JP4571616B2 - 温水循環加熱システム - Google Patents

Description

熱源機により加熱生成した温水を温水循環回路を介して温水端末機に供給する温水循環加熱システムに関する。

従来より、ガスバーナにより加熱される熱交換器を有する熱源機と、該熱交換器と温水循環回路を介して接続される放熱器を有する温水端末機とを備えて、該熱源機から該温水端末機に所定温度の温水を供給する温水供給運転を実行する温水循環加熱システムが知られている。

また、ガス機器の消し忘れやガス漏れを防止するために、ガス供給管には、予め設定された流量以上のガス流量が検出される状態が、予め設定された供給制限時間以上継続したときに、燃料ガスの供給を遮断するガスメータが備えられている（例えば、特許文献１参照）。かかるガスメータにおいては、ガス流量が複数の流量範囲に区分され、各流量範囲毎に供給制限時間が設定されている。そして、供給制限時間は、各流量範囲におけるガス流量が多いほど短く設定されている。

このように供給制限時間が設定されたガスメータを介して燃料ガスが供給される場合、例えば、温水端末機として温水式の浴室暖房乾燥機を備えた温水循環加熱システムにおいて該浴室暖房乾燥機により乾燥運転を実行するときには、前記供給制限時間以上に亘って熱源機から浴室暖房乾燥機への温水供給運転が継続して、ガスメータにより燃料ガスの供給が遮断されてしまうことがある。

この場合、使用者は、ガスメータのリセット操作を行った上で、再び乾燥運転の開始操作をしなければならないという煩わしさがある。そこで、温水供給運転の実行中にガスメータにより燃料ガスの供給が遮断されることを回避するべく、温水供給運転の実行中に、前記供給制限時間のうちで最も短い時間（ガス流量が最大となる流量範囲に対応する）を越える前に温水供給運転を一時的に停止してガスバーナを消火することが考えられる。

しかし、このようにガスバーナを消火することで、温水端末機における暖房乾燥性能が低下するという不都合がある。
特公昭６１−０５９４２３号公報

本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、温水供給運転の実行中にガスメータにより燃料ガスの供給が遮断されることを、ガスバーナの消火頻度を低下させて防止することができる温水循環加熱システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、燃料ガスの流量を検出し、複数段階の流量範囲と各流量範囲における燃料ガスの供給制限時間とが設定されて、燃料ガスの流量が同一の流量範囲に属した状態が該流量範囲における供給制限時間以上継続したときに、燃料ガスの供給を遮断するガスメータが設けられたガス供給管と接続されるガスバーナと、温水循環回路と連通して該ガスバーナにより加熱される熱交換器と、該温水循環回路内の湯水を循環させるポンプと、該ポンプを作動させると共に該熱交換器を介して該温水循環回路に所定温度の温水が供給されるように前記ガスバーナの燃焼量を制御する温水供給運転を実行する運転制御手段とを有する熱源機と、前記温水循環回路と連通した放熱器を有する温水端末機とを備えた温水循環加熱システムであって、前記熱源機及び前記温水端末機は、前記温水端末機から前記熱源機に信号を送信するための通信手段を備え、前記熱源機は、前記温水端末機から前記温水供給運転の開始を指示する信号を受信したときに、前記運転制御手段により前記温水供給運転を開始し、また、前記温水端末機から前記温水供給運転の停止を指示する信号を受信したときに、前記運転制御手段により前記温水供給運転を停止する温水循環加熱システムに関する。

