JP2013160476A

JP2013160476A - 無圧温水ヒータ

Info

Publication number: JP2013160476A
Application number: JP2012024328A
Authority: JP
Inventors: Toshikuni Ohashi; 俊邦大橋
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】エネルギ効率を向上するように運転し得る無圧温水ヒータを提供する。
【解決手段】制御手段６が、熱媒水温度検出手段５にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると加熱手段Ｋの加熱作動を開始し、加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると加熱手段Ｋの加熱作動を停止し、並びに、授熱用熱交換器４での授熱対象流体の加熱の開始が指令されると、授熱用循環手段３を作動させるように構成された無圧温水ヒータであって、缶体１内の下部から取り出した熱媒水を缶体１内の上部に戻す形態で逆方向循環路１０を通して缶体１内の熱媒水を循環させる逆方向循環手段１１が設けられ、制御手段６が、加熱手段Ｋを加熱作動させている状態で、熱媒水温度検出手段５の検出温度が加熱開始用設定温度と加熱停止用設定温度との間の温度に設定された逆循環開始用設定温度以上になると、逆方向循環手段１１を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気に開放された内部に熱媒水を貯留する缶体と、前記缶体内に設けられて、前記缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段と、前記缶体内の上部から取り出した熱媒水を前記缶体内の下部に戻す形態で授熱用循環路を通して前記缶体内の熱媒水を循環させる授熱用循環手段と、前記授熱用循環路を通流する熱媒水と授熱対象流体とを熱交換して当該授熱対象流体を加熱する授熱用熱交換器と、前記缶体内の上部の熱媒水の温度を検出する熱媒水温度検出手段と、運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記熱媒水温度検出手段にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると前記加熱手段の加熱作動を開始し、前記加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると前記加熱手段の加熱作動を停止し、並びに、前記授熱用熱交換器での授熱対象流体の加熱の開始が指令されると、前記授熱用循環手段を作動させるように構成された無圧温水ヒータに関する。

かかる無圧温水ヒータは、給湯や、暖房装置（ファンコンベクタ、床暖房装置等）等の熱源として用いられるものである。
そして、このような無圧温水ヒータは、内部が大気に開放された缶体内に熱媒水を貯留して、その缶体内の熱媒水を加熱手段により加熱するものであり、缶体は圧力容器の適用を受けないので、設置並びに取扱いが容易である。

つまり、缶体内に加熱手段が設けられ、缶体内の上部から取り出した熱媒水を缶体内の下部に戻す形態で授熱用循環路を通して缶体内の熱媒水を循環させる授熱用循環手段と、授熱用循環路を通流する熱媒水と授熱対象流体とを熱交換して当該授熱対象流体を加熱する授熱用熱交換器と、缶体内の上部の熱媒水の温度を検出する熱媒水温度検出手段と、運転を制御する制御手段とが設けられている。
そして、授熱用熱交換器に、授熱対象流体として給湯用の上水や暖房装置に循環供給する暖房用熱媒等を通流させて、その給湯用の上水や暖房用熱媒等を加熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１には明確に記載されていないが、制御手段は、熱媒水温度検出手段にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると加熱手段の加熱作動を開始し、加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると加熱手段の加熱作動を停止するように構成されている。

特許第４４４４８６５号公報

ところで、加熱手段により加熱された高温の熱媒水は対流により缶体内の上方に流動するので、缶体内には、温度成層を形成する状態で熱媒水が貯留される。
そして、従来の無圧温水ヒータでは、缶体内においては、前述の対流により流動する熱媒水の流動形態の他に、授熱用循環手段により缶体内の上部から取り出された熱媒水が缶体内の下部に戻されることにより、熱媒水が上方に押し上げられるように流動する流動形態が現出する。

そして、従来の無圧温水ヒータでは、缶体内において現出する熱媒水の流動形態としては前述した２形態であることから、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱開始用設定温度以下になって加熱手段の加熱作動が開始すると、加熱手段により加熱された高温の熱媒水が対流により缶体内の上方に流動して、缶体内の上部には高温の熱媒水が溜まることになるので、缶体内上部の熱媒水の温度上昇が速い。従って、加熱手段の加熱作動が開始してから、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱停止用設定温度に達して加熱手段の加熱作動が停止するまでの時間（以下、加熱作動時間と記載する場合がある）が比較的短くなる。

