JP2003056853A - 温水暖房装置およびその制御方法 - Google Patents
温水暖房装置およびその制御方法Info
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Abstract
破損が防止できる温水暖房装置を提供する。 【解決手段】 給湯器の熱交換器11と温水端末装置
2,3とが循環ポンプ5を有する循環回路によって接続
された温水暖房装置において、温水端末装置と給湯器の
制御部8とで双方向通信を行わせ、温水端末装置2,3
の運転状況に応じて循環ポンプ5の回転数を制御する。
また、循環ポンプ5の回転数を上昇させる際には、循環
ポンプ5の回転数を熱動弁6の開弁状況または温水端末
装置の運転状況に連動させ、循環回路内の内圧の急激な
上昇を防止する。
Description
その制御方法に関し、より詳細には、温水暖房装置にお
ける温水の循環回路の流量揚程制御に関する。
の循環回路の概略構成を示す。図示例では、一台の給湯
器(温水熱源機)に対して、浴室乾燥機やパネルヒータ
など比較的高温の温水供給を受ける暖房機(高温端末)
と、床暖房パネルなど比較的低温の温水供給を受ける暖
房機(低温端末)の高低二温度の温水端末装置が接続さ
れた温水暖房装置が示されている。
の熱交換器aで加熱された高温の温水(高温水)が、高
温端末b、膨張タンクd、循環ポンプeを経て再び熱交
換器aに循環する循環回路と、上記熱交換器aの上流側
(具体的には循環ポンプeの下流側)で分岐された温水
(低温水)が低温端末cを経て再び膨張タンクd、循環
ポンプeに循環する循環回路とを有している。
c)には、それぞれ入水制御手段として、図示のような
熱動弁fが設けられており、温水端末装置(高温端末
b,低温端末c)を運転させる際にこの熱動弁fが開き
(開弁して)、端末熱交換器gに温水が供給されるよう
に構成されている。
房装置においては、これまで上記循環ポンプeとして交
流電源で駆動するACポンプが広く一般的に用いられて
おり、運転する温水端末装置の台数(系統数)に関係な
く上記ACポンプを一定の回転数で駆動させていたが、
最近では、運転する温水端末装置の運転台数に応じて、
給湯器の制御部hが上記ACポンプの回転数を変化させ
るように構成された温水暖房装置が提案されるに至って
いる。
うな従来の温水暖房装置においては、以下のような問題
がありその改善が望まれていた。
は、各温水端末装置の熱動弁fは、熱伝達により弁体を
開動作させる機構上すぐには開閉できず弁が開き始めて
から完全に開き終わるまでに一定時間(たとえば数分)
を要する。そのため、上述したように、運転する温水端
末装置の台数に応じて上記循環ポンプの回転数を変化さ
せる構成では、温水端末装置の運転台数の増加に伴って
上記循環ポンプの回転数が上昇しても、上記熱動弁が完
全に開ききらない状態で循環ポンプの回転数が上昇する
ことになるため、循環回路内の内圧が急激に上昇して温
水端末装置と循環回路の接続部を破損するおそれがあっ
た。
当初の暖房性能を向上させるために、運転が開始されて
からの一定時間、温水熱源機に対して通常の運転時より
も高温の温水の供給を要求するなど、通常の運転形態と
は異なる特殊な運転形態を備えたものが提案されてい
る。しかしながら、上述した従来の温水暖房装置では、
循環経路内を流れる温水の流量は専ら温水端末装置の運
転台数によってのみ制御されていることから、温水端末
装置においてこのような特殊な運転を行っても、該温水
端末装置には通常の運転形態と同じ一定流量の温水しか
供給されないため、端末熱交換器に供給される温水の熱
量増加が少なく、温水端末装置の暖房性能の向上を十分
なものとすることが困難であった。
環ポンプとしてACポンプを用いていることから、かか
るポンプの回転数を制御するにはポンプの回転数を検出
するセンサが別途必要となり、循環ポンプの小型化を阻
害する要因となっていた。
されたもので、その主たる目的は、温水暖房の効率化を
図るとともに器具の破損が防止できる温水暖房装置およ
びその制御方法を提供することにある。
に、本発明に係る温水暖房装置の制御方法は、温水を供
給する温水熱源機と温水端末装置とが循環ポンプを有す
る循環回路によって接続された温水暖房装置において、
上記温水端末装置の入水制御手段を構成する熱動弁の開
