(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱装置と、前記熱交換器で加熱された温水を出力可変の温水循環ポンプにより循環して端末機に供給した後、循環水の空気抜き機能を有する膨張タンクを経由して前記熱交換器に戻す温水循環経路と、暖房運転の制御を行う主制御器とを備え、前記主制御器は、端末機の負荷に応じて通常出力範囲内で温水循環ポンプを制御する通常出力運転モードと、前記通常出力範囲を超えて高出力で温水循環ポンプを制御する高出力運転モードを有し、電源投入後の所定時間において前記高出力運転モードで運転を行い、その後通常出力運転モードで運転を行うようにした温水暖房装置。
【請求項２】
熱交換器の下流側に温水温度センサを設け、該温水温度センサの信号で変化する加熱装置の出力に応じて温水循環ポンプの出力を比例的に制御するようにした請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項３】
熱交換器の上流側に温水温度センサを設け、該温水温度センサの検出温度が所定温度以下のとき、温水循環ポンプを高出力運転モードで運転し、所定温度以上になると、温水循環ポンプを通常出力運転モードで運転するようにした温水暖房装置。
【請求項４】
外気温検出用の温度センサを設け、暖房運転停止期間中に前記温度センサが所定温度未満を検出すると、通常出力範囲を下回る低出力で温水循環ポンプを運転する低出力運転モードに切り換え、暖房運転が開始されると通常出力運転モードに切り換えるようにした請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項５】
熱交換器の上流側に温水循環流量を検出する流量センサを設けるとともに、温水循環流量を設定する流量切換スイッチを備え、温水循環ポンプの出力を制御して前記流量センサの検出値を、流量切換スイッチにより設定した流量にする請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項６】
熱交換器の下流側に、循環温水の水圧を検出する圧力センサを設け、この圧力センサの検出値を温水循環ポンプの出力を制御して所定値とする請求項１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、水を熱媒とし、加熱した温水を温水循環ポンプにより循環して暖房に供する温水暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種、温水暖房装置における温水循環ポンプは、出力が一定のものを用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この温水暖房装置における温水循環ポンプは、運転の始動時や、温水配管に空気が混入している時には、比較的に高い出力が必要であるが、通常の運転状態になれば、それほど高い出力は不要となる。従って温水循環ポンプの出力が一定のものであれば、通常の運転時には、不必要なエネルギーを消費するという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱装置と、前記熱交換器で加熱された温水を出力可変の温水循環ポンプにより循環して端末機に供給した後、循環水の空気抜き機能を有する膨張タンクを経由して前記熱交換器に戻す温水循環経路と、暖房運転の制御を行う主制御器とを備え、前記主制御器は、端末機の負荷に応じて通常出力範囲内で温水循環ポンプを制御する通常出力運転モードと、前記通常出力範囲を超えて高出力で温水循環ポンプを制御する高出力運転モードを有し、電源投入後の所定時間において前記高出力運転モードで運転を行い、その後通常出力運転モードで運転を行うようにしている。そして、このように出力が変化できる温水循環ポンプを用いることにより、温水暖房装置の運転状態に相応したポンプ出力となり、省エネルギー化、静音化を図ることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１記載に係る発明は、水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱装置と、前記熱交換器で加熱された温水を出力可変の温水循環ポンプにより循環して端末機に供給した後、循環水の空気抜き機能を有する膨張タンクを経由して前記熱交換器に戻す温水循環経路と、暖房運転の制御を行う主制御器とを備え、前記主制御器は、端末機の負荷に応じて通常出力範囲内で温水循環ポンプを制御する通常出力運転モードと、前記通常出力範囲を超えて高出力で温水循環ポンプを制御する高出力運転モードを有し、電源投入後の所定時間において前記高出力運転モードで運転を行い、その後通常出力運転モードで運転を行うようにしたものである。
