JPH0711337B2

JPH0711337B2 - 燃焼式熱源機

Info

Publication number: JPH0711337B2
Application number: JP7524390A
Authority: JP
Inventors: 文雄林; 茂小木曽
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH03274326A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、バーナの燃焼熱によって水を加熱して床暖房
装置や液−液熱交換器等の循環配管を備えた複数の端末
機に循環させる燃焼式熱源機に関する。

［従来の技術］水をバーナ（燃焼器）によって加熱して利用する機器と
しては、上水道と接続された水管式の熱交換器を加熱
し、熱交換器から流出する温水を浴槽等へ供給する給湯
器や、予め床下等に施工した循環配管内に温水を通して
暖房を行う温水暖房装置等がある。

また、加熱した温水を循環させるものとしては、他にフ
ァンコンベクター、温水ドライヤー、換気乾燥機を始
め、液−液熱交換器を利用して水を加熱する給湯器、風
呂釜等がある。

［発明が解決しようとする課題］このように、従来では、個々の目的に応じた機器につい
てそれぞれバーナが設けられていて、それぞれ独自に作
動させるため、それぞれの機器に応じて使い勝手が良く
なるようにバーナの能力範囲が設定されている。

このため、利用されない多量の熱が放出されるなどバー
ナの効率等が犠牲になりやすく、効率の向上を図ること
が困難であり、熱交換率に限界があった。

また、各機器においてバーナが独立して作動するため、
燃料ガス等が多く必要であるとともに、燃焼に伴って生
じる燃焼ガス中のNOx（窒素酸化物）、CO₂（二酸化炭
素）が大気中に多く放出されてしまう。

こうした現状に対し、近年では、大気汚染の防止や、地
球温暖化の防止等の環境に対する影響を少なくするため
に、NOx、CO₂の低減や熱効率の向上を図ることが要望さ
れるようになり、その解決を図ることが急務となってい
る。

本発明は、温水を利用する端末機を備えた燃焼式熱源機
において、燃料ガスを有効に利用して、循環水を加熱す
る熱源機としての効率の向上を図るとともに、燃焼に伴
って大気中に放出されるNOx,CO₂の低減を図るなど、環
境への影響を少なくし、各端末機においてはそれぞれの
目的の適した十分な使い勝手が得られることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］本発明は、第１発明では、バーナの燃焼熱によって水を
所定の温度に加熱する水加熱部を有し、該水加熱部で加
熱された温水をポンプによって循環用配管に循環させる
とともに、該循環用配管には温水を利用する複数の端末
機が前記水加熱部に対して並列に設けられた燃焼式熱源
機において、前記水加熱部は、前記バーナの燃焼ガスと
前記循環用配管から帰還した水との間で直接熱交換を行
う気液熱交換器と、多数のフィンを備え前記気液熱交換
器で加熱された温水を通過させる水管式熱交換器とから
なり、前記バーナの炎を前記水管式熱交換器の前記フィ
ン間で形成させることを技術的手段とする。

第２発明では、上記の燃焼式熱源機において、前記循環
用配管から帰還する温水の温度を検知する帰還温度セン
サを備え、該帰還温度センサの検知温度が高いほど前記
ポンプによる循環流量を少なくすることを技術的手段と
する。

第３発明では、上記の各発明のいずれかの燃焼式熱源機
において、前記循環用配管から帰還する温水の温度を検
知する帰還温度センサを備え、前記循環用配管から帰還
する温水の温度低下が小さいほど前記水加熱部による加
熱温度を低くすることを技術的手段とする。

第４発明では、上記の各発明のいずれかの燃焼式熱源機
において、前記循環用配管に設けられた前記端末機から
吐出する湯温を検知する吐出温度センサを備え、前記端
末機における温度低下が大きいほど前記ポンプによる循
環流量を多くすることを技術的手段とする。

第５発明では、上記の各発明のいずれかの燃焼式熱源機
において、前記水加熱部内の水の水素イオン濃度を検知
するための水素イオン濃度センサと、前記水加熱部内の
水を排出するための排出弁とを備え、前記水素イオン濃
度が所定濃度以上になったとき、前記水加熱部の水を排
出することを技術的手段とする。

