JP2002039550A

JP2002039550A - 暖房装置及びその調整方法

Info

Publication number: JP2002039550A
Application number: JP2000227002A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Umezawa; 潔梅澤; Toru Shigematsu; 重松　　徹; Yoshitoshi Nishida; 佐敏西田; Yasuhisa Asawa; 泰久浅輪
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】使用される系統の数に応じて適正な状態でポ
ンプを運転できるよう改良を加えた暖房装置及びその調
整方法を提供する。【解決手段】床暖房装置１には、熱媒体を送るための
ＤＣモータで駆動される流量可変ポンプ１９と、ＤＣモ
ータへの印加電圧を可変することでポンプ１９の流量を
可変とするポンプ流量補正スイッチ６１が設けられてい
る。試運転で、各系統を組み合わせて暖房装置１を運転
し、Ａ系統、Ｂ系統とも必要流量を満たすまで補正スイ
ッチ６１で印加電圧を変更する。各系統が必要流量を満
たすと、セットスイッチである組み合わせ運転での最適
な印加電圧を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、床暖房装置等の暖
房装置に関する。特には、複数の室内放熱器を有し、い
ずれの室内放熱器においても十分な暖房効果を得ること
ができるよう改良を加えた暖房装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】床暖房
装置は、通常、一台の熱源機と各部屋に敷設された室内
放熱器との間で、熱媒体を循環させている。熱源機に
は、室内放熱器の系統と同じの数の熱動弁が設けられて
おり、この熱動弁から各系統の配管が分岐している。分
岐した往きの配管は各系統の室内放熱器に達し、各室内
放熱器からは戻りの配管が熱源機まで戻っている。熱源
機内には、往きの配管内の温水温度を検知する温度セン
サ、及び、戻りの配管内の温水の温度を検知する温度セ
ンサが設けられている。各室内放熱器には、暖房装置の
運転や停止の命令並びに温度設定を行うコントローラが
備えられている。このコントローラには室内の温度を検
知する温度センサが備えられている。コントローラは、
熱源機のコントローラと双方向通信で接続している。

【０００３】各系統で希望の温度が設定されると、その
設定温度は、熱源機コントローラに送られる。熱源機コ
ントローラは設定温度に応じて、該当する系統の熱動弁
をＯＮ−ＯＦＦする。熱源機は、往き配管の温水温度と
戻り配管の温水温度の差等から決定される暖房負荷に応
じて、熱源機のバーナに供給されるガスの量を制御して
いる。

【０００４】熱源機内には、各配管に温水を循環させる
ポンプが備えられている。このポンプを駆動するモータ
は通常ＡＣモータが使用されており、運転系統数に関係
なく一定の流量の温水を循環させている。

【０００５】上述のような床暖房装置においては、複数
の系統に室内放熱器が設置される場合、各系統の暖房装
置の面積が異なることがある。このような場合、広い部
屋（例えば１２尺、以下Ａ系統）では温水の必要流量が
多くて圧力損失が大きいが、狭い部屋（例えば６尺、以
下Ｂ系統）では必要流量が少なくて圧力損失が小さい。
このように、各系統で圧力損失と必要流量が異なった場
合にも、ＡＣポンプは一定の流量で運転している。この
ため、圧力損失の小さい方の暖房装置に流量がとられ、
必要流量の多い方の暖房装置の流量が確保できないこと
がある。

