(57)【要約】  【課題】  端末への熱媒体流量を調整することにより、熱源機の熱効率を向上させることのできる暖房装置などを提供する。  【解決手段】  暖房装置１は、熱源機１０と、熱媒体を送るポンプ１２と、複数の暖房端末３０と、熱源機、ポンプ及び暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、各部を制御する制御部と、を具備する。端末うちの１以上の端末の戻り配管３１には、該端末に供給する熱媒体の流量を制御する流量制御弁３５が設けられている。ここで、流量制御弁の設けられる端末は、複数の端末のうちで比較的流量が大きいもの、もしくは要求温度の高いものから選択されている。端末に流量制御弁を設けることにより、端末に応じた適正な流量を供給することができ、各端末から熱源機への戻り温度を従来より低下させて、熱源機の熱効率を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体熱媒体を加熱する熱源機と、
前記熱媒体を送るポンプと、
前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する暖房端末と、
前記熱源機、ポンプ及び暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、
各部を制御する制御部と、
を具備する暖房装置であって、
前記暖房端末を複数具備し、
そのうちの１以上の端末に、該端末に供給する熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられており、
該流量制御弁の設けられる端末が、複数の端末のうちで比較的流量の大きいもの、もしくは要求温度が高いものから選択されていることを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
流体熱媒体を加熱する熱源機と、
前記熱媒体を送るポンプと、
前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する暖房端末と、
前記熱源機、ポンプ及び暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、
各部を制御する制御部と、
を具備する暖房装置であって、
前記暖房端末を複数具備し、
各端末に、該端末に供給される熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられていることを特徴とする暖房装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記複数の暖房端末を同時に運転する多系統同時運転時における、前記流量制御弁の開度を設定するテーブルを有することを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項４】
前記テーブルに設定された開度は、試運転時に、多系統同時運転時における適正な流量となるように求めたものであることを特徴とする請求項３記載の暖房装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記ポンプの出力特性データと前記端末ごとの配管圧力損失特性データを有することを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記ポンプの出力特性データと、複数の基準配管長ごとの配管圧力損失データを有することを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項７】
前記制御部が、前記暖房端末の運転開始時（立ち上がり時）、及びその後の温度状態の安定した安定時に応じて、前記流量制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の暖房装置。
【請求項８】
前記循環配管の、前記暖房端末から前記熱源機に戻る戻り配管に、配管内の温水温度を検知する温度センサを備え、
該温度センサで検知される戻り温水温度が所望の温度となるように、前記流量制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項７記載の暖房装置。
【請求項９】
前記流量制御弁を、前記暖房端末の運転開始から一定時間は開度大とし、一定時間経過後は開度小とすることを特徴とする請求項７記載の暖房装置。
【請求項１０】
前記循環配管の、前記熱源機から前記暖房端末へ往く往き配管（熱源機内の往き配管を含む）、及び、前記暖房端末から前記熱源機に戻る戻り配管に、配管内の温水温度を検知する温度センサを備え、
該温度センサで検知される往き温水温度と戻り温水温度の差が所望の温度となるように、前記流量制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項７記載の暖房装置。
【請求項１１】
前記複数の暖房端末に運転優先度が付せられており、
前記流量制御弁の開度を、該優先度に応じて調整することを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項１２】
前記循環回路中に、水量センサ又は圧力センサを備え、該センサの検出値をもとにして、前記流量制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項１３】
前記流量制御弁の最小開度が完全閉ではないことを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項１４】
前記流量制御弁に替えて、前記端末ごとに定流量弁を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の暖房装置。
【請求項１５】
前記熱源機が、潜熱回収型であることを特徴とする請求項１〜１４いずれか１項記載の暖房装置。
【請求項１６】
前記熱源機が、燃料電池であることを特徴とする請求項１〜１４いずれか１項記載の暖房装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４記載の暖房装置において、
前記熱源機に替えて前記熱媒体を冷却する冷熱源と、
前記暖房端末に替えて、室内に冷熱を放熱する冷房端末と、
を具備することを特徴とする冷房装置。
