JP7040750B2

JP7040750B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP7040750B2
Application number: JP2017193674A
Authority: JP
Inventors: 慎吾森元
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2037-10-03
Also published as: JP2019066127A

Description

本発明は、バーナを備えた１つの燃焼室に、通水経路が異なる２つの熱交換器を併設したいわゆる一缶二水路型の給湯器に関する。

給湯器は、バーナに加熱される熱交換器に、給水管と出湯管とを接続し、出湯管が繋がる外部の給湯栓の開栓により、水道管を介して給水管から供給される水をバーナの燃焼排気で熱交換して出湯させる給湯回路を備えている。これに加えて、熱交換器と外部の浴槽や浴室暖房機等とを接続する通水経路を形成して、湯水を循環させながら熱交換器で加熱して追い焚きや暖房を行うものも知られている。
このような給湯器では、浴槽や暖房機側の熱交換器と給湯回路側の熱交換器とをそれぞれ異なる燃焼室に設置して異なるバーナで加熱する構成（二缶二水路型）の他、特許文献１に開示されるように、１つの燃焼室内に給湯回路側の給湯熱交換器と例えば浴槽側の風呂熱交換器とを併設して、２つの熱交換器を共通のバーナで加熱するようにした一缶二水路型の構成もよく用いられている。

特開２０１７－１５５９５６号公報

給湯回路では、給水管と出湯管との間に、給湯熱交換器をバイパスするバイパス管を接続すると共に、バイパス管からの流量を制御する分配弁を設けて、器具の運転を制御するコントローラが、通水中に燃焼室から出湯管への出口温度を監視して分配弁の開度を調整して、出口温度が、熱交換器でのドレンの発生や過熱を防止できる温度範囲内に維持されるようにバイパス管への流量（バイパス率）を制御するようになっている。
しかし、一缶二水路型の給湯器においては、例えば給湯回路と風呂回路とを併設している場合、給湯回路を使用せず、風呂回路のみを使用して追い焚きを行っている場合、使用されていない給湯熱交換器もバーナに加熱されるため、給湯熱交換器に滞留する水が高温となるおそれがある。
この状態で給湯栓が開栓されても、コントローラは、給水管に設けた給湯水量センサによって通水を検知したら分配弁を動作させるため、バイパス管からの水が混合されることで出湯管からの高温出湯は防止できる。ところが、給湯水量センサが故障した状態で給湯栓が開栓されると、コントローラが通水を検知しないことで分配弁を動作させないため、高温の湯が出湯されてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、一方の通水経路が給湯回路となる一缶二水路型において、給湯回路に設けた給湯水量センサが故障した場合であっても、給湯回路の使用開始時の高温出湯を防止することができる給湯器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、下部にバーナが配置される燃焼室と、
燃焼室の上部に配置される給湯熱交換器と、給湯熱交換器に接続される給水管及び出湯管と、給水管と出湯管との間に接続されて給湯熱交換器をバイパスするバイパス管と、バイパス管への通水量を制御するバイパス流量制御手段と、を含んでなる給湯回路と、
燃焼室の上部で給湯熱交換器と併設される風呂熱交換器と、
風呂熱交換器に接続され、外部配管を介して外部の浴槽に接続されることで風呂回路を形成する風呂戻り管及び風呂往き管と、
給水管への入水温度を検出する入水温度検出手段と、出湯管から出湯させる温度を設定する温度設定手段と、給湯回路への通水を検出する通水検出手段と、
通水検出手段による通水を検出すると、温度設定手段によって設定される設定温度に応じてバーナの燃焼を制御すると共に、バイパス流量制御手段を制御して給湯回路全体の通水量に対するバイパス管の通水量の割合であるバイパス率を調整するコントローラと、を含んでなる給湯器であって、
コントローラは、給湯回路の使用終了後で再使用する前に、風呂回路の単独使用による浴槽の追い焚きが終了した場合、或いは温度設定手段によって設定温度が変更された場合には、入水温度検出手段から得られる入水温度と、温度設定手段で設定される設定温度とに基づいてバイパス率を変更し、変更したバイパス率となるようにバイパス流量制御手段を制御す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、給湯回路の使用終了後で再使用する前に、風呂回路の単独使用による浴槽の追い焚きが終了した場合、或いは温度設定手段によって設定温度が変更された場合には、入水温度と設定温度とに基づいてバイパス率を変更し、変更したバイパス率となるようにバイパス流量制御手段を制御するので、給湯回路が再使用された際に通水検出手段の故障により通水が検知できなくても、変更したバイパス率によって出湯管からの湯にはバイパス管からの水が必ず混合される。よって、一方の通水経路が給湯回路となる一缶二水路型において、給湯回路に設けた通水検出手段が故障した場合であっても、給湯回路の使用開始時の高温出湯を防止することができる。
特に、バイパス率の変更のタイミングを、風呂回路の単独使用による浴槽の追い焚きが終了した場合としているので、風呂回路の単独使用の際に使用されていない給湯熱交換器が加熱されることによって滞留する水が高温となる場合でも、給湯回路の使用の際に出湯管からの高温出湯を確実に防止することができる。
また、バイパス率を変更するタイミングを、温度設定手段によって設定温度が変更された場合ともしているので、設定温度に合わせた適切なバイパス率の変更が可能となる。

