JP5538141B2 - 風呂給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、風呂給湯装置に関する。特に、本発明は、顕熱回収型主熱交換器及び潜熱回収型副熱交換器を備えた風呂給湯装置における循環管路の凍結防止に関する。

従来、顕熱回収型主熱交換器及び潜熱回収型副熱交換器を備えた給湯装置として、例えば、図２に示すものが知られている（特許文献１）。この給湯装置の給湯用熱交換部２５０ａ内には給湯バーナ２５１ａが配置されてあり、給湯バーナ２５１ａにはガスを供給するガス管２４２が接続されている。このガス管２４２には給湯バーナ２５１ａを構成する各バーナへの燃料供給・停止を制御するための複数の開閉弁２５２が設けられている。また、給湯バーナ２５１ａの下方には、給湯バーナ２５１ａの燃焼の給排気を行なうためにファン２０５が設けられている。

給湯用熱交換部２５０ａは、給湯バーナ２５１ａの上方に、給湯バーナ２５１ａの燃焼ガス中の顕熱を回収する給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１と、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１よりもさらに上方に、前記燃焼ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２とを備えている。この給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１は、水を通水させる配管２３５と、前記配管２３５の外周面に互いに間隔を介して立設配置された板状のフィン２３４とから構成されている。

この種の給湯装置では、高い熱効率を得るために、給水配管２４６から供給される低温の水が給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２で燃焼ガスの潜熱を回収することにより予備加熱され、予備加熱された水が給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１で加熱されるよう、給水源から、給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１の順に水を通水させている。そのため、給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２の入口側には、給水源からの水が導かれる給水配管２４６が接続され、給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２の出口側と給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１の入口側とが接続管２３６を介して接続され、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１の出口側には、給湯配管２４７が接続されている。

また、給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２を有する給湯装置では、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１と給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２とを接続する配管経路が長くなるため、水抜き作業を行なっても、配管中に水が残留しやすく、冬季において、配管内の水が凍結する虞がある。そのため、特許文献１では、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１を構成する配管２３５のうち、最下段に位置する配管２３５ａと接続された接続管２３６に水抜き管２３７を接続するとともに、水抜き管２３７に水抜き栓２３８を設け、給湯用顕熱回収型主熱交換器２３１や給湯用潜熱回収型副熱交換器２３２の配管内に残留する水を排出させている。

一方、従来から浴槽内の浴槽水を追い焚きする追い焚き機能を備えた風呂給湯装置が知られている。この種の風呂給湯装置では、上記のような給湯用熱交換部とは別に、浴槽水を追い焚きするための熱交換部が設けられているが、通常、追い焚きする前の浴槽水は一定の温度を有しているため、短時間の加熱で所定温度の湯水を生成できることから、顕熱回収型熱交換器のみを有する熱交換部が汎用されている。しかしながら、省エネ化を図るために、給湯用熱交換部とは別に追い焚き用の熱交換部においても、上記のような潜熱回収型副熱交換器と顕熱回収型主熱交換器を併用することが望まれる。

図３は、浴槽水を追い焚きするための熱交換部に上記したような潜熱回収型副熱交換器と顕熱回収型主熱交換器の両方を具備させた風呂給湯装置の概略構成図である。

このものでは、図２に示したような給湯用顕熱回収型主熱交換器３３１及び給湯用潜熱回収型副熱交換器３３２を有する給湯用熱交換部３５０ａとは別に、顕熱回収型主熱交換器３３３及び潜熱回収型副熱交換器３３４を有する熱交換部３５０ｂが設けられている。そして、給湯装置の給湯配管３４７に、バイパス管３２６を分岐接続させてあり、バイパス管３２６は、注湯電磁弁３２７及び流量センサ３１５を経て、浴槽３３０と熱交換部３５０ｂとの間で浴槽水を循環させる循環管路３３５を構成している配管に接続させている。

