太陽熱の吸熱方法と燃焼装置
【課題】光熱費を効果的に抑制できるようにした太陽熱の吸熱方法と、そのような方法を利用して、光熱費を削減できる燃焼装置を提供することを目的としている。
【解決手段】建物の窓部もしくは窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータ８１を配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽４８の湯水を加熱するようにした太陽熱の吸熱方法。
【解決手段】建物の窓部もしくは窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータ８１を配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽４８の湯水を加熱するようにした太陽熱の吸熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体ラジエータを利用して太陽熱を吸熱利用する方法に係り、特に、流体ラジエータを利用して吸収した熱を、浴槽水に与え、省エネルギーをはかることができる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家屋など建物の窓において、窓からの冷気により生じるコールドドラフト、すなわち、床と天井で摂氏５度以上の違いが生じて、屋内で寒さを感じる現象を改善するために、温水ラジエータが利用されている。
すなわち、特許文献１においては、配管内に加熱した湯水を流す温水ラジエータでなる放熱部をもちいて、上記コールドドラフトを防止しようとするものである。
この文献では、温水ラジエータを、床下空間を使用したり、床上に突出させたりせずに設ける手法について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６９７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、特に、掃き出し窓部におけるコールドドラフトを対策しようとするもので、具体的には、掃き出し窓部の屋内側隣接床面部に、放熱部としての温水ラジエータを配置することを内容とするものである。
【０００５】
しかしながら、このような技術は、建物の窓部から入りこむ冷気を対策しようとするもので、特に冬季の対策である。
しかしながら、建物の窓部は、冬季以外、特に夏季には、外の熱を屋内に導くことになる。この結果、エアコンなどを利用して冷房していると、屋内の冷房効率が落ちることから、光熱費がかさむという問題があるが、特許文献１の技術は、このような問題に対処できない。
【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、光熱費を効果的に抑制できるようにした太陽熱の吸熱方法と、そのような方法を利用して、光熱費を削減できる燃焼装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、第１の発明にあっては、建物の窓部もしくは室内や窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータを配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽の湯水を加熱するようにした太陽熱の吸熱方法により、達成される。
上記構成によれば、窓部を介して流体ラジエータに流れる流体に吸熱することで、屋内がその分加熱されなくなり、室内の冷房に必要とされる光熱費を削減できる。
しかも、その熱は浴槽の温水に移されるので、風呂を焚きあげる燃料費を削減することができる。
このように、室内の冷房費と、風呂を沸かす燃料費の両方を削減できるので、光熱費削減の効果は大きい。
【０００８】
また、上記目的は、第２の発明にあっては、浴槽の湯水を引き込んで循環させる循環管路と、該循環管路により引き込まれた湯水を風呂熱交換器を介して加熱するための燃焼手段と、建物の窓部もしくは窓部近傍に配置された流体ラジエータと、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体を前記風呂熱交換器に通して、前記循環管路に引き込まれた前記浴槽の湯水を加熱する構成とした燃焼装置により、達成される。
上記構成によれば、風呂を沸かす機能を持つ燃焼装置に、前記流体ラジエータを接続することで、窓部からの太陽熱エネルギーを風呂を沸かすエネルギーの一部として利用することができる燃焼装置を得ることができる。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記流体ラジエータが、前記窓の開口を覆う位置と、該開口を開放する位置とに変位する構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、窓部からの太陽熱を吸収したい時にだけ流体ラジエータの流体に太陽熱を集めることができる。
【００１０】
第４の発明は、第２または３のいずれかの発明の構成において、前記流体ラジエータの表面付近に温度検出手段を備えており、該温度検出手段の検出温度に基づいて、該流体ラジエータの流体を前記風呂熱交換器に導く構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、窓部もしくはその近傍にある流体ラジエータ自体の温度を検出することで、その時の流体ラジエータ内の流体の温度を知ることができ、該流体が十分に吸熱した際に、これを風呂熱交換器に導くことで、該吸熱した熱量を浴槽の湯水側に移すことができる。
【００１１】
