特許 6838983 放熱ユニット 暖房システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6838983

(24)【登録日】2021年2月16日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】放熱ユニット 暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F24D 3/16 20060101AFI20210222BHJP

   F24D 19/02 20060101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   F24D3/16 E

   F24D19/02 A

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-18873(P2017-18873)

(22)【出願日】2017年2月3日

(65)【公開番号】特開2018-124040(P2018-124040A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2019年5月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000129231

【氏名又は名称】株式会社ガスター

(74)【代理人】

【識別番号】100121599

【弁理士】

【氏名又は名称】長石 富夫

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 寿久

(72)【発明者】

【氏名】冨永 隆一

(72)【発明者】

【氏名】山岡 健太郎

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７９７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２９４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２０７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１０８１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０６６５１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−１４７４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９６７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９０９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３３４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｄ ３／１６

Ｆ２４Ｄ １９／０２

Ｆ２４Ｈ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気は別途ファンで行い、壁に設けられた屋外と屋内を繋ぐ直径１００〜１５０ｍｍで一定断面の貫通穴状の給気口からファンを使用せずに給気する２４時間換気システムの前記給気口の中の前記一定断面の部分に取り付けられ、温水が通される放熱器と、
前記放熱器と前記給気口の内壁との隙間を不燃材で封鎖する封鎖部材と、
を有し、
前記放熱器は、マイクロ扁平管熱交換器であり、火災の炎を通さない消炎距離以下の間隔で、内部に温水が通される放熱板が配列されている、
ことを特徴とする放熱ユニット。

【請求項2】

前記放熱板が２．２mm以下の間隔で配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱ユニット。

【請求項3】

請求項１または２に記載の放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの放熱器に温水を循環させる温水循環部と、
を有する
ことを特徴とする暖房システム。

【請求項4】

前記温水は、浴槽内の浴槽水であり、
前記温水循環部は、
風呂の追い焚き機能を備えた風呂給湯器と、
前記風呂給湯器の風呂の追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路と前記放熱器をバイパスする経路に切り換える切り替え弁を有し、
前記放熱器に浴槽水を循環させる場合に、前記追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路に設定して風呂の循環ポンプを駆動する
ことを特徴とする請求項３に記載の暖房システム。

【請求項5】

排気は別途ファンで行い、壁に設けられた屋外と屋内を繋ぐ貫通穴状の給気口からファンを使用せずに給気する２４時間換気システムの前記給気口の中に取り付けられ、温水が通される放熱器と、前記放熱器と前記給気口の内壁との隙間を不燃材で封鎖する封鎖部材とを有する放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの放熱器に温水を循環させる温水循環部と、
を有し、
前記温水は、浴槽内の浴槽水であり、
前記温水循環部は、風呂の追い焚き機能を備えた風呂給湯器と、前記風呂給湯器の風呂の追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路と前記放熱器をバイパスする経路に切り換える切り替え弁を有し、前記放熱器に浴槽水を循環させる場合に、前記追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路に設定して風呂の循環ポンプを駆動し、
前記放熱器は、火災の炎を通さない消炎距離以下の間隔で放熱板が配列されており、
前記放熱器に浴槽水を循環させる動作中に前記放熱器から戻ってくる浴槽水の温度の上昇に基づいて火災を検知して警報を発する
ことを特徴とする暖房システム。

【請求項6】

前記検知した場合に、前記温水循環部による送水量を増やす
ことを特徴とする請求項５に記載の暖房システム。

【請求項7】

前記給気口は、直径１００〜１５０ｍｍで一定断面の貫通穴状であり、
前記放熱器は、前記放熱板の内部に温水が通されるマイクロ扁平管熱交換器であって、前記給気口の中の前記一定断面の部分に取り付けられる
ことを特徴とする請求項５または６に記載の暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給気口に取り付けられる放熱ユニットおよびこの放熱ユニットを用いた暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年の住宅には２４時間換気システムが設置されている。その代表的な構成は、図１１に示すように、たとえば、風呂場の天井裏等に換気ファン１０１を設け、この換気ファン１０１の吸込口１０２をトイレや洗面所、浴室などの天井（家の中心付近）に配置し、屋外に面する各居室の壁に給気口１０３を設け、換気ファン１０１の排気はダクトを通じて玄関先等に設けた排気口１０４から屋外に排出する、といった構成になっている。これは、排気はファンで行い、給気はファンを使用せずに自然に取込む方式（排気型）であり、一般の住宅で多く採用されている。

【0003】

図１２は、給気口１０３とこれに取り付けられる防火ダンパ１１０の一例を示している。給気口１０３は、通常、屋外に面する壁に直径１００mm（あるいは１５０mm）ほどの穴を貫通させ、これに給気ダクト１０６を挿入し、その屋内側の端部に給気口１０３を開け閉め可能な屋内側カバーユニット１０７を取り付け、屋外側の端部に、雨避けカバー１０８を取り付けて構成される。図１２の例では、防火ダンパ１１０は、給気口１０３の給気ダクト１０６に一部を挿入して取り付けられている。

【0004】

図１３は、開状態の防火ダンパ１１０を正面から見た図（同図（ａ））、開状態の防火ダンパ１１０を右側部から見た図(同図（ｂ）)、開状態の防火ダンパ１１０を上方から見た図（同図（ｃ））、封鎖状態の防火ダンパ１１０を右側部から見た図（同図（ｄ））、封鎖状態の防火ダンパ１１０を上方から見た図(同図（ｅ）)をそれぞれ示している。