循環管路３３５は、浴槽３３０と潜熱回収型副熱交換器３３４の入口側とを繋ぐ戻り管３３５ａと、潜熱回収型副熱交換器３３４の出口側と顕熱回収型主熱交換器３３３の入口側とを繋ぐ接続管３３５ｂと、顕熱回収型主熱交換器３３３の出口側と浴槽３３０との間を繋ぐ往き管３３５ｃとを有している。また、戻り管３３５ａの出口側（上流端）及び往き管３３５ｃの入口側（下流端）は、これらの配管と浴槽３３０とが連通状態となるようにその側壁に配設された循環アダプタ３３６と接続されている。

また、浴槽３３０と潜熱回収型副熱交換器３３４との間の戻り管３３５ａには、浴槽３３０側から順に、浴槽水を浴槽３３０と熱交換部３５０ｂとの間で循環させるための循環ポンプ３０１と、浴槽３３０の水位を検出する水位センサ３１８と、戻り管３３５ａを水が流れたことを検出したときにオン状態となる流水スイッチ３１７とが配設されており、往き管３３５ｃには、湯水の温度を検出する温度センサ３１６が設けられている。

このような風呂給湯装置では、追い焚き運転が開始されると、循環ポンプ３０１の駆動によって浴槽水が循環管路３３５を循環する。このとき、浴槽水は、浴槽３３０から戻り管３３５ａを上昇して、潜熱回収型副熱交換器３３４へ送り込まれ、潜熱回収型副熱交換器３３４で潜熱を回収することにより予備加熱され、その後、予備加熱された水が顕熱回収型主熱交換器３３３へ送られてバーナ３５１ｂの火力で加熱されて湯水となって、往き管３３５ｃを流下して浴槽３３０へ供給される。これにより、追い焚き運転においても、熱効率を向上させることができ、省エネ化させた風呂給湯装置を提供することができる。

特開２００７−３２９３５号公報

ところで、上記のような熱交換部３５０ｂに潜熱回収型副熱交換器３３４と顕熱回収型主熱交換器３３３の両方を具備させた風呂給湯装置を構成しようとする場合、既述したように熱効率を考慮して、顕熱回収型主熱交換器３３３よりも上方であって、燃焼ガスの流れの下流側に潜熱回収型副熱交換器３３４を設ける必要がある。そのため、顕熱回収型主熱交換器３３３を構成する最下段の配管と接続された接続管３３５ｂは、顕熱回収型主熱交換器３３３よりも上方に位置する潜熱回収型副熱交換器３３４の出口側に連続させているため上方に屈曲させられており、接続管３３５ｂと連続する顕熱回収型主熱交換器３３３の最下段の配管も顕熱回収型主熱交換器３３３内で上方に屈曲させられている。その結果、追い焚き運転が終了し、循環ポンプ３０１の駆動が停止すると、顕熱回収型主熱交換器３３３を構成する配管とこれに接続された接続管３３５ｂに水が残留してしまう。そこで、特許文献１のように、顕熱回収型主熱交換器３３３に接続されている接続管３３５ｂに水抜き管３２０を接続し、該水抜き管３２０の下端に水抜き栓３０２を設けるとともに、循環ポンプ３０１の底面に水抜き栓３１０を設ければ、循環管路３３５内の残留水を排水することができると考えられる。

しかしながら、このような水抜き管３２０を設けると、循環ポンプ３０１に設けた水抜き栓３１０だけでなく、水抜き管３２０に設けた水抜き栓３０２も開放する必要があるため、凍結防止の水抜き作業やシール性の確認作業の手間が増えるという問題がある。また、部品点数が増加するとともに、配管の接続箇所が多くなり、漏水の危険性が高くなるという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、顕熱回収型主熱交換器及び潜熱回収型副熱交換器を備えた風呂給湯装置において、循環管路内の残留水による凍結を防止するために、簡易な構造で、循環管路内の残留水を確実に水抜きできる風呂給湯装置を提供することにある。