第５の発明は、第２ないし４のいずれかの発明の構成において、前記風呂熱交換器が、一次側配管に前記流体ラジエータへの流体が通され、該一次側配管に接する２次側配管に、前記循環管路により引き込まれた浴槽の湯水が通される構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、流体ラジエータ内の流体と、浴槽の湯水を一次側と二次側で完全に分離することにより、流体ラジエータの流体に浴槽の汚れ、すなわち髪の毛や垢等が混入することを有効に防止できる。
【００１２】
第６の発明は、第２ないし５のいずれかの発明の構成において、流体ラジエータからの戻り配管が、前記燃焼手段により加熱される熱交換器に導かれて、加熱される構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、流体ラジエータ流れる流体を加熱することができるので、窓部、またはその近傍を温めて、コールドドラフト対策をすることもできる。
【００１３】
第７の発明は、第６の発明の構成において、前記燃焼手段により加熱される熱交換器が、前記燃焼手段の燃焼により直接加熱される一次熱交換器と、該一次熱交換器に入る前の前記流体を導き、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱により加熱される二次熱交換器である潜熱回収用熱交換器であることを特徴とする。
上記構成によれば、前記潜熱回収用熱交換器を備えることで、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱を回収でき、より効果的に光熱費の削減をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の一例を示すもので、この場合、燃焼装置３０は、この実施形態では、風呂釜兼用の給湯暖房装置である。
図において、燃焼装置３０は、機器ケース等でなる本体３０−１を有している。燃焼装置３０には浴槽４８と後述する流体ラジエータ８１および床暖房装置などの他の暖房装置と接続されている。
【００１６】
本体４１内には、給湯用の燃焼室３１と、暖房（追焚き）用の燃焼室４１とが設けられている。
給湯用の燃焼室３１には、給湯用バーナ３２と給湯一次熱交換器３４が配置されている。給湯一次熱交換器３４は、多数のフィンを備えている。該給湯一次熱交換器３４の後段には、燃焼室の排ガスに含まれる潜熱を回収するための潜熱回収用熱交換器としての給湯二次熱交換器３５が配置されている。すなわち、給湯二次熱交換器３５は、バーナ３２の燃焼により給湯一次熱交換器３４が熱交換された後の、燃焼排気と接触する位置に設けられている。
【００１７】
入水管３６から入った上水は、まず、給湯二次熱交換器３５に導かれ、該給湯二次熱交換器３５から出た湯水は、配管に導かれてそのまま給湯一次熱交換器３４に入って給湯用バーナ３２により加熱されるようになっており、給湯一次熱交換器３４から出た湯水は給湯配管３７を介して、出湯されるようになっている。なお、給湯配管３７には、この配管を分岐して湯張り電磁弁２３が設けられており、該湯張り用電磁弁２３が開かれると、湯張り配管２４から、暖房シスターン５９と後述する追焚き循環管路とに湯水が送られる。
【００１８】
暖房（追焚き）用の燃焼室４１には、暖房（追焚き）用バーナ（以下、「暖房用バーナ」という）４２が備えられており、その後段に暖房一次熱交換器４４が配置されている。暖房一次熱交換器４４も、多数のフィンを備えている。この暖房一次熱交換器４４の上には、燃焼室の排ガスに含まれる潜熱を回収するための潜熱回収用熱交換器としての暖房二次熱交換器４５が配置されている。
【００１９】
さらに、図１において、ガス管３８は元ガス電磁弁３９を介して分岐管４６に導かれ、給湯用と暖房用の各バーナ３２，４２にそれぞれ導かれるようになっている。それぞれの分岐したガス管には比例弁が設けられていて、給湯用バーナ３２と暖房（追焚き）用バーナ４２の各バーナの燃焼能力の切り替え用の各電磁弁の開閉に対応して、弁開度が調整され、必要な燃料ガスの供給がなされるようになっている。
さらに、給湯用バーナ３２の前段には給湯燃焼ファン３３が、暖房用バーナ４２の前段には暖房燃焼ファン４３が配置され、それぞれ燃焼に必要な空気を制御するようになっている。
【００２０】
なお、給湯二次熱交換器３５と、暖房二次熱交換器４５の直下には、ドレン受け部としての受け皿４９が配置されている。
受け皿４９には、燃焼排気中に存在する水蒸気が温度の低い各二次熱交換器３５，４５の表面で結露し、滴下したドレン（水）が溜まるようになっている。このドレンは窒素酸化物を含み、酸性のドレン水となっている。このドレンはドレン配管を介して中和器４７に導かれ、該中和器４７で中和処理されて排水管を介して排水される。
【００２１】
暖房一次熱交換器４４の入り管６７、出口管６８、暖房二次熱交換器４５の入り管６４、出口管６３は、本実施形態では、流体ラジエータ８１と、図示しない温水マットなどの暖房器に接続されて閉じた管路となっている。すなわち、この管路内には熱媒体となる流体が充填されており、流体はここでは、例えば、水が使用されている。
流体ラジエータ８１（その構成は後述する。）からの戻り管７２は、そのまま暖房二次熱交換器４５の入り管６４に接続されている。
暖房二次熱交換器４５の出口管６３は、空気抜きの貯水槽である暖房シスターン５９に接続されており、該シスターンの出口管６５は、暖房ポンプ５７の入り側に接続されている。
暖房ポンプ５７の出口管７７は、管路６６と暖房一次熱交換器４４の入り管６７とに分岐されている。管路６６は、複数の駆動弁ヘッダーを介して、例えば暖房マットなどに接続されて、そこで熱交換される流体の出入りが制御される。
【００２２】
暖房一次熱交換器４４の出口管６８は、風呂熱交換器５３の入り管７３と、流体ラジエータ８１の往き管７１とに分岐されている。風呂熱交換器５３の入り管７３は該風呂熱交換器５３の一次側を構成している。風呂熱交換器５３の出口管７４は、流体ラジエータ８１の戻り管７２に接続され、該風呂熱交換器５３で後述するように吸熱された流体が、該流体ラジエータ８１や図示しない暖房（温水マット）からの戻り管７２に導入されるようになっている。
