JP3778199B2 - ガス給湯暖房機 - Google Patents

Description

本発明は、台所・洗面所・カラン・シャワー等に湯を供給する給湯運転、また浴室暖房乾燥機・温水エアコン・床暖房温水マット等の暖房端末機に温水を供給する暖房運転、また浴槽へ設定湯量および設定温度の注湯や浴槽水を追い焚きする風呂運転を行うガス給湯暖房機において、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器を有する機器構成における給湯単独運転時の熱効率向上、および給湯・暖房同時運転時の湯温制御特性を改善する技術に関するものである。

従来、この種のガス給湯暖房機の熱交換器部分は、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器の構成において、給湯あるいは暖房の各単独運転時には運転されない他方管が過熱されることを防止するため、熱交換器フィン形状や燃焼方式に工夫が施されている（例えば、特許文献１参照）。

図１７は上記のように工夫された一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器を有したガス給湯暖房機の従来構成の例を示すものである。

図１７におけるガス給湯暖房機は、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器１と、燃料ガスを燃焼させる燃焼バーナー２と、燃焼バーナー２に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部３と、燃焼バーナー２に燃焼用空気を送り込む燃焼用ファン４と、供給水が流れる入水流路２１と、熱交換器１で加熱された給湯用の湯が流れる出湯流路２２と、ガス給湯暖房機内で暖房温水を循環させる暖房機内循環流路３９と、暖房温水を搬送する暖房温水循環ポンプ３７と、暖房温水を適当量確保するための暖房タンク３１と、諸動作を制御する制御手段８から構成されている。

以下、図１７を用いながら給湯単独運転、暖房単独運転、およびそれらの同時運転の各動作について説明を行う。

まず給湯単独運転の場合、使用者が給湯栓を「開」とすると水流検知手段２７により供給水の水流が検知され、制御手段８は給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が所定の温度（たとえば５５℃）となるように、入水サーミスタ２４で入水温度を、水流検知手段２７で入水流量を検出しながら燃焼量調整を行う。ここで水流検知手段２７としては、たとえば入水流量に応じて水流検知手段２７の通水路内に設けた羽根車式回転体が回転し、その回転数パルス信号を制御手段８が検出して入水流量を検知させる構成が考えられる。燃焼量調整は燃料ガス供給部３により行う。燃料ガス供給部３には、弁開度によって燃料ガス供給量を調整するガス比例制御弁５と、燃焼バーナー２のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各部分への燃料ガス供給を開閉するガス流路開閉弁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄがあり、ガス比例制御弁５の開度調整とガス流路開閉弁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの開閉によって燃焼量調整を行う。燃料ガス供給部３から供給された燃料ガスは、燃焼用ファン４によって送り込まれた燃焼用空気で、燃焼バーナー２で燃焼される。なお燃焼バーナー２のｅの部分には点火器が設けられており、着火時には制御手段８はこの点火器をスパーク放電させ燃焼が開始する。

熱交換器１で所定の温度（たとえば５５℃）となるように熱交換された湯は、出湯流路２２を流れ、給湯バイパス流路２３を流れる供給水と混合される。給湯バイパス流路２３中には、流路径を段階的に開閉できる給湯バイパス制御弁２９が備えられている。ここで給湯バイパス制御弁２９としては、制御手段８からのパルス開閉信号によってステッピングモータを駆動させ、弁開度を調節する構成が考えられる。使用者が外部入力手段９で設定給湯温度（たとえば４２℃）を入力した場合、出湯流路２２を流れる湯と給湯バイパス流路２３を流れる供給水が混合された、出湯サーミスタ２６で検出される湯温が、その設定給湯温度（たとえば４２℃）となるように、制御手段８は給湯バイパス制御弁２９の弁開度を調節する制御を行う。なお供給水量が多い場合（たとえば水流検知手段２７で検出される供給水量が２４Ｌ／ｍｉｎ以上）や、入水サーミスタ２４で検出される入水温度が低くガス給湯暖房機の燃焼能力を超えた場合には、燃焼能力範囲になるように制御手段８は水量制御弁２８の弁開度を閉方向に制御し、供給水量を少なくする。水量制御弁２８としては、たとえば前記給湯バイパス制御弁２９と同様な制御手段８からのパルス開閉信号に応じて弁開度調整が行われる構成が考えられる。

次に暖房単独運転の場合、使用者が暖房端末機のリモートコントローラーや外部入力手段９で暖房運転開始の入力が制御手段８になされると、制御手段８は暖房温水循環ポンプ３７を駆動し暖房温水を搬送させる。そして制御手段８は前記給湯単独運転の場合と同様に、燃焼バーナー２のｅの部分に設けられた高圧放電式の点火器をスパーク放電させて燃焼を開始させる。暖房単独運転の場合の燃焼バーナー２の燃焼部分は、熱交換器１内の暖房回路水管の位置に対応したｄ、ｅの部分である。したがって暖房単独運転時の燃焼量調整は、ガス比例制御弁５の開度調整とガス流路開閉弁６Ｄの開閉によって行う。

ガス給湯暖房機の暖房運転では、普通、用途に応じた複数温度の暖房温水を各暖房端末機に供給することができるようになっている。図１７では、浴室暖房乾燥機に代表される高温端末機に暖房温水を供給する高温往流路３３と、床暖房温水マットに代表される低温端末機に暖房温水を供給する低温往流路３２を備えた構成を示している。ガス給湯暖房機の暖房運転では、高温端末機に暖房温水を供給する高温単独運転、低温端末機に暖房温水を供給する低温単独運転、および高温側と低温側を同時に運転する高温・低温同時運転を行うことができる。

高温単独運転時には、熱交換器１を出た暖房温水がそのまま高温往流路３３を流れて高温端末機に供給される。高温端末機では普通８０℃程度の暖房温水温度が必要なので、制御手段８は暖房熱交出口サーミスタ３８で検出される暖房温水温度がたとえば８０℃となるように燃焼量調整する制御を行う。

低温単独運転時には、各暖房端末機で放熱して温度低下した暖房温水戻流路３６を流れる暖房戻温水と、熱交換器１で加熱され、逆止弁３４を備えた低温バイパス流路３５を流れる熱交換器１を出た暖房温水を混合された低温往温水が、低温往流路３２を流れて低温端末機に供給される。低温単独運転時、制御手段８は暖房熱交出口サーミスタ３８で検出される暖房温水温度が所定の温度（たとえば７０℃）となるように燃焼量調整を行う。低温バイパス流路３５は、各暖房端末機で放熱し温度低下した暖房戻温水と熱交換器１で加熱された暖房温水との混合後の低温往温水温度が低温端末機で必要な温度（たとえば６０℃程度）となるように流路設計されている。

高温・低温同時運転時には高温端末機側の運転を優先させて行わせるため、制御手段８は前記高温単独運転時と同様に、暖房熱交出口サーミスタ３８で検出される暖房温水温度がたとえば８０℃となるような燃焼量調整制御を行う。したがって低温端末機側の低温往温水温度は成り行きの値となる。

ところで、ガス給湯暖房機の暖房回路内には、ガス給湯暖房機内でのみ暖房温水を循環させるための暖房機内循環流路３９が設けられている。なぜならば、通常各暖房端末機の温水流路部には温水流路開閉弁が設けられており、制御手段８に暖房運転開始入力されてから実際にこれらの温水流路開閉弁が「開」となるにはある時間（１分から２分程度）が必要であり、ガス給湯暖房機内で暖房温水を循環させることが必要だからである。ここで通常温水流路開閉弁には、電気式ヒーターが加熱されると開閉弁が「開」となる熱動弁が用いられる。暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水は暖房端末機に供給されないため、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が多すぎるとガス給湯暖房機の各暖房端末機への暖房温水搬送能力が損なわれる。したがって暖房機内循環流路３９は、ガス給湯暖房機の各暖房端末機への暖房温水搬送能力が損なわれない最低限の流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ程度）が流れるように流路設計されている。

