JP5063575B2 - 温水暖房システム - Google Patents

Description

本発明は、バーナで加熱される熱交換器と密閉式の膨張タンクと循環ポンプとを有する温水流路に、温水供給弁を介して暖房放熱器が接続されて循環水回路が形成される密閉式の温水暖房システムに関する。

従来、熱源機に熱交換器とポンプとタンクとが設けられており、この熱源機に温水供給弁及び暖房放熱器を有する複数の分岐路を接続することにより循環水回路が形成される温水暖房システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものは、熱源機に備えるタンクが給水手段を備えており、これにより開放式の温水暖房システムを構成している。そして、この温水暖房システムにおいて、試運転に際して水張りを行うときには、熱源機に備えるポンプをＯＮとすると共に給水手段による給水を行いながら各温水供給弁を１つずつ開閉させるようにしている。

ところで、給水手段を備えるタンクが設けられた開放式の温水暖房システム以外に、密閉式の膨張タンクを設けて閉塞された循環水回路を形成する密閉式の温水暖房システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。密閉式の温水暖房システムは、循環水回路内への外気侵入が少ないので、例えば、金属配管の腐食が防止でき、耐久性が高い利点がある。

しかし、密閉式の温水暖房システムにおいては、前記の開放式の温水暖房システムのような給水手段を備えるタンクが設けられていないため、試運転に際して循環水回路に給水用のタンクを接続して水張りを行う必要があり、開放式の温水暖房システムと同様の制御で自動的に水張りを確実に行うことは困難であった。
特開平６−２８８５６１ 特開２００７−１５５１６３

かかる不都合を解消して、本発明は、密閉式の温水暖房システムであっても、試運転時の水張りを自動的に確実に行うことができる温水暖房システムを提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本発明は、バーナで加熱される熱交換器と密閉式の膨張タンクと循環ポンプとを有する温水流路に、温水供給弁を介して暖房放熱器が接続されて循環水回路が形成される密閉式の温水暖房システムであって、試運転に際し、前記循環水回路に、給水用の貯水タンクと、該貯水タンクの水を加圧供給する給水ポンプとを接続し、該給水ポンプの作動により、該循環水回路の水張りを行うものにおいて、前記貯水タンク内の水位を検出する水位センサを設け、該水位センサにより検出された貯水タンク内の水位に基づいて給水ポンプの作動及び温水供給弁の開閉を制御する制御手段を設け、該制御手段は、前記温水供給弁を開弁させて給水ポンプを作動させ、貯水タンクの水位の低下量が所定値以下となったき給水ポンプを所定時間停止させ、次いで、少なくとも１回の給水ポンプの作動を経て該給水ポンプの停止後に温水供給弁を閉弁させる水張り動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、試運転に際し、循環水回路に前記貯水タンクと前記給水ポンプとを接続し、給水ポンプを駆動することによって貯水タンクの水を循環水回路に加圧供給する。これにより、循環ポンプを駆動することなく、循環ポンプの空転（エア噛み）を防止して効率良く水張りを行うことができる。また、このとき、前記制御手段は、前記水位センサにより貯水タンクの水位を監視する。これによれば、貯水タンクの水位の低下量が所定値以下となったとき、即ち、水位の変化が殆ど無くなったとき、循環水回路内の空気が抜けて水張りが完了したとみなすことができ、自動的に水張り動作を行うことができる。

ところで、給水ポンプの駆動によると、貯水タンクの水が循環水回路に加圧状態で供給される。このため、循環水回路に設けられているバイパス管等に空気溜りが生じるとその空気が加圧供給された水により脱出が阻止されて、循環水回路から抜けきらないことがある。そこで、本発明においては、前記制御手段により、貯水タンクの水位の低下量が所定値以下となったき給水ポンプを所定時間停止させて、給水ポンプによる水の加圧状態を一次的に解除する。そして更に、少なくとも１回は、再び給水ポンプを作動せ、その後温水供給弁を閉弁させる。こうすることにより、温水供給弁を閉弁させるに先立って、循環水回路内部の水及び空気の停止と流動とが複数回行われ、循環水回路から抜けきらなかった空気を循環水回路から円滑に且つ確実に排出させることができる。従って、密閉式の温水暖房システムであっても、試運転時の水張りを自動的に確実に行うことができる。

