JP4067219B2 - 熱源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房用等の放熱器に循環させる熱媒を送給する熱源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の熱源装置では、低温放熱器と高温放熱器とを並列に接続するのに対し、低温放熱器に供給する低温の熱媒と高温放熱器に供給する高温の熱媒との同時送給（すなわち、２温度熱媒の並列同時送給）を可能にし、これにより、低温放熱器と高温放熱器との併行運転においても、低温放熱器での放熱温度を適切な温度に保ち得るようにして、低温放熱器の放熱温度が過度に高くなる不都合が生じるのを防止したものがある。
【０００３】
また、これとは別に、並列接続した低温放熱器と高温放熱器とに同一温度の熱媒を分配送給する形式にして、高温放熱器が停止状態で低温放熱器が運転状態にある低温側単独運転のときには送給熱媒の温度を低温度にし、一方、低温放熱器が停止状態で高温放熱器が運転状態にある高温側単独運転のとき、及び、両放熱器がともに運転状態にある併行運転のときには送給熱媒の温度を高温度にするようにし、これに対し、低温放熱器については、センサによる放熱温度の検出に基づき低温放熱器への熱媒供給流量を自動調整して放熱温度を設定温度に保つ制御を行い、これにより、高温熱媒を両放熱器に供給する併行運転において低温放熱器の放熱温度が過度に高くなる不都合が生じるのを防止したものもある（例えば、特開平９−１２６４７９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の従来装置では、低温熱媒と高温熱媒との同時生成を可能にするのに、装置構成が複雑になって装置コストがかなり高く付く問題がある。
【０００５】
一方、後者の従来装置では、低温熱媒と高温熱媒を択一に送給することから低温熱媒と高温熱媒との同時生成は不要になるものの、低温放熱器について放熱温度検出に基づく熱媒流量制御を行う為、また、低温放熱器及び高温放熱器の夫々が運転状態にあるか否かを判別して送出熱媒の温度を自動的に切り替える切替制御を要する為、これら制御を行うのに必要な構成の付加で、やはり装置コストが高く付く問題がある。
【０００６】
そしてまた、いずれの従来装置にしても、ユーザ側の要求として高温放熱器の接続は不要で低温放熱器の接続のみを必要とするような場合では、上記した低温熱媒と高温熱媒との同時生成機能や、放熱器の運転状態判別に基づく熱媒温度の自動切替機能が全くの過剰機能となってコストの無駄を招き、この点、種々の使用形態に対する汎用性にも欠ける問題があった。
【０００７】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、低温放熱器と高温放熱器との並列接続において低温放熱器の放熱温度が過度に高くなる不都合が生じることを確実に防止しながら、装置構成の一層の簡略化、及び、装置の汎用性の向上を可能にする点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔１〕請求項１に係る発明では、放熱器に循環させる熱媒を送給する熱源装置において、 放熱器の接続状態が、低温放熱器のみを接続した低温器単独接続か、低温放熱器と高温放熱器とを並列に接続した低高温器並列接続かを人為操作により設定する設定手段を設け、
この設定手段による設定に応じて、設定が低温器単独接続のときには、送給熱媒の温度を予め設定されている低温度にするとともに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている大流量にし、かつ、
この設定手段による設定に応じて、設定が低高温器並列接続のときには、送給熱媒の温度を予め設定されている高温度にするとともに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている小流量にする切替手段を設ける。
【０００９】
つまり、この構成によれば、低温放熱器のみを接続した低温器単独接続（複数の低温放熱器を並列に接続する場合を含む）では低温の熱媒を送給し、また、低温放熱器と高温放熱器とを並列に接続した低高温器並列接続では、高温の熱媒を送給するのに対し低温放熱器への熱媒供給流量を小流量に制限することから、これら低温器単独接続及び低高温器並列接続のいずれの接続形態においても、接続した低温放熱器の運転で、その放熱温度が過度に高くなる不都合が生じるのを確実に防止でき、いずれの接続形態でも低温放熱器の放熱温度を常に適切な温度に保つことができる。
