JP7025742B2 - 給湯暖房機 - Google Patents

Description

本発明は、給湯加熱部と風呂加熱部と暖房加熱部とを備えた給湯暖房機に関する。

従来、浴槽の湯水を加熱する機能を備えた風呂給湯器が広く実用に供されている。この風呂給湯器は、例えば特許文献１に開示されるように、給湯側熱交換器及び当該熱交換器を加熱する給湯側バーナを備えた給湯側燃焼室と、給湯側熱交換器を通過した湯を出湯する出湯管とを含んでなる給湯回路（給湯加熱部）と、風呂側熱交換器及び当該熱交換器を加熱する風呂側バーナを備えた風呂側燃焼室と、風呂側熱交換器と浴槽との間に接続される戻り配管及び往き配管とを含んでなる風呂回路（風呂加熱部）と、を併設したものが知られている。風呂回路では、ポンプによって浴槽の湯水を風呂側熱交換器との間で循環させながら風呂側バーナを燃焼させることで、浴槽の湯水を沸かし上げたり、追い焚きによって保温したりすることができるようになっている。
また、給湯加熱部と風呂加熱部とに加え、脱衣場に設けた床暖房や浴室に設けた温風暖房機等の暖房端末との間で湯水を循環させて脱衣場や浴室の暖房を行う暖房加熱部を備えた給湯暖房機も知られている（特許文献２）。

特開２０１３－１７０７９４号公報 特開２０１５－３１４５７号公報

ところで、近年、急激な温度の変化により血圧の乱高下や脈拍の変動が起こるいわゆるヒートショックと称される危険が指摘されている。このヒートショックは、冬場に暖房の効いた部屋から低温の脱衣場や浴室に入る際にも起こり得る。特許文献２の給湯暖房機のように脱衣場や浴室に暖房機能を備えればヒートショックのおそれは低減されるが、暖房機能は浴槽への湯張り温度や浴室内の室温等に関係なく単独で使用されるため、必ずしもヒートショックの防止に適切なタイミングで使用されない場合がある。

そこで、本発明は、適切なタイミングで暖房機能を発揮でき、ヒートショックのおそれを低減することができる給湯暖房機を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、給湯バーナと、給湯バーナの燃焼排気によって内部を通過する水を加熱する給湯熱交換器とを備える給湯加熱部と、暖房バーナと、暖房バーナの燃焼排気によって内部を通過する湯水を加熱する暖房熱交換器とを備え、暖房熱交換器と、暖房送風機用の高温放熱器及び／又は床暖房用の低温放熱器との間に循環経路を形成する暖房加熱部と、給湯加熱部と接続されて浴槽との間に風呂循環経路を形成し、浴槽への湯張りと、暖房バーナの燃焼に伴う浴槽内の湯水の追い焚きとを実行可能な風呂加熱部と、浴槽外の気温を検出する気温検出手段と、給湯バーナ及び暖房バーナの燃焼を制御して、給湯加熱部から浴槽への湯張り及び／又は風呂加熱部での浴槽内の湯水の追い焚きを実行すると共に、高温放熱器及び／又は低温放熱器の作動を制御するコントローラと、を含んでなる給湯暖房機であって、
コントローラは、湯張り及び／又は追い焚きの実行の際、気温検出手段による検出温度が所定温度以下の場合、高温放熱器及び／又は低温放熱器を自動的に作動させて、暖房送風機からの温風の送風及び／又は床暖房を実行することを特徴とする。
尚、「湯張り及び／又は追い焚きの実行の際」とは、湯張り及び／又は追い焚きの実行中及び実行後の両方を含む。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、コントローラは、検出温度と湯張り及び／又は追い焚きの目標温度との差が所定温度以上の場合にも高温放熱器及び／又は低温放熱器を自動的に作動させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、コントローラは、湯張り及び／又は追い焚きの実行の際、気温検出手段による検出温度が所定温度以下の場合、高温放熱器及び／又は低温放熱器を自動的に作動させて、暖房送風機からの温風の送風及び／又は床暖房を実行するので、急激な温度変化が予想される適切なタイミングで暖房機能を発揮でき、ヒートショックのおそれを低減することができる。
特に、ヒートショックのおそれが高い冬季等に高温放熱器及び／又は低温放熱器を確実に作動させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、コントローラは、検出温度と湯張り及び／又は追い焚きの目標温度との差が所定温度以上の場合にも高温放熱器及び／又は低温放熱器を自動的に作動させるので、検出温度と浴槽内の湯温との温度変化を小さくして湯につかる際のヒートショックのおそれを効果的に抑制することができる。

