JP4765702B2 - 給湯暖房熱源機 - Google Patents

Description

この発明は給湯暖房熱源機に関し、より詳細には、加熱手段で加熱した熱媒を熱媒循環暖房に用いるとともに、その一部を液−液熱交換器の一次側に循環させて二次側の上水を加熱して一般給湯を行う構造を備えた給湯暖房熱源機に関する。

出願人は、低コストで暖房と一般給湯の双方を同時に行い得る給湯暖房熱源機として、１つの加熱手段で加熱した熱媒をタンク内に貯留し、この熱媒を熱媒循環暖房に用いるとともにその一部を循環ポンプでプレート式熱交換器（液−液熱交換器）の一次側に循環させて、給水圧を利用して熱交換器の二次側に供給する上水を加熱することで暖房機能と瞬間式の一般給湯機能の双方を実現する給湯暖房熱源機を新たに考案するに至った。

ところで、このように暖房用の熱媒の一部を一般給湯用の液−液熱交換器の熱源として用いる構成を採用すると、従来、一般給湯用の回路には必要とされていなかった循環ポンプが新たに必要となるが、この循環ポンプの駆動源として直流モータを採用するとコスト高を招くので、出願人は交流誘導モータを用いる構成を採用することとした。

特開昭６３−１４０２２４号公報

しかしながら、このように熱媒の循環ポンプの駆動源として交流誘導モータを採用する構成を用いると、以下のような問題を生ずることから、その改善が必要となった。

すなわち、この種の給湯暖房熱源機では、熱媒を循環させるための配管として、安価に入手できる銅製の配管が好適に用いられるが、交流誘導モータの回転数は電源の周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に依存することとなるので、このような銅製配管における熱媒の強制循環用に用いると、エロージョン・コロージョンを引き起こし、配管を破損するおそれがある。そのため、循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを用いる場合、熱媒の循環経路中にオリフィスを設けて流量制限を行う必要があるが（循環パイプにオリフィスを設ける構造については特許文献１参照）、オリフィスの取り付け位置によっては異音が発生するおそれがあった。また、オリフィス内の熱媒を完全に排出できずに、凍結による破損を招くおそれもあった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを用いても、循環回路の破損のおそれがなく、しかも異音が発生しない給湯暖房熱源機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る給湯暖房熱源機は、熱媒貯留部に貯留された暖房用の熱媒の一部を循環ポンプで液−液熱交換器の一次側に循環させ、給水圧を利用して二次側に供給する上水を加熱して瞬間式の一般給湯を行う循環回路を備えた給湯暖房熱源機において、上記液−液熱交換器と循環ポンプとが上記熱媒貯留部の下方に配置され、上記循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを用いるとともに、上記循環ポンプの出口側と上記熱媒貯留部とを接続する配管の経路途中に略鉛直方向に配設される鉛直部を設けられ、この鉛直部にオリフィスが設けられていることを特徴とする。

すなわち、出願人の提案に係る給湯暖房熱源機は、１つの加熱手段で加熱した熱媒をタンク（熱媒貯留部）内に貯留し、この熱媒を熱媒循環暖房に用いるとともにその一部を循環ポンプで液−液熱交換器の一次側に循環させて、プレート式熱交換器の二次側に給水圧を利用して供給する上水を加熱することで暖房機能と一般給湯機能の双方を実現するものであるところ、このような構成を採用する場合、上記プレート式熱交換器は、熱媒を貯留するタンクよりも下方に位置させるのが好ましい。

これは、一般給湯用として用いる液−液熱交換器が熱源として用いる熱媒が暖房用の熱媒と共用されるため、液−液熱交換器を上記熱媒貯留部よりも上方に位置させると、暖房運転時に加熱昇温された熱媒貯留部内の熱媒の熱が液−液熱交換器の一次側に伝わってしまい、一般給湯を行わないとき（非給湯時）でも二次側の上水が加熱されてしまうという不具合が生じるので、そのような事態を招かないようにするためである。

その一方で、この種の給湯暖房熱源機において循環ポンプを筐体内に装置する場合、ポンプの筐体への固定や振動の低減といった技術的な要請から、循環ポンプは、筐体の最下部に配置するのが好ましい。

