JP6893114B2 - 給湯暖房熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、給湯暖房熱源機、特に、湯水流通経路の凍結を加熱により防止する機能を備えた給湯暖房熱源機に関する。

従来、給湯機能および暖房機能を兼備する給湯暖房熱源機において、熱交換器や入水管路、出湯管路等により構成される湯水流通経路を加熱する複数のヒータと、給排気ファンによって筐体内に取り込まれる空気の温度（給気温度）を検出する給気温度センサと、筐体内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサとを備え、給気温度センサ又は雰囲気温度センサの何れか一方の検出温度が所定温度より低くなった場合に、各ヒータを作動させて湯水流通経路内での湯水の凍結を防止するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１３３２５２号公報

しかしながら、上記従来の給湯暖房熱源機では、ヒータにより湯水流通経路を加熱するにあたって、各ヒータを一括して制御するように構成されているから、例えば運転中においては低温になり難い箇所、即ち、あまり加熱を必要としない箇所であっても他の低温の箇所を基に一括して加熱されてしまう。そのため、必要以上の電力を消費する問題があった。また、湯水流通経路の主流路である熱交換器やその上下流域以外の箇所（副流路）には、漏水防止用のパッキング部材や樹脂ケースなど、長期間加熱され続けると劣化し易い部材が多く配設されているため、上記のように副流路も主流路と同等に加熱すれば、上記各部材の劣化を早める虞もある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、湯水流通経路の凍結を加熱により防止する機能を備えた給湯暖房熱源機において、適切な凍結防止性能を発揮しつつ、省電力化およびヒータによる加熱箇所の劣化の抑制を図ることにある。

本発明に係る給湯暖房熱源機は、
燃料ガスを燃焼させるバーナと、筐体外部からバーナの燃焼用空気を供給する給排気ファンと、バーナにより生成された燃焼排ガス中の熱を回収し湯水を加熱する給湯熱交換器と、給湯熱交換器へ湯水を導入する入水管路と、給湯熱交換器から湯水を導出する出湯管路と、給湯熱交換器、入水管路および出湯管路を含む筐体内部の湯水流通経路を所定箇所毎に加熱する複数のヒータと、筐体内に導入される外部空気の温度を検出する外気温センサと、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合にヒータを作動させて湯水流通経路を加熱するヒータ制御手段と、暖房端末に接続する暖房熱交換器と、給湯熱交換器で加熱された湯水を外部の湯水栓へ供給する給湯運転の実行手段と、暖房熱交換器で加熱された湯水を外部の暖房端末へ循環供給する暖房運転の実行手段とを備えた給湯暖房熱源機であって、
ヒータは、湯水流通経路の給湯熱交換器およびその上下所定の流域からなる主流路に配設される第１ヒータ群と、湯水流通経路の前記主流路を除いた副流路に配設される第２ヒータ群とに分けて動作制御可能に構成され、
ヒータ制御手段は、給湯運転、暖房運転、および運転待機状態のそれぞれにおいて、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合に、第１ヒータ群と第２ヒータ群とで加熱度合を異ならせてヒータを作動させ、
暖房運転が実行されると暖房熱交換器及び給湯熱交換器に対して筐体外部の空気が給排気ファンによって導入され、
ヒータ制御手段は、暖房運転中で且つ給湯運転停止中において、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合は、第１ヒータ群における加熱度合を第２ヒータ群における加熱度合より大きく設定してヒータを作動させるものである。
ヒータ制御手段は、さらに、第１ヒータ群及び第２ヒータ群の加熱度合を運転待機状態中よりも大きく設定してヒータを作動させるようにしてもよい。

本発明によれば、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合は、ヒータによって運転状態毎に湯水流通経路における熱交換器およびその上下流域（主流路）とそれ以外の箇所（副流路）とが異なる加熱度合で加熱されるから、運転状態毎に各所をそれぞれ最適に加熱でき、不要な電力の消費を低減することができる。しかも、上記主流路の加熱度合と副流路の加熱度合を異ならせることで、副流路に配設された部材の加熱による劣化を抑制することもできる。

