JPH10505404A - 組合せ式湯沸・暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 組合せ式湯沸・暖房装置は、湯沸用ユニット（12）及びこれに解除自在に結合された暖房用ユニット（14）を有する。湯沸用ユニット（12）は、水貯蔵タンク（20）と、タンクの内部に設けられていて、タンクの頂部内に配置された燃焼室（42）から燃焼生成物を排出し、燃焼生成物から周囲の水に熱を伝達する螺旋巻き管状熱交換器（82）とを有する。暖房用ユニットは、循環水式熱交換器コイル（22）及びコイルに送風する送風機（25）を備えた空気処理装置である。温水は、タンク（20）からコイルに供給され、暖房用ユニット内に設けられた水循環ポンプ（24）によりタンクに戻される。湯沸用ユニットと暖房用ユニットは、これら両方の需要を満足させるに充分な温水が得られない場合、暖房よりも飲料用給湯が優先されるよう統合的に制御される。さらに、湯沸用ユニットは、暖房需要に応答して温水の需要の追加を予想してタンク温度設定値を上昇させるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 組合せ式湯沸・暖房装置 技術分野 本発明は、一般に加熱装置に関し、特に、組合せ式湯沸・暖房装置に関する。従来技術 燃料、例えば天然ガスの費用の増大が続いているので、加熱装置、例えば火炉 及び湯沸器の設計及び構成における燃料効率への関心が高まっている。一開発例 では、従来型点火用補助バーナは、直接火花点火装置、間欠式パイロット点火装 置、又は高温表面点火装置で置き換えられた。別の開発例では、温水貯蔵タンク を通って燃焼生成物を循環させる螺旋巻きの管状熱交換器が用いられ、これによ り熱が燃焼生成物からタンク内の水に伝えられる。 当該技術分野では、例えば、米国特許第４，５４１，４１０号、第４，６４１ ，６３１号及び第４，７６６，８８３号に記載されているような組合せ式湯沸・ 暖房装置が知られている。かかる組合せ装置では、温水（以下、「湯」ともいう ）を温水貯蔵タンクと空気供給ダクト内に設けられた循環水式熱交換器コイルと の間で循環させて熱交換器コイル上を通過する空気を加熱し、それにより加熱空 気を屋内スペースに送る。かかる従来型組合せ装置と関連した一つの課題は、暖 房と通常の給湯（例えば、家庭で使われる湯）の湯の割当の問題である。もし暖 房と家庭で使われる湯（例えば、シャワー、洗濯、皿洗い等）が同時に必要とさ れると、給湯はこの需要を満たすには不十分である。もう一つの課題は、湯沸器 又は給湯器の燃焼室が一般に、タンクの底部に配置されていることである。した がって、タンク内の水は、燃焼室の側部及び頂部と直接接触し（底部とは接触し ない）、それにより装置の効率を損なう。さらに、タンクの底部で加熱された水 は、タンクの頂部に上昇し、これに代わってこれよりも冷たい水がタンクの底部 に下降する。この自然対流は、タンク全体中を水を循環させるという観点からは 有利であるが、迅速用途（例えば、暖房）のために水を所望温度まで迅速に加熱 するという観点からは、不都合である。 したがって、改良型湯沸器及び改良型組合せ式湯沸・暖房装置が要望されてい る。発明の開示 本発明によれば、組合せ式湯沸・暖房装置が提供される。本装置は、湯沸用ユ ニット及び暖房用ユニットを含む。湯沸用ユニットは、水貯蔵タンク、タンク内 に貯蔵された水を加熱するための加熱手段及びタンク内の水の温度を検出し、所 望の水の温度に一致する第１の温度設定値よりも少なくとも第１の温度刻み分低 い前記水の温度に応答して、湯沸需要を指示する第１の電気信号を発生させる第 １の温度検出手段を有する。暖房用ユニットは、室内に空気を供給するためのダ クト、室内に供給された空気を加熱するための熱交換器、熱交換器に空気を送る ための送風手段、及び室内の空気温度を検出し、所望の空気温度に一致する第２ の温度設定値よりも少なくとも第２の温度刻み分低い空気温度に応答して暖房需 要を指示する第２の電気信号を発生させる第２の温度検出手段を有する。タンク と熱交換器との間で水を循環させるための水循環手段が設けられる。本装置は更 に、加熱手段、水循環手段及び送風手段を制御するようになっている。制御手段 は、加熱手段を制御してタンク内の水を第１の電気信号に応答して加熱し、水循 環手段を制御して加熱された水をタンクから熱交換器に供給し、送風手段を制御 して第２の電気信号に応答して空気を熱交換器に送風し、それにより室内に供給 されるべき空気を加熱する。制御手段はさらに、第２の電気信号に応答して、所 定量だけ第１の温度設定値を上昇させる。 本発明の一特徴によれば、湯沸用ユニットは、燃焼室と流体連通した導管手段 と、空気を導管手段に送るための空気供給手段と、導管手段内に設けられていて 、導管手段を通る空気流量を計量するための空気流絞り手段と、空気流絞り手段 前後の圧力差に応答して、燃料を空気流絞り手段の下流側で導管手段に送るため の燃料供給手段と、燃料供給手段と導管手段との間に設けられていて、導管手段 に対する燃料の流量を計量するための燃料流絞り手段と、空気流絞り手段の下流 側で導管手段と流体連通していて、空気を導管手段に引き込み、可燃性の燃料空 気混合物を燃焼室内へ導入するための送風機手段と、燃焼室内の燃料空気混合物 に点火するための点火手段とを有する。制御手段は、点火手段が湯沸需要に応答 し て燃料空気混合物に点火し、送風機手段を点火手段の実行可能に応答して所定の 時間動作を停止させるようになっている。点火中、送風機手段の作動を停止させ ることにより、「一層ソフトな（即ち、低い）」点火条件の燃料濃厚混合物が得 られ、それにより代表的には直接点火と関連した騒音及び圧力を減少させる。 本発明の別の特徴によれば、燃焼室は、タンク内でその頂部から吊り下げられ て、タンクが水で満たされると実質的に水中に浸漬される液体不浸透性ハウジン グによって構成される実質的に密閉された室である。バーナが、可燃性燃料空気 混合物を燃焼させるために燃焼室内に設けられている。燃料空気混合物を燃焼室 内へ導入するための第１の導管手段が設けられると共に燃焼生成物を燃焼室から 排出するための第２の導管手段が設けられる。ハウジングは切頭円錐形頂部及び 切頭円錐形頂部の下に位置した実質的に円筒形の主本体部分を有する。切頭円錐 形頂部とタンクの頂部との間には間隔が置かれ、したがって、タンク内の水は、 燃焼室ハウジングの主本体部分だけでなく、切頭円錐形頂部にも接触でき、それ により燃焼室とタンク内の水との間の熱伝達を向上させている。 本発明のさらに別の特徴によれば、第２の導管手段は、複数のターンを有する 螺旋管で構成され、ターンは複数のターンを有する別の螺旋管を収容するために 螺旋管の中心軸線に沿って十分な距離間隔をおいて位置し、他方の螺旋管の各タ ーンは、螺旋管のターン相互間に介在している。第２の導管手段が第１及び第２ の螺旋管から成る場合、第１の螺旋管のターンの各々は、これと同心関係にある 第２の螺旋管の次々に並ぶターン間に介在し、第２の螺旋管のターンの各々は、 これと同心関係にある第１の螺旋管の次々に並ぶターン間に介在している。螺旋 管は螺旋管内の燃焼生成物から熱を周囲の水に伝達するために燃焼室ハウジング 空外方に延び、タンク内で下方に延びる。この二重管構成により、単一螺旋管を 第１及び第２の螺旋管で構成される密に巻かれた螺旋構造の状態に形成するのに 別途の専用の工具を用いないで、熱伝達容量が向上する。 本発明のさらにもう一つの特徴によれば、水循環手段は、加熱された水をタン クの頂部から供給空気ダクト内の熱交換器に供給し、そして水を熱交換器からタ ンクの頂部に戻すようになっている。本発明の一実施例によれば、水をタンクか ら熱交換器に供給するための水供給導管がタンクと熱交換器とを連通させ、水を 熱交換器からタンクに戻すための水戻り導管がタンクと熱交換器とを連通させる 。水循環手段は、供給導管及び戻り導管と協働して、燃焼室ハウジングの周りに 円周方向の水の流れを生じさせ、それにより熱を燃焼室から、暖房のために熱交 換器に供給されるべき水に伝達する度合いを高める。 