(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に設けられ、通水する水をバーナによって加熱可能な熱交換器と、その熱交換器と出湯管を介して接続されて湯が供給される貯湯槽と、前記出湯管に設けられる開閉弁と、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記開閉弁の開閉制御とバーナの燃焼制御とによって前記貯湯槽へ所定量又は所定水位の自動給湯を可能とした給湯装置であって、
前記制御手段は、前記所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、前記バーナの燃焼停止を行った後に前記開閉弁を閉弁させる一方、
装置への通水量を制御する通水制御手段を設けて、前記バーナの燃焼停止後に前記開閉弁を閉弁させる際には、前記バーナの燃焼停止後、前記開閉弁の閉弁までの間に前記通水制御手段によって、前記出湯管における出湯温度が前記バーナの燃焼停止時点から徐々に低下するように出湯量を徐々に減少させるようにしたことを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動給湯機能を備えた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯装置は、燃焼室内に、給水管及び出湯管が接続された熱交換器と、熱交換器を加熱するバーナとを備え、出湯管に接続された給湯栓が開栓されて装置内に通水すると、制御手段となるコントローラがバーナを燃焼動作させて熱交換器を通過する水を加熱し、出湯管から出湯させる。
このような給湯装置においては、出湯管から分岐した分岐管を浴槽に接続させると共に、分岐管に電磁弁（開閉弁）を設けて、コントローラが浴槽への湯張りや足し湯を自動的に行うようにしたものがある。この自動給湯機能は、風呂リモコン等に設けられた自動スイッチを押すと、コントローラが電磁弁を開弁させてバーナの燃焼を開始させ、分岐管から浴槽に湯を供給させて、分岐管に設けた流量センサで検出した湯量累計が所定量に到達すると、コントローラが電磁弁を閉弁させて給湯を自動停止するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１６０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この自動給湯機能においては、所定量に達した際の電磁弁の閉弁とバーナの消火とが略同時、或いは電磁弁閉弁後にバーナの消火がやや遅れるタイミングで行われているため、自動給湯停止後に燃焼室内に保有残熱が生じてしまう。この保有残熱はそのまま熱交換されることなく大気中へ放熱されるため、エネルギーロスに繋がっている。
【０００５】
そこで、本発明は、燃焼室の保有残熱を有効利用でき、高い熱効率が得られる給湯装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、制御手段は、貯湯槽への所定量又は所定水位の到達により自動給湯を終了する際には、バーナの燃焼停止を行った後に開閉弁を閉弁させる一方、装置への通水量を制御する通水制御手段を設けて、バーナの燃焼停止後に開閉弁を閉弁させる際には、バーナの燃焼停止後、開閉弁の閉弁までの間に通水制御手段によって、出湯管における出湯温度がバーナの燃焼停止時点から徐々に低下するように出湯量を徐々に減少させるようにしたことを特徴とする。
なお、本発明でいう貯湯槽とは、風呂付きの給湯装置での浴槽や貯湯式給湯器での貯湯タンク等、加熱された湯を所定量又は所定水位で貯めることができる容器全般を指す。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、先にバーナの燃焼を停止させることで、従来は大気中へ放出されていた燃焼室の保有残熱を有効利用でき、熱効率を向上させることができる。
また、通水制御手段の採用により、閉栓までの出湯温度の低下を抑えて、先にバーナの燃焼を停止させても貯湯槽側に温度ムラを生じさせることがなく、使用者に不快感を生じさせない。また、保有熱を熱交換器の伝熱管へ十分に伝達させることができ、より熱効率の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の給湯装置を備えた給湯暖房機の一例を示す概略図で、給湯暖房機１は、本発明のバーナ及び熱交換器となる給湯バーナ３，３・・と給湯熱交換器７とを備えて水道水を加熱し出湯させる給湯回路２と、暖房バーナ５，５と暖房熱交換器２６及び風呂熱交換器４０とを備えて床暖房や風呂の追い炊き等に利用される風呂・暖房回路４とからなる。