この種の給湯暖房熱源機では、例えば暖房運転が実行されると、暖房側の熱交換器の配設部に対してだけでなく、給湯側の熱交換器の配設部に対しても筐体外部の空気（外気）が給排気ファンによって導入される場合がある。このような場合、寒冷期においては、給湯側の熱交換器やその上下流端近傍の湯水流通経路の温度が運転待機時よりも低下し、凍結を招く虞がある。特に、熱交換器は、他の湯水流通経路に比べて熱交換効率が高くなるように構成されていることから、周辺に冷気が流入することでより凍結し易い。しかしながら、本発明によれば、暖房運転中で且つ給湯運転停止中に外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合は、湯水流通経路の熱交換器およびその上下流域（主流路）の加熱度合がそれ以外の箇所（副流路）の加熱度合より大きく設定されるから、主流路を高温で短時間加熱するより確実に主流路の凍結を防止することができる。しかも、上記副流路の加熱度合を主流路の加熱度合より小さくすることで、不要な電力の消費を低減することもできるし、副流路に配設された部材の加熱による劣化を抑制することもできる。

好ましくは、上記給湯暖房熱源機において、前記検出温度が基準温度より低くなった場合、第１ヒータ群と第２ヒータ群との作動タイミングを所定時間異ならせる。

上記給湯暖房熱源機のように複数のヒータによって湯水流通経路を加熱するように構成されたものでは、全てのヒータを作動させるのに比較的多くの電力を必要とする。そのため、各ヒータを全て同じタイミングで作動させれば、その際のピーク電流が大きくなり、供給電力が一定以下に制限される環境下においては、適切に動作しない虞がある。しかしながら、本発明によれば、第１ヒータ群と第２ヒータ群とを所定時間ずれたタイミングで作動させるから、各ヒータを作動させる際のピーク電流を抑制することができる。よって、供給電力が一定以下に制限される環境下であっても、動作の安定性を担保することができる。

以上のように、本発明によれば、適切な凍結防止性能を発揮しつつ、熱源機全体の省電力化を図ることが可能であると共に、ヒータによる加熱箇所の劣化も抑制できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る給湯暖房熱源機の概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る給湯暖房熱源機の加熱設定テーブルを示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る給湯暖房熱源機のヒータの作動フローチャートである。 図４は、本発明の他の実施形態に係る給湯暖房熱源機のヒータの作動タイミングを示すグラフである。

次に、上記した本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳述する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る給湯暖房熱源機１は、上水道から供給される水を加熱してカランやシャワーなどの湯水栓Ｐ２へ供給する給湯運転用の熱源ユニット（以下、「給湯熱源ユニット」という）２と、温水ファンヒータや温水床暖房機などの暖房端末Ｐ３との間で湯を加熱循環させる暖房運転用の熱源ユニット（以下、「暖房熱源ユニット」という）３とを一体構成した複合型の熱源機であって、主に屋外に設置して使用される。また、給湯暖房熱源機１は、浴槽Ｐ４との間で風呂水を加熱循環させる追焚運転用の熱交換器（以下、「風呂熱交換器」という）４も備えている。

給湯熱源ユニット２は、給水配管（給水管路）１２１から供給される水を燃焼排ガスとの熱交換により加熱する給湯熱交換器２１と、ガス配管１１１から供給される燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼させる給湯バーナ２２とを備えている。暖房熱源ユニット３は、暖房端末Ｐ３から暖房戻り配管（給水管路）１３１を介して帰還する湯水を燃焼排ガスとの熱交換により加熱する暖房熱交換器３１と、ガス配管１１１から供給される燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼させる暖房バーナ３２とを備えている。

給湯熱交換器２１および暖房熱交換器３１の共通の外郭を構成する缶体１１は、上下に開放する略筒状に形成されている。給湯バーナ２２および暖房バーナ３２の共通の外郭を構成する燃焼室１２は、上方に開放する略箱状に形成されており、缶体１１の下端開放部に連結されている。また、燃焼室１２の下部には、給湯バーナ２２および暖房バーナ３２の燃焼用空気を燃焼室１２内に供給するための給排気ファン１５が接続されている。

缶体１１の内部空間は、給湯バーナ２２で生成される燃焼排ガスを給湯熱交換器２１の配設部に導く給湯側の排気流通路と、暖房バーナ３２で生成される燃焼排ガスを暖房熱交換器３１の配設部に導く暖房側の排気流通路との二つの経路が区画形成されており、給排気ファン１５によって燃焼室１２内に導入される空気は、上記両排気流通路を通って缶体１１の上端開放部へ導かれる。