ここで、風呂熱交換器５３は、二重管で形成されており、内管路を一次側とすると、その外周を覆う二次側の管路である外周管路が浴槽４８と接続された追焚き循環管路となり、一次側と二次側をそれぞれ流れる流体は非接触で熱交換されるようになっている。
【００２３】
すなわち、風呂熱交換器５３の外周管路の出口管が、浴槽４８に向かう風呂往き管５１とされており、浴槽４８に接続されている。風呂往き管５１には、風呂往きサーミスタ２２が設けられており、浴槽４８に入る湯水の温度を検出できるようにしている。
浴槽４８から延びる風呂戻り管５２が、風呂ポンプ５５を介して風呂熱交換器５３の外周管路の入り側に接続されている。この風呂戻り管５２には、追焚き流量制御弁５４と、風呂水流スイッチ５６が配置されている。さらに、風呂戻り管５２には浴槽４８から器具側へ引き込まれる湯水の温度を検出する風呂サーミスタ２１が設定されている。
また、図１の符合７０は、燃焼装置３０の制御手段を示しており、例えば、器具に内蔵された制御基板である。制御手段７０は、燃焼装置３０の運転において所定の運転シーケンスに従って制御を受ける上記各被制御部品と接続されている。
【００２４】
次に、図２を参照して流体ラジエータ８１について説明する。
流体ラジエータ（以下、「ラジエータ」という）８１は、この実施形態では、直管型のラジエータであり、熱媒体となる流体を管状のラジエータ本体に通して、その周囲環境と熱交換する構成のものである。
ここで、本実施形態では、ラジエータ８１は、建物の壁に形成された窓部の開口８５を覆うように、屋内側に設置したり、窓部の開口８５から少し離れて設置されてもよい。
ラジエータ８１の設置において重要なのは、窓部の開口８５との関係で、外部から入りこむ太陽光線にさらされる位置に設置することである。これにより、ラジエータ８１内の流体が太陽光線により加熱される。言い換えると、窓部から入りこむ太陽熱をラジエータ８１内の流体が吸熱し得る箇所に、該ラジエータ８１が配置される必要がある。
【００２５】
ラジエータ８１は、このような機能を果たすため、例えば縦方向に２本の管がペア管８４とされて、これを複数もしくは多数組並列的に並べて形成した２つの本体８６，８６を有している。
ペア管８４には、本体３０−１から延びる往き管７１から流体が導入され、各本体８６の各ペア管８４を通って、器具への戻り管７２から本体３０−１に戻るようになっている。
さらに、好ましくは、各本体８６，８６は、変位可能に形成されている。
例えば、本体８６，８６は、その外端部の縦方向に延びる位置の上端および下端にそれぞれ支軸８３，８３を設けて、窓枠の対応部分に予め設けた図示しない軸受に対して軸止めすることにより、観音開きのように開閉させることで変位できるようになっている。
【００２６】
この場合、各本体８６，８６にそれぞれ、器具から延びる往き管７１と戻り管７２を接続してもよいし、図示のように本体８６，８６を閉めて、窓部を覆う状態とした際に、一方の本体８６と他方の本体８６とをつなぐジョイントを設ければ、一方の本体８６にだけ器具から延びる往き管７１と戻り管７２を接続する構成としてもよい。
また、ラジエータ８１の流体の温度を検出する温度センサ８７を設けている。温度センサ８７は、窓部において、太陽光線により加熱されたラジエータ８１内の流体の温度を検出できる個所を選んで設定されており、例えば、ラジエータ８１の表面に接するように配置することができる。
【００２７】
図３および図４は、燃焼装置３０の制御部７０により、ラジエータ８１を運転する際の運転例を示すフローチャートである。
ここでは、例えば、夏季もしくは気温の高い日に、室内を冷房する際において、以下の運転をすることで、冷房費を低減することができる。
先ず、燃焼装置３０の制御部７０と接続されたリモコンなどの操作ボタンやスイッチをオンする（ＳＴ１）。
これにより、図１の風呂ポンプ５５がオンされる（ＳＴ２）。
風呂ポンプ５５が駆動されると、浴槽４８への往き管５１と戻り管５２でなる循環管路に該浴槽４８の残水が引き込まれる。そして、制御部７０は、一定時間で風呂水流スイッチ５６がオンした場合には、浴槽４８に残水があると判断して、ＳＴ４に進む。
他方、ＳＴ３で風呂水流スイッチ５６がオンしなかった場合には、ＳＴ１１に進む（後述）。
【００２８】
次に、ＳＴ４では、風呂サーミスタ２１により、循環管路（追焚き管路）に引き込んだ浴槽の残水の温度を検出し、制御部７０は、ＳＴ５において、さらに、図２で説明したラジエータ８１の温度センサ８７による温度を見る、温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高い場合には、ラジエータ８１内の流体温度が、太陽熱を吸収して熱いと判断し、図１の暖房ポンプ５７を駆動する。
その後もラジエータ８１の温度センサ８７を見続けて、ＳＴ５の判断を続ける。
そして、ＳＴ５において、温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高くない状態となった時、あるいは、最初から温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高くない場合には、ＳＴ７に進み、風呂ポンプ５５を停止し、ＳＴ８で、一定時間の経過を待つ。一定時間経過後、ラジエータ８１内の流体が太陽熱を吸熱したころに、またＳＴ２からの上記した処理を進める。
【００２９】
上記ＳＴ３で風呂水流スイッチ５６がオンしなかった場合は、浴槽４８に残水を確認できなかったので、図４のステップ１１に進む。
ここでは、制御部７０は、湯張り用電磁弁２３を開いて、燃焼を行わずに風呂往き管５１と風呂戻り管５２の両方から、浴槽４８に注水を行う（ＳＴ１１）。ここでは、最初１０リットル注水する。
