JP3738236B2 - 熱源機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次熱交換器と、前記一次熱交換器を加熱する熱源と、排気の流れで前記一次熱交換器の下流に配置された二次熱交換器と、循環回路内の流体を循環させるポンプとを有し、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とした熱源機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
床暖房、温水ヒータ、浴室暖房乾燥機など複数種類の循環回路に温水を送り出す熱源機では、床暖房用の循環回路には６０℃程度の温水を送り出し、温水ヒータや浴室暖房乾燥機用の循環回路には８０℃程度の高温の温水を送り出すようになっている。
【０００３】
図３は、かかる熱源機の一例として潜熱回収式給湯暖房機５００を示している。潜熱回収式給湯暖房機５００は、給湯系を加熱するための第１燃焼室５１０とふろの追焚回路や暖房回路の流体を加熱するための第２燃焼室５２０とを備えている。またそれぞれの燃焼室は、主として顕熱を回収する一次熱交換器５１１、５２１と、その排気下流に配置され、主として潜熱を回収する二次熱交換器５１２、５２２を備えている。
【０００４】
暖房用の温水は、循環ポンプ５３０により、温水ヒータや浴室暖房乾燥機用の循環回路である高温回路５３１と、これより送り出し温度の低い床暖房用の循環回路である低温回路５３２の２系統に分けて送り出される。一方、各循環回路からの戻りは、器具の外部で混合された後、１つの戻口５３３から器具内へ戻るようになっている。戻口５３３から器具内へ戻った流体は、二次熱交換器５２２を経由して加熱され、シスターン５３４を通った後に二分岐し、一方は低温回路５３２へ送り出される。二分岐の他方は、一次熱交換器５２１をさらに経由した後、高温回路５３１へ送り出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱源機では、高温回路からの戻りと低温回路からの戻りを器具の外部で混合した後、１つの戻口５３３から器具内へ戻すので、二次熱交換器５２２に入る流体の温度が高くなり、二次熱交換器５２２における潜熱の回収効率が芳しくないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とする熱源機であって二次熱交換器における潜熱回収を効率良く行うことのできるものを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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］一次熱交換器（１３）と、前記一次熱交換器（１３）を加熱する熱源（１２）と、排気の流れで前記一次熱交換器（１３）の下流に配置された二次熱交換器（１４）と、循環回路内の流体を循環させるポンプ（５４）とを有し、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とした熱源機において、
前記循環回路から戻ってくる流体の戻口（５１、５２）を、戻り温度別に複数設けた
ことを特徴とする熱源機。
【０００８】
［２］前記複数の戻口（５１、５２）のうち流体の戻り温度の低い予め定めた一部の戻口（５２）から受け入れた流体だけを前記二次熱交換器（１４）に通して加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の熱源機。
【０００９】
［３］前記複数の戻口（５１、５２）のうち何れの戻口から受け入れた流体を前記二次熱交換器（１４）に通すかを切り替える流路切替手段（２０１、２０２、１００）を有し、
運転中の循環回路から戻ってくる流体を受け入れる戻口（５１、５２）のうち戻り温度の低い一部の戻口からの流体を前記二次熱交換器（１４）に通して加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の熱源機。
【００１０】
［４］前記循環回路として、第１循環回路と、これよりも送り出し温度の低い第２循環回路とを有し、
前記戻口（５１、５２）として前記第１循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第１戻口（５１）と前記第２循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第２戻口（５２）とを有する
ことを特徴とする［１］から［３］の何れかに記載の熱源機。
【００１１】
前記本発明は次のように作用する。
［１］に記載の発明では、循環回路から戻ってくる流体の戻口（５１、５２）を、戻り温度別に複数有している。これにより、戻り温度別に流体を別々の経路で加熱することが可能となり、戻り温度に応じた最適な加熱経路を設定することができる。
【００１２】
［２］に記載の発明では、戻り温度の低い予め定めた一部の戻口（５２）から戻ってきた流体だけを二次熱交換器（１４）に通すので、高温の戻りと低温の戻りとを混合した後に二次熱交換器（１４）に通すものに比べて、二次熱交換器（１４）への入水温度が低くなり、潜熱を効率よく回収することができる。たとえば、送り出し温度が異なる３系統の循環回路を有する場合には、戻り温度が最も低い系統のみを、あるいは戻り温度の低い側から２系統を二次熱交換器（１４）に通す等である。
【００１３】
［３］に記載の発明では、複数の戻口（５１、５２）のうち何れの戻口から戻ってきた流体を二次熱交換器（１４）に通すかを切り替える流路切替手段（２０１、２０２、１００）を有しており、運転中の循環回路の中で、戻り温度の低い一部の戻口（５２）からの流体を二次熱交換器（１４）に通して加熱するようになっている。たとえば、高温回路と低温回路とが同時に運転されている場合および低温回路だけが運転されている場合には、低温回路からの戻りを二次熱交換器（１４）を通す。また高温回路だけが運転されている場合には、高温回路からの戻りを二次熱交換器（１４）に通すように切り替える。このように、運転状況に応じてどの循環回路からの戻りを二次熱交換器（１４）に通すかを切り替えることにより、運転状況にかかわらず、二次熱交換器（１４）での潜熱回収を効率よく行うことが可能になる。