缶体１１の内部には、給湯熱交換器２１および暖房熱交換器３１にて潜熱を回収する際に、後述する給湯側潜熱熱交換部２１Ｂおよび暖房側潜熱熱交換部３１Ｂの表面で発生する強酸性のドレンを受けるためのドレン受け１６が設けられている。ドレン受け１６の底部には、上記ドレンをドレン中和器１７に導くためのドレン導出管１６１が接続されている。図示しないが、ドレン中和器１７の内部には、ドレン中和剤が装填されており、ドレン導出管１６１を通じてドレン中和器１７に回収されたドレンは、ドレン中和剤によって中和される。ドレン中和器１７には、ドレン中和器１７内に回収されたドレンの中和水を強制的に外部に排出させるためのドレンポンプ３７が接続されている。また、ドレン中和器１７は、中和水道出管１６２を通じてオーバーフロー管１６３に繋がっており、ドレンポンプ３７が正常に動作しない場合、ドレン中和器１７内に滞留した中和水は、中和水道出管１６２からオーバーフロー管１６３を通じて外部に排出される。

給湯暖房熱源機１の外郭を構成する筐体１０には、給排気ファン１５を作動させた際に屋外の空気（外気）を筐体１０の内部に取り込むための給気口１０１と、燃焼室１２の内部で生成された燃焼排ガスを筐体１０の外部へ導出するための排気口１０２とが設けられている。缶体１１の上端開放部は、排気口１０２に連通している。

給湯熱交換器２１は、給湯バーナ２２から放出される燃焼排ガス中の顕熱を回収する顕熱熱交換部（以下、「給湯側顕熱熱交換部」という）２１Ａと、上記燃焼排ガス中の潜熱を回収する潜熱熱交換部（以下、「給湯側潜熱熱交換部」という）２１Ｂとを有しており、給湯側潜熱熱交換部２１Ｂの上流端に給水配管１２１が接続され、給湯側潜熱熱交換部２１Ｂの下流端および給湯側顕熱熱交換部２１Ａの上流端相互が連絡配管１２３により連結され、給湯側顕熱熱交換部２１Ａの下流端に給湯配管（出湯管路）１２２が接続される。従って、湯水栓Ｐ２が開かれると、上水道から給水配管１２１に導入された水が給湯側潜熱熱交換部２１Ｂ、給湯側顕熱熱交換部２１Ａの順に流通し、給湯配管１２２を通って湯水栓Ｐ２に導出される。

暖房熱交換器３１は、暖房バーナ３２から放出される燃焼排ガス中の顕熱を回収する顕熱熱交換部（以下、「暖房側顕熱熱交換部」という）３１Ａと、上記燃焼排ガス中の潜熱を回収する潜熱熱交換部（以下、「暖房側潜熱熱交換部」という）３１Ｂとを有しており、暖房側潜熱熱交換部３１Ｂの上流端に暖房戻り配管１３１が接続され、暖房側顕熱熱交換部３１Ａの下流端に暖房往き配管（出湯管路）１３２が接続されている。

暖房側潜熱熱交換部３１Ｂの下流端および暖房側顕熱熱交換部３１Ａの上流端相互は、暖房熱交換器３１や暖房戻り配管１３１、暖房往き配管１３２等により構成される暖房側の湯水流通経路において湯水の温度上昇に伴う体積膨張を吸収するためのシスターン３３を挟んで、連絡往き配管１３３および連絡戻り配管１３４により連結されている。即ち、暖房側潜熱熱交換部３１Ｂの下流端は、連絡往き配管１３３を通じてシスターン３３に接続され、暖房側顕熱熱交換部３１Ａの上流端は、連絡戻り配管１３４を通じてシスターン３３に接続されている。

シスターン３３には、給水配管１２１の中間部から分岐して、上記暖房側の湯水流通経路に水を補充するための補水配管１３５が接続されている。シスターン３３と補水配管１３５との接続部には、給水配管１２１からシスターン３３への水の供給を遮断可能な補水電磁弁４５が設けられており、補水電磁弁４５を開くことで、上水道から給水配管１２１に導入された水が補水配管１３５を通ってシスターン３３内に導入される。

連絡戻り配管１３４には、暖房端末Ｐ３と暖房熱交換器３１との間で湯水を循環させるための循環ポンプ３４が設けられている。また、連絡戻り配管１３４は、循環ポンプ３４より下流側の中間部から分岐して、低温用の暖房端末Ｐ３を接続するための熱動弁ヘッダ３５に繋がっている。従って、循環ポンプ３４を作動させることで、暖房戻り配管１３１と暖房往き配管１３２との間に接続される暖房端末Ｐ３に、暖房側顕熱熱交換部３１Ａおよび暖房側潜熱熱交換部３１Ｂで加熱された高温の湯を循環供給することができる。また、暖房戻り配管１３１と熱動弁ヘッダ３５との間に接続される暖房端末Ｐ３には、暖房側潜熱熱交換部３１Ｂで加熱された低温の湯を循環供給することができる。