【0005】

防火ダンパ１１０は、給気ダクト１０６の中に密に挿入される円環状のベース１１１（図１２参照）と、該円環状のベース１１１にその円の中心を通るように架け渡されたダンパフレーム１１２と、ダンパフレーム１１２を軸として回動可能であってダンパフレーム１１２を中心に左右対象に取り付けられた２枚の半円形のダンパ板１１３と、該ダンパ板１１３をベース１１１の開口を閉じた封鎖位置（図１３（ｄ）（ｅ））に向けて付勢するバネ１１４と、２枚のダンパ板１１３を互いに近接して向き合う開位置(図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）)に保持する温度ヒューズ１１５などで構成される。温度ヒューズ１１５は７２℃で溶融する。

【0006】

常時は、２枚のダンパ板１１３は開位置(図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）)にあり、火災の熱で温度ヒューズ１１５が溶けると、バネ１１４に付勢されて２枚のダンパ板１１３が封鎖位置（図１３（ｄ）（ｅ））に変位してベース１１１の開口を閉じて炎や煙の通過を阻止する（特許文献１参照）。

【0007】

ところで、冬場は給気口から冷たい外気が室内に入って来る。図１１の住宅では、リビングなど人が長く居る部屋は暖房されて暖かい。その暖かい空気は、住宅の中心の吸込口に向かってゆっくりと流れ、吸込口から吸い込まれて屋外に排出される。一方、洋室（１）、洋室（２）などは、寝室などに利用された場合、暖房費節約等の観点から、暖房されない場合が多い。また、リビングから暖かい空気も流れ込まないため、室温が低い。明け方になるとトイレなども冷えてしまう。そのため、たとえば、入浴後にそれらの部屋に入ったり、明け方に布団から出てトイレに行ったりすると、ヒートショックを受ける恐れがある。

【0008】

光熱費を抑えて、ヒートショックが防止される程度に暖房する方法として、風呂の残り湯が持つ熱量を利用する方法がある。たとえば、特許文献２には、浴槽内の湯を、ファンからの送風を受ける熱交換器に循環させる暖房システムが開示される。

【0009】

しかし、この暖房システムでは、室温と浴槽内の残り湯との温度差が少ないため、放熱効率が低く、要求される熱量を得るには大型の熱交換器が必要であった。

【0010】

暖房効率を高める技術として、下記特許文献３に、近接対向配置された２枚のパネル状の放熱器に温水を流し、その２枚のパネルの間に屋外からの空気を通して室内に導入する空調装置が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００１−１１６３４２号公報

【特許文献2】特開２０００−２８３５５８号公報

【特許文献3】特開２００９９−９２３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献３に開示の技術を応用して、２４時間換気システムの給気口に、温水が循環する放熱器を取り付け、屋外からの冷たい空気を暖めてから室内に導入する暖房システムが考えられる。しかし、給気口は、前述した防火ダンパが取り付けられるように、防火の要となる箇所であり、給気口に放熱器を取り付けるにおいても防火に関連する機能を付加することが望まれる。

【0013】

本発明は、上記の要請に鑑みて成されたものであり、給気口に取り付けられて暖房機能を果たすと共に防火に寄与することのできる放熱ユニットおよびこれを用いた暖房システム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】

【0014】

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

【0015】

［１］排気は別途ファンで行い、壁に設けられた屋外と屋内を繋ぐ直径１００〜１５０ｍｍで一定断面の貫通穴状の給気口からファンを使用せずに給気する２４時間換気システムの前記給気口の中の前記一定断面の部分に取り付けられ、温水が通される放熱器と、
前記放熱器と前記給気口の内壁との隙間を不燃材で封鎖する封鎖部材と、
を有し、
前記放熱器は、マイクロ扁平管熱交換器であり、火災の炎を通さない消炎距離以下の間隔で、内部に温水が通される放熱板が配列されている、
ことを特徴とする放熱ユニット。

【0016】

上記発明では、給気口に取り付けられた放熱ユニットは、消炎距離以下の間隔で放熱板が配列されているので、火災の炎が給気口を通過することを阻止する。また、マイクロ扁平管熱交換器により少ない体積で良好な熱交換が可能になる。また、火災があっても内部に温水があるため放熱器の温度上昇が抑えられて溶融や変形が防止される。

【0017】

［２］前記放熱板が２．２mm以下の間隔で配列されている
ことを特徴とする［１］に記載の放熱ユニット。

【0018】

上記発明では、放熱板の間隔を２．２mm以下にすれば、各種のガスによる炎の通過を阻止することができる。

【0023】

［３］［１］または［２］に記載の放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの放熱器に温水を循環させる温水循環部と、
を有する
ことを特徴とする暖房システム。

【0024】

［４］前記温水は、浴槽内の浴槽水であり、
前記温水循環部は、
風呂の追い焚き機能を備えた風呂給湯器と、
前記風呂給湯器の風呂の追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路と前記放熱器をバイパスする経路に切り換える切り替え弁を有し、
前記放熱器に浴槽水を循環させる場合に、前記追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路に設定して風呂の循環ポンプを駆動する
ことを特徴とする［３］に記載の暖房システム。