【００１４】
［４］に記載の発明では、循環回路として、第１循環回路と、これよりも送り出し温度の低い第２循環回路とを有し、戻口（５１、５２）として第１循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第１戻口（５１）と第２循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第２戻口（５２）とを備えている。［２］の発明に［４］の発明を適用すれば、第２戻口（５２）からの流体を常に二次熱交換器（１４）に通す構成とすることができる。また［３］の発明に［４］の発明を適用すれば、第１循環回路と第２循環回路とが同時に運転されているときあるいは第２循環回路が単独で運転されているときは第２戻口（５２）からの流体を二次熱交換器（１４）に通し、第１循環回路だけの単独運転時には、第１戻口（５１）からの流体を二次熱交換器（１４）に通すように切り替える構成の熱源機を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の各種の実施の形態を説明する。
図１に示した本発明の第１の実施の形態にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、水栓へ給湯したり浴槽内へ注湯したりする機能と、浴槽内の水を追い焚きする機能と、床暖房機能と、温水ヒータによる暖房機能とを備えている。送り出し温度が約６０℃の温水を循環させる低温回路は床暖房に用い、送り出し温度が約８０℃の温水を循環させる高温回路は温水ヒータに用いるようになっている。
【００１６】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、燃焼室１１を備えており、当該燃焼室１１の下部にはバーナー１２が配置されている。バーナー１２の上方には、主として顕熱を回収する一次熱交換器１３が配置され、バーナー１２からの排気の流れで一次熱交換器１３の下流には、主として排気の潜熱を回収する二次熱交換器１４が配置されている。一次熱交換器１３には、給湯受熱管２１と暖房受熱管３１の２つの受熱管が通っており、二次熱交換器１４には、第２給湯受熱管２２と、第２暖房受熱管３２が通っている。一次熱交換器１３および二次熱交換器１４は、１つの缶体に２系統の受熱管が通る、いわゆる一缶二水路型の熱交換器になっている。
【００１７】
二次熱交換器１４を通る第２給湯受熱管２２の一端には給水源に通じる給水管２３が接続され、第２給湯受熱管２２の他端は、一次熱交換器１３を通る給湯受熱管２１の一端と接続されている。給湯受熱管２１の他端には、出湯用の水栓等に通じる給湯管２４が接続されている。給水管２３と給湯管２４は、給湯受熱管２１および第２給湯受熱管２２を迂回するようにバイパス管２５で接続されて連通している。給水管２３からバイパス管２５が分岐する箇所には、バイパスサーボ４１が配置してある。バイパスサーボ４１は、給水源からの給水を第２給湯受熱管２２の側とバイパス管２５の側とに分配する際の分配比を可変調整するものである。
【００１８】
給水管２３のうちバイパスサーボ４１の上流（給水源側）には、通水量を検出するための水量センサ４２が配置されている。水量センサ４２が通水を検出することにより給湯経路での出湯があったものと判定し、バーナー１２の燃焼を開始させるようになっている。給湯受熱管２１と給湯管２４との接続箇所近傍には、加熱後の水温を検知するための缶体サーミスタ４３が、バイパス管２５と給湯管２４との接続箇所の下流には、出湯温度を検知するための出湯サーミスタ４４がそれぞれ設けてある。また給湯受熱管２１のＵベンド部には水管サーミスタ４５が設けてある。
【００１９】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０には、図示省略の温水ヒータの放熱パネルを経由して温水が循環する高温回路から戻ってくる流体を受け入れるための第１戻口５１と、図示省略の床暖房用の放熱パネルを経由して温水が循環する低温回路から戻ってくる流体を受け入れるための第２戻口５２が設けてある。第２戻口５２は、低温戻り水管３３を通じて、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２の一端に接続されている。第２暖房受熱管３２の他端は、低温中継水管３４を通じてシスターン５３の入口に接続されている。
【００２０】
シスターン５３の出口と、暖房受熱管３１の一端との間は中継水管３５によって接続されている。中継水管３５の途中には流体を暖房回路（高温回路および低温回路）に循環させるための暖房ポンプ５４が設けてある。中継水管３５には、暖房ポンプ５４の下流で、低温回路に温水を送り出すための低温往き管３７が接続されている。中継水管３５のうち低温往き管３７との分岐箇所近傍には、管内の水温を検出するための暖房低温サーミスタ４６が取り付けてある。
【００２１】
一次熱交換器１３を通る暖房受熱管３１の他端には、高温回路の温水を送り出すための高温往き管３６が接続されている。高温往き管３６の途中には、管内の水温を検知するための暖房高温サーミスタ４７が取り付けてある。第１戻口５１は、高温戻り水管３８を通じてシスターン５３の他の入口に接続されている。高温往き管３６は、その途中で分岐し、ふろ熱動弁５５およびふろ熱交換器５６としての水水熱交換器を介して高温戻り水管３８に接続されている。
【００２２】
ふろ熱交換器５６の一端には、図示省略した浴槽内の水をふろ熱交換器５６の側へ戻すためのふろ戻管６１が、ふろ熱交換器５６の他端にはふろ熱交換器５６で加熱した後の水を浴槽へ送り出すためのふろ往き管６２が接続されている。ふろ戻管６１の途中には、浴槽に近い側から順に、水位センサ６３と、ふろポンプ６４と、ふろ水流スイッチ６５と、ふろサーミスタ６６が配置されている。
【００２３】
ふろ戻管６１のうち、ふろポンプ６４とふろ水流スイッチ６５との間の所定箇所と、給湯管２４のうち出湯サーミスタ４４の下流の所定箇所とは、注湯連絡管６７で接続されている。注湯連絡管６７の途中には、注湯弁や逆止弁からなる注湯ユニット６８を設けてある。また、注湯連絡管６７と給湯管２４との接続箇所には、設定温度が高い場合等に出湯量を制限するための湯量サーボ４８を設けてある。