【請求項１８】
流体熱媒体を加熱する熱源機と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する暖房装置と、
流体熱媒体を冷却する冷熱源と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する冷房装置と、
前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する端末と、
前記暖房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、
前記冷房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる冷房循環回路と、
各部を制御する制御部と、
を具備する冷暖房装置であって、
前記端末を複数具備し、
そのうちの１以上の端末に、該端末に供給する熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられており、
該流量制御弁の設けられる端末が、複数の端末のうちで比較的放熱量の大きいものから選択されていることを特徴とする冷暖房装置。
【請求項１９】
流体熱媒体を加熱する熱源機と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する暖房装置と、
流体熱媒体を冷却する冷熱源と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する冷房装置と、
前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する端末と、
前記暖房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、
前記冷房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる冷房循環回路と、
各部を制御する制御部と、
を具備する冷暖房装置であって、
前記端末を複数具備し、
各端末に、該端末に供給される熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられていることを特徴とする冷暖房装置。
【請求項２０】
前記熱源機及び前記冷熱源が、ガス又は電気式であることを特徴とする請求項１〜１８いずれか１項記載の暖房装置、冷房装置又は冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床暖房装置やミストサウナ装置、風呂暖房装置などの暖房端末を備える暖房装置に関する。特には、複数の暖房端末を備える暖房装置において、各暖房端末に必要な熱量を適正に供給することができるとともに、熱源機の熱効率を向上させるように改良した暖房装置に関する。なお、本発明を、冷房装置として使用することや、冷房と暖房を兼ねた冷暖房装置として使用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
暖房装置は、流体熱媒体を加熱する熱源機と、単数又は複数の暖房端末とを有し、熱源機と各暖房端末の間には、熱媒体が循環する暖房循環回路が設けられている。熱媒体は、同回路に備えられた循環ポンプにより、両者間を循環する。このような暖房装置においては、複数の暖房端末を備えるとともにそれらの暖房端末の熱負荷が異なる場合、各端末に応じた熱量を供給することが望ましい。また、暖房端末の運転開始時と運転安定時では必要とされる熱量が異なるので、運転経過時間に応じても熱量を調整することが本来は好ましい。
【０００３】
そこで、複数の暖房端末を備えた暖房装置において、暖房端末の組合せに応じた適正な温度調整を行う方法が開示されている（特許文献１参照）。この方法では、低温負荷暖房端末（床暖房装置）と高温負荷暖房端末（温風暖房機）を同時に運転する際に、高温のお湯を両端末に供給するが、床暖房装置においては、床暖房装置単独運転に比べて温水供給時間の比率を下げて、高温の温水供給に伴う放熱量の増加（加温し過ぎ）を防いでいる。
【０００４】
また、運転開始時の大きな放熱量が必要な場合には、循環ポンプを強運転として暖房の立ち上がりを素早くし、運転が安定して大きな放熱量が不要になると、循環ポンプを弱運転にして温度を一定に保ち、循環ポンプの消費電力を抑える装置も開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０８２４９
【特許文献２】特開２００１−１１６２６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、端末に必要な熱量（Ｑ）は、端末の種類・形式毎に予め決定されている（例えば、標準的な床暖房装置は２０００ｋｃａｌ／ｈ、ミストサウナ装置は５０００ｋｃａｌ／ｈ）。熱量（Ｑ）は、端末往き温度（Ｔ１）と端末戻り温度（Ｔ２）の差（Ｔ１−Ｔ２）と、端末に供給される熱媒体（この例では水（比熱＝１））の流量（Ｆ）の積（Ｑ＝（Ｔ１−Ｔ２）×Ｆ）で決定される。温度差（Ｔ１−Ｔ２）が大きいほど、端末の放熱能力が高くなる。端末往き温度は一定温度（例えば６０℃や８０℃）に予め設定されているため、端末戻り温度が低いほど実際の放熱量は多くなる。
【０００７】
一方、流量（Ｑ）は、以下のように設定される。
循環ポンプの能力が固定で運転される場合、各端末に送られる熱媒体の流量は、ポンプ能力（ポンプ出力特性）と端末の配管抵抗（圧力損失特性）によって一義的に決定される。循環ポンプの能力を可変で運転する 場合は、運転されている端末の数に応じてポンプ出力が調整されて、一定の出力を保つように制御されている。また、熱負荷が大きいときは、循環流量を多くしている。しかし、この場合も、運転される端末の数によってポンプ出力が調整されるのが一般的であり、各端末に供給される流量は、ポンプ出力特性と運転される端末の圧力損失特性によって決定されるため、各端末の流量を個別に制御することはできない。したがって、各端末に熱源機熱量を効率的に分配することはできていない。
また、端末によっては必要な熱量を得られない場合もあり得る。
【０００８】
つまり、ポンプをいずれの方法で使用しても、端末に応じて適正な流量を供給するような制御はなされていないことになる。すると、端末の要求熱量（Ｑ）と端末往き温度（Ｔ１）は予め設定されているため、端末戻り温度（Ｔ２）も自動的に決定されてしまうことになる。
