JP2017122534A - 風呂給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯側から風呂追い焚き用熱交換器に伝熱する構造において、同時燃焼時の結露の発生を、該伝熱を有効利用して抑制できる風呂給湯器を提供する。【解決手段】給湯用熱交換器２２と、給湯用熱交換器２２を加熱する給湯バーナ２１と、給湯用熱交換器２２とフィン２５等を介して熱的に繋がっている風呂追い焚き用熱交換器３２と、風呂用熱交換器３２を加熱する風呂バーナ３１と、給湯バーナ２１と風呂バーナ３１に共通のガス比例弁４２と、入側が給水元に接続され、給湯用熱交換器２２を経由して出側が出湯先に接続される給湯経路と、給湯経路の入側と出側を給湯用熱交換器２２を迂回して接続するバイパス経路５４と、バイパス経路５４に流す給水量を調整する混合弁５５とを有し、給湯と風呂追い焚きを同時使用する場合に給湯側を優先して比例弁の開度を制御すると共に給湯単独使用の場合に比べて混合弁５５の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出す。【選択図】図１

Description

本発明は、給湯用のバーナと風呂追い焚き用のバーナに供給するガス量を共通の比例弁で制御する風呂給湯器に関する。

風呂給湯器においては、燃焼ガスの供給量を調整するためのガス比例弁を給湯用バーナと風呂追い焚き用バーナに個別に設けることはコスト削減等の要請から行われず、通常、これらに対して共通のガス比例弁が設けられる。そして、給湯運転と風呂追い焚き運転が同時に行われて、給湯用バーナと風呂追い焚き用バーナを同時燃焼させるときは、給湯温度が目標温度になるように、給湯用バーナの燃焼量を優先してガス比例弁の開度が制御される。

給湯側優先により、同時燃焼時のガス比例弁の開度が小さく、かつ、浴槽から戻ってくる浴槽水の温度が低い場合には、風呂追い焚き用熱交換器の温度があまり上がらず、燃焼排気中の水分が風呂追い焚き用熱交換器に冷却されて結露が生じてしまう。

そこで、上記の結露を防止するための制御が各種提案されている。たとえば、下記特許文献１には、同時燃焼時に、風呂追い焚き用熱交換器から出る循環水の温度に基づいて結露の可能性を判定し、結露の可能性があると判定した場合に、風呂追い焚き用バーナの燃焼を一時的に中断させる技術が開示される。

また、下記特許文献２には、同時燃焼時に、風呂追い焚き用熱交換器への入水温度が所定温度より低く、かつ、ガス比例弁の開度が所定以下の場合に、風呂追い焚き用熱交換器を経由して浴槽水を循環させる循環ポンプの速度を下げて流量を減少させる制御が開示される。風呂追い焚き用熱交換器を流れる浴槽水の流量を下げることで、風呂追い焚き用熱交換器の温度低下を少なくして結露の防止を図っている。

特開２００１−３３０９９号公報 実開平２−１２４４４２号公報 特許第４０７１２２４号

給湯用熱交換器を加熱するためのバーナを収める缶体（燃焼室）と、風呂追い焚き用熱交換器を加熱するためのバーナを収める缶体とを完全に分けて構成するとコストが嵩む。そこで、これらのバーナを共通の缶体の中の左右に分けて収め、それぞれの上方に給湯用熱交換器および風呂追い焚き用熱交換器を配置すると共に、給湯用熱交換器と風呂追い焚き用熱交換器のフィンを繋げた構成とし、該フィンより下方の缶体内を仕切り板で仕切って２つの燃焼室とする構造のものがある（たとえば、特許文献３参照）。

このような構造の燃焼室を用いた場合、給湯用バーナの燃焼による熱が、ある程度、風呂追い焚き用熱交換器に伝熱するので、同時燃焼させた場合の風呂追い焚き用熱交換器での結露の発生が、該伝熱によってある程度抑制される。

ところで、多くの風呂給湯器は、給湯用熱交換器の入側と出側を接続するバイパス経路と該バイパス経路に流す給水量を調整する混合弁を有し、給湯用熱交換器を通じて加熱された湯と、バイパス経路を通じて給湯用熱交換器を迂回させた給水とを混合して出湯する機能を備えている。

給湯動作において、通常、この混合弁は閉鎖あるいは少量だけ開いた状態に制御される。これにより、給湯用熱交換器に流れる水量が多くなり、熱効率を高めることができる。混合弁は、たとえば、給湯用バーナを最低燃焼量で燃焼させても給湯温度が設定温度を超えるような場合に、バイパス経路からの給水を混合して給湯温度を下げるために開かれる。

