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技術 熱源装置、熱交換方法および熱交換器

出願人 パーパス株式会社
発明者 内藤克巳久保田義弘足利誠
出願日 2015年3月18日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-054289
公開日 2016年9月29日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-173219
状態 特許登録済
技術分野 風呂釜 蒸気又は温水中央暖房方式
主要キーワード 部分沸騰 放熱負荷 ポンプ回転数制御 熱交換管路 熱媒回路 給気部 給湯特性 分配弁
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月29日)のものです。
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図面 (15)

課題

給湯特性の安定化とともに、熱媒循環のための回路を簡略化する。

解決手段

熱源(4)と、熱媒(M)を循環させる第1の循環路(8−1)と、浴槽水(BW)を循環させる第2の循環路(8−2)と、前記熱源の熱と前記熱媒とを熱交換する熱媒熱交換部(6−11)、前記熱源の熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部(6−12)を含む第1の熱交換器(6−1)と、前記熱媒熱交換部(6−11)で加熱した前記熱媒の熱と給水とを熱交換して出湯する第2の熱交換器(6−2)とを備えている。

概要

背景

従来の給湯機能、追焚き機能および暖房機能を備える熱源装置では、燃焼熱により加熱される熱交換器として給湯用熱交換器別個暖房用熱交換器が設置され、さらに暖房熱媒熱交換する追焚き用熱交換器を備えている。また、燃焼熱により加熱される給湯用熱交換器を設けることなく、燃焼熱で加熱した熱媒を暖房機能に用いるとともに給水との熱交換や浴槽水との熱交換を行うもの(たとえば、特許文献1)が知られている。

燃焼熱と熱媒の熱交換では、ひとつの熱交換器に燃焼熱と暖房用の熱媒を熱交換する熱交換部と、燃焼熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部を備えたものが知られている(たとえば、特許文献2、特許文献3)。

概要

給湯特性の安定化とともに、熱媒循環のための回路を簡略化する。熱源(4)と、熱媒(M)を循環させる第1の循環路(8−1)と、浴槽水(BW)を循環させる第2の循環路(8−2)と、前記熱源の熱と前記熱媒とを熱交換する熱媒熱交換部(6−11)、前記熱源の熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部(6−12)を含む第1の熱交換器(6−1)と、前記熱媒熱交換部(6−11)で加熱した前記熱媒の熱と給水とを熱交換して出湯する第2の熱交換器(6−2)とを備えている。

目的

本発明の目的は上記課題に鑑み、給湯特性の安定化とともに、熱媒循環のための回路を簡略化することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

熱源と、熱媒循環させる第1の循環路と、浴槽水を循環させる第2の循環路と、前記熱源の熱と前記熱媒とを熱交換する熱媒熱交換部、前記熱源の熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部を含む第1の熱交換器と、前記熱媒熱交換部で加熱した前記熱媒の熱と給水とを熱交換して出湯する第2の熱交換器と、を備えることを特徴とする熱源装置

請求項2

前記第1の循環路は、前記第2の熱交換器を通過させて前記熱媒を前記第1の熱交換器に帰還させる帰還路を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱源装置。

請求項3

前記熱媒熱交換部で熱交換後の前記熱媒を少なくとも第1および第2の経路分配する分配弁と、前記熱媒熱交換部で熱交換後の前記熱媒と前記熱媒熱交換部で熱交換中または熱交換前の前記熱媒とを混合する混合弁と、を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱源装置。

請求項4

前記第1の熱交換器は、前記熱源の熱を直接受ける複数の一次熱交換器と、該一次熱交換器の熱交換後の熱を受ける少なくとも一つの二次熱交換器を備え、前記熱媒熱交換部は、少なくとも前記一次熱交換器を含みまたは前記一次熱交換器および前記二次熱交換器を含み、前記浴槽水熱交換部は、少なくとも前記一次熱交換器を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかの請求項に記載の熱源装置。

請求項5

前記第1の経路は前記熱媒を前記第2の熱交換器に導き、前記第2の経路は前記熱媒を前記混合弁に導く請求項3または請求項4に記載の熱源装置。

請求項6

前記第1の経路または前記第2の経路から前記熱媒を高温放熱負荷に導く第1の熱媒回路を備えることを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれかの請求項に記載の熱源装置。

請求項7

前記混合弁で得られる前記熱媒を低温放熱負荷に導く第2の熱媒回路を備えることを特徴とする請求項3ないし請求項6のいずれかの請求項に記載の熱源装置。

請求項8

前記第1の熱交換器は、前記第2の熱交換器の熱交換前の給水に、前記一次熱交換器の熱交換後の熱を熱交換する出湯熱交換部を備えることを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかの請求項に記載の熱源装置。

請求項9

給湯時、第1の循環路に熱媒を循環させ、該熱媒と熱源の熱とを熱交換し、前記熱媒の熱を給水に熱交換して出湯する工程と、浴槽水の追焚き時、第2の循環路に前記浴槽水を循環させ、前記浴槽水と前記熱源の熱とを熱交換して前記浴槽水を加熱する工程と、を含むことを特徴とする熱交換方法