弁状況、または上記温水端末装置の運転状況に連動させ
て上記循環ポンプの吐出圧を変化させることを特徴とす
る。
給する温水熱源機と複数の温水端末装置とが循環ポンプ
を有する循環回路によって接続されるとともに、上記温
水熱源機と各温水端末装置とが双方向通信手段によって
接続され、上記温水熱源機の有する制御手段が、温水端
末装置の運転状況に応じて、上記循環ポンプの目標回転
数を設定し、上記循環ポンプをこの目標回転数で駆動さ
せることによって循環回路内の温水流量を調節する制御
構成を備えた温水暖房装置において、上記制御手段は、
上記循環回路内の温水流量を増加させる制御を実行する
際、設定した目標回転数に向けて上記循環ポンプの回転
数を徐々に上昇させる制御を実行することを特徴とす
る。
制御手段は、循環ポンプの回転数を増加させる制御を実
行する際、目標回転数に向けて循環ポンプの回転数を一
定時間毎に一定回転ずつ増加させる二次的な目標回転数
を設定することを特徴とし、また、上記循環回路内の温
水流量を減少させる制御を実行する際、目標回転数に向
けて循環ポンプの回転数を瞬時に下降させることを特徴
とする。
御手段は上記温水端末装置の設定に応じて上記目標回転
数を修正する制御構成を有することを特徴とする。
うな循環ポンプとして直流電源で駆動するDCポンプを
採用することを特徴とする。
およびその制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。
構成の一例を示しており、この温水暖房装置は、上述し
た従来の温水暖房装置と同様に高低二温度の温水端末装
置を有する温水暖房装置であって、温水熱源機となる給
湯器1と、該給湯器1から後述する循環回路を介して高
温の温水供給を受ける温水端末装置(高温端末)2と、
低温の温水供給を受ける温水端末装置(低温端末)3と
を主要構成品とし備えている。また、図示例では、上記
低温端末装置3が符号3a〜3bで示す3台(3系統)
で構成されている。
循環回路の一例を示している。すなわち、この温水暖房
装置は、上述した従来の温水暖房装置と同様に、給湯器
1の熱交換器11と、該熱交換器11で加熱された温水
の供給を受ける高低二温度の温水端末装置(高温端末
2、低温端末3)と、膨張タンク4と、循環ポンプ5と
が図示のように配管接続されることによって温水の循環
回路が形成されている。
2,低温端末3)に供給される温水の熱源となる装置で
あって、この給湯器1としてはガス給湯器など従来より
周知の構成からなる給湯装置が用いられる。そして、こ
の給湯器1には、図外のバーナや上記循環ポンプ5を制
御する制御部(制御手段)8が備えられており、上記循
環ポンプ5はこの制御部8と電気的に接続されている。
またさらに、この制御部8には各温水端末装置(高温端
末2、低温端末3)と電気的に接続された双方向通信手
段9が設けられており、該双方向通信手段9を介して各
温水端末装置(高温端末2、低温端末3)と双方向での
通信が可能とされている。
2と低温端末3の二態様の暖房機器で構成される。高温
端末2は、給湯器1から高温(たとえば80°C)の温
水供給を受ける暖房機器であって、浴室乾燥機やパネル
ヒータ、温水エアコンなどで構成される。また、低温端
末3は、上記循環回路を介して給湯器1から低温(たと
えば60°C)の温水供給を受ける暖房機器であって、
床暖房パネルなどで構成される。
2、低温端末3)は、図2に示すようにそれぞれ熱交換
器7を備えており、各熱交換器7の上流側には機器への
入水を制御する熱動弁6が設けられている。この熱動弁
6は、たとえば高温端末2を例にとって説明すると、図
外の操作部によって高温端末2の運転開始が指示される
と、この運転開始に伴って開弁するように構成されてい
る。つまり、高温端末2の運転開始にともなって弁を開
いて熱交換器7に温水を供給するように構成されてい
る。
2、低温端末3)には、それぞれ図示しない双方向通信
手段が設けられており、この双方向通信手段によって上
記給湯器1の制御部8に設けられた双方向通信手段9と
の間で双方向通信が可能とされている。つまり、給湯器
1と温水端末装置(高温端末2、低温端末3)とが双方
向通信を行うことにより、温水端末装置(高温端末2、
低温端末3)の操作部においてなされる各種設定操作
(たとえば、運転の開始/停止の設定操作や後述するホ
