JP2011033255A

JP2011033255A - 給湯暖房システム

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Publication number: JP2011033255A
Application number: JP2009179017A
Authority: JP
Inventors: Eri Kawakita; 恵梨川北; Hideki Kitagawa; 秀樹北川
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP5247621B2

Abstract

【課題】タンクを用いないコンパクトな給湯装置を用い、暖房装置が備える循環ポンプの破損や暖房装置から不用意に冷風が送出されるのを防止することが可能な給湯暖房システムを提供する。
【解決手段】
給湯装置１の給水路７と出湯路８との夫々に、暖房装置２の暖房往き管１９と暖房戻り管２０とを接続して暖房循環路を形成する。暖房循環路に循環ポンプ２１を設ける。給湯装置１の給湯制御手段６は、バーナ３の燃焼を制御するだけでなく、燃焼時の給湯熱量を算出して、この給湯熱量に基づいて出湯栓１０からの出湯に伴う暖房循環路の湯量不足の有無を判定すると共に、湯量不足であると判定した場合には、暖房装置２に対して循環ポンプ２１の停止を指令する。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯装置と暖房装置とからなる給湯暖房システムに関する。

従来、給湯装置により加熱された湯を給湯と暖房との両方に用いることができるようにした給湯暖房システムが知られている（特許文献１参照）。このものでは、タンク内に給水して溜めた水を加熱し、生活用水として（例えば、食器洗い、洗濯、シャワー等に）湯を使用すると共に、このタンク内の湯を暖房装置に設けられている暖房用の循環ポンプで循環させて室内の暖房を行う。

そして、バーナの燃焼は、タンク内の湯の温度が設定温度になるように制御される。タンク内の湯が低温になると、暖房装置が備えている暖房用の循環ポンプや送風機を停止させ、バーナの燃焼によりタンク内の湯を加熱する。

特表平１０−５０５４０４号公報

ところで、上記従来のものでは、タンク内に溜められている湯を生活用水と暖房とに供給するため、暖房中に生活用水としての給湯が行われても、暖房用の循環ポンプによって循環される湯量の不足は生じ難い。

しかし、コンパクトに構成するためにタンクが設けられず、加熱された湯を溜めることができない構成の給湯装置に、前記暖房装置を接続した場合には、給湯と暖房とを同時に行った際に暖房側の湯量が不足する。

即ち、前記タンクを用いない給湯装置においては、バーナにより加熱される加熱用熱交換器から配管を分岐させて一方から生活用水として給湯を行い、他方を暖房装置に接続して循環させる。このため、暖房中に大量の湯が給湯使用されると、暖房用に循環させるための湯量が減少し、循環ポンプが無負荷状態となって破損するおそれがあると同時に、暖房装置から冷風が送出されるおそれがある。

上記の点に鑑み、本発明は、タンクを用いないコンパクトな給湯装置を用い、暖房装置が備える循環ポンプの破損や暖房装置から不用意に冷風が送出されるのを防止することが可能な給湯暖房システムを提供することを目的とする。

本発明は、給湯装置と、該給湯装置に接続される暖房装置とからなる給湯暖房システムであって、前記給湯装置が、バーナと、該バーナにより加熱される加熱用熱交換器と、該加熱用熱交換器に給湯用水を供給する給水路と、該加熱用熱交換器から湯を導出する出湯路と、該出湯路の下流端に設けられた出湯栓と、出湯路の湯温が所定の温度範囲内に設定された設定温度になるようにバーナの燃焼を制御する給湯制御手段とを備えており、前記暖房装置が、放熱用熱交換器と、前記出湯路から分岐して該放熱用熱交換器に湯を供給し該放熱用熱交換器により放熱された湯を前記給水路に戻す暖房循環路と、該暖房循環路の湯を循環させる循環ポンプとを備えているものにおいて、前記給湯制御手段は、前記バーナの燃焼時の給湯熱量を算出する給湯熱量算出手段と、該給湯熱量算出手段により算出された給湯熱量に基づいて前記出湯栓からの出湯に伴う前記暖房循環路の湯量不足の有無を判定する湯量判定手段と、該湯量判定手段により湯量不足が判定されたとき前記暖房装置に対して前記循環ポンプの停止を含む暖房運転の停止を指令する暖房用指令手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、暖房装置の暖房循環路が、給湯装置の加熱用熱交換器で生成された湯が出湯路から分岐して放熱用熱交換器に供給され、放熱用熱交換器を経て給湯装置の給水路に戻るものであり、出湯路の湯が暖房と給湯とに用いられる。