まず給湯回路２において、６は水道管からの水を給湯熱交換器７へ供給する給水管、８は給湯熱交換器７で加熱された湯を出湯する出湯管、９は給湯バーナ３へのガスの供給を行うガス管で、給水管６には、給湯水量センサ１０が、出湯管８には、給湯サーミスタ１１が夫々設けられ、ガス管９には、上流側からガス元電磁弁１２、給湯ガス比例制御弁１３、各給湯バーナ３への分岐管ごとに給湯切替電磁弁１４，１４・・が夫々設けられている。
【０００９】
また、給湯バーナ３，３・・を収容する給湯燃焼室１５の下方には、給湯ファン１６が設けられて、燃焼用空気を各給湯バーナ３へ供給可能となっている。この給湯燃焼室１５の上方には、給湯バーナ３の燃焼により生じた燃焼ガスを排気口１８へ導く排気路１７が連設されている。
さらに、出湯管８には、貯湯槽となる浴槽３９への戻り配管３８に接続される分岐管としての落とし込み管１９が分岐接続され、落とし込み管１９に設けた開閉弁としての風呂給湯電磁弁２０，２０を開弁させることで、給湯熱交換器７で加熱された湯を浴槽３９へ供給可能となっている。
【００１０】
２１は制御手段としてのコントローラ、２２は給湯リモコン、２３は風呂リモコンで、通常の給湯は以下の如くなされる。まず出湯管８に設けられた給湯栓２４の開栓による器具内の通水を給湯水量センサ１０で検知すると、コントローラ２１は、まず給湯ファン１６と、後述する風呂・暖房回路４の暖房ファン３１とを共に所定時間回転させて、給湯燃焼室１５及び暖房燃焼室３０内に貯留している燃焼ガスを排出させる（プリパージ）。その後、ガス管９のガス元電磁弁１２、各給湯切替電磁弁１４を開弁させ、給湯ガス比例制御弁１３を所定開度で開弁させて、各給湯バーナ３へガスを供給すると共に、イグナイタ２５を連続放電させ、給湯バーナ３，３・・に点火する。次に、コントローラ２１は、出湯管８に設けられた給湯サーミスタ１１によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン２２又は風呂リモコン２３によって指示された設定温度となるように、給湯切替電磁弁１４の開閉制御と、給湯ガス比例制御弁１３の開度調整とを行うと共に、給湯ファン１６の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。
【００１１】
一方、風呂・暖房回路４において、暖房熱交換器２６の暖房バーナ５へは、給湯回路２のガス管９から分岐した分岐ガス管２７が接続されており、この分岐ガス管２７に、暖房ガス比例制御弁２８、各暖房バーナ５への分岐管ごとに暖房切替電磁弁２９，２９が夫々設けられている。また、暖房バーナ５を収容する暖房燃焼室３０の下方にも、暖房バーナ５へ燃焼用空気を供給する暖房ファン３１が設けられている。暖房燃焼室３０の上方には、暖房バーナ５の燃焼により生じた燃焼ガスを給湯燃焼室１５側の排気路１７と合流させて同じ排気口１８から排出させる排気路３２が連設されている。
【００１２】
また、暖房熱交換器２６は、膨張タンク３３と、床暖房用の低温放熱器３４及び高温放熱器３５と共に暖房水の循環路を形成しており、循環路には、暖房循環ポンプ３６が設けられている。この循環路の一部の配管は、往き配管３７と戻り配管３８とによって浴槽３９と接続された風呂熱交換器４０を通過しており、暖房熱交換器２６で加熱されて循環路を循環する暖房水により、風呂熱交換器４０を通過する風呂循環水を加熱可能となっている。４１は風呂熱交換器４０へ暖房水を送る風呂熱動弁、４２は浴槽３９と風呂熱交換器４０との間で風呂循環水を循環させる風呂循環ポンプ、４３は暖房熱交換器２６の出湯温度を検出する暖房高温サーミスタ、４４は膨張タンク３３での暖房水の温度を検出する暖房低温サーミスタである。
【００１３】
風呂・暖房回路４での風呂の追い炊きは以下の如くなされる。戻り配管３８には、風呂の湯温を検出する風呂戻りサーミスタ４５が設けられており、ここで検出した風呂戻り温度が設定温度以下となると、風呂熱動弁４１が開弁して暖房循環ポンプ３６が回転し、暖房バーナ５が点火されると共に、風呂循環ポンプ４２も回転する。よって、風呂熱交換器４０と浴槽３９との間を循環する風呂循環水は、暖房熱交換器２６で加熱された暖房水と風呂熱交換器４０において熱交換され、設定温度まで加熱される。設定温度に達すると、暖房バーナ５の燃焼を停止させ、暖房循環ポンプ３６，風呂循環ポンプ４２を停止させて風呂熱動弁４１を閉弁させる。