【０００６】
上記のように構成することにより、電源投入後初期、特に試運転の始動時や、温水配管に空気が混入して空気抜き運転が必要な時には、温水循環ポンプの出力を高くすることで、始動や空気抜き運転がスムーズになり、かつ所定の時間経過後、通常出力に戻すことで、通常運転時には温水循環ポンプの消費電力が少なくなり、かつ運転音を小さくできる。
【０００７】
また、請求項２記載に係る発明は、熱交換器の下流側に温水温度センサを設け、該温水温度センサの信号で変化する加熱装置の出力に応じて温水循環ポンプの出力を比例的に制御するようにしたものである。
【０００８】
そして、加熱装置の出力が、大きい運転の時は、温水循環ポンプ出力を高く、加熱装置の出力が小さいときは、温水循環ポンプ出力を低く運転することで、運転に支障なく、省電力、低騒音運転をすることができる。
【０００９】
また、請求項３記載に係る発明は、熱交換器の上流側に温水温度センサを設け、該温水温度センサの検出温度が所定温度以下のとき、温水循環ポンプを高出力運転モードで運転し、所定温度以上になると、温水循環ポンプを通常出力運転モードで運転するようにしたものである。
【００１０】
そして、熱交換器の上流側の循環温水温度が低いとき、たとえば運転初期、あるいは、暖房負荷が大きいときには、温水循環ポンプを高い出力に切換ることで、起動がスムーズとなり、かつ、温水循環量を多くすることで、暖房端末器の暖房出力を大きくすることができる。温水温度が所定値以上になれば、元の出力に戻すことで、運転に支障なく省電力化、低騒音化を図ることができる。
【００１１】
また、請求項４記載に係る発明は、外気温検出用の温度センサを設け、暖房運転停止期間中に前記温度センサが所定温度未満を検出すると、通常出力範囲を下回る低出力で温水循環ポンプを運転する低出力運転モードに切り換え、暖房運転が開始されると通常出力運転モードに切り換えるようにしたものである。
【００１２】
そして、外気温検出用の温度センサが、所定値以下の出力のときには、温水循環ポンプの出力を低く切換えるため、温水暖房装置の凍結予防運転を、運転に支障なく、省電力、低騒音で運転することができる。
【００１３】
また、請求項５記載に係る発明は、熱交換器の上流側に、温水循環流量を検出する流量センサーを設け、温水循環流量を設定する流量切換スイッチを備え、前記流量センサーの検出値が、流量切換スイッチにより設定された流量に、なるよう温水循環ポンプの出力を制御するようにしたものである。
【００１４】
そして、温水循環量を、流量切換スイッチにより設定された流量になるように温水循環ポンプの出力を制御することで、温水暖房装置は、運転に支障なく、省電力化、低騒音化することができる。
【００１５】
また、請求項６記載に係る発明は、熱交換器の下流側に、循環温水の水圧を検出する圧力センサを設け、その検出値が所定値となるように温水循環ポンプの出力を制御するようにしたものである。
【００１６】
そして、熱交換器の下流側の水圧が所定値となるように温水循環ポンプの出力を制御することで、温水循環ポンプの出力が必要以上の出力にならなくなり、運転に支障なく、省電力化、低騒音化することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のガス温水暖房装置の構成模式図である。
【００１８】
図１において、１は外装体、２はガス燃焼用空気の給気口、３はガス量制御器、４はガス燃焼部で、ガス量制御器３とガス燃焼部４とにより加熱器を構成している。５は熱交換器、６は燃焼排ガスの排出口、７は出力可変な温水循環ポンプ、８は熱交換器５の温水入口管、９は熱交換器５の温水出口管、１０は温水温度センサ、１１は温水往き管、１２は温水暖房端末器、１３は温水戻り管、１４は循環水の空気抜きと膨張・収縮を吸収する膨張タンク、１５は主制御器である。
【００１９】
なお、主制御器１５は、図２で示す動作シーケンス図のように、温水循環ポンプ７を動作させる。すなわち、電源投入後、最初の運転時、すなわち１０分間だけ温水循環ポンプ７を高出力で運転し、その後は通常出力の運転をする。
【００２０】
以上のように構成された温水暖房装置について、その動作、作用について説明する。
【００２１】
循環温水は、温水往き管１１においては、８０℃となるように、温水温度センサ１０と、加熱器を構成するガス量制御器３およびガス燃焼部４と、主制御器１５によって制御され、温水暖房端末器１２へ搬送される。温水暖房端末器１２で暖房機能を果たして温度が低くなった循環温水は、温水戻り管１３より膨張タンク１４へ流れ、ついで温水循環ポンプ７で加圧され、熱交換器５の温水入口管８を経て熱交換器５に戻り、再び熱交換器５において加熱されることで連続的に運転される。
