JPH109597A - 給湯暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房用熱交換器と給湯用熱交換器が同時に加
熱されているときでも、適正な温度の暖房用熱媒を循環
させ易くする。 【解決手段】 給水路９の水を加熱して給湯路１０に出
湯するための給湯用熱交換器３を加熱する給湯用加熱装
置４と、暖房端末機７に循環される暖房用熱媒を加熱す
るための暖房用熱交換器１を加熱する暖房用加熱装置２
と、暖房用加熱装置と給湯用加熱装置の発熱量を制御す
る共通の発熱量制御手段とを設け、発熱量制御手段は、
給湯用熱交換器と暖房用熱交換器を同時に加熱するとき
は給湯温度が目標給湯温度になるよう暖房用加熱装置と
給湯用加熱装置の発熱量を制御し、暖房用熱媒と給水路
の水とを熱交換させる液々熱交換器１５と、その熱交換
状態を調整する調整手段８ｄと、給湯用熱交換器と暖房
用熱交換器が同時に加熱されている状態において、暖房
用熱媒の温度を所定温度に近づけるように、調整手段を
制御する液々熱交換器制御手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給水路から供給さ
れる水を加熱して給湯路に出湯するための給湯用熱交換
器を加熱する給湯用加熱装置と、暖房端末機に暖房用循
環路を通して循環される暖房用熱媒を加熱するための暖
房用熱交換器を加熱する暖房用加熱装置と、前記暖房用
加熱装置と前記給湯用加熱装置の発熱量を制御する共通
の発熱量制御手段とが設けられ、前記発熱量制御手段
は、前記給湯用熱交換器と前記暖房用熱交換器を同時に
加熱するときは、前記給湯用熱交換器による給湯温度が
目標給湯温度になるように、前記暖房用加熱装置と前記
給湯用加熱装置の発熱量を制御するように構成されてい
る給湯暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冒記給湯暖房装置は、暖房用加熱装置と
給湯用加熱装置の発熱量を共通の発熱量制御手段で制御
するので、その制御構成を簡略化できる利点があるが、
給湯用熱交換器と暖房用熱交換器を同時に加熱するとき
は、給湯用熱交換器による給湯温度が目標給湯温度にな
るように、暖房用加熱装置と給湯用加熱装置の発熱量を
制御するので、暖房用熱交換器が目標給湯温度に応じた
発熱量で加熱される結果、その目標給湯温度に応じた成
り行き温度の暖房用熱媒が暖房用循環路を循環してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この為、暖房用熱交換
器と給湯用熱交換器が同時に加熱されているときは、そ
の循環路及び暖房端末機を適正に使用できる所定温度よ
りも高い温度の暖房用熱媒が循環するおそれがあり、暖
房用循環路及び暖房端末機の破損を招き易いとともに、
例えば暖房端末機が床暖房装置である場合は、床面の温
度が高くなり過ぎる欠点がある。また、暖房用循環路を
循環する暖房用熱媒の温度が所定温度を越えると暖房用
加熱装置の運転を停止させるように構成してある場合、
暖房負荷が小さい状態で高い温度の暖房用熱媒が循環す
ると、暖房端末機における暖房用熱媒の温度低下が少な
いので、暖房用加熱装置の運転停止動作と運転開始動作
が頻繁に繰り返されるおそれがある。本発明は上記実情
に鑑みてなされたものであって、暖房用熱媒の循環構成
を工夫することにより、暖房用熱交換器と給湯用熱交換
器が同時に加熱されているときでも、適正な温度の暖房
用熱媒を循環させ易くすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の給湯暖房
装置は、暖房用熱交換器で加熱された暖房用熱媒と給水
路の水とを熱交換させる液々熱交換器と、液々熱交換器
の熱交換状態を調整する調整手段と、給湯用熱交換器と
暖房用熱交換器が同時に加熱されている状態において、
暖房用熱媒の温度を所定温度に近づけるように、調整手
段を制御する液々熱交換器制御手段とが設けられている
ので、給湯用熱交換器と暖房用熱交換器が同時に加熱さ
れている状態において、暖房端末機に供給される暖房用
熱媒の温度が所定温度よりも高いときは、暖房用熱媒と
給水路の水とを熱交換させて暖房用熱媒の放熱量を増大
させ、暖房用熱媒の温度上昇を抑制できる。特に、暖房
用熱媒を給湯用熱交換器に給水される前の比較的低い温
度の水と熱交換するので、給湯用熱交換器を通過した後
の比較的高い温度の水と熱交換させる場合に比べて、効
率良く放熱させることができる。また、暖房端末機に供
給される暖房用熱媒の温度が所定温度よりも高いとき
は、給湯用熱交換器に給水される水が予め暖房用熱媒で
加熱され、その水を目標給湯温度に加熱する要する給湯
用加熱装置の発熱量が少なくなって、暖房用加熱装置の
発熱量も少なくなるので、結果的に暖房用熱媒の加熱温
度を低下させることができる。従って、暖房用熱媒の液
々熱交換器における放熱と、給湯用熱交換器に給水され
る水を予熱することによる暖房用加熱装置の発熱量の低
下との相乗により、給湯用熱交換器と暖房用熱交換器を
同時に加熱しているときでも、適正な温度の暖房用熱媒
を循環させ易い。