【００１０】
また、低温放熱器と高温放熱器とを並列に接続した低高温器並列接続では、高温の熱媒を送給することから高温放熱器の放熱温度を高く確保することができ、これにより、接続した高温放熱器の運転において、その高温放熱機能を常に最大限に発揮させることができる。
【００１１】
そして、このように高い機能を得ながらも、低温熱媒と高温熱媒を択一に送給する形態を採るとともに、設定手段による人為の設定に応じて送給熱媒の温度、及び、低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている温度及び流量に切り替えることで、低温器単独接続及び低高温器並列接続の各々に対応するから、先述した前者の従来装置に比べれば、低温熱媒と高温熱媒との同時生成を不要にし得る点で、また、先述した後者の従来装置に比べれば、低温放熱器についての放熱温度検出に基づく熱媒流量制御、及び、放熱器の運転状態判別に基づく熱媒温度の自動切替制御を不要にし得る点で、これら従来装置に比べ装置構成を大幅に簡略化することができる。
【００１２】
すなわち、この装置構成の簡略化により、装置コストを大きく低減し得るとともに、ユーザ側の要求として低温放熱器の接続のみを必要とするような場合についても無駄な過剰機能を大きく生じること無く対応できて、この点で汎用性にも優れた熱源装置にすることができる。
【００１３】
〔２〕請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明を実施するのに、前記切替手段を、低温放熱器に対する熱媒供給の断続の繰り返しにおいて、熱媒供給時間と熱媒供給停止時間との比を変更することで、低温器単独接続のときの低温放熱器に対する熱媒供給流量と低高温器並列接続のときの低温放熱器に対する熱媒供給流量との切り替えを行う構成にする。
【００１４】
つまり、この構成によれば、低高温器並列接続において低温放熱器に対する熱媒供給流量を小流量に制限するのに、熱媒供給時間に対する熱媒供給停止時間の比率を大きくして、低温放熱器に対する平均の熱媒供給流量を小さくする形態を採ることから、低高温器並列接続においても熱媒供給期間中は低温器単独接続の場合と同じ大きな瞬間流量になる。
【００１５】
このことから、低温放熱器に対する熱媒供給流量を絞りにより定常的に低下させる流量制限形態を採るに比べ、低温放熱器への熱媒供給量を小流量に制限する低高温器並列接続においても、低温放熱器の各部への熱媒の行き渡りを極力良好に保って、低温放熱器に高い放熱機能（特に均一放熱性）を発揮させることができ、低温放熱器が床暖房装置などの大きな放熱面積を有する機器である場合に特に有効となる。
【００１６】
〔３〕請求項３に係る発明では、請求項１又は２に係る発明を実施するのに、
前記切替手段を、
前記設定手段による設定が低温器単独接続のときには、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、単独接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量に調整し、かつ、
前記設定手段による設定が低高温器並列接続のときには、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、並列接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量に調整する構成にする。
【００１７】
つまり、この構成によれば、低温器単独接続において低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている大流量にするのに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、単独接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量にするから、また同様に、低高温器並列接続において低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている小流量にするのに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、並列接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量にするから、低温器単独接続及び低高温器並列接続のいずれの接続形態においても、使用者の指定により低温放熱器に対する熱媒供給流量を段階的に変更して、その流量変更により低温放熱器の放熱出力を所望のものに段階的に変更することができ、この点で、一層高い機能性を得ることができる。
