JP3843910B2 - 循環装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、浴室暖房乾燥機や温水式床暖房フロア等に温水を循環供給する暖房温水熱源機のように、端末装置に湯水を循環供給する循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、浴室内を暖房したり、居室内を床暖房したりする場合は、屋外に設置された暖房温水熱源機と、浴室内に設置された浴室暖房乾燥機や居室内に設置された温水式床暖房フロアとを配管で接続し、暖房温水熱源機によって生成された温水を浴室暖房乾燥機や温水式床暖房フロアに循環供給することになるが、暖房を行わない場合は、温水の循環供給が停止されることになるので、寒冷地等においては、屋外に設置されている暖房温水熱源機の内部配管や屋外配管内に滞留している充填水が凍結するおそれがある。従って、こういった寒冷地に設置される暖房温水熱源機では、その内部配管内に滞留している充填水が所定温度以下に低下すると、暖房温水熱源機内に搭載されている循環ポンプを起動して、浴室暖房乾燥機や温水式床暖房フロアに充填水を強制的に循環供給する凍結予防運転モードが設けられている。
【０００３】
また、こういった配管内に充填される充填水の凍結を防止するために、充填水に不凍液を混合することが一般的に行われるが、充填水に不凍液を混合した場合は、通常、凍結予防運転を行う必要がないので、暖房温水熱源機には、凍結予防運転モードを強制的に解除するためのソフトＤＩＰスイッチ等が設けられており、充填水に不凍液を混合した場合は、施工者やメンテナンスマンがソフトＤＩＰスイッチを手動でＯＦＦするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、施工者やメンテナンスマンが暖房温水熱源機に設けられているソフトＤＩＰスイッチの存在を必ずしも知っているとは限らず、また、ソフトＤＩＰスイッチの存在を知っていたとしても、ソフトＤＩＰスイッチをＯＦＦし忘れたような場合は、充填水に不凍液が混合されているにも拘わらず、電力の消費や騒音の発生を伴う不要な凍結予防運転が行われることになるといった問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、充填水に不凍液が混合されている場合は、自動的に凍結予防運転モードを解除することができるように、充填水に不凍液が混合されているか否かを的確に判断することができる循環装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、循環経路を介して端末装置に湯水を循環供給する循環ポンプと、前記端末装置をバイパスするバイパス経路と、前記循環ポンプの運転を制御する制御手段とを備えた循環装置において、前記端末装置への湯水の供給を停止した状態で、前記循環ポンプを起動することによって、前記バイパス経路を介して湯水を強制的に循環させるバイパス運転モードを備えており、前記制御手段は、前記バイパス運転モードで湯水を循環させているときの前記循環ポンプの電流値に基づいて、湯水に不凍液が混合されているか否かを判断するようにしたことを特徴とする循環装置を提供するものである。
【０００７】
以上のように、この循環装置では、湯水を循環させる配管経路の圧力損失が同一の状態で、不凍液が混合されていない湯水と、不凍液が混合されている湯水とをそれぞれ循環させたときの循環ポンプの電流値が変化することに着目し、端末装置への湯水の供給を停止した状態で、バイパス経路を介して湯水を強制的に循環させることによって、湯水を循環させる配管経路の圧力損失を固定化し、そのときの循環ポンプの電流値に基づいて、湯水に不凍液が混合されているか否かを判断するようにしたので、湯水に不凍液が混合されている場合は、凍結予防運転モードを自動的に解除することが可能となる。
【０００８】
また、湯水を循環させる配管経路の圧力損失が同一の状態では、不凍液が混合されている湯水を循環させたときの循環ポンプの電流値が、不凍液が混合されていない湯水を循環させたときの循環ポンプの電流値より高くなるので、請求項２にかかる発明の循環装置のように、前記制御手段が、前記バイパス運転モードと同一の運転状態で、不凍液を混合していない湯水を循環させたときに測定した前記循環ポンプの電流値を判定電流値として予め記憶しておき、前記バイパス運転モードで湯水を強制的に循環させているときの前記循環ポンプの電流値が、前記判定電流値を上回っているときは、湯水に不凍液が混合されていると判断すればよい。
