(57)【要約】【課題】暖房負荷に応じた湯温制御を行うことで、暖房立ち上がり時の暖房能力過剰や暖房能力不足を解消することを目的とする。【解決手段】端末から戻ってきた温水の温度を検出する温水戻り温度センサー２４を設け、この温水戻り温度センサー２４で検出した温度により端末での温度変化、放熱状態を推定し、高温センサー６の制御温度を切り替えることにより、暖房場所の暖まり具合により供給温度を切り替えることができ、暖房の立ち上がり特性と快適性を提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末放熱器に温水を循環させる温水搬送用ポンプと、温水搬送用ポンプから搬送された温水を加熱する温水加熱装置と、前記温水加熱装置で加熱された高温水を高温端末機へ供給する高温回路と、前記温水加熱装置の入口側で分岐して低温端末機に温水を供給する低温水供給回路と、前記高温回路の高温水を高温端末機に供給する高温水供給口と、前記高温回路と低温水供給回路を逆流防止手段を介してバイパスする高温水バイパス回路と、前記高温水バイパス回路からの高温水を混合して低温端末機に供給する低温水供給口と、前記温水加熱装置の出口に設けた高温センサーと、温水戻り口に設けた温水戻り温度センサーを備えた温水暖房装置。
【請求項２】
温水戻り温度センサーの検出温度により温水加熱装置の制御温度を切り替えることを特徴とする請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項３】
低温水供給口に低温往き温度センサーを設け、低温端末機に供給する低温水の温度を制御するとともに、温水戻り温度センサーの検出温度により前記低温往き温度センサーの制御温度を切り替えることを特徴とする請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項４】
あらかじめ記憶された温水回路の循環流量と、低温往き温度センサーの検出温度と温水戻り温度センサーの検出温度より端末機での放熱量を算出して、この放熱量により前記低温往き温度センサーの制御温度を切り替えることを特徴とする請求項３記載の温水暖房装置。
【請求項５】
温水搬送用ポンプを出力可変型とし、温水戻り温度センサーの検出温度により、ポンプの回転数を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項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、温水を循環させて暖房する温水暖房装置に関し、特に、低温水を利用した床暖房等の低温端末経路と、高温水を利用した放熱器等の高温端末経路の２つの暖房経路を有する温水暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の２つの温水を供給できる温水暖房システムは、図３に示すように、温水搬送用ポンプ１と、温水搬送用ポンプ１から搬送された温水を加熱する温水加熱装置２と、温水搬送用ポンプ１から搬送され温水加熱装置２で加熱した高温水を高温水供給口８に導く高温水供給回路３と、温水搬送用ポンプ１から搬送された温水を低温水供給口１１に導く低温水供給回路４と、温水加熱装置２に加熱エネルギーを供給する調整器５と、加熱後の温水温度を検出する高温センサー６と、最低機内循環温水流量を確保する温水バイパス７と、温水加熱装置２で加熱された高温水を高温端末機２０に供給する高温水供給口８と、高温水を低温水供給回路３に導き低温水供給回路４からの逆流を防止する機能を備えた高温水バイパス回路９と、低温水供給回路４からの温水と高温水バイパス回路９からの高温水とを混合した低温水を供給するための温水弁１０を有する低温水供給口１１と、すべての戻り温水を合流させる温水戻りヘッダー１２から合流した戻り温水を熱源機１６に戻す温水戻り口１３と、この戻り温水と温水バイパス７を通った温水を戻す温水タンク１４と、これらをコントロールする制御器１５から温水暖房用の熱源機１６を形成している。この熱源機１６から低温水を利用する低温端末機１７が低温水供給口１１に有る温水弁１０から低温水往き配管１８によって接続され低温水の供給を受け、また、温水戻り配管１９によって温水戻りヘッダー１２に使用後の温度の下がった温水を戻している。さらに、高温水供給口８の高温水を利用する複数の高温端末機２０は、高温水往き配管２１によって接続され高温水の供給を受け、また温水戻り配管１９によって温水戻りヘッダー１２に使用後の温度の下がった温水を戻している。それぞれ複数の端末機１７、２０は通信線２２、２３によって熱源機１６の制御器１５に接続され、全体として温水暖房システムを形成している。