JP2008185301A

JP2008185301A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2008185301A
Application number: JP2007020839A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kitanishi; 博北西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14

Abstract

【課題】給湯と暖房と風呂を単一の熱源で行う給湯装置において、器具の小型化・軽量化・高効率化を図るとともに、給湯湯温性能の向上を目的とする。
【解決手段】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潜熱回収用熱交換器２０および給湯用熱交換器１９を介して給湯路に供給するとともに、給湯循環ポンプ５を介して再度前記給湯用熱交換器１９に戻して給湯循環回路６を形成し、前記給湯循環回路６には利用側熱交換器３，４を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器３，４を経由した給湯循環回路６から分岐してカラン１０または風呂注湯用の給湯回路３を形成した１缶多水路の給湯装置であって、給湯と利用側熱交換器同時使用時に前記給湯循環ポンプ５を回転させ同時使用時の給湯湯温性能を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼熱により加熱する給湯用熱交換器を介して供給される湯水を循環させて複数の負荷側に熱量を供給する１缶多水路の給湯装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置としては、特許文献１のように、給水路を通して供給される水をバーナの燃焼により加熱して給湯路に給湯する給湯用熱交換器と、入路を通して供給される加熱対象流体を前記バーナの燃焼により加熱して出路に流出する流体用熱交換器とが設けられている給湯装置であって、前記給湯用熱交換器が前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する給湯用顕熱熱交換部と、その給湯用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記流体用熱交換器が、前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する流体用顕熱熱交換部と、その流体用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する流体用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記給湯用顕熱熱交換部と流体用顕熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成され、かつ、前記給湯用潜熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部とが互いに熱伝導する状態で一体的に形成された給湯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６７２６２号公報

しかしながら、前記従来の給湯装置は、バーナで加熱される経路として、給湯用と流体用の２つの経路を形成しているため、配管構成が複雑になるとともに、単独運転時に運転停止側の熱交換器内の残水の沸騰が発生するという課題を有するものであった。

また、バーナの燃焼ガスの流出経路中に給湯用熱交換器と流体用熱交換器をそれぞれ配置し、前記給湯用熱交換器に給湯用顕熱熱交換部と給湯用潜熱熱交換部を設け、前記流体用熱交換器に流体用顕熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部を設けた構成としているため、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部にそれぞれ給湯用熱交換器と流体用熱交換器を一体的に形成する必要があり、給湯用熱交換器及び流体用熱交換器として極めて複雑な構成を強いられるものであった。

特に、潜熱熱交換部の構成として、耐食性を高めるためにステンレスパイプと銅管を用いた２重管構造とする場合などはその加工性に課題を有するものであった。

さらに、上記従来例には開示されていないが、入水をバーナで加熱し、その湯水をそのまま給湯用に利用したり、循環加熱させることにより、その循環水を利用して複数の利用回路に熱量を供給するような構成において、給湯利用と利用回路での熱量利用とが同時に行われた場合、給湯の使用量が少なく利用回路での熱量利用が多い場合などには利用回路下流で温水温度が低下してしまい必要な給湯温度が確保できなくなってしまう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、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量
化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供する。また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成において、給湯と利用回路の同時利用時の湯温性能の向上を図った給湯装置を提供することを目的とする。

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潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、給湯循環ポンプを介して再度前記給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐してカランまたは風呂注湯用の給湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置であって、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記給湯循環ポンプを所定の回転数で回転させるようにしたものである。

これによって、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができる。

また、利用側熱交換器と給湯が同時に利用される場合に給湯循環ポンプをある程度の回転数で回転させ、給湯の使用量が少ない場合でも循環によりある程度以上の利用側熱交換器通過流量を確保することができ、利用側熱交換器の熱量利用が多くても温水温度が大きく低下することを防止できるため必要な給湯温度を確保することができる。

本発明の給湯装置は、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、かつ、利用側熱交換器と給湯が同時に利用された場合にも必要な給湯温度の湯が供給できる。

