JP4620017B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯装置に関する。

従来、この種の給湯装置としては、バーナが内蔵されて燃焼室及び排気路を形成する缶体を備え、この缶体内部において燃焼室と排気路との間に、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

顕熱熱交換器は、燃焼室の直上に位置して給水管に接続されており、バーナによる燃焼排気から顕熱を吸収して給水管内の給湯用水を加熱する。潜熱熱交換器は、顕熱熱交換器と排気路との間に位置して顕熱熱交換器の上流側の給水管に接続されており、顕熱熱交換器を経た燃焼排気から潜熱を回収して給水管内の給湯用水を加熱する。これにより、高い熱効率を得ることができるようになっている。

また、潜熱熱交換器の上流側の給水管には入水温度を検出する入水温度センサと、給水管内部の通過水量を検出する水量センサ（水流を検知する水流検知手段としても作用する）とが設けられている。顕熱熱交換器の下流側の給水管には出湯温度を検出する出湯温度センサが設けられ、その下流には使用者によって操作される例えば出湯カラン等の出湯栓が接続されている。そして、水量センサ、入水温度センサ、及び出湯温度センサによる検出信号に基づいてバーナの燃焼運転を制御する制御手段を備えている。制御手段は、使用者が出湯栓を開栓して給水管内の水流が水量センサにより検知されたときにバーナの燃焼運転を開始し、出湯栓が閉栓されて給水管内の水流が停止したときバーナの燃焼運転を停止する。更に、制御手段は、バーナの燃焼運転を行っている間、水量と入水温度と出湯温度とを採取して、所望の出湯温度が得られるようにバーナの燃焼量を制御する。

ところで、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器とが給水管に直列に設けられている場合には、凍結防止やメンテナンスの際に給水管内の水抜きを行うとき、潜熱熱交換器内部の水抜きが円滑に行われないおそれがある。そこで、潜熱熱交換器の内部の水抜きを円滑に行うために、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器との間の給水路から分岐させた潜熱熱交換器用水抜き管を介して潜熱熱交換器用水抜き栓を設けることが行われている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１５３３７５号公報（段落０００９、図１及び図５） 特開２００６−４６８６６号公報（図５）

しかし、水量センサ等の水流検知手段が潜熱熱交換器の上流側の給水管に設けられている給湯装置において、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器との間に潜熱熱交換器用水抜き栓を設けた場合には、潜熱熱交換器用水抜き栓の不用意な外れ等により潜熱熱交換器用水抜き栓から水漏れが生じたとき、出湯栓が閉じられていても、バーナが燃焼運転と燃焼停止とが短時間のうちに繰り返されることがある。

即ち、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れにより、潜熱熱交換器用水抜き栓の上流側の給水路に水流が生じる。このとき給水路の水流は、潜熱熱交換器から潜熱熱交換器用水抜き栓へと向かうもので、出湯栓が閉じられていることにより顕熱熱交換器には水流が殆ど生じない。一方、潜熱熱交換器の上流側では給水路の水流が水流検知手段により検知されてしまうので、当該検知に応じて制御手段によるバーナの燃焼運転が開始される。このとき、水流が殆ど生じていない状態の顕熱熱交換器がバーナにより加熱されると、顕熱熱交換器内の水が沸騰して顕熱熱交換器内部の圧力が過剰に高くなる。そして、顕熱熱交換器内で沸騰した湯と水蒸気とが、開放状態の潜熱熱交換器用水抜き栓に向かって逆流する。この際、顕熱熱交換器からの逆流圧が潜熱熱交換器から潜熱熱交換器用水抜き栓へと向かう水流圧に勝ると、潜熱熱交換器の上流側の給水路の水流が生じなくなり、水流検知手段が水流を検知しなくなるので制御手段によりバーナの燃焼運転が停止される。その後、顕熱熱交換器内で沸騰した湯と水蒸気との温度が低下すると、顕熱熱交換器からの逆流圧が低下し、再び潜熱熱交換器から潜熱熱交換器用水抜き栓へと向かう水流が生じて、バーナの燃焼運転が開始される。

