(57)【要約】【課題】複数のポンプを利用して、加熱した熱媒を供給する熱源機に関し、各ポンプに付加する駆動入力を同一化することで、目標とする熱媒流量を維持しつつ、各ポンプ毎の動作寿命の安定化を図ることにある。【解決手段】熱媒（４）を加熱して熱媒負荷に供給する熱源機２であって、前記熱媒を加熱する加熱手段（加熱装置６）と、前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記熱媒負荷に循環させる循環路（熱媒循環路８）と、前記循環路に設置され、該循環路に個別に熱媒を圧送する複数のポンプ１０１、１０２と、前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与して動作させ、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、各ポンプの駆動入力を同一値又はその近傍値に制御する制御部（７２）とを備えた構成である。【選択図】図１
2010145013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を加熱して熱媒負荷に供給する熱源機であって、
前記熱媒を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記熱媒負荷に循環させる循環路と、
前記循環路に設置され、該循環路に個別に熱媒を圧送する複数のポンプと、
前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与して動作させ、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、各ポンプの駆動入力を同一値又はその近傍値に制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする熱源機。
【請求項２】
請求項１の熱源機において、
前記複数のポンプは、第１のポンプと第２のポンプとからなり、
前記制御部は、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプの駆動入力を個別に付与して動作させ、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプの駆動入力を同一値又は近傍値に制御することを特徴とする熱源機。
【請求項３】
請求項１又は２の熱源機において、
前記複数のポンプの各回転数を監視する回転数監視手段を備え、
前記制御部は、同一値又は近傍値の駆動入力での動作により前記複数のポンプの各回転数が目標回転数の範囲から外れた場合、前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与することを特徴とする熱源機。
【請求項４】
熱媒を加熱して熱媒負荷に供給する熱源機の制御方法であって、
前記熱媒を加熱手段で加熱するステップと、
前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記熱媒負荷に循環路により循環させるステップと、
前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与して動作させて前記熱媒を圧送し、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、各ポンプの駆動入力を同一値又はその近傍値に制御するステップと、
を含むことを特徴とする熱源機の制御方法。
【請求項５】
請求項４の熱源機の制御方法において、
前記複数のポンプを構成する第１のポンプ及び第２のポンプの駆動入力を個別に付与して動作させ、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプの駆動入力を同一値又は近傍値に制御するステップを含むことを特徴とする熱源機の制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５の熱源機の制御方法において、
前記複数のポンプの各回転数を回転数監視手段で監視するステップと、
同一値又は近傍値の駆動入力での動作により前記複数のポンプの各回転数が目標回転数の範囲から外れた場合、前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与するステップと、
を含むことを特徴とする熱源機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒を加熱する熱源機に関し、例えば、複数のポンプを備え、各ポンプの負荷を均一化する熱源機及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱媒を循環させて暖房端末に供給する暖房用熱源機について、温水暖房熱源機内部の温水往き接続部に放熱機からの発停信号により開閉する弁を設け、この弁と制御部とを予め配線した標準仕様接続口と、標準使用数より多い放熱機の配管接続用に増設対応用接続口を設ける構成が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２６０１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、暖房端末装置等に対して加熱した熱媒を供給する熱源機において、熱媒を循環させるポンプの選択は、熱媒の供給を受ける暖房能力の大きさに応じて決定される。そのため、必要とされる暖房能力が大きくなるに従って、ポンプに求められる能力も大きくなるが、暖房能力に応じてポンプの能力を大きくするとポンプの設置容積も大きくなる。この場合、ポンプの流量の増加量と設置容積の増加量とは比例せず、例えば、元の倍の能力のポンプを得ようとすると、設置容積は元の倍以上となることもある。その分、重量も大きくなるので熱源機内部に収容するのに不利となり、また、ポンプが大型になるのに伴って、設置コストも大きくなる。
