(57)【要約】【課題】温水供給源が循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合でも、前記温水供給源から熱媒としての温水を温水機器に供給することができる温水供給装置を提供する。【解決手段】熱媒となる温水を供給する温水供給源１及び該温水供給源１から温水が供給される温水供給流路２を具備し、該温水供給流路２の一部を負荷端末３に熱を供給する熱交換流路４とし、該熱交換流路４の上流側又は下流側に開閉弁５を設けると共に、前記熱交換流路４より下流側に温水供給流路２の熱媒を排出する排水部６を設け、開閉弁５を開閉する制御部７を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒となる温水を供給する温水供給源及び該温水供給源から温水が供給される温水供給流路を具備し、該温水供給流路の一部を負荷端末に熱を供給する熱交換流路とし、該熱交換流路の上流側又は下流側に開閉弁を設けると共に、前記熱交換流路より下流側に温水供給流路の熱媒を排出する排水部を設け、開閉弁を開閉する制御部を設けて成ることを特徴とする温水供給装置。
【請求項２】
開閉弁の開動作を時間又は温水供給流路を流れる水量によって制御する制御部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の温水供給装置。
【請求項３】
温水供給流路の熱交換流路又は該熱交換流路より下流側に温度センサーを設け、開閉弁の閉動作中に前記温度センサーが所定温度以下の温度を検知した時に開閉弁を開動作させる制御部を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の温水供給装置。
【請求項４】
温水供給流路の熱交換流路又は該熱交換流路より下流側に温度センサーを設け、開閉弁の開動作中に前記温度センサーが所定温度以上の温度を検知した時に開閉弁を閉動作させる制御部を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温水供給装置。
【請求項５】
温水供給流路の下流側を分岐して複数の分岐路を設けると共に、各分岐路に熱交換流路と開閉弁と排水部を設け、二以上の分岐路の開閉弁を同時に開動作しない制御部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の温水供給装置。
【請求項６】
複数の分岐路の優先順位を設定すると共に、優先順位が高い分岐路の開閉弁を開動作させる時に優先順位の低い分岐路の開閉弁を閉動作させる制御部を設けて成ることを特徴とする請求項５記載の温水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水機器に熱媒となる温水を供給する温水供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば浴室乾燥暖房機や床暖房等のように熱媒に温水を用いる温水機器にあっては、ボイラー等の温水供給源から温水を供給すると共に、使用して冷えた温水を温水機器から温水源に戻すという循環系のシステムにて構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
そのため、温水供給源内に循環系のシステムに対応した循環用配管を備える必要があり、循環配管は温水機器への往きと温水機器からの戻りの二本が必要となる。また、温水供給源内に循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合には、上述した循環系のシステムの温水機器を使用することができないものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６８４７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温水供給源が循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合でも、前記温水供給源から熱媒としての温水を温水機器に供給することができる温水供給装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の温水供給装置にあっては、熱媒となる温水を供給する温水供給源１及び該温水供給源１から温水が供給される温水供給流路２を具備し、該温水供給流路２の一部を負荷端末３に熱を供給する熱交換流路４とし、該熱交換流路４の上流側又は下流側に開閉弁５を設けると共に、前記熱交換流路４より下流側に温水供給流路２の熱媒を排出する排水部６を設け、開閉弁５を開閉する制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、温水供給源１が循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合でも熱媒として温水を利用する温水機器に温水を供給することが可能となる。