(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置用、特に、温水器具用の熱交換器であって、
−第１の流体を案内するための第１の導管回路と、
−第２の流体を案内するための第２の導管回路と、
を備え、
−前記第１の導管回路および前記第２の導管回路は、いずれも熱伝導材内に配置されており、
−前記熱伝導材は、第１の側に、第３の流体と少なくとも前記第１の導管回路との間で熱を伝達するためのフィンを備えており、
−前記第１の導管回路は、前記熱伝導材の前記第１の側と実質的に平行にかつ接近して配置された面を実質的に画定しており、
−前記第２の導管回路は、前記第１の導管回路に実質的に沿って配置されており、
−前記第２の導管回路は、前記第１の導管回路によって画定された前記面の制限された部分のみに実質的に沿って延在している、
熱交換器において、
第４の流体を案内するための第３の導管回路であって、前記熱交換器の前記熱伝導材内に配置された第３の導管回路をさらに備え、
第５の流体を案内するための第４の導管回路であって、前記熱交換器の前記熱伝導材内に配置された第４の導管回路をさらに備え、
前記第３の導管回路は、前記熱伝導材の前記フィンが設けられた前記第１の側と、前記第２の導管回路および／または前記第４の導管回路との間に配置されていることを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記第２の導管回路は、前記第１の導管回路よりも少なくとも２０％短くなっている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１の導管回路および前記第３の導管回路は、実質的に同一面内に配置されており、交絡パターンを画定している、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１の導管回路は、前記第２の導管回路と前記熱伝導材の第１の側との間に配置されており、この第１の側は、前記フィンを備えており、前記熱伝導材の内側において、前記第３の導管回路の長さは、前記第１の導管回路の長さと実質的に同一である、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記熱伝導材の内側において、前記第３の導管回路の長さは、前記第２の導管回路の長さおよび／または前記第４の導管回路の長さよりも大きくなっており、前記第２の導管回路および／または前記第４の導管回路のこの長さは、前記第１の導管回路の長さと少なくとも１０％異なっている、請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
−請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器を有するハウジングと、
−前記ハウジング内に配置された、少なくとも１つのバーナを備える第１の熱源であって、前記バーナは、前記熱伝導材の前記フィンが設けられた前記第１の側の近くに配置されており、前記少なくとも１つのバーナの燃焼ガスは、前記第３の流体を生成し、前記第３の流体は、使用中に前記熱伝導材の前記第１の側に沿って前記バーナ側から前記フィンを介して前記ハウジングの放出側に流れ、前記第３の流体と前記熱伝導材との間に熱伝達が生じるようになっている第１の熱源と、
を備え、
−前記第１の流体を案内するために前記熱伝導材内に配置された前記第１の導管回路は、第１の入口開口および第１の出口開口を備えており、
−前記第２の流体を案内するために前記熱伝導材内に配置された前記第２の導管回路は、第２の入口開口および第２の出口開口を備えており、
−前記第２の導管回路の前記第２の入口開口および前記第２の出口開口は、前記バーナ側の反対に位置する前記ハウジングの前記放出側の近くに配置されており、前記第２の導管回路は、前記放出側から、前記１つまたは複数のバーナからある距離を隔てた位置まで延在しており、これによって、前記第２の導管回路を通って流れる前記第２の流体は、前記１つまたは複数のバーナによって生じた熱により実質的に影響されないようになっており、
−第５の流体を案内するために前記熱伝導材内に配置された第４の導管回路であって、第４の入口開口および第４の出口開口を備えた第４の導管回路をさらに備えている、
加熱装置。
【請求項７】
前記第４の導管回路の前記第４の入口開口および前記第４の出口開口は、前記バーナ側の反対に位置する前記ハウジングの前記放出側の近くに配置されており、前記第４の導管回路は、前記放出側から、前記１つまたは複数のバーナからある距離を隔てた位置まで延在しており、これによって、前記第４の導管回路を通って流れる前記第５の流体は、前記１つまたは複数のバーナによって生じた熱により実質的に影響されないようになっている、請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
