(57)【要約】【課題】凍結防止処理を行う際の電力消費を低減することができる熱媒循環装置を構造簡単として提供する。【解決手段】第１熱媒回路２は、加熱部２１と第１ポンプ２２とを備える。第２熱媒回路３は、熱利用負荷３１と第２ポンプ３２とを備える。第１熱媒回路２と第２熱媒回路３とは、接続器５により接続される。第１ポンプ２２と第２ポンプ２３とにより熱媒の循環を制御する熱媒循環制御部４１に、第２ポンプ３２を停止状態として第１ポンプ２２を作動させることにより、第１熱媒回路２の熱媒の凍結を防止する凍結防止処理を実行する凍結防止制御部４２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を加熱する加熱部が設けられた第１熱媒回路と、該第１熱媒回路に設けられて該第１熱媒回路の上流から下流に熱媒を強制的に流動させる第１ポンプと、熱媒の熱を利用する熱利用負荷が設けられた第２熱媒回路と、該第２熱媒回路に設けられて該第２熱媒回路の上流から下流に熱媒を強制的に流動させる第２ポンプと、前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路との間に設けて両回路を接続する接続器と、前記熱利用負荷を用いて熱媒の熱を利用するとき、前記第１ポンプと前記第２ポンプとを同期作動させて熱媒を前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路との両回路間で循環させる熱媒循環制御部とを備え、
前記接続器は、筒状の周壁により内部が中空とされた胴部と、前記胴部周壁に形成されて前記胴部内部に前記第１熱媒回路から熱媒を導入する第１導入口と、前記胴部周壁の前記第１導入口から導入された熱媒を受ける位置に形成されて前記胴部内部から前記第２熱媒回路に熱媒を導出する第１導出口と、前記胴部周壁に形成されて前記胴部内部に前記第２熱媒回路から熱媒を導入する第２導入口と、前記胴部周壁の前記第２導入口から導入された熱媒を受ける位置に形成されて前記胴部内部から前記第１熱媒回路に熱媒を導出する第２導出口とを備え、
前記熱媒循環制御部は、前記第２ポンプを停止状態として前記第１ポンプを作動させることにより、前記第１熱媒回路の熱媒の凍結を防止する凍結防止処理を実行する凍結防止制御部を備えることを特徴とする熱媒循環装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱媒循環装置において、
前記第１熱媒回路の設置位置の雰囲気温度を検出する温度センサを備え、
前記凍結防止制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて前記凍結防止処理を実行することを特徴とする熱媒循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒を加熱する加熱部が設けられた第１熱媒回路に、熱媒の熱を利用する熱利用負荷が設けられた第２熱媒回路を接続することにより構成される熱媒循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温水ボイラ（加熱部）により温水を生成し貯湯槽に貯湯する貯湯槽用循環回路（第１熱媒回路）と、カラン等の給湯出口を有する給湯用循環回路（第２熱媒回路）とによって構成される湯水の循環装置が知られている。この循環装置においては、貯湯槽用循環回路に設けられている第１循環ポンプと、給湯用循環回路に設けられている第２循環ポンプとを同時に作動させることにより、両回路の水の凍結を防止することが行われている（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１２４０２号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の循環装置においては、加熱部側となる第１熱媒回路の大部分が屋外に設置され、負荷側となる第２熱媒回路が屋内に設置されることが多い。このような設置場所の違いにより、外気温度が低くて第１熱媒回路の熱媒が凍結するおそれがあっても、第２熱媒回路の熱媒は外気温度の影響を受けずに凍結する心配がない場合がある。
【０００５】
しかし、上記従来のものでは、第１熱媒回路の熱媒が凍結するおそれがある場合には、第２熱媒回路の熱媒に凍結のおそれがなくても、第１循環ポンプと第２循環ポンプとを共に作動させ、第１熱媒回路と第２熱媒回路との両回路で熱媒を循環させるようになっている。このため、凍結を防止するときの電力の消費が大きい不都合がある。