請求項10

第1の循環路から熱媒を受け、該熱媒と熱源の熱とを熱交換する熱媒熱交換部と、第2の循環路から追焚きするための浴槽水を受け、該浴槽水と熱源の熱とを熱交換する浴槽水熱交換部と、を一体に備えることを特徴とする熱交換器。

請求項11

さらに、前記熱媒の熱と熱交換される前の給水を受け、該給水と前記熱源の熱とを熱交換する給水熱交換部と、を備えることを特徴とする請求項10に記載の熱交換器。

請求項12

前記給水熱交換部は、前記熱媒との熱交換後の燃焼排気と前記給水とを熱交換することを特徴とする請求項10または11に記載の熱交換器。

技術分野

0001

本発明はたとえば、燃料ガス燃焼熱熱源に用いて給湯浴槽水の追焚き、暖房などを行う熱源技術に関する。

背景技術

0002

従来の給湯機能、追焚き機能および暖房機能を備える熱源装置では、燃焼熱により加熱される熱交換器として給湯用熱交換器別個暖房用熱交換器が設置され、さらに暖房熱媒熱交換する追焚き用熱交換器を備えている。また、燃焼熱により加熱される給湯用熱交換器を設けることなく、燃焼熱で加熱した熱媒を暖房機能に用いるとともに給水との熱交換や浴槽水との熱交換を行うもの(たとえば、特許文献1)が知られている。

0003

燃焼熱と熱媒の熱交換では、ひとつの熱交換器に燃焼熱と暖房用の熱媒を熱交換する熱交換部と、燃焼熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部を備えたものが知られている(たとえば、特許文献2、特許文献3)。

先行技術

0004

特開2007−187419号公報
特開平09−318151号公報
特開2006−090592号公報

発明が解決しようとする課題

0005

たとえば、燃焼熱により加熱される給湯用熱交換器を設けることなく、熱媒を加熱すれば、燃焼加熱部のコンパクト化とともに、バーナーの燃焼熱と熱媒とを熱交換し、熱媒の熱と給水とを熱交換して給湯することは熱媒を一定温度たとえば、80〔℃〕に維持し、この熱媒の熱を給水に熱交換できるので、燃焼熱の温度変化の影響を回避でき、出湯特性が安定化する利点がある。

0006

浴槽水の追焚きに熱媒の熱を用いる場合には熱媒加熱用の熱交換器と別に熱媒回路に追焚き用の熱交換器を設置しなければならないという課題がある。

0007

また、一つの熱交換器に、燃焼熱と暖房用の熱媒を熱交換する熱交換部と浴槽水と熱交換する浴槽水熱交換部を備えれば、浴槽水の追焚き加熱の際、熱媒の循環が必要となるが、熱媒回路に接続される暖房用の放熱負荷へ循環してしまうという課題がある。放熱負荷と別個に熱媒循環を可能にするためには放熱負荷への熱媒循環を回避するためにバイパス路などの循環路が必要であるという課題がある。

0008

そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、給湯特性の安定化とともに、熱媒循環のための回路を簡略化することにある。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するため、本発明の熱源装置の一側面によれば、熱源と、熱媒を循環させる第1の循環路と、浴槽水を循環させる第2の循環路と、前記熱源の熱と前記熱媒とを熱交換する熱媒熱交換部、前記熱源の熱と浴槽水とを熱交換する浴槽水熱交換部を含む第1の熱交換器と、前記熱媒熱交換部で加熱した前記熱媒の熱と給水とを熱交換して出湯する第2の熱交換器とを備えればよい。

0010

上記熱源装置において、前記第1の循環路は、前記第2の熱交換器を通過させて前記熱媒を前記第1の熱交換器に帰還させる帰還路を備えてよい。

0011

上記熱源装置において、前記熱媒熱交換部で熱交換後の前記熱媒を少なくとも第1および第2の経路分配する分配弁と、前記分配弁で分配された前記熱媒と前記熱媒熱交換部で熱交換中または熱交換前の前記熱媒とを混合する混合弁とを備えてもよい。

0012

上記熱源装置において、前記第1の熱交換器は、前記熱源の熱を直接受ける複数の一次熱交換器と、該一次熱交換器の熱交換後の熱を受ける少なくとも一つの二次熱交換器を備え、前記熱媒熱交換部は、少なくとも前記一次熱交換器を含みまたは前記一次熱交換器および前記二次熱交換器を含み、前記浴槽水熱交換部は、少なくとも前記一次熱交換器を含んでよい。