【０００６】上述の課題の対策として、実用新案６−３
２９１１号には、ポンプの吸い込み側と吸出し側の圧力
の差を検知して、この差が一定になるようにポンプの回
転数を制御する機構を備えた暖房装置が提案されてい
る。しかし、この装置では圧力を正確に検知する圧力セ
ンサが複数個必要であって装置全体のコストがアップす
る。また装置構成が複雑となり、信頼性が低下するおそ
れがある。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、使用される系統の数に応じて適正な状態
でポンプを運転できるよう改良を加えた暖房装置及びそ
の調整方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の暖房装置は、熱源機と複数の室内放熱器
との間で熱媒体を循環させて室内を暖房する装置であっ
て；前記熱媒体を送る流量可変ポンプと、前記複数の
室内放熱器の運転組み合わせ状態に対応させて該ポンプ
の流量を加減設定するための補正スイッチと、を具備す
ることを特徴とする。この暖房装置を調整する方法は、
前記複数の室内放熱器を各種組み合わせ状態で運転し、
各状態での各室内放熱器の熱媒体流量を測定し、各室内
放熱器のそれぞれについて流量が適正となるよう前記ポ
ンプの流量を設定する。室内放熱器（系統）ごとに熱媒
体流量を測定し、測定された各流量に応じてポンプの流
量を補正するため、各系統で圧力損失や必要流量が異な
っている場合でも、適正な量の温水を供給することがで
きる。この補正をスイッチで行うため、ポンプの流量を
必要時に簡単に調整・変更できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図1は、本発明の実施の形態に係る床暖房装置を模
式的に示す図である。この床暖房装置１は、熱源機３
と、この熱源機３と循環管路で接続している複数（この
例では３台）の室内放熱器５ａ、５ｂ、５ｃから構成さ
れている。熱源機３はコントローラ７を有し、機内の各
部の運転の制御を行っている。各室内放熱器５にもコン
トローラ９ａ、９ｂ、９ｃが備えられており、同放熱器
の運転及び停止、希望温度の設定等を行っている。この
コントローラ９には、温度センサが設けられており、床
の温度を検知している。熱源機コントローラ７と放熱器
コントローラ９はケーブルや無線等の双方向通信により
接続している。

【００１０】熱源機３内には、熱交換器１１、バーナ１
３、ファン１５、暖房膨張タンク１７、ポンプ１９等が
備えられている。機内には、室内放熱器往きの管路２１
と、室内放熱器から温水が戻る戻り管路２３からなる循
環管路が形成されている。この循環管路内の温水はポン
プ１９の作用により循環している。往き管路２１はポン
プ１９の下流で分岐しており、一方は熱交換器１１を経
由する高温管路２５となり、他方は熱交換器１１を経由
しない低温管路２７となる。バーナ１３では、ガス供給
管路２９から燃焼用ガスが供給され、さらに給気ファン
１５から燃焼用空気が送られて燃焼し、燃焼ガスを発生
する。発生した燃焼ガスは熱交換器１１に送られて、燃
焼ガスと配管内の水との間で熱交換が行われる。

【００１１】高温管路２５には温度センサ４９が設けら
れている。温度センサ４９の出力はコントローラ７に送
られており、検知される温度が約８０℃となるように、
ガス供給管路２９に設けられたガス比例弁３１を制御す
る。高温管路２５からの約８０℃の温水は、浴室暖房機
乾燥機や室内暖房機等（図示されず）へ供給される。

【００１２】低温管路２７は室内放熱器往き管路３３に
接続しており、弁アセンブリ３５に接続している。弁ア
センブリ３５は、複数（室内放熱器と同じ数）の熱動弁
３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有し、各熱動弁から各室内放
熱器５に温水配管が延びている。温水配管は室内放熱器
５内を蛇行しており、この間で室内を暖房する熱を放出
する。室内放熱器５を出た温水配管は室内放熱器戻り管
路３９に接続している。室内放熱器戻り管路３９はポン
プ１９へ戻る戻り管路２３に接続している。

【００１３】戻り管路２３の、ポンプ１９の上流には暖
房膨張タンク１７が設けられている。戻された温水はこ
の膨張タンク１７に一時貯留される。

【００１４】高温往き管路２５と戻り管路２３間には、
バイパス管路４１が接続している。このバイパス管路４
１により、熱交換器１１で加熱された高温水がタンク１
７に直接送られる。一方、低温管路２７は室内放熱器往
き管路３３につながっており、室内放熱器５を経由した
温水が、戻り管路２３を通ってタンク１７に戻される。
ここで、上述の熱交換器１１で加熱された高温水はタン
ク１７に供給されて、タンク内の温水の温度低下を補
う。この動作を継続して、熱交換器１１からの高温の温
水と室内放熱器５から戻ってくる低温の温水とを混合
し、タンク１７内の温水の温度を適宜にコントロールし
て、室内放熱器往きの管路３３に接続する。このとき、
低温管路２７に設けられた温度センサ５１で温水の温度
が検知され、その出力はコントローラ７に送られる。コ
ントローラ７は、この温度が約６０℃となるように、ガ
ス比例弁３１を操作してガス燃焼量を制御する。室内放
熱器への往き管路３３及び戻り管路３９には温度センサ
４５、４７が設けられている。