−請求項６または７に記載の加熱装置
を備え、
−前記第１の導管回路は、前記第１の入口開口および前記第１の出口開口を介して温水消費具に接続されており、
−前記第２の導管回路は、前記第２の入口開口および前記第２の出口開口を介して熱源に接続されている、
加熱システムにおいて、
前記第２の導管回路に接続された前記熱源は、ヒートポンプ、特に、空気ヒートポンプまたは地上ヒートポンプ、または太陽熱収集器を含んでいることを特徴とする、加熱システム。
【請求項９】
前記第１の導管回路に接続された前記温水消費具は、ＣＨ水消費具または水道水消費具である、請求項８に記載の加熱システム。
【請求項１０】
前記熱交換器は、前記熱交換器の前記熱伝導材内に配置された、第４の流体を案内するための第３の導管回路をさらに備えており、
−前記第３の導管回路は、温水消費具に接続された第３の入口開口および第３の出口開口を備えており、
−前記第１の導管回路および前記第２の導管回路に接続された前記温水消費具は、好ましくはＣＨ水消費具および水道水消費具を含んでいる、
請求項８または９に記載の加熱システム。
【請求項１１】
前記熱交換器は、前記熱交換器の前記熱伝導材内に配置された、第５の流体を案内するための第４の導管回路をさらに備えており、
−前記第４の導管回路は、熱源に接続された第４の入口回路および第４の出口開口を備えている、
請求項１０に記載の加熱システム。
【請求項１２】
前記第４の導管回路に接続された前記熱源は、ヒートポンプまたは太陽熱収集器を含んでいる、請求項１１に記載の加熱システム。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれかに記載の加熱システムを用いて水消費具の水を加熱するための方法であって、
−熱源によって加熱された第２の流体を前記熱伝導材の断片内に配置された前記第２の導管回路内に送り出すステップと、
−前記第２の流体から前記熱伝導材を介して第１の導管回路に熱を伝達するステップであって、前記第１の導管回路は、前記第２の導管回路の近くに配置されて前記第２の導管回路に熱変換接触しており、かつ温水消費具に接続されているステップと、
を含む、方法において、
前記熱伝導材を介して熱を第３の導管回路に伝達させるステップであって、前記第３の導管回路も前記第２の導管回路の近くにおいて前記熱伝導材内に配置されており、前記第３の導管回路にさらなる温水消費具が接続されているステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記第１の導管回路を通って流れる前記第１の流体および／または前記第３の導管回路を通って流れる前記第４の流体を加熱するために、前記熱伝導材を少なくとも１つのバーナによって加熱するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、このような熱交換器を備える加熱装置、加熱システム、およびその使用方法に関する。
【０００２】
熱交換器は、多くの冷却装置および加熱装置に用いられている。周知の加熱装置は、例えば、セントラルヒーティング水（ＣＨ水）を加熱するための加熱ボイラーおよび水道水を加熱するための自動湯沸し器またはボイラーである。自動湯沸し器は、水が貫流するときに該水を加熱する貫流水加熱器であり、ボイラーは、温水貯蔵器を有する温水供給装置である。
【０００３】
前述の加熱ボイラーを自動湯沸し器またはボイラーと組み合わせたコンビボイラーも知られている。コンビボイラーの利点は、ＣＨ設備用水と水道水との両方が単一熱源、例えば、バーナによって加熱されることにある。単一熱源しか用いられないので、空間が節約されると共に、第２の熱源を設ける必要がないので、コストの点で有利である。
【０００４】
特に有利な熱交換器および該熱交換器を備える温水加熱装置が、出願人の特許文献１において出願人によって提案されている。この熱交換器は、熱伝導材から製造されており、流体を案内して該流体と熱交換器との間で熱を伝達させるための横断フィンおよび長手方向フィンと、第２の流体を案内するための第１の導管と、第３の流体を案内するための第２の導管とを備え、第１および第２の導管は、熱交換器の熱伝導材内に入り込んでいる。この熱交換器は、フィンと２つの導管とを組み合わせているので、３つの流体間において熱交換を生じさせることができる。従って、特許文献１の熱交換器は、２つの導管を通って流れる流体がＣＨ水および水道水であるコンビボイラーへの適用に特に適している。
【０００５】