風呂熱交換器４は、内外二重管構造の液々熱交換器であり、外パイプ４１の上流端に風呂戻り配管１４１が接続され、外パイプ４１の下流端に風呂往き配管１４２が接続されている。風呂戻り配管１４１には、浴槽Ｐ４と外パイプ４１との間で浴槽Ｐ４内の風呂水を循環させるための風呂ポンプ３６が設けられている。内パイプ４２の上流端には、暖房往き配管１３２の中間部から分岐した加熱往き配管１４３が接続され、内パイプ４２の下流端には、暖房戻り配管１３１の中間部から分岐した加熱戻り配管１４４が接続されている。従って、風呂ポンプ３６を作動させれば、浴槽Ｐ４内の風呂水を、暖房側顕熱熱交換部３１Ａから内パイプ４２に供給される湯によって加熱しつつ、外パイプ４１との間で循環させることができる。

風呂戻り配管１４１および給湯配管１２２相互は、給湯熱交換器２１で加熱された湯を浴槽Ｐ４へ供給するための湯張り用のバイパス配管１４０によって接続されている。即ち、給湯配管１２２は、中間部から分岐して風呂戻り配管１４１に接続されている。従って、後述する湯張り電磁弁５３を開けば、給湯熱交換器２１で加熱された湯を給湯配管１２２からバイパス配管１４０へ導き、風呂戻り配管１４１を通じて浴槽Ｐ４に供給することができる。

給水配管１２１には、給湯熱交換器２１へ供給される水の流量を検出する水量センサ５１と、給湯熱交換器２１への水の供給量を調整可能な水量調整弁５２とが上流側よりこの順序で設けられている。給水配管１２１における水量センサ５１と水量調整弁５２との間には、給湯熱交換器２１へ供給される水の温度を検出する給水温センサ６１が設けられている。

給湯配管１２２の上流端寄りの位置、即ち、缶体１１の外側近傍の位置には、給湯側潜熱熱交換部２１Ｂから導出される湯の温度を検出する缶体温度センサ６２が設けられている。給湯配管１２２の下流端寄りの位置には、給湯熱交換器２１から湯水栓Ｐ２に導出される湯の温度を検出する給湯温センサ６３が設けられている。

連絡戻り配管１３４の上流端寄りの位置、即ち、循環ポンプ３４の吹出口近傍の位置には、シスターン３３から熱動弁ヘッダ３５に導出される湯の温度を検出する低温暖房温度センサ６４が設けられている。暖房往き配管１３２の上流端寄りの位置、即ち、缶体１１の外側近傍の位置には、暖房側顕熱熱交換部３１Ａから導出される湯の温度を検出する高温暖房温度センサ６５が設けられている。

風呂戻り配管１４１における風呂ポンプ３６の吸込口近傍の位置には、浴槽Ｐ４から風呂熱交換器４に帰還する風呂水の温度を検出する風呂戻り温度センサ６６が設けられている。風呂往き配管１４２の下流端寄りの位置には、風呂熱交換器４から浴槽Ｐ４に導出される湯の温度を検出する風呂往き温度センサ６７が設けられている。

筐体１０内における給気口１０１の近傍位置には、給気口１０１から筐体１０内に取り込まれる空気の温度を検出する外気温センサ６８が設けられている。尚、本実施の形態では、筐体１０内における給気口１０１の近傍位置に外気温センサ６８が設けられているが、外気温センサ６８は、給湯運転や暖房運転、運転待機時に筐体１０内に取り込まれる空気の温度を検出可能な位置であれば、例えば、給排気ファン１５の吸込口付近に設けられてもよいし、給気口１０１と給排気ファン１５との間における空気の導通経路に設けられてもよい。

バイパス配管１４０には、給湯熱交換器２１から風呂戻り配管１４１への湯の供給を遮断可能な湯張り電磁弁５３と、風呂戻り配管１４１からバイパス配管１４０への風呂水の逆流を防止する風呂水逆止弁５４と、バイパス配管１４０の湯の流量を検出する湯量センサ５５とが上流側よりこの順序で設けられている。

