(57)【要約】【課題】融雪装置として好適な貯留型燃焼装置を改良するものである。白煙の発生や、ドレンの発生が少ない貯留型燃焼装置を提供する。【解決手段】本発明の貯留型燃焼装置は、通常の燃焼制御に先立って、貯留部予熱制御を行うことを特徴としている。融雪要求があり、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満である場合は循環ポンプ４８を起動することなく、燃焼を開始する。缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃以上となったならば、循環ポンプ４８が起動する。さらに通常燃焼の制御が行われる。この場合、貯留部７に新たな戻りが起こり貯留部７の熱媒体の温度が少し下がる可能性があるが、貯留部７はすでに十分に昇温しているので白煙の発生はない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を有し、貯留部相関温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項２】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、熱負荷に対して熱媒体を循環させたとき、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度が一定の条件に基づく低下を示したとき、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項３】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、負荷側から貯留部に戻る熱媒体の温度を測定する熱媒戻り温度検知手段を有し、熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項４】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、負荷側から貯留部に戻る熱媒体の温度を測定する熱媒戻り温度検知手段を有し、熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が一定の条件に基づく低下を示したとき、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項５】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、外気温度に相関性を有する温度を検知する外気相関温度検知手段と、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を有し、前記外気相関温度検知手段の検知温度と、貯留部相関温度検知手段の検知温度の双方が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項６】
貯留部予熱制御は、使用開始の初期であることを条件として開始されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【請求項７】
熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、使用開始の初期に熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項８】
外気温度又は外気温度に対して相関性を有する温度を検知する外気相関温度検知手段を有し、外気相関温度検知手段によって検知された温度に応じて貯留部予熱制御を行う条件を補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【請求項９】
貯留部予熱制御を行う以前の貯留部相関温度検知手段の検知温度に応じて貯留部予熱制御を行う条件を補正することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【請求項１０】
負荷側循環回路にはポンプが設けられており、貯留部予熱制御時においては前記ポンプを停止することによって熱負荷からの熱媒体の戻りを規制することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【請求項１１】
貯留部予熱制御は一定時間経過後に解除されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【請求項１２】
熱負荷は、地中に埋設された融雪配管であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の貯留型熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱媒体を貯留する貯留部を有する貯留型熱源装置に関するものである。本発明の貯留型熱源装置は、特に融雪装置として好適であり、運転初期又は運転中の排気の温度低下を抑制することができる。
【０００２】
【従来の技術】
融雪装置の熱源に用いられる熱源装置として、図１に示されるような貯留型熱源装置がある。貯留型熱源装置は、大別して不凍液等の熱媒体が貯留されている貯留部と、燃料を燃焼させて貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段により構成されている。さらに貯留部には負荷側循環回路が接続されており、加熱手段によって加熱された熱媒体が地下埋設管等の熱負荷を経由して循環する構造を有している。従来の貯留型熱源装置における運転開始初期の動作順序は、負荷側循環回路の循環手段たる循環ポンプの運転と、加熱手段である燃焼動作が同時もしくは循環ポンプの運転が先に行われていた。