【０００４】
また、ポンプ側に要求される供給能力を充足させるために複数のポンプを用いた場合、各ポンプ毎にそれぞれ回転数を制御すると、ポンプ自体の個体差や配管の圧力損失の違いにより、各ポンプの循環流量に差が生じる。このように循環流量に差が生じた状態で使用すると、循環流量によっては一部のポンプに全く水が流れなくなる場合もあり、ポンプ毎の耐久性能（寿命）に著しい差が生じる。
【０００５】
斯かる課題について、特許文献１にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、熱源機からの熱媒供給において、ポンプを大型化せずに供給能力を向上させることにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、複数のポンプの運転制御において、要求された循環流量を維持しつつ、各ポンプ間の寿命の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱源機は、熱媒を加熱する加熱手段と、暖房端末等の機器との間で熱媒を循環させる循環路と、循環路上に並列に設置された複数のポンプと、必要な熱媒流量を流すようにポンプに制御指示を出力する制御部とを備え、制御部は、循環路上に並列に配置されたポンプに対し、同一又はその近傍の値の駆動入力を付与する構成である。斯かる構成によれば、要求熱媒流量を流すことができ、また、均一化した駆動入力を付与することで、各ポンプ間の動作寿命を均一化することができる。
【０００９】
そこで、上記目的を達成するため、本発明の熱源機は、熱媒を加熱して熱媒負荷に供給する熱源機であって、前記熱媒を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記熱媒負荷に循環させる循環路と、前記循環路に設置され、該循環路に個別に熱媒を圧送する複数のポンプと、前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与して動作させ、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、各ポンプの駆動入力を同一値又はその近傍値に制御する制御部とを備えている。
【００１０】
斯かる構成によれば、複数のポンプを利用することで、より大きな圧送能力を得ることができるとともに、設置の省スペース化を図ることができる。また、各ポンプへの駆動入力を均一化することで、ポンプ同士の寿命のばらつきを抑えることができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の熱源機の制御方法は、熱媒を加熱して熱媒負荷に供給する熱源機の制御方法であって、前記熱媒を加熱手段で加熱するステップと、前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記熱媒負荷に循環路により循環させるステップと、前記複数のポンプに個別に駆動入力を付与して動作させて前記熱媒を圧送し、前記循環路に流れる前記熱媒が所定流量に到達した後、各ポンプの駆動入力を同一値又はその近傍値に制御するステップとを含んでいる。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の熱源機又はその制御方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１３】
(1) 複数のポンプを並列に配置し、同時に熱媒を循環させることで、暖房能力の増大に対応することができる。
【００１４】
(2) 熱媒の要求量の増大に対して、複数のポンプを用いることで、熱源機が大型化するのを防ぐことができる。
【００１５】
(3) 複数のポンプに対する負荷を均一化することで、ポンプ同士の寿命のばらつきを抑えることができ、ポンプや熱源機の寿命を安定化させることができる。
【００１６】
(4) 複数のポンプに対して同一値の駆動入力を付与した場合でも、回転数の監視により、目標回転数から外れた場合には、ポンプ毎の個別制御に移行することで、必要な熱媒の流量を確保することができる。
【００１７】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
【００１９】
第１の実施の形態について、図１、図２及び図３を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る熱源機の構成を示す図、図２は、ポンプの外観構成例を示す図、図３は、ポンプの断面を示す図である。なお、図１、図２及び図３に示す構成は一例であって、これに限定されない。
【００２０】
この熱源機２は、暖房端末や給湯装置等の外部需要箇所に対して熱媒を加熱して供給する熱媒供給手段の一例であって、所定の温度に調整された熱媒４を暖房端末や給湯装置側に供給し、その熱媒４の熱との熱交換により暖房や給湯が機能する。熱源機２は、図１に示すように、例えば、加熱装置６、熱媒循環路８、圧送手段１０等で構成している。
【００２１】
加熱装置６は、熱媒４を加熱する加熱手段の一例であって、バーナ１２の燃焼熱との熱交換により熱媒４を加熱する熱交換器１４で構成されている。また、この加熱装置６には、燃焼用の空気を送り込む燃焼ファン１６、炎検出を行うフレームロッド１８、バーナ１２に点火するための点火プラグ２０、イグナイタ２２を備えている。また、バーナ１２に対して燃料ガスＧを供給する構成について、例えばバーナ１２の燃焼量を制御する手段として、ガス比例弁２４、ガス電磁弁２６、元ガス電磁弁２８、ガス切替電磁弁３０、３２を備えている。
【００２２】
