JP2007278674A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】毛髪等の異物が多く回転検知式の流量センサーの取り付けができない風呂循環回路の循環流量を正確に演算することを目的とする。
【解決手段】風呂戻り温度センサー３２と、風呂往き温度センサー３３と、循環流量センサー３６と、熱交換器出口温度センサー３４と、循環戻り温度センサー３６の検知信号を用いて風呂循環流量を演算する風呂循環流量演算装置３７を備えることにより、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼により加熱する給湯熱交換器を備えた給湯装置に関し、前記給湯熱交換器で加熱された湯水を循環する給湯循環回路に風呂熱交換器を設けた給湯装置に関するもので、特に、毛髪等の異物が多く回転検知式の流量センサーの取り付けができない風呂循環回路の循環流量を演算する風呂循環流量演算装置を備えた給湯装置に関するものである。

従来この種の給湯装置として、給湯路と浴槽に接続された風呂追い焚き路が共通の熱交換器を持つ一缶二水路式燃焼装置において、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き、循環させる循環ポンプと、風呂追い焚き路内に導かれた浴槽内の水の水温を測定する温度検出手段とを備え、燃焼が行われないときに、循環ポンプを駆動させ、浴槽内の水温を検出する。又、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き、循環ポンプと、風呂追い焚き路内に導かれた浴槽内の水の温度検出手段と循環ポンプによる風呂追い焚き路内の水の循環量の制御手段とを備え、給湯中に風呂追い焚き要求が出されたとき、制御手段は、給湯温度が変化しない程度の循環量で循環ポンプを駆動させ、温度検出手段によって浴槽内の水の水温を検出するようにしたものがある。（例えば、特許文献１参照）
また、熱源によって加熱された温水を循環させ、液−液型の風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水を加熱したり、該温水を床暖房用の温水マットや温水暖房放熱器のような暖房端末器に流し室内の暖房を行なう加熱循環システムがある。

このときの浴槽水の循環流量は、熱源の発熱量及び給湯熱交換器の効率から、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を求め、風呂用熱交換器を通過することによる昇温温度を基に求めるようになっていた。そして、この循環流量をもとに、浴槽の残湯量の演算等を行っていた。
特開平１１−３７５５１号公報

しかしながら、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量は熱源の発熱量及び給湯熱交換器の効率から求められるが、熱源の発熱量は、ガス種やガス成分によるばらつき、また給湯熱交換器の熱効率は機器のばらつきや、１次側循環回路の循環水温度によってばらつき、結果風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量に誤差を生じ、循環流量が正確に演算され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、浴槽からの戻り温度を検知する風呂戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器で加熱された浴槽への往き温度を検知する風呂往き温度センサーと、給湯循環回路上の循環流量を検知する循環流量センサーと、給湯熱交換器出口温度を検知する熱交換器出口温度センサーと、前記給湯熱交換器に戻る温水を検知する循環戻り温度センサーを備え、前記循環流量センサーと、前記熱交換器出口温度センサーと、前記循環戻り温度センサーの検知信号を用いて浴槽内の湯水に伝達される熱量を正確に演算し、さらに前記風呂戻り温度センサーと、前記風呂往き温度センサーの検知信号を用いて風呂循環流量を正確に演算する風呂循環流量演算装置を備えたものである。

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出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と給水路を
接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐してカランに至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し循環流量を検知する循環流量センサーと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する熱交換器出口温度センサーと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する循環戻り温度センサーと、浴槽からの戻り温度を検知する風呂戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器で加熱された浴槽への往き温度を検知する風呂往き温度センサーとを備え、前記風呂戻り温度センサー、風呂往き温度センサー、循環流量センサー、熱交換器出口温度センサー、循環戻り温度センサーの検知信号を用いて風呂循環流量を演算する風呂循環流量演算装置を備えたものである。

これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、１次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

本発明の給湯装置は、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

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出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と給水路を接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐してカランに至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し循環流量を検知する循環流量センサーと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する熱交換器出口温度センサーと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する循環戻り温度センサーと、浴槽からの戻り温度を検知する風呂戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器で加熱された浴槽への往き温度を検知する風呂往き温度センサーとを備え、前記風呂戻り温度センサー、風呂往き温度センサー、循環流量センサー、熱交換器出口温度センサー、循環戻り温度センサーの検知信号を用いて風呂循環流量を演算する風呂循環流量演算装置を備えたものである。

これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

第２の発明は、風呂循環流量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始からの所定の時間と、循環流量センサーの循環流量と、その間の熱交換器出口温度センサーと循環戻り温度センサーの温度差から加えた熱量を演算し、さらに風呂戻り温度センサーと風呂往き温度センサーの温度差と、その間の時間から風呂循環流量を求めるたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