このようなことから、請求項１の給湯暖房熱源機においては、上記液−液熱交換器と循環ポンプとが上記熱媒貯留部の下方に配置される。

そして、上記循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを採用したことによって、モータの回転数が電源周波数に依存することとなるので電源周波数が高い場合（６０Ｈｚ）に配管のエロージョン・コロージョンの問題があり、その対策として流量（流速）制限を行うためのオリフィスを備える必要が生じたが、(1)熱媒貯留部より下方に液−液熱交換器と循環ポンプを配置する要請と、(2)発生する気泡がオリフィスに引っかかりにくく、抜けやすくする要請と、(3)一般給湯用の一次側配管内の熱媒を循環ポンプに備えた排水口を介して確実に排出する要請とがあったため、オリフィスを一般給湯用の一次側配管内の鉛直部に備えることとした。さらに、その鉛直部としては、熱媒貯留部からの往き配管側と戻り配管側とがあるが、循環ポンプ入口側の水頭圧に比べ、循環ポンプ出口側の水頭圧の方が高いので、熱媒貯留部への戻り配管側、すなわち、循環ポンプ出口側にオリフィスを備えた方がオリフィス通過後の気泡発生がより少なく、異音の発生が少なくなる。また、寒冷地などではオリフィス内の熱媒を完全に排出できないと、凍結により配管の破損を招くおそれがある。このようなことから、請求項１の給湯暖房熱源機では、循環ポンプの出口側と上記熱媒貯留部とを接続する配管の経路途中に略鉛直方向に配設される鉛直部を設けるとともに、この鉛直部にオリフィスを設けて、オリフィス内に熱媒が残りにくい構造とした。

本発明の請求項２にかかる給湯暖房熱源機は、請求項１に記載の給湯暖房熱源機において、上記オリフィスは、上記熱媒の流れ方向に熱媒の流量を絞る一つの貫通孔を備えるとともに、この貫通孔の出口側に、上記流れ方向に向かって先広のテーパ面が形成されていることを特徴とする。

すなわち、請求項２の給湯暖房熱源機においては、熱媒の流れ方向に熱媒の流量を絞る一つの貫通孔を備えたオリフィスを用い、この貫通孔の出口側に熱媒の流れ方向に向かって先広のテーパ面を形成したことにより、熱媒排出時にはこのテーパ面を伝って熱媒がオリフィスの入口側（貫通孔側）に流下案内されるので、オリフィス部分に熱媒が溜まるのを効果的に防止できる。

本発明の請求項３にかかる給湯暖房熱源機は、請求項１または２に記載の給湯暖房熱源機において、上記循環ポンプの出口側と熱媒貯留部とを接続する配管は、上記循環ポンプに向かって下り勾配を有するとともに、上記循環ポンプに上記配管内の熱媒排水用の排水口が設けられていることを特徴とする。

すなわち、請求項３の給湯暖房熱源機では、循環ポンプの出口側と熱媒貯留部とを接続する配管が、循環ポンプに向かって下り勾配を有し、循環ポンプに熱媒排水用の排水口を設けたことから、熱媒排出時には循環ポンプの排水口を開くことにより、上記配管内の熱媒を自然に（吸引等することなく）排出することができる。

本発明の請求項４にかかる給湯暖房熱源機は、請求項１から３のいずれかに記載の給湯暖房熱源機において、上記給湯用の上水を加熱する循環回路の配管が、銅製の管材で構成されていることを特徴とする。

すなわち、本願発明では、循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを用いたことに伴って、循環ポンプの出口側と熱媒貯留部とを接続する配管の経路途中にオリフィスを設けて配管内の流量制限をしているので、該配管の材料として安価な銅製の管材を用いてもエロージョン・コロージョンによる配管のおそれのない給湯暖房熱源機を提供できる。

このように、本発明の給湯暖房熱源機によれば、熱媒貯留部に貯留された暖房用の熱媒の一部を循環ポンプで液−液熱交換器の一次側に循環させて二次側の給湯用の上水を加熱する循環回路を備えた給湯暖房熱源機において、循環ポンプの駆動源として、直流モータよりも安価な交流誘導式のモータを用いても、循環回路の破損のおそれがなく、しかも異音が発生しない給湯暖房熱源機を提供することができる。

また、熱媒の排出時にオリフィス内の熱媒を完全に排出できるので、凍結による破損を招くおそれのない給湯暖房熱源機を提供することができる。

実施形態１
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる給湯暖房熱源機を用いた給湯システムの概略構成図であり、図２は、同給湯暖房熱源機の外観図である。また、図３は、同給湯暖房熱源機の主要部品の配置例を示す組み立て図である。

本発明の給湯暖房熱源機１は、加熱手段で加熱した熱媒（たとえば、不凍液）を、ファンコンベクタや床暖房パネルなどの暖房器具に暖房用の熱媒として供給するとともに、カランやシャワーなどの各種給湯栓に供給する温水（一般給湯）の加熱用の熱源として用いる熱源機であって、本実施形態に示す給湯暖房熱源機１は、暖房用の暖房循環回路Ａと、風呂追い焚き用の追い焚き循環回路Ｂと、一般給湯用の給湯循環回路Ｃとを備えている。

具体的には、図１に示すように、給湯暖房熱源機１は、加熱手段として、灯油などのオイルを燃料とする燃焼缶体２を備えている。この燃焼缶体２は、缶体ケース２ａ内に、燃料を燃やすための燃焼室３と、該燃焼室３で発生した炎や燃焼ガスの熱を利用して上記熱媒を加熱昇温させる熱交換器部４と、燃焼ガスを燃焼缶体２の外部に排出する排気筒５とを主要部として備えている。