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、開閉弁５の開動作を時間又は温水供給流路２を流れる水量によって制御する制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、流量のばらつきによって温水供給源１からの熱交換流路４への温水の供給量が過大又は過少となるのを防止することが可能となる。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に加えて、温水供給流路２の熱交換流路４又は該熱交換流路４より下流側に温度センサー８２を設け、開閉弁５の閉動作中に前記温度センサー８２が所定温度以下の温度を検知した時に開閉弁５を開動作させる制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、タイミング良く熱交換流路４へ温水供給源１から熱い温水を供給することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に加えて、温水供給流路２の熱交換流路４又は該熱交換流路４より下流側に温度センサー８２を設け、開閉弁５の開動作中に前記温度センサー８２が所定温度以上の温度を検知した時に開閉弁５を閉動作させる制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、熱交換流路４内の容積が変更されても温水供給源１からの熱交換流路４への温水の供給量が過大又は過少となるのを防止することが可能となる。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、温水供給流路２の下流側を分岐して複数の分岐路２ａ，２ｂを設けると共に、各分岐路２ａ，２ｂに熱交換流路４と開閉弁５と排水部６を設け、二以上の分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５を同時に開動作しない制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、複数の負荷端末３にも一つの温水供給源１で効率良く熱を供給することが可能となる。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、複数の分岐路２ａ，２ｂの優先順位を設定すると共に、優先順位が高い分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５を開動作させる時に優先順位の低い分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５を閉動作させる制御部７を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、複数の負荷端末３にも一つの温水供給源１で効率良く熱を供給することができるのに加えて、優先順位の高い温水機器の温度を正確に出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本発明は、一般の浴室乾燥暖房機や床暖房等のいわゆる温水式暖房システムにおける温水供給装置であり、前述した熱媒としての温水を必要とする浴室乾燥暖房機や床暖房等の機器を温水機器と称するものとする。
【００１３】
温水機器は、温水供給装置の温水供給源からの温水の熱を負荷端末で受容し、この受容した熱で床や室内の空気等を暖めるものである。
【００１４】
温水供給源は、電気温水器や瞬間湯沸し器、太陽熱を利用するもの等、特に限定されないが、本実施形態では温水タンクを具備した電気温水器を用いている。図１に示すように、この温水供給源１と負荷端末３を有する温水機器とは温水供給流路２にて接続してある。温水供給流路２には、温水供給源１と温水機器との間に温水を搬送するポンプ２１及び電磁弁からなる開閉弁５が設けてあり、これらのポンプ２１及び開閉弁５は制御部７にて制御される。
【００１５】
そして、温水供給流路２の一部は、温水機器の負荷端末３に温水の熱を付与するための熱交換流路４としてある。本実施形態では、温水機器の負荷端末３内に形成されている温水の流路を熱交換流路４として利用するもので、温水供給流路２の本体をなす配管（即ち途中にポンプ２１、開閉弁５を設けてある配管）を温水機器の負荷端末３の熱交換流路４の上流側端部に接続し、熱交換流路４の下流側端部には排水を排水口へと導く排水部６が設けてある。なお、熱交換流路４としては、本実施形態のように温水機器の一部をなす温水の流路を熱交換流路４とするものではなく、温水機器とは別体の温水供給装置の温水供給流路２に設け、その熱交換流路４に温水機器の負荷端末を当接又は近接させて熱の授受を行ってもよい。
【００１６】
次に、温水供給装置の動作について図２に基づいて説明する。
【００１７】
