JP2006266555A

JP2006266555A - 給湯暖房装置

Info

Publication number: JP2006266555A
Application number: JP2005083083A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kitanishi; 博北西; Koichi Kanezaki; 幸一金▲崎▼; Masazumi Iwanaga; 昌純岩永; Shigeru Murakami; 村上　　茂; Masamitsu Kondo; 正満近藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP4479553B2

Abstract

【課題】給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器の組合せで給湯と暖房と風呂を単一の熱源とし、器具の小型化・軽量化・高効率化を図る。
【解決手段】給水路１から潜熱回収用熱交換器１６を通り給湯用熱交換器１５を経て出湯路３に至る給湯回路を形成すると共に給湯用熱交換器１５から取出し利用側熱交換器１８に供給後、循環ポンプ１７を介し潜熱回収用熱交換器１６に戻す給湯循環回路１９を形成し給湯回路３を利用する際予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第１バーナ２Ａと給湯循環回路１９を利用する際予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第２バーナ２Ｂを備え、第１バーナ或いは第２バーナが作動中に定格能力以上の負荷要求があった時、所定の期間を上限として第２バーナ或いは第１バーナの作動を許可する特別運転モードを設定し特別運転モードは負荷要求が定格能力以下に低下した時又は所定の期間が終了時点で解除し通常運転モードに復帰するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼熱により加熱する給湯用熱交換器と、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器を備えた給湯装置に関し、特に、前記給湯用熱交換器と潜熱回収熱交換器で加熱された湯水を循環する給湯循環回路に利用側熱交換器を設けた給湯暖房装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置としては、特許文献１のように、給水路を通して供給される水をバーナの燃焼により加熱して給湯路に給湯する給湯用熱交換器と、入路を通して供給される加熱対象流体を前記バーナの燃焼により加熱して出路に流出する流体用熱交換器とが設けられている給湯装置であって、前記給湯用熱交換器が前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する給湯用顕熱熱交換部と、その給湯用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する給湯用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記流体用熱交換器が、前記バーナの燃焼排ガスの顕熱を回収する流体用顕熱熱交換部と、その流体用顕熱熱交換部よりも前記バーナの燃焼排ガスの流動方向の下流側に配置され、前記バーナの燃焼排ガスの潜熱を回収する流体用潜熱熱交換部とを備えて構成され、前記給湯用顕熱熱交換部と流体用顕熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成され、かつ、前記給湯用潜熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部とが、互いに熱伝導する状態で一体的に形成された給湯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、潜熱回収用熱交換器で潜熱を回収するときに燃焼排ガスが結露して強酸性のドレン水が発生する。このドレン水の排水構成として特許文献2のように、潜熱回収用熱交換器の下方にドレン受けを設け、該ドレン受けで受けたドレン水を中和器を通して排水するようにしたものがあり、中和器の構造として、内部に中和剤を装填するための略Ｕ字状のトラップ構造の装填空間を設け、該装填空間の一方の上端部にドレン水の入口を設け、他方の上端部に中和した処理水を排出する出口を設けたものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、潜熱回収用熱交換器を備えた給湯暖房装置としては、特許文献３のように、それぞれにガスバーナ５、５a、一次熱交換器６、６a、二次熱交換器７、７aを備えた風呂給湯器１Ａと給湯暖房機１Ｂで構成され、給湯及び風呂注湯時は風呂給湯器１Ａを用い、暖房及び風呂追い焚き時は給湯暖房機１Ｂを用いるようにしたものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２−２６７２６２号公報特開２００１−２４１７６４号公報特開２００１−２４１６４１号公報

しかしながら、前記従来の給湯暖房装置は、バーナの燃焼ガスの流出経路中に給湯用熱交換器と流体用熱交換器をそれぞれ配置し、前記給湯用熱交換器に給湯用顕熱熱交換部と給湯用潜熱熱交換部を設け、前記流体用熱交換器に流体用顕熱熱交換部と流体用潜熱熱交換部を設けた構成としているため、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部にそれぞれ給湯用熱交換器と流体用熱交換器を一体的に形成する必要があり、給湯用熱交換器及び流体用熱交換器として極めて複雑な構成を強いられるものであった。特に、潜熱熱交換部の構成として、耐食性を高めるためにステンレスパイプと銅管を用いた２重管構造とする場合などはその加工性に課題を有するものであった。

また、バーナで加熱される経路として、給湯用と流体用の２つの経路を形成しているため、配管構成が複雑になるとともに、単独運転時に運転停止側の熱交換器内の残水の沸騰が発生するという課題を有するものであった。

また、潜熱回収用熱交換器で発生するドレン水を排出する構成にあっては、中和器で中和された処理水を直接排水溝等に排水する構造であるため、一戸建てのように簡単に屋外に排水できる環境に設置される場合は問題ないが、マンション等の集合住宅においては簡単に屋外に排水することができず、熱源機の近傍に専用の排水管を別途設ける等、設置工事面で困難を強いられるものであった。

また、能力面においても、従来の大型の給湯器などでは、器具の最小燃焼から最大燃焼までをカバーするバーナのターンダウンレシオ（ＴＤＲ）を確保することができないので、バーナを複数の燃焼面に分けて構成し、燃焼させる燃焼面の数や、燃焼面に大小がある場合にはそれらの組み合わせ方を切り替えることで、器具の最小燃焼から最大燃焼までをカバーするようになっているが、器具の最大能力はあくまで予め設定された定格能力で決まるもので、定格能力を越えて燃焼させることはできないものであった。大きな能力を必要とする場合は、定格能力の大きな器具を選定して使用する必要があり、その場合、定格能力の大きさによっては種々の制約を受けることがあり、家庭用などではあまり大きな定格能力を有した給湯器はなかった。

さらに、上記特許文献３のように２缶３水路方式の給湯風呂暖房装置は、給湯回路と暖房・風呂回路が別々の缶体で構成され、それぞれの缶体にバーナを備えた独立構成となっていたため、暖房運転時には暖房回路を形成する缶体に備えられたバーナの最大燃焼量の範囲内でしか燃焼させることができず、給湯運転時には給湯回路を形成する缶体に備えられたバーナの最大燃焼量の範囲内でしか燃焼させることができないものであった。

よって、複数の場所で同時使用が頻繁に行われるような使い方をされる場合は、給湯器を複数台設置することで対応し、用途に応じてそれぞれの給湯器を使い分けるというものであり、設置場所、配管工事、費用面での負担が大きいものであった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とし、かつ、加熱経路の加熱源として給湯用バーナと暖房用バーナを併設した一体化構成とすることで、給湯性能を優先しつつ、各機能毎に予め定められた定格能力を有するバーナを所定の条件下で定格能力を超えて燃焼することができる、使い勝手のよい給湯装置を提供する。

また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯暖房装置は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、前記給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器を直列に接続して、給水路から潜熱回収用熱交換器を通り給湯用熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路を形成するとともに、前記出湯路から分岐し循環ポンプを介して利用側熱交換器に供給した後、前記潜熱回収用熱交換器に戻し、潜熱回収用熱交換器から給湯用熱交換器を通り循環ポンプを介して利用側熱交換器に至る給湯循環回路を形成し、前記給湯回路を利用するか、または、給湯循環回路を利用するか、または、給湯回路と給湯循環回路を同時に利用するか、を選択できるようにした給湯暖房装置であって、前記バーナは、給湯回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第１バーナと、給湯循環回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第２バーナで構成し、前記第１バーナあるいは第２バーナが作動中に定格能力以上の負荷要求があったとき、所定の期間を上限として前記第２バーナあるいは第１バーナの作動を許可する特別運転モードを設定し、前記特別運転モードは、負荷要求が定格能力以下に低下したとき、または、所定の期間が終了した時点で解除し、通常運転モードに復帰するようにしたものである。