ただし、流量は予め最低値（例えば１リットル／ｍｉｎ）が保障されている。
【０００９】
以下に、Ａ系統とＢ系統の暖房端末を備える暖房装置を例にとって、流量を調整することの戻り温度に与える影響について説明する。
Ａ系統の往き温度が８０℃、熱量が１２００ｋｃａｌとし、Ｂ系統の往き温度が６０℃、熱量が１８００ｋｃａｌ／ｈとする。そして、ポンプ出力と各系統の配管抵抗によって決定される流量が、Ａ系統で３．０リットル／ｍｉｎ、Ｂ系統で２．０リットル／ｍｉｎとする。上述の式Ｑ＝（Ｔ１−Ｔ２）×Ｆを用いて各系統の戻り温度Ｔ２を計算すると、Ａ系統では約７３℃、Ｂ系統では４５℃となる。全端末から熱源機への戻り温度を、各系統からの戻り温度の平均とすると、熱源機への戻り温度は、各流量を考慮して、（７３×３．０＋４５×２．０）／（３．０＋２．０）で計算され、約６１．８℃となる。
【００１０】
つまり、暖房装置の仕様（ポンプ出力、配管長、端末に要求される熱量、供給される熱媒体の温度など）が決定されると、暖房端末の戻り温度も一義的に決まることになる。戻り温度を低くするためには、各端末への流量を小さくすればよいことがわかる。
【００１１】
そこで、例えば、Ａ系統の流量を１．０リットル／ｍｉｎ、Ｂ系統の流量を１．５リットル／ｍｉｎとした場合、同様の計算をすると、熱源機への戻り温度は４８℃となり、上述の場合（約６１．８℃）に比べて、かなり低くできることがわかる。つまり、暖房装置の仕様どおり（流量を低減させる前）の運転では、戻り温度が高いままであり、熱源機の熱効率が抑えられ、さらに、ポンプを無駄に運転させているといえる。
【００１２】
しかし、このように、流量調整が望ましいとされる場合（多系統運転時や、運転開始時と運転安定時など）に、流量制御を行っている暖房装置は現在のところ存在しない。
【００１３】
なお、床暖房装置などにおいては、コントローラ等により端末ごとの温度調整を行うことができる。ただし、この温度調整は、一定時間内の温水供給時間の比率を変えることで行っている。例えば、通常運転では２０分間の内温水供給時間が１０分間である場合、温度を高くしたい場合は、温水供給時間を増やして１５分とするものである。
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、端末への熱媒体流量を調整することにより、熱源機の熱効率を向上させることのできる暖房装置などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の暖房装置は、  流体熱媒体を加熱する熱源機と、  前記熱媒体を送るポンプと、  前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する暖房端末と、  前記熱源機、ポンプ及び暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、  各部を制御する制御部と、を具備する暖房装置であって、  前記暖房端末を複数具備し、  そのうちの１以上の端末に、該端末に供給する熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられており、  該流量制御弁の設けられる端末が、複数の端末のうちで比較的流量が大きいもの、もしくは要求温度が高いものから選択されていることを特徴とする。
【００１６】
各端末に流量制御弁を設けることにより、端末に応じた適正な流量を供給することができる。流量をこのように制御することにより、各端末から熱源機への戻り温度を従来より低下させることができる。このため、熱源機の熱効率を向上させることができ、さらに、ポンプを無駄に作用させることや、端末によっては放熱量が不足するようなことを回避できる。流量制御弁は、全ての端末に設けてもよいが、流量が大きい、もしくは要求温度が高い端末に設けることにより、流量調整による効果を相当程度上げることができる。
【００１７】
本発明の他の暖房装置は、  流体熱媒体を加熱する熱源機と、  前記熱媒体を送るポンプと、  前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する暖房端末と、  前記熱源機、ポンプ及び暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、  各部を制御する制御部と、を具備する暖房装置であって、  前記暖房端末を複数具備し、  各端末に、該端末に供給される熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、  前記制御部が、前記複数の暖房端末を同時に運転する多系統同時運転時における、前記流量制御弁の開度を設定するテーブルを有することが好ましい。
【００１９】
複数の暖房端末を備えた暖房装置において、一系統のみを運転する場合と多系統同時に運転する場合などでは、ポンプ圧力が変動する。ポンプ圧力が変動すると各端末に供給される流量が変わる。そこで、流量を適正な値に調整するよう流量制御弁の開度を暖房端末の運転状態に応じて調整する。ここで、多系統同時運転の形態（暖房端末の運転・停止のパターンの組合わせ）毎に流量調整弁の開度を予めテーブルとして持っておけば、簡単に制御することができる。
【００２０】
本発明においては、  前記テーブルに設定された開度は、試運転時に、多系統同時運転時における適正な流量となるように求めたものであることとできる。
または、  前記制御部が、前記ポンプの出力特性データと前記端末ごとの配管圧力損失特性データを有することとしてもよい。
または、  前記制御部が、前記ポンプの出力特性データと、複数の基準配管長ごとの配管圧力損失データを有することとしてもよい。
【００２１】
本発明においては、  前記制御部が、前記暖房端末の運転開始時（立ち上がり時）、及びその後の温度状態の安定した安定時に応じて、前記流量制御弁の開度を調整することが好ましい。
【００２２】
暖房端末の運転開始時と運転安定時では、暖房対象の部屋の温度が大きく異なるため、暖房往き温度と暖房戻り温度の差に差が生じる。つまり、運転開始時は戻り温度が低く、安定に運転され始めると戻り温度が高くなる。しかし、ポンプ圧力や圧力損失は変化しないので、温度差が生じても流量は変化しない。安定運転時に戻り温度が高いと熱源機の熱効率が下がる。特に、潜熱回収型熱源機の場合は、潜熱回収のために戻り温度が５０℃以下とすることが好ましい。また、熱源機が燃料電池の場合は、発電ユニット冷却水温度上限の約４０℃とすることが好ましい。そこで、各暖房端末の流量を調整して、戻り温度を適当な低温とすることが好ましい。
