JP3026761B2 - 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、熱消費装
置からの戻り路の湯水を加熱して熱消費装置への往き路
に供給する熱消費装置用熱交換器と、前記給湯用熱交換
器と熱消費装置用熱交換器とを加熱するひとつのバーナ
と、前記熱消費装置からの戻り路に設けられた大気開放
型タンクと、この大気開放型タンクと前記熱消費装置用
熱交換器との間の戻り路に設けられた湯水循環用の循環
ポンプと、この循環ポンプの作動を制御する制御手段と
を備えた給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した熱消費装置としては、暖房装置
や乾燥機などの種々の装置が考えられるが、例えば暖房
装置を例にとると、従来、その暖房装置用の湯水を加熱
するための暖房用熱交換器と給湯用熱交換器とを別々の
バーナで加熱するように構成するのが一般的であった。
しかし、このような構成では、暖房用熱交換器を加熱す
るための専用のバーナと給湯用熱交換器を加熱するため
の専用のバーナとの合計２つのバーナを必要とし、か
つ、各バーナにそれぞれ安全弁などの付属部品も必要と
なり、どうしても装置全体が大掛かりなものとなる欠点
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような欠点を解
消するには、暖房用熱交換器と給湯用熱交換器とをひと
つのバーナで加熱するように構成すればよいが、その場
合には、いずれか一方の熱交換器のみを加熱したい場合
においても、他の熱交換器も一緒に加熱されてしまうこ
とになる。例えば、給湯用熱交換器を加熱しての給湯使
用時においては、同時に暖房用熱交換器の方も加熱さ
れ、暖房用熱交換器内の滞留湯水が高温になってしま
う。このような状態で暖房装置を運転すると、運転開始
の際に暖房用熱交換器内に滞留していた高温の湯が暖房
装置側へ供給され、暖房装置やその配管系に設けられた
各種の弁などに悪影響を与えるという別の問題が生じ
る。

【０００４】本発明は、このような問題点に着目したも
ので、その目的は、暖房装置などの熱消費装置用の湯水
を加熱する熱消費用熱交換器と給湯用熱交換器とをひと
つのバーナで加熱すべく構成して、装置全体のコンパク
ト化と構造の簡素化を図りながら、熱消費装置の作動開
始の際、その熱消費装置へ高温の湯が供給されることを
確実に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、給湯用熱交換器と
熱消費装置用熱交換器とをひとつのバーナで加熱するよ
うに構成し、装置全体のコンパクト化と簡素化を図ると
ともに、熱消費装置の往き路と大気開放型タンクより上
流側の戻り路とを熱消費装置を迂回するバイパス路で接
続し、かつ、往き路からの熱消費装置への湯水の供給を
断続する断続手段を設けて、熱消費装置の作動開始の際
に、制御手段が、前記断続手段を制御して熱消費装置用
熱交換器からの湯水を前記バイパス路を介して戻り路に
供給するように構成するものであるから、熱消費装置の
作動開始の際、例え熱消費装置用熱交換器内に高温の湯
が滞留していたとしても、その高温の湯は、循環ポンプ
の作動によってバイパス路と戻り路を介して大気開放型
タンク内に戻され、そのタンク内の湯水と混合されて温
度が低下することになる。したがって、熱消費装置用熱
交換器内の高温の湯が、熱消費装置側に直接供給される
ことがなく、熱消費装置やその配管系に設けられた弁な
どの各種の装置や器具への悪影響が確実に回避される。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、前記制御
手段が、熱消費装置の作動開始から所定時間経過後に前
記断続手段を制御して熱消費装置用熱交換器からの湯水
を熱消費装置に供給するように構成するものであるか
ら、前記所定時間を適宜設定することにより、熱消費装
置側への高温の湯の供給を確実に回避しながら、自動的
に熱消費装置側へ加熱後の湯を供給して熱消費装置の運
転を実行することができる。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、熱消費装
置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、この温度検出手段による検出温度に基づいて、
前記制御手段が、前記断続手段を制御して熱消費装置用
熱交換器からの湯水を熱消費装置に供給するように構成
するものであるから、特別な温度検出手段を必要とする
ものの、より迅速に熱消費装置の運転を実行することが
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
る給湯用バイパス路と給湯用補助バイパス路とを設ける
とともに、給湯用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と、給湯用補助バイパ
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混合手段とバイパス弁とを制
御して給湯用バイパス路および給湯用補助バイパス路を
介して給湯路に水を供給するように構成するものである
から、例え給湯用熱交換器内に高温の湯が滞留していた
としても、バイパス路と補助バイパス路からの水に薄め
られて温度が低下し、給湯開始の際に不測に高温の湯が
供給されることがない。その上、例え前記混合手段が、
給湯用熱交換器側に開の状態で故障したとしても、補助
バイパス路から給湯路へ水が供給されるため、給湯開始
の際に高温の湯が不測に供給されることが回避される。