しかも、缶体内には温度成層を形成する状態で熱媒水が貯留されることから、缶体内の下部側の熱媒水の温度が低くて、缶体内に熱媒水にて蓄えられる熱量が比較的少ないので、加熱手段の加熱作動が停止している間に授熱用循環手段が作動して、缶体内の上部から取り出された熱媒水が缶体内の下部に戻されることにより、缶体内で熱媒水が上方に押し上げられる形態で流動したときに、缶体内上部の熱媒水の温度低下が比較的速くなる。従って、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱停止用設定温度に達して加熱手段の加熱作動が停止してから、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱開始用設定温度以下になって加熱手段の加熱作動が開始するまでの時間（以下、加熱停止時間と記載する場合がある）も、比較的短くなる。

要するに、従来の無圧温水ヒータでは、加熱手段の加熱作動が開始されたり停止されたりする頻度（以下、加熱手段の発停頻度と記載する場合がある）が比較的高かった。
そして、加熱手段の加熱作動が停止すると加熱手段の温度が低下するので、再び加熱手段の加熱作動を開始する際には、そのように温度が低下した状態から加熱作動させることになる。従って、加熱手段の発停頻度が高くなるほどエネルギの消費量が多くなって、エネルギ効率が低下するので、従来では、無圧温水ヒータのエネルギ効率を向上する上で改善の余地があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギ効率を向上するように運転し得る無圧温水ヒータを提供することにある。

本発明の無圧温水ヒータは、大気に開放された内部に熱媒水を貯留する缶体と、前記缶体内に設けられて、前記缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段と、前記缶体内の上部から取り出した熱媒水を前記缶体内の下部に戻す形態で授熱用循環路を通して前記缶体内の熱媒水を循環させる授熱用循環手段と、前記授熱用循環路を通流する熱媒水と授熱対象流体とを熱交換して当該授熱対象流体を加熱する授熱用熱交換器と、前記缶体内の上部の熱媒水の温度を検出する熱媒水温度検出手段と、運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記熱媒水温度検出手段にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると前記加熱手段の加熱作動を開始し、前記加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると前記加熱手段の加熱作動を停止し、並びに、前記授熱用熱交換器での授熱対象流体の加熱の開始が指令されると、前記授熱用循環手段を作動させるように構成された無圧温水ヒータであって、
第１特徴構成は、前記缶体内の下部から取り出した熱媒水を前記缶体内の上部に戻す形態で逆方向循環路を通して前記缶体内の熱媒水を循環させる逆方向循環手段が設けられ、
前記制御手段が、前記加熱手段を加熱作動させている状態で、前記熱媒水温度検出手段の検出温度が前記加熱開始用設定温度と前記加熱停止用設定温度との間の温度に設定された逆循環開始用設定温度以上になると、前記逆方向循環手段を作動させるように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、加熱手段が加熱作動して、その加熱手段により加熱された高温の熱媒水が対流により缶体内の上方に流動する形態で缶体の熱媒水が流動しているときに、熱媒水温度検出手段の検出温度が逆循環開始用設定温度以上になると、逆方向循環手段が作動する。すると、缶体内の下部から低温の熱媒水が取り出され、その取り出された熱媒水が缶体内の上部に戻されて、缶体内の上部の高温の熱媒水に混合されるので、缶体内の上部の熱媒水の温度が低下する又はその温度の上昇が抑制される。
つまり、逆方向循環手段が作動すると、その作動前に比べて、熱媒水温度検出手段の検出温度の上昇が緩やかになって、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱停止用設定温度に達するまでの時間が延びるので、加熱手段の加熱作動時間を延ばすことができる。