【0025】

上記発明では、風呂の残り湯を利用して放熱器による暖房を行う。
［５］排気は別途ファンで行い、壁に設けられた屋外と屋内を繋ぐ貫通穴状の給気口からファンを使用せずに給気する２４時間換気システムの前記給気口の中に取り付けられ、温水が通される放熱器と、前記放熱器と前記給気口の内壁との隙間を不燃材で封鎖する封鎖部材とを有する放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの放熱器に温水を循環させる温水循環部と、
を有し、
前記温水は、浴槽内の浴槽水であり、
前記温水循環部は、風呂の追い焚き機能を備えた風呂給湯器と、前記風呂給湯器の風呂の追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路と前記放熱器をバイパスする経路に切り換える切り替え弁を有し、前記放熱器に浴槽水を循環させる場合に、前記追い焚き経路を、前記放熱器を経由する経路に設定して風呂の循環ポンプを駆動し、
前記放熱器は、火災の炎を通さない消炎距離以下の間隔で放熱板が配列されており、
前記放熱器に浴槽水を循環させる動作中に前記放熱器から戻ってくる浴槽水の温度の上昇に基づいて火災を検知して警報を発する
ことを特徴とする暖房システム。
［６］前記検知した場合に、前記温水循環部による送水量を増やす
ことを特徴とする［５］に記載の暖房システム。
［７］前記給気口は、直径１００〜１５０ｍｍで一定断面の貫通穴状であり、
前記放熱器は、前記放熱板の内部に温水が通されるマイクロ扁平管熱交換器であって、前記給気口の中の前記一定断面の部分に取り付けられる
ことを特徴とする［５］または［６］に記載の暖房システム。

【発明の効果】

【0026】

本発明に係る放熱ユニットおよび暖房システムによれば、給気口に取り付けられて暖房機能を果たすと共に防火に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】給気口に放熱器を取り付けた状態を示す説明図である。

【図2】放熱器とその周囲の給気ダクトを示す斜視図である。

【図3】マイクロ扁平管熱交換器の概略構成を示す断面および２枚のマイクロ扁平管を取り出して示す図ある。

【図4】各種のガスにおける当量比と消炎距離の関係を示すグラフの図である。

【図5】本実施の形態に係る暖房システムの温水循環部、検出部、判定部などの機能を果たす風呂給湯器の一例を示す概略構成図である。

【図6】放熱器を用いた暖房動作に関して風呂給湯器が行う処理を示す流れ図である。

【図7】暖房動作中の動作状態と浴槽から取り込まれる風呂温度の関係を示す図である。

【図8】フィンとチューブを用いた放熱器の例を示す斜視図である。

【図9】フィンとチューブを用いた放熱器の他の例を示す斜視図である。

【図10】浴槽の湯を使わずに放熱器による暖房運転が可能な風呂給湯器の概略構成を示す図である。

【図11】住宅（マンション）に設置された２４時間換気システムの構成例を示す図である。

【図12】防火ダンパが取り付けられた給気口の一例を示す図である。

【図13】防火ダンパを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

【0029】

本実施の形態に係る放熱ユニットは、壁を貫通して屋外と屋内を接続する給気口に取り付けられる。放熱ユニットは、温水が通される放熱器と、放熱器と給気口の内壁との隙間を不燃材で封鎖する封鎖部材と、を有し、放熱器は火災の炎を通さない消炎距離以下の間隔で放熱板を配列して構成される。本実施の形態に係る暖房システムは、この放熱ユニットと、この放熱ユニットに温水を循環させる温水循環部を備える。

【0030】

本実施の形態では、放熱器に循環させる温水は浴槽に残っている浴槽水とし、温水循環部の機能は風呂給湯器が備える。

【0031】

図１は、本発明の実施の形態に係る放熱ユニット１０を給気口１０３に取り付けた状態の一例を示している。給気口１０３は、背景技術で説明したものと同様に、排気はファンで行い、給気はファンを使用せずに自然に取込む方式（排気型）の２４時間換気システムにおける給気口１０３である。

【0032】

給気口１０３は、屋外に面する壁に直径１００mm（あるいは１５０mm）ほどの穴を貫通させ、この穴に給気ダクト１０６を挿入し、その屋内側の端部に開け閉め可能な屋内側カバーユニット１０７を取り付け、屋外側の端部に、雨避けカバー１０８を取り付けて構成される。防火ダンパ１１０は、図１３に示すものと同一であり、その説明は省略する。

【0033】

給気ダクト１０６には、防火ダンパ１１０より屋外側の箇所に、本実施の形態に係る放熱ユニット１０が取り付けてある。

【0034】

図２は、放熱ユニット１０とその周囲の給気ダクト１０６を示す斜視図である。放熱ユニット１０は、給気ダクト１０６に密に内挿される円板形状のベース板１１と、ベース板１１に大きく開設された矩形の貫通穴に嵌めこまれたマイクロ扁平管熱交換器１２を備えている。なお、以後、放熱ユニット１０のマイクロ扁平管熱交換器１２を放熱器１２とも記す。

【0035】

ベース板１１は不燃材で構成される。たとえば、ベース板１１は鋼鈑などで構成される。ベース板１１は、放熱器（マイクロ扁平管熱交換器）１２と給気口１０３の内壁との隙間を不燃材で封鎖する。