第３の発明は、風呂循環流量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から風呂戻り温度センサーが所定の温度になるまでの間の時間と、循環流量センサーの循環流量と、
その間の熱交換器出口温度センサーと循環戻り温度センサーの温度差から加えた熱量を演算し、さらに風呂戻り温度センサーと風呂往き温度センサーの温度差と、その間の時間から風呂循環流量を求めたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

第４の発明は、風呂循環流量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に風呂循環流量の演算を開始するようにしたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

また、風呂循環流量演算の開始を所定時間遅らせることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて風呂循環流量の演算することができる。

第５の発明は、風呂循環流量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に風呂循環流量の演算を開始するようにしたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

また、風呂戻り温度センサーが所定の温度上昇を検知するまで風呂循環流量演算の開始を遅らせることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて風呂循環流量の演算することができる。

第６の発明は、風呂循環流量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に風呂循環流量の演算を開始するようにしたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

また、風呂戻り温度センサーが所定の温度を検知するまで風呂循環流量演算の開始を遅らせることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて風呂循環流量の演算することができる。

第７の発明は、風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行うようにしたものである。

これにより、ユーザーが機器を使用する当初には確実に風呂循環流量の演算が完了されている事になる。

第８の発明は、風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行わなければ、風呂運転を行う事が出来ないようにしたものである。

第９の発明は、風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行わなければ、風呂運転
を行う事が出来ないようにし、外部入力装置に風呂試運転を行うように表示するようにしたものである。

これにより、施工業者等の試運転忘れを防止することができ、ユーザーが機器を使用する当初には確実に風呂循環流量の演算が完了されている事になる。

（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、出湯路３を経由して風呂熱交換器２７に供給し、循環ポンプ１７を介して給湯熱交換器１５の上流側給水路１に戻し、給湯熱交換器１５の入口と出口を風呂用熱交換器２７及び循環ポンプ１７介して接続した給湯循環回路１９を構成している。この給湯循環回路１９には循環流量を検出する循環流量センサー３６が設けられており、風呂追い焚き運転が行われているときの循環流量を求めることができる。

そして、風呂熱交換器２７を経由し循環ポンプ１７に至る給湯循環回路１７の途中から分岐して給湯栓６に接続した給湯回路２６を構成し、この給湯回路２６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より出湯するようにしている。

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。

次に、風呂用熱交換器２７は給湯循環回路１９に接続され、給湯熱交換器１５で加熱された高温水を循環ポンプ１７で循環させながら熱交換し、風呂追い焚き回路２８に熱量を供給する。風呂追い焚き回路２８は風呂ポンプ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で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の下流側の出湯路３から風呂追い焚き回路２８に連通する経路を形成している。

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ー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に配設した給湯熱交換器１５で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯熱交換器１５で加熱された湯水は、前記給湯熱交換器１５を迂回するように給水路１と給湯回路２６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。

次に風呂運転時には、遠隔操作用リモコン２４で風呂運転の指示を行うと、風呂追い焚
き回路２８に設けた風呂ポンプ２９が駆動し水流検知部３０で浴槽水の循環が検知されると、その検知信号で給湯循環回路１９の湯水を循環させる循環ポンプ１７が駆動し、同時にバーナ２の着火動作により燃焼が開始される。

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に配設した給湯熱交換器１５で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯熱交換器１５で加熱された湯水は循環ポンプ１７で風呂用熱交換器２７に供給され、水−水熱交換構成により熱交換され風呂追い焚き回路２８へ伝熱される。風呂用熱交換器２７で受熱した風呂追い焚き回路２８の熱は、浴槽３１の湯温を上昇させ所定の追い焚き湯温を確保する。そして、風呂用熱交換器２７で熱交換された高温水は給湯熱交換器１５の上流側給水路１に戻し、給湯循環回路１９を形成し、遠隔操作用リモコン２４で設定された所定の追い焚き条件を満足するまで所定の湯温に維持して循環を継続する。

このように、風呂用熱交換器２７に供給する湯水を給湯回路を構成する出湯路３から分岐して取り出し給湯循環回路１９を形成することで、風呂追い焚き運転に必要な高温水を確保しつつ、給湯回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。

また、注湯回路３２をバイパス通路４の下流側の出湯路３より混合された湯水を供給するようにしたことで、給湯熱交換器１５で効率よく加熱された湯水をバイパス通路４より供給される水と混合して所望の湯水を確保した後、注湯回路３２より風呂回路２８に供給することで、効率のよい風呂運転が可能になる。

また、風呂試運転時には、まず浴槽３１内を空にした後、確実に栓をし、制御基板３７上の風呂試運転スイッチを押すことで自動的に浴槽３１内に一定温度、一定量の湯水を注湯回路３２により注湯する。

その後、前記風呂運転を行い、風呂用熱交換器２７で受熱した風呂追い焚き回路２８の熱は、浴槽３１の湯温を上昇させ、風路戻りサーミスター３２で検出される温度が所定温度を検知すると、風呂運転を終了し、同時に風呂試運転を終了する。

