(57)【要約】      （修正有）【課題】快適性を損なうことなく、熱源機の耐久性、システムの省エネ性、静音化に優れた温水暖房システム及び循環温水温度制御方法を提供する。【解決手段】燃焼停止に伴い温水温度は低下していく。この間、循環ポンプ運転停止から所定の時間（ｔ１）経過したかが判定される（ステップＳ１０９）。ｔ１以内のときはこの状態が継続される（Ｓ１０９においてＮＯ）。所定の時間ｔ１経過したときは（Ｓ１０９においてＹＥＳ）、循環ポンプ７の運転が再開される（ステップＳ１１０）。さらに、設定温度Ｔｓを下回ったか否かが判定される（ステップＳ１１１）。Ｔｓ以上のときは、この状態が継続される（Ｓ１１１においてＮＯ）。Ｔｓを下回ったときは（Ｓ１１１においてＹＥＳ）、バーナ燃焼が再開される（ステップＳ１１２）。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと熱交換器を備え循環温水を加熱する燃焼部と、循環ポンプと、循環温水の温度を検出する温度センサと、を備えた熱源機と、室内に設置された放熱端末器と、熱源機と放熱端末器間を結ぶ温水配管系統と、を備えた温水暖房システムにおいて、
バーナ間歇燃焼時に、燃焼停止に合わせて循環ポンプの運転を停止し、循環温水温度又は燃焼停止時間のいずれか一方又は両方の所定の条件に基づいて、順次、循環ポンプの運転及びバーナ燃焼を再開することにより、循環温水温度制御を行うことを特徴とする温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項２】
燃焼停止から所定の時間経過後に、燃焼再開に先立って前記循環ポンプの運転を再開することを特徴とする請求項１に記載の温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項３】
前記所定の時間が、前記端末器からの要求温水温度に応じて定まることを特徴とする請求項２に記載の温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項４】
前記温度センサの検出温度が所定の温度以下のときに燃焼再開することを特徴とする請求項１乃至３に記載の温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項５】
循環温水温度の低下率に応じて、循環ポンプの運転停止から運転再開までの時間を変えることを特徴とする請求項１乃至４に記載の温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載の温水暖房システムにおいて、さらに、温水配管系統中に閉止弁を備え、かつ、間歇燃焼時のバーナ燃焼停止時に、循環ポンプの運転停止に替えて閉止弁を閉弁し、その後、燃焼再開時に閉止弁を開弁することを特徴とする温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【請求項７】
バーナと熱交換器を備え循環温水を加熱する燃焼部と、循環ポンプと、循環温水の温度を検出する温度センサと、を備えた熱源機と、室内に設置された放熱端末器と、熱源機と放熱端末器間を結ぶ温水配管系統と、を備えた温水暖房システムにおいて、
バーナ間歇燃焼時に、燃焼停止に合わせて循環ポンプの運転を停止する手段と、
循環温水温度又は燃焼停止時間のいずれか一方又は両方の所定の条件に基づいて、循環ポンプの運転及びバーナ燃焼を再開する手段と、
を備えて成ることを特徴とする温水暖房システム。
【請求項８】
前記熱源機は、さらに潜熱回収熱交換器を備えて成ることを特徴とする請求項７に記載の温水暖房システム。
【請求項９】
請求項４において、前記循環ポンプを間歇的に運転させて温水温度を測定することを特徴とする温水暖房システムの循環温水温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環ポンプを利用して端末器に暖房温水を供給する温水暖房システム及びその循環温水温度制御方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、循環ポンプにより温水を供給する温水暖房システムにおいて、温水検知温度に対応してバーナ燃焼量（最大燃焼、比例燃焼、最小燃焼、間歇（ＯＮ−ＯＦＦ）燃焼）と循環ポンプ出力（強、弱）の組み合わせを適当に選択することにより、燃焼ＯＮ−ＯＦＦの繰り返し回数を減少させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。これにより機器の高寿命化、循環ポンプの省エネルギー化、静音化を図ることが可能となる。
【０００３】