上記燃焼室３は、燃焼缶体２の下部に設けられた略円筒状の空間であって、この燃焼室３に臨んで燃料噴射用のノズル６と点火用の電極棒７とが設けられるとともに、燃焼用の空気を上記燃焼室３に送り込むための送風ファン８が設けられている。そして、上記燃料噴射ノズル６から燃焼室３内に燃料を噴射供給しつつ、電極棒７に電圧を印加することで燃焼室３内の燃料が点火され、送風ファン８によって燃焼室３内に燃焼用の空気を送り込むことによって燃焼室３内での燃焼が維持されるように構成されている。

熱交換器部４は、上記燃焼室３で生成される燃焼ガスの熱を利用して上記熱媒を加熱昇温させる気−液熱交換器と、該気−液熱交換器で加熱された熱媒を利用して風呂追い焚きを行う液−液熱交換器とを備えて構成される。

具体的には、この熱交換器部４は、上記気−液熱交換器として、上記燃焼室３の外周およびその上方に上記熱媒を貯留する大容量の熱媒貯留部９を備えており、燃焼室３での燃焼によって熱媒貯留部９内に溜まっている熱媒が加熱昇温されるように構成されている。より詳細には、この熱媒貯留部９には、燃焼室３から鉛直方向に燃焼ガスの通路９１が形成され、燃焼ガスがこの通路９１を通って上記排気筒５に抜ける過程で熱媒貯留部９内の熱媒との熱交換が行われる。なお、図において符号９２で示すのは、熱媒貯留部９内の熱媒の温度を検出する温度センサ（貯湯缶体サーミスタ）である。

一方、熱交換器部４の液−液熱交換器は、上記燃焼室３の上方に形成された熱媒貯留部９内に設けられたコイル式の熱交換器であって、コイル１０の一端がふろ往き配管１１と接続されるとともに、他端がふろ戻り配管１２と接続されている。すなわち、この液−液熱交換器は、上記熱媒貯留部９内に貯留する熱媒の熱を利用してコイル１０内の浴槽水を加熱昇温させるように構成されている。

暖房循環回路Ａは、上記熱交換器部４の熱媒貯留部９で加熱昇温された熱媒を暖房器具（図示せず）に供給するとともに、該暖房器具で放熱した熱媒を再び熱交換器部４に戻して加熱昇温させるための循環回路であって、図示例では、浴室乾燥機やファンコンベクタなどのように比較的高温（たとえば、８０℃程度）の熱媒を必要とする暖房器具（以下、高温端末と称する）と、床暖房パネルのように比較的低温（たとえば、３０℃乃至４０℃程度）の熱媒を必要とする暖房器具（以下、低温端末と称する）の双方に熱媒を供給できるように構成されている。

すなわち、高温端末用の暖房循環回路Ａ１は、熱媒貯留部９の上部に接続された暖房往き配管１３（具体的には、その先端に設けられた暖房往きの接続口１１０）から給湯暖房熱源機１の筐体外部にある高温端末に熱媒を送り込み、該高温端末の熱交換器（図示せず）で放熱した熱媒を給湯暖房熱源機１の暖房戻り配管１４（具体的には暖房戻りの接続口１１１）に戻すように構成される。

ここで、上記暖房往きの接続口１１０と暖房戻りの接続口１１１は、図２および図３に示すように、給湯暖房熱源機１の筐体１０１の側面に取り付けられた配管接続用の金具であって、これら各接続口１１０，１１１には高温端末への配管（図示せず）が接続される。

そして、この暖房戻り配管１４は、暖房熱媒を貯留する暖房熱媒タンク１５と接続される。この暖房熱媒タンク１５の下部には、暖房熱媒タンク１５に戻った熱媒を、上記熱媒貯留部９に戻すとともに低温端末に熱媒を供給するための配管１６が接続されており、この配管１６に熱媒を暖房循環回路Ａ内で強制循環させるための暖房用の循環ポンプ１９が設けられている。そして、この配管１６の先端が分岐されて、一方が上記熱媒貯留部９の下部に接続される熱媒戻り配管１７を構成し、他方が後述する暖房低温往き配管１８を構成している。

要約すると、高温端末用の暖房循環回路Ａ１は、熱媒貯留部９で加熱昇温された熱媒が、熱媒貯留部９の上部から暖房往き配管１３、高温端末、暖房戻り配管１４、暖房熱媒タンク１５、熱媒戻り配管１７を経て熱媒貯留部９の下部に循環するように構成されている。

一方、低温端末用の暖房循環回路Ａ２は、上記暖房低温往き配管１８（具体的には、暖房低温往き配管１８の先端に設けられた暖房低温の接続口１１２）から給湯暖房熱源機１の筐体１０１の外部にある低温端末に熱媒を送り出し、該低温端末を経て戻ってくる熱媒が上記暖房戻り配管１４（上記暖房戻りの接続口１１１）に帰るように構成されている。なお、ここで上記暖房低温の接続口１１２も上述した暖房往きの接続口１１０などと同様に、筐体１０１の側面に設けられている（図２，図３参照）。

上記暖房熱媒タンク１５は、本実施形態では、リザーブタンク２０を備えたいわゆる半密閉式の熱媒タンクとして構成されている。具体的には、この暖房熱媒タンク１５は、その上部に圧力調整弁２１を着脱可能に装着するための装着部２２を備えている。そして、本実施形態では、この圧力調整弁２１として、加圧弁と負圧弁とを備えたラジエターキャップが用いられており、これに伴って、上記装着部２２はこのラジエターキャップを着脱可能な構造とされている。