［作用］本発明では、第１発明においては、バーナの燃焼によっ
て発生した燃焼ガスは、気液熱交換器で循環用配管から
帰還した温水と直接熱交換を行って加熱される。

このとき、燃焼ガスと水とが直接熱交換するため、燃焼
ガス中のNOxやCO₂が温水に溶ける。

さらに、気液熱交換器で加熱された水は、さらに水管式
熱交換器で加熱されるため、温水を高温にすることがで
き、循環用配管へ、高温の温水を循環させることができ
る。

一方、バーナは、水管式熱交換器のフィン間に炎が形成
されるため、水管式熱交換器によって燃焼温度が低く抑
えられる。このため、NOxの発生量自体が少なくなる。

第２発明では、循環用配管から帰還してくる温水の温度
が高いような場合には、循環用配管に備えられた端末機
での放熱量が少ない場合であることから、ポンプによる
循環流量を少なくすることによって、熱の移動量を少な
くすると、バーナの負担が減少し、燃焼量が小さくな
る。

第３発明では、循環用配管から帰還する温水の温度低下
が小さいような場合には、水加熱部で加熱される温度を
通常の所定温度より低い温度になるようにバーナの燃焼
量を小さく制御する。この場合、循環用配管へ供給され
る温水の温度が低くなるが、循環用配管に備えられた端
末機での放熱量が少ない場合であることから、ある程度
の熱量の供給が可能であり、端末機への影響は少ない。

第４発明では、端末機での温度低下が大きい場合、すな
わち、端末機での放熱量が多い場合に、ポンプによる循
環流量を多くする。これによって、水加熱部から端末機
への移動する熱量が多くなり、端末機で使用される熱量
に応じた熱量を移動させることができる。

第５発明では、循環用配管内を循環している温水の水素
イオン濃度が、所定濃度以上になったとき、排出弁を開
いて温水を排出する。

この結果、循環用配管内の温水の水素イオン濃度が、そ
れ以上高くなることがなくなり、酸性度の低い状態で排
出できる。

［発明の効果］本発明の第１発明では、バーナの炎が水管式熱交換器の
フィン間で形成され、炎が水管式熱交換器で冷却される
ため、燃焼温度が高くならず、燃焼時にNOxが発生しに
くくなる。

また、気液熱交換器で燃焼ガスと水とが直接接触して熱
交換することから、燃焼ガス中のNOxやCO₂が温水に溶け
込み、燃焼式熱源機から排出されるNOxやCO₂が少ない。

一方、水加熱部は、一旦気液熱交換器で加熱された温水
をさらに水管式熱交換器で加熱する構成であるため、気
液熱交換器においては燃焼ガス中の熱が水に吸収されや
すく、効率よく加熱することができ、排出される燃焼ガ
スの温度を低くすることができるとともに、さらに、水
管式熱交換器で加熱することから、高温の温水として循
環用配管に循環させることができる。

第２発明では、循環用配管の各端末機における放熱量が
少ない場合に、循環流量を少なくすることによって、温
水の温度が所定の温度になるように制御されるバーナの
燃焼量を小さくすることができるため、燃料ガスの消費
量を減少させ省力化できるとともに、発生する熱量、NO
x、CO₂、燃焼ガス量も減少させることができる。

第３発明は、循環用配管の各端末機における放熱量が少
ない場合に、温水の加熱温度を低くするため、第２発明
と同様に、バーナの燃焼量を小さくすることができ、燃
料ガスの消費量を減少させ省力化できるとともに、発生
する熱量、NOx、CO₂、燃焼ガス量も減少させることがで
きる。

第４発明は、循環用配管の各端末機における放熱量が多
い場合に、循環流量を多くするため、端末機への熱量を
多くすることができるため、端末機で必要な熱量を供給
することができる。従って、端末機の使い勝手がよい。

第５発明では、循環配管中の水素イオン濃度があまり高
くならないうちに、温水を排出できるため、酸によて機
器自体や循環配管等へ影響が出ることが少ない。

また、温水の排出に際しても、酸によって外部に影響を
与えることが少ない。

［実施例］次に本発明の燃焼式熱源機を、家庭用多目的システム１
におけるセントラル熱源機（以下単に「熱源機」とい
う）10として用いた場合の実施例に基づいて説明する。