本発明の組合せ装置は、エネルギ効率の高い暖房及び湯沸を可能にする。本装 置の制御手段は、もし貯蔵タンク内の水の温度が最小温度しきい値を下回ると、 暖房よりも飲料用温水供給が優先されるよう温水の割当を制御するようになって いる。好ましい実施例では、最小温度しきい値は、第１の温度設定値よりも所定 の第３の温度刻み分（これは、第１の温度刻み分よりも大きい）低い温度である 。この低温状態が生じると、タンクからの温水は、たとえ暖房需要を指示する第 ２の電気信号が存在していても、供給空気ダクト内の熱交換器には循環されない であろう。本装置は、暖房需要を満足させるのに必要な温水を予測することによ って、この状態が生じないようにするようプログラムされている。暖房需要に応 じて、第１の温度設定値は所定量（例えば、５°Ｆ）だけ上げられ、したがって 、暖房需要が生じたときにもし水が既に元の第１の温度設定値になっていても、 暖房需要は常にタンク加熱操作をトリガーする。したがって、極端な条件のもと にある場合を除き、温水の不足は生じない。図面の簡単な説明 図１は、本発明による湯沸用ユニット及び暖房用ユニットを有する組合せ式湯 沸・暖房装置の部分切欠き斜視図である。 図２は、本発明の装置の部分切欠き側面図である。 図３は、湯沸用ユニットの内部の部分切欠き分解図である。 図４は、湯沸用ユニットの平面図である。 図５は、単一螺旋巻き管状熱交換器を備えた湯沸用ユニットの内部の側面図で ある。 図６は、二重螺旋巻き管状熱交換器を備えた湯沸用ユニットの内部の側面図で ある。 図７は、図６の７−７線における断面図である。 図８は、図６の８−８線における断面図である。 図９Ａは、可燃性ガス空気混合物を湯沸用ユニットに供給するためのガス空気 計量装置の略図である。 図９Ｂは、図９Ａのガス空気計量装置の一部の詳細図である。 図１０は、本発明の装置の電子制御装置のブロック線図である。 図１１〜図１６は、湯沸用ユニットの制御を示す流れ図である。 図１７は、暖房用ユニットの制御を示す流れ図である。発明の最適実施態様 今、本発明の最適実施態様を、添付の図面を参照して説明する。同一の部分は 同一の参照符号が付与された状態で明細書及び図面に示されている。場合によっ て、本発明の或る特定の特徴を示すために比率を誇張している場合がある。 図１及び図２を参照すると、湯沸用ユニット１２及び暖房用ユニット１４を有 する組合せ式湯沸・暖房装置１０が示されている。図１では、ユニット１２，１ ４は並置状態で示され、ユニット１４は「アップフロー（上向き流）」（即ち、 空気がユニット１４を通って上方に送られる）の動作向きに配置されている。図 面には示していないが、当業者であれば、変型例としてユニット１４を「ダウン フロー」（即ち、空気がユニット１４を通って下方に送られる）又は「サイドフ ロー（横向き流）」（即ち、ユニットが水平方向の空気流を生じさせるよう水平 に配置される）動作向きに位置決めしてもよいことは理解されよう。さらに、ユ ニット１４は、ユニット１２から間隔を置いて配置するのがよく、図２に示すよ うに、これらの間には配水管及び電気的接続部１５が設けられる。ユニット１２ は、その容量に応じて湯又は温水を複数の暖房用ユニット１４（例えば、１つの ユニット１４が各ゾーンと作動的に関連したゾーン暖房）に供給するよう用いる ことができる。さらに、ユニット１２は、１又は２以上の低温ベースボードヒー ター、１又は２以上の輻射式床暖房器、又は暖房用ユニット１４、ベースボード ヒーター及び輻射式床暖房器の組合せに温水を供給するよう用いることができる 。さらに、ユニット１２は独立の湯沸器として用いることができる。 ユニット１２は厚手の鋼製ケーシング１６内に収納されている。ユニット１４ は、鋼製キャビネット１８内に収納され、その内部は、従来のようにガラス製断 熱材で断熱されている。ユニット１４は、空調システムの給気ダクト（図示せず ） に連携していて、キャビネット１８の内部が給気ダクトの一部を形成するように なっている。キャビネット１８は、空調システムの蒸発器コイル、電子式空気清 浄器、加湿器及び他の従来型補助機器を受け入れるようになっている。 また、図３及び図４を参照すると、ユニット１４は、従来型の解除自在な管継 手１９，２１（図４）によってユニット１２に解除自在に結合された空気処理装 置である。以下に詳細に説明するように、水はケーシング１６内部に配置された 水貯蔵タンク２０とキャビネット１８の内部に設けられた熱交換器コイル２２と の間で循環する。コイル２２は、複数の管３０相互間に延びるフィン３１を備え た従来型水循環式コイルである。また、水をタンクから供給導管２６を通って供 給マニホルド２８内に引き込むために水循環ポンプ２４がキャビネット１８内に 設けられている。次に、加熱された水は供給マニホルド２８から従来型水循環熱 交換器コイルにおけるように管３０中に分配される。加熱された水は管３０中を 多数のパスを行ってコイル２２を出てポンプ２４の吸込み側の戻りマニホルド３ ２内へ流入する。ポンプ２４は水を、ポンプ２０の吐出し側に設けられた戻り導 管３４を通ってタンク２０内に戻す。供給導管２６と戻り導管３４の両方は、そ れぞれの浸漬管３６，３８（図３及び図４）を経てタンク２０の内部と連通して いる。供給導管２６は浸漬管３６と、戻り導管３４は浸漬管３８と、それぞれ従 来型の解除自在な管継手１９，２１によって結合され、それによって、ユニット １４をユニット１２に解除自在に結合している。供給空気をコイル２２に向かっ て送風するための多段速度送風機２５がキャビネット１８内に収められており、 それにより空気は管３０を通って流れる温水及びフィン３１によって加熱される 。従来型空気処理装置の場合と同様、コイル２２はキャビネット１８の一区画室 の中に配置され、送風機２５はキャビネット１８のその隣の区画室内に配置され ている。 図３及び図４を参照すると、タンク２０は１１０°Ｆ〜１７０°Ｆに亘る調節 可能な温度で約３０ガロンの温水容量を有する断熱ステンレス鋼貯蔵タンクであ る。液体不浸透性ハウジング４０が、タンク２０内でその頂部から吊り下げられ ており、ハウジング４０は実質的にタンク２０内に貯蔵されている水の中に実質 的に浸漬されている。ハウジング４０は、ハウジング４０の内部に実質的に密閉 された燃焼室４２を構成する。下端部が閉鎖され、上端部が開口した中空シリン ダの形態のガスバーナ４４が燃焼室４２内に設けられている。バーナ４４は、ハ ウジング４０に設けられた中央円形開口部４６を通って燃焼室４２内へ下方に延 びている。環状フランジ４８がバーナ４４の上端部から半径方向外方に延びてい る。ハウジング４０は、タンク２０の外部の環状頂部フランジ５０を有する。フ ランジ５０は、バーナ４４を開目部４６を通って燃焼室４２内に差し込んだ後、 開口部４６を閉鎖するようフランジ４８と係合できる。ガスケット（図示せず） が流体密シールを構成するようフランジ４８と５０との間に設けられている。バ ーナ４４は、バーナ４４の内部とバーナ４４を包囲する燃焼室４２との間の流体 連通が得られるようにするための複数の小さな孔５２を有する。バーナ４４は、 開口部４６を通って燃焼室内に選択的に出し入れ可能である。 ハウジング４０は、実質的に円筒形の主本体部分５３と、主本体部分５３の上 方に位置した第１の切頭円錐形部分５４及び第１の切頭円錐形部分５４の上方に 位置した第２の切頭円錐形部分５６からなる切頭円錐形頂部とを有する。第１の 切頭円錐形部分５４は、主本体部分５３から上方に延び、水平の軸に対して約３ ６°の角度内方にテーパしている。第２の切頭円錐形部分５６は、第１の切頭円 錐形部分５４から上方に延び、鉛直軸線に対して約１１°の角度で僅かに内方に テーパーしている。第２の切頭円錐形部分５６は、タンク２０に形成された中央 円形開口部を通って突出し、フランジ５０で終わっている。フランジ５０は第２ の切頭円錐形部分５６から半径方向内方に延び、下方に延びる内側リップ６０を 有する。