JP2004293948A

JP2004293948A - 温水暖房装置

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Publication number: JP2004293948A
Application number: JP2003087853A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Morita; 康資森田; Yoshihiro Zushi; 良広図子; Satoru Kawaguchi; 哲川口; Kohei Yamada; 耕平山田; Toshihiko Obayashi; 利彦大林
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP4000470B2

Abstract

【課題】簡単な制御及び構成で温水暖房装置に注入された暖房水の全水量を検知し、全水量と、この全水量に基づいて演算された不凍液の必要量のうち、少なくとも一方を表示することが可能な温水暖房装置を提供すること。
【解決手段】温水暖房装置１は、暖房水が補給される膨張タンク１２に設けられた水量検知手段２５の低水位センサ２３及び高水位センサ２４などにより、低水位から高水位まで補給するのに要した補給時間ΔＴ及び暖房水の全水量を補給するのに要した全補給時間Ｔａを計測し、制御装置１５により低水位から高水位までのタンク容量Ｖと補給時間ΔＴとから暖房水の流量Ｑを演算し、その流量Ｑと全補給時間Ｔａとから暖房水の全水量Ｑを演算し、その全水量Ｑと不凍液の濃度Ｃから不凍液の必要量ｑを演算し、全水量Ｑ及び不凍液の必要量ｑとが外部操作パネル１４に付設されたディスプレイ１３に表示される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温水暖房装置に関し、暖房水に不凍液が注入される温水暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な温水暖房装置は、熱源機により温められた暖房水が循環経路を経由して、室内などに設置された熱交換器に供給され、その熱交換器からの放熱により温風が生成され、その温風が送風機により送風されて室内を温めるものである。このような温水暖房装置を寒冷地で使用する場合には、循環経路を循環する暖房水の凍結により、循環経路の供給管が破損するのを防ぐために、暖房水に不凍液を注入し、暖房水の凍結を防いでいる。
【０００３】
しかし、暖房水に注入される不凍液の濃度は、低ければ暖房水の凍結を防ぐことができず、また、高ければ暖房水が腐敗するなどの問題が生じる。そこで、暖房水に注入する不凍液の量を演算可能な温水暖房装置や、不凍液の濃度を調節可能な温水暖房装置が提供されている。例えば、特許文献１に記載の温水暖房機においては、予め熱交換器や供給管などの数及び夫々の容量から温水暖房装置の全容量を演算し、その全容量に基づいて必要な暖房水の全水量を演算し、その全水量から必要な不凍液の必要量を演算し、その演算された必要量に基づいて、作業者が温水タンクに不凍液を供給する。また、特許文献２には、シスターンに設けられた濃度検出電極により暖房水中の不凍液の濃度が検出され、その濃度に基づいて、不凍液タンクとシスターンとの間に設けられたバルブを開閉することで、不凍液の濃度を一定に保つことが可能な温水暖房装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２８６８号公報（４頁、図３，図４）