すなわち従来技術の貯留型熱源装置においては、負荷側に熱媒体を循環させる循環ポンプを第一に起動し、その後もしくは循環ポンプの起動と同時に加熱手段を起動していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術の貯留型熱源装置は、使用の初期であって外気温度が低いとき等に白煙が排出され、それが長時間にわたって続くという問題点があった。すなわち貯留型熱源装置では、貯留部に燃焼ガス通路が設けられており、当該燃焼ガス通路を通過する高温の燃焼ガスが貯留部の熱媒体と熱交換し、熱媒体を加熱させる。そのため、使用の初期であって貯留部内の熱媒体の温度が低い場合には、燃焼ガスが過度に熱を奪われ、排気中の蒸気が凝縮し、白煙が発生する。例えば、燃料として灯油を使用する場合であれば、燃料たる灯油は炭素と水素の化合物であるから、燃焼して酸素と結合することにより、二酸化炭素と水が発生する。この水は燃焼ガス中では通常、水蒸気の形で存在し、肉眼では見えない。しかしながら、前記したように、燃焼ガスが過度に冷却されると、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、白煙となって目に見える形で現れる。
【０００４】
特に外気温度が低温であったり、負荷側循環回路内の熱媒体温度が低温で且つ熱源装置の能力に対して負荷側の放熱量が多い場合は、燃焼が開始しても熱媒体温度が上昇するまで相当の時間がかかり、貯留部内の熱媒体は温度が低い状態が続く。そのため従来技術の貯留型熱源装置では、この様な条件下においては長時間にわたって白煙が排出されてしまう。その結果、使用者に故障であるかのような誤解や不安感を与える。またこのような状態においては、貯留部の上部付近で大量のドレンが発生する。そしてドレンの生成は、貯留型熱源装置の各部を腐食させる原因となる（ドレン腐食）。すなわち燃焼装置内で発生するドレンは、窒素酸化物等を含む場合が多く、酸性である場合が多い。したがって、発生したドレンによって燃焼装置が腐食する。そのため従来技術の貯留型熱源装置はドレン腐食によって排気通路部の耐久性が低いという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、従来技術の上記の問題点に注目し、ドレン生成を抑え、白煙（蒸気）の大量吐出とドレン腐食を最小限に抑えることができる貯留型熱源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を有し、貯留部相関温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【０００７】
ここで「貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度」としては、例えば貯留部から負荷側に向かう熱媒体の温度や、負荷側から貯留部側に戻る熱媒体の温度がある。また貯留部内の熱媒体を攪拌するための流路を有する構成においては、当該流路を流れる熱媒体の温度等も「貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度」の候補として挙げられる。
【０００８】
また、「熱媒体の戻りを規制した状態」とは、負荷側循環回路の流れを完全に阻止して負荷側からの熱媒体の戻りを完全に阻止する場合が相当するほか、負荷側からの熱媒体の流れを通常状態に比べて僅少の流れとして熱媒体の戻りを抑える場合が含まれる。具体的には、循環ポンプを停止する、循環ポンプの回転数を通常運転の１０分の１程度に落とす、バルブを閉じる、バルブの開度を絞る、といった構成が考えられる。
【０００９】
本発明の貯留型熱源装置では、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を有する。そして貯留部相関温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する。
すなわち貯留部相関温度検知手段の検知温度が低く、白煙を生じる条件に合致する可能性がある場合、本発明の貯留型熱源装置においては、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で貯留部内の熱媒体を加熱する。本発明では前記したように負荷側から貯留部側に戻る熱媒体量を絞った状態で貯留部内の熱媒体を加熱するから、加熱開始より僅かの時間内に貯留部内の熱媒体の温度が上昇する。そのため本発明の貯留型熱源装置では、燃焼開始直後における白煙の排出やドレンの生成は少ない。
貯留部予熱制御による工程が終了すると、熱負荷からの熱媒体の戻りが本格化するが、本発明においては熱負荷からの熱媒体の戻りが本格化したときには、すでに貯留部内の熱媒体は相当の温度に昇温されている。そのためたとえ負荷側から低温の熱媒体が戻り、当該低温の熱媒体が貯留部内に流入しても貯留部内の熱媒体の温度が過度に低下することはない。さらに前記した貯留部予熱制御における加熱によって、鏡板等の燃焼ガスが接する部位も予熱される。そのため本発明の貯留型燃焼装置によると熱負荷からの熱媒体の戻りが本格化した後においても、白煙の発生やドレンの発生は少ない。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、熱負荷に対して熱媒体を循環させたとき、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度が一定の条件に基づく低下を示したとき、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００１１】
ここで「一定の条件に基づく低下を示した時」とは、例えば、貯留部内の熱媒体の温度が一定温度以下に低下した場合や、温度の低下勾配が一定レベルを越える場合が挙げられる。
【００１２】