【００２３】
この場合、  前記循環配管の、前記暖房端末から前記熱源機に戻る戻り配管に、配管内の温水温度を検知する温度センサを備え、  該温度センサで検知される戻り温水温度が所望の温度となるように、前記流量制御弁の開度を調整することとできる。
または、  前記流量制御弁を、前記暖房端末の運転開始から一定時間は開度大とし、一定時間経過後は開度小とすることもできる。
または、  前記循環配管の、前記熱源機から前記暖房端末へ往く往き配管（熱源機内の往き配管を含む）、及び、前記暖房端末から前記熱源機に戻る戻り配管に、配管内の温水温度を検知する温度センサを備え、  該温度センサで検知される往き温水温度と戻り温水温度の差が所望の温度となるように、前記流量制御弁の開度を調整することもできる。
【００２４】
本発明においては、  前記複数の暖房端末に運転優先度が付せられており、  前記流量制御弁の開度を、該優先度に応じて調整することが好ましい。
例えば、床暖房装置とミストサウナ装置を同時に運転する場合、ミストサウナ装置の方が優先度が高い。そこで、優先度の高いに優先して大流量を供給することが好ましい。
【００２５】
本発明においては、  前記循環回路中に、水量センサ又は圧力センサを備え、該センサの検出値をもとにして、前記流量制御弁の開度を調整することもできる。
【００２６】
本発明においては、  前記流量制御弁の最小開度が完全閉ではないことが好ましい。
最小開度を完全閉とせず、少量流れるようにすれば、循環回路に加圧防止手段（バッファタンクなど）を設ける必要が無い。
【００２７】
本発明においては、  前記流量制御弁に替えて、前記端末ごとに定流量弁を設けることもできる。
端末ごとに適正な流量を予め求めておき、定流量弁により常にその流量を供給することとすれば、制御弁の開度の調整が不要になる。
【００２８】
本発明においては、  前記熱源機が、潜熱回収型であることが好ましい。または、前記熱源機を、燃料電池とすることもできる。
流量を調整することにより戻り温度を低くすることができるので、潜熱回収効率が高くなる。また、燃料電池の場合は、戻り温度を発電部の冷却水温度上限より低くする（例えば４０℃）ことで、発電が中断されることを防止できる。
【００２９】
本発明の冷房装置は、  請求項１〜１４記載の暖房装置において、  前記熱源機に替えて前記熱媒体を冷却する冷熱源と、  前記暖房端末に替えて、室内に冷熱を放熱する冷房端末と、を具備することを特徴とする。
【００３０】
本発明の冷暖房装置は、  流体熱媒体を加熱する熱源機と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する暖房装置と、  流体熱媒体を冷却する冷熱源と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する冷房装置と、  前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する端末と、  前記暖房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、  前記冷房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる冷房循環回路と、  各部を制御する制御部と、を具備する冷暖房装置であって、  前記端末を複数具備し、  そのうちの１以上の端末に、該端末に供給する熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられており、  該流量制御弁の設けられる端末が、複数の端末のうちで比較的流量の大きいもの、もしくは要求温度が高いものから選択されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明の他の冷暖房装置は、  流体熱媒体を加熱する熱源機と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する暖房装置と、  流体熱媒体を冷却する冷熱源と、前記熱媒体を送るポンプと、を有する冷房装置と、  前記熱媒体の供給を受けて室内に放熱する端末と、  前記暖房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる暖房循環回路と、  前記冷房装置、ポンプ及び端末との間で熱媒体を循環させる冷房循環回路と、  各部を制御する制御部と、を具備する冷暖房装置であって、  前記端末を複数具備し、  各端末に、該端末に供給される熱媒体の流量を制御する流量制御弁が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
本発明においては、  前記熱源機及び前記冷熱源が、ガス又は電気式であることが好ましい。
特に、冷暖房装置において、熱源として電気式のヒートポンプを使用することにより、配管の接続が簡単になる。
【発明の効果】
【００３３】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を有する。
（１）複数の端末を有する場合、各端末に必要な流量を供給することができ、不必要に戻り温度が高いまま運転を続けるような事態を防止して、配管からの放熱ロスを低減できる。
（２）各端末から熱源機への戻り温度を低下させることができるので熱源機の熱効率が向上する。
（３）運転開始から運転安定時にかけての、暖房往き温度と暖房戻り温度の差に差が生じる場合、その差に応じた適正な流量を供給できるので、熱効率が向上する。
（４）優先したい端末がある場合、その端末に優先して流量を供給できるので、同端末の立ち上がりを早くすることができる。
（５）戻り温度を下げることができるので、特に潜熱回収型の熱源機の場合、高い効果を得られる。
（６）暖房装置だけではなく、冷房装置、冷暖共用装置としても適用できる。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明の床暖房装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る暖房装置を模式的に示す図である。