混合弁を閉鎖あるいは少量だけ開いた状態に制御する通常の給水では、給湯用熱交換器を通る給水量が多くなるので、給湯用熱交換器の温度があまり上がらず、給湯側熱交換器からフィンを通じて風呂追い焚き用熱交換器に伝わる熱も少ない。そのため、同時燃焼時に風呂追い焚き用熱交換機で生じる結露を、該フィンを通じて伝わる熱によって抑制する効果を十分に高めることができず、結露防止のために風呂追い焚き側バーナの燃焼を停止させる等の別の対策を実施する頻度が高まり、風呂の追い焚きに長い時間を要してしまう。

本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、給湯側から風呂追い焚き用熱交換器に伝熱する構造において、同時燃焼時の結露の発生を、該伝熱を有効利用して抑制することのできる風呂給湯器を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］給湯用熱交換器と、
前記給湯用熱交換器を加熱する給湯バーナと、
前記給湯用熱交換器と熱的に繋がっている、風呂追い焚き用熱交換器と、
前記風呂追い焚き用熱交換器を加熱する風呂バーナと、
前記給湯バーナと前記風呂バーナに共通に設けられて、これらに供給するガス量を調整するための比例弁と、
入側が給水元に接続され、前記給湯用熱交換器を経由して、出側が出湯先に接続される給湯経路と、
前記給湯経路の入側と出側とを前記給湯用熱交換器を迂回して接続するバイパス経路と、
前記バイパス経路に流す給水量を調整する混合弁と、
浴槽水を浴槽から取り込み、前記風呂追い焚き用熱交換器を経由して前記浴槽に戻すための風呂追い焚き回路と、
前記風呂追い焚き回路に浴槽水を循環させる循環ポンプと、
前記給湯バーナと前記風呂バーナの燃焼および前記混合弁の開度を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に、給湯側を優先して前記比例弁の開度を制御すると共に、給湯単独使用の場合に比べて前記混合弁の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出す
ことを特徴とする風呂給湯器。

上記発明では、給湯用熱交換器と風呂追い焚き用熱交換器は熱的に繋がっているので、同時燃焼時に給湯側の熱が風呂追い焚き側に伝熱する。そこで、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合は、給湯単独使用の場合に比べて混合弁の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出す。すなわち、混合弁の開度を大にして（給水をたくさん混合して）給湯設定温度の湯を作るには、給湯用熱交換器で高温の湯を作る必要があるので混合弁を閉鎖する場合に比べて給湯用熱交換器が熱くなる。その結果、給湯用熱交換器から風呂追い焚き用熱交換器に伝わる熱量が増加して、同時燃焼時の風呂追い焚き用熱交換器での結露が防止される。なお、給湯単独使用の場合、混合弁は閉鎖もしくは少量開いた状態にされる。これにより、給湯用熱交換器に多量の給水が流れて給湯用熱交換器が高温にならず、熱効率を高めることができる。熱的に繋がる例として、たとえば、給湯用熱交換器と風呂追い焚き用熱交換器のフィンが繋がっている場合や、缶体内を仕切る仕切り板や缶体そものもを介して伝熱する場合などがある。

［２］前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に前記混合弁の開度を給湯単独使用の場合と同じに制御したならば前記風呂追い焚き用熱交換器で結露するか否かを判定し、結露すると判定した場合に、前記混合弁の開度を、給湯単独使用の場合に比べて大きくする
ことを特徴とする［１］に記載の風呂給湯器。

上記発明では、混合弁を閉鎖したままで結露が生じないならば、混合弁を閉鎖した状態で給湯と風呂追い焚きを同時使用する。これにより、給湯用熱交換器での熱効率が向上する。

［３］前記給湯バーナは、複数のサブバーナで構成されており、
前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合は、前記複数のサブバーナのうち前記風呂追い焚き用熱交換器に最も近いものを優先して燃焼させる
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の風呂給湯器。

上記発明では、風呂追い焚き用熱交換器に最も近いサブバーナを優先して燃焼させることで、給湯用熱交換器側の熱が風呂追い焚き用熱交換器に伝わり易くなる。

［４］前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に、給湯単独使用の場合に比べて前記混合弁の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出しても前記風呂追い焚き用熱交換器で結露するか否かを判定し、結露すると判定した場合は、前記給湯バーナへのガスの供給を遮断する
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の風呂給湯器。

上記発明では、混合弁の開度を大に設定しても、同時燃焼で風呂追い焚き用熱交換器に結露が生じる可能性があるときは、結露防止のために、給湯バーナへのガスの供給を遮断して給湯側の単独燃焼に制御する。

［５］前記風呂追い焚き用熱交換器への入水温度を検出する温度センサをさらに有し、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度と前記風呂バーナの燃焼量に前記給湯用熱交換器側から前記風呂追い焚き用熱交換器へ伝わる熱量を加味して、前記判定を行う
ことを特徴とする［２］または［４］に記載の風呂給湯器。

上記発明では、風呂戻り温度と風呂バーナの燃焼量にさらに給湯用熱交換器側から風呂追い焚き用熱交換器へ伝わる熱量を加味して、風呂追い焚き用熱交換器で結露するか否かを判定する。