熱負荷に対して熱媒体を循環させたとき、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度が一定の条件に基づく低下を示した場合は、白煙を生じる条件が揃う傾向にある。そこで本発明の貯留型熱源装置では、この様な場合には熱負荷からの熱媒体の戻りを規制して、貯留部内の熱媒体を加熱する。本発明では前記したように負荷側から貯留部側に戻る熱媒体量が少ない状態において貯留部内の熱媒体を加熱するから、加熱開始より僅かの時間内に貯留部内の熱媒体の温度が上昇する。そのため本発明の貯留型熱源装置では、燃焼開始直後における白煙の排出やドレンの生成は少ない。
また貯留部予熱制御による工程が終了した時には、貯留部内の熱媒体や鏡板等の燃焼ガスが接する部位が相当の温度に昇温されている。そのためたとえ負荷側から低温の熱媒体が戻り、当該低温の熱媒体が貯留部内に流入しても貯留部内の熱媒体の温度が過度に低下することはなく、白煙の発生やドレンの発生は少ない。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、負荷側から貯留部に戻る熱媒体の温度を測定する熱媒戻り温度検知手段を有し、熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００１４】
また請求項４に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、負荷側から貯留部に戻る熱媒体の温度を測定する熱媒戻り温度検知手段を有し、熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が一定の条件に基づく低下を示したとき、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００１５】
請求項３，４に記載の発明は、熱媒戻り温度検知手段の検知温度をトリガーとして貯留部予熱制御を行うものである。
すなわち熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が所定値以下である場合（請求項３）や、熱媒戻り温度検知手段によって検知された温度が一定の条件に基づく低下を示したとき（請求項４）は、白煙を生じる条件が揃う傾向にある。そこで本発明の貯留型熱源装置では、この様な場合に熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で貯留部内の熱媒体を加熱する。本発明では前記したように負荷側から貯留部側に戻る熱媒体量を絞った状態において貯留部内の熱媒体を加熱するから、加熱開始より僅かの時間内に貯留部内の熱媒体の温度が上昇する。そのため本発明の貯留型熱源装置では、燃焼開始直後における白煙の排出やドレンの生成は少ない。
また貯留部予熱制御による工程が終了した時には、貯留部内の熱媒体や鏡板等の燃焼ガスが接する部位が相当の温度に昇温されている。そのためたとえ負荷側から低温の熱媒体が戻り、当該低温の熱媒体が貯留部内に流入しても貯留部内の熱媒体の温度が過度に低下することはなく、白煙の発生やドレンの発生は少ない。
【００１６】
また請求項５に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、外気温度に相関性を有する温度を検知する外気相関温度検知手段と、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体の温度に対して相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を有し、前記外気相関温度検知手段の検知温度と、貯留部相関温度検知手段の検知温度の双方が所定値以下である場合に、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００１７】
本発明の貯留型熱源装置では、外気温度に相関性を有する温度を検知する外気相関温度検知手段と、貯留部内の熱媒体の温度又は貯留部内の熱媒体に相関性を有する温度を検知する貯留部相関温度検知手段を備える。そしてその双方が所定値以下である場合に貯留部予熱制御を行う。
すなわち外気温度が低く、且つ貯留部内の熱媒体の温度が低い場合は、白煙が生じる蓋然性が高い。そこで本発明の貯留型熱源装置では、この様な場合に熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で貯留部内の熱媒体を加熱し、貯留部内の熱媒体や鏡板等の燃焼ガスが接する部位を予熱して白煙の発生やドレンの発生を抑制している。
【００１８】
また請求項６に記載の発明は、貯留部予熱制御は、使用開始の初期であることを条件として開始されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
【００１９】
また請求項７に記載の発明は、熱媒体を貯留する貯留部と、燃料を燃焼することにより前記貯留部内の熱媒体を加熱する加熱手段と、貯留部から外部の熱負荷に対して熱媒体を循環させる負荷側循環回路を備えた貯留型熱源装置において、使用開始の初期に熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段によって貯留部内の熱媒体を加熱する貯留部予熱制御を行うことを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００２０】
ここで「使用開始の初期」とは、通常運転した場合に白煙が生じる時期であり、例えば暖房要求や融雪要求があったときから５分乃至３０分程度の時間である。請求項６，７に記載の貯留型熱源装置は、より実用的な貯留型燃焼装置を提供するものである。すなわち、白煙の発生は貯留型熱源装置の使用初期に多発する。貯留型熱源装置を融雪装置に活用した場合を例に挙げて具体的に説明すると、融雪装置は雪が降ったときに使用されるから、使用間隔が長い。したがって、燃焼初期（使用初期）においては貯留部内の熱媒体はすでに冷めてしまっている。また、融雪装置は前記したように雪が降っているときに使用されるから、当然に外気温度は低い。そのため貯留型熱源装置を融雪装置に活用すると、使用の初期において白煙が発生しやすくまたそれが持続しやすい。そこで、請求項６，７に記載の発明では、使用開始の初期において熱負荷からの熱媒体の戻りを規制した状態で貯留部内の熱媒体を加熱する。そのため使用開始の初期においては負荷側から貯留部に戻る熱媒体は少ない。そして本発明では前記したように負荷側から貯留部側に戻る熱媒体量が少ない状態において貯留部内の熱媒体を加熱するから、加熱開始より僅かの時間内に貯留部内の熱媒体の温度が上昇する。そのため本発明の貯留型熱源装置では、燃焼開始直後における白煙の排出やドレンの生成は少ない。
