JP5121378B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器に関し、詳しくは、バーナの燃焼排気から顕熱と潜熱とを回収して通水を加熱する熱交換器を備えた給湯器に関する。

従来より、燃焼排気流路中の上流側に主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に主に潜熱回収を目的とした副熱交換器を設けて高い熱交換率が得られる潜熱回収型の給湯器が知られている（例えば、特許文献１参照）。このタイプの給湯器は、例えば、フィンチューブ式の副熱交換器と、フィンチューブ式の主熱交換器とを上下２段に離間して備え、その間のスペースに、副熱交換器にて潜熱回収により発生したドレン（潜熱回収後の凝縮水）を受けるドレン受皿を備える構成となっている。

このような潜熱回収型の給湯器では、まず、バーナからの高温の燃焼排気が、給気ファンにより主熱交換器の各主フィン間を貫流し良好に熱交換される。さらに温度の下がった燃焼排気が、副熱交換器の各副フィン間を流れ、副熱交換器においても良好に熱交換され、排気フードを介して器具外へ排出される。一方、上方に配置された副熱交換器にて潜熱回収により発生したドレンはドレン受皿で集水され、ドレン排管を通って中和器で処理された後、下水道等の排水設備に排出されるようになっている。また、ドレンを排水するための設備を不要とするために、例えば、二次熱交換器（副熱交換器）で発生したドレンをタンク内に貯留し、そのタンク内に貯留されたドレンを器具外に微細化して排出することができる給湯器も知られている（例えば、特許文献２参照）。この給湯器では、タンク内のドレンをポンプによって吸い上げ、ノズルから霧状に器具外に排出することができる。
特開２００２−２６７２７３号公報 特開２００７−１０１１６７号公報

しかしながら、特許文献２に記載の給湯器では、長時間使用されることによって、副熱交換器で発生するドレン量は多くなるため、タンクからの排水が間に合わない場合には、ドレンがタンクから溢れてしまうというおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、副熱交換器のドレンの発生量を調節できる給湯器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の給湯器は、器具内に設けられた燃焼室で燃料ガスを燃焼するバーナと、当該バーナの燃焼排気から顕熱を回収し、第１伝熱管内の通水を加熱するための主熱交換器と、当該主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収し、第２伝熱管内の通水を加熱するための副熱交換器と、前記器具に設けられた給水口と、前記第２伝熱管の入口との間に介設された第１供給管と、前記第２伝熱管の出口と、前記第１伝熱管の入口との間に介設された第２供給管と、前記副熱交換器で発生したドレンを一時的に貯留するタンクと、当該タンク内のドレンを前記器具外に排出するドレン排出手段と、前記第１供給管と、前記第２供給管との間に介設され、前記第１供給管の通水の一部を、前記第２供給管に供給するバイパス管と、前記バイパス管に設けられ、当該バイパス管の通水量を調節する通水量調節手段と、前記バーナの燃焼時間、前記バーナの非燃焼時間、前記バーナの燃焼量、前記給水口における入水温度、前記給水口における単位時間当たりの入水量、前記ドレン排出手段によるドレン排出時間のうちの何れかによって前記通水量調節手段を制御する通水量制御手段とを備えている。