【００２４】
このほか、給水管２３のうち水量センサ４２の上流の所定箇所とシスターン５３の上部に設けた注水口５７とは、補給管７０によって接続されており、補給管７０の途中には、当該管路を開閉するための補給水電磁弁７１が設けてある。補給水電磁弁７１を開くことにより、給水が循環用の流体としてシスターン５３を介して暖房回路に補給されるようになっている。また高温戻り水管３８の途中の所定箇所と高温往き管３６のうちふろ熱交換器５６への分岐箇所より下流の所定箇所とは、暖房高温バイパス管７２によって接続されている。
【００２５】
給排気は、燃焼ファン１５によって燃焼室１１の下方から給気を送風することによって強制的に行われ、排気は燃焼室１１の上部排気口から排出されるようになっている。バーナー１２の近くには、図示省略の点火プラグとフレームロッドが配置されている。燃焼ガスは、ガス供給管８０から供給される。ガス供給管８０の途中には、元ガス電磁弁８１が、またその下流にバーナー１２に供給するガス量を調整するためのガス比例弁８２が設けてある。
【００２６】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、各種制御の中枢的役割を果たすＣＰＵ（中央処理装置）１０１と、プログラムや各種の固定的データを記憶するＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０２と、プログラムを実行する上で一時的に必要になるデータ等を記憶するためのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１０３とを主要部とするものであり、ＣＰＵ１０１には、入出力インターフェース回路１０４を通じて図１に示した各種の電磁弁、サーミスタ、センサのほか、図示省略のメインリモコンや風呂リモコン、床暖房用リモコン等が接続されている。
【００２７】
次に作用を説明する。
ふろ熱動弁５５は、ふろの追焚運転を行う場合を除いて、管路を閉じる閉状態に設定されている。また暖房用の循環水を補給する場合を除き、補給水電磁弁７１も閉状態に設定されている。制御回路１００は、床暖房用リモコンでの操作やタイマ設定によって暖房運転がオンになると、バーナー１２を燃焼させるとともに、暖房ポンプ５４を作動させ、低温回路と高温回路の双方で流体を循環させる。
【００２８】
これにより、低温往き管３７へ送り出された温水（約６０℃の低温の温水）は、床暖房用の放熱パネルを含む低温回路を経由して第２戻口５２から潜熱回収式温水暖房熱源機１０の内部へ戻ってくる。第２戻口５２から戻ってきた温水は、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由する間に、主として排気の潜熱を回収して加熱される。第２暖房受熱管３２において加熱された温水はシスターン５３に流入する。一方、高温往き管３６から送り出された温水（約８０℃の高温の温水）は、温水ヒータの放熱パネルを含む高温回路を経由して第１戻口５１から高温戻り水管３８を通じてシスターン５３に流入する。すなわち、高温回路からの戻りは、温度が高く潜熱回収をあまり期待できないので、二次熱交換器１４を通らずにシスターン５３へ入るようになっている。
【００２９】
高温回路から戻ってきた温水と低温回路から戻って二次熱交換器１４を経由した後の温水は、シスターン５３で合流して混合された後、さらに一次熱交換器１３の暖房受熱管３１を経由する。一次熱交換器１３を経由する間に主としてバーナー１２からの排気の顕熱を回収することで昇温し、その後、高温往き管３６から高温回路へ再び送り出される。
【００３０】
高温往き管３６を流れる高温の流体の一部は暖房高温バイパス管７２を通じてシスターン５３に入り、ここで低温回路から戻ってきた後、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由して潜熱を回収した温水とが混合される。そして、シスターン５３の出口から中継水管３５へ流出し、中継水管３５の途中から低温往き管３７へ分岐して低温回路へ再び送り出される。
【００３１】
ここで、低温回路からの第２戻口５２を通じて戻ってきた比較的低温の温水だけが二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由するので、従来のように高温回路からの戻りと低温回路からの戻りとを混合したものが二次熱交換器１４を経由する場合に比べて、二次熱交換器１４において、排気の潜熱が効率良く回収される。これにより、省エネルギーや環境負荷の低減に寄与できるほか、暖房能力や追焚能力が向上する。
【００３２】
図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機２００を示している。図２に示した潜熱回収式温水暖房熱源機２００は、高温戻り水管３８の途中に暖房戻り切替弁２０１が介挿されている。第１戻口５１から流入する温水は暖房戻り切替弁２０１の入口に入り、暖房戻り切替弁２０１の第１の出口はシスターン５３の入口と接続されている。暖房戻り切替弁２０１の第２の出口は連絡管２０２を通じて低温戻り水管３３の途中に接続されている。図２に示した潜熱回収式温水暖房熱源機２００の他の部分は、図１に示した潜熱回収式温水暖房熱源機１０と同様であり、それらの説明は省略する。
【００３３】
潜熱回収式温水暖房熱源機２００では、高温回路と低温回路の双方を運転する場合および低温回路だけを運転する場合には、暖房戻り切替弁２０１を第２の出口を閉鎖し第１の出口を開いた状態に設定する。これにより、第１の実施の形態に示したものの場合と同様の動作が行われる。すなわち、低温回路からの戻りだけが二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由するように設定される。
【００３４】