貯留部予熱制御による工程が終了すると、熱負荷からの熱媒体の戻りが本格化するが、本発明においては熱負荷からの熱媒体の戻りが本格化したときには、すでに貯留部内の熱媒体は相当の温度に昇温されているので白煙の発生やドレンの生成は少ない。
【００２１】
また請求項８に記載の発明は、外気温度又は外気温度に対して相関性を有する温度を検知する外気相関温度検知手段を有し、外気相関温度検知手段によって検知された温度に応じて貯留部予熱制御を行う条件を補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
【００２２】
ここで「外気温度に対して相関性を有する温度」には、例えば地中の温度や凍結防止センサの検知温度が挙げられる。
【００２３】
また、「貯留部予熱制御を行う条件」とは、予熱制御の開始条件または終了条件あるいはその両方を含む概念である。
【００２４】
本発明の貯留型熱源装置では、外気温度に対して相関性を有する外気相関温度検知手段を有し、当該外気相関温度検知手段の検知温度に応じて貯留部予熱制御を行う条件を補正する。例えば外気相関温度検知手段によって検知された温度が高い場合は、貯留部内の熱媒体の温度が比較的低くても白煙発生の蓋然性は低い。一方外気温度が極めて低い場合は貯留部内の熱媒体の温度が高くても白煙が発生する場合がある。そこで本発明では外気相関温度検知手段の検知温度によって貯留部予熱制御を行う条件を補正することとした。具体的には、外気温度が高い場合は、貯留部内の熱媒体の温度がより低い状態の時に限って運転開始するように所定値を低くする補正をするような構成が考えられる。逆に、外気温度が低い場合は、貯留部内の熱媒体の温度がより高い状態でも運転開始するように所定値を高くする補正をするような構成が考えられる。
【００２５】
同様に、本発明を予熱制御の終了条件に適用する場合は、例えば、外気温度が高い場合は、貯留部内の熱媒体の温度がより低い状態の時であっても通常運転に復帰するように終了の設定値を低くする補正をするような構成が考えられる。逆に、外気温度が低い場合は、貯留部内の熱媒体の温度がより高い状態になるまで予熱制御を継続するように終了の設定値を高くする補正をするような構成が考えられる。
【００２６】
また請求項９に記載の発明は、貯留部予熱制御を行う以前の貯留部相関温度検知手段の検知温度に応じて貯留部予熱制御を行う条件を補正することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
本発明の貯留型燃焼装置は、使用初期における貯留部の熱媒体の温度等によって貯留部予熱制御を行うものである。例えば、貯留部予熱制御の終了条件に本発明を適用するにあたり、貯留部の熱媒体の温度が高い場合は、貯留部内の熱媒体の温度が当初の設定値より低い状態の時であっても通常運転に復帰するように終了の設定値を低くする補正をするような構成が考えられる。逆に、貯留部の熱媒体の温度が低い場合は、貯留部内の熱媒体の温度が当初の設定値より高い状態になるまで予熱制御を継続するように終了の設定値を高くする補正をするような構成が考えられる。
【００２７】
また請求項１０に記載の発明は、負荷側循環回路にはポンプが設けられており、貯留部予熱制御時においては前記ポンプを停止することによって熱負荷からの熱媒体の戻りを規制することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
【００２８】
本発明の貯留型燃焼装置では、ポンプを停止することにより熱負荷からの熱媒体の戻りを規制している。本発明の構成によると、熱負荷からの熱媒体の戻りが完全に阻止される。
【００２９】
また請求項１１に記載の発明は、貯留部予熱制御は一定時間経過後に解除されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
【００３０】
本発明の貯留型燃焼装置では、貯留部予熱制御は一定時間経過後に自動的に解除される。本発明の貯留型燃焼装置によれば、例えば貯留部内の熱媒体の温度が所定温度以下の場合に前記した貯留部予熱制御が開始され、一定時間が経過すると貯留部内の熱媒体の温度にかかわらず、貯留部予熱制御が解除される。
【００３１】
また請求項１２に記載の発明は、熱負荷は、地中に埋設された融雪配管であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の貯留型熱源装置である。
【００３２】
本発明は、貯留型熱源装置を融雪に応用したものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施形態である貯留型熱源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である貯留型熱源装置の内部構造を示す正面図である。図２は、本発明の実施形態の貯留型熱源装置の作動原理図である。図３は、本発明の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。図４は、本発明の他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。図５は本発明のさらに他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。図６は本発明のさらに他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。