第２の切頭円錐形部分５６は、タンクの開口部を閉鎖するようタンク２ ０と接触している。第２の切頭円錐形部分５６は、タンク２０に固定され（例え ば、溶接によって）、ハウジング４０をタンク２０内に吊り下げている。 図３で最もよく分かるように、実質的にハウジング４０全体は、ハウジング４ ０の表面積のほんの僅かな部分しか占めない第２の切頭円錐形部分５６及びフラ ンジ５０の一部を除き、水中に実質的に浸漬されている。したがって、水はハウ ジング４０の第１及び第２の切頭円錐形部分５４，５６及び主本体部分５３と直 接接触することができ、それにより燃焼室４２内部の燃焼生成物とその周りの水 との間の熱伝達を促進する。タンク２０は、図４に示すようにタンク２０をド レンするためのタンク２０の底部に設けられた従来型ドレン弁４３を有する。 浸漬管３６，３８は、矢印６２で示すようにハウジング４０の周りの水の円周 方向の流れをもたらすよう構成されている。浸漬管３６，３８は、ハウジング４ ０に近接して配置され、複数の穴６４を有する。浸漬管３８の穴６４は、コイル ２２から戻っている水を戻り導管３４を通ってタンク２０内に水平に排出する。 さらに、コイル２２に供給されるべき水は、穴６４を通って水平方向に引かれて 浸漬管３６内へ入り、そして上方へ引かれて供給導管２６内に流入する。ハウジ ング４０に対する浸漬管３６，３８のそれぞれの配置場所は、浸漬管３６，３８ がポンプ２４と協働して矢印６２で示す水の円周方向の流れをもたらすような場 所である。燃焼室４２はタンク２０の頂部の中に配置されているので、最も温度 の高い温水はタンク２０の頂部内に生じる。したがって、ハウジング４０の周り の水の円周方向の流れは、周囲の温水から熱をピックアップするだけでなく、水 がハウジング４０の周りを流れている時にハウジング４０と直接接触することに よっても熱をピックアップし、それにより暖房のためにコイル２２に供給される 水を一段と加熱する。 タンク２０内の水を循環させるためにもう１つの水循環ポンプ６６がタンク２ ０の頂部に設けられている。ポンプ６６の吸込み側は、一方向の流れを確保する ための逆止弁を含む吸引ライン６８によってタンク２０の頂部内の温水と流体連 通している。ポンプ６６の吐出し側は、吐出しライン７２によって冷水充愼ライ ン７０と流体連通している。冷水はライン７０を満たし、このライン７０は飲料 水源（図示せず）と流体連通し、タンク２０の頂部を貫通し、タンク２０の内部 を垂直方向下方に貫通してその底部の位置又はそれに近い位置まで延びている。 したがって、ポンプ６６は温水をタンク２０の頂部から引き出してこの水を冷水 充填ライン７０に送り込むよう動作できる。ポンプ６６によって冷水充愼ライン ７０内に導入された温水は、やってくる冷水と混じって、充填ライン７０からタ ンク２０の底部又はその近傍で排出され、それによりタンク２０内の水を循環さ せると共にタンク２０内の水の比較的均一な加熱を頂部から底部までもたらす。 可燃性ガスと空気の混合物をバーナ４４に送るために燃焼空気用送風機７４が タンク２０の頂部に取り付けられている。外部空気供給源（図示せず）と流体連 通した燃焼用空気取入れダクト７６が、燃焼用空気を送風機７４に供給し、ガス 燃料源（図示せず）に結合された自動ガス弁７８がガス燃料を送風機７４に供給 する。ガス及び空気は、送風機７４の吸引側に供給される。温度／圧力逃し弁８ ０が、他のシステムの構成要素が故障した場合にタンク２０内の過度の温度及び 圧力を抜くためにタンク２０の頂部に取り付けられている。高温供給ライン８１ が、温水を暖房以外の他の用途（例えば、家庭用）のために供給するためにタン ク２０の頂部を上方に貫通している。 図３及び図５を参照すると、燃焼室４２（図３）内で燃焼して生成した燃焼生 成物は、主本体部分５３から横方向外方に且つタンク２０内で下方に延びる螺旋 管８２（図５）によって燃焼室４２から排出される。管８２は好ましくは、複数 の巻き数を有する外径が１−３／４インチのステンレス鋼管である。図５に示す ように、管８２は、タンク２０の底部で、或いはその近傍において直径が２−１ ／４インチのステンレス鋼マニホルド８５で終わっている。管８２は、熱を水に 伝えるためにタンク２０内の周囲の水と熱交換関係にある。燃焼生成物がマニホ ルド８４に達する時まで、燃焼生成物の少なくとも何割かは凝縮され、それによ り装置１０の効率を一段と高める。マニホルド８４の一端部が、燃焼生成物をタ ンク２０から排出するためにタンク２０の底部から外方に突出し、凝縮物トラッ プ８６が凝縮した燃焼生成物をドレンするためにタンク２０の外部のマニホルド ８４（図１）から下方に延びている。煙道８８がケーシング１６とタンク２０と の間のマニホルド８４から外方に延び、ケーシング１６の頂部を貫通している。 煙道８８は、凝縮しなかった燃焼生成物をケーシング１６の頂部を通って従来型 排気システム（図示せず）内へ上方に排出するために外部煙道（図示せず）と連 絡するようになっている。 管８２のターンは、他の螺旋管の各ターンを図６に示すように管８２の次に並 ぶターンの間に介在した状態で、同一の直径及び形状のもう１つの螺旋管を収容 するに充分な間隔を置いて管８２の中心軸線に沿って配置されている。管８２の ターン相互の間隔は、２つの螺旋管８２を図６に示すように構成すると、水を隣 合うターンの間で流通させることができるよう管８２の直径よりも僅かに大きい ものである。例えば、管８２の外径が１−３／４インチであれば、管８２の次々 に並ぶターンは、各ターンの中心と管８２の次に並ぶターンの中心との間に約４ −１／１６インチの間隔があるように間隔を置いて配置されるべきである。この 間隔により、第２の螺旋管の直径１−３／４インチのターンを、管８２のターン 相互間を介在させて、図６に示すデュアル管構成の隣合うターン間に約１／４イ ンチの空間を生じさせるのに充分な余地が得られる。 図６〜図８に示す実施例では、２つの螺旋管８２ａ，８２ｂが燃焼生成物を燃 焼室４２から排出するために設けられている。管８２ａ，８２ｂはそれぞれ好ま しくは、直径が１−３／４インチのステンレス鋼管である。管８２ａ，８２ｂは 、ハウジング４０の主本体部分５３から、その直径方向反対側の位置で外方に延 びると共にタンク２０内に下方に延びている。各管８２ａ，８２ｂは複数のター ンを有している。管８２ａのターンの各々は、管８２ｂのターン相互間に位置し 且つこれと同心状になっている。同様に、管８２ｂのターンの各々は、管８２ａ のターン相互間に位置すると共に、これと同心状になっている。したがって、管 ８２ａ，８２ｂは、図６で最も良く分かるように、密に詰め込まれた熱交換器形 状を形成している。管８２ａ，８２ｂは、熱を水に伝えるためにタンク２０内の 周囲の水と熱交換関係をなしている。管８２ａ，８２ｂは、マニホルド８５のそ れぞれの反対側の端部に隣接して終わっている。燃焼生成物はマニホルド８５に 達する時までに、燃焼生成物のうち少なくとも何割かは凝縮し、それにより装置 １０の効率を一段と高める。マニホルド８５の一端部は、燃焼生成物をタンク２ ０から排出するためにタンク２０を通って外方に突出している。 二重螺旋形状に互いに巻かれた２本の１−３／４インチのステンレス鋼管82ａ ，８２ｂを用いると、二重螺旋形状を形成するための追加の専用工具を必要とし ないでユニット１２の熱容量が増大する。各１−３／４インチの管８２ａ，８２ ｂを、従来型螺旋管形成機械を用いて形成できる。管８２ａ，８２ｂを個々に形 成した後、これらを二重螺旋構造を形成するよう位置決めする。 図１、図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、燃焼用空気を空気取入れダクト７６を 通って燃焼用空気導管９４に供給する。空気流絞り装置、例えばオリフィス９６ が導管９４内に配置されている。ガス供給導管９８がガス弁７８とオリフィス９ ６の下流側の導管９４との間を流体連通している。ガス流絞り装置、例えばオ リフィス１００がガス供給導管９８のように設けられている。