JP6171722B2 - 貯湯式給湯暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は貯湯式給湯暖房装置に関し、特に湯水を再加熱する為の補助熱源機を駆動する際に送風ファンから発生する騒音を低減可能な構造を備えたものに関する。

従来から、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を備えた貯湯式給湯暖房装置が広く一般に普及している。この貯湯式給湯暖房装置は、外部熱源機により加熱された湯水を貯留する為の貯湯タンク、この貯湯タンクの湯水を再加熱する為の燃焼式の補助熱源機、貯湯タンクに低温の上水を供給する給水配管、貯湯タンクに貯留された湯水を給湯栓等の所望の給湯先に供給する出湯配管、暖房水を床暖房パネル等の温水暖房機器に供給する温水暖房回路、風呂への給湯及び追い焚きを行う風呂給湯追焚回路、温水暖房回路や風呂給湯追焚回路を加熱する熱利用循環回路等を備えている。

上記の燃焼式の補助熱源機は、燃焼用空気を外部から取り込む送風ファン、燃焼用空気と燃料ガスとを混合して燃焼するバーナ部、燃焼熱と水との間で熱交換して水を加熱する熱交換器部、熱交換後の排気を外部に排出する為の排気通路部（排気集合筒）等を備え、貯湯タンク内に貯留された湯水温度が低い場合等に湯水を再加熱する。

ところで、上記の補助熱源機の稼動時には、送風ファンの吸込み口の吸い込み音、ガスバーナーの燃焼音やファンモータの回転音等を起因とした騒音が吸込み口から外装ケースの外部に漏れてしまう。この種の騒音を低減する為に、例えば、特許文献１の燃焼装置では、送風ファンの吸込み口の近傍における外装ケースの壁面に種々の形状の障害物を設けた構造が開示されている。この騒音低減構造によれば、種々の形状の障害物が騒音に対する遮蔽板としての機能を奏するので、吸込み口から発生する騒音を低減することができる。

特開２００３−４３０８号公報

従来の貯湯式給湯暖房装置においては、貯湯タンクのサイズに応じて外装ケースのサイズが規定されるので、貯湯タンクを備えていない一般的な給湯装置と比較すると、外装ケースが大型化してしまう。このため、外装ケースの内部において送風ファンの吸込み口近傍の空間が広がり、送風ファンの吸込み口から発生する騒音の拡散領域が拡大されて外部に漏れる騒音が増大するという問題がある。

しかし、送風ファンの騒音を低減する為に、特許文献１の燃焼装置のように外装ケースの壁面に障害物を設置しても、障害物と送風ファンの吸込み口との間に距離が生じたり、騒音の拡散領域を効果的に埋めることができないので、送風ファンの騒音を低減することが難しく、結果的に、貯湯タンクを備えた構造では騒音が外部に漏れ易くなる。

本発明の目的は、貯湯式給湯暖房装置において、補助熱源機の送風ファンの吸込み口から発生する騒音を低減可能なもの、騒音の低減化を容易な構造で実現可能なもの、等を提供することである。

請求項１の貯湯式給湯暖房装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯水を加熱する為の燃焼式の補助熱源機と、前記貯湯タンクの湯水又は前記補助熱源機で加熱した湯水によって暖房用熱媒が加熱される暖房回路と、これらを収納した外装ケースとを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記暖房回路は、前記暖房用熱媒の膨張を吸収する為の膨張タンクを備え、前記膨張タンクは、前記補助熱源機の燃焼用送風手段の吸込み口と接近して対向するように配置されたことを特徴としている。

請求項２の貯湯式給湯暖房装置は、請求項１の発明において、前記膨張タンクは、前記燃焼用送風手段の吸込み口と前記外装ケースとの間に配置されたことを特徴としている。

請求項３の貯湯式給湯暖房装置は、請求項１又は２の発明において、前記膨張タンクの外面に断熱材が貼り付けられていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、暖房回路は、暖房用熱媒の膨張を吸収する為の膨張タンクを備え、膨張タンクは、補助熱源機の燃焼用送風手段の吸込み口と接近して対向するように配置されたので、既存の暖房回路の膨張タンクを利用して燃焼用送風手段の吸込み口の近傍の空間を埋めることで、燃焼用送風手段の吸込み口から発生する騒音の拡散領域を低減することができる。