請求項１に係る発明の給湯器では、バイパス管によって、第１供給管の通水の一部が、第２供給管に供給されるので、副熱交換器の第２伝熱管に流れる通水量を相対的に減らすことができ、副熱交換器におけるドレンの発生量を減らすことができる。さらに、バイパス管における通水量は、通水量調節手段によって自由に調節できる。例えば、ドレンの発生量が少ない場合は、バイパス管の通水量を減らす。これにより、副熱交換器において潜熱を充分に回収できるので、熱交換を効率よく行うことができる。また、ドレンの発生量が多い場合は、バイパス管の通水量を増やす。これにより、副熱交換器への通水量が減るので、副熱交換器におけるドレン発生量を減らすことができる。従って、給湯器が長時間使用された場合でもドレンがタンクから溢れてしまうのを防止できる。
そして、通水量調節手段はバイパス管に設けられているので、第１供給管に設けた場合に比べ、第２伝熱管における通水量を間接的に調節することができる。例えば、第２伝熱管における通水量を減らす場合、通水量調節手段によってバイパス管の通水量を増やせばよい。第２伝熱管における通水量を増やしたい場合、通水量調節手段によってバイパス管の通水量を減らせばよい。
また、バーナの燃焼時間が長ければ長いほど、副熱交換器からドレンが発生し続けるので、タンク内のドレン量は増える。また、バーナの非燃焼時間が短ければ短いほど、タンク内のドレンが蒸発しないので、タンク内のドレン量は増える。また、バーナの燃焼量が多ければ多いほど、副熱交換器におけるドレンの発生量は増えるので、タンク内のドレン量も増える。また、給水口における入水温度が低ければ低いほど、副熱交換器におけるドレンの発生量は増えるので、タンク内のドレン量も増える。また、給水口における単位時間当たりの入水量が多ければ多いほど、副熱交換器におけるドレンの発生量は増えるので、タンク内のドレン量も増える。ドレン排出手段によるドレン排出時間が短ければ短いほど、タンク内のドレンが排出されないので、タンク内のドレン量は増える。
これらの性質に基づいて、通水量調節制御手段が通水量調節手段を制御するので、ドレン発生量に応じてバイパス管の通水量を調節できる。

以下、本発明の一実施の形態である給湯器１について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態である給湯器１の側面視断面図であり、図２は、ドレンタンク１７における下限水位（Ｈ１）及び上限水位（Ｈ２）の説明図であり、図３は、コントローラ４０によるドレン排出処理のフローチャートである。

はじめに、給湯器１の全体構造について説明する。図１に示すように、給湯器１は、箱状の器具２を備えている。その器具２の内側の上段には燃焼室３が設けられている。そして、その燃焼室３の下側には、モータ４と連結した燃焼用空気供給ファン５が固定されている。さらに、器具２の内部には、給湯器１の燃焼動作を制御するコントローラ４０が設けられている。また、器具２の正面下部及び背面下部には、外気を燃焼用空気として取り込むための給気口６，６が各々設けられている。また、器具２の正面上部には、顕熱及び潜熱回収後の燃焼排気を器具２外に排出するための排気孔７が設けられている。

なお、コントローラ４０は、図示しない中央演算処理装置としてのＣＰＵを備えている。さらに、各種プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、実行中のプログラムを一時的に記憶したり、各種データ等を記憶する読み出し・書き込み可能なメモリであるＲＡＭ、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ等を内蔵している。

次に、燃焼室３の内部構造について説明する。図１に示すように、燃焼室３の下側には、燃料ガスと、燃焼用空気供給ファン５から供給される一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ８が設けられている。そして、そのバーナ８の上方には、バーナ８から流れる燃焼排気中の顕熱を主に回収する主熱交換器９が設けられている。さらに、その主熱交換器９の上方には、顕熱が回収された燃焼排気から潜熱を主に回収するとともに、その潜熱回収に伴ってドレンを発生する副熱交換器１０が設けられている。なお、主熱交換器９は、主伝熱管９ａと主フィン９ｂとを備えるフィンチューブ式であり、熱伝導性に優れた銅製のものを用いるのが好ましい。また、副熱交換器１０も、副伝熱管１０ａと副フィン１０ｂとを備えるフィンチューブ式であり、ドレンに対する耐食性に優れたステンレス製のものを用いるのが好ましい。

また、燃焼室３の上部には、主熱交換器９、副熱交換器１０で熱交換後の燃焼排気を燃焼室３外へ排出する燃焼室排気孔２７が設けられている。そして、燃焼室排気孔２７と排気孔７との間には、筒状の排気フード２８が渡設されている。この排気フード２８は、器具２から外側に突出して設けられ、その先端には排気出口２９が形成されている。

次に、ドレンの排出構造について説明する。図１に示すように、副熱交換器１０の下方には、ステンレス製のドレン受皿１１が傾斜して設けられている。このドレン受皿１１は、副熱交換器１０で発生したドレンを受けるものである。そして、そのドレン受皿１１と燃焼室３との接触部分には、ドレンを排出するためのドレン抜孔１２が設けられている。さらに、そのドレン抜孔１２にはドレン排管１３が接続されている。このドレン排管１３の途中には、Ｓ字状に屈曲するＳ字トラップ１４が設けられている。このＳ字トラップ１４にドレンが溜まることによって、燃焼排気がドレン排管１３を通過して器具２内に戻ってしまうのを防いできる。

