JP3970209B2 - 給湯暖房熱源装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を備えた給湯暖房熱源装置及びその制御方法に関し、特に、暖房温度が高い場合でも使用可能な給湯暖房熱源装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
台所や風呂や暖房機器に温水を供給するための給湯暖房熱源装置として、従来、特許文献１記載のものが知られている。
【０００３】
図２は特許文献１に記載の給湯暖房熱源装置の構成図である。従来の給湯暖房熱源装置１００は、給湯水管１０１と暖房水管１０２の双方に、同一の燃焼装置１０３を用いて熱を供給する１缶２水型の熱交換器１０４を備えている。熱交換器１０４近傍の給湯水管内には、温度センサ１０５，１０６が設けられている。温度センサ１０５は、水道水の温度を検出する。また、温度センサ１０６は、熱交換器１０４を通った後の給湯水の温度を検出する。
【０００４】
この給湯水管１０１には、熱交換器１０４と並列にバイパス配管１０７が接続されている。バイパス配管１０７にはバイパス弁１０７ａが設けられており、このバイパス弁１０７ａの開度を調節することで、出湯温度を調節することが可能である。
【０００５】
一方、暖房水管１０２には、上流側から、暖房シスターン１０８、暖房用循環ポンプ１０９、熱交換器１０４、及び熱交換器１１０の順に各機器が設けられている。熱交換器１１０は、暖房水管１０２を循環する水と、風呂水管１１１を循環する水との間で熱交換を行う。風呂水管１１１内の水は、循環ポンプ１１２により浴槽との間で循環され、風呂の追い焚きが行われる。
また、これら各機器は、制御部１１３により動作制御がされる。
【０００６】
以上のような構成の給湯暖房熱源装置において、制御部１１３は、暖房運転中は、温度センサ１０６の検知した給湯水管内の水温が所定の閾値を超えない範囲で、燃焼部をオン・オフ制御又は比例制御する。これにより、給湯水管の水温が所定温度以内に維持される。そのため、給湯系統内での沸騰を防止され、急激な温度上昇や水圧変化が抑えられる。従って、出湯特性の低下、突沸音の発生等を抑えることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１３０４４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の給湯暖房熱源装置では、給湯が停止された状態で暖房を行おうとした場合において、暖房負荷が大きく高温（例えば、12kW, 80℃）で運転する必要がある場合、熱交換器１０４内の給湯水管内の水温が上がり沸騰する。従って、突沸音が発生したり、その後給湯を開始した際に一時的に高温の湯が出湯されたりといった不都合が生じる。従って、上記従来の給湯暖房熱源装置は高温暖房に使用することは適しておらず、高温暖房で使用する場合には、別途、補助熱源を使用する必要がある。
【０００９】
また、低温で給湯を行うことが要求された場合、燃焼装置１０３により給湯水管を燃焼装置１０３により加熱すると、給湯水管１０１内の水はすぐに給湯温度に到達する。従って、制御部１１３は短時間で燃焼装置１０３を停止させる。そして、燃焼装置１０３が停止するとすぐに給湯水管１０１内の水温が下がり、制御部１１３は短時間で燃焼装置１０３を起動する。このように、短時間で燃焼装置１０３の発停を繰り返すこととなる。そのため、燃焼装置１０３の燃焼効率が悪く、耐久性も低下する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、高温暖房にも使用することが可能であり、給湯温度が低い場合でも燃焼装置の発停の頻度を少なくすることが可能な給湯暖房熱源装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第１の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を備えた給湯暖房熱源装置であって、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、循環用ポンプを起動して給湯水管の下流側から上流側に送水することにより、給湯水管の熱交換器の上流側から熱交換器を通って下流側に流れた給湯用の水の一部又は全部は、循環水管を通って、給湯水管の熱交換器の上流側に戻される。従って、熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で循環する水流ができる。
【００１３】
従って、熱交換器内の給湯水管の流量が大きくなるため、熱交換器内の給湯水管で熱せられた水は、沸点に近づく前に循環水管に送られ、循環水管系を加熱することで熱が消費される。従って、見かけ上は熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなり、給湯水管内の水が沸騰することが防止される。
【００１４】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、熱交換器内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００１６】
すなわち、暖房装置の設定温度が高いと、燃焼装置による加熱量が大きく、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００１７】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００１８】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第３の構成は、前記第１の構成において、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２０】
