(57)【要約】【課題】複数の検出温度を用いて簡単な制御ロジックで循環手段（循環ポンプ）を制御する間接加熱方式の温水暖房装置を提供する。【解決手段】湯水を貯留する貯湯タン (1)と、加熱手段(2) と、貯湯タンク(1) と加熱手段(2) を接続する循環加熱回路(3) を備え、循環加熱回路(3) には湯水を循環させる為の循環手段(6) と暖房用熱媒を加熱するための暖房用熱交換器(11)が設けられている温水暖房装置(W) において、加熱手段(2) から出湯される湯水の出湯温度と加熱手段(2) に導入される湯水の入水温度の差温（出湯温度と入水温度の差温）と、暖房用熱交換器(11)から吐出される暖房用熱媒の温度と暖房用熱交換器(11)に導入される暖房用熱媒の温度の差温（暖房往き温度と暖房戻り温度の差温）とが同じになるように循環手段(6) を制御する制御手段(27)を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯留する貯湯タンクと、加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段を接続する循環加熱回路を備え、前記循環加熱回路には湯水を循環させる為の循環手段と暖房用熱媒を加熱するための暖房用熱交換器が設けられている温水暖房装置において、
前記加熱手段に導入される湯水の入水温度を検知する入水温度検知手段と、前記加熱手段から出湯される湯水の出湯温度を検知する出湯温度検知手段と、前記暖房用熱交換器に導入される暖房用熱媒の温度を検知する暖房戻り温度検知手段と、前記暖房用熱交換器から吐出される暖房用熱媒の温度を検知する暖房往き温度検知手段とを備え、
前記循環加熱回路の湯水で前記暖房用熱媒を加熱する暖房加熱運転において、前記暖房往き温度と前記暖房戻り温度との差温と、前記出湯温度と前記入水温度との差温が同じになるように前記循環手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする温水暖房装置。
【請求項２】
前記暖房用熱交換器は、前記循環加熱回路に設けられたパイパス通路であって、前記貯湯タンクをバイパスするパイパス通路に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の温水暖房装置。
【請求項３】
前記暖房用熱交換器は、プレート式熱交換器からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房用熱媒を加熱手段で直接加熱することなく、加熱手段で加熱される湯水により間接加熱する方式の温水暖房装置において循環手段を制御する技術を改善したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示す直接加熱方式の温水暖房装置においては、ヒートポンプユニットの冷媒回路に凝縮熱交換器があり、この凝縮熱交換器と暖房端末とに亙って暖房用熱媒を循環させる暖房熱媒循環回路が設けられ、この暖房熱媒循環回路に循環ポンプが設けられている。
【０００３】
この温水暖房装置では、暖房端末を流れる暖房用熱媒の全量が凝縮熱交換器に流れるため、暖房用熱媒の温度Ｔ４が目標温度となるように、ヒートポンプの沸き上げ温度Ｔ２を制御すればよい。そのため、複数のサーミスタで検出した検出温度に基づいて、ヒートポンプユニットを制御すればよく、循環ポンプを介して暖房用熱媒の流量制御を行う必要がない。
【０００４】
図３に示す間接加熱方式の温水暖房装置においては、ヒートポンプユニットの冷媒回路の凝縮熱交換器と暖房熱媒循環回路の間に循環加熱回路と間接熱交換器とが設けられ、凝縮熱交換器において冷媒と循環加熱回路の湯水との間で熱交換させ、間接熱交換器において循環加熱回路の湯水と暖房熱媒との間で熱交換させるように構成されている。
【０００５】
特許文献１に記載の給湯装置は、貯湯タンクと、加熱手段（ヒートポンプユニット）と、貯湯タンク内の湯水を加熱手段に循環させる循環加熱回路と、暖房用熱媒等を加熱する熱交換器と、給湯回路等を備え、加熱手段で加熱した湯水を貯湯タンクと熱交換器へ択一的に供給でき、熱交換器から出た低温湯水を貯湯タンクの下部と加熱手段とに択一的に供給でき、熱交換器で暖房用熱媒を加熱可能であり、貯湯運転と暖房運転と貯湯暖房同時運転を実施可能に構成されている。
【０００６】