温水機器の負荷端末３に熱を与えるには、制御部７がポンプ２１を駆動すると共に制御信号を送信して開閉弁５を開動作し、温水供給源１から温水を温水供給流路２を通って負荷端末３の熱交換流路４内に供給する。この時、温水供給流路２及び熱交換流路４内に滞留していた冷えた温水は、温水供給源１から供給される熱い温水によって押し出されて排水部６から排水され、この冷えた温水は温水供給源１には戻されない。温水供給源１から熱い温水の供給を開始すると、負荷端末３の熱交換流路４内の温水温度が上昇する。そして、初めに温水供給流路２及び熱交換流路４に滞留していた冷えた温水が排水部６から排水されるとほぼ定常状態に達するので、前述した温水供給流路２及び熱交換流路４に溜まっていた冷えた温水を排水すると制御部７から開閉弁５へ閉信号を送信して弁を閉じると共にポンプ２１を停止する。すると、熱い温水が負荷端末３の熱交換流路４に滞留し、この温水が放熱することで暖房を行う。例えば温水機器が床暖房装置の場合には、熱交換流路４は床下に配設される放熱用配管であり、この放熱用配管に滞留した温水が床パネルを暖めて床暖房を行うものである。また例えば温水機器が浴室乾燥機の場合には、熱交換流路４は浴室乾燥機の熱交換器であり、同様に温水が放熱して周囲の空気を暖めるものである。
【００１８】
熱交換流路４に供給された温水は、滞留している間に放熱によって自身の温度が下がり、それに伴って放熱を行わなくなる。すると、再び制御部７がポンプ２１を駆動すると共に開信号を送信して開閉弁５を開動作して熱交換流路４内に熱い温水を供給し、以降、これを繰り返すことで暖房を行うものである。これにより、負荷端末３の温度が所定の温度幅の範囲内に収まって安定する。なお、本実施形態では、制御部７による開閉弁５の開閉は、所定の時間に基づいて行っている。
【００１９】
以上のように本実施形態においては、温水供給源１は温水機器の負荷端末３へ熱を与える熱交換流路４へ温水を供給するのみとし、熱交換流路４からは冷えた温水を温水供給源１に戻さず排水部６から排出して廃棄するようにしたことで、温水供給源１が循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合でも、熱媒としての温水を利用する温水機器に温水を供給して暖房することが可能となり、循環用配管に関係する部品を削除することができて、コストダウン及びダウンサイジングが図られる。特に、既築物件に循環系のシステムに対応していない温水供給源１が備え付けられている場合、この既設の温水供給源１をそのまま利用することができて、増改築等のリフォームを行う必要がなくてコスト及び工期の低減が図られる。
【００２０】
また、温水供給源１にＣＯ２ヒートポンプを使用する場合、循環系のシステムではＣＯ２ヒートポンプの能力を充分に発揮することができない。すなわち、ＣＯ２ヒートポンプは、加温対象となる温水の加温前の温度が高くなる程、加温後の温水温度との温度差が小さくなるため、その加温能力を発揮することができない。本発明のような非循環系のシステムにおいては、水道等の水を温水供給源１にて加温して供給するものであり、循環系のシステムのものと比較すると温水供給源１が加温する水の温度が低いため、本発明における温水供給源１にはＣＯ２ヒートポンプは好適となる。
【００２１】
次に、他の実施形態について図３及び図４に基づいて説明する。なお、本実施形態は図１、図２に示す上実施形態と大部分において同じであるため、同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００２２】
本実施形態では、温水供給流路２に流量計８１を設けると共に流量計８１を演算部（本実施形態では制御部７）に接続し、この流量計８１にて計測された流量に基づいて制御部７による開閉弁５の開閉を行うものである。なお、流量計８１は、温水供給流路２（熱交換流路４を含む）又は排水部６に設けるものである。
【００２３】
流量計８１は、温水供給源１から供給される温水の流量（単位時間当たりの温水量）を計測し、演算部にて前記流量を積算することで開閉弁５が開となってから供給された温水量を算出する。そして、開閉弁５が開となってから供給された温水量が所定値に達すると、開閉弁５を閉とするものである。すなわち、上実施形態において開閉弁５を開から閉とするのに時間に基づいて行っているところを温水量に基づいて行うようにしている。前記温水量の所定値は、温水機器の負荷端末３の熱交換流路４内の容積又はそれより多めに設定し、一回の開閉動作によって熱交換流路４内の冷えた温水が全て排出されて熱い温水のみが滞留するようにするのが好ましい。図４に一例のタイムチャートを示す。図４（ａ）に示すように流量が少→多と変化すると、温水量が上記所定値に達する時間が短縮されて、開閉弁５の開動作の時間がｔ１１→ｔ１２と変化している。
【００２４】
このようにして、流量を積算して供給する温水量を制御するようにしたことで、確実に温水機器の負荷端末３の熱交換流路４内の冷えた温水を全て排出して熱い温水を供給することができて、時間に基づいて行うもののように流量のばらつきによって冷えた温水を全て排出することができなかったり過剰に熱い温水を供給したりするのが防止される。
【００２５】
次に、更に他の実施形態について図５及び図６に基づいて説明する。なお、本実施形態においても上実施形態と同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００２６】