しかし、小型化および信頼性のような前提条件を順守しながら、加熱装置および熱交換器の効率をさらに改良することが依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】オランダ特許第１０３５６５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記の欠点が生じないかまたは少なくともより少ない程度にしか生じない、前述の形式の熱交換器および加熱装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記目的は、独立請求項に記載の熱交換器、加熱装置、加熱システム、および方法によって達成されることになる。
【０００９】
本発明による加熱装置用、特に、温水器具用の熱交換器は、
−第１の流体を案内するための第１の導管回路と、
−第２の流体を案内するための第２の導管回路と、
を備え、
−第１の導管回路および第２の導管回路は、いずれも熱伝導材内に配置されており、
−熱伝導材は、第１の側に、第３の流体と少なくとも第１の導管回路との間で熱を伝達するためのフィンを備えており、これによって、使用中、第３の流体と第１の導管回路を通って流れる第１の流体との間に熱伝達が生じるようになっており、
−第１の導管回路は、熱伝導材の第１の側と実質的に平行にかつ接近して配置された面を実質的に画定しており、
−第２の導管回路は、使用中に第２の流体と第１の導管回路を通って流れる第１の流体との間に熱伝達が生じるように、第１の導管回路に実質的に沿って配置されており、
−第２の導管回路は、第１の導管回路によって画定された面の制限された部分のみに実質的に沿って延在している。
【００１０】
「第１の導管回路によって画定された面の制限された部分」は、第２の導管回路が熱交換器の熱伝導材内にそれほど深く延在していないことを意味すると理解されたい。
【００１１】
もし第１の導管回路が熱伝導材内に高さＨ１まで延在しているなら、第２の導管回路は、高さＨ２を有しており、Ｈ２＜Ｈ１である。
【００１２】
好ましくは、Ｈ２＜０．８×Ｈ１、さらに好ましくは、Ｈ２＜０．７×Ｈ１の関係がさらに適用されている。この関係を順守することによって、第２の導管回路は、加熱装置内に配置されたとき、熱源として機能するバーナから十分遠くに離れて位置することが確実になる。
【００１３】
請求項１の前文は、出願人による供給されるコンビボイラーから知られており、とりわけ、オランダ特許第１０３５６５４号明細書から知られている。熱交換器では最適な熱伝達を達成することが望まれるので、オランダ特許第１０３５６５４号明細書に示されている熱交換器では、熱伝達を生じさせねばならない導管回路は、熱交換器の実質的に全長にわたって互いに接近して配置されている（特に、オランダ特許第１０３５６５４号明細書の図２を参照されたい）。本発明による熱交換器は、熱交換接触するように互いに隣接して配置された２つの導管回路が、直感に反して、互いに著しく異なる長さを有している点において、オランダ特許第１０３５６５４号明細書の熱交換器と明確に異なっている。
【００１４】
この例外的な構造的解決策によって、２つの個別の熱源を利用する場合に、１つの熱源による他の熱源の望ましくない加熱を阻止するかまたは著しく低減させるように熱源を配置するという選択肢が得られることになる。従って、より強い熱源がより弱い熱源を加熱することなく、これによって、熱エネルギーが損失することなく、異なる能力を有する２つの熱源を用いることが可能になる。
【００１５】
本発明は、特に、ガス−液体熱交換器と液体―液体熱交換器とが一体化された熱交換器を提供するものである。特に、これらの２種類の熱交換器の二次液体は、同一、すなわち、水道水および／またはＣＨ水である。これらの２種類の熱交換器は、２つの熱交換器の１つが、例えば、非使用時にあるときに、これらの熱交換器が互いに対して最小限の悪影響しか及ぼさないように、構成することができる。従って、秋季および春季には、殆どの使用条件において、ヒートポンプを介して供給される熱によって十分に熱交換することができるので、ガスバーナは、さらなる追加的な加熱のために最小限に用いられればよいことが想定される。
【００１６】
冬季には、ガスバーナが、ヒートポンプまたは太陽熱収集器のような自然の熱源によって支援されてもよい。しかし、空気ヒートポンプまたは太陽熱収集器は、期間によっては、最小限の貢献しかもたらさないことも考えられるので、第２および／または第４の導管回路内の流体が一時的に停滞する可能性がある。この場合、該流体の沸騰または化学的壊変を防ぐために、第２および／または第４の導管回路は、第１の導管回路によって画定された面内において制限された部分のみに延在し、少なくともバーナの真後ろには配置されないようになっている。
【００１７】