圧力スイッチセン サ１０２がオリフィス９６前後の差圧を測定する。当業者であれば、オリフィス ９６前後の差圧がオリフィス９６を通る空気流量と比例していることが理解され よう。 ガス弁７８は好ましくは、導管９８を通るガス流量をオリフィス９６を通る空 気流量と所定の比例関係に制御するための空気圧式ガス計量弁（例えば、ホワイ ト・ロジャーズ社、ハニーウェル社又はロバート・ショー社によって市販されて いる形式の空気圧式ガス計量弁）である。当業者であれば、オリフィス１００の サイズは、所定のガス空気比をもたらすようオリフィス９６のサイズ及びライン ９４，９８内のそれぞれの圧力に対して選択されることは理解されるであろう。 導管９８を通るガス流量を制御するために、ガス弁７８はライン１０４を介して 付勢信号を受け取る。通常、ライン１０４を通ってガス弁７８に与えられる付勢 信号はオリフィス９６の上流側の導管９４内の空気圧を表わす。オリフィス９６ 前後の差圧を検出することにより、ガス弁７８は導管９４内の空気流量を測定し 、そしてそれに応じて導管９８へのガス流量を測定する。 ライン１０４は、標準型の六角カップリング継手によってガス弁７８に結合さ れている。本発明によれば、継手１０６は、直径が０．０３５インチ台の孔１08 を有する。孔１０８は、付勢信号を調節するようライン１０４の内部と外部周囲 環境とを連絡させる。導管９４は燃焼用空気送風機７４の吸込み側に設けられて いるので、導管９４内の圧力は、送風機７４の作動中、外部大気圧に対して負で ある。孔１０８は、オリフィス９６の上流側の導管９４内の実際の空気圧と大気 圧の間の空気圧を表示する調節された付勢信号をもたらすよう流量平均化オリフ ィスとして機能する。導管９４内の負の圧力が大きければ大きいほど、それだけ 一層孔１０８によって影響される付勢信号の調節の度合が大きくなる。この調節 された付勢信号により、ガス弁７８は特に、導管９４の延長長さがガス流量を所 望程度以下に減少させる傾向がある場合に、導管９８を通るガス流を増加させる 。というのは、ガス弁７８は、実際の圧力差よりも大きなオリフィス９６前後の 差圧を検出するからである。その結果、ガス空気比は、僅かに濃厚混合物に向か って付勢され、それによりガス流量が、過度に補償することなくしかも不完全燃 焼 を生じさせることなく、意図した用途について十分なエネルギーをもたらすほど 十分であるようになる。 図１０を参照すると、湯沸用ユニット１２は、湯沸制御モジュール１１０によ って制御され、暖房用ユニット１４は暖房制御モジュール１１２によって制御さ れる。制御モジュール１１０は、ＳＧＳトムソンマイクロエレクトロニクス社に よって市販されているＳＴ６２２５タイプのマイクロコントローラを含み、制御 モジュール１１２は、マイクロチップ社によって市販されているＰＩＣ１６ＣＲ ５４タイプのマイクロコントローラを含む。制御モジュール１１０は、火炎セン サ１１４（好ましくは、整流タイプのフレーム火炎センサ）、圧力スイッチセン サ１０２、温度リミットスイッチセンサ１１６、水温設定値を表示する温度設定 値センサ１１８（好ましくは、ポテンシオメータ）及び水温を検出するタンク水 温センサ１２０（好ましくはサーミスタ）を含む複数のセンサからの情報を受け 取る。水温設定値は、所望の水温に一致し、センサ１１８を調節することによっ て変化させることができる。次に、制御モジュール１１０は、燃焼用空気送風機 （ＣＡＢ）７４、ガス弁７８、水循環ポンプ６６及び火花点火器１２２を制御す る。制御モジュール１１２は、室内空気温度設定値を表示し、水循環ポンプ２４ 及び空気送風機２５をそれに応じて制御する屋内サーモスタット１２４からの入 力を受け取る。室内空気温度設定値は、空間の所望の空気温度に一致している。 制御モジュール１１０は制御モジュール１１２と連絡している。特に、制御モジ ュール１１２は、サーモスタット１２４から制御モジュール１１２によって受け 取られた暖房の需要に応答して矢印１２６で指示するように制御モジュール１12 に電気信号を送る。制御モジュール１１０は、タンク水温度が最小温度しきい値 （例えば、水温設定値よりも２０°Ｆ以下）以下に下がったというサーミスタ１ ２０からの指示に応答して矢印１２８で指示するように電気信号を制御モジュー ル１１２に送る。変形例として、低い温度状態が、可変温度設定値から所定の温 度差（例えば、２０°Ｆ）に対して存在するかどうかを判定するのではなく、一 定の最小温度を、低い温度状態が生じているかどうかの判断のための基準として 使用してもよい。制御モジュール１１０によって制御モジュール１１２に送られ る「低温」信号により制御モジュール１１２は、送風機２５が「連続ファン」 動作するようセットされていなければ、ポンプ２４及び送風機２５の作動を止め る。これについては以下に詳細に説明する。 次に、装置１０の作動を、図１１〜図１７を参照して説明する。図１１〜図１ ６は、湯沸用ユニット１２の制御を示し、図１７は、暖房用ユニット１４の制御 を示している。 図１０及び図１１を参照すると、サーミスタ１２０によって、タンク水温度が 所定の温度刻み分（例えば、３°Ｆ）だけ温度設定値よりも低いことがわかると 、タンク加熱のためのコール（需要）が指示される。タンク加熱のためのコール に応じて制御モジュール１１０は、閉鎖位置にある温度リミットスイッチセンサ １１６をチェックする。もしそうならなければセンサ故障が指示され、ポストパ ージルーチン(Postpurge routine)が開始されて燃焼室４２（図３）を３０秒間 パージする。ポストパージルーチンを以下により詳細に説明する。 もし温度リミットスイッチセンサ１１６が閉成されていると、需要ルーチン（ 図１５）を実行してタンク加熱のためのコールがあるかどうかを判定する。もし タンク加熱のためのコールがなければ、リトライ及びリサイクルカウンタ（図示 せず）をクリアし、制御モジュール１１４はタンク加熱のためのコールを待つ。 タンク加熱のためのコールがあると、制御モジュール１１０は圧力スイッチセン サ１０２をチェックする。このセンサは開離状態にあるべきである。センサ１02 が３０秒間閉成状態のままであると、センサ故障が指示され、ポストパージルー チンが実行される。センサ１０２が開離していると、燃焼用空気送風機７４が高 速で作動され、燃焼用空気を燃焼室４２に導入する。送風機７４の高速作動後２ 分以内に、圧力スイッチセンサ１０２が依然として開離状態のままであると、セ ンサ故障が指示され、制御モジュール１１０はポストパージルーチンを開始させ ることになる。 図１０及び図１２を参照し、もし圧力スイッチセンサ１０２が２分の時間パラ メータ内で閉成すると、制御モジュール１１０はプレパージルーチン（Prepurge routine）を開始して、可燃性ガス空気混合物をバーナ４４への導入に先立って （図３）２秒間燃焼室４２をパージする。もしプレパージ後、火炎が火炎センサ １１４によって検出されると、プレパージルーチンを繰り返して火炎がもはや検 出されないようにする。プレパージ完了時、点火試行ルーチン（Trial For Igni tion routine）が図１２に示すように開始される。プレパージ完了後、送風機７ ４の作動を３秒間止める。３秒経過時、ガス弁７８を開いて火花点火器１２２を 作動させてバーナ４４内で可燃性ガス空気混合物に点火する。送風機７４はガス 弁７８を開いて火花点火器１２２を作動させた後、２秒間オフ状態のままである 。点火中、燃焼用空気送風機７４の作動を止めることにより、ガス濃厚混合物が 得られ、これは低い点火（「ソフトライト」）条件で点火でき、それにより、代 表的には可燃性ガス空気混合物の直接点火と関連した騒音及び点火圧力を減少さ せる。２秒間の遅れの終りに、送風機７４を高速で作動させる。５分以上経過後 、制御モジュール１１０は火花点火器１２２を消勢する。火炎が火炎センサ１１ ４によって検出されると、制御モジュール１１０は、図１３に示すように火炎安 定化ルーチン(Flame Stabilization routine)を開始させる。