熱媒循環路８は、熱源機２と暖房端末等との間で熱媒４を循環させる循環手段である。この熱媒循環路８は、熱交換器１４に接続しており、熱媒４を加熱装置６に導いている。また、熱媒循環路８には、熱媒４を貯める暖房水タンク３４や圧送手段１０等を備えている。
【００２３】
圧送手段１０は、複数のポンプで構成している。この実施の形態では、複数のポンプとして、例えば、第１のポンプ１０１及び第２のポンプ１０２で構成した場合を示している。これら第１のポンプ１０１及び第２のポンプ１０２は、熱媒循環路８上において並列になるように設置され、熱媒循環路８を通して、熱媒４を熱源機２の内部に循環させ、且つ加熱装置６側で加熱した熱媒４を熱源機２に接続された外部の熱媒負荷側へと圧送する。
【００２４】
また、並列に設置したポンプ１０１、１０２に対して熱媒４を流すため、熱媒循環路８は分岐管路１１０、１１２を備えている。分岐管路１１０は、例えばポンプ１０１の流入側に接続し、熱媒４をポンプ１０１側に流すように分岐している。また、分岐管路１１２は、ポンプ１０２の排出側に接続し、ポンプ１０２で圧送された熱媒４を熱媒循環路８側へ合流させる。
【００２５】
このように構成することで、熱媒循環路８は、圧送手段１０に設置されるポンプの数に応じて、これらのポンプが熱媒循環路８に対して並列になるように分岐する。
【００２６】
この熱源機２に用いるポンプ１０１、１０２の構成例について、図２及び図３に示す。これらポンプ１０１、１０２は例えば、直流（ＤＣ：Direct Current）ポンプであって、駆動入力として付与する、例えば電圧値又は電流値の制御によって熱媒４の圧送流量（揚水量）を制御している。
【００２７】
ポンプ１０１、１０２において、例えば、暖房水タンク３４側から供給される熱媒４をポンプ１０１、１０２の流入口１２０から取り込み、排出口１２２から熱媒循環路８側へと排出する。ポンプ１０１、１０２の内部には、図３に示すように、例えば、取り込んだ熱媒４の所定の流量で排出する羽根車１２４、この羽根車１２４と同軸で一体に構成されて回転を発生させる駆動モータ部１２６等が設置され、この駆動モータ部１２６は、マグネット１２８と、羽根車１２４の周囲に設置されたコイル１３０等で構成されている。斯かる構成により、駆動入力に応じて熱媒４を圧送する。
【００２８】
また、暖房水タンク３４は、熱媒４の温度を保温する保温手段の一例である。この暖房水タンク３４内には、貯められている熱媒４の量を検知する手段として、例えば長さの異なる３本の水位電極ＣＯＭ３６、Ｌ３８、Ｈ４０が備えられており、最も長い水位電極ＣＯＭ３６と、水位電極Ｌ３８又は水位電極Ｈ４０との導通により水位を検知する。この水位検知により、暖房水タンク３４内の水位低下が検知されると、暖房水タンク３４に設置された給水管路４２の補給水電磁弁４４を開にし、水Ｗを所定水位になるまで補給する。
【００２９】
また、各ポンプ１０１、１０２には、それぞれの回転数監視手段である回転パルス取込回路４６、４８（図４）や、各ポンプ１０１、１０２への駆動入力として、例えば、指示電圧の付与による回転制御指示を出す指示電圧回路５０、５２（図４）が設置され、後述する指示電圧制御により、ポンプの回転数制御を行う。
【００３０】
このように複数のポンプ１０１、１０２について、駆動入力を制御することで、圧送能力が高い大型のポンプを単一で用いた場合と同等以上の流量を流すことができる。
【００３１】
熱媒循環路８上には、熱交換器１４の上流側にバイパス管路５４が分岐されており、このバイパス管路５４には水制御弁５６が設置されている。バイパス管路５４は熱交換器１４を通過させる前、即ち、加熱前の熱媒４と、熱交換器１４で加熱した熱媒４とを合流させる手段であり、水制御弁５６は、低温の熱媒４と高温の熱媒４との混合割合を調整する手段である。
【００３２】
また、熱媒循環路８上には、凍結予防サーミスタ５８、熱交換器１４で加熱された熱媒４の温度を検出する出湯温サーミスタ６０、バイパス管路５４により低温の熱媒４と高温の熱媒４とを混合した熱媒４の温度を検出する暖房温サーミスタ６２が設置されている。この凍結予防サーミスタ５８、出湯温サーミスタ６０、暖房温サーミスタ６２は、熱媒４の温度検出手段の一例であり、その構成はサーミスタ温度計以外の温度検出手段を用いてもよい。
【００３３】
この熱源機２には、制御手段として電装基板７０が設置されており、この電装基板７０には制御部７２（図４）が構成されている。この制御部７２は、例えば床暖房リモコン７４、温水温度リモコン７６と接続されており、熱媒４を供給する給湯機能や暖房機能の温度制御や設定状態の表示等、遠隔操作をすることができる。
【００３４】
このような構成により、例えば床暖房リモコン７４等が操作され、暖房端末側から熱源機２に運転指令が入ると、ポンプ１０１、１０２を駆動させ、暖房水タンク３４内の熱媒４を熱媒循環路８に循環させる。そして、加熱装置６のバーナ１２を燃焼させ、熱媒４を加熱する。出湯温サーミスタ６０での温度検出により、熱媒４が所定の温度になるようにバーナ１２の燃焼量の調整を行う。
【００３５】
そして、バーナ１２の燃焼により加熱された熱媒４は、バイパス管路５４に設けられた水制御弁５６によりミキシング制御が行われ、暖房温サーミスタ６２において設定温度になるように調整され、負荷である、例えば暖房端末側へと供給される。
【００３６】
ポンプ１０１、１０２による循環制御では、後述するように、回転数を均一化させるための電圧制御や要求流量を確保するための回転数制御等を行う。
【００３７】
なお、図１では、ポンプ１０１、１０２を熱交換器１４よりも上流側に配置しているが、これに限られず、例えば熱交換器１４よりも下流側や、又は暖房水タンク３４よりも上流側に設置するようにしてもよい。
【００３８】
また、熱源機２に設置されるポンプ１０１、１０２には、図２及び図３に示す以外の構成のポンプを用いてもよい。
【００３９】