給湯熱交換器２１や給水配管１２１、給湯配管１２２等により構成される給湯側の湯水流通経路のうち、給水配管１２１の上流端付近より下流側の所定位置から給湯熱交換器２１を通って給湯配管１２２の下流端付近より上流側の所定位置に至る給湯側主流路には、凍結防止用のヒータ７１〜７８が設けられている。詳述すると、給湯側主経路には、給水配管１２１における水量調整弁５２より下流位置を加熱するヒータ７１、給水配管１２１における給湯側潜熱熱交換部２１Ｂとの接続部近傍位置を加熱するヒータ７２、連絡配管１２３における給湯側潜熱熱交換部２１Ｂとの接続部近傍位置を加熱するヒータ７３、連絡配管１２３の略中間位置を加熱するヒータ７４、給湯側潜熱熱交換部２１Ｂを加熱するヒータ７５、給湯配管１２２における給湯側顕熱熱交換部２１Ａとの接続部近傍位置を加熱するヒータ７６、給湯配管１２２における缶体温度センサ６２の下流側近傍位置を加熱するヒータ７７、および、給湯配管１２２における給湯温センサ６３の上流側近傍位置を加熱するヒータ７８が設けられている。

給湯側の湯水流通経路のうち、上記ヒータ７１〜７８の配設部（給湯側主流路）を除いた給湯側副流路にも同様、凍結防止用のヒータ８１〜８２が設けられている。詳述すると、給湯側副流路には、給水配管１２１における水量センサ５１より上流位置を加熱するヒータ８１、および、給湯配管１２２における給湯温センサ６３より下流位置を加熱するヒータ８２が設けられている。

暖房側の湯水流通経路のうち、暖房熱交換器３１や暖房戻り配管１３１、暖房往き配管１３２、連絡往き配管１３３、連絡戻り配管１３４を除いた暖房側副流路にも同様、凍結防止用のヒータ８３〜８６が設けられている。詳述すると、暖房側副流路には、バイパス配管１４０における風呂戻り配管１４１との分岐部近傍位置を加熱するヒータ８３、風呂ポンプ３６を加熱するヒータ８４、補水配管１３５におけるシスターン３３との接続部近傍位置を加熱するヒータ８５、および、ドレン中和器１７を加熱するヒータ８６が設けられている。

図示しないが、給排気ファン１５のファンモータ、給湯バーナ２２および暖房バーナ３２への燃料ガスの供給量を調整する弁装置、給湯バーナ２２および暖房バーナ３２の各炎孔近傍にて火花放電する点火電極、給湯バーナ２２および暖房バーナ３２の点火を検出する炎検知センサ、循環ポンプ３４、風呂ポンプ３６、ドレンポンプ３７、補水電磁弁４５、水量センサ５１、水量調整弁５２、湯張り電磁弁５３、湯量センサ５５、給水温センサ６１、缶体温度センサ６２、給湯温センサ６３、低温暖房温度センサ６４、高温暖房温度センサ６５、風呂戻り温度センサ６６、風呂往き温度センサ６７、外気温センサ６８、給湯熱交換器２１の周辺部に設けられた第１ヒータ群７１〜７８、およびそれ以外の箇所に設けられた第２ヒータ群８１〜８６は何れも、筐体１０内に組み込まれた制御回路Ｃ１に電気配線を通じて接続されている。

制御回路Ｃ１には、給湯熱交換器２１で加熱された湯を湯水栓Ｐ２へ供給する給湯運転、暖房熱交換器３１で加熱された湯を暖房端末Ｐ３へ循環供給する暖房運転、風呂熱交換器４で加熱された湯を浴槽Ｐ４へ循環供給する風呂追焚運転、給湯熱交換器２１で加熱された湯を浴槽Ｐ４へ供給する湯張り運転など、給湯暖房熱源機１の主動作を制御する給湯暖房制御プログラムが組み込まれている。

また、制御回路Ｃ１には、外気温センサ６８の検出温度（外気温）Ｔｈに応じて第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を異なる動作条件で作動させて、湯水流通経路の所定の部位を加熱するヒータ制御プログラムが組み込まれている。

さらに、制御回路Ｃ１の記憶回路には、外気温Ｔｈ毎の第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６による加熱対象部の加熱度合（ここでは、ヒータの３０分間の制御周期における作動時間Ｓ１および作動停止時間Ｓ２）を示す複数の加熱設定テーブルが記憶されている。本実施の形態では、図２に示す暖房運転時の加熱設定テーブルＡ、給湯運転時の加熱設定テーブルＢ、および、運転待機時の加熱設定テーブルＣが記憶されている。