続いて、風呂ポンプ５５を駆動し（ＳＴ１２）、風呂水流スイッチ５６のオンを確認する（ＳＴ１３）。つまり、風呂水流スイッチ５６のオンが確認できるまでは、ステップ１１にもどって繰り返し１０リットル注水を行う。浴槽４８に風呂往き管５１と風呂戻り管５２をつなぐ循環金具４８ａとの関係で、浴槽水を確実に引き込む位置まで注水を繰り返す。
【００３０】
風呂水流スイッチ５６のオンを確認したら、風呂ポンプ５５を停止する（ＳＴ１４）。
続いて、浴槽４８の浴槽水の水位を、図１の水位センサ７８で検出を開始し（ＳＴ１５）、浴槽４８へ注水をしながら（ＳＴ１６）、暖房ポンプ５７を駆動する。ただし、この時の暖房ポンプ５７の駆動は、追焚き循環管路の循環流量を少なくするようにして、風呂熱交換器５３における熱交換を適切に行うようにする（ＳＴ１７）。
浴槽４８への注水を設定水位まで行い（ＳＴ１８）、設定水位となったら、浴槽４８への注水を停止する（ＳＴ１９）。
風呂ポンプ５５を駆動して（ＳＴ２０）、風呂水流スイッチ５６のオンを確認し（ＳＴ２１）、オン信号が得られなければ、ＳＴ１６までもどって注水を行う。オン信号が得られたら、図３のＳＴ５に戻り、ラジエータ８１の温度が、その流体に太陽熱を吸熱していると判断される間、暖房ポンプ５７による循環を続ける。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態によれば、このようにして、図１の風呂を沸かす機能を持つ燃焼装置３０に、図２のラジエータ８１を接続することで、窓部からの太陽熱エネルギーを風呂を沸かすエネルギーの一部として利用することができる。
そして、窓部を介してラジエータ８１に流れる流体に吸熱することで、屋内がその分加熱されなくなり、室内の冷房に必要とされる光熱費を削減できる。
しかも、その熱は浴槽４８の湯水に移されるので、風呂を焚きあげる燃料費を削減することができる。
このように、室内の冷房費と、風呂を沸かす燃料費の両方を削減できるので、光熱費削減の効果は大きい。
また、この燃焼装置３０では、潜熱回収用熱交換器（給湯二次熱交換器３５、暖房二次熱交換器４５）を備えることで、燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱を回収して、湯水の加熱に利用でき、より効果的に光熱費の削減をすることができる。
また、燃焼装置３０では、ラジエータ８１を流れる流体を加熱することもできるので、冬季などの寒い季節においては、窓部、またはその近傍を温めて、コールドドラフト対策をすることもできる。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
燃焼装置３０は、風呂の追焚き・暖房と給湯の複合型給湯装置であるが、これに限らず、給湯機能のない燃焼装置に本発明を適用することもできる。
また、上記実施形態で説明した構成の一部と、上記で説明しない他の構成と組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の燃焼装置の実施形態を示す系統図。
【図２】図１の燃焼装置に組み合わせる流体ラジエータの実施形態を示す説明図。
【図３】図１の燃焼装置の運転例を示すフローチャート。
【図４】図１の燃焼装置の運転例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３４】
３０・・・燃焼装置、３０−１・・・本体、３１，４１・・・燃焼室、３２・・・給湯用バーナ、３４・・・給湯一次熱交換器、３５・・・給湯二次熱交換器、３６・・・入水管、３７・・・給湯配管、３８・・・ガス管、４２・・・暖房用バーナ、４４・・・暖房一次熱交換器、４５・・・暖房二次熱交換器、４８・・・浴槽、５５・・・風呂ポンプ、５７・・・暖房ポンプ、８１・・・流体ラジエータ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体ラジエータを利用して太陽熱を吸熱利用する方法に係り、特に、流体ラジエータを利用して吸収した熱を、浴槽水に与え、省エネルギーをはかることができる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家屋など建物の窓において、窓からの冷気により生じるコールドドラフト、すなわち、床と天井で摂氏５度以上の違いが生じて、屋内で寒さを感じる現象を改善するために、温水ラジエータが利用されている。
すなわち、特許文献１においては、配管内に加熱した湯水を流す温水ラジエータでなる放熱部をもちいて、上記コールドドラフトを防止しようとするものである。
この文献では、温水ラジエータを、床下空間を使用したり、床上に突出させたりせずに設ける手法について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６９７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、特に、掃き出し窓部におけるコールドドラフトを対策しようとするもので、具体的には、掃き出し窓部の屋内側隣接床面部に、放熱部としての温水ラジエータを配置することを内容とするものである。
【０００５】
しかしながら、このような技術は、建物の窓部から入りこむ冷気を対策しようとするもので、特に冬季の対策である。
しかしながら、建物の窓部は、冬季以外、特に夏季には、外の熱を屋内に導くことになる。この結果、エアコンなどを利用して冷房していると、屋内の冷房効率が落ちることから、光熱費がかさむという問題があるが、特許文献１の技術は、このような問題に対処できない。
【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、光熱費を効果的に抑制できるようにした太陽熱の吸熱方法と、そのような方法を利用して、光熱費を削減できる燃焼装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、第１の発明にあっては、建物の窓部もしくは室内や窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータを配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽の湯水を加熱するようにした太陽熱の吸熱方法により、達成される。