そして、前記温水循環路内の湯水の温度を検出する循環水温度検出手段を備え、前記温水端末機は、前記温水供給運転の開始を指示する信号を送信するときに、該送信時の前記循環水温度検出手段の検出温度に基づいて、該信号の送信に応じて開始される前記温水供給運転における前記ガスバーナへの燃料ガスの供給流量の最大値が、前記複数段階の流量範囲のいずれに属するかを推定し、推定した流量範囲における前記供給制限時間よりも短い燃焼継続可能時間を設定する燃焼継続可能時間設定手段と、前記燃焼継続可能時間が設定されてから該燃焼継続可能時間が経過した時に、前記温水供給運転の停止を指示する信号を前記熱源機に送信して、前記温水供給運転の停止により前記ガスバーナを消火させ、該送信から所定時間が経過した時に前記温水供給運転の開始を指示する信号を前記熱源機に送信して、前記温水供給運転の再開により前記ガスバーナを燃焼させる燃焼中断指示手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記温水端末機に備えられた前記燃焼継続可能時間設定手段は、前記温水供給運転の開始を指示する信号の送信時の前記循環水温度検出手段の検出温度に基づいて、該信号の送信に応じて開始される前記温水供給運転における前記ガスバーナへの燃料ガスの供給流量の最大値が、前記複数段階の流量範囲のいずれに属するかを推定する。

ここで、詳細は後述するが、前記温水供給運転を開始する時の前記温水循環回路内の湯水の温度が低いほど、前記温水供給運転を実行したときの燃料ガスの供給流量の最大値が大きくなる。そのため、前記燃焼継続可能時間設定手段は、前記温水供給運転の開始を指示する信号の送信時の前記循環水温度検出手段の検出温度に基づいて、該信号の送信により開始される前記温水供給運転の実行中の燃料ガスの供給流量の最大値が前記複数段階のいずれに属するかを推定することができる。そして、前記燃焼継続可能時間設定手段は、前記温水供給運転における燃料ガスの供給流量の最大値が属すると推定した前記流量範囲における前記燃料供給制限時間よりも短い燃焼継続可能時間を設定することができる。

そして、前記温水端末機に備えられた前記燃焼中断指示手段は、前記燃焼継続可能時間が設定されてから該燃焼継続可能時間が経過した時に、前記温水供給運転の停止を指示する信号を前記熱源機に送信し、該送信から前記所定時間が経過した時に前記温水供給運転の開始を指示する信号を前記熱源機に送信して、前記温水供給運転の停止によりガスバーナを一時的に消火させる。このように、前記温水供給運転における燃料ガスの最大流量に基づいて設定された前記燃焼継続可能時間が経過したときに、ガスバーナを一時的に消火させることで、前記ガスメータにより燃料ガスの供給が遮断されることを確実に防止することができる。

そして、前記燃焼継続可能時間は、前記温水供給運転の開始時の前記温水循環回路中の湯水の温度を反映したものとなる。そのため、前記温水供給運転の実行中に、前記燃焼中断指示手段による信号の送信によって行われる前記熱源機のガスバーナの一時的な消火を、前記温水供給運転の実際の運転状況に応じた間隔で行うことができ、これにより、前記温水供給運転の実行中に前記ガスバーナが消火される頻度を低下させることができる。

また、上述した燃焼継続可能時間設定手段及び前記燃焼中断指示手段による処理は、前記温水端末機側の処理のみによって実行されるため、汎用的な既設の熱源機に前記温水端末機を組み合わせて本発明の温水循環加熱システムを構成することができる。

本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明の温水循環加熱システムの全体構成図、図２はガスメータに備えられたデータテーブルと浴室暖房乾燥機に備えられたデータテーブルの説明図、図３，図４は温水供給運転実行時の循環水の温度と燃料ガスの供給流量の推移を示したグラフ、図５は浴室暖房乾燥機の作動フローチャートである。

図１を参照して、本実施の形態の温水循環加熱システムは、温水循環回路４０（温水往き管４０ａ及び温水戻り管４０ｂにより構成される）を介して接続された熱源機１と浴室暖房乾燥機５０（本発明の温水端末機に相当する）とにより構成され、ガスメータ３１が設置されたガス供給管３２を介して、ＬＰガスボンベ３０から熱源機１に燃料ガスが供給される。また、熱源機１と浴室暖房乾燥機５０は、通信ケーブル４５を介して相互に通信可能に接続されている。