熱交換器の熱伝導材は、単一片から製造可能になっており、この単一片は、必要に応じて、該単一片に少なくとも部分的に一体化されたフィンを備えている。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、第２の導管回路は、第１の導管回路よりも少なくとも２０％短くなっている。導管回路の長さは、この出願では、熱交換器の内側に存在する管の全長として、従って、熱交換器の熱伝導材内における導管回路の入口開口から出口開口までの長さとして、規定されている。
【００１９】
熱交換器のさらに好ましい実施形態によれば、第１の導管回路は、第２の導管回路と熱伝導材の第１の側との間に配置されており、この第１の側がフィンを備えている。
【００２０】
この有利な配置において、熱伝導材の第１の側のフィンに沿って流れる第３の流体および第２の導管回路を通って流れる第２の流体は、使用中、第１の導管回路を通って流れる第１の流体を加熱するための熱源として利用可能である。
【００２１】
ここで、熱伝導材の第１の側から遠く離れた第１の導管回路の側に配置された第２の導管回路が、第１の導管回路によって、第３の流体により生じた熱からある距離にわたって遮蔽されると、特に有利である。
【００２２】
第３の流体が燃焼ガスであり、第２の導管回路がヒートポンプまたは太陽熱収集器のような自然の熱源に接続されている実施形態では、これによって、第３の流体から抽出される熱エネルギーの排出を防ぐことができる。従って、提案されている導管回路の配置は、熱交換器のエネルギー効率を高めることになる。
【００２３】
さらに好ましい実施形態によれば、熱交換器は、熱交換器の熱伝導材内に配置された第４の流体を案内するための第３の導管回路をさらに備えている。
【００２４】
第３の導管回路の追加によって、４つの流体間において熱交換が生じることになる。従来のコンビボイラーは、ＣＨ水および水道水の両方の加熱にすでに適しており、さらなる形式の温水消費具を作動させることもありそうにない。にもかかわらず、本発明による熱交換器が第４の流体を案内するための第３の導管回路を備える理由は、第２の熱源、例えば、ヒートポンプまたは太陽熱収集器を熱交換器に接続することができるという選択肢をもたらすという特別の目的があるからである。
【００２５】
あるいは、必要に応じて、本発明がさらなる熱源に接続されるように構成されたさらなる導管回路を備えてもよいことに留意されたい。この点から、さらに好ましい実施形態による装置は、熱交換器の熱伝導材内に配置された第５の流体を案内するための第４の導管回路を備えている。装置が第４の導管回路を備えているので、２つの追加的な熱源、例えば、前述のヒートポンプおよび太陽熱収集器を同時に接続することができる。
【００２６】
さらに好ましい実施形態によれば、第３の導管回路は、フィンが設けられた熱伝導材の第１の側と第２の導管回路および／または第４の導管回路との間に配置されることになる。温水装置の水消費具への接続が意図された第３の導管回路は、第１の導管回路と同様、２つまたは３つの互いに異なる熱源を介して、個々に加熱されてもよいし、または必要に応じて一緒に加熱されてもよいという利点を有している。
【００２７】
さらに好ましい実施形態によれば、第１の導管回路および第３の導管回路は、実質的に同一面内に配置されており、交絡パターンを画定している。
【００２８】
この構成によって、温水装置内において温水消費具への接続が意図された第１の導管回路および第３の導管回路の両方が、この同一の温水装置の熱源、すなわち、フィンに沿って流れる第３の流体および第２の導管回路を通って流れる第２の流体と最適に熱交換接触することになる。加えて、第１の導管回路および第３の導管回路は、連携して、例えば、ヒートポンプへの接続が意図された第２および／または第４の導管回路をフィンから遮蔽することになる。この構成によって、一方では、この遮蔽によって、エネルギー効率がさらに改良され、他方では、第２および第３の流体から第１および第４の流体への良好な熱伝達がもたらされることになる。
【００２９】
２つの温水消費具は、さらに好ましい実施形態によって、熱伝達材内において第３の導管回路の長さが第１の導管回路の長さと実質的に同一であるとき、同様の熱伝達が得られるという利点がある。
【００３０】
しかし、温水消費具の能力が異なっていることが望ましいと見なされることもある。例えば、建物の良好な絶縁の結果、ＣＨ水消費具によって必要とされる能力を低下させ、その逆に給湯水の使用を増大させる傾向にある。これは、快適さおよび他の理由から、シャワーがますます大きくなり、それに付随して、より高い水圧が望まれるからである。望まれる温水能力のこの差に適応させるために、代替的な好ましい実施形態によれば、熱伝導材の内側における第３の導管回路の長さが、第２の導管回路の長さおよび／または第４の導管回路の長さよりも大きく、第２および／または第４の導管回路の長さは、第１の導管回路の長さと少なくとも１０％異なっている。