上記構成によれば、窓部を介して流体ラジエータに流れる流体に吸熱することで、屋内がその分加熱されなくなり、室内の冷房に必要とされる光熱費を削減できる。
しかも、その熱は浴槽の温水に移されるので、風呂を焚きあげる燃料費を削減することができる。
このように、室内の冷房費と、風呂を沸かす燃料費の両方を削減できるので、光熱費削減の効果は大きい。
【０００８】
また、上記目的は、第２の発明にあっては、浴槽の湯水を引き込んで循環させる循環管路と、該循環管路により引き込まれた湯水を風呂熱交換器を介して加熱するための燃焼手段と、建物の窓部もしくは窓部近傍に配置された流体ラジエータと、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体を前記風呂熱交換器に通して、前記循環管路に引き込まれた前記浴槽の湯水を加熱する構成とした燃焼装置により、達成される。
上記構成によれば、風呂を沸かす機能を持つ燃焼装置に、前記流体ラジエータを接続することで、窓部からの太陽熱エネルギーを風呂を沸かすエネルギーの一部として利用することができる燃焼装置を得ることができる。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記流体ラジエータが、前記窓の開口を覆う位置と、該開口を開放する位置とに変位する構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、窓部からの太陽熱を吸収したい時にだけ流体ラジエータの流体に太陽熱を集めることができる。
【００１０】
第４の発明は、第２または３のいずれかの発明の構成において、前記流体ラジエータの表面付近に温度検出手段を備えており、該温度検出手段の検出温度に基づいて、該流体ラジエータの流体を前記風呂熱交換器に導く構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、窓部もしくはその近傍にある流体ラジエータ自体の温度を検出することで、その時の流体ラジエータ内の流体の温度を知ることができ、該流体が十分に吸熱した際に、これを風呂熱交換器に導くことで、該吸熱した熱量を浴槽の湯水側に移すことができる。
【００１１】
第５の発明は、第２ないし４のいずれかの発明の構成において、前記風呂熱交換器が、一次側配管に前記流体ラジエータへの流体が通され、該一次側配管に接する２次側配管に、前記循環管路により引き込まれた浴槽の湯水が通される構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、流体ラジエータ内の流体と、浴槽の湯水を一次側と二次側で完全に分離することにより、流体ラジエータの流体に浴槽の汚れ、すなわち髪の毛や垢等が混入することを有効に防止できる。
【００１２】
第６の発明は、第２ないし５のいずれかの発明の構成において、流体ラジエータからの戻り配管が、前記燃焼手段により加熱される熱交換器に導かれて、加熱される構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、流体ラジエータ流れる流体を加熱することができるので、窓部、またはその近傍を温めて、コールドドラフト対策をすることもできる。
【００１３】
第７の発明は、第６の発明の構成において、前記燃焼手段により加熱される熱交換器が、前記燃焼手段の燃焼により直接加熱される一次熱交換器と、該一次熱交換器に入る前の前記流体を導き、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱により加熱される二次熱交換器である潜熱回収用熱交換器であることを特徴とする。
上記構成によれば、前記潜熱回収用熱交換器を備えることで、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱を回収でき、より効果的に光熱費の削減をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の一例を示すもので、この場合、燃焼装置３０は、この実施形態では、風呂釜兼用の給湯暖房装置である。
図において、燃焼装置３０は、機器ケース等でなる本体３０−１を有している。燃焼装置３０には浴槽４８と後述する流体ラジエータ８１および床暖房装置などの他の暖房装置と接続されている。
【００１６】
本体４１内には、給湯用の燃焼室３１と、暖房（追焚き）用の燃焼室４１とが設けられている。
給湯用の燃焼室３１には、給湯用バーナ３２と給湯一次熱交換器３４が配置されている。給湯一次熱交換器３４は、多数のフィンを備えている。該給湯一次熱交換器３４の後段には、燃焼室の排ガスに含まれる潜熱を回収するための潜熱回収用熱交換器としての給湯二次熱交換器３５が配置されている。すなわち、給湯二次熱交換器３５は、バーナ３２の燃焼により給湯一次熱交換器３４が熱交換された後の、燃焼排気と接触する位置に設けられている。
【００１７】
入水管３６から入った上水は、まず、給湯二次熱交換器３５に導かれ、該給湯二次熱交換器３５から出た湯水は、配管に導かれてそのまま給湯一次熱交換器３４に入って給湯用バーナ３２により加熱されるようになっており、給湯一次熱交換器３４から出た湯水は給湯配管３７を介して、出湯されるようになっている。なお、給湯配管３７には、この配管を分岐して湯張り電磁弁２３が設けられており、該湯張り用電磁弁２３が開かれると、湯張り配管２４から、暖房シスターン５９と後述する追焚き循環管路とに湯水が送られる。
【００１８】