すなわち、給湯水管内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、暖房装置への熱供給のために、燃焼装置により熱交換器を加熱すると、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２１】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２２】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第４の構成は、前記第１の構成において、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成により、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２４】
すなわち、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合、燃焼装置は間歇運転を行う。しかし、循環ポンプによる水の循環を行わない場合は、給湯の必要供給熱量が小さいので、燃焼装置により給湯水管を加熱すれば、給湯水管内の水温はすぐに給湯の設定水温に達する。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があるため、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２５】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。そのため、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２６】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第１の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第２の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第３の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係る給湯暖房熱源装置の構成図である。本実施形態の給湯暖房熱源装置１は、同一の燃焼装置４より給湯水管２及び暖房水管３の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器５を有している。給湯水管２は、上流側が水道管に、下流側が台所・洗面所等の蛇口（図示せず）に接続されている。また、暖房水管３は、暖房器（図示せず）に接続されており、暖房器に循環される循環水が循環される。
【００３０】
給湯水管２には、上流側から、温度センサ６、水量センサ７、及び熱交換器５、温度センサ８が備えられている。温度センサ６は、水道水の温度を検出する。水量センサ７は、台所・洗面所等の蛇口に供給される水量を検出する。また、温度センサ８は、熱交換器５の出口側に備えられており、熱交換器５で加熱された給湯水の温度を検出する。
【００３１】
給湯配管２には、熱交換器５と並列に、バイパス水管９及び循環水管１０が接続されている。バイパス水管９は、水道水の一部を、熱交換器５を通さずに台所・洗面所等の蛇口にバイパスさせる。バイパス水管９には、流量調節弁９ａが設けられている。この流量調節弁９ａにより、バイパス水管９を流れるバイパス水の流量を調節することができる。バイパス水の流量を調節することで、台所・洗面所等の蛇口に供給される水温も調節することが可能である。
【００３２】
循環水管１０には、循環ポンプ１１と電磁開閉弁１２とが設けられている。循環ポンプ１１は、循環水管１０を通して、給湯水管２内の水を熱交換器５の下流側から上流側に汲み戻す。電磁開閉弁１２は、循環ポンプ１１が停止している時に、循環水管１０を水が流れないように閉止するためのものである。
【００３３】
暖房水管３には、暖房器からの戻り側（暖房器から循環水が戻ってくる側）から、暖房シスターン１３、暖房ポンプ１４、水量センサ１５、温度センサ１６、熱交換器５、及び温度センサ１７が設けられている。暖房シスターン１３は、大気に開放されたタンクであり、暖房用の循環水の水量を検出する水位センサ１３ａが設けられている。暖房ポンプ１４は、暖房用の循環水を暖房水管３に循環させるためのポンプである。水量センサ１５は、暖房水管３を循環する循環水の水量を検出する。温度センサ１６は、熱交換器５に入る暖房用循環水の温度を検出する。温度センサ１７は、熱交換器５で熱供給された暖房用循環水の温度を検出する。
【００３４】
暖房水管３の熱交換器５の下流側では、追焚熱交水管１８が分岐している。追焚熱交水管１８は、追焚熱交換器１９を通って暖房シスターン１３に接続されている。一方の暖房水管３は、暖房器の往き側（暖房器へ循環水が往く側）に接続される。
【００３５】
追焚熱交換器１９には、一方で風呂水管２０が接続されている。風呂水管２０は、浴槽（図示せず）に接続されており、浴槽内の入浴水が風呂ポンプ２１によって循環される。追焚熱交換器１９では、追焚熱交水管１８を流れる温水と風呂水管２０を流れる入浴水との間で熱交換を行い、風呂の追い焚きを行う。
【００３６】
また、本実施形態に係る給湯暖房熱源装置１は、循環ポンプ制御手段２２、給湯供給熱量設定手段２３、暖房供給熱量設定手段２４、及び燃焼装置制御手段２５を備えている。循環ポンプ制御手段２２は、循環ポンプ１１及び電磁開閉弁１２の制御を行う。給湯供給熱量設定手段２３は、ユーザにより設定される給湯設定温度Ｔａ０と、温度センサ６が検出する水温Ｔａ１、及び水量センサ７が検出する給湯水量Ｆａ１とから、熱交換器５で給湯水に供給する必要のある熱量を算出する。また、暖房供給熱量設定手段２４は、ユーザにより設定される暖房設定温度Ｔｂ０と、温度センサ１６，１７が検出する水温Ｔｂ１，Ｔｂ２、及び水量センサ１５が検出する給湯水量Ｆｂ１とから、熱交換器５で暖房用循環水に供給する必要のある熱量を算出する。燃焼装置制御手段２５は、給湯供給熱量設定手段２３又は暖房供給熱量設定手段２４が設定する熱量に基づいて、燃焼装置４の運転制御を行う。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態に係る給湯暖房熱源装置について、以下その動作を説明する。