そして、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱停止用設定温度以上になると、加熱手段の加熱作動が停止するが、逆方向循環手段が作動しているときは、缶体内の下部の熱媒水が取り出されて缶体内の上部の熱媒水に混合されているので、熱媒水温度検出手段の検出温度が加熱停止用設定温度以上になるということは、缶体内の下部の熱媒水の温度も略加熱停止用設定温度以上になっていて、缶体内の下部の熱媒水が缶体内の上部の熱媒水に混合されても、缶体内の上部の熱媒水の温度が殆ど低下しない状態になっていることになる。つまり、加熱手段の加熱作動中に逆方向循環手段を作動させることにより、缶体内の極力広い範囲にわたって、熱媒水が加熱停止用設定温度以上で貯留されるようにして、缶体内に熱媒水にて蓄えられる熱量を増大することができる。
従って、加熱手段の加熱作動が停止している間に授熱用循環手段が作動して、缶体内の上部から取り出された熱媒水が缶体内の下部に戻されることにより、缶体内で熱媒水が上方に押し上げられる形態で流動するときに、缶体内の上部の熱媒水の温度低下が緩やかになるので、加熱手段の加熱停止時間も長くすることができる。
要するに、加熱手段の加熱作動時間及び加熱停止時間共に長くして、加熱手段の発停頻度を低くすることができるので、エネルギ効率を向上するように運転し得る無圧温水ヒータを提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記逆循環開始用設定温度が、前記加熱開始用設定温度と前記加熱停止用設定温度との間における前記加熱停止用設定温度寄りの温度に設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、逆循環開始用設定温度が、加熱開始用設定温度と加熱停止用設定温度との間における加熱停止用設定温度寄りの温度に設定されているので、逆方向循環手段が作動して、缶体内の下部から取り出された低温の熱媒水が缶体内の上部の熱媒水に混合されても、缶体内上部の熱媒水の温度が低くなり過ぎるのを回避することができる。
これにより、逆方向循環手段の作動中に、授熱用熱交換器での授熱対象流体の加熱の開始が指令されて授熱用循環手段が作動しても、授熱用循環路を通して授熱用熱交換器に供給される熱媒水の温度が低くなり過ぎるのを回避することができるので、給湯用や暖房用等の熱出力に影響するのを回避することができる。
従って、給湯用や暖房用等の熱出力に影響することなく、エネルギ効率を向上するように運転することができる。

第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記加熱手段が、前記缶体内に設けられた燃焼室と、その燃焼室内にて燃料を燃焼させるバーナと、前記燃焼室内に燃焼用空気を供給する送風機と、前記燃焼室内の燃焼ガスを外部に排出する排気筒とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記バーナの燃焼を開始することにより前記加熱手段の加熱作動を開始する前と、前記バーナの燃焼を停止することにより前記加熱手段の加熱作動を停止した後のいずれか一方、又は、両方において、パージ用設定時間の間、前記送風機を作動させるパージ処理を実行するように構成されている点にある。

即ち、加熱手段としてバーナを備えて構成する場合、バーナの燃焼開始時に、燃焼室内に燃焼ガスが多量に残留していると、バーナの燃焼を適正に行わせることができない虞がある。そこで、バーナの燃焼を開始する前及びバーナの燃焼を停止した後のいずれか一方又は両方で、パージ用設定時間の間、送風機を作動させるパージ処理を実行することにより、燃焼室内の燃焼ガスを排気筒を通して外部に排出して、バーナの燃焼開始を適切に行わせるようにしている。
一方、このようなパージ処理を実行すると、バーナの燃焼熱を保有している燃焼ガスが外部に排出されるので、エネルギ損失が増加し易く、又、燃焼室内の温度も低下し易い。
つまり、加熱手段としてバーナを備えて構成すると、バーナの高温の燃焼ガスにより缶体内の熱媒水を効率良く加熱することができるものの、バーナの燃焼を停止して次にバーナの燃焼を開始する際のエネルギ損失及びエネルギ消費量が多くなり易い。
そこで、加熱手段としてバーナを備えて構成する場合に、本発明を適用して加熱手段の発停頻度を低くすることにより、エネルギ効率を効果的に向上することができる。