なお、給水ポンプの作動を繰り返す回数は、前記制御手段に予め設定しておくことも可能であるが、貯水タンクに水位センサが設けられていることにより、該水位センサの検出水位に基づいて給水ポンプの作動を繰り返すこともできる。即ち、本発明においては、前記制御手段の制御により、前記温水供給弁を開弁させて給水ポンプを作動させ、貯水タンクの水位の低下量が所定値（第１の所定値）以下となったき給水ポンプを所定時間停止させ、２回目以降の給水ポンプの作動前後における貯水タンクの水位の低下量が第２の所定値以下となるまで、給水ポンプの作動と停止とを繰り返すようにしてもよい。これによれば、２回目以降の給水ポンプの作動時に貯水タンクの水位によって循環水回路内の空気が抜けたことをより正確に把握することができ、給水ポンプの無駄な作動を防止することができるので、試運転時の水張りを効率よく行うことができる。

更に、本発明において、前記循環水回路が複数の分岐路を備えて各分岐路毎に温水供給弁及び暖房放熱器が接続されているときには、前記制御手段が、各分岐路毎に順次前記水張り動作を行うことにより、複数の分岐路に対して確実に水張りを行うことができる。なお、本明細書でいう水或いは温水は不凍液等の熱媒体を含むものとする。

図１は本実施形態の温水暖房システムの構成を示しており、図中符号１は暖房機能を有する熱源機のケーシングを示している。このケーシング１内には、単一の缶体２が設けられている。缶体２には、下部のバーナ３と上部の第１熱交換器４及び第２熱交換器５とが内蔵されている。

第１熱交換器４はバーナ３の燃焼排気から顕熱を回収するものであり、第２熱交換器５は第１熱交換器４を通過したバーナ３の燃焼排気から潜熱を回収するものである。燃焼排気は、第１熱交換器４及び第２熱交換器５による熱交換後に缶体２の上端に接続された排気筒６を介して屋外に排出される。なお、図中符号７はＣＯセンサである。

また、第２熱交換器５の下方にはドレン受け８が設けられ、ケーシング１内には、第２熱交換器５からドレン受け８にドレンパイプ９を介して接続された中和器１０が設けられている。中和器１０により中和されたドレンは、排出管１１から排出される。

缶体２の下端には燃焼ファン１２が接続されている。燃焼ファン１２の回転により給気筒１３を介して屋外空気が吸い込まれ、バーナ３の燃焼用空気として缶体２内に供給されるようになっている。

バーナ３は、缶体２内に並設した複数本、例えば１４本の単位バーナ３ａで構成されている。これら単位バーナ３ａに対する共通のガス供給路１４には、元弁１５とガス比例弁１６とが介設されている。また、ガス供給路１４は、ガス比例弁１６の下流側で、５本の単位バーナ３ａにガスを供給する第１分岐ガス路１７と、９本の単位バーナ３ａにガスを供給する第２分岐ガス路１８とに分岐され、第１分岐ガス路１７と第２分岐ガス路１８とのそれぞれに第１能力切換え弁１９と第２能力切換え弁２０とが介設されている。かくして、単位バーナ３ａの燃焼本数は、第１能力切換え弁１９のみを開弁させる小能力燃焼時に５本になり、第２能力切換え弁２０のみを開弁させる中能力燃焼時に９本になり、両能力切換え弁１９，２０を開弁させる大能力燃焼時に１４本になる。そして、各能力切換え弁１９，２０による能力切換えとガス比例弁１６の開度変化とでバーナ３の燃焼量が広範囲に可変される。なお、図中符号２１は点火プラグ、２２は点火プラグ２１を駆動するイグナイタ、２３は着火検出用のフレームロッド、２４は缶体過熱防止用の温度ヒューズである。