従って、既存の膨張タンクの配置を変更することで、燃焼用送風手段の吸込み口から発生する騒音の拡散を防止し、外部へ漏れる騒音を低減することができる。燃焼用送風手段の吸込み口と接近して対向するように膨張タンクを配置するだけで外部へ漏れる騒音を低減可能であるので、容易な構造で騒音の低減化を実現することができる。膨張タンクは、流体である暖房用熱媒が充填された重量物であるので、振動が減衰されて音の遮蔽効果が高い、故に、既存の膨張タンクを利用することで、騒音を効果的に低減することができる。

請求項２の発明によれば、膨張タンクは、燃焼用送風手段の吸込み口と外装ケースとの間に配置されたので、燃焼用送風手段の吸込み口と外装ケースとの間の空間を有効に利用して、燃焼用送風手段の吸込み口から外部へ漏れる騒音の低減を図ることができる。

請求項３の発明によれば、膨張タンクの外面に断熱材が貼り付けられているので、断熱材の吸音作用によって燃焼用送風手段の吸込み口から外部へ漏れる騒音をより一層低減することができる。

実施例に係る貯湯式給湯暖房装置の概略構成図である。 貯湯式給湯暖房装置の後左方からの斜視図である。 補助熱源機と膨張タンクと外装ケースの部分拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

次に、本発明の貯湯式給湯暖房装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、貯湯式給湯暖房装置１は、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を有するものであり、貯湯タンク２、燃焼式の補助熱源機３、第１，第２熱交換器４，５、給水配管６、出湯配管７、加熱循環回路８、風呂給湯追焚回路９、温水暖房回路１１、熱利用循環回路１２、制御ユニット１３等を備え、これら大部分は外装ケース１４内に一体的に収納されて構成されている。

尚、貯湯式給湯暖房装置１は、外部熱源機として貯湯タンク２内の湯水を加熱可能な燃料電池発電装置と、この燃料電池発電装置と貯湯式給湯暖房装置１との間に湯水を循環させる為の加熱循環回路８等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムが構成されるが、貯湯式給湯暖房装置１以外の構成の詳細な説明は省略する。

次に、貯湯タンク２、補助熱源機３及び第１，第２熱交換器４，５について説明する。
図１に示すように、貯湯タンク２は、外部熱源機で加熱された高温の温水（例えば、６５〜９０℃）を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。

補助熱源機３は、熱利用循環回路１２に設けられ、燃料ガスを燃焼して湯水の加熱を行う為の公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機３は、貯湯タンク２内の湯水温度が設定温度以下の場合や熱利用循環回路１２を循環する湯水の温度が不足する等の特別な場合に限り、主制御ユニット１３から指令が送信されて燃焼作動され、熱利用循環回路１２を流れる湯水を再加熱するものである。

補助熱源機３は、燃焼用空気を供給する為の送風ファン３ａ（燃焼用送風手段に相当する）と、燃料ガスを燃焼させるバーナーユニット３ｂと、燃焼ガスの主として顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器３ｃと、顕熱回収後の燃焼排気ガスの主として潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器３ｄ等を備えているが、具体的な構造は後述する。

第１熱交換器４は、風呂給湯追焚回路９を流れる浴槽水を加熱するものであり、熱利用循環回路１２の一部となる熱交換通路部４ａ、風呂給湯追焚回路９の一部となる内部通路部４ｂを有している。第１熱交換器４において、熱利用循環回路１２を流れる高温の湯水と風呂給湯追焚回路９を流れる浴槽水との間で熱交換され、浴槽水は加熱される。

第２熱交換器５は、温水暖房回路１１を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路１２の一部となる熱交換通路部５ａ、温水暖房回路１１の一部となる熱交換通路部５ｂを有している。第２熱交換器５において、熱利用循環回路１２を流れる高温の湯水と温水暖房回路１１を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水が加熱される。

次に、給水配管６と出湯配管７について説明する。
給水配管６は、上水源から低温の上水を貯湯タンク２に供給するものであり、上流給水通路部６ａ、中間給水通路部６ｂ、下流給水通路部６ｃを有し、上水源に上流端が接続され、貯湯タンク２の下部に下流端が接続されている。上流給水通路部６ａには、減圧弁６ｄが設置され、中間給水通路部６ｂには、逆止弁６ｅが設置されている。

