(57)【要約】【課題】ドレン排出用の配管内においてドレンが凍結することを、効果的に予防する。【解決手段】熱供給システムは、燃焼装置１、熱媒循環路２、循環ポンプ２１、暖房タンク２５、熱媒排出路３、熱媒補充部４、ドレン排出路５及び制御装置９を備える。燃焼装置１は、一次熱交換器１１と二次熱交換器１２を有する。熱媒循環路２は、一次熱交換器１１と二次熱交換器１２を通じて加熱された熱媒を循環させる。熱媒排出路３には、暖房タンク２５からオーバーフローした熱媒が流れる。熱媒補充部４は、暖房タンク２５に熱媒を補充する。ドレン排出路５には、二次熱交換器１２で生じたドレンが流れる。熱媒排出路３はドレン排出路５に合流する。制御装置９は、燃焼装置１と循環ポンプ２１を駆動させながら暖房タンク２５に熱媒を補充させ、暖房タンク２５から熱媒排出路３に熱媒をオーバーフローさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次熱交換器と二次熱交換器を有する燃焼装置と、
前記一次熱交換器と前記二次熱交換器を通じて加熱された熱媒が循環するように設けられた熱媒循環路と、
前記熱媒循環路の流路中に配された循環ポンプと、
前記熱媒循環路の流路中に配された暖房タンクと、
前記暖房タンクからオーバーフローした熱媒が流れる熱媒排出路と、
前記暖房タンクに熱媒を補充するように設けられた熱媒補充部と、
前記二次熱交換器で発生したドレンが流れるドレン排出路と、
前記燃焼装置、前記循環ポンプ及び前記熱媒補充部を制御するように構成された制御装置と、を備え、
前記熱媒排出路は、前記ドレン排出路と合流するように構成されており、
前記制御装置は、前記燃焼装置と前記循環ポンプを駆動させながら、前記熱媒補充部により前記暖房タンクに熱媒を補充させ、前記暖房タンクから前記熱媒排出路に熱媒をオーバーフローさせるように構成されている
熱供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記燃焼装置と前記循環ポンプを駆動させて凍結予防運転を行いながら、前記熱媒補充部により前記暖房タンクに熱媒を補充させ、前記暖房タンクから前記熱媒排出路に熱媒をオーバーフローさせるように構成されている
請求項１の熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房用端末等に熱を供給するための熱供給システムとして、一次熱交換器と二次熱交換器を有する燃焼装置と、この燃焼装置を通じて加熱された熱媒を循環させることのできる熱媒循環路とを備えたシステムが、従来知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記の熱供給システムでは、二次熱交換器においてドレンが発生するので、ここで発生したドレンを外部に排出するための配管が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４３５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した熱供給システムでは、冬季等の低温の環境下において、ドレンを外部に排出するための配管内においてドレンが凍結した場合に、ドレンの排出が正常に行われなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ドレン排出用の配管内においてドレンが凍結することを、効果的に予防することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、燃焼装置、熱媒循環路、循環ポンプ、暖房タンク、熱媒排出路、熱媒補充部、ドレン排出路及び制御装置を備える熱供給システムである。
【０００８】