【００３１】
最長の導管回路は、最大の能力が望まれる水消費具に接続されることに留意されたい。もし前述の傾向と同じようにＣＨ温水よりも給湯水が必要とされるなら、最長の導管回路は、水道水回路に接続されることになる。
【００３２】
本発明は、さらに、
−前述の熱交換器を有するハウジングと、
−ハウジング内に配置された、少なくとも１つのバーナを備える第１の熱源であって、バーナは、フィンが設けられた熱伝導材の第１の側の近くに配置されており、少なくとも１つのバーナの燃焼ガスは、第３の流体を生成し、該第３の流体は、使用中に熱伝導材の第１の側に沿ってバーナ側からフィンを介してハウジングの放出側に流れ、第３の流体と熱伝導材との間に熱伝達が生じるようになっている第１の熱源と、
を備え、
−第１の流体を案内するために熱伝導材内に配置された第１の導管回路は、第１の入口開口および第１の出口開口を備えており、
−第２の流体を案内するために熱伝導材内に配置された第２の導管回路は、第２の入口開口および第２の出口開口を備えている、
加熱装置に関する。
【００３３】
フィンは、第１の側から延在しているが、該第１の側は、熱交換器が、熱伝導材の第１の側に沿った長手方向において、かつ温水器具の燃焼ガス放出側の方向において、温水器具に取り付けられた場合、１つまたは複数のバーナの近くに位置することになる。
【００３４】
加熱装置の好ましい実施形態によれば、第２の導管回路の第２の入口開口および第２の出口開口は、バーナ側の反対に位置するハウジングの放出側の近くに配置されている。第２の導管回路は、そこから、１つまたは複数のバーナからある距離を隔てた位置まで延在しており、これによって、第２の導管回路を通って流れる第２の媒体は、１つまたは複数のバーナによって生じる熱により実質的に影響されないことになる。
【００３５】
この構造によって、第２の導管回路を熱交換器の比較的低温の部分にのみ延在させることが達成される。これによって、１つまたは複数のガスバーナは、例えば、ヒートポンプへの接続が意図される第２の導管回路および使用中に該第２の導管回路内に存在する第２の流体を加熱しないことになる。
【００３６】
さらに好ましい実施形態によれば、加熱装置は、第５の流体を案内するために熱伝導材内に配置された第４の導管回路をさらに備えている。第４の導管回路は、第４の入口開口および第４の出口開口を備えている。従って、ガスバーナに加えて、ヒートポンプおよび太陽熱収集器のような２つの追加的な熱源を加熱装置に接続させることができる。
【００３７】
加熱装置のさらに他の好ましい実施形態によれば、第４の導管回路の第４の入口開口および第４の出口開口は、バーナ側の反対に位置するハウジングの放出側の近くに配置されている。第４の導管回路は、そこから、１つまたは複数のバーナからある距離を隔てた位置まで延在しており、これによって、第４の導管回路を通って流れる第５の媒体は、１つまたは複数のバーナによって生じる熱により実質的に影響されないことになる。
【００３８】
本発明は、さらに、
−前述の加熱装置
を備え、
−第１の導管回路は、第１の入口開口および第１の出口開口を介して温水消費具に接続されており、
−第２の導管回路は、第２の入口開口および第２の出口開口を介して熱源に接続されている、
加熱システムに関する。
【００３９】
加熱システムの好ましい実施形態によれば  第１の導管回路に接続される温水消費具は、ＣＨ水消費具または水道水消費具である。
【００４０】
さらに好ましい実施形態によれば、第２の導管回路に接続される熱源は、太陽熱収集器またはヒートポンプ、特に、空気ヒートポンプまたは地熱ヒートポンプを含んでいる。
【００４１】
加熱装置にヒートポンプの形態にある第２の熱源を設けることによって、ＣＨ水および／または水道水を加熱または予熱するために、自然の無尽蔵のエネルギー源を利用することができる。大気熱または地上熱を利用することによって、環境を壊すことなく、さらなるエネルギー節約が実現される。さらに、ヒートポンプによって生じる熱は、ＣＯ２排出をもたらさない。
【００４２】
さらに他の好ましい実施形態によれば、熱交換器は、熱交換器の熱伝達材内に配置された第４の流体を案内するための第３の導管回路をさらに備えている。第３の導管回路は、温水消費具に接続される第３の入口開口および第３の出口開口を備えている。
【００４３】
これらの手段によれば、加熱システムは、２つの温水消費具、すなわち、ＣＨ水消費具および水道水消費具の両方に同時に接続可能になるので、第２の熱源を従来のコンビボイラーに加えることができる。従って、加熱装置は、必要に応じて、これらの利用可能な熱源から選択された１つの熱源を利用することができ、または必要に応じて、互いに異なる流体間の熱交換を行なうために、両方の熱源を同時に利用することもできる。