【０００６】
上記の点に鑑み、本発明は、凍結防止処理を行う際の電力消費を低減することができる熱媒循環装置を構造簡単として提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明の熱媒循環装置は、熱媒を加熱する加熱部が設けられた第１熱媒回路と、該第１熱媒回路に設けられて該第１熱媒回路の上流から下流に熱媒を強制的に流動させる第１ポンプと、熱媒の熱を利用する熱利用負荷が設けられた第２熱媒回路と、該第２熱媒回路に設けられて該第２熱媒回路の上流から下流に熱媒を強制的に流動させる第２ポンプと、前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路との間に設けて両回路を接続する接続器と、前記熱利用負荷を用いて熱媒の熱を利用するとき、前記第１ポンプと前記第２ポンプとを同期作動させて熱媒を前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路との両回路間で循環させる熱媒循環制御部とを備え、前記接続器は、筒状の周壁により内部が中空とされた胴部と、前記胴部周壁に形成されて前記胴部内部に前記第１熱媒回路から熱媒を導入する第１導入口と、前記胴部周壁の前記第１導入口から導入された熱媒を受ける位置に形成されて前記胴部内部から前記第２熱媒回路に熱媒を導出する第１導出口と、前記胴部周壁に形成されて前記胴部内部に前記第２熱媒回路から熱媒を導入する第２導入口と、前記胴部周壁の前記第２導入口から導入された熱媒を受ける位置に形成されて前記胴部内部から前記第１熱媒回路に熱媒を導出する第２導出口とを備え、前記熱媒循環制御部は、前記第２ポンプを停止状態として前記第１ポンプを作動させることにより、前記第１熱媒回路の熱媒の凍結を防止する凍結防止処理を実行する凍結防止制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、前記第１熱媒回路の熱媒の凍結を防止するとき、前記凍結防止制御部が、前記第２ポンプを停止状態として前記第１ポンプを作動させる。
【０００９】
ここで、前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路とを接続している接続器について説明すると、接続器は、切換弁等の流路を切り換える手段を備えていないが、第１ポンプと第２ポンプとの夫々の作動と停止を制御することで、熱媒の循環流路を切り換えることができる。なお、本発明において用いる接続器は、周知のロー・ロス・ヘッダ（low loss header）や混水器と同様の構成を有するものである。
【００１０】
即ち、前記第１熱媒回路と前記第２熱媒回路との全体に熱媒を循環させるとき、第１ポンプと第２ポンプとを共に同期作動させる。これにより、接続器においては、加熱部で加熱された熱媒が第１ポンプによって強制的に第１導入口から胴部内に送り込まれ、胴部内に送り込まれた熱媒は、第２ポンプによって強制的に第１導出口から吸引されて第２熱媒回路に送り出される。
【００１１】
このとき、第１導入口と第１導出口との間には胴部の内部空間が存在するが、第１導出口が第１導入口から導入された熱媒を受ける位置に設けられていることにより、第１導入口から胴部内に送り込まれた熱媒は、第１導出口に向って円滑に移動（好ましくは、略直線的に移動）して、第１導出口から導出される。
【００１２】
第２熱媒回路の下流側においては、熱利用負荷で放熱された熱媒が第２ポンプによって強制的に第２導入口から胴部内に送り込まれ、胴部内に送り込まれた熱媒は、第１ポンプによって強制的に第２導出口から吸引されて第１熱媒回路に送り出される。このときも、第２導入口から胴部内に送り込まれた熱媒は、第２導出口に向って円滑に移動（好ましくは、略直線的に移動）して、第２導出口から導出される。
【００１３】
更に、接続器は、第１ポンプを作動させ、第２ポンプを停止状態とすると、第１ポンプにより第１熱媒回路の熱媒が第１導入口から胴部内に強制的に送り込まれる。そして、胴部内の熱媒は、第１ポンプの作動により、第２導出口から第１熱媒回路の上流側に送り出される。このとき、第２熱媒回路では、第２ポンプが停止状態であることにより殆ど熱媒が流動しない。このため、加熱部で加熱された熱媒は、第１導入口から胴部内に強制的に送り込まれて胴部内を移動し、その際に加熱されていない胴部内の熱媒と少し混ざり合って第２導出口から第１熱媒回路に戻る。
【００１４】