この暖房装置１は、熱源機１０と、同熱源機１０と循環回路で接続された２台の床暖房装置（Ａ系統、Ｂ系統）３０Ａ、３０Ｂと、１台のミストサウナ装置３０Ｃとから構成される。熱源機１０の加熱源としては、ガス又は電気を使用できる。後述する冷暖共用装置においては、電気式が配管の接続等の構造上好ましい。
なお、熱源機として、潜熱回収型熱源機や燃料電池を用いることもできる。
【００３５】
循環回路は、熱源機１０から各床暖房装置３０Ａ、３０Ｂに往く低温往き回路２１Ａ、２１Ｂ、ミストサウナ装置３０Ｃに往く高温往き回路２３、各床暖房装置及びミストサウナ装置から熱源機に戻る戻り回路２５（各暖房端末から熱源機までの配管３１Ａ、３１Ｂ、３３を含む）を有する。熱源機１０内には、循環回路の上流から下流に向けて、暖房タンク１１、循環ポンプ１２、熱交換器１３などが備えられている。
【００３６】
循環回路内の温水の主な流れについて、戻り配管の部分から説明する。
戻り配管２５は、熱源機１０内で暖房タンク１１に接続されており、同配管内の温水は暖房タンク１１に一時貯留される。暖房タンク１１から出た配管には循環ポンプ１２が備えられている。そして、同配管は、循環ポンプ１２の下流で２本の配管に分岐する。一方の配管は熱交換器１３に接続され、同熱交換器１３を通過して高温往き配管２３に接続する。他方の配管は熱交換器１３に接続せずに途中で分岐して、各々熱動弁１５Ａ、１５Ｂを介して、床暖房装置３０Ａ、３０Ｂへ延びる低温往き配管２１Ａ、２１Ｂに接続する。また、高温往き配管２３と戻り配管２５はバイパス配管１７でバイパスされており、戻り配管２５に高温往き配管２３内の高温のお湯を合流させて、暖房タンク１１内のお湯の温度、すなわち、低温往き配管２１内のお湯の温度が適宜な温度となるように調整している。さらに、熱源機１０内には、図示は省略してあるが、バーナやファン、温度センサ等が備えられている。
【００３７】
さらに、各端末からの戻り配管３１Ａ、３１Ｂ、３３には、熱源機戻り配管と各戻り配管の合流点の上流に流量制御弁３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが設けられている。これらの流量制御弁を制御することにより、各床暖房装置３０Ａ、３０Ｂ、ミストサウナ装置３０Ｃへ供給される温水の流量が調整される。そして、各流量制御弁の上流に、配管内の温水の温度を検知する温度センサ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが設けられている。また、出湯温度としては、暖房タンク１１内の温水温度や、往き配管内の温水温度を計測する。
この例では、全ての端末に流量制御弁を設けたが、比較的流量が大きい、もしくは要求温度が高い端末（例えば広い部屋用の床暖房装置とミストサウナ装置）のみに流量制御弁を設けても、効果は相当適度に発揮できる。
【００３８】
各流量制御弁３５や熱動弁１５の開閉や調整、バーナ、ファン等の運転や停止は制御部（図示されず）で制御される。
【００３９】
なお、流量制御弁３５は、熱源機内に設けてもよい。また、床暖房装置においては、往き配管の熱動弁１５から端末入側までの間、又は、端末出側から合流点までの間に設けてもよい。
また、戻り温度を計測する温度センサ３７は、各端末からの戻り配管の、端末出側から流量制御弁までの間の部分に設けてもよい。
【００４０】
流量制御弁３５は、開度を最小の０％（完全閉止）から最大の１００％に調整できるものでもよいが、最小で０％ではなく少しだけ流れる程度とすることが好ましい。開度の最小が０％の場合には、暖房往き配管の熱動弁から流量制御弁までの間に、加圧防止手段（バッファタンク等）３９Ａ、３９Ｂを備えておく必要がある。これは、熱動弁１５と流量制御弁３３が完全閉となると、これらの弁の間の配管内の温水温度によっては同配管内の圧力が変動するためである。しかし、最小を完全閉止としない場合は、特にバッファタンクを設ける必要がない。
【００４１】
流量を調整することが好ましいとされる場合は、主に以下の３つの場合である。
ア）複数の暖房端末を備えた暖房装置において、一系統のみを運転する場合と多系統同時に運転する場合では、ポンプ圧力が変動する。ポンプ圧力が変動すると、各端末に供給される流量が変わる。そこで、流量を適正な値となるように流量制御弁の開度を調整する。このとき、多系統同時運転の形態（暖房端末の運転・停止のパターンの組合わせ）毎に各暖房端末の流量調整弁の開度を調整し、戻り温度を適当な低温とすることが好ましい。
イ）暖房端末の運転開始時と運転安定時では、暖房対象の部屋の温度が大きく異なるため、暖房往き温度と暖房戻り温度の差に差が生じる。つまり、運転開始時は戻り温度が低く、安定に運転され始めると戻り温度が高くなる。しかし、ポンプ圧力や圧力損失は変化しないので、温度差が生じても流量は変化しない。運転安定時の戻り温度が高いと、熱源機の熱効率が下がる。そこで、各暖房端末の流量を調整して、戻り温度を適当な低温とすることが好ましい。
ウ）複数の暖房端末のうち優先したい暖房端末がある場合、その端末に優先して大流量を供給することが好ましい。例えば、床暖房装置とミストサウナ装置とを比較すると、その使用状況からみると、ミストサウナ装置の方が優先度が高い。
【００４２】
次に、流量調整方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る暖房装置の流量調整方法を説明する図である。
流量を調整する方法には、各端末の流量を調整する流量制御弁を設けることの他に、循環ポンプの出力を変更することが挙げられるが、本発明では、循環ポンプの出力は一定とし、各端末に設けた流量制御弁を用いて流量制御を行う。
【００４３】
流量調整時方法は、図２にも示すように、以下の方法がある。
１）運転パターンごとの開度を予め設定しておく方法。
１−１）試運転時に求める。
ａ）開度テーブルを参照する。
ｂ）系統ごとのポンプ出力−圧損データを参照する。
ｃ）定流量弁を設ける。
１−２）予備実験時に求める。
ｄ）配管長ごとのポンプ出力−圧損データを参照する。
２）開度を運転時に調整する。
ｅ）戻り温度を計測する。
ｆ）往き温度・戻り温度を計測する。
ｇ）運転時間をカウントする。
【００４４】