また、この暖房機内循環流路３９は、厳冬期に行う暖房回路側の凍結防止運転においても用いられる。図１９は、厳冬期に行う凍結防止運転の構成図である。この図１９を用いて、厳冬期に行う暖房回路側の凍結防止運転の動作を説明する。図１９において、暖房温水戻流路３６の管壁表面の図中の位置に、たとえば周囲雰囲気温度を測定するための暖房凍結防止サーミスタ７２を取り付ける構成としておく。厳冬期に周囲温度が低下し、暖房凍結防止サーミスタ７２の検出温度が所定の値（たとえば１℃）以下となると、制御手段８はガス給湯暖房機内のみで暖房温水を循環させる給湯単独運転を行う。暖房機内循環流路３９を暖房温水が流れることによって、ガス給湯暖房機内には暖房閉回路ができ、やがて暖房回路内を流れる暖房温水温度が上昇する。暖房凍結防止サーミスタ７２の検出温度が所定の値（たとえば４℃）となると、制御手段８は、暖房温水循環ポンプを停止させ、暖房単独燃焼を終了させ、暖房回路側の凍結防止運転を終了させる。

最後に給湯運転と暖房運転を同時に行う同時運転の場合は、給湯運転の方を優先して行うため、暖房側の湯温制御は成り行きになる。

図１８は、前記図１７の給湯運転と暖房運転の機能に加え、浴槽へある湯量の注湯や浴槽水を追い焚きする風呂運転を行うことができるガス給湯暖房機の従来構成を示すものである。

図１８におけるガス給湯暖房機は、図１７の構成に加え、給湯回路の出湯側から分岐し風呂回路に注湯するための湯が流れる風呂注湯流路５１と、風呂注湯流路５１の開閉を行う注湯電磁弁５３と、浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ６１と、暖房回路内で浴槽水を加熱するための熱交換器１を出た暖房温水が流れる風呂加熱用温水循環流路５９と、風呂加熱用温水循環流路５９の開閉を行う流路開閉弁５８と、暖房温水と浴槽水の間で熱交換を行わせるための暖房風呂熱交換部６０から構成されている。

以下、図１８を用いながら注湯および追い焚きの風呂運転の動作について説明を行う。なお給湯運転や、暖房運転の動作は前記図１７の場合と同様であり省略する。

まず注湯動作の場合、使用者が外部入力手段９で湯温と湯量を設定し注湯動作開始を入力すると、制御手段８は注湯電磁弁５３を「開」とし注湯動作が開始する。ここで注湯量については、風呂回路内に設けられた浴槽水の水位に応じた水圧を検出する水位センサーを有した水位式や、供給水量を検出する水流検知手段２７や、風呂注湯流路５１中に設けられ注湯流量を検出する注湯水流検知手段５２で検出される積分水量で注湯を行う水量式が考えられるが、ここでは後者の水量式で説明を行う。前記給湯運転と同様に制御手段８は出湯サーミスタ２６で検出される湯温が、使用者が入力した設定注湯温度（たとえば４２℃）となるように燃焼量調整と給湯バイパス制御弁２９の弁開度制御を行う。設定注湯温度の湯は風呂注湯流路５１を流れ、風呂戻流路５５と風呂往流路５６の双方から浴槽へと注湯される。そしてたとえば水流検知手段２７で検出された供給水量の積分水量が設定湯量（たとえば１８０Ｌ）となると、制御手段８は注湯電磁弁５３を「閉」として燃焼停止させ注湯動作が終了する。

次に追い焚き動作の場合、使用者が外部入力手段９で湯温（たとえば４２℃）を設定し追い焚き開始を入力すると、制御手段８は前記暖房単独運転時の高温単独運転時と同様に燃焼させ、流路開閉弁５８を「開」とし、風呂循環ポンプ６１を駆動して浴槽水を風呂回路内に循環させる。ここで流路開閉弁５８としては、たとえば前記暖房端末機の温水流路開閉弁と同様な、電気式ヒーターが加熱されると開閉弁が「開」となる熱動弁の構成が考えられる。流路開閉弁５８が「開」となり熱交換器１を出た暖房温水が風呂加熱用温水循環流路５９に流れると、暖房風呂熱交換部６０において風呂加熱用温水循環流路５９を流れる暖房温水と、風呂回路を流れる浴槽水との間で熱交換が行われ、浴槽水は加熱される。ここで暖房風呂熱交換部６０としては、たとえば風呂加熱用温水循環流路５９と風呂回路とを二重管構造とする構成が考えられる。そして風呂戻サーミスタ５５で検出される浴槽水温度が使用者の設定した湯温（たとえば４２℃）となると、制御手段８は暖房運転動作停止させ、流路開閉弁５８を「閉」とし、風呂循環ポンプ６１を停止させ追い焚き動作は終了する。このように風呂運転の追い焚き動作は、前記暖房運転において暖房端末機が風呂回路と置き換わった場合と同様である。
特開平９−２４３１６６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器構成（図１７では、燃焼バーナー２のｄ、ｅの下流に対応した部分）であるため、給湯単独運転時には運転されていない暖房回路水管側も温められるので、その分給湯回路水管側の熱効率が低下するという課題を有していた。また最適な熱交換器フィン形状設計や燃焼方式に工夫を施しても、給湯・暖房同時運転時には、給湯回路水管の流量・水温条件、および暖房回路水管の流量・水温条件の組み合わせによって、複雑な熱吸収条件が考えられ、結果として給湯運転側の湯温変動が大きくなったり、暖房運転側の湯温が著しく要求温度と乖離するという課題も有していた。

図２０は、従来構成における給湯・暖房同時運転時の状態を示す図であり、以下、図２０を用いて従来の課題を詳細に説明する。図２０において、上行部には給湯運転側の最小側から最大側への要求熱量を、左列部には暖房運転側の最小側から最大側への要求熱量を示している。

まず、給湯側の要求熱量が最大側で暖房側の要求熱量が最小側（図２０中の右上欄部）の場合であるが、給湯・暖房同時運転時には給湯側が優先的に行われるため、機器は最大側の燃焼を行う。したがって暖房側では最小側の燃焼量でよいのに過度の熱量が供給されることが考えられるため、暖房端末側の温度が上昇し、使い勝手が悪くなるという課題を有する。

次に、給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合であるが、給湯側運転が優先的に行われるため、機器は最小側の燃焼を行う。したがって、暖房側では最大側の燃焼量が要求されているが十分熱量が供給されず、暖房端末側の温度が低下し、使い勝手が悪くなるという課題を有する。

最後に、給湯側の要求熱量が最大側で暖房側の要求熱量も最大側（図２０中の右下欄部）の場合であるが、給湯側も暖房側も要求熱量が最大なので、機器は最大側の燃焼を行う。ここで熱交換器１内において、給湯回路水管と暖房回路水管での互いの流量・水温条件によって、暖房側に吸熱されやすい場合があるとその分給湯側の熱効率が低下し、制御手段８は水量制御弁２８を絞って流量を少なくすることで給湯側の湯温を確保するなどの制御を行うため、給湯側の使い勝手が悪くなるという課題を有する。

本発明は上記従来の給湯単独運転時の熱効率低下、および給湯・暖房同時運転時の使い勝手の低下という課題を解決するもので、給湯単独運転時の熱効率低下抑制、および給湯・暖房同時運転時の使い勝手の向上を実現するガス給湯暖房機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため本発明のガス給湯暖房機は、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管を配置した一缶二水路の熱交換器を用いて給湯回路と暖房回路を構成したガス給湯暖房機であって、暖房回路には暖房温水をバイパス循環させる暖房機内循環流路を設けるとともに、該暖房機内循環流路を流れる暖房温水と前記給湯回路を構成する給湯流路を流れる給湯水とを熱交換する給湯暖房熱交換部を設け、燃焼バーナにより給湯回路水管を加熱して入水流路からの水道水を所定温度に昇温したのち出湯流路に供給する給湯単独運転モード時に所定の条件を満たした場合、暖房温水循環ポンプを駆動して給湯暖房熱交換部で暖房温水と給湯水の熱交換を行い、給湯運転に加え暖房回路水管で加熱された暖房温水を循環して負荷側に供給する暖房運転を同時に行う給湯・暖房同時運転モード時は、給湯暖房熱交換部における暖房温水と給湯水の熱交換の状態に応じて燃焼量を制御するようにして、熱交換器内の給湯回路水管と暖房回路水管での熱吸収度合いに偏りが生じた場合、上記の如く、給湯暖房熱交換部により熱吸収度合いの偏りを緩和させるようにしたものである。