給湯器の概略回路図である。バイパス率変更制御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、給湯器の一例を示す概略回路図である。この給湯器１は、燃焼室２の下部に、互いに数が異なる複数のバーナ４，４・・を備えた３つのバーナユニット３，３・・と、各バーナユニット３に燃焼用空気を供給する燃焼ファン５とが設けられ、燃焼室２内の上部には、バーナ４，４・・の燃焼排気が通過する給湯熱交換器６と風呂熱交換器７とが併設されている。８は点火プラグ、９はフレームロッドで、燃焼室２の上部には、両熱交換器６，７を通過した燃焼排気を排出する排気フード１０が設けられ、燃焼室２の外側には、燃焼室２からの燃焼排気の漏出を検出するヒューズ回路をプリントしたシート状の過熱防止装置１１が巻回されている。

燃焼室２等を収容する器具のガス入口には、外部からのガス配管が接続されるガス管１２が接続されて、各バーナユニット３には、ガス管１２から分岐する分岐管１３，１３・・がそれぞれ接続されると共に、各分岐管１３には、ガス流路を開閉するガス電磁弁１４がそれぞれ設けられている。また、分岐前のガス管１２には、上流側から元ガス電磁弁１５、ガス比例弁１６がそれぞれ設けられている。

給湯熱交換器６は、所定間隔をおいて配設された複数のフィン１７，１７・・を蛇行状に貫通する給湯伝熱管１８を備え、給湯伝熱管１８の入口には、器具の水入口に接続される給水管１９が接続され、給湯伝熱管１８の出口には、器具の湯出口に接続される出湯管２０が接続されている。給湯熱交換器６の外側に露出する給湯伝熱管１８の屈曲部には、給湯伝熱管１８の温度を検出する水管サーミスタ２１が設けられている。また、給水管１９と出湯管２０との間には、給湯熱交換器６をバイパスするバイパス管２２が接続されて、給水管１９とバイパス管２２との接続部には、ステッピングモータにより駆動してバイパス管２２の流量を可変制御する分配弁２３が設けられている。
いる。

さらに、給水管１９におけるバイパス管２２との接続部の上流側には、入水温度を検出する入水サーミスタ２４と、給水管１９を流れる水量を検出する給湯水量センサ２５とが設けられている。
そして、出湯管２０における給湯熱交換器６の出口際には、出口温度を検出する給湯熱交換器サーミスタ２６が設けられ、バイパス管２２との接続部の下流側には、出湯温度を検出する給湯出湯サーミスタ２７と、ステッピングモータにより駆動して出湯管２０の流量を可変制御する水量制御弁２８とが設けられている。
よって、ここには、バーナユニット３に加熱される給湯熱交換器６と、給湯熱交換器６に接続される給水管１９及び出湯管２０、バイパス管２２を含む給湯回路Ａが形成される。