こうして、バーナの燃焼運転と燃焼停止とが短時間のうちに繰り返されると、不経済であるだけでなく、顕熱熱交換器内部の急激な圧力変化が繰り返されるので顕熱熱交換器が損傷するおそれがある。また、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れによるバーナの燃焼運転と燃焼停止との繰り返しは、使用者にとって知ることが難しく、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れに対して迅速に対応することができない不都合がある。

本発明は、上記の不都合に鑑みてなされたものであり、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器との間の給水路に潜熱熱交換器用水抜き栓を備える給湯装置において、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れ等に伴う不要な燃焼運転を確実に防止することができ、また、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れを容易に確認することができる給湯装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、バーナが内蔵されて燃焼室及び排気路を形成する缶体と、給湯用水を供給する給水路と、前記缶体内の燃焼排気から顕熱を吸収して給水路の給湯用水を加熱する顕熱熱交換器と、該顕熱熱交換器を経た燃焼排気から潜熱を回収し、該顕熱熱交換器に先立って給水路の給湯用水を加熱する潜熱熱交換器と、該潜熱熱交換器と前記顕熱熱交換器との間の給水路に設けられた潜熱熱交換器用水抜き栓と、前記顕熱熱交換器の下流側の給水路に設けられた出湯栓と、前記潜熱熱交換器の上流側の給水路の水流を検知する水流検知手段と、該水流検知手段による水流の検知に応じて前記バーナの燃焼運転を制御する制御手段とを備える給湯装置において、前記顕熱熱交換器と前記潜熱熱交換器用水抜き栓との間の給水路に給湯用水の温度を検知する温度検知手段を設け、前記制御手段に、前記温度検知手段による検出温度が、バーナの最大加熱量における前記潜熱熱交換器による水の加熱温度よりも大きく、前記顕熱熱交換器内で沸騰した湯の温度よりも小さく設定された所定温度を超えたときに前記バーナの燃焼運転を禁止する燃焼禁止手段を設けたことを特徴とする。

本発明の給湯装置は、顕熱熱交換器の下流側の給水路に設けられた出湯栓が開栓されると、潜熱熱交換器の上流側の給水路に設けられた水流検知手段が水流を検知し、この水流の検知により制御手段がバーナを燃焼運転させる。また、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器との間の給水路に潜熱熱交換器用水抜き栓を設けたことにより、潜熱熱交換器用水抜き栓を開放させるだけで、潜熱熱交換器内部の水を容易に抜き取れるようになっている。

そして、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器用水抜き栓との間の給水路に給湯用水の温度を検知する温度検知手段を設け、検出温度が所定温度を超えたときにバーナの燃焼運転を禁止する燃焼禁止手段を設けたことにより、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れ等に伴う不要な燃焼運転を確実に防止することができる。

即ち、前記潜熱熱交換器用水抜き栓の不用意な外れ等により潜熱熱交換器用水抜き栓から水漏れが生じたとき、出湯栓が閉じられていても、潜熱熱交換器の上流側の給水路に設けられた水流検知手段が水流を検知する。この水流の検知により、制御手段がバーナの燃焼を開始すると、出湯栓が閉じられていることから、水流の生じていない顕熱熱交換器内の水が過剰に加熱されることがある。そして、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器との間の給水路において、顕熱熱交換器から潜熱熱交換器用水抜き栓に向かって過剰に加熱された湯の逆流が生じた場合には、温度検知手段が過剰に加熱された湯の温度が検出される。このとき、温度検知手段による検出温度が所定温度を超えると、燃焼禁止手段がバーナの燃焼運転を禁止する。これにより、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れ等に伴う不要な燃焼運転の繰り返しを確実に防止することができ、不要な燃焼運転が行われることなく、顕熱熱交換器内部の急激な圧力増減に伴う損傷を防止することができる。