ットダッシュ運転の設定操作など)が給湯器1の制御部
8に伝達可能とされている。
された補水用のタンクであり、タンク内の水位を監視す
る水位センサやタンクへの給水を制御する補水電磁弁な
どを備え、タンク内の水位が所定水位以下になると、補
水電磁弁を自動的に開いて、上水道から給水を行うよう
に構成されている。
循環させるインペラを有し、このインペラを回転させる
ことによって熱交換器11で加熱された温水を上記高温
端末2や低温端末3に供給するポンプ手段であって、本
発明においてはこの循環ポンプ5として直流電源で駆動
するDCポンプ(図示せず)が用いられている。
器1の制御部8によってPWM制御されるモータを備え
ており、上記制御部8から与えられる電圧(速度指令信
号)VSPによって上記ファンの回転数が任意に設定さ
れ、該回転数を可変することによって循環回路の温水の
流量(吐出圧)が制御可能とされている。
循環回路のバイパス用に設けられたバイパス配管であ
る。
装置の動作について図3および図4に基づいて説明す
る。
記温水端末装置(高温端末2、低温端末3)のいずれか
の運転が開始されると、上記双方向通信手段9を介して
給湯器1の制御部8にその旨が伝達される(図3ステッ
プS1参照)。
2、低温端末3)の運転開始を検出すると、循環ポンプ
5に対して予め定められた初期回転数(図示例では30
00rpm)での回転を指示する速度指令信号VSPを送
信するとともに(図3ステップS2参照)、温水端末装
置(高温端末2、低温端末3)の運転状態の判別を行
い、その結果から上記循環ポンプ5の目標回転数を設定
する(図3ステップS3参照)。
端末3)の運転状態とは、高温端末2および低温端末3
の運転台数などに基づいて予め数通りにパターン化され
ており、上記循環ポンプ5の目標回転数はこの運転状態
に基づいて予め設定され、制御部8に記憶されたテーブ
ルに基づいて決定される。
に、高温端末2が運転停止中で低温端末3のうちの1台
(1系統)のみが運転中の場合には循環ポンプ5の目標
回転数は3000rpmに設定され、また、高温端末2
が運転停止中で低温端末3のうちの2台(2系統)が運
転中の場合には循環ポンプ5の目標回転数は3175r
pmに設定される。また、高温端末2が運転している場
合は低温端末3の運転の有無や運転台数にかかわらず循
環ポンプ5の回転数は3600rpmに設定される。さ
らに上記給湯器1がふろ追い焚き機能を有する場合に
は、当該ふろ追い焚き中は、高温端末2や低温端末3の
運転の有無や運転台数にかかわりなく3600rpmに
設定される。
て循環ポンプ5の目標回転数が設定されると、上記制御
部8は循環ポンプ5の回転数を一定時間毎に一定回転ず
つ上昇(図4の例では12秒毎に50rpmずつ上昇)
させる二次的な目標回転数を設定し、上記目標回転数に
向けて循環ポンプ5の回転数を上昇させる。
rpmの場合、循環ポンプ5を初期回転数(3000r
pm)で回転させる速度指令信号VSPを送信した後、そ
の12秒後に循環ポンプ5の回転数を50rpm上昇さ
せて3050rpmとする速度指令信号VSPを送信す
る。そして、その後は循環ポンプ5の回転数が目標回転
数である3175rpmに達するまで、12秒おきに5
0rpmを加算した二次目標回転数に対応した速度指令
信号VSPの送信を繰り返し行う。
を徐々に上昇させる構成を採用したのは、上述したよう
に、温水端末装置(高温端末2、低温端末3)に備えら
れた熱動弁6は、温水端末装置(高温端末2、低温端末
3)の運転が開始されても完全に開くまでには一定時間
(たとえば2分程度)を要することから、該熱動弁6の
開弁状況(開き具合)に応じて循環回路内の温水流量を
徐々に増加させるためである。換言すれば、循環回路内
の温水流量が急激に増加することによって循環回路内の
内圧が急激に上昇するのを防止し、熱動弁6の開弁状況
に合わせて循環ポンプ5の吐出圧を上昇させるためであ
る。
転数を徐々に上昇させる処理は、上述したように温水端
末装置(高温端末2、低温端末3)が全く運転していな
い状態からいずれか一台(1系統)の運転が開始される
際だけでなく、たとえば低温端末3が一台(1系統)運
転中に他の一台が追加運転されて2系統となったような
場合にも行われる。つまり、上記図4に示すテーブル情
報に基づいて循環ポンプ5の回転数を上昇させる処理