家庭用多目的システム１は、第１図に示すとおり、熱源
機10と、一般家庭に予め施工された温水循環配管40と、
温水循環配管40に並列にそれぞれ接続された複数の端末
機60とからなる。

熱源機10は、温水循環配管40を介して各端末機60へ温水
を供給、循環するために設けられるもので、本体11の内
部には、各端末機60へ循環させるための温水を蓄えてお
くためのタンク部12を備えている。

タンク部12は、熱源機10の内側の下部にあり、タンク部
12の周囲には、タンク部12内の温水の温度が低下しにく
くするための保温部材12aが備えられている。

タンク部12の上方には、タンク部12内の水を加熱するた
めの加熱源としてバーナ13が設けられている。

バーナ13は、本体11の側壁部分に炎口が本体11の内側に
向かって設けられたもので、本体11内に配されたバーナ
プレート14と、本体11内へ燃焼用空気を供給するために
本体11外に備えられた遠心式の送風機15とからなる。

バーナ13は、燃焼量の異なる２つのバーナ13a、13bから
なり、バーナプレート14は各バーナ13a、13bに対応し
て、２つのバーナプレート14a、14bからなり、送風機15
も、各バーナ13a、13bに対応して２つの羽根車15a、15b
を備えており、各羽根車15a、15bは回転数を自在に変更
できる直流モータ15cによって駆動される。

送風機15の各羽根車15a、15bを覆うスクロールケーシン
グ16a、16bには、各バーナ13a、13bに対応して燃料ガス
を噴出するためのノズル17a、17bが設けられ、ガス管18
によって供給される燃料ガスは、比例弁19a、19bによっ
て供給量が調節されて各ノズル17a、17bから供給され
る。

ガス管18には、燃料ガスの供給を司るガス電磁弁18aが
備えられ、また、各比例弁19a、19bの上流には、それぞ
れ図示しない電磁弁が備えられていて、制御状態に応じ
て各バーナ13a、13b毎に燃料ガスの供給を停止すること
ができる。

本体11内のバーナ13の内側には、各端末機60へ供給する
ための温水を高温に加熱するための水管式の熱交換器20
が配されている。

熱交換器20は、水管20aに多数のフィン20bが備えられた
もので、水管20aは図示しない折り曲げ構造によって何
回も折り曲げられているが、全体としては、図示のとお
り、バーナ13に対向して２段になるように形成されてい
る。

また、熱交換器20は、バーナ13の燃焼時に、各バーナプ
レート14a、14bによって形成される炎が２段構造の水管
20aの中間部分に位置するような配置となっていて、２
段構造の水管20aに備えられたフィン20bの間でバーナ13
の燃焼が行われる。

このため、バーナ13は、内部に温水を含んで熱容量が大
きい熱交換器20によって冷却されながら燃焼を行うこと
になるため、バーナ13の燃焼温度は、炎の形成部分に熱
交換器20がない場合に比べて高くならない。この結果、
燃焼に伴うNOx（窒素酸化物）が発生しにくくなり、発
生するNOxを大幅に低減させることができる。

本体11は、熱交換器20の内側が、バーナ13の燃焼ガスを
通過させるための燃焼ガス通路21となっていて、燃焼ガ
ス通路21の上方部には、バーナ13によって発生した燃焼
ガスによって水を直接加熱するための気液熱交換部30が
設けられている。

本体11には、タンク部12と燃焼ガス通路21の上端部とを
結ぶ内部循環配管22が、本体11外部を経由して備えられ
ている。

内部循環配管22は、タンク部12内に吸い上げ口23が、気
液熱交換部30の上方の本体11内に汲み出し口24がそれぞ
れ設けられ、内部循環配管22の吸い上げ口23と汲み出し
口24と中間に位置する本体11の外部には、例えば交流モ
ータによって一定回転で作動する内部循環ポンプ25が備
えられ、タンク部12内の温水を汲み上げて、気液熱交換
部30へ滴下する。