【0036】

図３は、放熱器であるマイクロ扁平管熱交換器１２の概略を示す断面図および２枚のマイクロ扁平管１５を取り出して示す斜視図ある。マイクロ扁平管熱交換器１２は、並行に配置した入水管１３と出水管１４との間に、薄く扁平した管路であるマイクロ扁平管１５を所定間隔で多数並列に接続して構成される。各マイクロ扁平管１５は放熱器１２の放熱板になっている。

【0037】

入水管１３から到来した温水は、分岐して各マイクロ扁平管１５の中を流れ、各マイクロ扁平管１５の他端側で出水管１４に流れ出て合流し、出水管１４の出口から流出する。

【0038】

本例のマイクロ扁平管１５は、長さL＝６８mm、幅W＝１５mm、厚みH=０．７mm（板厚ｔ＝０．２mm、内部の水路の厚みはH=０．３mm）である。配列されたマイクロ扁平管１５同士の隙間D(間隔)は１．３mm程度になっている。通気抵抗は２０Pa（２５m³/h時）以下にする。なお、風呂ポンプ６５による送水では、最大で０．１MPa程度の耐水圧があればよいので、マイクロ扁平管１５の板厚は０．２mm未満などの非常に薄い鋼鈑で問題ない。

【0039】

配列されたマイクロ扁平管１５同士の隙間Dは、２．２mm以下、好ましくは１．８mm以下である。このような隙間でマイクロ扁平管１５を配列すれば、マイクロ扁平管１５とマイクロ扁平管１５の隙間Dを炎が通り抜けられなくなり、防火効果を得ることができる。

【0040】

図４は、定圧下での（大気圧下での）各種のガスにおける当量比と消炎距離の関係を示すグラフである。マイクロ扁平管１５とマイクロ扁平管１５の隙間Dを各グラフの最小の消炎距離より小さくすれば、そのガスの炎はマイクロ扁平管１５とマイクロ扁平管１５の隙間を通り抜けられなくなる。消炎距離はガス成分や等量比、火炎の圧力などにより変化するが、多くの火災で想定される火炎では、配列されたマイクロ扁平管１５同士の隙間Dは、２．２mm以下、好ましくは１．８mm以下にすれば、火災の炎を通さなくなる。

【0041】

このように、放熱ユニット１０では、マイクロ扁平管１５同士の間隔を消炎距離以下にすると共に、放熱器（マイクロ扁平管熱交換器）１２と給気口１０３の内側との隙間を不燃材のベース板１１で塞いでいるので、火災時に炎が給気口１０３を通過することを防ぎ、延焼を防いで、防火ダンパ１１０を補助することができる。また、温度ヒューズ１１５が溶けて防火ダンパ１１０が作動する前の突然の炎も通過させない効果がある。

【0042】

フィンチューブを用いる放熱器においてもフィンの間隔を消炎距離以下にすれば上記と同様の効果を得ることができるが、フィンは構造的に弱いため、何らかの外力を受けて、火災の発生時に既に変形して隙間が広がっている可能性がある。また、火災の炎の熱によって溶融したり変形したりして消炎効果が継続しない。

【0043】

これに対してマイクロ扁平管１５を用いた放熱ユニット１０では、マイクロ扁平管熱交換器１２の各マイクロ扁平管１５の形状は外力で容易に変形することなく安定している。さらに中が水で満たされているので、温度が上がり難い。なお、消炎距離は遮蔽物の温度が低いほど長くなるので、温度が上がり難いことは、消炎効果にとって有利に働く。

【0044】

このように、放熱板としてのマイクロ扁平管１５を消炎距離以下の隙間で配列した放熱器１２を有する放熱ユニット１０は、火災時に炎が給気口１０３を通過することを防ぎ、延焼を防いで防火ダンパ１１０を補助することができる。

【0045】

図５は、本実施の形態に係る暖房システムの温水循環部などの機能を果たす風呂給湯器３０の一例を示す概略構成図である。風呂給湯器３０は、給水を加熱して浴室内のシャワーや台所の水栓等へお湯を供給（出湯）する給湯機能、浴槽２へ湯を落とし込み湯張りする注湯機能、浴槽２内の湯水を追い焚きして昇温する追い焚き機能などを備えている。また、浴槽２に設定温度の湯を設定水位になるように自動的に湯張りし、湯張り完了後は設定水位・設定温度が所定時間（たとえば、４時間）に渡って維持されるように追い焚き等を行う風呂の自動運転機能を備えている。さらに、浴槽２内の浴槽水を、給気口１０３に設けられた放熱ユニット１０の放熱器（マイクロ扁平管熱交換器）１２に循環させて部屋を暖房する浴湯暖房機能を有する。

【0046】

風呂給湯器３０は、燃焼ファン３１が送風する空気が下方から送り込まれ、上部に排気口３２が設けられた燃焼室３３を備えている。燃焼室３３内には、その下部に第１バーナ３４と第２バーナ３５が配置され、第１バーナ３４と第２バーナ３５の上方には給湯用の第１熱交換器３６が、第２バーナ３５の上方には追い焚き用の第２熱交換器３８がそれぞれ配置されている。第１熱交換器３６は、バーナの近くに配置された顕熱熱交換器３６ａと、顕熱熱交換器３６ａの下流に配置された潜熱熱交換器３６ｂとから構成される。第２熱交換器３８は顕熱熱交換器のみで構成される。