【０００５】請求項２記載の給湯暖房装置は、暖房用熱
交換器で加熱された後の暖房用熱媒であって、かつ、暖
房端末機に供給される前の暖房用熱媒を液々熱交換器に
循環させる液々熱交換用循環路が暖房用循環路に対して
並列に接続されているので、暖房端末機を通過した後の
比較的低い温度の暖房用熱媒と給水路の水とを熱交換さ
せる場合に比べて、その暖房用熱媒を効率良く放熱させ
ることができる。

【０００６】請求項３記載の給湯暖房装置は、液々熱交
換用循環路が、暖房端末機を迂回する状態で接続されて
いるので、液々熱交換器で放熱した後の比較的低い温度
の暖房用熱媒が、暖房端末機に供給される前の比較的高
い温度の暖房用熱媒に不均一に混じってしまうおそれが
なく、暖房端末機に供給する暖房用熱媒の温度が安定し
て、暖房温度を所望温度に設定し易い。

【０００７】請求項４記載の給湯暖房装置は、調整手段
が、暖房用熱交換器で加熱された暖房用熱媒の液々熱交
換用循環路への供給量を調整可能に設けられ、液々熱交
換器制御手段は、暖房用熱媒の温度が所定温度よりも高
いほど、暖房用熱媒の液々熱交換用循環路への供給量を
増大させる側に調整手段の作動を制御するように構成さ
れているので、暖房用熱媒の液々熱交換器における放熱
熱量をその暖房用熱媒の温度が高いほど多くして、暖房
用熱媒の液々熱交換器における放熱と、給湯用熱交換器
に給水される水を予熱することによる暖房用加熱装置の
発熱量の低下とを促進でき、暖房用熱媒を適正な温度に
迅速に低下させ易い。

【０００８】請求項５記載の給湯暖房装置は、給湯用熱
交換器のみが加熱されている状態において、その給湯用
熱交換器に給水される水を目標給湯温度に加熱するに必
要な必要熱量が所定熱量を越えると、暖房用熱交換器を
加熱してその暖房用熱媒を液々熱交換器側に供給するよ
うに制御する給水温度制御手段が設けられているので、
暖房用熱媒を暖房端末機に供給することを要しない場合
は、給湯用熱交換器に給水される水をその暖房用熱媒で
予め加熱してから給湯用熱交換器に供給でき、暖房用熱
交換器を効率良く活用して、給湯用熱交換器による最大
給湯能力を高めることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は給湯暖房装置のシステム構
成を示し、浴室暖房機や床暖房機等の暖房端末機７に暖
房用温水循環路８を通して循環される暖房用熱媒として
の温水を加熱するための暖房用熱交換器１と、その暖房
用熱交換器１を加熱する暖房用加熱装置としてのガス燃
焼式の暖房用バーナ２と、一般家庭用の水道管に接続さ
れた給水路９から給水される水を加熱して給湯路１０に
出湯するための給湯用熱交換器３と、その給湯用熱交換
器３を加熱する給湯用加熱装置としてのガス燃焼式の給
湯用バーナ４と、給湯暖房装置の作動を制御するコント
ローラ５と、コントローラ５を操作するリモコン６とが
設けられている。

