(57)【要約】【課題】従来、暖房回路を燃焼装置内で直接加熱し給湯と風呂へ間接熱交換器で加熱する構成であるため、給湯の加熱速度が遅いためカランやシャワー等からすぐにお湯が出ないとなる課題がある。【解決手段】バーナ１２で加熱される給湯回路１５が通る熱交換装置１６と、給水部１７と出湯部１８を設け、給湯ポンプ２７と、給湯回路１５と暖房回路２３及び風呂回路２５が熱交換する給湯暖房間接熱交換器２４及び給湯風呂間接熱交換器２６と、暖房回路２３と風呂回路２５の水を循環する暖房ポンプ２８と風呂ポンプ３６を有し、同時運転時に暖房ポンプ２８の循環量を制御する制御手段３７を設けた構成することで、給湯運転中に暖房回路２３の運転が開始された場合には、暖房回路２３の循環流量を制御することで給湯運転性能を確保する燃焼装置を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯暖房風呂機能を有する１缶３機能燃焼装置において、バーナと、前記バーナで加熱される給湯回路が通る熱交換装置と、前記給湯回路に給水部と出湯部を設け、前記給湯回路の水を循環する給湯ポンプと、前記給湯回路と暖房回路及び風呂回路が熱交換する給湯暖房間接熱交換器及び給湯風呂間接熱交換器と、前記暖房回路と前記風呂回路の水を循環する暖房ポンプと風呂ポンプを有し、同時運転時に前記暖房ポンプの循環量を制御する制御手段を設けた燃焼装置。
【請求項２】
暖房ポンプがＤＣポンプで構成され、給湯暖房間接熱交換器の戻り温度を検出する温度検出手段の温度を基に、制御手段により前記暖房ポンプの回転数を制御する請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
給湯ポンプ及び暖房ポンプがＤＣポンプで構成され、給湯暖房間接熱交換器の戻り温度を検出する温度検出手段の温度を基に、制御手段により前記給湯ポンプおよび前記暖房ポンプの回転数を制御する請求項１記載の燃焼装置。
【請求項４】
暖房回路の水路を開閉する開閉装置と、制御手段により前記開閉装置の流路開度を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの燃焼ユニットで給湯と暖房と風呂追い焚きの機能を有する燃焼装置の給湯と暖房の同時運転時の能力制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の１つの燃焼ユニットで給湯と暖房機能を有する小型化可能な熱源装置は、暖房循環回路を燃焼装置内で循環させ燃焼ガスにより直接加熱し、給湯と風呂を水・水熱交換器で間接加熱させることで実現するものがある（例えば特許文献１参照）。図５は、前記公報に記載された従来の燃焼装置を示すものである。図５に示すように、熱源１と、第１の熱交換手段２と、暖房循環回路３と、暖房ポンプ４と、給湯を加熱する第２の熱交換手段５と、浴槽６のお湯を加熱する第３の熱交換手段７と風呂ポンプ８で構成される。この構成により、暖房循環回路を加熱源とする一つの缶体で暖房と給湯と風呂の加熱が可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１３０４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記特許文献１の従来の燃焼装置では、暖房循環回路を燃焼装置内で直接加熱し給湯と風呂へ間接熱交換器で加熱する構成であるため、給湯の加熱速度が遅いためカランやシャワー等からすぐにお湯が出ない。また、給湯加熱速度を上げるために保温運転モードを開示しているが、保温運転動作をすることで待機時にもガス及び電気を消費することとなり省エネルギー化が困難となる課題がある。当然ながら、暖房循環回路による加熱動作であるため、給湯循環回路による暖房回路や風呂回路への加熱動作制御は開示されていない。
【０００４】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、給湯の即時出湯を可能とし、待機時の消費エネルギーを低減すると共に、給湯動作中に暖房運転を開始したときにも給湯出湯性能を確保する小型の燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃焼装置は、バーナと、バーナで加熱される給湯回路が通る熱交換装置と、給湯回路に給水部と出湯部を設け、給湯回路の水を循環する給湯ポンプと、給湯回路と暖房回路及び風呂回路が熱交換する給湯暖房間接熱交換器及び給湯風呂間接熱交換器と、暖房回路と風呂回路の水を循環する暖房ポンプと風呂ポンプを有し、同時運転時に暖房ポンプの循環量を制御する制御手段を設けたものである。