火炎が検出されな ければ、ガス弁７８を閉じて、火炎を生じさせる試行の数のトラック(track)を 保持しているリトライカウンタを歩進させる。インターパージルーチン（Interp urge routine）を実行して、制御モジュール１１０がバーナ４４を点火する別の 試行実施前に、火炎を生じさせる試みを各々行ったが不成功に終った後（タンク 加熱サイクルについて任意の１回のコール中最大４回まで）、１０秒間燃焼室４ ２をパージする。５回目の試行後、火炎が依然として検出されなければ、ポスト パージルーチンを実行する。 図１０及び図１３を参照し、火炎が検出されると、火炎安定化ルーチンを１０ 秒間実行し、それにより火炎の安定性をモニターする。火炎センサ１１４によっ て検出されている火炎に応じて循環ポンプ６６を作動させる。もし１０秒間の火 炎安定化期間の間、まるまる２秒間、火炎がなければ、ガス弁７８を閉じてポン プ６６を消勢する。インターパージルーチンを開始させて、制御モジュール１10 がバーナ４４を点火する別な試行の実施前に、火炎を生じさせる試行を各々行っ たが不成功に終った後（タンク加熱サイクルについて任意の１回のコール中最大 ４回の試行）、１０秒間燃焼室４２をパージする。５回目の試行後、火炎が依然 として検出されなければ、ポストパージルーチンを開始させる。 サーミスタ１２０により、タンク水温度が温度設定値よりも２０°Ｆ以上低い ことが分かると、低温信号（Lo Temp）を生じさせる。この低温信号を、図１０ に矢印１２８で指示するように制御モジュール１１０から制御モジュール１１２ に伝送し、それにより供給空気送風機２５の作動を防止する。低温信号が存在し ている限り、循環ポンプ６６は、加熱コールがあっても、それにもかかわらずオ ン状態のままである。低温信号がなければ、矢印１２６で指示するように制御モ ジュール１１２から制御モジュール１１０に伝送された暖房信号のコールにより 、制御モジュール１１０はポンプ６６の作動を停止させる。或る場合には（例え ば、湯沸用ユニット１２が多数の暖房ゾーンのために温水を供給する場合）、ポ ンプ６６は、たとえ暖房コールがあっても、ユニット１２の容量及び暖房コール の程度（例えば、複数の暖房ゾーンのうち１つだけに暖房コールがある場合）に 応じて作動状態のままで良い。ポンプ６６がオフ状態の時、燃焼室ハウジング４ ０（図３）の近くの最も温度の高い温水が暖房に使われる。１０秒間の火炎安定 化期間の終りに、リトライカウンタをクリアする。 一旦火炎が得られ、１０秒間の火炎安定化期間が経過すると、図１４に示すよ うにバーナ管理ルーチン（Burner Supervision routine）を開始させる。図１０ 及び図１４を参照すると、需要ルーチン（図１５）を実行してタンク加熱コール が依然としてあるかどうかを判定する。もしタンク加熱コールがなければ、ガス 弁７８を閉鎖して循環ポンプ６６の作動を停止させる。ポストパージルーチンを 実行して燃焼室４２をパージさせ、リサイクルカウンタ（これは、火炎消失後、 火炎を再び得るための試行数のトラックを保持している）をクリアする。タンク 加熱コールが依然としてあれば、制御モジュール１１０はバーナ管理ルーチンを 続行してバーナ４４の作動をモニターする。 もし火炎センサ１１４によりバーナ管理ルーチン中、まるまる０．６秒間火炎 が消失していることが分かると、ガス弁７８を閉鎖し、ポンプ６６の作動を停止 させ、リサイクルカウンタを歩進させる。インターパージルーチンを、各火炎消 失後開始させ（タンク加熱サイクルについて任意の１コール中最大４回の火炎消 失）、燃焼室４２を１０秒間パージし、その後に火炎を再び得るよう試みる。５ 回目で火炎消失後、ポストパージルーチンを開始させる。 火炎消失が生じなければ、制御モジュール１１０は、低温状態が存在している かどうか（即ち、タンク水温がタンク水温設定値よりも２０°Ｆ以上低いかどう か）を判定する。もし低温状態が存在していれば、暖房コールがあるかどうかに かかわらず、ポンプ６６の作動をオン状態のままにする。低温状態が存在してい なければ、暖房コールの結果として、上述したようにポンプ６６の作動が停止さ れることになる。タンク水温が温度設定値の１０°Ｆ以内になるまでは、送風機 ７４は高速作動状態のままである。水温が温度設定値の１０°Ｆ以内であると、 送風機７４を低速状態にする。 次に図１０及び図１５を参照すると、タンク加熱コールがあるかどうかを判定 する需要ルーチンが示されている。制御モジュール１１０は、サーミスタ１２０ が動作可能かどうかを判定する。もしサーミスタ故障状態が指示されると、ポス トパージルーチンを開始させる。サーミスタ１２０が動作可能であれば、センサ １１８からの温度設定値を制御プログラムにロードする。もし暖房コールがあれ ば、温水の需要の増大を、先にロードされた温度設定値を５°Ｆだけ上昇させる ことによって予想する。それゆえ、暖房コールに応じてタンク加熱コールが常に 存在する。しかしながら、暖房コールの発生時、もしタンク水温が元の水温設定 値よりも高いと（これは、水が加熱されると設定値「オーバーシュート」の結果 として生じる場合がある）、タンク加熱コールは暖房コールに応じて生じない（ 少なくともすぐには生じない）。 もしタンク温度が温度設定値よりも２０°Ｆ以上低ければ、低温信号を発生さ せる。一旦発生すると、低温信号は、タンク水温度が温度設定値の１５°Ｆ以内 になるまでオン状態を保つ。需要ルーチンが、タンク加熱信号のコールを生じさ せ、ついにはタンク温度が温度設定値の５°Ｆ以内になるようにする。ポストパ ージルーチンを、タンク加熱信号のコールの不存在に応じて開始させる。 図１１〜図１５には示していないが、制御モジュール１１０は圧力スイッチセ ンサ１０２及び温度リミットスイッチセンサ１１６を連続モニターする。もし温 度リミットセンサが開離位置で検出されると、高温限界状態が指示される。これ に応答して、制御モジュール１１０はガスの供給を停止させ、図１６に示すポス トパージルーチンを開始させる。同様にもし圧力スイッチセンサ１０２が送風機 ７４のオン動作時、閉成位置で検出されると、燃焼用空気圧力状態が指示され る。これに応答して、制御モジュール１１０はガスの供給を停止させ、ポストパ ージルーチンを開始させる。ポストパージルーチンが火炎センサの故障又はセン サ１０２，１１６，１２０のうち任意のものによって指示される異常状態の結果 として開始されると、制御モジュール１１０は図１６に示すポストパージルーチ ン後、約１時間、ウォッチガードルーチン（Watchguard routine）を開始させる 。ウォッチガードルーチン中、湯沸用ユニット１２全体の作動を停止させる。も しボストガードルーチンがタンク加熱コールの不存在に応じて開始されると（例 えば、タンク加熱需要の満足）、ウォッチガードルーチンは図１６に示すように 実行されない。 図１０及び図１７を参照して、暖房制御モジュール１１２の作動を説明する。 制御モジュール１１２は、暖房需要に応じて６時間タイマー（図示せず）をリセ ットする。６時間タイマーを用いて、タンク２０（図１）とコイル２２（図１） との間の６時間ごとに少なくとも１回水を循環させるようにする。低温信号(Lo Temp)に応答して、送風機２５及び関連付属機器（例えば、加湿器、除湿器、空 気清浄器等）の作動を、もし送風機がサーモスタット１２４において連続ファン 動作を行うようセットされていなければ、停止させ、その場合、送風機は連続フ ァン速度で作動され、関連付属機器が作動される。ポンプ２４は、制御モジュー ル１１０からの低温信号に応答してタンク２０と熱交換器２２との間で水を循環 させず、したがってタンク内の温水は暖房以外の他の用途（例えば家庭用）に使 えるようになる。 もし低温信号が存在していなければ、制御モジュール１１２は暖房信号需要（ これは、室温が所定の温度刻み分（例えば、３°Ｆ）だけサーモスタット設定値 よりも低い場合に生じる）を制御モジュール１１０に送り、ポンプ２４を作動さ せて水をタンク２０とコイル２２との間で循環させる。