JP6829167B2

JP6829167B2 - １缶３回路式給湯装置

Info

Publication number: JP6829167B2
Application number: JP2017164919A
Authority: JP
Inventors: 誠森田; 誠也長谷川; 卓也石塚
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP2019044990A

Description

本発明は、１つの缶体で、給湯、暖房、風呂の３回路を有する１缶３回路式給湯装置に関するものである。

従来、この種のものに於いては、暖房用の熱媒体が貯溜された缶体内に、給湯用熱交換器や風呂用熱交換器を備え、暖房、給湯、風呂の追い炊きや保温をそれぞれ良好に行うものであった。（例えば、特許文献１参照。）

又、風呂回路の凍結防止のために、外気温度と風呂回路の循環温水の温度を検知し、その検知温度により風呂循環ポンプを駆動するものがあった。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００１−６５８８４号特開２００２−２５０５５８号

ところで、この従来のものでは、缶体内に貯溜された暖房用の熱媒体は温度が０℃より低くなっても凍結しないものが使用されるが、冬の夜間に給湯、暖房、風呂の各回路が全て使用されずに外気温が低下した場合、缶体内に貯溜された暖房用の熱媒体が０℃以下になり、そのため缶体内に設けられた給湯用熱交換器や風呂用熱交換器内の水が凍結してしまう場合があった。

又、この時、風呂循環ポンプが駆動して凍結防止運転を行おうとしても、缶体内に設けられた風呂用熱交換器内の水が凍結してしまうと風呂の温水が循環できず、風呂回路が凍結してしまうものであった。

又、このように凍結が発生するのを防止するには、給湯、暖房、風呂の各回路が全て使用されていなくともバーナを燃焼させて缶体内に貯溜された暖房用の熱媒体を加熱して温度を上げなくてはならず、無駄な燃焼運転を行なわなくてはいけないという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、バーナ部及び該バーナ部の燃焼で内方の熱媒体が加熱される暖房用熱交缶体と、該暖房用熱交缶体内に給湯用熱交換器を備え、給水を加熱された前記熱媒体で間接加熱して給湯を行う給湯回路と、前記暖房用熱交缶体内に風呂用熱交換器を備え、浴湯を加熱された前記熱媒体で間接加熱して追焚を行う風呂回路とを備え、該風呂回路に浴槽と前記暖房用熱交缶体内の前記風呂用熱交換器とをつなぐ風呂往き管と風呂戻り管と凍結防止用ヒータを設けたものに於いて、該凍結防止用ヒータは前記暖房用熱交缶体近傍の前記風呂往き管又は前記風呂戻り管の少なくとも一方に設け、前記給湯用熱交換器は前記暖房用熱交缶体内上方に設けると共に、前記風呂用熱交換器は前記暖房用熱交缶体内下方に設け、前記風呂回路は、風呂循環ポンプと三方弁と風呂バイパス管を備え、前記浴槽と前記風呂往き管と前記風呂戻り管と前記風呂循環ポンプと前記三方弁と前記風呂バイパス管とによりバイパス回路を構成し、前記凍結防止用ヒータを前記バイパス回路よりも前記暖房用熱交缶体側に設け、前記バイパス回路内の凍結防止運転は前記風呂循環ポンプを駆動させて行ない、前記バイパス回路から前記暖房用熱交缶体内の前記風呂用熱交換器までの凍結防止運転は前記凍結防止用ヒータに通電することで行なうものである。

この発明の請求項１によれば、凍結防止用ヒータを暖房用熱交缶体近傍の風呂往き管又は風呂戻り管の少なくとも一方に設けたので、凍結防止用ヒータの熱が伝熱されて、風呂回路の凍結を防止できるものである。

又、凍結防止ヒータの熱は暖房用熱交缶体内の風呂用熱交換器にも伝熱し、暖房用缶体内の風呂用熱交換器から暖房用缶体内の熱媒体に伝熱して、風呂用熱交換器の周辺の熱媒体が加熱され、それにより暖房用缶体内の熱媒体の温度が上昇して、給湯回路の給湯用熱交換器近傍の凍結を防止できるものである。