無圧温水ヒータの全体構成を示すブロック図制御動作のフローチャートを示す図制御動作のフローチャートを示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、無圧温水ヒータは、大気に開放された内部に熱媒水を貯留する缶体１と、その缶体１内に設けられて、缶体１内の熱媒水を加熱する加熱手段Ｋと、缶体１内の上部から取り出した熱媒水を缶体１内の下部に戻す形態で授熱用循環路２を通して缶体１内の熱媒水を循環させる授熱用循環手段としての授熱用循環ポンプ３と、授熱用循環路２を通流する熱媒水と授熱対象流体とを熱交換して当該授熱対象流体を加熱する授熱用熱交換器４と、缶体１内の上部の熱媒水の温度を検出する熱媒水温度検出手段としての熱媒水温度センサ５と、運転を制御する制御手段としての制御部６と、その制御部６に各種制御指令を指令する操作部７等を備えて構成されている。

この実施形態では、授熱用循環路２として、第１授熱用循環路２Ａ及び第２授熱用循環路２Ｂの２系統が設けられ、授熱用循環ポンプ３として、第１授熱用循環路２Ａを通して缶体１内の熱媒水を循環させる第１授熱用循環ポンプ３Ａ、及び、第２授熱用循環路２Ｂを通して缶体１内の熱媒水を循環させる第２授熱用循環ポンプ３Ｂが設けられている。
又、授熱用熱交換器４としては、第１授熱用循環路２Ａに介装された第１授熱用熱交換器４Ａ、及び、第２授熱用循環路２Ｂに介装された第２授熱用熱交換器４Ｂが設けられている。

第１授熱用熱交換器４Ａは、第１授熱用循環路２Ａを通流する缶体１内の熱媒水と給湯路８を通流する授熱対象流体としての上水とを熱交換して上水を加熱するように構成され、この第１授熱用熱交換器４Ａで加熱された上水は、給湯路８を通して給湯栓（図示省略）等の給湯先に供給される。
第２授熱用熱交換器４Ｂは、第２授熱用循環路２Ｂを通流する缶体１内の熱媒水と暖房用循環路９を通流する授熱対象流体としての暖房用熱媒とを熱交換して暖房用熱媒を加熱するように構成され、この第２授熱用熱交換器４Ｂで加熱された暖房用熱媒は、暖房用循環ポンプ（図示省略）により、暖房用循環路９を通してファンコンベクタ（図示省略）、床暖房（図示省略）等の暖房装置（図示省略）に循環供給される。

本発明では、缶体１内の下部から取り出した熱媒水を缶体１内の上部に戻す形態で逆方向循環路１０を通して缶体１内の熱媒水を循環させる逆方向循環手段としての逆方向循環ポンプ１１が設けられている。

次に、無圧温水ヒータの各部について説明を加える。
缶体１は、横断面形状が円状で且つ上部に開口部を備えた容器状である。そして、その缶体１の上部の開口部に、オーバーフロー口１２ｍを備えた箱状の大気開放缶１２が、内部が互いに連通する状態で設けられて、缶体１の内部が、大気開放缶１２のオーバーフロー口１２ｍを通して大気に開放されている。
この大気開放缶１２には、缶体１内に熱媒水を補給する補給水路１３が接続され、その補給水路１３には、缶体１への水補給を断続する電磁弁から成る水補給断続弁１４が介装されている。

又、大気開放缶１２内の熱媒水の水位を検出する水位計１５が設けられている。
そして、制御部６が、水位計１５にて検出される水位を所定の設定範囲内に維持するように、補給水路１３を通して缶体１に熱媒水を補給すべく、水補給断続弁１４を開閉操作するように構成されている。
つまり、缶体１内には、大気開放された状態で熱媒水が満たされることになる。

第１授熱用循環路２Ａ、第２授熱用循環路２Ｂは、夫々、上流端が缶体１内の上部に連通し且つ下流端が缶体１内の下部に連通する状態で、缶体１に取り付けられ、それら第１授熱用循環路２Ａ、第２授熱用循環路２Ｂに、夫々、第１授熱用循環ポンプ３Ａ、第２授熱用循環ポンプ３Ｂが各循環路２Ａ，２Ｂの上流端側（缶体１内の上部）に吸い込み作用するように介装されている。
逆方向循環路１０は、上流端が缶体１内の下部に連通し且つ下流端が缶体１内の上部に連通する状態で、缶体１に取り付けられ、その逆方向循環路１０に、逆方向循環ポンプ１１が逆方向循環路１０の上流端側（缶体１内の下部）に吸い込み作用するように介装されている。

