JP2005147501A

JP2005147501A - 温水暖房装置

Info

Publication number: JP2005147501A
Application number: JP2003384919A
Authority: JP
Inventors: Hideji Sano; 秀治佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】冬季に室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期に使用しても、室内酸素濃度の低下を防止する温水暖房装置を提供することを目的とする。
【解決手段】バーナ部８で発生する熱により熱交換器９を介して暖房循環水を加熱し、その循環水を温水経路４，５を経由して放熱器２８に搬送し温風として送出すると共に、酸素富化膜１８、吸引ポンプ２０および空気経路６で構成された酸素富化装置により生成された高濃度の富化酸素を室内機２７に搬送するようにした。そして、前記酸素富化装置を構成する酸素富化膜１８、吸引ポンプ２０、或いは、酸素富化膜１８を透過する空気のうち、少なくとも１つをバーナ部８、熱交換器９、循環ポンプ１１、温水経路から発生する熱で、加熱する構成としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、温水を用いて暖房を行う温水暖房装置に関するものである。

従来、この種の温水暖房装置は図２に示すように、循環水を加熱するための室外機１０１と、この室外機１で加熱された循環水の熱を室内へ放出するための室内機１０２とを温水配管往き１０３、温水配管戻り１０４で配管し、温水暖房システムを構成している。

室外機１０１は、燃料を燃焼させるバーナ部１０５と、燃焼した燃焼ガスの熱を循環水に熱交換する熱交換器１０６と、循環水を蓄えるタンク１０７と、温水回路内の循環水を搬送するための循環ポンプ１０８と、室外機１０１の動作を制御する室外機制御器１０９で構成されている。

一方、室内機１０２は、室外機１０１で加熱された循環液を室内の空気に熱交換するための放熱器１１０と、温風ファン１１１と、温風ファン１１１を駆動する温風モータ１１２と、室内機２から室内へ温風を吹き出す吹出口１３と、室内機２及びシステム全体の運転操作を行う操作部１１４で構成されている。

以上のように構成された温水暖房装置において、以下に動作、作用を説明する。操作部１１４に設けられた運転ＳＷをＯＮすると、循環ポンプ１０８が運転し、バーナ部１０５での燃焼準備が始まる。

まず、気化筒１１５が所定の温度まで加熱されると、燃料ポンプ１１６が動作し、別設タンク（図示せず）から供給された燃料を気化筒１１５内へ供給する。このときバーナモータ１１７が回転し、先端に取り付けられた霧化板１１８が回転し、供給された燃料を振り切り、気化筒１１５の内壁で気化させる。

バーナモータ１１７にはバーナファン１１９が取り付けられており、燃焼用空気を取り入れ、気化筒１１５内へ供給し、気化した燃料と混合した後、バーナ部１０５へ送られ炎口１２０から噴出される。

噴出したガスは、点火電極１２１の高圧放電により着火され、火炎１２２を形成する。燃焼ガスは、熱交換器１０６を通って排気口１２３より室外機１０１外へ放出される。

循環ポンプ１０８が動作すると、タンク１０７に蓄えられた循環水を熱交換器１０６に送り、燃焼で発生した熱と熱交換して循環水を加熱し、温水配管往き１０３を介して、室内機１０２へ導かれる。室外機１０１で加熱され、室内機１０２へ導かれた循環水は、放熱器１１０に導かれ、室内の空気と熱交換して温風を作り出す。

温風モータ１１２が駆動すると、温風ファン１１１が回り、循環水と熱交換して作られた温風を、吹出口１１３から室内へ吹き出し室内暖房を開始する（例えば、特許文献１参照）。また、同じ技術分野である空気調和機において、室内の酸素濃度の低下を防止するように構成されたものが開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。

図３，４において、１２４は室内の空気を冷却又は加熱して、室内を冷房又は暖房する室内ユニット、１２５は室内ユニットが室内の空気を冷却又は加熱する際に室外へ排熱または吸熱する室外ユニット、１２６は室内ユニットと室外ユニットを接続する配管、１２７は室外ユニット１２５に併設した酸素富化ユニットで、高酸素濃度の空気を生成する。

１２８は空気パイプで、酸素富化ユニット１２７で高酸素濃度になった空気を室内ユニット１２４に導く。１２９は酸素富化膜で、この酸素富化膜を空気が透過すると、透過前と比較して透過後の空気に含まれる酸素濃度が増加する特性を持つ。

１３０は吸引ポンプで、酸素富化膜１２９に空気を透過させ、前記空気パイプ１２８を介して高酸素濃度になった空気を室内ユニット１２４に導く。１３１は送風ファンで、酸素富化ユニット１２７の外部より新鮮な空気を取り入れ、酸素富化膜１２９周辺に供給している。