また、ポンプ１０１、１０２には、同じ圧送能力を持つポンプを用いてもよく、分岐した熱媒循環路８の配管経路等の違いによる圧力損失等を考慮して、圧送能力の異なるポンプを用いてもよい。さらに、ポンプの設置台数は２台に限られない。
【００４０】
次に、熱源機を制御する制御部について図４及び図５を参照する。図４は、制御部の構成を示す図、図５は、制御部によるポンプ制御の構成を示す図である。なお、図４及び図５に示す構成は一例であって、これに限られない。また、図４及び図５において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
この制御部７２は、マイクロコンピュータ等で構成され、例えば、第１のポンプ回転パルス取込回路４６、第２のポンプ回転パルス取込回路４８、出湯温サーミスタ６０、暖房温サーミスタ６２からの検出信号が入力される。その他、燃焼ファン１６の回転数の検出結果信号が回転パルス取込回路７８から入力され、また、フレームロッド１８等による炎検出の検出信号が入力される。さらに、暖房水タンク３４内の熱媒４の水位について、水位電極Ｌ３８、水位電極Ｈ４０からの導通信号や、その他の入力信号８０が入力される。
【００４２】
そして、制御部７２では、入力された各検出信号に基づいて後述するポンプ１０１、１０２の回転数制御や熱媒４の温度制御等の処理を行うため、第１のポンプ指示電圧回路５０、第２のポンプ指示電圧回路５２、水制御弁５６、燃焼ファン指示電圧回路８２、元ガス電磁弁２８、ガス電磁弁２６、ガス切替電磁弁３０、３２、ガス比例弁２４、イグナイタ２２、補給水電磁弁４４、その他の出力８４等に制御指示を送信する。
【００４３】
制御部７２は、例えば、熱媒４の温度制御やポンプ１０１、１０２の回転数制御、指示電圧の信号制御等に関する制御プログラムの演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）９０、この制御プログラムの演算処理を行うワーキングエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）９２、熱源機２の起動制御を行うＯＳ（Operating system）や上記の制御プログラム等が記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）９４、後述するポンプの並列制御において、運転時間等を計時するタイマ９６、及び運転回数等を計数するカウンタ９８等で構成されている。
【００４４】
また、制御部７２は、外部の床暖房リモコン７４や温水温度リモコン７６等と接続されており、双方向通信が可能になっている。これにより、例えば、リモコン７４、７６の設定情報が制御部７２に通知される他、熱媒４の供給を受ける床暖房端末や給湯装置等の運転状態等も通知される。また、熱源機２の運転制御状態について、床暖房リモコン７４や温水温度リモコン７６等に対して通知し、熱媒４の供給に関する情報を表示したり、音等により報知することができる。
【００４５】
また、制御部７２とポンプ１０１、１０２との制御構成については、図５に示すように、例えば、第１のポンプ１０１及び第２のポンプ１０２に対する電力供給手段として、電源部１０４を備えている。この電源部１０４では、商用交流電源から所定量として例えば１００Ｖの電源供給を受け、整流回路１０６において整流し、所定の直流電圧をポンプ１０１、１０２側へと供給する。そして、ポンプ１０１、１０２の動作制御では、例えば各ポンプ１０１、１０２からの回転数を第１のポンプ回転パルス取込回路４６、第２のポンプ回転パルス取込回路４８で取り込み、制御部７２での回転数制御に基づいて、第１のポンプ指示電圧回路５０及び第２のポンプ指示電圧回路５２からの制御指示によって、各ポンプ１０１、１０２への駆動入力として付与する例えば電圧値、電流値の制御を行う。
【００４６】
次に、熱源機による熱媒供給制御処理について、図６及び図７を参照する。図６は、熱源機の運転制御に関するフローチャート、図７は、複数のポンプの並列制御に関するフローチャートである。なお、図６及び図７に示す処理手順や処理内容は、一例であって、これに限定されない。図７において、Ａは連結子である。
【００４７】
この熱源機２の運転制御では、例えば、暖房端末からの運転要求に対する熱媒４の供給制御を示している。この制御では、必要な熱媒４の流量を決定する。この流量に基づいて、又は予め設定されたポンプの回転数を設定する。そして、ポンプの回転数制御として、指示電圧を均一化させるポンプ並列制御を行う。
【００４８】
そこで、熱媒４の供給を受ける暖房端末を起動すれば、その暖房端末から熱源機２に対する起動指示を受信する（ステップＳ１１）。この起動指示は、例えば、床暖房リモコン７４への動作指示入力によって行われてもよい。
【００４９】
熱源機２の起動指示の後、暖房端末に設定された温度に基づき、供給する熱媒４の温度を設定する（ステップＳ１２）。この熱媒温度の設定処理では、例えば、暖房端末に設定された温度と、熱媒４の温度との温度差から必要な熱量を算出してもよく、また、暖房端末の設定温度に応じて予め熱媒４の温度を設定したテーブルを設定してもよい。
【００５０】
また、必要な熱媒４の流量を設定する（ステップＳ１３）。熱媒４の流量の設定では、例えば、設定温度や必要熱量、起動する暖房負荷（装置）の数等に基づいて算出する。また、熱媒４の流量設定においても、予め設定温度に応じたテーブルを設定してもよい。
【００５１】
必要熱媒流量が決定したら、この流量の圧送能力の設定として、ポンプ１０１、１０２の回転数を設定する（ステップＳ１４）。この回転数の設定では、例えば、起動する暖房数や熱媒循環路８の配管形状等による流路抵抗等を考慮して決定してもよく、また、予め起動する暖房端末の台数に応じて回転数を決めるテーブルを用意してもよい。
【００５２】