熱媒水温度センサ５は、缶体１内の上部の熱媒水の温度を検出するように設けられている。

この実施形態では、加熱手段Ｋが、缶体１内に設けられた燃焼室２１と、その燃焼室２１内にてガス燃料を燃焼させるバーナ２２と、燃焼室２１内に燃焼用空気を供給する送風機２３と、燃焼室２１内の燃焼ガスを外部に排出する排気筒２４とを備えて構成されている。
バーナ２２には、ガス燃料を供給する燃料供給路２５が接続され、その燃料供給路２５には、バーナ２２へのガス燃料の供給を断続する電磁弁からなる燃料断続弁２６、及び、バーナ２２へのガス燃料の供給量を調整する電磁比例弁からなる燃料供給量調整弁２７が設けられている。

燃焼室２１は、缶体１内における下方側の部分に、第１授熱用循環路２Ａや第２授熱用循環路２Ｂの下流端の接続部（熱媒水の吐出口）、及び、逆方向循環路１０の上流端の接続部（熱媒水の吸込口）よりも上方に位置させて設けられている。
この燃焼室２１の周壁を通して伝熱される燃焼熱により加熱された直後の熱媒水の温度を検出すべく、加熱温度センサ１６が、燃焼室２１の天井部のやや上方に位置させて設けられている。
排気筒２４は、その上流端が、燃焼室２１内に連通する状態で燃焼室２１の天井部に接続され、缶体１内を通って下流端が缶体１から外部に突出した形態で設けられている。

バーナ２２を燃焼させて加熱手段Ｋを加熱作動させると、対流により、加熱された高温の熱媒水が上方に流動して、缶体１内には、温度成層を形成する状態で熱媒水が貯留される。
そして、第１授熱用循環ポンプ３Ａが作動すると、缶体１内上部の高温の熱媒水が取り出されて第１授熱用循環路２Ａを流動し、第１授熱用熱交換器４Ａにおいて上水との熱交換により温度が低下して缶体１内の下部（燃焼室２１よりも下方）に戻される。
同様に、第２授熱用循環ポンプ３Ｂが作動すると、缶体１内上部の高温の熱媒水が取り出されて第２授熱用循環路２Ｂを流動し、第２授熱用熱交換器４Ｂにおいて暖房用熱媒との熱交換により温度が低下して缶体１内の下部（燃焼室２１よりも下方）に戻される。
一方、逆方向循環ポンプ１１が作動すると、缶体１内下部（燃焼室２１よりも下方）の低温の熱媒水が取り出されて逆方向循環路１０を通して缶体１内上部に戻されて、缶体１内上部の高温の熱媒水に混合されるので、缶体１内上部の熱媒水の温度が低下する。

次に、制御部６の制御動作について説明する。
制御部６は、熱媒水温度センサ５にて検出される熱媒水の温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａ以下になると加熱手段Ｋの加熱作動を開始し、加熱開始用設定温度Ｔａよりも高い加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になると加熱手段Ｋの加熱作動を停止し、並びに、授熱用熱交換器４での授熱対象流体の加熱の開始（即ち、熱出力）が指令されると、授熱用循環ポンプ３を作動させるように構成されている。
そして、本発明では、制御部６が、加熱手段Ｋを加熱作動させている状態で、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａと加熱停止用設定温度Ｔｂとの間の温度に設定された逆循環開始用設定温度Ｔｃ以上になると、逆方向循環ポンプ１１を作動させるように構成されている。
ちなみに、この実施形態では、加熱開始用設定温度Ｔａは、例えば８０℃に、加熱停止用設定温度Ｔｂは、例えば８５℃に、逆循環開始用設定温度Ｔｃは、例えば８４℃に夫々設定されている。つまり、逆循環開始用設定温度Ｔｃが、加熱開始用設定温度Ｔａと加熱停止用設定温度Ｔｂとの間における加熱停止用設定温度Ｔｂ寄りの温度に設定されていることになる。