しかしながら、一般に定常状態においては暖房負荷が小さいため、たとえ循環ポンプの出力を弱、かつ、燃焼量最小の運転条件にしたとしても室内温度は上昇してしまう。この場合には燃焼停止状態となるが、上記方式では燃焼停止状態であっても循環ポンプの運転を継続することになる。従って、この間の熱源機熱交換器や配管からの放熱ロスが継続的に生じ、省エネルギーの観点から問題となる。
【特許文献１】特開２００１−１１６２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、快適性を損なうことなく、熱源機の耐久性、システムの省エネ性、静音化に優れた温水暖房システム及びその循環温水温度制御方法に関する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係る温水暖房システムの循環温水温度制御方法は、
（１）バーナと熱交換器を備え循環温水を加熱する燃焼部と、循環ポンプと、循環温水の温度を検出する温度センサと、を備えた熱源機と、室内に設置された放熱端末器と、熱源機と放熱端末器間を結ぶ温水配管系統と、を備えた温水暖房システムにおいて、バーナ間歇燃焼時に、燃焼停止に合わせて循環ポンプの運転を停止し、循環温水温度又は燃焼停止時間のいずれか一方又は両方の所定の条件に基づいて、順次、循環ポンプの運転及びバーナ燃焼を再開することにより、循環温水温度制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
（２）燃焼停止から所定の時間経過後に、燃焼再開に先立って前記循環ポンプの運転を再開することを特徴とする。
（３）前記所定の時間が、前記端末器からの要求温水温度に応じて定まることを特徴とする。
（４）前記温度センサの検出温度が所定の温度以下のときに燃焼再開することを特徴とする。
この場合、循環ポンプを間歇的に運転させて温水温度を測定し、温水温度が所定の温度以下となったときに燃焼再開することができる。これにより、暖房端末部の温水温度を即応的に機内側で把握することができるため、快適性を損なうことなく省エネ化を図ることができる。
（５）循環温水温度の低下率に応じて、循環ポンプの運転停止から運転再開までの時間を変えることを特徴とする。
（６）上記（１）に記載の温水暖房システムにおいて、さらに、温水配管系統中に閉止弁を備え、かつ、間歇燃焼時のバーナ燃焼停止時に、循環ポンプの運転停止に替えて閉止弁を閉弁し、その後、燃焼再開時に閉止弁を開弁することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る温水暖房システムは、
（７）バーナと熱交換器を備え循環温水を加熱する燃焼部と、循環ポンプと、循環温水の温度を検出する温度センサと、を備えた熱源機と、室内に設置された放熱端末器と、熱源機と放熱端末器間を結ぶ温水配管系統と、を備えた温水暖房システムにおいて、バーナ間歇燃焼時に、燃焼停止に合わせて循環ポンプの運転を停止する手段と、循環温水温度又は燃焼停止時間のいずれか一方又は両方の所定の条件に基づいて、循環ポンプの運転及びバーナ燃焼を再開する手段と、を備えて成ることを特徴とする。
【０００８】
（８）前記熱源機は、さらに潜熱回収熱交換器を備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、間歇燃焼時の燃焼停止中に循環ポンプ運転を停止するため、熱交換器や配管など、外気に接している部分からの放熱ロスを低減することができる。これにより省エネルギー化を図ることができる。
【００１０】
一方、室内暖房端末からの放熱は循環ポンプ運転停止中も継続的に行われるため、室内の快適性は損なわれないという効果がある。
また、循環ポンプの運転を停止せず、これに替えて閉止弁を開閉する発明にあっては、同様の効果を得ることができるとともに、循環ポンプの耐久性向上に資する。
また、潜熱回収熱交換器を備えた熱源機を用いるシステムにおいては、潜熱回収部の熱効率が熱源機入り温度、すなわち熱源機への戻り温度に強く依存するため、従来のシステムと比較して燃焼再開時の戻り温度を低下することが見込めるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る温水暖房システムの実施形態について、図１乃至７を参照してさらに詳細に説明する。なお、重複を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００１２】
（第一の実施形態）