0013

上記熱源装置において、前記第1の経路は前記熱媒を前記第2の熱交換器に導き、前記第2の経路は前記熱媒を前記混合弁に導いてよい。

0014

上記熱源装置において、前記第1の経路または前記第2の経路から前記熱媒を高温放熱負荷に導く第1の熱媒回路を備えてよい。

0015

上記熱源装置において、前記混合弁で得られる前記熱媒を低温放熱負荷に導く第2の熱媒回路を備えてよい。

0016

上記熱源装置において、前記第1の熱交換器は、前記第2の熱交換器の熱交換前の給水に、前記第1の熱交換器の熱交換後の熱を熱交換する出湯熱交換部を備えてよい。

0017

上記目的を達成するため、本発明の熱交換方法の一側面によれば、給湯時、第1の循環路に熱媒を循環させ、該熱媒と熱源の熱とを熱交換し、前記熱媒の熱を給水に熱交換して出湯する工程と、浴槽水の追焚き時、第2の循環路に前記浴槽水を循環させ、前記浴槽水と前記熱源の熱とを熱交換して前記浴槽水を加熱する工程とを含めばよい。

0018

上記目的を達成するため、本発明の熱交換器の一側面によれば、第1の循環路から熱媒を受け、該熱媒と熱源の熱とを熱交換する熱媒熱交換部と、第2の循環路から追焚きするための浴槽水を受け、該浴槽水と熱源の熱とを熱交換する浴槽水熱交換部とを一体に備えればよい。

0019

上記熱交換器において、さらに、前記熱媒の熱と熱交換される前の給水を受け、該給水と前記熱源の熱とを熱交換する給水熱交換部とを備えてよい。

0020

上記熱交換器において、前記給水熱交換部は、前記熱媒との熱交換後の燃焼排気と前記給水とを熱交換する。

発明の効果

0021

本発明の熱源装置または熱交換方法によれば、次のいずれかの効果が得られる。

0022

(1)燃焼熱などの熱源の熱と熱媒とを熱交換する熱交換器に浴槽水と熱源の熱とを熱交換する浴槽水熱交換部を備えるので、熱媒の熱と浴槽水とを熱交換する所謂液々熱交換器を省くことができる。

0023

(2)熱源からの熱で浴槽水を加熱できるので、給湯加熱と別個に浴槽水を加熱でき、浴槽水の加熱を迅速化できる。

0024

(3)熱媒暖房回路と別個に熱媒循環路を構成できるので、暖房回路側に暖房負荷を回避する熱媒循環路を設ける必要がなく、熱媒循環または暖房回路を簡略化できる。

0025

(4)浴槽追焚き時、熱媒は暖房回路に関係なく、循環路に循環させることができ、暖房回路側の対策や熱媒の沸騰を防止できる。

図面の簡単な説明

0026

第1の実施の形態に係る熱源装置を示す図である。
熱源装置の給湯動作および追焚き動作を示す図である。
第2の実施の形態に係る熱源装置を示す図である。
熱源装置の給湯動作を示す図である。
熱源装置の追焚き動作を示す図である。
熱源装置の暖房動作を示す図である。
実施例に係る給湯・追焚き・暖房装置を示す図である。
制御系統を示す図である。
循環ポンプ制御を示すフローチャートである。
バーナー燃焼制御を示すフローチャートである。
給湯制御を示すフローチャートである。
給湯・追焚き・暖房装置の給湯動作を示す図である。
給湯・追焚き・暖房装置の追焚き動作を示す図である。
給湯・追焚き・暖房装置の暖房動作を示す図である。

0027

〔第1の実施の形態〕

0028

図1は、第1の実施の形態に係る熱源装置2−1の一例を示している。この熱源装置2−1には、熱源4、第1の熱交換器6−1、第2の熱交換器6−2が備えられる。

0029

熱源4はたとえば、バーナーであり、燃料ガスGを燃焼させ、燃焼熱の一例として燃焼排気EGを生じる。

0030

熱交換器6−1には本発明の熱交換器の一例であり、熱媒熱交換部6−11、浴槽水熱交換部6−12が一体に備えられる。熱媒熱交換部6−11には第1の循環路8−1が接続され、この循環路8−1を通して熱媒Mを循環させる。熱媒熱交換部6−11では、燃焼排気EGの熱と熱媒Mとを熱交換し、熱媒Mを一定温度T1としてたとえば、T1=80〔℃〕に加熱する。循環路8−1には、熱交換器6−2に導かれた熱媒Mを熱交換器6−2から熱媒熱交換部6−11に帰還させる帰還路10が含まれる。

0031

浴槽水熱交換部6−12には第2の循環路8−2が接続され、この循環路8−2には浴槽12が接続されている。この循環路8−2には浴槽水BWを循環させる。浴槽水熱交換部6−12では、燃焼排気EGの熱と浴槽水BWとを熱交換し、浴槽水BWを入浴者が設定した温度T2としてたとえば、T2=42〔℃〕に加熱する。

0032

熱交換器6−2はたとえば、液々熱交換器であり、たとえば、プレート熱交換器を使用すればよい。この熱交換器6−2では、給水路14−1からの上水などの給水Wを受け、この給水Wと熱媒Mとを熱交換して給湯路14−2から温水HWを出湯する。

