JP3935759B2 - 熱供給システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段にて加熱された熱媒を、複数の端末器が接続された循環路を通して循環ポンプにて循環させるように構成された熱源機と、
前記複数の端末器のうち、前記循環路を通して熱媒を循環させて運転状態とするものを選択して指令する指令手段と、
各端末器への熱媒の循環を断続する断続手段と、
前記指令手段の指令情報に基づいて、前記運転状態とするものとして指令された端末器のみを前記運転状態とするように前記熱源機の運転及び前記断続手段の作動を制御する制御手段とが設けられた熱供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる熱供給システムは、循環路に複数の端末器が接続可能なように構成したものであり、循環路に接続した複数の端末器のうち、循環路を通して熱媒を循環させて運転状態とするものを選択することができるようにして、端末器の運転台数を変更可能なように構成したものである。
そして、従来では、循環ポンプは、実際の循環路に接続される端末器の台数にかかわらず、循環路に接続可能な最多台数（以下、最多接続可能台数と称する場合がある）に応じた一定の熱媒循環能力にて作動させるようにしたものがある。
しかしながら、実際に循環路に接続される端末器の台数が最多接続可能台数よりも少ないときには、実際に循環路に接続された端末器に対する循環ポンプの熱媒循環能力が大きくなり過ぎて、循環路を通流する熱媒の通流音が大きくなったり、循環路に振動が生じるといった問題が発生する虞があった。
【０００３】
そこで、上記の如き問題を解決するために、例えば、特開２００２−５４５７号公報に示されるように、制御手段を以下のように構成することが考えられる。
即ち、循環路を通して端末器に循環供給する熱媒の温度が設定目標温度になるように加熱手段の加熱量を調節する定温制御を実行すると共に、その定温制御を実行するときにおける加熱手段の実加熱量の変化に合わせて端末器に循環供給すべき熱媒の目標循環流量を記憶手段に予め記憶させておき、その定温制御を実行するときに、記憶手段の記憶情報に基づいて、そのときの実加熱量に合わせる目標循環流量を求めて、その求めた目標循環流量になるように循環ポンプの動作を制御するように構成することが考えられる。
つまり、この従来の熱供給システムは、運転する端末器の台数が異なると、実加熱量が異なるので、その実加熱量に対応する目標循環流量を求めて、その求めた目標循環流量になるように循環ポンプの動作を制御するようにしたものである。
そして、このような従来の熱供給システムでは、実際に循環路に接続される端末器の台数が最多接続可能台数よりも少ない場合には、加熱手段の実加熱量が少なくなり、それに伴って、循環ポンプの熱媒循環能力の小さくなるように調節されるので、通流音や循環路の振動に係る問題を解決することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる熱供給システムにおいては、端末機に対して適切な循環流量にて熱媒を循環供給することにより、適切な熱供給が行われるものとなる。
一方では、各端末器における熱負荷は変化するので、その熱負荷の変化に対応して加熱手段の加熱量が調節されることとなる。そして、そのように熱負荷の変化に対応して加熱手段の加熱量が調節される場合に、従来の熱供給システムでは、熱負荷が小さくなって加熱量が少なくなると、それに対応して目標循環流量も少なくなるので、各端末器に循環供給される熱媒の循環流量が少なくなるように調節されることになる。
従って、従来では、例えば、複数の端末器が運転されている場合に、運転されている端末器のうちの大部分の端末器において熱負荷が小さくなると、実加熱量の減少量が大きくなるので、循環流量が実際に運転されている端末器の台数に対する適切な循環流量よりも少なくなって、各端末器に循環供給される熱媒の循環流量が過少となり易く、各端末器において所望の能力（例えば、暖房能力）が得られなくなり易く、特に、熱負荷が小さくなっていない端末器に対する影響が顕著となる。