中間給水通路部６ｂと下流給水通路部６ｃとの間から熱利用循環回路１２に接続するバイパス通路部１６が分岐され、この分岐部には、蓄熱切換弁６ｇが設置されている。このバイパス通路部１６により、低温の上水を熱利用循環回路１２に供給することができ、また逆に、熱利用循環回路１２から湯水を貯湯タンク２に戻すことができる。

出湯配管７は、貯湯タンク２内に貯湯された湯水を給湯栓等の所望の給湯先に供給するものであり、高温の湯水が流れる上流出湯通路部７ａ、混合湯水が流れる下流出湯通路部７ｂを有し、貯湯タンク２の上部に上流端が接続され、給湯栓に下流端が接続されている。上流出湯通路部７ａと下流出湯通路部７ｂとの間には、混合弁１８が設置されている。この混合弁１８には、上流給水通路部６ａと中間給水通路部６ｂとの間から分岐したバイパス通路部１７が接続されている。

出湯配管７の下流出湯通路部７ｂの途中部には、出湯水比例弁１９ａが設置され、この出湯水比例弁１９ａの下流側から風呂給湯追焚回路９へ接続する風呂出湯通路１９が分岐されている。風呂出湯通路１９には、注湯電磁弁１９ｂ、逆止弁１９ｃ等が順に一体的に設置されている。

次に、加熱循環回路８について説明する。
図１に示すように、加熱循環回路８は、貯湯タンク２と外部熱源機との間に湯水を循環させる閉回路であり、往き側循環通路部８ａ、戻り側循環通路部８ｂを有し、貯湯タンク２の下部に上流端が接続され、途中部分が外部熱源機を経由して、貯湯タンク２の上部に下流端が接続されている。往き側循環通路部８ａから戻り側循環通路部８ｂに接続するバイパス通路部８ｃが分岐され、この分岐部には、貯湯切換弁８ｄが設置されている。

次に、風呂給湯追焚回路９と温水暖房回路１１について説明する。
図１に示すように、風呂給湯追焚回路９は、風呂のお湯を追い焚きする回路であり、風呂戻り通路部９ａ、風呂往き通路部９ｂを有している。風呂戻り通路部９ａと風呂往き通路部９ｂとの間には、第１熱交換器４の内部通路部４ｂが接続され、風呂戻り通路部９ａには、風呂循環ポンプ９ｃが設置されている。

温水暖房回路１１（暖房回路に相当する）は、床暖房パネルや浴室乾燥機等の温水暖房端末に供給される暖房水（暖房用熱媒に相当する）を循環させる回路であり、暖房戻り通路部１１ａ、暖房高温往き通路部１１ｂ、暖房低温往き通路部１１ｃを有している。暖房戻り通路部１１ａには、加熱による暖房水の膨張を吸収する為の膨張タンク１１ｄと、暖房水を循環させる為の暖房循環ポンプ１１ｅとが設置されている。暖房高温往き通路部１１ｂには、第２熱交換器５の熱交換通路部５ｂが介装されている。

次に、熱利用循環回路１２について説明する。
熱利用循環回路１２は、貯湯タンク２の湯水又は補助熱源機３で加熱した湯水を循環させて温水暖房回路１１や風呂給湯追焚回路９との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水往き通路部１２ａ、補助熱源機往き通路部１２ｂ、熱交換器往き通路部１２ｃ、湯水戻り通路部１２ｄを有している。

湯水往き通路部１２ａの上流端が貯湯タンク２の上部に接続され、湯水往き通路部１２ａの下流端と補助熱源機往き通路部１２ｂの上流端と湯水戻り通路部１２ｄの下流端との合流部には、三方弁１２ｅが設置されている。湯水往き通路部１２ａには、逆止弁１２ｆが設置され、補助熱源機往き通路部１２ｂには、潜熱回収用熱交換器３ｄへ湯水を送る為の加圧ポンプ１２ｇが設置されている。