暖房熱媒タンク１５は、このような圧力調整弁２１を備えることにより、暖房熱媒タンク１５内の圧力が所定の圧力を超えると上記加圧弁が作動して、暖房熱媒タンク１５内の熱媒がリザーブタンク２０に連通する逃し配管２３を通じてリザーブタンク２０に送り込まれ、また反対に、暖房熱媒タンク１５内の圧力が低下してタンク内が負圧になると負圧弁が作動して、上記逃し配管２３を通じてリザーブタンク２０から暖房熱媒タンク１５に熱媒が供給される構造とされる。

なお、この暖房熱媒タンク１５は、上記圧力調整弁２１を着脱可能に構成したことと関連して、給湯暖房熱源機１の上部に配置されている。具体的には、給湯暖房熱源機１の上面に設けられた開閉蓋１０２（図２、図３参照）に上記装着部２２が臨むように配置され、開閉蓋１０２を開くことで、上記ラジエターキャップの着脱作業を容易に行い得るように構成されている。

また、この暖房熱媒タンク１５には、タンク内の熱媒の温度を調節するためのバイパス配管３６が接続されている。このバイパス配管３６は、暖房器具を経由せずに熱交換器部４（具体的には、上記熱媒貯留部９の上部）から直接高温の熱媒を暖房熱媒タンク１５に供給できるようにしたものであり、該バイパス配管３６には管内の流量を制御するバイパス流量制御弁３７が設けられている。なお、図において符号３８は暖房熱媒タンク１５内の液位低下を検出するための水位検出装置を示している。

リザーブタンク２０は、図４に示すように、平面視，正面視、側面視のいずれもほぼ矩形状を呈する箱型の樹脂製タンクで構成され、上面に上記逃し配管２３を接続するための逃し配管接続口２５と、熱媒を補充するための熱媒補充口２６とがタンク内に貫通して開設されている。このリザーブタンク２０は、図２および図３に示すように、上記暖房熱媒タンク１５の下方に配置される。そのため、リザーブタンク２０に熱媒を補給するための開口部２７ａが上記開閉蓋１０２に臨む位置に開設され、この開口部２７ａと熱媒補充口２６との間にはこれらをつなぐ熱媒補給配管２７が配設されている。

また、リザーブタンク２０の側面には、メンテナンス時などにリザーブタンク２０内の熱媒を抜き取るために用いる排水口２８と、リザーブタンク２０が溢れたときに余分な熱媒を排出するためのオーバーフロー排水口２９とが突出して設けられており、リザーブタンク２０を所定の位置に装置した際に、これらの排水口２８，２９が給湯熱源機１の筐体外部に露出するように構成されている（図２、図３参照）。なお、上記排水口２８は、タンク２０から熱媒を排出する際にのみ開栓され、その他の場合（通常時）は閉栓されている。

そして、本実施形態では、さらにリザーブタンク２０の背面の所定の高さ位置に第三の排水口（液位制限排水口）３０が設けられている。この第三の排水口３０は、熱媒の補給時において、リザーブタンク２０内の液位を制限するために設けられた排水口であって、その高さ位置は、暖房運転時における熱媒の熱膨張によってタンク内の液位が上昇しても、後述する液位検出電極３５が熱媒の液位を検出しない高さ位置に設定される。

そして、この排水口３０には、該排水口３０による液位制限を越えた熱媒を給湯暖房熱源機１の筐体１０１の外部に排出するための排水管３１が接続され、この排水管３１の先端に、排水管３１の管路の閉塞／開放を切り替える管路開閉手段としての開閉栓３２が着脱自在に取り付けられている。なお、この排水管３１は、ゴムなどの柔軟性を有する材料で構成され、上記排水口３０から下方に向けてその先端が筐体１０１の側面に突出するように配設されている。

つまり、この排水管３１は、上記開閉栓３２が開栓された状態にあると、排水口３０による液位制限を越えた熱媒がこの排水管３１を通じて筐体１０１の外部に自然排出されるように設けられている。なお、この排水管３１の開閉栓３２は、熱媒の補給時に手動で開放（開栓）され、その他の場合（通常時）は閉塞（閉栓）状態とされる。

このように、リザーブタンク２０に第三の排水口３０を設けたことにより、熱媒の補給時には、管路開閉手段である開閉栓３２を開栓して排水管３１の管路を開放状態にし、その状態で上記熱媒補充用の開口部２７ａから熱媒を補充すれば、液位制限排水口３０による液位制限により、制限を越えて補充された熱媒は排水口３０から排水管３１を通じて筐体外部に自然排出される。そのため、熱媒の補給にあたり作業員は、筐体前面に設けられた液位監視窓１０３で熱媒の液位を目視確認しなくとも、熱媒の補充し過ぎを回避することができる。