前記燃焼装置は、一次熱交換器と二次熱交換器を有する。前記熱媒循環路は、前記一次熱交換器と前記二次熱交換器を通じて加熱された熱媒が循環するように設けられた循環路である。前記循環ポンプは、前記熱媒循環路の流路中に配されている。前記暖房タンクは、前記熱媒循環路の流路中に配されている。前記熱媒排出路には、前記暖房タンクからオーバーフローした熱媒が流れる。前記熱媒補充部は、前記暖房タンクに熱媒を補充するように設けられている。前記ドレン排出路には、前記二次熱交換器で発生したドレンが流れる。前記制御装置は、前記燃焼装置、前記循環ポンプ及び前記熱媒補充部を制御するように構成されている。
【０００９】
前記熱媒排出路は、前記ドレン排出路と合流するように構成されている。前記制御装置は、前記燃焼装置と前記循環ポンプを駆動させながら、前記熱媒補充部により前記暖房タンクに熱媒を補充させ、前記暖房タンクから前記熱媒排出路に熱媒をオーバーフローさせるように構成されている。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記制御装置は、前記燃焼装置と前記循環ポンプを駆動させて凍結予防運転を行いながら、前記熱媒補充部により前記暖房タンクに熱媒を補充させ、前記暖房タンクから前記熱媒排出路に熱媒をオーバーフローさせるように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、加熱された熱媒の一部を強制的にオーバーフローさせ、ここでオーバーフローした熱媒と、ドレン排出路から排出されたドレンとを合流させたうえで、外部に排出することができる。そのため、ドレン排出用の配管内においてドレンが凍結することが、効果的に予防される。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、凍結予防運転により熱媒循環路内での凍結を予防し、かつドレン排出用の配管内での凍結を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の熱供給システムを模式的に示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（一実施形態）
一実施形態の熱供給システムについて、添付図面に基づいて以下に説明する。
【００１５】
図１に模式的に示すように、一実施形態の熱供給システムは、燃焼装置１、熱媒循環路２、給湯用流路６、追い焚き用流路７及び制御装置９を備えている。一実施形態の熱供給システムにおいて、熱媒は水である。
【００１６】
燃焼装置１は、ガスバーナ１５と、ガスバーナ１５の上方に位置する一次熱交換器１１と、ガスバーナ１５及び一次熱交換器１１の上方に位置する二次熱交換器１２を有する。
【００１７】
一次熱交換器１１は、熱媒循環路２を流れる熱媒を加熱するための一次熱交換器１１ａと、給湯用流路６を流れる水を加熱するための一次熱交換器１１ｂを含む。二次熱交換器１２は、熱媒循環路２を流れる熱媒を加熱するための二次熱交換器１２ａと、給湯用流路６を流れる水を加熱するための二次熱交換器１２ｂを含む。
【００１８】
ガスバーナ１５には、ガス供給路１６が接続されている。ガスバーナ１５には、ガス供給路１６を通じて燃料ガスが供給される。燃料ガスは、例えば都市ガス又はプロパンガスである。ガスバーナ１５の燃焼は、制御装置９によって制御される。つまり、燃焼装置１の運転は制御装置９によって制御される。
【００１９】
一次熱交換器１１ａ，１１ｂは、ガスバーナ１５の排ガスの顕熱を回収し、二次熱交換器１２ａ，１２ｂは、ガスバーナ１５の排ガスの潜熱を回収する。二次熱交換器１２ａ，１２ｂにより潜熱が回収された排ガスからはドレンが発生する。ここで発生したドレンは、燃焼装置１の内部に設置されたドレンパン１７と、燃焼装置１に接続されたドレン排出路５を通じて、燃焼装置１の外側に排出される。
【００２０】
ドレン排出路５の流路中には、中和器５５が設けられている。燃焼装置１内で発生した段階のドレンは、窒化酸化物等の成分が溶け込むことで酸性の液性を示すので、中和器５５には、酸性のドレンを中和させるための中和剤が充填されている。中和剤は、例えば炭酸カルシウムである。中和器５５を経て中和処理されたドレンは、更にドレン排出路５の下流側の部分を通じて排出される。
【００２１】
