(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換器で加熱された温水を循環路を介して暖房放熱器と熱交換器との間に循環させるようにした温水暖房システムにおいて、熱交換器の耐圧性、耐久性に悪影響を与えることなく暖房放熱器に対する温水の循環流量を大きくできるようにする。【解決手段】循環路を、熱交換器５とシスターン７との間の第１循環路８と、シスターン７と暖房放熱器２との間の第２循環路９とに分割し、第１と第２の各循環路８，９に各別の循環ポンプ１０，１１で温水を循環させる。第１循環路８に介設する循環ポンプ１０を流量可変式ポンプで構成し、運転初期は第１循環路８での温水循環流量を小さくして、熱交換器５での結露を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナで加熱される熱交換器を有する熱源機と、暖房放熱器とを備え、熱交換器で加熱された温水を循環路を介して暖房放熱器と熱交換器との間に循環させるようにした温水暖房システムであって、循環路にシスターンを介設するものにおいて、
循環路を、熱交換器とシスターンとの間の第１循環路と、シスターンと暖房放熱器との間の第２循環路とに分割し、第１と第２の各循環路に各別の循環ポンプで温水を循環させることを特徴とする温水暖房システム。
【請求項２】
前記熱交換器から前記シスターンに温水を送る前記第１循環路の往き通路の下流端と、シスターンから前記暖房放熱器に温水を送る前記第２循環路の往き通路の上流端とが合流してシスターンに接続されていることを特徴とする請求項１記載の温水暖房システム。
【請求項３】
前記第１循環路に温水を循環させる第１循環ポンプと、前記第２循環路に温水を循環させる第２循環ポンプとのうち少なくとも第１循環ポンプは流量可変式ポンプで構成されることを特徴とする請求項１または２記載の温水暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナで加熱される熱交換器を有する熱源機と、暖房放熱器とを備え、熱交換器で加熱された温水を循環路を介して暖房放熱器と熱交換器との間に循環させるようにした温水暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の温水暖房システムにおいては、循環路を、熱交換器で加熱された温水を暖房放熱器に送る往き通路と、暖房放熱器を通過した温水を熱交換器に戻す戻り通路とで構成し、戻り通路にシスターンと循環ポンプとを介設している。そして、循環ポンプとして流量可変式ポンプを用い、循環路における温水の循環流量を暖房負荷に応じて制御することにより、循環ポンプの消費電力を節約すると共に、過負荷運転に伴う熱交換器での結露の発生を防止できるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、最近は、家庭に設置する暖房放熱器の台数が多くなっており、循環路における温水の循環流量も大きくすることが必要になっている。ここで、通過抵抗の大きい熱交換器を経由して大流量の温水を循環路に循環させるには、循環ポンプとして高揚程のポンプを用いることが必要になる。然し、高揚程の循環ポンプで循環路における所定の循環流量を確保しようとすると、通過抵抗の大きい熱交換器にかなりの圧力がかかり、熱交換器の耐圧性の点で問題を生ずる。また、熱交換器では流路面積が絞られ、所要の循環流量を確保しようとすると、熱交換器内の流速が非常に速くなり、エロージョン現象を生じて、熱交換器の耐久性が悪化する。従って、熱交換器の耐圧性、耐久性を確保する上で、循環路における温水の循環流量を十分に大きくすることは困難である。
