JP2002005457A - 熱供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱負荷に対して必要な熱媒を循環供給するこ
とが可能なものでありながら、設備構成を簡素化した
り、設置の手間を少なくすることが可能となる熱供給シ
ステムを提供する。 【解決手段】 熱媒を加熱する加熱手段１４と、加熱さ
れた熱媒を熱負荷に接続された循環路３を通して循環さ
せる循環手段１７の動作を制御する制御手段１８が、熱
媒の温度が設定目標温度になるように加熱手段１４の加
熱量を制御する定温制御を実行し、定温制御を実行する
ときにおける実加熱量の変化に合わせて、熱媒の目標循
環供給量を記憶するメモリＭが設けられ、制御手段１８
は、定温制御を実行するときに、そのときの実加熱量に
合わせる目標循環供給量を求めて、その求めた目標循環
供給量になるように、循環手段１７の動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱媒を加熱する加
熱手段と、この加熱手段にて加熱された熱媒を熱負荷に
接続された循環路を通して循環させる循環手段と、前記
加熱手段及び前記循環手段の動作を制御する制御手段と
を備えて構成されている熱供給システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の熱供給システムにおいて、従
来では、例えば、特開平１０−１７０００６号公報に示
される構成のものがあった。つまり、熱負荷としての室
内放熱器に対して熱媒の一例である温水を循環供給する
ための室外機が設けられ、この室外機には、加熱手段と
して、加熱用熱交換器とこの加熱用熱交換器を加熱する
ガスバーナとが備えられるとともに、前記加熱用熱交換
器と室内機に設けられた室内放熱器との間で加熱した温
水を循環路を通して循環供給させる循環手段としての循
環ポンプが備えられる。そして、室外機側の制御手段
は、室内機における室温設定手段による設定温度と室温
センサによる検知温度との差に基づいて、熱負荷として
の室内放熱器において放出すべき必要熱量を算出して、
その必要熱量になるようにバーナの加熱量を制御すると
ともに、室内放熱器における温水の低下温度と前記必要
熱量とにより温水を循環供給すべき目標流量を求め、流
量センサにて検出される実流量が目標流量になるよう
に、循環ポンプの流量を調節制御する構成となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成は、熱負
荷における必要熱量及び熱媒必要量を算出して、その情
報に基づいて加熱手段の加熱量を必要熱量になるように
制御し、且つ、熱媒の循環供給量が熱媒必要量になるよ
うに循環ポンプの流量を制御することによって、温水配
管の長さが異なる場合であっても、熱負荷に対して必要
な量の熱媒を循環供給できるようにしたものである。

【０００４】上記構成の熱供給システムにおいては、熱
媒を加熱して供給するための熱源機である室外機は建物
の外方側に設置され、熱媒が循環供給される熱負荷に対
応する室内放熱器を備える室内機は建物内部の室内に設
置されるものであり、それらは互いに離れた場所に設置
されることになる。

【０００５】しかし、上記従来構成においては、室内機
側における設定温度の情報や室温センサによる検知温度
の情報等を、室外機側の制御手段に対して伝える必要が
あるから、このような情報を伝達するための通信線を設
ける必要があり、互いに離れた場所に設置される室外機
と室内機との間での長い距離にわたり通信線を設置する
必要があって、設備全体の構成が複雑になる不利があ
り、設置の手間が大になる不利もある。

【０００６】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、熱負荷に対して必要な熱量を供給
することが可能なものでありながら、設備構成を簡素化
したり、設置の手間を少なくすることが可能となる熱供
給システムを提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、熱媒を加熱する加熱手段と、この加熱手段
にて加熱された熱媒を熱負荷に接続された循環路を通し
て循環させる循環手段と、前記加熱手段及び前記循環手
段の動作を制御する制御手段とを備えて構成されている
熱供給システムにおいて、前記制御手段は、前記循環路
を通して前記熱負荷へ供給される熱媒の温度が設定目標
温度になるように前記加熱手段の加熱量を制御する定温
制御を実行するように構成され、前記定温制御を実行す
るときにおける前記加熱手段による実加熱量の変化に合
わせて、前記熱負荷に循環供給すべき熱媒の目標循環供
給量を記憶する記憶手段が設けられ、前記制御手段は、
前記定温制御を実行するときに、前記実加熱量と、前記
記憶手段の記憶情報とに基づいて、そのときの実加熱量
に合わせる前記目標循環供給量を求めて、その求めた目
標循環供給量になるように、前記循環手段の動作を制御
するように構成されている。