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潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、給湯循環ポンプを介して再度前記給湯用熱交換器に戻して給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐してカランまたは風呂注湯用の給湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置であって、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記給湯循環ポンプを所定の回転数で回転させるようにしたことを特徴とするものである。

これによって、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を
提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、給湯の使用量によって前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにしたものであり、給湯の使用量の多少にかかわらず、利用側熱交換器の通過流量をおおよそ一定量にできるため、利用側熱交換器の熱量利用が多くても無駄なく必要な給湯温度を確保することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に流量センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記流量センサの検出流量が所定の値以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにしたものであり、給湯の使用量の多少にかかわらず、利用側熱交換器の通過流量を確実に一定量以上にできるため、利用側熱交換器の熱量利用が多くても無駄なく確実に必要な給湯温度を確保することができる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に温度センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記温度センサの検出温度が所定の値以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにしたものであり、給湯の使用量と利用側熱交換器の使用熱量の多少にかかわらず、利用側熱交換器通過後の湯水温度を一定温度以上にできるため、無駄なく確実に必要な給湯温度を確保することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明において、利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に温度センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記温度センサの検出温度がリモートコントロール装置で設定される給湯の要求温度以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにしたものであり、給湯の使用量と利用側熱交換器の使用熱量の多少にかかわらず、利用側熱交換器通過後の湯水温度を給湯の要求温度以上にできるため、無駄なく確実に必要な給湯温度を確保することができる。

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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
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、給湯路に供給し、利用側熱交換器である暖房用熱交換器３と風呂用熱交換器４の一次側経路を経由した後、給湯循環ポンプ５を介して再度給水路１に合流させて給湯循環回路６を形成している。

そして、暖房用熱交換器３と風呂用熱交換器４を経由した後の給湯循環回路６から分岐させて給湯路７を形成し、この給湯路７と給水路１を連通して形成したバイパス通路８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９を介して供給することで所望の湯水に調整し、給湯栓１０より出湯するように構成している。

ここで、バーナ２はガス元電磁弁１１、ガス比例弁１２、ガス切替弁１３が配設されたガス供給路１４より燃料が供給され、燃焼用ファン１５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１６を通って排気通路１７を経由し排気口１８から器具外に排出される。

この燃焼ガスの排気経路に燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器１９と燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器２０を配設している。

具体的には、バーナ２の下流側燃焼室１６に給湯用熱交換器１９を設け、その下流側排気通路１７に潜熱回収用熱交換器２０を設け、前記給水路１より供給される水を、まず潜熱回収用熱交換器２０に供給して燃焼排ガス中の潜熱を回収したのち、給湯用熱交換器１９に供給し、バーナ２の燃焼により所定の高温水に上昇させて給湯路７供給する。

このように給湯用熱交換器１９による熱回収に加え、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器２０を設けることで、総合的な熱効率を高め省エネを図るものである。

暖房回路２１は、暖房用熱交換器３の２次側に放熱機２２等の負荷を接続して閉回路を形成し、暖房用循環ポンプ２３で循環させることにより、前記暖房用熱交換器３で給湯循環回路６より供給される高温水と熱交換して暖房熱量を確保するようにしている。

風呂回路２４は風呂用循環ポンプ２５、水量検知部２６を通って浴槽２７の湯を風呂用熱交換器４に供給し、所定時間循環させることにより、前記風呂用熱交換器４で給湯循環回路６より供給される高温水と熱交換して浴槽水の追い焚きを行う。

