JP2992485B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給水路からの水を
加熱して給湯路に供給する給湯用熱交換器と、この給湯
用熱交換器と他の熱交換器とを加熱するひとつのバーナ
と、前記給水路と給湯路とを給湯用熱交換器を迂回する
状態で接続するバイパス路と、このバイパス路からの水
と前記給湯用熱交換器からの湯水とを混合する混合手段
と、この混合手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記バイパス路からの水と給湯用熱交
換器からの湯水との混合比を調整して目標温度の湯を供
給するべく前記混合手段を制御するように構成してある
給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このように給湯用熱交換器と他の熱交換
器、例えば暖房用の熱交換器とをひとつのバーナで加熱
するように構成した給湯装置は、従来より知られている
が、かかる構成の給湯装置においては、暖房運転時にバ
ーナを燃焼すると、給湯運転時でなくとも同時に給湯用
熱交換器の方も加熱され、給湯用熱交換器内の湯水が高
温になる。かかる状態で、暖房運転中や暖房運転終了後
などに給湯運転を実行すると、給湯運転開始時に高温の
湯が供給されて危険な状態となる。そこで、従来におい
ては、給湯用熱交換器を迂回するバイパス路をひとつ設
け、かつ、そのバイパス路からの水と給湯用熱交換器か
らの湯水とを混合するミキシングバルブを設けて、給湯
運転の開始時においては、ミキシングバルブをバイパス
路側に大きく開いて、バイパス路から多量の水を混合す
るように構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
給湯装置においては、バイパス路をひとつしか設けてお
らず、当然、ミキシングバルブもひとつだけであるた
め、そのミキシングバルブが、給湯用熱交換器側に開の
状態で故障すると、給湯開始時に高温の湯が不測に供給
される可能性があり、この点に改良の余地があった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
したもので、その目的は、仮にミキシングバルブなどの
混合手段が、給湯用熱交換器側に開の状態で故障して
も、給湯開始時に高温の湯が供給されることを回避し得
る給湯装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、給水路と給湯路と
を給湯用熱交換器を迂回する状態で接続するバイパス路
に加えて、さらに、前記給水路と給湯路とを給湯用熱交
換器を迂回する状態で接続する補助バイパス路を設け、
かつ、この補助バイパス路の通水を断続するバイパス弁
を設けて、給湯開始の際、制御手段が、前記バイパス路
および補助バイパス路を通して給湯路に水を供給するよ
うに混合手段およびバイパス弁を制御するものであるか
ら、バイパス路からの水と給湯用熱交換器からの湯水と
を混合する混合手段が、仮に給湯用熱交換器側に開の状
態で故障したとしても、給湯開始時において補助バイパ
ス路から給湯路へ水が供給されて給湯用熱交換器からの
湯に混合されるため、給湯開始時に高温の湯が不測に供
給されることが回避される。