【００２２】
この運転の最初１０分間、温水循環ポンプ７を高出力で運転することにより、温水循環ポンプ７を長期間使用せずに放置することで発生する不動作状態、いわゆるポンプロックの状態を解除することができ、さらに、温水の搬送管、すなわち温水往き管１１、温水戻り管１３などの中に空気が存在する状態、たとえば試運転時のようなとき、スムーズな空気抜き運転ができる。
【００２３】
そして１０分経過後、つまり温水循環ポンプ７が起動し、かつ搬送管中の空気抜きが終了した時点で、温水循環ポンプ７を通常出力運転とすることで、省エネルギー化・低騒音化がはかれる。
【００２４】
さらに、高出力運転時間を制限することで、温水循環ポンプ７のモーターの巻線が同一であれば、巻線の温度上昇により制限される出力条件の中で、より高出力が得られるという効果もある。
【００２５】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２のガス温水暖房装置の構成模式図、図４は温水循環ポンプの動作特性図である。
【００２６】
実施例１の場合と異なる点は、温水循環ポンプ７が、図４に示す特性に従って動作するような主制御器１６を設けた点にある。
【００２７】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明すると、加熱器を構成するガス量制御器３の出力特性は、図４に示すような出力可変な温水循環ポンプ７の出力と連動させる。図４において、横軸はガス量制御器３の出力特性、一般的にはガス比例制御弁の動作電流Ｉを示し、縦軸は温水循環ポンプ７の出力特性、たとえば数１を満足するポンプ回転数Ｒを示す。
【００２８】
（数１）
Ｒ＝ｋＩ＋ｃ
数１において、ｋは、比例定数、ｃは定数（ガス量制御器３の出力がゼロの時でも所定量のポンプ出力とする）。なおこの特性は一例であり、他の特性であっても良い。
【００２９】
以上のように動作させることで、加熱器の出力に応じた温水循環ポンプ７の出力とすることができ、運転に支障なく省エネルギー化および低騒音化を図ることができる。
【００３０】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３のガス温水暖房装置の構成模式図である。
【００３１】
実施例１と異なる点は、熱交換器５の上流側の温水入口管８に温水温度センサ１７を設け、この温水温度センサ１７による検出値が、所定値以下であれば、温水循環ポンプ７は比較的に高い出力で運転するような主制御器１８を設けた点にある。
【００３２】
なお実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明すると、循環温水は、温水往き管１１においては、８０℃となるように、温水温度センサ１０と、加熱器を構成するガス量制御器３およびガス燃焼部４と、主制御器１５によって制御され、温水暖房端末器１２へ搬送される。そこで温水暖房端末器１２が定格の仕事、つまり暖房をする場合の温水温度は普通６０℃程度を温水温度センサ１７が検出する。そしてその検出値が、６０℃未満であるときは、温水循環ポンプ７の出力を比較的に高くすることで、温水循環量が多くなって温水暖房端末器１２の暖房出力を大きくすることができる。
【００３３】
さらに、運転初期の温水温度が低いとき、あるいは起動時にも、温水循環ポンプ７を高出力で運転できることができ、運転をスムーズに立ち上げることが可能となる。そして、温水温度センサ１７が６０℃以上になれば、温水循環ポンプ７の出力を元の出力に戻すことにより、運転に支障なく、省エネルギー化および低騒音化を図ることができる。
【００３４】
（実施例４）
図６は本発明の実施例４のガス温水暖房装置の構成模式図である。
【００３５】
実施例１と異なる点は、外気温センサ１９を外装体１に取付けるとともに、その検出値により温水循環ポンプ７を低出力運転に切換える主制御器２０を設けた点にある。
【００３６】
なお実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明すると、一般的にこの種の温水暖房装置は、暖房運転されていない時でも、冬期外気温度が４℃未満になると装置の凍結を予防するために運転を開始する。つまり外気温センサ１９が、４℃未満を検出すると、温水循環ポンプ７のみが運転を始めることにより、循環水の温度が０℃であっても、循環水が流れることにより装置の凍結を予防することができる。
【００３７】
この時、循環水が十分な流量だけ流れなくても、水が動いていれば凍結しなくなる。
【００３８】