【０００６】
これによって、給湯回路の熱交換装置で加熱された熱は、給湯水としてカランやシャワー等から出湯すると共に、給湯暖房間接熱交換器で暖房回路の暖房を行い、風呂回路の風呂追い焚きをする、小型で待機時消費エネルギーを少なくできる１缶３機能燃焼装置を実現できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃焼装置は、給湯回路を加熱し他の循環回路と熱交換して加熱するため、バーナ最大能力の熱量を暖房回路や風呂回路に供給することが可能となるとともに、暖房及び風呂回路の各循環量を制御することで各循環回路へ任意に熱量の配分が可能となる。給湯回路を給湯管として加熱しているためカランやシャワーを使用したときには瞬時に最大能力まで出湯でき、待機時消費エネルギーは非常に少なくできる。また、給湯運転中に暖房回路の運転が開始された場合にも、給湯運転性能を確保することが出来る。すなわち１つの燃焼ユニットで給湯と暖房と風呂追い焚き等の３つの機能をもたらすコンパクトで待機時消費エネルギーを少なくできる１缶３機能の燃焼装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、バーナと、バーナで加熱される給湯回路が通る熱交換装置と、給湯回路に給水部と出湯部を設け、給湯回路の水を循環する給湯ポンプと、給湯回路と暖房回路及び風呂回路が熱交換する給湯暖房間接熱交換器及び給湯風呂間接熱交換器と、暖房回路と風呂回路の水を循環する暖房ポンプと風呂ポンプを有し、同時運転時に暖房ポンプの循環量を制御する制御手段を設けた構成することで、給湯運転中に暖房回路の運転が開始された場合には、暖房回路の循環流量を制御することで給湯運転性能を確保することが出来る。すなわち１つの燃焼ユニットで給湯と暖房と風呂追い焚き等の３つの機能をもたらすコンパクトで待機時消費エネルギーを少なくできる１缶３機能の燃焼装置を実現できる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の燃焼装置の暖房ポンプがＤＣポンプで構成され、給湯暖房間接熱交換器の戻り温度を検出する温度検出手段の温度を設けることで、温度検出手段の温度を基に制御手段により暖房ポンプの回転数を制御することで給湯運転性能を細かく制御することが出来る。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１の発明の燃焼装置の給湯ポンプ及び暖房ポンプがＤＣポンプで構成され、給湯暖房間接熱交換器の戻り温度を検出する温度検出手段の温度を設けることで、温度検出手段の温度を基に、制御手段により給湯ポンプ及び暖房ポンプの回転数を制御することでさらに正確に給湯運転性能を制御することが出来る。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明の燃焼装置の暖房回路の水路を開閉する開閉装置を設け、制御手段により開閉装置の流路開度を制御することで、簡易な構成で給湯運転性能を制御することが出来る。
【００１２】
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。従来例および各実施の形態において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の燃焼装置の全体構成図であり、図２は給湯運転中に暖房運転の要求が生じた際の暖房ポンプと給湯ポンプの回転数と燃焼量を表すグラフであり、図３は給湯運転中に暖房運転の要求が生じた際の暖房ポンプの回転数と燃焼量を表すグラフである。
【００１４】