【００３８】
（１）暖房のみが行われているか、又は暖房と給湯の両方が行われている場合この場合、循環ポンプ制御手段２２は、温度センサ８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ未満の場合には、循環ポンプ１１を停止させ、電磁開閉弁１２を閉止状態とする。これにより、循環水管１０には循環水は流れない。ここで、閾値温度Ｔｈは、熱交換機５内の給湯水管２を流れる給湯水が沸騰しない程度の温度であればよく、通常は８０℃程度に設定される。
【００３９】
一方、温度センサ８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ以上となった場合に、循環ポンプ制御手段２２は電磁開閉弁１２を開弁し循環ポンプ１１を起動する。これにより、熱交換機５内の給湯水管２を流れる給湯水の流量が増し、給湯水の一部は循環水管１０を通って循環する。そして、熱交換器５において給湯水に供給された熱量の一部は、循環水管１０の系統を加熱することに費やされ、又は循環水管１０において放熱により失われる。これにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難くなる。そのため、熱交換器５内の給湯水管２の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置４が頻繁に発停することが防止される。
【００４０】
一方、循環ポンプ制御手段２２は、水量センサ７が検出する水量が零又は所定の水量Ｆｔｈ以下の場合であって、燃焼装置４が起動された場合にも、電磁開閉弁１２を開弁し、循環ポンプ１１を起動する。すなわち、給湯水管２を給湯水が流れていない場合、又は給湯水管２を流れる水量が僅かの場合に、循環ポンプ１１を起動して、循環水管１０を通して給湯水を循環させる。
【００４１】
給湯水管２内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、燃焼装置４により熱交換器５を加熱すると、給湯水管２内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管２内の水温が沸騰すると、突沸等の不都合が生じることから、給湯水管２内の水温が沸点近くまで上昇したことが温度センサ８により検出されると、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置４を停止する。そのため、循環水管１０に給湯水を循環させなければ、たびたび燃焼装置４を停止させる必要が生じ、燃焼装置４の発停回数が多くなる。
【００４２】
しかし、循環ポンプ１１により熱交換器５内の給湯水管２の水を循環水管１０との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管１０において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器５内の給湯水管２の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置５が頻繁に発停することを防止できる。
【００４３】
（２）給湯のみが行われている場合
この場合、給湯供給熱量設定手段２３が出力する給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも大きい場合には、循環ポンプ制御手段２２は、循環ポンプ１１を停止させ、電磁開閉弁１２を閉止状態とする。これにより、循環水管１０には循環水は流れない。この場合、燃焼装置４は連続運転がされる。そして、給湯水管２内の給湯水の温度は、燃焼装置制御手段２５が燃焼装置４の出力熱量を連続的に制御することによって設定温度となるように制御される。
【００４４】
一方、給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置４の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置４を間歇運転することによって、給湯水管２内の給湯水の温度が設定温度となるように制御される。このとき、循環ポンプ制御手段２２は、電磁開閉弁１２を開弁し、循環ポンプ１１を起動する。
【００４５】
循環ポンプ１１により熱交換器５内の給湯水管２の水を循環水管１０との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。従って、燃焼装置４の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００４６】
このように、燃焼装置４の発停間隔を長くすることによって、燃焼装置４の燃焼効率も改善することができる。また、頻繁な発停により燃焼装置４の耐久性が低下することも防止できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で水を循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量を大きくして、給湯水管内の水が沸騰するのを防止することが可能となる。
【００４８】
熱交換器内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００４９】
給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５０】
給湯水温設定手段により設定された給湯水温が所定の温度以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る給湯暖房熱源装置の構成図である。