本発明のガス給湯暖房機は、給湯回路と暖房回路との間に補助的な熱交換部を設ける構成によって、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制させることができる。また、給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることもでき、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第１の発明は、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管を配置した一缶二水路の熱交換器と、前記熱交換器を加熱する燃焼バーナと、燃料ガスの供給量を調整するガス比例弁及びガス流路開閉弁を有した燃料ガス供給部と、前記燃焼バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用ファンと、暖房温水を搬送する暖房温水循環ポンプと、適当量の暖房温水を確保する暖房タンクと、暖房温水をバイパス循環させる暖房機内循環流路と、入水流路より供給される水を前記給湯回路水管で熱交換したのち出湯流路に導く給湯流路と、前記暖房機内循環流路を流れる暖房温水と前記給湯流路を流れる給湯水を熱交換する給湯暖房熱交換部と、制御手段とを備え、前記燃焼バーナにより給湯回路水管を加熱して入水流路からの水道水を所定温度に昇温したのち出湯流路に供給する給湯単独運転モードと、前記給湯運転に加え暖房回路水管で加熱された暖房温水を循環して負荷側に供給する暖房運転を同時に
行う給湯・暖房同時運転モードを有するガス給湯暖房機であって、前記給湯単独運転モード時に所定の条件を満たした場合、前記暖房温水循環ポンプを駆動して前記給湯暖房熱交換部で暖房温水と給湯水の熱交換を行い、前記給湯・暖房同時運転モード時は、前記給湯暖房熱交換部における暖房温水と給湯水の熱交換の状態に応じて燃焼量を制御するようにしたことを特徴とするもので、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第２の発明は、第１の発明の給湯暖房熱交換部の構成として、適当量の暖房温水を確保する暖房タンクを暖房機内循環流路適所に配置し、給湯流路を暖房タンク内の暖房温水と接するように配置させることで、給湯流路を流れる給湯水と暖房タンク内の暖房温水との間で熱交換ができるようにしたものであり、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第３の発明は、第１の発明の暖房機内循環流路とは別に、暖房回路中に流路開閉弁を有する給湯加熱用流路を設け、給湯流路を流れる給湯水と給湯加熱用流路を流れる暖房温水との間で熱交換ができるようにしたものであり、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第４の発明は、第３の発明の流路開閉弁を有する給湯加熱用流路を複数設け、それら複数の給湯加熱用流路で給湯暖房熱交換部を複数部分に分割する構成としたものであり、給湯流路を流れる給湯水と給湯加熱用流路を流れる暖房温水との熱交換する部分を、複数の給湯加熱用流路に設けられた各々の流路開閉弁を開閉することによって選択することができる。このようにして、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第５の発明は、第１の発明の暖房機内循環流路とは別に、各々に流路開閉弁を有する給湯加熱用流路を一つ以上設け、暖房機内循環流路と一つ以上の給湯加熱用流路で給湯暖房熱交換部を複数部分に分割する構成としたものであり、給湯流路を流れる給湯水と給湯加熱用流路を流れる暖房温水との熱交換する部分を、一つ以上の給湯加熱用流路に設けられた各々の流路開閉弁を開閉することによって選択することができる。このようにして、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、またまた給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第６の発明は、第３の発明の給湯加熱用流路に設けられた流路開閉弁を、段階的に流路径を開閉できる流路可変弁とし、給湯流路を流れる給湯水と給湯加熱用流路を流れる暖房温水との間で熱交換ができるようにしたものであり、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第７の発明は、第１または第２の発明の暖房機内循環流路中に段階的に流路径を開閉できる流路可変弁を設け、給湯流路を流れる給湯水と暖房機内循環流路を流れる暖房温水との間で熱交換ができるようにしたものであり、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

第８の発明は、請求項１、３、４、および６のいずれか１つの発明の給湯流路を暖房タンク内部の暖房温水と接するように配置させ、暖房タンク内に給湯暖房熱交換部を設ける構成とし、給湯流路を流れる給湯水と暖房タンク内の暖房温水との間で熱交換ができるようにしたものであり、給湯単独運転時に暖房回路水管に吸収された熱を、給湯流路を流れる給湯水に与えることができるため、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制でき、また給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができるため、結果として使い勝手の向上を図ることができる。

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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また同一機能および同一部品には、同一符号を付し詳細の説明は省略する。

（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ガス給湯暖房機の構成図を示すものである。また、本発明の第１の実施の形態におけるガス給湯暖房機の構成としては、図１８に示すように、注湯動作や追い焚き動作という風呂運転を行える構成も考えられるが、これらの動作は図１７に示したガス給湯暖房機の付加機能であると考えられるので、本発明の実施の形態の説明は、図１７の構成に対応させて示すものとする。

図１において、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した単一の熱交換器１と、燃料ガスを燃焼させる単一の燃焼バーナー２と、燃料ガスの供給量を調整するための単一のガス比例制御弁５を有する燃料ガス供給部３と、燃焼用空気を送り込む単一の燃焼用ファン４と、給湯流路として供給水が流れる入水流路２１と、暖房温水を搬送する暖房温水循環ポンプ３７と、暖房温水を適当量確保するための暖房タンク３１と、ガス給湯暖房機内で暖房温水を循環させる暖房機内循環流路３９と、入水流路２１を流れる供給水と暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水との間で熱交換させるための給湯暖房熱交換部１１と、給湯暖房熱交換部１１で熱交換された後の供給水温度を検出するための給湯熱交入水サーミスタ１０と、諸動作を制御する制御手段８とで構成される。

図１において、熱交換器１内の給湯回路水管と暖房回路水管の二水管が存在する部分は、燃焼バーナー２のｄ、ｅに対応する部分である。燃料ガス供給部３は、一次側の燃料ガス供給を開閉するためのガス元電磁弁７と、供給された一次側燃料ガスを制御手段８からの要求燃焼量に対応させて調整するためのガス比例制御弁５と、ガス比例制御弁５によって供給量調整された二次側燃料ガスを、燃焼バーナー２のａからｅの各部分へ供給開閉するためのガス流路開閉弁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとで構成される。燃焼バーナー２のｅの部分に対応するガス流路開閉弁は備えられておらず、燃焼バーナー２のｅの部分には高圧放電式の点火器が備えられており、着火時には燃焼バーナー２のｅの部分で燃焼が開始する。燃焼バーナー２に供給された二次側燃料ガスは、単一の燃焼用ファン４で送り込まれた燃焼用空気で、制御手段８からの要求燃焼量に応じた燃焼バーナー２の各部分で燃焼される。燃焼バーナー２の燃焼部分は、たとえば燃焼量が増加するごとに、ｅの部分、ｄとｅの部分、ｃとｄとｅの部分、ｂとｃとｄとｅの部分、ａとｂとｃとｄとｅの部分とすることができる。

図１において、給湯暖房熱交換部１１は、給湯流路の内、特に供給水が流れる入水流路２１と、暖房温水が流れる暖房機内循環流路３９との間に形成する構成とする。給湯流路としては、供給水が流れる入水流路２１、熱交換器１で熱交換された湯が流れる出湯流路２２、および出湯流路２２を流れる湯に供給水を混合させる給湯バイパス流路２３があるが、それらの中で入水流路２１を流れる供給水は水温が低いため、高温の暖房温水との間の温度差が大きく熱伝達がより促進される。給湯バイパス流路２３にも水温の低い供給水が流れるが、この供給水は熱交換器１で熱交換されないので、給湯側の熱効率向上に直接寄与しない。したがって、給湯暖房熱交換部１１は、入水流路２１と暖房機内循環流路３９との間に形成させることが最も効果的である。また暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量であるが、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水は暖房端末機に供給されないため、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が多すぎるとガス給湯暖房機の暖房端末機への暖房温水搬送能力が損なわれるし、逆に暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が少なすぎると、暖房温水の保有熱量が小さくなり給湯暖房熱交換部１１において入水流路２１を流れる供給水との熱交換を十分に行うことができない。したがって暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が適当流量（たとえば４Ｌ／ｍｉｎ程度）となるように暖房機内循環流路３９の流路設計をしておく。

図２は、給湯暖房熱交換部１１の構成を示す断面図である。ここでは入水流路２２と暖房機内循環流路３９が二重管構造をした状態を示している。入水流路２１と暖房機内循環流路３９の互いの接触管壁部を通して、熱伝達が行われる。なお、図２では入水流路２１が内側に位置する構成を示しているが、暖房機内循環流路３９が内側に位置する構成としても熱伝達の効果は同様である。