次に、ポンプ１０１、１０２の回転数制御として、ポンプ並列制御処理を行う（ステップＳ１５）。この制御では、上記の設定回転数でポンプ１０１、１０２を動作させるため、例えば、第１のポンプ回転パルス取込回路４６及び第２のポンプ回転パルス取込回路４８により計測した実際の回転数や、計測した熱媒４の流量に基づいて、目標回転数になるようにポンプ１０１、１０２に対する指示電圧の制御を行う。
【００５３】
以上の処理手順において、各制御は、処理ループを繰り返しながら必要な制御を巡回して行うものであって、各ステップの処理が完了した後、次のステップに移行することを意味するものではない。また、例えば、熱源機２の運転中に新たな暖房端末を起動させたり、又は停止させる等、条件が変更になった場合には、割り込み制御を行う。
【００５４】
なお、上記処理で、暖房端末に設定された温度の指示情報から必要な熱媒の流量の決定処理を熱源機側で行う場合を示しているが、流量の算出までは暖房端末側で行っても良い。これによれば、熱源機２は、指示された流量が流れているかについて、ポンプ１０１、１０２への制御処理のみを行えばよい。
【００５５】
また、上記の運転制御では、暖房端末についての例を示したが、これに限られず、例えば、熱媒４との液液熱交換により水を加熱する給湯装置や風呂の追焚装置で行ってもよい。
【００５６】
次に、図６のポンプ並列制御処理（ステップＳ１５）について、図７を参照して説明する。
【００５７】
このポンプ並列制御は、熱媒４を循環させる複数のポンプ１０１、１０２の回転数制御に関するものであり、燃焼制御、又は熱源機２や暖房端末等の異常監視制御等と並列に実行するものである。
【００５８】
ここでは、循環する熱媒４の流量は、ポンプ１０１、１０２に対して駆動入力として付与する電圧値によって制御する場合を説明する。そして、ポンプ１０１、１０２に対する負荷は、入力される指示電圧に比例する。即ち、必要な熱媒流量を確保するために、熱媒循環路８上に配置されたポンプ１０１、１０２を目標回転数になるように制御した場合、熱媒循環路８の回路形状やポンプ毎の性能のバラツキ等により、各ポンプ１０１、１０２に入力される指示電圧に違いが発生する。この状態が継続した場合、ポンプ同士を比較して、高い指示電圧が入力されたポンプには、他のポンプよりも高い負荷が掛かっているので故障の原因となり、ポンプ間で寿命のバラツキの原因となる。従って、ポンプ１０１、１０２等の指示電圧を均一の値又はその近傍値に制御する。
【００５９】
そこで、ポンプ並列制御処理では、電圧制御を優先して、各ポンプ１０１、１０２に加える指示電圧を均一化するため、各ポンプ１０１、１０２に対して同一値又はその近傍値の電圧を付与する。また、同一値又はその近傍値の電圧を付与したことにより、ポンプ１０１、１０２が目標回転数から大きく外れた場合には、回転数制御を優先して、目標回転数になるように制御する。
【００６０】
暖房機能等から熱源機２に対してポンプＯＮ（駆動）の指示が送信されたか否かを確認し（ステップＳ２１）、駆動指示が送信されるまで（ステップＳ２１のＮＯ）、ポンプ１０１、１０２を停止させ、また、タイマ９６の初期化、カウンタ９８のリセット等、制御データの初期化を行う（ステップＳ２２）。
【００６１】
熱源機２にポンプＯＮの指示があった場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ポンプ１０１、１０２の両方がＯＮ状態か否かを判断する（ステップＳ２３）。熱源機２には、複数のポンプとしてポンプ１０１、１０２が取り付けられ、並列に運転している。例えば、一部のポンプが故障した場合や、電装基板７０のディップスイッチ等の設定により１台のポンプに限定して運転する場合（ステップＳ２３のＮＯ）には、ポンプ並列制御は行わず、必要な熱媒流量を確保するために予め設定された目標回転数になるようにポンプ１０１又は１０２に指示する電圧を制御する回転数制御モードが設定され（ステップＳ２４）、駆動するポンプ１０１又は１０２に対して回転数制御が行われる（ステップＳ２５）。
【００６２】
また、熱源機２に備えられたポンプ１０１、１０２の両方が駆動状態となる場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、回転数制御モードが設定されているか否かの判断を行う（ステップＳ２６）。この熱源機２では、ポンプの起動時や設定温度の変更があった場合には、ポンプ１０１、１０２を目標回転数で駆動させるため、回転数制御モードが設定されている。この回転数制御モードの判断は、駆動するポンプ毎に実行される。
【００６３】
この回転数制御モードの場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）では、ポンプ１０１、１０２の駆動状態が安定したか否かの判断に移行する。この判断では、各ポンプ毎に、目標回転数と計測した回転数との差が所定回転数Ｒ１として、例えば、±１５０〔ｒｐｍ〕未満か否かを判断し（ステップＳ２７）、また、回転数安定状態か（ステップＳ２８）、ＦＢ（フィードバック）出力値が安定状態か（ステップＳ２９）の判断を行う。回転数安定状態の判断（ステップＳ２８）では、例えば、各ポンプ１０１、１０２の回転パルス取込回路４６、４８を利用し、例えば、０．５〔ｓ〕間隔で１０回サンプリングした結果、回転数の最大値と最小値の差が所定値Ｒｘとして例えば、２００〔ｒｐｍ〕以下であるか否かを判断する。また、ＦＢ出力値安定の判断（ステップＳ２９）では、ポンプ１０１、１０２に指示される電圧値が安定しているか否かを判断し、例えば、０．５〔ｓ〕間隔で１０回サンプリングした結果、最大値と最小値との差がＤ１として、例えば６００〔ＬＳＢ〕以下となっているか否かを判断する。
【００６４】