補助熱源機往き通路部１２ｂと熱交換器往き通路部１２ｃとの間に、補助熱源機３の潜熱回収用熱交換器３ｄと顕熱回収用熱交換器３ｃとが接続されている。熱交換器往き通路部１２ｃの下流側部分の１対の分岐通路と湯水戻り通路部１２ｄの上流側部分の１対の分岐通路との間に、第１，第２熱交換器４，５の熱交換通路部４ａ，５ａが夫々接続されている。湯水戻り通路部１２ｄの１対の分岐通路に第１熱交出口電磁弁１２ｈと第２熱交出口電磁弁１２ｉが夫々設置されている。

熱交換器往き通路部１２ｃから出湯配管７に接続する出湯通路部１２ｊが分岐され、出湯通路部１２ｊには、タンク水比例弁１２ｋが設置されている。この出湯通路部１２ｊによって補助熱源機３で加熱した湯水を出湯配管７に供給することができる。

次に、本発明に関連する外装ケース１４と補助熱源機３と膨張タンク１１ｄの具体的な構造と、外装ケース１４の内部における補助熱源機３と膨張タンク１１ｄの設置構造について図２，図３に基づいて説明する。

図２に示すように、外装ケース１４は、板状の外装プレート２１を柱状のフレーム部材２２に固定することで薄鋼板製の平面視長方形状の箱状に構成され、このフレーム部材２２の上側部分に湯水の加熱を行う為の補助熱源機３が固定されている。

図２に示すように、補助熱源機３は、上記の送風ファン３ａ、この送風ファン３ａによって取り込まれた燃焼用空気と燃料ガスとを混合させて燃焼させるバーナ部２４、このバーナ部２４の上部に配置され且つバーナ部２４による燃焼熱と湯水との間で熱交換する熱交換器部２５、この熱交換器部２５の上部に配置され且つ熱交換器部２５による熱交換後の排気を前方（図２紙面右後方）に排出する為の排気集合筒２６、各種配管等を備えている。

送風ファン３ａは、例えば、公知のシロッコファンで構成されている。図３に示すように、送風ファン３ａは、ケーシング３１と、ケーシング３１に形成された吸込み口３２と、ケーシング３１内に回転可能に設けられた回転羽根３３と、この回転羽根３３を回転駆動する為の駆動モータ部３４等を備え、吸込み口３２が後方（図２紙面右前方、図３紙面右方）の外装プレート２１に向いた状態でバーナ部２４の下端部に固定されている。

バーナ部２４は、上記のバーナーユニット３ｂ、このバーナーユニット３ｂを収容した箱状のバーナ缶体２４ａ等を備えている。熱交換器部２５は、顕熱回収部２７、この顕熱回収部２７の上部に配置された潜熱回収部２８を備えている。潜熱回収部２８の上端部に、排気集合筒２６が設けられている。顕熱回収部２７は、上記の顕熱回収用熱交換器３ｃ、顕熱回収用熱交換器３ｃを収容する下側熱交換器缶体２７ａ等を備えている。潜熱回収部２８は、上記の潜熱回収用熱交換器３ｄ、この潜熱回収用熱交換器３ｄを収容する上側熱交換器缶体２８ａ等を備えている。

図２，図３に示すように、膨張タンク１１ｄは、合成樹脂製のものであって、偏平な形状の密閉型のタンクで構成されている。膨張タンク１１ｄの高さは、補助熱源機３の全高の約１／２倍程度である。膨張タンク１１ｄは、外装ケース１４の内側の上側約１／３部分において、その偏平な外面が外装プレート２１の壁面に沿うように設置されている。

膨張タンク１１ｄの外面には、暖房水の放熱を防ぐ為に断熱材３５が粘着テープ等によって貼り付けられている（図３参照）。断熱材３５は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン等からなる合成樹脂発泡体製の成形材であって、偏平な膨張タンク１１ｄの周囲を覆っている

図２，図３に示すように、膨張タンク１１ｄは、送風ファン３ａの吸込み口３２と外装ケース１４との間に配置されている。さらに、膨張タンク１１ｄは、その下端部が補助熱源機３の下端部と同一高さ位置となるように配置され、送風ファン３ａの吸込み口３２と接近して対向するように配置されている。膨張タンク１１ｄが吸込み口３２を遮るように配置されることで、送風ファン３ａのケーシング３１の外面と膨張タンク１１ｄの外面との隙間３７から吸込み口３２に取り込まれる燃料用空気の流路が形成される。