本実施形態は、主に請求項２に対応する実施形態である。図１は、本発明の第一の実施形態に係る温水式暖房システム１の全体構成を示すものである。同図において、温水式暖房システム１は、熱源機２、暖房端末３及び熱源機２と暖房端末３間を結ぶ暖房往側配管Ｈ１、暖房戻側配管Ｈ２により構成されている。熱源機２は、内部に開放式シスターン５、循環ポンプ７、燃焼ガスから得た熱を熱媒（水）に与える熱交換器８、これらの装置間を結ぶ配管Ｈ３乃至Ｈ５、熱源機２の運転制御を司る制御部１５を備えている。シスターン５は、暖房運転に伴う配管内温水膨張に対するバッファタンクであり、温水が所定の水位以上に上昇すると、不図示のオーバーフロー管を介して外部に排水されるように構成されている。配管Ｈ５経路中には、往側温水温度を検出するためのサーミスタ１７及び開閉弁である熱動弁Ｖ１が設けられている。
【００１３】
温水暖房システム１の暖房運転時における温水循環は以下のように行われる。運転開始に伴い循環ポンプ７が駆動し、熱動弁Ｖ１が開弁する。これにより、シスターン５内の水は配管Ｈ４を経由して熱交換器８に送られ、ここで加熱されて温水となって配管Ｈ５、往側配管Ｈ１を経由して暖房端末３に送られる。温水は暖房端末３で室内に放熱して、戻側配管Ｈ２、配管Ｈ３を経由して経てシスターン５に戻される。
【００１４】
熱源機２の燃焼系統は、ガス配管１０、ガス比例弁Ｖ２、バーナ９、燃焼室（図示せず）、熱交換器８を主要構成とする。ガス配管１０を介して供給される都市ガスは、バーナ９で燃焼して燃焼ガスとなって熱交換器８において循環温水に熱を与える。熱交換器８を出た燃焼排ガスは、排気部（図示せず）を経由して外部に排出される。バーナ９の燃焼量はガス比例弁Ｖ２の開度調整により制御される。
【００１５】
温水暖房システム１の制御系統は、熱源機２側の制御部１５及び室内側に設置される床暖コントローラ１３により構成されている。すなわち、床暖コントローラ１３からの運転要求が、制御ライン１８を介して熱源機２内の制御部１５に伝えられ、制御部１５がバーナ９の燃焼発停、ガス比例弁Ｖ２の開度調整、循環ポンプ７の駆動及び停止、熱動弁Ｖ１の開閉等を指示して要求に対応することにより行われる。
【００１６】
温水暖房システム１は以上のように構成されており、次に図２、図３を参照して本システムにおける循環温水温度制御フローについて説明する。床暖コントローラ１３からの暖房運転要求（要求温水温度Ｔｓとする）があると、循環ポンプ７の運転が開始され（ステップＳ１０１）、次いで熱動弁Ｖ１が開弁される。次に、温水温度がＴ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。このときのサーミスタ１７の温水温度の検出値がＴ０であったとすると（ステップＳ１０２においてＮＯ、このとき図３において位置Ｐ０）、比例弁Ｖ１全開でバーナ９最大燃焼となる（ステップＳ１０３）。この状態で温水温度がＴ１を超えるまで燃焼継続される。
【００１７】
温水温度がＴ１を超えたときは（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、比例燃焼により設定温水温度Ｔｓを維持するようにガス比例弁Ｖ２の開度が調整される。この場合、暖房負荷と燃焼量が均衡すれば、ある弁開度で要求温水温度Ｔｓが維持されることになる（図３において位置Ｐ１）。
【００１８】
暖房負荷が小さく温水温度が要求温度以上になるときは、比例弁Ｖ２開度はさらに絞られていく。この間、所定のインターバルで温水温度がＴ２を超えたかが判定される（ステップＳ１０５）。Ｔ２以下のときは、上述のＳ１０３の判定ステップに戻る（Ｓ１０５においてＮＯ）。Ｔ２を超えたときは（Ｓ１０５においてＹＥＳ）、バーナ９は最小燃焼となる（ステップＳ１０６）。最小燃焼条件下で温水温度がＴ３を超えたかが判定される（ステップＳ１０７）。Ｔ３以下のときは、上述のＳ１０５の判定ステップに戻る（Ｓ１０７においてＮＯ）。Ｔ３を超えたときは（Ｓ１０７においてＹＥＳ）、バーナ９の燃焼が停止され、次いで循環ポンプ７の運転が停止される（ステップＳ１０８）。燃焼停止に伴い温水温度は低下していく。この間、循環ポンプ運転停止から所定の時間（ｔ１）経過したかが判定される（ステップＳ１０９）。ｔ１以内のときはこの状態が継続される（Ｓ１０９においてＮＯ）。所定の時間ｔ１経過したときは（Ｓ１０９においてＹＥＳ）、循環ポンプ７の運転が再開される（ステップＳ１１０）。さらに、設定温度Ｔｓを下回ったか否かが判定される（ステップＳ１１１）。Ｔｓ以上のときは、この状態が継続される（Ｓ１１１においてＮＯ）。Ｔｓを下回ったときは（Ｓ１１１においてＹＥＳ）、バーナ燃焼が再開される（ステップＳ１１２）。
【００１９】
以上のステップが運転中、継続して行われる。なお、運転中に暖房運転終了要求があったときは、その時点でシステム全体の運転が停止される（以下の実施形態においても同様）。
【００２０】