一方、暖房回路のうち高温回路だけが動作する場合には、暖房戻り切替弁２０１は、第１の出口を閉鎖し第２の出口を開いた状態に設定される。これにより、高温回路から戻ってきた温水が連絡管２０２を通じて低温戻り水管３３に流入し、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由してシスターン５３に入るようになる。すなわち、高温回路だけが動作する場合には、高温回路から戻ってきた温水が二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由する。これにより、高温回路の単独運転を行う場合であっても、二次熱交換器１４において排気中の潜熱を回収することができ、効率が向上する。
【００３５】
高温回路は、暖房時のほか、ふろの追焚を行う場合にも動作する。すなわち、ふろの追焚時には、ふろ熱動弁５５を開き、高温往き管３６を流れる高温の温水をふろ熱交換器５６を経由して高温戻り水管３８に送り込むようにする。そしてふろポンプ６４を動作させることにより、浴槽水をふろ熱交換器５６を経由して循環させる。これにより、ふろ熱交換器５６において、高温回路内の温水と浴槽水との間で熱交換が行われ、浴槽水が加熱される。
【００３６】
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、具体的な構成はこれ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かまわない。
【００３７】
たとえば、実施の形態では、ふろの追焚機能や給湯機能を備えた熱源機を例に説明したが、給湯回路やふろの追焚回路の何れか一方と暖房回路を備えたもの、あるいは給湯回路やふろの追焚回路などを備えず暖房回路だけを備えたものであってもよい。また実施の形態では、高温回路と低温回路の２種類の送り出し温度を備えた熱源機について説明したが、送り出し温度が異なる３種類以上の循環回路を備えたものであっても良い。この場合、第１の実施の形態のように、二次熱交換器に固定的に通す循環回路を、戻り温度が最も低い循環回路だけに限定してもよいし、少なくとも最も高温の循環回路を含まない範囲で低温側から２つ以上の循環回路の戻りを二次熱交換器に通すように構成してもよい。
【００３８】
また送り出し温度が異なる３種類以上の循環回路を備えた熱源機の場合には、運転中循環回路の中で最も戻り温度の低いものからの戻りを二次熱交換器に通したり、あるいは運転中で最も戻り温度の高い循環回路を含まない範囲で低温側から２以上の循環回路の戻りを二次熱交換器に通すように、経路を切り替える構成としてもよい。たとえば、高温回路、中温回路、低温回路の３種類の循環回路がある場合であって、高温回路と中温回路が運転中かつ低温回路が運転停止中ならば、中温回路からの戻りを二次熱交換器に通す。また中温回路と低温回路が運転中ならば、低温回路からの戻りを二次熱交換器に通す。さらにすべての循環回路が運転中の場合には、低温回路からの戻りだけを二次熱交換器に通しても良いし、低温回路からの戻りと中温回路からの戻りの双方を二次熱交換器に通すように構成してもよい。
【００３９】
なお、バーナーへ供給する燃料はガス以外に石油等であってもかまわない。また、石油等ではガンタイプバーナーのようなバーナーレスタイプなどでもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機によれば、循環回路から戻ってくる流体の戻口を、戻り温度別に複数有しているので、戻り温度別に流体を別々の経路で加熱することが可能となり、戻り温度に応じた最適な加熱経路を設定することができる。
【００４１】
また、戻り温度の低い予め定めた一部の戻口から戻ってきた流体だけを二次熱交換器に通すものでは、高温の戻りと低温の戻りとを混合した後に二次熱交換器に通すものに比べて、二次熱交換器への入水温度が低くなり、潜熱を効率よく回収することができ、省エネルギーや環境負荷の低減に寄与することができる。また、循環回路における昇温能力が向上する。
【００４２】
さらに、複数の戻口のうち何れの戻口から戻ってきた流体を二次熱交換器に通すかを切り替える流路切替手段を備え、運転中の循環回路の中で、戻り温度の低い一部の戻口からの流体を二次熱交換器に通して加熱するものでは、二次熱交換器での潜熱回収を運転状況に応じて効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【図３】従来から使用されている潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…潜熱回収式温水暖房熱源機
１１…燃焼室
１２…バーナー
１３…一次熱交換器
１４…二次熱交換器
１５…燃焼ファン
２１…給湯受熱管
２２…第２給湯受熱管
２３…給水管
２４…給湯管
２５…バイパス管
３１…暖房受熱管
３２…第２暖房受熱管
３３…低温戻り水管
３４…低温中継水管
３５…中継水管
３６…高温往き管
３７…低温往き管
３８…高温戻り水管
４１…バイパスサーボ
４２…水量センサ
４３…缶体サーミスタ
４４…出湯サーミスタ
４５…水管サーミスタ
４６…暖房低温サーミスタ
４７…暖房高温サーミスタ
４８…湯量サーボ
５１…第１戻口
５２…第２戻口
５３…シスターン
５４…暖房ポンプ
５５…ふろ熱動弁
５６…ふろ熱交換器
５７…注水口
６１…ふろ戻管
６２…ふろ往き管
６３…水位センサ
６４…ふろポンプ
６５…ふろ水流スイッチ
６６…ふろサーミスタ
６７…注湯連絡管
６８…注湯ユニット
７０…補給管
７１…補給水電磁弁
７２…暖房高温バイパス管
８０…ガス供給管
８１…元ガス電磁弁
８２…ガス比例弁
１００…制御回路
２００…潜熱回収式温水暖房熱源機
２０１…暖房戻り切替弁
２０２…連絡管
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次熱交換器と、前記一次熱交換器を加熱する熱源と、排気の流れで前記一次熱交換器の下流に配置された二次熱交換器と、循環回路内の流体を循環させるポンプとを有し、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とした熱源機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
床暖房、温水ヒータ、浴室暖房乾燥機など複数種類の循環回路に温水を送り出す熱源機では、床暖房用の循環回路には６０℃程度の温水を送り出し、温水ヒータや浴室暖房乾燥機用の循環回路には８０℃程度の高温の温水を送り出すようになっている。