【0047】

給水元から供給される給水は、給水管４１、第１熱交換器３６が有する水管（潜熱熱交換器３６ｂ、顕熱熱交換器３６ａの順）および給湯管４２を経て出湯される。給水管４１には、水量センサ５１、およびその下流に、水量を調整(制限)するための水量サーボ５２が設けてある。給水管４１と給湯管４２は、水量サーボ５２の直ぐ下流でバイパス管４３を通じて接続されており、バイパス管４３の途中には、バイパス管４３に流す水量を調整するバイパスサーボ５３が設けてある。

【0048】

給湯管４２には第１熱交換器３６（顕熱熱交換器３６ａ）を出た直後の湯温を検出する熱交温度センサ６１、バイパス管４３からの給水が合流した後の湯温を検出する給湯温度センサ６２が設けてある。

【0049】

風呂の追い焚き経路は、浴槽２の浴湯取込口３から第２熱交換器３８の入側に通じる風呂戻り管４５と、第２熱交換器３８の水管と、第２熱交換器３８の出側から浴槽２の浴湯流出口４に至る風呂往き管４６で構成される。風呂戻り管４５の途中には、浴槽２側から順に、浴湯切替ユニット７０、風呂戻り温度センサ６４、風呂ポンプ６５、水位センサ６６、風呂水流スイッチ６７が設けてある。風呂往き管４６の途中には風呂往き温度センサ６８が設けてある。

【0050】

給湯温度センサ６２の下流で給湯管４２から分岐した注湯管４７は風呂戻り温度センサ６４の箇所で風呂戻り管４５に合流する。注湯管４７の途中には、逆止弁５４および該注湯管４７の管路を開閉する注湯弁５５が設けてある。

【0051】

さらに、風呂戻り管４５の途中に介挿された浴湯切替ユニット７０は、風呂熱利用三方弁７１を有する。風呂熱利用三方弁７１は、浴槽２側の風呂戻り管４５が接続された第１接続口、風呂給湯器３０側の風呂戻り管４５が接続された第３接続口、放熱戻り管７４が接続された第２接続口を有する。風呂熱利用三方弁７１は、第１接続口と第３接続口を連通させ第２接続口を切り離した状態、すなわち、浴槽２側の風呂戻り管４５と風呂給湯器３０側の風呂戻り管４５を接続し、放熱戻り管７４を切り離した状態（風呂側）と、第２接続口と第３接続口を連通させ第１接続口を切り離した状態、すなわち、風呂給湯器３０側の風呂戻り管４５を放熱戻り管７４に接続し、風呂側の風呂戻り管４５を切り離した状態（暖房側）とに接続状態を切り換える。

【0052】

放熱往き管７３は風呂熱利用三方弁７１の浴槽２側で風呂戻り管４５から分岐して、放熱ユニット１０の放熱器１２の入側に接続されている。放熱戻り管７４は放熱器１２の出側に接続され、他端は風呂熱利用三方弁７１の第２接続口に接続されている。複数の放熱ユニット１０を設置する場合、放熱往き管７３と放熱戻り管７４の間に各放熱ユニット１０の放熱器１２が並列に接続される。

【0053】

燃焼ガスの供給経路は次の様になっている。燃焼ガスの供給元に接続されるガス供給管８１の途中には、供給元からの燃焼ガスを遮断するか否かを切り替える元ガス電磁弁８２が設けられ、その下流には、供給する燃焼ガスの量を任意に調整するためのガス比例弁８３が設けてある。ガス供給管８１は、ガス比例弁８３の下流で２つに分岐し、それぞれガス電磁弁を介して第１バーナ３４および第２バーナ３５に接続されている。

【0054】

このほか、風呂給湯器３０は、外気温を検出する外気温度センサ６３を有する。さらに、風呂給湯器３０は、当該風呂給湯器３０の動作を制御する制御部９０を備える。制御部９０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを主要部とする回路で構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＣＰＵが各種の処理を実行することで風呂給湯器３０としての動作が実現される。制御部９０は、風呂ポンプ６５の動作を制御する機能を果たす。

【0055】

制御部９０には、使用者から各種の設定や運転の指示を受ける機能、設定内容や運転状況を表示する機能等を備えたリモートコントローラ９１(リモコンと略称する)が通信線を介して接続される。ここでは、リモートコントローラ９１として、風呂に設置された風呂リモコン、台所等に設置されるメインリモコンなどがある。リモートコントローラ９１は各種の警告をユーザに報知する報知部としての機能を果たす。

【0056】

次に、給湯器１０が行う給湯動作、注湯動作、追い焚き動作、放熱ユニット１０の放熱器１２を用いた暖房動作について説明する。

【0057】

＜給湯動作＞
出湯栓が開かれて水量センサ５１が通水を検出すると制御部９０は、燃焼ファン３１をオンし、第１バーナ３４および第２バーナ３５を点火してこれらで燃焼ガスを燃焼させる。給水元から流入する給水は、第１熱交換器３６を通る際に加熱され、バイパスサーボ５３で給水と混合され、設定された給湯温度の湯にされて出湯栓から出湯する。

【0058】

＜注湯動作＞
注湯動作は、リモートコントローラ９１（風呂リモコンやメインリモコン）から、風呂の自動運転や注湯の指示を受けた場合に実行される。注湯動作では、制御部９０は、注湯弁５５を開くと共に燃焼ファン３１を作動させ、第１バーナ３４、第２バーナ３５を点火して燃焼ガスを燃焼させる。これにより、給湯動作と同様にして生成された湯が注湯管４７を通じて風呂戻り管４５に流れ込み、該風呂戻り管４５および風呂往き管４６を通じて浴槽２に落とし込まれる。なお、注湯動作では、浴湯切替ユニット７０の風呂熱利用三方弁７１は風呂側（第１接続口と第３接続口を連通させ第２接続口を切り離した状態）に設定される。