【特許文献２】特開２００２−２９５８４７号公報（３頁，４頁、図１，図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特許文献１に記載の温水暖房装置のように、熱交換器や供給管の容量から全容量を演算することは容易ではなく、特に、供給管は温水暖房装置が設置される場所によりその長さや容量が大きく変わるため、演算された温水暖房装置の全容量の誤差も必然的に大きくなり、不凍液の必要量を正確に演算することは困難である。一方、特許文献２に記載の温水暖房装置のように、濃度検出電極により濃度を検出しつつ、不凍液を供給して濃度を制御すると、高価な濃度検出電極を備えることで温水暖房装置の製造コストが増加する、温水暖房装置の構成が複雑になる、濃度検出電極からの出力により不凍液の濃度を検出するための制御が複雑になる、などの問題が生じ、実用に耐え得るものではない。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な制御及び構成で温水暖房装置に注入された暖房水の全水量を検知し、全水量と、この全水量に基づいて演算された不凍液の必要量のうち、少なくとも一方を表示することが可能な温水暖房装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の温水暖房装置は、外部から操作可能な外部操作手段と、この外部操作手段に付設された表示部とを有し、自動で暖房水を補給可能な温水暖房装置において、試運転時に注入された暖房水の全水量を検知する水量検知手段と、前記水量検知手段により検知された全水量と、この全水量を用いて演算された不凍液の必要量のうち少なくとも一方を前記表示部に表示させる制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この温水暖房装置によれば、水量検知手段により、試運転時に自動で注入された暖房水の全水量が検知され、制御手段により、その検知された全水量と、この全水量を用いて演算された不凍液の必要量のうち、少なくとも一方が外部操作手段に付設された表示部に表示される。即ち、温水暖房装置の構成や制御を複雑にすることなく、実際に注入された暖房水の全水量が検知されるので、正確に不凍液の必要量を演算することができる。また、全水量と不凍液の必要量のうち少なくとも一方が表示部に表示されるので、作業者は正確に且つ容易に不凍液の必要量を補給することができる。
【０００９】
請求項２に記載の温水暖房装置は、請求項１に記載の温水暖房装置において、暖房水の補給用の膨張タンクと、膨張タンク内の暖房水の所定の低水位及び高水位を検出可能な低水位センサ及び高水位センサとを有し、前記水量検知手段は、暖房水を低水位から高水位まで補給するのに要した補給時間ΔＴと、前記低水位から高水位までのタンク容量Ｖとから暖房水の単位時間当たりの補給流量Ｑを演算し、暖房水の全水量を補給するのに要した全補給時間Ｔａと前記補給流量Ｑに基づいて注入された全水量Ｑｔを演算することを特徴とするものである。
【００１０】
この温水暖房装置によれば、暖房水が補給される膨張タンクに設けられた低水位及び高水位を検出可能な低水位センサ及び高水位センサにより夫々の水位が検出された時間より求められた、暖房水が低水位から高水位まで補給されるのに要した補給時間ΔＴと、その低水位から高水位までの膨張タンクのタンク容量Ｖとに基づいて、暖房水の単位時間当たりの補給流量Ｑが、「Ｑ＝Ｖ／ΔＴ」により演算されて求められ、更に、その補給流量Ｑと温水暖房装置に暖房水の全水量が補給されるのに要した全補給時間Ｔａから、温水暖房装置に補給された暖房水の全水量Ｑｔが、「Ｑｔ＝Ｑ×Ｔａ」により演算されて求められる。更に、不凍液の濃度などに基づいて全水量Ｑｔに対応した不凍液の必要量が演算されて、全水量Ｑｔ及び不凍液の必要量が表示部に表示される。
即ち、水位を検出するための２つの水位センサと、上記の簡単な演算により温水暖房装置に補給される全水量Ｑｔを演算することができ、更に、実際に補給された全水量を求めることで、不凍液の必要量を正確に演算することができる。
【００１１】
請求項３に記載の温水暖房装置は、請求項１又は２に記載の温水暖房装置において、前記制御手段は、前記水量検知手段で検知された全水量と、不凍液の種類又は不凍液の濃度とに基づいて不凍液の必要量を演算することを特徴とするものである。この温水暖房装置によれば、水量検知手段で検知された全水量と、不凍液の種類又は不凍液の濃度とに基づいて不凍液の必要量が制御手段により演算されるので、不凍液の種類及び不凍液の濃度に関わらず、正確に不凍液の必要量を演算することができる。
【００１２】