なおこの点は、特に本実施形態では、後述するように、リザーブタンク２０に設けた液位検出電極３５を用いて一般給湯用の液−液熱交換器の導通異常を検出する構成を採用していることと関連して、熱媒の入れ過ぎによる導通異常の誤検出を容易かつ確実に防止できるという利点をもたらす。

そして、このように構成されたリザーブタンク２０には、後述する一般給湯用の液−液熱交換器の導通異常を検出するための液位検出電極３５が設けられている（図１参照）。この液位検出電極３５は、リザーブタンク２０内の異常な液位上昇（より具体的には、暖房運転時の熱膨張による液位上昇を超える異常な液位上昇）を検出するために設けられる電極であって、液位を検出するための電極棒がタンク内に鉛直に配設される。そして、異常な液位上昇によりリザーブタンク２０内の熱媒の液位が上昇してこの電極３５の先端に接触すると、その検出信号が後述する制御手段１００に伝達される。

追い焚き循環回路Ｂは、図示しない浴槽内の湯水（以下、浴槽水と称する）を加熱するための循環回路であって、上述したように、熱媒貯留部９内に配されたコイル１０と、このコイル１０に接続されたふろ往き配管１１と、ふろ戻り配管１２と、浴槽水を強制循環させる循環ポンプ３９を主要部として構成される。

具体的には、コイル１０で加熱昇温された浴槽水は、ふろ往き配管１１（ふろ往きの接続口１１３）を介して給湯暖房熱源機１の筐体外部に導かれ、浴槽の内側面に設けられた循環アダプタ（図示せず）から浴槽内に吐出される。一方、浴槽水の吸い込みも上記循環アダプタを介して行われる。すなわち、循環アダプタには上記ふろ戻り配管１２（具体的にはふろ戻りの接続口１１４）も接続されており、このふろ戻り配管１２上に流れ方向の上流側から順に追い焚き用の循環ポンプ３９、水流スイッチ４０、ふろ温度センサ４１が配設されている。

なお、図において符号４２はバイパス配管４３と接続された三方弁を示している。この三方弁４２は、ふろの追い焚き時には熱交換器部４側のポートと循環ポンプ３９側のポートとが連通状態とされる。一方、浴槽への温水の落とし込み時にはバイパス配管４３側のポートと循環ポンプ３９側のポートとが連通状態とされ、プレート熱交換器４５で加熱された温水を落とし込み回路５８を介してふろ往き配管１１とふろ戻り配管１２の両方から同時に浴槽に供給可能にする。なお、上記ふろ往きの接続口１１３およびふろ戻りの接続口１１４についても上述した暖房往きの接続口１１０などと同様に、筐体１０１の側面に設けられている（図２，図３参照）。

しかして、追い焚き循環回路Ｂは、このように構成されることにより、ふろの追い焚き時には、上記三方弁４２の流路を熱交換器部４側とし、循環ポンプ３９を駆動することで、コイル１０で加熱昇温された浴槽水がふろ往き配管１１を経て浴槽に供給されるとともに、浴槽からの浴槽水がふろ戻り配管１２を経て再びコイル１０に循環するものとされている。

次に、給湯循環回路Ｃについて説明する。給湯循環回路Ｃは、熱交換器部４で加熱される暖房用の熱媒の一部を一般給湯用の液−液熱交換器の一次側に循環させて、給水圧を利用して二次側に供給する上水を加熱して瞬間式の一般給湯を行うための循環回路である。

具体的には、この給湯循環回路Ｃは、一般給湯用の液−液熱交換器としてのプレート熱交換器４５と、上記熱媒貯留部９の上部から高温の熱媒を取り出して上記プレート熱交換器４５の一次側に供給する給湯往き配管４６と、上記プレート熱交換器４５で放熱した熱媒を再び熱媒貯留部９の下部に戻す給湯戻り配管４７と、これらの間で熱媒を強制循環させる給湯用の循環ポンプ４８とを主要部として構成されている。

そして、一般給湯時には、上記循環ポンプ４８を駆動させることにより、熱媒貯留部９の上部にある高温の熱媒をプレート熱交換器４５の一次側に供給し、二次側を流れる上水を加熱する熱源として利用している。

ここで、本実施形態では、上記循環ポンプ４８の駆動源として交流誘導式のモータ（図示せず）を用い、上記給湯往き配管４６と給湯戻り配管４７には銅製の配管が用いられている。これは、本実施形態に示すように、暖房用の熱媒の一部を一般給湯用のプレート熱交換器４５の熱源として用いる構成を採用すると、従来、一般給湯用の回路には必要とされていなかった循環回路（循環ポンプ４８）が新たに必要となり製造コストの面で不利になるので、この循環ポンプ４８の駆動源として直流モータよりも安価に入手できる交流誘導モータを用いるとともに、原価の安い銅製の管材を使用することで給湯暖房熱源機１の製造コストの上昇を少なく押さえるためである。

しかし、このように循環ポンプ４８の駆動源に交流誘導式のモータを用い、熱媒が循環する配管に銅製の配管を用いると、エロージョン・コロージョンによって配管を破損するおそれがあるため、熱媒の循環経路中にオリフィスを設けて流量制限を行う必要があるが、オリフィスの取り付け位置によっては異音が発生するおそれがある他、オリフィス内の熱媒を完全に排出できずに凍結による破損を招くおそれがある。