上記発明によれば、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

また、給湯使用時に予め想定した通常使用条件の範囲内においては器具の定格能力内でバーナの燃焼を制御することが可能であり、予め定めた器具定格能力を越えることはなく定格表示との整合性を図ることができる。また、一時的に定格能力を越えるような使い方、例えば、通常２カ所で給湯を同時使用するところを３カ所で同時使用した場合、従来であれば定格能力を越えた使い方となって、給湯温度が低下する、または、給湯量が減少するというような不具合が生じていたが、本発明では給湯要求能力が定格能力を越えた場合、給湯循環回路用、例えば、暖房用に設定された能力を一時的に使用することが可能な構成としているため、給湯要求能力に対して給湯定格能力と暖房定格能力を加えた能力範囲内でバーナの燃焼を制御することができ、３カ所同時使用された場合でも所望の給湯温度、給湯量を確保することができる。また、上記特別運転モードは、所定の期間を限定して、給湯定格能力を越える要求があったときのみ変更可能とし、それ以外の使用条件では定格運転モードに戻すようにしているため、給湯定格能力を越えて使用される期間は極短時間であり、定格表示との整合性において問題となることはない。

本発明の給湯装置は、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができる。

また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

また、通常使用条件の範囲内においては器具の定格能力内でバーナの燃焼を制御することが可能で、給湯要求能力が定格能力を越えた場合でも暖房用に設定された能力を一時的に使用することが可能な構成としているため、給湯要求能力に対して給湯定格能力と暖房定格能力を加えた能力範囲内でバーナの燃焼を制御することができ、３カ所同時使用された場合でも所望の給湯温度、給湯量を確保することができる。

第１の発明は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、前記給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器を直列に接続して、給水路から潜熱回収用熱交換器を通り給湯用熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路を形成するとともに、前記出湯路から分岐し循環ポンプを介して利用側熱交換器に供給した後、前記潜熱回収用熱交換器に戻し、潜熱回収用熱交換器から給湯用熱交換器を通り循環ポンプを介して利用側熱交換器に至る給湯循環回路を形成し、前記給湯回路を利用するか、または、給湯循環回路を利用するか、または、給湯回路と給湯循環回路を同時に利用するか、を選択できるようにした給湯暖房装置であって、前記バーナは、給湯回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第１バーナと、給湯循環回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第２バーナで構成し、前記第１バーナあるいは第２バーナが作動中に定格能力以上の負荷要求があったとき、所定の期間を上限として前記第２バーナあるいは第１バーナの作動を許可する特別運転モードを設定し、前記特別運転モードは、負荷要求が定格能力以下に低下したとき、または、所定の期間が終了した時点で解除し、通常運転モードに復帰するようにしたことを特徴としたものである。

そして、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して暖房回路や風呂回路に熱量を供給する構成とすることで、前記給湯用熱交換器や潜熱回収用熱交換器に関連しない利用側熱交換器の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

第２の発明は、利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器として用い、給湯または暖房の単独利用、あるいは給湯と暖房の同時利用、を選択できるようにしたことを特徴とするもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で構成する給湯循環回路を用いて給湯と暖房を行うように構成した給湯装置に限定したものであり、給湯と暖房を１つの加熱経路で構成することで、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、潜熱回収により効率アップを図ることで給湯性能と暖房性能を同時に確保することができる。

第３の発明は、利用側熱交換器として、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器として用い、給湯または風呂追い焚きの単独利用、あるいは給湯と風呂追い焚きの同時利用、を選択できるようにしたことを特徴とするもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で構成する給湯循環回路を用いて給湯と風呂追い焚きを行うように構成した給湯装置に限定したものであり、給湯と風呂追い焚きを１つの加熱経路で構成することで、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、潜熱回収により効率アップを図ることで給湯性能と風呂追い焚き性能を同時に確保することができる。

第４の発明は、利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器と、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を設け、給湯または暖房または風呂追い焚きの単独利用、あるいは給湯と暖房と風呂追い焚きのうち少なくとも２つの同時利用、を選択できるようにしたことを特徴とするもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で構成する給湯循環回路を用いて給湯と暖房と風呂追い焚きを行うように構成した給湯装置に限定したものであり、給湯と暖房と風呂追い焚きを１つの加熱経路で構成することで、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、潜熱回収により効率アップを図ることで給湯性能と暖房性能と風呂追い焚き性能を同時に確保することができる。

第５の発明は、利用側熱交換器として複数個設ける場合、給湯循環回路に対して各熱交換器を並列に接続し、給湯用熱交換器から供給される湯水温度が略同一となるようにしたことを特徴とするもので、給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器で構成する給湯循環回路に複数の利用側熱交換器を並列に接続して使用することで、給湯循環回路の通路抵抗を小さくすることができ、循環ポンプの小型化・軽量化が可能になる。

第６の発明は、潜熱回収用熱交換器は、複数のステンレス綱製プレートフィンを貫通してステンレス綱製の受熱管を並設するとともに、前記受熱管に内通させて銅製の通水管を配設し、前記通水管の入水口を集合させて１つの入水経路を形成する入水ヘッダーと、前記通水管の出水口を集合させて１つの出水ヘッダーを設けることで、給水路より供給される水を複数の通水管経路を介して給湯用熱交換器に供給し、その過程で燃焼排ガスの潜熱を回収するようにしたことを特徴とするもので、給水路より供給される１つの加熱経路で構成することで、受熱管と通水管の並設構成が簡素化できるとともに、通水管の入水口と出水口を入水ヘッダーと出水ヘッダーで集合させることにより潜熱回収用熱交換器内を複数の通水経路を介して通水することができ、給湯循環回路の通路抵抗を小さくすることができ、循環ポンプの小型化・軽量化が可能になる。

第７の発明は、給水路より供給される水を潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器を迂回して出湯路に供給するバイパス通路を設け、前記バイパス通路は給湯循環回路の上流側の給水路より水を供給し、給湯用熱交換器で加熱された高温水と混合して所望の湯水を出湯路より供給するようにしたことを特徴とするもので、給水路より供給される水の一部を潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器を経由して加熱し、残りの給水の一部をバイパス通路より前記加熱水に混合して所望の湯水を確保する構成とすることで、加熱水を高温にすることができ、給湯用熱交換器内の湯温を上昇させることで、熱交換器での結露を防止し耐久性の向上を図ることができる。

第８の発明は、出湯路より供給される湯水を利用側熱交換器の二次側である風呂回路に供給する注湯回路を設け、前記注湯回路はバイパス通路の下流側の出湯路より混合された湯水を供給するようにしたことを特徴とするもので、潜熱回収用熱交換器と給湯用熱交換器で効率よく加熱された湯水をバイパス通路より供給される水と混合して所望の湯水を確保した後、注湯回路より風呂回路に供給することで、効率のよい風呂運転が可能になる。

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。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における給湯暖房装置の構造図を示すものである。