【００１４】
一方、暖房運転は以下の如くなされる。コントローラ２１が床暖房スイッチのＯＮ信号を得ると、暖房循環ポンプ３６を回転させる。ここで、暖房高温サーミスタ４３又は暖房低温サーミスタ４４から得られる暖房水の温度が規定値以下であると、コントローラ２１は、暖房ファン３１、給湯ファン１６をプリパージ回転させた後、暖房切替電磁弁２９を開弁させ、暖房ガス比例制御弁２８を所定開度で開弁させて、暖房バーナ５へガスを供給すると共に、イグナイタを連続放電させて暖房バーナ５に点火する。暖房循環ポンプ３６によって加圧された暖房水は、低温放熱器３４側と暖房熱交換器２６側へ分岐し、循環路を循環することで暖房運転が行われる。コントローラ２１は、暖房高温サーミスタ４３又は暖房低温サーミスタ４４からの温度を監視し、暖房ガス比例制御弁２８の開度調整によって設定温度を維持する。
【００１５】
そして、コントローラ２１は、給湯リモコン２２又は風呂リモコン２３において自動スイッチが押されるか、水位センサによって浴槽３９の水位が設定値以下であることを検知するかすると、自動給湯制御を実行して湯張り又は足し湯を行う。図２は湯張りの場合の自動給湯制御のフローチャートで、まずＳ１で給湯リモコン２２又は風呂リモコン２３の自動スイッチが押されると、Ｓ２で落とし込み管１９の風呂給湯電磁弁２０，２０が開弁すると共に風呂循環ポンプ４２が動作して器具内を通水させるため、給湯バーナ３が燃焼する。よって、給湯熱交換器７で加熱された湯が落とし込み管１９及び戻り配管３８を介して浴槽３９へ給湯される。Ｓ３の判別で、落とし込み管１９に設けた風呂湯量センサ４６で検出した湯量累計が所定量に達すると、コントローラ２１は、Ｓ４で、ガス元電磁弁１２を閉弁させて先に給湯バーナ３の燃焼を停止させた後、Ｓ５で風呂給湯電磁弁２０，２０を閉弁させて風呂循環ポンプ４２を停止させ、器具内の通水を停止させる。
【００１６】
この給湯バーナ３の消火のタイミングは、例えば、器具のガスインプットの最大量で設定温度が設定可能な最高温度（例えば６０℃）の場合の消火時間（給湯バーナ３の消火から風呂給湯電磁弁２０の閉弁までの時間）をＴ１秒、ガスインプットの最小量で設定温度が設定可能な最低温度（例えば３８℃）の場合の消火時間をＴ２秒として夫々予め設定しておき（Ｔ１＞Ｔ２）、実際の自動給湯の際には、そのときのガスインプットと設定温度に応じて時間Ｔ１，Ｔ２の差を等分配比例計算して消火時間を得るようにすればよい。
この制御によれば、図３（Ａ）に示すように、点線で示す出湯量は閉栓時点まで変わらないのに対し、実線で示す出湯温度が消火時点から徐々に低下する。よって、この消火時点から閉栓時点までの消火時間Ｔの間で給湯燃焼室１５内の保有残熱が取り出せることになる。よって、自動給湯を終了した際には、給湯燃焼室１５内に保有残熱がないため、給湯ファン１６によるポストパージは不要となる。
なお、足し湯の場合の自動給湯制御は、Ｓ１で浴槽３９の水位が設定値以下になったか否かを判別することを除いて図２と同じ処理となる。
【００１７】
このように上記形態の給湯暖房機によれば、コントローラ２１は、所定量の到達により自動給湯を終了する際には、給湯バーナ３の燃焼停止を行った後に器具内の通水を停止させるようにしたことで、従来は大気中へ放出されていた給湯燃焼室１５の保有残熱を有効利用でき、熱効率を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記形態では、Ｓ３の判別で湯量累計が所定量に到達すると、給湯バーナ３の燃焼停止と器具内の通水停止とを順に処理しているが、図４に示すように、Ｓ３の判別で湯量累計が所定量に到達すると、次のＳ４で、出湯管１１側への給湯がなされているか否かを判別する。ここで同時給湯が確認されなければ、図２と同様に、Ｓ５でガス元電磁弁１２を閉弁させて先に給湯バーナ３の燃焼を停止させた後、Ｓ６で風呂給湯電磁弁２０，２０及び風呂循環ポンプ４２をＯＦＦさせ、器具内の通水を停止させる。この出湯管１１側への給湯の有無は、風呂湯量センサ４６で検出される湯量の変化（同時給湯の場合は湯量が小さい）で確認できるが、出湯管１１の下流側に流量センサを設ける等してもよい。
一方、Ｓ４で出湯管１１側への給湯が確認されれば、Ｓ７で風呂給湯電磁弁２０，２０及び風呂循環ポンプ４２をＯＦＦさせて落とし込み管１９側への通水のみを停止させ、給湯バーナ３の燃焼すなわち出湯管１１側への給湯は継続させる。Ｓ８で給湯栓２４が閉栓されて出湯管１１側の給湯が停止されると、Ｓ９で給湯バーナ３の燃焼が停止されることになる。