【００１０】前記給水路９と給湯路１０とが給湯用熱交
換器３を迂回する状態でバイパス路１１を介して接続さ
れ、このバイパス路１１には給湯用熱交換器３からの湯
に給水路９の水を混合させるバイパス弁１１ａが設けら
れ、給水路９には、給湯用熱交換器３への入水温度を検
出する入水サーミスタ９ａと通水量を検出する水量セン
サ９ｂとが設けられ、給湯路１０には、給湯用熱交換器
３を通過した温度を検出する釜出サーミスタ１０ａとバ
イパス弁１１ａの作動によって水が混合された後の湯の
温度をバイパス路１１との接続箇所よりも下流側で検出
する給湯サーミスタ１０ｂとが設けられ、給水路９にお
ける入水サーミスタ９ａの上流側には、暖房用熱交換器
１で加熱された温水と給水路９の水とを熱交換させる液
々熱交換器１５が設けられている。

【００１１】前記暖房用熱交換器１と暖房用バーナ２及
び給湯用熱交換器３と給湯用バーナ４は、燃焼用空気を
供給する燃焼ファン１２を備えた一つの共通の燃焼室１
３内に設けられ、暖房用ガス供給路２ａと給湯用ガス供
給路４ａとに分岐した元ガス供給路１４が暖房用バーナ
２と給湯用バーナ４に接続されているとともに、元ガス
供給路１４には、燃料ガスの供給を断続する元ガス電磁
弁１４ａと元ガス比例弁１４ｂとが設けられ、暖房用ガ
ス供給路２ａには暖房用バーナ２への燃料ガスの供給を
断続する暖房ガス電磁弁２ｂが設けられ、給湯用ガス供
給路４ａには給湯用バーナ４への燃料ガスの供給を断続
する給湯ガス電磁弁４ｂが設けられ、暖房用バーナ２と
給湯用バーナ４の各々には点火のためのイグナイタや着
火を検出するフレームロッドなどが設けられている

【００１２】前記暖房用温水循環路８は、暖房用熱交換
器１から暖房端末機７側に温水を供給する暖房往き配管
８ａと、暖房端末機７を通過した温水を暖房用熱交換器
１に戻す暖房戻り配管８ｂとを設けて構成され、暖房往
き配管８ａの途中箇所と暖房戻り配管８ｂの途中箇所と
に亘って、暖房用熱交換器１で加熱された後の温水であ
って、かつ、暖房端末機７に供給される前の温水を液々
熱交換器１５に循環させる液々熱交換用循環路１６が、
暖房端末機７を迂回する状態で、暖房用温水循環路８に
対して並列に接続されている。

【００１３】前記暖房往き配管８ａの液々熱交換用循環
路１６との接続箇所よりも上流側には、暖房用熱交換器
１を通過した温水の釜出温度Ａを検出する暖房サーミス
タ８ｃが設けられ、暖房往き配管８ａと液々熱交換用循
環路１６との接続箇所には、暖房用熱交換器１から供給
される温水の液々熱交換用循環路１６側への分配比率Ｒ
（液々熱交換用循環路側への単位時間当たり温水流量／
暖房用熱交換器１を通過した単位時間当たり温水流量
（総温水循環流量））を、暖房用熱交換器１から供給さ
れる温水の全部を暖房端末機７側に供給する分配比率Ｒ
＝０からその温水の全部を液々熱交換用循環路１６側に
供給する分配比率Ｒ＝１の範囲に亘って電動モータＭで
調節可能な水量分配弁８ｄが設けられ、暖房戻り配管８
ｂの液々熱交換用循環路１６との接続箇所よりも下流側
には、膨張タンク８ｅと温水を循環させる循環手段とし
ての循環ポンプＰとが設けられている。