［６］前記風呂追い焚き用熱交換器は、潜熱および顕熱を回収する潜熱回収型熱交換器である
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の風呂給湯器。

本発明に係る風呂給湯器によれば、給湯側から風呂追い焚き用熱交換器に伝熱する構造において、同時燃焼時の結露の発生を、該伝熱を有効利用して抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る風呂給湯器の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る風呂給湯器の分解斜視図および燃焼室の概略構成を示す図である。 給湯側の燃焼量（号数）とガス比例弁の開度との関係を示す図である。 相関データに基づく判定を示す図である。 本発明の実施の形態に係る風呂給湯器が行うバイパス混合弁の制御に関する処理を示す流れ図である。 本発明の実施の形態に係る風呂給湯器が行うバイパス混合弁および同時燃焼の制御に関する処理を示す流れ図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る風呂給湯器１０の概略構成を示す図である。風呂給湯器１０は、給水を加熱して所定の出湯栓へ給湯する給湯機能、浴槽２へ注湯（湯張り）する注湯機能、浴槽２内の湯水（浴槽水）を追い焚きする風呂追い焚き機能などを備えている。

風呂給湯器１０は、燃焼ファン１１が送風する空気が下方から送り込まれ、上部に排気口１２を備えた縦長筒状の燃焼室１３を備えている。燃焼室１３は、内部が縦向きの仕切り板１４によって２室に仕切られており、その一方に給湯バーナ２１が配置され、他方に風呂バーナ３１が配置されている。給湯バーナ２１は、仕切り板１４に近い順に、バーナＡ、バーナＢ、バーナＣの３つで構成される。風呂バーナ３１は、１つのバーナで構成される。

給湯バーナ２１の上方には、該給湯バーナ２１からの熱で給水を加熱するための給湯用熱交換器２２が配置されている。風呂バーナ３１の上方には、風呂バーナ３１からの熱で浴槽水を加熱するための風呂用熱交換器３２が配置されている。

給湯用熱交換器２２は、主に排気の顕熱を回収する給湯用顕熱熱交換器２２ａと、排気の流れで給湯用顕熱熱交換器２２ａの下流に配置されて、主として排気の潜熱を回収する給湯用潜熱熱交換器２２ｂで構成される。

同様に、風呂用熱交換器３２は、主に排気の顕熱を回収する風呂用顕熱熱交換器３２ａと、排気の流れで風呂用顕熱熱交換器３２ａの下流に配置されて、主として排気の潜熱を回収する風呂用潜熱熱交換器３２ｂで構成される。

燃焼ガスの供給元に接続されるガス供給管４０の途中には、供給元からの燃焼ガスを遮断するか否かを切り替える元ガス電磁弁４１が設けられ、その下流には、給湯バーナ２１や風呂バーナ３１に供給する燃焼ガスの量を任意に調整するためのガス比例弁４２が設けてある。ガス供給管４０は、ガス比例弁４２の下流で４つに分岐し、分岐後の各ガス供給管４０は、給湯バーナ２１のバーナＡ、バーナＢ、バーナＣ、および風呂バーナ３１に至っている。

４つに分岐した後のガス供給管４０のそれぞれには、燃焼ガスの供給を遮断するためのガス電磁弁４３〜４６が設けてある。詳細には、ガス比例弁４２からバーナＡに向かうガス供給管４０の途中には第１給湯ガス電磁弁４３が、ガス比例弁４２からバーナＢに向かうガス供給管４０の途中には第２給湯ガス電磁弁４４が、ガス比例弁４２からバーナＣに向かうガス供給管４０の途中には第３給湯ガス電磁弁４５が、ガス比例弁４２から風呂バーナ３１に向かうガス供給管４０の途中には風呂ガス電磁弁４６が設けてある。

給水元から給水の供給を受ける給水管５０は、給湯用潜熱熱交換器２２ｂの入側に接続され、給湯用潜熱熱交換器２２ｂの出側は給湯用顕熱熱交換器２２ａの入側に接続され、給湯用顕熱熱交換器２２ａの出側には、出湯栓に通じる給湯管５１が接続されている。給湯用潜熱熱交換器２２ｂの入側に至る給水管５０の途中には、給水管５０を流れる給水の水量を検出する水量センサ５２が設けてあり、その下流隣には給水元からの給水量を調整(制限)するための水量サーボ５３が設けてある。

水量サーボ５３の下流の所定箇所で給水管５０から分岐したバイパス管５４は、給湯管５１の所定箇所に合流し接続されている。給水管５０からバイパス管５４が分岐する箇所には、バイパス管５４側に流す給水量を調整するためのバイパス混合弁５５が設けてある。給水管５０、給湯管５１により給湯経路が構成され、バイパス管５４は、給湯経路の入側と出側を、給湯用熱交換器２２を迂回して接続している。