上述したように、制御モ ジュール１１０はもし低温信号が存在していなければ、暖房信号需要に応じてポ ンプ６６の作動を停止させる。制御モジュール１１２は、送風機２５を作動させ る前に選択できる遅延期間（例えば、１５秒、３０秒、４５秒、又は６０秒）待 機する。この選択可能な遅延期間により、温水が送風機２５を作動させる前にコ イル２２に達する時間が、供給空気ダクトを通る低温空気の最初のサージを防 止する。選択可能な遅延時間経過後、送風機２５を暖房速度で作動させ（これは 、代表的には連続ファン速度よりも高い）関連付属機器を作動させる。暖房需要 が満足されると、ポンプ２４の作動を停止させ、制御モジュール１１２は暖房需 要が満足されたという信号を制御モジュール１１０に送る。送風機２５は、コイ ル２２から残留熱を抽出するために追加の一定の遅延期間（例えば、３０秒）の 間オン状態のままである。この一定の遅延期間の終りに、送風機２５及び関連付 属機器の作動を停止させる。 上述したように、キャビネット１８（図１）は、空調コイル（図示せず）を受 け入れるようになっていて、キャビネット１８は加熱された空気だけではなくて 冷却された空気のための供給空気ダクトの一部を形成する。冷房需要が生じると 、送風機２５を冷房速度で作動させ（これは例えば暖房速度よりも高い）、関連 付属機器も作動させる。冷房需要が満足されると、送風機２５及び関連付属機器 の作動を停止させる。冷房需要が存在していると、水はタンク２０とコイル２２ との間を循環しない。 水が、６時間タイマーによって定められる６時間に亘ってタンク２０とコイル ２２との間を循環しなかった場合、ポンプ２４を３０秒間に亘って作動させて水 をタンク２０とコイル２２との間で循環させる。この定期的な循環により、コイ ル２２及び導管２６，３４（図１及び図２）内の水が停滞しないようになり、そ れによりコイル２２及び導管２６，３４内におけるバクテリア及び藻類の成長が 阻止される。ポンプ２０を３０秒間に亘って作動させた後、６時間タイマーをリ セットして新しい６時間の期間のカウントを開始させる。 本発明による組合せ式湯沸・暖房装置は、エネルギ効率のよい暖房及び湯沸を 可能にする。暖房及び湯沸は、もし両方の需要を満足させるのに使える温水が十 分でなければ、暖房よりも飲料用温水供給が優先されるよう統合的に制御される 。本発明の装置は、この状態が、暖房需要を満足させるのに必要な温水を予測す ることによって生じないようにするようプログラムされる。暖房需要に応じて、 タンク温度設定値を所定量（例えば５°Ｆ）だけ上昇させ、暖房需要が生じたと きにもし水が元の温度設定値になっていても、暖房需要は常に湯沸用ユニット１ ２の作動をトリガーして追加の熱をタンク２０内の水に与える。したがって、極 端 な条件のもとにある場合を除き、温水の不足は生じない。 本発明を実施する最適態様を詳細に説明した。上述の最適態様の設計変更及び 修正は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく想到できるので、本発明の 範囲は上述の最適実施態様に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項及び その均等範囲によって定められるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年３月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １．水貯蔵タンク、タンク内に貯蔵された水を加熱するための加熱装置及びタン ク内の水の温度を検出し、所望の水の温度に一致する第１の温度設定値よりも少 なくとも第１の温度刻み分低い前記水の温度に応答して、湯沸需要を指示する第 １の電気信号を発生させる第１の温度センサを有する湯沸装置と、室内に空気を 供給するためのダクト、室内に供給された空気を加熱するための熱交換器、熱交 換器に空気を送るための送風機、及び室内の空気温度を検出し、所望の空気温度 に一致する第２の温度設定値よりも少なくとも第２の温度刻み分低い空気温度に 応答して暖房需要を指示する第２の電気信号を発生させる第２の温度センサを有 する暖房装置と、タンクと熱交換器との間で水を循環させるための水循環装置と 、加熱装置を制御してタンク内の水を第１の電気信号に応答して加熱し、水循環 装置を制御して加熱された水をタンクから熱交換器に供給し、送風機を制御して 第２の電気信号に応答して空気を熱交換器に送風する制御装置とからなり、それ により室内に供給されるべき空気を加熱し、制御装置はさらに、第２の電気信号 に応答して、所定量だけ第１の温度設定値を上昇させることを特徴とする組合せ 装置。 ２．第１の温度センサは、最小温度しきい値よりも低い前記水の温度に応答して 第３の電気信号を発生させるようになっており、制御装置は、水循環装置が水を タンクと熱交換器との間に循環させるのを防止し、送風機が第３の電気信号に応 答して熱交換器に空気を送風するのを阻止するようになっていることを特徴とす る請求項１記載の組合せ装置。 ３．最小温度しきい値は、第１の温度刻み分よりも大きな所定の第３の温度刻み 分だけ第１の温度設定値よりも低いことを特徴とする請求項２記載の組合せ装置 。 ４．制御装置は、水循環装置を制御して、第２の電気信号が存在しているかどう かにかかわらず、水を熱交換器とタンクとの間で定期的に循環させるようになっ ていることを特徴とする請求項１記載の組合せ装置。 ５．水貯蔵タンク、燃焼室及び点火制御装置を有する湯沸器において、燃焼室と 流体連通した導管と、空気を導管に送るための空気供給装置と、導管内に設けら れていて、導管を通る空気流量を計量するための空気流絞り装置と、空気流絞り 装置前後の圧力差に応答して、燃料を空気流絞り装置の下流側で導管に送るため の燃料供給装置と、燃料供給装置と導管との間に設けられていて、導管への燃料 の流量を計量するための燃料流絞り装置と、空気流絞り装置の下流側で導管と流 体連通していて、空気を導管に引き込み、可燃性の燃料空気混合物を燃焼室内へ 導入するための送風機と、燃焼室内の燃料空気混合物に点火するための点火手段 と、点火手段が湯沸需要に応答して燃料空気混合物に点火し、送風機を点火手段 の実行可能に応答して所定の時間動作を停止させるための制御装置とを有するこ とを特徴とする装置。 ６．燃料供給装置と導管との間を流体連通させるための第１及び第２のラインを さらに有し、第１のラインは空気流絞り装置の上流側で導管と連通し、第２のラ インは空気流絞り装置の下流側で導管と連通し、第１及び第２のライン中の流体 圧力の差が前記圧力差に一致し、第１のラインは導管の外部で周囲環境と連通し 、空気圧付勢信号を燃料供給装置に与えるための孔を有し、付勢信号は、空気流 絞り装置の上流側の導管内の空気圧力と周囲空気圧力との間の圧力を表示するこ とを特徴とする請求項５記載の装置。 ７．加熱装置であって、液体を貯蔵する、頂部と底部を備えたタンクと、タンク 内にその頂部から吊り下げられた液体不浸透性ハウジングを有する燃焼装置とを 有し、ハウジングはタンクが液体で満たされると実質的に液体中に浸漬され、ハ ウジングはその内部に実質的に密閉された燃焼室を構成し、前記燃焼装置はさら に、燃焼室内に設けられていて、可燃性燃料空気混合物を燃焼させるためのバー ナをさらに有し、燃焼室と流体連通していて、燃料空気混合物を燃焼室内に導入 するための第１の導管が設けられると共に燃焼室と流体連通していて、燃焼生成 物を燃焼室から排出するための第２の導管が設けられ、タンクはその頂部に設け られた開口部を有し、ハウジングは切頭円錐形頂部及び切頭円錐形頂部の下に位 置した実質的に円筒形の主本体部分を有し、切頭円錐形頂部は前記開口部を通っ て突出していることを特徴とする加熱装置。 ９．ハウジングは孔を有し、この孔を通してバーナを挿入したり、バーナを燃焼 室内に挿入したり、これから取り出したりすることができ、バーナは燃焼室内に 位置決めされると前記孔を閉鎖するための閉鎖部材を有することを特徴とする請 求項７記載の装置。 