又、前記給湯用熱交換器は暖房用熱交缶体内上方に設けると共に、前記風呂用熱交換器は暖房用熱交缶体内下方に設けたので、凍結防止ヒータの熱は暖房用熱交缶体内の風呂用熱交換器にも伝熱し、暖房用缶体内の風呂用熱交換器から暖房用缶体内の熱媒体に伝熱して加熱された風呂用熱交換器の周辺の熱媒体は、暖房用缶体内を上昇し、暖房用缶体内の上方の熱媒体は、温度が低いので下降し、それにより暖房用缶体内の熱媒体が上下に対流し、暖房用缶体内の全熱媒体の温度が上昇し、暖房用缶体内の上方に設けられている給湯用熱交換器が温度が上昇した熱媒体から伝熱して加熱され、それにより給湯回路の給湯用熱交換器近傍の凍結が防止できるものである。

又、前記前記風呂回路は、風呂循環ポンプと三方弁と風呂バイパス管を備え、前記浴槽と前記風呂往き管と前記風呂戻り管と前記風呂循環ポンプと前記三方弁と前記風呂バイパス管とによりバイパス回路を構成し、前記凍結防止用ヒータを前記バイパス回路よりも前記暖房用熱交缶体側に設け、前記バイパス回路内の凍結防止運転は前記風呂循環ポンプを駆動させて行ない、前記バイパス回路から前記暖房用熱交缶体内の前記風呂用熱交換器までの凍結防止運転は前記凍結防止用ヒータに通電することで行なうので、浴槽から風呂循環ポンプ、風呂バイパス管、三方弁、浴槽までの風呂回路内のバイパス回路の凍結を呂循環ポンプを駆動させることで防止でき、バイパス回路から暖房用熱交缶体内の風呂用熱交換器までの風呂回路の凍結を凍結防止用ヒータを通電させることで防止できるものである。

この発明一実施例を付した１缶３回路式給湯装置の概略構成図。同凍結防止運転のフローチャート図。

次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は下部に加熱用のバーナ部２を備える燃焼室３を形成した暖房用缶体で、この缶体１内方には蛇管による間接加熱式の給湯用の熱交換器を構成する給湯用熱交換器４と、蛇管による間接加熱式の風呂焚き用の熱交換器を構成する風呂用熱交換器５とを上下に配設し、温水暖房を行うと共に給湯及び風呂焚きを同時またはそれぞれ単独でも行えるようにしたものである。

先ず、暖房回路Ａについて説明すると、６は暖房往き管、７は例えば床暖房パネル等の暖房用放熱器、８は暖房戻り管、９は暖房用循環ポンプ、１０は気液分離器、１１は暖房用膨張タンク、１２は開閉弁１３が設けられた暖房バイパス管、１４は暖房用缶体１の温度制御に用いる缶体温度センサで、暖房用缶体１にてバーナ部２の燃焼で缶体温度センサ１４の制御目標温度（８８℃以上）まで加熱された熱媒体が、暖房用循環ポンプ９により暖房往き管６を介して暖房用放熱器７に送られて暖房を行い、暖房用放熱器７で放熱した低温水（約３０℃〜５０℃程度）が暖房戻り管８を介して暖房用缶体１に戻り再度制御目標温度まで加熱されて循環するものである。

次に給湯回路Ｂについて説明すると、１５は水道に接続された給水管、１６は水の流量を検知する流量センサ、１７は給湯用熱交換器４で加熱された温水を出湯する給湯管、１８は給湯栓、１９はミキシング弁２０を介して給湯管１７に接続され給水管１５と給湯管１７とを連通する給湯バイパス管、２１は給湯栓１８の閉止時の熱膨張を吸収する給湯用膨張タンク、２２は給水温度センサ、２３は給湯温度センサで、給湯栓１８が開かれて流量センサ１６が最低作動流量を検知すると、暖房用缶体１内の熱媒体の温度を約８８℃程度の高温に維持するようバーナ部２で燃焼を行い、給水管１５からの冷水が給湯用熱交換器４で暖房用缶体１内の高温の熱媒体により間接加熱され、ミキシング弁２０で水道水と混合され適温に調節されて給湯栓１８から給湯されるものである。