上記全ての判断において、所定の条件を満たしている場合（ステップＳ２７のＹＥＳ、ステップＳ２８のＹＥＳ、ステップＳ２９のＹＥＳ）であって、タイマ９６の計時により所定時間Ｔ１として例えば、１０秒が経過した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、全てのポンプ１０１、１０２に対して同一値又はその近傍値の指示電圧で制御する出力値固定モードへと移行する。そこで、各ポンプ１０１、１０２において、目標回転数を達成させるために、例えば、指示電圧の平均値を算出する（ステップＳ３１）。また、出力値固定モードでのポンプ駆動時間を計時するため、タイマ９６を初期化して、再スタートさせる（ステップＳ３２）。このタイマ９６のスタートに合わせて、ポンプ１０１、１０２の制御を出力値固定モードへと移行させ（ステップＳ３３）、ステップＳ３１で算出した指示電圧をポンプ１０１、１０２に加える固定電圧制御処理を行う（ステップＳ３４）。
【００６５】
また、回転数制御モードの判断（ステップＳ２７〜ステップＳ２９）の何れかにおいて、基準を満たさない場合（ステップＳ２７のＮＯ、ステップＳ２８のＮＯ又はステップＳ２９のＮＯ）には、タイマ９６を初期化し、再スタートさせる（ステップＳ３５）。そして、ポンプ１０１、１０２の回転数が目標回転数付近で安定し、かつ指示電圧が安定するまで、回転数制御モードによる制御を継続させる（ステップＳ３６、ステップＳ３７）。
【００６６】
運転制御モードの判断において、出力値固定モードとなっている場合（ステップＳ２６のＮＯ、ステップＳ３８のＹＥＳ）、ステップＳ３２でタイマ９６をスタートさせてから所定時間Ｔ２として、例えば１０秒が経過したか否かを判断する（ステップＳ３９）。この所定時間の経過判断は、最低でもこの所定時間Ｔ２が経過するまで固定電圧制御に基づいて処理を行うことを示している。
【００６７】
固定電圧制御について、所定時間Ｔ２が経過したら（ステップＳ３９のＹＥＳ）、回転数の監視等から固定電圧制御を継続できるか否かの監視処理に移行する。そこで、ポンプ１０１、１０２の回転パルス取込回路４６、４８の検出により、何れかのポンプについて、一時的にでも目標回転数と計測した回転数との差が所定回転数Ｒ２として例えば、±２００（ｒｐｍ）以上となったか否かを監視する（ステップＳ４０）。目標回転数に対する回転数の差がＲ２以上となった場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）には、必要な熱媒流量が流せないとして、出力値固定モードを終了させる。この場合、カウンタ９８に対して、固定出力終了回数のカウントを１つアップさせる（ステップＳ４１）。
【００６８】
そして、再び回転数制御モードへと移行するため、カウンタ９８に記録された計数結果を参照し、固定出力終了回数が所定回数Ｎとして、例えば５回以上になっているか否かを確認する（ステップＳ４２）。Ｎ回以上になっていない場合（ステップＳ４２のＮＯ）には、ステップＳ３５に移行し、タイマ９６を初期化した後スタートさせ、再び回転数制御モードでポンプ１０１、１０２を個別に制御する。
【００６９】
固定出力終了回数が所定回数Ｎ回以上の場合（ステップＳ４２のＹＥＳ）とは、固定電圧制御処理と回転数制御処理とを繰り返し切り替えていることを表している。即ち、起動している複数のポンプ１０１、１０２の平均回転数に基づく指示電圧を掛けても、一部又は全部のポンプの回転数が目標回転数から大きく外れた値となり、例えばポンプ１０１、１０２がエア噛み状態であると判断する。従って、所定回数Ｎ回以上となった場合（ステップＳ４２のＹＥＳ）には、ポンプ１０１、１０２を一時停止させて、ポンプ内のエア抜き処理を行うため、加熱装置６に対して燃焼停止指示を出力する（ステップＳ４３）。燃焼停止指示を出力したら、燃焼停止後の経過時間を計時するため、タイマ９６を初期化し、再スタートさせる（ステップＳ４４）。また、ポンプ１０１、１０２に対しては、強制停止モードに移行させ（ステップＳ４５）、ステップＳ２１側へと戻る。
【００７０】
また、目標回転数と何れかのポンプの回転数との差がＲ２未満の場合（ステップＳ４０のＮＯ）には、タイマ９６による計時結果が所定時間Ｔ３として例えば、１０分が経過したか否かを判断する（ステップＳ４６）。所定時間Ｔ３を経過しても（ステップＳ４６のＹＥＳ）、目標回転数との差がＲ２未満を保っている場合にはポンプのエア噛みは無いと判断して、カウンタ９８の固定出力終了回数をクリアし（ステップＳ４７）、出力値固定値モードを維持し（ステップＳ４８）、固定電圧制御を行う（ステップＳ４９）。
【００７１】
固定出力終了により（ステップＳ４１）、ポンプ強制停止モード（ステップＳ４５）が設定されると（ステップＳ５０のＹＥＳ）、燃焼停止指示からの経過時間（ステップＳ４４）が所定時間Ｔ４として例えば、５秒経過するまでポンプ１０１、１０２を継続駆動させる（ステップＳ５１のＮＯ、ステップＳ５２）。これにより、燃焼停止後でも熱媒４の循環が維持されるので、熱媒４の流れの停滞による後沸き現象を防止することができる。
【００７２】
燃焼停止から所定時間Ｔ４が経過した場合（ステップＳ５１のＹＥＳ）、ポンプ１０１、１０２に停止指示を出力し（ステップＳ５３）、所定時間Ｔ５として、例えば２５秒経過するまでポンプの停止状態を保つ（ステップＳ５４のＮＯ）。これによりポンプ１０内に混入したエアを抜く。
【００７３】
所定時間Ｔ５が経過した場合（ステップＳ５４のＹＥＳ）、熱媒４の供給を再開させるため燃焼停止を解除し（ステップＳ５５）、タイマ９６を初期化して再スタートさせ（ステップＳ５６）、回転数制御モードでの運転指示により（ステップＳ５７）、回転数制御を実行する（ステップＳ５８）。
【００７４】