ここで、風呂循環流量ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を求めるには、風呂運転時に熱交出口サーミスター３４で検出される温度Ｔ１（℃）と給湯循環戻り温度サーミスター３５で検出される温度Ｔ２（℃）の温度差ΔＴ（ｄｅｇ）を一定時間ごとに計測し記憶しておくと共に、追いだき時間ｔ（ｍｉｎ）も計測し記憶しておく。同時に、風路戻りサーミスター３２で検出される温度ｔ３（℃）と、風路往きサーミスター３３で検出される温度ｔ４（℃）の温度差Δｔ（ｄｅｇ）を一定時間ごとに計測し記憶しておく。さらに循環流量センサー３６で検出される循環流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を一定時間ごとに計測し記憶しておく。これらの値を用い風呂循環流量ｑ（ｌ／ｍｉｎ）は（式１）により求められる。
ｑ＝ＱＡｖｒ×（ΔＴＡｖｒ）／（ΔｔＡｖｒ）・・・・（１）
（ただし、ΔＴＡｖｒ（ｄｅｇ）：ΔＴ（ｄｅｇ）の平均値
ΔｔＡｖｒ（ｄｅｇ）：Δｔ（ｄｅｇ）の平均値
ΔＱＡｖｒ（ｌ／ｍｉｎ）：Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）の平均値とする）
さらにこのとき、各温度および循環流量の値を所定時間経過後に取り込み始めることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて風呂循環流量の演算することができる。

また、風呂循環流量の演算を前記風呂試運転時に行う事により、機器設置直後から使い
勝手の良い給湯装置を提供する事が出来る。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、浴槽からの戻り温度を検知す風呂戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器で加熱された浴槽への往き温度を検知する風呂往き温度センサーと、給湯循環回路上の循環流量を検知する循環流量センサーと、給湯熱交換器出口温度を検知する熱交換器出口温度センサーと、前記給湯熱交換器に戻る温水を検知する循環戻り温度センサーを備え、前記循環流量センサーと、前記熱交換器出口温度センサーと、前記循環戻り温度センサーの検知信号を用いて浴槽内の湯水に伝達される熱量を正確に演算し、さらに前記風呂戻り温度センサーと、前記風呂往き温度センサーの検知信号を用いて風呂循環流量を正確に演算することが可能となるため、ガス、石油、電気の給湯風呂装置、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 出湯路
１３ 排気通路
１５ 給湯熱交換器
１７ 給湯用循環ポンプ
１９ 給湯循環回路
２３ 流量センサ
２７ 風呂用熱交換器
２８ 風呂回路
２９ 風呂用循環ポンプ
３１ 浴槽
３２ 風呂戻りサーミスター
３３ 風呂往きサーミスター
３４ 熱交出口サーミスター
３５ 循環戻りサーミスター
３６ 循環流量センサー
３７ 制御基盤

Claims (9)

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出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と給水路を接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐してカランに至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し循環流量を検知する循環流量センサーと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する熱交換器出口温度センサーと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する循環戻り温度センサーと、浴槽からの戻り温度を検知する風呂戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器で加熱された浴槽への往き温度を検知する風呂往き温度センサーとを備え、前記風呂戻り温度センサー、風呂往き温度センサー、循環流量センサー、熱交換器出口温度センサー、循環戻り温度センサーの検知信号を用いて風呂循環流量を演算する風呂循環流量演算装置を備えた給湯装置。
2. 風呂循環流量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始からの所定の時間と、循環流量センサーの循環流量と、その間の熱交換器出口温度センサーと循環戻り温度センサーの温度差から加えた熱量を演算し、さらに風呂戻り温度センサーと風呂往き温度センサーの温度差と、その間の時間から風呂循環流量を求める請求項１記載の給湯装置。
3. 風呂循環流量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から風呂戻り温度センサーが所定の温度になるまでの間の時間と、循環流量センサーの循環流量と、その間の熱交換器出口温度センサーと循環戻り温度センサーの温度差から加えた熱量を演算し、さらに風呂戻り温度センサーと風呂往き温度センサーの温度差と、その間の時間から風呂循環流量を求める請求項１記載の給湯装置。
4. 風呂循環流量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に風呂循環流量の演算を開始する請求項２、３記載の給湯装置。
5. 風呂循環流量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から風呂戻り温度センサーが所定温度上昇した後に風呂循環流量の演算を開始する請求項３、４記載の給湯装置。
6. 風呂循環流量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から風呂戻り温度センサーが所定温度に達した後に風呂循環流量の演算を開始する請求項３、４記載の給湯装置。
7. 風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行うようにした請求項４〜６記載の給湯装置。
8. 風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行わなければ、風呂運転を行う事が出来ないようにした請求項４〜６記載の給湯装置。
9. 風呂循環流量の演算を機器設置後の試運転時に行わなければ、風呂運転を行う事が出来ないようにし、外部入力装置に風呂試運転を行うように表示する請求項４〜６記載の給湯装置。