以上のような構成で、空気調和機が運転すると、室外ユニット１２５で冷却または加熱された熱媒体が配管１２６を介して室内ユニット１２４に導かれる。室内の空気は、室内ユニット１２４内の熱交換器で熱媒体と熱交換し、冷風もしくは温風となって、吹き出し口より室内へ放出され、冷房もしくは暖房される。

一方、酸素富化ユニット１２７では、送風ファン１３１が、酸素富化ユニット１２７外より新鮮な空気を酸素富化膜１２９周辺に供給し、吸引ポンプ１３０の作動により供給された空気は酸素富化膜１２９を透過する。

透過時に高酸素濃度になった空気は空気パイプ１２８を介して室内ユニット１２４に導かれ、室内に放出される。その結果、高濃度酸素の空気を室内へ供給することにより、閉め切った室内環境で空気調和機を使用した場合でも、酸素濃度の低下を防ぐことができるようにようになっていた。
特開平１１−１４１８９６号公報特開平２−７５８３５号公報特開平５−９９４５７号公報

近年、住宅構造が高気密高断熱化の傾向にあり、従来の住宅と比較して部屋の換気率が大幅に少ない住宅が増加している。このような高気密の住宅で、換気をしない状態下で、上記従来の温水暖房装置を使って長時間連続して室内を暖房すると、温水暖房装置には室内空気の換気機能がないため、人間の呼吸等により室内酸素濃度の低下が起こり、室内環境が損なわれる状況を招いていた。

また、室内温度調節と酸素濃度低下防止を目的とした上記従来の空気調和機では、酸素富化ユニットは環境温度の変化によって能力が変動する特性を持っており、酸素富化ユニットの周囲温度並びに酸素富化膜１２９を透過する空気の温度が低下すると、酸素富化膜の酸素富化能力及び吸引ポンプ１３０の吸引能力が低下し、室内へ供給する高濃度酸素空気の供給量が減少する特性を有している。

空気調和機で暖房運転した場合、室外ユニットは吸熱するため、室外ユニット周辺の温度は外気温度より更に低い温度になり、特に冬季に室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期に使用した場合、夏季と比較して、酸素富化ユニットの能力が低下し、室内への高濃度酸素空気の供給量が減少するため、冬季に使用すると、室内の酸素濃度低下を防げないといった課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、冬季に室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期に使用しても、人間の呼吸等による室内酸素濃度の低下を安定して防止できる温水暖房装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、バーナ部の燃焼熱により加熱される熱交換器およびこの熱交換器に循環水を循環させるための循環ポンプを接続した温水経路と、この温水経路の一端に設けられ、加熱された循環水の熱を流動空気に放熱させるための放熱器と、この放熱器で作られた温風を送出する温風ファンと、空気を吸引し高濃度の富化酸素に変換する酸素富化膜、この酸素富化膜に空気を透過させる吸引ポンプおよび酸素富化膜を透過した富化酸素を放熱器まで導く空気経路で構成する酸素富化装置とを備え、前記酸素富化装置を構成する酸素富化膜、吸引ポンプ、或いは、酸素富化膜を透過する空気のうち、少なくとも１つをバーナ部、熱交換器、循環ポンプ、温水経路から発生する熱で加熱するようにしたものである。

したがって、バーナ、熱交換器、循環ポンプ、温水経路から発生する熱により、吸引ポンプ、酸素富化膜、酸素富化膜を透過する空気を加熱するため、酸素富化膜の酸素富化能力及び吸引ポンプの吸引能力低下を招くことなく、室内に高濃度酸素空気を安定して供給できる。

以上のように本発明によれば、冬季に室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期に使用しても、酸素富化膜の酸素富化能力が低下することなく、室内に高濃度酸素空気を安定して供給できるため、人間の呼吸等による室内酸素濃度の低下を防止し、快適な室内環境を維持することができるという効果がある。

本発明は、バーナ部の燃焼熱により加熱される熱交換器およびこの熱交換器に循環水を循環させるための循環ポンプを接続した温水経路と、この温水経路の一端に設けられ、加熱された循環水の熱を流動空気に放熱させるための放熱器と、この放熱器で作られた温風を送出する温風ファンと、空気を吸引し高濃度の富化酸素に変換する酸素富化膜、この酸素富化膜に空気を透過させる吸引ポンプおよび酸素富化膜を透過した富化酸素を放熱器まで導く空気経路で構成する酸素富化装置とを備え、前記酸素富化装置を構成する酸素富化膜、吸引ポンプ、酸素富化膜を透過する空気のうち、少なくとも１つをバーナ部、熱交換器、循環ポンプ、或いは、温水経路から発生する熱で加熱するようにしたものである。