請求項４に記載の温水暖房装置は、請求項３に記載の温水暖房装置において、前記外部操作手段から前記制御手段に、不凍液の種類又は不凍液の濃度を入力可能に構成したことを特徴とするものである。この温水暖房装置によれば、作業者により外部操作手段を介して、不凍液の種類又は不凍液の濃度が制御手段に入力されるので、不凍液の種類及び不凍液の濃度に柔軟に且つ幅広く対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、自動で暖房水を供給可能な温水暖房装置に本発明を適用した一例である。
【００１４】
図１に示すように、温水暖房装置１は、熱源機２と、室内に配設される暖房端末機３と、熱源機２と暖房端末機３とを接続する循環経路４と、ユーザーが種々の設定を行うためのリモートコントローラ５（図２参照）（以下リモコンという）などを備えている。
【００１５】
熱源機２には、加熱手段１０と、ポンプ用モータ１１ａにより暖房水を循環させる循環用ポンプ１１と、暖房水の補給用の膨張タンク１２と、ディスプレイ１３が付設され外部から操作可能な外部操作パネル１４（外部操作手段に相当）と、水張りの際に操作される水張りボタン２９を有し熱源機２の制御全般を司る制御装置１５（制御手段に相当）などが設けられている。
【００１６】
加熱手段１０では、暖房端末機３で放熱し、冷却されて熱交換器１６に還流された暖房水が燃焼手段１７により加熱される。燃焼手段１７には、燃料ガスを供給するためのガス供給管１８と、空気を供給するための空気供給管１９が設けられている。ガス供給管１８には、ガス用電磁弁２０が設けられ、このガス用電磁弁２０を介して制御装置１５により燃料ガスの供給量が制御される。空気供給管１９を通り燃焼手段１７に供給される空気の流量は、ファン２１を回転駆動させるファン用モータ２２を介して制御装置１５により制御される。
【００１７】
膨張タンク１２には、試運転時に暖房水を注入する際の全水量Ｑｔを検知する水量検知手段２５が設けられ、暖房水が供給される暖房水補給管２６が接続されている。水量検知手段２５は、膨張タンク１２内の暖房水の所定の低水位を検出可能な低水位センサ２３と、高水位を検出可能な高水位センサ２４と、制御装置１５などで構成されている。低水位センサ２３及び高水位センサ２４は、共に炭素棒で構成され、低水位若しくは高水位まで暖房水が補給されると、暖房水と、低水位センサ２３若しくは高水位センサ２４と、制御装置１５とにより閉回路が形成されて電流が流れ、制御装置１５により夫々の水位が検出される。暖房水補給管２６には、開閉自在の補給用電磁弁２７が設けられ、この補給用電磁弁２７を介して暖房水の補給量が制御装置１５により制御される。
【００１８】
外部操作パネル１４は、試運転時に補給された暖房水の全水量Ｑｔや、その全水量に対応した不凍液の必要量ｑや、熱源機２の作動状態や、設定状態など種々の情報を表示可能なディスプレイ１３と、各種操作ボタン２８とを備えている。この外部操作パネル１４は、作業者が操作ボタン２８を介して不凍液の種類及び不凍液の濃度などを制御装置１５に入力することも可能に構成されている。
【００１９】
熱源機２は、加熱手段１０により温められた暖房水を、循環用ポンプ１１により温水暖房装置１内で循環させる。その循環される暖房水は、循環経路４の送給管４ａを介して暖房端末機３へと供給され、暖房端末機３で放熱した暖房水は戻り管４ｂを経由して、再び熱源機２に戻される。
【００２０】
暖房端末機３は、熱交換器３０と、送風機３１と、暖房端末機３の制御全般を司る制御装置３２などを備えている。送風機３１は、送風機用モータ３１ａを有し、その送風機用モータ３１ａの回転数が制御装置３２により制御されて、室内に送風される温風の流量が調整される。
【００２１】
暖房端末機３では、熱源機２により温められた暖房水が循環経路４を経由して熱交換器３０に供給され、その熱交換器３０で温かい暖房水が放熱することで温風が温められ、温められた温風が送風機３１により送風されて、室内が温められる。
【００２２】