【０００８】加熱手段により加熱された熱媒が、循環手
段により循環路を通して熱負荷に循環供給されることに
より、熱負荷に対する熱供給が行われるのであるが、制
御手段は、循環路を通して熱負荷へ供給される熱媒の温
度が設定目標温度になるように加熱手段の加熱量を制御
する定温制御を実行することになる。そして、記憶手段
により、定温制御を実行するときにおける加熱手段によ
る実加熱量の変化に合わせて、熱負荷に循環供給すべき
熱媒の目標循環供給量が記憶されており、制御手段は、
前記定温制御を実行するときに、実加熱量と記憶手段の
記憶情報とに基づいて、そのときの実加熱量に合わせる
目標循環供給量を求めて、その求めた目標循環供給量に
なるように循環手段の動作を制御するので、その結果、
加熱手段による加熱量と熱媒供給量とが熱負荷に対応し
た適切な状態に制御されることになる。

【０００９】つまり、定温制御を実行することにより加
熱手段は熱負荷に対応する加熱量にて加熱動作が行われ
ることから、その実加熱量の大きさが熱負荷の量に対応
することになるので、この実加熱量の変化に合わせて、
熱負荷に循環供給すべき熱媒の目標循環供給量を予め例
えば実験等により求めることで設定して記憶しておい
て、実際の定温制御が行われたときに、実加熱量と記憶
情報とから熱負荷に対応した適切な目標循環供給量を求
めて、その目標循環供給量になるように循環手段の動作
を制御するのである。

【００１０】このように制御することで、熱負荷側の情
報を必要とすることなく、加熱手段の設置場所から離間
した個所に設置されることになる熱負荷との間に、情報
を通信するための特別な通信線を設置する必要がないの
で、構成の複雑化を招くことなく、熱負荷に対して必要
な熱量を供給することが可能なものでありながら、従来
技術のように熱負荷側における加熱用の目標設定温度や
検知温度等の温度情報に基づいて必要熱量を算出するよ
うな構成に比べて、設備構成を簡素化したり、設置の手
間を少なくすることが可能となる熱供給システムを提供
できるに至った。

【００１１】請求項２に記載の特徴構成によれば、前記
記憶手段は、前記実加熱量の連続変化に対して、前記熱
媒の目標循環供給量を、段階的に変化させる状態で記憶
するように構成されている。

【００１２】つまり、定温制御を実行するときにおける
加熱手段による実加熱量が連続的に変化するとしても、
前記熱媒の目標循環供給量が段階的に変化する状態で記
憶手段に記憶されているので、例えば、運転開始した直
後や、熱負荷の大きさが変化したような場合等の過渡的
な制御状態においても、制御手段による循環供給量の制
御が段階的に行われることになる。前記循環供給量を連
続的に変化する状態で制御するような構成とすると、制
御構成が複雑になるおそれがあるが、段階的に変化させ
るだけの構成であれば制御構成を簡素化することが可能
となる。

【００１３】請求項３に記載の特徴構成によれば、前記
熱負荷が、前記循環路に並列接続される複数の端末器を
備えて構成され、前記各端末器は、夫々各別に、前記熱
源機からの熱媒が供給される状態と、供給が停止される
状態とに切り換え自在に構成されている。

【００１４】複数の端末器のうち熱媒が供給されて熱供
給が行われる端末器の台数を変更させることにより、全
体としての熱負荷は段階的に変化することになるが、こ
のような段階的な熱負荷の変動に対して、使用台数に対
応して、前記実加熱量と熱媒の目標循環供給量とを予め
対応させておくで、実加熱量によって使用台数を求めて
適切な目標循環供給量に制御する構成とすることで、制
御構成をより簡単なものにすることが可能となる。