【０００５】
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、端末器に対して適切な循環流量にて熱媒を循環供給することができる熱供給システム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記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記制御手段は、前記運転状態としている前記端末器の台数に応じた熱媒循環能力となるように前記循環ポンプの作動を制御する熱媒循環能力調節制御を実行するように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、制御手段は、指令手段の指令情報に基づいて、運転状態とするものとして指令された端末器のみを運転状態とするように熱源機の運転及び断続手段の作動が制御される共に、そのように運転状態としている端末器の台数に応じた熱媒循環能力となるように循環ポンプの作動を制御する熱媒循環能力調節制御が実行される。
つまり、運転される端末器の台数が変更されると、運転されている端末器の台数に応じた熱媒循環能力になるように循環ポンプの熱媒循環能力が調節されるので、運転されている各端末器に対して過不足の無い適切な循環流量にて熱媒が循環供給される。
従って、端末器に対して適切な循環流量にて熱媒を循環供給することができるようになった。
【０００８】
また、請求項１に記載の特徴構成は、前記指令手段が、前記各端末器に対応させて設けた複数の操作パネルであり、それら操作パネルの夫々が、対応する端末器が高温用か低温用かを指令するための情報を指令するように構成され、
前記複数の操作パネルからの指令に基づいて、前記循環路を通して前記端末器に熱媒を循環させるために要求される要求熱媒循環能力の大小を前記端末器毎に判別する要求熱媒循環能力判別手段が設けられ、
前記制御手段は、前記要求熱媒循環能力判別手段の判別情報に基づいて前記熱媒循環能力を補正して、前記熱媒循環能力調節制御を実行するように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、要求熱媒循環能力判別手段により、循環路を通して端末器に熱媒を循環させるために要求される要求熱媒循環能力の大小が端末器毎に判別され、制御手段により、要求熱媒循環能力判別手段の判別情報に基づいて熱媒循環能力が補正されて、熱媒循環能力調節制御が実行される。
つまり、循環路を通して端末器に熱媒を循環させるために要求される要求熱媒循環能力は、端末器に応じて異なる場合がある。例えば、端末器の具体例としての浴室暖房機やエアコンは、同じく端末器の具体例である床暖房装置に比べて、循環路の長さが短くて、循環路における保有熱媒量が少ないので、要求熱媒循環能力は小さくなる。
そこで、運転されている端末器毎に要求熱媒循環能力の大小を判別して、その判別情報に基づいて、循環ポンプの熱媒循環能力を補正することにより、１台の端末器が運転されているときや、複数の端末器が運転されているときでも各端末器の要求熱媒循環能力が同等のときには、端末器に対して過不足の無い適切な循環流量にて熱媒が循環供給され、複数の端末器が運転されているときに要求熱媒循環能力の異なるものが存在するときであっても、要求熱媒循環能力の異なる各端末器に対して過不足が抑制された循環流量にて熱媒が循環供給される。
従って、端末器に対して適切な循環流量にて熱媒を循環供給することができながら、更に、運転される端末器の要求熱媒循環能力が異なっても、過不足を抑制して適切な循環流量にて熱媒を循環供給することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、参考実施形態を説明する。
