JP2007278599A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器の組み合わせで給湯と暖房と風呂を単一の熱源とし、器具の小型化・軽量化・高効率化を図る。
【解決手段】給水路１より供給される水をバーナ２の燃焼により加熱し潜熱回収用熱交換器１６および給湯用熱交換器１５を介して給湯路に供給するとともに、循環ポンプ１７を介して再度前記給湯用熱交換器１５に戻して給湯循環回路１９を形成し、前記給湯循環回路１９には利用側熱交換器１８，２７を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器１８，２７を経由した給湯循環回路１９から分岐して給湯栓６または風呂注湯用の給湯路３を形成した１缶多水路の給湯装置であって、前記給湯循環回路１９への水張り動作を基板上のスイッチ操作で簡単、安全に行えるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼熱により加熱する給湯用熱交換器を介して供給される湯水を循環させて複数の負荷側に熱量を供給する１缶多水路の給湯装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置としては、特許文献１のように、給水路を通して供給される水をバーナの燃焼により加熱して給湯路に給湯する給湯用熱交換器と、入路を通して供給される加熱対象流体を前記バーナの燃焼により加熱して出路に流出する流体用熱交換器とが設けられている給湯装置であって、前記給湯用熱交換器が前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する給湯用顕熱熱交換部と、その給湯用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記流体用熱交換器が、前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する流体用顕熱熱交換部と、その流体用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する流体用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記給湯用顕熱熱交換部と流体用顕熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成され、かつ、前記給湯用潜熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成された給湯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６７２６２号公報

しかしながら、前記従来の給湯装置は、バーナで加熱される経路として、給湯用と流体用の２つの経路を形成しているため、配管構成が複雑になるとともに、単独運転時に運転停止側の熱交換器内の残水の沸騰が発生するという課題を有するものであった。

また、バーナの燃焼ガスの流出経路中に給湯用熱交換器と流体用熱交換器をそれぞれ配置し、前記給湯用熱交換器に給湯用顕熱熱交換部と給湯用潜熱熱交換部を設け、前記流体用熱交換器に流体用顕熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部を設けた構成としているため、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部にそれぞれ給湯用熱交換器と流体用熱交換器を一体的に形成する必要があり、給湯用熱交換器及び流体用熱交換器として極めて複雑な構成を強いられるものであった。

さらに、上記従来例には開示されていないが、バーナで加熱された湯水を循環し、その循環水を利用して複数の利用回路に熱量を供給するような構成において、設置後や水抜き後の再使用時など前記循環水がない状態においては利用回路から運転要求があっても、バーナの燃焼が開始すると空焚き状態となるため、水張りを行うまで使用できず、また、通常の給湯運転では簡単、安全に循環回路の水張りを行うことができないという課題を有するものであった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供する。また、給湯路を主体とする１つの加熱経路構成において加熱経路への水張りを簡単、安全に行えるようにした給湯装置を提供することを目的とす
る。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、循環ポンプを介して再度前記給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐して給湯栓に湯を供給する給湯路と、前記給湯路から分岐して注湯用開閉弁を介し風呂に注湯を行うための注湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置であって、基板上のスイッチを押す等任意の操作により、前記注湯用開閉弁を開弁し風呂へ所定量を注水した後、前記循環ポンプを所定時間循環することで、前記給湯循環回路の水張りを行うようにしたものである。

これによって、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消している。また、基板上のスイッチ操作などにより、燃焼を行わずに風呂への注水と循環を自動的に行うことで、給湯循環回路に簡単、安全に水張りが行える給湯装置を提供することができる。

本発明の給湯装置は、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路内に流量信号が存在するときのみ、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、かつ、使用初期や水抜き後の再使用時に基板上のスイッチ操作などにより、燃焼を行わずに風呂への注水と循環を自動的に行うことで、加熱経路に簡単、安全に水張りが行える給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、循環ポンプを介して再度前記給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐して給湯栓に湯を供給する給湯路と、前記給湯路から分岐して注湯用開閉弁を介し風呂に注湯を行うための注湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置であって、基板上のスイッチを押す等任意の操作により、前記注湯用開閉弁を開弁し風呂へ所定量を注水した後、前記循環ポンプを所定時間循環することで、前記給湯循環回路の水張りを行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供するこ
とができ、また、給湯路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消している。また、基板上のスイッチ操作などにより、燃焼を行わずに風呂への注水と循環を自動的に行うことで、給湯循環回路に簡単、安全に水張りが行える給湯装置を提供することができる。

