JP2015224853A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯用熱交換器２１と、熱交換器を加熱する複数のバーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、これらバーナに燃焼用空気を供給する共通のファン４とを備え、熱交換器を介して浴槽７に所定の設定量の湯を所定の第１設定温度で湯張りする湯張り運転を行う給湯器であって、給湯器に供給される水の温度が比較的高いときであっても、熱効率を高めて湯張り運転を行うことができるようにする。【解決手段】湯張り運転は、全てのバーナを燃焼させず、水を熱交換器で加熱せずに浴槽に供給する給水工程と、全てのバーナを燃焼させ、熱交換器で第１設定温度より高い所定の第２設定温度に加熱した湯を浴槽に供給する給湯工程とから構成して、給水工程で供給した水の量と給湯工程で供給した湯の量との総量が前記設定量になり、当該設定量に混合した湯の温度が前記第１設定温度になるようにしている。【選択図】図１

Description

本発明は、給湯用熱交換器と、熱交換器を加熱する複数のバーナと、これらバーナに燃焼用空気を供給する共通のファンとを備え、熱交換器を介して浴槽に所定の設定量の湯を所定の第１設定温度で湯張りする湯張り運転を行う給湯器に関する。

従来、この種の給湯器として、全てのバーナ又は一部のバーナを燃焼させ、熱交換器で第１設定温度に加熱した湯を浴槽に設定量供給することで湯張り運転を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、例えば夏場などは、給湯器に供給される水の温度が比較的高く、第１設定温度に加熱するのに必要な熱量は然程大きくない。そのため、上記従来例のものでは、一部のバーナのみを燃焼させて湯張り運転を行うことがあるが、この場合であっても、ファンは全てのバーナに燃焼用空気を供給し、燃焼しないバーナに供給された燃焼用空気で熱交換器が冷却されて、熱効率が低くなってしまう。

特開２０１０―１６４２３０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、給湯器に供給される水の温度が比較的高いときであっても、熱効率を高めて湯張り運転を行うことができるようにした給湯器を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、給湯用熱交換器と、熱交換器を加熱する複数のバーナと、これらバーナに燃焼用空気を供給する共通のファンとを備え、熱交換器を介して浴槽に所定の設定量の湯を所定の第１設定温度で湯張りする湯張り運転を行う給湯器であって、湯張り運転は、全てのバーナを燃焼させず、水を熱交換器で加熱せずに浴槽に供給する給水工程と、全てのバーナを燃焼させ、熱交換器で第１設定温度より高い所定の第２設定温度に加熱した湯を浴槽に供給する給湯工程とから構成して、給水工程で供給した水の量と給湯工程で供給した湯の量との総量が前記設定量になり、当該設定量に混合した湯の温度が前記第１設定温度になることを特徴とする。

本発明によれば、給湯工程では、全てのバーナを燃焼させるため、ファンから供給される燃焼用空気がバーナの燃焼で消費され、当該燃焼用空気で熱交換器が冷却されない。従って、給湯器に供給される水の温度が比較的高いときであっても、熱効率を高めて湯張り運転を行うことができる。

また、本発明においては、給水工程を行った後に、給湯工程を行うことが望ましい。これによれば、第１設定温度よりも高い第２設定温度の湯だけが浴槽に溜まることがなく、安全であり、また、浴槽に供給した湯からの無駄な放熱を抑制できる。

ところで、気温が比較的低いとき、給湯工程では、加熱された湯が熱交換器の下流側の給湯配管を通る際に放熱して、浴槽に供給する湯の温度が低くなり、第１設定温度より低い温度で湯張りされてしまう。この場合、湯張り運転後に浴槽内の湯を追い焚きすることが必要になる。そして、追い焚き時は追い焚き用熱交換器への入水温が高くなるため、熱効率が悪くなる。そこで、本発明においては、気温検出手段を設け、気温検出手段の検出温度が所定の基準温度以下であるとき、検出温度に基づき、第２設定温度を所定値上げることと給湯工程で供給する湯の量を所定量増加することとの少なくとも一方を行うことが望ましい。これによれば、気温が低くても、第１設定温度に近い温度で湯張りすることができ、湯張り運転後に追い焚きをする必要がなく、追い焚きによる熱効率の悪化を回避することができる。