本実施形態では、制御部７に使用者が入力可能な操作部７０を設け、この操作部７０からの入力によって負荷端末３への放熱量を調節するものである。図６に、負荷端末３への放熱量が大きい「強」モードと、放熱量が小さい「弱」モードの二モードの切り替えが可能な場合について説明する。
【００２７】
操作部７０にて「強」モードに設定すると、温水供給源１から熱い温水を供給する時間間隔（開閉弁５が閉となってから開となるまでの間隔）がｔ２１と短くなって、熱交換流路４内の温水の平均温度が高くなり、操作部７０にて「弱」モードに設定すると、温水供給源１から熱い温水を供給する時間間隔がｔ２２と長くなって、熱交換流路４内の温水の平均温度が低くなる。
【００２８】
このようにすることで、開閉弁５の閉時間の制御だけで温水機器の負荷端末３の熱交換流路４内の温水温度を調節することができる。
【００２９】
次に、更に他の実施形態について図７乃至図９に基づいて説明する。なお、本実施形態においても上実施形態と同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３０】
本実施形態では、図７に示すように、温水供給流路２の熱交換流路４より下流側の排水部６に温度センサー８２を設けてあり、この温度センサー８２の計測温度に基づいて開閉弁５の開閉を制御するもので、以下に説明する。なお、温度センサー８２は、温水供給流路２の熱交換流路４の下流側の端部近傍に設けてもよい。
【００３１】
次に本実施形態の動作の一例を図８に示すタイムチャートに基づいて説明する。この例では、開閉弁５の閉動作中に上記温度センサー８２が所定温度（本実施例では４０℃）以下の温度を検知した時に開閉弁５を開動作させるものである。温水機器の負荷端末３の熱交換流路４内に滞留した温水は、放熱するに従って温度が下がるが、前記所定温度以下になった時に、再び温水供給源１から温水機器の負荷端末３の熱交換流路４への熱い温水を供給することで、熱い温水が熱交換流路４内に滞留させて温水機器へ放熱を大きくすることができる。
【００３２】
このようにすることで、タイミング良く熱交換流路４へ温水供給源１から熱い温水を供給することができる。
【００３３】
本実施形態の動作の他例を図９に示すタイムチャートに基づいて説明する。この例では、開閉弁５の開動作中に上記温度センサー８２が所定温度（本実施例では６０℃）以上の温度を検知した時に開閉弁５を閉動作させるものである。温水機器の負荷端末３の熱交換流路４内の温水温度が所定温度以上に上昇すると、温水供給源１から温水機器の負荷端末３の熱交換流路４への熱い温水の供給が停止し、熱い温水が熱交換流路４内に滞留して温水機器へ放熱を大きく行う。
【００３４】
このようにすることで、上実施形態のように開閉弁５の開時間や温水の供給量にて制御するものではないため、熱交換流路４内の容積が変更されても温水供給源１からの熱交換流路４への温水の供給量が過大又は過少となるのを防止することが可能となる。
【００３５】
次に、更に他の実施形態について図１０乃至図１２に基づいて説明する。なお、本実施形態においても上実施形態と同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３６】
本実施形態では、図１０に示すように、温水供給流路２を途中から分岐して二つの分岐路（第１の分岐路２ａ，第２の分岐路２ｂ）を設けると共に、各分岐路２ａ，２ｂに熱交換流路４（４ａ，４ｂ）と開閉弁５（５ａ，５ｂ）と排水部６（６ａ，６ｂ）を設け、各熱交換流路４はそれぞれ別体又は同一の温水機器の負荷端末３（３ａ，３ｂ）に対応させてあり、各分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５を同時に開動作しないようにしたものである。なお、分岐路は本実施形態のように二つではなくそれ以上の複数であってもよく、この場合には、同時に二つ以上の開閉弁５を開動作しないようにする。
【００３７】
本実施形態の動作の一例を図１１に示すタイムチャートに基づいて説明する。この例では、二つの分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５ａ，５ｂの一方が開の時は他方は閉で且つ一方が閉の時は他方が開となるようにしてある。例えば第１の分岐路４ａの開閉弁５ａを時間Ｔ１で閉にすると同時に第２の分岐路２ｂの開閉弁５ｂを開とし、第１の分岐路２ａの開閉弁５ａを時間Ｔ２で開にすると同時に第２の分岐路４ｂの開閉弁５ｂを開とする。
【００３８】
このようにすることで、複数の負荷端末３にも一つの温水供給源１で効率良く熱を供給することができる。
【００３９】
次に本実施形態の動作の他例を図１２に示すタイムチャートに基づいて説明する。この例では、複数の分岐路２ａ，２ｂの優先順位を設定すると共に、優先順位が高い分岐路（本実施例では第１の分岐路２ａ）の開閉弁５ａを開動作させる時に優先順位の低い分岐路２ｂの開閉弁５ｂを閉動作させるものである。
【００４０】