制御部６の制御動作について、更に説明を加える。
制御部６は、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａ以下になると、先ず、予め設定されたプレパージ用設定時間Ｈｂの間、送風機２３を作動させるプレパージ処理を実行した後、送風機２３の作動を継続し且つ点火プラグ（図示省略）を作動させる状態で、燃料断続弁２６及び燃料供給量調整弁２７を開弁して、バーナ２２の燃焼を開始することにより加熱手段Ｋの加熱作動を開始する。
制御部６は、バーナ２２の燃焼の開始後は、加熱温度センサ１６の検出温度が予め設定された加熱目標温度になるようにバーナ２２の燃焼量を調整すべく、燃料供給量調整弁２７の開度を調整する。ちなみに、加熱目標温度は、例えば、加熱停止用設定温度と同温度、即ち、８５℃に設定されている。

制御部６は、バーナ２２を燃焼させて加熱手段Ｋを加熱作動させている状態で、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが逆循環開始用設定温度Ｔｃ以上になると、逆方向循環ポンプ１１を作動させる。
続いて、制御部６は、バーナ２２を燃焼させて加熱手段Ｋを加熱作動させている状態で、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になると、燃料断続弁２６及び燃料供給量調整弁２７を閉弁して、バーナ２２の燃焼を停止することにより加熱手段Ｋの加熱作動を停止すると共に、逆方向循環ポンプ１１を停止させて缶体１内の熱媒水の循環を停止し、バーナ２２の燃焼の停止後、予め設定されたポストパージ用設定時間Ｈａの間は送風機２３の作動を継続してポストパージ処理を実行し、ポストパージ用設定時間Ｈａが経過すると、送風機２３を停止する。ちなみに、プレパージ用設定時間Ｈｂとポストパージ用設定時間Ｈａとは同時間に設定され、例えば、燃焼室２１の容積の数倍（例えば、５倍程度）の体積の空気を燃焼室２１に通風させることが可能な時間に設定される。

つまり、この実施形態では、制御部６が、バーナ２２の燃焼を開始することにより加熱手段Ｋの加熱作動を開始する前と、バーナ２２の燃焼を停止することにより加熱手段Ｋの加熱作動を停止した後の両方において、パージ用設定時間の間、送風機２３を作動させるパージ処理を実行するように構成されていることになる。

図示を省略するが、給湯路８には、通流する上水の流量を検出する流量センサが設けられている。そして、制御部６は、給湯栓等が開栓されること等により、この流量センサの検出流量が予め設定された設定流量以上になると、第１授熱用熱交換器４Ａでの熱出力（即ち、第１授熱用熱交換器４Ａでの上水の加熱の開始）が指令されたと判断するように構成されている。又、制御部６は、給湯栓等が閉栓されること等により、流量センサの検出流量が設定流量よりも小さくなると、第１授熱用熱交換器４Ａでの熱出力の停止（即ち、第１授熱用熱交換器４Ａでの上水の加熱の停止）が指令されたと判断するように構成されている。

そして、制御部６は、第１授熱用熱交換器４Ａでの熱出力が指令されると、第１授熱用循環ポンプ３Ａを作動させ、そのように第１授熱用循環ポンプ３Ａを作動させている状態で、第１授熱用熱交換器４Ａでの熱出力の停止が指令されると、第１授熱用循環ポンプ３Ａを停止させる。

又、制御部６は、操作部７に設けられた暖房運転スイッチ（図示省略）がオンする、又は、操作部７に設けられた暖房タイマースイッチ（図示省略）がオンすると、第２授熱用熱交換器４Ｂでの熱出力（即ち、第２授熱用熱交換器４Ｂでの暖房用熱媒の加熱の開始）が指令されたと判断し、その暖房運転スイッチがオフする、又は、その暖房タイマースイッチがオフすると、第２授熱用熱交換器４Ｂでの熱出力の停止（即ち、第２授熱用熱交換器４Ｂでの暖房用熱媒の加熱の停止）が指令されたと判断するように構成されている。

そして、制御部６は、第２授熱用熱交換器４Ｂでの熱出力が指令されると、第２授熱用循環ポンプ３Ｂを作動させ、そのように第２授熱用循環ポンプ３Ｂを作動させている状態で、第２授熱用熱交換器４Ｂでの熱出力の停止が指令されると、第２授熱用循環ポンプ３Ｂを停止させる。

