(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温熱媒の供給用の高温側往路、低温熱媒の供給用の低温側往路、熱媒を加熱手段を経由して通流して前記高温側往路に供給する加熱路、高温熱媒および低温熱媒を合流状態で受け入れて、その受け入れた熱媒を前記加熱路および前記低温側往路に分岐供給する戻り路、前記高温側往路の高温熱媒の一部を前記戻り路に分岐供給するバイパス路、ならびに、熱媒循環用の循環ポンプを備えた２温度式の熱源機であって、
前記バイパス路にて前記戻り路に供給される高温熱媒と前記戻り路の熱媒との混合状態を調整する混合状態調整手段が設けられ、
前記低温側往路の低温熱媒が低温側目標温度になるように、前記混合状態調整手段の作動を制御する制御手段が設けられ、
前記制御手段が、前記高温側往路の高温熱媒の温度、前記低温側往路の低温熱媒の温度、および、前記戻り路の低温熱媒の温度を検出して、これらの温度情報に基づいて、前記低温側往路における低温熱媒が低温側目標温度になるように、前記混合状態調整手段の作動を制御するように構成され、
前記混合状態調整手段が、前記バイパス路と前記戻り路との接続箇所に設けられた分配弁で構成されている２温度式の熱源機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温熱媒の供給用の高温側往路、低温熱媒の供給用の低温側往路、熱媒を加熱手段を経由して通流して前記高温側往路に供給する加熱路、高温熱媒および低温熱媒を合流状態で受け入れて、その受け入れた熱媒を前記加熱路および前記低温側往路に分岐供給する戻り路、前記高温側往路の高温熱媒の一部を前記戻り路に分岐供給するバイパス路、ならびに、熱媒循環用の循環ポンプを備えた２温度式の熱源機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような２温度式の熱源機は、高温側往路を通して高温熱媒を浴室暖房装置などの高温端末に供給するとともに、低温側往路を通して低温熱媒を床暖房装置などの低温端末に供給して、高温熱媒と低温熱媒の２温度の熱媒を供給することができるものである。
【０００３】
この種の２温度式の熱源機は、例えば、図３に示すように、高温側往路３１が、熱源機用接続部材Ｔを介して、高温端末３２への高温端末往き路３２ａに接続され、低温側往路３３が、熱源機用接続部材Ｔを介して、低温端末３４への低温端末往き路３４ａに接続され、戻り路３８が、熱源機用接続部材Ｔを介して、高温端末戻り路３２ｂおよび低温端末戻り路３４ｂが合流された戻り合流路４３に接続されている。
そして、加熱路３５の途中に設けられた熱交換器４０にて熱媒をバーナ３６の燃焼により加熱路３５を通流する熱媒を加熱し、その高温熱媒を高温側往路３１および高温端末往き路３２ａを通して高温端末３２に供給し、高温側往路３１の高温熱媒の一部をバイパス路３７を通流させて戻り路３８の熱媒と混合させ、戻り路３８の途中に設けられたシスターン４１および循環ポンプ４２を介して、低温熱媒を加熱路３５と低温側往路３３に分岐供給し、低温熱媒を低温側往路３３および低温端末往き路３４ａを通して低温端末３４に供給するようにしている。
【０００４】
また、制御手段が、加熱路３５の熱媒の温度および高温側往路３１の高温熱媒の温度を検出して、それらの温度情報に基づいて、高温側往路３１の高温熱媒が高温側目標温度（例えば、８０℃）になるように、バーナ３６の燃焼状態を制御するように構成され、バイパス路３７を通流する高温熱媒および戻り路３８を通流する熱媒がともに温度および流量ともに一定であるとして、低温側往路３３の低温熱媒が低温側目標温度（例えば、６０℃）になるように、バイパス路３７にて戻り路３８に供給される高温熱媒と戻り路３８の熱媒との混合状態が一定の混合状態になるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２温度式の熱源機では、バイパス路を通流する高温熱媒および戻り路を通流する熱媒がともに温度および流量ともに一定であるとして、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態が一定の混合状態に構成されているので、バイパス路を通流する高温熱媒および戻り路を通流する熱媒における温度および流量が変化すると、低温側往路の低温熱媒を低温側目標温度にすることができず、低温端末に低温側目標温度の低温熱媒を供給することができない虞があった。