熱源機１は、温水循環回路４０と連通した熱交換器１０、熱交換器１０を加熱するガスバーナ１１、ガスバーナ１１への燃料ガスの供給と遮断を切り換えるガス電磁弁１２、ガスバーナ１１への燃料ガスの供給流量を変更するガス比例弁１３、熱交換器１０の出口付近の湯水の温度を検出する出湯サーミスタ１４、温水循環回路４０内の湯水を循環させるポンプ１５、及び熱源機１の全体的な作動を制御するコントローラ２０を備えている。

コントローラ２０は、マイクロコンピュータ（図示しない）及びメモリ２１等により構成された電子ユニットであり、該マイクロコンピュータに熱源機１の制御プログラムを実行させることによって、該マイクロコンピュータが運転制御手段２２として機能する。また、コントローラ２０は、浴室暖房乾燥機５０との間で通信を行うための通信回路２３（本発明の通信手段に相当する）を備えている。運転制御手段２２は、ポンプ１５を作動させると共に、出湯サーミスタ１４の検出温度が所定温度（例えば８０度）となるようにガスバーナ１１の燃焼量を制御して、浴室暖房乾燥機５０に温水を供給する温水供給運転を実行する。

また、浴室暖房乾燥機５０は浴室１００に設置され、温水循環回路４０と連通した放熱器５１、放熱器５１の入口付近の温水の温度を検出する入口温サーミスタ５２（本発明の循環水温度検出手段に相当する）、放熱器５１への温水の供給と遮断とを切り換える熱動弁５３、浴室暖房乾燥機５０の全体的な作動を制御するコントローラ６０、及び使用者が浴室暖房乾燥機５０の動作を指示するためのリモコン５５を備えている。さらに、浴室暖房乾燥機５０は、浴室１００内の空気を屋外の排出する換気ファン（図示しない）と、浴室１００内の空気を放熱器５１付近に導入すると共に放熱器５１で加熱された空気を浴室１００内に送出する循環ファン（図示しない）を備えている。

コントローラ６０は、マイクロコンピュータ（図示しない）、メモリ６１等により構成された電子ユニットであり、該マイクロコンピュータに浴室暖房乾燥機５０の制御プログラムを実行させることによって、該マイクロコンピュータが運転制御手段６２、燃焼継続可能時間設定手段６３、及び燃焼中断指示手段６４として機能する。また、コントローラ６０は、熱源機１と通信するための通信回路６５（本発明の通信手段に相当する）を備えている。

運転制御手段６２は、使用者によるリモコン５５の操作に応じて、「換気運転」、「暖房運転」、「乾燥運転」を選択的に実行する。燃焼継続可能時間設定手段６３は、熱源機１のガスバーナ１１を連続して燃焼させる時間の上限である燃焼継続可能時間を設定する。燃焼継続可能時間の設定処理については後述する。また、燃焼中断指示手段６４は、熱源機１に対してガスバーナ１１の燃焼を一時的に停止させる指示を行う。

ここで、「換気運転」は、熱源機１に対して温水供給を要求せずに換気ファンを作動させる（循環ファンは停止）ものであり、浴室内の湿った空気が屋外に排出される。「暖房運転」は、熱源機１に対して温水供給を要求して循環ファンを作動させる（換気ファンは停止）ものであり、浴室１００内の空気が加熱されて浴室１００内の温度が上昇する。「乾燥運転」は、熱源機１に対して温水供給を要求して、循環ファンと換気ファンを共に作動させるものであり、浴室１００内の空気が加熱されて浴室１００内の温度が上昇すると共に浴室１００内の湿った空気が屋外に排出される。

次に、ガスメータ３１は、ガス供給管３２を流れる燃料ガスの流量を検出する流量センサ（図示しない）と図２に示したデータテーブルＭdのデータが記憶されたメモリ（図示しない）とを有している。データテーブルＭdは、燃料ガスの流量を複数の流量範囲（区分１〜区分１３）に分けて、各流量範囲における燃料ガスの供給制限時間を設定したものである。