次に、図２及び図３夫々に示すタイムチャートに基づいて、熱媒水温度センサ５の検出温度の経時変化、及び、その径時変化に基づく制御部６の制御動作を説明する。尚、図２は、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが逆循環開始用設定温度Ｔｃ以上になると逆方向循環ポンプ１１を作動させる逆循環処理を実行する場合について示し、図３は、その逆循環処理を実行しない場合について示している。

図２及び図３に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａ以下になると、先ず、プレパージ用設定時間Ｈｂの間、プレパージ処理を実行した後、バーナ２２を燃焼させて加熱手段Ｋの加熱作動を開始する。すると、図２及び図３に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが上昇する。
そして、逆循環処理を実行する場合は、図２に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが逆循環開始用設定温度Ｔｃ以上になると逆方向循環ポンプ１１を作動させる。すると、缶体１内下部の低温の熱媒水が取り出されて、缶体１内上部に戻されて、缶体１内の上部の高温の熱媒水に混合されるので、図２に示すように、逆方向循環ポンプ１１を作動させると、その作動前に比べて、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔの上昇が緩やかになる。

そして、図２に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になると、バーナ２２の燃焼を停止させると共に、逆方向循環ポンプ１１を停止し、そのバーナ２２の燃焼の停止後、ポストパージ用設定時間Ｈａの間は、ポストパージ処理を実行する。
このように逆方向循環ポンプ１１が作動しているときは、缶体１内の下部の熱媒水が取り出されて缶体１内の上部の熱媒水に混合されているので、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になるということは、缶体１内の下部の熱媒水の温度も略加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になっていて、缶体１内の下部の熱媒水が缶体１内の上部の熱媒水に混合されても、缶体１内の上部の熱媒水の温度が殆ど低下しない状態になっていることになる。つまり、缶体１内の略全域にわたって、熱媒水が加熱停止用設定温度Ｔｂ以上で貯留されていることになる。

一方、逆循環処理を実行しない場合は、図３に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になると、バーナ２２の燃焼を停止させ、そのバーナ２２の燃焼の停止後、ポストパージ用設定時間Ｈａの間は、ポストパージ処理を実行する。
逆方向循環ポンプ１１を作動させない場合は、加熱された高温の熱媒水が対流により上方に流動し、缶体１内には、温度成層を形成する状態で熱媒水が貯留される。
従って、逆循環処理を実行する場合は、実行しない場合に比べて、熱媒水にて缶体１内に蓄えられる熱量がかなり多くなる。

図２及び図３に示すように、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが逆循環開始用設定温度Ｔｃ以上になると逆循環処理を実行する場合は、実行しない場合に比べて、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔの上昇がかなり緩やかになる。従って、バーナ２２を燃焼させることにより加熱手段Ｋを加熱作動させる加熱作動時間Ｈ_ONは、逆循環処理を実行する場合の方が実行しない場合よりもかなり長くなる。

又、熱媒水にて缶体１内に蓄えられる熱量は、逆循環処理を実行する場合の方が実行しない場合よりもかなり多くなる。従って、第１授熱用熱交換器４Ａ及び第２授熱用熱交換器４Ｂ夫々の熱負荷を合わせた総熱負荷が、逆循環処理を実行する場合と実行しない場合とで同一とすると、バーナ２２の燃焼を停止させて加熱手段Ｋの加熱作動を停止した後、熱媒水温度センサ５の検出温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａにまで低下して、再び、バーナ２２を燃焼させて加熱手段Ｋを加熱作動させるまでの時間、即ち、加熱手段Ｋの加熱停止時間Ｈ_OFFは、逆循環処理を実行する場合の方が実行しない場合よりもかなり長くなる。
要するに、逆循環処理を実行すると、実行しない場合に比べて、加熱作動時間Ｈ_ON及び加熱停止時間Ｈ_OFF共にかなり長くなるので、加熱手段Ｈの発停頻度を低くすることができる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）熱出力用の授熱用熱交換器４を設けるための授熱用循環路２として、上記の実施形態では、第１授熱用循環路２Ａと第２授熱用循環路２Ｂとの２系統を設けたが、授熱用循環路２の設置系統は、１系統でも良く、又、３系統以上でも良い。