【特許文献１】特開平１１−３５１５８９号公報（００１４〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、熱交換器の耐圧性、耐久性に悪影響を与えることなく暖房放熱器に対する温水の循環流量を大きくすることができるようにした温水暖房システムを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、バーナで加熱される熱交換器を有する熱源機と、暖房放熱器とを備え、熱交換器で加熱された温水を循環路を介して暖房放熱器と熱交換器との間に循環させるようにした温水暖房システムであって、循環路にシスターンを介設するものにおいて、循環路を、熱交換器とシスターンとの間の第１循環路と、シスターンと暖房放熱器との間の第２循環路とに分割し、第１と第２の各循環路に各別の循環ポンプで温水を循環させることを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、第１循環路において熱交換器により温水に加えられた熱量が第２循環路を介して暖房放熱器に伝達され、暖房が行われる。ここで、熱交換器に対する温水の循環流量は第１循環路に介設する循環ポンプ（第１循環ポンプ）の流量で決まり、暖房放熱器に対する温水の循環流量は第２循環路に介設する循環ポンプ（第２循環ポンプ）の流量で決まる。即ち、熱交換器に対する循環流量と暖房放熱器に対する循環流量とを個別に決定できるようになる。従って、暖房放熱器に対する循環流量を大きくしても、熱交換器に対する循環流量を比較的小さくして、熱交換器の耐圧性、耐久性に悪影響を与えないようにすることができる。換言すれば、熱交換器の耐圧性、耐久性による制限を受けることなく暖房放熱器に対する循環流量を大きくすることが可能になり、多くの暖房放熱器を設置する場合に有利である。
【０００７】
尚、第１循環路は、熱交換器からシスターンに温水を送る往き通路と、シスターンから熱交換器に温水を戻す戻り通路とで構成され、第２循環路は、シスターンから暖房放熱器に温水を送る往き通路と、暖房放熱器からシスターンに温水を戻す戻り通路とで構成される。ところで、第１循環路の往き通路からシスターンに流入した温水が第１循環路の戻り通路に短絡的に流れ、熱交換器により温水に加えられた熱量が暖房放熱器にうまく伝達されなくなる虞がある。かかる不具合を解消するには、第１循環路の往き通路の下流端と第２循環路の往き通路の上流端とを合流してシスターンに接続すれば良い。これによれば、熱交換器で加熱された温水が第１循環路の往き通路からシスターンを経由せずに第２循環路の往き通路を介して暖房放熱器に流れ、熱交換器により温水に加えられた熱量が暖房放熱器に確実に伝達される。
【０００８】
また、多くの暖房放熱器を設置する場合、これら暖房放熱器を含む循環路内の保有水量が多くなり、運転初期に比較的長い間低温の水が熱交換器に循環されて、低温水によりバーナの燃焼排気中の水蒸気の潜熱が奪われ、熱交換器での結露がしばらく続く事態が生ずる。ここで、第１と第２の両循環ポンプのうち少なくとも第１循環ポンプを流量可変式ポンプで構成しておけば、運転初期における熱交換器に対する循環流量を小さくして、結露を抑制できると共に、循環水が温まり結露を生じなくなったところで熱交換器に対する循環流量を増加して、暖房能力を上げることができ、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照して、１は熱源機であり、熱源機１で加熱された温水を床暖房パネルといった暖房放熱器２に循環させて暖房を行う温水暖房システムを構成している。熱源機１には燃焼筐３が設けられており、燃焼筐３内に、バーナ４と、バーナ４で加熱される熱交換器５とを収納している。燃焼筐３内には、燃焼ファン６により燃焼用空気が供給される。バーナ４に燃料ガスを供給するガス通路４ａには、ガス元弁４ｂとガス比例弁４ｃとが介設されている。
【００１０】
熱交換器５は、バーナ４の直上部に配置した主熱交換器５ａと、主熱交換器５ａを通過した燃焼排気が流れる排気通路に配置した副熱交換器５ｂとで構成され、主熱交換器５ａの上流側に副熱交換器５ｂが直列に接続されている。副熱交換器５ｂでは、燃焼排気中の水蒸気が凝縮して、潜熱が回収される。そして、凝縮水は、副熱交換器５ｂの直下に配置したドレン受け５ｃと中和器５ｄとを介してドレンパイプ５ｅから排水される。
【００１１】