本発明は、浴槽と、
水抜き栓を有する循環ポンプと、
前記浴槽及び前記循環ポンプよりも上方に配設された顕熱回収型主熱交換器、並びに前記顕熱回収型主熱交換器よりも上方に配設された潜熱回収型副熱交換器を有する熱交換部と、
前記循環ポンプの駆動により、浴槽水が前記浴槽の出口側から前記潜熱回収型副熱交換器の入口側に向かって上昇する戻り管、前記潜熱回収型副熱交換器で予備加熱された水が前記潜熱回収型副熱交換器の出口側から前記循環ポンプに向かって流下する第１接続管、前記循環ポンプを通過する予備加熱された水が前記循環ポンプから前記顕熱回収型主熱交換器の入口側に向かって上昇する第２接続管、及び前記顕熱回収型主熱交換器で加熱された湯水が前記顕熱回収型主熱交換器の出口側から前記浴槽の入口側に向かって流下する往き管を有する循環管路とを備えた風呂給湯装置である。

上記風呂給湯装置によれば、浴槽と顕熱回収型主熱交換器及び潜熱回収型副熱交換器を有する熱交換部との間で浴槽水を循環させる循環ポンプによって、浴槽水は浴槽から戻り管を上昇して潜熱回収型副熱交換器へ送られ、潜熱回収型副熱交換器で潜熱を回収することにより予備加熱された後、第１接続管を流下して循環ポンプへ送られる。そして、予備加熱された水は、循環ポンプから第２接続管を上昇して顕熱回収型主熱交換器へ送られ、顕熱回収型主熱交換器でさらに加熱された後、該加熱された湯水が往き管を流下して浴槽に至る。すなわち、潜熱回収型副熱交換器の入口側は潜熱回収型副熱交換器よりも下方に位置する浴槽と接続され、潜熱回収型副熱交換器の出口側は潜熱回収型副熱交換器より下方に位置する循環ポンプと第１接続管で接続されているとともに、顕熱回収型主熱交換器の入口側は顕熱回収型主熱交換器より下方に位置する循環ポンプと第２接続管で接続され、顕熱回収型主熱交換器の出口側は顕熱回収型主熱交換器より下方に位置する浴槽と往き管で接続されているから、循環ポンプの駆動が停止されて、循環管路内での水の循環が停止した場合、潜熱回収型副熱交換器内の水は重力に従って第１接続管及び戻り管を流下し、顕熱回収型主熱交換器内の水は重力に従って第２接続管及び往き管を流下する。従って、第１接続管及び第２接続管と接続された循環ポンプに設けられている水抜き栓を開放することにより、循環管路を構成している配管内に残留している水を排出させることができる。

上記風呂給湯装置は、給水源からの水を加熱する給湯用顕熱回収型主熱交換器及び給湯用潜熱回収型副熱交換器を有する給湯用熱交換部をさらに備え、
前記循環管路は、前記給湯用熱交換部で加熱された湯水を給湯先に供給する給湯配管と、バイパス管を介して接続されていてもよい。

以上のように、本発明に係る風呂給湯装置によれば、潜熱回収型副熱交換器と顕熱回収型主熱交換器の両方を具備する熱交換部を採用しても、循環管路に水抜き専用の配管やそれに具備させる水抜き栓を設ける必要がない。そのため、部品点数を低減して、低コスト化を図ることができるとともに、漏水の危険性を低減できる。また、凍結防止のための水抜き作業は循環ポンプに設けられた水抜き栓を開放することにより行なうことができるから、水抜き作業や水抜き栓のシール性の確認作業の手間を少なくできる。

本発明の実施の形態に係る風呂給湯装置の一例を示す概略構成図である。 潜熱回収型副熱交換器を備えた給湯装置の一例を示す概略構成図である。 潜熱回収型副熱交換器を備えた風呂給湯装置の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態に係る風呂給湯装置ついて図１を参照しながら説明する。

この風呂給湯装置は、給湯先に給湯用熱交換部５０ａで加熱された湯水を供給する給湯機能、浴槽に給湯用熱交換部５０ａで加熱された湯水を供給する湯張り機能、及び浴槽水を熱交換部５０ｂにより追い焚き加熱する追い焚き機能を備えている。