【０００９】請求項５に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給湯用温度検出手段
を設け、この給湯用温度検出手段による検出温度に基づ
いて、前記制御手段が、前記バイパス弁を閉弁するよう
に構成するものであるから、バイパス弁の閉弁後におい
ては、前記混合手段による混合比の調整によって、給湯
温度を所望の温度に維持することが可能となり、また、
上述のように混合手段が開の状態に故障した場合におい
ても、予め設定された設定温度より高い温度の湯が供給
されることはなく、安全に使用することができる。

【００１０】請求項６に記載の発明によれば、前記熱消
費装置が暖房装置であり、前記熱消費装置用熱交換器
が、暖房装置用の湯水を加熱する暖房用熱交換器であっ
て、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給湯用温度検出手段と
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のための給湯用バイパス路
１３と給湯用補助バイパス路１４との２本のバイパス路
により互いに接続され、給湯用バイパス路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。前記給湯用補助バイパス路
１４には、水の流通を断続する電磁式のバイパス弁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】前記暖房用熱交換器２の伝熱管４には、熱
消費装置としての暖房装置１９からの戻り路２０と暖房
装置１９への往き路２１とが接続され、前記戻り路２０
の中間部には、大気開放型タンクとしての膨張タンク２
２が設けられ、かつ、この膨張タンク２２と暖房用熱交
換器２との間の戻り路２０には、湯水循環用の循環ポン
プ２３が設けられていて、前記膨張タンク２２内の湯水
を吸引して暖房用熱交換器２に供給するとともに、加熱
後の湯を暖房装置１９にまで供給し、暖房装置１９の熱
交換器によって熱交換された後の湯水を膨張タンク２２
内にまで戻すように構成されている。

【００１５】前記暖房装置１９への往き路２１には、暖
房用熱交換器２による加熱後の湯の温度を検出する温度
検出手段としての暖房サーミスタ２４が設けられ、この
暖房用サーミスタ２４より下流側の往き路２１と膨張タ
ンク２２より上流側の戻り路２０とは、暖房装置１９を
迂回するバイパス路２５により互いに接続され、このバ
イパス路２５の接続箇所より下流側の往き路２１には、
暖房装置１９への湯水の供給を断続する断続手段として
の電磁式の開閉弁２６が設けられ、この開閉弁２６を閉
弁することにより、暖房用熱交換器２からの湯水をバイ
パス路２５と戻り路２０とを介して膨張タンク２２内に
戻すように構成されている。

【００１６】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２７と電磁式のガス比例弁２８とを備えた元ガ
ス供給路２９から分岐の２本のガス供給路３０，３１が
接続され、各ガス供給路３０，３１には、それぞれガス
切替え電磁弁３２，３３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３０が、他方に他のガス供給路３１が
接続され、図２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。この図２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。

【００１７】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３４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３５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３４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、
暖房装置１９の暖房運転スイッチ３６を入れることで暖
房運転が実行される。

【００１８】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３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、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１
３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。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。

【００１９】暖房運転待機中においては、図４のフロー
チャートに示すように、暖房装置１９への往き路２１に
設けた開閉弁２６が閉弁状態に維持され、暖房装置１９
の暖房運転スイッチ３６を入れると、循環ポンプ２３が
駆動される。したがって、暖房用熱交換器２の伝熱管４
内に高温の湯が存在しても、その高温の湯は、バイパス
路２５と戻り路２０を介して膨張タンク２２内に戻さ
れ、暖房装置１９へ直接供給されることはない。そし
て、所定時間経過後か、あるいは、暖房サーミスタ２４
による検出温度が所定の温度以下になると、往き路２１
の開閉弁２６を開弁して暖房運転を実行する。

【００２０】上述の給湯運転または暖房運転において
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５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２９の安全弁２７と両ガス供給路３
０，３１のガス切替え電磁弁３２，３３とが開弁され、
かつ、ガス比例弁２８が点火用の開度に調節され、図２
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
５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３３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３５による設定温度の湯が吐出される
ように制御される。

【００２２】このバーナ６の燃焼中においては、給湯サ
ーミスタ１７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２８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２７やガス切替え電磁
弁３２，３３が閉弁して燃焼が停止し、ポストパージが
実行されて運転が終了するとともに、前述した給湯待機
状態や暖房運転待機状態に戻る。