気液熱交換部30は、水分散皿31と直接熱交換器32とから
なる。

水分散皿31は、汲み出し口24から流出落下する温水を燃
焼ガス通路21の水平方向に分散させて、その下方に配置
された直接熱交換器32に滴下する。

直接熱交換器32は、水分散皿31から滴下される水とバー
ナ13の燃焼ガスとを接触させて熱交換を行う。

ここでは、例えば、第２図に示すとおり、多数の開口を
有する３枚の支持板33、34、35の間に多数のステンレス
短管36を２層に設けて、燃焼ガスを上方へ向かって十分
に通過させて、バーナ13の燃焼状態に影響を与えないよ
うにするとともに、水分散皿31から滴下される水を各支
持板33〜35およびステンレス短管36で時間を掛けて滴下
させる構成としている。

これにより、燃焼ガスの熱を直接熱交換器32に十分に伝
えて加熱することができ、直接熱交換器32の熱を滴下さ
れる水に確実に吸収させるとともに、滴下された水の表
面積をステンレス短管36によって広げることによって、
水と燃焼ガスとの接触面積を大きくでき、燃焼ガス中の
NOx、CO₂が容易に水に溶け込むようにしている。

この結果、上記のとおり、バーナ13の燃焼温度を低くす
ることによってNOxの発生量が抑えられたうえに、さら
に、NOxが水に溶けるため、熱源機10から排出されるNOx
の量は著しく少なくなるとともに、CO₂も容易に水に溶
けるためその排出量も減少する。

また、燃焼ガスの熱が水に奪われるため、排出される燃
焼ガスの温度も低くすることができる。

直接熱交換器32によって加熱された水は、タンク部12内
に落下してタンク部12内の温水と混合し、タンク部12内
の温水の一部は、内部循環配管22を介して繰り返し直接
熱交換器32を通過して、加熱されるとともに、燃焼ガス
中のNOxおよびCO₂を吸収する。

また、タンク部12内の温水の一部は、温水循環配管40へ
送り出されて循環し、各端末機60へ熱を供給する。

温水循環配管40は、熱交換器20の上流側にタンク部12内
に吸込口41が設けられた吸込配管42が、熱交換器20の下
流側に送り出し配管43が、さらに、各端末機60を介して
送り出し配管43と接続された帰還配管44が設けられてい
る。

吸込配管42は、本体11の外部を経由して吸込口41から熱
交換器20まで接続され、本体11の外部部分の吸込配管42
には、温水を温水循環配管40の全体へ循環させるための
温水循環ポンプ45が備えられている。

外部循環ポンプ45は、直流モータによって回転速度が変
更自在に駆動させるもので、外部循環ポンプ45は後述す
る制御装置200によって、その作動状態が制御される。

吸込配管42には、外部循環ポンプ45の上流に循環する温
水の流量を検知するための流量センサ46が備えられ、熱
交換器20の上流に熱交換器20へ流入する温水の温度を検
知するための流入温サーミスタ47が備えられている。

一方、建物内に設けられた各端末機60へ供給される温水
は、熱交換器20の下流の送り出し配管43によって送り出
される。

送り出し配管43には、熱交換器20のすぐ下流に熱交換器
20で加熱された温水の温度を検知する加熱温サーミスタ
48が備えられ、さらにその下流には、各端末機60を含む
温水循環配管40内に異常が生じて、送り出し配管43内の
圧力が所定圧力以上になった場合に作動する圧力スイッ
チ49が備えられている。

各端末機60から温水を熱源機10へ帰還させるための帰還
配管44は、タンク部12の上方に位置する本体11内に温水
帰還口50が設けられ、温水循環配管40を循環して冷却さ
れた温水は、タンク部12内へ排出されてタンク部12内の
温水と混合する。

このため、熱交換器20へ送られる温水の温度は、帰還し
たばかりの温度の低い温水ではなく、直接熱交換器32に
よってある程度の高温に維持されているタンク部12内の
温水であることから、バーナ13の燃焼量の変動を少なく
できる。