より詳細に述べると、ドレン排出路５は、燃焼装置１と中和器５５をつなぐ上流側の第一ドレン排出路５１と、中和器５５から延びる下流側の第二ドレン排出路５２を含む。
【００２２】
ドレンパン１７を通じて集められたドレンは、第一ドレン排出路５１を通じて中和器５５に供給される。第二ドレン排出路５２の上流端は、中和器５５に接続されており、中和器５５内で中和処理されたドレンは第二ドレン排出路５２を通じて更に排出される。第二ドレン排出路５２は、その下流側において後述の熱媒排出路３と合流する。
【００２３】
一次熱交換器１１ａと二次熱交換器１２ａは、熱媒循環路２の別々の部分に設けられている。更に、熱媒循環路２の流路中には、循環ポンプ２１、暖房用端末２３及び暖房タンク２５が設けられている。
【００２４】
循環ポンプ２１が駆動されることで、熱媒循環路２内の熱媒に対して一方向に圧力が加わり、熱媒循環路２内において熱媒が一方向に循環する。具体的には、熱媒循環路２内において熱媒は、循環ポンプ２１、一次熱交換器１１ａ、暖房用端末２３、二次熱交換器１２ａ及び暖房タンク２５をこの順で通過するように循環する。循環ポンプ２１の駆動は、制御装置９によって制御される。つまり、熱媒循環路２内での熱媒の循環は、制御装置９によって制御される。
【００２５】
暖房用端末２３は、熱媒を介して燃焼装置１からの熱を得て作動するように構成されている。暖房用端末２３は単数でも複数でもよく、暖房用端末２３の種類、個数は特に限定されない。
【００２６】
暖房タンク２５は、温度変化に伴う熱媒の膨張、収縮の体積変化を吸収するための機器であり、熱媒循環路２を循環する熱媒の一部が貯まるように構成されている。暖房タンク２５には、熱媒の貯留量を検出するためのセンサ２５１が設けられている。センサ２５１は、熱媒である水の暖房タンク２５内での水位を検出する水位センサである。センサ２５１で検出した熱媒の貯留量は、制御装置９に入力される。
【００２７】
更に、暖房タンク２５には、オーバーフロー用の熱媒排出路３と、熱媒を補充するための熱媒補充路４１が接続されている。
【００２８】
熱媒排出路３は、暖房タンク２５からオーバーフローした熱媒を排出するための配管であり、その上流端が暖房タンク２５の上部に接続されている。熱媒排出路３は、その下流側において、ドレン排出路５（より具体的には第二ドレン排出路５２）と合流する。熱媒排出路３とドレン排出路５は、合流路８１につながっている。
【００２９】
したがって、一実施形態の熱供給システムにおいては、熱媒排出路３を通じて排出される熱媒と、ドレン排出路５を通じて排出されるドレンが、共に合流路８１を通じて外部に排出される。合流路８１を通過したドレンと熱媒は、屋外に直接排出されてもよいし、屋外をいったん経由して浴室等の屋内空間に排出されてもよい。
【００３０】
合流路８１は、熱媒排出路３の一部（熱媒排出路３の下流側の部分）と解釈することも可能である。この解釈によれば、熱媒排出路３の途中に、ドレン排出路５の下流端が接続された構成となり、燃焼装置１からドレン排出路５を通じて排出されたドレンは、熱媒排出路３を通じて外部に排出される。
【００３１】
合流路８１は、ドレン排出路５の一部（第二ドレン排出路５２の下流側の部分）と解釈することも可能である。この解釈によれば、ドレン排出路５の途中（第二ドレン排出路５２の途中）に熱媒排出路３の下流端が接続された構成となり、暖房タンク２５からのオーバーフローで熱媒排出路３を通じて排出された熱媒は、ドレン排出路５を通じて外部に排出される。
【００３２】
熱媒補充路４１は、暖房タンク２５に熱媒を補充するための配管であり、その下流端が暖房タンク２５の上部に接続されている。熱媒補充路４１の上流端は、後述の給湯用流路６に接続されている。つまり、給湯用流路６を流れる水の一部が、補充用の熱媒として、熱媒補充路４１を通じて暖房タンク２５に供給される仕組みである。
【００３３】
熱媒補充路４１の途中には、開閉弁４２が設けられている。開閉弁４２は、開閉を電気的に切替操作することができる電磁弁又は電動弁で構成されている。開閉弁４２の開閉及び開度は、制御装置９によって制御される。