【００１４】従って、水量分配弁８ｄが、液々熱交換器
１５の熱交換状態を調整する調整手段に構成され、この
水量分配弁８ｄは、暖房用熱交換器１で加熱された暖房
用熱媒としての温水の液々熱交換用循環路１６への供給
量を調整可能に設けられている。

【００１５】図２は、元ガス比例弁１４ｂの開度を制御
する為の駆動電流Ｉと、給湯用バーナ４に供給される給
湯用ガス供給量ＱA と暖房用バーナ２に供給される暖房
用ガス供給量ＱB との関係を示し、給湯用熱交換器３と
暖房用熱交換器１との双方を同時に使用するときは、駆
動電流Ｉの増減にともなって給湯用ガス供給量ＱA と暖
房用ガス供給量ＱB とが一定の比例関係を維持しながら
リニアに変化するように設定されている。

【００１６】図３は給湯暖房装置の制御ブロック図を示
し、コントローラ５には、リモコン６と暖房端末機７と
入水サーミスタ９ａと釜出サーミスタ１０ａと給湯サー
ミスタ１０ｂと暖房サーミスタ８ｃ及び水量センサ９ｂ
からの入力情報に基づいて必要な制御データを演算する
演算部５ａと、給湯用バーナ４の燃焼動作を制御する給
湯用燃焼制御部５ｂと、元ガス比例弁１４ｂの作動を制
御して供給ガス量を調節するガス量制御部５ｃと、暖房
用バーナ２の燃焼動作を制御する暖房用燃焼制御部５ｄ
と、液々熱交換器１５の熱交換状態を制御する液々熱交
換器制御部５ｅと、水量分配弁８ｄの作動を制御して、
暖房用熱交換器１で加熱された温水の暖房端末機７側へ
の供給量と液々熱交換器１５側への供給量との分配比率
Ｒを調節する分配比率制御部５ｆとが設けられ、液々熱
交換器制御部５ｅには、演算部５ａで演算された必要ガ
ス量Ｑｓと給湯用バーナ４に供給可能な給湯用最大供給
ガス量ＱAmaxとを比較するガス量比較手段５ｇが設けら
れている。

【００１７】前記給湯用燃焼制御部５ｂは、リモコン６
からの給湯指令が入力されると給湯用バーナ４を燃焼作
動させ、リモコン６からの給湯停止指令が入力されると
給湯用バーナ４の燃焼作動を停止させるように制御す
る。また、暖房用燃焼制御部５ｄは、暖房端末機７から
の暖房指令又は液々熱交換器制御部５ｅからの暖房用バ
ーナ燃焼指令が入力されると、暖房用バーナ２を燃焼作
動させ、暖房端末機７からの暖房停止指令又は液々熱交
換器制御部５ｅからの暖房用バーナ燃焼停止指令が入力
されると、暖房用バーナ２の燃焼作動を停止させるよう
に制御するとともに、燃焼作動中において暖房サーミス
タ８ｃから入力された循環温水の釜出温度Ａが所定温度
範囲Ｂを越えると、その釜出温度Ａが所定温度範囲Ｂに
なるまでその燃焼作動を停止させるように制御する。

【００１８】前記ガス量制御部５ｃは、給湯指令が入力
されているときは暖房指令或いは暖房用バーナ燃焼指令
の入力の有無にかかわらず、水量センサ９ｂと入水サー
ミスタ９ａと釜出サーミスタ１０ａからの入力情報に基
づいて、給湯用熱交換器３による給湯温度が目標給湯温
度になるように供給ガス量を調節し、暖房指令のみが入
力されているときは、暖房サーミスタ８ｃからの入力情
報に基づいて、循環温水が所定温度範囲Ｂに加熱される
ように供給ガス量を調節する。

【００１９】従って、ガス量制御部５ｃが暖房用バーナ
２と給湯用バーナ４の発熱量を制御する共通の発熱量制
御手段に構成され、このガス量制御部５ｃは、給湯用熱
交換器３と暖房用熱交換器１を同時に加熱するときは、
給湯用熱交換器３による給湯温度が目標給湯温度になる
ように、暖房用バーナ２と給湯用バーナ４の発熱量を制
御している。