このような接続器の作用により、本発明においては、第１熱媒回路の熱媒の凍結を防止するときには、第１ポンプを作動させ、第２ポンプを停止状態とすることができ、これによって第２ポンプの電力消費を省くことができる。しかも、接続器により、切換弁等の部品を不要として、第１熱媒回路でのみ熱媒の循環が行えるので構造簡単で安価に構成することができる。
【００１５】
また、本発明の熱媒循環装置において、前記第１熱媒回路の設置位置の雰囲気温度を検出する温度センサを備え、前記凍結防止制御部は、前記温度センサの検出温度に基づいて前記凍結防止処理を実行することが好ましい。
【００１６】
例えば、前記凍結防止処理は、外気温度が低下することが予想される時間帯に行うことが考えられる。この場合には、例えば、タイマーを設けて冬期の夜間の時間帯に前記凍結防止処理を行うことが挙げられる。しかし、冬期の夜間であっても外気温度は毎日同じとは限らないために、タイマーによると無駄な凍結防止処理を実行するおそれがあり、十分に電力消費を低減させることができない。
【００１７】
そこで、本発明においては、第１熱媒回路の設置位置の雰囲気温度を検出する温度センサにより、凍結するおそれのある温度が検出されたとき、凍結防止処理を実行する。こうすることにより、第１熱媒回路の熱媒が凍結するおそれのある場合にのみ凍結防止処理が行われるので、電力の消費を一層確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の熱媒循環装置の構成を模式的に示す図。
【図２】接続器内部の熱媒の動きを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の熱媒循環装置１は、水（湯）を熱媒として循環させる温水暖房システムを構成するものであり、熱媒の加熱部として熱源機２１を有する熱媒加熱回路２（第１熱媒回路）と、熱利用負荷として暖房端末３１を有する暖房回路３（第２熱媒回路）とを備えている。
【００２０】
熱媒加熱回路２は熱媒を上流から下流に強制的に流動させる第１ポンプ２２を備え、暖房回路３は熱媒を上流から下流に強制的に流動させる第２ポンプ３２を備えている。更に、熱媒循環装置１には、第１ポンプ２２及び第２ポンプ３２への作動指示により熱媒の循環を制御する熱媒循環制御部４１を機能として備えるコントローラ４が設けられている。
【００２１】
コントローラ４は、熱媒加熱回路２が設置されている場所の雰囲気温度（外気温度）を検出可能な位置に設けられた外気温センサ２３（本発明の温度センサに相当する）と、暖房回路３が設置されている場所の雰囲気温度（室内温度）を検出可能な位置に設けられた室温センサ３３とから温度情報を採取する。
【００２２】
熱媒循環制御部４１は、凍結防止制御部４２を機能として備えている。凍結防止制御部４２は、外気温センサ２３及び室温センサ３３の検出温度に基づいて熱媒加熱回路２の熱媒や暖房回路３の熱媒が凍結するおそれがある状態になっているか否かを判断し、熱媒が凍結するおそれがある場合には、後述する凍結防止処理を実行する。
【００２３】
熱媒加熱回路２の大部分は屋外に設置されており、暖房回路３は屋内に設置されている。このため、寒冷地や冬期には、熱媒加熱回路２の熱媒が凍結するおそれがある。一方、暖房回路３が屋内の極度に室温が低下することのない場所（例えば地下室等）に設置されている場合、暖房回路３の熱媒は凍結することは殆どない。
【００２４】
熱媒加熱回路２と暖房回路３とは接続器５を介して接続されている。接続器５は、一般にロー・ロス・ヘッダ（low loss header）や混水器と言われるものと同じ構成であり、図２Ａに示すように、円筒状の周壁により内部が中空とされた胴部５１を備えている。
【００２５】
胴部５１の内部には、図示しないエア抜き用のメッシュが入っている。胴部５１の上部閉塞端には内部圧を大気開放するためのエア抜き弁５２が設けられ、胴部５１の下部閉塞端には排水コック５３が設けられている。
【００２６】
胴部５１の周壁には、第１導入口５４と、第１導出口５５と、第２導入口５６と、第２導出口５７とが形成されている。第１導入口５４には熱媒加熱回路２の下流端が接続されており、第１導出口５５には暖房回路３の上流端が接続されている。第２導入口５６には暖房回路３の下流端が接続されており、第２導出口５７には熱媒加熱回路２の上流端が接続されている。
【００２７】
第１導入口５４と第１導出口５５とは胴部５１の内部空間を介して互いに対向する。第２導入口５６と第２導出口５７とは胴部５１の内部空間を介して互いに対向する。
【００２８】