本発明によれば、給湯装置に備える給湯制御手段に、前記暖房用指令手段を設けたことにより、バーナの燃焼による給湯熱量に基づいて即座に暖房循環路の湯量不足を判断して循環ポンプの停止を含む暖房運転を停止させることができる。これにより、暖房中に給湯使用されても暖房循環路の湯量不足による循環ポンプの破損が防止できる。また、前記暖房用指令手段により暖房運転の停止が指令されたときには、暖房装置が備える送風機等の他の構成機器も停止されるので、暖房循環路の湯量不足に伴う暖房からの冷風の送出も防止できる。

更に、湯量判定手段が給湯熱量算出手段により算出された給湯熱量に基づいて暖房循環路の湯量不足の有無を判定するので、実際に出湯路の温度を監視する場合に比べて、出湯栓からの出湯が正確に判別でき、暖房循環路の湯量不足を確実に判定することができる。

また、本発明において、前記湯量判定手段は、前記設定温度に基づいて判定用熱量を算出する判定用熱量算出手段と、該判定用熱量と前記給湯熱量とを比較する比較手段とを備えて、該比較手段の比較結果に基づいて前記暖房循環路の湯量不足の有無を判定することを特徴とする。

判定用熱量算出手段により算出される判定用熱量は、前記設定温度が反映されている。このため、設定温度が変更されても、変更された設定温度に対応する判定用熱量が得られ、この判定用熱量と前記給湯熱量とを比較手段が比較するので、湯量判定手段においては精度の高い判定を行うことができる。

ここで、給湯制御手段がバーナの燃焼を異常停止させたときには、給湯運転が行えないため湯の温度も十分に得られるなくなる。この状態で暖房循環路に十分な量の湯が供給されても、暖房能力は低下し場合によっては冷風が送出される。そこで、本発明においては、前記給湯制御手段が前記バーナの燃焼を異常停止させたときにも、前記暖房用指令手段を介して前記暖房装置に対して前記循環ポンプの停止を含む暖房運転の停止を指令することが好ましい。こうすることにより、低温の湯が暖房装置を循環することが防止でき、暖房装置から冷風が送出される事態を迅速に回避することができる。

本発明の実施形態である給湯暖房システムの構成を示す説明図。本実施形態における給湯制御手段を示すブロック図。本実施形態における暖房装置の制御を示すフローチャート。

本実施形態の給湯暖房システムは、図１に示すように、室外に設置される給湯装置１と、室内（屋根裏等）に設置される暖房装置２とを備えている。

給湯装置１は、ガスバーナ３と、ガスバーナ３に空気を供給する燃焼用ファン４と、ガスバーナ３により加熱される加熱用熱交換器５と、この給湯装置１の運転を制御する給湯制御手段６とを備えている。加熱用熱交換器５には、該加熱用熱交換器５に給湯用水を供給する給水管７（給水路）と、該加熱用熱交換器５から湯を導出する出湯管８（出湯路）とが接続され、ガスバーナ３には、燃焼に必要な燃料ガスを供給するガス供給管９が接続されている。

給水管７の上流側は、図外の給水源（上水道等）に接続され、出湯管８の下流端にはカラン１０（出湯栓）が設けられている。また、カラン１０には給水管７から分岐する分岐水管１１が接続され、カラン１０による給湯操作時に比較的温度の低い水を湯に混合することができるようになっている。

また、給水管７には給水管７における水流を検出する水流センサ１２と、給湯用水の温度を検出する給水温センサ１３とが設けられている。出湯管８には出湯管８内の湯の温度を検出する出湯温センサ１４が設けられている。ガス供給管９には、ガスの供給及びその停止を行う電磁弁１５と、ガスの流量を制御するガス比例弁１６とが設けられている。

給湯制御手段６は、水流センサ１２が水流を検出したとき、ガスバーナ３を作動させる制御を行い、出湯温センサ１４により検出される温度が設定温度（使用者により設定された湯の温度）に一致するようにガス比例弁１６を制御して加熱量を調節する。なお、図示は省略したが、給湯装置１は、点火プラグ、イグナイタ、フレームロッド等、ガスバーナ３の燃焼運転に必要な部品を備えている。

暖房装置２は、放熱用熱交換器１７と、送風ファン１８とを備え、放熱用熱交換器１７には、給湯装置１の出湯管８から分岐して湯を放熱用熱交換器１７に送る暖房往き管１９と、放熱用熱交換器１７を経た湯を給湯装置１の給水管７に合流させる暖房戻り管２０とが接続されている。即ち、暖房往き管１９と放熱用熱交換器１７と暖房戻り管２０とで給湯装置１の加熱用熱交換器５に繋がる暖房循環路が形成されている。暖房戻り管２０には、この暖房循環路で湯を循環させる循環ポンプ２１が設けられている。また、暖房装置２は、送風ファン１８と循環ポンプ２１とを制御する暖房制御手段２２を備えている。暖房制御手段２２は、給湯装置１の給湯制御手段６に電気的に接続されている。