特許文献２に記載のヒートポンプ加熱式の貯湯式暖房装置においては、ヒートポンプに湯水を循環させる湯水循環回路と、この湯水循環回路のバイパス通路に暖房用熱交換器が介装され、ヒートポンプで加熱された温水が暖房用熱交換器に供給され、その暖房用熱交換器から出る低温湯水が貯湯タンクの中段部へ導入され、貯湯タンクの中段部から給湯用湯水を取り出し可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６７０４９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３に示す間接加熱方式の温水暖房装置においては、暖房熱媒循環回路を流れる暖房熱媒の流量は、設置現場ごとに異なるうえ、暖房熱媒循環回路と循環加熱回路には流量計も設けられていないので、循環加熱回路の湯水流量を循環ポンプを介してどのように制御すればよいのか分からない。特に、暖房端末は暖房運転時間の経過と共に昇温し、戻りの暖房用熱媒の温度が上昇する、つまり暖房端末における消費熱量が不明で且つ変動するため、検出温度Ｔ２，Ｔ４に基づいて循環ポンプＰ１を制御する方法で適切な流量制御を行うことが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、複数の検出温度を用いて簡単な制御ロジックで循環手段を制御する間接加熱方式の温水暖房装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の温水暖房装置は、湯水を貯留する貯湯タンクと、加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段を接続する循環加熱回路を備え、前記循環加熱回路には湯水を循環させる為の循環手段と暖房用熱媒を加熱するための暖房用熱交換器が設けられている温水暖房装置において、前記加熱手段に導入される湯水の入水温度を検知する入水温度検知手段と、前記加熱手段から出湯される湯水の出湯温度を検知する出湯温度検知手段と、前記暖房用熱交換器に導入される暖房用熱媒の温度を検知する暖房戻り温度検知手段と、前記暖房用熱交換器から吐出される暖房用熱媒の温度を検知する暖房往き温度検知手段とを備え、前記循環加熱回路の湯水で前記暖房用熱媒を加熱する暖房加熱運転において、前記暖房往き温度と前記暖房戻り温度との差温と、前記出湯温度と前記入水温度との差温が同じになるように前記循環手段を制御する制御手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、暖房加熱運転において、前記制御手段により、前記暖房往き温度と前記暖房戻り温度との差温と、前記出湯温度と前記入水温度との差温が同じになるように前記循環手段を制御するため、循環加熱回路を流れる湯水流量と暖房用熱媒の流量の比率が、暖房用熱交換器の伝熱効率に応じて定まる一定の値になり、暖房端末における必要熱量の変化に応じて循環加熱回路を流れる湯水流量が自動的に調整される。
【００１２】
このように、簡単な制御ロジックで循環ポンプを適正に制御することができ、温水暖房装置の運転効率を改善することができる。
【００１３】
請求項２の温水暖房装置は、請求項１の発明において、前記暖房用熱交換器は、前記循環加熱回路に設けられたパイパス通路であって、前記貯湯タンクをバイパスするパイパス通路に設けられたことを特徴としている。
上記の構成によれば、循環加熱回路のパイパス通路を有効活用して前記暖房用熱交換器を設けることができるため、温水暖房装置の製作費用を節減することができる。
【００１４】
請求項３の温水暖房装置は、請求項１又は２の発明において、前記暖房用熱交換器は、プレート式熱交換器からなることを特徴としている。
上記の構成によれば、暖房用熱交換器として、９５％以上もの高い伝熱効率を有するプレート式熱交換器を採用するため、温水暖房装置の運転効率を高める上で有利である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記のような種々の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る温水暖房装置の構成図である。
【図２】従来の直接加熱方式の温水暖房装置の構成図である。
【図３】従来の間接加熱方式の温水暖房装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図１に基づいて説明する。
温水暖房装置Ｗは、貯湯タンク１と、ヒートポンプユニット２（加熱手段）と、貯湯タンク１とヒートポンプユニット２を接続する循環加熱回路３と、循環ポンプ６（循環手段）と、バイパス通路９と、暖房用熱交換器１１と、暖房端末１７に暖房用熱媒を循環させる暖房熱媒循環回路１４と、出湯通路８と、給水通路７及び分岐給水通路１２と、制御ユニット２７等を備えている。
【００１８】
前記貯湯タンク１はヒートポンプユニット２により加熱された湯水を貯留するものであり、貯湯タンク１の側部の高さ位置の異なる５つの部位には温度センサ５ａ〜５ｅが設けられている。
前記ヒートポンプユニット２は、圧縮機２２と凝縮熱交換器２３と膨張弁２４と蒸発熱交換器２５とを冷媒回路で接続したものである。
【００１９】
前記循環加熱回路３は、貯湯タンク１の底部から凝縮熱交換器２３まで延びる循環往き通路４ａと、凝縮熱交換器２３から貯湯タンク１の頂部まで延びる循環戻り通路４ｂとを有する。前記バイパス通路９は、貯湯タンク１をバイパスするように循環加熱回路３に設けられたものであり、循環往き通路４ａと循環戻り通路４ｂとを接続している。
【００２０】
前記暖房用熱交換器１１はバイパス通路９に付設されており、この暖房用熱交換器１１はプレート式熱交換器で構成されている。