【０００９】
また、循環している湯水の温度によって、湯水の比重や粘度が変化し、それに伴って循環ポンプの電流値も変化するので、請求項３にかかる発明の循環装置のように、前記制御手段が、湯水の温度に応じて異なる判定電流値を予め記憶しておき、湯水に不凍液が混合されているか否かを判断する際は、前記バイパス運転モードで実際に循環させている湯水の温度に応じた最適の前記判定電流値を選択するようにしておくと、不凍液が混合されているか否かの判定精度がさらに向上する。
【００１０】
また、循環ポンプの回転数が変化すると、循環ポンプの電流値も変化するので、請求項４にかかる発明の循環装置のように、前記循環ポンプの回転数を可変することができる場合は、予め定められた基準回転数で前記循環ポンプを運転したときの電流値を前記判定電流値として前記制御手段が記憶しておき、湯水に不凍液が混合されているか否かを判断するために、前記バイパス運転モードで湯水を強制的に循環させる際は、前記制御手段が、前記循環ポンプを前記基準回転数で運転させるようにしておくことが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示す暖房システム１は、この発明にかかる循環装置である暖房温水熱源機１０と、端末装置である浴室に設置された浴室暖房乾燥機２０及び居室に設置された温水式床暖房フロア３０とが循環経路を形成する外部配管によって接続されたものであり、暖房温水熱源機１０が、循環経路に充填された充填水を加熱することによって温水を生成しながら、生成された温水を浴室暖房乾燥機２０や温水式床暖房フロア３０に循環供給するようになっている。
【００１２】
前記暖房温水熱源機１０は、上述した外部配管と共に循環経路を構成する内部往主管１３及び内部還管１４にそれぞれ接続される熱交換器１１と、内部還管１４に設置された、ＰＷＭ制御によって回転数を可変することができる直流方式の循環ポンプ１２とを備えており、内部往主管１３と、内部還管１４における循環ポンプ１２の上流側（吸込側）とが、内径３ｍｍ程度の細い内部バイパス管１５によって接続されている。
【００１３】
前記内部往主管１３及び内部還管１４には、外部配管を構成している外部往主管４１及び外部還主管４２がそれぞれ接続されており、この外部往主管４１及び外部還主管４２が、浴室暖房乾燥機２０に搭載された熱交換器２１における温水入口側及び温水出口側にそれぞれ接続されている。
【００１４】
従って、浴室暖房系統については、図１に太い矢印で示すように、内部往主管１３、外部往主管４１、外部還主管４２及び内部還管１４によって、温水の循環経路が形成され、熱交換器１１によって生成された高温（この場合、８０℃）の温水が浴室暖房乾燥機２０の熱交換器２１に直接供給されることになる。
【００１５】
前記内部還管１４における循環ポンプ１２の下流側（吐出側）には、内部往副管１３ａが接続されており、この内部往副管１３ａに接続される外部往副管４１ａ及び外部還主管４２に接続された外部還副管４２ａが、温水式床暖房フロア３０の温水入口側及び温水出口側にそれぞれ接続されている。
【００１６】
従って、床暖房系統については、図１に細い矢印で示すように、内部往副管１３ａ、外部往副管４１ａ、外部還副管４２ａ、外部還主管４２及び内部還管１４によって、温水の循環経路が形成されることになるが、この床暖房系統では、熱交換器１１によって生成された高温の温水が温水式床暖房フロア３０に直接供給されることはなく、温水式床暖房フロア３０から送出される低温の温水に浴室暖房乾燥機２０から送出される比較的高温の温水が混合されることによって生成された比較的低温（この場合、６０℃）の温水が温水式床暖房フロア３０に供給されることになる。
【００１７】
また、浴室暖房乾燥機２０には、その熱交換器２１の上流側に、コントローラ２０ａによって開閉動作が制御される、浴室暖房系統における温水の循環経路を開閉するための熱動弁２２が設置されており、暖房温水熱源機１０には、内部往副管１３ａに、床暖房系統における温水の循環経路を開閉するための熱動弁１６が設置されている。従って、これらの熱動弁２２、１６を閉じると、浴室暖房乾燥機２０や温水式床暖房フロア３０への温水の供給が停止され、図２に実線で示すように、内部往主管１３、内部バイパス管１５及び内部還管１４によって、温水の循環経路が形成されるようになっている。
【００１８】
また、暖房温水熱源機１０には、熱交換器１１を加熱するバーナ（図示せず）の燃焼動作、循環ポンプ１２の運転動作及び熱動弁１６の開閉動作等を制御するコントローラ１０ａが搭載されており、このコントローラ１０ａには、内部往主管１３に設置された温度センサ１７からの温度検出信号や循環ポンプ１２の回転数等の信号が入力されるようになっている。