【０００６】請求項２の記載の発明によれば、給湯用熱
交換器からの湯水の温度を検出する温度検出手段を設
け、前記制御手段が、温度検出手段による検出温度が予
め設定された設定温度以下になるに伴って前記バイパス
弁を閉弁するものであるから、予め設定された温度以上
の高温の湯が供給されるのを確実に回避しながら、バイ
パス弁の閉弁後においては、前記制御手段による混合手
段の制御によって、所望温度の湯を供給することができ
る。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、前記補助
バイパス路を混合手段よりも下流側の給湯路に接続する
ものであるから、給湯開始時に高温の湯が不測に供給さ
れることを回避しながら、比較的短時間のうちに所望温
度の湯を供給することが可能となる。すなわち、補助バ
イパス路を混合手段より上流側の給湯路に接続すること
もできるが、その場合、給湯開始時に高温の湯が供給さ
れるのを回避しようとすると、補助バイパス路からの水
の量を確保するため、どうしても、前記混合手段を給湯
用熱交換器側に開き勝手に、つまり、混合手段による混
合比を偏った比にしておく必要がある。そのため、その
後にバイパス弁を閉弁し、混合手段の制御によって所望
温度の湯を得ようとすると、混合手段による混合比調整
までに時間が掛かることになる。その点、補助バイパス
路を混合手段より下流側に接続すれば、混合手段の混合
比に関係なく、補助バイパス路からの水の量を確保する
ことができるので、混合手段による混合比を偏った比に
しておく必要もなく、短時間のうちに所望の混合比に調
整して所望温度の湯を供給することができる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、前記混合
手段よりも下流側で、かつ、補助バイパス路と給湯路と
の接続箇所よりも上流側の給湯路に水比例弁を設けるも
のであるから、例えバイパス路からの水と給湯用熱交換
器からの湯水との混合比を調整する混合手段が故障した
としても、前記水比例弁によって、ある程度の温度調整
が可能となる。すなわち、前記水比例弁を混合手段より
も下流側で、かつ、補助バイパス路と給湯路との接続箇
所よりも下流側に設ける場合には、混合手段がある一定
の混合比のままで作動不能になると、例え水比例弁によ
って通流量を調整しても、調整できるのは通流量のみ
で、湯と水との混合比は一定となり、湯温の調節は不可
能となる。その点、水比例弁を補助バイパス路と給湯路
との接続箇所より上流側に設けることで、補助バイパス
路からの水の量をほぼ一定に維持した状態のまま、前記
水比例弁によってバイパス路からの水と給湯用熱交換器
からの湯水との混合通流量を調整することができ、その
結果、湯と水との混合比を調整してある程度の湯温調整
が可能となり使い勝手が向上する。

【０００９】請求項５に記載の発明によれば、前記混合
手段がミキシング弁であり、前記制御手段が、給湯開始
の前にそのミキシング弁を予め設定された開度に調整制
御するものであるから、ミキシング弁の設定開度を通常
運転時に多用される開度近くに設定しておくことで、迅
速に所望温度の湯を供給することができ、それでいて、
前記制御手段が、給湯開始の前にバイパス弁を開弁制御
するものであるから、給湯開始時に高温の湯が不測に供
給されることが回避される。

【００１０】請求項６に記載の発明によれば、前記他の
熱交換器が、暖房機用の湯水を加熱する暖房用熱交換器
で、この暖房用熱交換器の伝熱管と給湯用熱交換器の伝
熱管とが同じ伝熱板を共有するものであるから、伝熱板
の共有によって構造の簡素化を図ることができ、かつ、
伝熱板の介在によって暖房用熱交換器の伝熱管と給湯用
熱交換器の伝熱管との間の位置設定も容易となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明による給湯装置の実施の形
態を図面に基づいて説明する。この給湯装置は、図１に
示すように、給湯用熱交換器１と暖房用熱交換器２とを
備え、給湯用熱交換器１の伝熱管３と暖房用熱交換器２
の伝熱管４とが、複数枚の共通の伝熱板５によって互い
に接続され、両伝熱管３，４が同じ伝熱板５を共有して
いる。この給湯用熱交換器１と暖房用熱交換器２とは、
ひとつのガス燃焼式のバーナ６によって加熱されるよう
に構成され、かつ、このバーナ６に燃焼用の空気を供給
するファン７も設けられている。

【００１２】前記給湯用熱交換器１の伝熱管３には、一
般家庭用の水道管に接続して加熱用の水を供給する給水
路８と、加熱後の湯を図外の浴槽や給湯栓に供給する給
湯路９とが接続され、給水路８には、通水量を検出する
水量センサ１０と給湯用熱交換器１への給水温度を検出
する給水サーミスタ１１が設けられ、給湯路９の方に
は、加熱後の湯の温度を検出する温度検出手段としての
出湯サーミスタ１２が設けられている。

【００１３】前記給水路８と給湯路９とは、給湯用熱交
換器１を迂回するミキシング用のバイパス路１３と補助
バイパス路１４との２本のバイパス路により互いに接続
され、ミキシング用のバイパス路１３と給湯路９との接
続箇所には、給湯用熱交換器１からの湯の量とバイパス
路１３からの水の量との混合比を調整して、所望する温
度の湯を得るための混合手段としてのミキシング弁１５
が設けられている。前記補助バイパス路１４には、水の
通流を断続するバイパス弁としての電磁弁１６が設けら
れ、ミキシング弁１５より下流側において給湯路９に接
続され、その接続箇所より下流側の給湯路９には、ミキ
シング弁１５によって混合された後の湯の温度を検出す
る給湯サーミスタ１７と通流量を調節する水比例弁１８
とが設けられている。

