が長くなっても、その部分
の滞留水も排水させることができる。排水は、装置内の他のオーバーフロー等へ排水回路および排水弁を設けて排水させることもできる。

図２は、本発明の第１の実施の形態における排水運転の運転状態を示すものである。

図２において、排水運転は、注湯弁３５を開いて開始する（Ｓ１）。注湯弁３５を開けるとき水量制御弁３６は閉の状態にしておき、注湯弁３５を開後、Ｓ２で水量制御弁３６も開の方向へ駆動させ、Ｓ３で水量センサー２３が検知する流量が設定の流量になるまで制御する。水量センサー２３は、Ｓ４で排水運転開始からの積算の流量をカウントし、設定の水量をカウントしたらＳ５で注湯弁３５を閉にして、Ｓ６で排水運転を終了させる。

このことで、給湯循環回路１９を長時間使用しない場合でも、排水運転により循環ポンプ１７、暖房用熱交換器１８、風呂用熱交換器２７、給湯循環回路１９に溜まった滞留水を排水することにより、に銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における排水運転の運転状態を示すものである。

図３において、Ｓ１０で前回排水運転終了から一定時間経過したか、タイマーカウントで判定し、一定時間経過後、Ｓ１１で次の排水運転を開始する。排水運転は、Ｓ１２で注湯弁を一定時間開状態にする運転で行い、一定時間経過後はＳ１３で注湯弁を閉じて排水運転を終了させる。

このことで、給湯循環回路１９を長時間使用しない場合でも、排水運転により循環ポンプ１７、暖房用熱交換器１８、風呂用熱交換器２７、給湯循環回路１９に溜まった滞留水を排水することにより、に銅イオンが析出したり、雑菌が増殖したりすることを防止することができる。

本発明の給湯装置は、１つの加熱経路により複数の利用形態を容易に構成することができ、給湯優先で清潔な多機能熱源機として利用することができる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構造図 本発明の第１の実施の形態における排水運転のフローチャート 本発明の第２の実施の形態における排水運転のフローチャート

符号の説明

１ 給水路
２ バーナ
３ 出湯路
１５ 給湯用熱交換器
１６ 潜熱回収用熱交換器
１７ 循環ポンプ
１８ 暖房用熱交換器（利用側熱交換器）
１９ 給湯循環回路

Claims (6)

1. 給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、前記給水路から供給される水を前記潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器で熱交換したのち利用側熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路と、前記給湯回路から分岐し前記潜熱回収用熱交換器に戻して閉回路を形成し、前記閉回路を循環ポンプにより循環させ前記利用側熱交換器に熱量供給を行う給湯循環回路と、前記出湯路より分岐し注湯弁を介して風呂回路に接続した注湯回路を形成し、前記給湯回路の単独利用、給湯循環回路の単独利用、または給湯回路と給湯循環回路の同時利用のそれぞれで通水経路を選択できるようにするとともに、前記給湯循環回路内の水を定期的に排水する排水通路を選択できるようにした給湯装置。
2. 排水運転時に、前記給水路に設けた水量センサーで通水量を検出し、前記出湯路に設けた水量制御弁を制御して、排水運転時の通水量を所定の通水量に制御するようにした請求項１記載の給湯装置。
3. 排水運転時の排水量を、前記給水路に設けた水量センサーにてカウントして、所定の水量で排水運転を終了することにより、一定の排水量で排水運転をするようにした請求項１または２記載の給湯装置。
4. 排水運転時に、排水時間を一定時間に制御して運転するようにした請求項１または２記載の給湯装置。
5. 排水運転終了後、一定時間経過後に次の排水運転を開始するようタイマーカウントするようにし、定期的に排水運転をするようにした請求項１または２記載の給湯。
6. 前記循環ポンプが一定時間停止した後に、排水運転を開始するようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の給湯装置。