【００１５】請求項４に記載の特徴構成によれば、前記
循環手段は、前記熱媒を循環させるための循環ポンプ
と、この循環ポンプを駆動する電動モータとを備えて構
成され、前記制御手段は、前記電動モータの回転速度を
変更調節して前記熱媒の循環供給量を変更調節するよう
に構成されている。

【００１６】電動モータに供給する電力を変化させるこ
とにより電動モータの回転速度を変更調節することで、
熱媒の循環供給量を変更調節することができるのであ
り、例えば、回転速度を変更せずに熱媒の流動量を流量
制御弁等を用いて変更するような構成等に比べて、比較
的簡単な制御構成で精度よく循環供給量を調節すること
が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱供給システ
ムについて図面に基づいて説明する。この熱媒供給シス
テムは、図１に示すように、熱源機１から端末器として
の複数（この実施形態では４台）の室内暖房器２に循環
路３を通して熱媒の一例である温水を循環させて熱供給
を行うように構成されている。

【００１８】前記各室内暖房器２は屋内の各居室に各別
に設置されており、夫々、同じ構成となっている。つま
り、図２示すように、循環路３を通して熱媒としての温
水が循環供給されて室内の空気と熱交換される暖房用の
熱交換器４、その暖房用の熱交換器４への温水の循環通
流を断続自在な熱動弁５、熱交換されて加熱された空気
を室内に吹き出すファン６、室内温度を検出する温度セ
ンサ７、設定温度や運転のオンオフ等の情報を指令する
ための操作パネル８、操作パネル８の操作情報に基づい
て、ファン６や熱動弁５等の動作を制御する端末制御部
９等を備えて構成されている。

【００１９】前記端末制御部９は、操作パネル８にて運
転オンが指令されると、前記熱動弁５を開弁させて熱源
機１側から供給される温水が循環路３を通して暖房用の
熱交換器４に通流可能な状態に切り換えるとともに、フ
ァン６による通風を開始させて、暖房運転を実行する。
そして、温度センサ７にて検出される室内温度が操作パ
ネル８にて設定されている設定温度又はそれよりも少し
高い温度に達するとファン６の作動を停止し、室内温度
が設定温度よりも所定量低い暖房開始温度まで低下する
と、ファン６の作動を再開して、室内温度を設定温度に
維持するように制御を実行して暖房運転を行うように構
成されている。前記端末側制御部９は、操作パネル８に
て運転オフが指令されると、前記熱動弁５を閉弁すると
ともにファン６の作動を停止して暖房運転を終了する。
従って、各室内暖房器２は、夫々各別に、熱源機１から
の温水が供給される状態と供給が停止される状態とに切
り換え自在に構成され、操作パネル８にて運転オンが指
令されている間は温水が循環流動していることになる。

【００２０】前記熱源機１は屋外に設置されており、図
３に示すように、熱交換器１２およびこの熱交換器１２
を加熱するバーナ１３からなる加熱手段１４、駆動用の
電動モータ１５と、その電動モータ１５にて駆動される
循環ポンプ１６からなる循環手段１７、それらの動作を
制御する制御手段としての熱源機制御部１８等を備えて
構成されるとともに、循環路３を通して循環供給される
温水を貯留する補給水タンク１９が設けられ、循環路３
における戻り側循環路部分３ｂに接続される戻り路２０
が補給水タンク１９の入口側に接続され、循環路３にお
ける往き側循環路部分３ａに接続される往き路２１が熱
交換器１２の出口側に接続され、補給水タンク１９の出
口側と熱交換器１２の入口側を連通する連通路２２が設
けられている。この連通路２２の途中箇所に前記循環ポ
ンプ１６が設けられている。