次に、図１及び図２Ａを参照して、暖房運転について説明する。暖房運転を行うときには、コントローラ４が熱源機２１を制御して熱媒の加熱を行い、熱媒循環制御部４１が第１ポンプ２２と第２ポンプ３２とを同期作動させ、熱源機２１によって加熱された熱媒を暖房端末３１に供給する。
【００２９】
即ち、熱媒加熱回路２の熱源機２１により加熱された熱媒は、第１ポンプ２２の作動により熱媒加熱回路２の下流端から接続器５へ送り込まれ、接続器５に入った加熱された熱媒は、第２ポンプ３２の作動により接続器５から暖房回路３の上流側に引き込まれる。
【００３０】
このとき、接続器５の内部における熱媒の動きは、図２Ａに示すように、加熱された熱媒が第１導入口５４から第１導出口５５へ略直線的に移動し、放熱後の熱媒が第２導入口５６から第２導出口５７へ略直線的に移動する。
【００３１】
これにより、熱媒加熱回路２と暖房回路３とが連続する熱媒流路となって熱媒が熱源機２１と暖房端末３１との間を循環し、暖房運転が行われる。
【００３２】
次に、図１及び図２Ｂを参照して、凍結防止処理について説明する。暖房運転を停止している状態で、外気温センサ２３の検出温度が所定の温度（例えば２℃）を下回ると、熱媒循環制御部４１の凍結防止制御部４２が熱源機２１に凍結防止用の熱媒加熱運転を要求する。同時に、凍結防止制御部４２は、第２ポンプ３２の停止を維持し、第１ポンプ２２を作動させる。
【００３３】
このとき、接続器５の内部における熱媒の動きは、第１ポンプ２２のみの作動によるもので、図２Ｂに示すように、熱媒加熱回路２の加熱された熱媒が第１導入口５４から胴部５１内に入り、胴部５１の内部空間を流動して第２導出口５７から熱媒加熱回路２に戻る。
【００３４】
暖房回路３においては、第２ポンプ３２が停止していることにより、熱媒の循環量は極めて小さい。このように、凍結防止処理においては、第２ポンプ３２を作動させずに第１ポンプ２２のみを作動させるので、電力消費を抑えることができ、作動音も半減させることができる。
【００３５】
また、加熱された熱媒は、胴部５１内に強制的に送り込まれて第２導出口５７に向かう間に、周囲にある加熱されていない熱媒を巻き込み混ざり合って第２導出口５７から導出される。これにより、熱媒加熱回路２に戻された熱媒の温度は、暖房回路３を通過したものに比べて温度低下が抑えられる。よって、凍結防止処理における熱源機２１の消費エネルギも比較的小さく抑えることができる。
【００３６】
なお、万一、室温センサ３３の検出温度が所定の温度（例えば２℃）を下回った場合には、凍結防止制御部４２は、第１ポンプ２２と第２ポンプ３２とを同期作動させ、暖房運転を行うときと同様にして熱媒加熱回路２と暖房回路３との両方に加熱された熱媒を循環させ、暖房回路３に対する凍結防止処理を実行する。
【００３７】
以上、実施形態として温水暖房システムを構成する熱媒循環装置について説明したが、これ以外に本発明は、加熱部が設けられた第１熱媒回路と熱利用負荷が設けられた第２熱媒回路とを接続器によって接続した構成を有しているものに好適に採用することができる。具体的には、例えば、図示しないが、貯湯タンクを接続した給湯システムの凍結防止処理にも採用することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、接続器５の構成として、第１導入口５４と第１導出口５５とが胴部５１の内部空間を介して互いに対向し、第２導入口５６と第２導出口５７とが胴部５１の内部空間を介して互いに対向するものを示した。しかし、第１導入口５４と第１導出口５５との位置関係、及び第２導入口５６と第２導出口５７との位置関係は、これに限るものではない。
【００３９】
即ち、図２Ａや図２Ｂに示した熱媒の流れを生成可能な範囲で、第１導入口５４に対する第１導出口５５の位置と、第２導入口５６に対する第２導出口５７の位置とは、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…熱媒循環装置、２…熱媒加熱回路（第１熱媒回路）、２１…熱源機（加熱部）、２２…第１ポンプ、２３…外気温センサ（温度センサ）、３…暖房回路（第２熱媒回路）、３１…暖房端末（熱利用負荷）、３２…第２ポンプ、４１…熱媒循環制御部、４２…凍結防止制御部、５…接続器、５１…胴部、５４…第１導入口、５５…第１導出口、５６…第２導入口、５７…第２導出口。
【図１】
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【図２】
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