そして、冬季に室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期に使用しても、吸引ポンプ、酸素富化膜の温度低下を防ぎ、酸素富化膜の酸素富化能力並びに吸引ポンプの吸引能力低下を招くことなく、室内に高濃度酸素空気を安定して供給できるため、人間の呼吸等による室内酸素濃度の低下を防止し、快適な室内環境を維持することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１において、１は循環水を加熱するための室外機、２は室外機１で加熱された循環水の熱を室内へ放出するための室内機で、これら室外機１と室内機２は、壁３を貫通した温水配管往き４、温水配管戻り５、空気配管６、信号線７で接続されて、温水暖房システムを構成している。

室外機２は、燃料を燃焼させるバーナ部８、燃焼した燃焼ガスの熱を循環水に熱交換する熱交換器９、循環水を蓄えるタンク１０、温水回路内の循環水を搬送するための循環ポンプ１１、前記温水配管往き４に連通する室外機温水出口１２、前記温水配管戻り５に連通する室外機温水入口１３を具備するものである。

タンク１０、循環ポンプ１１、熱交換器９、室外機温水出口１２、室外機温水入口１３は、第１温水ホース１４、第２温水ホース１５、第３温水ホース１６、第４温水ホース１７で各々接続され、室外機１内の温水回路を形成している。

１８は空気の透過により酸素濃度増加させる特性を持つ酸素富化膜で、ケース１９とで箱状に構成されている。２０は吸引ポンプで、その入口２１にはケース１９に設けた接続口２２が空気パイプ２３を介して接続されている。２４は吸引ポンプ２０の出口で、前記空気配管６と接続されている。

２５は送風ファンで、酸素富化膜１８の周辺に新鮮な空気を送るように配置されている。送風ファン２５、酸素富化膜１８、吸引ポンプ２０は、前記タンク１０、温水ホース１４、温水ホース１５、温水ホース１６、温水ホース１７の近傍に配置され、タンク１０、温水ホース１４，１５，１６，１７から発生する熱で雰囲気の空気が暖められるように構成されている。２６は室外機１の動作を制御する室外機制御器で、前記信号線７と接続されている。一方、室内機２７側において、２８は室外機１で加熱それた循環液を室内の空気に熱交換するための放熱器で、放熱器入口２９を介して温水配管往き４と連通し、放熱器出口３０を介して温水配管戻り５と連通して、室内機２７内の温水回路を形成している。３１は温風ファン、３２は温風ファン３１を駆動する温風モータ、３３は室内機２７の内部へ室内空気を取り入れる空気取入口、３４は空気取入口３３に設けられたフィルター、３５は室内機２７内から室内へ温風を吹き出す吹出口、３６は吹出口３５に設けたルーバーで、この吹出口３５から出た温風が床面を沿って流れるよう温風の流れを規制する役割をもつ。３７は酸素供給口で、空気配管６と連通している。３８は室内機２７の動作を制御する室内機制御器で、前記信号線７と接続されている。３９は室内機２７及びシステム全体の運転操作を行う操作部である。以上のように構成された温水暖房装置において、以下に動作、作用を説明する。操作部３９に設けられた運転ＳＷをＯＮすると、その信号は、室内制御器３８、信号線７を介して室外機制御器２６に伝えられ、循環ポンプ１１と吸引ポンプ２０の運転と、バーナ部８での燃焼準備が始まる。