【０００３】
図３は、かかる熱源機の一例として潜熱回収式給湯暖房機５００を示している。潜熱回収式給湯暖房機５００は、給湯系を加熱するための第１燃焼室５１０とふろの追焚回路や暖房回路の流体を加熱するための第２燃焼室５２０とを備えている。またそれぞれの燃焼室は、主として顕熱を回収する一次熱交換器５１１、５２１と、その排気下流に配置され、主として潜熱を回収する二次熱交換器５１２、５２２を備えている。
【０００４】
暖房用の温水は、循環ポンプ５３０により、温水ヒータや浴室暖房乾燥機用の循環回路である高温回路５３１と、これより送り出し温度の低い床暖房用の循環回路である低温回路５３２の２系統に分けて送り出される。一方、各循環回路からの戻りは、器具の外部で混合された後、１つの戻口５３３から器具内へ戻るようになっている。戻口５３３から器具内へ戻った流体は、二次熱交換器５２２を経由して加熱され、シスターン５３４を通った後に二分岐し、一方は低温回路５３２へ送り出される。二分岐の他方は、一次熱交換器５２１をさらに経由した後、高温回路５３１へ送り出されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱源機では、高温回路からの戻りと低温回路からの戻りを器具の外部で混合した後、１つの戻口５３３から器具内へ戻すので、二次熱交換器５２２に入る流体の温度が高くなり、二次熱交換器５２２における潜熱の回収効率が芳しくないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とする熱源機であって二次熱交換器における潜熱回収を効率良く行うことのできるものを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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］一次熱交換器（１３）と、前記一次熱交換器（１３）を加熱する熱源（１２）と、排気の流れで前記一次熱交換器（１３）の下流に配置された二次熱交換器（１４）と、循環回路内の流体を循環させるポンプ（５４）とを有し、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とした熱源機において、
前記循環回路から戻ってくる流体の戻口（５１、５２）を、戻り温度別に複数設けた
ことを特徴とする熱源機。
【０００８】
［２］前記複数の戻口（５１、５２）のうち流体の戻り温度の低い予め定めた一部の戻口（５２）から受け入れた流体だけを前記二次熱交換器（１４）に通して加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の熱源機。
【０００９】
［３］前記複数の戻口（５１、５２）のうち何れの戻口から受け入れた流体を前記二次熱交換器（１４）に通すかを切り替える流路切替手段（２０１、２０２、１００）を有し、
運転中の循環回路から戻ってくる流体を受け入れる戻口（５１、５２）のうち戻り温度の低い一部の戻口からの流体を前記二次熱交換器（１４）に通して加熱する
ことを特徴とする［１］に記載の熱源機。
【００１０】
［４］前記循環回路として、第１循環回路と、これよりも送り出し温度の低い第２循環回路とを有し、
前記戻口（５１、５２）として前記第１循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第１戻口（５１）と前記第２循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第２戻口（５２）とを有する
ことを特徴とする［１］から［３］の何れかに記載の熱源機。
【００１１】
前記本発明は次のように作用する。
［１］に記載の発明では、循環回路から戻ってくる流体の戻口（５１、５２）を、戻り温度別に複数有している。これにより、戻り温度別に流体を別々の経路で加熱することが可能となり、戻り温度に応じた最適な加熱経路を設定することができる。
【００１２】
［２］に記載の発明では、戻り温度の低い予め定めた一部の戻口（５２）から戻ってきた流体だけを二次熱交換器（１４）に通すので、高温の戻りと低温の戻りとを混合した後に二次熱交換器（１４）に通すものに比べて、二次熱交換器（１４）への入水温度が低くなり、潜熱を効率よく回収することができる。たとえば、送り出し温度が異なる３系統の循環回路を有する場合には、戻り温度が最も低い系統のみを、あるいは戻り温度の低い側から２系統を二次熱交換器（１４）に通す等である。
【００１３】
［３］に記載の発明では、複数の戻口（５１、５２）のうち何れの戻口から戻ってきた流体を二次熱交換器（１４）に通すかを切り替える流路切替手段（２０１、２０２、１００）を有しており、運転中の循環回路の中で、戻り温度の低い一部の戻口（５２）からの流体を二次熱交換器（１４）に通して加熱するようになっている。たとえば、高温回路と低温回路とが同時に運転されている場合および低温回路だけが運転されている場合には、低温回路からの戻りを二次熱交換器（１４）を通す。また高温回路だけが運転されている場合には、高温回路からの戻りを二次熱交換器（１４）に通すように切り替える。このように、運転状況に応じてどの循環回路からの戻りを二次熱交換器（１４）に通すかを切り替えることにより、運転状況にかかわらず、二次熱交換器（１４）での潜熱回収を効率よく行うことが可能になる。
【００１４】
［４］に記載の発明では、循環回路として、第１循環回路と、これよりも送り出し温度の低い第２循環回路とを有し、戻口（５１、５２）として第１循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第１戻口（５１）と第２循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第２戻口（５２）とを備えている。［２］の発明に［４］の発明を適用すれば、第２戻口（５２）からの流体を常に二次熱交換器（１４）に通す構成とすることができる。また［３］の発明に［４］の発明を適用すれば、第１循環回路と第２循環回路とが同時に運転されているときあるいは第２循環回路が単独で運転されているときは第２戻口（５２）からの流体を二次熱交換器（１４）に通し、第１循環回路だけの単独運転時には、第１戻口（５１）からの流体を二次熱交換器（１４）に通すように切り替える構成の熱源機を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の各種の実施の形態を説明する。