一方、風呂熱交換器７は、フィン１７，１７・・を蛇行状に貫通する風呂伝熱管３０を備え、風呂伝熱管３０の入口には、外部配管を介して外部の浴槽３１のバスアダプタ３２と接続される風呂戻り管３３が接続され、風呂伝熱管３０の出口には、外部配管を介してバスアダプタ３２と接続される風呂往き管３４が接続されている。風呂戻り管３３には、ポンプ３５が設けられると共に、その上流側には、風呂戻り温度を検出する風呂戻りサーミスタ３６が設けられ、ポンプ３５の下流側には、風呂戻り管３３内の湯水の流れによってＯＮ／ＯＦＦ動作する風呂水流スイッチ３７と、水圧によって浴槽３１内の水位を検出する水位センサ３８とが設けられている。また、風呂往き管３４には、風呂往き温度を検出する風呂往きサーミスタ３９が設けられている。
よって、ここには、バーナユニット３に加熱される風呂熱交換器７と、風呂熱交換器７と浴槽３１との間に接続される風呂戻り管３３及び風呂往き管３４とを含む風呂回路Ｂが形成される。
このように、給湯器１は、１つの燃焼室２内に通水経路が異なる給湯熱交換器６と風呂熱交換器７とが併設されて共通のバーナユニット３，３・・によって加熱される一缶二水路型となっている。

そして、給湯回路Ａと風呂回路Ｂとの間には、出湯管２０における水量制御弁２８の下流側と、風呂戻り管３３におけるポンプ３５と風呂戻りサーミスタ３６の間で落とし込み管４１が接続されている。この落とし込み管４１には、上流側に、落とし込み管４１を流れる水量を検出する風呂水量センサ４２が、下流側に、落とし込み管４１を開閉する落とし込み水電磁弁４３がそれぞれ設けられている。さらに、落とし込み水電磁弁４３の下流側には、２つの逆止弁４４，４４がそれぞれ設けられて、逆止弁４４，４４の間には、風呂戻り管３３から逆流した湯水をオーバーフロー口から排出する縁切弁４５が接続されている。
５０はコントローラで、マイコンやメモリの他、各モータの駆動回路、各サーミスタ及びセンサの検出回路等を備え、各サーミスタやセンサ等の検出信号を受けて各弁等を動作させて出湯温制御や浴槽３１への湯張り制御等を行う。５１は給湯リモコン、５２は風呂リモコンである。

以上の如く構成された給湯器１においては、まず通常の給湯は以下の如くなされる。
湯出口に接続された外部配管の給湯栓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２５で検知すると、コントローラ５０は、燃焼ファン５を所定時間回転させて、燃焼室２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１２の元ガス電磁弁１５、各ガス電磁弁１４を開弁させ、ガス比例弁１６を所定開度で開弁させて、各バーナユニット３へガスを供給すると共に、イグナイタを作動させて点火プラグ８でバーナ４，４・・に点火する。
これにより、給湯熱交換器６において、給湯伝熱管１８を流れる水がバーナ４の燃焼排気と熱交換されて、加熱された湯が出湯管２０及び外部配管を通って給湯栓から出湯される。

コントローラ５０は、出湯管２０の給湯熱交換器サーミスタ２６によって出口温度を監視し、分配弁２３のステッピングモータを駆動させて、出口温度が、給湯熱交換器６でのドレンの発生や過熱を防止できる温度範囲内に維持されるようにバイパス管２２への流量（バイパス率）を制御する。
また、コントローラ５０は、給湯出湯サーミスタ２７によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２で設定された設定温度となるように、各ガス電磁弁１４の開閉制御と、ガス比例弁１６の開度調整とを行うと共に、燃焼ファン５の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。
給湯栓を閉じると、給湯水量センサ２５からの信号停止を確認したコントローラ５０は、元ガス電磁弁１５及びガス電磁弁１４を閉じてバーナ４を消火させ、所定時間燃焼ファン５を回転させる（ポストパージ）。