【００１９】
この変更例によれば、コントローラ２１は、所定量の到達により自動給湯を終了する際には、出湯管１１側への給湯の有無を確認し、出湯管１１側への給湯が行われていない場合には、給湯バーナ３の燃焼停止を行った後に風呂給湯電磁弁２０を閉弁させるようにする一方、出湯管１１側への給湯が行われている場合には、給湯バーナ３を燃焼停止させずに落とし込み管１９側への通水のみを停止させるようにすることで、出湯管１１側で給湯が行われている場合には給湯バーナ３の燃焼が停止されないので、自動給湯が終了しても他の給湯箇所で影響なく給湯を続けることができ、使い勝手を損なうことがない。
【００２０】
そして、上記形態では消火時間Ｔをガスインプットと温度との関係から求めるようにしているが、常に一定の時間に設定することもできるし、バーナの燃焼停止後、風呂戻りサーミスタ４５等の分岐管側の温度検出手段で得られる出湯温度が所定温度に到達したことを確認してから開閉弁を閉弁させるようにすることもできる。この場合、消火時間の演算が不要となって構成が簡略化する。
また、上記形態では、給湯燃焼室１５の保有残熱のみを取り出すようにしているが、落とし込み時の風呂循環ポンプ４２の動作によって風呂側の配管にも保有残熱が生じていることから、予め風呂循環ポンプ４２の消費電力が最大と最小との場合の時間を夫々設定しておき、実際の風呂循環ポンプ４２の消費電力に対して比例計算して得た時間も加えて消火時間を求めるようにしてもよい。
【００２１】
また、消火時間が長いと、閉栓までに出湯温度が大きく低下し、浴槽の温度にムラが生じてしまうおそれがある。よって、給湯バーナ３の燃焼を停止させた後は、給水管６に設けたバイパス制御バルブ４７を動作させる水量制御モータ４８（通水制御手段）の動作制御により、水量を徐々に絞るようにしてもよい。この場合は、図３（Ｂ）に示すように、実線で示す出湯温度が消火時点から徐々に低下するのと共に、点線で示す出湯量も徐々に低下して、閉栓時点で０となる。このように水量を絞ると、閉栓までの出湯温度の低下を抑え、先のバーナの燃焼を停止させても浴槽側に温度ムラを生じさせることがなく、使用者に不快感を生じさせない。また、保有熱を給湯熱交換器７の伝熱管へ十分に伝達させることができ、より熱効率の向上が期待できる。
【００２２】
その他、上記形態では浴槽への自動給湯の終了を所定量の到達としているが、貯湯槽側に設けた水位センサによって水位を監視し、所定水位に到達したら自動給湯を終了させるようにしてもよい。
また、給湯装置としては風呂・暖房回路の併設は必須ではなく、風呂側と暖房側との何れか一方がない場合や、両方がなく、出湯管を直接浴槽に接続した給湯回路のみの場合でも本発明は適用可能である。よって、風呂・暖房回路がない場合は、上記形態の自動給湯制御に風呂循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦは含まれない。
一方、本発明は、たとえば貯湯槽としての貯湯タンクに熱交換器で加熱された湯を所定量又は所定水位で自動給湯して所定温度に保温し、必要時に給湯する貯湯式給湯器等の給湯装置であっても、貯湯タンクへの自動給湯時に同様の制御で採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】給湯暖房機の概略図である。
【図２】自動給湯制御のフローチャートである。
【図３】自動給湯終了時の出湯温度及び出湯量と時間との関係を示すグラフで、（Ａ）が出湯量を徐々に減少させない場合、（Ｂ）が徐々に減少させる場合を夫々示す。
【図４】自動給湯制御の変更例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１・・給湯暖房機、２・・給湯回路、３・・給湯バーナ、４・・風呂・暖房回路、５・・暖房バーナ、６・・給水管、７・・給湯熱交換器、８・・出湯管、１５・・給湯燃焼室、１９・・落とし込み管、２０・・風呂給湯電磁弁、２１・・コントローラ、２２・・給湯リモコン、２３・・風呂リモコン、３７・・往き配管、３８・・戻り配管、３９・・浴槽、４０・・風呂熱交換器、４２・・風呂循環ポンプ、４６・・風呂湯量センサ、４７・・バイパス制御バルブ、４８・・水量制御モータ。
【図１】
0005137311.tif 000002
【図２】
0005137311.tif 000003
【図３】
0005137311.tif 000004
【図４】
0005137311.tif 000005