上記ア）、イ）、ウ）の各場合について、上記のａ）〜ｇ）から適宜な方法を選択して調整する。
ア）多系統同時運転時
この場合、暖房端末の運転パターンごとに、各端末への流量が所望の値となる流量制御弁の開度を求め、制御部に記憶させておくこととできる。つまり、所望の流量は、ポンプ出力曲線と、端末の圧力損失特性から得られるものであり、これらのデータは、試運転時や予備実験時に予め得ておくことができる。
【００４５】
特に、圧力損失特性は主として配管の長さによって変わり、配管の長さは、熱源機から暖房端末の設置位置までの距離によって異なるため、圧力損失も暖房端末ごとに異なる。そして、当然建物の間取りによっても配管の長さが異なる。このように、圧力損失を一律に管理することはできないので、施工現場に合わせて適宜調整することが必要になる。
【００４６】
循環ポンプの圧力線図と端末の圧力損失線図から流量を調整する方法を説明する。
図３（Ａ）は、循環ポンプの圧力曲線−端末の圧力損失曲線を示すグラフ、図３（Ｂ）はテーブルである。このグラフにおいて、縦軸はポンプ圧力、配管圧力損失を表し、横軸は端末の流量を表す。この説明では、床暖房装置のＡ系統とＢ系統を同時に運転する場合と、Ａ系統のみを運転する場合について、Ａ系統の流量について説明する。
【００４７】
まず、ポンプの出力特性について説明する。図３（Ａ）の実線Ｏで示すように、ポンプ圧力は流量が増加するに従い低下する。一方、Ａ系統の配管圧力損失Ｌは、ほぼ流量の二乗に比例して増加する。そして、これらの交点（Ｃ１）における流量Ｆ１が、Ａ系統の流量となる。なお、このときのポンプ圧力曲線Ｏは、Ａ系統とＢ系統を同時に運転する場合のことを考慮して、流量の一定割合を差し引いてある。
次に、Ｂ系統の運転を停止してＡ系統の単独運転とすると、ポンプ圧力曲線Ｏ´は図の鎖線で示されるように、両系統同時運転時に比べて、見掛け上大流量側にシフトする。流量制御弁を設けない場合、Ａ系統の圧力損失曲線Ｌは変わらないので、Ａ系統の流量は、同曲線Ｌと増加したポンプ圧力曲線Ｏ´の交点（Ｃ２）における流量Ｆ２となる。このときの流量Ｆ２は、両系統運転の場合の流量Ｆ１より多くなる。流量が多くなると、上述のＱ＝（Ｔ１−Ｔ２）×Ｆの関係により、暖房戻り温度が高くなってしまう。
【００４８】
そこで、戻り温度を低くするためには、Ａ系統の流量を少なく（例えばもとの流量Ｆ１）すればよい。このためには、Ａ系統の配管圧力損失曲線とポンプ圧力曲線Ｏ´との交点における流量が、もとの流量Ｆ１となるように、圧力損失曲線を図３（Ａ）の一点鎖線（Ｌ´）で示すように立ててやればよい（交点をＣ３で示す）。Ａ系統の配管長は変化できないので、圧力損失曲線を変えるには、同系統の流量制御弁を調整して開度（実質的な断面積）を変えればよい。
なお、所望の流量としては、もとの流量ではなく、予め各端末に適正な流量を求めておいたものでもよい。
【００４９】
ア）の場合について所望の流量を得る開度は、
ａ）暖房端末の組合わせ運転パターンに応じて必要な開度を直接計測し、テーブルにまとめる、
ｂ）ａ）のテーブルに替えて、圧力損失曲線データを用いる、
ｄ）配管長毎に、圧力損失曲線データを得ておく、
ことにより求めることができる（図２参照）。以下に各場合について具体的に説明する。
【００５０】
ａ）暖房端末の組合わせ運転に応じて必要な開度を直接計測し、テーブルにまとめる。
施工時（試運転時）に、暖房端末をいろいろなパターンで組合わせて運転し、各パターンに応じた開度をテーブルにまとめ、このテーブルを制御部に記憶させておく。図３（Ａ）に示す組合わせにおけるテーブルの一例を図３（Ｂ）に示す。
床暖房端末のＡＢ両系統運転時の、各系統の流量制御弁の開度を１００％とする。Ａ系統のみ運転する場合は、上述のように、流量をこの例ではＦ１に下げる必要がある。そこで、試運転時に、Ａ系統の流量を、例えば同系統に設けた流量計で計測しながら流量制御弁を制御し、所望の流量Ｆ１となる開度を得る。このときの開度を例えば７０％とする。同様に、Ｂ系統のみ運転する場合に所望の流量を得るための開度を例えば６０％とする。そして、図３（Ｂ）に示すように、ＡＢ両系統、Ａ系統のみ、Ｂ系統のみ、不使用の場合の各々について各系統の開度を得て、これを制御部に記憶させる。
この作業を考えられる全ての運転パターンにおいて実施し、運転パターンごとのテーブルを得て、制御部に記憶させる。
【００５１】
そして、暖房装置運転時に、該当する運転パターンのテーブルを制御部から選び出し、所定の開度となるように各流量制御弁を制御する。
【００５２】
ｂ）ａ）のテーブルに替えて、データ（圧力損失曲線、ポンプ出力曲線）を用いる。
図４は、圧力損失特性データの一例を示す図である。
図５は、図４のデータを用いて流量調整を行うフローである。
圧力損失曲線は、例えば、以下のようにして得ることができる。
暖房装置の試運転時に、暖房端末（例えばＡ系統）ごとに、流量制御弁を制御してある開度に保ち、循環ポンプの出力を段階的に変化させていく。そして、ある出力における配管圧力と流量を既存の方法で検知し、流量−圧力グラフにプロットする。循環ポンプの出力を段階的に変化させながらこの作業を続けると、図４に示すように、当該開度における圧力損失曲線（Ａ１）が得られる。次に、流量制御弁を制御して次の開度に保ち、同様に作業すると、当該開度における圧力損失曲線（Ａ２）が得られる。このような作業を繰り返すことにより、図４に示すような開度毎の圧力損失曲線（Ａ１〜Ａｉ）を得ることができる。
この作業を系統（Ａ、Ｂ）毎に行い、各系統の圧力損失曲線データ群Ｄａ（Ａ１〜Ａｉ）、Ｄｂ（Ｂ１〜Ｂｉ）を得る。そして、各圧力損失曲線を高次式に近似させておき、制御部に記憶させる。
一方、ポンプ圧力曲線データＤｐも予め求めておき、数式化して制御部に記憶させる。
【００５３】
運転時のフローを図５を参照して説明する。
暖房端末の組合わせ運転が行われると、まず、Ｓ１１で、制御部からポンプ圧力曲線データＤｐを読み出す。そして、Ｓ１２で、組合わせ運転されている系統（Ａ系統とする）の圧力損失曲線データ群Ｄａを読み出し、Ｓ１３でこのポンプ圧力曲線と所望の流量Ｆ１に最も近い流量で交差する圧力損失曲線（Ａｉ、図３におけるＬ´）を、読み出された圧力損失曲線データ群Ｄａから選択する。そして、Ｓ１４でこの圧力損失曲線Ａｉを与える開度となるように、流量制御弁を制御する。
【００５４】
ｄ）配管長毎に、圧力損失曲線を得ておく。