【００１９】
また、このコントローラ１０ａは、シリアルインターフェースを介して、浴室暖房乾燥機２０のコントローラ２０ａと通信可能に接続されており、コントローラ１０ａが、コントローラ２０ａに制御信号を送信することによって、コントローラ２０ａを介して、浴室暖房乾燥機２０の熱動弁２２の開閉動作を制御することができるようになっている。
【００２０】
また、コントローラ１０ａは、循環ポンプ１２を運転している状態では、循環ポンプ１２の電流値を測定することができるようになっており、熱動弁２２、１６を閉じたときと同様の状態、即ち、暖房温水熱源機１０内の内部往主管１３、内部バイパス管１５及び内部還管１４のみによって循環経路を形成した状態で、その循環経路に充填された、不凍液が混合されていない充填水の水温を変化させながら、循環ポンプ１２を予め定められた基準回転数で運転したときの循環ポンプ１２の電流値を実測し、この電流値を充填水の水温に対応させた状態で判定電流値として予め記憶している。
【００２１】
以上のように構成された暖房システム１では、浴室暖房や床暖房等を行う際は、熱交換器１１を加熱するバーナを燃焼させることによって生成した温水を、循環ポンプ１２によって浴室暖房乾燥機２０や温水式床暖房フロア３０に循環供給する暖房運転モードで運転を行うことになるが、暖房運転を停止している状態で、温度センサ１７によって検出される充填水の水温が所定温度以下に低下すると、暖房温水熱源機１０のコントローラ１０ａが、熱動弁１６、２２を強制的に全開にすると共に循環ポンプ１２を起動して、循環経路やバイパス経路内に滞留している充填水を強制的に循環させる凍結予防運転モードに切り替わるようになっている。
【００２２】
ただし、充填水に不凍液が混合されている場合は、凍結予防運転を行う必要がないので、通常の暖房運転モードからバイパス運転モードに切り換えた状態で暖房温水熱源機１０を運転すると、不凍液が混合されているか否かをコントローラ１０ａが検出し、不凍液が混合されている場合は、凍結予防運転モードを自動的に解除するようになっている。
【００２３】
このバイパス運転モードでは、コントローラ１０ａが、図２に矢印で示すように、熱動弁２２、１６を強制的に全閉にすることによって、内部往主管１３、内部バイパス管１５及び内部還管１４のみによって循環経路を形成した状態で、熱交換器１１を加熱するバーナを燃焼させることなく、循環ポンプ１２を上述した基準回転数で強制的に運転するようになっており、コントローラ１０ａがそのときの循環ポンプ１２の電流値を実測すると共に、予め記憶している判定電流値のうち、温度センサ１７によって実測された充填水の水温に最も近い水温に対応する判定電流値と比較し、実測した循環ポンプ１２の電流値が判定電流値を上回っている場合は、充填水に不凍液が混合されていると判断するようになっている。
【００２４】
以上のように、この暖房温水熱源機１０は、配管経路の圧力損失が同一の状態では、比重が大きく、粘性の高い不凍液が混合されている充填水を循環させたときの循環ポンプの電流値が、不凍液が混合されていない充填水を循環させたときの循環ポンプの電流値より高くなることに着目し、熱動弁２２、１６を閉じることによって、循環ポンプ１２の判定電流値を実測したときと同一状態の配管経路の圧力損失に固定化された、内部往主管１３、内部バイパス管１５及び内部還管１４のみからなる循環経路を介して充填水を強制的に循環させ、そのときに実測される循環ポンプ１２の電流値に基づいて、充填水に不凍液が混合されているか否かを判断し、充填水に不凍液が混合されている場合は、凍結予防運転モードを自動的に解除するようにしたので、従来の暖房温水熱源機のように、試運転時やメンテナンス時に施工者やメンテナンスマンが手動でソフトＤＩＰスイッチをＯＦＦする必要がなく、充填水に不凍液が混合されている場合は、不要な凍結予防運転モードを確実に解除することができる。
【００２５】