図３は、図２と同様に、給湯暖房熱交換部１１の構成を示す断面図である。ここでは入水流路２１を流れる供給水と、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水との間の熱伝達を促進させるために入水流路２１の管壁部にフィンを設けた構成を示している。なお、図３では入水流路２１が内側に位置する構成を示しているが、暖房機内循環流路３９が内側に位置する構成としても熱伝達の効果は同様である。

図１において、図１７の従来構成と異なるところとして、特に給湯暖房熱交換部１１下流の入水流路２１中に、給湯暖房熱交換器１１で熱交換され熱交換器１に入水する直前の供給水の温度を測定するための給湯熱交入水サーミスタ１０を設けている。給湯熱交入水サーミスタ１０を設けることによって、熱交換器１に入水する直前の供給水温度を把握することができ、より最適な燃焼量を把握することができる。また、入水サーミスタ２４と給湯熱交入水サーミスタ１０との水温を比較することで、給湯暖房熱交換部１１で暖房回路側から給湯回路側への熱交換された度合いを把握することもできる。

以上のように構成されたガス給湯暖房機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、図１に基づいて、給湯単独運転、暖房単独運転、およびそれらの同時運転の各動作について説明を行う。

給湯単独運転の場合、使用者が給湯栓を「開」とすると水流検知手段２７により供給水の水流が検知され、制御手段８は給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が所定の温度（たとえば５５℃）となるように、給湯熱交入水サーミスタ１０で検出される給湯暖房熱交換部１１で熱交換された後の供給水温度を、水流検知手段２７で入水流量を検出しながら燃焼量調整を行う。給湯熱交入水サーミスタ１０において給湯暖房熱交換部１１で熱交換された後の供給水温度を検出しながら給湯燃焼させること以外の動作は、前記背景技術中の給湯単独運転時と同様である。

一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した本構成の熱交換器１において、給湯単独運転時には運転されていない暖房回路水管側も温められるので、給湯側の熱効率が低下していると判断される場合、制御手段８は、暖房温水循環ポンプ３７を駆動させ、給湯暖房熱交換部１１において暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水と入水流路２１を流れる供給水との間で熱交換を行わせることで、給湯側の熱効率低下を抑制させるような制御を行う。

以下、給湯単独運転時に、制御手段８が暖房温水循環ポンプ３７を駆動させる制御方法について説明する。

まず、制御手段８は、給湯単独運転が開始されたら暖房温水循環ポンプ３７の駆動を開始させ、給湯単独運転が終了したら暖房温水循環ポンプ３７を停止させるという制御方法が考えられる。あるいは、制御手段８は、給湯運転が開始されたら暖房温水循環ポンプ３７の駆動と停止をある時間間隔（たとえば３分間駆動し、２分間停止させる）で繰り返し、給湯単独運転が終了したら暖房温水循環ポンプ３７を停止させるという制御方法も考えられる。

また、制御手段８が熱交換器１で給湯側の熱効率が低下していると判断した場合にのみ、暖房温水循環ポンプ３７の駆動を行うような制御を行わせることが考えられる。すなわち給湯単独運転中に、制御手段８が暖房温水循環ポンプ３７を駆動させる条件と、暖房温水循環ポンプ３７を停止させる条件を考え、それらの条件に基づいて暖房温水循環ポンプ３７の駆動と停止を行う制御を行わせる。以下、これらの暖房温水循環ポンプ３７を駆動させる条件、および暖房温水循環ポンプ３７を停止させる条件について説明する。

まず、暖房温水循環ポンプ３７を駆動させる条件、すなわち熱交換器１において給湯側の熱効率が低下していると判断する条件としては、給湯単独燃焼が長時間に渡って行われる場合が考えられる。たとえば、台所での長時間におよぶ洗い物、浴室における長時間のシャワー使用、風呂運転機能を有するガス給湯暖房機における浴槽への注湯動作、などが挙げられる。したがってたとえば、給湯単独燃焼が連続して所定の時間（たとえば３分）以上行われた場合に、制御手段８は暖房温水循環ポンプを駆動させるような制御を行わせる。

また、給湯単独使用によって熱交換器１内の暖房回路水管も加熱されるため、暖房回路水管内の水温が上昇することが考えられる。したがってたとえば、暖房熱交出口サーミスタ３８の検出温度を把握しておき、給湯単独燃焼が開始したときの検出温度から所定の温度（たとえば３Ｋ）以上の温度上昇を検出すると、制御手段８は暖房温水循環ポンプを駆動させるような制御を行わせる。

次に、暖房温水循環ポンプ３７を停止させる条件、すなわち暖房温水循環ポンプ３７を駆動したが、熱交換部１での暖房回路水管での熱吸収が小さくなったとき、あるいは給湯暖房熱交換部１１での熱交換にそれほど効果がないと判断されたときの暖房温水循環ポンプ３７を停止させる条件について説明する。

まず暖房温水循環ポンプ３７を駆動し、給湯暖房熱交換部１１での熱交換において、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水温度、すなわち暖房熱交出口サーミスタ３８での検出温度と、入水流路２１を流れる供給水温度、すなわち入水サーミスタ２４での検出温度との間の温度差が小さいと、給湯暖房熱交換部１１での熱交換はほとんど行われないと考えられる。したがって、暖房温水循環ポンプ３７を駆動してから所定の時間（たとえば５分）以内に、暖房熱交出口サーミスタ３８での検出温度と入水サーミスタ２４での検出温度との温度差が、所定の値（たとえば５Ｋ）以下の時、給湯暖房熱交換部１１での熱交換は効果が小さいと判断し、暖房温水循環ポンプ３７を停止させる制御を行わせることが考えられる。

また、給湯暖房熱交換部１１での熱交換に効果がないと判断する方法として、暖房温水循環ポンプ３７を駆動してから所定の時間（たとえば５分）以内に、給湯暖房熱交換部１１での熱交換前後の温度差、すなわち給湯熱交入水サーミスタでの検出温度と入水サーミスタでの検出温度の差が、所定の値（たとえば１Ｋ）以下の時、給湯暖房熱交換部１１での熱交換は効果が小さいと判断し、暖房温水循環ポンプ３７を停止させる制御を行わせることが考えられる。

このように、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器１において、給湯単独運転時には運転されていない暖房回路水管側も温められるので、給湯側の熱効率が低下していると判断される場合は、暖房ポンプを駆動して給湯暖房熱交換部１１において、暖房回路中の暖房機内循環流路を流れる暖房温水が得た熱量を、入水流路を流れる供給水に与える熱交換を行う制御を行うので、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下を抑制することができる。

暖房単独運転の場合、その動作は前記背景技術中の暖房単独運転の動作と同様であり、暖房端末機の種類と使用状態によって、高温単独運転、低温単独運転、および高温・低温同時運転を行うことができる。

また、本実施の形態では、暖房単独運転を行っている場合、給湯を使用していないが、ある程度給湯暖房熱交換部１１において入水流路２１中の供給水が温められる。したがって、暖房単独運転を行っている状態から給湯使用をした場合、機器停止状態から給湯単独使用する場合よりも、実際の出湯湯温が、使用者が外部手段９で入力した設定湯温にいたる時間を短縮させることもできる。

給湯・暖房同時運転の場合、給湯運転側を優先させて行う。したがって暖房運転側の湯温制御は給湯運転側の影響を受け成り行きになる。また、一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管の二水管を配置した熱交換器１において、最適な熱交換器フィン形状設計や燃焼方式に工夫を施しても、給湯・暖房同時運転時には、給湯回路水管の流量・水温条件、および暖房回路水管の流量・水温条件の組み合わせによって、複雑な熱吸収条件が考えられる。

給湯・暖房同時運転の場合、暖房運転を行っているので暖房温水循環ポンプ３７は駆動しており、必然的に給湯暖房熱交換部１１において、入水流路２１を流れる供給水と暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水との間で熱交換が行われる。以下、給湯・暖房同時運転時に給湯暖房熱交換部１１において熱交換が行われた場合の動作、作用について図２０に対応させながら説明する。