そして、ドレン排管１３の下流側の一端部には、酸性のドレンを中和するための中和器１５が接続されている。この中和器１５の出口には、中和処理後のドレンが流れるドレン排管１６が接続されている。そして、そのドレン排管１６のドレンが排出される出口の下方には、中和後のドレンを一時的に貯留するためのドレンタンク１７が設けられている。

ドレンタンク１７は、天面が開口する箱状に形成されている。このドレンタンク１７にはドレン抜孔（図示外）が設けられ、このドレン抜孔にはドレン排管１８が接続されている。このドレン排管１８の下流側の一端部には、ドレンポンプ２０が接続されている。さらに、このドレンポンプ２０の出口には、ドレン排管２１が接続されている。ドレン排管２１は、ドレンポンプ２０から器具２の上部に向かって延設され、排気フード２８の下面を貫通するとともに、排気フード２８の内側において排気出口２９に向かって直角に折り曲げられている。そして、そのドレン排管２１は、排気出口２９まで延設され、その先端にはドレンを霧状に噴出するためのノズル２２が取り付けられている。

次に、器具２の内部の配管構成について説明する。図１に示すように、器具２の底部には、給水口２４、出湯口２５、ガス供給口２６が各々設けられている。水道水が流入する給水口２４には、第１供給管３０が接続されている。この第１供給管３０は器具２内の上部に向かって延設され、その水道水が流れる下流側の一端部は、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａ（本発明の「第２伝熱管」に相当）の入口に接続されている。そして、副伝熱管１０ａの出口には、第２供給管３１が接続されている。この第２供給管３１は下方に折り返して延設され、その下流側の一端部は、主熱交換器９の主伝熱管９ａ（本発明の「第１伝熱管」に相当）の入口に接続されている。そして、主伝熱管９ａの出口には、出湯管３２が接続されている。この出湯管３２は下方に折り返して延設され、その下流側の一端部は出湯口２５に接続されている。

また、ガス供給口２６とバーナ８との間には、ガス管３３が介設されている。このガス管３３のガスの流れに対する下流側には、主電磁弁３５，３７が設けられ、各主電磁弁３５，３７の間には、ガス比例弁３６が設けられている。さらに、第１供給管３０の途中と第２供給管３１の途中との間には、バイパス管３８が渡設されている。このバイパス管３８は、第１供給管３０に流れる水道水の一部を、第２供給管３１に流して主伝熱管９ａに供給するものである。そして、そのバイパス管３８の中間位置には、流路の開閉を行う電磁弁４５（本発明の「通水量調節手段」に相当）が設けられている。また、第１供給管３０の水道水が流れる上流側には、水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット３４が設けられている。そして、上記説明した水側制御ユニット３４内の水流センサ、主電磁弁３５，３７及びガス比例弁３６、モータ４、ドレンポンプ２０、電磁弁４５は、コントローラ４０に電気的に接続されている。つまり、これら水側制御ユニット３４内の水流センサ、主電磁弁３５及びガス比例弁３６、モータ４、ドレンポンプ２０、電磁弁４５は、コントローラ４０によって制御される。

次に、電磁弁４５によるバイパス管３８の通水量の調節について説明する。図１に示すように、電磁弁４５は、バイパス管３８の流路を開閉するものである。電磁弁４５は通常閉じられている。この状態では、第１供給管３０を通過する水道水は、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａに全て流入する。ここで、例えば、給湯器１の長時間の使用によって、副熱交換器１０におけるドレン発生量が増えた場合、大量のドレンを器具２外に排出しなければならないので、ドレン発生量を減らす必要がある。この場合、電磁弁４５を開く。すると、第１供給管３０を通過する水道水の一部は、副伝熱管１０ａに流入せず、第２供給管３１を介して主伝熱管９ａに流入する。つまり、副伝熱管１０ａに流入する水道水量が相対的に減るので、副熱交換器１０におけるドレンの発生量を効果的に減らすことができる。そして、本実施形態では、このドレンタンク１７のドレン水位に応じて、コントローラ４０が電磁弁４５の開閉を調節する。これによって、副熱交換器１０におけるドレン発生量を、ドレン水位に応じて自動的に調節することができる。なお、ドレン水位と、電磁弁４５の制御との関係については後述する。