第２の発明は、前記利用側熱交換器を経由した後の給湯路に分岐するまでの給湯循環回路に流量センサを設け、基板上のスイッチを押す等任意の操作により、前記注湯用開閉弁を開弁し風呂へ所定量を注水した後、前記循環ポンプを所定時間循環するとともに、前記流量センサにて流量の検出を行い、所定量以上の流量を検出しなければ、所定の回数、風呂への注水と循環を繰り返すようにしたことを特徴とするもので、水張りが十分に行えたかを循環流量で自動判定し、不十分な場合は自動的に再度水張り動作を行うため、給湯循環回路に確実に水張りを行うことができる。

第３の発明は、利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器と、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を設け、暖房、または、風呂の試運転操作を行った際、風呂への注水と循環を行い、前記給湯循環路の水張りを自動的に行うようにしたことを特徴とするもので、水張り動作を別途行わなくても、器具設置後の試運転の中で確実に給湯循環回路の水張りを行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構造図を示すものである。

図１において、まず給水路１より供給される水をバーナ２の燃焼により加熱し所定の温度に上昇した後、給湯路に供給し、利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８と風呂開閉弁３５を開弁することで風呂用熱交換器２７の一次側経路を経由した後、循環ポンプ１７を介して再度給水路１に合流させて給湯循環回路１９を形成している。そして、暖房用熱交換器１８と風呂用熱交換器２７を経由した後の給湯循環回路１９から分岐させて給湯路３を形成し、この給湯路３と給水路１を連通して形成したバイパス通路４から給水路１より供給される水の一部をバイパス制御弁５を介して供給することで所望の湯水に調整し、給湯栓６より出湯する給湯路を構成している。

ここで、バーナ２はガス元電磁弁７、ガス比例弁８、ガス切替弁９が配設されたガス供給路１０より燃料が供給され、燃焼用ファン１１より燃焼用空気が供給されて、予め定められたシーケンスに従い燃焼動作が行われる。そして、バーナ２の燃焼により発生する燃焼ガスは燃焼室１２を通って排気通路１３を経由し排気口１４から器具外に排出される。

この燃焼ガスの排気経路に燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器１５と燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を配設している。具体的には、バーナ２の下流側燃焼室１２に給湯用熱交換器１５を設け、その下流側排気通路１３に潜熱回収用熱交換器１６を設け、前記給水路１より供給される水を、まず潜熱回収用熱交換器１６に供給し燃焼排ガス中の潜熱を回収したのち、給湯用熱交換器１５に供給しバーナ２の燃焼により所定の高温水に上昇させて給湯路３に供給する。このように従来の給湯用熱交換器１５による熱回収に加え、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を設けることで、総合的な熱効率を高め省エネを図るものである。

暖房回路２０は、暖房用熱交換器１８の２次側に放熱機２１等の負荷を接続して閉回路
を形成し、暖房用循環ポンプ２２で循環させることにより、前記暖房用熱交換器１８で給湯循環回路１９より供給される高温水と熱交換して暖房熱量を確保するようにしている。

風呂回路２８は風呂用循環ポンプ２９、水量検知部３０を通って浴槽３１の湯を風呂用熱交換器２７に供給し所定時間循環させることにより、前記風呂開閉弁３５を開弁し給湯循環回路１９より風呂用熱交換器２７に供給される高温水と熱交換して浴槽水の追い焚きを行う。

また、浴槽３１へ湯張りを行う注湯回路３２として、バイパス通路４の下流側の給湯路３から分岐し注湯用開閉弁３４を介し風呂回路２８に連通する経路を形成している。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、給湯運転時には、給湯栓６を開くと給水路１に配設した給水側流量センサ２３が通水を検知し、この通水信号で燃焼用ファン１１が動作し同時にガス元電磁弁７、ガス比例弁８が開き、バーナ２に燃料と燃焼用空気が供給されて着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２の燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で加熱された湯水は、前記給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６を迂回するように給水路１と給湯路３を連通して設けたバイパス通路４に配設したバイパス制御弁５により入水側の水と混合される。混合された湯は遠隔操作用リモコン２４で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスター２５の信号によりバイパス制御弁５の開度を調整し、給湯接続口２６を経て給湯栓６より給湯される。