【００１８】
なお、この構成では、単独接続用の流量候補の中から選択する流量と並列接続用の流量候補の中から選択する流量との間に差を持たせることにより、低高温器並列接続での低温放熱器の運転でその放熱温度が過度に高くなる不都合が生じるのを防止するが、単独接続用の流量候補と並列接続用の流量候補とはそれらの流量範囲がラップするものであってもよく、低温器単独接続において使用者の指定により単独接続用の流量候補の中から選択される流量が、低高温器並列接続において並列接続用の流量候補の中から使用者の同等の指定に対して選択される流量よりも大きくなるようにさえしておけばよい。
【００１９】
〔４〕請求項４に係る発明では、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明を実施するのに、前記低温放熱器として床暖房装置を接続する。
【００２０】
つまり、前述の請求項１に係る発明によれば、極めて簡略な装置構成にしながらも、低温器単独接続及び低高温器並列接続のいずれの接続形態においても、低温放熱器の運転でその放熱温度が過度に高くなる不都合が生じるのを確実に防止できて、低温放熱器の放熱温度を常に適切な温度に保ち得ることから、上記の如く低温放熱器として床暖房装置を接続する構成にすれば、低温火傷等に対する安全性はもとより快適性にも優れた床暖房設備を安価に構築することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は給湯機能を備える温水式の熱源装置を示し、１は循環温水Ｗａを加熱する熱交換器であり、この循環温水用の熱交換器１で加熱した温水Ｗａを循環往路２を通じ放熱器３，４に供給することで、放熱器３，４において供給温水Ｗａの保有熱を暖房目的などで放熱させ、そして、放熱器３，４から送出される放熱後の降温温水Ｗａを循環復路５を通じ循環温水用の熱交換器１に戻して再び加熱する。
【００２２】
また、放熱器３，４の接続については、例えば床暖房装置などの低温放熱器３のみを接続する低温器単独接続（複数の低温放熱器３を並列接続する場合を含む）、及び、低温放熱器３と例えば浴室乾燥機などの高温放熱器４とを並列に接続する低高温器並列接続のいずれかの接続形態を選択できるようにしてある。
【００２３】
６は循環温水Ｗａを熱交換器１の通過過程で加熱する循環温水用のガスバーナ、７はこの循環温水用ガスバーナ６に対する燃料ガスＧの供給路、８は循環温水用ガスバーナ６への燃料ガス供給を断続するガス弁、９は循環温水用ガスバーナ６への燃料ガス供給量を調整するガス量調整弁、１０は循環温水用ガスバーナ６に対する点火プラグ、１１は循環温水用ガスバーナ６の着火を検出するフレームロッドである。
【００２４】
１２は循環ポンプ、１３は循環温水Ｗａの最小循環量を確保するバイパス路、１４は膨張タンクを兼ねる補給水タンク、１５はこの補給水タンク１４に対する補給水路、１６は補給水弁であり、また、１７は循環温水用の熱交換器１から送出される加熱温水Ｗａの温度ｔａを検出する温度センサである。
【００２５】
一方、１８は給湯用の熱交換器であり、この給湯用の熱交換器１８で給水路１９からの供給水Ｗｂを加熱して湯を生成し、この湯Ｗｂを給湯路２０を通じ台所や浴室などの給湯栓２１に送る。
【００２６】
２２は給水路１９からの供給水Ｗｂを熱交換器１８の通過過程で加熱する給湯用のガスバーナ、２３はこの給湯用ガスバーナ２２に対する燃料ガスＧの供給路、２４は給湯用ガスバーナ２２への燃料ガス供給を断続するガス弁、２５は給湯用ガスバーナ２２への燃料ガス供給量を調整するガス量調整弁、２６は給湯用ガスバーナ２２に対する点火プラグ、２７は給湯用ガスバーナ２２の着火を検出するフレームロッドであり、また、２８は両バーナ６，２２に対する燃料ガスＧの主供給路、２９はこの主供給路２８に介装したガス安全弁、３０は両バーナ６，２２に対する共通の燃焼用空気供給ファンである。
【００２７】
３１は給水フィルタ、３２は給湯用熱交換器１８に対する給水圧を適正圧に保つ水ガバナ、３３は給湯用熱交換器１８への供給水量（換言すれば給湯量）を検出する水量センサ、３４は給湯用熱交換器１８から送出される湯Ｗｂの温度ｔｂを検出する温度センサ、３５は過圧逃がし弁である。