給湯用熱交換部５０ａは、給湯バーナ５１ａと、給湯バーナ５１ａよりも上方に配設され、給湯バーナ５１ａを燃焼させた時に発生する燃焼ガス中の顕熱を回収する給湯用顕熱回収型主熱交換器３１と、この給湯用顕熱回収型主熱交換器３１よりも上方に配設され、前記燃焼ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱回収型副熱交換器３２とから構成されている。

給湯運転を行う場合、台所や浴室などの給湯先の給湯栓を開栓すると、給水配管４６に水が通水され、流量センサ４３が、給水配管４６を通過する最低作動流量以上の流量を検出すると、ガス管４２に設けられている開閉弁５２ａ〜５２ｃが開き、給湯バーナ５１ａへガスが供給されて、給湯バーナ５１ａが燃焼する。

給湯バーナ５１ａの燃焼により、給水配管４６から給湯用熱交換部５０ａに送られた水は、給湯用潜熱回収型副熱交換器３２、給湯用顕熱回収型主熱交換器３１の順に通水する。そして、通水された水は、給湯用潜熱回収型副熱交換器３２を通過する際に燃焼ガス中の潜熱を回収して予備加熱され、予備加熱された水はそれに続く給湯用顕熱回収型主熱交換器３１で顕熱を回収することによりさらに加熱されて所定温度の湯水となり、給湯配管４７を通って各給湯先から出湯する。

そして、給湯栓を閉止して、流量センサ４３が通水の停止を検出すると同時に、開閉弁５２ａ〜５２ｃが閉弁することにより、給湯バーナ５１ａへのガス供給が遮断されて、給湯バーナ５１ａの燃焼が停止する。

給湯配管４７には、バイパス管２６が分岐接続されてあり、バイパス管２６は、注湯電磁弁２７及び流量センサ１５を経て、浴槽水を追い焚きするための循環管路３５を構成している配管に接続されている。

湯張り運転を行う場合、湯張り運転スイッチ（図示せず）がオン操作されると、注湯電磁弁２７が開くと共に、循環管路３５に設けられている水位センサ１８で検出される浴槽水の水位と、流量センサ１５より検出される湯張り水量とに基づいて浴槽３０への湯張りが行なわれる。この湯張り運転では、上記給湯運転の動作と同様に、給湯バーナ５１ａの燃焼加熱により、給湯用潜熱回収型副熱交換器３２、給湯用顕熱回収型主熱交換器３１を順に通過する間に所定温度まで加熱された湯水が、給湯配管４７から、バイパス管２６及び循環管路３５を通って浴槽３０へ給湯される。

浴槽水を追い焚き加熱するための熱交換部５０ｂは、浴槽３０及び循環ポンプ１よりも上方に配設されてあり、バーナ５１ｂと、バーナ５１ｂよりも上方に配設され、バーナ５１ｂを燃焼させた時に発生する燃焼ガス中の顕熱を回収する顕熱回収型主熱交換器３３と、この顕熱回収型主熱交換器３３よりも上方に配設され、前記燃焼ガス中の潜熱を回収する潜熱回収型副熱交換器３４とから構成されている。熱交換部５０ｂは、上述した給湯用熱交換部５０ａと共に、屋外の熱源機内に収容されている。

循環管路３５は、浴槽３０と熱交換部５０ｂとの間で浴槽水を循環させるための追い焚き循環回路であり、浴槽３０の側壁に設けられた循環アダプタ３６の出口側から潜熱回収型副熱交換器３４の最下段に位置する配管の入口側に向かって上方に延長する戻り管３５ａと、潜熱回収型副熱交換器３４の最上段に位置する配管の出口側から循環ポンプ１に向かって下方に延長する第１接続管３５ｂと、循環ポンプ１から顕熱回収型主熱交換器３３の最下段に位置する配管の入口側に向かって上方に延長する第２接続管３５ｃと、顕熱回収型主熱交換器３３の最上段に位置する配管の出口側から浴槽３０の循環アダプタ３６の入口側に向かって下方に延長する往き管３５ｄとを備えている。なお、潜熱回収型副熱交換器３４の配管と接続されている戻り管３５ａ及び第１接続管３５ｂ、並びに顕熱回収型主熱交換器３３の配管と接続されている第２接続管３５ｃ及び往き管３５ｄは、後述する水抜き処理の際に、これらの熱交換器３３，３４の配管から残留水が流下しやすいように、循環ポンプ１及び浴槽３０側に傾斜を持たせて各熱交換器３３，３４の配管に接続されていてもよい。