ところで、上記したように、電磁弁４５は、バイパス管３８の通水量を調節するものである。そして、バイパス管３８の通水量を調節することによって、副伝熱管１０ａに流入する水道水量を間接的に調節している。このことは、電磁弁４５を第１供給管３０の下流側に設けた場合に比べ、通水圧損を下げることができる。さらに、電磁弁４５の開閉に関わらず、副伝熱管１０ａに流入する水道水を確保することができるので、副伝熱管１０ａが空焚きの状態になることを避けることができる。

次に、ドレンタンク１７のドレン水位について説明する。図２に示すように、ドレンタンク１７には、ドレンの下限水位（Ｈ１）と、上限水位（Ｈ２）とが各々設定されている。Ｈ１に相当する位置には、水位センサ５１が設置されている。一方、Ｈ２に相当する位置には、水位センサ５２が設置されている。これら水位センサ５１，５２は、一般的な電極式の水位センサである。水位センサ５１，５２は、コントローラ４０（図１参照）に接続され、水位を検出した場合にはオン信号を出力し、水位を検出しない場合にはオフ信号を出力する。コントローラ４０では、これら水位センサ５１，５２から出力された検出信号によって、現在のドレンタンク１７の水位が、Ｈ１未満であるか、Ｈ１以上Ｈ２未満の範囲内であるか、Ｈ２以上であるかを判定することができる。なお、水位検知は、上限水位（Ｈ２）のみで行ってもよい。

次に、ドレンポンプ２０及び電磁弁４５の制御について説明する。コントローラ４０では、ドレンタンク１７のドレン水位によって、ドレンポンプ２０の駆動と、電磁弁４５の開閉とを各々制御する。例えば、ドレン水位がＨ１以上と判定した場合、ドレンポンプ２０を駆動させる。また、Ｈ１未満の場合には、ドレンポンプ２０を停止させる。これにより、ドレンポンプ２０の駆動にかかる電力消費を節約できる。また、ドレン水位が上限水位であるＨ２以上である場合、副熱交換器１０におけるドレン発生量が多いと推測される。つまり、ドレン発生量に対してドレン排出が間に合わない場合は、ドレンタンク１７からドレンが溢れるおそれがある。このような事態を避けるために、電磁弁４５を開く。すると、上記したように、第１供給管３０に流れる水道水の一部が、バイパス管３８を介して主伝熱管９ａに流れ込む。これにより、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａに流れる水道水量が相対的に減るので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を減らすことができる。つまり、ノズル２２から噴霧されるドレンの噴霧量を確実に減らすことができる。

次に、給湯器１の燃焼動作について説明する。図１に示すように、まず、給湯栓（図示外）を開くと、第１供給管３０に水道水が流れる。すると、水側制御ユニット３４内の水量センサからの検知信号が出力され、コントローラ４０は、メインの給湯制御動作を開始する。そして、燃焼用空気供給ファン５により、所定のプリパージが行われる。その後、イグナイタ（図示外）によってバーナ８の点火動作が行われ、バーナ８の主電磁弁３５及びガス比例弁３６が開かれ、ガス管３３からバーナ８にガスが供給される。

次いで、点火動作が終了すると、ガスの比例制御が開始される。この比例制御では、出湯温サーミスタ（図示外）で検出される湯温と設定温度との差に応じて、ガス比例弁３６を制御する。これにより、ガス量を連続的に変化させることができるので、主熱交換器９の出口温度を一定に保つことができる。また、ガス比例弁３６によるガス量の変化に応じて、燃焼用空気供給ファン５の回転数が制御される。よって、常にガス量と給気量とが所定の関係に保たれるように制御される。

ところで、この給湯器１では、主熱交換器９が排気流路の上流に設けられ、副熱交換器１０が排気流路の下流に設けられているため、バーナ８から流れる高温の燃焼排気が、燃焼用空気供給ファン５により主熱交換器９の各主フィン９ｂ間を貫流し良好に熱交換される。さらに、温度の下がった燃焼排気は、副熱交換器１０の各副フィン１０ｂ間を流れ、副熱交換器１０においても良好に熱交換して排気フード２８を通って器具外へ排出される。