図１と図２において、燃焼装置１０は、燃焼空気を送る燃焼ファン１１と、バーナ１２と、バーナ１２へ供給するガスの流量を比例制御するガス比例弁１３と、バーナ１２の燃焼本数を切り換えるガス電磁弁１４と、バーナ１２の上部で加熱される給湯回路１５が通る熱交換装置１６と、給湯回路１５が給水部１７と出湯部１８を有し、熱交換装置１６が主に顕熱分を吸熱する主熱交換部１９と主に潜熱分を吸熱する副熱交換部２０で形成され、主熱交換部１９を形成する複数の主フィン２１を給湯回路１５が貫通し、複数の副フィン２２と、給湯回路１５の熱を暖房回路２３へ伝熱する給湯暖房間接熱交換器２４と、給湯回路１５の熱を風呂回路２５へ伝熱する給湯風呂間接熱交換器２６と、給湯回路１５の水を循環させる小型の耐圧循環ポンプ２７と暖房回路２３の水を循環させる暖房ポンプである暖房ＤＣポンプ２８と、暖房回路２３の給湯暖房間接熱交換器２４の戻り温度を検出する温度検出手段である温度サーミスタ２９と、給湯風呂間接熱交換器２６の戻り温度を検出する温度サーミスタ３０と、入水温度を検出する温度サーミスタ３１と、出湯温度を検出する温度サーミスタ３２と、熱交換装置１６を迂回するバイパス管３３の流量を制御する混合弁３４と、出湯量を制御する水量制御弁３５と、風呂回路２５の湯水を循環させる風呂ポンプ３６と、温度サーミスタ２９の温度を基に耐圧循環ポンプ２７と暖房ＤＣポンプ２８の回転数を制御する制御装置３７と、水量センサー３８と、給湯、暖房、風呂運転や設定温度を指示するリモコン３９が設けられている。さらに、副熱交換部２０で潜熱を回収することで強酸性の結露水が発生するが、結露水は中和装置４０に設けた炭酸カルシウム等で中和されドレン水として機器外部へ排出される。
【００１５】
この時、通常の給湯暖房機の暖房燃焼入力は１５０００kcal/h、給湯燃焼入力は４５０００kcal/hであり、それぞれ独立している。この燃焼装置は、全燃焼入力が６００００kcal/h程度あり、燃焼入力をガス電磁弁１４やガス比例弁１３等で任意に可変することで１０００kcal/hから６００００kcal/hの燃焼能力を給湯や暖房や風呂へ出力することができるものである。
【００１６】
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。
【００１７】
給湯運転が行われているときには、リモコン３９の設定温度に基づき制御装置３７からの信号でガス電磁弁１４が開となりガス比例弁１３でガス流量と燃焼ファン１１の回転数を制御する。制御装置３７の信号は温度サーミスタ３１で検出される入水温度と水量センサー３８の信号を基に計算される。給水部１７から燃焼装置１０へ水が流入し給湯回路１５を通り副熱交換部２２で燃焼熱の主に潜熱分を吸熱した後、主熱交換部１９で主に顕熱分を吸熱し出湯部１８から出湯する。この給湯運転中に暖房運転の要求である運転開始信号がリモコン３９から入力された時には、各温度サーミスタ２９、３１、３２の温度を基に予め定められた、ガス流量と燃焼ファン１１の回転数をアップさせ燃焼量を増加させると同時に、耐圧循環ポンプ２７と暖房ＤＣポンプ２８の回転数を制御装置で計算し定常状態に達するまで回転数を増加する出力信号を出す。この制御動作により、給湯運転中の出湯性能である湯量と湯温を一定に制御し給湯使用者に湯温変動等の違和感を与えることなく暖房運転を開始することが出来る。
【００１８】
また、給湯と暖房が同時に運転されているときに、給湯の出湯量が多くなった時や、給湯の設定温度をリモコン３９で高くしたときには、要求される給湯性能を確保するために予め設定されたガス燃焼量アップと暖房ＤＣポンプ２８の回転数を制限するよう制御装置３７で制御する信号を出力することで、ただちに出湯温度と要求湯量を供給できるものである。
【００１９】
すなわち、給湯回路１５を循環回路として加熱し、給湯使用時には瞬時に最大能力まで出湯でき、待機時には従来機種と同様に制御装置３７等に微小な電力を供給するだけでよく消費エネルギーを非常に少なくできる。また、給湯運転中に暖房回路２３の運転が開始された場合にも、給湯運転性能を確保することが出来る。１つの燃焼ユニットで給湯と暖房と風呂追い焚き等の３つの機能をもたらすコンパクトな１缶３機能の燃焼装置を実現できる。
【００２０】
ここで、暖房ポンプに暖房ＤＣポンプ２８を使用した例について説明したが、暖房ポンプがＡＣ駆動ポンプで構成されたとしても、回転数をタップ切り替え等で幾つかの段階で切り換えることが出来る構成をとることで同様の効果を発揮できる。また、熱交換装置１６に副熱交換器２０として潜熱回収熱交換器を搭載して例について説明したが、潜熱回収熱交換器がない熱源機においても同様の効果を発揮できる。
【００２１】