まず、給湯側の要求熱量が最大側で暖房側の要求熱量が最小側（図２０中の右上欄部）の場合であるが、給湯・暖房同時運転時には給湯側が優先的に行われるため、機器は最大側の燃焼を行う。このとき給湯回路水管の流量・水温条件、および暖房回路水管の流量・水温条件の組み合わせによって、給湯側と暖房側の熱吸収度合いに偏りが生じ、暖房側に過度の熱量が吸収された場合、給湯暖房熱交換部１１において入水流路２１を流れる供給水と暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水との間で熱交換が行われることで下記の効果が得られる。

暖房側について見ると、過度に与えられた熱量を、入水流路２１を流れる供給水に与えることができるため、その分の熱量を放出することができ、結果として暖房側の要求熱量である最小側に近づけることができる。

一方、給湯側について見ると、熱交換器１での熱交換で暖房側に過度に吸収された熱量を、入水流路２１を流れる供給水で回収することができるため、熱交換器１での給湯側熱効率低下を抑制することができる。

さらに給湯暖房熱交換器１１において給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りが緩和され、制御手段８が機器を最大側で燃焼させる必要がないと判断した場合には、機器の燃焼量を低下させる制御を行うことで、機器全体として最適な燃焼量に到達させることができ、より効率的な燃焼制御と熱交換器１での熱交換を行うことができる。

次に、給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合であるが、給湯側運転が優先的に行われるため、機器は最小側の燃焼を行う。したがって暖房側では最大側の燃焼量が要求されているが十分熱量が供給されず、暖房端末側の温度が低下し使用勝手が悪くなることがある。このような場合、給湯側の湯温特性を損なわない範囲で、機器としての燃焼量を増加させて前記と同様な給湯暖房熱交換器１１での熱交換を行わせることで、暖房側の使用勝手を少しでも改善させるような制御を行う。このとき暖房側と給湯側の作用は下記のようになる。

暖房側について見ると、機器としての燃焼量が上昇したことで、熱交換器１での熱吸収量が増加して、暖房温水温度が上昇し、少しでも暖房端末側での温度低下を抑制することができる。

一方、給湯側について見ると、機器としての燃焼量が上昇したこと、給湯暖房熱交換器１１での熱交換による熱吸収によって、給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が上昇する。そこでこの場合、出湯サーミスタ２６で検出される出湯温度が使用者の設定温度となるように、制御手段８は給湯バイパス制御弁２９を「開」方向へと駆動する制御を行う。

ただし、給湯・暖房同時運転の場合、給湯運転の方を優先させて行うため機器としての燃焼量上昇は、給湯の湯温特性を損なわない程度とする。たとえばそのときの制御方法として、機器としての燃焼量上昇を、給湯バイパス制御弁２９が「全開」となるところを上限としてその範囲内で行うこと、あるいは給湯バイパス制御弁２９が「全開」となる範囲内で、給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が所定の値（たとえば６５℃）以下となる範囲にとどめること、等が考えられる。

最後に、給湯側の要求熱量が最大側で暖房側の要求熱量も最大側（図２０中の右下欄部）の場合であるが、給湯側も暖房側も要求熱量が最大なので、機器は最大側の燃焼を行う。このときの動作、作用は前記給湯側の要求熱量が最大側で暖房側の要求熱量が最小側（図２０中の右上欄部）の場合と同様であり、給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りが緩和され、機器全体として最適な燃焼量に到達させることができ、より効率的な燃焼制御と熱交換器１での熱交換を行うことができる。

ところで、入水流路２１と暖房機内循環流路３９との間に給湯暖房熱交換部１１を設けた本構成を用いると、厳冬期に行う給湯回路の凍結防止運転動作に利用することができる。

図１９は厳冬期に行う凍結防止運転の構成図を示すものである。

図１９において、入水流路２１の管壁表面あるいは入水流路２１の近傍に設けられ、厳冬期に周囲雰囲気温度を検出し所定の値（たとえば１℃）以下になると作動する凍結防止温度スイッチ７０と、入水流路２１の管壁表面に取り付けられた電気式の凍結防止ヒーター７１とで給湯凍結防止運転は構成される。本構成において、周囲雰囲気温度が低下し所定の値（たとえば１℃）以下になって凍結防止温度スイッチ７０が作動すると、凍結防止スイッチ７０と直列に接続された凍結防止ヒーター７１に通電し発熱する。そして凍結防止ヒーター７１によって加熱され凍結防止温度スイッチ７０が所定の値（たとえば４℃）以上になると、凍結防止温度スイッチ７０はＯＦＦとなり凍結防止ヒーター７１への通電が止まり給湯凍結防止運転は終了する。

前記電気式の凍結防止ヒーター７１の代用として、給湯暖房熱交換部１１での熱交換を利用することができる。図１に示す本構成図において、図１９中の凍結防止温度スイッチ７０と制御手段８を連動させておく。周囲雰囲気温度が低下して所定の値（たとえば１℃）以下になって凍結防止温度スイッチ７０が作動すると、制御手段８はガス給湯暖房機内で暖房温水を循環させる暖房単独運転を行う。そして給湯暖房熱交換部１１での熱交換で入水流路２１が加熱されて凍結防止温度スイッチ７０が所定の値（たとえば４℃）以上となってＯＦＦとなると、制御手段８は暖房運転を停止させ給湯凍結防止運転は終了する。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図４において、図１に示した本発明の第１の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、適当量の暖房温水を確保する暖房タンク３１を暖房機内循環流路３９の途中に配置させ、給湯流路の内の入水流路２１を暖房タンク３１内の暖房温水と接するように配置させることで、入水流路２１を流れる供給水と暖房タンク３１内の暖房温水との間で熱交換させる給湯暖房熱交換部１１を形成させる構成としたことである。

図５は、図４に示した給湯暖房熱交換部１１の機能も兼ねた暖房タンク３１の構成図である。

図５において、暖房タンク３１部は、暖房温水量が少なくなると給湯流路の入水流路２１から分岐し、暖房タンク３１内に供給水を補給するための暖房温水補給流路４１と、暖房温水補給流路４１の開閉を行う暖房補給水電磁弁４０と、暖房タンク３１内の暖房温水の満水位置を検出するためのタンク満水検知電極４２と、暖房タンク３１内の暖房温水の減水位置を検出するためのタンク減水検知電極４３と、暖房タンク３１内の暖房温水がオーバーフローした場合に余分な暖房温水を暖房タンク３１外へ排出するタンクオーバーフロー流路４４とから構成される。そして暖房タンク３１は暖房機内循環流路３９と接続され、入水流路２１はタンク減水検知電極４３よりも下側に配置されている。入水流路２１の暖房タンク３１内の暖房温水と接する部分の断面としては、たとえば（ａ）図のような円状や、（ｂ）図のように暖房タンク３１内の暖房温水と入水流路２１を流れる供給水との間の熱伝達を促進させるために、入水流路２１の壁面部にフィンを設けた構成が考えられる。タンクオーバーフロー流路４４は、ガス給湯暖房機の機外へと接続されており、暖房タンク３１は大気開放されている。したがって時間が経過すると、蒸発等により暖房タンク３１内の暖房温水は減少する。暖房タンク３１内の暖房温水が減少しタンク減水検知電極４３以下となると、制御手段８は電磁弁開閉方式の暖房補給水電磁弁４０を「開」とし、入水流路２１から分岐した暖房温水補給流路４１を通して、タンク満水検知電極４２部分まで供給水を補給する。ここでタンク満水検知電極４２やタンク減水検知電極４３としては、たとえばそれらの電極部分にある電圧を印加させておき、暖房温水が存在すると電位差が生じて、それらの電極部分の暖房温水の有無を検知できる構成になっている。入水流路２１をタンク減水検知電極４３よりも下側に位置させることで、暖房温水が蒸発等で減少しても常に入水流路２１が暖房タンク３１内の暖房温水と接触するようにしておき、給湯暖房熱交換部１１としての機能が損なわれないようにしている。

