(57)【要約】【課題】１次熱交換器と２次熱交換器とがバイパス接続されているか否かといったことを問わず、１次熱交換器に缶石付着などの異常を生じた際に、その旨を正確に検出することが可能な潜熱回収型給湯装置を提供する。【解決手段】バーナ３により発生された燃焼ガスから顕熱および潜熱を順次回収するための伝熱管方式の１次熱交換器１および２次熱交換器２と、２次熱交換器２の熱交換効率ηを算出可能な制御部４と、を備えており、入水が２次熱交換器２から行なわれる、潜熱回収型給湯装置Ａであって、制御部４は、２次熱交換器の熱交換効率ηを所定の閾値Ｔｈと比較することにより、１次熱交換器１が正常であるか否かを判断し、閾値Ｔｈについては、２次熱交換器２への入水温度に対応させて変更する。【選択図】  図１
2014047980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナにより発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための伝熱管を有する１次熱交換器と、
この１次熱交換器によって熱回収を終えた後の燃焼ガスから潜熱を回収するための伝熱管を有する２次熱交換器と、
前記２次熱交換器の熱交換効率を算出可能な制御部と、
を備えており、
前記２次熱交換器に入水して加熱された後の湯水が、前記１次熱交換器に送られてさらに加熱されるように構成されている、潜熱回収型給湯装置であって、
前記制御部は、前記２次熱交換器の熱交換効率を算出した場合には、この熱交換効率を所定の閾値と比較し、この閾値よりも前記算出した熱交換効率が大きい場合には異常があると判断する一方、そうでない場合には異常はないと判断するとともに、前記閾値については、前記２次熱交換器への入水温度に対応させて変更するように構成されていることを特徴とする、潜熱回収型給湯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯装置であって、
前記２次熱交換器を通過した後の湯水の一部を、前記１次熱交換器に供給することなく前記１次熱交換器の出湯側経路に流れさせるためのバイパス流路を備えている、潜熱回収型給湯装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の潜熱回収型給湯装置であって、
前記制御部は、前記２次熱交換器への入水温度と閾値との対応関係を示すデータを記憶した記憶部を有しており、
前記２次熱交換器の熱交換効率との比較対象となる閾値は、前記記憶部に記憶されたデータに基づいて決定するように構成されている、潜熱回収型給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱回収型給湯装置、さらに詳しくは、いわゆる缶石付着や排気閉塞などの異常が生じたことを検出できるように構成された潜熱回収型給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、潜熱回収型給湯装置の一例として、特許文献１に記載のものを先に提案している。
同文献に記載された給湯装置は、バーナにより発生された燃焼ガスから１次熱交換器および２次熱交換器を利用して顕熱および潜熱を順次回収するように構成されている。加熱対象となる湯水は、２次熱交換器を通過した後に１次熱交換器に供給されるように構成されている。これは、２次熱交換器への入水温度を高くすると、潜熱回収効率が低くなるため、これを回避するためである。
【０００３】
前記したような給湯装置を比較的長期間にわたって使用する場合、１次熱交換器の伝熱管への缶石付着を生じる場合がある。缶石付着は、伝熱管の内部に、炭酸カルシウムなどの缶石（スケール）が付着し、堆積する現象であり、伝熱管への供給水が硬水の場合にとくに生じ易い。２次熱交換器については、伝熱管内部が比較的低温であるために缶石付着は生じ難い。前記した缶石付着は、１次熱交換器の熱交換効率の低下要因になるだけではなく、その現象が顕著になると故障などを招く。したがって、そのような現象を適切に検出できるようにすることが望まれる。
【０００４】
ただし、缶石付着に起因して１次熱交換器の熱交換効率が低下しても、その分だけ、２次熱交換器による熱回収量は増える。給湯装置全体としては、熱回収量は大きく低下しない。このことが、１次熱交換器の缶石付着の検出を難しくする要因となっている。
【０００５】
特許文献１においては、前記した缶石付着を検出するための手段として、１次熱交換器および２次熱交換器のそれぞれの熱交換効率を演算し、その比率を求めている。１次熱交換器に缶石付着が生じていれば、相対的に２次熱交換器の熱交換比率が高くなる。したがって、前記手段により缶石付着を検出することが可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の手段では、次に述べるように未だ改善すべき余地があった。
【０００７】
すなわち、１次熱交換器と２次熱交換器との熱交換効率の比率は、缶石付着の有無のみに基づいて変化する訳ではなく、これとは別の要因、たとえば２次熱交換器への入水温度条件によっても変化する。２次熱交換器への入水温度が低いほど、２次熱交換器の相対的な熱交換効率比率は高くなる。したがって、特許文献１の手段では、缶石付着の検出精度の点で未だ改善すべき余地がある。