0033

熱媒熱交換部6−11または浴槽水熱交換部6−12の何れか一方または双方には燃焼排気EGの上流側で顕熱を熱交換する一次熱交換器に加え、一次熱交換器で熱交換後の燃焼排気EGの下流側でたとえば、潜熱を熱交換する二次熱交換器を備えてよい。

0034

給水路14−1には熱交換器6−1に設置される二次熱交換器が備えられ、熱交換器6−2による熱交換前に熱源4に発生させたたとえば、下流側の燃焼排気EGと給水Wとを熱交換してよい。

0035

A) 給湯動作

0036

図2のAは、給湯動作を示している。給湯時、給水Wが熱交換器6−2に供給され、これに対応し、循環路8−1に熱媒Mを循環させる。このとき、熱源4に発生させたたとえば、燃焼排気EGと熱媒Mとの熱交換により、熱媒Mを加熱する。この熱媒Mは、熱交換器6−2で給水Wと熱交換を行い、給湯路14−2から温水HWを出湯させる。この給湯時、循環路8−2には浴槽水BWが循環しない。

0037

B) 追焚き動作

0038

図2のBは、浴槽水BWの追焚き動作を示している。浴槽水BWの追焚き時、循環路8−2に浴槽水BWを循環させる。このとき、熱源4に発生させたたとえば、燃焼排気EGと浴槽水BWが浴槽水熱交換部6−12により熱交換されて加熱される。

0039

このとき、熱交換器6−1では熱源4に発生させた熱が熱媒熱交換部6−11に加わるので、燃焼排気EGと熱媒Mと熱交換が行われる。そこで、循環路8−1に熱媒Mを循環させて部分沸騰を回避する。

0040

<第1の実施の形態の効果>

0041

(1)熱交換器6−1に浴槽水熱交換部6−12を備えたので、熱源4の熱で浴槽水BWを加熱でき、熱媒Mと浴槽水BWの熱交換のための所謂液々熱交換器を省略することができる。液々熱交換器は給湯用の熱交換器6−2のみとなり、熱源装置2−1における熱交換器の設置数を削減できる。

0042

(2)熱源4からの熱で浴槽水BWを加熱でき、つまり給湯加熱と別個に浴槽水BWを加熱できるので、浴槽水BWの加熱を迅速化できる。

0043

(3)循環路8−1には熱交換器6−2で熱交換後の熱媒Mを帰還路10により熱媒熱交換部6−11に帰還させるので、浴槽追焚き時、熱媒Mは循環路8−2の浴槽水BWの循環や暖房負荷側に関係なく、循環路8−1に循環させることができ、暖房回路側の対策や熱媒の沸騰を防止できる。

0044

〔第2の実施の形態〕

0045

図3は、第2の実施の形態に係る熱源装置2−2の一例を示している。図3において、図1と同一部分には同一符号を付してある。この熱源装置2−2には、既述の熱源4の一例としてバーナー20が備えられ、このバーナー20は燃焼室22に設置されている。バーナー20には燃料の一例として燃料ガスGが供給される。燃焼室22には給気部の一例として給気ファン24が設置され、この給気ファン24から燃焼室22に燃焼用空気が供給される。燃料ガスGの燃焼によりバーナー20に生じる燃焼排気EGはバーナー20を上流側として下流側にある排気孔26に流れる。

0046

燃焼室22には第1の熱交換器6−1が備えられ、この熱交換器6−1には第1の熱媒熱交換部6−111、第2の熱媒熱交換部6−112、浴槽水熱交換部6−12、給湯用熱交換部6−13が備えられる。上流側の燃焼排気EGの熱を回収する熱媒熱交換部6−111および浴槽水熱交換部6−12は既述の一次熱交換器であり、熱媒熱交換部6−112および給湯用熱交換部6−13は、一次熱交換器による熱交換後の下流側の燃焼排気EGの熱を回収する二次熱交換器である。

0047

熱媒Mを循環させる循環路8−1には、熱媒熱交換部6−111、6−112、循環ポンプ28−1、タンク30、熱交換器6−2、分配弁32−1、混合弁32−2、高温暖房負荷34−1、低温暖房負荷34−2が接続されている。

0048

タンク30には循環ポンプ28−1の駆動により、循環路8−1を通して熱交換器6−2、高温暖房負荷34−1または低温暖房負荷34−2のいずれかまたは組合せからの低温化した熱媒Mが戻る。タンク30からの熱媒Mは熱媒熱交換部6−112で予備加熱された後、分岐部36−1で分岐されて熱媒熱交換部6−111に循環し、高温化した後、分配弁32−1に導かれる。分配弁32−1では高温の熱媒Mが熱交換器6−2側と分岐部36−2側に分配される。