なお、ポンプへの駆動入力として指示制御する対象は電圧値に限られず、電流値、電力量等を基準にポンプの運転制御を行ってもよい。また、同一値又はその近傍値の駆動入力の付与では、その指示電圧値の平均値に限られず、予めポンプの流量や回転数の特性、又は各ポンプのＦＢ制御における出力値等に応じて設定値を定め、その設定値を付与するようにしてもよい。
【００７５】
斯かる構成により、熱媒の要求量が増大した場合であっても、複数のポンプを熱媒循環路上に並列に配置し、同時に運転させることで、ポンプを大型化せずに熱媒の流量を増加させることができる。また、ポンプを大型化しないので、熱源機自体が大型化するのを防止できる。並列に配置した複数のポンプに対する駆動入力を同一値又はその近傍値にすることで、各ポンプに対する負荷が均一となり、運転寿命のばらつきを抑えることができる。その他、駆動入力を同一値にした場合に、所定の回転数の範囲から外れた場合には、各ポンプ毎に目標回転数となるように制御を切り替えるので、必要な熱媒流量を確保することができる。何れかのポンプについて、目標回転数の範囲から外れる回数が一定値以上の場合にはポンプに異常があると判断し、一旦停止させて状態の改善を図ることでポンプ運転の安全性を高めることができる。
【００７６】
〔第２の実施の形態〕
【００７７】
次に、この熱源機を備えた暖房システムについて図８を参照する。図８は、第２の実施の形態に係る暖房システムの構成を示す図である。なお、図８に示す構成は一例であって、これに限定されない。また、図１等と同一構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００７８】
この暖房システム２００は例えば、熱源機２及び暖房端末２０１で構成され、熱源機２で加熱した熱媒４を暖房端末２０１側に供給することで暖房機能を発揮する。この暖房端末２０２は、熱源機２から熱媒４の供給を受けて機能する暖房装置の一例であって、高温端末２０２、低温端末２０４を備えている。熱源機２側では、この暖房端末２００で設定された温度や運転する暖房端末の台数に基づいて熱媒４の設定温度や熱媒の供給量を決定し、上記実施の形態に示すように燃焼制御やポンプの回転数制御等を行う。
【００７９】
なお、この暖房端末２０１では、高温端末２０２及び低温端末２０４の両方を備えるが、何れか一方のみを備えてもよく、また、複数の高温端末や低温端末を備えてもよい。
【００８０】
斯かる構成により、熱源機において複数のポンプを並列に配置し、同時に熱媒を循環させることで、暖房端末側の要求熱媒流量の増大に対応することができる。また、熱媒の要求量の増大に対して、複数のポンプを用いることで熱源機の大型化を防止でき、かつ暖房装置の大型化も防止できる。複数のポンプに対する駆動入力を均一化又はその近傍値に設定し、負荷を平均化することで、ポンプ同士の寿命のばらつきを抑えることができ、ポンプや熱源機の寿命を安定化させることができる。
【００８１】
〔その他の実施の形態〕
【００８２】
(1) 上記実施の形態では、第１のポンプ１０１、第２のポンプ１０２を同時に動作させる構成を挙げたが、これに限られず、各ポンプ１０１、１０２を単独で運転させるようにしてもよい。起動する暖房端末の台数や設定温度等に基づいて、１台での運転を行うようにしてもよい。例えば、規模の小さい暖房システムの場合には、片側相互運転を行うことで、熱源機２やポンプの耐久性能を向上させることができる。この場合、停止させているポンプ側に熱媒４が流入するのを防止するため、熱媒循環路８上の各ポンプ１０１、１０２の出口側に逆止弁を設置してもよい。
【００８３】
(2) 上記実施の形態に対し、例えば、複数台設置されたポンプの内、一部のポンプを動作させるようにしてもよい。例えば、３台以上のポンプを熱源機２に備え、暖房装置等からの設定温度や起動する暖房端末の台数等に基づいて算出した熱媒流量等により、起動させるポンプの台数を制御してもよい。そして、起動するポンプについて、上記のポンプ並列制御を行い、指示電圧を同一化して運転するようにしてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成できる。
【００８４】
(3) 上記実施の形態では、暖房端末に対して熱媒４を供給する構成を説明したが、これに限られず、例えば、熱媒４と上水との熱交換により給湯加熱を行う給湯装置や、熱媒４と浴槽内の湯を追焚する追焚装置を備えるようにしてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成できる。
【００８５】
(4) 上記実施の形態では、出力値固定モードにおいて全てのポンプに対して同一値又はその近傍値の指示電圧を付与しているがこれに限られず、例えば、各ポンプ自体の特性や、熱媒循環路８を分岐して並列にした場合の管路形状等を考慮して、平均化した指示電圧の値に対して各ポンプ毎に微調整した指示電圧を加えるようにしてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成できる。
【実施例】
【００８６】
次に、ポンプ並列制御を行った場合の実施例について、図９及び図１０を参照する。図９は、ポンプ並列制御における指示電圧の設定、回転数の変化の実施例を示す図、図１０は、ポンプの特性曲線例を示す図である。なお、図９及び図１０に示す設定値や測定結果等は一例であって、これに限定されない。
【００８７】
この実施例では、第１のポンプ１０１、第２のポンプ１０２について、運転開始から回転数制御処理と出力値固定処理とを実行した場合の指示電圧とポンプの回転数との関係を示している。
【００８８】