一方、主熱交換器９から排出される燃焼排気は、通水部である主伝熱管９ａのような局所的な低温部での部分的なドレン発生を防ぐために、約２００℃という高温で排出されている。一方、副熱交換器１０では、主熱交換器９で回収しきれなかった顕熱を回収し、燃焼排気温が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回収することができる。ここで発生したドレンは、ドレン受皿１１で集められドレン排管１３を通り、中和器１５で中和処理される。そして、中和器１５によって中和処理されたドレンは、ドレン排管１６を介して滴下され、ドレンタンク１７に貯留される。

次に、コントローラ４０によるドレン排出処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、このドレン排出処理は、給湯器１の燃焼制御に係るメイン処理とは別に実行されるが、メイン処理の一部として実行してもよい。

まず、ドレンタンク１７のドレン水位を検出する（Ｓ１）。ドレン水位は、水位センサ５１，５２から出力される検出信号によって判定される。次いで、ドレン水位がＨ１以上であるか否かが判断される（Ｓ２）。例えば、水位センサ５１，５２からの検出信号が何れもオフ信号の場合、ドレン水位はＨ１未満であるので（Ｓ２：ＮＯ）、副熱交換器１０におけるドレン発生量は少ないと推測される。この場合、ドレンポンプ２０を停止する（Ｓ８）。さらに、副熱交換器１０による潜熱回収を促すために、電磁弁４５を閉じる（Ｓ９）。これにより、第１供給管３０を流れる水道水は、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａに全て流入するので、燃焼排気から潜熱を充分回収することができる。そして、副熱交換器１０において発生したドレンは、ドレン受皿１１、ドレン排管１３、中和器１５、ドレン排管１６を流れ、ドレンタンク１７に貯留される。

次いで、Ｓ１に戻り、再度ドレン水位を検出する。そして、ドレンタンク１７のドレン水位が上昇し、水位センサ５１がドレンを検出した場合、水位センサ５１からオン信号が出力される。この場合、ドレン水位はＨ１以上であるので（Ｓ２：ＹＥＳ）、続いて、ドレン水位はＨ２以上か否かを判断する（Ｓ３）。ここで、水位センサ５２からの検出信号がオフ信号の場合、ドレン水位はＨ１以上Ｈ２未満の範囲内であるので（Ｓ３：ＮＯ）、ドレンポンプ２０を駆動し（Ｓ６）、電磁弁４５を閉じる（Ｓ７）。すると、ドレンタンク１７に溜まったドレンが吸引され、ドレン排管１８、２１を介してノズル２２に供給される。そして、ノズル２２には、ドレンポンプ２０の吐出圧がかかるので、ノズル２２から霧状のドレンが勢いよく噴出される。さらに、ノズル２２は、排気フード２８内において、燃焼排気排出方向の下流端部に配置されている。そのため、ノズル２２から噴出された霧状のドレンが、排気フード２８の内側に付着して、器具を浸食する恐れがない。しかも、排気フード２８内を流れる燃焼排気にのせて、ドレンを器具２からより遠くに飛ばすことができる。なお、電磁弁４５を閉じるので、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａには水道水の全てが流入する。よって、顕熱回収後の燃焼排気から潜熱を充分に回収することができる。

次いで、Ｓ１に戻り、再度ドレン水位を検出する。そして、ドレンタンク１７のドレン水位がさらに上昇し、水位センサ５１，５２の何れもがドレンを検出した場合、水位センサ５１，５２からオン信号が各々出力される。この場合、ドレン水位は上限水位であるＨ２以上であるので（Ｓ３：ＹＥＳ）、ドレンポンプ２０を駆動し（Ｓ４）、電磁弁４５を開く（Ｓ５）。すると、第１供給管３０を通過する水道水の一部はバイパス管３８を流れ、主熱交換器９の主伝熱管９ａに流入する。これにより、副熱交換器１０の副伝熱管１０ａに流入する水道水量が減るので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。