0049

熱交換器6−2に循環する熱媒Mは、給水W側との熱交換に供される。熱交換器6−2を通過して低温化する熱媒Mは、循環路8−1の一部である帰還路10を経てタンク30に戻る。換言すれば、高温暖房負荷34−1や低温暖房負荷34−2の暖房回路8−11、8−12と別個に形成された帰還路10により熱交換器6−1に帰還する。

0050

分岐部36−2では高温の熱媒Mが混合弁32−2および暖房回路8−11側に分配される。暖房回路8−11側に分配された熱媒Mは高温暖房負荷34−1で放熱させ、暖房に供される。これにより低温化した熱媒Mがタンク30に戻されて溜められる。

0051

混合弁32−2側に分配された熱媒Mは、それより低い温度の熱媒熱交換部6−112で予備加熱された熱媒Mと混合させ、この混合温の熱媒Mは暖房回路8−12に循環する。暖房回路8−12では、循環する熱媒Mを低温暖房負荷34−2で放熱させ、暖房に供する。これにより低温化した熱媒Mがタンク30に戻されて溜められる。

0052

循環路8−2には浴槽水熱交換部6−12、循環ポンプ28−2および浴槽12が接続されている。循環ポンプ28−2の駆動により、浴槽水BWが戻り管8−21から浴槽水熱交換部6−12に循環し、この浴槽水熱交換部6−12から往き管8−22により浴槽12に戻される。

0053

そして、この実施の形態では、給水路14−1に給湯用熱交換部6−13が接続されている。したがって、給水Wは給湯用熱交換部6−13で予備加熱した後、熱交換器6−2で熱媒Mとの熱交換が行われる。これにより、給水Wが温水HWとして給湯される。

0054

<給湯動作>

0055

図4は、熱源装置2−2の給湯動作を示している。この給湯動作では、循環路8−1の帰還路10を利用して熱媒Mを循環させ、熱媒Mと給水Wとの熱交換を行う。

0056

<追焚き動作>

0057

図5は、熱源装置2−2の追焚き動作を示している。この追焚き動作では、循環ポンプ28−2を駆動し、浴槽水BWを循環路8−2に循環させる。浴槽水BWと燃焼排気EGとの熱交換では、熱媒Mと燃焼排気EGとの熱交換による熱媒Mの沸騰を避けるため、循環ポンプ28−1を駆動し、循環路8−1の帰還路10を利用して熱媒Mを循環させる。

0058

<暖房動作>

0059

図6は、熱源装置2−2の暖房動作を示している。この暖房動作では、熱媒Mを循環路8−1に循環させ、分配弁32−1で分配させた高温の熱媒Mを暖房回路8−11に流し、高温暖房負荷34−1に循環させる。また、分配弁32−1で分配させた高温の熱媒Mと低温の熱媒Mとを混合弁32−2で混合して暖房回路8−12に流し、低温暖房負荷34−2に循環させる。

0060

<第2の実施の形態の効果>

0061

(1)熱交換器6−1には熱媒熱交換部6−111、6−112、浴槽水熱交換部6−12および給湯用熱交換部6−13が統合されて単一の熱交換器として構成され、熱交換器のコンパクト化とともに、熱源装置2−2の小型化を図ることができる。

0062

(2)熱交換器6−1では複数の熱交換部に対して単一のバーナー20の燃焼排気EGを作用させており、燃焼熱の効率的な利用を図ることができる。

0063

(3) 従来、浴槽水BWの加熱に用いられていた液々熱交換器を省略でき、低コスト化、コンパクト化を図ることができる。

0064

(4)熱媒Mの循環路8−1には帰還路10が設けられ、帰還路10を通して熱媒Mの循環を行うので、暖房回路8−11、8−12から暖房負荷への熱媒循環を回避でき、熱媒Mの放熱を回避できる。

0065

(5)分配弁32−1および混合弁32−2は隣接位置に配置できるとともに、ひとつの弁ユニット320に構成でき、構成部品の削減や熱媒Mの循環路8−1の簡略化や単純化を図ることができる。

0066

(6)熱交換器6−2では熱媒Mと給水Wとの熱交換を行い、たとえば、80〔℃〕の熱媒Mと給水Wとの熱交換を行うことができ、温水HWの給湯特性を安定化させることができる。

0067

(7)浴槽水BWの追焚きに熱交換器6−1に含まれる浴槽水熱交換部6−12で燃焼排気EGから直接に燃焼熱を受けることができ、浴槽水BWの加熱立ち上がり特性を高めることができる。つまり、浴槽水BWを迅速に加熱することができる。

0068

図7は、熱源装置2−1、2−2の実施例である給湯・追焚き・暖房装置40を示している。この給湯・追焚き・暖房装置40において、図3と同一部分には同一符号を付してある。

0069

この給湯・追焚き・暖房装置40は装置筐体42を備え、この装置筐体42が家屋壁部材などに取り付けられる。この装置筐体42には既述の循環路8−1、8−2が備えられる。そして、循環路8−1の一部である帰還路10は装置筐体42内に設置されている。つまり、高温暖房負荷34−1、低温暖房負荷34−2、暖房回路8−11、8−12などの熱媒Mの循環用経路と別個に熱媒Mが帰還路10を用いて熱交換器6−2からタンク30に帰還される。