また、特許文献１の手段では、２次熱交換器を通過した湯水の全量が１次熱交換器に供給されることが条件とされる。したがって、後述する図１のバイパス流路５４に相当する手段が設けられて、２次熱交換器を通過した湯水の一部のみが１次熱交換器に供給されるような構成においては、特許文献１の手段を適用することができない。
【０００８】
以上は、１次熱交換器に缶石付着が生じる場合を例として説明したが、フィン閉塞タイプの排気閉塞が生じる場合についても同様である。この排気閉塞は、１次熱交換器のフィンに燃焼ガス中の煤が付着し、堆積することにより生じる。２次熱交換器は、１次熱交換器を通過した後の燃焼ガスを受けるために、そのような排気閉塞は生じ難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２６４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、１次熱交換器と２次熱交換器とがバイパス接続されているか否かといったことを問わず、１次熱交換器に缶石付着や排気閉塞などの異常を生じた際には、その旨を正確に検出することが可能な潜熱回収型給湯装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１２】
本発明により提供される潜熱回収型給湯装置は、バーナにより発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための伝熱管を有する１次熱交換器と、この１次熱交換器によって熱回収を終えた後の燃焼ガスから潜熱を回収するための伝熱管を有する２次熱交換器と、前記２次熱交換器の熱交換効率を算出可能な制御部と、を備えており、前記２次熱交換器に入水して加熱された後の湯水が、前記１次熱交換器に送られてさらに加熱されるように構成されている、潜熱回収型給湯装置であって、前記制御部は、前記２次熱交換器の熱交換効率を算出した場合には、この熱交換効率を所定の閾値と比較し、この閾値よりも前記算出した熱交換効率が大きい場合には異常があると判断する一方、そうでない場合には異常はないと判断するとともに、前記閾値については、前記２次熱交換器への入水温度に対応させて変更するように構成されていることを特徴としている。
本発明においては、前記２次熱交換器を通過した後の湯水の一部を、前記１次熱交換器に供給することなく前記１次熱交換器の出湯側経路に流れさせるためのバイパス流路を備えている構成とすることができる。
【００１３】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
まず、１次熱交換器に缶石付着あるいは排気閉塞を生じ、この現象が顕著になると、１次熱交換器の熱交換効率は低下する一方、２次熱交換器の熱交換効率は上昇する。本発明では、このような現象のうち、２次熱交換器の熱交換効率が上昇する現象に着目し、２次熱交換器の熱交換効率が所定の閾値を超えるほど高くなった場合には、缶石付着あるいは排気閉塞などの異常が生じたものと判断する手法を採用している。ただし、本発明では、２次熱交換器の熱交換効率は、入水温度の影響を受け易いことを考慮し、入水温度に応じて閾値を変更する。したがって、本発明によれば、前記従来技術と比較して、缶石付着や排気閉塞などの異常をより精度よく検出することが可能となる。
加えて、本発明においては、前記従来技術とは異なり、１次熱交換器の熱交換効率を考慮する必要はない。したがって、２次熱交換器を通過した後の湯水の全量が１次熱交換器に供給されない構成（図１のバイパス流路５４が設けられた構成）が採用された場合であっても、缶石付着や排気閉塞などの異常の有無を的確に判断することができる利点も得られる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記制御部は、前記２次熱交換器への入水温度と閾値との対応関係を示すデータを記憶した記憶部を有しており、前記２次熱交換器の熱交換効率との比較対象となる閾値は、前記記憶部に記憶されたデータに基づいて決定するように構成されている。
【００１５】
このような構成によれば、閾値を決定する処理を、記憶部に記憶されたデータに基づい
て迅速に行なうことができる。
【００１６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る潜熱回収型給湯装置を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す潜熱回収型給湯装置に具備された制御部に記憶されている閾値のデータの一例を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す潜熱回収型給湯装置に具備された制御部の動作処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１に示す潜熱回収型給湯装置Ａは、ガスバーナなどのバーナ３、このバーナ３によって発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための１次熱交換器１、この１次熱交換器１を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収するための２次熱交換器２、および制御部４を備えている。
【００２０】