このように、給湯単独運転を選択する場合は、遠隔操作用リモコン２４で所望の温度を設定し給湯栓６を開くことで自動的に設定された湯温の湯水を確保することができる。

暖房運転時には、放熱機２１の運転指令で、暖房回路２０に設けた暖房用循環ポンプ２２が駆動し、連動して給湯循環回路１９の温水を循環させるポンプ１７が駆動することによりバーナ２に着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１５で加熱された温水は暖房用熱交換器１８で熱交換され暖房回路２０へ伝熱される。暖房用熱交換器１８で受熱した暖房回路２０の熱は、放熱機２１で温風として放熱される。

また、風呂運転時には、遠隔操作用リモコン２４の運転指令で、風呂回路２８に設けた風呂用循環ポンプ２９が駆動し水流検知部３０にて循環が検知されると、連動して給湯循環回路１９の温水を循環させるポンプ１７が駆動することによりバーナ２に着火し、風呂開閉弁３５が開弁され、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１５で加熱された温水は風呂用熱交換器２７で熱交換され風呂回路２８へ伝熱される。風呂用熱交換器２７で受熱した風呂回路２８の熱は、浴槽３１へ循環し追い焚き加熱される。

また、暖房と風呂同時運転時には、放熱機２１と遠隔操作用リモコン２４からの運転指令により、暖房回路２０と風呂回路２８のポンプ２２、２９が駆動しバーナ２の着火動作により燃焼が開始する。この燃焼により給湯循環回路１９の循環水は潜熱回収用熱交換器１６と給湯用熱交換器１５で加熱され所定の高温水の状態を維持しながら循環する。この高温の循環水は暖房用熱交換器１８と風呂用熱交換器２７に略同一の温度で供給され、暖房回路２０と風呂回路２８に伝熱される。

このように、利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８および風呂用熱交換器２７を経由した後の給湯循環回路１９から給湯路３を分岐した構成とすることで、利用側負荷の運転に必要な高温水を確保しつつ、給湯路に対して高温水から低温水まで幅広い範囲の湯水を調節して供給することが可能な給湯優先動作を確保することができる。

ここで、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６は、排ガス経路に対して給湯用熱交換器１５の下流側に位置させ、給水経路に対して給湯用熱交換器１５の上流側に位置させて設けており、潜熱回収熱交換器１６で予熱された湯水を給湯用熱交換器１５で加熱するようにしている。これによりバーナ２の燃焼で発生した熱量を効率よく熱交換することができ省エネにつながる。

注湯運転時には、遠隔操作用リモコン２４からの運転指令で注湯用開閉弁３４を開弁し、遠隔操作用リモコン２４で設定されている風呂用温度の湯を給湯運転時と同様に調整し、遠隔操作用リモコン２４で設定されている量だけ注湯回路３２から風呂回路２８を経て浴槽３１に供給することで、自動的に所望の温度と量の湯を浴槽に張ることができる。

また、暖房用熱交換器１８および風呂用熱交換器２７を経由した後の給湯路３と分岐するまでの給湯循環回路１９の途中に循環量を検出する給湯流量センサ３３を設けてあり、この給湯流量センサ３３から所定の流量信号が出力されているときのみ、バーナ２の燃焼動作を行うようにしている。つまり、前記給湯流量センサ３３は給湯循環回路１９内に湯水が存在しないか循環が行われていない状態でバーナ２の燃焼動作が行われることを防止する、いわゆる空焚き燃焼を未然に防止するために設けたものである。

上記のように本給湯装置は給湯循環回路１９内の水張りが完全に行われていないと暖房運転や追い焚き運転が行えない。そのため設置直後や水抜き後、メンテナンスで部品を交換した後などには給湯循環回路１９の水張りを行う必要がある。通常の給湯運転を行っただけでは循環ポンプ１７の周辺や風呂熱交換器１７の内部にエアーが残り水張りは不十分である。

そこで、本発明では、電装基板（図示せず）上に水張り用のスイッチを設け、スイッチを押すことで水張り専用の動作を行うようにしたものである。

水張り動作時は風呂用熱交換器２７内にも水を張るため風呂開閉弁３５を開弁する。また、バイパス制御弁５を閉弁する。これはバイパス通路４に多くの水が流れてしまい給湯循環回路１９に流れる水が少なくなるのを防止するためである。その後注湯用開閉弁３４を開弁し燃焼は行わず一定量（３L程度）の水を給湯循環回路１９を介し浴槽３１に流す。注水終了後循環ポンプ１７を所定時間（30秒程度）回転し、ポンプ周辺のエアーを押し出す。この際水張りが十分であれば給湯流量センサ３３により正常な循環流量が検出されるため、水張り動作を終了するが、循環流量が低かった場合には水張りが不十分であると判定し、再度浴槽への注水を行った後、循環を行う。通常は２回程度で水張り動作は正常終了するが、水圧が低く注水流量が少ない場合などもあるため、正常終了しない場合、所定の回数（５回程度）まで注水、循環を繰り返し行う。所定の回数行っても正常に水張りが行われない場合は部品が故障している可能性が高いため、電装基板と遠隔操作用リモコン２４にエラーコードを表示し水張り動作を終了する。