図１に示すように、熱供給システムは、加熱用熱交換器１とその加熱用熱交換器１を加熱するバーナ２とからなる加熱手段Ｈにて加熱された熱媒としての温水を、複数の端末器ＴＵが接続された循環路３を通して循環ポンプ４にて循環させるように構成した熱源機ＣＨと、その熱源機ＣＨの運転を制御する制御手段としての制御部５とを備えて構成してある。
【００１０】
循環路３は複数の端末器ＴＵを加熱手段Ｈに対して並列接続するように構成し、各端末器ＴＵに対応して、温水の供給を断続する断続手段としての熱動弁６を循環路３に設けてある。
複数の端末器ＴＵとしては、例えば、浴室暖房乾燥機、エアコン等種々のものがあり、各端末器の構成は公知であるので詳細な説明は省略するが、熱源機ＣＨから温水が循環供給される放熱用熱交換器９、及び、端末器ＴＵの運転のオンオフ等の制御情報を指令する操作パネル１０等を備えて構成してある。
【００１１】
そして、制御部５は、各端末器ＴＵの操作パネル１０からのオンオフ指令に基づいて、熱動弁６を開閉するように構成してあり、オン指令が指令された端末器ＴＵの放熱用熱交換器９のみに温水を循環供給して運転状態とするように構成してある。
つまり、それぞれ各端末器ＴＵに対応させて設けた複数の操作パネル１０は、複数の端末器ＴＵのうち、循環路３を通して温水を循環させて運転状態とするものを選択して指令する指令手段として機能する。
【００１２】
熱源機ＣＨについて説明を加える。
基端を加熱用熱交換器１の出口に接続した循環路３の往路部分３ｇの先端には、複数 （例えば１０口）の接続口を備えた供給ヘッダ７を接続し、先端を加熱用熱交換器１の入口に接続した循環路３の復路部分３ｂの基端には、複数（例えば１０口）の接続口を備えた戻りヘッダ８を接続してある。そして、各端末器ＴＵは、それぞれ熱動弁６を設けた循環路３の端末器接続路部分３ｃにて供給ヘッダ７の接続口と戻りヘッダ８の接続口とに接続して、循環路３の往路部分３ｇ、端末器接続路部３ｃ及び復路部分３ｂにて、端末器ＴＵそれぞれについて循環経路を形成するように構成してある。つまり、この熱源機ＣＨには、端末器ＴＵを１０台まで接続することができる。
【００１３】
熱源機ＣＨには、更に、バーナ２に燃焼用空気を通風する送風機１１、循環路３を通して循環される温水を貯留すると共に、循環路３中における温水の膨張を吸収する開放型の補給水タンク１２を設けてある。
補給水タンク１２は、循環路３の復路部分３ｂの途中に設け、復路部分３ｂにおける補給水タンク１２よりも下流側に上述の循環ポンプ４を設け、往路部分３ｇと復路部分３ｂにおける補給水タンク１２よりも上流側の部分とを、往路部分３ｇを通流する温水を復路部分３ｂに端末器ＴＵを迂回させて流すバイパス路１３を接続してある。
【００１４】
循環路３の往路部分３ｇには、通流する温水の温度を検出する往温度センサ１４を設け、復路部分３ｂにおけるバイパス路１３の接続箇所よりも上流側の部分には、通流する温水の温度を検出する戻温度センサ１５を設けてある。
補給水タンク１２に水を補給する補給水路１６には、水の補給を断続する電磁操作式の水補給用開閉弁１７を設け、補給水タンク１２には、水位の上限を検出する上限水位センサ１８と、水位の下限を検出する下限水位センサ１９を設けてある。
バーナ２にガス燃料を供給する燃料路２０には、ガス供給を断続する電磁操作式の燃料用開閉弁２１、ガス燃料の供給量を調節する電磁操作式の燃料調節弁２２を設け、バーナ２の近くには、バーナ２を点火するための点火プラグ２３、バーナ２が燃焼しているか否かを検出するフレームロッド２４を設けてある。
循環ポンプ４には、駆動用として直流電動モータ４ｍを備えてある。
【００１５】
以下、制御部５の制御動作について説明する。
制御部５は、マイクロコンピュータを備えて構成してあり、リモコン操作部２５から熱源機ＣＨの運転のオンオフが指令されるようなっていて、オン状態となっている状態で、各種制御の実行か可能となる。
【００１６】