ここで制御器１５は、暖房端末機１７、２０の運転信号を通信線２２、２３から受け、温水暖房ポンプ１を回転させ温水を回路に循環させ、調整器５によって加熱装置２の加熱量を調整し、高温センサー６の温度を設定温度に保つように制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０３−２７１６３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の温水暖房装置では、端末に供給する温水の湯温制御は、温水加熱装置２の出口に設けた高温センサー６で検出される湯温に基づいて制御されており、低温端末機１７の運転開始時に暖房の立ち上げを早くする目的で、高温センサー６の温度をある一定時間、高い温度（例えば、８０℃）に制御し、一定時間経過後に低い温度（例えば、６０℃）に制御温度を切り替えるという制御を行っているが、あらかじめ設定された時間で制御温度を切り替えているため、設置された端末や部屋の状態、運転時の気温等により、実際に暖房する床や部屋の温度が上がってから切り替えが行われているか判らず、あらかじめ設定されている時間が短いと、暖房場所が十分に暖まってない状態で切り替わり、暖房スピードが遅いという問題を有し、また、あらかじめ設定されている時間が長いと、暖まり過ぎて床の温度が高くなっている状態でも高温の温水を供給してしまうことになり、床面で接している部分で熱いと感じたり、長時間接することで低温やけどを起こす恐れがあるといった問題もあった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、端末へ供給した温水の戻り温度を検出することにより、暖房している部屋の暖まり具合を推定して、供給する温水の温度を制御することにより、暖房の立ち上がり特性の確保と、快適性の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するため本発明の温水暖房装置は、端末放熱器に温水を循環させるための温水搬送用ポンプと、温水搬送用ポンプから搬送された温水を加熱する温水加熱装置と、温水加熱装置で加熱した温水の温度を制御するための高温センサーと、端末から戻ってきた温水の温度を検出する温水戻り温度センサーを設けたものである。
【０００７】
上記発明によれば、温水戻り温度センサーで検出した温度により、端末での温度変化、放熱状態を推定し、温水加熱装置で加熱する温度を高温センサーで制御するため、暖房場所の温度が上がってきて放熱量が少なくなり温水戻り温度が高くなるまでは、供給温水の温度を高く制御でき、あらかじめ設定された時間後に制御温度が切り替わり、暖房場所が十分に暖まってないのに供給熱量が低下して、暖房の立ち上がりが悪くなるということがなくなる。また、設定時間より早く暖まり、床温度が上昇して熱くなる前に、供給温水の制御温度を下げることができ、床面の熱さを感じたり、知らない間に低温やけどになってしまうといったことが防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、端末放熱器に温水を循環させるための温水搬送用ポンプと、温水搬送用ポンプから搬送された温水を加熱する温水加熱装置と、温水搬送用ポンプの吐出部から前記温水加熱装置を通り高温端末機へ高温水を供給する高温回路と、温水搬送用ポンプの吐出部から前記温水加熱装置へ行く経路と分岐して低温端末機に温水を供給する低温水供給回路と、温水加熱装置で加熱され高温回路を流れてきた高温水を高温端末機に供給する高温水供給口と、高温水を高温回路から低温水供給回路に導き，かつ、低温水供給回路から高温回路への逆流を防止する機能を備えた高温水バイパス回路と、低温水供給回路からの温水と高温水バイパス回路からの高温水とを混合した低温水を低温端末機に供給する低温水供給口とからなり、温水加熱装置の出口に高温センサーを、端末放熱器に供給された温水が戻ってくる温水戻り口に、端末から戻ってくる温水の温度を検出する温水戻り温度センサーを備えたことを特徴とするもので、温水加熱装置で所定の温度に加熱して端末に供給した温水が、端末で放熱して戻ってきた温度を検出することができ、この検出温度により端末での放熱状態、暖房場所の暖まり具合を想定して、温水暖房装置の湯温を制御することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、温水戻り温度センサーで端末から戻ってきた温水温度を検出して、設定温度との比較と時間経過より判定して、高温センサーで検出する温水加熱装置の制御温度を切り替えることにより、端末放熱器の放熱で部屋が暖まり放熱量が小さくなり端末からの戻り温水の温度が高くなるまでは、供給する温水温度を高く保て、また暖まりが早い場合には