10．ハウジングは前記孔を備えた環状頂部フランジを有し、切頭円錐形頂部は第 １及び第２の切頭円錐形部分を有し、第１の切頭円錐形部分はフランジと第２の 切頭円錐形部分の中間に位置し、フランジは第１の切頭円錐形部分から内方に延 び、フランジの上に向いた面は、バーナを燃焼室内に位置決めすると、閉鎖部材 と接触することを特徴とする請求項９記載の装置。 11．第２の切頭円錐形部分及び前記主本体は、タンクを液体で満たすと、完全に 液体中に浸漬されることを特徴とする請求項１０記載の装置。 12．第１の切頭円錐形部分は前記開口部を通って突き出ていることを特徴とする 請求項１1記載の装置。 13．加熱装置であって、液体を貯蔵する、頂部と底部を備えたタンクと、タンク 内にその頂部から吊り下げられた液体不浸透性ハウジングを有する燃焼装置とを 有し、ハウジングはタンクが液体で満たされると実質的に液体中に浸漬され、ハ ウジングはその内部に実質的に密閉された燃焼室を構成し、前記燃焼装置はさら に、燃焼室内に設けられていて、可燃性燃料空気混合物を燃焼させるためのバー ナをさらに有し、燃焼室と流体連通していて、燃料空気混合物を燃焼室内に導入 するための第１の導管が設けられると共に燃焼室と流体連通していて、燃焼生成 物を燃焼室から排出するための第２の導管が設けられ、第２の導管は、主本体部 分から側方外方に且つ前記タンク内に下方に延びる少なくとも一本の螺旋導管で 構成され、少なくとも一歩の螺旋導管は、タンク内に貯蔵された液体と熱交換関 係をなしてタンク内に配置されていることを特徴とする加熱装置。 14．ハウジングは、実質的に円筒形の主本体部分を有し、少なくとも一本の螺旋 導管は、主本体部分からその直径方向反対側の位置で横方向外方に延び且つタン ク内に下方に延びる第１及び第２の螺旋導管で構成され、第１及び第２の螺旋導 管は、タンク内の液体と熱交換関係をなしてタンク内に設けられていることを特 徴とする請求項１３記載の装置。 15．少なくとも一本の螺旋導管は、各々複数のターンを有する第１及び第２の螺 旋管で構成され、第１の螺旋管のターンは各々、第２の螺旋管のターン相互間に 、これと同心状態で設けられていることを特徴とする請求項１３記載の装置。 16．第２の導管は、タンクの底部内に位置していて、タンク内に横方向に延びる マニホルドをさらに有し、第１及び第２の管は、マニホルドと流体連通関係をな してこれで終り、マニホルドは燃焼生成物をタンクから排出するために外部導管 と流体連通した状態で位置決めされるようになっていることを特徴とする請求項 １５記載の装置。 17．少なくとも一本の螺旋導管は、複数のターンを有する螺旋管で構成され、タ ーンは複数のターンを有する別の螺旋管を収容するために螺旋管の中心軸線に沿 って十分な距離間隔をおいて位置し、前記別の螺旋管の各ターンは、螺旋管のタ ーン相互間に介在していることを特徴とする請求項１３記載の装置。 18．湯沸用ユニットが、水貯蔵タンクと、タンク内でその頂部から吊り下げられ て、タンクが水で満たされると実質的に水中に浸漬される液体不浸透性ハウジン グを備えた燃焼装置とを有し、ハウジングはその内部に実質的に密閉された燃焼 室を構成し、燃焼装置はさらに、燃焼室内に設けられていて可燃性燃料空気混合 物を燃焼させるためのバーナをさらに有し、湯沸用ユニットはさらに、燃焼室と 流体連通していて、燃焼生成物を燃焼室から排出するための第１の熱交換器をさ らに有し、第１の熱交換器はタンク内に位置すると共にタンク内の水と熱交換関 係をなし、湯沸用ユニットはさらに、水をタンク内で循環させるための第１の水 循環装置をさらに有し、暖房用ユニットが、ダクト、ダクト内に設けられた第２ の熱交換器、空気を第２の熱交換器に送風するための送風機を有し、暖房用ユニ ットはさらに、水を第２の熱交換器とタンクとの間で循環させ、それにより加熱 された水を第２の熱交換器に供給するための第２の水循環装置をさらに有し、暖 房用ユニットと湯沸用ユニットを解除自在に結合して第２の水循環装置が水を第 ２の熱交換器とタンクとの間で循環させるための結合装置が設けられ、結合装置 は、第２の熱交換器をタンク内の頂部を水と流体連通関係に結合し、それにより タンクの頂部からの加熱された水を第２の熱交換器に供給し、第２の熱交換器か らタンクの頂部に戻すことを特徴とする組合せ式湯沸・暖房装置。 19．タンクと第２の熱交換器との間を連通させる第１及び第２の導管をさらに有 し、第１の導管は、水を第２の熱交換器からタンクに戻すようになっており、第 ２の導管は、水をタンクから第２の熱交換器へ供給するようになっており、第２ の水循環装置は、第１及び第２の導管と協働してハウジングの周りに水の円周方 向の流れを生じさせ、それにより第２の熱交換器に供給される水の温度を高める ことを特徴とする請求項１８記載の装置。 20．水を水源からタンクに供給するための供給導管をさらに有し、供給導管はタ ンクの頂部からタンクを貫通して下方に延び、第１の水循環装置は前記頂部と連 通していて、水を前記頂部から引くための吸込みライン及び供給導管と連通して いて、前記頂部から引き出された水を供給導管内へ送り込むためのポンプを有し 、それにより前記頂部内の水は供給導管を通って前記底部内に送り出されること を特徴とする請求項１８記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２４Ｄ 3/08 Ｋ (72)発明者 ベイルフス，ロバート，シー アメリカ合衆国，テネシー州 37167，ス ミルナ，ロバートソン・ドライブ 426 (72)発明者 チャーリントン，フロイド，イー アメリカ合衆国，テキサス州 75006，キ ャロルトン，ローレイン・ドライブ 2210 (72)発明者 デルバート，クリストファー・エス アメリカ合衆国，テキサス州 75006，キ ャロルトン，カントリー・スクエアー・ド ライブ 3330，アパートメント 1003 (72)発明者 ムーディー，デビッド，ジェイ アメリカ合衆国，テキサス州 75002，ア レン，フォール，ドライブ 803 (72)発明者 ミューレン，ジェームズ，ジェイ アメリカ合衆国，テキサス州 75006，キ ャロルトン，ノースリッジ・ドライブ 1430 (72)発明者 ヴィンソン，ヒュー，イー アメリカ合衆国，テキサス州 76054，ハ ースト，シマロン・トレイル 1513 (72)発明者 ウォーレン，ジョン，エル アメリカ合衆国，テキサス州 75052，グ ランド・プレーリー，ラケット・クラブ 3657 (72)発明者 ウイカー，ジョン，エイチ アメリカ合衆国，イリノイ州 60544，プ レンフィールド，クエイル・ラン・ドライ ブ 2577

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水貯蔵タンク、タンク内に貯蔵された水を加熱するための加熱手段及びタン ク内の水の温度を検出し、所望の水の温度に一致する第１の温度設定値よりも少 なくとも第１の温度刻み分低い前記水の温度に応答して、湯沸需要を指示する第 １の電気信号を発生させる第１の温度検出手段を有する湯沸装置と、室内に空気 を供給するためのダクト、室内に供給された空気を加熱するための熱交換器、熱 交換器に空気を送るための送風手段、及び室内の空気温度を検出し、所望の空気 温度に一致する第２の温度設定値よりも少なくとも第２の温度刻み分低い空気温 度に応答して暖房需要を指示する第２の電気信号を発生させる第２の温度検出手 段を有する暖房装置と、タンクと熱交換器との間で水を循環させるための水循環 手段と、加熱手段を制御してタンク内の水を第１の電気信号に応答して加熱し、 水循環手段を制御して加熱された水をタンクから熱交換器に供給し、送風手段を 制御して第２の電気信号に応答して空気を熱交換器に送風する制御手段とからな り、それにより室内に供給されるべき空気を加熱し、制御手段はさらに、第２の 電気信号に応答して、所定量だけ第１の温度設定値を上昇させることを特徴とす る組合せ装置。 ２．第１の温度検出手段は、最小温度しきい値よりも低い前記水の温度に応答し て第３の電気信号を発生させるようになっており、制御装置は、水循環手段が水 をタンクと熱交換器との間に循環させるのを防止し、送風手段が第３の電気信号 に応答して熱交換器に空気を送風するのを阻止するようになっていることを特徴 とする請求項１記載の組合せ装置。 ３．最小温度しきい値は、第１の温度刻み分よりも大きな所定の第３の温度刻み 分だけ第１の温度設定値よりも低いことを特徴とする請求項２記載の組合せ装置 。 ４．制御装置は、水循環手段を制御して、第２の電気信号が存在しているかどう かにかかわらず、水を熱交換器とタンクとの間で定期的に循環させるようになっ ていることを特徴とする請求項１記載の組合せ装置。 ５．水貯蔵タンク、燃焼室及び点火制御装置を有する湯沸器において、燃焼室と 流体連通した導管手段と、空気を導管手段に送るための空気供給手段と、導管手 段内に設けられていて、導管手段を通る空気流量を計量するための空気流絞り手 段と、空気流絞り手段前後の圧力差に応答して、燃料を空気流絞り手段の下流側 で導管手段に送るための燃料供給手段と、燃料供給手段と導管手段との間に設け られていて、導管手段に対する燃料の流量を計量するための燃料流絞り手段と、 空気流絞り手段の下流側で導管手段と流体連通していて、空気を導管手段に引き 込み、可燃性の燃料空気混合物を燃焼室内へ導入するための送風機手段と、燃焼 室内の燃料空気混合物に点火するための点火手段と、点火手段が湯沸需要に応答 して燃料空気混合物に点火し、送風機手段を点火手段の実行可能に応答して所定 の時間動作を停止させるための制御手段とを有することを特徴とする装置。 ６．燃料供給手段と導管手段との間を流体連通させるための第１及び第２のライ ンをさらに有し、第１のラインは空気流絞り手段の上流側で導管手段と連通し、 第２のラインは空気流絞り手段の下流側で導管手段と連通し、第１及び第２のラ イン中の流体圧力の差が前記圧力差に一致し、第１のラインは導管手段の外部で 周囲環境と連通し、空気圧付勢信号を燃料供給手段に与えるための孔を有し、付 勢信号は、空気流絞り手段の上流側の導管内の空気圧力と周囲空気圧力との間の 圧力を表示することを特徴とする請求項５記載の装置。 ７．液体を加熱するための装置であって、加熱されるべき液体を貯蔵するための タンクと、タンク内にその頂部から吊り下げられた液体不浸透性ハウジングを有 する燃焼手段とを有し、ハウジングはタンクが液体で満たされると実質的に液体 中に浸漬され、ハウジングはその内部に実質的に密閉された燃焼室を構成し、前 記燃焼手段はさらに、燃焼室内に設けられていて、可燃性燃料空気混合物を燃焼 させるためのバーナをさらに有し、燃焼室と流体連通していて、燃料空気混合物 を燃焼室内に導入するための第１の導管手段が設けられると共に燃焼室と流体連 通していて、燃焼生成物を燃焼室から排出するための第２の導管手段が設けられ ていることを特徴とする装置。 ８．タンクはその頂部に設けられた開口部を有し、ハウジングは切頭円錐形頂部 及び切頭円錐形頂部の下に位置した実質的に円筒形の主本体部分を有し、切頭 円錐形頂部は前記開口部を通って突出していることを特徴とする請求項７記載の 装置。 ９．ハウジングは孔を有し、この孔を通してバーナを挿入したり、バーナを燃焼 室内に挿入したり、これから取り出したりすることができ、バーナは燃焼室内に 位置決めされると前記孔を閉鎖するための閉鎖部材を有することを特徴とする請 求項８記載の装置。 10．ハウジングは前記孔を備えた環状頂部フランジを有し、切頭円錐形頂部は第 １及び第２の切頭円錐形部分を有し、第１の切頭円錐形部分はフランジと第２の 切頭円錐形部分の中間に位置し、フランジは第１の切頭円錐形部分から内方に延 び、フランジの上に向いた面は、バーナを燃焼室内に位置決めすると、閉鎖部材 と接触することを特徴とする請求項９記載の装置。 11．第２の切頭円錐形部分及び前記主本体は、タンクを液体で満たすと、完全に 液体中に浸漬されることを特徴とする請求項１０記載の装置。 12．第１の切頭円錐形部分は前記開口部を通って突き出ていることを特徴とする 請求項１１記載の装置。 13．第２の導管手段は、主本体部分から側方外方に且つ前記タンク内に下方に延 びる螺旋導管で構成され、第２の導管手段は、タンク内の液体と熱交換関係を成 してタンク内に位置していることを特徴とする請求項７記載の装置。 14．第２の導管手段は、主本体部分からその直径方向反対側の位置で横方向外方 に延び且つタンク内に下方に延びる複数の螺旋導管で構成され、螺旋導管は、タ ンク内の液体と熱交換関係を成してタンク内に設けられていることを特徴とする 請求項７記載の装置。 15．第２の導管手段は、各々複数のターンを有する第１及び第２の螺旋管で構成 され、第１の螺旋管のターンは各々、第２の螺旋管のターン相互間に、これと同 心状態で設けられていることを特徴とする請求項７記載の装置。 16．第２の導管手段は、タンクの底部内に位置していて、タンク内に横方向に延 びるマニホルドをさらに有し、第１及び第２の管は、マニホルドを流体連通関係 を成してこれで終り、マニホルドは燃焼生成物をタンクから排出するために外部 導管と流体連通した状態で位置決めされるようになっていることを特徴と する請求項１５記載の装置。 17．第２の導管手段は、複数のターンを有する螺旋管で構成され、ターンは複数 のターンを有する別の螺旋管を収容するために螺旋管の中心軸線に沿って十分な 距離間隔をおいて位置し、他方の螺旋管の各ターンは、螺旋管のターン相互間に 介在していることを特徴とする請求項７記載の装置。 18．水貯蔵タンク、タンク内でその頂部から吊り下げられて、タンクが水で満た されると実質的に水中に浸漬される液体不浸透性ハウジングを備えた燃焼手段と を有する湯沸用ユニットを有し、ハウジングはその内部に実質的に密閉された燃 焼室を構成し、燃焼手段はさらに、燃焼室内に設けられていて可燃性燃料空気混 合物を燃焼させるためのバーナをさらに有し、湯沸用ユニットはさらに、燃焼室 と流体連通していて、燃焼生成物を燃焼室から排出するための第１の熱交換器を さらに有し、第１の熱交換器はタンク内に位置すると共にタンク内の水と熱交換 関係を成し、湯沸用ユニットはさらに、水をタンク内で循環させるための第１の 水循環手段をさらに有し、暖房用ユニットがダクト、ダクト内に設けられた第２ の熱交換器、空気を第２の熱交換器に送風するための送風手段を有し、暖房用ユ ニットはさらに、水を第２の熱交換器とタンクとの間で循環させ、それにより加 熱された水を第２の熱交換器に供給するための第２の水循環手段をさらに有し、 暖房用ユニットと湯沸用ユニットを解除自在に結合して第２の水循環手段が水を 第２の熱交換器とタンクとの間で循環させるための結合手段が設けられ、結合手 段は、第２の熱交換器をタンク内の頂部を水と流体連通関係に結合し、それによ りタンクの頂部からの加熱された水を第２の熱交換器に供給し、第２の熱交換器 からタンクの頂部に戻すことを特徴とする組合せ式湯沸・暖房装置。 19．タンクと第２の熱交換器との間を連通させる第１及び第２の導管をさらに有 し、第１の導管は水を第２の熱交換器からタンクに戻すようになっており、第２ の導管は水をタンクから第２の熱交換器へ供給するようになっており、第２の水 循環手段は第１及び第２の導管と共同してハウジングの回りに水の円周方向の流 れを生じさせて第２の熱交換器に供給される水の温度を高めることを特徴とする 請求項１８記載の装置。 20．水を水源からタンクに供給するための供給導管をさらに有し、供給導管はタ ンクの頂部からタンクを貫通して下方に延び、第１の水循環手段は前記頂部と連 通していて、水を前記頂部から引くための吸込みライン及び供給手段と連通して いて、前記頂部から引き出された水を供給導管内へ送り込むためのポンプを有し 、それにより前記頂部内の水は供給導管を通って前記底部内に送り出されること を特徴とする請求項１８記載の装置。