また、本発明においては、前記バーナの燃焼禁止に関する情報を報知可能な報知手段を設け、前記制御手段に、前記燃焼禁止手段により前記バーナの燃焼運転を禁止したとき、前記報知手段による報知を行う報知制御手段を設けることが好ましい。これによれば、報知制御手段が報知手段を駆動して、燃焼禁止手段がバーナの燃焼運転を禁止したことを報知するので、潜熱熱交換器用水抜き栓からの水漏れ等に伴う燃焼運転の停止を使用者が容易に確認することができ、潜熱熱交換器用水抜き栓を閉栓する等によって迅速に正常な状態に回復させることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の給湯装置の構成を模式的に示す説明図である。

図１に示すように、給湯装置はその本体１に、バーナ２（大バーナ２ａ、中バーナ２ｂ、小バーナ２ｃよりなる）を内蔵する缶体３を備えている。缶体３は、バーナ２を収容する燃焼室３ａと、燃焼室３ａの上方に延びて燃焼排気が上昇する排気路３ｂとを形成しており、排気路３ｂの上端部で開口する排気口３ｃを備えている。また、燃焼室３ａには、バーナ２に点火するための点火プラグ４と、着火を検知するフレームロッド５とが設けられている。点火プラグ４はイグナイタ６により駆動される。缶体３の下部には、燃焼室３ａ内にバーナ２の燃焼用空気を強制的に送る燃焼ファン７が設けられている。また、給湯装置の本体１には給湯運転を総合的に制御する制御手段８が設けられている。

バーナ２を構成する大バーナ２ａ、中バーナ２ｂ、小バーナ２ｃは夫々の燃焼量が異なっており、その組み合わせによってバーナ２全体の燃焼量を調節することができるようになっている。バーナ２には、燃料ガス供給管９を介して燃料ガスが供給される。燃料ガス供給管９には、その上流側から順に元ガス電磁弁１０及びガス比例弁１１が設けられている。更に、燃料ガス供給管９は、ガス比例弁１１の下流において３つの経路に分岐し、夫々の経路が、大バーナ用ガス電磁弁１２ａ、中バーナ用ガス電磁弁１２ｂ、小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを介して大バーナ２ａ、中バーナ２ｂ、小バーナ２ｃに接続されている。

缶体３の内部において、バーナ２の直上位置には顕熱熱交換器１３が設けられ、顕熱熱交換器１３の上方位置となる排気路３ｂの内部には潜熱熱交換器１４が設けられている。

顕熱熱交換器１３の上方位置であり、潜熱熱交換器１４の下方位置には、潜熱熱交換器１４から滴下した酸性のドレンを集めるためのドレン受け皿部１５が設置されている。ドレン受け皿部１５には、ドレン導出管１６を介して中和器１７が接続されており、中和器１７内の中和剤によって中和されたドレンが排水管１８を介して機外に排水されるようになっている。

また、本実施形態の給湯装置は、給湯用水が導通する給水路１９を備えている。前記顕熱熱交換器１３と前記潜熱熱交換器１４とは給水路１９の一部に直列に接続されている。顕熱熱交換器１３は、缶体３内の燃焼排気から顕熱を吸収して給水路１９内の給湯用水を加熱する。潜熱熱交換器１４は給水路１９における顕熱熱交換器１３の上流側にあって、顕熱熱交換器１３を通過して上昇する燃焼排気から潜熱を回収し、顕熱熱交換器１３に先立って給水路１９の給湯用水を加熱する。

給水路１９は、図示しない水道管と接続されて潜熱熱交換器１４に給水する入水管２０と、顕熱熱交換器１３を経て加熱された湯が出湯される出湯管２１とからなる。入水管２０には、入水管２０の開度を調節する水量サーボ２２と、入水管２０からの給水流量を検出する水量センサ２３（水流検知手段）とが設けられている。出湯管２１における顕熱熱交換器１３の出口近傍には顕熱熱交換器１３による加熱直後の出湯温度を検知する第１出湯温度センサ２４が設けられている。更に、入水管２０と出湯管２１との間には、入水管２０に給水される給湯用水の一部を出湯管２１に混入させるバイパス管２５と、バイパス管２５の開度を調節するバイパスミキシング弁２６とが設けられている。バイパス管２５より下流側の出湯管２１には、出湯温度を検知する第２出湯温度センサ２７と、過剰な圧力を受けた際に減圧させる過圧安全弁を備える第１水抜き栓２８とが設けられ、更に下流には例えば使用者が操作する図示しない出湯栓（出湯カラン等）が設けられる。