【００４４】
さらに好ましい実施形態によれば、第１の導管回路および第２の導管回路に接続される温水消費具は、ＣＨ水消費具および水道水消費具を含んでいる。
【００４５】
ＣＨ水消費具は、第１の導管回路に接続可能であり、水道水消費具は、第２の導管回路に接続可能である。または、この逆に、ＣＨ水消費具は、第２の導管回路に接続可能であり、水道水消費具は、第１の導管回路に接続可能である。もし２つの回路が互いに異なる長さおよび／または互いに異なる流量を有していたなら、最大能力が望まれる水消費具が最大長さおよび／または最大流量を有する回路に接続されることになる。
【００４６】
加熱システムのさらに好ましい実施形態によれば、熱交換器は、熱交換器の熱伝導材内に配置された第５の流体を案内するための第４の導管回路をさらに備え、
−第４の導管回路は、熱源に接続される第４の入口開口および第４の出口開口を備えている。
【００４７】
加熱システムのさらに好ましい実施形態によれば、第４の導管回路に接続される熱源は、ヒートポンプまたは太陽熱収集器を含んでいる。
【００４８】
最後に、本発明は、前述の加熱システムを用いて水消費具の水を加熱するための方法であって、
−熱源によって加熱された第２の流体を熱伝導材の断片内に配置された第２の導管回路内に送り出すステップと、
−第２の流体から熱伝導材を介して第１の導管回路に熱を伝達させるステップであって、該第１の導管回路は、第２の導管回路の近くに配置されて第２の導管回路と熱伝導接触しており、かつ温水消費具に接続されているステップと、
を含む、方法に関する。
【００４９】
加熱装置にヒートポンプまたは太陽熱収集器の形態にある第２の熱源を設けることによって、自然の無尽蔵のエネルギー源が利用されることになる。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態によれば、本方法は、熱伝導材を介して熱を第３の導管回路に伝達させるステップであって、該第３の導管回路も、第２の導管回路の近くにおいて熱伝導材内に配置されており、該第３の導管回路にさらなる温水消費具が接続されている、ステップをさらに含んでいる。
【００５１】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、本方法は、第１の導管回路を通って流れる第１の流体および／または第３の導管回路を通って流れる第４の流体を加熱するために、熱伝導材を少なくとも１つのバーナによって加熱するステップをさらに含んでいる。
【００５２】
第１のステップとして、加熱されるべき水が、ヒートポンプを用いて予熱され、この後、該水は、バーナを横切って流れ、これによって、バーナは、該水を所望の水温までさらに加熱することになる。バーナは、この目的のために、数秒間パルス状に作動され、これによって、ヒートポンプによって予熱された水に追加的な増熱を与えるようになっていてもよい。
【００５３】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態についてさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による加熱システムを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による加熱装置の一部を切り取った斜視図である。
【図３】図２に示されている加熱装置の概略図である。
【図４】図２および図３に示されている加熱装置の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による加熱装置の一部を切り取った斜視図である。
【図６．７】図５に示されている加熱装置の側面図である。
【図８．９】図５に示されている実施形態の導管回路の斜視図である。
【図１０】第４の導管回路を有するさらに好ましい実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明による加熱システム７０は、図１に示されている建物８０内に配置されている。加熱システム７０は、水を加熱するための環境にやさしい熱源として機能とするヒートポンプ７２および太陽熱収集器７４に接続されている。加熱された水は、暖房ラジエータ８２を備えるＣＨシステムならびにシャワー８４および浴槽８６のような温水消費具によって用いられるようになっている。太陽熱収集器７４は、好ましくは、バッファー容器７６を備えている。
【００５６】
ヒートポンプ７２および太陽熱収集器７４は、熱源として、単独で用いられてもよいし、または組み合わせて用いられてもよいことに留意されたい。