図１において、まず給水路１より供給される水をバーナ２の燃焼により加熱し所定の温度に上昇した後、出湯路３に供給し、前記給水路１と出湯路３を連通して形成したバイパス通路４から給水路１より供給される水の一部をバイパス制御弁５を介して供給することで所望の湯水に調整し、給湯栓６より出湯する給湯回路を構成している。

ここで、バーナ２はガス元電磁弁７、ガス比例弁８、ガス切替弁９が配設されたガス供給路１０より燃料が供給され、燃焼用ファン１１より燃焼用空気が供給されて、予め定められたシーケンスに従い燃焼動作が行われる。そして、バーナ２の燃焼により発生する燃焼ガスは燃焼室１２を通って排気通路１３を経由し排気口１４から器具外に排出される。

この燃焼ガスの排気経路に燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器１５と燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を配設している。具体的には、バーナ２の下流側燃焼室１２に給湯用熱交換器１５を設け、その下流側排気通路１３に潜熱回収用熱交換器１６を設け、前記給水路１より供給される水を、まず潜熱回収用熱交換器１６に供給し燃焼排ガス中の潜熱を回収したのち、給湯用熱交換器１５に供給しバーナ２の燃焼により所定の高温水に上昇させて出湯路３に供給する。このように従来の給湯用熱交換器１５による熱回収に加え、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６を設けることで、総合的な熱効率を高め省エネを図るものである。

次に、給湯用熱交換器１５の出口から直接利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８に、潜熱回収用熱交換器１６および給湯用熱交換器１５で加熱された高温水を供給した後、循環ポンプ１７を介して前記潜熱回収用熱交換器１６の上流側給水路１に戻し、潜熱回収用熱交換器１６から給湯用熱交換器１５を通り暖房用熱交換器１８に至る給湯循環回路１９を構成している。この給湯循環回路１９は、給湯用熱交換器１５の出口から直接利用側熱交換器に温水を供給するようにしているため、バーナ２で加熱された高温の湯水を利用して利用側負荷に熱量を供給することが可能であり、本実施の形態で説明する暖房回路などに用いると最適である。

そして、給湯回路３、給湯循環回路１９への熱量供給源である給湯用熱交換器１５の加熱用バーナ２は、給湯用に設定された定格燃焼入力を有する第１バーナ２Ａと暖房用に設定された定格燃焼入力を有する第２バーナ２Ｂで構成されており、それぞれの負荷要求に応じて定格燃焼入力範囲内で燃焼するようになっている。つまり、給湯運転時には第１バーナ２Ａが燃焼可能な定格入力範囲内で給湯負荷に応じて燃焼量が制御され、暖房運転時には第２バーナ２Ｂが燃焼可能な定格入力範囲内で暖房負荷に応じて燃焼量が制御され、風呂運転時には第１バーナ２Ａが燃焼可能な定格入力範囲内で給湯と風呂の同時運転をしたとき給湯性能に支障がでない範囲で設定された風呂用の定格入力範囲内で燃焼量が制御される。この各機能毎に設定された定格燃焼入力範囲内で運転する状態を定格運転モードといい、従来の２缶３水路方式の給湯風呂暖房装置は前記定格運転モードでの運転しかできなかった。つまり、従来の給湯風呂暖房装置は、給湯風呂回路と暖房回路が別々の缶体で構成され、それぞれの缶体にバーナを備えた独立構成となっていたため、暖房運転時には暖房回路を形成する缶体に備えられたバーナの最大燃焼量の範囲内でしか燃焼させることがでず、給湯運転時には給湯回路を形成する缶体に備えられたバーナの最大燃焼量の範囲内でしか燃焼させることができないものであった。

本実施の形態においては、上記した如く、給湯用熱交換器１５、潜熱回収用熱交換器１６で加熱された湯水を直接給湯用として用いるとともに、給湯循環回路１９を形成しその循環水を利用して暖房回路２０と風呂回路２８に熱量を供給する１缶３水路方式とし、給湯用熱交換器１５を加熱するバーナ２として、予め定格入力を設定した第１バーナ2Aと第２バーナ２Ｂを併設一体化した構成としているため、定格運転モードでの運転はもちろんのこと、所定の条件下ではそれぞれの機能における定格入力を超えた特別運転モードでの運転も可能になる。

暖房回路２０は、暖房用熱交換器１８の２次側に放熱機２１等の負荷を接続して閉回路を形成し、暖房用循環ポンプ２２で循環させることにより、前記暖房用熱交換器１８で給湯循環回路１９より供給される高温水と熱交換して暖房熱量を確保するようにしている。

以上のように構成された給湯暖房装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、給湯運転時には、給湯栓６を開くと給水路１に配設した給水側流量センサー２３が通水を検知し、この通水信号で燃焼用ファン１１が動作し同時にガス元電磁弁７、ガス比例弁８が開き、バーナ２Ａに燃料と燃焼用空気が供給されて着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２Ａの燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で所定の温度まで加熱された湯水は、前記給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６を迂回するように給水路１と出湯路３を連通して設けたバイパス通路４に配設したバイパス制御弁５により入水側の水と混合される。混合された湯は遠隔操作用リモコン２４で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスター２５の信号によりバイパス制御弁５の開度を調整し、給湯接続口２６を経て給湯栓６より給湯される。

このとき、給湯栓６が複数箇所設置されており、この複数の給湯栓６から同時に出湯された場合は、バーナ２Ａが定格入力の最大燃焼量で燃焼したとしても遠隔操作用リモコン２４で設定した給湯設定温度まで上昇しないことがある。つまり、複数の給湯栓６で同時使用されると、給湯用熱交換器１５の通水量が増大してバーナ２Ａの定格入力では所定の温度まで加熱することができない能力不足状態となる。このような場合、従来であれば使用箇所を制限してバーナ２Ａの定格能力範囲内で使用しなければならなかった。そこで、本実施の形態では、バーナ２Ａが定格入力の最大燃焼量で燃焼しても給湯用熱交換器１５の出口温度が所定の温度まで上昇しない場合は、給湯循環回路１９の加熱用バーナであるバーナ２Ｂの燃焼を開始させ、バーナ2Aとバーナ２Ｂを同時燃焼させる特別運転モードに切り替えて給湯用熱交換器１５を加熱することで、複数の給湯栓６で同時使用された場合でも所望の湯温を確保するようにしている。

そして、特別運転モードは所定の期間を限定して燃焼可能とし、所定の期間が終了した時点、または、それ以内に給湯負荷がバーナ２Ａの定格能力範囲内に減少した時点で解除し、通常の定格運転モードに戻すようにしている。この定格入力を超えて運転する特別運転モードの期間を限定することで、器具に表示されるそれぞれの能力表示、例えば、給湯能力表示、暖房能力表示、風呂能力表示との整合性が図れるものである。

このように、給湯単独運転を選択する場合は、遠隔操作用リモコン２４で所望の温度を設定し給湯栓６を開くことで、給湯負荷に応じて自動的に定格運転モードと特別運転モードを選択して運転を行うため、複数の給湯栓６で同時使用された場合でも設定された湯温の湯水を確保することができる。