給湯暖房機の概略回路図である。 自動湯張り運転のフローチャートである。 自動追い焚き運転のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯暖房機の概略回路図で、給湯暖房機１は、給湯加熱部２と、暖房加熱部３と、風呂加熱部４とを備える。
まず、給湯加熱部２は、給湯燃焼室５内に、給湯バーナ６，６・・と、給湯バーナ６の燃焼排気によって内部を通過する水を加熱する給湯熱交換器７とを備え、給湯熱交換器７の入口には、給湯水量センサ９を備えて上水道から水道水を供給する給水管８が接続され、給湯熱交換器７の出口には、給湯熱交換器７で加熱された湯を出湯する出湯管１０が接続されている。器具外で出湯管１０に接続される配管には給湯栓１１が設けられる。

また、給水管８と出湯管１０との間には、給湯熱交換器７をバイパスするバイパス管１２が接続され、バイパス管１２には、バイパス管１２への流量を制御するバイパス制御弁１３が設けられている。出湯管１０におけるバイパス管１２の接続部よりも上流側には、給湯熱交換器７の出口からの湯温を検出する給湯内胴サーミスタ１４が設けられ、バイパス管１２の接続部よりも下流側には、バイパス管１２からの水の混合後の出湯温度を検出する給湯出湯サーミスタ１５が設けられている。

さらに、給湯バーナ５へのガスの供給を行うガス管１６には、上流側から元ガス電磁弁１７、給湯ガス比例弁１８、各給湯バーナ５への分岐管ごとの給湯切替電磁弁１９，１９・・がそれぞれ設けられている。給湯燃焼室５の下方には、燃焼用空気を各給湯バーナ５へ供給する給湯ファン２０が設けられている。２１は点火用のイグナイタ、２２は点火電極、２３は給湯フレームロッドである。

次に、暖房加熱部３は、暖房燃焼室３０内に、暖房バーナ３１，３１と、暖房バーナ３１の燃焼排気によって内部を通過する湯水を加熱する暖房熱交換器３２とを備え、暖房熱交換器３２の出口には、器具外で暖房端末としての高温放熱器３４と接続される暖房高温往き配管３３が接続され、暖房熱交換器３２の入口には、器具外で高温放熱器３４と接続される暖房戻り配管３５が接続されている。暖房戻り配管３５には、膨張タンク３６及び暖房循環ポンプ３７が設けられると共に、暖房循環ポンプ３７の下流側には、暖房低温往き配管３８が接続されて、器具外で暖房端末としての低温放熱器３９と接続されている。低温放熱器３９の下流側は、高温放熱器３４の下流側で暖房戻り配管３５と接続されている。ここでは高温放熱器３４が浴室や脱衣場に温風を吹き出す暖房送風機、低温放熱器３９が脱衣場の床暖房となっている。４０は、暖房熱交換器３２の出口側で暖房高温往き配管３３に設けられた暖房高温サーミスタ、４１は、膨張タンク３６に設けられた暖房低温サーミスタである。

また、ガス管１６から暖房加熱部３側に分岐されるガス分岐管４２には、上流側から暖房ガス比例弁４３、各暖房バーナ３１への分岐管ごとの暖房切替電磁弁４４，４４がそれぞれ設けられている。暖房燃焼室３０の下方には、燃焼用空気を各暖房バーナ３１へ供給する暖房ファン４５が設けられている。４６は点火電極、４７は暖房フレームロッドである。
よって、暖房加熱部３では、暖房循環ポンプ３７の作動により、暖房熱交換器３２で加熱された湯が、暖房高温往き配管３３、高温放熱器３４、暖房戻り配管３５を介して循環すると共に、暖房低温往き配管３８、低温放熱器３９、暖房戻り配管３５を介して循環する暖房循環経路４８が形成される。高温放熱器３４及び低温放熱器３９には、内蔵熱動弁の動作によって湯が供給される。