(循環回路内の温水流量を増加させる制御)が必要な場
合にはその都度上述したのと同様の処理が行われる。
水端末装置(高温端末2、低温端末3)の運転状態が変
化する毎に新たに設定が更新される。つまり、たとえば
低温端末3が一台(1系統)で運転中に他の一台が追加
運転されて2系統となったような場合には、目標回転数
は3175rpmから3500rpmに更新される。
標回転数が更新されることにより、温水端末装置(高温
端末2、低温端末3)の運転台数が減少するなどして循
環ポンプ5の回転数を下降させる処理(循環回路内の温
水流量を減少させる制御)が必要となった場合には、上
述した回転数を上昇させる場合とは異なり、新たに設定
された目標回転数に向けて循環ポンプ5の回転数を瞬時
に下降させる処理が行われる。つまり、この場合、上記
制御部8は新たな目標回転数に対応した速度指令信号V
SPを循環ポンプ5に対して送信する。
る場合とは異なり、循環回路内の温水流量が減少する場
合には循環回路内の内圧上昇による温水端末装置(高温
端末2、低温端末3)の破損のおそれがないからであ
る。
温水端末装置(高温端末2、低温端末3)の運転状況に
応じて循環ポンプ5の目標回転数が設定されるので、温
水端末装置(高温端末2、低温端末3)には、常にその
運転に見合った熱量の温水が供給されるので、各温水端
末装置(高温端末2、低温端末3)が能力過剰になった
り、あるいは能力不足に陥ることがなく、効率的に暖房
を行うことができる。
る制御を行う場合、循環ポンプ5の回転数が徐々に上昇
するので、循環回路内の温水流量が急激に増加すること
がなく、循環回路内の内圧上昇に伴う循環回路や温水端
末装置(高温端末2、低温端末3)の破損を防止するこ
とができる。
おいては、上述した制御構成の他に上記制御部8が温水
端末装置(高温端末2、低温端末3)の設定に応じて上
記目標回転数を修正する制御構成を有する。
る。すなわち、この種の温水暖房装置に用いられる温水
端末装置(高温端末2、低温端末3)のうちには、温水
端末装置(高温端末2、低温端末3)の設定によってそ
の運転形態を特殊な運転形態に変更可能なものがある。
称される運転形態がその一例であり、この場合、温水端
末装置(高温端末2、低温端末3)の操作部の操作設定
によって、給湯器1に対して通常供給する温水(たとえ
ば80°C)よりも高温の温水の供給が要求され、その
結果、温水端末装置(高温端末2、低温端末3)の初期
運転時の暖房効率の上昇が図られている。
装置(高温端末2、低温端末3)においてこのような特
殊な運転形態が選択された場合に備え、予め上記テーブ
ル情報中にこのよな特殊な運転形態に対応した循環ポン
プ5の回転数に関する情報が盛り込まれる(図4のホッ
トダッシュ運転の欄参照)。
低温端末3)の操作部においてこのような特殊な運転形
態が選択されると、この操作情報を上記双方向通信手段
9を介して上記制御部8が取得し、上述した循環ポンプ
5の目標回転数の修正が行われる。
が運転停止中で低温端末3のうちの1台(1系統)で上
記ホットダッシュ運転が選択されると、循環ポンプ5の
目標回転数は3200rpmに修正設定され、また、高
温端末2が運転停止中で低温端末3のうちの3台(3系
統)においてホットダッシュ運転が選択されると、循環
ポンプ5の目標回転数は3600rpmに修正設定され
る。
置においては、温水端末装置(高温端末2、低温端末
3)においてホットダッシュ運転のような特殊な運転形
態が選択された場合でも、かかる運転形態に対応するテ
ーブル情報に基づいて循環ポンプ5の目標回転数が修正
を受けるので、運転形態に合致した暖房運転が実現され
る。つまり、通常より高温の温水を多量に供給すること
ができ、暖房効率のより一層の向上が実現される。
明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれ
に限定されることなくその発明の範囲内で種々の設計変
更が可能である。
ンプ5の目標回転数が予め制御部8に記憶されたテーブ
ル情報に基づいて設定される構成を示したが、循環ポン
プ5の回転数は、双方向通信によって取得する温水端末
装置(高温端末2、低温端末3)の運転台数等に基づい
て上記制御部8でその都度演算するように構成してもよ
い。また、同様に温水端末装置(高温端末2、低温端末
