(57)【要約】【課題】温水バイパス流路を流れる温水流量を最適化して搬送エネルギーを有効に利用する温水暖房装置に関する。【解決手段】流れる温水の量を可変できる流量制御弁１４を温水バイパス流路５に設けて温水バイパス流路５に流れる温水量を制御し、温水循環ポンプ１の出力が変化しても流量制御弁１４が温水バイパス流路５を流れる温水量を最低搬送温水流量に維持するものである。従って暖房端末機８に搬送されない無駄な加熱エネルギーを減少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】
水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器の下流側に設けた温水温度検出手段と、前記熱交換器を加熱する加熱器と、出力を可変できる温水循環ポンプと、循環温水の空気抜き機能を有する膨張タンクと、前記熱交換器の下流側と前記温水循環ポンプの入口側を結ぶ温水バイパス流路とで構成した熱源機と、前記熱源機に温水配管で接続し温水が循環する暖房端末機とを備え、前記温水バイパス流路に流量制御手段を設け、前記温水循環ポンプの出力可変に拘わらず、流れる水量を最低搬送温水流量に制御してなる温水暖房装置。
【請求項２】
流量制御手段は、温水循環ポンプの出力が急激に低下すると、温水バイパス流路を流れる水量を、所定時間、最低搬送温水流量より多くした後に最低搬送温水流量に制御してなる請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項３】
流量制御手段は、温水循環ポンプの出力が急激に増加すると、温水バイパス流路を流れる水量を、所定時間流れを停止した後に最低搬送温水流量に制御してなる請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項４】
熱源機は流量制御手段を有する温水バイパス流路と並列に、さらに温水バイパス流路を設け、かつ前記二本の温水バイパス流路を流れる水量を最低搬送温水流量になるように構成した請求項１〜請求項４のいずれかに記載の温水暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水配管で接続した暖房端末機に温水を温水循環ポンプで循環させ暖房を行う温水暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の温水暖房装置は図５に示す構成のものが一般的であった（特許文献１参照）。この温水暖房装置は図５に示ように、ガス燃焼を利用した温水暖房機をイメージした構成図にて説明する。
【０００３】
出力を可変できる温水循環ポンプ１と、その搬送温水を加熱する熱交換器２と、熱交換器２を加熱する加熱器２ａの加熱エネルギーを調整する調整器３と、加熱後の温水温度を検出する加熱温度センサ４と最低搬送温水流量を確保する温水バイパス流路５と、搬送される温水を複数の温水回路に分岐する温水往きヘッダー６と、温水を搬送する温水往き配管７と、この温水の熱を利用する暖房端末機８と、温度の下がった温水を戻す温水戻り配管９と、複数の戻り温水をまとめる戻りヘッダー１０と、この戻り温水と温水バイパス流路５を通った温水を受け、温水循環ポンプ１に戻す膨張タンク１１と、暖房端末機８と通信する信号線１２に接続された制御器１３で構成される。
【０００４】
ここで制御器１３は、暖房端末機８の運転信号によって温水循環ポンプ１を回転させるとともに暖房端末機８の運転状況（例えば設定温度）に合わせて温水循環ポンプの出力を可変させながら温水を循環させ、調整器３によって加熱器２ａの加熱量を調整し、加熱温度センサ４の温度を設定温度に保つように制御するように構成されている。
【０００５】
しかしながら、従来の温水暖房装置では温水循環ポンプ１の出力の変化に伴い、温水バイパス流路５を流れる流量も変化し、特に温水循環ポンプ１の出力が大きくなった場合、温水バイパス流路５を流れる流量は最低搬送温水流量より遥かに大きくなり、暖房端末機８に搬送されない加熱エネルギーが増加し、温水暖房に有効に利用されることなく循環せざるを得ないという課題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６７１８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、バイパス流路の温水搬送量を常に最適にすることで、従来温水暖房に利用されずに消費されていたエネルギーを減少させ、暖房効率の高い温水暖房装置を提供することにある。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、温水バイパス流路に流れる温水の量を可変できる流量制御手段を温水バイパス流路に設け、温水循環ポンプの出力可変に拘わらず温水バイパス流路に流れる水量を最低搬送温水流量に制御するものである。