【００１４】前記ミキシング弁１５は、図２に示すよう
に、ケーシング１９に内装の弁体２０と、この弁体２０
を摺動操作する電動式のアクチュエータ２１、ならび
に、弁体２０とアクチュエータ２１とを連動連結するシ
ャフト２２などから構成され、アクチュエータ２１によ
って弁体２０を図の左右方向に往復移動させて、給湯路
９からの湯量とバイパス路１３からの水量との混合比率
を調整するように構成されている。なお、このミキシン
グ弁１５によるミキシング比率、つまり、湯量／（湯量
＋水量）と弁体２０の操作位置とは、図３に示すような
関係にある。

【００１５】前記暖房用熱交換器２の伝熱管４には、暖
房用の膨張タンク２３内の湯水を供給する暖房用給水路
２４と、加熱後の湯を供給する暖房用給湯路２５とが接
続され、この暖房用給湯路２５が、図外の浴室暖房乾燥
機や床暖房機などの各種の暖房機の熱交換器に接続され
ている。その暖房機の熱交換器には、暖房用戻り路２６
が接続されていて、暖房機の熱交換器により熱交換され
た後の湯水が、その暖房用戻り路２６を介して膨張タン
ク２３内に戻されるように構成されている。

【００１６】前記暖房用給水路２４には、膨張タンク２
３内の水を吸引して暖房用熱交換器２に供給するととも
に、加熱後の湯を図外の暖房機に供給するための循環ポ
ンプ２７が設けられ、暖房用給湯路２５には、加熱後の
湯の温度を検出する暖房サーミスタ２８が設けられてい
る。この暖房用サーミスタ２８より下流側の暖房用給湯
路２５と暖房用戻り路２６とは、図外の暖房機を迂回す
る暖房用バイパス路２９により互いに接続され、この暖
房用バイパス路２９の接続箇所より下流側の暖房用給湯
路２５には、湯水の通流を断続する電磁式の開閉弁３０
が設けられている。

【００１７】前記バーナ６には、一般家庭用の燃料ガス
が供給されるように構成され、燃料ガスの供給を断続す
る安全弁３１と電磁式のガス比例弁３２とを備えた元ガ
ス供給路３３から分岐の２本のガス供給路３４，３５が
接続され、各ガス供給路３４，３５には、それぞれガス
切替え電磁弁３６，３７が設けられている。つまり、前
記バーナ６は、２つの燃焼ブロックを備えていて、その
一方にガス供給路３４が、他方に他のガス供給路３５が
接続され、図４に示すように、一方の燃焼ブロックのみ
を燃焼する燃焼能力１の状態と、両燃焼ブロックを燃焼
する燃焼能力２の状態とに切替え可能に構成されてい
る。なお、この図４において、横軸はバーナ６のインプ
ット量を、縦軸はファン７の回転数を示す。

【００１８】この給湯装置の作動は、全てマイクロコン
ピュータを主要部とする制御手段としての制御部Ｈによ
って制御され、制御部Ｈには、運転スイッチ３８や給湯
運転の際の給湯温度を設定する温度設定スイッチ３９な
どを備えたリモコンＲが接続されている。このリモコン
Ｒの運転スイッチ３８を入れると作動可能な状態とな
り、図外の給湯栓を開けることで給湯運転が実行され、
図外暖房機のスイッチを入れることで暖房運転が実行さ
れる。

【００１９】この給湯運転に先立っての給湯待機中にお
いては、給湯路９の水比例弁１８が開弁状態に維持され
るとともに、図５のフローチャートに示すように、補助
バイパス路１４の電磁弁１６が開弁状態に維持され、か
つ、ミキシング弁１５の開度が予め設定された開度に維
持される。具体的には、湯量／（湯量＋水量）で表され
るミキシング比率が０．５程度になるように、つまり、
ミキシング弁１５の弁体２０が図３中のＰ１に示す位置
に維持される。したがって、給湯用熱交換器１の伝熱管
３内に高温の湯が存在する状態で図外の給湯栓を開けた
としても、バイパス路１３と補助バイパス路１４とを介
して、給湯路９に水が供給されることになり、給湯栓か
ら高温の湯が吐出されることはない。