図６は、配管長毎の圧力損失曲線データの一例を示す図である。
図７は、図６のデータを用いて流量調整を行うフローである。
予備実験等で、ある配管長（Ｌ１）の場合の、開度毎の圧力損失曲線データ群ＤＬ１（Ｙ１〜Ｙｉ）を、上述の方法で収集しておく。そして、別の配管長（Ｌ２）においても同様に開度毎の圧力損失データ群ＤＬ２（Ｚ１〜Ｚｉ）を収集しておく。配管長は、例えば、標準的な建物の間取り等を参考にして複数の標準長さを選択すればよい。また、上述と同様にポンプ出力曲線のデータ（Ｄｐ）を得ておく。
【００５５】
運転時のフローを図７を参照して説明する。
施工現場において、配管長が決まる（Ｓ２１）と、Ｓ２２で該当する配管長（Ｌ１とする）の圧力損失曲線データ群ＤＬ１を選択する。そして、Ｓ２３で、ポンプ圧力曲線Ｄｐと所望の流量に最も近い流量で交差する圧力損失曲線（Ｙｉ）を、圧力損失曲線データ群ＤＬ１から選択する。そして、Ｓ２４でこの圧力損失曲線Ｙｉを与える開度となるように、流量制御弁を制御する。
【００５６】
また、２台の床暖房装置の熱負荷が異なる場合、以下のような問題点が生じる。
この場合、両方ともに一定の温度（例えば６０℃）の温水が供給されてしまうことになる。すると、熱負荷の大小によって、放熱能力が必要以上となったり、放熱能力が足りなくなる事態が起こり得る。そこで、端末往き温度と端末戻り温度を検知し、これらの温度の差が一定となるように、流量制御弁を調整する（図２のｆ）に相当）。なお、往き温度は、暖房往き配管に設けられた温度センサ（図示されず）で検知する。
【００５７】
イ）暖房端末の運転開始時と運転安定時
暖房端末運転開始時は、暖房対象の部屋の温度や配管の温度が低いので、戻り温度が低い（例えば１０℃）。しかし、相当時間端末を運転していると、次第に部屋の温度や配管の温度が高くなって運転が安定し、戻り温度が高くなる。従来では、戻り温度が５０〜５５℃であるのが一般的である。このように運転安定時に戻り温度が高いと、熱源機の熱効率が下がる。特に、潜熱回収型の熱源機の場合、戻り温度が高いと、回収される潜熱が少なくなり、潜熱回収効率が悪くなる。
したがって、戻り温度はできるだけ低い温度（潜熱回収型熱源機の場合は５０℃、熱源機が燃料電池の場合は、発電ユニット冷却水温度上限の約４０℃）であることが好ましい。
【００５８】
そこで、運転安定時の流量を、運転開始時の流量より少なくすれば、戻り温度を低くできる。戻り温度は、上述の一定温度であってもよく、または、往き温度と戻り温度との差を一定とすることもできる。この場合、例えば、往き温度（例えば６０℃）と戻り温度の差を２０℃程度とすればよい。運転開始時と運転安定時は、戻り配管内の温水の温度を、戻り配管に設けられた温度センサで検知して判定する。例えば、戻り配管に設けられた温度センサで検知される温度が所定温度（一例で４５℃）となると、運転が安定したものと判定できる。
【００５９】
図８は、戻り温度による流量調整方法を示すフローである（図２のｅ）に相当）。
運転開始時は、開度を１００％とする（Ｓ３１）。開始後、Ｓ３２で徐々に開度を絞り始め、流量を少なくしていく。運転が開始されると戻り温度は上昇し始め、Ｓ３３において、戻り配管に設けられた温度センサで検知される温度が所定温度（一例で４５℃）となると、運転が安定したものと判定し、Ｓ３４で開度の絞りを停止し（このときの開度を例えば７０％とする）、その後この開度を維持する。このように運転状態に合わせて流量調整することにより、戻り温度を低くできる。
【００６０】
なお、運転安定の判定は、温水温度でなく、室温で検知することもできる。
さらに、温度ではなく、運転経過時間で調整してもよい（図２のｇ）に相当）。この場合、例えば、運転開始から１０分間は開度１００％とし、１０分以降は開度を７０％とする。
【００６１】
ウ）複数の暖房端末のうち優先したい暖房端末がある場合
図１に示すような、床暖房装置３０Ａ、３０Ｂとミストサウナ装置３０Ｃを備える場合、使用状況からみると、ミストサウナ装置３０Ｃを優先して運転することが好ましい。このような場合、優先したい端末にまず大流量を供給し、時間経過とともに、他の端末に優先度順に分配していく。
【００６２】
図９は、優先度順に流量を調整する例であり、図９（Ａ）は段階ごとのテーブル、図９（Ｂ）は運転フローである（図２のｅ）に相当）。
この例では、ミストサウナ装置３０Ｃを優先度１、Ａ系統床暖房装置３０Ａを優先度２、Ｂ系統床暖房装置３０Ｂを優先度３とする。これらの端末が同時に運転される場合、まず、図９（Ｂ）に示すように、Ｓ４１において、段階１が選択される。段階１は、図９（Ａ）に示すように、優先度１のミストサウナ装置にのみ温水を供給する。つまり、ミストサウナ装置の流量制御弁の開度を１００％とし、他の流量制御弁の開度を０とする。そして、Ｓ４２において、ミストサウナ装置からの戻り温度を検知し、同温度が所定温度（例えば５２℃以上）となれば、ミストサウナ装置の運転が安定したと判定し、Ｓ４３で段階２に進む。段階２では、ミストサウナ装置の流量制御弁の開度を７０％に絞り、優先度２の床暖房装置の開度を３０％とする。
なお、ミストサウナ装置の運転の安定を確認する方法としては、他に、ミストサウナ室の室温や、運転経過時間で判定することができる
【００６３】
そして、Ｓ４４において、優先度２の床暖房装置の戻り温度を検知し、同温度が所定温度（例えば４５℃以上）となれば、床暖房装置の運転が安定したと判定し、Ｓ４５で段階３に進む。段階３では、優先度３の床暖房装置の開度を３０％として運転を開始し、優先度２の床暖房装置の流量制御弁の開度を６０％、ミストサウナ装置の流量制御弁の開度を１０％に調整する。
このような開度を予めテーブル等にまとめて制御部に記憶させておき、運転時に読み出して流量制御弁を制御する。適正な開度や段階の設定は、予め試運転等により求めておく。また、テーブルを持つのではなく、戻り温度をコントロールするように適宜流量調整弁の開度を調整する。
【００６４】
なお、循環回路中に、水量センサや圧力センサを設け、センサの検出値をもとにして、流量制御弁の開度を調整して、必要な流量を確保することもできる。
また、端末ごとに適正な流量を予め求めておき、各端末の戻り配管又は往き配管に、流量制御弁に替えて定流量弁を設け、常にその流量を供給することもできる。この場合、流量の細かい調整はできないが、構成や制御を簡単にすることができる。
【００６５】