また、ケーシング１内において、第１熱交換器４には温水が流動する第１流出路２５と第１流入路２６とが接続され、第２熱交換器５には温水が流動する第２流出路２７と第２流入路２８とが接続されている。第２流入路２８には、圧力計２９と、ダイヤフラム３０を内蔵する密閉式の膨張タンク３１とが接続され、その上流側がケーシング１外に延出して戻り管３２に連設される。第２流出路２７には暖房運転時に作動する循環ポンプ３３が介設されている。循環ポンプ３３の下流側の第２流出路２７は二股に分岐してその一方がケーシング１外に延出して低温水往き管３４に連設され、他方が第１流入路２６に接続されている。第１流出路２５は、その下流側がケーシング１外に延出して高温水往き管３５に連設される。第１流出路２５と第２流出路２７との間にはバイパス管３６と、このバイパス管３６に並列に低温能力調整弁３７が接続されている。第１流出路２５、第１流入路２６、第２流出路２７、及び第２流入路２８によりケーシング１内における温水流路が構成される。そして、ケーシング１内における温水流路には適宜位置に複数の温度センサ３８，３９が設けられる。

低温水往き管３４には低温水用送出弁４０が介設され、その下流において分岐して第１及び第２の低温水供給弁４１，４２を介して例えば床暖房やパネルヒータ等の比較的低温の温水による第１及び第２の暖房放熱器４３，４４の往き側温水管が接続されている。

高温水往き管３５には高温水用送出弁４５が介設され、その下流において高温水供給弁４６を介して例えば浴室暖房乾燥機等の比較的高温の温水による第３暖房放熱器４７が接続されている。

戻り管３２には、温水取込弁４８が介設され、その上流において各暖房放熱器４３，４４，４７の戻り側の温水管がそれぞれ戻り弁４９，５０，５１を介して合流するように接続されている。

なお、本実施形態においては、低温側に２つの低温水供給弁４１，４２が設けられ、高温側に１つの高温水供給弁４６が設けられている様に示したが、実際には、複数の分岐路と各分岐路に対応する複数の供給弁とを備える弁装置が採用され、暖房放熱器の増設が容易に行えるようになっている。また、戻り弁４９，５０，５１も同様に、暖房放熱器の増設時に対応できる複数の戻り弁を備える弁装置が採用される。また、第１低温水供給弁４１、第２低温水供給弁４２、及び高温水供給弁４６は、それぞれ、後述するコントローラ６４からの確認信号に対して返答する信号を送る通信手段４１ａ，４２ａ，４６ａを備えている。

そして、各暖房放熱器４３，４４，４７によって３つの分岐路（第１分岐路５２、第２分岐路５３及び第３分岐路５４）が構成され、これらの分岐路５２，５３，５４と、ケーシング１内の温水流路とによって、温水が循環する循環水回路が構成される。

更に、戻り管３２には、試運転に際して、給水用の貯水タンク５５と給水ポンプ５６とを備える加圧シスターン５７が接続される。貯水タンク５５はタンク内の水量を検出するための水位センサ５８を備えている。給水ポンプ５６は、注入ホース５９を介して貯水タンク５５内の水を循環水回路に加圧供給する。注入ホース５９は、注入弁６０を介して戻り管３２に接続されている。戻り管３２における注入ホース５９の下流側には排水弁６１を介して排水ホース６２が接続され、排水ホース６２からの水は貯水タンク５５内に流入する。更に、戻り管３２における注入ホース５９の接続位置と排水ホース６２の接続位置との間には、この間での戻り管３２における水の流動を停止させる停止弁６３が設けられている。

ケーシング１内にはコントローラ６４（制御手段）が設けられており、このコントローラ６４により上記した循環ポンプ３３、燃焼ファン１２、元弁１５、ガス比例弁１６及び両能力切換え弁１９，２０が制御される。また、コントローラ６４は、試運転時に水張り動作を制御する機能を備えている。即ち、試運転に際して、戻り管３２に加圧シスターン５７が接続されるが、このとき、図示しないリード線を介して給水ポンプ５６及び水位センサ５８がコントローラ６４に接続される。コントローラ６４は、水位センサ５８により検出された貯水タンク５５の水位に応じて、上記した低温水用送出弁４０、第１低温水供給弁４１、第２低温水供給弁４２、高温水用送出弁４５、高温水供給弁４６、温水取込弁４８、戻り弁４９，５０，５１及び給水ポンプ５６を制御して水張り動作を行う。