この例では、本来であればそれぞれ独立して二つの分岐路２ａ，２ｂの開閉弁５ａ，５ｂを開閉するところを、本実施形態で開閉弁５を同時に一つだけ開となり得るようにしているため、第１の分岐路２ａの開閉弁５ａを優先して開閉すると共に、第２の分岐路２ｂの開閉弁５ｂは本来開にするタイミングにおいて第１の分岐路２ａが閉となっている時にのみ開とするものである。図１２のタイムチャートでは、第２の分岐路２ｂは本来は時間Ｔ３’までは開であるが、時間Ｔ３において第１の分岐路２ａの開閉弁５ａが開となったことで開閉弁５ｂが閉となっている。
【００４１】
このようにすることで、複数の負荷端末３にも一つの温水供給源１で効率良く熱を供給することができるのに加えて、優先順位の高い温水機器の温度を正確に出来る。
【００４２】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明にあっては、温水供給源が循環系のシステムに対応した循環用配管を備えていない場合でも熱媒として温水を利用する温水機器に温水を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成図である。
【図２】同上の実施形態における動作を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は制御部の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｂ）は熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図３】他の実施形態の構成図である。
【図４】同上の実施形態における動作を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は流量センサーにて計測した流量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御部の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｃ）は熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図５】更に他の実施形態の構成図である。
【図６】同上の実施形態における動作を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は操作部からの入力のタイムチャートであり、（ｂ）は制御部の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｃ）は熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図７】更に他の実施形態の構成図である。
【図８】同上の実施形態における動作を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は温度センサーにて計測した温度のタイムチャートであり、（ｂ）は制御部の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｃ）は熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図９】同上の実施形態における動作の他例を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は温度センサーにて計測した温度のタイムチャートであり、（ｂ）は制御部の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｃ）は熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図１０】更に他の実施形態の構成図である。
【図１１】同上の実施形態における動作を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は制御部の第１の分岐路の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｂ）は第１の分岐路の熱交換流路の温水温度のタイムチャートであり、（ｃ）は制御部の第２の分岐路の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｄ）は第２の分岐路の熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【図１２】同上の実施形態における動作の他例を説明するタイムチャートを示し、（ａ）は制御部の第１の分岐路の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｂ）は第１の分岐路の熱交換流路の温水温度のタイムチャートであり、（ｃ）は制御部の第２の分岐路の開閉弁への開閉信号のタイムチャートであり、（ｄ）は第２の分岐路の熱交換流路の温水温度のタイムチャートである。
【符号の説明】
１  温水供給源
２  温水供給流路
３  負荷端末
４  熱交換流路
５  開閉弁
６  排水部
７  制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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