そのため、出願人は上述した問題が生じないように、オリフィスの配設位置およびオリフィスの構造について、以下のような工夫をしている。

図５は、この給湯循環回路Ｃを構成する主要部品の位置関係を模式的に示した説明図である。

本実施形態に示す給湯暖房熱源機１では、上述したように、プレート熱交換器４５の熱源として暖房用の熱媒の一部を熱媒貯留部９から取り出す構成が採用されているので、プレート熱交換器４５は、図３および図５に示すように、燃焼缶体２（具体的には、熱媒貯留部９）の下方に位置するように装置される。

これは、本実施形態に示す熱交換器部４の構造では、プレート熱交換器４５を燃焼缶体２の上方又は同じ高さに配置すると、一般給湯を行わないときであっても暖房運転が行われると熱媒貯留部９内の熱媒が加熱昇温され、その熱がプレート熱交換器４５に伝わり二次側の上水を加熱してしまうので、このような熱伝導によるプレート熱交換器４５の温度上昇を防止するためである。

一方、循環ポンプ４８は、筐体１０１への固定や振動の低減の観点から、筐体１０１の最下部（底板１０４上）に配置される。

このような構成の下で、本実施形態では、上述したオリフィスを、循環ポンプ４８の出口側４８ａと上記熱媒貯留部９の下部とを接続する配管（給湯戻り配管）４７の経路途中に設けている。

具体的には、循環ポンプ４８の出口側４８ａと熱媒貯留部９の下部とを接続する給湯戻り配管４７の経路途中に略鉛直方向に配設される鉛直部４７ａを設け、この鉛直部４７ａにオリフィス４９を介装している。ここで、循環ポンプ４８の出口側にオリフィス４９を設けたのは、入口側に設けた場合に比して異音の発生が少なかったからである。

一方、オリフィス４９が介装される鉛直部４７ａは、循環ポンプ４８と熱媒貯留部９との高低差に応じてその長さが設定されており、詳細には図６に示すように、熱媒貯留部９に接続される第一の接続部４７ｂから循環ポンプ４８の出口側に接続される第二の接続部４７ｃにかけての管路が、上向き部分を有さないように、循環ポンプ４８に向かって下り勾配を有するように構成され、後述する熱媒の排出時に管路内に熱媒が残留し難いようにされている。

そして、この鉛直部４７ａに介装されるオリフィス４９は、図７に示すように、熱媒の流れ方向（熱媒が循環する方向で図において下から上の方向）に熱媒の流量を絞る一つの貫通孔８０を備えるとともに、この貫通孔８０の出口側には、上記流れ方向に向かって先広のテーパ面８１が形成される。換言すれば、このテーパ面８１は、該テーパ面８１が管路の中央に向かって下り勾配を有するように設けられており、熱媒の排出時には、熱媒がこのテーパ面８１に沿って自然流下するように形成されている。

なお、このテーパ面８１の下り勾配と関連して、上記鉛直部４７ａの傾きが規定される。すなわち、上記鉛直部４７ａは、ある程度の傾きを持って配設することが可能であるが、その傾きは、オリフィス４９のテーパ面８１の下り勾配を維持できる範囲に制限される。

そして、このオリフィス４９が介装された配管４７における熱媒の排出は、循環ポンプ４８に排水栓（排水口）４８ｂ（図３参照）を設けておき、排水時にこの排水栓４８ｂを開栓することにより行われる。

このように、本実施形態に示す給湯暖房熱源機１では、循環ポンプ４８の駆動源に交流誘導式のモータを用いたことに伴って給湯循環回路Ｃにオリフィス４９を配したが、それに伴って生ずるおそれのある異音が小さくなるように種々の工夫がなされており、また配管内の熱媒の排水に関しても確実に排水できるように工夫がなされている。

一方、プレート熱交換器４５の二次側には、一般給湯用の給湯回路が接続される。具体的には、プレート熱交換器４５の二次側の一端には、給水接続口１１５を介して市水道など上水の供給源に接続された給水管５０が接続されるとともに、その他端には出湯管５１が接続され、給水管５０から給水圧を利用して供給される上水がプレート熱交換器４５の二次側を通過する際に加熱昇温されるように構成されている。

図１に示す給湯システムでは、このようにしてプレート熱交換器４５で加熱昇温された上水を、給湯栓からの出湯と浴槽への落とし込みとに用いるように構成されている。具体的には、上記出湯管５１は湯水混合弁５２と接続され、湯水混合弁５２において給水管５０から分岐された分岐配管５３を通じて供給される常温（未加熱）の上水と混合して給湯設定温度の温水を生成する。

そして、このように生成された温水は、湯水混合弁５２の出口側に接続された配管５４を通じて給湯栓への供給用と浴槽への落とし込み用とに分配される。すなわち、配管５４は、給湯栓を接続するための給湯接続口１１６と接続される給湯用配管５５と、浴槽への落とし込み回路５８に接続される落とし込み用配管５６とに分岐されている。