（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について図４をも参照して説明する。本実施形態は、主に請求項２に対応する実施形態である。本実施形態の構成は、第一の実施形態における温水暖房システム１と同一であるので説明を省略する。本実施形態が上述の実施形態と異なる点は、上述の実施形態では循環ポンプ運転再開（ステップＳ１１０）後に、燃焼再開の判定を温水温度Ｔに基づいて行うのに対して、本実施形態では端末の要求温水温度に基づいて行うことである。すなわち、端末の要求温水温度が４０℃、６０℃、８０℃のいずれかによって、燃焼停止から燃焼再開までの時間をｔ２、ｔ３、ｔ４と異ならしめている。
【００２１】
図４を参照して、床暖コントローラ１３からの暖房運転要求（要求温水温度Ｔｓとする）があると、循環ポンプ７の運転が開始され（ステップＳ２０１）、次いで熱動弁Ｖ１が開弁される。次に、温水温度がＴ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ２０２）。このときのサーミスタ１７の温水温度の検出値がＴ０であったとすると（ステップＳ２０２においてＮＯ、このとき図３において位置Ｐ０）、比例弁Ｖ１全開でバーナ９最大燃焼となる（ステップＳ２０３）。この状態で温水温度がＴ１を超えるまで燃焼継続される。
【００２２】
温水温度がＴ１を超えたときは（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、比例燃焼により設定温水温度Ｔｓを維持するようにガス比例弁Ｖ２の開度が調整される（ステップＳ２０４）。この場合、暖房負荷と燃焼量が均衡すれば、ある弁開度で要求温水温度Ｔｓが維持されることになる（図３において位置Ｐ１）。
【００２３】
暖房負荷が小さく温水温度が要求温度以上になるときは、比例弁Ｖ２開度はさらに絞られていく。この間、所定のインターバルで温水温度がＴ２を超えたかが判定される（ステップＳ２０５）。Ｔ２以下のときは、上述のＳ２０２の判定ステップに戻る（Ｓ２０５においてＮＯ）。Ｔ２を超えたときは（Ｓ２０５においてＹＥＳ）、バーナ９は最小燃焼となる（ステップＳ２０６）。次に燃焼条件下で温水温度がＴ３を超えたかが判定される（ステップＳ２０７）。Ｔ３以下のときは、上述のＳ２０５の判定ステップに戻る（Ｓ２０７においてＮＯ）。Ｔ３を超えたときは（Ｓ２０７においてＹＥＳ）、バーナ９の燃焼が停止され、次いで循環ポンプ７の運転が停止される（ステップＳ２０８）。
【００２４】
次に、端末要求温水温度が判定される（ステップＳ２０９）。要求温度が４０℃のときは、燃焼停止時間がｔ２を超えたかが判定される（ステップＳ２１０）。ｔ２以下のときは（Ｓ２１０においてＮＯ）、燃焼停止が継続される。ｔ２を超えたときは（Ｓ２１０においてＹＥＳ）、循環ポンプの運転が再開され（ステップＳ２１３）、次いで燃焼再開される（ステップＳ２１４）。
【００２５】
また、要求温度が６０℃のときは燃焼停止時間がｔ３を超えたかが判定される（ステップＳ２１１）。ｔ３以下のときは（Ｓ２１１においてＮＯ）、燃焼停止が継続される。ｔ３を超えたときは（Ｓ２１１においてＹＥＳ）、循環ポンプの運転が再開され（ステップＳ２１３）、次いで燃焼再開される（ステップＳ２１４）。
【００２６】
また、要求温度が８０℃のときは燃焼停止時間がｔ４を超えたかが判定される（ステップＳ２１２）。ｔ４以下のときは（Ｓ２１２においてＮＯ）、燃焼停止が継続される。ｔ４を超えたときは（Ｓ２１２においてＹＥＳ）、循環ポンプの運転が再開され（ステップＳ２１３）、次いで燃焼再開される（ステップＳ２１４）。
【００２７】
なお、上記説明において要求温水温度は例示であって、任意の温度条件を選択することができる。
（第三の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について図５も参照して説明する。本実施形態は請求項６に対応するものである。本実施形態の構成についても第一の実施形態における温水暖房システム１と同一であるので説明を省略する。本実施形態が上述の実施形態と異なる点は、上述の実施形態では温水温度が上限温度を超えたときに、燃焼停止とともに循環ポンプ７の運転を停止するのに対して、本実施形態ではこれに替えて熱動弁Ｖ１を閉止させることである。なお、この場合、温水は熱源機２内のバイパス配管（図示せず）を介して機内循環することになる。
【００２８】
図５において、ステップＳ３０１からステップＳ３０８までは上述の実施形態と同一であるので説明を省略する。次に、温水温度がＴ３を超えたときは（Ｓ３０８においてＹＥＳ）、燃焼が停止され、次いで熱動弁Ｖ１が閉弁される（ステップＳ３０９）。これに伴い温水温度は低下していく。循環ポンプ運転停止から所定の時間ｔ１経過したかが判定される（ステップＳ３１０）。ｔ１以内のときはこの状態が継続される（Ｓ３１０においてＮＯ）。所定の時間ｔ１経過したときは（Ｓ３１０においてＹＥＳ）、熱動弁Ｖ１が再度開弁される（ステップＳ３１１）。その後のステップは第一の実施形態と同一であるので説明を省略する。