２４は給湯管用凍結防止ヒータで、通電されることにより発熱し、給湯管１７内の水が凍結するのを防止するものであり、２５は給水管用凍結防止ヒータで、通電されることにより発熱し、給水管１５内の水が凍結するのを防止するものである。

次に風呂回路Ｃについて説明すると、２６は風呂浴槽、２７は風呂往き管、２８は風呂戻り管、２９は風呂戻り管２８に設けられた風呂循環ポンプ、３０は循環の有無を検知する流水スイッチ、３１は風呂温度センサで、浴槽２６内の湯の沸かし上げ要求があると、浴槽２６内の湯を風呂循環ポンプ２９で風呂用熱交換器５に循環させ、浴槽２６内の湯が暖房用缶体１内の高温の熱媒体により間接加熱されることで浴槽２６内の湯を適温まで沸かし上げたり保温したりするものである。

そして、３２は給湯回路Ｂの給湯管１７から分岐されて風呂回路Ｃに湯張り弁３３及び三方弁３４を介して接続される湯張り管で、風呂の湯張り要求があると三方弁３４を風呂回路Ｃと湯張り管３２とを連通するよう切り換えると共に湯張り弁３３を開弁し、給湯用熱交換器４で加熱された湯を風呂回路Ｃ内に流入させて風呂浴槽２６への一定量の湯張りを行うものである。

３５は風呂回路用三方弁で、風呂往き管２７に設けられ、一端が風呂戻り管２８の風呂循環ポンプ２９と三方弁３４との間に接続されている風呂バイパス管３６の他端が接続されているものである。

３７は風呂配管用凍結防止ヒータで、通電されることにより発熱し、風呂回路内の水が凍結するのを防止するものであり、該風呂配管用凍結防止ヒータ３７の熱が風呂往き管２７から風呂用熱交換器５を介して暖房用缶体１内の熱媒体に伝熱する位置である、風呂用熱交換器５と風呂往き管２７の接続部分近傍の風呂往き管２７に設けられているものである。

ここで、３８は暖房用缶体１の上下部を結ぶ連通パイプ、３９はこの連通パイプ３８途中に備えられた撹拌用循環ポンプで、給湯時または風呂運転時に駆動して、暖房用缶体１内の温度を上下均一化させるもので、給湯または風呂運転が終了するまで継続駆動して撹拌を行うものである。
尚、暖房運転時は暖房用循環ポンプ９が駆動されているため、撹拌用循環ポンプ３９は駆動しないようにすることも可能である。

４０は凍結防止センサで、上記各部を収納し屋外に設置される枠体４１内に備えられ、この枠体４１内の温度を検知するものである。

次にこの一実施形態の作動について説明する。
先ず、暖房運転を説明すれば、缶体温度センサ１４が暖房用缶体１内の温度を検知し、この温度が高温暖房負荷の場合は約８０℃、低温暖房負荷の場合は約６０℃になるようにバーナ部２の燃焼を制御すると共に、暖房用循環ポンプ９を駆動して暖房用缶体１内の高温となった温水や循環液や不凍液等の熱媒体を暖房用放熱器７に流通し、再び暖房用缶体１に戻す循環を繰り返して、暖房用放熱器７によって室内の暖房を行うものである。

次に給湯運転は、暖房運転が行われている場合には既に暖房用缶体１内が高温となっているので、給湯栓１８が開かれれば給水管１５からの低温の水は直ぐに給湯用熱交換器４で暖房用缶体１内の高温の熱媒体により間接加熱されると同時に、撹拌用循環ポンプ３９を駆動し連通パイプ３８を介して缶体１の下部にある湯を缶体１上部に供給して暖房用缶体１の撹拌を行い暖房用缶体１内の上と下の温度差をなくし、常に同一の熱交換効率で熱交換できるようにして所望の温度の湯が供給されるものである。