図１に示した本発明の第１の実施の形態にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、水栓へ給湯したり浴槽内へ注湯したりする機能と、浴槽内の水を追い焚きする機能と、床暖房機能と、温水ヒータによる暖房機能とを備えている。送り出し温度が約６０℃の温水を循環させる低温回路は床暖房に用い、送り出し温度が約８０℃の温水を循環させる高温回路は温水ヒータに用いるようになっている。
【００１６】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、燃焼室１１を備えており、当該燃焼室１１の下部にはバーナー１２が配置されている。バーナー１２の上方には、主として顕熱を回収する一次熱交換器１３が配置され、バーナー１２からの排気の流れで一次熱交換器１３の下流には、主として排気の潜熱を回収する二次熱交換器１４が配置されている。一次熱交換器１３には、給湯受熱管２１と暖房受熱管３１の２つの受熱管が通っており、二次熱交換器１４には、第２給湯受熱管２２と、第２暖房受熱管３２が通っている。一次熱交換器１３および二次熱交換器１４は、１つの缶体に２系統の受熱管が通る、いわゆる一缶二水路型の熱交換器になっている。
【００１７】
二次熱交換器１４を通る第２給湯受熱管２２の一端には給水源に通じる給水管２３が接続され、第２給湯受熱管２２の他端は、一次熱交換器１３を通る給湯受熱管２１の一端と接続されている。給湯受熱管２１の他端には、出湯用の水栓等に通じる給湯管２４が接続されている。給水管２３と給湯管２４は、給湯受熱管２１および第２給湯受熱管２２を迂回するようにバイパス管２５で接続されて連通している。給水管２３からバイパス管２５が分岐する箇所には、バイパスサーボ４１が配置してある。バイパスサーボ４１は、給水源からの給水を第２給湯受熱管２２の側とバイパス管２５の側とに分配する際の分配比を可変調整するものである。
【００１８】
給水管２３のうちバイパスサーボ４１の上流（給水源側）には、通水量を検出するための水量センサ４２が配置されている。水量センサ４２が通水を検出することにより給湯経路での出湯があったものと判定し、バーナー１２の燃焼を開始させるようになっている。給湯受熱管２１と給湯管２４との接続箇所近傍には、加熱後の水温を検知するための缶体サーミスタ４３が、バイパス管２５と給湯管２４との接続箇所の下流には、出湯温度を検知するための出湯サーミスタ４４がそれぞれ設けてある。また給湯受熱管２１のＵベンド部には水管サーミスタ４５が設けてある。
【００１９】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０には、図示省略の温水ヒータの放熱パネルを経由して温水が循環する高温回路から戻ってくる流体を受け入れるための第１戻口５１と、図示省略の床暖房用の放熱パネルを経由して温水が循環する低温回路から戻ってくる流体を受け入れるための第２戻口５２が設けてある。第２戻口５２は、低温戻り水管３３を通じて、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２の一端に接続されている。第２暖房受熱管３２の他端は、低温中継水管３４を通じてシスターン５３の入口に接続されている。
【００２０】
シスターン５３の出口と、暖房受熱管３１の一端との間は中継水管３５によって接続されている。中継水管３５の途中には流体を暖房回路（高温回路および低温回路）に循環させるための暖房ポンプ５４が設けてある。中継水管３５には、暖房ポンプ５４の下流で、低温回路に温水を送り出すための低温往き管３７が接続されている。中継水管３５のうち低温往き管３７との分岐箇所近傍には、管内の水温を検出するための暖房低温サーミスタ４６が取り付けてある。
【００２１】
一次熱交換器１３を通る暖房受熱管３１の他端には、高温回路の温水を送り出すための高温往き管３６が接続されている。高温往き管３６の途中には、管内の水温を検知するための暖房高温サーミスタ４７が取り付けてある。第１戻口５１は、高温戻り水管３８を通じてシスターン５３の他の入口に接続されている。高温往き管３６は、その途中で分岐し、ふろ熱動弁５５およびふろ熱交換器５６としての水水熱交換器を介して高温戻り水管３８に接続されている。
【００２２】
ふろ熱交換器５６の一端には、図示省略した浴槽内の水をふろ熱交換器５６の側へ戻すためのふろ戻管６１が、ふろ熱交換器５６の他端にはふろ熱交換器５６で加熱した後の水を浴槽へ送り出すためのふろ往き管６２が接続されている。ふろ戻管６１の途中には、浴槽に近い側から順に、水位センサ６３と、ふろポンプ６４と、ふろ水流スイッチ６５と、ふろサーミスタ６６が配置されている。
【００２３】
ふろ戻管６１のうち、ふろポンプ６４とふろ水流スイッチ６５との間の所定箇所と、給湯管２４のうち出湯サーミスタ４４の下流の所定箇所とは、注湯連絡管６７で接続されている。注湯連絡管６７の途中には、注湯弁や逆止弁からなる注湯ユニット６８を設けてある。また、注湯連絡管６７と給湯管２４との接続箇所には、設定温度が高い場合等に出湯量を制限するための湯量サーボ４８を設けてある。
【００２４】
このほか、給水管２３のうち水量センサ４２の上流の所定箇所とシスターン５３の上部に設けた注水口５７とは、補給管７０によって接続されており、補給管７０の途中には、当該管路を開閉するための補給水電磁弁７１が設けてある。補給水電磁弁７１を開くことにより、給水が循環用の流体としてシスターン５３を介して暖房回路に補給されるようになっている。また高温戻り水管３８の途中の所定箇所と高温往き管３６のうちふろ熱交換器５６への分岐箇所より下流の所定箇所とは、暖房高温バイパス管７２によって接続されている。
【００２５】