図９に示すように、運転開始から第１のポンプ１０１の回転数ＲA 及び第２のポンプ１０２の回転数ＲB が所定の目標回転数Ｒになるように、各ポンプ毎に指示電圧ＶA 、ＶB を制御する回転数制御処理を行っている（ステップＳ２６〜ステップＳ３０：図７）。この場合、ポンプ１０１、１０２について、目標回転数Ｒの状態で、要求される熱媒４の流量Ｑ1 を流すように付与する電力の電圧値を制御している。次に、出力値固定処理に移行するため、各ポンプ１０１、１０２の回転数が安定した状態における指示電圧の平均値を算出する（ステップＳ３１：図７）。そして、算出した値の指示電圧ＶAB1 をポンプ１０１、１０２に付与して、出力値固定モードに移行する。出力値固定モードでの運転中は、回転数ＲA 、ＲB を監視している（ステップＳ４０：図７）。
【００８９】
この実施例における各ポンプ１０１、１０２では、例えば、図１０のポンプ特性を示すグラフ３００に示すように、熱媒４を流す揚水量（流量）Ｑの変化に対して、回転数Ｒの変化が少ないのに対し、消費電力Ｗinの変化量が大きくなっている。即ち、ポンプ１０１、１０２が流す揚水量（流量）Ｑは消費電力Ｗinに比例、又はそれに近い状態であるとして、この実施例に示す熱源機２の流量制御では、所定の目標回転数Ｒを維持しながらポンプ１０１、１０２に指示する電力を制御することで、揚水量（流量）Ｑを制御している。この消費電力Ｗinを基準とする制御として、この実施例では、例えば、ポンプ１０１、１０２に付与する電圧値を制御することで、電力制御を行っている。
【００９０】
また、出力値固定モードでの運転中に、例えば熱媒４の供給を受ける暖房端末の運転台数が増加したことで要求される循環流量が増加した場合、図９に示すように、熱媒４の循環流量をＱ1 からＱ2 に変化させる場合には、再び回転数制御処理を行う。即ち、要求される循環流量が増えた場合、熱媒循環路８の流路抵抗が増加するため、出力値固定モード時の指示電圧ＶAB1 ではポンプ１０１、１０２の回転数が低下するので、回転数制御処理によって、各ポンプ毎に電圧値制御を行い、目標回転数Ｒで安定するように制御を行う（ステップＳ４０、ステップＳ３５〜ステップＳ３７：図７）。
【００９１】
そして、電圧値の制御によって各ポンプ１０１、１０２の回転数が目標回転数Ｒで安定したら、指示電圧の平均値を算出し、算出した値の指示電圧ＶAB2 をポンプ１０１、１０２に付与して、出力値固定モードに移行する。
【００９２】
なお、この実施例では、熱媒４の要求される循環流量が増加する場合を例示したが、逆に、暖房端末の運転台数が減り、熱媒４の循環流量を減少した場合も同様に回転数制御処理によって、付与する指示電圧の設定を変更するようにしてもよい。
【００９３】
また、熱媒４の供給を受ける暖房端末の運転台数の変化に応じて、図１０に示すポンプ特性グラフ３００を利用し、熱媒４の揚水量（流量）Ｑの変化に応じたポンプ１０１、１０２の回転数の補正制御を行うようにしてもよい。
【００９４】
これにより、必要熱媒流量を流すポンプの目標回転数を確保しつつ、各ポンプ１０１、１０２にかける電圧負荷を一定にすることができる。また、熱媒４の循環流量の変化による回転数の変動を監視し、再びポンプ毎に目標回転数で回転するようにする。このような制御処理を繰り返すことで、常に必要な熱媒流量を流すことができる。また、第１のポンプ１０１、第２のポンプ１０２にかける電圧負荷が均一化されているので、ポンプ毎の運転寿命のばらつきを抑えることができる。
【００９５】
以上説明したように、熱源機及びその制御方法の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、加熱した熱媒を循環路を通して供給する熱源機に関し、複数のポンプを備え、これらのポンプが目標回転数となる均一の指示電圧をかけることで、ポンプ同士の運転寿命のばらつきを抑えることができ、また、回転数が目標回転数から外れた場合に、指示電圧の制御を行うことで、要求された熱媒循環流量の供給を実現でき、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態に係る熱源機の構成を示す図である。
【図２】ポンプの外観構成例を示す図である。
【図３】ポンプの断面を示す図である。
【図４】制御部の構成を示す図である。
【図５】制御部によるポンプ制御の構成を示す図である。
【図６】熱源機の運転制御に関するフローチャートである。
【図７】複数のポンプの並列制御に関するフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る暖房システムの構成を示す図である。
【図９】ポンプ並列制御における指示電圧の設定、回転数の変化の実施例を示す図である。
【図１０】ポンプの特性曲線例を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
２  熱源機
４  熱媒
６  加熱装置
８  熱媒循環路
１０  圧送手段
１０１  第１のポンプ
１０２  第２のポンプ
１４  熱交換器
３４  暖房水タンク
４６、４８  回転パルス取込回路
５０、５２  指示電圧回路
５４  バイパス管路
５６  水制御弁
６０  出湯温サーミスタ
６２  暖房温サーミスタ
７２  制御部
７４  床暖房リモコン
７６  温水温度リモコン
７８  回転パルス取込回路
８２  燃焼ファン指示電圧回路
９０  ＣＰＵ
９２  ＲＡＭ
９４  ＲＯＭ
９６  タイマ
９８  カウンタ
２００  暖房システム
２０１  暖房端末
２０２  暖房装置
２０４  高温端末
２０６  低温端末
【図１】
2010145013.tif 000003
【図２】
2010145013.tif 000004
【図３】
2010145013.tif 000005
【図４】
2010145013.tif 000006
【図５】
2010145013.tif 000007
【図６】
2010145013.tif 000008
【図７】
2010145013.tif 000009
【図８】
2010145013.tif 000010
【図９】
2010145013.tif 000011
【図１０】
2010145013.tif 000012