次に風呂運転は、図示しないリモコンの風呂保温スイッチをＯＮした等の浴槽２６内の湯の沸かし上げ要求があると、風呂用循環ポンプ２９を駆動して浴槽２６内の湯を風呂用熱交換器５に循環させて、高温に保持された暖房用缶体１内の熱媒体で加熱して浴槽２６内の湯を所望の温度に追い焚きしたり保温したりするもので、風呂温度センサ３１が所望の温度を検知すると自動的に停止されるものである。

次に風呂回路Ｃでの凍結防止運転を図２に示すフローチャートに従って説明すれば、外気温が下がり枠体４１内の温度が低下し、凍結防止センサ４０が０℃未満を検知した時（Ｓ１）、風呂循環ポンプ２９を常時ＯＮして駆動すると共に、風呂配管用凍結防止ヒータ３７を常時ＯＮして通電した状態にするものである。（Ｓ２）

そして上記（Ｓ１）で凍結防止センサ４０が０℃未満を検知しなかった場合、次に凍結防止センサ４０の検知温度が３〜０℃を検知した時（Ｓ３）、風呂循環ポンプ２９を４分ＯＮして駆動後、３０分ＯＦＦして停止するＯＮ−ＯＦＦ運転を１回行なうと共に、風呂配管用凍結防止ヒータ３７を４分ＯＮして通電後、６分ＯＦＦするＯＮ−ＯＦＦ運転を３回行なうものである。（Ｓ４）

そして上記（Ｓ３）で凍結防止センサ４０が３〜０℃を検知しなかった場合、次に凍結防止センサ４０の検知温度が５℃以下を検知した時（Ｓ５）、風呂循環ポンプ２９を１分ＯＮして駆動後、３０分ＯＦＦして停止するＯＮ−ＯＦＦ運転を１回行なうと共に、風呂配管用凍結防止ヒータ３７を２分ＯＮして通電後、８分ＯＦＦするＯＮ−ＯＦＦ運転を３回行なうものである。（Ｓ６）

そして、上記（Ｓ２）、（Ｓ４）、（Ｓ６）の凍結防止運転を行なった後、凍結防止センサ４０の検知温度が５℃より高い温度を検知した時（Ｓ７）、風呂循環ポンプ２９を常時ＯＦＦして停止すると共に、風呂配管用凍結防止ヒータ３７を常時ＯＦＦして非通電の状態にして凍結防止運転を終了し（Ｓ８）、（Ｓ１）に戻るものである。
又、（Ｓ７）で凍結防止センサ４０の検知温度が５℃より高い温度を検知しなかった場合は、まだ凍結防止運転が必要と判断して（Ｓ１）に戻るものである。

上記のように凍結防止運転を行なう時、風呂回路用三方弁３５は風呂バイパス管３６側に動作しているので、浴槽２６内の湯水は浴槽２６から風呂戻り管２８を流れて風呂循環ポンプ２９を通過し、更に風呂バイパス管３６から風呂回路用三方弁３５を流れて風呂往き管２７から浴槽２６内に戻ることで、浴槽２６から風呂循環ポンプ２９、風呂バイパス管３６、風呂回路用三方弁３５、浴槽２６までの風呂回路Ｃ内のバイパス回路の凍結を防止するものである。

又、風呂用熱交換器５と風呂往き管２７の接続部分近傍の風呂往き管２７に設けられている風呂配管用凍結防止ヒータ３７に通電されると、風呂配管用凍結防止ヒータ３７が発熱し、その熱が風呂往き管２７に伝熱されて、風呂配管用凍結防止ヒータ３７の位置から三方弁３４や風呂循環ポンプ２９までの凍結を防止するものである。