、端末と接している部分の温度が高くならないよう供給する温水の温度を下げていくことができ、暖房性能と快適性を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、低温水供給口に低温往きサーミスタを設け、低温端末へ供給する温水温度を制御することにより、温水戻りサーミスタの検出温度により切り替える温度をより低温端末に供給する実温度に近づけることができより精度の高い温水制御ができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、あらかじめ記憶された温水回路の循環流量と、低温往きサーミスタ検出温度と温水戻りサーミスタ検出温度より端末機での放熱量を算出して、この放熱量により前記低温往きサーミスタの制御温度を切り替えることにより、端末放熱器の放熱で部屋が暖まり放熱量が小さくなり端末からの戻り温水の温度が高くなるまでは、供給する温水温度を高く保て、また暖まりが早い場合には、端末と接している部分の温度が高くならないよう供給する温水を下げていくことができ、暖房性能と快適性を向上させることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、温水搬送用ポンプを出力可変型とし回転数制御を行い、温水戻り温度センサーで端末から戻ってきた温水温度を検出して、設定温度との比較と時間経過より判定して、ポンプの回転数を切り替えて循環流量を替えることにより、端末放熱器への搬送熱量を替えることができ、端末放熱器の放熱で部屋が暖まり放熱量が小さくなり端末からの戻り温水の温度が高くなるまでは、回転数を高くして供給する温水流量を多く保ち搬送熱量を多くし、また暖まりが早い場合には、端末と接している部分の温度が高くならないよう回転数を下げて供給する温水流量を下げて搬送熱量を少なくしていくことができ、暖房性能と快適性を向上させることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の温水暖房装置のシステム構成図で、従来例と同一部品は同一番号を付記し説明を省略する。
【００１５】
２４は温水戻り口１３に配した温水戻り温度センサーである。低温端末機１７を使用している時の温水の流れは、温水搬送用ポンプ１から吐出され低温水供給回路４を流れる温水と、温水加熱装置２で高温センサー６の制御温度に加熱された高温水が、高温水供給回路３から高温水バイパス回路９を流れて低温水供給回路４の温水と合流して低温水となり、使用している低温端末機１７の温水弁１０から低温水供給口１１を通って低温端末機１７に供給される。低温端末機１７で放熱した低温水は温水戻りヘッダー１２から温水戻り口１３を通り熱源機１６に戻ってき、温水バイパス７の高温水と混合されてタンク１４に戻り、再び温水搬送用ポンプ１から吐出される。温水加熱装置２はポンプ１から供給される循環水の温度の変化に対応して、高温センサー６の検出温度が設定された制御温度になるように制御器１５で燃焼量を制御される。高温センサー６の制御温度は一定のため、低温端末機１７のある部屋の温度が上がってきて放熱量が少なくなっても同じ温度で制御して部屋の床温度が高くなっていく。そこで温水戻り温度センサー２４で検出する温度が高くなってきたら、低温端末機１７での放熱量が低くなり、部屋が暖まってきたと判断して高温センサー６の制御温度を下げる。
【００１６】
図２のフローチャートにより制御の流れの一例を説明する。暖房運転開始時は端末も部屋も冷えており早く暖めるために熱が必要なため、ステップ１００で高温センサー６の制御温度を高温の８０℃で制御する。高温８０℃制御状態でステップ１０１で温水戻り温度センサー２４の検出温度をみながら判定温度６０℃と比較する。端末のある部屋が暖まってくるまでは、温水戻り温度センサー２４の検出温度は６０℃より低いので、高温センサー８０℃制御を継続する。部屋がだんだん暖まってきて放熱量が減ってくると、温水戻り温度センサー２４の検出温度が徐々に上がってくる。温水戻り温度センサー２４の検出温度が判定温度６０℃を越えると、ステップ１０２で時間経過の判定を行う。温水戻り温度センサー２４の検出温度が判定温度６０℃以上を判定時間３分間継続したら、部屋が暖まったと判断して、ステップ１０３に進み、高温センサー６の制御温度を１段階下げて７５℃制御に切り替える。温水戻り温度センサー２４の検出温度が判定温度６０℃以上を３分間継続しない場合はまだ安定してないと判断して、再度温度判定および時間判定を行う。ステップ１０３で高温センサー７５℃制御に切り替わると、低温往き温度が下がるためそれに対応して温水戻り温度も下がる。ステップ１０４で高温センサー７５℃制御状態で温水戻り温度センサー検出温度を判定温度６０℃と比較を行い、判定温度６０℃を越えると、ステップ１０５で時間経過の判定を行う。ステップ１０５で温水戻り温度センサー２４の検出温度が判定温度６０℃以上を判定時間３分間継続したら、更に放熱量が減ったと判断してステップ１０６に進み、高温センサーの制御温度を７０℃に切り替える。以下、高温センサー６の制御温度の切り替え数に応じて、同様の判定を行い高温センサー６の制御温度を切り替えていくことができる。