【００２０】前記演算部５ａは、リモコン６から給湯指
令が入力されると、その給湯用バーナ４の燃焼開始前に
おける入水サーミスタ９ａからの入力情報，つまり、液
々熱交換器１５で加熱されずに給湯用熱交換器３に供給
される水の温度情報に基づいて、給水路９から給水され
る水を目標給湯温度になるように加熱するに必要な必要
熱量を演算し、その必要熱量に対応する必要ガス量ＱS
を液々熱交換器制御部５ｅのガス量比較手段５ｇに入力
する。

【００２１】次に、液々熱交換器制御部５ｅによる制御
動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。
リモコン６から給湯指令が入力されているか否かを判別
し（＃１）、給湯指令が入力されていない場合は、分配
比率Ｒ＝０とする制御データを分配比率制御部５ｆに入
力し（＃７）、給湯指令が入力されている場合は、演算
部５ａから入力された必要ガス量Ｑｓが給湯用バーナ４
に供給可能な給湯用最大供給ガス量ＱAmaxを越えている
か否かを判別し（＃２）、必要ガス量Ｑｓが給湯用最大
供給ガス量ＱAmaxを越えている場合は、暖房端末機７か
らの暖房指令が入力されているか否かを判別する（＃
３）。

【００２２】暖房指令が入力されていない場合は、暖房
用バーナ２が燃焼中か否かを判別し（＃４）、暖房用バ
ーナ２が燃焼中でない場合は暖房用バーナ燃焼指令を暖
房用燃焼制御部５ｄに入力した後（＃５）、分配比率Ｒ
＝１とする制御データを分配比率制御部５ｆに入力する
（＃６）。

【００２３】また、ステップ＃３において、暖房端末機
７からの暖房指令が入力されていると判別すると、暖房
サーミスタ８ｃから入力された循環温水の釜出温度Ａが
所定温度範囲Ｂを越えているか否かを判別し（＃８）、
釜出温度Ａが所定温度範囲Ｂを越えている場合は分配比
率Ｒを増大させる制御データを分配比率制御部５ｆに入
力し（＃９）、釜出温度Ａが所定温度範囲Ｂを越えてい
ない場合は釜出温度Ａが所定温度範囲Ｂを下回っている
か否かを判別して（＃１０）、釜出温度Ａが所定温度範
囲Ｂを下回っている場合は分配比率Ｒを減少させる制御
データを分配比率制御部５ｆに入力する（＃１１）。

【００２４】従って、液々熱交換器制御部５ｅが、給湯
用熱交換器３と暖房用熱交換器１が同時に加熱されてい
る状態において、暖房用熱媒としての循環温水の温度Ａ
が所定温度Ｂよりも高いほど、その循環温水の温度を所
定温度Ｂに近づけるように、温水の液々熱交換用循環路
１６への供給量を増大させる側に水量分配弁８ｄの作動
を制御する液々熱交換器制御手段に構成されているとと
もに、給湯用熱交換器３のみが加熱されている状態にお
いて、給湯用熱交換器３に給水される水を目標給湯温度
に加熱するに必要な必要熱量に対応する必要ガス量ＱS
が所定熱量に対応する給湯用最大供給ガス量ＱAmaxを越
えると、暖房用熱交換器１を加熱してその温水を液々熱
交換器１５側に供給するように制御する給水温度制御手
段に構成されている。