【００２３】なお、給湯運転と暖房運転とが同時に実行
される場合には、給湯運転が優先される。そのため、暖
房用熱交換器２から必要以上に高温の湯が供給される場
合があるが、その場合には、暖房装置１９内に設けられ
た図外開閉弁の開閉によって所望の温度に維持される。
暖房の単独運転時には、一方のガス切替え電磁弁３３を
閉弁し、必要燃焼能力が１時間当たり４，５００キロカ
ロリーとなる燃焼能力１の状態でバーナ６が燃焼され、
かつ、暖房サーミスタ２４の検出温度に基づくフィード
バック制御が実行されて、所定温度の湯が暖房装置１９
の熱交換器に供給され、暖房装置１９の暖房運転スイッ
チ３６を切ると、安全弁２７やガス切替え電磁弁３２，
３３が閉弁して燃焼が停止し、ポストパージが実行され
て暖房運転が終了するとともに、暖房運転待機状態に戻
る。

【００２４】〔別実施形態〕前記暖房装置１９として
は、床暖房装置や浴室暖房装置などの各種の暖房装置を
使用することができ、さらに、このような暖房装置に代
えて浴室乾燥機などに実施することもでき、暖房装置や
浴室乾燥機などを含めて熱消費装置と総称し、その熱消
費装置用の湯水を加熱するための熱交換器を熱消費装置
用熱交換器と総称する。また、先の実施形態において
は、熱消費装置への湯水の供給を断続する断続手段とし
て電磁式の開閉弁２６を示したが、この電磁式の開閉弁
２６に替えて、熱応動弁を使用するなど、実際の実施に
際しては種々の改変が可能である。

【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】バーナの燃焼特性を示すグラフ

【図３】給湯運転開始時の作動を示すフローチャート

【図４】暖房運転開始時の作動を示すフローチャート

【図５】給湯運転と暖房運転時の作動を示すフローチャ
ート

【符号の説明】

１ 給湯用熱交換器 ２ 熱消費装置用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 給湯用温度検出手段 １３ 給湯用バイパス路 １４ 給湯用補助バイパス路 １５ 混合手段 １６ バイパス弁 １９ 熱消費装置としての暖房装置 ２０ 戻り路 ２１ 往き路 ２２ 大気開放型タンク ２３ 循環ポンプ ２４ 温度検出手段 ２５ バイパス路 ２６ 断続手段 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３−247951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135744（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−3664（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−120952（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/00 604 F24D 3/08

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、熱消費装置からの戻り路の湯水
   を加熱して熱消費装置への往き路に供給する熱消費装置
   用熱交換器と、前記給湯用熱交換器と熱消費装置用熱交
   換器とを加熱するひとつのバーナと、前記熱消費装置か
   らの戻り路に設けられた大気開放型タンクと、この大気
   開放型タンクと前記熱消費装置用熱交換器との間の戻り
   路に設けられた湯水循環用の循環ポンプと、この循環ポ
   ンプの作動を制御する制御手段とを備えた給湯装置であ
   って、 前記熱消費装置の往き路と前記大気開放型タンクより上
   流側の戻り路とを熱消費装置を迂回するバイパス路で接
   続し、かつ、前記往き路からの熱消費装置への湯水の供
   給を断続する断続手段を設け、前記制御手段が、熱消費
   装置の作動開始の際に前記断続手段を制御して熱消費装
   置用熱交換器からの湯水を前記バイパス路を介して戻り
   路に供給するように構成してある給湯装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、熱消費装置の作動開始
   から所定時間経過後に前記断続手段を制御して熱消費装
   置用熱交換器からの湯水を熱消費装置に供給するように
   構成してある請求項１に記載の給湯装置。
3. 【請求項３】 前記熱消費装置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、この温度検出手段
   による検出温度に基づいて、前記制御手段が、前記断続
   手段を制御して熱消費装置用熱交換器からの湯水を熱消
   費装置に供給するように構成してある請求項１に記載の
   給湯装置。
4. 【請求項４】 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給湯用バイパス路と給湯用補
   助バイパス路とを設けるとともに、前記給湯用バイパス
   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
   合手段と、前記給湯用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
   前記混合手段とバイパス弁とを制御して前記給湯用バイ
   パス路および給湯用補助バイパス路を介して前記給湯路
   に水を供給するように構成してある請求項１〜３のいず
   れか１項に記載の給湯装置。
5. 【請求項５】 前記給湯用熱交換器からの湯水の温度を
   検出する給湯用温度検出手段を設け、この給湯用温度検
   出手段による検出温度に基づいて、前記制御手段が、前
   記バイパス弁を閉弁するように構成してある請求項４に
   記載の給湯装置。
6. 【請求項６】 前記熱消費装置が暖房装置であり、前記
   熱消費装置用熱交換器が、前記暖房装置用の湯水を加熱
   する暖房用熱交換器であって、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。