本発明の実施形態の給湯器の構成図。 実施形態の給湯器が行う制御内容を示すフロー図。 気温と給湯工程での必要熱量の増加割合との関係を示すグラフ。

図１を参照して、本発明の実施形態の給湯器は、缶体１を備えている。缶体１内の上部には、給湯用熱交換器２１と追い焚き用熱交換器２２とが収納され、缶体１内の下部には、給湯用熱交換器２１を加熱する第１乃至第３の３個の給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、追い焚き用熱交換器２２を加熱する追い焚き用バーナ３２とが収納されている。尚、給湯用の熱交換器２１及びバーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃが配置された空間と追い焚き用の熱交換器２２及びバーナ３２が配置された空間とは、仕切り壁１１により区画されている。

缶体１の下面には、バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２に燃焼用空気を供給する共通の燃焼ファン４が接続されており、缶体１の上端には排気口１２が開設されている。また、給湯器には、気温検出手段たる気温サーミスタ５が設けられている。

給湯用熱交換器２１は、バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃからの燃焼ガスの顕熱を回収する主熱交換器２１ａと、主熱交換器２１ａを通過した燃焼ガスの潜熱を回収する副熱交換器２１ｂとで構成されており、同様に、追い焚き用熱交換器２２も、主熱交換器２２ａと副熱交換器２２ｂとで構成されている。給湯器用熱交換器２１には、上流側の給水路６１と下流側の出湯路６２とが接続されており、追い焚き用熱交換器２２には、往路６３と復路６４とを介して浴槽７が接続されている。尚、出湯路６２の下流端は、浴槽７以外の図外の給湯端末に接続されている。

給水路６１には、給水路６１の水温（給水温度）を検出する給水サーミスタ６１ａと、給水路６１の水量を検出する給水用水量センサ６１ｂと、給水路６１の開度を調節する水量サーボ６１ｃとが設けられている。更に、水量サーボ６１ｃの下流側の給水路６１の部分から分岐して給湯用熱交換器２１を通らずに出湯路６２に合流するバイパス通路６５を設け、当該分岐箇所でバイパス通路６５の開度を調節するバイパスサーボ６５ａが設けられている。出湯路６２には、出湯路６２の湯温を検出する出湯サーミスタ６２ａが設けられている。

往路６３には、往路サーミスタ６３ａが設けられており、復路６４には、復路サーミスタ６４ａと循環ポンプ６４ｂと水流スイッチ６４ｃとが設けられている。そして、循環ポンプ６４ｂの作動により浴槽７内の湯を復路６４と追い焚き用熱交換器２２と往路６３とを介して循環させ、追い焚きを行うようにしている。また、バイパス通路６５の合流箇所よりも下流側の出湯路６２の部分から分岐して循環ポンプ６４ｂに接続される湯張り用出湯路６６が設けられている。湯張り用出湯路６６には、湯張り用電磁弁６６ａと湯張り用水量センサ６６ｂとが設けられている。そして、循環ポンプ６４ｂを作動させずに湯張り用電磁弁６６ａを開弁することにより、湯張り用出湯路６６からの湯水が循環ポンプ６４ｂと浴槽７との間の復路６４の部分を介して浴槽７に供給されるようにしている。

第１の給湯用バーナ３１ａは３本の単位バーナ３ａを、第２の給湯用バーナ３１ｂは２本の単位バーナ３ａを、第３の給湯用バーナ３１ｃは３本の単位バーナ３ａを夫々並設して構成されており、追い焚き用バーナ３２は３本の単位バーナ３ａを並設して構成されている。尚、各バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２を各所定本数の単位バーナ３ａで構成せずに、所定本数の単位バーナ３ａと同様の燃焼能力を持つ各一個のバーナで各バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２を構成することも可能である。

バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２に燃料ガスを供給するガス供給路８には、電磁弁８ａと比例弁８ｂとが介設され、更に、比例弁８ｂの下流で分岐された給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの分岐ガス供給路８１，８２，８３には、夫々能力切換のための電磁弁８１ａ，８２ａ，８３ａが介設されており、比例弁８ｂの下流で分岐された追い焚き用バーナ３２への分岐ガス供給路８４には、電磁弁８４ａが介設されている。