次に暖房運転時には、放熱機２１等の暖房端末装置に内蔵した制御器（図示せず）の運転指令で、暖房回路２０に設けた暖房用循環ポンプ２２が駆動し、この運転指令に連動して給湯循環回路１９の湯水を循環させる循環ポンプ１７が駆動し、同時にバーナ２Ｂの着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２Ｂの燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で加熱された湯水は循環ポンプ１７で暖房用熱交換器１８に供給され、水−水熱交換構成により熱交換され暖房回路２０へ伝熱される。暖房用熱交換器１８で受熱した暖房回路２０の熱は、放熱機２１で温風として放熱される。そして、暖房用熱交換器１８で熱交換された高温水は潜熱回収用熱交換器１６の上流側給水路１に戻し、給湯循環回路１９を形成し、放熱機２１からの暖房運転指令が発せられている間、所定の湯温に維持して循環を継続する。

このように、暖房用熱交換器１８に供給する湯水を給湯用熱交換器１５の出口から直接取り出し給湯循環回路１９を形成することで、暖房運転に必要な高温水を確保しつつ、暖房用熱交換器１８の下流側の給湯循環回路１９から分岐して給湯回路３を取り出すことで、給湯使用範囲の湯水を効率的に供給することが可能な給湯優先動作を確保することができる。

ここで、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６は、排ガス経路に対して給湯用熱交換器１５の下流側に位置させ、給水経路に対して給湯用熱交換器１５の上流側に位置させて設けており、潜熱回収熱交換器１６で余熱された湯水を給湯用熱交換器１５で加熱するようにしている。これによりバーナ２Ｂの燃焼で発生した熱量を効率よく熱交換することができ省エネにつながる。

また、暖房運転において、部屋の大きさや外気温等で定まる暖房負荷がバーナ２Ｂの定格入力範囲内で運転される通常運転の場合は問題ないが、暖房運転の初期において部屋が冷え切った状態の場合は、バーナ２Ｂの定格入力の最大燃焼量で燃焼したとしても部屋の温度が適温に上昇するまでに長い時間が必要になる。そこで、本実施の形態では、部屋が冷え切った状態で暖房運転を開始するコールドスタート時には、バーナ２Ｂに加え、給湯回路３の加熱用バーナであるバーナ２Ａの燃焼を開始させ、バーナ2Ｂとバーナ２Ａを同時燃焼させる特別運転モードに切り替えて給湯用熱交換器１５を加熱することで、コールドスタート時の室温の早期立ち上げ性能を確保するようにしている。

そして、特別運転モードは所定の期間を限定して燃焼可能とし、所定の期間が終了した時点、または、それ以内に暖房負荷がバーナ２Ｂの定格能力範囲内に減少した時点で解除し、通常の定格運転モードに戻すようにしている。この定格入力を超えて運転する特別運転モードの期間を限定することで、器具に表示されるそれぞれの能力表示、例えば、給湯能力表示、暖房能力表示、風呂能力表示との整合性が図れるものである。

このように、暖房単独運転を選択する場合は、暖房運転の開始時に暖房負荷に応じて自動的に定格運転モードと特別運転モードを選択して運転を行うため、室温の早期立ち上がり性能を確保することができる。

次に、上記定格運転モードと特別運転モードの一例として数値を用いて説明すると、通常の給湯暖房装置の暖房定格入力は１５０００ｋｃａｌ／ｈ、給湯定格入力は４５０００ｋｃａｌ／ｈであり、それぞれ独立して設定されている。そして全燃焼入力が６００００ｋｃａｌ／ｈあり、燃焼入力が１５０００ｋｃａｌ／ｈある第２バーナ（暖房用バーナ）２Ｂと、燃焼入力が４５０００ｋｃａｌ／ｈある第１バーナ（給湯用バーナ）２Ａの少なくともどちらか一方の燃焼を行うことができるものである。

そして、暖房運転が早朝等の最初に要求されるコールドスタート時には、特別運転モードとして循環ポンプ１７と暖房循環ポンプ２２を駆動し、燃焼ファン１１の空気とガスをバーナ２で混合し燃焼入力６００００ｋｃａｌ／ｈの最大燃焼を開始する。すなわち第１バーナ２Ａと第２バーナ２Ｂを同時に燃焼させることで、燃焼熱が給湯用熱交換器１５、潜熱回収用熱交換器１６を通過する際に、フィンを介して吸熱管へ多量に伝熱する。吸熱管で吸熱した高温水は循環ポンプ１７で給湯循環回路１９を循環し、暖房用熱交換器１８で暖房回路２０の温水を加熱することで、暖房の立ち上がり時間を定格燃焼入力１５０００ｋｃａｌ／ｈの第２バーナ２Ｂの単独運転に比べて大幅に短縮することが可能となる。

実際の例を図２で説明すると、暖房運転が早朝等の最初に要求されるコールドスタート時には７０００kcal程度の加熱量が必要であり、定格運転モードである１５０００kcal/hを超えて、特別運転モードの燃焼入力６００００kcal/hまでバーナ２を構成する第１バーナ２Ａと第２バーナ２Ｂを同時に燃焼させることで暖房を急速立ち上げすることにより、室温５℃から２０℃に到達するまで６０分要していたものが３０分で実現可能となる。

また、潜熱回収用熱交換器１６の構成としては図３に示すように、ステンレス鋼製の側板１６ａ、１６ｂと、前記側板１６ａ、１６ｂの間に配列したステンレス鋼製のプレートフィン１６ｃと、前記側板１６ａ、１６ｂとプレートフィン１６ｃに設けた開口部に貫通させて並設したステンレス鋼製の鞘管１６ｄと、前記鞘管１６ｄに内通させ入水口１６ｅと出水口１６ｆを設けた複数の銅製通水管１６ｇと、前記通水管１６ｇの入水口１６ｅを集合させて１つの入水経路を形成する入水ヘッダー１６ｈと、前記通水管１６ｇの出水口１６ｆを集合させて１つの入水経路を形成する出水ヘッダー１６ｉとを備え、前記通水管１６ｇを排ガス経路内において２重管構造とし、前記入水ヘッダー１６ｈ、出水ヘッダー１６ｉを介して並列の熱交換経路を形成するようにしている。

この構成により、給水路１より供給される水は入水ヘッダー１６ｈより複数の通水管１６ｇを並列に流れて出水ヘッダー１６ｉで集合され、給湯用熱交換器１５に供給される。そして、排ガス経路内はステンレス鋼製の鞘管１６ｄで通水管１６ｇを覆っているため、結露水による腐食の問題も抑制され、燃焼排ガス中の潜熱を回収することで熱効率のアップを図ることができる。

また、通水管１６ｇの入水口１６ｅと出水口１６ｆを入水ヘッダー１６ｈと出水ヘッダー１６ｉで集合させることにより潜熱回収用熱交換器１６内を複数の通水経路を介して通水することができ、給湯循環回路１９の通路抵抗を小さくすることができ、循環ポンプ１７の小型化・軽量化が可能になる。さらに、通水管１６ｇの一方側で集合して入水経路と出水経路を形成する構成とすることで、通水管１６ｇの配設構成を簡素化し加工性の向上を図ることができる。

以上のように本実施の形態においては、給湯用熱交換器１５と潜熱回収用熱交換器１６で１つの加熱経路を形成し、前記加熱経路の循環水を利用して利用側負荷回路である暖房回路２０に熱量を供給する構成としているため、前記給湯用熱交換器１５や潜熱回収用熱交換器１６に関連しない利用側熱交換器である暖房用熱交換器１８の構成を可能とし、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、前記加熱経路を給湯回路を主体とすることで給湯性能を優先した使い勝手のよい給湯装置を提供することができ、また、給湯回路を主体とする１つの加熱経路構成とすることで、単独運転時における熱交換器内の残水沸騰問題を解消するとともに、潜熱回収用熱交換器１６の耐食性向上のための構成を容易にし、高効率でランニングコストの低減を図った給湯装置を提供することができる。