このようにして、ドレン排出に係る一連の動作を繰り返すことによって、ドレンタンク１７内のドレン水位に応じて、ノズル２２からのドレン噴霧量を調節できる。そして、副熱交換器１０におけるドレン発生量を、ドレン水位に応じて調節することによって、ドレンタンク１７からドレンが溢れるのを防止すると共に、器具２外にドレンが過剰に噴霧されることを効果的に防止できる。また、ドレン水位が許容範囲内であれば、バイパス管３８の通水を止めることによって、副熱交換器１０において潜熱を充分回収できるので、給湯器１の熱効率を維持することができる。さらにドレン発生量を調節できるので、ドレンタンク１７の容量を小さくすることもできる。

なお、以上説明において、図１に示す電磁弁４５が本発明の「通水量調節手段」に相当する。また、図１に示す主伝熱管９ａが本発明の「第１伝熱管」に相当し、副伝熱管１０ａが本発明の「第２伝熱管」に相当する。さらに、図３のフローチャートのＳ２，Ｓ３を実行するコントローラ４０のＣＰＵが本発明の「水位判定手段」に相当し、Ｓ５，Ｓ７，Ｓ９の処理を実行するコントローラ４０のＣＰＵが本発明の「通水量制御手段」に相当する。

以上説明したように、本実施形態の給湯器１では、ドレンタンク１７に貯留されたドレンをドレンポンプ２０で吸引して、ノズル２２に供給することにより、ノズル２２からドレンを霧状に噴出させる。これにより、ドレンを排出するための排水設備および排水設備の配管工事等を必要とせず、施工者の負担を軽減できる。そして、器具２外にドレンが過剰に噴霧されることを防ぐために、ドレンタンク１７のドレン水位がＨ２以上になった場合には、第１供給管３０を流れる水道水の一部を、バイパス管３８を介して、主熱交換器９に流すことができる。これにより、副熱交換器１０に流入する水道水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、バイパス管３８には電磁弁４５が設けられているので、通常は閉じることによって、副熱交換器１０において、燃焼排気から潜熱を充分に回収することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、バイパス管３８の通水量を規制するために、電磁弁４５を設けたが、モータの駆動によって、流路面積を連続的に調整可能な電動弁を設けてもよい。電動弁を用いた場合、バイパス管３８の通水量を連続的に増減することができるので、ドレン発生量をより細かく制御することができる。

また、上記実施形態では、ドレンタンク１７のドレン水位を判定するために、２つの水位センサ５１，５２を用いたが、これ以上の数の水位センサを用いてもよい。この場合、ドレンタンク１７のドレン水位をより細かく検出できるので、バイパス管３８における通水量の調節を種々変更することが可能となる。

さらに、上記実施形態では、ドレンタンク１７内のドレンをドレンポンプ２０で汲み上げ、ノズル２２から霧状に噴霧して排出するが、例えば、ドレンタンク１７内に超音波振動子を設置し、ドレンを超音波振動によって霧状にして器具２外に排出するようにしてもよい。

また、ドレンを噴霧しないタイプのものであっても、本発明の適用が可能である。例えば、ドレンを風呂排水と共に排出するようにしたもの（例えば、追い焚き配管等）においては、排水時ではバイパス管３８への通水を行わず、非排水時においてドレンタンク１７の容量が所定量以上に達した場合には、バイパス管３８への通水を行うようにしてもよい。そうすると、ドレンの発生量が一時的に減少するので、ドレンタンク１７からドレンが溢れるのを防止できる。

さらに、上記実施形態では、ドレンタンク１７のドレン水位を検出することによって、バイパス管３８における通水量を調節し、副熱交換器１０におけるドレンの発生量を調節したが、例えば、バーナ８の燃焼時間、バーナ８の非燃焼時間、バーナ８の燃焼量、出湯口２５から給湯される湯の設定温度、給水口２４における入水温度、給水口２４における単位時間当たりの入水量、外気温、ドレンポンプ２０の駆動時間等を用いることによって、バイパス管３８の通水量を調節してもよい。そこで、水位センサ５１，５２の代わりに、これらの手法を用いた変形例について順に説明する。なお、第１変形例から第８変形例を説明するに際し、図１に示す給湯器１の構造を参照して、変更する箇所を中心に説明する。