【０００６】
説明を加えると、上記従来の２温度式の熱源機では、バイパス路を通流する高温熱媒および戻り路を通流する熱媒がともに温度および流量ともに一定であるとしているが、バーナの加熱量の変化により高温熱媒の温度が高温側目標温度から外れたり、バイパス路における流路抵抗が変化するなどして、バイパス路を通流する高温熱媒の温度および流量が変化する場合があり、同様に、戻り路を通流する熱媒についても、温度および流量ともに変化する場合がある。
そして、このような場合には、バイパス路を通流する高温熱媒の温度および流量の変化や、戻り路を通流する熱媒の温度および流量の変化によって、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態が変化して、低温側往路の低温熱媒を低温側目標温度にすることができないことになる。
【０００７】
また、２温度式の熱源機にて床暖房装置に低温熱媒を供給する場合には、床暖房の快適性の観点から、低温熱媒の低温側目標温度を変更させることが望まれているが、上記従来の２温度式の熱源機では、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態が一定の混合状態に構成され、一定温度の低温熱媒しか供給できないので、低温熱媒の低温側目標温度を変更させることができないものとなっている。
【０００８】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態が変化したり、低温側目標温度が変更されても、低温側目標温度の低温熱媒を低温端末に供給することが可能となる２温度式の熱源機を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、高温熱媒の供給用の高温側往路、低温熱媒の供給用の低温側往路、熱媒を加熱手段を経由して通流して前記高温側往路に供給する加熱路、高温熱媒および低温熱媒を合流状態で受け入れて、その受け入れた熱媒を前記加熱路および前記低温側往路に分岐供給する戻り路、前記高温側往路の高温熱媒の一部を前記戻り路に分岐供給するバイパス路、ならびに、熱媒循環用の循環ポンプを備えた２温度式の熱源機において、
前記バイパス路にて前記戻り路に供給される高温熱媒と前記戻り路の熱媒との混合状態を調整する混合状態調整手段が設けられ、前記低温側往路の低温熱媒が低温側目標温度になるように、前記混合状態調整手段の作動を制御する制御手段が設けられ、
前記制御手段が、前記高温側往路の高温熱媒の温度、前記低温側往路の低温熱媒の温度、および、前記戻り路の低温熱媒の温度を検出して、これらの温度情報に基づいて、前記低温側往路における低温熱媒が低温側目標温度になるように、前記混合状態調整手段の作動を制御するように構成され、
前記混合状態調整手段が、前記バイパス路と前記戻り路との接続箇所に設けられた分配弁で構成されている。
【００１０】
すなわち、制御手段が、バイパス路を通流する高温熱媒の温度および流量や戻り路を通流する熱媒の温度および流量が変化しても、低温側往路の低温熱媒が低温側目標温度になるように、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態を調整することが可能となるので、バイパス路を通流する高温熱媒の温度および流量や戻り路を通流する熱媒の温度および流量が変化しても、低温側往路の低温熱媒を低温側目標温度にすることが可能となる。
また、制御手段が、低温側目標温度が変更されても、低温側往路の低温熱媒が低温側目標温度になるように、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態を調整することが可能となるので、低温熱媒の低温側目標温度が変更されても、低温側目標温度の低温熱媒を低温端末に供給することが可能となる。
【００１１】
以上のことをまとめると、請求項１に記載の発明によれば、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態が変化したり、低温側目標温度が変更されても、低温側目標温度の低温熱媒を低温端末に供給することが可能となる２温度式の熱源機を提供できるに至った。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明によれば、前記制御手段が、前記高温側往路の高温熱媒の温度、前記低温側往路の低温熱媒の温度、および、前記戻り路の低温熱媒の温度を検出して、これらの温度情報に基づいて、前記低温側往路における低温熱媒が低温側目標温度になるように、前記混合状態調整手段の作動を制御するように構成されている。