【００３４】
一実施形態の熱供給システムにおいては、熱媒補充路４１と開閉弁４２が、暖房タンク４５に熱媒を補充するための熱媒補充部４を構成している。熱媒補充部４による暖房タンク４５への熱媒の補充は、制御装置９によって制御される。
【００３５】
次に、給湯用流路６について説明する。
【００３６】
給湯用流路６の上流端は、例えば水道管等の給水源に接続されている。一次熱交換器１１ｂと二次熱交換器１２ｂは、給湯用流路６の別々の部分に設けられている。給湯用流路６において、一次熱交換器１１ｂは二次熱交換器１２ｂよりも下流側に設けられている。給湯用流路６のうち燃焼装置１よりも上流側の部分に、開閉弁６１が設けられている。
【００３７】
給湯用流路６において、給水源からの圧力によって水が一方向に流れると、該水は二次熱交換器１２ｂと一次熱交換器１１ｂをこの順で通過して加熱され、給湯に供される。
【００３８】
また給湯用流路６には、燃焼装置１（二次熱交換器１２ｂ及び一次熱交換器１１ｂ）をバイパスするようにバイパス流路６２が設けられている。バイパス流路６２は、給湯用流路６のうち燃焼装置１よりも上流側の部分と、燃焼装置１よりも下流側の部分とを接続する。バイパス流路６２には、流量調整弁６４が設けられている。流量調整弁６４は、例えばステッピングモータを備えた電動弁である。流量調整弁６４は、制御装置９によって制御される。
【００３９】
次に、追い焚き用流路７について説明する。
【００４０】
追い焚き用流路７は、浴槽７５内の浴湯の追い焚きを行なうために設けられている。浴槽７５は、吸入口７５１と吐出口７５３を備えている。追い焚き用流路７の上流端が吸入口７５１に接続され、追い焚き用流路７の下流端が吐出口７５３に接続されている。
【００４１】
追い焚き用流路７は、追い焚き用流路７の一部に設けられた追い焚き用熱交換器７１を介して、熱媒循環路２の一部と熱的に接続されている。追い焚き用流路７のうち、追い焚き用熱交換器７１よりも上流側の部分には、浴湯ポンプ７３が設けられている。浴湯ポンプ７３は、制御装置９によって制御される。
【００４２】
更に、一実施形態の熱供給システムは、外気温度を検出することのできる温度センサ８３を備えている。温度センサ８３で検出した外気温度は、制御装置９に入力される。温度センサ８３は、外気温度を直接検出するものでもよいし、熱伝導部材等を介して間接的に検出するものでもよい。また、温度センサ８３の代わりに、配管又は熱媒の温度を検知するセンサを備えてもよい。
【００４３】
制御装置９は、マイクロプロセッサを主構成要素とするコンピュータにより構成されている。制御装置９は、上記したように燃焼装置１、循環ポンプ２１、熱媒補充部４（開閉弁４２）、流量調整弁６４、浴湯ポンプ７３等の各機器を制御するように構成されている。
【００４４】
制御装置９には、遠隔操作器９５からの指令信号が入力される。遠隔操作器９５は、例えば暖房用端末２３の運転の指令を出力する暖房端末用の遠隔操作器、給湯の開始や給湯温度の指令を出力する遠隔操作器、浴湯の追い焚き運転の指令を出力する追い焚き用の遠隔操作器を含む。
【００４５】
制御装置９は、遠隔操作器９５から入力された信号に基づいて、暖房用端末２３の運転、給湯運転、追い焚き運転等を実行するように各機器を制御する。
【００４６】
暖房用端末２３の運転を実行するとき、制御装置９は、燃焼装置１を運転させるとともに循環ポンプ２１を駆動させ、加熱された熱媒を熱媒循環路２内で循環させる。
【００４７】
給湯運転を実行するとき、制御装置９は、燃焼装置１を運転させるとともに、開閉弁６１を開いて給湯用流路６に水を送り込み、給湯用流路６を通じて加熱された水を給湯用に取り出す。
【００４８】
追い焚き運転を実行するとき、制御装置９は、燃焼装置１を運転させるとともに循環ポンプ２１を駆動させ、加熱された熱媒を熱媒循環路２内で循環させ、更に、浴湯ポンプ７３を駆動させて、浴槽７５と追い焚き用流路７の間で浴湯を循環させる。
【００４９】