そして、分岐前の配管５４には、流量制御弁（給湯流量制御弁）６０が設けられており、湯水混合弁５２で生成された温水の出湯量をこの流量制御弁６０を用いて上記制御手段１００で制御可能とされている。なお、この流量制御弁６０は、弁を閉じる（全閉とする）ことで、給湯用配管５５および落とし込み用配管５６への温水供給を遮断できるように構成される。

なお、浴槽への落とし込み回路５８は、注湯流量センサ６１、注湯電磁弁６２、逆止弁６３を備え、その先端がふろ戻り配管１２の上流側と合流するように構成されており、上述したように、三方弁４２のバイパス配管４３側のポートと循環ポンプ３９側のポートとを連通状態として、注湯電磁弁６２を開くことによって、プレート熱交換器４５で加熱昇温された温水が浴槽に供給される。

なお、図において符号６９はプレート熱交換器４５からの出湯温度を検出する缶体サーミスタを、符号６６は給水管５０に入る上水の温度を検出する入水温度センサを、符号６７は給湯栓からの出湯温度を検出する出湯サーミスタを示しており、また、符号６８は給水管５０への入水流量を検出する入水流量センサを示している。

しかして、このように構成された給湯暖房熱源機１は、制御手段１００によって給湯暖房熱源機１の各部の動作が制御され、給湯、暖房、ふろ追い焚きの各機能が実現されている。

ここで、制御手段１００は、給湯暖房熱源機１の各部の動作を制御する制御装置であって、これら制御用のプログラムを搭載したマイクロコンピュータを備えて構成されている。そして、これら給湯、暖房、ふろ追い焚きの各制御にあたり、図示しない操作部（リモコン）からの操作情報（たとえば、給湯設定温度の操作情報など）や各種センサ類からのセンサ検出情報に基づいて給湯暖房熱源機１の各部の制御を行っている。

そして、本実施形態に示す給湯暖房熱源機１では、上記制御手段１００は、このような給湯、暖房、ふろ追い焚きといった一般的な制御に加え、上記プレート熱交換器４５における一次側と二次側の導通異常の検出を行う導通異常検出手段および導通異常検出時に所定の安全動作を行う安全動作命令手段として機能するプログラムを備えている。

すなわち、上記導通異常検出手段として、上記制御手段１００は、リザーブタンク２０に設けられた液位検出電極３５の検出状態に基づいてプレート熱交換器４５の一次側と二次側との導通異常を検出する。

具体的には、プレート熱交換器４５が割れるなどして、該熱交換器４５の一次側と二次側が導通（短絡）状態になると、一次側の圧力が上昇し、その結果、リザーブタンク２０内の液位が上昇する。導通異常検出手段は、この液位上昇をリザーブタンク２０に設けられた液位検出電極３５で検出し、液位上昇があると導通異常があると判断して、その旨をリモコンなどを通じて外部に報知（たとえば表示部に表示）するとともに、安全動作の実行を命じる。

ここでの安全動作としては、本実施形態では、プレート熱交換器４５の二次側の出口側下流に設けられた流量制御弁６０を全閉とする制御を行う。これにより、給湯用配管５５および落とし込み用配管５６への温水供給が遮断され、給湯栓や浴槽の循環アダプタから熱媒の混じった温水が出湯するのが防止される。

このように、本発明によれば、半密閉式の暖房熱媒タンク１５を備える給湯暖房熱源機１において、リザーブタンク２０にタンク内の液位上昇を検出する液位検出電極３５が備えられ、この電極３５の検出結果に基づいて、制御手段１００が一般給湯用のプレート熱交換器４５の導通異常を検出し安全動作を行うことから、プレート熱交換器４５が導通異常を生じても、一般給湯の給湯栓などから熱媒の混じった温水が出湯されることがなく、安全な給湯システムを提供できる。

実施形態２
次に、本発明の第二の実施形態を図８，図９に基づいて説明する。これら図８，図９に示す実施形態は、実施形態１に示す給湯暖房熱源機１に、暖房循環回路を半密閉式から密閉式に切り替える密閉プラグを装着した場合を示している。したがって、密閉プラグ７０以外の構造は上述した実施形態１と同様であるので、構成が共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

密閉プラグ７０は、暖房循環回路を半密閉式から密閉式に切り替えるためのプラグであって、このプラグ７０は、暖房熱媒タンク１５に装着された圧力調整弁２１に代えて暖房熱媒タンク１５に装着される。すなわち、この密閉プラグ７０は、暖房熱媒タンク１５の装着部２２に装着可能な構造を有している。

この密閉プラグ７０には、圧力逃し弁（安全弁）７１が備えられており、暖房熱媒タンク１５内が所定の圧力を超えるとこの圧力逃し弁７１が作動して、暖房熱媒タンク１５内の熱媒が圧力逃し弁７１の出口側に接続された配管７２に導かれるように構成されている。