図４に示した本発明の第２の実施の形態のガス給湯暖房機の構成において、前記実施の形態１と同様な給湯単独運転時の暖房温水循環ポンプ駆動制御、および給湯・暖房同時運転時の動作制御を制御手段８によって行えば、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下抑制、および給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることができる。なおその他の動作、作用ついては前記実施の形態１と同様であり省略する。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図６において、図１に示した本発明の第１の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、暖房機内循環流路３９とは別に、暖房回路中に給湯暖房熱交換部１１の入水流路２１を流れる供給水と熱交換させるための暖房温水を流す給湯加熱用流路４５と、給湯加熱用流路４５を開閉するための流路開閉弁４６とで形成される構成としたことである。流路開閉弁４６としては、たとえば電気式ヒーターが加熱されると開閉弁が「開」となる熱動弁を用いた構成が考えられる。

図１に示した前記実施の形態１のガス給湯暖房機の構成では、給湯暖房熱交換部１１での熱交換を行わせるために、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量をある程度（たとえば４Ｌ／ｍｉｎ）確保する必要があった。しかし暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水は、暖房端末機に供給されないので、暖房運転側について考えると、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量は小さいほうが、より多くの暖房温水を暖房端末機側に供給することができるので、ガス給湯暖房機の暖房性能としては好ましい。

そこで図６における構成においては、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量は最低限必要な流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ程度）となるように流路設計しておき、給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水流量は、給湯暖房熱交換部１１で入水流路２１を流れる供給水と熱交換するのに支障のない程度の流量（たとえば４Ｌ／ｍｉｎ程度）となるように流路設計しておく。そして暖房単独運転時に、給湯暖房熱交換部１１で入水流路２１を流れる供給水との熱交換をさせない場合には、流路開閉弁４６を「閉」としておき、給湯加熱用流路４５に暖房温水が流れないようにすることで、より多くの暖房温水を暖房端末機側に搬送させることができる。

以上のように構成されたガス給湯暖房機について、図６を用いながら給湯単独運転、暖房単独運転、および給湯・暖房同時運転の各動作、各作用について以下説明を行う。

給湯単独運転時は、制御手段８は前記実施の形態１中の給湯単独運転時の、暖房温水循環ポンプ３７を駆動させる条件と同様の条件時に、給湯暖房熱交換部１１での熱交換を行わせる制御を行わせる。すなわち、制御手段８は流路開閉弁４６を「開」とし、暖房温水循環ポンプ３７を駆動し、給湯暖房熱交換部１１において、給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水と入水流路２１を流れる供給水との間で熱交換を行わせる。

暖房単独運転時は、制御手段８は流路開閉弁４６を「閉」とし、前記背景技術中の暖房単独運転の動作と同様な動作制御を行う。図６に示す本構成において、暖房単独運転の場合、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量は最低限必要な流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ程度）となっているので、より多くの暖房温水を暖房端末機に供給することができ、暖房端末機の使用系統数が多い場合などは、図１に示した前記実施の形態１や図４に示した前記実施の形態２の構成よりも優れた暖房温水搬送性能を実現することができる。

給湯・暖房同時運転の場合、給湯運転の方を優先させて行う。図６における本発明の第３の実施の形態におけるガス給湯暖房機の構成は、図１に示した前記実施の形態１や図４に示した前記実施の形態２の構成と異なって、給湯暖房熱交換部１１で入水流路２１を流れる供給水を加熱するための給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水は流路開閉弁４６によって開閉可能な構成となっている。したがって給湯・暖房同時運転時においても、給湯暖房熱交換部１１での入水流路２１を流れる供給水と給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水との間の熱交換の必要性有無に応じて流路開閉弁４６を開閉させる制御が可能となる。

前記実施の形態１中の給湯単独運転時において、給湯側の熱効率低下を抑制するために暖房温水循環ポンプ３７を駆動あるいは停止させる条件に基づいた制御方法を述べたが、図６に示す本構成によると、これと同様な条件に基づいて流路開閉弁４６を開閉させる制御を行うことができる。すなわち、前記実施の形態１中の給湯単独運転時の暖房温水循環ポンプ３７を駆動する条件を、流路開閉弁４５を「開」とする条件に、暖房温水循環ポンプ３７を停止させる条件を、流路開閉弁４５を「閉」とする条件に置き換えて、制御手段８が動作制御するようにしておく。さらに、給湯・暖房同時運転時に流路開閉弁４５を開閉させるような動作制御を行う場合において、給湯側の湯温制御が、給湯単独運転時に行う給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が所定の温度（たとえば５５℃）となるような制御が困難になった場合には、前記実施の形態１中の給湯・暖房同時運転時の、給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合の給湯側の湯温制御の方法で述べたように、給湯・暖房同時運転時は給湯運転を優先させ給湯の湯温特性を損なわないことという条件を前提に、たとえば給湯バイパス制御弁２９を「全開」となる範囲、および給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が所定の値（たとえば６５℃）以下となる範囲にとどめるような燃焼量制御を行わせることができる。

以上、図６に示した実施の形態３の構成では、給湯単独運転、および給湯・暖房同時運転の区別によらず、給湯運転が行われていれば、前記実施の形態１で述べた暖房温水循環ポンプ３７の駆動あるいは停止条件に基づき、給湯暖房熱交換部１１での熱交換動作制御を行うことができる。また、暖房単独運転の場合、図１に示した実施の形態１の構成よりも、暖房機内循環流路３９には最低限の流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ程度）しか流れないので、より多くの暖房温水を暖房端末機に供給することができ、優れた暖房温水搬送能力を実現することができる。

なお、図１９に示した従来の凍結防止ヒーター７１を利用した厳冬期に行う凍結防止運転の代わりに、図６に示す実施の形態３における給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換を利用する場合には、ガス給湯暖房機内で暖房温水を循環させる暖房単独運転を行いながら、凍結防止温度スイッチ７０が作動すると、制御手段８は暖房温水循環ポンプ３７を駆動して流路開閉弁４６を「開」とし、凍結防止温度スイッチ７０がＯＦＦになると、制御手段８は暖房温水循環ポンプ３７を停止させて流路開閉弁４６を「閉」とするような動作制御を行えばよい。

（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図４（Ａ）において、図３に示した本発明の第３の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、流路開閉弁を有した給湯加熱用流路を複数備え、給湯暖房熱交換部１１がそれら複数の給湯加熱用流路によって複数部分に分割された構成となっていることである。図７においては、複数の流路開閉弁を備えた給湯加熱用流路として２つを考え、それぞれを流路開閉弁４６Ａを有した給湯加熱用流路４６Ａと、流路開閉弁４６Ｂを有した給湯加熱用流路４６Ｂとしている。そして給湯暖房熱交換部１１は、図７に示すように、給湯加熱用流路４６Ａおよび給湯加熱用流路４６Ｂによって２ヶ所に分割された構成となっている。給湯加熱用流路４５Ａおよび給湯加熱用流路４５Ｂには、それぞれの流路開閉弁４６Ａおよび流路開閉弁４６Ｂが「開」となった場合に、たとえば２Ｌ／ｍｉｎ程度の暖房温水が流れるように流路設計しておく。このように小流量の暖房温水が流れるような給湯加熱用流路を複数備えることで、図６に示した前記実施の形態３の構成よりも、給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換をより詳細な条件で行うことができる。すなわち、流路開閉弁４６Ａと流路開閉弁４６Ｂに、たとえば流路開閉弁４５Ａを優先的に「開」とする優先順位を決めておくならば、流路開閉弁４６Ａのみ「開」、流路開閉弁４６Ａと流路開閉弁４６Ｂの両方「開」、流路開閉弁４６Ａと流路開閉弁４６Ｂの両方「閉」、という流路開閉弁４６Ａと流路開閉弁４６Ｂの開閉パターンが考えられる。したがって、給湯単独運転時や給湯・暖房同時運転時の、給湯運転時に給湯暖房熱交換部１１での熱交換が必要となった場合、前記実施の形態３で述べた給湯暖房熱交換部１１での熱交換実施条件に加えて、これら複数の給湯加熱用流路に備えられた流路開閉弁の開閉条件を加えれば、さらに機器運転状況に適した各動作制御、および給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換を行うことができる。