【図２】 特許文献１に記載の給湯暖房熱源装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 給湯暖房熱源装置
２ 給湯水管
３ 暖房水管
４ 燃焼装置
５ 熱交換器
６，８，１６，１７ 温度センサ
７，１５ 水量センサ
９ バイパス水管
９ａ 流量調節弁
１０ 循環水管
１１ 循環ポンプ
１２ 電磁開閉弁
１３ 暖房シスターン
１３ａ 水位センサ
１４ 暖房ポンプ
１８ 追焚熱交水管
１９ 追焚熱交換器
２０ 風呂水管
２１ 風呂ポンプ
２２ 循環ポンプ制御手段
２３ 給湯供給熱量設定手段
２４ 暖房供給熱量設定手段
２５ 燃焼装置制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を備えた給湯暖房熱源装置及びその制御方法に関し、特に、暖房温度が高い場合でも使用可能な給湯暖房熱源装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
台所や風呂や暖房機器に温水を供給するための給湯暖房熱源装置として、従来、特許文献１記載のものが知られている。
【０００３】
図２は特許文献１に記載の給湯暖房熱源装置の構成図である。従来の給湯暖房熱源装置１００は、給湯水管１０１と暖房水管１０２の双方に、同一の燃焼装置１０３を用いて熱を供給する１缶２水型の熱交換器１０４を備えている。熱交換器１０４近傍の給湯水管内には、温度センサ１０５，１０６が設けられている。温度センサ１０５は、水道水の温度を検出する。また、温度センサ１０６は、熱交換器１０４を通った後の給湯水の温度を検出する。
【０００４】
この給湯水管１０１には、熱交換器１０４と並列にバイパス配管１０７が接続されている。バイパス配管１０７にはバイパス弁１０７ａが設けられており、このバイパス弁１０７ａの開度を調節することで、出湯温度を調節することが可能である。
【０００５】
一方、暖房水管１０２には、上流側から、暖房シスターン１０８、暖房用循環ポンプ１０９、熱交換器１０４、及び熱交換器１１０の順に各機器が設けられている。熱交換器１１０は、暖房水管１０２を循環する水と、風呂水管１１１を循環する水との間で熱交換を行う。風呂水管１１１内の水は、循環ポンプ１１２により浴槽との間で循環され、風呂の追い焚きが行われる。
また、これら各機器は、制御部１１３により動作制御がされる。
【０００６】
以上のような構成の給湯暖房熱源装置において、制御部１１３は、暖房運転中は、温度センサ１０６の検知した給湯水管内の水温が所定の閾値を超えない範囲で、燃焼部をオン・オフ制御又は比例制御する。これにより、給湯水管の水温が所定温度以内に維持される。そのため、給湯系統内での沸騰を防止され、急激な温度上昇や水圧変化が抑えられる。従って、出湯特性の低下、突沸音の発生等を抑えることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１３０４４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の給湯暖房熱源装置では、給湯が停止された状態で暖房を行おうとした場合において、暖房負荷が大きく高温（例えば、12kW, 80℃）で運転する必要がある場合、熱交換器１０４内の給湯水管内の水温が上がり沸騰する。従って、突沸音が発生したり、その後給湯を開始した際に一時的に高温の湯が出湯されたりといった不都合が生じる。従って、上記従来の給湯暖房熱源装置は高温暖房に使用することは適しておらず、高温暖房で使用する場合には、別途、補助熱源を使用する必要がある。
【０００９】
また、低温で給湯を行うことが要求された場合、燃焼装置１０３により給湯水管を燃焼装置１０３により加熱すると、給湯水管１０１内の水はすぐに給湯温度に到達する。従って、制御部１１３は短時間で燃焼装置１０３を停止させる。そして、燃焼装置１０３が停止するとすぐに給湯水管１０１内の水温が下がり、制御部１１３は短時間で燃焼装置１０３を起動する。このように、短時間で燃焼装置１０３の発停を繰り返すこととなる。そのため、燃焼装置１０３の燃焼効率が悪く、耐久性も低下する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、高温暖房にも使用することが可能であり、給湯温度が低い場合でも燃焼装置の発停の頻度を少なくすることが可能な給湯暖房熱源装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第１の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を備えた給湯暖房熱源装置であって、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、循環用ポンプを起動して給湯水管の下流側から上流側に送水することにより、給湯水管の熱交換器の上流側から熱交換器を通って下流側に流れた給湯用の水の一部又は全部は、循環水管を通って、給湯水管の熱交換器の上流側に戻される。従って、熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で循環する水流ができる。
【００１３】
従って、熱交換器内の給湯水管の流量が大きくなるため、熱交換器内の給湯水管で熱せられた水は、沸点に近づく前に循環水管に送られ、循環水管系を加熱することで熱が消費される。従って、見かけ上は熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなり、給湯水管内の水が沸騰することが防止される。
【００１４】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、熱交換器内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００１６】