0070

熱媒熱交換部6−111および浴槽水熱交換部6−12は一体的に構成された熱交換管路であり、共通に複数の吸熱フィン44が取り付けられている。

0071

バーナー20には燃料ガスGが燃料供給管43から供給される。バーナー20側には燃料制御弁32−4が設置され、バーナー20に対する燃料ガスGの供給や供給量が制御される。

0072

熱媒熱交換部6−112および給湯用熱交換部6−13は下流側の燃焼排気EGを回収する二次熱交換器であり、多量のドレンDを生じる。このドレンDはドレン受け46で受け、ドレンタンク48に溜められ、その貯留量に応じて放出される。

0073

給水路14−1および給湯路14−2にはバイパス路14−3が設けられ、給湯路14−2側に混合弁32−3が設けられている。給水路14−1側に温度センサ50−1、給水量センサ52、給湯路14−2側には温度センサ50−2、50−3が備えられる。温度センサ50−1では給水Wの温度が検出され、温度センサ50−2では熱交換器6−2の熱交換直後の温水HWの温度が検出される。また、温度センサ50−3では混合弁32−3を経た温水HWの温度が検出される。したがって、給湯を開始する際、給水量、給水温度、熱交換直後の温水温度を参照し、給湯を開始した後は、出湯温度を参照し、混合弁32−3が制御され、熱交換直後の温水HWに給水Wの混合比率が調整される。これにより、設定温度に制御された温水HWを出湯することができる。

0074

電装基板54が備えられ、この電装基板54には商用交流電源電源部56で受け、電源出力が供給される。この電装基板54には給湯・追焚き・暖房制御部58(図8)が備えられ、リモコン装置60−1、60−2、60−3が接続されている。

0075

<制御系統>

0076

図8は、給湯・追焚き・暖房制御部58の一例を示している。図8に示す構成では、実施の形態としての機能を説明するために必要な機能部を記載しており、斯かる機能部に限定されるものではない。

0077

給湯・追焚き・暖房制御部58やリモコン装置60−1、60−2、60−3は、コンピュータで構成され、情報処理によって後述の制御態様を実現している。プロセッサ62ではメモリ部64にあるプログラムを実行し、給湯・追焚き・暖房の制御に必要な情報処理や、データの記憶などを実行する。

0078

メモリ部64にはROM(Read-Only Memory)、RAM(Random-Access Memory)などの記録媒体を備え、制御に必要な情報処理を実行するためのプログラムが格納される。ROMの他、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの不揮発性記録媒体を用いてもよい。RAMは情報処理のワークエリアを構成している。

0079

システム通信部66はプロセッサ62によって制御され、有線または無線によってリモコン装置60−1、60−2、60−3と連係し、これらとの情報の授受を実行する。

0080

入出力部(I/O)68は、プロセッサ62の情報処理に供する入力情報や、処理結果である制御出力を取り出す。このI/O68には循環ポンプ28−1、28−2、温度センサ50−1、50−2、50−3、燃料制御弁32−4などが接続されている。

0081

<給湯・追焚き・暖房装置40の制御態様>

0082

給湯・追焚き・暖房装置40には、給湯運転、追焚き運転暖房運転などが含まれ、これらの運転にはポンプ回転数制御図9)、バーナー燃焼制御(図10)、給湯制御(図11)、浴槽注湯制御などが含まれる。

0083

<ポンプ回転数制御>

0084

図9は、ポンプ回転数制御の処理手順を示している。この処理手順は、本発明の熱交換方法の一例である。このポンプ回転数制御では、追焚き単独運転かを判定する(S101)。追焚き単独運転であれば(S101のYES)、循環ポンプ28−1を追焚き中の熱媒Mの沸騰防止などに必要な回転数で駆動する(S102)。

0085

追焚き単独運転でなければ(S101のNO)、給湯単独運転、または給湯および追焚きの同時運転かを判定する(S103)。

0086

給湯単独運転、または給湯および追焚きの同時運転であれば、給湯量に応じて熱媒Mを所定温度T1としてたとえば、T1=80℃にて熱媒Mを第2の熱交換器6−2に供給する量に必要な回転数で循環ポンプ28−1を駆動する(S104)。

0087

給湯運転と追焚き運転のいずれか一方、または双方以外であれば、これらの機能の組合せに応じた回転数で循環ポンプ28−1を駆動する(S105)。つまり、高温暖房負荷34−1の単独運転では回転数N1、低温暖房負荷34−2の単独運転では接続端末数に応じた回転数N2、高温暖房負荷34−1および低温暖房負荷34−2の双方運転の場合には回転数N3というように、運転形態に対応した回転数N(=N1、N2またはN3)で循環ポンプ28−1を駆動させる。