なお、この暖房装置は、熱源機の代わりに冷熱を発生させる冷熱源（チラー）を用いるとともに熱媒体として冷水等の冷熱媒体を用い、床暖房装置の代わりに床冷房装置を用いれば、冷水冷房装置としても使用できる。そして、上述の暖房装置の例と同様に各冷房端末（床冷房装置）に供給する冷水の流量を制御すれば、各端末に適正な放熱力を与えることができるとともに、冷熱源を効率よく作動できる。
【００６６】
さらに、図１の暖房装置の循環回路の一部や暖房端末を冷水冷房用の回路や端末としても使用し、冷暖房装置とすることもできる。
この場合の冷水冷房方法について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態に係る冷暖房装置の一例を模式的に示す図である。
冷暖房装置１００とする場合、図１の暖房装置にチラー（冷熱源）１１０を接続する。チラー１１０は、暖房装置の低温暖房端末（床暖房）用の往き配管２１Ａ、２１Ｂ及び低温戻り配管３１Ａ、３１ｂと、循環配管で接続されている。また、端末３０は、暖房・冷房兼用のものとする。
【００６７】
循環配管は、チラー１１０から往き配管２１を通って端末３０に往く往き配管１２１と、端末３０から戻り配管３１を通ってチラー１１０に戻る戻り配管１３１からなる。往き配管１２１には循環ポンプ１１３が設けられており、熱媒体（水）はチラー１１０と端末３０との間を循環する。チラー１１０の熱交換器１１１を通過して冷却された水は往き配管１２１、２１を通って端末３０に送られ、同装置で冷熱を放熱し、戻り配管３１、１３１を通ってチラー１１０に戻る。各端末への往き配管１２１には開閉弁が設けられている。また、各端末からの戻り配管１３１Ａ、１３１Ｂには、上流から下流に向けて温度センサ１３７Ａ、１３７Ｂと流量制御弁１３５Ａ、１３５Ｂが設けられている。
【００６８】
チラー１１０には、冷凍サイクルＲが設けられている。この冷凍サイクルＲは、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ１５１、冷媒を凝縮させる凝縮器１５２、冷媒を蒸発させる蒸発器１５３などから構成される。また、同サイクルＲには、アキュームレータ１５４や膨張弁１５５が備えられている。さらに、凝縮器１５２には外気を送風するファン１５６が備えられている。
【００６９】
また、冷凍サイクルＲには、コンプレッサ１５１の上流から分岐して凝縮器１５７の下流に合流する熱交換サイクルＨが設けられている。同サイクルＨは、循環回路と熱交換する熱交換器１１１を構成している。熱交換サイクルＨにもアキュームレータ１６１や膨張弁１６２が備えられている。
また、チラー１１０内において、循環回路の往き配管１２１と戻り配管１３１はバイパス配管１４１でバイパスされている。同バイパス配管にはバイパス弁１４３が設けられている。
【００７０】
この例においても、各端末３０Ａ、３０Ｂへの冷熱媒体の流量を、各戻り配管１３１Ａ、１３１Ｂに設けられた流量制御弁１３５Ａ、１３５Ｂで調整する。流量調整が必要な場合は、暖房運転の場合と同様に、多系統運転時や、運転開始後と運転安定時、冷房端末に優先度がある場合などである。また、調整方法は上述の例と同様に、ポンプ１１３の出力特性や各端末の配管圧力特性、温度センサ１３７Ａ、１３７Ｂで検知される戻り温度等を用いて行うことができる。これにより、チラー１１０の熱効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係る暖房装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る暖房装置の流量調整方法を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）は、循環ポンプの圧力曲線−端末の圧力損失曲線を示すグラフ、図３（Ｂ）はテーブルである。
【図４】圧力損失特性データの一例を示す図である。
【図５】図４のデータを用いて流量調整を行うフローである。
【図６】配管長毎の圧力損失曲線データの一例を示す図である。
【図７】図６のデータを用いて流量調整を行うフローである。
【図８】戻り温度による流量調整方法を示すフローである。
【図９】優先度順に流量を調整する例であり、図９（Ａ）は段階ごとのテーブル、図９（Ｂ）は運転フローである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る冷暖房装置の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  暖房装置                        １０  熱源機
１１  暖房タンク                      １２  循環ポンプ
１３  熱交換器                        １５  熱動弁
１７  バイパス配管                    ２１  低温往き配管
２３  高温往き配管                    ２５  戻り配管
３０  端末                            ３１  低温戻り配管
３３  高温戻り配管                    ３５  流量制御弁
３７  温度センサ                      ３９  バッファタンク
１００  冷暖房装置                    １１０  チラー
１１１  熱交換器                      １１３  循環ポンプ
１１５  開閉弁                        １３５  流量制御弁
１３７  温度センサ                    １４１  バイパス配管
１４３  バイパス弁                    １５１  コンプレッサ
１５２  凝縮器                        １５３  蒸発器
１５４  アキュームレータ              １５５  膨張弁
１５７  ファン                        １６１  アキュームレータ
１６２  膨張弁
【図１】
2006284141.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
2006284141.tif 000011
【図１０】
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