【００１５】この暖房装置においてはポンプ１９の駆動
はＤＣモータで行っている。ポンプの吐出流量を変化さ
せるには、一般的にはポンプの回転数を変化させる。現
行のＡＣモータの回転数を可変にするには周波数を変換
するインバータが必要になり、装置全体が高価となる。
そこで本装置では、回転数が印加電圧で可変となるＤＣ
モータを使用する。このポンプ１９は、ＰＷＭ（Ｐｕｌ
ｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によ
り、印加電圧を変更してポンプ羽根の回転数を変えて、
吐出流量を変更する。

【００１６】コントローラ７には、ポンプ１９への印加
電圧を可変とするポンプ流量補正スイッチ６１が設けら
れている（詳細後述）。このスイッチ６１は、コントロ
ーラ７と通信可能なリモコン５３に設けられていてもよ
い。

【００１７】図２は、図１の床暖房装置の自動試運転の
制御の例を示すフロチャートである。この床暖房装置
は、自動試運転によって最適なポンプ流量を決定し、こ
の流量に基づいて実際に運転される。この床暖房装置
は、複数の径の異なる室内放熱器を備える。自動試運転
では、各室内放熱器５を一個ずつ運転した場合のポンプ
流量を求める。このとき、各室内放熱器には、上述のよ
うに６０℃の温水が供給される。自動試運転は、最初
に、Ｓ１で、各室内放熱器の水張り処理を行う。水張り
処理は、タンク１７に注水した後、各室内放熱器の熱動
弁３７を開く。そしてポンプ１９を作動させて、室内放
熱器５の全てに水張りを行った後、全ての熱動弁３７を
閉じる。

【００１８】次に、Ｓ２で、一つの室内放熱器５を選定
し、該当する熱動弁３７を開く。この状態でポンプ１９
をある印加電圧で運転し、選択された室内放熱器５の温
度センサで検知される床温が３ｄｅｇ上昇するまで温水
を循環させる。そして、Ｓ３において、以下の手順で流
量を求める。まず、装置のアウトプットを求める。アウ
トプットは、ガス比例弁３１の開度から得られるインプ
ットに、標準的な熱効率を乗じたものである。また、ア
ウトプットは、室内放熱器往きの温度と戻りの温度の差
（温度センサ４５と温度センサ４７で検知される温度の
差）と、流量の積で示される。これにより、流量は、イ
ンプットと熱効率の乗算で得られたアウトプットを、温
度差で割ることで算出される。

【００１９】Ｓ４で、この流量算出が、全ての室内放熱
器５で行われたかを判定する。室内放熱器が敷設された
部屋の大きさが同じであれば、一般的には流量も同じで
あるが、同じ大きさの部屋でも熱源機からの距離が異な
ると、ポンプの負荷が変わり、流量も異なる。このた
め、全ての室内放熱器について適切な流量を求める必要
がある。

【００２０】そして、Ｓ５で、各室内放熱器に対する流
量から、上記の差圧と流量の関係を示すポンプ特性テー
ブルに基づいて、差圧を求める。さらに、この差圧に対
応する印加電圧を求める。その結果、各室内放熱器に適
用されるポンプ印加電圧が決定される。

【００２１】現実的には、室内放熱器はＡ系統、Ｂ系統
のいろいろな組み合わせが想定される。このように、複
数の組み合わせの場合は、各室内放熱器に対する合成抵
抗を演算し、各組み合わせに相当する抵抗を求める。そ
して、得られた抵抗に基づく流量から差圧を求め、印加
電圧を求める。したがって、複数の室内放熱器を有する
床暖房装置の場合には、単体の場合も含めて、選択でき
る限りの室内放熱器の組み合わせに対する印加電圧を求
める。こうして、各単体及び組み合わせ運転時に適切な
ポンプの印加電圧が決定される。