次に、温水暖房装置１の制御系について図２に参照して説明する。温水暖房装置１の制御系は、制御装置１５と制御装置３２を有し、両制御装置１５，３２は、互いに信号を送受信可能に接続されている。尚、制御装置１５，３２を一体化して、１個の制御装置で構成してもよい。各制御装置１５，３２は、コンピュータ、バス、入出力インターフェース、駆動対象の機器のための種々の駆動回路などで構成されている。
【００２３】
制御装置１５は、ＣＰＵ４０とＲＯＭ４１とＲＡＭ４２とＥＥＰＲＯＭ４３とこれらを接続するバス４４とを有するコンピュータと、コンピュータに入出力するための入出力インターフェース４５などを備えている。入出力インターフェース４５には、暖房水の全水量Ｑｔの補給される全補給時間Ｔａを計測するための第１タイマー４７と、暖房水を低水位から高水位まで補給するのに要した補給時間ΔＴを計測するための第２タイマー４８と、高水位センサ２４と、低水位センサ２３と、外部操作パネル１４と、ポンプ用モータ１１ａを駆動するための駆動回路５０と、ガス用電磁弁２０を駆動するための駆動回路５１と、ファン用モータ２２を駆動するための駆動回路５２と、補給用電磁弁２７を駆動するための駆動回路５３などが接続されている。
【００２４】
制御装置３２には、送風機用モータ３１ａが駆動回路（図示略）を介して接続されている。また、制御装置３２には、ユーザーが所望の室温や風量などを設定するためのリモコン５と送受信するための無線通信用インターフェース（図示略）なども設けられている。
【００２５】
ＲＯＭ４１には、水張りをする際に実行される水張り制御プログラム（図３参照）や、低水位から高水位までの膨張タンク１２のタンク容量Ｖなどの各種データが読み出し可能に記憶されている。
ＲＡＭ４２には、第１タイマー４７により計測された全補給時間Ｔａや、第２タイマー４８により計測された補給時間ΔＴなどが一時的に記憶されるワークメモリが設けられている。
ＥＥＰＲＯＭ４３には、演算された暖房水の単位時間当たりの補給流量Ｑや、作業者により入力された不凍液の濃度などが書き換え可能に且つ電源がＯＦＦになっても消去されないように記憶される。
【００２６】
次に、試運転時に温水暖房装置１に水張りするための水張り制御プログラムについて、図３の概略フローチャートを参照して説明する。尚、以下の説明で、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・）はステップ数を示す。
【００２７】
まず、ユーザーにより水張りボタン２９が操作されると（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、補給用電磁弁２７がＯＮ（全開）にされ、同時に第１タイマー４７がＯＮにされて（Ｓ１１）、膨張タンク１２への暖房水の補給及び全補給時間Ｔａの計測が開始される。尚、この状態では、循環用ポンプ１１が駆動されていないため、補給される暖房水は循環されること無く、膨張タンク１２にのみ蓄えられる。次に、低水位センサ２３により暖房水の水量が低水位まで補給されたことが検出されると（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、第２タイマー４８がＯＮにされ（Ｓ１３）、補給時間ΔＴの計測が開始される。
【００２８】
次に、高水位センサ２４により暖房水が高水位まで補給されたことが検出されると（Ｓ１４；Ｙｅｓ）、補給用電磁弁２７がＯＦＦ（全閉）にされ、同時に第１タイマー４７及び第２タイマー４８もＯＦＦにされ（Ｓ１５）、第２タイマー４８で計測された暖房水を低水位から高水位まで補給するのに要した補給時間ΔＴがＲＡＭ４２に格納される（Ｓ１６）。次に、循環用ポンプ１１が駆動されて（Ｓ１７）、暖房水が温水暖房装置１の循環系を循環し、暖房水の水位が低水位以下と判断されると（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、補給用電磁弁２７がＯＮにされ、同時に第１タイマー４７がＯＮにされ（Ｓ１９）、暖房水の補給が再開されると共に、全補給時間Ｔａの計測も再開される。
【００２９】