そして、風呂加熱部４は、暖房高温往き配管３３と暖房戻り配管３５との間に接続される風呂加熱用配管５１が内挿する風呂熱交換器５０を有し、風呂熱交換器５０と器具外の浴槽５２との間には、風呂往き配管５３と、風呂循環ポンプ５５及び圧力センサ５６、水流スイッチ５７を備えた風呂戻り配管５４とが接続されている。５８は、風呂加熱用配管５１において風呂熱交換器５０の上流側に設けられた風呂熱動弁である。
風呂戻り配管５４には、出湯管１０から分岐されて給湯用電磁弁６０，６０及び落とし込み水量センサ６１を備えた落とし込み管５９が接続され、落とし込み管５９に設けた給湯用電磁弁６０，６０を開弁させることで、給湯加熱部２で加熱された湯を浴槽５２へ供給可能となっている。６２，６２は逆止弁である。こうして風呂熱交換器５０、風呂往き配管５３、風呂戻り配管５４とにより、給湯加熱部２と接続されると共に、風呂循環ポンプ５５の作動により浴槽５２の湯水を循環させる風呂循環経路６３が形成される。風呂往き配管５３には風呂往きサーミスタ６４が、風呂戻り配管５４には風呂戻りサーミスタ６５がそれぞれ設けられている。

一方、７０はコントローラ、７１は給湯リモコン、７２は風呂リモコンで、脱衣場内には、脱衣場内の温度を検出する気温検出手段としての室温サーミスタ７３が設けられている。

以上の如く構成された給湯暖房機１においては、まず通常の給湯は以下の如くなされる。
出湯管１０に設けられた給湯栓１１が開栓されて器具内に通水され、その通水を給湯水量センサ９で検知すると、コントローラ７０は、給湯ファン２０を所定時間回転させて、給湯燃焼室５内に貯留している燃焼排気を排出させる（プリパージ）。その後、ガス管１６の元ガス電磁弁１７、各給湯切替電磁弁１９を開弁させ、給湯ガス比例弁１８を所定開度で開弁させて、各給湯バーナ６へガスを供給すると共に、イグナイタ２１を作動させて給湯バーナ６，６・・に点火する。これにより、給湯熱交換器７を通過する水が加熱されて出湯管１０へ出湯され、給湯栓１１から出湯される。

コントローラ７０は、出湯管１０の給湯出湯サーミスタ１５によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２によって指示された設定温度となるように、給湯切替電磁弁１９の開閉制御と、給湯ガス比例弁１８の開度調整とを行うと共に、給湯ファン２０の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。給湯栓１１を閉じると、給湯水量センサ９の信号停止を確認したコントローラ７０は、元ガス電磁弁１７及び給湯切替電磁弁１９を閉じて給湯バーナ６を消火させ、所定時間給湯ファン２０を回転させてポストパージを行う。

（自動湯張り運転の説明）
そして、コントローラ７０は、浴槽５２へ自動的に湯張り可能となっている。以下、この自動湯張り運転について、図２のフローチャートに基づいて説明する。
給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２に設けられた湯張りスイッチを押すと、コントローラ７０は、Ｓ１で、出湯温度を、給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２で設定された湯張り温度を目標温度（例えば４０℃）に設定して湯張りを開始する。すなわち、落とし込み管５９の給湯用電磁弁６０を開弁して給湯加熱部２に通水させて給湯バーナ６を燃焼させ、出湯管１０からの湯を、落とし込み管５９及び風呂戻り配管５４を介して浴槽５２に供給することで行われる。

Ｓ２で、落とし込み管５９に設けた落とし込み水量センサ６１で検出した水量が設定水量に達したことが確認されると、Ｓ３で、給湯用電磁弁６０を閉じて通水を停止し、給湯バーナ６を消火させて湯張りを終了して、風呂循環ポンプ５５を作動させて風呂加熱部４内で浴槽５２の湯を循環させる。また、湯張りの終了を給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２で報知する。
次に、Ｓ４で、ヒートショック対策が必要か否かを判別する。この判別は、室温サーミスタ７３から得られる検出温度（室温）が所定温度（例えば１５℃）以下である場合、及び／又は、当該検出温度と湯張りの目標温度との差が所定温度（例えば１０℃）以上の場合、に必要と判断する。ここでヒートショック対策が必要でなければ、Ｓ８へ移り、風呂戻り配管５４に設けた風呂戻りサーミスタ６５で湯温を監視し、湯温が低下したら、暖房バーナ３１を点火させて風呂加熱用配管５１に高温の湯を通水させると共に、風呂循環ポンプ５５を作動させ、風呂熱交換器５０で風呂加熱用配管５１内の湯と浴槽５２の湯とを熱交換させて浴槽５２の湯を追い焚きし、目標温度で保温する。