いずれかの端末器ＴＵの操作パネル１０からオン指令が指令されると、循環ポンプ４を作動させ、操作パネル１０からオン指令が指令された端末器ＴＵに対応する熱動弁６を開弁すると共に、バーナ２を点火させる点火制御を実行し、以降は、往温度センサ１４の検出温度を設定目標温度（例えば８０°Ｃ）に維持するようにバーナ２の燃焼量を調節する温水温度制御、循環ポンプ４の熱媒循環能力に相当する回転速度を制御するポンプ回転速度制御（熱媒循環能力調節制御に相当する）を実行し、全ての端末器ＴＵの操作パネル１０がオフ状態になると、循環ポンプ４を停止させると共に、バーナ２を消火させる消火制御を実行する。
又、上限水位センサ１８及び下限水位センサ１９の検出情報に基づいて、補給水タンク１２の水位を上限水位と下限水位の間に維持するように水補給用開閉弁１７の作動を制御する。
【００１７】
各制御について説明を加えると、点火制御としては、送風機１１を作動させると共に、燃料用開閉弁２１を開弁して、点火プラグ２３を作動させ、フレームロッド２４にてバーナ２の点火を確認すると、点火プラグ２３の作動を停止させる。
温水温度制御としては、戻温度センサ１５の検出温度及び往温度センサ１４の検出温度に基づいて、加熱用熱交換器１から出湯される温水の温度が設定目標温度になるように、燃料調節弁２２の開度を調節してバーナ２の燃焼量を調節する。
消火制御としては、燃料用開閉弁２１を閉弁し、その閉弁後、アフターパージ時間が経過すると、送風機１１を停止させる。
【００１８】
以下、ポンプ回転速度制御について説明を加える。
参考実施形態においては、制御部５は、ポンプ回転速度制御として、運転状態としている端末器ＴＵの台数に応じた回転速度となるように循環ポンプ４の作動を制御するように構成してある。
【００１９】
つまり、熱供給システムにおける端末器ＴＵの最多接続可能台数（本実施形態では１０台）をＣとし、運転状態とされている端末器ＴＵの全台数（以下、全運転台数と称する場合がある）をＡとし、最多接続可能台数の端末器ＴＵが運転状態となっているときに対応して駆動する循環ポンプ４の回転速度（以下、最大回転速度と称する場合がある）をＰとし、実際に運転状態となっている端末器ＴＵの台数に応じて調節する回転速度（以下、目標回転速度と称する場合がある）をＯとすると、制御部５は、操作パネル１０からの指令情報に基づいて、全運転台数Ａを判別すると共に、その全運転台数Ａに応じて目標回転速度Ｏを以下の数式１にて設定し、その設定した目標回転速度Ｏになるように循環ポンプ４の作動を制御する。
【００２０】
【数１】
Ｏ＝Ｐ×（Ａ÷Ｃ）
【００２１】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の実施形態においては、参考実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、参考実施形態と異なる構成を説明する。
【００２２】
〔本発明の実施形態〕
本発明の実施形態においては、図２に示すように、熱源機ＣＨの構成においては、循環路３の復路部分３ｂにおける循環ポンプ４よりも下流側の部分から低温用往路部分３ｔを分岐させてあり、循環路３の往路部分３ｇからは加熱用熱交換器１にて加熱された温水をそのまま出湯し、低温用往路部分３ｔからは、バイパス路１３を通流する温水と復路部分３ｂを戻ってきた温水とが混合された温水を出湯するようにしてある。つまり、循環路３の往路部分３ｇからは高温（例えば８０°Ｃ）の温水を出湯し、低温用往路部分３ｔからは低温（例えば６０°Ｃ）の温水を出湯する形態で、温度の互いに異なる２温度の温水を供給できるように構成してある。
【００２３】
循環路３の往路部分３ｇの先端には、供給ヘッダ７として高温用供給ヘッダ７ｋを接続し、低温用往路部分３ｔの先端には、供給ヘッダ７として低温用供給ヘッダ７ｔを接続してある。
そして、浴室暖房乾燥機、エアコン等、循環させる温水としては高温の温水が好ましい高温用の端末器ＴＵは、それぞれ熱動弁６を設けた循環路３の端末器接続路部分３ｃにて高温用供給ヘッダ７ｋの接続口と戻りヘッダ８の接続口とに接続し、床暖房装置等、循環させる温水としては低温の温水が好ましい低温用の端末器ＴＵは、それぞれ熱動弁６を設けた循環路３の端末器接続路部分３ｃにて低温用供給ヘッダ７ｔの接続口と戻りヘッダ８の接続口とに接続する。