【０００９】
上記手段によれば温水循環ポンプの出力が変化しても流量制御手段が温水バイパス流路に流れる水量を最低搬送温水流量に維持するため、暖房端末機に搬送されない加熱エネルギーを減少させ、暖房効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。
【００１１】
本発明の請求項１記載に係る発明は、水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器の下流側に設けた温水温度検出手段と、前記熱交換器を加熱する加熱器と、出力を可変できる温水循環ポンプと、循環温水の空気抜き機能を有する膨張タンクと、前記熱交換器の下流側と前記温水循環ポンプの入口側を結ぶ温水バイパス流路とで構成した熱源機と、前記熱源機に温水配管で接続し温水が循環する暖房端末機とを備え、前記温水バイパス流路に流量制御手段を設け、前記温水循環ポンプの出力可変に拘わらず、流れる水量を最低搬送温水流量に制御してなる温水暖房装置である。
【００１２】
上記実施の形態によれば、暖房端末機の運転状況によって温水循環ポンプの出力が可変されるが、この温水循環ポンプの出力の変化に伴って温水バイパス流路を流れる温水流量も変化しようとするが、流量を可変できる流量制御手段により温水バイパス流路を流れる温水流量を常に最低搬送温水流量に維持することができる。
【００１３】
請求項２記載に係る発明は、請求項１記載において、流量制御手段は温水循環ポンプの出力が急激に低下すると、温水バイパス流路を流れる水量を、最低搬送温水流量より多くし、所定時間後に最低搬送温水流量に戻す制御にしてなる温水暖房装置である。
【００１４】
上記実施の形態によれば、暖房端末機の運転が急激に減少すると温水循環ポンプの出力を急激に減少させるが、この時熱交換器を流れる温水流量も急激に減少し、熱交換器への加熱量の減少が追いつかず、熱交換器の温度が急激に上昇しようとする。しかし、温水バイパス流路の流量制御手段により温水流量を最低搬送温水流量より多い流量にすることにより、すばやく熱交換器を流れる温水流量を増加させ、温水循環ポンプの出力が安定すると温水バイパス流路の流量制御手段により最低搬送温水流量に戻すことができる。
【００１５】
請求項３記載に係る発明は、請求項１記載において、流量制御手段は温水循環ポンプの出力が急激に増加すると、温水バイパス流路への温水の流れを停止させ、所定時間後に最低搬送温水流量に戻す制御にしてなる温水暖房装置である。
【００１６】
上記実施の形態によれば、暖房端末機の運転が急激に増加すると温水循環ポンプの出力を急激に上昇させるが、この時温水バイパス流路の流量制御手段により、流れる温水流量を停止させ、暖房端末機へ搬送される温水流量を増加させ、所定時間後に温水循環ポンプの出力が安定すると温水バイパス流路の流量制御手段により、最低搬送温水流量に戻すことができる。
【００１７】
請求項４記載に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかの記載において、熱源機は流量制御手段を有する温水バイパス流路と並列に、さらに温水バイパス流路を設け、かつ前記二本の温水バイパス流路を流れる水量を最低搬送温水流量になるように構成した温水暖房装置である。
【００１８】
上記実施の形態によれば、熱交換器で加熱された温水は温水循環ポンプにより暖房端末機に供給され、その一部は二本の温水バイパス流路を経て膨張タンクに戻るが万一、一方の温水バイパス流路に設けた流量制御手段が故障し温水が流れなくなった場合でも、他方の温水バイパス流路により温水が熱源機内で循環するようにしているので暖房端末機への温水の循環がない時でも常に熱交換器に温水を流すことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の温水暖房装置を示す構成図である。温水暖房装置の熱源機１５は、循環温水量を変えられる出力可変の温水循環ポンプ１と、その搬送温水を加熱する熱交換器２と、熱交換器２を加熱するガスまたは石油または電気等を熱源として使用するバーナ等の加熱器２ａと、加熱器２ａの加熱エネルギーを調整する調整器３と、熱交換器２の下流側に設け、加熱後の温水温度を検出する温水温度検出手段である加熱温度センサ４と、熱交換器２の下流側と温水循環ポンプ１の入口側に通じ、常に熱交換器２に温水を循環させるべく最低搬送温水流量を確保する温水バイパス流路５と、温水バイパス流路５に設けた流量制御手段としての流量制御弁１４と、戻り温水と温水バイパス流路５を通った温水を受け、かつ温水循環ポンプ１に戻す循環温水の空気抜き機能を有する膨張タンク１１と、暖房端末機８と信号線１２で通信することにより、信号線１２を介して温水循環ポンプ１、調整器３等を制御する制御手段１３とで構成している。