すなわち、暖房装置の設定温度が高いと、燃焼装置による加熱量が大きく、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００１７】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００１８】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第３の構成は、前記第１の構成において、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２０】
すなわち、給湯水管内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、暖房装置への熱供給のために、燃焼装置により熱交換器を加熱すると、給湯水管内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管内の水が沸騰すると、種々の不都合が生じることから、給湯水管内の水温が沸点近くまで上昇すると、燃焼装置を停止する必要がある。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があり、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２１】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器内の給湯水管の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２２】
本発明に係る給湯暖房熱源装置の第４の構成は、前記第１の構成において、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この構成により、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環させることで、燃焼装置の発停回数を減らすことが可能となる。
【００２４】
すなわち、給湯供給熱量が燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合、燃焼装置は間歇運転を行う。しかし、循環ポンプによる水の循環を行わない場合は、給湯の必要供給熱量が小さいので、燃焼装置により給湯水管を加熱すれば、給湯水管内の水温はすぐに給湯の設定水温に達する。そのため、たびたび燃焼装置を停止させる必要があるため、燃焼装置の発停回数が多くなる。
【００２５】
しかし、前記循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管の水を循環水管との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器内の給湯水管の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。そのため、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００２６】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第１の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第２の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る給湯暖房熱源の制御方法の第３の構成は、同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、前記循環ポンプを起動することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係る給湯暖房熱源装置の構成図である。本実施形態の給湯暖房熱源装置１は、同一の燃焼装置４より給湯水管２及び暖房水管３の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器５を有している。給湯水管２は、上流側が水道管に、下流側が台所・洗面所等の蛇口（図示せず）に接続されている。また、暖房水管３は、暖房器（図示せず）に接続されており、暖房器に循環される循環水が循環される。
【００３０】
給湯水管２には、上流側から、温度センサ６、水量センサ７、及び熱交換器５、温度センサ８が備えられている。温度センサ６は、水道水の温度を検出する。水量センサ７は、台所・洗面所等の蛇口に供給される水量を検出する。また、温度センサ８は、熱交換器５の出口側に備えられており、熱交換器５で加熱された給湯水の温度を検出する。
【００３１】
給湯配管２には、熱交換器５と並列に、バイパス水管９及び循環水管１０が接続されている。バイパス水管９は、水道水の一部を、熱交換器５を通さずに台所・洗面所等の蛇口にバイパスさせる。バイパス水管９には、流量調節弁９ａが設けられている。この流量調節弁９ａにより、バイパス水管９を流れるバイパス水の流量を調節することができる。バイパス水の流量を調節することで、台所・洗面所等の蛇口に供給される水温も調節することが可能である。
【００３２】
循環水管１０には、循環ポンプ１１と電磁開閉弁１２とが設けられている。循環ポンプ１１は、循環水管１０を通して、給湯水管２内の水を熱交換器５の下流側から上流側に汲み戻す。電磁開閉弁１２は、循環ポンプ１１が停止している時に、循環水管１０を水が流れないように閉止するためのものである。
【００３３】
暖房水管３には、暖房器からの戻り側（暖房器から循環水が戻ってくる側）から、暖房シスターン１３、暖房ポンプ１４、水量センサ１５、温度センサ１６、熱交換器５、及び温度センサ１７が設けられている。暖房シスターン１３は、大気に開放されたタンクであり、暖房用の循環水の水量を検出する水位センサ１３ａが設けられている。暖房ポンプ１４は、暖房用の循環水を暖房水管３に循環させるためのポンプである。水量センサ１５は、暖房水管３を循環する循環水の水量を検出する。温度センサ１６は、熱交換器５に入る暖房用循環水の温度を検出する。温度センサ１７は、熱交換器５で熱供給された暖房用循環水の温度を検出する。