また、浴槽２７へ湯張りを行う注湯回路２８として、バイパス通路８の下流側の給湯路７から分岐し、注湯用開閉弁２９を介し風呂回路２４に連通する経路を形成している。

以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、給湯運転時には、給湯栓１０開くと給水路１に配設した給水側流量センサ３０と給湯循環回路６に配設した給湯流量センサ３１が通水を検知し、この通水信号で燃焼用ファン１５が動作し、同時にガス元電磁弁１１、ガス比例弁１２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１６から排気通路１７を経由して排気口１８より排出される。燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１６に配設した給湯用熱交換器１９と,排気通路１７に配設した潜熱回収用熱交換器２０で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１９で加熱された湯水は、前記給湯用熱交換器１９と潜熱回収用熱交換器２０を迂回するように給水路１と給湯路３を連通して設けたバイパス通路８に配設したバイパス制御弁９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３２で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスタ３３の信号によりバイパス制御弁９の開度を調整し、給湯接続口３４を経て給湯栓１０より給湯される。

このように、給湯運転を行なう場合は、遠隔操作用リモコン３２で所望の温度を設定し
給湯栓１０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。

暖房運転時には、放熱機２２の運転指令で、暖房回路２１に設けた暖房用循環ポンプ２３が駆動し、連動して給湯循環回路６の温水を循環させる給湯循環ポンプ５が駆動して給湯流量センサ３５が通水を検知することでバーナ２に着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１９で加熱された温水は暖房用熱交換器３で熱交換され暖房回路２１へ伝熱される。暖房用熱交換器３で受熱した暖房回路２１の熱は、放熱機２２で温風として放熱される。

また、風呂運転時には、遠隔操作用リモコン３２の運転指令で、風呂回路２４に設けた風呂用循環ポンプ２５が駆動し水流検知部３６にて循環が検知されると、連動して給湯循環回路６の温水を循環させる給湯循環ポンプ５が駆動し給湯流量センサ３５が通水を検知することでバーナ２に着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１９で加熱された温水は風呂用熱交換器４で熱交換され風呂回路２４へ伝熱される。風呂用熱交換器４で受熱した風呂回路２４の熱は、浴槽２７へ循環し追い焚き加熱される。

また、暖房と風呂同時運転時には、放熱機２２と遠隔操作用リモコン３２からの運転指令により、暖房回路２１と風呂回路２４のポンプ２３、２５が駆動し、連動して給湯循環回路６の温水を循環させる給湯循環ポンプ５が駆動し給湯流量センサ３５が通水を検知することでバーナ２の着火動作により燃焼が開始する。

この燃焼により給湯循環回路６の循環水は潜熱回収用熱交換器２０と給湯用熱交換器１９で加熱され所定の高温水の状態を維持しながら循環する。この高温の循環水は暖房用熱交換器３と風呂用熱交換器４に略同一の温度で供給され、暖房回路２１と風呂回路２４に伝熱される。

また、給湯と暖房の同時運転時には、暖房回路２１に設けた暖房用循環ポンプ２３を駆動し、給湯循環回路６の温水を循環させる給湯循環ポンプ１５を所定の回転数（暖房単独時に比べると低い回転数）で駆動する。

給湯は暖房用熱交換器３通過後の温水をバイパス通路８に配設したバイパス制御弁９により入水側の水と混合し、遠隔操作用リモコン３２で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスタ３３の信号によりバイパス制御弁９の開度を調整し、給湯接続口３４を経て給湯栓１０より出湯する。

給湯が使用されている場合には給湯循環ポンプ５を回転させなくても空焚きにはならないが、給湯循環ポンプ５を回転させることで、給湯の使用量が少ない場合でも、ある程度以上の暖房用熱交換器３の通過流量を確保できるため、暖房の負荷が大きくても暖房用熱交換器３での温水の温度低下をある程度の範囲にとどめ、暖房用熱交換器３の出口温度を高めに保つことで、給湯設定温度の湯が得られるようにしている。