次に、コントローラ６４による水張り動作について更に詳述する。コントローラ６４が有する図示しない水張りスイッチがＯＮとなると、コントローラ６４は、低温水用送出弁４０、第１低温水供給弁４１、戻り弁４９、温水取込弁４８、注入弁６０、及び排水弁６１を開弁し、停止弁６３を閉弁させて図２に示すフローチャートに従って水張り動作を行う。即ち、図２を参照して、ＳＴＥＰ１において給水ポンプ５６を作動させる。これにより、第１暖房放熱器４３が繋がる第１分岐路５２及びケーシング１内における温水流路に水が加圧供給される。次いで、ＳＴＥＰ２において水位の変化（低下量）を算出する。
このとき、水位センサ５８により検出される貯水タンク５５の水位は時々刻々低下するので、コントローラ６４は、この水位を一定の時間間隔で採取して前後の水位を平均することにより、低下量を算出する。そして、ＳＴＥＰ３で貯水タンク５５の水位の低下量が第１の所定値（この値は、循環水回路における容量に応じて適宜定められる）以下となったき（即ち、注入ホース５９からの送り出し水量と排水ホースからの戻り水量とが同じになって貯水タンク５５の水位が安定したとき）、コントローラ６４は、ＳＴＥＰ４へ進んで給水ポンプ５６を停止させる。更に、ＳＴＥＰ５において所定時間（例えば１０分間）給水ポンプ５６の停止状態を維持させる。このように、給水ポンプ５６を所定時間停止させるので、給水ポンプ５６による水の加圧状態を一次的に解除して、この間に加圧により抜けきらなかった空気を循環水回路から円滑に排出させることができる。

続いて、コントローラ６４は、ＳＴＥＰ６へ進んで貯水タンク５５の水位を検出し、この値（検出値Ａ）を記憶する。次いで、ＳＴＥＰ７で給水ポンプ５６を作動させ、ＳＴＥＰ８でフラグＦをリセットする（Ｆ＝０）。そして、ＳＴＥＰ９へ進んでＳＴＥＰ２と同様にして水位の変化（低下量）を算出し、ＳＴＥＰ１０で貯水タンク５５の水位の低下量が第１の所定値より大である場合にＳＴＥＰ１１へ進んでフラグＦをセットする（Ｆ＝１）。ここで、ＳＴＥＰ１０において貯水タンク５５の水位の低下量が第１の所定値より大である場合とは、ＳＴＥＰ７における給水ポンプ５６の作動直後から水位の低下が著しく生じた場合や、ＳＴＥＰ７における給水ポンプ５６の作動直後には水位が安定していても、その後水位の低下量が大きくなった場合に相当する。このときには、ＳＴＥＰ１１を経てＳＴＥＰ９及びＳＴＥＰ１０を繰り返す。

ＳＴＥＰ１０において貯水タンク５５の水位の低下量が第１の所定値以下となったときには、ＳＴＥＰ１２へ進み、Ｆ＝１でなければ、ＳＴＥＰ７における給水ポンプ５６の作動直後から水位の安定が維持されているとみなして、ＳＴＥＰ１３で所定時間（本実施形態では１０分間）、水位の変化を監視する。そして、ＳＴＥＰ１３において１０分経過したとき（１０分間水位が安定していた場合）、又は、ＳＴＥＰ１２でＦ＝１であるとき、ＳＴＥＰ１４へ進んで給水ポンプ５６を停止させる。以上のＳＴＥＰ７〜１４を行うことにより、循環水回路から抜けきらなかった空気を一層確実に排出させることができる。

続いて、コントローラ６４は、ＳＴＥＰ１５へ進んで貯水タンク５５の水位を検出し、この値（検出値Ｂ）を記憶する。次いで、ＳＴＥＰ１６へ進んで、検出値Ａ（ＳＴＥＰ６で検出した水位）と検出値Ｂとの差が第２の所定値以下でなければ、循環水回路から空気が抜けきっていないおそれがあるとして、ＳＴＥＰ５以降の処理を繰り返す。また、ＳＴＥＰ１６において、検出値Ａ（ＳＴＥＰ６で検出した水位）と検出値Ｂとの差が第２の所定値以下であれば、循環水回路から空気が抜けきったとみなして水張り動作を終了し、戻り弁４９及び第１低温水供給弁４１を閉弁させる。