【００２８】
３６は上記の各熱交換器１，１８とともに熱源装置の装置器体３７に内蔵した制御器であり、一方、３８は低温放熱器３に付帯の低温側操作器であって、低温放熱器３の運転スイッチ３９及び出力調整具４０を備え、また、４１は高温放熱器４に付帯の高温側操作器であって、高温放熱器４の運転スイッチ４２及び出力調整具４３を備えている。
【００２９】
制御器３６には、機器設置者が専用ピンの抜き差しなどの所定の人為操作により放熱器の接続状態が低温器単独接続か低高温器並列接続かを設定する設定手段４４を設けてあり、この設定手段４４による設定が低温器単独接続の場合、制御器３６は、低温放熱器３の運転スイッチ３９がＯＮ操作されると、循環ポンプ１２及びファン３０を起動するとともに循環温水用ガスバーナ６を点火して温水循環運転を開始し、低温放熱器３の運転スイッチ３９がＯＦＦ操作されると、循環温水用ガスバーナ６を消火するとともに循環ポンプ１２及びファン３０を停止して温水循環運転を終了する。
【００３０】
一方、設定手段４４による設定が低高温器並列接続の場合、制御器３６は、低温放熱器３の運転スイッチ３９ないし高温放熱器４の運転スイッチ４２がＯＮ操作されると、循環ポンプ１２及びファン３０を起動するとともに循環温水用ガスバーナ６を点火して温水循環運転を開始し、低温放熱器３の運転スイッチ３９及び高温放熱器４の運転スイッチ４２がともにＯＦＦ操作されると、循環温水用ガスバーナ６を消火するとともに循環ポンプ１２及びファン３０を停止して温水循環運転を終了する。
【００３１】
また、制御器３６は、設定手段４４による設定がいずれの場合も、給湯については、給湯栓２１が開栓されて水量センサ３３による水量検出で通水が検知されると、ファン３０を起動するとともに給湯用ガスバーナ２２を点火して給湯運転を開始し、そして、給湯運転中は温度センサ３４による検出湯温ｔｂに基づきガス量調整弁２５を調整して給湯用熱交換器１８からの送出湯温ｔｂ（すなわち給湯温度）を設定温度ｔｂｓに調整し、その後、給湯栓２１が閉栓されて水量センサ３３による水量検出で通水停止が検知されると、給湯用ガスバーナ２２を消火するとともにファン３０を停止して給湯運転を終了する。
【００３２】
更に、この制御器３６には、上記の設定手段４４による設定に応じて、接続放熱器３，４への送給温水Ｗａ（すなわち、放熱器への送給熱媒）の温度ｔａを切り替える切替手段４５を装備してあり、この切替手段４５は、図２に示す如く、設定手段４４による設定が低温器単独接続のときには、温度センサ１７の検出温度ｔａに基づきガス量調整弁９を調整して送給温水Ｗａの温度ｔａを予め設定されている低温度ｔａＬ（例えば６０℃）にする「低温送給モード」を実施し、一方、設定手段４４による設定が低高温器並列接続のときには、温度センサ１７の検出温度ｔａに基づきガス量調整弁９を調整して送給温水Ｗａの温度ｔａを予め設定されている高温度ｔａＨ（例えば８０℃）にする「高温送給モード」を実施する。
【００３３】
また、この温度切り替えに加え、切替手段４５は、熱源装置の装置器体３７に内蔵した熱動弁４６の開閉で低温放熱器３に対する温水供給を繰り返し断続することにおいて、熱動弁４６の開時間（温水供給時間）と熱動弁４６の閉時間（温水供給停止時間）との比を変更することで、設定手段４４による設定が低温器単独接続の場合には、接続の低温放熱器３に対する温水供給量を予め設定されている大流量にし、一方、設定手段４４による設定が低高温器並列接続の場合には、接続の低温放熱器３に対する温水供給量を予め設定されている小流量にし、この流量切り替えにより、高温度ｔａＨの温水Ｗａを送給する低高温器並列接続での低温放熱器３の運転において、低温放熱器３の放熱温度が過度に高くなるのを防止する。
【００３４】
具体的には、この流量切り替えを行うのに、低温側操作器３８の出力調整具４０は、使用者が所望の放熱出力を９段階にわたって切り替え指定する操作形式のものにしてあり、切替手段４５は、この出力調整具４０による指定に応じ熱動弁４６の開時間及び閉時間を変更することにおいて、図３に示す如く、設定手段４４による設定が低温器単独接続（低温送給モード）の場合には、単独接続用として９段階の各指定段階毎に予め設定されている図中左蘭の時間候補（換言すれば、単独接続用として予め設定されている流量候補）の中から、採用すべき熱動弁４６の開時間及び閉時間を出力調整具４０による指定段階に応じ選択する。
【００３５】