給排気は、燃焼ファン１５によって燃焼室１１の下方から給気を送風することによって強制的に行われ、排気は燃焼室１１の上部排気口から排出されるようになっている。バーナー１２の近くには、図示省略の点火プラグとフレームロッドが配置されている。燃焼ガスは、ガス供給管８０から供給される。ガス供給管８０の途中には、元ガス電磁弁８１が、またその下流にバーナー１２に供給するガス量を調整するためのガス比例弁８２が設けてある。
【００２６】
潜熱回収式温水暖房熱源機１０は、各種制御の中枢的役割を果たすＣＰＵ（中央処理装置）１０１と、プログラムや各種の固定的データを記憶するＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０２と、プログラムを実行する上で一時的に必要になるデータ等を記憶するためのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１０３とを主要部とするものであり、ＣＰＵ１０１には、入出力インターフェース回路１０４を通じて図１に示した各種の電磁弁、サーミスタ、センサのほか、図示省略のメインリモコンや風呂リモコン、床暖房用リモコン等が接続されている。
【００２７】
次に作用を説明する。
ふろ熱動弁５５は、ふろの追焚運転を行う場合を除いて、管路を閉じる閉状態に設定されている。また暖房用の循環水を補給する場合を除き、補給水電磁弁７１も閉状態に設定されている。制御回路１００は、床暖房用リモコンでの操作やタイマ設定によって暖房運転がオンになると、バーナー１２を燃焼させるとともに、暖房ポンプ５４を作動させ、低温回路と高温回路の双方で流体を循環させる。
【００２８】
これにより、低温往き管３７へ送り出された温水（約６０℃の低温の温水）は、床暖房用の放熱パネルを含む低温回路を経由して第２戻口５２から潜熱回収式温水暖房熱源機１０の内部へ戻ってくる。第２戻口５２から戻ってきた温水は、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由する間に、主として排気の潜熱を回収して加熱される。第２暖房受熱管３２において加熱された温水はシスターン５３に流入する。一方、高温往き管３６から送り出された温水（約８０℃の高温の温水）は、温水ヒータの放熱パネルを含む高温回路を経由して第１戻口５１から高温戻り水管３８を通じてシスターン５３に流入する。すなわち、高温回路からの戻りは、温度が高く潜熱回収をあまり期待できないので、二次熱交換器１４を通らずにシスターン５３へ入るようになっている。
【００２９】
高温回路から戻ってきた温水と低温回路から戻って二次熱交換器１４を経由した後の温水は、シスターン５３で合流して混合された後、さらに一次熱交換器１３の暖房受熱管３１を経由する。一次熱交換器１３を経由する間に主としてバーナー１２からの排気の顕熱を回収することで昇温し、その後、高温往き管３６から高温回路へ再び送り出される。
【００３０】
高温往き管３６を流れる高温の流体の一部は暖房高温バイパス管７２を通じてシスターン５３に入り、ここで低温回路から戻ってきた後、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由して潜熱を回収した温水とが混合される。そして、シスターン５３の出口から中継水管３５へ流出し、中継水管３５の途中から低温往き管３７へ分岐して低温回路へ再び送り出される。
【００３１】
ここで、低温回路からの第２戻口５２を通じて戻ってきた比較的低温の温水だけが二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由するので、従来のように高温回路からの戻りと低温回路からの戻りとを混合したものが二次熱交換器１４を経由する場合に比べて、二次熱交換器１４において、排気の潜熱が効率良く回収される。これにより、省エネルギーや環境負荷の低減に寄与できるほか、暖房能力や追焚能力が向上する。
【００３２】
図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機２００を示している。図２に示した潜熱回収式温水暖房熱源機２００は、高温戻り水管３８の途中に暖房戻り切替弁２０１が介挿されている。第１戻口５１から流入する温水は暖房戻り切替弁２０１の入口に入り、暖房戻り切替弁２０１の第１の出口はシスターン５３の入口と接続されている。暖房戻り切替弁２０１の第２の出口は連絡管２０２を通じて低温戻り水管３３の途中に接続されている。図２に示した潜熱回収式温水暖房熱源機２００の他の部分は、図１に示した潜熱回収式温水暖房熱源機１０と同様であり、それらの説明は省略する。
【００３３】
潜熱回収式温水暖房熱源機２００では、高温回路と低温回路の双方を運転する場合および低温回路だけを運転する場合には、暖房戻り切替弁２０１を第２の出口を閉鎖し第１の出口を開いた状態に設定する。これにより、第１の実施の形態に示したものの場合と同様の動作が行われる。すなわち、低温回路からの戻りだけが二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由するように設定される。
【００３４】
一方、暖房回路のうち高温回路だけが動作する場合には、暖房戻り切替弁２０１は、第１の出口を閉鎖し第２の出口を開いた状態に設定される。これにより、高温回路から戻ってきた温水が連絡管２０２を通じて低温戻り水管３３に流入し、二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由してシスターン５３に入るようになる。すなわち、高温回路だけが動作する場合には、高温回路から戻ってきた温水が二次熱交換器１４の第２暖房受熱管３２を経由する。これにより、高温回路の単独運転を行う場合であっても、二次熱交換器１４において排気中の潜熱を回収することができ、効率が向上する。
【００３５】
高温回路は、暖房時のほか、ふろの追焚を行う場合にも動作する。すなわち、ふろの追焚時には、ふろ熱動弁５５を開き、高温往き管３６を流れる高温の温水をふろ熱交換器５６を経由して高温戻り水管３８に送り込むようにする。そしてふろポンプ６４を動作させることにより、浴槽水をふろ熱交換器５６を経由して循環させる。これにより、ふろ熱交換器５６において、高温回路内の温水と浴槽水との間で熱交換が行われ、浴槽水が加熱される。
【００３６】