【００２１】前記往き路２１を流動する温水を戻り路２
０にバイパス流動させるバイパス路２３が設けられ、戻
り路２０には、戻り路２０を流動する温水の温度を検出
する戻りサーミスタ２４が設けられ、往き路２１には、
往き路２１を流動する温水の温度を検出する往きサーミ
スタ２５が設けられている。前記補給水タンク１９に給
水するためのタンク給水路２６には、補給水バルブ２７
と補給水電磁弁２８が設けられ、補給水タンク１９に
は、水位の上限を検出する上限センサ２９と水位の下限
を検出する下限センサ３０が設けられ、熱源機側制御手
段１４により補給水タンク１９の水位が上限センサ２９
と下限センサ３０との間の水位に維持されるように、補
給水バルブ２７と補給水電磁弁２８が制御されるように
構成されている。なお、オーバーフロー路３１も補給水
タンク１９に接続されている。

【００２２】前記バーナ１３に燃料ガスを供給する燃料
供給路３２には、燃料供給を断続する電磁操作式の断続
弁３３、燃料供給量（バーナ１３の燃焼量）を変更調節
自在な電磁操作式のガス量調節弁３４が備えられ、バー
ナ１３に燃焼用空気を供給するファン３５も設けられ、
バーナ１３の近くには、バーナ１３に対する点火動作を
実行するイグナイタ３６と、バーナ１３が着火されてい
るか否かを検出するフレームロッド３７とが夫々備えら
れている。

【００２３】熱源機制御部１８は、マイクロコンピュー
タを備えて構成されるとともに、室内の適宜個所に設け
られるリモコン操作部１ａにて熱媒循環運転のオンオフ
が指令される構成となっており、運転オンが指令される
と、循環手段１７を循環作動させ、熱源機１からの往き
温水の温度が設定目標温度（例えば、８０℃）に維持さ
れるよう加熱手段１４の加熱量を制御する定温制御を実
行するように構成されている。前記加熱手段１４の加熱
作動について説明を加えると、ファン３５による通風作
動を開始し、かつ、断続弁３３を開弁させてガス量調節
弁３４を点火用ガス量になるように開弁調整するととも
に、イグナイタ３６によってバーナ１３へ着火し、フレ
ームロッド３７によって確認する。その後、戻りサーミ
スタ２４の検出情報、および、往きサーミスタ２５の検
出情報に基づいて、熱源機４からの往き温水の温度が熱
源供給用目標温度（例えば、８０℃）に維持されるよう
にバーナ１３の燃焼量を調整する。そして、循環手段１
７の循環作動による循環量が後述するような目標循環供
給量になるように電動モータ１５に対する電力量を調節
して循環供給量を変更調節する。リモコン操作部１ａに
て運転オフが指令されると、熱源機制御部１８は、循環
手段１７の循環作動および加熱手段１４の加熱作動を停
止させて熱源機４の運転を停止させるように構成されて
いる。

【００２４】次に、熱源機制御部１８による熱媒供給運
転の制御動作について具体的に説明する。図３に示すよ
うに、熱源機制御部１８は、記憶手段としてのＥＥＰＲ
ＯＭ等からなる不揮発性のメモリＭを備えており、この
メモリＭには、熱源機制御部１８が前記定温制御を実行
するときにおける加熱手段１４による実加熱量、具体的
にはバーナ１３のガス量の変化に合わせて、前記各室内
暖房器２に循環供給すべき温水の目標循環供給量が記憶
されている。すなわち、図５に示すように、前記実加熱
量（ガス量）の連続変化（横軸の変化）に対して温水の
目標循環供給量（縦軸）を段階的に変化させる状態で記
憶するように構成されている。具体的に説明すると、４
台の室内暖房器２のうち実際に運転状態（温水の循環状
態）となる台数に応じて供給すべき必要熱量が予め分か
っているので、その台数に応じて、ガス量に対する４段
階の温水目標循環供給量（ｎ１〜ｎ４）が予め設定して
記憶されているのである。

【００２５】そして、熱源機制御部１８は、前記定温制
御を実行するときに、実加熱量（ガス量）とメモリＭの
記憶情報とに基づいて、そのときの実加熱量（ガス量）
に合わせる目標循環供給量を求めて、その求めた目標循
環供給量になるように、循環手段１７の動作を制御する
ように構成されている。