図８は、本発明の第４の、さらに別な実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図８において、図７に示したガス給湯暖房機の構成と異なるところは、それぞれに流路開閉弁を有した複数の給湯加熱用流路の内、少なくとも１つの給湯加熱用流路を給湯流路の出湯流路２２の部分に導き、給湯加熱用流路を流れる暖房温水と、出湯流路２２を流れる熱交換器１で熱交換された後の湯との間で熱交換させる給湯暖房熱交換部を設けた構成としたところである。図８においては、複数の給湯加熱用流路として４５Ａと４５Ｂを、それぞれに有する流路開閉弁として４６Ａと４６Ｂを想定し、給湯加熱用流路４５Ａを流れる暖房温水と入水流路２１を流れる供給水との間で熱交換を行わせる給湯暖房熱交換部１１Ａと、給湯加熱用流路４６Ｂを流れる暖房戻温水と出湯流路２２を流れる湯の間で熱交換を行わせる給湯暖房熱交換部１１Ｂを配置させている。図８に示す構成における各運転動作、および作用は前記図７で示した構成の各運転動作、および作用と同様であるが、給湯加熱用流路４６Ｂを流れる暖房戻温水と出湯流路２２を流れる湯との間で熱交換を行う給湯暖房熱交換部１１Ｂを設けることによって、以下の効果を得ることができる。以下、この効果について説明を行う。

まず給湯・暖房同時運転時の給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合について述べる。給湯・暖房同時運転時において、給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合には、前記実施の形態１中で述べたように、給湯運転を優先させるために機器は最小側の燃焼を行う一方、暖房側では最小側の燃焼を行うために暖房端末側の温度が低下し使用勝手が悪くなる。したがってこの現象を改善させるために、給湯側の湯温特性を損なわない範囲で機器燃焼量を増加させ、給湯バイパス制御弁２９の開度調整や給湯熱交出口サーミスタ２５の制御温度調整を行うことによって、給湯側湯温制御を行うことを前記実施の形態１で述べた。

図８で示した給湯加熱用流路４６Ｂを流れる暖房戻り温水と出湯流路２２を流れる湯との間で熱交換を行う給湯暖房熱交換部１１Ｂを設ける構成によって、給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合の給湯側湯温制御域に幅を持たせ、より暖房側の使用勝手を向上させることができる。すなわち、暖房側の要求熱量が最大側ということは暖房端末側に供給される暖房温水の温度が低く、したがって暖房戻り温水温度も低い（たとえば４０℃程度）。このとき、暖房湯温特性を改善させるために、給湯側の湯温特性を損なわない範囲で機器は燃焼量を最小側から増加させているため、給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される湯の温度は、通常の給湯熱交出口サーミスタ２５での検出温度を一定とする（たとえば５５℃）燃焼制御の場合よりも、高くなっている（たとえば６０℃）。したがって、給湯加熱用流路４６Ｂを流れる暖房戻温水（たとえば４０℃）と出湯流路２２を流れる湯（たとえば６０℃）との間で熱交換を行えば、給湯側から暖房側へ熱量が移動し暖房側の湯温特性をさらに改善させることができる。このように、図８に示す給湯加熱用流路４６Ｂを流れる暖房戻温水と出湯流路２２を流れる湯との間で熱交換を行う給湯暖房熱交換部１１Ｂを設ける構成によって、給湯・暖房同時運転時の給湯側の要求熱量が最小側で暖房側の要求熱量が最大側（図２０中の左下欄部）の場合に発生した、給湯側と暖房側の熱交換器１における熱吸収度合いの偏りを緩和させることができる。なお、給湯暖房熱交換部１１Ｂでの熱交換が不必要であると制御手段８が判断すれば、流路開閉弁４６Ｂを「閉」とする動作制御を行う。その判断基準としては、たとえば給湯熱交出口サーミスタ２５で検出される温度が、給湯単独運転時に行う給湯熱交出口サーミスタ２５での一定検出温度制御（たとえば５５℃）に対して、所定の温度域（たとえば５５℃＋２℃）内で制御できる範囲になった場合、等が考えられる。

また、図１９に示した従来の凍結防止ヒーター７１を利用した厳冬期に行う凍結防止運転の代わりに、図６に示す実施の形態３における給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換を利用する場合においても、図８に示す本構成によれば、給湯流路中に複数の、特に本構成においては、入水流路２１と出湯流路２２に分散して給湯暖房熱交換部が存在しており、より効率的な凍結防止運転を行うことができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図９において、図１に示した本発明の第１の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、暖房機内循環流路３９とは別に、流路開閉弁を有した給湯加熱用流路を１つ以上備え、給湯暖房熱交換部１１が暖房機内循環流路３９と１つ以上の給湯加熱用流路によって複数部分に分割された構成となっていることである。ここでは、給湯加熱用流路として１つを想定し、図９に示すように配置している。給湯暖房熱交換部１１は、暖房機内循環流路３９と、流路開閉弁４６を有する給湯加熱用流路４５とによって２ヶ所に分割されている。ここでたとえば、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が２Ｌ／ｍｉｎ程度、給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水流量が２Ｌ／ｍｉｎ程度となるようにそれぞれ流路設計しておく。このように小流量の暖房温水が流れるような暖房機内循環流路３９と、給湯加熱用流路を１つ以上備えることで、図１に示した前記実施の形態１の構成よりも、給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換をより詳細な条件で行うことができる。すなわち、流路開閉弁の開閉によって、前記実施の形態１で述べた給湯暖房熱交換部１１での熱交換実施条件に加えて、これら１つ以上の給湯加熱用流路に備えられた流路開閉弁の開閉条件を加えれば、さらに機器運転状況に適した各動作制御、および給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換を行うことができる。なお、その他の動作および作用については、前記と同様であり省略する。

図１０は、第５の、別な実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図１０において、図４に示した本発明の第２の前記実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、暖房タンク３１内の暖房温水循環流路３９に設けられた給湯暖房熱交換部１１Ａとは別に、流路開閉弁を有した給湯加熱用流路を１つ以上備え、それら１つ以上の給湯加熱用流路を流れる暖房温水と、入水流路２１を流れる供給水との間で熱交換を行わせる給湯暖房熱交換部を、それぞれ配置した構成としているところである。ここでは、給湯加熱用流路として１つを想定し、図１０に示すように配置している。ここでたとえば、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量が２Ｌ／ｍｉｎ程度、給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水流量が２Ｌ／ｍｉｎ程度となるようにそれぞれ流路設計しておく。このように小流量の暖房温水が流れるような暖房機内循環流路３９と、給湯加熱用流路を１つ以上備えることで、図４に示した前記実施の形態２の構成よりも、給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換をより詳細な条件で行うことができる。すなわち、流路開閉弁の開閉によって、前記実施の形態２で述べた給湯暖房熱交換部１１での熱交換実施条件に加えて、これら１つ以上の給湯加熱用流路に備えられた流路開閉弁の開閉条件を加えれば、さらに機器運転状況に適した各動作制御、および給湯暖房熱交換部１１での給湯回路側と暖房回路側の熱交換を行うことができる。なお、その他の動作および作用については、前記と同様であり省略する。

図１１は、本発明の第５の、さらに別な実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図１１において、図９や図１０と異なるところは、１つ以上の給湯加熱用流路の内、少なくとも１つを給湯流路の出湯流路２２の部分に導き、給湯加熱用流路を流れる暖房温水と、出湯流路２２を流れる熱交換器１で熱交換された後の湯との間で熱交換させる給湯暖房熱交換部を設けた構成としたところである。図１１では、特に図９の構成と対応させて示している。図１１で示した本構成とするところの目的は、図８を用いて示した前記実施の形態４中の、給湯・暖房同時運転時のさらなる使用勝手の向上実現と同様であり、詳細は省略する。

（実施の形態６）
図１２は、本発明の第６の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図１２において、図６に示した本発明の第３の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、流路開閉弁４６の代わりに、段階的に流路径を開閉できる流路可変弁４７を備えているところである。ここで流路可変弁４７としては、制御手段８からのパルス開閉信号によってステッピングモータ駆動で弁開度を調節する、前記給湯バイパス制御弁２９や前記水量制御弁２８と同様な構成が考えられる。ここで給湯加熱用流路４５を流れる暖房温水流量が、流路可変弁４７が「全閉」時には０Ｌ／ｍｉｎ、「全開」時にはたとえば８Ｌ／ｍｉｎ程度となるように、給湯加熱用流路４５を流路設計しておく。このような設計をしておくと、給湯加熱用流路を流れる暖房温水流量は、流路可変弁４７の開度調整を行うことによって０Ｌ／ｍｉｎ〜８Ｌ／ｍｉｎの範囲で調整でき、機器使用条件によって給湯暖房熱交換部１１での熱交換をより効果的に制御することができる。なお、その他の動作および作用については、前記と同様であり省略する。