また、器具設置後には暖房や風呂の運転を正常に行うため、必ず試運転を行う必要があるが、普通、試運転の前には給湯循環回路１９に水張りが行われていないため、試運転動作（電装基板上のスイッチを押すか遠隔操作用リモコン２４のスイッチ操作で行う専用の動作）の最初に上記水張り動作を行うようにしている。水張り動作は何度も行う必要はないため、どちらかの試運転動作で水張り動作が終了している場合にはその情報を記憶して
おき、もう一方の試運転動作時には行わないように配慮している。

以上のように本実施の形態においては、給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して利用側負荷回路である暖房回路２０と風呂回路２８に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器１５や潜熱回収用熱交換器１６に関連しない利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８と風呂用熱交換器２７の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消している。また、電装基板上のスイッチ操作により、燃焼を行わずに風呂への注水と循環を自動的に行うことで、給湯循環回路１９に簡単、安全に水張りが行える。さらに、暖房、または、風呂の試運転操作を行った際、試運転の最初に水張り動作を自動的に行うようにしたことで、水張り動作を別途行わなくても、器具設置後の試運転の中で確実に給湯循環回路１９の水張りを行うことができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、給湯循環回路を主回路として給湯と暖房、または給湯と風呂、または給湯と暖房と風呂を単一の循環路を熱源とし、循環路の湯水有無を確認した後、バーナの燃焼動作を制御することにより、空焚き運転を確実に防止することができるとともに、給湯循環回路に簡単、安全、確実に水張りを行うことができる。また、器具の小型化・軽量化ができ、設置スペースの余裕確保、施工性の向上と、潜熱回収熱交換器を備えることにより、高効率化を実現しランニングコストの低減による省エネルギー化を図ることが可能となるため、ガス、石油の給湯風呂装置、給湯暖房機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構造図

符号の説明

１ 給水路
２ バーナ（加熱手段）
３ 給湯路
５ バイパス制御弁
１３ 排気通路（排熱経路）
１５ 給湯用熱交換器
１６ 潜熱回収用熱交換器
１７ 循環ポンプ
１８ 暖房用熱交換器（利用側熱交換器）
１９ 給湯循環回路
２０ 暖房回路
２１ 放熱機
２２ 暖房用循環ポンプ
２３ 給水側流量センサ
２４ 遠隔操作用リモコン（リモートコントロール装置）
２７ 風呂用熱交換器（利用側熱交換器）
２８ 風呂回路
２９ 風呂用循環ポンプ
３１ 浴槽
３２ 注湯回路
３３ 給湯流量センサ
３４ 注湯用開閉弁
３５ 風呂開閉弁

Claims (3)

1. 給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、循環ポンプを介して再度前記給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐して給湯栓に湯を供給する給湯路と、前記給湯路から分岐して注湯用開閉弁を介し風呂に注湯を行うための注湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置であって、
   基板上のスイッチを押す等任意の操作により、前記注湯用開閉弁を開弁し風呂へ所定量を注水した後、前記循環ポンプを所定時間循環することで、前記給湯循環回路の水張りを行うようにした給湯装置。
2. 前記利用側熱交換器を経由した後の給湯路に分岐するまでの給湯循環回路に流量センサを設け、
   基板上のスイッチを押す等任意の操作により、前記注湯用開閉弁を開弁し風呂へ所定量を注水した後、前記循環ポンプを所定時間循環するとともに、前記流量センサにて流量の検出を行い、所定量以上の流量を検出しなければ、所定の回数、風呂への注水と循環を繰り返すようにした請求項１記載の給湯装置。
3. 利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器と、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を設け、暖房、または、風呂の試運転操作を行った際、風呂への注水と循環を行い、前記給湯循環路の水張りを自動的に行うようにした請求項１、または２記載の給湯装置。