また、通常使用条件の範囲内においては器具の定格能力内でバーナの燃焼を制御することが可能で、給湯要求能力または暖房能力が定格能力を越えた場合でも暖房用または給湯用に設定された能力を一時的に使用することが可能な構成としているため、給湯要求能力または暖房要求能力に対して給湯定格能力と暖房定格能力を加えた能力範囲内でバーナの燃焼を制御することができ、複数箇所で同時使用された場合でも所望の給湯温度、給湯量を確保することができ、また、室温が冷え切ったコールドスタートの暖房運転時にも短時間で室温を適温まで上昇させることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態における給湯暖房装置について図１を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における給湯暖房装置の利用側熱交換器として、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を用いた給湯暖房装置に関するものである。

風呂用熱交換器２７は給湯循環回路１９に接続され、潜熱回収用熱交換器１６と給湯用熱交換器１５で加熱された高温水を循環ポンプ１７で循環させながら熱交換し風呂回路２８に熱量を供給する。風呂回路２８は風呂用循環ポンプ２９、水量検知部３０を通って浴槽３１の湯を風呂用熱交換器２７に供給し所定時間循環させることで浴槽水の追い焚きを行う。また、浴槽３１へ湯張りを行う注湯回路３２として、バイパス通路４の下流側の出湯路３から風呂回路２８に連通する経路を形成している。

次にその動作、作用を説明すると、風呂運転時には、遠隔操作用リモコン２４で風呂運転の指示を行うと、風呂回路２８に設けた風呂用循環ポンプ２９が駆動し水流検知部３０で浴槽水の循環が検知されると、その検知信号で給湯循環回路１９の湯水を循環させる循環ポンプ１７が駆動し、同時に第１バーナ２Ａの着火動作により燃焼が開始される。なお、本実施の形態では風呂運転時の熱源として第１バーナ２Ａを用いたが、第２バーナ２Ｂを用いても同様の作用効果を得られるものである。

この第１バーナ２Ａの燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯用熱交換器１５と排気通路１３に配設した潜熱回収用熱交換器１６で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯用熱交換器１５で加熱された湯水は循環ポンプ１７で風呂用熱交換器２７に供給され、水−水熱交換構成により熱交換され風呂回路２８へ伝熱される。風呂用熱交換器２７で受熱した風呂回路２８の熱は、浴槽３１の湯温を上昇させ所定の追い焚き湯温を確保する。そして、風呂用熱交換器２７で熱交換された高温水は潜熱回収用熱交換器１６の上流側給水路１に戻し、給湯循環回路１９を形成し、遠隔操作用リモコン２４で設定された所定の追い焚き条件を満足するまで所定の湯温に維持して循環を継続する。

また、風呂追い焚き運転において、浴槽水がある程度の温度を保ち、少しの追い焚きを行う程度であれば、予め定められた風呂定格入力範囲内で運転を行う定格運転モードで問題ないが、浴槽水が冷え切った状態において風呂追い焚きを行う場合は、第１バーナ２Ａを用いて風呂定格入力の最大燃焼量で燃焼したとしても遠隔操作用リモコン２４で設定した風呂設定温度まで上昇するのに長い時間が必要になる。そこで、本実施の形態では、浴槽水が冷え切ったコールドスタート状態で風呂追い焚き運転を開始する時には、第１バーナ２Ａに加え、給湯循環回路１９の加熱用バーナである第２バーナ２Ｂの燃焼を開始させ、第１バーナ2Ａと第２バーナ２Ｂを同時燃焼させる特別運転モードに切り替えて給湯用熱交換器１５を加熱することで、コールドスタート時の浴槽水温度の早期立ち上げ性能を確保するようにしている。

そして、特別運転モードは所定の期間を限定して燃焼可能とし、所定の期間が終了した時点、または、それ以内に浴槽水温度が上昇し負荷が風呂の定格能力範囲内に減少した時点で解除し、通常の定格運転モードに戻すようにしている。この定格入力を超えて運転する特別運転モードの期間を限定することで、器具に表示されるそれぞれの能力表示、例えば、給湯能力表示、暖房能力表示、風呂能力表示との整合性が図れるものである。

このように、風呂単独運転を選択する場合は、風呂運転の開始時に風呂負荷に応じて自動的に定格運転モードと特別運転モードを選択して運転を行うため、浴槽水温度の早期立ち上がり性能を確保することができる。

実際の例を図４で説明する。冬場前日にためておいた浴槽水を再加熱する時には６０００kcal程度の加熱量が必要であり、通常定格運転モードである定格燃焼入力１１０００kcal/hを超えて、特別運転モードの燃焼入力６００００kcal/hまで第１バーナ２Ａと第２バーナ２Ｂを同時に燃焼させる急速追い焚きにより浴槽水２００Lで１０℃から４０℃まで沸き上げるのに３２分要していたものが１９分で沸き上げ可能となる。

このように、風呂用熱交換器２７に供給する湯水を給湯用熱交換器１５の出口から直接取り出し給湯循環回路１９を形成することで、風呂運転に必要な高温水を確保しつつ、風呂用熱交換器２７の下流側の給湯循環回路１９から分岐して給湯回路３を取り出すことで、給湯使用範囲の湯水を効率的に供給することが可能な給湯優先動作を確保することができる。

ここで、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６は、排ガス経路に対して給湯用熱交換器１５の下流側に位置させ、給水経路に対して給湯用熱交換器１５の上流側に位置させて設けており、潜熱回収熱交換器１６で余熱された湯水を給湯用熱交換器１５で加熱するようにしている。これにより、風呂追い焚き運転時においてもバーナ２の燃焼で発生した熱量を効率よく熱交換することができ省エネにつながる。

また、注湯回路３２をバイパス通路４の下流側の出湯路３より混合された湯水を供給するようにしたことで、潜熱回収用熱交換器１６と給湯用熱交換器１５で効率よく加熱された湯水をバイパス通路４より供給される水と混合して所望の湯水を確保した後、注湯回路３２より風呂回路２８に供給することで、効率のよい風呂運転が可能になる。

以上のように本実施の形態においては、給湯と風呂追い焚きを１つの加熱経路で構成することで、配管構成を含む本体構成の簡素化により器具の小型化、軽量化を実現するとともに、潜熱回収により効率アップを図ることで給湯性能と風呂追い焚き性能を同時に確保することができる。

また、通常使用条件の範囲内においては器具の定格能力内でバーナの燃焼を制御することが可能で、風呂要求能力が定格能力を越えた場合でも暖房用や給湯用に設定された能力を一時的に使用することが可能な構成としているため、風呂要求能力に対して給湯定格能力と暖房定格能力を加えた能力範囲内でバーナの燃焼を制御することができ、浴槽水が冷え切ったコールドスタートの風呂追い焚き運転時にも短時間で浴槽水を適温まで上昇させることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態における給湯暖房装置について図１を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における給湯暖房装置の利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う放熱機２１を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器と、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を用いた給湯装置に関するものである。