また、熱源機１には、シスターン７が設けられている。そして、熱交換器５とシスターン７との間で第１循環路８を介して温水を循環させ、シスターン７と暖房放熱器２との間で第２循環路９を介して温水を循環させるようにしている。尚、第２循環路９には、複数の暖房放熱器２が夫々熱動弁等の弁２ａを介して並列に接続されており、各暖房放熱器２の運転スイッチがオンされたときに、該各暖房放熱器２にその弁２ａの開弁で温水が循環可能な状態になる。
【００１２】
ところで、暖房放熱器２の設置台数が多い場合、これら暖房放熱器２に対する湯水のトータル循環流量もかなり大きくする必要がある。ここで、熱交換器５と暖房放熱器２との間の循環路が本実施形態の如く第１循環路８と第２循環路９とに分割されておらず、暖房放熱器２に対する湯水の循環流量に等しい流量で熱交換器５に湯水が流れる場合、循環流量を大流量にすると熱交換器５の耐圧性、耐久性に悪影響が及ぶ。そのため、熱交換器５の耐圧性、耐久性を確保する上で暖房放熱器２に対する湯水のトータル循環流量は左程大きくできない。これに対し、本実施形態では、熱交換器５に対する湯水の循環流量（第１循環路８での湯水循環流量）と暖房放熱器２に対する湯水の循環流量（第２循環路９での湯水循環流量）とを個別に決定できるようになる。そのため、暖房放熱器２に対する湯水のトータル循環流量を大きくしても、熱交換器５に対する湯水の循環流量を比較的小さくして、熱交換器５の耐圧性、耐久性に悪影響を与えないようにすることができる。即ち、熱交換器５の耐圧性、耐久性による制限を受けることなく暖房放熱器２に対する湯水のトータル循環流量を大きくすることが可能になる。
【００１３】
以下、シスターン７と第１及び第２の循環路８，９について詳述する。シスターン７には、補水弁７ａを介設した給水管７ｂを介して水が補給される。そして、シスターン７に低水位と高水位を検出する２つの水位電極７ｃ、７ｄを付設し、シスターン７内の水位が低水位電極７ｃ以下になったとき補水弁７ａを開弁し、水位が高水位電極７ｄに到達するまで水を補給するようにしている。また、シスターン７には、水位が所定の上限レベルを超えることがないようにオーバーフロー管７ｅが接続されている。
【００１４】
第１循環路８は、熱交換器５（主熱交換器５ａ）を通過した温水をシスターン７に送る往き通路８ａと、シスターン７から熱交換器５（副熱交換器５ｂ）に温水を戻す戻り通路８ｂとで構成され、戻り通路８ｂに第１循環ポンプ１０が介設されている。第２循環路９は、シスターン７から暖房放熱器２に温水を送る往き通路９ａと、暖房放熱器２からシスターン７に温水を戻す戻り通路９ｂとで構成され、往き通路９ａに第２循環ポンプ１１が介設されている。第１と第２の各循環ポンプ１０，１１は、ＤＣモータで駆動される流量可変式ポンプで構成される。また、第１循環路８の往き通路８ａには、熱交換器５から送り出される温水の温度（熱交換器出口湯温）を検出するサーミスタ１２が設けられ、第１循環路８の戻り通路８ｂには、シスターン７から戻される温水の温度（戻り湯温）を検出するサーミスタ１３が設けられている。
【００１５】
何れかの暖房放熱器２の運転スイッチがオンされると、第１と第２の両循環ポンプ１０，１１と燃焼ファン６とが駆動され、燃焼ファン６の回転を検知した後、ガス元弁４ｂが開弁されると共に、図示省略した点火プラグでの火花放電が行われて、バーナ４に点火される。このようにしてバーナ４の燃焼が行われると、第１循環路８において熱交換器５により温水に加えられた熱量がシスターン７と第２循環路９とを介して暖房放熱器２に伝達され、暖房が行われる。
【００１６】
ここで、運転初期は、第１循環ポンプ１０の回転数を低くし、熱交換器出口湯温が所定温度（例えば６０℃）以上になるように第１循環路８での温水循環流量を小さくする。これにより、主熱交換器５ａでの結露を防止できる。一方、第２循環ポンプ１１の回転数は高くし、第２循環路９での湯水循環流量を大きくして、暖房放熱器２の温度の立上りを早める。そして、戻り湯温の上昇に伴い第１循環ポンプ１０の回転数を上昇させ、第１循環路８での湯水循環流量を増加させて暖房能力を上げる。戻り湯温が所定の設定温度に達した後は、戻り湯温が設定湯温に維持されるようにガス比例弁４ｃによりバーナ４の燃焼量を制御する。また、第２循環ポンプ１１の回転数を制御し、第２循環路９での温水循環流量を暖房放熱器２の運転台数に応じて可変し、暖房能力と省エネ性との両立を図る。