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、具体的な構成はこれ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かまわない。
【００３７】
たとえば、実施の形態では、ふろの追焚機能や給湯機能を備えた熱源機を例に説明したが、給湯回路やふろの追焚回路の何れか一方と暖房回路を備えたもの、あるいは給湯回路やふろの追焚回路などを備えず暖房回路だけを備えたものであってもよい。また実施の形態では、高温回路と低温回路の２種類の送り出し温度を備えた熱源機について説明したが、送り出し温度が異なる３種類以上の循環回路を備えたものであっても良い。この場合、第１の実施の形態のように、二次熱交換器に固定的に通す循環回路を、戻り温度が最も低い循環回路だけに限定してもよいし、少なくとも最も高温の循環回路を含まない範囲で低温側から２つ以上の循環回路の戻りを二次熱交換器に通すように構成してもよい。
【００３８】
また送り出し温度が異なる３種類以上の循環回路を備えた熱源機の場合には、運転中循環回路の中で最も戻り温度の低いものからの戻りを二次熱交換器に通したり、あるいは運転中で最も戻り温度の高い循環回路を含まない範囲で低温側から２以上の循環回路の戻りを二次熱交換器に通すように、経路を切り替える構成としてもよい。たとえば、高温回路、中温回路、低温回路の３種類の循環回路がある場合であって、高温回路と中温回路が運転中かつ低温回路が運転停止中ならば、中温回路からの戻りを二次熱交換器に通す。また中温回路と低温回路が運転中ならば、低温回路からの戻りを二次熱交換器に通す。さらにすべての循環回路が運転中の場合には、低温回路からの戻りだけを二次熱交換器に通しても良いし、低温回路からの戻りと中温回路からの戻りの双方を二次熱交換器に通すように構成してもよい。
【００３９】
なお、バーナーへ供給する燃料はガス以外に石油等であってもかまわない。また、石油等ではガンタイプバーナーのようなバーナーレスタイプなどでもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明にかかる潜熱回収式温水暖房熱源機によれば、循環回路から戻ってくる流体の戻口を、戻り温度別に複数有しているので、戻り温度別に流体を別々の経路で加熱することが可能となり、戻り温度に応じた最適な加熱経路を設定することができる。
【００４１】
また、戻り温度の低い予め定めた一部の戻口から戻ってきた流体だけを二次熱交換器に通すものでは、高温の戻りと低温の戻りとを混合した後に二次熱交換器に通すものに比べて、二次熱交換器への入水温度が低くなり、潜熱を効率よく回収することができ、省エネルギーや環境負荷の低減に寄与することができる。また、循環回路における昇温能力が向上する。
【００４２】
さらに、複数の戻口のうち何れの戻口から戻ってきた流体を二次熱交換器に通すかを切り替える流路切替手段を備え、運転中の循環回路の中で、戻り温度の低い一部の戻口からの流体を二次熱交換器に通して加熱するものでは、二次熱交換器での潜熱回収を運転状況に応じて効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【図３】従来から使用されている潜熱回収式温水暖房熱源機を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…潜熱回収式温水暖房熱源機
１１…燃焼室
１２…バーナー
１３…一次熱交換器
１４…二次熱交換器
１５…燃焼ファン
２１…給湯受熱管
２２…第２給湯受熱管
２３…給水管
２４…給湯管
２５…バイパス管
３１…暖房受熱管
３２…第２暖房受熱管
３３…低温戻り水管
３４…低温中継水管
３５…中継水管
３６…高温往き管
３７…低温往き管
３８…高温戻り水管
４１…バイパスサーボ
４２…水量センサ
４３…缶体サーミスタ
４４…出湯サーミスタ
４５…水管サーミスタ
４６…暖房低温サーミスタ
４７…暖房高温サーミスタ
４８…湯量サーボ
５１…第１戻口
５２…第２戻口
５３…シスターン
５４…暖房ポンプ
５５…ふろ熱動弁
５６…ふろ熱交換器
５７…注水口
６１…ふろ戻管
６２…ふろ往き管
６３…水位センサ
６４…ふろポンプ
６５…ふろ水流スイッチ
６６…ふろサーミスタ
６７…注湯連絡管
６８…注湯ユニット
７０…補給管
７１…補給水電磁弁
７２…暖房高温バイパス管
８０…ガス供給管
８１…元ガス電磁弁
８２…ガス比例弁
１００…制御回路
２００…潜熱回収式温水暖房熱源機
２０１…暖房戻り切替弁
２０２…連絡管
Claims (4)
- 一次熱交換器と、前記一次熱交換器を加熱する熱源と、排気の流れで前記一次熱交換器の下流に配置された二次熱交換器と、循環回路内の流体を循環させるポンプとを有し、送り出し温度が異なる複数系統の循環回路を加熱対象とした熱源機において、
前記循環回路から戻ってくる流体の戻口を、戻り温度別に複数設けた
ことを特徴とする熱源機。 - 前記複数の戻口のうち流体の戻り温度の低い予め定めた一部の戻口から受け入れた流体だけを前記二次熱交換器に通して加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱源機。 - 前記複数の戻口のうち何れの戻口から受け入れた流体を前記二次熱交換器に通すかを切り替える流路切替手段を有し、
運転中の循環回路から戻ってくる流体を受け入れる戻口のうち戻り温度の低い一部の戻口からの流体を前記二次熱交換器に通して加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱源機。 - 前記循環回路として、第１循環回路と、これよりも送り出し温度の低い第２循環回路とを有し、
前記戻口として前記第１循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第１戻口と前記第２循環回路から戻ってくる流体を受け入れる第２戻口とを有する
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の熱源機。
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