まず、第１変形例について説明する。第１変形例では、バーナ８の燃焼時間によってバイパス管３８における通水量を調節する。バーナ８の燃焼時間が長ければ長いほど、副熱交換器１０でドレンが発生し続けるので、ドレンタンク１７内のドレン量は増える。この性質を利用するため、例えば、コントローラ４０にタイマを設ける。ＣＰＵはタイマからの出力を利用してバーナ８が点火してからの時間を「燃焼時間」として計測し、その燃焼時間が所定時間以上であるか否かを判断する。燃焼時間が所定時間以上であると判断された場合、ドレンタンク１７内のドレン量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、燃焼時間が所定時間未満であると判断された場合、ドレンタンク１７内のドレン量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第２変形例について説明する。第２変形例では、バーナ８の非燃焼時間によってバイパス管３８における通水量を調節する。バーナ８の非燃焼時間が短ければ短いほど、ドレンタンク１７内のドレンが蒸発せず、バーナ８の燃焼中に発生するドレン量が増えるので、ドレンタンク１７内のドレン量も増える。この性質を利用するために、例えば、第１変形例と同様に、コントローラ４０にタイマを設ける。ＣＰＵはタイマからの出力を利用してバーナ８が消火してから点火されるまでの時間を「非燃焼時間」として計測し、所定時間内における非燃焼時間が所定時間以下であるかを判断する。非燃焼時間が所定時間以下であると判断された場合、上記理由からドレンタンク１７内のドレン量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、非燃焼時間が所定時間を超えていると判断された場合、上記理由からドレンタンク１７内のドレン量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第３変形例について説明する。第３変形例では、バーナ８の燃焼量によってバイパス管３８における通水量を調節する。バーナ８の燃焼量が多ければ多いほど、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は増えるので、ドレンタンク１７内のドレン量も増える。この性質を利用するために、例えば、バーナ８の燃焼量（ｋｃａｌ）と、ドレンタンク１７のドレン水位との関係について求める。つまり、バーナ８の燃焼量が高くなると、ドレンタンク１７内のドレン水位が上昇するという関係である。

そこで、バーナ８の単位時間当たりの燃焼量（ｋｃａｌ／ｈ）を予め計測する。これにより、バーナ８の実際の燃焼時間（ｈ）からバーナ８におけるこれまでの燃焼量（ｋｃａｌ）を算出できる。そして、バーナ８の燃焼量が所定値以上であると判断された場合、ドレンタンク１７内のドレン量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、燃焼量が所定値未満であると判断された場合、ドレンタンク１７内のドレン量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第４変形例について説明する。第４変形例では、湯の設定温度によって、バイパス管３８における通水量を調節する。湯の設定温度が低ければ低いほど、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は増えるので、ドレンタンク１７内のドレン量は増える。この性質を利用するために、例えば、湯の設定温度が所定温度以下と判断された場合、ドレンタンク１７内のドレン量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、湯の設定温度が所定温度を超えている場合、ドレンタンク１７内のドレン量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第５変形例について説明する。第５変形例では、給水口２４における入水温度によって、バイパス管３８における通水量を調節する。入水温度が低ければ低いほど、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は増える。この性質を利用するために、例えば、器具２の給水口２４に、入水温度を検出するための水温センサを設ける。その水温センサからの出力信号をコントローラ４０が受信し、水温センサによって検出された水道水の入水温度が所定温度以上であるか否かをＣＰＵが判断する。入水温度が所定温度未満であると判断された場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、入水温度が所定温度以上であると判断した場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第６変形例について説明する。第６変形例では、給水口２４から器具２内に流入する単位時間当たりの水道水の流量（入水量）によって、バイパス管３８における通水量を調節する。単位時間当たりの入水量が多ければ多いほど、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は増える。この性質を利用するために、器具２の給水口２４に、入水量を一定時間（例えば、０．２秒）毎に計測する流量センサを設ける。その流量センサからの出力信号をコントローラ４０が受信し、流量センサによって計測された入水量が所定流量以上であるか否かをＣＰＵが判断する。入水量が所定流量以上であると判断した場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、入水量が所定流量未満であると判断された場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第７変形例について説明する。第７変形例では、外気温によってバイパス管３８における通水量を調節する。外気温が低ければ低いほど、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は増える。この性質を利用するために、給湯器の器具２外に、外気温を検出するための外気温センサを設ける。その外気温センサからの出力信号をコントローラ４０が受信し、外気温センサによって検出された外気温が所定温度以上であるか否かをＣＰＵが判断する。外気温が所定温度未満であると判断された場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は多いと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、外気温が所定温度以上であると判断された場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