次いで、コントローラ６４は、第２低温水供給弁４２及び戻り弁５０を開弁し、図２に示すフローチャートに従って上述した通り水張り動作を行い、第２暖房放熱器４４が繋がる第２分岐路５３及びケーシング１内における温水流路の水張り動作が終了すれば、第２低温水供給弁４２及び戻り弁５０を閉弁する。

続いて、コントローラ６４は、同じようにして、低温水用送出弁４０を閉弁して高温水用送出弁４５を開弁させ、更に、高温水供給弁４６及び戻り弁５１を開弁して図２に示すフローチャートに従って上述した通り水張り動作を行う。そして、第３暖房放熱器４７が繋がる第３分岐路５４及びケーシング１内における温水流路への水張り動作が終了すれば、高温水供給弁４６及び戻り弁５１を閉弁する。

以上のように、各暖房放熱器４３，４４，４７が繋がる各分岐路５２，５３，５４毎に一つずつ順番に水張り動作を行うので、循環水回路が複数の分岐路５２，５３，５４を備えていても確実に水張りを行うことができる。しかも、前記コントローラ６４によって貯水タンク５５の水位の変化を監視することにより、自動的に水張りを行うことができる。

なお、本実施形態においては、加圧シスターン５７を戻り管３２に接続した例を示したが、例えば、図示しないが、高温水往き管と低温水往き管とに分かれていない単一の温水往き管を有する熱源機である場合には、加圧シスターン５７を温水往き管側に接続してもよい。

また、上記実施形態の熱源機は暖房のみの機能を有するものであるが、例えば、給湯機能や風呂追焚き機能を有する複合熱源機であっても同様に本発明を適用できる。

本発明の一実施形態の温水暖房システムを模式的に示す説明図。 水張り動作を示すフローチャート。

符号の説明

３…バーナ、４…第１熱交換器（熱交換器）、５…第２熱交換器（熱交換器）、３１…膨張タンク、３３…循環ポンプ、４１…第１低温水供給弁（温水供給弁）、４２…第２低温水供給弁（温水供給弁）、４６…高温水供給弁（温水供給弁）、４３…第１暖房放熱器（暖房放熱器）、４４…第２暖房放熱器（暖房放熱器）、４７…第３暖房放熱器（暖房放熱器）、５２…第１分岐路（分岐路）、５３…第２分岐路（分岐路）、５４…第３分岐路（分岐路）、５５…貯水タンク、５６…給水ポンプ、５８…水位センサ、６４…コントローラ（制御手段）。

Claims (3)

1. バーナで加熱される熱交換器と密閉式の膨張タンクと循環ポンプとを有する温水流路に、温水供給弁を介して暖房放熱器が接続されて循環水回路が形成される密閉式の温水暖房システムであって、試運転に際し、前記循環水回路に、給水用の貯水タンクと、該貯水タンクの水を加圧供給する給水ポンプとを接続し、該給水ポンプの作動により、該循環水回路の水張りを行うものにおいて、
   前記貯水タンク内の水位を検出する水位センサを設け、
   該水位センサにより検出された貯水タンク内の水位に基づいて給水ポンプの作動及び温水供給弁の開閉を制御する制御手段を設け、
   該制御手段は、前記温水供給弁を開弁させて給水ポンプを作動させ、貯水タンクの水位の低下量が所定値以下となったき給水ポンプを所定時間停止させ、次いで、少なくとも１回の給水ポンプの作動を経て該給水ポンプの停止後に温水供給弁を閉弁させる水張り動作を行うことを特徴とする温水暖房システム。
2. 前記制御手段は、前記温水供給弁を開弁させて給水ポンプを作動させ、貯水タンクの水位の低下量が所定値以下となったき給水ポンプを所定時間停止させ、２回目以降の給水ポンプの作動前後における貯水タンクの水位の低下量が第２の所定値以下となるまで、給水ポンプの作動と停止とを繰り返すことを特徴とする請求項１記載の温水暖房システム。
3. 前記循環水回路は、複数の分岐路を備えて各分岐路毎に温水供給弁及び暖房放熱器が接続され、
   前記制御手段は、各分岐路毎に順次前記水張り動作を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の温水暖房システム。

Images