一方、Ｓ４でヒートショック対策が必要と判断したら、Ｓ５で、コントローラ７０は、暖房バーナ３１を点火させると共に、暖房循環ポンプ３７を作動させ、暖房加熱部３において暖房端末（高温放熱器３４及び低温放熱器３９）に所定温度の湯水を送って暖房端末を作動させる。よって、低温放熱器３９が床暖房であれば脱衣場の床が温められ、高温放熱器３４が暖房送風機であれば温風が送風されて脱衣場或いは浴室の温度が高くなる。これらの暖房端末は連続運転でも所定時間おきの間欠運転でもよい。
その後、Ｓ６で、暖房端末の作動によってヒートショック対策が不要となっているか否かを判別する。これは、室温サーミスタ７３から得られる検出温度が所定温度（例えば１５℃）を超えている、及び／又は、検出温度と湯張りの目標温度との差が所定温度（例えば１０℃）未満となっている場合、に不要と判断される。ここで依然としてヒートショック対策が必要であれば、Ｓ５へ戻り、そのまま暖房端末の作動を継続する。

そして、Ｓ６でヒートショック対策が不要と判断されたら、Ｓ７で、コントローラ７０は、暖房バーナ３１を消火させると共に、暖房循環ポンプ３７を停止させ、暖房端末の作動を停止させる。
その後、Ｓ８で、風呂戻り配管５４に設けた風呂戻りサーミスタ６５で湯温を監視し、湯温が低下したら、暖房バーナ３１を点火させると共に、風呂循環ポンプ５５を作動させ、浴槽５２の湯を循環させて追い焚きし、目標温度で保温する。
この保温制御中にもＳ４でヒートショック対策が必要か否かを判別し、ヒートショック対策が必要になったらＳ５以下でヒートショック対策が不要となるまで暖房端末を作動させ、ヒートショック対策が不要であればＳ８で保温制御を継続する。

（自動追い焚き運転の説明）
また、コントローラ７０は、浴槽５２に溜めた冷水を自動的に追い焚き（沸かし上げ）可能となっており、この場合も、同様にヒートショック対策が行われる。以下、この自動追い焚き運転を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２に設けられた追い焚きスイッチを押すと、コントローラ７０は、Ｓ１１で、追い焚き温度を、給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２で設定された目標温度（例えば４０℃）に設定して追い焚きを開始する。すなわち、暖房バーナ３１を点火させると共に、風呂循環ポンプ５５を作動させ、浴槽５２の湯を循環させながら風呂熱交換器５０で追い焚きを行う。

Ｓ１２で、風呂戻りサーミスタ６５で検出される湯温が目標温度に到達したことが確認されると、Ｓ１３で、暖房バーナ３１を消火させると共に、風呂循環ポンプ５５を停止させて追い焚きを終了する。また、追い焚きの終了を給湯リモコン７１又は風呂リモコン７２で報知する。
次に、Ｓ１４で、ヒートショック対策が必要か否かを判別する。この判別も、室温サーミスタ７３から得られる検出温度（室温）が所定温度（例えば１５℃）以下である場合、及び／又は、当該検出温度と追い焚きの目標温度との差が所定温度（例えば１０℃）以上の場合、に必要と判断する。両温度条件が揃った場合とすることもできる。ここでヒートショック対策が必要でなければ、Ｓ１８へ移って目標温度で保温する。

一方、Ｓ１４でヒートショック対策が必要と判断したら、Ｓ１５で、コントローラ７０は、暖房バーナ３１を点火させると共に、暖房循環ポンプ３７を作動させ、暖房加熱部３において暖房端末（高温放熱器３４及び低温放熱器３９）に所定温度の湯水を送って作動させる。
その後、Ｓ１６で、図２のＳ６と同様に、暖房端末の作動によってヒートショック対策が不要となっているか否かを判別する。ここで依然としてヒートショック対策が必要であれば、Ｓ１５へ戻り、そのまま暖房端末の作動を継続する。

そして、Ｓ１６でヒートショック対策が不要と判断されたら、Ｓ１７で、コントローラ７０は、暖房端末の作動を停止させ、Ｓ１８で、目標温度で保温する。この保温制御中にもＳ１４でヒートショック対策が必要か否かを判別し、ヒートショック対策が必要になったらＳ１５以下でヒートショック対策が不要となるまで暖房端末を作動させ、ヒートショック対策が不要であればＳ１８で保温制御を継続する。

このように、上記形態の給湯暖房機１によれば、コントローラ７０は、湯張り及び追い焚きの実行後、室温サーミスタ７３による検出温度に基づいて、暖房端末（高温放熱器３４及び低温放熱器３９）の作動を制御することで、急激な温度変化が予想される適切なタイミングで暖房機能を発揮でき、ヒートショックのおそれを低減することができる。
特にここでは、コントローラ７０は、室温サーミスタ７３の検出温度が所定温度（１５℃）以下の場合に暖房端末を作動させることで、ヒートショックのおそれが高い冬季等に確実に暖房端末を作動させることができる。
また、コントローラ７０は、室温サーミスタ７３の検出温度と湯張り及び追い焚きの目標温度との差が所定温度（１０℃）以上の場合に暖房端末を作動させるので、検出温度と浴槽５２内の湯温との温度変化を小さくして湯につかる際のヒートショックのおそれを効果的に抑制することができる。