暖房装置２は、その筐体２３にダクト２４（図１において一部を示す）が接続され、送風ファン１８の送風によって放熱用熱交換器１７を通過した暖房空気を、該ダクト２４を介して図外の複数の室内に供給する。

図２に示すように、給湯装置１の給湯制御手段６は、ガスバーナ３の運転により給湯温度を制御する給湯温度制御部２５と、ガスバーナ３の燃焼時の給湯熱量を算出する給湯熱量算出部２６（給湯熱量算出手段）と、該給湯熱量算出部２６により算出された給湯熱量に基づいてカラン１０からの出湯に伴う暖房循環路の湯量不足の有無を判定する湯量判定部２７（湯量判定手段）と、該湯量判定部２７により湯量不足が判定されたとき暖房装置２の暖房制御手段２２に対して循環ポンプ２１及び送風ファン１８の停止を指令する暖房用指令部２８（暖房用指令手段）と、ガスバーナ３の燃焼運転の異常を監視する異常監視部２９とを機能的に備えている。

更に、湯量判定部２７は、設定温度に基づいて判定用熱量を算出する判定用熱量算出部３０（判定用熱量算出手段）と、判定用熱量と給湯熱量とを比較する比較部３１（比較手段）とを機能的に備えている。

給湯温度制御部２５は、使用者により設定された湯の温度となるようにガスバーナ３を制御する。この際、設定温度が所定の温度範囲（本実施形態では、上限温度が７１．１℃、下限温度が４８．９℃）内であるときにガスバーナ３の燃焼を行うようになっている。

給湯熱量算出部２６は、給湯温度制御部２５における設定温度、給水温センサ１３により検出される給湯用水の温度、水流センサ１２により検出される流量、及び、出湯温センサ１４により検出される出湯温度に基づいて熱量を算出する。

判定用熱量算出部３０は、前記温度範囲の上限と下限との夫々において予め設定されている熱量と設定温度とに基づいて、カラン１０が開栓されて比較的多くの湯量が消費されているか否かを判定するための判定用熱量を算出する。これにより、判定用熱量は、カラン１０が開栓（外部出力ＯＮ状態）されて比較的多くの湯量が消費されていることを判断するための外部出力ＯＮ判定値と、カラン１０が閉栓されているか（外部出力ＯＦＦ状態）、開栓されていても湯量の消費が少量であることを判断するための外部出力ＯＦＦ判定値とが算出される。

一例として本実施形態では、外部出力ＯＮ判定値は、（上限温度のＯＮ判定熱量−下限温度のＯＮ判定熱量）／（上限温度−下限温度）×設定温度に、（上限温度×下限温度のＯＮ判定熱量−下限温度×上限温度のＯＮ判定熱量）／（上限温度−下限温度）を加算した値とし、外部出力ＯＦＦ判定値は、（上限温度のＯＦＦ判定熱量−下限温度のＯＦＦ判定熱量）／（上限温度−下限温度）×設定温度に、（上限温度×下限温度のＯＦＦ判定熱量−下限温度×上限温度のＯＦＦ判定熱量）／（上限温度−下限温度）を加算した値とした。なお、本実施形態で用いた加熱用熱交換器の容量において、具体的には、上限温度を７１．１℃、下限温度を４８．９℃、上限温度のＯＮ判定熱量を７１６kcal/min、下限温度のＯＮ判定熱量を４６１kcal/min、上限温度のＯＦＦ判定熱量を３５８kcal/min、下限温度のＯＦＦ判定熱量を２３１kcal/minとした。

比較部３１は、判定用熱量算出部３０が算出した外部出力ＯＮ判定値と外部出力ＯＦＦ判定値とを記憶し、これらの判定値と給湯熱量算出部２６が算出した給湯熱量とを比較してカラン１０が開栓されて比較的多くの湯量が消費されているか否かを判定する。

暖房装置２の暖房制御手段２２は、循環ポンプ２１の作動を制御する循環ポンプ制御部３２と、送風ファン１８の作動を制御する送風ファン制御部３３とを機能的に備えている。

次に、上記構成からなる本実施形態において、給湯制御手段６による暖房運転に係る作動を説明する。図３に示すように、暖房装置２の運転が開始してＳＴＥＰ１で暖房制御手段２２により循環ポンプ２１と送風ファン１８とがＯＮされると、ＳＴＥＰ２に進み、給湯制御手段６がその異常監視部２９によりガスバーナ３の運転を許可するか否かを判断する。ガスバーナ３の運転が許可されていると、ＳＴＥＰ３に進み、ガスバーナ３が燃焼中であれば、湯量判定部２７による判定を行う。即ち、ＳＴＥＰ４において比較部３１による外部出力ＯＮ判定値と給湯熱量とを比較し、給湯熱量≧外部出力ＯＮ判定値であれば、カラン１０が開栓されて比較的多くの湯量が消費されているとして、ＳＴＥＰ５に進む。また、ＳＴＥＰ３においてガスバーナ３が燃焼中でない場合と、ＳＴＥＰ４において給湯熱量≧外部出力ＯＮ判定値でない場合にはＳＴＥＰ２に戻る。