なお、帰還配管44には、タンク部12内へ排出される温水
の温度を検知するための帰還温度サーミスタ51が備えら
れている。

タンク部12の上方には、上水道等の水供給源と接続され
た給水管52が設けられ、給水管52には必要に応じて開閉
される給水用電磁弁53が備えられている。

また、タンク部12の下部には、タンク部12内の温水をタ
ンク部12外へ排出するための排水管54が設けられ、排水
管54には、必要に応じて開閉される排水用電磁弁55が備
えられている。

タンク部12内には、蓄えられている温水の水位を検知す
るために、水位の異なった３箇所に水位スイッチ56a、5
6b、56cが配置され、また、タンク部12内に蓄えられた
温水の水素イオン濃度を検出するためのPHセンサ57が設
けられている。

さらに、タンク部12には、蓄えられる温水内に溶け込ん
だNOx、CO₂を中和するために、例えば、マグネシアによ
る中和剤58が備えられている。

なお、本体11の最上部には、燃焼ガスを排出するための
排気口59が設けられている。

次に、第１図に示した本実施例の家庭用多目的システム
１において、温水循環配管40に接続される端末機60につ
いて、その代表的なものを幾つか説明する。

61は水を加熱する液−液熱交換器であり、その一次側通
路62は温水循環配管40に並列に接続され、二次側通路63
の一方には、上水道等の水供給管64が接続され、二次側
通路63の他方には水栓65が設けられ、この場合、図示の
とおり、水栓65が混合水栓となっていて、水供給管64と
水栓65とがバイパス管66で接続される場合もある。

ここで、液−液熱交換器61は、一次側と二次側とに区別
して設けられた薄いプレート状液通路を必要熱量に応じ
て何層にも重ねたプレート式熱交換器である。

この液−液熱交換器61を単独で用いるものとしては、例
えば第３図に示すように、流し台や洗面台のカランがあ
り、その他には第４図に示すような温水洗濯機67があ
る。

またこうした液−液交換器を他の部材と組み合わせて用
いる端末機60としては、他に第５図に示すような風呂ユ
ニット100がある。

ここで、熱源機10と接続される風呂ユニット100につい
て、第６図を参考にさらに説明する。

第６図は、熱源として熱源機10を利用した全自動式の風
呂ユニット100の構成を示すもので、給湯および湯張り
用の液−液熱交換器101と、浴槽Ｂ内の温水を再び加熱
するための追焚き用の液−液熱交換器102との２つが備
えられている。

液−液熱交換器101は、二次側が前述の流し台のように
水栓を備えた場合と同様に上水道等の水供給管103と接
続されるが、ここでは止水のための水栓の代わりに液−
液熱交換器101の二次側の水供給管103側に電動式の水バ
ルブ104が設けられ、コントローラ105からの指示に応じ
て電子制御によって湯張り、給湯あるいはシャワーを行
う電子カラン方式となっている。

この風呂ユニット100には、その他に液−液熱交換器101
に関連して、流量計110、流量制御バルブ111、ミキシン
グバルブ112、切替弁113、湯張り温サーミスタ114が設
けられ、また液−液熱交換器102に関連して、水位セン
サ115、風呂サーミスタ116が設けられている。

湯張りを行う場合には、風呂ユニット100の全体を制御
するために設けられる図示しない制御回路へコントロー
ラ105からの操作信号が送出されると、それに応じて水
バルブ104が駆動されて、流量制御バルブ111、ミキシン
グバルブ112によって流量調節されることによって必要
な温度に加熱された温水が、逆止弁117を介して、浴槽
Ｂに接続された風呂循環配管118から浴槽Ｂへ供給さ
れ、必要な水位になったことが検知されると、自動的に
湯張りを終える。

また、給湯あるいはシャワーを行う場合には、コントロ
ーラ105への操作に応じて給湯口106あるいはシャワーヘ
ッド107が切替弁113によって選択される。

また、浴槽Ｂ内に湯張りが行われた後に、浴槽Ｂ内の温
水温度を適切に維持するための追焚きを行う場合には、
風呂循環ポンプ119によって浴槽Ｂ内の温水が液−液熱
交換器102に循環されて、再加熱される。