暖房（追焚き）用の燃焼室４１には、暖房（追焚き）用バーナ（以下、「暖房用バーナ」という）４２が備えられており、その後段に暖房一次熱交換器４４が配置されている。暖房一次熱交換器４４も、多数のフィンを備えている。この暖房一次熱交換器４４の上には、燃焼室の排ガスに含まれる潜熱を回収するための潜熱回収用熱交換器としての暖房二次熱交換器４５が配置されている。
【００１９】
さらに、図１において、ガス管３８は元ガス電磁弁３９を介して分岐管４６に導かれ、給湯用と暖房用の各バーナ３２，４２にそれぞれ導かれるようになっている。それぞれの分岐したガス管には比例弁が設けられていて、給湯用バーナ３２と暖房（追焚き）用バーナ４２の各バーナの燃焼能力の切り替え用の各電磁弁の開閉に対応して、弁開度が調整され、必要な燃料ガスの供給がなされるようになっている。
さらに、給湯用バーナ３２の前段には給湯燃焼ファン３３が、暖房用バーナ４２の前段には暖房燃焼ファン４３が配置され、それぞれ燃焼に必要な空気を制御するようになっている。
【００２０】
なお、給湯二次熱交換器３５と、暖房二次熱交換器４５の直下には、ドレン受け部としての受け皿４９が配置されている。
受け皿４９には、燃焼排気中に存在する水蒸気が温度の低い各二次熱交換器３５，４５の表面で結露し、滴下したドレン（水）が溜まるようになっている。このドレンは窒素酸化物を含み、酸性のドレン水となっている。このドレンはドレン配管を介して中和器４７に導かれ、該中和器４７で中和処理されて排水管を介して排水される。
【００２１】
暖房一次熱交換器４４の入り管６７、出口管６８、暖房二次熱交換器４５の入り管６４、出口管６３は、本実施形態では、流体ラジエータ８１と、図示しない温水マットなどの暖房器に接続されて閉じた管路となっている。すなわち、この管路内には熱媒体となる流体が充填されており、流体はここでは、例えば、水が使用されている。
流体ラジエータ８１（その構成は後述する。）からの戻り管７２は、そのまま暖房二次熱交換器４５の入り管６４に接続されている。
暖房二次熱交換器４５の出口管６３は、空気抜きの貯水槽である暖房シスターン５９に接続されており、該シスターンの出口管６５は、暖房ポンプ５７の入り側に接続されている。
暖房ポンプ５７の出口管７７は、管路６６と暖房一次熱交換器４４の入り管６７とに分岐されている。管路６６は、複数の駆動弁ヘッダーを介して、例えば暖房マットなどに接続されて、そこで熱交換される流体の出入りが制御される。
【００２２】
暖房一次熱交換器４４の出口管６８は、風呂熱交換器５３の入り管７３と、流体ラジエータ８１の往き管７１とに分岐されている。風呂熱交換器５３の入り管７３は該風呂熱交換器５３の一次側を構成している。風呂熱交換器５３の出口管７４は、流体ラジエータ８１の戻り管７２に接続され、該風呂熱交換器５３で後述するように吸熱された流体が、該流体ラジエータ８１や図示しない暖房（温水マット）からの戻り管７２に導入されるようになっている。
ここで、風呂熱交換器５３は、二重管で形成されており、内管路を一次側とすると、その外周を覆う二次側の管路である外周管路が浴槽４８と接続された追焚き循環管路となり、一次側と二次側をそれぞれ流れる流体は非接触で熱交換されるようになっている。
【００２３】
すなわち、風呂熱交換器５３の外周管路の出口管が、浴槽４８に向かう風呂往き管５１とされており、浴槽４８に接続されている。風呂往き管５１には、風呂往きサーミスタ２２が設けられており、浴槽４８に入る湯水の温度を検出できるようにしている。
浴槽４８から延びる風呂戻り管５２が、風呂ポンプ５５を介して風呂熱交換器５３の外周管路の入り側に接続されている。この風呂戻り管５２には、追焚き流量制御弁５４と、風呂水流スイッチ５６が配置されている。さらに、風呂戻り管５２には浴槽４８から器具側へ引き込まれる湯水の温度を検出する風呂サーミスタ２１が設定されている。
また、図１の符合７０は、燃焼装置３０の制御手段を示しており、例えば、器具に内蔵された制御基板である。制御手段７０は、燃焼装置３０の運転において所定の運転シーケンスに従って制御を受ける上記各被制御部品と接続されている。
【００２４】
次に、図２を参照して流体ラジエータ８１について説明する。
流体ラジエータ（以下、「ラジエータ」という）８１は、この実施形態では、直管型のラジエータであり、熱媒体となる流体を管状のラジエータ本体に通して、その周囲環境と熱交換する構成のものである。
ここで、本実施形態では、ラジエータ８１は、建物の壁に形成された窓部の開口８５を覆うように、屋内側に設置したり、窓部の開口８５から少し離れて設置されてもよい。
ラジエータ８１の設置において重要なのは、窓部の開口８５との関係で、外部から入りこむ太陽光線にさらされる位置に設置することである。これにより、ラジエータ８１内の流体が太陽光線により加熱される。言い換えると、窓部から入りこむ太陽熱をラジエータ８１内の流体が吸熱し得る箇所に、該ラジエータ８１が配置される必要がある。
【００２５】
ラジエータ８１は、このような機能を果たすため、例えば縦方向に２本の管がペア管８４とされて、これを複数もしくは多数組並列的に並べて形成した２つの本体８６，８６を有している。
ペア管８４には、本体３０−１から延びる往き管７１から流体が導入され、各本体８６の各ペア管８４を通って、器具への戻り管７２から本体３０−１に戻るようになっている。
さらに、好ましくは、各本体８６，８６は、変位可能に形成されている。
例えば、本体８６，８６は、その外端部の縦方向に延びる位置の上端および下端にそれぞれ支軸８３，８３を設けて、窓枠の対応部分に予め設けた図示しない軸受に対して軸止めすることにより、観音開きのように開閉させることで変位できるようになっている。
【００２６】
この場合、各本体８６，８６にそれぞれ、器具から延びる往き管７１と戻り管７２を接続してもよいし、図示のように本体８６，８６を閉めて、窓部を覆う状態とした際に、一方の本体８６と他方の本体８６とをつなぐジョイントを設ければ、一方の本体８６にだけ器具から延びる往き管７１と戻り管７２を接続する構成としてもよい。