従って主制御器２０により温水循環ポンプ７の出力を低くすることができ、凍結予防運転に支障なく、省エネルギー化および低騒音化を図ることができる。なお、通常暖房運転を始めれば温水循環ポンプ７の出力が、通常出力になるように主制御器２０を構成している。
【００３９】
（実施例５）
図７は本発明の実施例５のガス温水暖房装置の構成模式図である。
【００４０】
実施例１と異なる点は、熱交換器５の上流側の温水入口管８に温水循環流量を検出する流量センサ２１を設け、主制御器２２は、その設定流量を変更可能な流量切換スイッチを備え、流量センサ２１の検出値が流量切換スイッチにより設定された流量になるように、温水循環ポンプ７の出力を制御するようにした点にある。
【００４１】
なお実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明すると、一般的にこの種の温水暖房装置は、暖房端末器１２を最低１台、多い場合は１０台程度接続している。その際、必要な循環温水量としては、暖房端末器１２が１台のときは、約２リットル／分、１０台接続したときは、約２０リットル／分程度必要となり、必要とする循環温水量の差が大きくなる。そこで、暖房端末器１２の台数に対応した流量にするために、流量切換スイッチにより設定流量を切換え、またその流量になるように温水循環ポンプ７の出力を制御することにより、運転に支障なく、省エネルギー化および低騒音化を図ることができる。特に接続する暖房端末器１２の台数がすくないとき、その効果は大きい。
【００４２】
なお、流量センサ２１を熱交換器５の上流側に設けたのは、検知する温水循環流体の温度が、より低いために流量センサ２１の信頼性が増すためである。
【００４３】
（実施例６）
図８は本発明の実施例６のガス温水暖房装置の構成模式図である。
【００４４】
実施例１と異なる点は、熱交換器５の下流側の温水往き管１１に循環温水の水圧を検出する圧力センサ２３を設け、その検出値が、温水循環量を確保できる値となるように温水循環ポンプ７の出力を制御する主制御器２４を設けた点にある。
【００４５】
なお実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明すると、一般的にこの種の温水暖房装置は、搬送管、すなわち温水往き管１１、温水戻り管１３の口径および最大長さ、あるいは接続可能な暖房端末器１２の種類が温水循環ポンプ７の出力により定められている。一方温水循環ポンプ７の流量と圧力との関係特性は、図９に示すようになる。そこで温水暖房装置の運転に必要な圧力をｐとすれば、流せる温水循環流量は温水循環ポンプ７の最大出力がＡの場合はａとなり、出力がＢの場合はｂとなり、出力がＣの場合はｃとなる。
【００４６】
実施例５において述べたように、暖房に必要な循環温水量としては暖房端末器１２が１台のときは、約２リットル／分、１０台接続したときは、約２０リットル／分程度であるので、図９における流量ａを約２０リットル／分、流量ｃを６リットル／分とすれば、温水循環ポンプ７の出力がＡのときには暖房端末器１２は１０台まで、出力がＣのときには、３台まで運転できることとなる。つまり暖房端末器１２が３台運転されている温水暖房装置の場合は、求められるポンプ出力はＣで良いこととなる。以上のように循環温水圧力を常に所定値とするように制御することにより、運転に支障無く、省エネルギー化、低騒音化が図れる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、出力可変な温水循環ポンプの出力を運転の所定のタイミングで切換えることで運転に支障なく、省エネルギー化、低騒音化ができるという有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１のガス温水暖房装置の構成模式図
【図２】同ガス温水暖房装置の動作シーケンス図
【図３】本発明の実施例２のガス温水暖房装置の構成模式図
【図４】同ガス温水暖房装置の温水循環ポンプの動作特性図
【図５】本発明の実施例３のガス温水暖房装置の構成模式図
【図６】本発明の実施例４のガス温水暖房装置の構成模式図
【図７】本発明の実施例５のガス温水暖房装置の構成模式図
【図８】本発明の実施例６のガス温水暖房装置の構成模式図
【図９】同ガス温水暖房装置の温水循環ポンプの流量と圧力との特性図
【符号の説明】
４  ガス燃焼部
５  熱交換器
７  温水循環ポンプ
１０，１７  温水温度センサ
１４  膨張タンク
１５，１６，１８，２０，２２，２４  主制御器
１９  外気温センサ
２１  流量センサ
２３  圧力センサ
【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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