【００１７】
このように、温水戻り温度センサー２４の検出温度により高温センサー６の制御温度を切り替え、供給温水の温度を変えることにより、暖房する部屋の暖まり具合にあった温水供給ができる。
【００１８】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２の温水暖房装置のシステム構成図である。実施例１との違いは、低温水供給口１１に低温往き温度センサー２５を設けたところである。
【００１９】
低温端末機１７に供給する低温水は温水加熱装置２で高温センサー６の制御温度に制御された高温水と、温水搬送用ポンプ１から吐出され温水加熱装置２を通らず低温水供給回路４を流れる循環水を混合したものであるため、高温センサー６で制御した温度より低くなる。また、高温水と混合する循環水は温水戻り温度により変わるため、混合した低温水も温水戻り温度により変化して一定ではない。供給温水の温度を高く一定に保った方が暖房の立ち上がりは早くなり、また温度の変化もなく快適である。そこで低温水供給口１１に設けた低温往き温度センサー２５で、実際に低温端末機１７に供給する低温水の温度を検出し、この低温水の温度を設定した温度になるように、温水加熱装置２での加熱量を制御器１５で制御する。そして、この低温往き温度センサー２５での湯温制御状態において、実施例１で説明した、温水戻り温度センサー２４の検出温度による低温往き温度センサーの制御温度切り替えを行う。
【００２０】
ただし、高温センサー６には、低温往き温度センサー２５の湯温制御により温水加熱装置２の温度が高くなりすぎないようにリミッターを設けるといった制御をいれる。
【００２１】
図４のフローチャートにより制御の流れの一例を説明する。暖房運転開始時は端末も部屋も冷えており早く暖めるために熱が必要なため、ステップ１０７で低温往き温度センサー２５の制御温度を高温の７５℃で制御する。低温往き温度センサー２５を７５℃制御状態でステップ１０８で高温センサー６の検出温度をリミッター値８０℃と比較する。運転開始時の温水戻り温度が低い場合は、低温往き温度センサー２５を７５℃制御をしようとすると高温センサー温度が８０℃を越えて、ステップ１１２に進み高温センサー８０℃制御に切り替える。高温センサー８０℃制御中、ステップ１１３で低温往き温度センサー２５の検出温度を制御温度７５℃と比較する。低温往き温度センサー検出温度が制御温度７５℃を越えない状態では、高温センサー制御温度が８０℃以下では低温往き温度センサー７５℃制御はできないのでステップ１１２の高温センサー８０℃制御を継続する。温水戻り温度が上昇して、ステップ１１３の判定で低温往き温度センサー検出温度が制御温度７５℃を越えれば、高温センサー制御温度が８０℃以下で低温往き温度センサー７５℃制御が可能になるので、ステップ１０７の低温往き温度センサー７５℃制御に切り替える。ステップ１０８で高温センサー検出温度が８０℃以下と判定すると、ステップ１０９に進み、温水戻り温度センサーの検出温度をみながら判定温度６０℃と比較する。端末のある部屋が暖まってくるまでは、温水戻り温度センサーの検出温度は６０℃より低いので、低温往き温度センサー７５℃制御を継続する。部屋がだんだん暖まってきて放熱量が減ってくると、温水戻り温度センサーの検出温度が上がってくる。温水戻り温度センサーの検出温度が判定温度６０℃を越えると、ステップ１１０で時間経過の判定を行う。温水戻り温度センサーの検出温度が判定温度６０℃以上を判定時間３分間継続したら、部屋が暖まったと判断して、ステップ１１１に進み、低温往き温度センサーの制御温度を１段階下げて７０℃制御に切り替える。温水戻り温度センサーの検出温度が判定温度６０℃以上を３分間継続しない場合はまだ安定してないと判断して、再度温度判定および時間判定を行う。以下、低温往き温度センサー２５の制御温度の切り替え数に応じて、同様の判定を行い低温往き温度センサー２５の制御温度を切り替えていくことができる。
【００２２】
このように、温水戻り温度センサーの検出温度により低温往き温度センサーの制御温度を切り替え、供給温水の温度を変えることにより、暖房する部屋の暖まり具合にあった温水供給ができる。
【００２３】
（実施例３）