また、循環ポンプ１２の電流値は、循環水の水温や循環ポンプ１２の回転数によって変動することになるが、この暖房温水熱源機１０では、コントローラ１０ａが、充填水の水温に応じて異なる判定電流値を予め記憶しておき、充填水に不凍液が混合されているか否かを判断する際は、バイパス運転モードで実際に循環させている充填水の水温に応じた最適の判定電流値を選択すると共に、バイパス運転モードでは、循環ポンプ１２の判定電流値を測定したときの基準回転数で循環ポンプ１２を運転するようにしているので、循環水に不凍液が混合されているか否かを精度良く判定することができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態では、ＰＷＭ制御によって回転数を可変することができる直流方式の循環ポンプ１２を使用しているため、バイパス運転モードで運転する際の循環ポンプ１２の基準回転数を設定しているが、回転数を可変することができない定速ポンプを使用する場合は、基準回転数を考慮する必要がないことはいうまでもない。
【００２７】
また、上述した実施形態では、バイパス運転モードにおいて、充填水に不凍液が混合されていると判断された場合は、凍結予防運転モードを自動的に解除するようになっているが、これに限定されるものではなく、さらに、充填水に不凍液が混合されていないと判断された場合は、凍結予防運転モードに自動的に設定することも可能である。
【００２８】
また、上述した実施形態では、暖房温水熱源機１０と、浴室暖房乾燥機２０及び温水式床暖房フロア３０とを外部配管によって接続した暖房システム１について説明したが、本発明の循環装置は、こういった加熱機能を備えた暖房温水熱源機に限定されるものではなく、少なくとも、循環ポンプと、凍結予防運転を行うように循環ポンプの運転制御を行うコントローラとを備えていればよく、端末装置も浴室暖房乾燥機や温水式床暖房フロアに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる循環装置の一実施形態である暖房温水熱源機を使用した暖房システムを示す概略構成図である。
【図２】同上の暖房システムにおけるバイパス運転モードを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 暖房システム
１０ 暖房温水熱源機（循環装置）
１０ａ コントローラ（制御手段）
１１ 熱交換器
１２ 循環ポンプ
１３ 内部往主管（循環経路）
１３ａ 内部往副管（循環経路）
１４ 内部還管（循環経路）
１５ 内部バイパス管（バイパス経路）
１６ 熱動弁
１７ 温度センサ
２０ 浴室暖房乾燥機（端末装置）
２０ａ コントローラ
２１ 熱交換器
２２ 熱動弁
３０ 温水式床暖房フロア（端末装置）
４１ 外部往主管（循環経路）
４１ａ 外部往副管（循環経路）
４２ 外部還主管（循環経路）
４２ａ 外部還副管（循環経路）

Claims (4)

1. 循環経路を介して端末装置に湯水を循環供給する循環ポンプと、前記端末装置をバイパスするバイパス経路と、前記循環ポンプの運転を制御する制御手段とを備えた循環装置において、
   前記端末装置への湯水の供給を停止した状態で、前記循環ポンプを起動することによって、前記バイパス経路を介して湯水を強制的に循環させるバイパス運転モードを備えており、
   前記制御手段は、前記バイパス運転モードで湯水を循環させているときの前記循環ポンプの電流値に基づいて、湯水に不凍液が混合されているか否かを判断するようにしたことを特徴とする循環装置。
2. 前記制御手段は、前記バイパス運転モードと同一の運転状態で、不凍液を混合していない湯水を循環させたときに測定した前記循環ポンプの電流値を判定電流値として予め記憶しており、
   前記バイパス運転モードで湯水を強制的に循環させているときの前記循環ポンプの電流値が、前記判定電流値を上回っているときは、湯水に不凍液が混合されていると判断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の循環装置。
3. 前記制御手段は、湯水の温度に応じて異なる判定電流値を予め記憶しており、
   湯水に不凍液が混合されているか否かを判断する際は、前記バイパス運転モードで実際に循環させている湯水の温度に応じた最適の前記判定電流値を選択するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の循環装置。
4. 前記循環ポンプの回転数を可変することができる場合は、予め定められた基準回転数で前記循環ポンプを運転したときの電流値が前記判定電流値として前記制御手段に記憶されており、
   湯水に不凍液が混合されているか否かを判断するために、前記バイパス運転モードで湯水を強制的に循環させる際は、前記制御手段が、前記循環ポンプを前記基準回転数で運転させるようになっていることを特徴とする請求項２または３に記載の循環装置。

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