【００２４】
又、本発明の実施形態においては、ポンプ回転速度制御が参考実施形態と異なる。
即ち、本発明の実施形態においては、循環路３を通して端末器ＴＵに熱媒を循環させるために要求される要求熱媒循環能力としての要求回転速度の大小を端末器ＴＵ毎に判別する要求熱媒循環能力判別部２６を設け、制御部５は、要求熱媒循環能力判別部２６の判別情報に基づいて熱媒循環能力としての回転速度を補正して、熱媒循環能力調節制御としてのポンプ回転速度制御を実行するように構成してある。
【００２５】
ポンプ回転速度制御について、説明を加える。
通常、浴室暖房乾燥機、エアコン等の高温用の端末器ＴＵは、床暖房装置等の低温用の端末器ＴＵに比べて、循環路３の長さが短くて、循環路３における保有水量が少ないので、端末器ＴＵに対して適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な熱媒循環能力としての回転速度は、高温用の端末器ＴＵの方が低温用の端末器ＴＵよりも少なくて済む。
そこで、低温用の端末器ＴＵに対して適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な回転速度に対する、高温用の端末器ＴＵに対して適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な回転速度の比率をＤ（％）として、その比率Ｄを制御部５に内蔵の記憶部２７に記憶させてある。
【００２６】
又、各操作パネル１０からは、制御部５に対して、オン指令と共に、その操作パネル１０に対応する端末器ＴＵが高温用か低温用かを識別するための情報が指令されるように構成してある。そして、制御部５は、操作パネル１０からオン指令が指令されて運転状態としている端末器ＴＵの台数を判別すると共に、操作パネル１０からオン指令が指令される端末器ＴＵのそれぞれについて、高温用の端末器ＴＵか否かを判別する、即ち、要求熱媒循環能力としての要求回転速度の大小を判別するように構成してある。
つまり、要求熱媒循環能力判別部２６は、制御部５を用いて構成してある。
【００２７】
熱供給システムにおける端末器ＴＵの最多接続可能台数（本実施形態では１０台）をＣとし、全運転台数をＡとし、運転状態とされている高温用の端末器ＴＵの台数（以下、高温端末器運転台数と称する場合がある）をＢとし、循環ポンプ４の最大回転速度をＰとし、循環ポンプ４の目標回転速度をＯとすると、制御部５は、操作パネル１０からの指令情報に基づいて、全運転台数Ａ及び高温端末器運転台数Ｂを判別すると共に、それらの判別結果に基づいて、目標回転速度Ｏを以下の数式２にて設定し、その設定した目標回転速度Ｏになるように循環ポンプ４の作動を制御する。
【００２８】
【数２】
Ｏ＝Ｐ×〔｛Ａ＋Ｂ×（Ｄ÷１００−１）｝÷Ｃ〕
【００２９】
つまり、制御部５は、循環路３における保有水量が少なくて、適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な熱媒循環能力としての回転速度が小さくて済む端末器ＴＵの運転台数に基づいて、目標回転速度を小さくすべく補正して、熱媒循環能力調節制御を実行するように構成してある。
【００３５】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の各実施形態においては、熱媒循環能力調節制御において調節する熱媒循環能力の具体例として、循環ポンプ４の回転速度を適用する場合について例示したが、熱媒循環能力の具体例は種々に変更可能であり、例えば、循環ポンプ４を駆動するための電圧や電力でも良い。
【００３６】
（ロ） 上記の参考実施形態の構成の熱源機ＣＨにおいて、循環路３における保有水量の多少により、端末器ＴＵに対して適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な熱媒循環能力（例えば回転速度）の大小を端末器ＴＵ毎に判別する要求熱媒循環能力判別部２６を設けて、本発明の実施形態と同様に、制御部５により、要求熱媒循環能力判別部２６の判別情報に基づいて、熱媒循環能力（例えば回転速度）を補正して、熱媒循環能力調節制御（例えばポンプ回転速度制御）を実行するように構成しても良い。