給湯用顕熱熱交換器２２ａの出口とバイパス管５４の合流箇所との間の給湯管５１の所定箇所には、給湯用顕熱熱交換器２２ａから出てくる湯の温度を検出する熱交温度センサ５６が設けてあり、バイパス管５４の合流箇所より下流の給湯管５１の所定箇所には、給湯温度を検出する給湯温度センサ５７が設けてある。

風呂用熱交換器３２の風呂用潜熱熱交換器３２ｂの入側と、浴槽２に設けられた浴槽水取込口３の間は、風呂戻り管６０で接続されている。風呂用潜熱熱交換器３２ｂの出側は風呂用顕熱熱交換器３２ａの入側に接続され、風呂用顕熱熱交換器３２ａの出側は、浴槽２に設けられた浴槽水吐出口４に風呂往き管６１を通じて接続されている。ふろ戻り管６０、風呂用熱交換器３２、ふろ往き管６１は風呂追い焚き回路を構成する。

風呂戻り管６０の途中には、浴槽２内の浴槽水を風呂用熱交換器３２を経て循環させるための循環ポンプ６２が設けてある。更に循環ポンプ６２の下流側の風呂戻り管６０には、風呂戻り管６０に一定以上の湯水の流れがあるか否かを検出するための流水スイッチ６３が設けてある。

循環ポンプ６２のやや上流側の風呂戻り管６０には、浴槽２から取り込む浴槽水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ６４が設けてある。風呂往き管６１の途中には、風呂往き管６１を通じて浴槽２に戻る浴槽水の温度を検出するための風呂往き温度センサ６５が設けてある。

さらに、風呂戻り温度センサ６４が設けられた箇所の近傍の風呂戻り管６０と給湯温度センサ５７が設けられた箇所の近傍の給湯管５１は連結管６６で接続されており、連結管６６の途中には、該連結管６６を開通状態と遮断状態とに切り替える注湯電磁弁６７と、風呂戻り管６０側から給湯管５１への逆流を防止するための逆止弁６８が介挿されている。

燃焼室１３の中には、給湯用潜熱熱交換器２２ｂ、風呂用潜熱熱交換器３２ｂの下方に配置されて、これらで生じたドレンを受け止めるドレン受け１５が設けて有り、ドレン受け１５で受け止めたドレンは回収管１６を通じて中和器１７に送られ、該中和器１７で中和された後、排出口から排出される。

このほか、風呂給湯器１０は、風呂給湯器１０の動作を制御する制御部を備えている。制御部には、使用者から各種の設定や運転の指示を受ける操作部および設定内容や運転状況を表示するための表示部を備えたリモートコントローラが接続される。制御部はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを主要部とする回路で構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＣＰＵが各種の処理を実行することで風呂給湯器１０としての動作が実現される。

図２は、燃焼室１３の断面の概略および風呂給湯器１０の分解斜視図である。図２に示す燃焼室１３の断面では、給湯用熱交換器２２、風呂用熱交換器３２において潜熱熱交換器と顕熱熱交換器を区分けせずに簡略図示してある。給湯用熱交換器２２、風呂用熱交換器３２は、いずれも、給水や浴槽水が通る受熱管２４と、該受熱管２４の周囲に取り付けられた多数のフィン（受熱板）２５を備えている。給湯用熱交換器２２側のフィン２５と風呂用熱交換器３２側のフィン２５は共通化されて繋がっている。フィン２５には給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器３２の間の位置で下方から切り込みが設けてあり、仕切り板１４の上端はこの切り込みに挿入されて終端している。

給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器３２のフィン２５が繋がっているので、給湯バーナ２１を燃焼させた場合、フィン２５を通じて、給湯用熱交換器２２側の熱が、風呂用熱交換器３２に伝わる構造になっている（図２の伝熱１）。また、缶体内を仕切る仕切り板１４を通じて給湯用熱交換器２２から風呂用熱交換器３２へ伝熱したり（図２の伝熱２）、受熱管２４が貫通している外側の銅製内胴を通じて伝熱したり（図２の伝熱３）する。このようにして給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器３２は熱的に繋がっている。

次に、風呂給湯器１０における給湯動作、注湯動作、風呂追い焚き動作、および給湯と風呂追い焚きの同時使用時の動作の概要を説明する。

＜給湯動作（給湯単独使用）＞
出湯栓が開かれて給水管５０内に通水が生じると、該通水が水量センサ５２によって検出される。水量センサ５２が通水を検出すると、制御部は、給湯バーナ２１を点火し、該給湯バーナ２１で燃焼ガスを燃焼させる。給水元からの給水は、給湯用潜熱熱交換器２２ｂ、給湯用顕熱熱交換器２２ａを通る際に給湯バーナ２１からの排気の熱を受けて加熱され、バイパス混合弁５５が開いているときはさらにバイパス管５４からの給水と混合された後、出湯栓へ出湯される。制御部は、給湯温度センサ５７の検出する給湯温度が給湯設定温度になるように、給湯バーナ２１の燃焼量やバイパス混合弁５５の開度等を制御する。水量センサ５２が通水を検出しなくなると、給湯バーナ２１への燃焼ガスの供給を遮断して給湯バーナ２１の燃焼を停止させる。