【００３４】
図１および図２において、１は本実施形態の燃焼装置（貯留型熱源装置）である。本実施形態では燃焼装置１は融雪装置として活用されている。燃焼装置１は図２に示すように、大別して本体部２と、燃焼部３および消音部５により構成されている。本体部２は、大きく燃焼空間部６と貯留部７とに分かれている。燃焼部３と燃焼空間部６とは、貯留部７内に貯留される熱媒体を加熱する加熱手段８として機能する。本体部２は、全体形状が円筒形であり、２重構造となっていて内部に貯留部７が形成されている。より具体的には、本体部２は、外筒１０と内筒１１とを有し、その内部に熱媒体を貯留できる構造を有する。また、特に本体部２の上半分には、上鏡板１２と下鏡板１３とによって囲まれた大容量の熱媒体室１５が形成されている。貯留部７の上鏡板１２近くには缶体温度センサ５８が設置されている。ここで缶体温度センサ５８は、貯留部７内に貯留される熱媒体の温度を測定するものであり、より詳しくは貯留部７の上端部における熱媒体の温度を検知するものである。
【００３５】
熱媒体室１５には、複数の燃焼ガス通路１６が形成されている。燃焼ガス通路１６は、貯留部７の熱媒体室１５を軸方向に貫通する貫通孔である。また、燃焼部３は、灯油等の液体燃料の燃焼を行うバーナを備えており、燃料噴射ノズル１７が内蔵されている。燃料噴射ノズル１７には、燃料タンク１８から燃料を供給するための燃料流路２０が接続されている。燃料流路２０の中途には、燃料噴射ノズル１７に向けて燃料を圧送する電磁ポンプ２１と、ストレーナ２２とが設けられている。また、燃焼部３は、送風機２３を具備しており、本体部２の下方に位置する燃焼空間部６に接続されている。燃焼空間部６は、燃焼部３の燃焼室として機能する。
【００３６】
一方、本体部２の上部には、消音部５が設けられている。消音部５は、外観が円筒状または直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図１において、消音部５のラビリンス構造は図示せず省略している。
【００３７】
燃焼部３の燃料噴射ノズル１７から噴射された燃料は、燃焼空間部６内において燃焼し、高温の燃焼ガスと火炎とを発生する。燃焼ガスは、熱媒体室１５内の燃焼ガス通路１６を流れ、消音部５を通過した後、外部に排出される。熱媒体室１５内の熱媒体は、燃焼ガス通路１６を流れる高温の燃焼ガスにより加熱され、昇温する。
【００３８】
貯留部７には、熱媒体としてエチレングリコール等を主成分とする不凍液が貯留されている。貯留部７の上方側には、膨張タンク２５が注水配管２６および空気置換用配管２７を介して接続されている。膨張タンク２５は、内部に熱媒体を貯留可能な本体部２８と、本体部２８の上部に設けられた桶状部３０とにより構成されている。注水配管２６は、一端側が熱媒体室１５の上端側の側面に開口し、他端側が膨張タンク２５の本体部２８の底部に開口するように接続されている。空気置換用配管２７は、一端側が熱媒体室１５の上端側であって、注水配管２６との接続部よりも上方に開口している。また、空気置換用配管２７の他端側は、膨張タンク２５の底部から本体部２８の頂部側まで挿通されており、本体部２８の天面に向けて開口している。
【００３９】
膨張タンク２５の本体部２８の上下方向中央部近傍には、本体部２８内に貯留されている熱媒体の水位を検知可能な水位センサ３１が設けられている。本体部２８は、天面側に設けられた開口３２を介して桶状部３０と連通している。また、開口３２には、本体部２８内の圧力をリークするための圧力逃し弁３３が設けられている。
【００４０】
膨張タンク２５の桶状部３０は、熱媒供給管３５および熱媒戻り管３６を介して、貯留部７に供給する熱媒体が貯留されているリザーブタンク３７に接続されている。熱媒供給管３５は、圧力逃し弁３３を介して膨張タンク２５に接続されており、リザーブタンク３７内の熱媒体を膨張タンク２５側に供給する配管である。また、熱媒戻り管３６は、熱媒供給管３５を介して膨張タンク２５側に供給されたものの、桶状部３０内にオーバーフローした熱媒体をリザーブタンク３７側に戻す配管である。
【００４１】
貯留部７には、貯留部７内で加熱された熱媒体を屋外の地中に敷設された融雪用埋設配管４０（熱負荷部）に送る熱媒往路４１と、融雪用埋設配管４０において放熱し低温になった熱媒体を貯留部７に戻す熱媒復路４３とからなる負荷側循環回路４５が接続されている。熱媒温度を感知するために、熱媒往路４１に往き温度センサ５９、熱媒復路４３に戻り温度センサ６０がそれぞれ設けられている。熱媒往路４１および熱媒復路４３の融雪用埋設配管４０側の端部には、融雪用埋設配管４０に繋がる配管（図示せず）を接続するためのヘッダ部４６，４７が設けられている。また、熱媒往路４１の中途には、熱媒体を融雪用埋設配管４０に向けて圧送するための循環ポンプ４８が設けられている。なお、循環ポンプ４８を駆動するモータＤＣモータであり、回転数可変である。また、図１には図示しないが本体ケースの中に図２に図示した凍結防止用センサ６１が設けられている。
【００４２】
燃焼装置１は、燃焼部３をはじめとする各部の動作を司る制御装置５０を備えている。本発明の特徴的構成たる貯留部予熱制御についても同様に制御装置５０おいて制御される。制御装置５０には、降雪検知手段５１、地温センサ４９、および凍結防止用センサ６１の検知信号が入力される。降雪検知手段５１は、外気温を検知する外気温センサ５２と、水分を検知可能な水分センサ５３と、降雪検知手段５１を設置した部位に落下した雪を融かす融雪ヒータ５４とを備えたものである。
【００４３】