１次熱交換器１および２次熱交換器２は、内部に湯水を流通させる伝熱管１０，２０を備えており、入水口５０に供給された湯水は、流路５１を通過して２次熱交換器２に入水して加熱された後に、流路５２を介して１次熱交換器１に送られる。ただし、流路５２は、１次熱交換器１の出湯側の流路５３に対し、バイパス流路５４を介して繋がっており、１次熱交換器１には、流路５２中の湯水の全量は供給されず、一部の湯水が供給されるように構成されている。このような構成によれば、１次熱交換器１の湯水流量が少量化されるために、１次熱交換器１の高温化が図られ、１次熱交換器１における結露防止性能を高めることができる。バイパス流路５４を通過した湯水は、１次熱交換器１の出湯側の流路５３に合流し、それらの混合湯水が出湯口５５から所望の給湯先に供給される。流路５１，５２には、入水温度および２次熱交換器出湯温度を検出するための温度センサＳａ，Ｓｂや、入水流量検出用の流量センサＳｃなどが設けられている。
【００２１】
制御部４は、マイクロコンピュータなどを用いて構成されており、潜熱回収型給湯装置Ａの各部の動作制御を実行可能であるが、これに加えて、１次熱交換器１に缶石付着や排気閉塞などの異常が生じていないか否かの判断処理も実行する。その具体的な内容については後述するが、前記判断処理を行なうためのデータとして、制御部４の記憶部４０には、図２に示すような閾値ＴｈのデータＤ１が記憶されている。
【００２２】
図２において、破線で示すデータＤ０は、入水温度と、１次熱交換器１が正常（缶石付着なし、排気閉塞なしの状態）である場合の２次熱交換器２の熱交換効率を示すものである。閾値ＴｈのデータＤ１は、前記した熱交換効率の値に、所定の値α（たとえば、３％など）を上乗せしたものであり、様々な入水温度に対応して設定されている。
【００２３】
次に、前記した潜熱回収型給湯装置の作用について説明する。併せて、制御部４の動作処理手順の一例について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２４】
まず、２次熱交換器２および１次熱交換器１に湯水供給がなされ、かつバーナ３が燃焼駆動を開始すると、制御部４は、２次熱交換器２の熱交換効率ηの演算処理を行なう（Ｓ１）。熱交換効率ηは、次の式１により求めることができる。
η＝Ｑ１／Ｑ２    …式１
Ｑ１は、２次熱交換器２による湯水加熱量であり、Ｑ１＝（Ｔ２−Ｔ１）・Ｗ  で求められる。Ｔ１は入水温度、Ｔ２は２次熱交換器出湯温度、Ｗは入水流量であり、これらは温度センサＳａ，Ｓｂ、および流量センサＳｃを用いて検出される。
Ｑ２は、バーナ３の燃焼熱量であり、たとえばバーナ３の燃料ガス消費量と燃料ガスの発熱量との積として求めることができる。
【００２５】
次いで、制御部４は、図２に示したデータＤ１から、入水温度Ｔ１に対応する閾値Ｔｈのデータを選択し、この閾値Ｔｈと前記した熱交換効率ηとを比較する（Ｓ２，Ｓ３）。この比較により、η＞Ｔｈ  の関係が成立し、この関係が所定時間以上継続すれば、その時点で１次熱交換器１に缶石付着あるいは排気閉塞などの異常が生じたものと判断される（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４：ＹＥＳ，Ｓ５）。図３には示されていないが、この場合には異常が生じた旨の報知動作や、バーナ３の運転停止措置が採られる。これとは異なり、η＞Ｔｈ  の関係が成立しない場合には、異常がある旨の判断はなされない（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ６）。前記した一連の処理は、潜熱回収型給湯装置Ａの運転中は継続して繰り返し実行される。
【００２６】
前記した一連の処理によれば、１次熱交換器１に缶石付着あるいは排気閉塞が生じることに起因して、２次熱交換器２の熱交換効率が大きく上昇する現象を生じると、この旨を的確に察知することができる。２次熱交換器２の熱交換効率は、入水温度に左右されるが、前記した処理においては、入水温度によって熱交換効率が変動することを考慮した上で異常の有無が判断されているために、この判断は正確なものとなる。また、異常が生じた場合に、これを早期に発見する上でも好ましいものとなる。さらに、潜熱回収型給湯装置Ａには、バイパス流路５４が設けられており、１次熱交換器１と２次熱交換器２とに供給される湯水の流量が相違するものの、前記した処理によれば、そのようなことには関係なく、異常の有無についての的確な判断を行なうことが可能である。
【００２７】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る潜熱回収型給湯装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【００２８】
本発明においては、上述した実施形態のバイパス流路５４を無くした構成とすることもできる。１次熱交換器および２次熱交換器は、伝熱管を用いて熱回収を図るタイプであればよい。バーナは、ガスバーナに代えて、オイルバーナとすることもできる。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ  潜熱回収型給湯装置
１  １次熱交換器
２  ２次熱交換器
３  バーナ
４  制御部
１０  伝熱管
２０  伝熱管
４０  記憶部
【図１】
2014047980.tif 000003
【図２】
2014047980.tif 000004
【図３】
2014047980.tif 000005