【００３４】
暖房水管３の熱交換器５の下流側では、追焚熱交水管１８が分岐している。追焚熱交水管１８は、追焚熱交換器１９を通って暖房シスターン１３に接続されている。一方の暖房水管３は、暖房器の往き側（暖房器へ循環水が往く側）に接続される。
【００３５】
追焚熱交換器１９には、一方で風呂水管２０が接続されている。風呂水管２０は、浴槽（図示せず）に接続されており、浴槽内の入浴水が風呂ポンプ２１によって循環される。追焚熱交換器１９では、追焚熱交水管１８を流れる温水と風呂水管２０を流れる入浴水との間で熱交換を行い、風呂の追い焚きを行う。
【００３６】
また、本実施形態に係る給湯暖房熱源装置１は、循環ポンプ制御手段２２、給湯供給熱量設定手段２３、暖房供給熱量設定手段２４、及び燃焼装置制御手段２５を備えている。循環ポンプ制御手段２２は、循環ポンプ１１及び電磁開閉弁１２の制御を行う。給湯供給熱量設定手段２３は、ユーザにより設定される給湯設定温度Ｔａ０と、温度センサ６が検出する水温Ｔａ１、及び水量センサ７が検出する給湯水量Ｆａ１とから、熱交換器５で給湯水に供給する必要のある熱量を算出する。また、暖房供給熱量設定手段２４は、ユーザにより設定される暖房設定温度Ｔｂ０と、温度センサ１６，１７が検出する水温Ｔｂ１，Ｔｂ２、及び水量センサ１５が検出する給湯水量Ｆｂ１とから、熱交換器５で暖房用循環水に供給する必要のある熱量を算出する。燃焼装置制御手段２５は、給湯供給熱量設定手段２３又は暖房供給熱量設定手段２４が設定する熱量に基づいて、燃焼装置４の運転制御を行う。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態に係る給湯暖房熱源装置について、以下その動作を説明する。
【００３８】
（１）暖房のみが行われているか、又は暖房と給湯の両方が行われている場合この場合、循環ポンプ制御手段２２は、温度センサ８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ未満の場合には、循環ポンプ１１を停止させ、電磁開閉弁１２を閉止状態とする。これにより、循環水管１０には循環水は流れない。ここで、閾値温度Ｔｈは、熱交換機５内の給湯水管２を流れる給湯水が沸騰しない程度の温度であればよく、通常は８０℃程度に設定される。
【００３９】
一方、温度センサ８が検出する水温が所定の閾値温度Ｔｈ以上となった場合に、循環ポンプ制御手段２２は電磁開閉弁１２を開弁し循環ポンプ１１を起動する。これにより、熱交換機５内の給湯水管２を流れる給湯水の流量が増し、給湯水の一部は循環水管１０を通って循環する。そして、熱交換器５において給湯水に供給された熱量の一部は、循環水管１０の系統を加熱することに費やされ、又は循環水管１０において放熱により失われる。これにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難くなる。そのため、熱交換器５内の給湯水管２の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置４が頻繁に発停することが防止される。
【００４０】
一方、循環ポンプ制御手段２２は、水量センサ７が検出する水量が零又は所定の水量Ｆｔｈ以下の場合であって、燃焼装置４が起動された場合にも、電磁開閉弁１２を開弁し、循環ポンプ１１を起動する。すなわち、給湯水管２を給湯水が流れていない場合、又は給湯水管２を流れる水量が僅かの場合に、循環ポンプ１１を起動して、循環水管１０を通して給湯水を循環させる。
【００４１】
給湯水管２内を水が流れていない場合又は流れていても流量が少ない場合には、燃焼装置４により熱交換器５を加熱すると、給湯水管２内の水温はすぐに沸点近くに達する。給湯水管２内の水温が沸騰すると、突沸等の不都合が生じることから、給湯水管２内の水温が沸点近くまで上昇したことが温度センサ８により検出されると、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置４を停止する。そのため、循環水管１０に給湯水を循環させなければ、たびたび燃焼装置４を停止させる必要が生じ、燃焼装置４の発停回数が多くなる。
【００４２】
しかし、循環ポンプ１１により熱交換器５内の給湯水管２の水を循環水管１０との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難くなる。また、循環水管１０において、ある程度の熱量が放熱される。そのため、熱交換器５内の給湯水管２の水は沸騰しにくくなり、燃焼装置５が頻繁に発停することを防止できる。
【００４３】
（２）給湯のみが行われている場合
この場合、給湯供給熱量設定手段２３が出力する給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも大きい場合には、循環ポンプ制御手段２２は、循環ポンプ１１を停止させ、電磁開閉弁１２を閉止状態とする。これにより、循環水管１０には循環水は流れない。この場合、燃焼装置４は連続運転がされる。そして、給湯水管２内の給湯水の温度は、燃焼装置制御手段２５が燃焼装置４の出力熱量を連続的に制御することによって設定温度となるように制御される。
【００４４】
一方、給湯供給熱量Ｑｓが燃焼装置４の最低出力熱量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には、燃焼装置制御手段２５は燃焼装置４を間歇運転することによって、給湯水管２内の給湯水の温度が設定温度となるように制御される。このとき、循環ポンプ制御手段２２は、電磁開閉弁１２を開弁し、循環ポンプ１１を起動する。
【００４５】