給湯単独動作では、通常、バイパス混合弁５５は閉鎖あるいは少量だけ開いた状態に制御される。これにより、給湯用熱交換器２２に流れる水量が多くなり、熱効率を高めることができる。バイパス混合弁５５は、たとえば、給湯バーナ２１を最低燃焼量で燃焼させても給湯温度が設定温度を超えるような場合に、バイパス管５４からの給水を混合して給湯温度を下げるために開かれる。

給湯バーナ２１の燃焼量は、バーナＡ、バーナＢ、バーナＣのうちの１または複数個のどのバーナを燃焼させるかと、ガス比例弁４２の開度によって制御される。

図３は、給湯バーナ２１の燃焼量とガス比例弁４２の開度との関係を示している。要求される燃焼量がＦ１以下の範囲では、第２給湯ガス電磁弁４４、第３給湯ガス電磁弁４５は閉じ、第１給湯ガス電磁弁４３を開いてバーナＡのみを燃焼させ、かつその範囲内での燃焼量はガス比例弁４２の開度で調整する。

要求される燃焼量がＦ１を超えてＦ２以下の範囲では、第３給湯ガス電磁弁４５は閉じ、第１給湯ガス電磁弁４３、第２給湯ガス電磁弁４４を開いてバーナＡ、Ｂを燃焼させ、上記範囲内での燃焼量はガス比例弁４２の開度で調整する。

要求される燃焼量がＦ２を超える範囲では、第１給湯ガス電磁弁４３、第２給湯ガス電磁弁４４、第３給湯ガス電磁弁４５をすべて開いてバーナＡ、Ｂ、Ｃを燃焼させ、上記範囲内での燃焼量はガス比例弁４２の開度で調整する。

図３に示すように、風呂用熱交換器３２に最も近いバーナＡが優先的に燃焼される。すなわち、図２で説明した、給湯用熱交換器２２側からフィン２５を通じた風呂用熱交換器３２への伝熱が、少ない燃焼量でも効率よく生じるようになっている。バーナＡの優先的燃焼は、少なくとも給湯と風呂追い焚きの同時使用（同時燃焼）時に行われればよい。

＜注湯動作＞
注湯動作は、リモートコントローラから、風呂の自動運転や注湯の指示を受けた場合に実行される。注湯動作では、制御部は、注湯電磁弁６７を開くと共に、給湯バーナ２１を点火して該給湯バーナ２１で燃焼ガスを燃焼させる。これにより、給水元からの給水は、給湯用潜熱熱交換器２２ｂ、給湯用顕熱熱交換器２２ａを通る際に給湯バーナ２１からの排気の熱を受けて加熱され、さらにバイパス混合弁５５が開いている場合はバイパス管５４からの給水と混合された後、連結管６６を通じて風呂戻り管６０に流れ込み、該風呂戻り管６０および風呂往き管６１を通じて浴槽２に注湯される。注湯動作においても、通常は、バイパス混合弁５５は閉鎖された状態に制御される。

浴槽２が設定された水位になったら注湯動作は停止される。具体的には、注湯電磁弁６７を閉じると共に、給湯バーナ２１への燃焼ガスの供給を遮断して給湯バーナ２１の燃焼を停止させる。

＜風呂追い焚き動作＞
風呂追い焚き動作は、風呂の自動運転の指示に基づいて上記の注湯動作が行われて設定水位に湯張りされた後、浴槽２内の浴槽水の温度を風呂設定温度まで昇温させるとき、あるいは、風呂の自動運転中に浴槽２内の湯水を風呂設定温度に維持するために昇温するとき、あるいは、使用者から追い焚きの指示を受けた場合に実行される。

風呂追い焚き動作では、制御部は、循環ポンプ６２をオンにすると共に、風呂バーナ３１を点火して該風呂バーナ３１で燃焼ガスを燃焼させる。循環ポンプ６２の作用により、浴槽２内の浴槽水は、風呂戻り管６０に取り込まれ、該風呂戻り管６０、風呂用潜熱熱交換器３２ｂ、風呂用顕熱熱交換器３２ａ、風呂往き管６１を経て浴槽２に戻るように循環する。浴槽水は、風呂用潜熱熱交換器３２ｂ、風呂用顕熱熱交換器３２ａを通る際に風呂バーナ３１からの排気の熱を受けて昇温される。

＜給湯と風呂追い焚きの同時使用＞
給湯と風呂追い焚きの同時使用は、たとえば、風呂追い焚き動作中に、出湯栓が開かれて給湯する場合等に生じる。給湯と風呂追い焚きの同時使用では、ガス比例弁４２の開度は、給湯動作に基づいて（給湯側を優先して）制御される。すなわち、給湯設定温度で給湯するために必要な燃焼量で給湯バーナ２１が燃焼するように、ガス比例弁４２の開度が、図３の特性等に従って制御される。