なお、108はバキュームブレーカである。

この風呂ユニット100は、熱源機10からの温水によって
作動するものであるが、風呂ユニット100の湯張り動作
および追焚き動作等の制御は、すべてコントローラ105
への操作に応じて行われるものであって、熱源機10とは
独立した制御を行う。

次に家庭用多目的システム１において、温水循環配管40
に接続される端末機60のひとつとしてのラジエター70に
ついて説明する。

ラジエター70は、周辺の空気を加熱するために設けられ
るものであり、例えば、第７図に示すとおり、ファン71
と併設したファンコンベクター72として室内を暖房した
り、第８図に示すとおり、キッチンの流し台内の足元に
同じくファン73と併設して、足元ファンコンベクター74
として局部暖房としても用いることができるものであ
る。

ラジエター70を用いたものとしては、その他に、第４図
に示すように温水洗濯機67と併設される温水ドライヤー
75がある。

なお、ラジエター70を利用する機器は、電磁式の温水遮
断弁を備えることによって、遠隔操作によって運転およ
び運転停止を指示することができるとともに、循環する
温水流量を調節するための熱応動弁を備えることによっ
て、ラジエター70での放熱状態に応じて温水流量が自動
調節される。

80は、室内の床下等に予め施工された屋内暖房用の暖房
用配管であり、暖房用配管80に電磁式の温水遮断弁と熱
応動弁を追加した簡易型の床暖房機として用いたり、第
９図に示すとおり、暖房用配管80を組み込んだ暖房用床
パネル81に、流量調整バルブ82、床温センサ83、熱動弁
ユニット84と、床暖房コントローラ85を備えた電子制御
式の床暖房システム86として用いられるものである。

これらの床暖房装置では、熱容量が大きいため、床温度
を比較的低くした状態でも、快適な暖房効果が得られ
る。

なお、上記の各端末機60としての液−液熱交換器61、ラ
ジエター70、暖房用配管80等の一次側の流出部には、後
述する制御装置200によって熱源機10の制御を行うため
に、端末機サーミスタ201、202、203がそれぞれ備えら
れている。

以上の構成からなる燃焼式熱源機10は、制御装置200に
よって次のとおり制御される。

制御装置200は、マイクロコンピュータを中心として構
成され、バーナ13を制御するためのバーナ制御部210
と、各循環ポンプ25、45を制御するための水循環路制御
部220と、各水電磁弁53、55を制御するための給排水制
御部230とからなる。

バーナ制御部210は、図示しない電源スイッチが投入さ
れると、図示しない点火電極によって点火動作を行うと
ともに、ガス電磁弁18aを開いて燃焼を開始し、流入温
サーミスタ47、加熱温サーミスタ48および流量センサ46
からの検知信号に基づいて加熱量を決定し、この加熱量
が得られ、且つ、炎が熱交換器20のフィン20b間で形成
されるように、バーナ13a、13bへの燃料ガスの供給量を
設定して、送風機15を制御し、送風機15の回転数を検出
しその回転数に応じて比例弁19a、19bの通電量を制御す
る。

ここでは、標準加熱目標温度T₀として80℃が設定されて
いて、通常は、加熱温サーミスタ48に検知される熱交換
器20からの流出温度が80℃になるように加熱量を決定し
て制御される。

また、各端末機60での放熱量が少なくなり、後述するよ
うに外部循環ポンプ45が最低回転数で制御された場合に
は、標準加熱目標温度T₀の80℃より低い温度、例えば、
40〜60℃を加熱目標温度T₁として制御を行う。

これによって、バーナ13の燃焼量を小さくすることがで
き、燃料消費量を少なくできるとともに、発生熱量が少
なくなる。

水循環路制御部220は、バーナ13の作動が開始される
と、それに応じて内部循環ポンプ25の作動を開始する。
ここでは内部循環ポンプ25は一定回転で作動して、タン
ク部12内の温水が常に気液熱交換部30に滴下するように
する。