【００２２】しかしながら、実際に様々な系統の室内放
熱器の組み合わせで運転すると、温水流量の不足する室
内放熱器が出てしまうことがある。そこで、本発明のポ
ンプ流量補正スイッチ６１（図１参照）を用いる。この
ポンプ流量補正スイッチ６１は、ポンプ１９に印加する
電圧を変化するものである。

【００２３】図３は、従来例と本発明の暖房装置の調整
方法に基づいて調整した流量の一例を示す表である。Ａ
系統の必要流量は２．７リットル／ｍ、Ｂ系統の必要流
量は１．８リットル／ｍである。Ａ系統を１、Ｂ系統を
２の組み合わせの運転では、ポンプ流量が一定の従来制
御においては、Ａ系統の流量は２．６８リットル／ｍで
あり、必要流量の２．７リットル／ｍに若干達していな
い。Ｂ系統の流量は３．５リットル／ｍで必要流量の
１．８リットル／ｍを満足している。

【００２４】Ａ系統が１、Ｂ系統が５の組み合わせ運転
では、Ａ系統の流量は１．９リットル／ｍで、必要流量
よりかなり少なくなっている。このとき、ポンプ流量補
正スイッチ６１を用いてポンプ１９に印加する電圧を変
える（この場合は上げる）と、図３に示すようにＡ系統
の流量が３．５リットル／ｍ、Ｂ系統の流量が２．７リ
ットル／ｍで、Ａ系統においても、必要流量を満たすこ
とができる。

【００２５】上述のように、試運転では、まず各系統を
組み合わせて暖房装置を運転し、Ａ系統、Ｂ系統とも必
要流量を満たすまでポンプ流量補正スイッチ６１で印加
電圧を変更する。各系統が必要流量を満たすと、セット
スイッチ（図示されず）である組み合わせ運転での最適
な印加電圧を設定する。この作業を、全ての系統の組み
合わせで行い、各組み合わせ運転時の最適な印加電圧を
求めてセットスイッチで設定する。そして、実際運転が
行われる際は、セットスイッチで設定された系統に相当
する印加電圧がポンプに印加されて、ポンプが駆動す
る。

【００２６】また、ポンプ１９の劣化や、室内放熱器が
敷設される部屋の状況によっては、上述の方法で設定さ
れた印加電圧では最適な流量が得られなくなることがあ
る。このような場合は、最適な流量が得られるように、
ポンプ流量補正スイッチ６１を随時調整する。このスイ
ッチはコントローラに設けられてあるため、容易に調整
することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、使用される系統の数に応じて適正な状態でポ
ンプを運転することのできる暖房装置及びその調整方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る床暖房装置を模式的
に示す図である。

【図２】図１の床暖房装置の自動試運転の制御の例を示
すフロチャートである。

【図３】従来例と本発明の暖房装置の調整方法に基づい
て調整した流量の一例を示す表である。

【符号の説明】

１床暖房装置３熱源機５室内放熱器７コントローラ９コントローラ１１熱交換器１３バーナ１５燃焼ファン１７膨張タンク１９ポンプ２１往き管路２３戻り管路２５高温管路２７低温管路２９ガス供給管路３１ガス比例弁３３室内放熱器往き管路３５弁アセンブ
リ３７熱動弁３９室内放熱器
戻り管路４１バイパス管路４５、４７、４９、５１温度センサ５３リモコン６１ポンプ流量
補正スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田佐敏東京都港区海岸１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者浅輪泰久東京都港区海岸１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 3L070 AA02 BB03 DD02 DE03 DF07 DF12 DF15 DG02 DG05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源機と複数の室内放熱器との間で熱媒
体を循環させて室内を暖房する装置であって；前記熱媒
体を送る流量可変ポンプと、前記複数の室内放熱器の運転組み合わせ状態に対応させ
て該ポンプの流量を加減設定するための補正スイッチ
と、を具備することを特徴とする暖房装置。
【請求項２】熱源機と複数の室内放熱器との間で熱媒
体を循環させて室内を暖房する装置の調整方法であっ
て；前記複数の室内放熱器を各種組み合わせ状態で運転
し、各状態での各室内放熱器の熱媒体流量を測定し、各室内放熱器のそれぞれについて流量が適正となるよう
前記ポンプの流量を設定することを特徴とする暖房装置
の調整方法。