0088

以上の処理で、熱媒Mを循環させる循環ポンプ28−1の回転数が決まり、浴槽水BWを循環させる循環ポンプ28−2は、追焚き運転を行う場合(S106のYES)所定回転数にて駆動し(S107)、追焚き運転を行わない場合(S106のNO)停止する(S107)。尚、循環ポンプ28−2の回転数は、バーナー20の燃焼量により制御してもよい。

0089

このポンプ回転数制御では循環ポンプ28−1の回転数に応じて熱媒Mの流量が変化する。循環ポンプ28−1の制御にはフィードフォワード制御FF制御)が使用されており、給湯(大給湯、小給湯)、高温暖房、低温暖房(接続端末数)の組合せに応じた回転数に制御する。

0090

追焚き単独運転では、熱媒Mの沸騰防止のために所定回転数で熱媒Mを循環させる。このとき、熱媒Mは熱交換器6−2を通過させ、帰還路10により装置筐体42での内部循環を行う。追焚き単独でなければ、循環ポンプ28−1の回転数は他の機能にあわせた回転数とすればよい。

0091

給湯(注湯も含む)単独運転、または給湯同時の追焚き運転では、温度センサ50−1の検出温度、給水量センサ52の検出値、および給湯または注湯の設定温度により加熱に必要な熱量(号数)を算出すればよい。この号数が得られるたとえば、一定温度として80〔℃〕の熱媒Mの流量に応じた循環ポンプ28−1の回転数を求め、その回転数に循環ポンプ28−1を制御する。これにより、熱媒Mを必要以上に加熱することなく、燃焼の一時停止などを防止できる。

0092

<バーナー燃焼制御>

0093

図10は、バーナー燃焼制御の処理手順を示している。この処理手順は、本発明の熱交換方法の一例である。このバーナー燃焼数制御では、循環ポンプ28−1が駆動しているかを判定する(S201)。循環ポンプ28−1が駆動していれば(S201のYES)、熱媒Mの温度センサ50−4の検出温度が一定温度T1たとえば、T1=80℃になるようにバーナー20の燃焼制御を行う(S202)。

0094

循環ポンプ28−1を駆動しなければ(S201のNO)、バーナー20を燃焼させない(S203)。つまり、熱媒Mまたは浴槽水BWは加熱しない。

0095

このバーナー燃焼制御では、循環ポンプ28−1が駆動している間、熱媒Mが所定温度たとえば、80〔℃〕になるようにバーナー20の燃焼量の制御を行う。この場合、流量センサを設置してもよいが、流量センサを設置していないので、熱媒Mの流量を検出することなく、循環ポンプ28−1の駆動を制御条件としている。この場合、第1の熱媒熱交換部6−111を流れる熱媒Mの流量にかかわらず、温度センサ50−4の検出温度が所定温度たとえば、80〔℃〕になるように燃料ガス量の調整を行う。温度センサ50−5の検出温度が所定温度に近い場合には燃焼停止となる場合もある。

0096

<給湯制御>

0097

図11は、給湯制御の処理手順を示している。この処理手順は、本発明の熱交換方法の一例である。この処理手順は、給水路14−1からの給水Wと熱媒Mとの熱交換が第2の熱交換器6−2にて行われる際、給湯路14−2から温水HWの出湯、もしくは浴槽への注湯に関する混合弁32−3の制御を含んでいる。

0098

この給湯制御では、給湯運転であるかを判定する(S301)。給湯があれば(S301のYES)、浴槽注湯の単独運転かを判定する(S302)。

0099

浴槽注湯の単独運転であれば(S302のYES)、温度センサ50−3の検出温度が、入浴者が設定した温度T2に対し浴槽水熱交換部6−12により加熱される分を考慮した温度になるように、混合弁32−3を制御する(S303)。

0100

浴槽注湯の単独運転でなければ(S302のNO)、給湯単独運転かを判定する(S304)。給湯単独運転であれば(S304のYES)、温度センサ50−3の検出温度が設定温度T3になるように混合弁32−3を制御し、高温の温水HWと低温の給水Wの混合比率を調整し、設定温度T3の温水HWを出湯させる(S305)。

0101

給湯単独運転でなければ(S304のNO)、浴槽注湯、給湯の場合に対応した制御を行う(S306)。このS306では、注湯優先、給湯優先などの制御を行う。注湯優先では、注湯運転を給湯運転に優先して実行し、注湯単独運転と同等の温度制御になる。この場合、給湯温度給湯設定温度T3より低くなる傾向にある。また、給湯優先では、給湯運転を注湯運転に優先させる。注湯運転中に給湯運転が生起し、この給湯運転を実行する場合には、注湯運転を一時的に停止させる。