また、制御装置９は、暖房タンク２５内の熱媒の量が所定の水準を保つように、センサ２５１で検出される熱媒の貯留量に基づいて、熱媒が減少したタイミングで開閉弁４２を開弁させ、熱媒補充路４１を通じて暖房タンク２５内に熱媒を補充させる。ここでの熱媒の補充が、通常時の補充である。
【００５０】
更に、制御装置９は、温度センサ８３が検出する温度が所定条件を満たしたときに、凍結予防運転を実行するように構成されている。ここでの凍結予防運転は、冬季等の低温条件下において熱媒循環路２内の熱媒が凍結することを防止するために、熱媒を燃焼装置１で加熱するとともに熱媒循環路２内で循環させる運転である。制御装置９は、凍結予防運転を実行するために、燃焼装置１と循環ポンプ２１を運転制御するように構成されている。
【００５１】
加えて、一実施形態の熱供給システムにおいて、制御装置９は、上記の凍結予防運転を実行しながら、開閉弁４２を所定の開度で開いて暖房タンク２５に熱媒を補充し、暖房タンク２５の熱媒を、熱媒排出路３を通じてオーバーフローさせるように構成されている。ここでの熱媒の補充は、上記した通常時の補充とは異なり、オーバーフローを強制的に生じさせるための補充である。
【００５２】
一実施形態の熱供給システムによれば、ドレン排出路５を通じて排出される中和処理後のドレンは、熱媒排出路３を通じて排出される加熱後の熱媒と混合したうえで、合流路８１を通じて外部に排出される。そのため、冬季等の低温の環境下でドレンが凍結することが防止され、凍結を原因としてドレンの排出が正常に行われなくなるという問題が解消される。しかも、ドレンの凍結防止のためにヒーター等を別途に設置する必要がないので、システムの複雑化が抑えられ、また、コストが高くなることが抑えられる。
【００５３】
オーバーフローを目的として暖房タンク２５に補充する熱媒の流量は、設置地域、季節、時間帯、外気温度等の種々の条件に基づいて適宜に設定し得るが、例えば毎分０．５〜２Ｌの範囲内（好ましくは毎分１Ｌ程度）で設定することができる。暖房タンク２５に補充する熱媒の流量が、即ち、暖房タンク２５から熱媒排出路３にオーバーフローする熱媒の流量となる。
【００５４】
オーバーフローを目的とした暖房タンク２５への熱媒の補充は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。また、暖房タンク２５に補充する熱媒の流量は、一定でもよいし、経時的に変化してもよい。暖房タンク２５に補充する熱媒の流量を、外気温度等の条件に基づいて漸次的又は段階的に変化させることも好ましい。例えば、外気温度が低いときほど、暖房タンク２５に補充する熱媒の流量を多くするように制御装置９が構成されてもよい。
【００５５】
また、オーバーフローを目的とした暖房タンク２５への熱媒の補充を、凍結予防運転を行っている期間の全部で行ってもよいし、凍結予防運転を行っている期間の一部でだけ行ってもよい。
【００５６】
また、凍結予防運転を行っていない期間に、オーバーフローを目的とした暖房タンク２５への熱媒の補充を行ってもよい。例えば、暖房用端末２３の運転、給湯運転、追い焚き運転の少なくとも一つを実行している期間の全部又は一部で、オーバーフローを目的とした暖房タンク２５への熱媒の補充を行うことも可能であるし、これらの運転を行っていない期間に、オーバーフローを目的とした暖房タンク２５への熱媒の補充を行うことも可能である。
【００５７】
以上、実施形態に基づいて熱供給システムを説明したが、熱供給システムは前記した一実施形態に限定されず、同様の作用効果を奏する範囲内において適宜の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  燃焼装置
１１  一次熱交換器
１２  二次熱交換器
２  熱媒循環路
２１  循環ポンプ
２５  暖房タンク
３  熱媒排出路
４  熱媒補充部
５  ドレン排出路
７３  浴湯ポンプ
９  制御装置
【図１】
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