暖房用熱交換器１８と風呂用熱交換器２７は給湯循環回路１９に並列に接続され、潜熱回収用熱交換器１６と給湯用熱交換器１５で加熱された高温水を循環ポンプ１７で循環させながら熱交換し、暖房回路２０または風呂回路２８に熱量を供給する。

次にその動作、作用を説明すると、暖房運転時には、放熱機２１の運転指令で、暖房回路２０に設けた暖房ポンプ２２が駆動し、連動して給湯循環回路１９の温水を循環させるポンプ１７が駆動することにより第２バーナ２Ｂに着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１５で加熱された温水は暖房用熱交換器１８で熱交換され暖房回路２０へ伝熱される。暖房用熱交換器１８で受熱した暖房回路２０の熱は、放熱機２１で温風として放熱される。

また、風呂運転時には、遠隔操作用リモコン２４の運転指令で、風呂回路２８に設けた風呂用循環ポンプ２９が駆動し水流検知部３０にて循環が検知されると、連動して給湯循環回路１９の温水を循環させるポンプ１７が駆動することにより第１バーナ２Ａに着火し、燃焼された熱を回収する給湯用熱交換器１５で加熱された温水は風呂用熱交換器２７で熱交換され風呂回路２８へ伝熱される。風呂用熱交換器２７で受熱した風呂回路２８の熱は、浴槽３１へ循環し追い焚き加熱される。

また、暖房と風呂同時運転時には、放熱機２１と遠隔操作用リモコン２４からの運転指令により、暖房回路２０と風呂回路２８のポンプ２２、２９が駆動し第１バーナ２Ａと第２バーナ２Ｂの着火動作により燃焼が開始する。この燃焼により給湯循環回路１９の循環水は潜熱回収用熱交換器１６と給湯用熱交換器１５で加熱され所定の高温水の状態を維持しながら循環する。この高温の循環水は暖房用熱交換器２０と風呂用熱交換器２７に略同一の温度で供給され、暖房回路２０と風呂回路２８に伝熱される。

また、上記以外の組み合わせによる同時運転も可能であり、暖房用熱交換器２０と風呂用熱交換器２７とを給湯循環回路１９に並列に構成しているため、循環回路の通路抵抗を小さくすることができ、循環ポンプ１７の小型化・軽量化が可能となる。

ここで各組み合わせによる同時運転について詳細に説明すると、例えば、給湯回路と暖房回路の同時運転の場合、それぞれの回路が定格入力範囲内の負荷で使用されている場合は、第１バーナ２Ａと第２バーナ２Ｂはそれぞれの負荷要求に応じて定格入力範囲内で燃焼量を制御して運転を行うことができる。しかし、どちらかの負荷要求が定格入力範囲を超えた場合はそのまま運転を継続すると、負荷要求に対して供給能力が足りない能力不足の状態で運転をしなければないないことになる。そこで、本実施の形態においては、各運転形態を同時運転する場合、優先順位を定め、優先順位の高い運転形態から定格入力を超える負荷要求があったときは、特別運転モードに切り替えることを許可するようにしている。例えば、給湯運転と暖房運転を同時運転する場合は、給湯運転に優先権を持たせ、給湯負荷が定格入力を超えた使い方をされた場合に、暖房運転を制限または一時停止状態として、暖房用バーナである第2バーナ2Ｂを給湯用の熱源として利用するものである。これにより、複数箇所で同時使用されるような給湯負荷の大きい状況になった場合でも、所望の湯水を確保することができる。また、給湯負荷が定格入力範囲内に減少するか、所定の期間が終了した時点で特別運転モードを解除し、定格運転モードに戻すようにしているため、一時的に暖房運転を制限または停止したとしても大きな影響はでないものである。

また、他の組み合わせ、例えば、給湯運転と風呂追い焚き運転を同時運転する場合も上記同様、給湯運転に優先権を持たせるが、まず、第1バーナ2Ａと第2バーナ２Ｂを同時に燃焼させ、それでも給湯負荷に対する供給能力が不足する場合、風呂追い焚き運転を制限または一時停止状態として、第1バーナ2Ａと第2バーナ２Ｂを給湯用の熱源として利用するものである。これにより、複数箇所で同時使用されるような給湯負荷の大きい状況になった場合でも、所望の湯水を確保することができる。また、給湯負荷が定格入力範囲内に減少するか、所定の期間が終了した時点で特別運転モードを解除し、定格運転モードに戻すようにしているため、一時的に風呂追い焚き運転を制限または停止したとしても大きな影響はでないものである。

次に、風呂追い焚き運転と暖房運転を同時運転する場合は、風呂追い焚き運転に優先権を持たせ、風呂負荷が定格入力を超えた使い方をされた場合に、暖房運転を制限または一時停止状態として、暖房用バーナである第2バーナ2Ｂを風呂追い焚き用の熱源として利用するものである。これにより、浴槽水が冷え切った風呂負荷が大きい状態から追い焚き運転をする場合でも短時間に所望の湯温まで立ち上げることができる。また、風呂負荷が定格入力範囲内に減少するか、所定の期間が終了した時点で特別運転モードを解除し、定格運転モードに戻すようにしているため、一時的に暖房運転を制限または停止したとしても大きな影響はでないものである。

また、給湯運転と風呂追い焚き運転と暖房運転を同時運転する場合は、給湯運転に優先権を持たせ、給湯負荷が定格入力を超えた使い方をされた場合に、風呂追い焚き運転及び暖房運転を制限または一時停止状態として、暖房用バーナである第2バーナ2Ｂを給湯用の熱源として利用するものである。

このように、複数の運転形態を同時運転する場合は、運転形態に優先順位を持たせ、優先順位の高い運転形態が定格入力を超える負荷要求をおこなったとき定格運転モードから特別運転モードに切り替えるようにし、所定の条件を満足した時点で特別運転モードを解除することで、給湯優先動作を確保しつつ、複数の同時運転を行うことができる。

ここで、燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１６は、排ガス経路に対して給湯用熱交換器１５の下流側に位置させ、給水経路に対して給湯用熱交換器１５の上流側に位置させて設けており、潜熱回収熱交換器１６で余熱された湯水を給湯用熱交換器１５で加熱するようにしている。これにより、複数の利用側負荷の運転時においてもバーナ２の燃焼で発生した熱量を効率よく熱交換することができ省エネにつながる。

（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施の形態における給湯暖房装置について図１を用いて説明する。

本実施の形態も第１から第３の実施の形態と同様、給水路１より供給される水を給湯用熱交換器１５により加熱して出湯路３に湯水を供給する給湯回路と、給湯用熱交換器１５から取り出し利用側熱交換器に供給した後、給湯用循環ポンプ１７を介して前記給湯用熱交換器１５に至る給湯循環回路１９と、前記利用側熱交換器としての暖房用熱交換器１８と暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置である放熱機２１との間を暖房用循環ポンプ２２を介して湯水が循環する暖房回路２０と、前記利用側熱交換器としての風呂用熱交換器２７と浴槽３１との間を風呂用循環ポンプ２９を介して湯水が循環する風呂回路２８を有している。

なお、給湯用循環ポンプ１７やバーナ２に供給されるガスの量を調整するガス比例弁８等は制御装置４３により制御されており、制御装置４３へは遠隔操作用リモコンである台所リモコン２４ａ、暖房リモコン２４ｂ、浴室リモコン２４ｃ等から温度等の指令を発するようになっている。