融雪用埋設配管４０が敷設された場所における降雪状況を正確に検知するためには、降雪検知手段５１は、融雪用埋設配管４０の近傍に配置されることが好ましい。また、燃焼装置１は、融雪用埋設配管４０に効率よく高温の熱媒体を供給すべく、融雪用埋設配管４０の近傍に配置されることが望ましい。かかる要望を満たしつつ、燃焼装置１の設置を簡略化するため、本実施形態の燃焼装置１は、図１に示すように降雪検知手段５１と一体化された構成となっている。また、燃焼装置１では、外気温センサ５２および水分センサ５３により外気温や水分を正確に検知可能なように降雪検知手段５１は、検知面５１ｂが上方を向くように設置されている。
【００４４】
上記したように、燃焼装置１は、降雪検知手段５１と一体化されているため、降雪検知手段５１には、風向き等の外的要因や、燃焼装置１の構成部材を介した伝熱のような内的要因等によって、燃焼部３の動作において発生する排熱が伝播し、外気温センサ５２が誤作動を起こすおそれがある。かかる誤作動を防止すべく、外気温センサ５２は、燃焼装置１の本体の天面から上方に突出し、燃焼ガスが排出される消音部５から離れるように屈曲したポール５１ａの先端部に設置されている。
【００４５】
制御装置５０は、外気温センサ５２および水分センサ５３の検知信号に基づいて室外における降雪状況を検知できる。即ち、制御装置５０は、外気温センサ５２の検知温度が所定温度Ｔ以下であり、水分センサ５３が水分を検知することを条件として、降雪状態であることを確認する。また、地温センサ４９は、融雪用埋設配管４０の近傍の地温を検知するものである。
【００４６】
燃焼装置１は、降雪検知手段５１や地温センサ４９等の検知信号に応じて自動的に融雪運転を行う自動運転モードと、リモコン５５等を用いて手動操作することにより融雪運転を行う手動運転モードとを切り替えて作動させることができる。リモコン５５は操作部５６と表示部５７を備えている。
【００４７】
次に、本実施形態の燃焼装置１の動作について図３を参照しつつ説明する。本実施形態の燃焼装置１は通常の燃焼制御に先立って、貯留部予熱制御を行うことを特徴としている。
【００４８】
すなわち本実施形態の燃焼装置１では、使用の初期において貯留部予熱制御が行われる。ここで「使用の初期」とは、運転オンから通常燃焼を開始する直前までの間をいう。またこの期間は、従来の貯留式燃焼装置において白煙が発生していた期間に相当する。以下説明する。
【００４９】
本実施形態の燃焼装置１では、運転スイッチのオンを待って制御が開始される。すなわち図３のようにステップ１で運転オンの信号を待つ。ステップ１で運転オンの信号が確認されると、ステップ２に移行し、融雪要求のオン信号を待つ。ここで融雪要求のオン信号は、具体的には、
▲１▼手動による場合
▲２▼入り切りタイマーの予約が行われている場合であって所定の時刻に至った場合
▲３▼自動運転モードに設定され且つ降雪センサ（降雪検知手段５１）が機能した場合
▲４▼自動運転モードに設定され且つ地温センサ４９が所定温度を検知した場合
の４者の例が挙げられる。
【００５０】
個々に説明すると、手動による場合とは、例えば使用者が降雪を目視で確認し、手動によって融雪運転を開始した場合である。また入り切りタイマーの予約が行われており、所定の時刻に至った場合とは、例えば早朝に除雪することを予定して融雪に要する時間を見越して、入りタイマーを設定したような場合であり、さらに所定の開始時間に至った場合である。
【００５１】
また、自動運転モードに設定され且つ降雪センサが機能した場合とは、降雪があったときに自動的に融雪運転が行われるモードを備えた機種であって、現実に降雪があった場合である。
また自動運転モードに設定され且つ地温センサ４９が所定の温度を検知した場合とは、路面凍結に対処するために、地温センサ４９の検知温度をトリガーとして自動運転が行われる設定であり、且つ地温センサ４９が路面凍結を示す温度を検知した場合である。
【００５２】
上記したいずれかの条件を満足し、融雪要求がオンとなった場合は、ステップ３に移行し、貯留部７内の熱媒体の温度を確認する。より具体的には、前記した缶体温度センサ５８の検知温度を確認する。そして缶体温度センサ５８の検知温度が例えば４０℃以上であった場合は、中間のステップを飛ばしてステップ８に移行し、さらにステップ９に移行する。すなわち、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃以上であるような場合は、燃焼を行っても燃焼ガスが過度に冷却されることはなく、白煙の発生は少ない。また仮に白煙が発生したとしてもすぐに白煙の発生は解消される。
【００５３】
逆に缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満であった場合には、次のステップ４に移行し、以降は貯留部予熱制御が行われる。すなわち、貯留部７内の温度が４０℃未満の場合は外気温の状況によって白煙が生じる。また、白煙の発生時間が長時間にわたることも予想される。そこで本実施形態では、ステップ４に移行して特別な制御を行わせる。
【００５４】
ここでステップ３の判断基準となる４０℃は、燃焼ガスが燃焼ガス通路１６を通過したときに、凝縮温度以下に冷却されるか否かの指標温度である。したがって当該４０℃という温度は本実施形態の燃焼装置１の設置場所に応じて変更されるべき性質の温度である。例えば本実施形態の燃焼装置１の設置場所が冬期の最低気温がマイナス４０℃といった極寒の地域である場合には、前記したステップ３の判断基準となる温度は、より高くあるべきである。一方冬期における最低気温がマイナス５℃前後といった地域に本実施形態の燃焼装置１を設置する場合は、ステップ３の判断基準となる温度はより低いものとなってもよい。
【００５５】
そしてステップ３で貯留部７内の熱媒体の温度が白煙の発生が予想される温度（４０℃）未満であるならば、ステップ４に移動して予熱タイマをスタートした後、ステップ５に移動し、バーナーの燃焼を開始させる。すなわち缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満である場合は循環ポンプ４８を起動することなく、加熱手段の燃焼を開始する。循環ポンプ４８が停止されていることにより貯留部７への熱媒体の戻りはない。本実施形態では、ステップ５によって融雪用埋設配管４０からの熱媒体の戻りを規制した状態で加熱手段８によって貯留部７の熱媒体を加熱し、僅かの時間で貯留部７を昇温させることができる。