【００１７】
ところで、上記第１実施形態では、第１循環路８の往き通路８ａ及び戻り通路８ｂと第２循環路９の往き通路９ａ及び戻り通路９ｂとが夫々個別にシスターン７に接続されている。このものでは、第１循環路８の往き通路８ａからシスターン７に流入した温水が第１循環路８の戻り通路８ｂに短絡的に流れ、熱交換器５により温水に加えられた熱量が暖房放熱器２にうまく伝達されなくなる虞がある。
【００１８】
図２は、かかる不具合を解消した第２実施形態を示している。尚、上記第１実施形態と同一の部材には上記と同一の符号を付している。第２実施形態では、第１循環路８の往き通路８ａの下流端と第２循環路９の往き通路９ａの上流端とを合流させた合流通路１４を設け、第１と第２の両循環路８，９の往き通路８ａ，９ａを合流通路１４を介してシスターン７に接続している。これによれば、第１循環路８での湯水循環流量より第２循環路９での湯水循環流量の方が大きい場合には、熱交換器５で加熱された温水の全てが、シスターン７を経由せずに、第１循環路８の往き通路８ａから第２循環路９の往き通路９ａを介して暖房放熱器２に供給され、熱交換器５により温水に加えられた熱量が効率良く暖房放熱器２に伝達される。第１循環路８での湯水循環流量より第２循環路９での湯水循環流量の方が小さい場合には、熱交換器５で加熱された温水のうち第２循環路９での湯水循環流量を上回る部分がシスターン７に流れ、熱交換器５により温水に加えられた熱量の一部がシスターン７に伝達される。その結果、熱交換器５に戻される温水の温度(戻り湯温)が上昇して、バーナ４の燃焼量が減少し、エネルギー効率は良好に維持される。
【００１９】
尚、第２実施形態では、第２循環路９に、第２循環ポンプ１１の上流側と下流側とを結ぶバイパス通路９ｃを設けている。これによれば、第２循環ポンプ１１の運転中に何らかの異常で往き通路９ａから戻り通路９ｂへの温水の流れが遮断された場合にも、第２循環ポンプ１１にバイパス通路９ｃを介しての温水の循環で所要量の温水が流れ、第２循環ポンプ１１が保護される。
【００２０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明したが、本発明は実施形態のものに限定されない。例えば、上記実施形態では、熱交換器５を主熱交換器５ａと副熱交換器５ｂとで構成しているが、副熱交換器５ｂは省略しても良い。また、上記実施形態では、第１と第２の両循環ポンプ１０，１１を共にＤＣポンプで駆動される流量可変式ポンプで構成しているが、コストダウンを図るため、第２循環ポンプ１１をＡＣモータで駆動される定流量ポンプで構成することも可能である。また、上記実施形態では、第１循環路８の戻り通路８ｂに設けたサーミスタ１３で検出される戻り湯温が設定温度に維持されるようにバーナ４の燃焼量を制御しているが、第２循環路９の往き通路９ａにサーミスタを設け、このサーミスタで検出される暖房放熱器２への供給湯温が所定の設定温度に維持されるようにバーナ４の燃焼量を制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の温水暖房システムの構成を示す説明図。
【図２】本発明の第２実施形態の温水暖房システムの構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００２２】
１…熱源機、２…暖房放熱器、４…バーナ、５…熱交換器、７…シスターン、８…第１循環路、８ａ…第１循環路の往き通路、９…第２循環路、９ａ…第２循環路の往き通路、１０…第１循環ポンプ、１１…第２循環ポンプ。
【図１】
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【図２】
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