【0059】

＜追い焚き動作＞
追い焚き動作は、風呂の自動運転の指示に基づいて上記の注湯動作が行われて設定水位に湯張りされた後、浴槽２内の浴槽水の温度を風呂設定温度まで昇温させるとき、あるいは、風呂の自動運転中に浴槽２内の湯水を風呂設定温度に維持するために昇温するとき、あるいは、使用者から追い焚きの指示を受けた場合に実行される。

【0060】

追い焚き動作では、制御部９０は、風呂ポンプ６５を作動させると共に、燃焼ファン３１を作動させ第２バーナ３５を点火し該第２バーナ３５で燃焼ガスを燃焼させる。風呂ポンプ６５の作用により、浴槽２内の湯が追い焚き経路を循環し、その途中の第２熱交換器３８を通る際に第２バーナ３５からの熱で加熱される。なお、追い焚き動作では、浴湯切替ユニット７０の風呂熱利用三方弁７１は風呂側に設定される。

【0061】

＜放熱器を用いた暖房動作＞
放熱ユニット１０の放熱器１２を用いた暖房動作では、風呂の自動運転の終了後に浴槽２の中に残っている浴槽水の熱を利用して暖房する。暖房動作では、浴湯切替ユニット７０の風呂熱利用三方弁７１を暖房側（第３接続口と第２接続口を連通させ第１接続口を切り離した状態）に切り替えて風呂ポンプ６５を駆動する。これにより、浴槽２内の湯が浴湯取込口３から取り込まれ、風呂戻り管４５の途中で放熱往き管７３側に流れ、放熱ユニット１０の放熱器（マイクロ扁平管熱交換器）１２および放熱戻り管７４を経て、風呂熱利用三方弁７１の箇所で風呂戻り管４５の風呂給湯器３０側（第２接続口から第３接続口）へ流れ込み、第２熱交換器３８、風呂往き管４６を通じて浴湯流出口４から浴槽２に流出する、という経路で浴槽水が循環する。

【0062】

２４時間換気システムの作用で、常に、給気口１０３を通じて外気が屋内に取り込まれているので、暖房運転中は、給気口１０３に取り付けた放熱ユニット１０の放熱器１２によって外気が暖められて屋内に取り込まれる。

【0063】

たとえば、風呂に入り終わった夜１０時から明け方の５時頃までにかけて２００W（２個で４００W）程度の暖房能力を得ることができ、ヒートショックの防止に貢献することができる。なお、放熱器１２に温水を流して暖房するので、たとえば、電気ヒータを給気口１０３の中に設置するような方式に比べて異常過熱（ショートや漏電による）がなく、火災を招く危険性が少ない。

【0064】

また、給気口１０３に放熱器１２を取り付けることで、室内スペースを圧迫せず、また、温度の低い外気を直接暖めるので、高い効率で暖房することができる。

【0065】

図６は、暖房動作を示す流れ図である。暖房動作がオンにされると、風呂給湯器３０の制御部９０は、風呂ポンプ６５を、流量最大（ここでは６Ｌ/min）でオンにする（ステップＳ１０１）。そして、風呂水流スイッチ６７がオンになるか否かを調べる（ステップＳ１０２）。風呂水流スイッチ６７がオンにならなければ（ステップＳ１０２;Ｎｏ）、浴湯なしのエラーをリモートコントローラ９１に表示等し（ステップＳ１０３）、風呂ポンプ６５をオフにして（ステップＳ１０６）、本処理を終了する。

【0066】

風呂水流スイッチ６７がオンになった場合は（ステップＳ１０２;Ｙｅｓ）、風呂戻り温度センサ６４により浴槽水の温度（風呂温度Ｂ０）を認識する（ステップＳ１０４）。

【0067】

風呂温度（Ｂ０）が予め定めた停止温度（ここでは２８℃とする）未満の場合は（ステップＳ１０５;Ｙｅｓ）、暖房できないと判断し、風呂ポンプ６５をオフにして（ステップＳ１０６）、本処理を終了する。

【0068】

風呂温度（Ｂ０）が予め定めた停止温度以上ならば（ステップＳ１０５;Ｎｏ）、風呂ポンプ６５の流量を暖房運転時の流量（ここでは２Ｌ/min）に設定し（ステップＳ１０７）、風呂熱利用三方弁７１を暖房側に切り替える（ステップＳ１０８）。これにより、放熱器１２を経由して浴槽水が循環して暖房が開始される。

【0069】

この後、暖房運転を３０分行う（ステップＳ１０９;Ｎｏ）。３０分の暖房運転が終了したら（ステップＳ１０９;Ｙｅｓ）、風呂熱利用三方弁７１を風呂側に切り替え（ステップＳ１１０）、風呂ポンプ６５を最大流量で６０秒稼動させて撹拌動作を行う（ステップＳ１１１）。その後、ステップＳ１０４に戻って処理を継続する。