燃焼ファン４、水量サーボ６１ｃ、循環ポンプ６４ｂ、バイパスサーボ６５ａ、湯張り用電磁弁６６ａ、電磁弁８ａ、比例弁８ｂ及び電磁弁８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａは、給湯器のコントローラ９により制御される。このコントローラ９には、気温サーミスタ５、給水サーミスタ６１ａ、給水用水量センサ６１ｂ、出湯サーミスタ６２ａ、往路サーミスタ６３ａ、復路サーミスタ６４ａ、水流スイッチ６４ｃ及び湯張り用水量センサ６６ｂの検出信号が入力される。また、コントローラ９には、浴槽７に湯張りする湯の量（設定量）及び温度（第１設定温度）を設定可能なリモコンが通信可能に接続されている。そして、コントローラ９は、給湯用熱交換器２１を介して浴槽７に所定の設定量の湯を所定の第１設定温度で湯張りする湯張り運転を行う。

ここで、例えば夏場などは、給水温度が比較的高く、第１設定温度に加熱するのに必要な熱量は然程大きくない。そのため、通常は、第１乃至第３の給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち何れかのバーナのみを燃焼させ、給湯用熱交換器２１で第１設定温度に加熱した湯を浴槽７に設定量供給することで、湯張り運転を行うことになる。然し、この場合であっても、燃焼ファン４は第１乃至第３の全ての給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに燃焼用空気を供給し、燃焼しない給湯用バーナに供給された燃焼用空気で給湯用熱交換器２１が冷却されて、熱効率が低くなってしまう。

そこで、本実施形態では、湯張り運転は、第１乃至第３の全ての給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを燃焼させず、水を給湯用熱交換器２１で加熱せずに浴槽７に供給する給水工程と、第１乃至第３の全ての給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを燃焼させ、給湯用熱交換器２１で第１設定温度より高い所定の第２設定温度に加熱した湯を浴槽７に供給する給湯工程とから構成している。そして、給水工程で供給した水の量と給湯工程で供給した湯の量との総量が上記設定量になり、当該設定量に混合した湯の温度が上記第１設定になるようにしている。

また、本実施形態では、給水工程を行った後に、給湯工程を行う。以下、図２を参照して、本実施形態の湯張り運転について詳述する。

先ず、ＳＴＥＰ１で、湯張り運転スイッチがＯＮされたか否かを判別し、ＯＮされていると、ＳＴＥＰ２で、次の計算をする。即ち、設定量をＷｓ、第１設定温度をＴｓ、給水サーミスタ６１ａの検出温度をＴｗ、第２設定温度をＴｈとして、給湯工程で浴槽に供給する湯の量（給湯量）Ｗｈを下記（１）式
Ｗｈ＝｛（Ｔｓ−Ｔｗ）×Ｗｓ｝／（Ｔｈ−Ｔｗ）…（１）
で算出し、給水工程で浴槽に供給する水の量（給水量）Ｗｈを下記（２）式
Ｗｗ＝Ｗｓ−Ｗｈ…（２）
で算出する。

具体的には、例えば、Ｗｓが１８０Ｌ、Ｔｓが４０℃、Ｔｗが２０℃、Ｔｈが６０℃の場合、Ｗｈは９０Ｌ、Ｗｗは９０Ｌと算出される。

続けて、ＳＴＥＰ３で、上記計算が正常に終了したか否かを判別し、正常に終了したとき、ＳＴＥＰ４で、湯張り用電磁弁６６ａを開弁して給水工程を行い、湯張り用水量センサ６６ｂで検出された浴槽７への給水量がＷｗになったときに給水工程を終了する。