次に、第８変形例について説明する。第８変形例では、ドレンを吸い上げて排出するためのドレンポンプ２０の駆動時間によって、バイパス管３８における通水量を調節する。例えば、ドレンポンプ２０の駆動時間が短ければ短いほど、ドレンタンク１７内のドレンがあまり排出されないにも関わらず、ドレンが流入するので、ドレンタンク１７内のドレン量は増える。その反対に、ドレンポンプ２０の駆動時間が長ければ長いほど、ドレンタンク１７内のドレンが排出されるので、ドレンタンク１７内のドレン量は減る。この性質を利用するために、コントローラ４０にタイマを設ける。ＣＰＵはタイマからの出力を利用してドレンポンプ２０の駆動時間を「ドレン排出時間」として計測し、その排出時間が所定時間以上であるか否かを判断する。ドレン排出時間が所定時間未満であると判断された場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させるために電磁弁４５を開弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を減らすことができるので、副熱交換器１０におけるドレン発生量を効果的に減らすことができる。また、ドレン排出時間が所定時間以上であると判断された場合、副熱交換器１０におけるドレンの発生量は少ないと予想される。この場合、ＣＰＵはバイパス管３８に通水させないために電磁弁４５を閉弁する。これにより副熱交換器１０の副伝熱管１０ａの通水量を増やすことができるので、副熱交換器１０において潜熱を充分に回収できる。

また、第１〜第８変形例では、バーナ８の燃焼時間等の各要素に基づいて、バイパス管３８の通水量を制御したが、例えば、これらの要素を用いて、ドレンタンク１７のドレン水位を推定し、その推定されたドレン水位に基づいて、バイパス管３８の通水量を制御してもよい。

なお、上記した第１〜第８変形例においても、バイパス管３８の通水量を規制するために、電磁弁４５の代わりに、モータの駆動によって、流路面積を連続的に調整可能な電動弁を設けてもよい。電動弁を用いた場合、バイパス管３８の通水量を連続的に増減することができるので、ドレン発生量をより細かく制御することができる。

本発明の給湯器は、熱交換器にドレンが発生する給湯器に適用可能である。

給湯器１の側面視断面図である。 ドレンタンク１７における下限水位（Ｈ１）及び上限水位（Ｈ２）の説明図である。 コントローラ４０によるドレン排出処理のフローチャートである。

１ 給湯器
２ 器具
８ バーナ
９ 主熱交換器
９ａ 主伝熱管
１０ 副熱交換器
１０ａ 副伝熱管
１１ ドレン受皿
１３ ドレン排管
１６ ドレン排管
１７ ドレンタンク
１８ ドレン排管
２０ ドレンポンプ
２１ ドレン排管
２２ ノズル
３０ 第１供給管
３１ 第２供給管
３８ バイパス管
４０ コントローラ
４５ 電磁弁
５１ 水位センサ
５２ 水位センサ

Claims (1)

1. 器具内に設けられた燃焼室で燃料ガスを燃焼するバーナと、
   当該バーナの燃焼排気から顕熱を回収し、第１伝熱管内の通水を加熱するための主熱交換器と、
   当該主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収し、第２伝熱管内の通水を加熱するための副熱交換器と、
   前記器具に設けられた給水口と、前記第２伝熱管の入口との間に介設された第１供給管と、
   前記第２伝熱管の出口と、前記第１伝熱管の入口との間に介設された第２供給管と、
   前記副熱交換器で発生したドレンを一時的に貯留するタンクと、
   当該タンク内のドレンを前記器具外に排出するドレン排出手段と、
   前記第１供給管と、前記第２供給管との間に介設され、前記第１供給管の通水の一部を、前記第２供給管に供給するバイパス管と、
   前記バイパス管に設けられ、当該バイパス管の通水量を調節する通水量調節手段と、
   前記バーナの燃焼時間、前記バーナの非燃焼時間、前記バーナの燃焼量、前記給水口における入水温度、前記給水口における単位時間当たりの入水量、前記ドレン排出手段によるドレン排出時間のうちの何れかによって前記通水量調節手段を制御する通水量制御手段と
   を備えたことを特徴とする給湯器。

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