一方、給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２の自動スイッチを押すと、コントローラ５０は、落とし込み管４１の落とし込み水電磁弁４３を開弁して給湯熱交換器６に通水させてバーナ４を燃焼させる。出湯管２０からの湯は、落とし込み管４１及び風呂戻り管３３、風呂往き管３４を通って浴槽３１に供給される。落とし込み管４１に設けた風呂水量センサ４２で検出した水量が設定水量に達すると、落とし込み水電磁弁４３を閉じて落とし込みを終了させる。
次に、ポンプ３５を作動させて、風呂熱交換器７と浴槽３１との間で湯を循環させる。よって、風呂熱交換器７と浴槽３１との間を循環する風呂循環水は、風呂伝熱管３０を流れる際にバーナ４の燃焼排気と熱交換されて設定温度まで追い焚きされる。設定温度に達すると、バーナ４の燃焼を停止させ、ポンプ３５を停止させる。また、風呂リモコン５２の追い焚きスイッチの操作により、任意のタイミングでも追い焚きが可能となっている。

そして、コントローラ５０は、給湯回路Ａの使用終了後で再使用前に、風呂の追い焚きが終了したタイミングと、給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２によって設定温度が変更されたタイミングとにおいて、給湯水量センサ２５が故障した状態で給湯栓が開かれても高温出湯されないように分配弁２３のステッピングモータを駆動させてバイパス率を変更するバイパス率変更制御を実行可能となっている。以下、このバイパス率変更制御を図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ１の判別で給湯中か否かが確認され、給湯中でなければ、Ｓ２の判別で風呂の追い焚き中か否かが確認される。追い焚き中であれば、Ｓ３の判別で追い焚きの終了を確認し、ここで追い焚き終了を確認すると、Ｓ４で、バイパス率を、設定温度Ｔｓと、入水サーミスタ２４から得られる入水温度Ｔｉとを用いた以下の式（１）に基づいて再計算し、再計算したバイパス率となるように分配弁２３のステッピングモータを駆動させてバイパス率を変更する。

この式（１）によれば、入水温度が０℃～２０℃、設定温度が４０℃～５０℃であれば、５０％から６０％の値でバイパス率が決定されることになる。
次に、Ｓ５で、リモコン５１，５２によって設定温度が変更されたか否かを判別し、設定温度の変更がなければ本制御を終了する。ここで設定温度が変更されたことが確認されたら、Ｓ４へ戻り、変更された設定温度Ｔｓに基づいてバイパス率を再計算する。
一方、Ｓ２の判別で追い焚き中でない場合は、Ｓ５で設定温度の変更が判別され、設定温度の変更があればＳ４でバイパス率が再計算されることになる。

こうして追い焚きが終了したタイミングと設定温度が変更されたタイミングとでバイパス率を変更した後、給湯栓が開栓されて給湯回路Ａに通水された際、給湯水量センサ２５が故障してコントローラ５０が通水を検知しなかった場合でも、変更されたバイパス率が維持されているので、出湯管２０からの湯にはバイパス管２２からの水が混合される。
従って、風呂回路Ｂの単独使用で追い焚きがされることで給湯熱交換器６内の水が高温となっていても、高温のまま出湯されることがなくなる。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ５０は、給湯回路Ａの使用終了後で再使用する前の所定のタイミングで、入水サーミスタ２４から得られる入水温度と、給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２で設定される設定温度とに基づいてバイパス率を変更し、変更したバイパス率となるように分配弁２３を制御することで、給湯回路Ａが再使用された際に給湯水量センサ２５が故障して通水が検知できなくても、変更したバイパス率によって出湯管２０からの湯にはバイパス管２２からの水が必ず混合される。よって、一方の通水経路が給湯回路Ａとなる一缶二水路型において、給湯回路Ａに設けた給湯水量センサ２５が故障した場合であっても、給湯回路Ａの使用開始時の高温出湯を防止することができる。