【００２１】
流量制御弁１４は、温水循環ポンプ１の出力可変に拘わらず、流れる水量を最低搬送温水流量に制御するもので、温水循環ポンプ１の出力可変の圧力を取り込み、流れる水量を最低搬送温水流量に制御するダイアフラム式の弁、または制御手段１３を介して受ける温水循環ポンプ１の出力可変の信号で駆動されるギアモータにより、流れる水量を最低搬送温水流量に制御する弁等が考えられる。
【００２２】
制御手段１３は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成され、使用者の指示による暖房端末機８の運転信号によって温水循環ポンプ１を回転させるとともに、暖房端末機８の運転状況（例えば設定温度）に合わせて温水循環ポンプ１の出力を可変させながら温水を循環させ、調整器３によって加熱器２ａの加熱量を調整し、加熱温度センサ４の温度を設定温度に保つように制御するように構成されている。
【００２３】
暖房端末機８は、搬送される温水を複数の温水回路に分岐する温水往きヘッダー６を介して温水配管である温水を搬送する温水往き配管７および複数の戻り温水をまとめる戻りヘッダー１０を介して温水配管である温度の下がった温水を戻す温水戻り配管９により熱源機１５に接続している。図中、１６は加熱器２ａの排気部である。
【００２４】
次に上記実施例の動作と作用について説明すると、制御手段１３を通じて暖房端末機８の運転を開始すると、温水循環ポンプ１が回転するとともに、調整器３よりガスと燃焼用空気が加熱器２ａに供給され点火により燃焼し、熱交換器２が加熱される。そして熱交換器２を流れる水が加熱されて複数の暖房端末機８に温水が送られて暖房に使用され、温度低下した温水が膨張タンク１１を経て温水循環ポンプ１に戻り熱交換器２で再び加熱される。一方、熱源機１５内では、暖房に使用されることなく最低搬送水量の温水が流量制御弁１４を有する温水バイパス流路５を経て熱交換器２へ循環している。
【００２５】
このような使用において、暖房端末機８の運転状況によって温水循環ポンプ１の出力が可変されると、この温水循環ポンプ１の出力の変化に伴って温水バイパス流路５を流れる温水流量も本来であれば変化することになる。
【００２６】
然るに本実施例では、流量を可変できる流量制御弁１４により温水バイパス流路５を流れる温水流量を常に最低搬送温水流量に維持するのである。すなわち、暖房端末機８の運転が増加すると温水循環ポンプ１の出力が増加し、温水バイパス流路５を流れる温水流量も増加しようとする。しかし、流量制御弁１４が温水流量を絞り最低搬送温水流量を維持する。そして、逆に暖房端末機８の運転が減少すると温水循環ポンプ１の出力が減少し温水バイパス流路５を流れる温水流量も減少しようとするが、流量制御弁１４が温水流量を増やし最低搬送温水流量を維持し、常に温水バイパス流路５を流れる温水流量を最低搬送温水流量に維持し続ける。従って、熱交換器２で加熱された温水が、温水循環ポンプ１の出力変化に拘わらず不必要に温水バイパス流路５に流れることなく、効率良く暖房に使用することができる。
【００２７】
以上のように本実施例では、温水バイパス流路に設けている流量制御手段により、温水バイパス流路に流れる水量を温水循環ポンプ出力の変化に拘わらず最低搬送温水流量に維持しているので、温水暖房に利用されずに消費されていたエネルギーを減少させるという効果を有する。
【００２８】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２における温水暖房装置の温水循環ポンプの出力と温水バイパス水量との時系列を示す図である。本実施例は、流量制御弁を温水循環ポンプの出力が急激に減少した時、一時的に多い流量を流した後に最低搬送温水流量に戻す構成にした点が実施例１と異なり、温水暖房装置の基本的な構成並びに作用効果は実施例１の発明と同じなので、図１を利用して詳細な説明は省略する。