また、設定手段４４による設定が低高温器並列接続（高温送給モード）の場合には、並列接続用として９段階の各指定段階毎に予め設定されている図中右蘭の時間候補（換言すれば、並列接続用として予め設定されている流量候補）の中から、採用すべき熱動弁４６の開時間及び閉時間を出力調整具４０による指定段階に応じ選択し、これにより、低高温器並列接続の際の低温放熱器３に対する温水供給量を低温器単独接続のときよりも少量に制限しながら、いずれの接続形態の場合も、低温放熱器３の放熱出力を使用者の所望に応じ出力調整具４０による指定をもって９段階にわたり変更できるようにしてある。
【００３６】
なお、高温放熱器４には、それ自身への温水供給流量を調整する熱動弁を内蔵してあり、この熱動弁の開時間及び閉時間を高温側操作器４１の出力調整具４３による指定に応じ変更することで、高温放熱器４の放熱出力を変更するようにしてある。
【００３７】
〔別実施形態〕
低温放熱器３は床暖房装置あるいは加温機能を備えるベッドや椅子など、どのような用途のものであってもよく、また、高温放熱器４も浴室乾燥装置やファンコンベクタあるいはサウナ装置など、どのような用途のものであってもよい。
【００３８】
前述の各実施形態では送給熱媒Ｗａに温水を用いる例を示したが、放熱器３，４に対する送給熱媒Ｗａは温水に限定されるものではなく、蒸気や種々の水溶液（ブライン）であってもよい。
【００３９】
前述の各実施形態では、熱媒供給の繰り返しの断続において熱媒供給時間と熱媒供給停止時間との比を変更することで、低温放熱器３に対する熱媒供給流量を変更する例を示したが、場合によっては、弁による絞りにより低温放熱器３に対する熱媒供給流量を変更する形式を採用しても良い。
【００４０】
放熱器の接続状態が低温器単独接続であるか低高温器並列接続であるかを設定するための設定手段４４には、ピンの抜き差しにより設定を切り替える形式や、切り替えスイッチの操作により設定を切り替える形式を初め、種々の設定操作形式のものを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱源装置の構造図
【図２】モード選択のフローチャート
【図３】熱媒の供給時間と停止時間との設定例を示す図表
【符号の説明】
３ 低温放熱器
４ 高温放熱器
３８ 低温側操作器
４４ 設定手段
４５ 切替手段
ｔａ 送給熱媒の温度
Ｗａ 熱媒

Claims (4)

1. 放熱器に循環させる熱媒を送給する熱源装置であって、
   放熱器の接続状態が、低温放熱器のみを接続した低温器単独接続か、低温放熱器と高温放熱器とを並列に接続した低高温器並列接続かを人為操作により設定する設定手段を設け、
   この設定手段による設定に応じて、設定が低温器単独接続のときには、送給熱媒の温度を予め設定されている低温度にするとともに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている大流量にし、かつ、
   この設定手段による設定に応じて、設定が低高温器並列接続のときには、送給熱媒の温度を予め設定されている高温度にするとともに、低温放熱器に対する熱媒供給流量を予め設定されている小流量にする切替手段を設けてある熱源装置。
2. 前記切替手段を、低温放熱器に対する熱媒供給の断続の繰り返しにおいて、熱媒供給時間と熱媒供給停止時間との比を変更することで、低温器単独接続のときの低温放熱器に対する熱媒供給流量と低高温器並列接続のときの低温放熱器に対する熱媒供給流量との切り替えを行う構成にしてある請求項１記載の熱源装置。
3. 前記切替手段を、
   前記設定手段による設定が低温器単独接続のときには、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、単独接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量に調整し、かつ、
   前記設定手段による設定が低高温器並列接続のときには、低温放熱器に対する熱媒供給流量を、並列接続用として予め設定されている流量候補の中から使用者の指定に応じ選択した流量に調整する構成にしてある請求項１又は２記載の熱源装置。
4. 前記低温放熱器として床暖房装置を接続する請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱源装置。

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