以上の構成から、水を加熱して湯にするのは給湯用熱交換器１５のみであり、この給湯用熱交換器１５によって加熱された湯水を給湯、暖房、風呂の追焚き等全ての機能に使用するので、給湯、暖房、風呂の追焚き等のうちのいずれかの機能を行う場合にも、必要ならば給湯用熱交換器１５の全能力を用いることができる。これにより、各機能別に加熱手段が設けられている場合と比較して、各機能の能力がアップした結果となる。

給湯回路３においては、前述したように、給湯用熱交換器１５のバーナ２の燃焼排ガス経路である排気通路１３中の下流側でかつ給水路１における上流側に潜熱回収用熱交換器１６が配置されている。

従って、給水路１から供給された水等は、まず、潜熱回収用熱交換器１６によってある程度予備加熱され、その後、給湯用熱交換器１５によって本加熱されることになる。

潜熱回収用交換器１６の下方には潜熱回収用熱交換器１６からの結露水を受ける潜熱回収用熱交換器受け皿１６ｊが設けられており、さらに潜熱回収用熱交換器受け皿１６ｊで受けた水を中和して排水する中和装置４２が設けられている。

なお、中和装置４２には、中和装置４２内の水位を検出する電極４２ａが設けられており、制御装置４３に電極４２ａからの信号が送られるようになっている。そして、中和装置４２に溜まった水は排水ポンプ４２ｂにより逆止弁４２ｃを介して器具外に排出され、浴槽の排水口等に接続された排水管を通して排水される。前記排水ポンプ４２ｂは電極４２ａから送られた信号により制御装置４３からＯＮ／ＯＦＦ信号が供給されて排水動作を行うようになっている。

また、中和装置４２は、図５に示すように、仕切板４２ｄで仕切られた複数の中和剤収納室４２ｅと中和水貯留室４２ｆを一体成型した容器４２ｇと、この容器４２ｇの上部開口を覆う蓋体４２ｈよりなり、前記蓋体４２ｈには前記中和剤収納室４２ｅの最上流側に対応した部分に前記潜熱回収用熱交換器受け皿１６ｊから供給される結露水を導く入水口４２ｉが設けられ、前記中和水貯留室４２ｆに対応する蓋体４２ｈには電極４２ａが設けられ、前記中和水貯留室４２ｆの下方には中和水を取り出す出水口４２ｊが設けられている。そして、中和剤収納室４２ｅには潜熱回収用熱交換器受け皿１６ｊから供給される強酸性の結露水を中和するために酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の粒剤が中和剤４２ｋとして充填されている。

このように構成された中和装置４２は、排気通路１３中に配設された潜熱回収用熱交換器１６で熱交換される際に発生する酸性の結露水が潜熱回収用熱交換器受け皿１６ｊで受けられ、パイプを介して入水口４２ｉより供給され、中和剤収納室４２ｅに充填された中和剤４２ｋを略Ｕ字状に通過することで中和され、最下流側に設けた仕切板４２ｄの上方のスリット穴から中和水貯留室４２ｆに送られ所定水位になるまで貯めておく。

そして、中和水貯留室４２ｆの水位が上方に設けた電極４２ａまで上昇すると排水ポンプ４２ｂを駆動し出水口４２ｊより排水し、下方に設けた電極４２ａまで低下すると排水ポンプ４２ｂを停止する。この繰り返しにより潜熱回収用熱交換器１６で発生する結露水を強制的に浴室等の排水口に排水するようにしている。また、出水口４２ｊからの排水経路には逆止弁４２ｃを接続し、排水ポンプ４２ｂが停止したときの逆流を防止するようにしている。この逆止弁４２ｃを設けることで中和水貯留室４２ｆの容積を小さくすることができ、中和装置４２の小型化により器具内の省スペース化が図れる。

また、暖房回路２０では、暖房用熱交換器１８の２次側において加熱された湯水を暖房用循環ポンプ２２により放熱機２１に送って放熱し、その戻り湯水を一旦蓄えるタンク４４が設けられている。これにより、加熱時に湯水が膨張した際の体積の増加を吸収するとともに、蒸発等により暖房回路２０を循環する湯水の量が減少した際に補うようになっている。タンク４４には、タンク４４に収容されている湯水の量を測定する水位計４４ａが設けられている。また、タンク４４内の水位が一定値よりも下がった場合には、給水路１から分岐してタンク４４に接続されている補充管４５により水が補充されるようになっており、暖房回路２０の水が空になるのを防止している。一方、タンク４４をオーバーフローした湯水は、捨てられるようになっている。

なお、暖房用循環ポンプ２２は暖房リモコン２４ｂにより制御装置４３を介して制御されるようになっている。また、水位計４４ａは制御装置４３と接続されており、タンク４４内の水位データが制御装置４３に送られるようになっている。

風呂回路２８では、浴槽３１に湯張りされた湯水を風呂用循環ポンプ２９で汲み上げて風呂用熱交換器２７の２次側に送って加熱（追焚き）し、加熱された湯水は浴槽３１に戻るようになっている。風呂用循環ポンプ２９は、浴室リモコン２４ｃにより制御装置４３を介して制御されるようになっている。

次に、制御装置４３による給湯時、暖房時、追焚き時における給湯用循環ポンプ１７の制御について説明する。

給湯停止時から給湯を開始した際には、通常、十分に加熱されていないので使用されない湯水（いわゆる「死水」）が発生する。これをなくすために、制御装置４３は、給湯停止時であっても時々給湯用循環ポンプ１７を作動させて、給湯用熱交換器１５により循環する湯水の温度を一定以上に保つようにする。これにより、死水を減少させて給湯開始時に直ちに湯を供給することができる。

また、給湯停止時には、給湯栓６を閉じると給湯が停止され、給水も停止するが、給湯用熱交換器１５においては余熱により給湯用熱交換器１５内に残っている湯水をさらに加熱（いわゆる「後沸き」）することになり、次に給湯栓６を開いたときにまず高温の湯がとび出すことになり危険である。そこで、制御装置４３は、給湯を停止した後もしばらく給湯用循環ポンプ１７を作動させて湯水を循環させ、給湯用熱交換器１５の余熱がおさまってから給湯用循環ポンプ１７を停止させるように制御する。

次に、暖房時における制御について説明する。

制御装置４３は、暖房負荷の大きさに応じて給湯用循環ポンプ１７の流量を制御する。

暖房装置である放熱機２１の負荷が大きい場合すなわち放熱機２１により暖房として放出される熱量が大きい場合には、暖房用熱交換器１８から暖房回路２０に供給しなければならない熱量が大きくなるため、給湯用循環ポンプ１７によって給湯循環回路１９を循環させる湯水の流量を増加させるように制御して、暖房回路２０へ多くの熱量を伝達することができるようにしている。

一方、暖房負荷が小さいときには給湯用循環ポンプ１７の流量を縮小するように制御する。すなわち、暖房負荷が小さいのに給湯用循環ポンプ１７により多くの湯水を暖房用熱交換器１８に循環させた場合には、高温の湯水がそのまま給湯用熱交換器１５に戻ることになって熱効率が低下する。このため、給湯用循環ポンプ１７の流量を縮小することにより熱効率が低下するのを防止する。

また、暖房開始時には給湯用循環ポンプ１７の流量を増加するように制御して、暖房立ち上がり時に暖房用熱交換器１８に多くの湯水が循環するようにしている。これにより、暖房立ち上がり時にすぐに暖かくなるようにすることができる。