【００５７】
加熱システム７０の基礎は、ハウジング５２内に収容された熱交換器１を備える加熱装置５０によって構成されている。熱交換器１は、１つまたは複数のガスバーナ５４によって加熱可能になっている。ファン５８が、ガス混合パイプ６０を介して、ガスブロック６２によって調製されたガス混合物を引き込むようになっている。ガスブロック６２は、ガス送給パイプ６４を介してガスを得るようになっている。送気部５６が、ハウジング５２の上側に設けられている（図２）。
【００５８】
熱交換器１の熱伝導材２が図に透視して示されており、熱伝導材２内に配置された導管回路２８，３８が見えている。
【００５９】
図３に示されている実施形態では、温水消費具に接続された１つの導管回路のみが示されている。すなわち、図示されている実施形態における第３の導管回路３８は、給湯水をもたらすことが意図されている。第３の導管回路３８は、第３の入口開口４０および第３の出口開口４２を備えており、比較的冷めたい水道水が第３の入口開口４０を通って熱交換器１内に入り、熱交換器１内において加熱された水道水が第３の出口開口４２を通って熱交換器１から出るようになっている。
【００６０】
図３は、給湯水のみを供給する温水器具を示しているが、ＣＨ温水のみを供給する温水装置５０が同様に組み立てられてもよいことに留意されたい。本明細書において、第３の導管回路３８は、水道水用の回路であり、第１の導管回路１８は、ＣＨ水用の回路である。当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、これらの種類の温水が交換されてもよく、従って、第３の導管回路３８および第１の導管回路１８は、完全に交換可能であることを認めるであろうことに明確に留意されたい。
【００６１】
また、図３に示されている実施形態では、第２の導管回路２８も設けられており、該第２の導管回路２８を通って、ヒートポンプ７２によって供給された温水が流れるようになっている。この温水は、第２の入口開口３０を介して熱交換器１に入るようになっている。いったん熱交換器１内に流入したなら、この温水は、第２の導管回路２８を介して、熱を熱伝導材２に放出し、熱伝導材２は、該熱を温水消費具８２，８４，８６の導管回路に伝達することになる。図示されている実施形態では、第２の導管回路２８を通って流れる第２の流体Ｆ２からの熱は、第３の導管回路３８を通って流れる第４の流体、すなわち、水道水に伝達されるようになっている。
【００６２】
図４の側面図は、水消費具の水−この場合、水道水が通流する第３の導管回路３８が、第２の導管回路２８と熱交換器１の熱伝導材２の第１の側４との間にどのように配置されているかを断面で示している。
【００６３】
ガスバーナ５４から流れる第３の流体Ｆ３によって加熱される熱交換器１の第１の側４と第２の導管回路２８とは、いずれも、第３の導管回路３８がこれらの中間に介在する結果として、第３の導管回路３８の近くに位置している。従って、第１の側４および第２の導管回路２８は、いずれも、単独でまたは協働して、第３の導管回路３８を通って流れる第４の流体Ｆ４を加熱するための熱源として機能することができる。
【００６４】
第３の導管回路３８が中間に介在するということは、第２の導管回路２８が、第３の導管回路３８によって、第３の流体Ｆ３により加熱される熱交換器１の第１の側４から遮蔽されるというさらなる利点が得られることになる。
【００６５】
熱交換器１の第１の側４には、横断フィン１０および長手方向フィン１２が設けられている。フィン１０，１２は、バーナ５４による高温燃焼ガスを案内し、第１の側４に沿って第３の流体Ｆ３を生成し、これによって、第３の流体Ｆ３から熱交換器１の熱伝導材２への最適な熱伝達が得られることになる。燃焼ガスＦ３は、ここでは、第１の側４のバーナ側６から第１の側４の放出側８に流れるようになっている。燃焼ガス出口開口６６は、この放出側８の近くに設けられている。
【００６６】
水消費具に接続された２つの導管回路１８，３８が設けられている特に有利な実施形態が、図５に示されている。図５〜図９に示されている実施形態の作用は、前述の実施形態の作用と同様であるが、さらに拡充されている。これによって、追加的な熱源、好ましくは、環境にやさしいヒートポンプの形態にある熱源が増設されるという利点を有するコンビボイラーが得られることになる。
【００６７】
ここでは、水道水用の前述の第３の導管回路３８に加えて、第１の流体Ｆ１が通流する第１の導管回路１８も設けられている、この第１の流体Ｆ１は、ＣＨ水である。ＣＨ水は、第１の入口開口２０を介して熱交換器１に流入し、加熱された後、第１の出口開口２２を介して熱交換器１から流出するようになっている。
【００６８】