【００２９】
流量制御手段としての流量制御弁１４は、図２に示すように温水循環ポンプ１の出力が急激に低下した場合、所定時間Ｔ０の間、温水バイパス流路５を流れる温水バイパス水量を最低搬送温水流量より多い流量Ｌｈにし、温水循環ポンプ１の出力が安定した、つまり所定時間Ｔ０後に温水バイパス流路５を流れる温水流量を最低搬送温水流量に戻すように構成してある。
【００３０】
なお、前記した制御を行う構成の流量制御弁１４は、例えば、温水循環ポンプ１の出力を急激に低下する指示を受けた制御手段１３の信号でギアモータを駆動して通常時（最低搬送温水流量）より多い流量Ｌｈを流せるように弁を開き、制御手段１３に予め設定した所定時間Ｔ０のタイムアップの信号により、水量を最低搬送温水流量になるようにギアモータを駆動し弁を元の開成度合いに戻すように構成すればよい。
【００３１】
次に上記実施例の動作と作用を説明すると、上記実施例１で説明したと同じようにして温水暖房装置を暖房に使用する。そして、制御手段１３を介しての指示により、暖房端末機８の運転が急激に減少すると暖房端末機８の運転信号が信号線１２を経て制御手段１３に送られ、温水循環ポンプ１の出力を急激に減少させるとともに、調整器３によって加熱器２ａの加熱量も減少させる。しかし、この時の熱交換器２を流れる温水流量も急激に減少し調整器３による加熱器２ａの熱交換器２に対する加熱量の減少が追いつかず熱交換器２の温度が急激に上昇しようとする。
【００３２】
然るに本実施例では、温水循環ポンプ１の出力が急激に低下し始めた場合、温水バイパス流路５に設けた流量制御弁１４が開き、温水バイパス流路５を流れる温水流量を通常時の最低搬送温水流量より多い流量Ｌｈにするので、すばやく温水熱交換器２を流れる温水流量を増加させることができて熱交換器２の温度上昇を防ぎ、そして所定時間Ｔ０後の温水循環ポンプ１の出力が安定すると流量制御弁１４の開成度合いが元に戻り、温水バイパス流路５を流れる温水が最低搬送温水流量に戻るのである。
【００３３】
従って、熱交換器２で加熱された温水が、温水循環ポンプ１の急激な出力低下に拘わらず不必要に温水バイパス流路５に流れることなく、効率良く暖房に使用することができ、かつ熱交換器の異常温度上昇を防止できる。
【００３４】
以上のように本実施例では、流量制御手段により温水循環ポンプの出力の急激な低下に対して温水バイパス流路を流れる水量を所定時間、最低搬送温水流量より多く流した後に最低搬送温水流量に戻すようにしているので、温水循環ポンプの出力の急激な低下による熱交換器を流れる水量の急激な低下による熱交換器の異常温度上昇を防止できるという効果を有する。
【００３５】
（実施例３）
図３は本発明の実施例４における温水暖房装置の温水循環ポンプの出力と温水バイパス水量との時系列を示す図である。本実施例は、流量制御弁を温水循環ポンプの出力が急激に増加した時、一時的に温水の流れを停止した後に最低搬送温水流量に戻す構成にした点が実施例１と異なり、温水暖房装置の基本的な構成並びに作用効果は実施例１の発明と同じなので、図１を利用して詳細な説明は省略する。
【００３６】
流量制御手段としての流量制御弁１４は、図３に示すように温水循環ポンプ１の出力が急激に上昇した場合、所定時間Ｔ１の間、温水バイパス水量が温水バイパス流路５を流れるのを停止させ、温水循環ポンプ１の出力が安定した所定時間Ｔ１後に温水バイパス流路５を流れる温水流量を最低搬送温水流量に戻す制御を行える構成である。
【００３７】
前記した制御を行う構成の流量制御弁１４は、例えば、温水循環ポンプ１の出力を急激に増加する指示を受けた制御手段１３の信号でギアモータを駆動して通常時（最低搬送温水流量）の開きから弁を閉じ、制御手段１３に予め設定した所定時間Ｔ１のタイムアップの信号により、水量を最低搬送温水流量になるようにギアモータを駆動し弁を元の開成度合いに戻すように構成すればよい。
【００３８】
次に上記実施例の動作と作用を説明すると、上記実施例１で説明したと同じようにして温水暖房装置を暖房に使用する。そして、制御手段１３を介しての指示により、暖房端末機８の運転が急激に増加すると暖房端末機８の運転信号が信号線１２を経て制御手段１３に送られ、温水循環ポンプ１の出力を急激に上昇させるとともに調整器３によって加熱器２ａの加熱量を増加させる。
【００３９】