前記循環往き通路４ａとバイパス通路９との接続部には三方弁１０が介装されている。この三方弁１０は貯湯タンク１の湯水を凝縮熱交換器２３に流す第１位置とバイパス通路９の湯水を凝縮熱交換器２３に流す第２位置とに切換え可能に構成されている。
【００２１】
前記出湯通路８と分岐給水通路１２の合流部に介装された混合弁１３により、出湯通路８からの高温湯水と分岐給水通路１２からの上水の混合比を調整して設定温度の湯水をカラン等に給湯するようになっている。
【００２２】
前記暖房熱媒循環回路１４は、暖房用熱交換器１１から暖房端末１７へ延びる循環往き通路１５ａと、暖房端末１７から暖房用熱交換器１１へ延びる循環戻り通路１５ｂとを有し、循環戻り通路１５ｂには循環ポンプ１６が介装されている。  
【００２３】
前記ヒートポンプユニット２の凝縮熱交換器２３に導入される湯水の入水温度を検知する入水温度検知手段としての温度センサ１８が循環往き通路４ａに付設されている。前記ヒートポンプユニット２から出湯される湯水の出湯温度を検知する出湯温度検知手段としての温度センサ１９が循環戻り通路４ｂに付設されている。
【００２４】
前記暖房用熱交換器１１に導入される暖房用熱媒の温度を検知する暖房戻り温度検知手段としての温度センサ２０が、循環戻り通路１５ｂに付設されている。前記暖房用熱交換器１１から吐出される暖房用熱媒の温度を検知する暖房往き温度検知手段としての温度センサ２１が循環往き通路１５ａに付設されている。
【００２５】
前記ヒートポンプユニット２には圧縮機２２と膨張弁２４と蒸発熱交換器２５のファン２５ａを制御する制御基板２６が設けられ、この制御基板２６は制御ユニット２７との間で信号を授受可能になっている。
【００２６】
三方弁１０と混合弁１３と循環ポンプ６，１６と温度センサ５ａ〜５ｅ，１８〜２１は制御ユニット２７に接続され、ヒートポンプユニット２と三方弁１０と混合弁１３と循環ポンプ６，１６が制御ユニット２７により制御される。
【００２７】
次に、前記温水暖房装置Ｗの作用、効果について説明する。
貯湯タンク１に高温の湯水を供給する貯湯運転の際には、三方弁１０を第１位置（貯湯タンク１を凝縮熱交換器２３に接続）に保持し、ヒートポンプユニット２と循環ポンプ６を駆動し、貯湯タンク１の全体に高温の湯水が貯留された満蓄状態になるまで運転する。
【００２８】
暖房端末１７へ加熱された暖房用熱媒を供給する為に暖房加熱運転をする際には、三方弁１０が第２位置（パイパス通路９を循環往き通路４ａに接続）に保持され、ヒートポンプユニット２、循環ポンプ６，１６を駆動状態にする。
【００２９】
この暖房加熱運転において、制御ユニット２７は、温度センサ２１で検出された暖房往き温度Ｔ１と温度センサ２０で検出された暖房戻り温度Ｔ２との差温と、温度センサ１９で検出された出湯温度Ｔ３と温度センサ１８で検出された入水温度Ｔ４との差温が同じになるように循環ポンプ６を制御する。
【００３０】
それ故、循環加熱回路３を流れる湯水流量と暖房熱媒循環回路１４を流れる暖房用熱媒の流量の比率が、暖房用熱交換器１１の伝熱効率に応じて定まる一定の値になり、暖房端末１７における必要熱量の変化に応じて循環加熱回路３を流れる湯水流量が自動的に調整される。このように、簡単な制御ロジックで循環ポンプ６を適正に制御し、温水暖房装置Ｗの運転効率を改善することができる。
【００３１】
前記暖房用熱交換器１１は、循環加熱回路３に設けられたパイパス通路９であって、貯湯タンク１をバイパスするパイパス通路９に設けられているため、循環加熱回路３のパイパス通路９を有効活用して暖房用熱交換器１１を設けることができるため、温水暖房装置Ｗの製作費用を節減することができる。
【００３２】
暖房用熱交換器１１として、９５％以上もの高い伝熱効率を有するプレート式熱交換器を採用するため、温水暖房装置Ｗの運転効率を高める上で有利である。
【００３３】
次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
１）加熱手段は、ヒートポンプユニットに限らず、燃料電池ユニットや燃焼式加熱装置であってもよい。
２）暖房端末は１組に限らず、複数の暖房端末に加熱された暖房用熱媒を供給するように構成する場合もある。
【００３４】
３）その他、当業者ならば本発明に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。
【符号の説明】
【００３５】
Ｗ    温水暖房装置
１    貯湯タンク
２    ヒートポンプユニット（加熱手段）
３    循環加熱回路
６    循環ポンプ（循環手段）
９    バイパス通路
１１    暖房用熱交換器
１７    暖房端末
１８    温度センサ（入水温度検知手段）
１９    温度センサ（出湯温度検知手段）
２０    温度センサ（暖房戻り温度検知手段）
２１    温度センサ（暖房往き温度検知手段）
２７    制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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