上記給湯暖房熱源機１の第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６による湯水流通経路の加熱動作を、図３のフローチャートに従って説明する。尚、以下の加熱動作が実行されるにあたって、図示しない操作端末にて運転スイッチのオン操作がなされると、制御回路Ｃ１に組み込まれた給湯暖房制御プログラムやヒータ制御プログラムなどの主制御プログラムが起動し、給湯運転や暖房運転等が実行可能な状態、即ち、運転待機状態となる。

運転スイッチのオン操作がなされると、外気温Ｔｈが予め設定された下限基準温度Ｔ１（例えば、３℃）より低いか否かを判定する（ＳＴ１）。その結果、外気温Ｔｈが下限基準温度Ｔ１以上であれば（ＳＴ１のステップでＮｏ）、給湯側および暖房側の何れの湯水流通経路においても凍結が生じないものとして、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を作動停止状態で維持する。

尚、図示しないが、その後、暖房端末Ｐ３にて暖房スイッチのオン操作がなされた場合は、給排気ファン１５を所定回転数にて作動させると共に、循環ポンプ３４を作動させ、さらに暖房バーナ３２を所定燃焼量にて点火燃焼させる。これにより、暖房熱交換器３１で加熱された湯が暖房端末Ｐ３に循環供給される。また、湯水栓Ｐ２が開かれ、水量センサ５１によって所定流量以上の通水が検出された場合は、給排気ファン１５を所定回転数にて作動させると共に、給湯バーナ２２を所定燃焼量にて点火燃焼させる。これにより、給湯熱交換器２１で加熱された湯が湯水栓Ｐ２に供給される。

一方、運転スイッチのオン操作がなされた際に、外気温Ｔｈが下限基準温度Ｔ１未満である場合は（ＳＴ１のステップでＹｅｓ）、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に作動させる（ＳＴ２）。また、このとき、給湯運転も暖房運転も行なわれていない運転待機状態であれば（ＳＴ３のステップでＮｏ、ＳＴ４のステップでＮｏ）、運転待機時の加熱設定テーブルＣで設定された作動時間Ｓ１および作動停止時間Ｓ２に基づき、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６をオンオフ制御する（ＳＴ５）。

具体的には、例えば外気温Ｔｈが３℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に５分間作動させて２５分間停止させる動作を繰り返す。外気温Ｔｈが０℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８を１０分間作動させて２０分間停止させる動作、第２ヒータ群８１〜８６を５分間作動させて２５分間停止させる動作をそれぞれ繰り返す。外気温Ｔｈが−５℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８を常時作動させると共に、第２ヒータ群８１〜８６を１５分間作動させて１５分間停止させる動作を繰り返す（図２の「テーブルＣ」参照）。

上記第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６のオンオフ制御は、外気温Ｔｈが予め設定された上限基準温度Ｔ２（例えば、７℃）以上になるまで行なう（ＳＴ６）。その後、外気温Ｔｈが上限基準温度Ｔ２以上になれば（ＳＴ６のステップでＹｅｓ）、給湯側および暖房側の何れの湯水流通経路においても凍結の虞がないものとして、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６の作動を共に停止させ、ＳＴ１のステップに戻る（ＳＴ７）。尚、図示しないが、上記ＳＴ３からＳＴ６のステップを実行している間に、運転スイッチのオフ操作がなされた場合も同様、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６の作動を共に停止させ、ＳＴ１のステップに戻る。

上記ＳＴ３からＳＴ６のステップを実行している間に、或いは、ＳＴ２のステップにて第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を作動させた時点で、暖房運転が実行された場合は（ＳＴ３のステップでＹｅｓ）、暖房運転時の加熱設定テーブルＡで設定された作動時間Ｓ１および作動停止時間Ｓ２に基づき、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６をオンオフ制御する（ＳＴ８）。

具体的には、例えば外気温Ｔｈが３℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に１０分間作動させて２０分間停止させる動作を繰り返す。外気温Ｔｈが０℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８を１５分間作動させて１５分間停止させる動作、第２ヒータ群８１〜８６を１０分間作動させて２０分間停止させる動作をそれぞれ繰り返す。外気温Ｔｈが−５℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８を常時作動させると共に、第２ヒータ群８１〜８６を２０分間作動させて１０分間停止させる動作を繰り返す。外気温Ｔｈが−８℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に常時作動させる（図２の「テーブルＡ」参照）。尚、暖房運転と共に給湯運転も行なわれている場合は、外気温Ｔｈにかかわらず、第１ヒータ群７１〜７８を常時停止させ、第２ヒータ群８１〜８６は上記のようにテーブルＡの設定に基づいてオンオフ制御を行なう。