また、顕熱熱交換器１３と潜熱熱交換器１４との間の給水路１９には、潜熱熱交換器用水抜き管２９がトラップ３０を介して接続されている。潜熱熱交換器用水抜き管２９の下流端には第２水抜き栓３１（潜熱熱交換器用水抜き栓）が設けられている。第２水抜き栓３１は、これを開栓することで容易に潜熱熱交換器１４内部の水を抜き取ることができる。更に、顕熱熱交換器１３と第２水抜き栓３１との間における給水路１９には、顕熱熱交換器１３と前記潜熱熱交換器１４との間の水温（湯温）を検知する熱交換器間水温センサ３２（温度検知手段）が設けられている。

また、制御手段８には、使用者による電源のオン・オフ操作や温度の設定操作が行われるリモートコントローラ３３（以下リモコンと言う）が信号線３４を介して接続されている。リモコン３３は、図示しないが、操作用のスイッチ群やディスプレイ等を備え、更に、後述するように第２水抜き栓３１からの水漏れを使用者に報知する表示部３５（報知手段）を備えている。

制御手段８は、バーナ２の燃焼運転を制御する燃焼制御手段３６と燃焼禁止手段３７と表示部３５を制御する表示制御手段３８（報知制御手段）とを備えている。燃焼制御手段３６による燃焼運転の制御を簡単に説明すれば、電源が投入されている状態で、出湯管２１の下流に接続されている出湯カラン等の出湯栓が使用者により開けられると、水量センサ２３が水流を検出してパルス信号を出す。燃焼制御手段３６は、水量センサ２３から出力されたパルス信号に基づいて点火動作水量を検出し、先ず、燃焼用ファン７を回転させる。次いで、燃焼制御手段３６は、元ガス電磁弁１０、及び小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを開弁し、イグナイタ６を作動させる。そして、イグナイタ６が点火プラグ４を駆動して小バーナ２ｃが点火される。その後、燃焼制御手段３６は、第１出湯温度センサ２４、第２出湯温度センサ２７、及び水量センサ２３からの信号に基づいて、出湯温度がリモコン３３で設定された設定温度になるように、ガス比例弁１１や各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃの作動を制御する。そして、出湯カラン等の出湯栓が使用者により閉じられると、水量センサ２３による水流の検出が停止し、燃焼制御手段３６は、元ガス電磁弁１０及び各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを閉弁してバーナ２を消火させる。

ところで、例えば、第２水抜き栓３１が不用意に開栓状態にあって水漏れが生じている場合には、給水路１９のうち、入水管２０から潜熱熱交換器１４を経て第２水抜き栓３１に至る部分に水流が生じる。このとき、入水管２０における水量センサ２３が水流を検知するので、燃焼制御手段３６は、バーナ２の燃焼を開始させてしまう。そして、この状態では、顕熱熱交換器１３の内部での水流が殆どないので、バーナ２により顕熱熱交換器１３が過剰に加熱され、顕熱熱交換器１３内の水が沸騰して顕熱熱交換器１３内部の圧力が過剰に高くなり、顕熱熱交換器１３内で沸騰した湯と水蒸気とが、開放状態の第２水抜き栓３１に向かって逆流する。

ここで、燃焼禁止手段３７及び表示制御手段３８の作動を説明すれば、先ず、燃焼禁止手段３７は熱交換器間水温センサ３２による検出温度が所定温度（例えば８０℃）を超えたときにバーナ２の燃焼運転を禁止する。即ち、燃焼禁止手段３７による禁止動作は、燃焼制御手段３６による消火動作と同様に元ガス電磁弁１０及び各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを閉弁し、更に、燃焼制御手段３６による点火動作を無効とする。