顕熱回収型主熱交換器３３と潜熱回収型副熱交換器３４とを接続する第１接続管３５ｂと第２接続管３５ｃとは、底面に水抜き栓１０を設けた循環ポンプ１を介して接続されている。循環ポンプ１と顕熱回収型主熱交換器３３との間を繋ぐ第２接続管３５ｃには、浴槽水の水位を検出する水位センサ１８と、戻り管３５ａを水が流れたことが検出されるとオン状態となる流水スイッチ１７とが配設されている。また、往き管３５ｄには、湯水の温度を検出する温度センサ１６が設けられている。

なお、本実施の形態では、給湯用顕熱回収型主熱交換器３１及び顕熱回収型主熱交換器３３には配管の外周面に互いに間隔を介して立設配置された板状のフィンを具備する熱交換器を用い、給湯用潜熱回収型副熱交換器３２及び潜熱回収型副熱交換器３４にはフィンを具備しない熱交換器を用いているが、これら潜熱回収型副熱交換器３２，３４にフィンを有する熱交換器を用いてもよい。

給湯用潜熱回収型副熱交換器３２及び潜熱回収型副熱交換器３４の下方には、ドレン受け４８が設けられ、ドレン受け４８で回収されたドレンはドレンタンク１３に貯留され、ドレン中和手段によって中和された後、排出口３９から外部へ排出される。さらに、給湯バーナ５１ａ及びバーナ５１ｂの下方には、燃料ガスに混合させる燃焼用空気を供給する燃焼ファン５が設けられている。

追い焚き運転を行う場合、浴室等に備えられている追い焚きスイッチ（図示せず）がオン操作されると、循環ポンプ１が作動し、浴槽水が、浴槽３０から、潜熱回収型副熱交換器３４、循環ポンプ１、顕熱回収型主熱交換器３３の順で通水して、それによって浴槽３０と熱交換部５０ｂとの間で浴槽水が循環する追い焚き循環回路が形成される。そして、循環管路３５に水が所定量流れると流水スイッチ１７がオン状態となり、燃焼ファン５が作動すると同時に、バーナ５１ｂ側の開閉弁５２ｄが開弁し、バーナ５１ｂが燃焼して、追い焚き運転が開始される。

循環ポンプ１の駆動によって、浴槽水は、戻り管３５ａを浴槽３０の循環アダプタ３６の出口側から潜熱回収型副熱交換器３４の入口側に向かって上昇し、潜熱回収型副熱交換器３４で潜熱を回収することにより予備加熱された後、第１接続管３５ｂを潜熱回収型副熱交換器３４の出口側から循環ポンプ１に向かって流下する。この循環ポンプ１を通過する予備加熱された水は、第２接続管３５ｃを循環ポンプ１から顕熱回収型主熱交換器３３の入口側に向かって上昇し、顕熱回収型主熱交換器３３に送られる。そして、顕熱回収型主熱交換器３３で顕熱を回収することによりさらに加熱された湯水は、往き管３５ｄを顕熱回収型主熱交換器３３の出口側から浴槽３０の循環アダプタ３６の入口側に向かって流下する。このような追い焚き運転は、浴槽水の湯温が所定の設定温度に達するまで継続される。これにより、追い焚き運転においても、効率的に浴槽水を加熱することができ、省エネ化を図ることができる。温度センサ１６が設定温度に達したことを検知すると、開閉弁５２ｄが閉弁してバーナ５１ｂの燃焼が停止すると共に、燃焼ファン５及び循環ポンプ１の駆動も停止し、追い焚き運転が終了する。