【0070】

浴槽２の浴湯取込口３は浴湯流出口４より上の位置にあり、浴槽水を上部から吸い込んで下方に吐き出すようになっている。これは、通常の追い焚き時に、温かい湯を下方から浴槽２内に送り込んで対流を促し、浴槽２内の湯温を均一にするためである。しかし、放熱ユニット１０を用いた暖房運転では、浴槽２内の暖かい湯を上側の浴湯取込口３から吸い込み、放熱器１２で放熱されて冷たくなった湯を下側の浴湯流出口４から浴槽２に流し込むことになるので、冷たい湯が下に溜まって、浴槽２内に温度成層が形成される。

【0071】

したがって、浴槽２の浴槽水の湯温が当初均一であれば、暖房運転中に浴湯取込口３から取り込む湯温は、しばらく同じ温度になる。しかし、暖房運転の継続に伴って浴槽２の下部に溜まる冷たい水の層の水位が次第に高くなり、浴湯取込口３の水位までくると、その上に温かい湯が溜まっていても、以後は、その暖かい湯を取り込むことができず、暖房に利用できなくなる。

【0072】

そこで、暖房運転を３０分継続したら、一度、撹拌動作を行って、浴槽２内の湯温を均一にする。そして、撹拌後の浴槽水の温度（風呂温度）が停止温度を超える場合は暖房動作を継続し、停止温度以下であれば暖房動作を停止する。

【0073】

図７は、暖房動作中の暖房運転や撹拌動作の実行期間と風呂温度等の関係を示している。３０分間の暖房運転中は、前述したように、温度成層が形成されるため、浴湯取込口３から取り込まれる浴槽水の温度（風呂温度）は変化しない。撹拌動作により風呂温度が一気に変化する。

【0074】

このように本実施の形態に係る暖房システムは、放熱ユニット１０の放熱器１２を用いた暖房機能を有する。また、放熱ユニット１０は、マイクロ扁平管１５を消炎距離以下の隙間で配列した放熱器（マイクロ扁平管熱交換器）１２を用い、放熱器１２と給気口１０３との隙間を不燃材のベース板１１で塞ぐようにしたので、炎が給気口１０３を通過することを防いで延焼を防止し、防火ダンパ１１０を補助することができる。

【0075】

なお、放熱ユニット１０の放熱器１２に温水を供給する風呂給湯器３０は、通常、図１１に示すように、屋外（図１１の例ではポーチ）に設置されるので、放熱ユニット１０を防火ダンパ１１０より屋外側に配置することで、温水配管を屋外側から放熱器１２に容易に配管することができ施工性が良好である。また、後付けでの取り付けが容易になる。

【0076】

放熱器１２は、図２、図３に示すようなマイクロ扁平管１５を用いたものに限定されない。図８や図９に示すようにフィンとチューブを用いるタイプの放熱器でもかまわない。この場合も延焼効果を得るならば、フィンとフィンの隙間（円筒形の場合は最大の箇所の隙間）を消炎距離以下、具体的には２．２mm以下、好ましくは１．８mm以下にする。ただし、フィンの変形や火災時の溶融・変形、さらに必要な放熱量を少ない設置スペースで稼ぐことを考慮すれば、マイクロ扁平管１５で構成することが望ましい。

【0077】

また、放熱器１２に循環させる温水として浴槽２内の浴槽水を利用する例を示したが、浴槽水以外の温水を循環させてもかまわない。

【0078】

たとえば、図１０に示す風呂給湯器３０Ｂでは、浴槽２に浴槽水が無い場合には、追い焚き経路から浴槽２を切り離し、放熱器１２と追い焚き用の熱交換器３９を経由して湯水を循環させることができる。熱源は、暖房側のバーナ（第２バーナ３５）を用いる。循環させる湯水が、不足するもしくは無い場合には、給湯側から注湯管４７を通じて補給する。

【0079】

図１０では、図５と同一部分には同一の符号を付してある。風呂給湯器３０Ｂでは、風呂の追い焚き経路は、水−水熱交換器３９の二次側配管を経由する。水-水熱交換器３９の一次側は、シスターン５６から循環ポンプ５７、第２熱交換器３８の顕熱熱交換器３８ａ、水-水熱交換器３９の一次側、第２熱交換器３８の潜熱熱交換器３８ｂを経てシスターン５６に戻る循環経路に含まれる。循環ポンプ５７の作用でこの循環経路を循環する湯水は第２熱交換器３８を通る際に第２バーナ３５からの熱を受けて加熱され、その熱は水-水熱交換器３９を通る際に一次側から二次側に移動する。

【0080】

図１０に示す風呂給湯器３０Ｂを用いた暖房システムの浴湯切替ユニット７０Ｂは、前述の風呂熱利用三方弁７１に加えて、風呂バイパス三方弁７２、気水分離機７３を備える。風呂バイパス三方弁７２は、浴槽２の手前で風呂戻り管４５と風呂往き管４６を接続して浴槽２をバイパスする状態（風呂迂回側、図中の第２接続口と第３接続口を連通させ第１接続口を切り離した状態）と、浴槽２をバイパスしない通常の追い焚き経路（風呂経由側、図中の第３接続口と第１接続口を連通させ第２接続口を切り離した状態）とするかを切り換える。