（ロ）逆循環開始用設定温度Ｔｃの設定例は、加熱開始用設定温度Ｔａと加熱停止用設定温度Ｔｂとの間で適宜設定可能である。但し、缶体１内の下部から取り出された低温の熱媒水が缶体１内の上部の熱媒水に混合されても、缶体内の上部の熱媒水の温度の低下を極力抑制するようにするには、上記の実施形態のように、加熱停止用設定温度Ｔｂ寄りの温度に設定するのが好ましい。

（ハ）上記の実施形態では、バーナ２２として、ガス燃料を燃料とするガスバーナを用いたが、バーナ２２としては、ガスバーナ以外に、重油を燃料とする重油バーナ等、種々のバーナ２２を用いることができる。

（ニ）上記の実施形態では、パージ処理をバーナ２２の燃焼を開始する前とバーナ２２の燃焼を停止した後の両方において実行するように構成したが、バーナ２２の燃焼を開始する前とバーナ２２の燃焼を停止した後のいずれか一方で実行するように構成しても良い。

（ニ）加熱手段Ｋの具体構成は、上記の実施形態で例示した構成、即ち、バーナ２２を備えた構成に限定されるものではない。
例えば、電気ヒータを備えて構成しても良い。あるいは、電気駆動式やエンジン駆動式のヒートポンプを備えて構成しても良い。あるいは、コージェネレーションシステムから発生する排熱を熱源とするように構成しても良い。

以上説明したように、エネルギ効率を向上するように運転し得る無圧温水ヒータを提供することができる。

１缶体
２授熱用循環路
３授熱用循環ポンプ（授熱用循環手段）
４授熱用熱交換器
５熱媒水温度センサ（熱媒水温度検出手段）
６制御部（制御手段）
１０逆方向循環路
１１逆方向循環ポンプ（逆方向循環手段）
２１燃焼室
２２バーナ
２３送風機
２４排気筒
Ｋ加熱手段

Claims

大気に開放された内部に熱媒水を貯留する缶体と、
前記缶体内に設けられて、前記缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段と、
前記缶体内の上部から取り出した熱媒水を前記缶体内の下部に戻す形態で授熱用循環路を通して前記缶体内の熱媒水を循環させる授熱用循環手段と、
前記授熱用循環路を通流する熱媒水と授熱対象流体とを熱交換して当該授熱対象流体を加熱する授熱用熱交換器と、
前記缶体内の上部の熱媒水の温度を検出する熱媒水温度検出手段と、
運転を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記熱媒水温度検出手段にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると前記加熱手段の加熱作動を開始し、前記加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると前記加熱手段の加熱作動を停止し、並びに、前記授熱用熱交換器での授熱対象流体の加熱の開始が指令されると、前記授熱用循環手段を作動させるように構成された無圧温水ヒータであって、
前記缶体内の下部から取り出した熱媒水を前記缶体内の上部に戻す形態で逆方向循環路を通して前記缶体内の熱媒水を循環させる逆方向循環手段が設けられ、
前記制御手段が、前記加熱手段を加熱作動させている状態で、前記熱媒水温度検出手段の検出温度が前記加熱開始用設定温度と前記加熱停止用設定温度との間の温度に設定された逆循環開始用設定温度以上になると、前記逆方向循環手段を作動させるように構成されている無圧温水ヒータ。
前記逆循環開始用設定温度が、前記加熱開始用設定温度と前記加熱停止用設定温度との間における前記加熱停止用設定温度寄りの温度に設定されている請求項１に記載の無圧温水ヒータ。
前記加熱手段が、前記缶体内に設けられた燃焼室と、その燃焼室内にて燃料を燃焼させるバーナと、前記燃焼室内に燃焼用空気を供給する送風機と、前記燃焼室内の燃焼ガスを外部に排出する排気筒とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記バーナの燃焼を開始することにより前記加熱手段の加熱作動を開始する前と、前記バーナの燃焼を停止することにより前記加熱手段の加熱作動を停止した後のいずれか一方、又は、両方において、パージ用設定時間の間、前記送風機を作動させるパージ処理を実行するように構成されている請求項１又は２に記載の無圧温水ヒータ。