ところで、上記風呂給湯装置では、冬季において、循環管路３５内の水が凍結するほど気温が低下した場合、循環管路３５内に残留する水の凍結により配管が破損する虞がある。このような場合、循環管路３５内で残留水の凍結が生じないように、循環管路３５内の残留水を抜く水抜き作業を実施する必要がある。

本実施の形態の風呂給湯装置では、循環ポンプ１に水抜き栓１０が設けられているとともに、戻り管３５ａ及び往き管３５ｄに水抜き栓２４，２５が設けられており、水抜き作業時には、これら水抜き栓１０，２４，２５を開放する。すると、循環管路３５内の残留水は、重力により下方へ流れ落ちていく。具体的には、潜熱回収型副熱交換器３４の上部の配管内の残留水は第１接続管３５ｂ側へ流れ落ち、循環ポンプ１の水抜き栓１０から外部へ排出され、下部の配管内の残留水は戻り管３５ａ側を流れ落ち、水抜き栓２４から外部へ排出される。同様に、顕熱回収型主熱交換器３３の上部の配管内の残留水は往き管３５ｄ側に流れ落ち、水抜き栓２５から外部へ排出され、下部の配管内の残留水は第２接続管３５ｃ側を流れ落ち、循環ポンプ１の水抜き栓１０から外部へ排出される。これにより、循環管路３５内の残留水は全て排出されることとなる。

このように、本実施の形態の風呂給湯装置によれば、残留水排出のためだけに特別な水抜き管やそのための水抜き栓を別途設けることなく、循環管路３５を構成する全ての配管から残留水を排出することができるから、配管内で残留水が凍結して器具が破損する不都合を確実に防止することができる。また、残留水排出のためだけに特別な水抜き管やそのための水抜き栓を別途設けていないため、水抜き作業や水抜き栓のシール性の確認作業の手間が少なくなり、凍結防止のための作業を簡素化することができる。

なお、本実施の形態の風呂給湯装置では、戻り管３５ａ及び往き管３５ｄに水抜き栓２４，２５が設けられているが、これらの水抜き栓を設けることなく、浴槽３０内に残留水を排水させてもよい。また、上記した実施の形態では、熱源としてガスバーナを採用したが、ガスに代えて、石油燃焼式や電気式のものを採用してもよい。さらに、これら熱源を組み合わせて使用しても良い。

１ 循環ポンプ
１０ 水抜き栓
３０ 浴槽
３５ 循環管路
３５ａ 戻り管
３５ｂ 第１接続管
３５ｃ 第２接続管
３５ｄ 往き管
３３ 顕熱回収型主熱交換器
３４ 潜熱回収型副熱交換器
５０ｂ 熱交換部

Claims (2)

1. 浴槽と、
   水抜き栓を有する循環ポンプと、
   前記浴槽及び前記循環ポンプよりも上方に配設された顕熱回収型主熱交換器、並びに前記顕熱回収型主熱交換器よりも上方に配設された潜熱回収型副熱交換器を有する熱交換部と、
   前記循環ポンプの駆動により、浴槽水が前記浴槽の出口側から前記潜熱回収型副熱交換器の入口側に向かって上昇する戻り管、前記潜熱回収型副熱交換器で予備加熱された水が前記潜熱回収型副熱交換器の出口側から前記循環ポンプに向かって流下する第１接続管、前記循環ポンプを通過する予備加熱された水が前記循環ポンプから前記顕熱回収型主熱交換器の入口側に向かって上昇する第２接続管、及び前記顕熱回収型主熱交換器で加熱された湯水が前記顕熱回収型主熱交換器の出口側から前記浴槽の入口側に向かって流下する往き管を有する循環管路とを備えた風呂給湯装置。
2. 給水源からの水を加熱する給湯用顕熱回収型主熱交換器及び給湯用潜熱回収型副熱交換器を有する給湯用熱交換部をさらに備え、
   前記循環管路は、前記給湯用熱交換部で加熱された湯水を給湯先に供給する給湯配管と、バイパス管を介して接続されている請求項１に記載の風呂給湯装置。
   

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