図６および図７は、水消費具に接続された２つの導管回路１８，３８の両方がいかに実質的に同一の面４４に配置されているかを示している。一方では、これらの管回路１８，３８は、いずれも、２つの熱源、すなわち、高温の第３の流体Ｆ３によって加熱される熱交換器１の第１の側４および第２の導管回路２８に良好に熱交換接触している。他方では、これらの導管回路１８，３８は、第２の導管回路２８を望ましくない加熱から遮蔽している。
【００６９】
図示されている２つの実施形態のいずれにおいても、導管回路１８，２８，３８は、可能な限り互いに接近して配置されており、第２の導管回路２８は、温水消費具に連通している導管回路１８，３８よりも著しく短くなっている。
【００７０】
第２の導管回路２８が、導管回路１８，３８よりも著しく短く（図８および図９）、かつ第１の導管回路１８および／または第３の導管回路３８によって画定された面の制限された部分にのみ実質的に沿って延在しているので（図４、図７および図８）、１つの熱源による他の熱源の望ましくない加熱が阻止されるかまたは著しく低減されることになる。従って、より強い熱源がより弱い熱源を加熱することなく、これによって、熱エネルギーを損失することなく、異なる能力を有する２つの熱源を用いることが可能になる。また、（一時的に遮断されることがある）より弱い熱源に付随する流体Ｆ２，Ｆ５が沸騰を開始することまたは加熱によって化学的壊変が生じることが阻止されることになる。
【００７１】
図４、図７および図９は、互いに異なる導管回路１８，２８，３８が熱交換器１の熱伝導材２内にどれほど延在しているかを示している。具体的には、第１の導管回路１８は、高さＨ１にわたって延在しており、第２の導管回路２８および第３の導管回路３８は、それぞれ、高さＨ２，Ｈ３にわたって延在している。高さＨ２が高さＨ１よりも小さいこと、すなわち、Ｈ２＜Ｈ１であることは、明らかである。また、Ｈ２＜Ｈ３であることも明らかである。
【００７２】
好ましくは、Ｈ２＜０．８×Ｈ１、さらに好ましくは、Ｈ２＜０．７×Ｈ１の関係が適用されている。この関係を順守することによって、第２の導管回路２８は、加熱装置５０内に配置されたとき、熱源として機能するバーナ５４から十分遠くに離れて位置することが確実になる。
【００７３】
図４、図７および図１０に示されているように、熱交換器１は、横断フィン１０および長手方向フィン１２を備えている。長手方向フィン１２は、その高さが変化している。バーナ５４の位置では、長手方向フィン１２は、比較的制限された高さを有しており、長手方向フィン１２のこの高さは、バーナ５４から離れるにつれて大きくなっている。長手方向１２のフィン高さは、最大許容運転温度が熱交換器１の上部の実質的に全体に至るように、設計されている。第１の導管回路１８および第３の導管回路３８の面４４の位置において測定される温度は、典型的には、約１２０℃である。
【００７４】
第２の導管回路２８が熱交換器１の熱伝導材２内に延在する高さＨ２は、さらに好ましい実施形態では、熱交換器１の長手方向フィン１０が最大高さを有する範囲内に実質的に含まれていることに留意されたい。
【００７５】
図１０に示されている側面図は、図７の断面と極めて似ている断面を示している。この図において、第５の流体Ｆ５を案内するための第４の導管回路４６も熱交換器１の熱伝導材２内に配置されていることを理解されたい。図１０の熱交換器１は、第２の導管回路２８および第４の導管回路４６の両方を備えているので、熱交換器１において、これらの導管回路２８，４６を２つの異なる熱源、例えば、ヒートポンプ７２および太陽熱収集器７４、または２つの異なる形式のヒートポンプ、例えば、空気ヒートポンプおよび地熱ヒートポンプに接続することができる。第４の導管回路が熱交換器２の熱伝導材２内に延在する高さは、第２の導管回路２８の高さＨ２と実質的に一致している。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、これらの記載されている実施形態は、本発明を例示することのみを意図し、本発明の明細をどのようにも制限するものではない。請求項における手段に参照番号が付されている場合、このような参照番号は、請求項の理解を深めることのみに役立つものであり、保護の範囲をどのようにも制限するものではない。当業者であれば、異なる実施形態の技術的手段を互いに組み合わせることが可能であることに特に留意されたい。記載されている権利は、以下の請求項によって規定され、該請求項の範囲内において、多くの修正を想定することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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