そして、本実施形態では、この密閉プラグ７０を用いて給湯暖房熱源機１を密閉式として使用するにあたり、圧力逃し弁７１に設けられた配管７２がリザーブタンク２０に接続される。つまり、圧力逃し弁７１が作動した場合、暖房熱媒タンク１５内の熱媒がリザーブタンク２０内に導かれるように接続される。

図８は、この配管７２をリザーブタンク２０の第三の排水口（液位制限排水口）３０に接続する構成、つまり、上記排水口３０と連通する配水管３１の開閉栓３２を取り外してそこに配管７２を接続する場合を示しており、また、図９は、上記開閉栓３２は閉じたままで、配管７２をリザーブタンク２０の熱媒補充口２６に接続する構成、つまり、配管７２を熱媒補充用の開口部２７ａに装着した場合を示している。

このように、圧力逃し弁７１の出口側とリザーブタンク２０とを接続することにより、給湯暖房熱源機１を密閉式として用いた場合でも上述した実施形態１と同様に、プレート熱交換器４５の導通異常を制御手段１００で検出可能となり、導通異常が検出された場合には同様の安全動作を行うことが可能になる。

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、燃料に灯油などのオイルを用いた場合を示したが、本発明は暖房熱媒の一部を一般給湯用の液−液熱交換器の熱源に用いる給湯暖房熱源機であれば、ガスを燃料とするものや電気ヒータを熱源に使用するものにも適用することが可能である。

また、上述した実施形態では、リザーブタンク２０の液位制限排水口３０に設けられる管路開閉手段として、手動で管路の閉塞／開放を切り替える開閉栓３２を用いた場合を示したが、管路開閉手段は管路の閉塞／開放を切り替え可能であれば、たとえば操作部で遠隔操作可能な電磁弁の形態とすることも可能である。

また、上述した実施形態２では、密閉プラグ７０の圧力逃し弁７１に接続された配管７２をリザーブタンク２０の液位制限排水口３０または熱媒補充口２６に接続する場合を示したが、配管７２とリザーブタンク２０とが連通する構成であればよく、他の排水口（たとえば排水口２８）に配管７２を接続することもできる。

本発明にかかる給湯暖房熱源機の概略構成図である。 同給湯暖房熱源機の外観を示す図であり、図２(a)は給湯暖房熱源機の平面図を、図２(b)は正面図を示している。 同給湯暖房熱源機の主要部品の配置例を示す組み立て図である。 同給湯暖房熱源機のリザーブタンクの構造を示す説明図であり、図４(a)はリザーブタンクの平面図を、図４(b)は同リザーブタンクの正面図を、図４(c)は同リザーブタンクの側面をそれぞれ示している。 同給湯暖房熱源機の給湯循環回路を構成する主要部品の位置関係を模式的に示した説明図である。 同給湯暖房熱源機の給湯循環回路における循環ポンプの出口側と熱媒貯留部の下部とを接続する配管の説明図であり、図６(a)は該配管の正面図を、図６(b)は同配管の側面図を示している。 同給湯暖房熱源機の給湯循環回路に用いるオリフィスの構造を示す断面図である。 同給湯暖房熱源機への密閉プラグの装着例を示した正面図である。 同給湯暖房熱源機への密閉プラグの他の装着例を示した正面図である。

符号の説明

１ 給湯暖房熱源機
２ 燃焼缶体（加熱手段）
３ 燃焼室
４ 熱交換器部
９ 熱媒貯留部
１５ 暖房熱媒タンク
２０ リザーブタンク
４５ 一般給湯用のプレート熱交換器（液−液熱交換器）
４６ 給湯往き配管
４７ 給湯戻り配管
４８ 給湯用の循環ポンプ
４９ オリフィス
１００ 制御手段
Ａ 暖房循環回路
Ｂ 追い焚き循環回路
Ｃ 給湯循環回路

Claims (4)

1. 熱媒貯留部に貯留された暖房用の熱媒の一部を循環ポンプで液−液熱交換器の一次側に循環させ、給水圧を利用して二次側に供給する上水を加熱して瞬間式の一般給湯を行う循環回路を備えた給湯暖房熱源機において、
   前記液−液熱交換器と循環ポンプとが前記熱媒貯留部の下方に配置され、
   前記循環ポンプの駆動源として交流誘導式のモータを用いるとともに、前記循環ポンプの出口側と前記熱媒貯留部とを接続する配管の経路途中に略鉛直方向に配設される鉛直部を設けられ、この鉛直部にオリフィスが設けられている
   ことを特徴とする給湯暖房熱源機。
2. 前記オリフィスは、前記熱媒の流れ方向に熱媒の流量を絞る一つの貫通孔を備えるとともに、この貫通孔の出口側に、前記流れ方向に向かって先広のテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯暖房熱源機。
3. 前記循環ポンプの出口側と熱媒貯留部とを接続する配管は、前記循環ポンプに向かって下り勾配を有するとともに、前記循環ポンプに前記配管内の熱媒排水用の排水口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の給湯暖房熱源機。
4. 前記給湯用の上水を加熱する循環回路の配管が、銅製の管材で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の給湯暖房熱源機。

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