特にここでは、バイパス率を変更するタイミングを、風呂回路Ｂの単独使用による浴槽３１の追い焚きが終了した場合としているので、風呂回路Ｂの単独使用の際に使用されていない給湯熱交換器６が加熱されることによって滞留する水が高温となる場合でも、給湯回路Ａの使用の際に出湯管２０からの高温出湯を確実に防止することができる。
また、バイパス率を変更するタイミングを、給湯リモコン５１又は風呂リモコン５２によって設定温度が変更された場合ともしているので、設定温度に合わせた適切なバイパス率の変更が可能となる。

なお、バイパス率を変更する式は上記形態に限らず、例えば設定温度に加算する１０℃の値を増減したり、加算自体を省略したり等、適宜変更可能である。
また、給湯器自体の構成も、一缶二水路型であれば、各熱交換器が潜熱回収用の副熱交換器を備えるものであったりしても差し支えない。また、給湯回路でない側の通水経路としては、風呂回路に限らず、外部の床暖房や浴室暖房機等に接続される暖房回路等であっても本発明は適用可能である。

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・バーナユニット、４・・バーナ、５・・燃焼ファン、５・・給湯熱交換器、７・・風呂熱交換器、１２・・ガス管、１８・・給湯伝熱管、１９・・給水管、２０・・出湯管、２１・・水管サーミスタ、２２・・バイパス管、２３・・分配弁（バイパス流量制御手段）、２４・・入水サーミスタ（入水温度検出手段）、２５・・給湯水量センサ（通水検出手段）、２７・・給湯出湯サーミスタ、２８・・水量制御弁、３０・・風呂伝熱管、３１・・浴槽、３３・・風呂戻り管、３４・・風呂往き管、３７・・風呂水流スイッチ、４１・・落とし込み管、５０・・コントローラ、５１・・給湯リモコン（温度設定手段）、５２・・風呂リモコン（温度設定手段）、Ａ・・給湯回路、Ｂ・・風呂回路（通水経路）。

Claims

下部にバーナが配置される燃焼室と、
前記燃焼室の上部に配置される給湯熱交換器と、前記給湯熱交換器に接続される給水管及び出湯管と、前記給水管と前記出湯管との間に接続されて前記給湯熱交換器をバイパスするバイパス管と、前記バイパス管への通水量を制御するバイパス流量制御手段と、を含んでなる給湯回路と、
前記燃焼室の上部で前記給湯熱交換器と併設される風呂熱交換器と、
前記風呂熱交換器に接続され、外部配管を介して外部の浴槽に接続されることで風呂回路を形成する風呂戻り管及び風呂往き管と、
前記給水管への入水温度を検出する入水温度検出手段と、
前記出湯管から出湯させる温度を設定する温度設定手段と、
前記給湯回路への通水を検出する通水検出手段と、
前記通水検出手段による通水を検出すると、前記温度設定手段によって設定される設定温度に応じて前記バーナの燃焼を制御すると共に、前記バイパス流量制御手段を制御して前記給湯回路全体の通水量に対する前記バイパス管の通水量の割合であるバイパス率を調整するコントローラと、を含んでなる給湯器であって、
前記コントローラは、前記給湯回路の使用終了後で再使用する前に、前記風呂回路の単独使用による前記浴槽の追い焚きが終了した場合、或いは前記温度設定手段によって前記設定温度が変更された場合には、前記入水温度検出手段から得られる前記入水温度と、前記温度設定手段で設定される前記設定温度とに基づいて前記バイパス率を変更し、変更した前記バイパス率となるように前記バイパス流量制御手段を制御することを特徴とする給湯器。