一方、外部循環ポンプ45の制御では、各サーミスタの検
知温度に応じて、あらかじめ設定された数段階の回転数
で駆動して、外部循環循環する流量を調節する。

各端末機60への熱移動量を増大させるための制御として
は、端末機60のうちでも、例えば、比較的高温の温水が
供給される必要のある液−液熱交換器61において、二次
側の放熱量が大きくて一次側の温水循環配管40への吐出
温度が大きく低下したことが端末機サーミスタ201で検
知された場合、すなわち、加熱温サーミスタ48の検知温
度t1と端末機サーミスタ201の検知温度t2との温度差ΔT
1が所定温度以上になった場合には、外部循環ポンプ45
の回転数を高くして、循環する温水の流量を多くする。

この流量増加制御を行うことによって、バーナ13は、燃
焼量が大きくなるように制御されるため、端末機60へ移
動させる熱量を多くすることができ、端末機60で多量の
熱が使用されても、十分に対応できる。

温水の流量増加の制御は、前述の温度差ΔT1が所定温度
以上になったときに、外部循環ポンプ45の回転数を所定
回転数だけ増加させて、その状態で温度差ΔT1の変化を
監視する。

外部循環ポンプ45の回転数を上げた結果、温度差ΔT1が
所定温度以内になった場合には、その回転数で外部循環
ポンプ45の運転を行う。

外部循環ポンプ45の回転数を上げたにも拘らず、温度差
ΔT1が引き続き所定温度以上である場合には、外部循環
ポンプ45の回転数をさらに増加させて、さらに流量の増
大を図る。

逆に、各端末機60において放熱量が少なく、加熱温サー
ミスタ48の検知温度t1と帰還温度サーミスタ51の検知温
度t2との温度差ΔT2が、一定時間変化しなければ、各端
末機60の負荷状態が固定されていると見なすことができ
るため、外部循環ポンプ45の回転数を下げて、循環流量
を少なくすることによって、バーナ13の負担を軽減し
て、省力化（エネルギーの省略）を図る。

この場合にも、外部循環ポンプ45の回転数を所定回転数
だけ減少させて、その状態で温度差ΔT2の変化を監視す
る。

外部循環ポンプ45の回転数を最低回転数にした状態で、
さらに、温度差ΔT2が所定時間変化しない場合には、各
端末機60での放熱量が極端に少ない場合であると見なす
ことができるため、省力化を図るために、熱交換器20か
ら流出する温水温度を、標準加熱目標温度T₀の80℃より
低い加熱目標温度T₁に変更して、バーナ13の負担をさら
に少なくして、燃焼量を低下させる。

給排水制御部230は、タンク部12内の温水の状態を検知
して、タンク部12内への水の補給と温水の排出とを行
う。

ここでは、初期状態では、排水用水電磁弁55を閉じ、水
位スイッチ56aで上限レベルまで水が供給されるまで、
給水用水電磁弁53を開状態にする。

一旦、タンク部12内への給水が完了した後は、水位スイ
ッチ56a、56b、56cで水位レベルを監視し、蒸発や排水
用水電磁弁55の作動によって、温水量が減少した場合
に、バーナ13の燃焼状態と外部循環ポンプ45の作動状態
を監視しながら、各端末機60への影響が少ない状態を維
持しつつ、給水用水電磁弁53を開いて水の補給を行うよ
うにする。

従って、各水位スイッチ56a、56b、56cで検知される水
位レベルが所定のレベルになったときに、必ずしも給水
を行うものではない。

一方、排水用水電磁弁55は、タンク部12内の水素イオン
濃度を検知するPHセンサ57によって検知される水素イオ
ン濃度が所定濃度以上になった場合に、タンク部12内の
温水を排出するために開状態に制御されることを基本制
御としている。

しかし、排水用水電磁弁55を開くことは、タンク部12内
の熱を放出することになるため、各端末機60への影響が
出ないようにするために、例えば、各端末機60の状態に
応じて変動するバーナ13や外部循環ポンプ45の作動状態
を監視して、発生熱量が小さいときに排水用水電磁弁55
を開くようにしたり、あるいは、検知される水位レベル
によっては、一旦、給水用水電磁弁53を開状態にして給
水を行い、十分な量の温水を確保してから排水用水電磁
弁55を開くようにする。

これによって、タンク部12内の水素イオン濃度が高くな
りすぎることがなくなり、酸によって熱源機10の耐久性
が低下したり、排出される温水の酸性度が高くなること
がない。