そして、この時温水バイパス流路５に設けた流量制御弁１４を閉じて温水バイパス流路５を流れる温水流量を停止させ、熱交換器８を通過した温水の全てを暖房端末機８へ搬送させて温水流量を増加させ暖房端末機８の急激な増加に対応し、やがて温水循環ポンプ１の出力が安定すると温水バイパス流路５の流量制御弁１４を開き、通常の最低搬送温水流量に戻すのである。従って、熱交換器２で加熱された温水が、温水循環ポンプ１の急激な出力増加に拘わらず不必要に温水バイパス流路５に流れることなく、効率良く暖房に使用することができ、かつ暖房端末機の運転の急激な増加による能力の低下を軽減できる。
【００４０】
以上のように本実施例では、流量制御手段により温水循環ポンプの出力の急激な増加に対して温水バイパス流路を流れる水量を、所定時間停止した後に最低搬送温水流量に戻しているので、温水循環ポンプの出力の急激な増加である暖房端末機への運転の急激な増加に対してより多くの暖房端末機への搬送温水流量を、温水循環ポンプの出力が安定するまでに確保でき暖房端末機の運転の急激な増加による能力の低下を軽減できるという効果を有する。
【００４１】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４における温水暖房装置を示す構成図である。本実施例は、流量制御弁を有する温水バイパス流路と並列に、もう１本の温水バイパス流路を設けた点が実施例１の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには図１と同一符号を付して詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４２】
流量制御手段としての流量制御弁１４を有する温水バイパス流路５ａと並列に温水バイパス流路５ｂを接続しており、流量制御弁１４を設けた温水バイパス流路５ａと温水バイパス流路５ｂの二本の流路で以って通常、最低搬送温水量を確保する構成にしているものである。
【００４３】
次に上記実施例の動作と作用を説明すると、上記実施例１で説明したと同じようにして温水暖房装置を暖房に使用する。そして、このような暖房時において、温水は温水循環ポンプ１により搬送され熱交換器２で加熱され温水往き配管７を経て暖房端末機８に供給されるが、その一部は温水バイパス流路５ａおよび５ｂを経て膨張タンク１１に戻る。
【００４４】
そして万一、流量制御弁１４が故障し温水バイパス流路５ａを通じての温水の熱交換器２への温水の循環がなくなっても、もう一方の温水バイパス流路５ｂにより温水が循環するようにしているので、暖房端末機８の運転状況に拘わらず常に熱交換器２に温水を流すことができる。従って、熱交換器２で加熱された温水が、流量制御弁１４が故障しても二本の温水バイパス流路で最低搬送温水量に設定しているので不必要に温水バイパス流路５に流れることなく、効率良く暖房に使用することができ、かつ熱交換器の異常温度上昇を防止できる。
【００４５】
以上のように本実施例では、二本の温水バイパス流路を備え、一方のみに温水バイパス流路を流れる水量を可変できる流量制御手段を設け、万一前記流量制御手段が故障し温水が流れなくなっても他方の温水バイパス流路により温水が循環するようにしているので、暖房端末機への温水の循環がない時でも熱交換器に温水が流れ熱交換器の異常温度上昇を防止できるという効果を有する。なお、上記各実施例では熱源機と暖房端末機間を循環する熱媒体として水を使用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明の温水暖房装置は、温水バイパス流路に流れる温水量を温水循環ポンプの出力変化に影響されず最低搬送温水流量を維持しているので、暖房に使用されない無駄な加熱エネルギーを減少させ、効率良く暖房ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における温水暖房装置の構成図
【図２】同実施例２における温水暖房装置の温水循環ポンプ出力と温水バイパス水量との時系列図
【図３】同実施例３における温水暖房装置の温水循環ポンプ出力と温水バイパス水量との時系列図
【図４】同実施例４における温水暖房装置の構成図
【図５】従来の温水暖房装置の構成図
【符号の説明】
１  温水循環ポンプ
２  熱交換器
２ａ  加熱器
３  調整器
４  加熱温度センサ（温水温度検出手段）
５、５ａ、５ｂ  温水バイパス流路
８  暖房端末機
１１  膨張タンク
１４  流量制御弁（流量制御手段）
【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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