【００２５】〔その他の実施形態〕 １．暖房用加熱装置としての暖房用バーナと、給湯用加
熱装置としての給湯用バーナとが互いに異なる燃焼室に
設けられている給湯暖房装置であっても良い。 ２．暖房用加熱装置と給湯用加熱装置を一つの加熱装置
で兼用するように構成されている給湯暖房装置であって
も良い。 ３．暖房用加熱装置と給湯用加熱装置は電気的に加熱す
るものであっても良く、その加熱熱源の種類は特に限定
されない。 ４．暖房用熱交換器と給湯用熱交換器は、例えば多数の
フィンを介して互いに一体的に固定されていても良い。 ５．暖房用熱媒としてはブラインであっても良い。 ６．液々熱交換用循環路は、その入口と出口が共に、暖
房用循環路のうちの暖房用熱交換器から暖房端末機に至
る循環路部分に接続される状態で、その暖房用循環路に
対して並列に接続されていても良い。 ７．液々熱交換用循環路は、その入口と出口が共に、暖
房用循環路のうちの暖房端末機から暖房用熱交換器に至
る循環路部分に接続される状態で、その暖房用循環路に
対して並列に接続されていても良い。 ８．給水路の水を液々熱交換器に循環させる液々熱交換
用循環路を設けて実施しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯暖房装置のシステム構成図

【図２】元ガス比例弁の駆動電流と供給ガス量との関係
を示すグラフ

【図３】給湯暖房装置の制御ブロック図

【図４】液々熱交換器制御部による制御動作を示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１ 暖房用熱交換器 ２ 暖房用加熱装置 ３ 給湯用熱交換器 ４ 給湯用加熱装置 ５ｅ 液々熱交換器制御手段（給水温度制御手段） ５ｃ 発熱量制御手段 ７ 暖房端末機 ８ 暖房用循環路 ８ｄ 調整手段 ９ 給水路 １０ 給湯路 １５ 液々熱交換器 １６ 液々熱交換用循環路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 喜市 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 金礪 聖憲 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水路から供給される水を加熱して給湯
   路に出湯するための給湯用熱交換器を加熱する給湯用加
   熱装置と、 暖房端末機に暖房用循環路を通して循環される暖房用熱
   媒を加熱するための暖房用熱交換器を加熱する暖房用加
   熱装置と、 前記暖房用加熱装置と前記給湯用加熱装置の発熱量を制
   御する共通の発熱量制御手段とが設けられ、 前記発熱量制御手段は、前記給湯用熱交換器と前記暖房
   用熱交換器を同時に加熱するときは、前記給湯用熱交換
   器による給湯温度が目標給湯温度になるように、前記暖
   房用加熱装置と前記給湯用加熱装置の発熱量を制御する
   ように構成されている給湯暖房装置であって、 前記暖房用熱交換器で加熱された暖房用熱媒と前記給水
   路の水とを熱交換させる液々熱交換器と、 前記液々熱交換器の熱交換状態を調整する調整手段と、 前記給湯用熱交換器と前記暖房用熱交換器が同時に加熱
   されている状態において、暖房用熱媒の温度を所定温度
   に近づけるように、前記調整手段を制御する液々熱交換
   器制御手段とが設けられている給湯暖房装置。
2. 【請求項２】 前記暖房用熱交換器で加熱された後の暖
   房用熱媒であって、かつ、前記暖房端末機に供給される
   前の暖房用熱媒を前記液々熱交換器に循環させる液々熱
   交換用循環路が前記暖房用循環路に対して並列に接続さ
   れている請求項１記載の給湯暖房装置。
3. 【請求項３】 前記液々熱交換用循環路が、前記暖房端
   末機を迂回する状態で接続されている請求項２記載の給
   湯暖房装置。
4. 【請求項４】 前記調整手段が、前記暖房用熱交換器で
   加熱された暖房用熱媒の前記液々熱交換用循環路への供
   給量を調整可能に設けられ、 前記液々熱交換器制御手段は、暖房用熱媒の温度が所定
   温度よりも高いほど、暖房用熱媒の前記液々熱交換用循
   環路への供給量を増大させる側に前記調整手段の作動を
   制御するように構成されている請求項２又は３記載の給
   湯暖房装置。
5. 【請求項５】 前記給湯用熱交換器のみが加熱されてい
   る状態において、その給湯用熱交換器に給水される水を
   目標給湯温度に加熱するに必要な必要熱量が所定熱量を
   越えると、前記暖房用熱交換器を加熱してその暖房用熱
   媒を前記液々熱交換器側に供給するように制御する給水
   温度制御手段が設けられている請求項１，２，３又は４
   記載の給湯暖房装置。