さらに、図３へ示すように給湯運転中に暖房運転の要求が生じた際に暖房ＤＣポンプ２８のみ回転数を制御し、燃焼量を制御することでも、給湯性能をある程度正確に制御することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
本実施の形態は請求項４にかかわる発明について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態における暖房回路２３に水路を開閉する開閉装置を設けた全体構成図である。なお、第１の実施の形態と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図４において、第１の実施の形態の構成と異なるところは、暖房回路２３に水路を開閉する開閉装置である熱動弁４１とバイパス回路４２を設けている点にある。
【００２３】
以上の構成で、その動作、作用について説明する。
【００２４】
給湯運転中に暖房運転の要求である運転開始信号がリモコンから入力された時には、各温度サーミスタの温度を基に予め定められた、ガス流量と燃焼ファン１１の回転数をアップさせ燃焼量を増加させると同時に、耐圧循環ポンプ３０と暖房ＤＣポンプ３１の回転数を制御装置で計算し定常状態に達するまで回転数を増加する出力信号を出す。この時暖房回路への循環水は熱動弁の弁開度によってその流量が制御されるが、リモコン３９の信号により制御手段３７から熱動弁４１へ電流を印加し始めるが、熱動弁４１の弁開度は熱反応により徐々に開くため、バイパス回路４２を流れる循環水量の変化も緩やかとなり、暖房端末側へ取られる熱量が少なく給湯運転性能への影響を小さくできる。
【００２５】
この熱動弁４１の循環水量の制御動作により、給湯運転中の出湯性能である湯量と湯温を一定に制御し給湯使用者に湯温変動等の違和感を与えることなく暖房運転を開始することが出来る。
【００２６】
また、給湯と暖房が同時に運転されているときに、給湯の出湯量が多くなった時や、給湯の設定温度をリモコン３９で高くしたときには、要求される給湯性能を確保するために予め設定されたガス燃焼量アップと暖房ＤＣポンプ２８の回転数を制限するよう制御装置３７で制御する信号を出力することで、ただちに出湯温度と要求湯量を供給できるものである。
【００２７】
すなわち、給湯回路１５を循環回路として加熱し、給湯使用時には瞬時に最大能力まで出湯でき、待機時には従来機種と同様に制御装置３７等に微小な電力を供給するだけでよく消費エネルギーを非常に少なくできる。また、給湯運転中に暖房回路２３の運転が開始された場合にも、給湯運転性能を確保することが出来る。１つの燃焼ユニットで給湯と暖房と風呂追い焚き等の３つの機能をもたらすコンパクトな１缶３機能の燃焼装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる燃焼装置は給湯、暖房、風呂加熱を行うコンパクトな１缶３機能の熱源を実現することが可能となるので、一般住宅における給湯暖房機はもちろん、マンションやアパート等の集合住宅の設置場所が狭いところでも導入できる。また、熱源のガスはもちろん灯油等を熱源とした石油ボイラーにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における燃焼装置の全体構成図
【図２】同実施例における暖房ポンプと給湯ポンプの回転数と燃焼量を表すグラフ
【図３】同実施例における暖房ポンプ回転数と燃焼量を表すグラフ
【図４】本発明の実施形態２における燃焼装置の全体構成図
【図５】従来の燃焼装置の全体構成図
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃焼装置
１２  バーナ
１３  給湯回路
１６  熱交換装置
１７  給水部
１８  出湯部
２３  暖房回路
２４  給湯暖房間接熱交換器
２５  風呂回路
２６  給湯風呂間接熱交換器
２７  耐圧循環ポンプ（給湯ポンプ）
２８  暖房ＤＣポンプ（暖房ポンプ）      
２９  温度サーミスタ（温度検出手段）
３６  風呂ポンプ
３７  制御手段
４１  開閉装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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