又、風呂配管用凍結防止ヒータ３７の発熱は風呂用熱交換器５にも伝熱し、風呂回路Ｃ内のバイパス回路から風呂用熱交換器５までの風呂回路Ｃの凍結を防止するものである。

又、暖房用缶体１内の風呂用熱交換器５から暖房用缶体１内の熱媒体に伝熱して、風呂用熱交換器５の周辺の熱媒体が加熱される。
風呂用熱交換器５は暖房用缶体１内の下方に設けられているので、風呂用熱交換器５からの伝熱により加熱された風呂用熱交換器５の周辺の熱媒体は、暖房用缶体１内を上昇し、暖房用缶体１内の上方の熱媒体は、温度が低いので下降する。

それにより暖房用缶体１内の熱媒体が上下に対流し、暖房用缶体１内の全熱媒体の温度が上昇し、暖房用缶体１内の上方に設けられている給湯用熱交換器４が温度が上昇した熱媒体から伝熱して加熱され、それにより給湯回路Ｂの給湯用熱交換器４近傍の凍結が防止されるものである。

尚、本実施例では凍結防止センサ４０の検知温度が−２０℃の状態で風呂配管用凍結防止ヒータ３７を常時ＯＮして通電した場合、暖房用缶体１内の全熱媒体の温度が１０℃位の温度が保たれるものである。

尚、本実施例では風呂配管用凍結防止ヒータ３７を風呂用熱交換器５と風呂往き管２７の接続部分近傍の風呂往き管２７に設けたがこれに限定されず、風呂用熱交換器５と風呂戻り管２８の接続部分近傍の風呂戻り管２８に設けてもよく、風呂用熱交換器５の下側となる接続部分に設けることが好ましい。
又、風呂用熱交換器５と風呂戻り管２８の接続部分近傍の風呂戻り管２８と、風呂用熱交換器５と風呂往き管２７の接続部分近傍の風呂往き管２７の両方に設けてもよいものである。

又、本実施例では、風呂配管用凍結防止ヒータ３７による凍結防止運転を説明したが、給湯回路Ｂの凍結防止運転は凍結防止センサ４０の検知温度により、給湯管用凍結防止ヒータ２４や給水管用凍結防止ヒータ２５に通電して、給湯管１７内の水や給水管１５内の水が凍結するのを防止するものである。

１暖房用熱交缶体
２バーナ部
４給湯用熱交換器
５風呂用熱交換器
２６浴槽
２７風呂往き管
２８風呂戻り管
３７凍結防止用ヒータ
Ｂ給湯回路
Ｃ風呂回路

Claims

バーナ部及び該バーナ部の燃焼で内方の熱媒体が加熱される暖房用熱交缶体と、該暖房用熱交缶体内に給湯用熱交換器を備え、給水を加熱された前記熱媒体で間接加熱して給湯を行う給湯回路と、前記暖房用熱交缶体内に風呂用熱交換器を備え、浴湯を加熱された前記熱媒体で間接加熱して追焚を行う風呂回路とを備え、該風呂回路に浴槽と前記暖房用熱交缶体内の前記風呂用熱交換器とをつなぐ風呂往き管と風呂戻り管と凍結防止用ヒータを設けたものに於いて、該凍結防止用ヒータは前記暖房用熱交缶体近傍の前記風呂往き管又は前記風呂戻り管の少なくとも一方に設け、前記給湯用熱交換器は前記暖房用熱交缶体内上方に設けると共に、前記風呂用熱交換器は前記暖房用熱交缶体内下方に設け、前記風呂回路は、風呂循環ポンプと三方弁と風呂バイパス管を備え、前記浴槽と前記風呂往き管と前記風呂戻り管と前記風呂循環ポンプと前記三方弁と前記風呂バイパス管とによりバイパス回路を構成し、前記凍結防止用ヒータを前記バイパス回路よりも前記暖房用熱交缶体側に設け、前記バイパス回路内の凍結防止運転は前記風呂循環ポンプを駆動させて行ない、前記バイパス回路から前記暖房用熱交缶体内の前記風呂用熱交換器までの凍結防止運転は前記凍結防止用ヒータに通電することで行なうことを特徴とする１缶３回路式給湯装置。