次に、ＳＴＥＰ５で、気温サーミスタ５の検出温度が所定の基準温度Ｔｂ（例えば、２５度）以下であるか否かを判別する。検出温度がＴｂ以下のときは、ＳＴＥＰ６で、検出温度に基づき、Ｔｈを所定値ΔＴ上げて、ＳＴＥＰ７に進む。本実施形態では、図３で示すように、気温に対応する給湯工程での必要熱量の増加割合を設定しており、気温サーミスタ５の検出温度に基づき、Ｔｈ，Ｔｗ，Ｗｈから算出される給湯工程での必要熱量が所定量増加するように、ＴｈをΔＴ上げる。一方、ＳＴＥＰ５で、気温サーミスタ５の検出温度がＴｂより高いと判別したときは、直接ＳＴＥＰ７に進む。

ＳＴＥＰ７では、燃焼ファン４を作動させると共に、電磁弁８ａと電磁弁８１ａ，８２ａ，８３ａとを開弁し全ての給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを燃焼させ、出湯サーミスタ６２ａの検出温度がＴｈとなるように比例弁８ｂの開度を調節して給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの燃焼量を制御し、給湯工程を行う。そして、湯張り用水量センサ６６ｂで検出された浴槽７内への給湯量がＷｈになったときに給湯工程を終了し、湯張り運転を終了する。

本実施形態によれば、給湯工程では、第１乃至第３の全ての給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを燃焼させるため、燃焼ファン４から供給される燃焼用空気が給湯用バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの燃焼で消費され、当該燃焼用空気で給湯用熱交換器２１が冷却されない。従って、給水温度が比較的高いときであっても、熱効率を高めて湯張り運転を行うことができる。

尚、給湯工程を行った後に、給水工程を行うことも可能であるが、本実施形態の如く、給水工程を行った後に、給湯工程を行えば、Ｔｓよりも高いＴｈの湯だけが浴槽７に溜まることがなく、安全であり、また、浴槽７に供給した湯からの無駄な放熱を抑制できる。

ところで、気温が比較的低いとき、給湯工程では、加熱された湯が給湯用熱交換器２１の下流の出湯路６２、湯張り用出湯路６６及び復路６４を通る際に放熱して、浴槽７に供給する湯の温度が低くなり、給湯用熱交換器２１からの給湯温度を予め設定したＴｈにしたのでは、Ｔｓより低い温度で湯張りされてしまう。この場合、湯張り運転後に浴槽７内の湯を追い焚きすることが必要になる。そして、追い焚き時は追い焚き用熱交換器２２への入水温が高くなるため、熱効率が悪くなる。

一方、本実施形態では、気温サーミスタ５を設け、気温サーミスタ５の検出温度がＴｂより低いとき、検出温度に基づき、ＴｈをΔＴ上げて、気温が低くても、Ｔｓに近い温度で湯張りすることができる。そのため、湯張り運転後に追い焚きをする必要がなく、追い焚きによる熱効率の悪化を回避することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、気温サーミスタ５の検出温度に基づき、ＴｈをΔＴ上げるが、Ｗｈを所定値増加してもよく、Ｔｈを所定値上げると共にＷｈを所定値増加してもよい。

２１…給湯用熱交換器、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…給湯用バーナ、４…燃焼ファン、５…気温サーミスタ（気温検出手段）、７…浴槽。

Claims (3)

1. 給湯用熱交換器と、熱交換器を加熱する複数のバーナと、これらバーナに燃焼用空気を供給する共通のファンとを備え、熱交換器を介して浴槽に所定の設定量の湯を所定の第１設定温度で湯張りする湯張り運転を行う給湯器であって、
   湯張り運転は、全てのバーナを燃焼させず、水を熱交換器で加熱せずに浴槽に供給する給水工程と、全てのバーナを燃焼させ、熱交換器で第１設定温度より高い所定の第２設定温度に加熱した湯を浴槽に供給する給湯工程とから構成して、
   給水工程で供給した水の量と給湯工程で供給した湯の量との総量が前記設定量になり、当該設定量に混合した湯の温度が前記第１設定温度になることを特徴とする給湯器。
2. 前記給水工程を行った後に、前記給湯工程を行うことを特徴とする請求項１記載の給湯器。
3. 気温検出手段を設け、気温検出手段の検出温度が所定の基準温度以下であるとき、検出温度に基づき、前記第２設定温度を所定値上げることと前記給湯工程で供給する湯の量を所定量増加することとの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の給湯器。

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