このとき、ガス比例弁４２の開度が小さく、かつ、浴槽２から戻ってくる浴槽水の温度が低い場合には、風呂用熱交換器３２（特に、風呂用顕熱熱交換器３２ａ）の温度があまり上がらず、燃焼排気中の水分が風呂用顕熱熱交換器３２ａで結露する可能性がある。

そこで、本実施の形態に係る風呂給湯器１０は、図２で説明した、給湯用熱交換器２２側からフィン２５等を通じた風呂用熱交換器３２への伝熱を有効利用して、結露の発生を抑制する。具体的には、給湯と風呂追い焚きを同時使用する場合には、給湯単独使用の場合に比べて、バイパス混合弁５５の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出す。

図４は、バイパス混合弁５５の開度を制御する処理の流れを示している。給湯単独使用か否かを調べ（ステップＳ１０１）、給湯単独使用のときは（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、バイパス混合弁５５を閉鎖する（ステップＳ１０２）。これにより、給湯されるすべての給水は給湯用熱交換器２２を通して加熱される。制御部は、この状態で給湯設定温度の湯が出湯されるように給湯バーナ２１の燃焼量を制御する。なお、閉鎖に代えてバイパス混合弁５５を少量だけ開いた状態に制御してもよい。

一方、給湯と風呂追い焚きを同時使用する場合は（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、バイパス混合弁５５の開度を、給湯単独使用の場合に比べて大きくする（ステップＳ１０３）。これにより、給湯用熱交換器２２を通る給水量を少なくする。たとえば、給湯設定温度が４５℃の場合、給湯用熱交換器２２からは８０℃の湯が出るようにし、該８０℃の湯にバイパス管５４を通じて給水を混合することで給湯設定温度の湯が出湯されるようにバイパス混合弁５５の開度を制御する。

このようにすれば、給湯用熱交換器２２での熱効率は下がるが、その分、給湯用熱交換器２２が熱くなり、フィン２５等を通じて給湯用熱交換器２２から風呂用熱交換器３２に伝わる熱量が増加する。その結果、風呂用熱交換器３２の温度が高まって風呂用熱交換器３２での結露が防止・抑制される。

次に、給湯側と風呂側を同時燃焼させた場合に風呂用顕熱熱交換器３２ａで結露の可能性があるか否かを判定し、結露の可能性があると判定した場合に、風呂バーナ３１の燃焼を中断させる制御を行う場合について説明する。

結露の可能性の有無の判定においては、図２で説明した、給湯用熱交換器２２側からフィン２５等を通じて風呂用熱交換器３２に伝わる熱量を考慮に入れる。すなわち、風呂戻り温度センサ６４の検出温度と風呂バーナ３１の燃焼量にさらに給湯用熱交換器２２側から風呂用熱交換器３２へ伝わる熱量を加味して、給湯用潜熱熱交換器２２ｂで結露するか否かを判定する。

給湯用熱交換器２２側から風呂用熱交換器３２へ伝わる熱量は、バイパス混合弁５５を閉鎖した場合（図４のＳ１０２）と、バイパス混合弁５５を大きく開いた場合（図４のＳ１０３）とで全く相違するので、バイパス混合弁５５を閉鎖した状態での結露の有無と、バイパス混合弁５５を開いた状態での結露の有無をそれぞれ判定する。

具体的には、同時燃焼でバイパス混合弁５５を閉鎖して給湯する場合とバイパス混合弁５５を大きく開いて給湯する場合のそれぞれについて、風呂戻り温度センサ６４の検出温度と風呂バーナ３１の燃焼量と給湯バーナ２１の燃焼量とに基づいて、結露の有無を判定する。

ところで、図３に示すように、給湯バーナ２１の燃焼量に対するガス比例弁４２の開度は一意に定まるので、給湯バーナ２１の燃焼量が定まれば、給湯バーナ２１とガス比例弁４２を共通使用する風呂バーナ３１の燃焼量も定まることになる。したがって、風呂戻り温度センサ６４の検出温度と給湯バーナ２１の燃焼量とに基づいて結露の有無を判定することは、風呂戻り温度センサ６４の検出温度と風呂バーナ３１の燃焼量と給湯バーナ２１の燃焼量とに基づいて結露の有無を判定することと等価になる。

そこで、本実施の形態では、バイパス混合弁５５を閉鎖した場合と大きく開いた場合のそれぞれについて、図５に示すように、風呂戻り温度センサ６４の検出温度（風呂戻り温度）と給湯バーナ２１の燃焼量（給湯側燃焼量）と結露の有無との関係を示すデータを、風呂戻り温度と給湯側の燃焼量を様々に変化させて予め求めておき、該データから、風呂戻り温度センサ６４の検出温度（風呂戻り温度）と給湯バーナ２１の燃焼量（給湯側燃焼量）とを入力値とし、結露の可能性の有無を出力値とするルックアップテーブル形式の相関データを作成しておく。バイパス混合弁５５を閉鎖した時の相関データを第１相関データ７１、バイパス混合弁５５を大きく開いた時の相関データを第２相関データ７２とする。