次に、貯湯式給湯暖房装置１の作用及び効果について説明する。
補助熱源機３の稼動に伴い、送風ファン３ａが回転駆動すると、外装ケース１４の外装プレート２１に形成された複数の給気口（図示略）から外装ケース１４の内部に燃焼用空気が流入する。流入した燃焼用空気は、送風ファン３ａのケーシング３１の外面と膨張タンク１１ｄの外面との隙間３７を通って吸込み口３２を介してバーナ部２４に供給される（図３矢印参照）。

ここで、従来では、膨張タンク１１ｄは、暖房水の注入性等が考慮されて、外装ケース１４の内部の補助熱源機３の下方に配置されていた。このため、外装ケース１４と吸込み口３２との間に通常の給湯装置の場合と比較して大きめの空間が生じてしまい、この空間に吸込み口３２から発生する騒音が拡散することで、騒音が増大していた。

しかし、本実施例のように、膨張タンク１１ｄを送風ファン３ａの吸込み口３２と対向状となるように外装ケース１４と吸込み口３２との間に配置して、補助熱源機３と外装ケース１４との間の空間を埋めることで、騒音の拡散が防止されて騒音が低減する。このように、既存の膨張タンク１１ｄを騒音対策として有効利用することができる。

以上説明したように、温水暖房回路１１は、暖房水の膨張を吸収する為の膨張タンク１１ｄを備え、膨張タンク１１ｄは、補助熱源機３の送風ファン３ａの吸込み口３２と接近して対向するように配置されたので、温水暖房回路１１の膨張タンク１１ｄを利用して送風ファン３ａの吸込み口３２の近傍の空間を埋めることで、送風ファン３ａの吸込み口３２から発生する騒音の拡散領域を低減することができる。

従って、既存の膨張タンク１１ｄの配置を変更することで、送風ファン３ａの吸込み口３２から発生する騒音の拡散を防止し、外部へ漏れる騒音を低減することができる。送風ファン３ａの吸込み口３２と接近して対向するように膨張タンク１１ｄを配置するだけで外部へ漏れる騒音を低減可能であるので、容易な構造で騒音の低減化を実現することができる。膨張タンク１１ｄは、流体である暖房水が充填された重量物であるので、振動が減衰されて音の遮蔽効果が高い、故に、既存の膨張タンク１１ｄを利用することで、騒音を効果的に低減することができる。

また、膨張タンク１１ｄは、送風ファン３ａの吸込み口３２と外装ケース１４との間に配置されたので、送風ファン３ａの吸込み口３２と外装ケース１４との間の空間を有効利用して、送風ファン３ａの吸込み口３２から外部へ漏れる騒音の低減を図ることができる。

さらに、膨張タンク１１ｄの外面に断熱材３５が貼り付けられているので、断熱材３５の吸音作用によって送風ファン３ａの吸込み口３２から外部へ漏れる騒音をより一層低減することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例において、外部熱源機として、燃料電池発電装置について説明したが、これに限定する必要はなく、ヒートポンプ式加熱装置、ガスエンジン等を採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。

［２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 貯湯式給湯暖房装置
２ 貯湯タンク
３ 補助熱源機
３ａ 送風ファン
１１ 温水暖房回路
１１ｄ 膨張タンク
１４ 外装ケース
３２ 吸込み口
３５ 断熱材

Claims (3)

1. 貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯水を加熱する為の燃焼式の補助熱源機と、前記貯湯タンクの湯水又は前記補助熱源機で加熱した湯水によって暖房用熱媒が加熱される暖房回路と、これらを収納した外装ケースとを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
   前記暖房回路は、前記暖房用熱媒の膨張を吸収する為の膨張タンクを備え、
   前記膨張タンクは、前記補助熱源機の燃焼用送風手段の吸込み口と接近して対向するように配置されたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
2. 前記膨張タンクは、前記燃焼用送風手段の吸込み口と前記外装ケースとの間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯暖房装置。
3. 前記膨張タンクの外面に断熱材が貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯式給湯暖房装置。