そして、ガスメータ３１は、流量センサによる燃料ガスの検出流量が、同一の流量範囲に属する状態が該流量範囲における供給制限時間以上継続したときに、燃料ガスの供給を遮断する「ガス流量監視処理」を実行する。「ガス流量監視処理」により、例えば、流量センサによる燃料ガスの検出流量が区分３の流量範囲に属する状態が、区分３に対して設定された供給制限時間である１６０分以上継続したときに、ガスメータ３１は燃料ガスの供給を遮断する。

ここで、浴室暖房乾燥機５０が「乾燥運転」を実行する場合、使用者がリモコン５５により「乾燥運転」の実行時間を数時間（例えば３時間）に設定する場合がある。そして、「乾燥運転」においては、浴室１００内を高温に維持して浴室１００内に干した洗濯物を乾燥するため、熱源機１におけるガスバーナ１１の熱量（ガスバーナ１１の燃焼により生じる熱量）が比較的大きくなり、燃料ガスの供給流量が同一の流量範囲に安定して属する状態が継続する。

そこで、浴室暖房乾燥機５０は、「乾燥運転」の実行中にガスメータ３１の「ガス流量監視処理」により燃料ガスの供給が遮断されてガスバーナ１１が消火されることを防止するための処理を実行する。以下、かかる処理について説明する。

浴室暖房乾燥機５０に電源が投入されると、コントローラ６０が作動を開始して図５のフローチャートを実行する。そして、使用者がリモコン５５を操作して「乾燥運転」の開始を指示したときに、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２に進む。ＳＴＥＰ２は運転制御手段６２による処理であり、運転制御手段６２は、温水供給の要求信号を熱源機１に送信する。該温水供給の要求信号を受信した熱源機１においては、運転制御手段２２が温水供給運転を開始し、ガスバーナ１１が燃焼状態になると共にポンプ１５が作動状態となって、熱源機１から浴室暖房乾燥機５０への温水の供給が開始される。

次のＳＴＥＰ３は燃焼継続可能時間設定手段６３による処理であり、燃焼継続可能時間設定手段６３は、現時点（温水供給の要求信号を送信した時点）における温水循環回路４０内の湯水の温度（入口温サーミスタ５２の検出温度。以下、循環水温度という）を、図２に示したデータテーブルＨdに適用して燃焼継続可能時間を設定する。例えば、循環水温度が４０℃（流量範囲が区分２−２となる）であるときは、燃焼継続可能時間は１５０分に設定される。

なお、本実施の形態では、本発明の循環水温度検出手段として入口温サーミスタ５２を用いているが、温水循環回路５０のいずれかの箇所における湯水の温度が検出できればよいため、循環水温度検出手段を、例えば放熱器５１の出口付近等の他の箇所に設けてもよい。

ここで、図３及び図４は、熱源機１が温水供給運転を開始したときの燃料ガスの流量と、浴室暖房乾燥機５０に供給される温水の温度（以下、暖房往き温度という）及び浴室暖房乾燥機５０から戻る温水の温度（以下、暖房戻り温度という）の推移を示したものであり、縦軸が温度及び燃料ガスの流量に設定され、横軸が時間に設定されている。

図３は温水循環回路４０内の湯水の温度が低い状態（約２７℃）で、温水供給運転が開始された場合を示しており、図中ａ1が燃料ガスの流量、ｂ1が暖房戻り温度、ｃ1が暖房往き温度である。この場合は、燃料ガスの供給流量の最大値が約４００リットル/hourとなっており、往き温度及び戻り温度が安定した定常状態での燃料ガスの流量が約１７０リットル/hourとなっている。

それに対して、図４は温水循環回路４０内の湯水の温度が高い状態（約６０℃）で、温水供給運転が開始された場合を示しており、図中ａ2が燃料ガスの流量、ｂ2が暖房戻り温度、ｃ2が暖房往き温度である。この場合は、燃料ガスの供給流量の最大値が約２３０リットル/hourとなっており、往き温度及び戻り温度が安定した定常状態での燃料ガスの流量が約１２５リットル/hourとなっている。このように、温水供給運転を開始した時の循環水温度が低いほど、温水供給運転における燃料ガスの供給流量の最大値が大きくなる関係がある。