第１相関データ７１と第２相関データ７２のそれぞれに、現在の風呂戻り温度センサ６４の検出温度と制御部が設定している給湯バーナ２１の燃焼量とを入力して、第１相関データ７１、第２相関データ７２のそれぞれから結露の有無を示す出力値を取得する。第１相関データ７１の出力値はバイパス混合弁５５を閉鎖した状態で同時燃焼させた場合の結露の有無を示し、第２相関データ７２の出力値はバイパス混合弁５５を開いた状態で同時燃焼させた場合の結露の有無を示す。

なお、給湯バーナ２１の燃焼量に対して、バーナＡ、Ｂ、Ｃのどのバーナを燃焼させるかは予め定めてあるので、給湯バーナ２１の燃焼量からどのバーナが燃焼中かは一義的に定まる。従って、第１、第２相関データは、どのバーナが燃焼しているかも加味したものになっている。

たとえば、図３に示すように、当初はバーナＡのみ、燃焼量がＦ１を超えるとバーナＡとＢ、Ｆ２を超えるとＡ＋Ｂ＋Ｃのように制御される場合と、当初はバーナＢのみ、燃焼量がＦ１を超えるとバーナＢとＣ、Ｆ２を超えるとＡ＋Ｂ＋Ｃのように制御される場合とでは、相関データの内容は異なるものになる。給湯バーナ２１の燃焼量とどのバーナを燃焼させるかが一義的に対応しない場合には、どのバーナを燃焼させているかを別のパラメータとして、結露の有無の判定要素に加えればよい。

また、給湯バーナ２１の燃焼量に応じて燃焼ファン１１の風量が変更されるが、給湯バーナ２１の各燃焼量に対する風量も一義的に定まっている。したがって、給湯バーナ２１の燃焼量をパラメータにすれば、結露の可能性の有無の判定において、燃焼ファン１１の風量も考慮したことになる。給湯バーナ２１の燃焼量と燃焼ファン１１の風量が一義的に定まらない場合は、燃焼ファン１１の風量を別のパラメータとして判定の要素に加えればよい。

図６は、風呂給湯器１０の制御部が結露の可能性を判定してバイパス混合弁５５の開度や燃焼を制御する処理を示す流れ図である。給湯側が使用されるときに本処理は実行される。

給湯単独使用か否かを判定し（ステップＳ２０１）、給湯単独使用であれば（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、バイパス混合弁５５を閉鎖して給湯動作を行う（ステップＳ２０２）。

給湯と風呂追い焚きの同時使用の場合は（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、風呂戻り温度と給湯側燃焼量（給湯バーナ２１の燃焼量）とバイパス混合弁５５の閉鎖時の相関データである第１相関データ７１とから結露の有無の判定結果を取得する（ステップＳ２０３）。該判定結果が結露の可能性なしであれば（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、給湯バーナ２１と風呂バーナ３１を同時燃焼させ、バイパス混合弁５５を閉鎖した給湯動作と風呂追い焚き動作を同時並行に行う（ステップＳ２０５）。

バイパス混合弁５５を閉鎖した状態での同時使用（同時燃焼）で結露の可能性がある場合は（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、風呂戻り温度と給湯側燃焼量とバイパス混合弁５５の開度大の相関データである第２相関データ７２とから結露の有無の判定結果を取得する（ステップＳ２０６）。

該判定結果が結露の可能性なしであれば（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、給湯バーナ２１と風呂バーナ３１を同時燃焼させ、バイパス混合弁５５の開度を大にして、給湯動作と風呂追い焚き動作を同時並行に行う（ステップＳ２０８）。バイパス混合弁５５の開度を大にした状態でも同時使用（同時燃焼）で結露の可能性がある場合は（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、風呂バーナ３１への燃焼ガスの供給を遮断し、給湯バーナ２１のみを燃焼させて給湯単独動作を行う（ステップＳ２０９）。このとき、バイパス混合弁５５は閉鎖することが望ましいが、開度は任意でよく、開度を大に設定して給湯動作を行ってもよい。

このように、給湯と風呂追い焚きを同時使用する場合に、バイパス混合弁５５を閉鎖した状態で結露の可能性がなければ、バイパス混合弁５５を閉鎖したまま給湯するので、給湯用熱交換器２２での熱効率を高めることができる。一方、バイパス混合弁５５を閉鎖すると給湯と風呂追い焚きの同時使用で結露の可能性がある場合であっても、バイパス混合弁５５の開度を大にすれば結露の可能性がない場合は、バイパス混合弁５５の開度を大に設定して同時使用（同時燃焼）が行われるので、結露防止のために風呂追い焚き（風呂バーナ３１の燃焼）が中断される場合が減り、風呂追い焚きに要する時間の長期化を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