0102

この給湯制御では、給湯の有無が給水量センサ52で検出される。浴槽注湯が単独であるか否かは、注湯量センサと給水量センサ52の検出値の比較により判断し、これらに差がある場合には給湯および注湯の同時使用となる。注湯単独の場合、温度センサ50−3を通過した温水HWが循環路8−2に流れ、往き管8−22および戻り管8−21より浴槽12に注湯される。往き管8−22を通過する際、浴槽水熱交換部6−12に加熱されるので、この温度上昇分を考慮し、温度センサ50−3が浴槽設定温度T2より低い温度になるように混合弁32−3の混合比率を制御する。

0103

給湯単独の場合、温度センサ50−3が設定温度T3になるように混合弁32−3を制御する。

0104

そして、注湯、給湯が同時発生となる場合には、同時使用に対応した制御を行い、少なくとも温度センサ50−3の検出温度が注湯、給湯が同時発生状態を考慮した温度になるように混合弁32−3の混合比率を制御する。

0105

<給湯動作>

0106

図12は、給湯動作時の熱媒Mおよび給水Wの流れを示している。この給湯動作では、加熱された熱媒Mが循環路8−1を通して熱交換器6−2に循環する。これにより、給水路14−1からの給水Wと熱媒Mとの熱交換が行われ、温水HWが給湯路14−2から出湯する。

0107

<追焚き動作>

0108

図13は、浴槽水BWの追焚き時の浴槽水BWおよび熱媒Mの流れを示している。この追焚き動作では、浴槽水BWを熱交換器6−1の浴槽水熱交換部6−12に循環させ、浴槽水BWと燃焼排気EGとの熱交換を行う。この場合、バーナー20の燃焼排気EGが熱媒熱交換部6−111に流れるため、熱媒Mと燃焼排気EGとの熱交換が必然的に行われ、熱媒Mを循環させないと、沸騰を生じるおそれがある。そこで、循環ポンプ28−1を駆動し、熱媒Mを循環路8−1に循環させる。

0109

<暖房動作>

0110

図14は、暖房動作時の熱媒Mの流れを示している。この暖房動作では、循環ポンプ28−1を駆動し、熱媒Mを循環路8−1および暖房回路8−11、8−12に循環させる。

0111

<実施例の効果>

0112

(1) この給湯・追焚き・暖房装置40によれば、第2の実施の形態に係る熱源装置2−2と同様の効果を得ることができる。

0113

(2) この給湯・追焚き・暖房装置40によれば、コンパクト化とともに、熱効率のよい給湯・追焚き・暖房装置を実現できる。

0114

(3)高温の温水HWや低温暖房を実現することができる。

0115

〔他の実施の形態〕

0116

a) 第1の実施形態では、熱媒熱交換部6−11で熱交換後の熱媒Mと熱媒熱交換部6−11で熱交換前の熱媒Mとを混合弁32−2で混合しているが、これに限定されない。第2の実施形態および実施例に記載しているように、熱媒熱交換部6−11の熱交換中の熱媒Mつまり、第2の熱媒熱交換部6−112の熱交換後で、第1の熱媒熱交換部6−111の熱交換前の熱媒Mと、第1の熱媒熱交換部6−111の熱交換後の熱媒Mとを混合弁32−2で混合してもよい。

0117

b) 上記実施の形態では、浴槽水熱交換部6−12を一次熱交換器で構成しているが、浴槽水BWの加熱に二次熱交換器を備える構成としてもよい。

0118

c) 上記実施の形態の熱媒Mの熱を浴室暖房浴室乾燥器に用いてもよい。

実施例

0119

以上説明したように、熱源装置の最も好ましい実施の形態などについて説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

0120

この発明の熱源装置や熱交換方法では、浴槽水の熱媒加熱を使用しないので、液々熱交換器を用いることがなく、燃焼熱と浴槽水との熱交換を行うので、液々熱交換器を削減でき、コンパクト化とともに効率的な熱交換を実現することができる。

0121

2−1、2−2熱源装置
4熱源
6−1 第1の熱交換器
6−2 第2の熱交換器
6−11熱媒熱交換部
6−111 第1の熱媒熱交換部
6−112 第2の熱媒熱交換部
6−12浴槽水熱交換部
6−13給湯用熱交換部
8−1 第1の循環路
8−11、8−12暖房回路
8−2 第2の循環路
8−21戻り管
8−22往き管
10帰還路
12浴槽
14−1給水路
14−2給湯路
14−3バイパス路
20バーナー
22燃焼室
24給気ファン
26排気孔
28−1、28−2循環ポンプ
30タンク
32−1分配弁
32−2、32−3混合弁
32−4燃料制御弁
34−1高温暖房負荷
34−2低温暖房負荷
36−1分岐部
36−2 分岐部
40給湯・追焚き・暖房装置
42装置筐体
43燃料供給管
44吸熱フィン
46ドレン受け
48ドレンタンク
50−1、50−2、50−3、50−4、50−5温度センサ
52 給水量センサ
54電装基板
56電源部
58 給湯・追焚き・暖房制御部
60−1、60−2、60−3リモコン装置
62プロセッサ
64メモリ部
66システム通信部

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