【００３７】
（ハ） 要求熱媒循環能力判別部２６の判別情報に基づいて、回転速度を補正して回転速度制御を実行するに当たって、上記の本発明の実施形態においては、循環路３における保有水量が少なくて、適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な循環ポンプ４の回転速度が小さくて済む端末器ＴＵの運転台数に基づいて、目標回転速度を小さく補正する場合について例示したが、循環路３における保有水量が多くて、適切な循環流量にて温水を循環させるために必要な循環ポンプ４の回転速度を大きくする必要のある端末器ＴＵの運転台数に基づいて、目標回転速度を大きくするように補正しても良い。
【００３８】
（ニ） 上記の各実施形態においては、循環路３にて、複数の端末器ＴＵを加熱手段Ｈに対して並列接続する場合について例示したが、循環路３にて、複数の端末器ＴＵを加熱手段Ｈに対して直列接続するように構成しても良い。この場合は、各端末器ＴＵに対して、端末器ＴＵを迂回させて熱媒を通流させる迂回路を設けて、各端末器ＴＵに対する熱媒の供給を断続するように構成することになる。
【００３９】
（ホ） 循環ポンプ４としては、上記の実施形態において例示した如き直流電動モータ４ｍを備えたものに限定されるものではなく、回転速度を変更調節可能なように構成したものであれば、交流電動モータを備えたものでも使用可能である。
【００４０】
（ヘ） 熱媒としては、上記の実施形態において例示した水に限定されるものではなく、凝固点降下剤を含有させた不凍液等種々のものを使用可能である。
又、加熱手段Ｈとしては、上記の実施形態において例示した如きガス燃料を燃料とするバーナ２を熱源とするものに限定されるものではなく、例えば、石油を燃料とするバーナや電気ヒータを熱源とするものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考実施形態にかかる熱供給システムの構成を示すブロック図
【図２】 本発明の実施形態にかかる熱供給システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
３ 循環路
４ 循環ポンプ
５ 制御手段
６ 断続手段
１０ 指令手段
２６ 要求熱媒循環能力判別手段
ＣＨ 熱源機
Ｈ 加熱手段
ＴＵ 端末器

Claims (1)

1. 加熱手段にて加熱された熱媒を、複数の端末器が接続された循環路を通して循環ポンプにて循環させるように構成された熱源機と、
   前記複数の端末器のうち、前記循環路を通して熱媒を循環させて運転状態とするものを選択して指令する指令手段と、
   各端末器への熱媒の循環を断続する断続手段と、
   前記指令手段の指令情報に基づいて、前記運転状態とするものとして指令された端末器のみを前記運転状態とするように前記熱源機の運転及び前記断続手段の作動を制御する制御手段とが設けられた熱供給システムであって、
   前記制御手段は、前記運転状態としている前記端末器の台数に応じた熱媒循環能力となるように前記循環ポンプの作動を制御する熱媒循環能力調節制御を実行するように構成され、
   前記指令手段が、前記各端末器に対応させて設けた複数の操作パネルであり、それら操作パネルの夫々が、対応する端末器が高温用か低温用かを指令するための情報を指令するように構成され、
   前記複数の操作パネルからの指令に基づいて、前記要求熱媒循環能力の大小を前記端末器毎に判別する要求熱媒循環能力判別手段が設けられ、
   前記制御手段は、前記要求熱媒循環能力判別手段の判別情報に基づいて前記熱媒循環能力を補正して、前記熱媒循環能力調節制御を実行するように構成されている熱供給システム。

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