【００１５】
すなわち、制御手段が、実際に低温側往路を通流する低温熱媒の温度情報に加えて、実際に高温側往路を通流する高温熱媒の温度情報および実際に戻り路を通流する熱媒の温度情報に基づいて、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態を調整することが可能となるので、例えば、制御手段が、実際に高温側往路を通流する高温熱媒の温度情報および実際に戻り路を通流する熱媒の温度情報に基づいて、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態を調整するフィードフォワード制御するとともに、実際に低温側往路を通流する低温熱媒の温度情報に基づいて、バイパス路にて戻り路に供給される高温熱媒と戻り路の熱媒との混合状態を調整するフィードバック制御することが可能となる。
したがって、制御手段が、フィードフォワード制御およびフィードバック制御にて、低温側往路の低温熱媒の温度を調整することが可能となって、低温側往路の低温熱媒の温度をいち早くかつ精度よく低温側目標温度にすることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる２温度式の熱源機を熱媒供給システムに適応した例を図面に基づいて説明する。
〔参考の実施形態〕
この熱媒供給システムは、図１に示すように、床暖房装置などの低温端末１、浴室暖房装置などの高温端末２、低温端末１に低温熱媒を供給しかつ高温熱媒２に高温熱媒を供給する２温度式の熱源機３、その熱源機３の運転を制御する制御手段としての熱源機側制御部４、その熱源機側制御部４と通信自在な低温端末側制御部５および高温端末側制御部６などを備えて構成されている。
【００１７】
前記熱源機３は、高温端末２に高温熱媒を供給する高温側往路７、低温端末１に低温熱媒を供給する低温側往路８、高温端末２からの高温熱媒および低温端末１からの低温熱媒を合流状態で受け入れる戻り路９、その戻り路９からの熱媒を加熱手段としての熱交換器１０を経由して通流して高温側往路７に供給する加熱路１１、高温側往路７の高温熱媒の一部を戻り路９に分岐供給するバイパス路１２などを備えて構成されている。
【００１８】
前記戻り路９は、その途中流路に、シスターン１３、熱媒循環用の循環ポンプ１４が設けられ、受け入れた熱媒を加熱路１１および低温側往路８に分岐供給するように構成されている。
そして、加熱路１１における熱交換器１０よりも上流側には、熱交換器１０に通流する熱媒の温度を検出する戻りサーミスタ１５が設けられ、高温側往路７におけるバイパス路１２の分岐箇所よりも上流側には、高温側往路７の高温熱媒の温度を検出する高温往きサーミスタ１６が設けられ、低温側往路８には、低温側往路８の低温熱媒の温度を検出する低温往きサーミスタ１７が設けられている。また、バイパス路１２には、バイパス路１２を開閉する混合状態調整手段としての開閉弁１８が設けられている。
【００１９】
そして、高温側往路７は、熱源機用流路接続部材３ａを介して、高温端末往き路２ａに接続されて、高温熱媒を高温端末２に供給するように構成され、低温側往路８は、熱源機用流路接続部材３ａを介して，低温端末往き路１ａに接続されて、低温熱媒を低温端末１に供給するように構成されている。
また、高温端末戻り路２ｂと低温端末戻り路１ｂとが熱媒合流路３０に接続され、戻り路９は、熱源機用流路接続部材３ａを介して、熱媒合流路３０に接続されて、高温熱媒および低温熱媒を合流状態で受け入れるように構成されている。
【００２０】
前記熱交換器１０は、バーナ１９の燃焼により加熱路１１を通流する熱媒を加熱するように構成され、バーナ１９に燃焼用空気を供給するファン２０が設けられている。
そして、バーナ１９への燃料ガス供給路２１には、燃料ガスの供給を断続する断続弁２２、バーナ１９への燃料ガス供給量を調整する調整弁２３が設けられている。
また、バーナ１９に点火するイグナイタ２４、バーナ１９の着火を確認するためのフレームロッド２５も設けられている。
【００２１】