そして、ＳＴＥＰ５で暖房用指令部２８が暖房装置２の暖房制御手段２２に対して循環ポンプ２１及び送風ファン１８の停止を指令する。これにより、暖房装置２の運転が停止された状態で給湯使用が行われる。暖房装置２においては、暖房循環路における湯の量が不足した状態であるときに暖房戻り管２０の循環ポンプ２１が作動することがなく、循環ポンプ２１の破損が防止できる。同時に送風ファン１８が停止されるので、熱量不足に伴う冷風の発生を防止することができる。

そして、ＳＴＥＰ６で比較部３１による外部出力ＯＦＦ判定値と給湯熱量とが比較され、給湯熱量≦外部出力ＯＦＦ判定値であれば、カラン１０が閉栓されたか、開栓されていても湯量の消費が少量となったとして、ＳＴＥＰ１に戻り、暖房運転を再開する。一方、ＳＴＥＰ６で給湯熱量≦外部出力ＯＦＦ判定値でないときには、ＳＴＥＰ７に進んで、給湯制御手段６がその異常監視部２９によりガスバーナ３の運転を許可するか否かの判断を行い、ガスバーナ３の運転を許可すれば、ＳＴＥＰ６において比較部３１による比較を行う。

ＳＴＥＰ２と、ＳＴＥＰ７で給湯制御手段６がガスバーナ３の異常を検出してガスバーナ３の燃焼を許可しないときには、ＳＴＥＰ８において暖房用指令部２８が暖房装置２の暖房制御手段２２に対して循環ポンプ２１及び送風ファン１８の停止を指令し、暖房運転が禁止される。これにより、低温の湯が暖房装置２を循環することが防止でき、暖房装置２から冷風が送出される事態を迅速に回避することができる。

１…給湯装置１、２…暖房装置２、３…ガスバーナ３（バーナ）、５…加熱用熱交換器５、６…給湯制御手段６、７…給水管７（給水路）、８…出湯管８（出湯路）、１０…カラン１０（出湯栓）、１７…放熱用熱交換器１７、１９…暖房往き管１９（暖房循環路）、２０…暖房戻り管２０（暖房循環路）、２１…循環ポンプ２１、２６…給湯熱量算出部２６（給湯熱量算出手段）、２７…湯量判定部２７（湯量判定手段）、２８…暖房用指令部２８（暖房用指令手段）、３０…判定用熱量算出部３０（判定用熱量算出手段）、３１…比較部３１（比較手段）。

Claims

給湯装置と、該給湯装置に接続される暖房装置とからなる給湯暖房システムであって、
前記給湯装置が、バーナと、該バーナにより加熱される加熱用熱交換器と、該加熱用熱交換器に給湯用水を供給する給水路と、該加熱用熱交換器から湯を導出する出湯路と、該出湯路の下流端に設けられた出湯栓と、出湯路の湯温が所定の温度範囲内に設定された設定温度になるようにバーナの燃焼を制御する給湯制御手段とを備えており、
前記暖房装置が、放熱用熱交換器と、前記出湯路から分岐して該放熱用熱交換器に湯を供給し該放熱用熱交換器により放熱された湯を前記給水路に戻す暖房循環路と、該暖房循環路の湯を循環させる循環ポンプとを備えているものにおいて、
前記給湯制御手段は、前記バーナの燃焼時の給湯熱量を算出する給湯熱量算出手段と、該給湯熱量算出手段により算出された給湯熱量に基づいて前記出湯栓からの出湯に伴う前記暖房循環路の湯量不足の有無を判定する湯量判定手段と、該湯量判定手段により湯量不足が判定されたとき前記暖房装置に対して前記循環ポンプの停止を含む暖房運転の停止を指令する暖房用指令手段とを備えることを特徴とする給湯暖房システム。
前記湯量判定手段は、前記設定温度に基づいて判定用熱量を算出する判定用熱量算出手段と、該判定用熱量と前記給湯熱量とを比較する比較手段とを備えて、該比較手段の比較結果に基づいて前記暖房循環路の湯量不足の有無を判定することを特徴とする請求項１記載の給湯暖房システム。
前記給湯制御手段は、前記バーナの燃焼を異常停止させたとき、前記暖房用指令手段を介して前記暖房装置に対して前記循環ポンプの停止を含む暖房運転の停止を指令することを特徴とする請求項１又は２記載の給湯暖房システム。