まず、バーナ部８において、気化筒４０に埋設されたヒーターに通電され、気化筒サーミスタ４１で気化筒４０の温度が一定温度に到達したことを検出すると、燃料ポンプ４２が動作し、別設タンク（図示せず）から供給された燃料を燃料パイプ４３を介して気化筒４０内へ供給する。このときバーナモータ４４が回転し、先端に取り付けられた霧化板４５が回転し、燃料パイプ４３から供給された燃料を振り切り、気化筒４０の内壁で気化させる。バーナモータ４４にはバーナファン４６が取り付けられており、給気ホース４７を介して室外機１の外部から燃焼用空気を取り入れ、気化筒４０内へ供給し、気化した燃料と混合した後、バーナ部８へ送られ炎口４８から噴出される。噴出したガスは、点火電極４９の高圧放電により着火され、火炎５０を形成する。そして、火炎５０中の電流をフレームロッド５１で検出して、燃焼開始の信号を室外機制御器２６へ送る。燃焼ガスは、熱交換器９を通って排気口５２より外部へ放出される。循環ポンプ１１が動作すると、タンク１０に蓄えられた循環水を温水ホース１４、温水ホース１５を介して熱交換器９に送り、燃焼開始後、燃焼で発生した熱で熱交換して循環水を加熱し、温水ホース１６、室外機温水出口１２、温水配管往き４を介して、室内機２７へ導かれる。室外機１で加熱され、室内機２７へ導かれた循環水は、放熱器入口２９を介して放熱器２８に導かれ、室内の空気と熱交換して温風を作り出す。循環水の温度を湯温サーミスタ５３で検出し、循環水がある一定の温度以上になると、温風モータ３２が駆動し、温風ファン３１が回り、空気取入口３３から室内空気を取り入れ、放熱器２８へ導き、循環水と熱交換して作られた温風を、吹出口３５から室内へ吹き出し室内暖房を開始する。一方、送風ファン２５が作動すると、開口５４から新鮮な空気が取り入れられ酸素富化膜１８周辺に供給される。そして、吸引ポンプ２０の作動により、酸素富化膜１８を空気が透過し、この際に空気中に含まれる酸素濃度が増加する。

酸素富化膜１８を透過し酸素濃度が増加した空気は、吸引ポンプ出口２４、空気配管６を介して、室内機２７内の酸素供給口３７へ導かれた後、放熱器２８で作られた温風と混合されて、室内へ吹き出され、室外の新鮮な空気と高濃度の酸素を室内へ供給する。酸素富化膜１８及び吸引ポンプ２０の周囲温度並びに透過する空気の温度が低下すると、酸素富化膜１８の酸素富化能力及び吸引ポンプ２０の吸引能力が低下し、室内へ供給する高濃度酸素空気の供給量が減少する特性を有しているが、送風ファン２５、酸素富化膜１８、吸引ポンプ２０は、前記タンク１０、温水ホース１４，１５，１６，１７の近傍に配置され、タンク１０、温水ホース１４，１５，１６，１７から発生する熱で暖められるように構成されており、また、開口５４から取り入れられた新鮮な空気は、バーナ部８、熱交換器９により加熱された後、酸素富化膜１８周辺に供給されるため、室外温度が低下する寒冷地区や厳冬期においても、吸引ポンプ２０、酸素富化膜１８の温度低下を防ぎ、酸素富化膜１８の酸素富化能力並びに吸引ポンプ２０の吸引能力を招くことなく、室内に高濃度酸素空気を安定して供給できるため、人間の呼吸等による室内酸素濃度の低下を防止し、快適な室内環境を維持することができる。また、本実施の形態の構成により、前述のように酸素富化膜１８の酸素富化能力並びに吸引ポンプ２０の吸引能力の低下を防ぐことができるので、能力低下を補うための、酸素富化膜１８、吸引ポンプ２０の寸法、能力を大きくする必要がないため、室外機１をコンパクトに設計することができる。さらに、高濃度酸素の空気は、温風と共に室内機２７の吹出口３５からルーバー３６によって床面に沿って吹き出されるため、室内機２７から離れた場所でも気流が到達すると共にその上昇気流によって拡散するため、部屋中に均一に高濃度酸素空気を供給することができる。

以上のように本発明にかかる温水暖房装置は、酸素富化膜の能力低下を防止して室内に高濃度酸素空気を安定して供給でき、快適な室内環境を維持することのできる暖房装置として非常に有用である。

本発明の一実施例における温水暖房装置の全体構成図従来の温水暖房装置の図従来の空気調和機の斜視図従来の空気調和機の酸素富化ユニットの断面図

符号の説明

８バーナ部
９熱交換器
１１循環ポンプ
１８酸素富化膜
２０吸引ポンプ
２８放熱器
３１温風ファン

Claims

バーナ部の燃焼熱により加熱される熱交換器およびこの熱交換器に循環水を循環させるための循環ポンプを接続した温水経路と、この温水経路の一端に設けられ、加熱された循環水の熱を流動空気に放熱させるための放熱器と、この放熱器で作られた温風を送出する温風ファンと、空気を吸引し高濃度の富化酸素に変換する酸素富化膜、この酸素富化膜に空気を透過させる吸引ポンプおよび酸素富化膜を透過した富化酸素を放熱器まで導く空気経路で構成する酸素富化装置とを備え、前記酸素富化装置を構成する酸素富化膜、吸引ポンプ、或いは、この酸素富化膜を透過する空気のうち、少なくとも１つをバーナ部、熱交換器、循環ポンプ、温水経路から発生する熱で加熱するようにした温水暖房装置。