次に、高水位センサ２４により暖房水が高水位まで補給されたことが検出されると（Ｓ２０；Ｙｅｓ）、補給用電磁弁２７がＯＦＦされると同時に、第１タイマー４７がＯＦＦにされ（Ｓ２１）、第１タイマー４７で計測された暖房水の全水量Ｑｔを補給するのに要した全補給時間ＴａがＲＡＭ４２に格納され（Ｓ２２）、循環用ポンプ１１がＯＦＦにされる（Ｓ２３）。
【００３０】
次に、Ｓ２４で実行される全水量の演算方法について説明する。まず、ＲＯＭ４１に記憶されている低水位から高水位までのタンク容量Ｖと補給時間ΔＴに基づいて暖房水の単位時間当たりの補給流量Ｑが、「Ｑ＝Ｖ／ΔＴ」により演算され、次に、この補給流量Ｑと全補給時間Ｔａとに基づいて全水量Ｑｔが、「Ｑｔ＝Ｑ×Ｔａ」により演算される。
【００３１】
次に、補給された暖房水の全水量Ｑｔと、ＥＥＰＲＯＭ４３に記憶されている不凍液濃度Ｃとに基づいて必要な不凍液の必要量ｑが、「ｑ＝Ｑｔ ×Ｃ」により演算される。
【００３２】
次に、演算された全水量Ｑｔ及び不凍液の必要量ｑが外部操作パネル１４のディスプレイ１３に表示されて、水張り制御プログラムが終了する。例えば、全水量Ｑｔが３０Ｌで、不凍液濃度Ｃが２０％で不凍液の必要量ｑが６Ｌの場合には図２のように表示される。この後、作業者は、ディスプレイ１３に表示された必要な不凍液の必要量ｑと同量の暖房水を排水し、必要量ｑの不凍液を膨張タンク１２に注入すればよい。
【００３３】
以上説明した実施の形態の作用及び効果について説明する。この温水暖房装置１においては、２つの水位センサ２３，２４及び第２タイマー４８により計測された、補給時間ΔＴ及び低水位から高水位までのタンク容量Ｖに基づいて補給流量Ｑが演算され、その補給流量Ｑと第１タイマー４７により全補給時間Ｔａから暖房水の全水量Ｑｔが演算され、その全水量Ｑｔと不凍液の濃度Ｃから不凍液の必要量ｑが演算される。即ち、温水暖房装置１の構成を複雑にすることなく、また、制御装置１５の負担を増やすことなく、簡単な構成及び簡単な計測により得られた補給時間ΔＴ、全補給時間Ｔａと、予め記憶されているタンク容量Ｖに基づいた簡単な演算式により、正確に全水量Ｑｔ及び不凍液の必要量ｑが求めることができる。全水量Ｑｔ及び不凍液の必要量ｑは、ディスプレイ１３に表示されるため、作業者は、複雑な演算をすることなく、容易に且つ正確に不凍液の必要量を認識することができ、その不凍液の必要量ｑに対応する暖房水を排水し、不凍液を必要量ｑ注入することで、不凍液の濃度を正確に設定することができる。外部操作パネル１４により、不凍液の種類及び不凍液の濃度Ｃを変更することで、不凍液の必要量ｑを求める際に、柔軟に且つ幅広く対応することができる。
【００３４】
次に、以上説明した実施の形態を部分的に変更した変更の形態について説明する。
１）上述の実施の形態においては、２つの水位センサ２３，２４及び２つのタイマー４７，４８により計測された時間などに基づいて補給流量Ｑを演算したが、暖房水補給管２６に流量計を設け、その流量計により補給流量Ｑを求めてもよい。
２）不凍液の注入の際に、作業者が暖房水を排出するのではなく、電磁弁を設け、その電磁弁を介して制御装置１５により自動で排出してもよい。
３）補給される暖房水の元水圧を外部操作パネル１４で入力し、暖房水の流量を適宜変更することで、更に、温水暖房装置に必要な暖房水の全水量を正確に演算することが可能になる。
【００３５】
４）作業者により、外部操作パネル１４を介して不凍液の種類を入力可能に構成してもよい。このように構成する場合には、ＲＯＭ４１若しくはＥＥＰＲＯＭ４３に各不凍液の種類に対応する不凍液の濃度をテーブルにして格納し、作業者が不凍液の種類を入力した際に、適当な不凍液の濃度が設定されるように構成するのが望ましい。
５）以上説明した実施の形態においては、暖房端末機３では送風機３１により温風を送風するものに本願発明を適用したが、暖房端末機が床暖房機により構成されているもの、若しくは床暖房機及び送風機を有する暖房端末機など複数の暖房端末機により構成されている温水暖房装置に本願発明を適用してもよい。
【００３６】
６）以上説明した実施の形態においては、全水量Ｑｔ及び不凍液の必要量ｑの両方がディスプレイ１３に表示されているが、どちらか一方のみが表示されるように構成してもよい。