以上のとおり、本実施例の熱源機10では、水を直接熱交
換器32で燃焼ガスと熱交換させるため、燃焼ガス中の熱
を効率よく熱交換できる。

また、水と燃焼ガスとを直接熱交換することによって、
燃焼ガス中のNOxやCO₂が温水に溶かすことができるた
め、排出されるNOxやCO₂を減少させることができる。

また、端末機の負荷状態に応じてバーナの燃焼状態や外
部循環ポンプの作動状態を制御するため、端末機の必要
に応じた熱を供給することができるとともに、無駄な燃
焼を無くすことができ、省略化を図ることができる。

なお、上記実施例では、帰還配管44から帰還する温水を
一旦タンク部12へ帰還させてから、内部循環配管22を経
由して気液熱交換部30へ滴下するものを示したが、帰還
配管44の温水帰還口50を気液熱交換部30の水分散皿31の
上方に配して、帰還する温水を気液熱交換部30へ直接滴
下させてもよい。

また、この場合には、内部循環配管22を省略してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼式熱源機を用いた家庭用多目的シ
ステムの構成を示す概略図、第２図は本実施例のセント
ラル熱源機を示す斜視図、第３図は液−液熱交換器によ
るカランを示す斜視図、第４図は温水洗濯機および温水
ドライヤーを示す斜視図、第５図は風呂ユニットを示す
斜視図、第６図は風呂ユニットの構成図、第７図はファ
ンコンベクターを示す斜視図、第８図は足元ファンコン
ベクターを示す斜視図、第９図は床暖房システムを示す
構成図、第10図はセントラル熱源機の制御装置を示す機
能ブロック図である。図中、10……セントラル熱源機（燃焼式熱源機）、13…
…バーナ、20……熱交換器（水管式熱交換器）、20b…
…フィン、32……直接熱交換器（気液熱交換器）、40…
…温水循環配管（循環用配管）、45……外部循環ポンプ
（ポンプ）、51……帰還温度サーミスタ（帰還温度セン
サ）、55……排水用水電磁弁（排出弁）、57……PHセン
サ（水素イオン濃度センサ）、60……端末機、201……
端末機サーミスタ（吐出温度センサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの燃焼熱によって水を所定の温度に
加熱する水加熱部を有し、該水加熱部で加熱された温水
をポンプによって循環用配管に循環させるとともに、該
循環用配管には温水を利用する複数の端末機が前記水加
熱部に対して並列に設けられた燃焼式熱源機において、前記水加熱部は、前記バーナの燃焼ガスと前記循環用配
管から帰還した水との間で直接熱交換を行う気液熱交換
器と、多数のフィンを備え前記気液熱交換器で加熱され
た温水を通過させる水管式熱交換器とからなり、前記バーナの炎を前記水管式熱交換器の前記フィン間で
形成させることを特徴とする燃焼式熱源機。
【請求項２】前記循環用配管から帰還する温水の温度を
検知する帰還温度センサを備え、該帰還温度センサの検
知温度が高いほど前記ポンプによる循環流量を少なくす
ることを特徴とする請求項１記載の燃焼式熱源機。
【請求項３】前記循環用配管から帰還する温水の温度を
検知する帰還温度センサを備え、前記循環用配管から帰
還する温水の温度低下が小さいほど前記水加熱部による
加熱温度を低くすることを特徴とする請求項１または２
のいずれかに記載の燃焼式熱源機。
【請求項４】前記循環用配管に設けられた前記端末機か
ら吐出する湯温を検知する吐出温度センサを備え、前記
端末機における温度低下が大きいほど前記ポンプによる
循環流量を多くすることを特徴とする請求項１、２また
は３のいずれかに記載の燃焼式熱源機。
【請求項５】前記水加熱部内の水の水素イオン濃度を検
知するための水素イオン濃度センサと、前記水加熱部内
の水を排出するための排出弁とを備え、前記水素イオン濃度が所定濃度以上になったとき、前記
水加熱部の水を排出することを特徴とする請求項１、
２、３または４のいずれか記載の燃焼式熱源機。