また、出湯路３から供給される湯水の流量が一定量（例えば１０Ｌ／分程度）以上である場合には、給湯用循環ポンプ１７を回さなくても暖房用熱交換器１８に十分な湯水が供給されるので、給湯用循環ポンプ１７を停止するように制御する。これにより、消費電力を減少することができる。

なお、給湯と並行して暖房を行う場合には、給湯用循環ポンプ１７の流量を縮小または停止させるように制御する。すなわち、給湯と暖房を並行して行う場合において、給水の水圧が低い（例えば５０ｋＰａ程度以下）場合に給湯用循環ポンプ１７の流量を大きくすると、循環の湯水の圧力が給水の圧力に勝って給水を押し止め、給水量が低下してしまうことになるので、循環の湯水の量を減少させることにより給水量の低下を防止して給湯量を増加させることができる。

以上のように、給湯、暖房または同時運転時に、負荷に応じて定格入力以上の燃焼を行う特別運転モードで負荷要求を満足させると共に、負荷に応じて給湯用循環ポンプ１７の流量制御を行うことで、より幅広い負荷要求に対して能力不足のない運転を提供することができる。

次に、追焚き時における制御について説明する。

制御装置４３は、追焚き負荷の大きさに応じて給湯用循環ポンプ１７の流量を制御する。風呂の追焚き負荷が大きい場合、すなわち浴槽３１に湯張りされているお湯を大きな温度差で追焚きする場合には、風呂用熱交換器２７から風呂回路２８に供給しなければならない熱量が大きくなる。このため、給湯用循環ポンプ１７によって循環させる湯水の流量を増加するように制御することにより、風呂回路２８へ多くの熱量を伝達することができるようにしている。

また、給湯と並行して風呂の追焚きを行う場合には、給湯用循環ポンプ１７の流量を縮小または停止させるように制御する。これは、給湯と風呂の追焚き等を並行して行う場合において、給水の水圧が低い（例えば５０ｋＰａ程度以下）場合に給湯用循環ポンプ１７の流量を大きくすると、循環の湯水の圧力が給水の圧力に勝って給水を押し止め、給水量が低下してしまうことになるためである。従って、循環の湯水の量を減少させることにより給水量の低下を防止して給湯量を増加させることができる。

以上のように、給湯、風呂追い焚きまたは同時運転時に、負荷に応じて定格入力以上の燃焼を行う特別運転モードで負荷要求を満足させると共に、負荷に応じて給湯用循環ポンプ１７の流量制御を行うことで、より幅広い負荷要求に対して能力不足のない運転を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる給湯暖房装置は、給湯循環回路を主回路として給湯と暖房、または給湯と風呂、または給湯と暖房と風呂を単一の熱源とすることにより、器具の小型化・軽量化ができ、設置スペースの余裕確保、施工性の向上と、潜熱回収熱交換器を備えることにより、高効率化を実現しランニングコストの低減による省エネルギー化を図ることが可能となるため、ガス、石油の給湯風呂装置、給湯暖房機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１〜４における給湯暖房装置の構造図本発明の実施の形態１における給湯暖房装置の暖房運転の一例を示す図同給湯暖房装置の潜熱回収熱交換器の構造図本発明の実施の形態２における給湯暖房装置の風呂運転の一例を示す図本発明の実施の形態４における中和装置の構造図

符号の説明

１給水路
２バーナ（加熱手段）
２Ａ第１バーナ
２Ｂ第２バーナ
３出湯路１３排気通路（排熱経路）
１５給湯用熱交換器
１６潜熱回収用熱交換器
１６ｊ潜熱回収用熱交換器受け皿
１７給湯用循環ポンプ
１８暖房用熱交換器（利用側熱交換器）
１９給湯循環回路
２０暖房回路
２１放熱機
２２暖房用循環ポンプ
２３流量センサ
２７風呂用熱交換器（利用側熱交換器）
２８風呂回路
２９風呂用循環ポンプ
３１浴槽
４２中和装置
４４タンク

Claims

給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯用熱交換器と、前記バーナの燃焼排ガス経路中に配置し燃焼排ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器とを備え、
前記給湯用熱交換器と潜熱回収用熱交換器を直列に接続して、給水路から潜熱回収用熱交換器を通り給湯用熱交換器を経て出湯路に至る給湯回路を形成するとともに、前記給湯熱交換器から取り出し利用側熱交換器に供給した後、循環ポンプを介して前記潜熱回収用熱交換器に戻す給湯循環回路を形成し、前記給湯回路を利用するか、または、給湯循環回路を利用するか、または、給湯回路と給湯循環回路を同時に利用するか、を選択できるようにした給湯暖房装置であって、
前記バーナは、給湯回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第１バーナと、給湯循環回路を利用するときに予め定めた定格能力範囲内で燃焼を行う第２バーナで構成し、
前記第１バーナあるいは第２バーナが作動中に定格能力以上の負荷要求があったとき、定の期間を上限として前記第２バーナあるいは第１バーナの作動を許可する特別運転モードを設定し、前記特別運転モードは、負荷要求が定格能力以下に低下したとき、または、所定の期間が終了した時点で解除し、通常運転モードに復帰するようにした給湯暖房装置。
利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器として用い、給湯または暖房の単独利用、あるいは給湯と暖房の同時利用、を選択できるようにした請求項１記載の給湯暖房装置。
利用側熱交換器として、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器として用い、給湯または風呂追い焚きの単独利用、あるいは給湯と風呂追い焚きの同時利用、を選択できるようにした請求項１記載の給湯暖房装置。
利用側熱交換器として、暖房や浴室乾燥等を行う暖房装置を有する暖房回路に熱量を供給する暖房用熱交換器と、風呂の追い焚きを行う風呂回路に熱量を供給する風呂用熱交換器を設け、給湯または暖房または風呂追い焚きの単独利用、あるいは給湯と暖房と風呂追い焚きのうち少なくとも２つの同時利用、を選択できるようにした請求項１記載の給湯暖房装置。
利用側熱交換器として複数個設ける場合、給湯循環回路に対して各熱交換器を並列に接続し、給湯用熱交換器から供給される湯水温度が略同一となるようにした請求項１または４記載の給湯暖房装置。
潜熱回収用熱交換器は、複数のステンレス綱製プレートフィンを貫通してステンレス綱製の受熱管を並設するとともに、前記受熱管に内通させて銅製の通水管を配設し、前記通水管の入水口を集合させて１つの入水経路を形成する入水ヘッダーと、前記通水管の出水口を集合させて１つの出水ヘッダーを設けることで、給水路より供給される水を複数の通水管経路を介して給湯用熱交換器に供給し、その過程で燃焼排ガスの潜熱を回収するようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の給湯暖房装置。
給水路より供給される水を潜熱回収用熱交換器及び給湯用熱交換器を迂回して出湯路に供給するバイパス通路を設け、前記バイパス通路は給湯循環回路の上流側の給水路より水を供給し、給湯用熱交換器で加熱された高温水と混合して所望の湯水を出湯路より供給するようにした請求項１〜６のいずれか１項記載の給湯暖房装置。
出湯路より供給される湯水を利用側熱交換器の二次側である風呂回路に供給する注湯回路を設け、前記注湯回路はバイパス回路の下流側の出湯路より混合された湯水を供給するようにした請求項１〜７のいずれか１項記載の給湯暖房装置。