また、ラジエータ８１の流体の温度を検出する温度センサ８７を設けている。温度センサ８７は、窓部において、太陽光線により加熱されたラジエータ８１内の流体の温度を検出できる個所を選んで設定されており、例えば、ラジエータ８１の表面に接するように配置することができる。
【００２７】
図３および図４は、燃焼装置３０の制御部７０により、ラジエータ８１を運転する際の運転例を示すフローチャートである。
ここでは、例えば、夏季もしくは気温の高い日に、室内を冷房する際において、以下の運転をすることで、冷房費を低減することができる。
先ず、燃焼装置３０の制御部７０と接続されたリモコンなどの操作ボタンやスイッチをオンする（ＳＴ１）。
これにより、図１の風呂ポンプ５５がオンされる（ＳＴ２）。
風呂ポンプ５５が駆動されると、浴槽４８への往き管５１と戻り管５２でなる循環管路に該浴槽４８の残水が引き込まれる。そして、制御部７０は、一定時間で風呂水流スイッチ５６がオンした場合には、浴槽４８に残水があると判断して、ＳＴ４に進む。
他方、ＳＴ３で風呂水流スイッチ５６がオンしなかった場合には、ＳＴ１１に進む（後述）。
【００２８】
次に、ＳＴ４では、風呂サーミスタ２１により、循環管路（追焚き管路）に引き込んだ浴槽の残水の温度を検出し、制御部７０は、ＳＴ５において、さらに、図２で説明したラジエータ８１の温度センサ８７による温度を見る、温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高い場合には、ラジエータ８１内の流体温度が、太陽熱を吸収して熱いと判断し、図１の暖房ポンプ５７を駆動する。
その後もラジエータ８１の温度センサ８７を見続けて、ＳＴ５の判断を続ける。
そして、ＳＴ５において、温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高くない状態となった時、あるいは、最初から温度センサ８７の検出温度が、風呂サーミスタ２１の検出温度よりも高くない場合には、ＳＴ７に進み、風呂ポンプ５５を停止し、ＳＴ８で、一定時間の経過を待つ。一定時間経過後、ラジエータ８１内の流体が太陽熱を吸熱したころに、またＳＴ２からの上記した処理を進める。
【００２９】
上記ＳＴ３で風呂水流スイッチ５６がオンしなかった場合は、浴槽４８に残水を確認できなかったので、図４のステップ１１に進む。
ここでは、制御部７０は、湯張り用電磁弁２３を開いて、燃焼を行わずに風呂往き管５１と風呂戻り管５２の両方から、浴槽４８に注水を行う（ＳＴ１１）。ここでは、最初１０リットル注水する。
続いて、風呂ポンプ５５を駆動し（ＳＴ１２）、風呂水流スイッチ５６のオンを確認する（ＳＴ１３）。つまり、風呂水流スイッチ５６のオンが確認できるまでは、ステップ１１にもどって繰り返し１０リットル注水を行う。浴槽４８に風呂往き管５１と風呂戻り管５２をつなぐ循環金具４８ａとの関係で、浴槽水を確実に引き込む位置まで注水を繰り返す。
【００３０】
風呂水流スイッチ５６のオンを確認したら、風呂ポンプ５５を停止する（ＳＴ１４）。
続いて、浴槽４８の浴槽水の水位を、図１の水位センサ７８で検出を開始し（ＳＴ１５）、浴槽４８へ注水をしながら（ＳＴ１６）、暖房ポンプ５７を駆動する。ただし、この時の暖房ポンプ５７の駆動は、追焚き循環管路の循環流量を少なくするようにして、風呂熱交換器５３における熱交換を適切に行うようにする（ＳＴ１７）。
浴槽４８への注水を設定水位まで行い（ＳＴ１８）、設定水位となったら、浴槽４８への注水を停止する（ＳＴ１９）。
風呂ポンプ５５を駆動して（ＳＴ２０）、風呂水流スイッチ５６のオンを確認し（ＳＴ２１）、オン信号が得られなければ、ＳＴ１６までもどって注水を行う。オン信号が得られたら、図３のＳＴ５に戻り、ラジエータ８１の温度が、その流体に太陽熱を吸熱していると判断される間、暖房ポンプ５７による循環を続ける。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態によれば、このようにして、図１の風呂を沸かす機能を持つ燃焼装置３０に、図２のラジエータ８１を接続することで、窓部からの太陽熱エネルギーを風呂を沸かすエネルギーの一部として利用することができる。
そして、窓部を介してラジエータ８１に流れる流体に吸熱することで、屋内がその分加熱されなくなり、室内の冷房に必要とされる光熱費を削減できる。
しかも、その熱は浴槽４８の湯水に移されるので、風呂を焚きあげる燃料費を削減することができる。
このように、室内の冷房費と、風呂を沸かす燃料費の両方を削減できるので、光熱費削減の効果は大きい。
また、この燃焼装置３０では、潜熱回収用熱交換器（給湯二次熱交換器３５、暖房二次熱交換器４５）を備えることで、燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱を回収して、湯水の加熱に利用でき、より効果的に光熱費の削減をすることができる。
また、燃焼装置３０では、ラジエータ８１を流れる流体を加熱することもできるので、冬季などの寒い季節においては、窓部、またはその近傍を温めて、コールドドラフト対策をすることもできる。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
燃焼装置３０は、風呂の追焚き・暖房と給湯の複合型給湯装置であるが、これに限らず、給湯機能のない燃焼装置に本発明を適用することもできる。
また、上記実施形態で説明した構成の一部と、上記で説明しない他の構成と組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の燃焼装置の実施形態を示す系統図。
【図２】図１の燃焼装置に組み合わせる流体ラジエータの実施形態を示す説明図。
【図３】図１の燃焼装置の運転例を示すフローチャート。
【図４】図１の燃焼装置の運転例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３４】