前記熱源機側制御部４は、低温端末側制御部５から低温側熱要求の開始および停止を指令する制御情報、および、高温端末側制御部６から高温側熱要求の開始および停止を指令する制御情報に基づいて、低温端末１および高温端末２のうち、熱要求がある一方あるいは両方の端末に対して熱媒を供給すべく、２温度式の熱源機３の運転を開始および停止させるように構成されている。
【００２２】
説明を加えると、熱源機側制御部４は、低温端末側制御部５から低温側熱要求の開始または高温端末側制御部６から高温側熱要求の開始が要求されると、ファン２０を作動させて、断続弁２２および調整弁２３を開弁させてバーナ１９の燃焼を開始するとともに、循環ポンプ１４を作動させて、熱源機３の運転を開始するようにしている。
また、熱源機側制御部４は、低温端末側制御部５から低温側熱要求の停止が要求されかつ高温端末側制御部６から高温側熱要求の停止が要求されると、断続弁２２および調整弁２３を閉弁させてバーナ１９の燃焼を停止したのち、ファン２０の作動を停止させるとともに、循環ポンプ１４の作動を停止させて、熱源機３の運転を停止するようにしている。
【００２３】
そして、熱源機側制御部４は、低温端末側制御部５から低温側熱要求だけがあるときには、低温端末側制御部５からの開閉制御用の制御情報に基づいて、低温熱動弁２６の開閉作動を制御して、低温端末１への低温熱媒の供給を断続させながら、低温端末１にのみ低温熱媒を供給し、高温端末側制御部６から高温側熱要求だけがあるときには、高温端末側制御部６からの開閉制御用の制御情報に基づいて、高温熱動弁２７の開閉作動を制御して、高温端末２への高温熱媒の供給を断続させながら、高温端末２にのみ高温熱媒を供給するように構成されている。また、熱源機側制御部４は、低温端末側制御部５から低温側熱要求および高温端末側制御部６から高温側熱要求の両方があるときには、低温端末側制御部５からの開閉制御用の制御情報および高温端末側制御部６からの開閉制御用の制御情報に基づいて、低温熱動弁２６および高温熱動弁２７の開閉作動を制御して、低温端末１への低温熱媒の供給を断続させながら、低温端末１に低温熱媒を供給するとともに、高温端末２への高温熱媒の供給を断続させながら、高温端末２に高温熱媒を供給するように構成されている。
【００２４】
そして、熱源機側制御部４は、熱源機３の運転中において、戻りサーミスタ１５および高温往きサーミスタ１６の検出温度に基づいて、高温側往路７における高温熱媒の温度が高温側目標温度（例えば、８０℃）になるように、ファン２０の回転速度および調整弁２３の開度を調整して、バーナ１９の燃焼状態を制御するとともに、低温端末側制御部５から低温側熱要求があるときには、低温側往路８の低温熱媒が低温側目標温度になるように、開閉弁１８の開閉作動を制御するように構成されている。
【００２５】
前記熱源機側制御部４による開閉弁１８の開閉作動の制御について説明を加えると、熱源機側制御部４は、低温往きサーミスタ１７により低温側往路８の低温熱媒の温度を検出して、その温度情報に基づいて、低温側往路８の低温熱媒が低温側目標温度になるように、開閉弁１８の開閉作動を制御するように構成されている。
説明を加えると、熱源側制御部４は、開閉弁１８を開状態に切り換えた状態で、往きサーミスタ１７の検出温度が低温側目標温度よりも上限設定温度（例えば、２℃）だけ高くなると、開閉弁１８を閉状態に切り換え、開閉弁１８を閉状態に切り換えた状態で、往きサーミスタ１７の検出温度が低温側目標温度よりも下限設定温度（例えば、２℃）だけ低くなると、開閉弁１８を開閉状態に切り換えるようにしている。
【００２６】
ちなみに、開閉弁１８は、閉状態に切り換えられたときにも、少量の高温熱媒を通流させるように構成され、低温熱動弁２６および高温熱動弁２７が閉弁されたときに、バイパス路１２に高温熱媒を通流させることにより、熱源機３内で熱媒を循環させて、循環ポンプ１４の故障などを防止するようにしている。
【００２７】
このようにして、熱源機側制御部４が、バイパス路１２を通流する高温熱媒の温度および流量や戻り路９を通流する熱媒の温度および流量が変化したり、低温側目標温度が変更されても、低温側往路８の低温熱媒が低温側目標温度になるように、開閉弁１８の開閉作動を制御して、低温側往路８の低温熱媒を低温側目標温度にするように構成されている。
【００２８】
前記低温側目標温度について説明を加えると、低温側目標温度として、例えば、６０℃などの一定の温度を設定したり、または、予め設定された複数の温度のうち、選択されたひとつの温度を設定することが可能である。