【0081】

浴槽２内の湯を用いて放熱器１２による暖房運転を行う場合は、風呂バイパス三方弁７２を風呂経由側に設定し、図５に示した風呂給湯器３０と同様の暖房動作を行う。浴槽２の湯を利用しないで暖房動作を行う場合には、風呂バイパス三方弁７２を風呂迂回側に切り替え、風呂熱利用三方弁７１を暖房側に設定する。また、浴槽２をバイパスさせた追い焚き経路に、注湯管４７を通じて湯または水を補給する。その後、風呂ポンプ６５および循環ポンプ５７をオンにして、風呂往き温度センサ６８の検出温度が４０℃等になるように、第２バーナ３５の燃焼量等を制御する。

【0082】

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0083】

実施の形態では、給気口１０３に防火ダンパ１１０が装着されている例を示したが、本発明は、防火ダンパ１１０が取り付けられていない場合にも適用され、給気口を炎が通過することを防止する。

【0084】

放熱器１２に温水を循環させる温水循環部は、実施の形態で示した風呂給湯器３０や風呂給湯器３０Ｂに限定されず、任意の熱源で構わない。たとえば、燃料電池の排熱を利用するようなものでもよい。燃料電池の排熱で湯を作って貯湯タンクにためる給湯システムを利用する場合、貯湯タンクが満蓄となって燃料電池の排熱を回収できない状態になったら、貯湯タンクの湯を浴槽に数リットル捨てて、浴槽内の湯温を上昇させ、この浴槽水を循環させて放熱器１２による暖房を行えばよい。

【0085】

実施の形態では、防火ダンパ１１０より屋外側に放熱ユニット１０を取り付けたが、放熱ユニット１０は防火ダンパ１１０より屋内側に配置されてもよい。ただし、放熱ユニット１０を防火ダンパ１１０より屋外側に設置した場合のような良好な施工性は得られない。

【0086】

温水配管が屋外側から放熱器に至っている場合には、隣家が火災時には火災の熱を受けて温水配管内温度が上昇する。この上昇を風呂戻り温度センサ６４で検知して家人に対して警報を行うようにしても良い。例えば、風呂給湯器３０、３０Ｂで湯を浴槽に対して使用しているか否かを検証（湯を浴槽に入れている可能性を、湯の使用状況と水位センサー等を使用して検証）したり、浴槽水を追焚しているかを検証した上で、風呂戻り温度センサ６４での温度上昇が、火事等外部要因と判断される場合には、警報を行うようと共に風呂ポンプ６５による送水量を増やすようにしても良い。これにより、マイクロ扁平管１５の温度が上昇しにくくなり、消炎する機能が維持されやすくなる。

【0087】

また、隣家が火災時には火災の熱を受けて温水配管が燃える。この時、水位センサ６６は急激な水位変化を示す。例えば注湯したり、浴槽水を排水したりすると、水位センサ６６は浴槽水位変化に応じた出力を示すが、温水配管が燃えて空気が侵入した時点で、水位センサ６６の一端が大気解放となり、急激な水位変化を示すので、これを検知して家人に対して警報を行うようにしても良い。

【0088】

隣家火災時には温度ヒューズ１１５が溶断するまで、放熱ユニット（マイクロ扁平管熱交換器）の放熱板の間から熱風が侵入する（例えば火災無し時に取り込まれる外気の温度は、５℃で安定しているのに対し、例えば火災時には２０℃→３０℃→４０℃のように上昇する）。屋内に取り込まれる外気の温度上昇に伴って、風呂戻り温度センサ６４での温度上昇が始まるので、火事等外部要因と判断される場合には、警報を行うようにしても良い（風呂戻り温度センサ６４に代えて、例えば風呂往き温度センサ６８等、循環する浴槽水の水温を測定できるものを用いても良い）。

【符号の説明】

【0089】

２…浴槽
３…浴湯取込口
４…浴湯流出口
１０…放熱ユニット
１１…ベース板
１２…マイクロ扁平管熱交換器（放熱器）
１３…入水管
１４…出水管
１５…マイクロ扁平管
３０、３０Ｂ…風呂給湯器
３１…燃焼ファン
３２…排気口
３３…燃焼室
３４…第１バーナ
３５…第２バーナ
３６…第１熱交換器
３６ａ…顕熱熱交換器
３６ｂ…潜熱熱交換器
３８…第２熱交換器
３８ａ…顕熱熱交換器
３８ｂ…潜熱熱交換器
３９…水−水熱交換器
４１…給水管
４２…給湯管
４３…バイパス管
４５…風呂戻り管
４６…風呂往き管
４７…注湯管
５１…水量センサ
５２…水量サーボ
５３…バイパスサーボ
５４…逆止弁
５５…注湯弁
５６…シスターン
５７…循環ポンプ
６１…熱交温度センサ
６２…給湯温度センサ
６３…外気温度センサ
６４…風呂戻り温度センサ
６５…風呂ポンプ
６６…水位センサ
６７…風呂水流スイッチ
６８…風呂往き温度センサ
７０…浴湯切替ユニット
７０Ｂ…浴湯切替ユニット
７１…逆止弁
７１…風呂熱利用三方弁
７２…風呂バイパス三方弁
７３…放熱往き管
７４…放熱戻り管
８１…ガス供給管
８２…元ガス電磁弁
８３…ガス比例弁
９０…制御部
９１…リモートコントローラ
１０３…給気口
１０６…給気ダクト
１０７…屋内側カバーユニット
１０８…雨避けカバー
１１０…防火ダンパ
１１１…ベース
１１２…ダンパフレーム
１１３…ダンパ板
１１４…バネ
１１５…温度ヒューズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】