【００５６】
そして次のステップ６に移行し、予熱タイマがアップするまでの間、前記した缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃以上となることを待つ。予熱タイマで制限時間を設けることにより、一定時間経過後は白煙の発生抑制より融雪を開始する時間を優先する運転とすることができる。なお本実施形態では、貯留部７に新たな戻りがない状態で加熱するので、通常はタイマアップを待つことなく貯留部７の熱媒体の温度が４０℃以上に昇温する。逆に、予熱タイマは通常の状態で貯留部７の熱媒体の温度が４０℃以上に昇温できるように設定すべきである。
【００５７】
なお、予熱タイマがタイマアップした場合であってもステップ８へ移行して通常燃焼を行う。
【００５８】
そして缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃以上となったならば、ステップ８に移行して循環ポンプ４８が起動される。そしてさらにステップ９に移行して、通常燃焼の制御が行われる。この場合、貯留部７に新たな戻りが起こり貯留部７の熱媒体の温度が少し下がる可能性があるが、貯留部７はすでに十分に昇温しているので白煙の発生はない。もし白煙の発生があったとしてもごく僅かである。ドレンについても同様でありドレンの発生はない。仮にあったとしてもごく僅かである。
【００５９】
循環ポンプ４８の運転方法は、運転開始から一定時間は通常燃焼時の速度の半分程度で運転し、その後、徐々に回転数を定常時の回転数まで上げていく。あるいは、運転開始から段階的にモーターの回転数を上げ、一定時間をかけて吐出量を徐々に増やしていく。これは、循環ポンプ４８の運転開始時は貯留部７の熱媒体の温度が４０℃であり、定常時の温度（通常は６０℃から８０℃程度）より低いので、貯留部７の急激な温度低下を抑えるためである。
【００６０】
前記したように、ステップ８で循環ポンプ４８が起動され、ステップ９で通常燃焼の制御が行われるが、ここで通常燃焼の制御とは、缶体温度センサ５８を監視しつつ、貯留部７内の熱媒体の温度が一定となるように燃焼をオン・オフさせる制御である。
【００６１】
そしてステップ１０で、融雪要求のオフが検出されるまでの間、通常燃焼が継続する。なお、融雪要求のオフが検出される場合とは、具体的には手動による場合、入り切りタイマーの予約が行われており、所定の時刻に至った場合がある。手動による場合とは、例えば使用者が降雪が止まったことを目視で確認し、手動によって運転を停止した場合である。
【００６２】
また自動運転モードに設定されている場合には降雪センサや地温センサ４９あるいは外気温等を参照し、所定の条件が揃ったところで融雪要求オフの信号が出される。次にステップ２に戻り融雪要求の信号を待つ。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態の燃焼装置１の動作について図４を参照しつつ説明する。図４のフローチャートは、図３のフローチャートに外気温度を確認するステップ４が追加されたものである。
【００６４】
本実施形態の燃焼装置１は図３で説明した実施形態と同様に、通常の燃焼制御に先立って貯留部予熱制御を行うが、缶体温度センサ５８と外気温センサ５２の双方の検知温度によって貯留部予熱制御を行うことを特徴としている。順次説明すると、本実施形態の燃焼装置１では、図３と同様に運転スイッチのオンを待って制御が開始され、ステップ１で運転オンの信号を待ち、ステップ１で運転オンの信号が確認されると、ステップ２に移行し、融雪要求のオン信号を待つ。融雪要求がオンとなった場合は、ステップ３に移行し、缶体温度センサ５８の検知温度を確認し、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃以上の場合は通常燃焼となる点は先の実施形態と同様である。しかしながら、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満の場合の動作が先の実施形態と異なる。すなわち、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満の場合は、外気温センサ５２の検知温度を確認する。このように、缶体温度センサ５８の検知温度が４０℃未満で且つ外気温が所定値以下のとき、ステップ５に移行して、以後先の実施形態と同様の貯留部予熱制御が行われる。すなわち、貯留部７への熱媒体の戻りがない状態で加熱手段８の燃焼が開始され貯留部７を昇温する。このように本実施形態は、貯留部７の温度と外気温の双方ともが低く、このまま通常燃焼を開始したら確実に白煙が発生する状態の場合に限って貯留部予熱制御を機能させるものである。
【００６５】
そしてステップ１１で、融雪要求のオフが検出されるまでの間、通常燃焼が継続する。所定の条件が揃ったところで融雪要求ＯＦＦ  の信号が出される。次にステップ２に戻り融雪要求の信号を待つ。
【００６６】
本実施形態では、動作が確実という効果がある。
【００６７】
上記２つの実施形態はいずれも貯留部７に残留している熱媒体の温度を基準として貯留部予熱制御を行うか否かを決定している。しかしながら、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、負荷側に残留している熱媒体の温度を加味して貯留部予熱制御を行うか否かを決定するものでもよい。以下に、本発明の第３の実施形態として、負荷側に残留している熱媒体の温度を加味して貯留部予熱制御を行う構成について図５をもって説明する。すなわち本実施形態の貯留型燃焼装置は、最初に循環ポンプ４８を回転してその負荷側から熱媒体を戻し、そのときの貯留部７の温度変化を受けて貯留部予熱制御を行うか否かを決定する。