【００２６】以下、図４の制御フローチャートに基づい
て、熱源機制御部１８による熱媒供給運転について説明
する。リモコン操作部１ａにて運転オンが指令されて運
転が開始されると、先ず、循環手段１７による循環供給
量を初期値、例えば、変更調節範囲の中間的な値（ｎ
２）に設定して、循環手段１７による温水の循環通流を
開始する（ステップ１、２）。具体的には、電動モータ
１５を駆動して循環ポンプ１６による通流作動を実行す
る。次に、加熱手段１４による加熱作動を開始する（ス
テップ３）。即ち、ファン３５による通風作動を開始
し、かつ、断続弁３３を開弁させてガス量調節弁３４を
点火用ガス量になるように開弁調整するとともに、イグ
ナイタ３６によってバーナ１３へ着火し、フレームロッ
ド３７によって確認する。

【００２７】その後、戻りサーミスタ２４にて検出され
る戻り路２０を流動する温水の温度、および、往きサー
ミスタ２５にて検出されるの往き路２１を流動する温水
の温度の検出情報に基づいて、バーナ１３による必要燃
焼量、具体的には燃料ガスの必要供給量（ガス量）を演
算にて求め（ステップ４）、実際のガス量が求めた必要
供給量になるようにガス量調節弁３４の開度を調節する
（ステップ５）。

【００２８】そして、そのときのガス量と、メモリＭの
記憶情報とに基づいて、そのときのガス量に合わせる目
標循環供給量を求める（ステップ６）。図５に示すよう
な特性である場合には、室内暖房器２の使用台数に対応
した４個の値（ｎ１〜ｎ４）のうちのいずれであるかを
判別することになる。このようにして、室内暖房器２の
使用台数、つまり、熱負荷の大きさを判別して、そのと
きの実際の温水循環供給量が熱負荷の大きさに見合う量
になっていなければ、循環供給量を適切な状態に変更調
節することになる。つまり、循環ポンプ１６に対する駆
動用の電動モータ１５の回転速度を変更調節して、循環
手段１７による温水の循環供給量が、そのようにして求
めた目標循環供給量になるように制御する（ステップ
７）。具体的には、電動モータ１５が直流モータで構成
され、この電動モータ１５に対する供給電流をパルス電
流として供給し、そのパルス電流のデューティ比を変更
調節することで循環ポンプ１６の回転速度を変化させ目
標循環供給量になるように制御するのである。このよう
に温水の循環供給量が変更調節されると、それに伴って
戻り路２０を流動する温水の温度が変化するので、バー
ナによる必要燃焼量（ガス量）も変化するが、ステップ
４〜７を繰り返し実行することで、そのときの熱負荷
（室内暖房器２の使用台数）に対応した加熱量、循環供
給量に対応する状態、つまり、図５に示す特性線上のい
ずれかの位置にて動作が安定して維持されるように制御
されることになる。尚、温水の循環供給量が熱負荷の大
きさに見合う量になっていれば、電動モータ１５の回転
速度は変更することなく、そのときの状態が維持される
ことになる。上記したように調節された加熱量にて加熱
された温水を目標循環供給量だけ循環供給させること
で、熱負荷の大きさに対応した適切な温水を循環供給す
ることができるものとなる。リモコン操作部１ａにて運
転オフが指令されると、バーナ１３の燃焼作動と循環手
段１７による温水の循環通流作動を停止して、熱媒供給
運転を終了する（ステップ８、９）。尚、室内暖房器２
の台数（４台）は例示であって、この台数に限られるも
のではない。

【００２９】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。

【００３０】（１）上記実施形態では、前記記憶手段
（メモリ）に、前記実加熱量（ガス量）の連続変化に対
して熱媒（温水）の目標循環供給量を室内暖房器２の使
用台数に対応させて段階的に変化させる状態で記憶する
ように構成するものを例示したが、このような構成に限
らず、例えば、図６に示すように、前記実加熱量（ガス
量）の連続変化に対して熱媒（温水）の目標循環供給量
を連続的に変化させる状態で記憶するように構成するも
のでよい。