そして、複数の温度のうち、選択されたひとつの温度を低温側目標温度として設定する場合には、例えば、熱源機３に低温熱媒温度変更用のディップスイッチを設けて、そのディップスイッチにて、低温側目標温度を、例えば、６０℃と５０℃の２段階に選択可能に構成するようにしている。
【００２９】
このようにして、低温側目標温度として、５０℃または６０℃の２段階の温度に選択可能に構成することにより、熱源機３にて、高温側目標温度（例えば、８０℃）の高温熱媒を高温端末２に供給するとともに、低温端末１に応じて選択された低温側目標温度（例えば、５０℃または６０℃）の低温熱媒を低温端末１に供給することが可能となる。
【００３０】
〔実施形態〕
この実施形態では、上記参考の実施形態における混合状態調整手段の別実施形態を示すものであり、図面に基づいて説明する。
なお、その他の構成については、上記参考の実施形態と同様であるので、同符号を記すなどにより、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
上記参考の実施形態では、混合状態調整手段として、バイパス路１２に開閉弁１８を設け、熱源機側制御部４が、低温往きサーミスタ１７により低温側往路８の低温熱媒の温度を検出して、その温度情報に基づいて、低温側往路８の低温熱媒が低温側目標温度になるように、開閉弁１８の開閉作動を制御するように構成されているが、この実施形態では、図２に示すように、混合状態調整手段として、バイパス路１２と戻り路９との接続箇所に分配弁２８を設け、熱源機側制御部４が、高温側往路７の高温熱媒の温度、低温側往路８の低温熱媒の温度、および、戻り路９におけるバイパス路１２よりも上流側の熱媒の温度を検出して、これらの温度情報に基づいて、低温側往路８の低温熱媒が低温側目標温度になるように、分配弁２８の分配比を制御するように構成されている。
【００３２】
説明を加えると、戻り路９におけるバイパス路１２との接続箇所よりも上流側には、高温熱媒と低温熱媒を合流状態で受け入れた熱媒の温度を検出する合流熱媒温度サーミスタ２９が設けられている。
そして、熱源機側制御部４は、高温往きサーミスタ１６により高温側往路７の高温熱媒の温度を検出し、合流熱媒温度サーミスタ２９により戻り路９におけるバイパス路１２よりも上流側の熱媒の温度を検出して、これらの温度情報に基づいて、下記の〔数１〕により分配弁２８の分配比Ｂを求め、その分配比Ｂになるように分配弁２８を調整するフィードフォワード制御を実行するとともに、低温往きサーミスタ１７により低温側往路８の低温熱媒の温度を検出して、その温度と低温側目標温度との偏差に基づいて、分配弁２８の分配比を微調整するフィードバック制御を実行するように構成されている。
【００３３】
【数１】
Ｂ＝（Ｃ−Ｅ）／（Ｄ−Ｅ）
Ｂは、分配弁２８の分配比
Ｃは、低温側目標温度
Ｄは、高温側往路７の高温熱媒の温度
Ｅは、戻り路９におけるバイパス路１２よりも上流側の熱媒の温度
【００３６】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、低温端末１および高温端末２をひとつずつ設けているが、低温端末１および高温端末２の数については適宜変更が可能であり、例えば、高温端末２をひとつ、低温端末１を二つ設けて実施することも可能である。
【００３７】
（２）上記実施形態では、本発明にかかる２温度式の熱源機を熱媒供給システムに適応した例を示したが、上記第１および第２実施形態にて例示した熱媒供給システムに限らず、その他各種のシステムに適応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考の実施形態における熱媒供給システム
【図２】  実施形態における熱媒供給システム
【図３】  従来技術における熱媒供給システム
【符号の説明】
４              制御手段
７              高温側往路
８              低温側往路
９              戻り路
１０            加熱手段
１１            加熱路
１２            バイパス路
１８，２８      混合状態調整手段
【図１】
0003926189.tif 000002
【図２】
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【図３】
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