実施の形態では、給湯バーナ２１、風呂バーナ３１として潜熱熱交換器と顕熱熱交換器を有するタイプを例示したが、顕熱熱交換器のみであっても本発明は適用される。

実施の形態では、結露の有無の判定材料として、風呂戻り温度センサ６４の検出温度を使用したが、風呂用熱交換器３２の風呂用潜熱熱交換器３２ｂを出てから風呂用顕熱熱交換器３２ａに入る前の浴槽水の温度を検出する温度センサを設け、該温度センサの検出温度を上記判定材料として使用してもよい。

実施の形態では、ルックアップテーブル形式の相関データ７１、７２を用いて結露の有無を判定したが、相関データに対応するような関数を定義できれば、該関数に、風呂戻り温度、給湯側燃焼量を入力し、該関数の演算結果から結露の有無を判定してもよい。

２…浴槽
３…浴槽水取込口
４…浴槽水吐出口
１０…風呂給湯器
１１…燃焼ファン
１２…排気口
１３…燃焼室
１４…仕切り板
１５…ドレン受け
１６…回収管
１７…中和器
２１…給湯バーナ（バーナＡ、Ｂ、Ｃ）
２２…給湯用熱交換器
２２ａ…給湯用顕熱熱交換器
２２ｂ…給湯用潜熱熱交換器
２４…受熱管
２５…フィン
３１…風呂バーナ
３２…風呂用熱交換器
３２ａ…風呂用顕熱熱交換器
３２ｂ…風呂用潜熱熱交換器
４０…ガス供給管
４１…元ガス電磁弁
４２…ガス比例弁
４３…第１給湯ガス電磁弁
４４…第２給湯ガス電磁弁
４５…第３給湯ガス電磁弁
４６…風呂ガス電磁弁
５０…給水管
５１…給湯管
５２…水量センサ
５３…水量サーボ
５４…バイパス管
５５…バイパス混合弁
５６…熱交温度センサ
５７…給湯温度センサ
６０…風呂戻り管
６１…風呂往き管
６２…循環ポンプ
６３…流水スイッチ
６４…風呂戻り温度センサ
６５…風呂往き温度センサ
６６…連結管
６７…注湯電磁弁
６８…逆止弁
７１…第１相関データ
７２…第２相関データ

Claims (6)

1. 給湯用熱交換器と、
   前記給湯用熱交換器を加熱する給湯バーナと、
   前記給湯用熱交換器と熱的に繋がっている、風呂追い焚き用熱交換器と、
   前記風呂追い焚き用熱交換器を加熱する風呂バーナと、
   前記給湯バーナと前記風呂バーナに共通に設けられて、これらに供給するガス量を調整するための比例弁と、
   入側が給水元に接続され、前記給湯用熱交換器を経由して、出側が出湯先に接続される給湯経路と、
   前記給湯経路の入側と出側とを前記給湯用熱交換器を迂回して接続するバイパス経路と、
   前記バイパス経路に流す給水量を調整する混合弁と、
   浴槽水を浴槽から取り込み、前記風呂追い焚き用熱交換器を経由して前記浴槽に戻すための風呂追い焚き回路と、
   前記風呂追い焚き回路に浴槽水を循環させる循環ポンプと、
   前記給湯バーナと前記風呂バーナの燃焼および前記混合弁の開度を制御する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に、給湯側を優先して前記比例弁の開度を制御すると共に、給湯単独使用の場合に比べて前記混合弁の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出す
   ことを特徴とする風呂給湯器。
2. 前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に前記混合弁の開度を給湯単独使用の場合と同じに制御したならば前記風呂追い焚き用熱交換器で結露するか否かを判定し、結露すると判定した場合に、前記混合弁の開度を、給湯単独使用の場合に比べて大きくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の風呂給湯器。
3. 前記給湯バーナは、複数のサブバーナで構成されており、
   前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合は、前記複数のサブバーナのうち前記風呂追い焚き用熱交換器に最も近いものを優先して燃焼させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の風呂給湯器。
4. 前記制御部は、給湯と風呂追い焚きを同時に行う場合に、給湯単独使用の場合に比べて前記混合弁の開度を大きくして給湯設定温度の湯を作り出しても前記風呂追い焚き用熱交換器で結露するか否かを判定し、結露すると判定した場合は、前記給湯バーナへのガスの供給を遮断する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の風呂給湯器。
5. 前記風呂追い焚き用熱交換器への入水温度を検出する温度センサをさらに有し、
   前記制御部は、前記温度センサの検出温度と前記風呂バーナの燃焼量に前記給湯用熱交換器側から前記風呂追い焚き用熱交換器へ伝わる熱量を加味して、前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項２または４に記載の風呂給湯器。
6. 前記風呂追い焚き用熱交換器は、潜熱および顕熱を回収する潜熱回収型熱交換器である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の風呂給湯器。