【００３１】（２）上記実施形態では、前記熱負荷が、
前記循環路に並列接続される複数の端末器（室内暖房
器）を備えて構成され、前記各端末器は、夫々各別に、
前記熱源機からの熱媒（温水）が供給される状態と供給
が停止される状態とに切り換え自在に構成されるものを
例示したが、このような構成に限らず、例えば、各端末
器が熱媒の循環供給量がリニアに大小変化するような構
成としてもよく、あるいは、複数の端末器を並列接続す
ることなく１台の端末器を接続するものでよい。

【００３２】（３）上記実施形態では、電動モータの回
転速度を変更調節して循環ポンプによる熱媒の循環供給
量を変更調節するように構成するものとしたが、回転速
度を変更せずに熱媒の循環流動量を流量制御弁等を用い
て変更するような構成でもよい。尚、そのとき余剰分は
バイパス路を通して循環させることになる。

【００３３】（４）上記実施形態では、記憶手段として
不揮発性メモリを用いたが、このようは構成に限らず、
揮発性のメモリとバックアップ電源とを備えた構成の記
憶手段であってもよく、あるいは、フロッピー（登録商
標）ディスク等の磁気記録媒体を用いてもよく、記憶媒
体は限定されない。

【００３４】（５）上記実施形態では、熱負荷として暖
房器を例示したが、熱負荷としては、これ以外に、床暖
房装置や融雪装置等、各種の熱負荷を用いることができ
る。

【００３５】（６）上記実施形態では、循環供給される
熱媒として温水を用いたが、温水に限らず、熱容量の大
きな専用の材料からなる熱媒を用いてもよい。又、加熱
手段としては、ガス燃焼式のバーナに限らず、石油燃焼
式バーナでもよく、バーナに限らず電気ヒータにより加
熱する構成でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱供給システムの概略構成を示すブロック図

【図２】室内暖房器の構成を示す図

【図３】熱源機の構成を示す図

【図４】制御動作のフローチャート

【図５】ガス量と目標循環供給量との変化特性を示す図

【図６】別実施形態のガス量と目標循環供給量との変化
特性を示す図

【符号の説明】

２ 端末器 ３ 循環路 １４ 加熱手段 １５ 電動モータ １６ 循環ポンプ １７ 循環手段 １８ 制御手段 Ｍ 記憶手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱媒を加熱する加熱手段と、この加熱手
   段にて加熱された熱媒を熱負荷に接続された循環路を通
   して循環させる循環手段と、前記加熱手段及び前記循環
   手段の動作を制御する制御手段とを備えて構成されてい
   る熱供給システムであって、 前記制御手段は、前記循環路を通して前記熱負荷へ供給
   される熱媒の温度が設定目標温度になるように前記加熱
   手段の加熱量を制御する定温制御を実行するように構成
   され、 前記定温制御を実行するときにおける前記加熱手段によ
   る実加熱量の変化に合わせて、前記熱負荷に循環供給す
   べき熱媒の目標循環供給量を記憶する記憶手段が設けら
   れ、 前記制御手段は、 前記定温制御を実行するときに、前記実加熱量と、前記
   記憶手段の記憶情報とに基づいて、そのときの実加熱量
   に合わせる前記目標循環供給量を求めて、その求めた目
   標循環供給量になるように、前記循環手段の動作を制御
   するように構成されている熱供給システム。
2. 【請求項２】 前記記憶手段は、前記実加熱量の連続変
   化に対して、前記熱媒の目標循環供給量を、段階的に変
   化させる状態で記憶するように構成されている請求項１
   記載の熱供給システム。
3. 【請求項３】 前記熱負荷が、前記循環路に並列接続さ
   れる複数の端末器を備えて構成され、 前記各端末器は、夫々各別に、前記熱源機からの熱媒が
   供給される状態と、供給が停止される状態とに切り換え
   自在に構成されている請求項１又は２記載の熱供給シス
   テム。
4. 【請求項４】 前記循環手段は、前記熱媒を循環させる
   ための循環ポンプと、この循環ポンプを駆動する電動モ
   ータとを備えて構成され、 前記制御手段は、前記電動モータの回転速度を変更調節
   して前記熱媒の循環供給量を変更調節するように構成さ
   れている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱供給シ
   ステム。