3)において特殊な運転形態が選択されるような場合に
は、予め当該運転形態に対応した演算プログラムを上記
制御部8に記憶させておき、これによって演算するよう
に構成される。
5の回転数を上昇させる際に、循環ポンプ5の回転数を
一定時間毎に一定回転数ずつ上昇させる構成を示した
が、循環ポンプ5の回転数は熱動弁6の開弁状況に応じ
て徐々に上昇すればよく、たとえばゆるやかな線形を描
くように回転数を上昇させるように構成してもよい。
置(高温端末2、低温端末3)が複数設けられた場合を
示したが、本発明の温水暖房装置およびその制御方法
は、温水端末装置が一台しか設けられていないような場
合(たとえば低温端末3が一台のみのような場合)にも
適用可能である。その場合、温水端末装置において運転
が開始されると、循環ポンプ5は当該温水端末装置が備
える熱動弁6の開弁状況に応じて回転数が徐々に上昇す
るように構成される。また、当該温水端末装置が上述し
た特殊な運転形態を有する場合には、その運転形態に応
じて循環ポンプ5の目標回転数も修正される。
循環ポンプ5の回転数の上昇パターンは本発明を実施す
るにあたっての一例を示したにすぎず、具体的な数値は
適宜変更可能である。
温水を供給する温水熱源機と温水端末装置とが循環ポン
プを有する循環回路によって接続された温水暖房装置に
おいて、温水端末装置の熱動弁の開弁状況に連動して循
環ポンプの吐出圧が変化するので、循環回路内の内圧が
急激に上昇することがなく、循環回路や温水端末装置と
の接続部を破損するおそれがない。
成する循環ポンプとして、回転数の制御が容易なDCポ
ンプが用いられるので、循環ポンプの回転数を制御する
にあたりサイズアップを伴うことなく従来のACポンプ
に置き換えることができる。
示す説明図である。
を示す説明図である。
始時の制御動作の一例を示すフローチャートである。
を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 温水を供給する温水熱源機と温水端末装
置とが循環ポンプを有する循環回路によって接続された
温水暖房装置において、 前記温水端末装置の入水制御手段を構成する熱動弁の開
弁状況、または前記温水端末装置の運転状況に連動させ
て前記循環ポンプの吐出圧を変化させることを特徴とす
る温水暖房装置の制御方法。 - 【請求項2】 温水を供給する温水熱源機と複数の温水
端末装置とが循環ポンプを有する循環回路によって接続
されるとともに、前記温水熱源機と各温水端末装置とが
双方向通信手段によって接続され、前記温水熱源機の有
する制御手段が、温水端末装置の運転状況に応じて、前
記循環ポンプの目標回転数を設定し、前記循環ポンプを
この目標回転数で駆動させることによって循環回路内の
温水流量を調節する制御構成を備えた温水暖房装置にお
いて、 前記制御手段は、前記循環回路内の温水流量を増加させ
る制御を実行する際、設定した目標回転数に向けて前記
循環ポンプの回転数を徐々に上昇させる制御を実行する
ことを特徴とする温水暖房装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、循環ポンプの回転数を
増加させる制御を実行する際、目標回転数に向けて循環
ポンプの回転数を一定時間毎に一定回転ずつ増加させる
二次的な目標回転数を設定することを特徴とする請求項
2に記載の温水暖房装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記循環回路内の温水
流量を減少させる制御を実行する際、目標回転数に向け
て循環ポンプの回転数を瞬時に下降させることを特徴と
する請求項2または請求項3に記載の温水暖房装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記温水端末装置の設
定に応じて前記目標回転数を修正する制御構成を有する
ことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記
載の温水暖房装置。 - 【請求項6】 前記循環ポンプの駆動手段として、直流
電源で駆動するDCポンプが用いられることを特徴とす
る請求項2から請求項5のいずれかに記載の温水暖房装
置。
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