上記ＳＴ３からＳＴ６のステップを実行している間に、或いは、ＳＴ２のステップにて第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に作動させた時点で、暖房運転は行なわれておらず、給湯運転のみ実行された場合は（ＳＴ３のステップでＮｏ、ＳＴ４のステップでＹｅｓ）、給湯運転時の加熱設定テーブルＢで設定された作動時間Ｓ１および作動停止時間Ｓ２に基づき、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６をオンオフ制御する（ＳＴ９）。

具体的には、例えば外気温Ｔｈが−２℃以上であれば、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を共に常時停止させる。外気温Ｔｈが−３℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８は常時停止させた状態で、第２ヒータ群８１〜８６を２０分間作動させて１０分間停止させる動作を繰り返す。外気温Ｔｈが−５℃である場合は、第１ヒータ群７１〜７８は常時停止させた状態で、第２ヒータ群８１〜８６を常時作動させる（図２の「テーブルＢ」参照）。

その後、外気温Ｔｈが上限基準温度Ｔ２以上になれば（ＳＴ６のステップでＹｅｓ）、上記したように、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６の作動を共に停止させ、ＳＴ１のステップに戻る（ＳＴ７）。

このように、上記給湯暖房熱源機１によれば、暖房運転中に外気温センサ６８の検出温度Ｔｈが下限基準温度Ｔ１より低くなった場合は、湯水流通経路における給湯側主流路が運転待機中よりも、また給湯側副流路よりも長時間加熱される。従って、たとえ給排気ファン１５によって給湯熱交換器２１の配設部に低温の外気が導入されても、給湯側主流路の凍結を防止することができる。しかも、上記給湯側副流路の加熱時間が給湯側主流路の加熱時間より短く設定されているから、給湯側副流路に配設された水量センサ５１のケーシングや水量調整弁５２のパッキング部材、暖房側副流路に配設された風呂ポンプ３６のケーシング、ドレン中和器１７のケーシングなどの加熱による劣化を抑制することもできる。また、その分、不要な電力の消費を低減することもできる。

さらに、上記給湯暖房熱源機１では、一つの温度センサ（外気温センサ６８）の検出温度に基づいて第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６のそれぞれの動作を制御することができるから、熱源機全体の構成を簡素化することも可能であるし、特に、給排気ファン１５によって筐体１０内に取り込まれる空気と屋外の空気との温度差が比較的小さい屋外設置式の給湯暖房熱源機に有用である。

尚、上記実施の形態では、暖房運転中に外気温センサ６８の検出温度Ｔｈが下限基準温度Ｔ１より低くなった場合は、湯水流通経路における給湯側主流路を運転待機中よりも、また給湯側副流路よりも長時間加熱するように構成されたものを説明したが、外気温Ｔｈ毎の加熱対象部の加熱度合を示す加熱設定テーブルとして、ヒータの発熱量を第１ヒータ群７１〜７８と第２ヒータ群８１〜８６とで別個に有し、暖房運転中に外気温センサ６８の検出温度Ｔｈが下限基準温度Ｔ１より低くなった場合は、給湯側主流路に設けられた第１ヒータ群７１〜７８の発熱量を運転待機中よりも、また給湯側副流路に設けられた第２ヒータ群８１〜８６の発熱量よりも大きく設定するように構成されたものとしてもよい。このものにおいても、上記実施の形態に係る給湯暖房熱源機１と同様の作用効果を奏する。

また、上記実施の形態では、外気温Ｔｈが下限基準温度Ｔ１未満になれば、第１ヒータ群７１〜７８および第２ヒータ群８１〜８６を同時に作動させるように構成されたものを説明したが、図４に示すように、外気温Ｔｈが下限基準温度Ｔ１未満になった場合、第１ヒータ群７１〜７８を作動させてから所定時間後（例えば、５分後）に第２ヒータ群８１〜８６を作動させるように構成されたものとしてもよいし、反対に、第２ヒータ群８１〜８６を作動させてから所定時間後に第１ヒータ群７１〜７８を作動させるように構成されたものとしてもよい。