（実施の形態７）
図１３は、本発明の第７の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図１３において、図１に示した本発明の第１の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、暖房機内循環流路３９中に、段階的に流路径を開閉できる流路可変弁４７を備えているところである。ここで流路可変弁４７としては、制御手段８からのパルス開閉信号によってステッピングモータ駆動で弁開度を調節する、給湯バイパス制御弁２９や水量制御弁２８と同様な構成が考えられる。図１３に示す本構成の場合、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水の最低流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ）を確保しなければならないので、制御手段８は流路可変弁４７を「全閉」にはせず、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水の最低流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ）を確保する開度以上で制御を行う。すなわち、流路可変弁４７が「全開」時に暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量がたとえば８Ｌ／ｍｉｎ程度であるならば、流路可変弁４７の開度調整によって、暖房機内循環流路３９を流れる暖房温水流量をたとえば、１Ｌ／ｍｉｎ〜８Ｌ／ｍｉｎの範囲で調整でき、機器使用条件によって給湯暖房熱交換部１１での熱交換をより効果的に制御することができる。なお、その他の動作および作用については、前記と同様であり省略する。

図１４は、本発明の第７の、さらに別な実施の形態のガス給湯暖房機の構成図である。

図１４において、図４に示した本発明の第２の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、暖房機内循環流路３９中に、段階的に流路径を開閉できる流路可変弁４７を備えているところである。なお、その他の動作および作用については、前記と同様であり省略する。

（実施の形態８）
図１５は、本発明の第８の実施の形態のガス給湯暖房機の構成図であり、特に図１と対応させて示している。

図１５において、図１に示した本発明の第１の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、給湯流路である入水流路２１を、暖房タンク３１内部の暖房温水と接するように配置させたところである。なお、暖房機内循環流路３９は、最低の暖房温水循環流量（たとえば１Ｌ／ｍｉｎ程度）が流れるように流路設計しておく。図１５に示す本構成においては、本発明の第１から第７の構成と異なり、各暖房端末機で熱交換された後の暖房温水が集まる暖房タンク内に給湯暖房熱交換部１１を形成している。図１５に示す本構成によると、暖房戻り温水と入水流路２１を流れる供給水との間で熱交換を行うので、暖房端末機に搬送する高温の暖房温水に与える影響はなく、暖房湯温制御に有利である。なお、その他の動作および作用については前記と同様であり省略する。

図１６は、本発明の第８の、さらに別な実施の形態のガス給湯暖房機の構成図であり、特に図１２と対応させて示している。

図１６において、図１２に示した本発明の第６の実施の形態のガス給湯暖房機の構成と異なるところは、給湯流路である入水流路２１を、暖房タンク３１内部の暖房温水と接するように配置させ、給湯暖房熱交換部１１Ｂの他に、暖房タンク３１内に形成される別の給湯暖房熱交換部１１Ａを形成した構成となっているところである。なお、その他の動作および作用については前記と同様であり省略する。

その他、本発明の第８の実施例については、図６に示した実施の形態３の構成や、図９および図１０に示した実施の形態４の構成と対応させて、考えることができる。

以上のように本発明にかかるガス給湯暖房機は、一缶体の熱交換器内に給湯回路水管と暖房回路水管を配した構成において、給湯単独運転時の給湯側熱効率低下の抑制と、給湯・暖房同時運転時の給湯側と暖房側の熱吸収度合いの偏りを緩和させることが可能となるので、一缶体内に複数用途の回路水管を配した、ガス燃焼のみならずその他熱源の熱源機等で、各回路水管の熱吸収度合いに偏りが生ずるような現象を緩和させる等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の給湯入水暖房熱交換部の断面図 本発明の給湯入水暖房熱交換部の断面図 本発明の実施の形態２におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態２における暖房タンク部の構成図 本発明の実施の形態３におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態４におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態４におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態５におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態５におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態５におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態６におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態７におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態７におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態８におけるガス給湯暖房機の構成図 本発明の実施の形態８におけるガス給湯暖房機の構成図 従来のガス給湯暖房機の構成図 従来のガス給湯暖房機の構成図 従来のガス給湯暖房機における凍結防止運転の構成図 従来のガス給湯暖房機における給湯・暖房同時運転時の状態図

符号の説明

１ 熱交換器
２ 燃焼バーナー
３ 燃料ガス供給部
４ 燃焼用ファン
５ ガス比例制御弁
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ ガス流路開閉弁
８ 制御手段
１１ 給湯暖房熱交換部
３１ 暖房タンク
３７ 暖房温水循環ポンプ
３９ 暖房機内循環流路
４５、４５Ａ、４５Ｂ 給湯加熱用流路
４６、４６Ａ、４６Ｂ 流路開閉弁
４７ 流路可変弁

Claims (8)

1. 一缶体内に給湯回路水管と暖房回路水管を配置した一缶二水路の熱交換器と、前記熱交換器を加熱する燃焼バーナと、燃料ガスの供給量を調整するガス比例弁及びガス流路開閉弁を有した燃料ガス供給部と、前記燃焼バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用ファンと、暖房温水を搬送する暖房温水循環ポンプと、適当量の暖房温水を確保する暖房タンクと、暖房温水をバイパス循環させる暖房機内循環流路と、入水流路より供給される水を前記給湯回路水管で熱交換したのち出湯流路に導く給湯流路と、前記暖房機内循環流路を流れる暖房温水と前記給湯流路を流れる給湯水を熱交換する給湯暖房熱交換部と、制御手段とを備え、
   前記燃焼バーナにより給湯回路水管を加熱して入水流路からの水道水を所定温度に昇温したのち出湯流路に供給する給湯単独運転モードと、前記給湯運転に加え暖房回路水管で加熱された暖房温水を循環して負荷側に供給する暖房運転を同時に行う給湯・暖房同時運転モードを有するガス給湯暖房機であって、
   前記給湯単独運転モード時に所定の条件を満たした場合、前記暖房温水循環ポンプを駆動して前記給湯暖房熱交換部で暖房温水と給湯水の熱交換を行い、
   前記給湯・暖房同時運転モード時は、前記給湯暖房熱交換部における暖房温水と給湯水の熱交換の状態に応じて燃焼量を制御するようにしたガス給湯暖房機。
2. 暖房タンクは暖房機内循環流路の適所に配置するとともに、給湯流路は前記暖房タンク内部の暖房温水と接するように配置させ、前記暖房タンク内に給湯暖房熱交換部を設けた請求項１記載のガス給湯暖房機。
3. 暖房機内循環流路とは別に暖房温水をバイパス循環させる給湯加熱用流路を設けるとともに、前記給湯加熱用流路を開閉するための流路開閉弁を設け、前記給湯用加熱流路を流れる暖房温水と給湯流路を流れる給湯水を熱交換させる給湯暖房熱交換部を配置した請求項１記載のガス給湯暖房機。
4. 各々に流路開閉弁を有する複数の給湯加熱用流路を備え、給湯暖房熱交換部は前記給湯加熱用流路で複数部分に分割され、給湯流路を流れる給湯水と前記給湯加熱用流路を流れる暖房温水との間で熱交換させる構成とした請求項３記載のガス給湯暖房機。
5. 暖房機内循環流路とは別に各々に流路開閉弁を有する一つ以上の給湯加熱用流路を備え、給湯暖房熱交換部は前記暖房機内循環流路で複数部分に分割され、給湯流路を流れる給湯水と前記暖房機内循環流路および前記給湯加熱流路を流れる暖房温水との間で熱交換をさせる構成とした請求項１記載のガス給湯暖房機。
6. 流路開閉弁の代わりに流路径を段階的に開閉できる流路可変弁を備えた請求項３記載のガス給湯暖房機。
7. 暖房機内循環流路中に流路径を段階的に開閉できる流路可変弁を備えた請求項１または２記載のガス給湯暖房機。
8. 給湯流路を形成する入水流路を暖房タンク内部の暖房温水と接するように配置させ、前記暖房タンク内に給湯暖房熱交換部を形成した請求項１、３、４、および６のいずれか１項記載のガス給湯暖房機。

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