給湯の使用量が多い場合には暖房用熱交換器３通過流量も多く温度低下が少ないため、給湯循環ポンプ５は停止してもよい。

また、給湯流量センサ３５の検出流量がほぼ一定の流量になるように給湯循環ポンプ５の回転数を細かく制御してもよい。

給湯で設定温度以上の湯を得るためには暖房用熱交換器３の出口温度は給湯設定温度以上であることが必要である。

通常の暖房負荷であれば給湯循環ポンプ５を所定の回転数で回すことで十分最高設定温度（６０℃）以上の暖房用熱交換器３の出口温度が得られるが、冷え切った状態から一気に複数の放熱機が運転開始された場合や風呂の追い焚きが同時に開始された場合などまれなタイミングで暖房用熱交換器３の出口温度が給湯設定温度を下回ってしまう場合がある。このような場合には給湯流量センサ３５の検出温度が給湯設定温度以上になるまで給湯循環ポンプ５の回転数を上昇させるようにしている。

給湯と風呂、給湯と暖房と風呂同時運転時も給湯循環ポンプ１７の制御は給湯と暖房同時運転時と同様である。

このように、利用側熱交換器である暖房用熱交換器３および風呂用熱交換器４を経由した後の給湯循環回路６から給湯路３を分岐した構成とすることで、利用側負荷の運転に必要な高温水を確保しつつ、給湯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。

ここで、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器２０は、排ガス経路に対して給湯用熱交換器１９の下流側に位置させ、給水経路に対して給湯用熱交換器１９の上流側に位置させて設けており、潜熱回収熱交換器１６で予熱された湯水を給湯用熱交換器１９で加熱するようにしている。これによりバーナ２の燃焼で発生した熱量を効率よく熱交換することができ省エネにつながる。

以上のように本実施の形態においては、給湯用熱交換器１９と潜熱回収用熱交換器２０で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して利用側負荷回路である暖房回路２１と風呂回路２４に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器１９や潜熱回収用熱交換器２０に関連しない利用側熱交換器である暖房用熱交換器３と風呂用熱交換器４の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯路主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消している。

また、給湯と暖房、風呂が同時に運転された場合に給湯循環ポンプ１７を適切な回転数で回転しているため、暖房や風呂の負荷の大小や給湯の使用量がさまざまに変化しても、常に給湯設定温度の湯を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、給湯循環回路を主回路として給湯と暖房、または給湯と風呂、または給湯と暖房と風呂を単一の循環路を熱源とし、循環路の湯水有無を確認した後、バーナの燃焼動作を制御することにより、空焚き運転を確実に防止することができるとともに、給湯単独運転時だけでなく、給湯と暖房、風呂同時運転時にも設定温度の湯を得ることができる。また、器具の小型化・軽量化ができ、設置スペースの余裕確保、施工性の向上と、潜熱回収熱交換器を備えることにより、高効率化を実現しランニングコストの低減による省エネルギー化を図ることが可能となるため、ガス、石油の給湯風呂装置、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暖房用熱交換器（利用側熱交換器）
４風呂用熱交換器（利用側熱交換器）
５給湯循環ポンプ
６給湯循環回路
７給湯路
１９給湯用熱交換器
２０潜熱回収用熱交換器

Claims

給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱して潜熱回収用熱交換器および給湯用熱交換器を介して給湯路に供給するとともに、給湯循環ポンプにより再度前記給湯用熱交換器に戻す給湯循環回路を形成し、前記給湯循環回路には利用側熱交換器を配設して負荷側に熱量を供給する回路を形成するとともに、前記利用側熱交換器を経由した給湯循環回路から分岐してカランまたは風呂注湯用の給湯回路を形成した１缶多水路の給湯装置において、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記給湯循環ポンプを所定の回転数で回転させるようにした給湯装置。
利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、給湯の使用量によって前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにした請求項１記載の給湯装置。
利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に流量センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記流量センサの検出流量が所定の値以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにした請求項１記載の給湯装置。
利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に温度センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記温度センサの検出温度が所定の値以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにした請求項１記載の給湯装置。
利用側熱交換器を経由した後の給湯回路に分岐するまでの給湯循環回路に温度センサを設け、利用側熱交換器と給湯が同時に利用されている場合に、前記温度センサの検出温度がリモートコントロール装置で設定される給湯の要求温度以上になるように、前記給湯循環ポンプを回転させる回転数を可変、または停止させるようにした請求項１記載の給湯装置。