図２のデータテーブルＨdは、この関係に基づいて、温水供給運転を開始した時の循環水温度と、該循環水温度から推定される温水供給運転における燃料ガスの供給流量の最大値が属する流量範囲の供給制限時間よりも、若干短い燃焼継続可能時間とを対応させたものである。なお、データテーブルＨdは実験やコンピュータシミュレーションの結果に基づいて作成される。

データテーブルＨdのデータはコントローラ６０に備えられたメモリ６１に予め記憶されている。例えば、循環水温度４０℃に対しては、温水供給運転における燃料ガスの供給流量の最大値が区分２−２の流量範囲に属すると推定され、区分２−２の供給制限時間である２４０分よりも短い燃焼継続可能時間１５０分が対応付けられている。

このように、温水供給運転開始時の循環水温度に基づいて推定した燃料ガスの供給流量の最大値に対応した燃焼継続可能時間を設定することにより、燃焼継続可能時間を、温水供給運転の実行中におけるガスメータ３１による「ガス流量監視処理」の供給制限時間よりも、確実に短い時間に設定することができる。

続くＳＴＥＰ４〜８は燃焼中断指示手段６４による処理であり、ＳＴＥＰ４で、燃焼中断指示手段６４はＳＴＥＰ３で燃焼継続可能時間が設定された時からの経過時間の計時を開始する。また、次のＳＴＥＰ５で、計時時間（燃焼継続可能時間が設定された時からの経過時間）が燃焼継続可能時間以上となったか否かを判断する。

そして、計時時間が燃焼継続可能時間以上となったときにＳＴＥＰ６に進み、燃焼中断指示手段６４は、温水供給の停止信号を熱源機１に送信する。該温水供給の停止信号を受信した熱源機１においては、運転制御手段２２が温水供給運転を停止し、ガスバーナ１１が消火状態となると共にポンプ１５が作動を停止して、熱源機１から浴室暖房乾燥機５０への温水の供給が停止する。

次のＳＴＥＰ７で、燃焼中断指示手段６４は、ガスメータ３１において燃料ガスの検出流量が０となったことが認識されるまでの時間を考慮して、該時間よりも若干長く設定した所定時間（例えば２分）が経過するのを待って、ＳＴＥＰ８に進む。

ＳＴＥＰ８で、燃焼中断指示手段６４は、温水供給の要求信号を熱源機１に送信し、ＳＴＥＰ３に戻る。そして、該温水供給の要求信号を受信した熱源機１においては、運転制御手段２２が温水供給運転を開始し、ガスバーナ１１が燃焼状態になると共にポンプ１５が作動状態となって、熱源機１から浴室暖房乾燥機５０への温水の供給が再開される。

燃焼中断指示手段６４は、「乾燥運転」の実行中はＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ８の処理を繰り返し実行する。そして、これにより、「乾燥運転」の実行中は、燃焼継続可能時間が経過する毎に熱源機１のガスバーナ１１が一時的に消火されて、ガスメータ３１の「ガス流量監視処理」により燃料ガスの供給が遮断されることを防止することができる。

そして、上述したように、燃焼継続可能時間は、温水供給運転開始時の循環水温度に基づいて推定した温水供給運転におけるガスバーナ１１への燃料ガスの供給流量の最大値が大きいほど短く設定されたものである。そのため、燃焼継続可能時間を図２に示したガス流量最大の区分１３による時間に一律に設定する場合に比べて、「乾燥運転」の実行中に温水供給運転が停止する頻度を低くすることができ、温水供給運転の停止による乾燥能力の低下を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、「乾燥運転」を実行した場合を例に説明したが、「暖房運転」を実行する場合の処理も同様である。

また、本実施の形態では、本発明の温水端末機として浴室暖房乾燥機５０を示したが、衣類乾燥機や温風暖房機等、温水放熱器を熱源とする温水端末機であれば、本発明の適用が可能である。