出湯栓が開けられたことによるバーナ２の燃焼運転時には、潜熱熱交換器１４から顕熱熱交換器１３に向かう水流が給水路１９内に生じているので、熱交換器間水温センサ３２による検出温度は、潜熱熱交換器１４により回収された潜熱での加熱であり、湯の温度は十分には上昇していない。ところが、顕熱熱交換器１３内で沸騰した湯と水蒸気とが、開放状態の第２水抜き栓３１に向かって逆流したときには、熱交換器間水温センサ３２は、極めて高い温度を検知する。ここで、燃焼禁止手段３７がバーナ２の燃焼運転を禁止するときの熱交換器間水温センサ３２による検出温度は、バーナ２の最大加熱量における潜熱熱交換器１４による水の加熱温度よりも大きく、顕熱熱交換器１３内で沸騰した湯の温度よりも小さく設定されている（本実施形態では８０℃に設定されている）。そして、表示制御手段３８は、燃焼禁止手段３７がバーナ２の燃焼運転を禁止したとき、リモコン３３の表示部３５を駆動して第２水抜き栓３１からの水漏れを使用者に報知する。

これによって、燃焼禁止手段３７が不要なバーナ２の燃焼運転が確実に防止できると共に、使用者が表示部３５を介して第２水抜き栓３１からの水漏れを知ることができ、第２水抜き栓３１の閉栓等の対応を迅速に行うことができる。

なお、本実施形態においては、第２水抜き栓３１からの水漏れを使用者に報知する報知手段として、使用者に視覚により確認させる表示部３５を示したが、音声による報知を行ってもよく、或いは、表示と音声による報知を同時に行ってもよい。また、本実施形態においては、外部にリモコン３３が接続される給湯装置を示し、第２水抜き栓３１からの水漏れを使用者に報知する表示部３５をリモコン３３に備えた例を示したが、それ以外には、図示しないが、表示部３５を給湯装置本体１の視認可能な位置に設けることもできる。

本発明の一実施形態の給湯装置の構成を模式的に示す説明図。

符号の説明

２…バーナ、３…缶体、３ａ…燃焼室、３ｂ…排気路、８…制御手段、１３…顕熱熱交換器、１４…潜熱熱交換器、１９…給水路、２３…水量センサ（水流検知手段）、３１…第２水抜き栓（潜熱熱交換器用水抜き栓）、３２…熱交換器間水温センサ（温度検知手段）、３５…表示部（報知手段）、３７…燃焼禁止手段、３８…表示制御手段（報知制御手段）。

Claims (2)

1. バーナが内蔵されて燃焼室及び排気路を形成する缶体と、給湯用水を供給する給水路と、前記缶体内の燃焼排気から顕熱を吸収して給水路の給湯用水を加熱する顕熱熱交換器と、該顕熱熱交換器を経た燃焼排気から潜熱を回収し、該顕熱熱交換器に先立って給水路の給湯用水を加熱する潜熱熱交換器と、該潜熱熱交換器と前記顕熱熱交換器との間の給水路に設けられた潜熱熱交換器用水抜き栓と、前記顕熱熱交換器の下流側の給水路に設けられた出湯栓と、前記潜熱熱交換器の上流側の給水路の水流を検知する水流検知手段と、該水流検知手段による水流の検知に応じて前記バーナの燃焼運転を制御する制御手段とを備える給湯装置において、
   前記顕熱熱交換器と前記潜熱熱交換器用水抜き栓との間の給水路に給湯用水の温度を検知する温度検知手段を設け、
   前記制御手段に、前記温度検知手段による検出温度が、バーナの最大加熱量における前記潜熱熱交換器による水の加熱温度よりも大きく、前記顕熱熱交換器内で沸騰した湯の温度よりも小さく設定された所定温度を超えたときに前記バーナの燃焼運転を禁止する燃焼禁止手段を設けたことを特徴とする給湯装置。
2. 前記バーナの燃焼禁止に関する情報を報知可能な報知手段を設け、
   前記制御手段に、前記燃焼禁止手段により前記バーナの燃焼運転を禁止したとき、前記報知手段による報知を行う報知制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。

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