このように、第１ヒータ群７１〜７８と第２ヒータ群８１〜８６とで作動開始のタイミングを異ならせることで、各ヒータを作動させる際のピーク電流を抑制することができるから、給湯暖房熱源機１への供給電力が一定以下に制限される環境下であっても、動作の安定性を担保することができる。

また、上記実施の形態では、屋外の空気を給気口１０１から直接筐体１０内に取り込み、排気口１０２を通じて屋外へ排出するように構成された屋外設置式の給湯暖房熱源機であって、筐体１０の内部空間が給気口１０１および排気口１０２を介して直接屋外と連通しているものを説明したが、本発明は、屋内に設置して使用される屋内設置式の給湯暖房熱源機であって、屋内の空気を給気口１０１から筐体１０内に取り込み、排気口１０２に接続された排気管を通じて屋外に排出するように構成されたものにも適用できる。また、屋内設置式の給湯暖房熱源機であって、屋外の空気を給気口１０１に接続された給気管を通じて筐体１０内に取り込み、排気口１０２に接続された排気管を通じて屋外に排出するように構成されたものにも適用できる。

上記実施の形態では、給湯機能および暖房機能に加え、追焚機能や湯張り機能を備えたものを説明したが、本発明は、追焚機能や湯張り機能を備えていない給湯暖房熱源機にも適用できる。また、上記実施の形態では、浴槽Ｐ４内の風呂水を風呂熱交換器４との間で加熱循環させるように構成されたものを説明したが、本発明は、暖房端末Ｐ３と同様、暖房熱源ユニット３との間で浴槽Ｐ４内の風呂水を加熱循環させるように構成された給湯暖房熱源機にも適用できる。

１ 給湯暖房熱源機
１０ 筐体
１２１ 給水管路（入水管路）
１２２ 給湯管路（出湯管路）
１５ 給排気ファン
２１ 給湯熱交換器
２２ 給湯バーナ
３１ 暖房熱交換器
３２ 暖房バーナ
６８ 外気温センサ
７１〜７８ 第１ヒータ群
８１〜８６ 第２ヒータ群
Ｐ２ 湯水栓
Ｐ３ 暖房端末

Claims (3)

1. 燃料ガスを燃焼させるバーナと、筐体外部からバーナの燃焼用空気を供給する給排気ファンと、バーナにより生成された燃焼排ガス中の熱を回収し湯水を加熱する給湯熱交換器と、給湯熱交換器へ湯水を導入する入水管路と、給湯熱交換器から湯水を導出する出湯管路と、給湯熱交換器、入水管路および出湯管路を含む筐体内部の湯水流通経路を所定箇所毎に加熱する複数のヒータと、筐体内に導入される外部空気の温度を検出する外気温センサと、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合にヒータを作動させて湯水流通経路を加熱するヒータ制御手段と、暖房端末に接続する暖房熱交換器と、給湯熱交換器で加熱された湯水を外部の湯水栓へ供給する給湯運転の実行手段と、暖房熱交換器で加熱された湯水を外部の暖房端末へ循環供給する暖房運転の実行手段とを備えた給湯暖房熱源機であって、
   ヒータは、湯水流通経路の給湯熱交換器およびその上下所定の流域からなる主流路に配設される第１ヒータ群と、湯水流通経路の前記主流路を除いた副流路に配設される第２ヒータ群とに分けて動作制御可能に構成され、
   ヒータ制御手段は、給湯運転、暖房運転、および運転待機状態のそれぞれにおいて、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合に、第１ヒータ群と第２ヒータ群とで加熱度合を異ならせてヒータを作動させ、
   暖房運転が実行されると暖房熱交換器及び給湯熱交換器に対して筐体外部の空気が給排気ファンによって導入され、
   ヒータ制御手段は、暖房運転中で且つ給湯運転停止中において、外気温センサの検出温度が基準温度より低くなった場合は、第１ヒータ群における加熱度合を第２ヒータ群における加熱度合より大きく設定してヒータを作動させる、給湯暖房熱源機。
2. 請求項１に記載の給湯暖房熱源機において、
   ヒータ制御手段は、さらに、第１ヒータ群及び第２ヒータ群の加熱度合を運転待機状態中よりも大きく設定してヒータを作動させる、給湯暖房熱源機。
3. 請求項１または２に記載の給湯暖房熱源機において、
   前記検出温度が基準温度より低くなった場合、第１ヒータ群と第２ヒータ群との作動タイミングを所定時間異ならせる、給湯暖房熱源機。

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