また、本実施の形態において、燃焼継続可能時間設定手段６３は、温水供給の要求信号を送信した時点の循環水温度を予め用意されたデータテーブルに適用して、燃焼継続可能時間を設定したが、他の方法により、例えば温水供給の要求信号を送信した時点の循環水温度と温水供給運転におけるガスバーナへの燃料ガスの供給流量の最大値との相関式を予め用意して、該相関式に従って温水供給運転における燃料ガスの供給流量の最大値を推定し、推定した燃料ガスの供給流量の最大値が属する流量範囲における供給制限時間から燃焼継続可能時間を設定する等により、燃焼継続可能時間を設定してもよい。

本発明の温水循環加熱システムの全体構成図。 ガスメータに備えられたデータテーブルと浴室暖房乾燥機に備えられたデータテーブルの説明図。 温水供給運転実行時の循環水の温度と燃料ガスの供給流量の推移を示したグラフ。 温水供給運転実行時の循環水の温度と燃料ガスの供給流量の推移を示したグラフ。 浴室暖房乾燥機の作動フローチャート。

符号の説明

１…熱源機、１０…熱交換器、１１…ガスバーナ、１４…出湯サーミスタ、１５…ポンプ、２０…（熱源機の）コントローラ、２２…（熱源機の）運転制御手段、２３…（熱源機の）通信回路、３１…ガスメータ、３２…ガス供給管、４０…温水循環回路、４５…通信ケーブル、５０…浴室暖房乾燥機、５１…放熱器、５２…入口温サーミスタ（循環水温度検出手段）、５５…リモコン、６０…（浴室暖房乾燥機の）コントローラ、６２…（浴室暖房乾燥機の）運転制御手段、６３…燃焼継続可能時間設定手段、６４…燃焼中断指示手段、６５…（浴室暖房乾燥機の）通信回路

Claims (1)

1. 燃料ガスの流量を検出し、複数段階の流量範囲と各流量範囲における燃料ガスの供給制限時間とが設定されて、燃料ガスの流量が同一の流量範囲に属した状態が該流量範囲における供給制限時間以上継続したときに、燃料ガスの供給を遮断するガスメータが設けられたガス供給管と接続されるガスバーナと、温水循環回路と連通して該ガスバーナにより加熱される熱交換器と、該温水循環回路内の湯水を循環させるポンプと、該ポンプを作動させると共に該熱交換器を介して該温水循環回路に所定温度の温水が供給されるように前記ガスバーナの燃焼量を制御する温水供給運転を実行する運転制御手段とを有する熱源機と、
   前記温水循環回路と連通した放熱器を有する温水端末機とを備えた温水循環加熱システムであって、
   前記熱源機及び前記温水端末機は、前記温水端末機から前記熱源機に信号を送信するための通信手段を備え、
   前記熱源機は、前記温水端末機から前記温水供給運転の開始を指示する信号を受信したときに、前記運転制御手段により前記温水供給運転を開始し、また、前記温水端末機から前記温水供給運転の停止を指示する信号を受信したときに、前記運転制御手段により前記温水供給運転を停止する温水循環加熱システムにおいて、
   前記温水循環路内の湯水の温度を検出する循環水温度検出手段を備え、
   前記温水端末機は、前記温水供給運転の開始を指示する信号を送信するときに、該送信時の前記循環水温度検出手段の検出温度に基づいて、該信号の送信に応じて開始される前記温水供給運転における前記ガスバーナへの燃料ガスの供給流量の最大値が、前記複数段階の流量範囲のいずれに属するかを推定し、推定した流量範囲における前記供給制限時間よりも短い燃焼継続可能時間を設定する燃焼継続可能時間設定手段と、
   前記燃焼継続可能時間が設定されてから該燃焼継続可能時間が経過した時に、前記温水供給運転の停止を指示する信号を前記熱源機に送信して、前記温水供給運転の停止により前記ガスバーナを消火させ、該送信から所定時間が経過した時に前記温水供給運転の開始を指示する信号を前記熱源機に送信して、前記温水供給運転の再開により前記ガスバーナを燃焼させる燃焼中断指示手段とを備えたことを特徴とする温水循環加熱システム。

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