７）以上説明した実施の形態においては、外部操作パネル１４及びリモコン５を別々に構成したが、これらを一体のリモコンに構成し、そのリモコンに設けられたディスプレイに暖房水の全水量Ｑｔと不凍液の必要量ｑのうち少なくとも一方が表示されるように構成してもよい。
【００３７】
本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施の形態に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更の形態をも包含するものである。
【００３８】
【発明の効果】請求項１に記載の温水暖房装置によれば、水量検知手段により、実際に補給された暖房水の全水量を検知するので、温水暖房装置の構成や制御を複雑にすることなく、不凍液の必要量を正確に演算することができ、更に、全水量と不凍液の必要量のうち、少なくとも一方が表示部に表示されるため、作業者は、複雑な演算をすることなく、正確に且つ容易に不凍液の必要量を認識することができ、その必要量に基づいて不凍液を暖房水に補給することで、不凍液の濃度を正確に設定することができる。
【００３９】
請求項２に記載の温水暖房装置によれば、上述した演算式により暖房水の全水量Ｑｔを演算することができるので、制御手段の負担も少なく且つ正確に全水量Ｑｔを演算することができる。その他、請求項１と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
請求項３に記載の温水暖房装置によれば、補給された暖房水の全水量と、不凍液の種類及び不凍液の濃度に基づいて不凍液の必要量を演算するので、不凍液の種類及び不凍液の濃度に関わらず、正確に不凍液の必要量を演算することができる。その他、請求項１又は２と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
請求項４に記載の温水暖房装置によれば、作業者が不凍液の種類及び不凍液の濃度を入力することができるので、不凍液の種類及び不凍液の濃度に、柔軟に且つ幅広く対応することができる。その他請求項３と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る温水暖房装置の全体構成図である。
【図２】温水暖房装置の制御系のブロック図である。
【図３】水張り制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１温水暖房装置
１２膨張タンク
１３ディスプレイ
１４外部操作パネル
１５制御装置
２３低水位センサ
２４高水位センサ
ｑ不凍液の必要量
Ｃ不凍液濃度
Ｑ補給流量
Ｑｔ全水量
Ｔａ全補給時間
Ｖタンク容量
ΔＴ補給時間

Claims

外部から操作可能な外部操作手段と、この外部操作手段に付設された表示部とを有し、自動で暖房水を補給可能な温水暖房装置において、
試運転時に注入された暖房水の全水量を検知する水量検知手段と、
前記水量検知手段により検知された全水量と、この全水量を用いて演算された不凍液の必要量のうち少なくとも一方を前記表示部に表示させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする温水暖房装置。
暖房水の補給用の膨張タンクと、膨張タンク内の暖房水の所定の低水位及び高水位を検出可能な低水位センサ及び高水位センサとを有し、
前記水量検知手段は、暖房水を低水位から高水位まで補給するのに要した補給時間ΔＴと、前記低水位から高水位までのタンク容量Ｖとから暖房水の単位時間当たりの補給流量Ｑを演算し、暖房水の全水量を補給するのに要した全補給時間Ｔａと前記補給流量Ｑに基づいて注入された全水量Ｑｔを演算することを特徴とする請求項１に記載の温水暖房装置。
前記制御手段は、前記水量検知手段で検知された全水量と、不凍液の種類又は不凍液の濃度とに基づいて不凍液の必要量を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の温水暖房装置。
前記外部操作手段から前記制御手段に、不凍液の種類又は不凍液の濃度を入力可能に構成したことを特徴とする請求項３に記載の温水暖房装置。