【００２０】そして、給水路８内を設定量以上の水が通
水したことを水量センサ１０が検出し、かつ、出湯サー
ミスタ１２による検出温度が予め設定された温度、例え
ば摂氏６０度以下になると、補助バイパス路１４の電磁
弁１６を閉弁し、ミキシング弁１５の開度を調節しなが
ら給湯運転を実行する。この給湯運転においては、ファ
ン７がプリパージ用の所定回転数で回転駆動され、図６
のフローチャートに示すように、図外のイグナイタによ
ってバーナ６に点火される。この点火時においては、元
ガス供給路３３の安全弁３１と両ガス供給路３４，３５
のガス切替え電磁弁３６，３７とが開弁され、かつ、ガ
ス比例弁３２が点火用の開度に調節され、図４に示す燃
焼能力２の状態で点火される。

【００２１】バーナ６への着火が図外のフレームロッド
により検出されると、リモコンＲの温度設定スイッチ３
９により設定された温度、給水サーミスタ１１による検
出給水温度、ならびに、水量センサ１０による検出通水
量などに基づいて、バーナ６の必要燃焼能力が算出さ
れ、いわゆるフィードフォワード制御が実行される。算
出された必要燃焼能力が、１時間当たり１５，０００キ
ロカロリー以上であれば燃焼能力２の状態で、１５，０
００キロカロリー未満であると、一方のガス切替え電磁
弁３７を閉弁して燃焼能力１の状態でバーナ６が燃焼さ
れるとともに、ミキシング弁１５の開度が調節されて、
温度設定スイッチ３９による設定温度の湯が吐出される
ように制御される。

【００２２】この給湯中においては、給湯サーミスタ１
７によって給湯温度が検出されていて、その検出温度に
基づいてガス比例弁３２やミキシング弁１５の開度が調
節されて、いわゆるフィードバック制御も実行される。
そして、燃焼能力１における燃焼中に、燃焼能力が１時
間当たり２０，０００キロカロリー以上になると、燃焼
能力２の状態に切替えられ、逆に、燃焼能力２における
燃焼中に、１５，０００キロカロリー未満になると、燃
焼能力１の状態に切替えられて燃焼が続行され、給湯栓
が閉じられて水量センサ１０による検出通水量が設定量
以下になると、安全弁３１やガス切替え電磁弁３６，３
７が閉弁して燃焼が停止し、ポストパージが実行されて
給湯が終了するとともに、前述した給湯待機状態に戻
る。

【００２３】暖房運転においては、循環ポンプ２７が駆
動されるとともに、上述の給湯運転と同じ作動でバーナ
６が燃焼される。その際、開閉弁３０は閉弁状態に維持
され、暖房用熱交換器２で加熱された後の湯は、暖房用
バイパス路２９と暖房用戻り路２６を介して膨張タンク
２３内に戻されるので、暖房用熱交換器２の伝熱管４内
に高温の湯が存在していても、その高温の湯が暖房機に
直接供給されることはない。そして、暖房サーミスタ２
８による検出温度が所定の温度になるか、あるいは、一
定時間経過後に開閉弁３０が開弁され、所定温度の湯が
暖房機の熱交換器に供給され、暖房機のスイッチを切る
と、バーナ６の燃焼が停止して暖房運転が終了する。

【００２４】〔別実施形態〕給湯装置としては、図１に
示した実施形態以外に、図７に示すように構成すること
もできる。これら両実施形態による給湯装置は、ほとん
ど同じ構成なので異なる点のみ説明すると、図１の実施
形態においては、補助バイパス路１４と給湯路９との接
続箇所より下流側の給湯路９に水比例弁１８を設けてい
たが、図７の実施形態においては、水比例弁１８が、補
助バイパス路１４と給湯路９との接続箇所より上流側
で、かつ、ミキシング弁１５より下流側の給湯路９に設
けられている。