循環ポンプ１１により熱交換器５内の給湯水管２の水を循環水管１０との間で循環させることにより、見かけ上、熱交換器５内の給湯水管２の熱容量が大きくなる。従って、熱交換器５内の給湯水管２の水の温度は上がり難く、かつ下がり難くなる。従って、燃焼装置４の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することを防止できる。
【００４６】
このように、燃焼装置４の発停間隔を長くすることによって、燃焼装置４の燃焼効率も改善することができる。また、頻繁な発停により燃焼装置４の耐久性が低下することも防止できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、循環ポンプにより熱交換器内の給湯水管と循環水管との間で水を循環させることにより、見かけ上、熱交換器内の給湯水管の熱容量を大きくして、給湯水管内の水が沸騰するのを防止することが可能となる。
【００４８】
熱交換器内の給湯水管の水温が所定の温度以上の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００４９】
給湯水管を流れる水量が零又は所定の水量以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【００５０】
給湯水温設定手段により設定された給湯水温が所定の温度以下の場合に、循環ポンプを起動することにより、燃焼装置の運転時間と停止時間との間隔が長くなり、燃焼装置が頻繁に発停することが防止される。そのため、燃焼装置の頻繁な発停によって熱交換器や燃焼装置の耐久性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る給湯暖房熱源装置の構成図である。
【図２】 特許文献１に記載の給湯暖房熱源装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 給湯暖房熱源装置
２ 給湯水管
３ 暖房水管
４ 燃焼装置
５ 熱交換器
６，８，１６，１７ 温度センサ
７，１５ 水量センサ
９ バイパス水管
９ａ 流量調節弁
１０ 循環水管
１１ 循環ポンプ
１２ 電磁開閉弁
１３ 暖房シスターン
１３ａ 水位センサ
１４ 暖房ポンプ
１８ 追焚熱交水管
１９ 追焚熱交換器
２０ 風呂水管
２１ 風呂ポンプ
２２ 循環ポンプ制御手段
２３ 給湯供給熱量設定手段
２４ 暖房供給熱量設定手段
２５ 燃焼装置制御手段
Claims (7)
- 同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器を備えた給湯暖房熱源装置であって、
前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、
前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、
を備えていることを特徴とする給湯暖房熱源装置。 - 前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の給湯暖房熱源装置。 - 前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、
前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の給湯暖房熱源装置。 - 前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、
前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合には前記循環ポンプを起動する制御を行う循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の給湯暖房熱源装置。 - 同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、
前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、
前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、
前記熱交換器内の給湯水管の水温を検出する温度検出手段と、
を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、
前記温度検出手段が検出する水温が所定の温度以上となった場合に、前記循環ポンプを起動すること
を特徴とする制御方法。 - 同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、
前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、
前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、
前記給湯水管を流れる水量を検出する水量検出手段と、
を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、
前記水量検出手段が検出する水量が零又は所定の水量以下の場合であって、前記燃焼装置が起動された場合に、前記循環ポンプを起動すること
を特徴とする制御方法。 - 同一の燃焼装置より給湯水管及び暖房水管の双方に熱を供給する１缶２水型の熱交換器と、
前記熱交換器と並列に、前記熱交換器を通る前記給湯水管の上流側と下流側とに接続された循環水管と、
前記循環水管に設けられ、前記給湯水管の下流側から上流側に送水する循環用ポンプと、
前記給湯水管内の水に供給する給湯供給熱量を設定する給湯供給熱量設定手段と、
を備えた給湯暖房熱源装置の制御方法であって、
前記給湯供給熱量が前記燃焼装置の最低出力熱量よりも小さい場合に、前記循環ポンプを起動すること
を特徴とする制御方法。
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