なお、上記形態では、湯張り及び追い焚き（沸かし上げ）の際にそれぞれヒートショック対策を講じているが、湯張り又は追い焚きの何れか一方のみでヒートショック対策を講じてもよい。
また、湯張り及び／又は追い焚きの実行後に限らず、湯張り及び／又は追い焚きの実行中に、室温サーミスタ等による浴槽外の検出温度に基づいて、暖房端末の作動を制御させても差し支えない。
さらに、暖房端末の作動制御の契機となる検出温度は、脱衣場の室温に限らず、浴室の室温や他の部屋の室温、外気温等であってもよい。暖房端末を作動させる検出温度や目標温度との差も上記形態に限らず、適宜変更可能である。

その他、上記形態の暖房加熱部は、暖房端末として高温放熱器と低温放熱器とを備えているが、何れか一方のみであってもよいし、これらより多くてもよい。
また、給湯加熱部及び暖房加熱部の熱交換器は、一次熱交換器と二次熱交換器とを備えた潜熱回収型であっても差し支えない。暖房加熱部と風呂加熱部も、上記形態では暖房熱交換器と風呂熱交換器とをそれぞれ別個に設けているが、１つの熱交換器を暖房熱交換器と風呂熱交換器とに兼用して風呂循環経路と暖房循環経路とを並列に接続し、経路の切替によって浴槽と暖房端末とに湯水の循環をそれぞれ行うようにしてもよい。

１・・給湯暖房機、２・・給湯加熱部、３・・暖房加熱部、４・・風呂加熱部、５・・給湯燃焼室、６・・給湯バーナ、７・・給湯熱交換器、８・・給水管、１０・・出湯管、３０・・暖房燃焼室、３１・・暖房バーナ、３２・・暖房熱交換器、３３・・暖房高温往き配管、３４・・高温放熱器、３５・・暖房戻り配管、３７・・暖房循環ポンプ、３８・・暖房低温往き配管、３９・・低温放熱器、４８・・暖房循環経路、５０・・風呂熱交換器、５１・・風呂加熱用配管、５２・・浴槽、５３・・風呂往き配管、５４・・風呂戻り配管、５５・・風呂循環ポンプ、５９・・落とし込み管、６３・・風呂循環経路、７０・・コントローラ、７１・・給湯リモコン、７２・・風呂リモコン、７３・・室温サーミスタ。

Claims (2)

1. 給湯バーナと、前記給湯バーナの燃焼排気によって内部を通過する水を加熱する給湯熱交換器とを備える給湯加熱部と、
   暖房バーナと、前記暖房バーナの燃焼排気によって内部を通過する湯水を加熱する暖房熱交換器とを備え、前記暖房熱交換器と、暖房送風機用の高温放熱器及び／又は床暖房用の低温放熱器との間に暖房循環経路を形成する暖房加熱部と、
   前記給湯加熱部と接続されて浴槽との間に風呂循環経路を形成し、前記浴槽への湯張りと、前記暖房バーナの燃焼に伴う前記浴槽内の湯水の追い焚きとを実行可能な風呂加熱部と、
   前記浴槽外の気温を検出する気温検出手段と、
   前記給湯バーナ及び前記暖房バーナの燃焼を制御して、前記給湯加熱部から前記浴槽への湯張り及び／又は前記風呂加熱部での前記浴槽内の湯水の追い焚きを実行すると共に、前記高温放熱器及び／又は前記低温放熱器の作動を制御するコントローラと、を含んでなる給湯暖房機であって、
   前記コントローラは、前記湯張り及び／又は前記追い焚きの実行の際、前記気温検出手段による検出温度が所定温度以下の場合、前記高温放熱器及び／又は前記低温放熱器を自動的に作動させて、前記暖房送風機からの温風の送風及び／又は前記床暖房を実行することを特徴とする給湯暖房機。
2. 前記コントローラは、前記検出温度と前記湯張り及び／又は前記追い焚きの目標温度との差が所定温度以上の場合にも前記高温放熱器及び／又は前記低温放熱器を自動的に作動させることを特徴とする請求項１に記載の給湯暖房機。

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