【００６８】
本実施形態の燃焼装置１では、図３と同様に運転スイッチのオンを待って制御が開始され、ステップ１で運転オンの信号を待ち、ステップ１で運転オンの信号が確認されると、ステップ２に移行し、融雪要求のオン信号を待つ。次に融雪要求がオンとなった場合は、ステップ３に移行して循環ポンプ４８を運転すると同時に加熱手段８の燃焼を開始する。次にステップ４に移行して、循環待ちタイマをスタートする。ステップ４，５，６で貯留部７内の温度を監視する。４０℃以上を維持していたらステップ１２へ飛んで通常燃焼へ移行する。
【００６９】
一方、循環待ちタイマの設定時間内に貯留部７の温度が４０℃未満になった場合は、ステップ７に移行して貯留部予熱制御を行う。すなわち、循環ポンプ４８を停止し、予熱タイマを開始させるとともに燃焼をスタートする。ステップ８からステップ１２にいたる工程は、前記した先の２つの実施形態で説明した貯留部予熱制御における各工程と同一であるから詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施形態では、負荷側の状態を加味して貯留部予熱制御を行うか否かを決定するから、動作が確実である。
【００７１】
なお、図５に示した実施形態では、ステップ１，２，３によって従来技術と同様の制御を行わしめた。すなわち、本実施形態では最初に融雪要求があれば循環ポンプ４８と燃焼部３を同時に稼動させた。しかしながら、ステップ１，２，３に代えて先の第１実施形態のステップ１から９を実行してもよい。要するに、静止状態の貯留部７の温度によって貯留部予熱制御を行うか否かを判断し、さらに加えて負荷側から戻った熱媒体の温度によっても貯留部予熱制御を行うか否かを判断する。また、図５に示す実施形態では、貯留部７内の熱媒体の温度が一定温度以下になった場合に貯留部予熱制御を行うか否かを判断したが、貯留部７内の熱媒体の温度低下の勾配に基づいて貯留部予熱制御を行うか否かを判断してもよい。また、貯留部７内の熱媒体の温度ではなく往きや戻りの熱媒体温度で判断してもよい。
【００７２】
次に、本発明の第４の実施形態は図６に示されるように、貯留部予熱制御を行うか否かを判断するための基準となる貯留部７の熱媒体の所定値を、外気温によって補正することができる構成である。
【００７３】
本実施形態の燃焼装置１では、図３と同様に運転スイッチのオンを待って制御が開始され、ステップ１で運転オンの信号を待ち、ステップ１で運転オンの信号が確認されると、ステップ２に移行し、融雪要求のオン信号を待つ。次に、ステップ３に移行して外気温センサ５２の検知値を確認し、当該検知値によって貯留部予熱制御を行うか否かを判断する基準となる所定値を通常のままとするか補正するかを決定する。
【００７４】
すなわち、外気温センサ５２の検知値が設定値Ａ以上の場合は、ステップ４に移行し、通常通りの補正なしの所定値（４０℃）によって貯留部予熱制御を行うか否かを判断する。なお、次のステップ５以降は図３のステップ４以降と同一である。
【００７５】
一方、外気温センサ５２の検知値が設定値Ａ未満の場合は、ステップ１２に飛んで、上方に補正した補正値（４０＋α℃）によって貯留部予熱制御を行うか否かを判断する。本実施形態おいては、外気温度が非常に低い場合に貯留部７を通常よりも高い温度まで昇温させることができ、白煙の発生をより確実になくすことができる。なお、次のステップ１３以降は図３のステップ４以降と同一である。
【００７６】
本実施形態においては外気温を検知するのに外気温センサ５２を使用したが、これに代わって凍結防止用センサ６１を使用してもよい。
【００７７】
上記の全ての実施例においては、熱負荷からの熱媒体の戻りを規制する手段として循環ポンプ４８を停止する方法を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法でもよい。例えば、循環ポンプ４８の回転数を通常運転の１０分の１程度に落とす、バルブを閉じる、バルブの開度を絞る等の方法を採用することができる。
【００７８】
融雪装置を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば床暖房装置等の暖房装置にも本発明を適用することができる。
【００７９】
本実施形態では、外気温によって貯留部予熱制御を行う基準値を補正することができるので、動作が確実である。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の貯留型熱源装置は燃焼開始直後における白煙の排出やドレンの生成が少ないので、使用者に安心感を与え、且つ装置の故障を防ぐという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である貯留型熱源装置の内部構造を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態の貯留型熱源装置の作動原理図である。
【図３】本発明の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態の貯留型熱源装置の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置（貯留型熱源装置）
７  貯留部
８  加熱手段
４０  融雪用埋設配管（熱負荷）
４５  負荷側循環回路
４８  循環ポンプ（ポンプ）
５０  制御装置
５２  外気温センサ（外気相関温度検知手段）
５８  缶体温度センサ（貯留部相関温度検知手段）
６０  戻り温度センサ（熱媒戻り温度検知手段）
【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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