次に、図５のフローチャートと合わせて放熱量の判定による実施例３の動作、作用を説明する。システム構成は図３と共通である。暖房運転開始からステップ１０８の高温センサー検出温度のリミッター値比較までは実施例２と同じ動作をする。ステップ１０８で高温センサー８０℃以下で低温往き温度センサー７５℃制御が可能と判定すると、ステップ１１４に進み、低温往き温度センサー検出温度と、温水戻り温度センサーの検出温度の温度差と、あらかじめ制御器に記憶された循環流量から、端末機での放熱量を計算する。次にステップ１１５で端末機の放熱量で温度制御を切り変える判定値３０００ｋｃａｌ／ｈと比較する。部屋がだんだん暖まってくると放熱量が減り、判定値より低くなり、ステップ１１６で時間経過の判定を行う。端末機での放熱量計算値が判定値より低い状態をを判定時間３分間継続したら、部屋が暖まったと判断して、ステップ１１７に進み、低温往き温度センサーの制御温度を１段階下げて７０℃制御に切り替える。端末機での放熱量計算値が判定値より低い状態を３分間継続しない場合はまだ安定してないと判断して、再度放熱量判定および時間判定を行う。以下、低温往き温度センサーの制御温度の切り替え数に応じて、同様の判定を行い低温往き温度センサーの制御温度を切り替えていくことができる。
【００２４】
また、運転開始時からのトータルの放熱量をみながら、端末機の仕様や部屋の状態等のデータから、必要放熱量を設定して、トータル放熱量と必要放熱量の比較により、湯温制御を切り替えることも考えられる。
【００２５】
このように、端末機での放熱量の変化により低温往き温度センサーの制御温度を切り替え、供給温水の温度を変えることにより、暖房する部屋の暖まり具合にあった温水供給ができる。
【００２６】
（実施例４）
図６は、本発明の温水暖房装置の実施例４を示すシステム構成図である。実施例１との違いは、温水搬送用のポンプに出力可変型温水搬送用ポンプ２６を設けたところである。
【００２７】
低温端末機１７に供給する低温水の循環流量は、低温往き配管１８、温水戻り配管１９の配管抵抗と、端末の抵抗によりポンプの出力に対して決まる。出力可変型温水搬送用ポンプ２６は熱源機１６の制御器１５で回転数制御を行い、ポンプの回転数を変えて出力を変えることにより循環流量を変えることができる。低温端末機１７での放熱量は、出力可変型温水搬送用ポンプ２６により供給される低温水の循環流量が多い方が搬送熱量が大きくなるため、供給温水の循環流量を多く一定に保った方が暖房の立ち上がりは早くなる。そこで低温暖房運転開始時は供給温水の循環流量が多くなるようにポンプ回転数を高く設定し、低温端末機１７の放熱により部屋が暖まり放熱量が小さくなって温水戻り温度センサー２４の検出温度が高くなると、搬送熱量を小さくしてもいいと判定し、出力可変型温水搬送用ポンプ２６の制御回転数を下げて供給温水の循環流量を少なくする。
このように、温水戻り温度センサー２４の検出温度により出力可変型温水搬送用ポンプ２６の制御回転数を切り替えて、供給温水の循環流量を変えて搬送熱量を替えることにより、暖房する部屋の暖まり具合にあった温水供給ができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、温水戻り温度センサーで検出した温度により端末での温度変化、放熱状態を推定し、高温センサーで制御している温水加熱装置で加熱する温度を切り替えることにより、暖房場所の温度が上がってきて放熱量が少なくなり温水戻り温度が高くなるまでは、供給温水の温度を高く制御でき、あらかじめ設定された時間後に制御温度が切り替わり、暖房場所が十分に暖まってないのに供給熱量が低下して、暖房の立ち上がりが悪くなるということがなくなる。また設定時間より早く暖まり、床温度が上昇して熱くなる前に、供給温水の制御温度を下げることができ、床面の熱さを感じたり、知らない間に低温やけどになってしまうといったことが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の温水暖房装置のシステム構成図
【図２】同温水暖房装置におけるフローチャート
【図３】本発明の実施例２の温水暖房装置のシステム構成図
【図４】同温水暖房装置におけるフローチャート
【図５】本発明の実施例３の温水暖房装置におけるフローチャート
【図６】本発明の実施例４の温水暖房装置のシステム構成図
【図７】従来の温水暖房装置のシステム構成図
【符号の説明】
２４  温水戻り温度センサー
２５  低温往き温度センサー
２６  出力可変型温水搬送用ポンプ
【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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