３０・・・燃焼装置、３０−１・・・本体、３１，４１・・・燃焼室、３２・・・給湯用バーナ、３４・・・給湯一次熱交換器、３５・・・給湯二次熱交換器、３６・・・入水管、３７・・・給湯配管、３８・・・ガス管、４２・・・暖房用バーナ、４４・・・暖房一次熱交換器、４５・・・暖房二次熱交換器、４８・・・浴槽、５５・・・風呂ポンプ、５７・・・暖房ポンプ、８１・・・流体ラジエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の窓部もしくは室内や窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータを配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽の湯水を加熱するようにしたことを特徴とする、太陽熱の吸熱方法。
【請求項２】
浴槽の湯水を引き込んで循環させる循環管路と、
該循環管路により引き込まれた湯水を風呂熱交換器を介して加熱するための燃焼手段と、
建物の窓部もしくは窓部近傍に配置された流体ラジエータと、
該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体を前記風呂熱交換器に通して、前記循環管路に引き込まれた前記浴槽の湯水を加熱する構成とした
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
前記流体ラジエータが、前記窓の開口を覆う位置と、該開口を開放する位置とに変位する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記流体ラジエータの表面付近に温度検出手段を備えており、該温度検出手段の検出温度に基づいて、該流体ラジエータの流体を前記風呂熱交換器に導く構成としたことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記風呂熱交換器が、一次側配管に前記流体ラジエータへの流体が通され、該一次側配管に接する２次側配管に、前記循環管路により引き込まれた浴槽の湯水が通される構成としたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
流体ラジエータからの戻り配管が、前記燃焼手段により加熱される熱交換器に導かれて、加熱される構成としたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼手段により加熱される熱交換器が、前記燃焼手段の燃焼により直接加熱される一次熱交換器と、該一次熱交換器に入る前の前記流体を導き、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱により加熱される二次熱交換器である潜熱回収用熱交換器であることを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項１】
建物の窓部もしくは室内や窓部近傍に、流体を充填した流体ラジエータを配置し、該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体により、浴槽の湯水を加熱するようにしたことを特徴とする、太陽熱の吸熱方法。
【請求項２】
浴槽の湯水を引き込んで循環させる循環管路と、
該循環管路により引き込まれた湯水を風呂熱交換器を介して加熱するための燃焼手段と、
建物の窓部もしくは窓部近傍に配置された流体ラジエータと、
該流体ラジエータにより太陽熱を吸熱し、温度上昇した流体を前記風呂熱交換器に通して、前記循環管路に引き込まれた前記浴槽の湯水を加熱する構成とした
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
前記流体ラジエータが、前記窓の開口を覆う位置と、該開口を開放する位置とに変位する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記流体ラジエータの表面付近に温度検出手段を備えており、該温度検出手段の検出温度に基づいて、該流体ラジエータの流体を前記風呂熱交換器に導く構成としたことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記風呂熱交換器が、一次側配管に前記流体ラジエータへの流体が通され、該一次側配管に接する２次側配管に、前記循環管路により引き込まれた浴槽の湯水が通される構成としたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
流体ラジエータからの戻り配管が、前記燃焼手段により加熱される熱交換器に導かれて、加熱される構成としたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼手段により加熱される熱交換器が、前記燃焼手段の燃焼により直接加熱される一次熱交換器と、該一次熱交換器に入る前の前記流体を導き、前記燃焼手段の燃焼にともなって発生する排気ガスの潜熱により加熱される二次熱交換器である潜熱回収用熱交換器であることを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１７４７５６（Ｐ２００９−１７４７５６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６５５（Ｐ２００８−１２６５５）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１２９２３１）株式会社ガスター (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１２９２３１）株式会社ガスター (277)
【Ｆターム（参考）】
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