【００２９】
（第四の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について図６も参照して説明する。本実施形態は請求項５に対応するものである。本実施形態の構成についても第一の実施形態における温水暖房システム１と同一である。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、第一の実施形態では循環ポンプ運転停止から所定の時間（ｔ１）経過後に循環ポンプ７の運転を再開するのに対して、本実施形態では温水温度低下率に基づいて循環ポンプ運転再開までの時間（ｔｓ）を設定することである。
【００３０】
図６において、ステップＳ４０１からステップＳ４０８までは第一の実施形態と同一であるので説明を省略する。次に、温水温度低下率（ΔＴ）を演算する（ステップＳ４０９）。さらに、この温水温度低下率に基づいて予め定められている循環ポンプ停止時間（ｔｓ）を設定する（ステップＳ４１０）。そして、循環ポンプ運転停止から設定時間ｔｓを経過したかが判定される（ステップＳ４１１）。ｔｓ以内のときはこの状態が継続される（Ｓ４１１においてＮＯ）。設定時間ｔｓ経過したときは（Ｓ４１１においてＹＥＳ）、循環ポンプ７の運転が再開される（ステップＳ４１２）。その後のステップは第一の実施形態と同一であるので説明を省略する。
【００３１】
（第五の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態は請求項８に対応するものである。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、第一の実施形態に係る温水暖房システム１では熱交換器が一つであるのに対して、本実施形態に係る温水暖房システム２０では熱交換器を二つ備えていることである。すなわち、循環ポンプ７と熱交換器８を結ぶ温水配管途中に潜熱回収熱交換器２１を備えている。これにより、温水は開放式シスターン５→循環ポンプ７→熱交換器２１を通過後に熱交換器８に導かれる。一方、排熱回収の構成について見ると、熱交換器２１は排ガス経路中の熱交換器８の下流側に設けられている。なお、熱交換器２１には凝縮水の中和装置（図示せず）が設けられている。このような構成により、バーナ９で生成した燃焼ガスは、熱交換器８において循環温水に熱を与えた後に熱交換器２１において潜熱を回収され、最終的に排気部（図示せず）を経由して外部に排出される。このため、従来システムと比較して熱交換器２１への戻り温度がより低くなり、潜熱回収量が増加する。なお、熱交換器２１で回収された凝縮水は、中和装置を通過後に外部に排水される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、熱源を問わず温水式暖房システムに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】温水暖房システム１を示す図である。
【図２】第一の実施形態における燃焼制御フローを示す図である。
【図３】第一の実施形態におけるバーナ燃焼制御と温水温度の関係を示す図である。
【図４】第二の実施形態における燃焼制御フローを示す図である。
【図５】第三の実施形態における燃焼制御フローを示す図である。
【図６】第四の実施形態における燃焼制御フローを示す図である。
【図７】温水暖房システム２０を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１          温水暖房システム
２          熱源機
３          暖房端末
５          開放型シスターン
４          高温端末器
７          循環ポンプ
８          熱交換器
９          バーナ
１０        ガス配管
１３        床暖コントローラ
１５        制御部
１７        サーミスタ
１８        制御ライン
Ｈ１〜Ｈ５  暖房配管
ＴＨ０      結露回避温度
ＴＬ        低温温度
Ｖ１        熱動弁
Ｖ２        ガス比例弁
【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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