【００２５】この図７に示す給湯装置においては、水比
例弁１８の開度を調節することにより、補助バイパス路
１４からの水の量をあまり変化させずに、ミキシング弁
１５によって混合された後の湯量を自由に調節すること
ができるので、図８に示すように、ミキシング比率を調
節することができる。つまり、ミキシング弁１５が給湯
路９側へ開故障した場合、図１の給湯装置では、バイパ
ス弁１６を開弁することによって高温の湯が供給される
ことは回避できるが、ミキシング比率は一定となり、例
え水比例弁１８の開度を調節してもミキシング比率は変
わらないが、図７の給湯装置では、水比例弁１８の開度
調節によって補助バイパス路１４からの水量をほぼ一定
に保ちながら、給湯用熱交換器１からの湯量を調節する
ことができるので、ミキシング比率を調節することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置全体の構成ブロック図

【図２】ミキシング弁の概略構成図

【図３】ミキシング弁の混合特性を示すグラフ

【図４】バーナの燃焼特性を示すグラフ

【図５】給湯開始時の作動を示すフローチャート

【図６】給湯運転と暖房運転時の作動を示すフローチャ
ート

【図７】別の実施形態を示す給湯装置全体の構成ブロッ
ク図

【図８】別の実施形態における混合特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 給湯用熱交換器 ２ 他の熱交換器としての暖房用熱交換器 ３ 給湯用熱交換器の伝熱管 ４ 暖房用熱交換器の伝熱管 ５ 伝熱板 ６ バーナ ８ 給水路 ９ 給湯路 １２ 温度検出手段 １３ バイパス路 １４ 補助バイパス路 １５ 混合手段としてのミキシング弁 １６ バイパス弁 １８ 水比例弁 Ｈ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 手嶋 信明 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 今井田 洋尚 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 (56)参考文献 特開 平８−5144（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24D 3/08 F24H 1/00 604

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水路からの水を加熱して給湯路に供給
   する給湯用熱交換器と、この給湯用熱交換器と他の熱交
   換器とを加熱するひとつのバーナと、前記給水路と給湯
   路とを給湯用熱交換器を迂回する状態で接続するバイパ
   ス路と、このバイパス路からの水と前記給湯用熱交換器
   からの湯水とを混合する混合手段と、この混合手段の作
   動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記
   バイパス路からの水と給湯用熱交換器からの湯水との混
   合比を調整して目標温度の湯を供給するべく前記混合手
   段を制御するように構成してある給湯装置であって、 前記バイパス路に加えて、前記給水路と給湯路とを給湯
   用熱交換器を迂回する状態で接続する補助バイパス路
   と、この補助バイパス路の通水を断続するバイパス弁と
   を設け、前記制御手段が、給湯開始の際に前記バイパス
   路および補助バイパス路を通して前記給湯路に水を供給
   するように前記混合手段およびバイパス弁を制御するよ
   うに構成してある給湯装置。
2. 【請求項２】 前記給湯用熱交換器からの湯水の温度を
   検出する温度検出手段を設け、前記制御手段が、前記温
   度検出手段による検出温度が予め設定された設定温度以
   下になるに伴って前記バイパス弁を閉弁するように構成
   してある請求項１に記載の給湯装置。
3. 【請求項３】 前記補助バイパス路を前記混合手段より
   も下流側の給湯路に接続してある請求項１または２に記
   載の給湯装置。
4. 【請求項４】 前記混合手段よりも下流側で、かつ、前
   記補助バイパス路と給湯路との接続箇所よりも上流側の
   給湯路に水比例弁を設けてある請求項３に記載の給湯装
   置。
5. 【請求項５】 前記混合手段がミキシング弁であり、前
   記制御手段が、給湯開始の前にそのミキシング弁を予め
   設定された開度に調整制御するとともに、前記バイパス
   弁を開弁制御するように構成してある請求項１〜４のい
   ずれか１項に記載の給湯装置。
6. 【請求項６】 前記他の熱交換器が、暖房機用の湯水を
   加熱する暖房用熱交換器であり、この暖房用熱交換器の
   伝熱管と前記給湯用熱交換器の伝熱管とが同じ伝熱板を
   共有している請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯
   装置。