JP5311115B2 - 暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、床暖房等に使用される暖房装置に関するものである。

温水暖房装置を使用した暖房システムが開発されている。
温水暖房装置を使用した暖房システムは、燃焼装置を内蔵した暖房装置と、床暖房装置やファンコンベクタ等の暖房端末とが組み合わされて構成される暖房システムである。
上記した暖房システムに採用される暖房装置は、熱媒貯留槽と、燃焼装置とポンプを備えるものであり、熱媒往き口と、熱媒戻り口とを有している。そして燃焼装置で熱媒貯留槽内の水（熱媒液）を昇温し、ポンプで加圧して熱媒往き口から吐出する。

温水暖房装置を使用した暖房システムは、前記した温水暖房装置と各暖房端末とを配管接続して循環回路を構成したものである。
即ち温水暖房装置の熱媒往き口と熱媒戻り口とを床暖房装置等の熱交換器の出入り口に接続し、熱媒貯留槽と暖房端末との間で環状の循環回路を形成させる。そしてポンプで循環回路内に温水（熱媒液）を循環させて熱を暖房端末に移動し、室内を暖房する。

温水暖房装置を使用した暖房システムは、工場で温水暖房装置と暖房端末を製造し、これを使用場所に輸送し、使用場所において温水暖房装置と暖房端末とを配管接続する。そのため工場から出荷される段階では、温水暖房装置内にも暖房端末内にも水は無く、使用場所において暖房システム内に水を注入する必要がある。なお多くの場合、注入する水には不凍液が混合される。
また暖房システム内に水を注入する場合、システム内の全ての管路内を水で満たさなければならず、管路内に空気が残存することは許されない。しかしながらシステム内の全ての管路内を水で満たす作業は、手間の掛かる作業であり、注水作業の自動化が望まれていた。
暖房システム内に水を注入する方策としては、特許文献１に開示された方策が知られている。
特開平６−１０９２６４号公報

ところで熱媒貯留槽を備えた温水暖房装置では、機器内で発生した気体を分離するための気液分離タンクを設ける場合がある。そこで本発明者らは、気液分離タンクから暖房システム内に水を注入する方策を検討した。
即ち気液分離タンクには水位センサーを設ける場合がある。この水位センサーは、本来温水暖房装置が空焚き状態になることを防ぐために設けられるものである。即ち温水暖房装置内には常に一定量の水が存在しなければならない。そこで気液分離タンク内に水位センサーを設け、温水暖房装置内に水が存在するか否かを監視する。

本出願人らは、この水位センサーを注水の際に利用することとした。具体的には別途に注水ユニット６０（図２０）を試作し、注水ユニット６０のポンプを前記した水位センサーの水位に応じてオンオフさせることとした。
具体的に説明すると次の通りである。
注水ユニット６０は、図２０に示すように水タンク６１と注水ポンプ６２および注水ホース６３によって構成されるものである。
そして水タンク６１に不凍液を混合した水を満たし、気液分離タンク１００に注水ホース６３を差し込む。より具体的には、ラジエターキャップ１９を外し、その開口に注水ホース６３を差し込む。
注水ユニット６０は温水暖房装置側から信号を受けて注水ポンプ６２を動作させる。より具体的には、注水ポンプ６２は気液分離タンク１００内の水位センサー２６の信号に応じてオンオフされ、水位センサー２６が一定の水位を検知すると注水ポンプ６２が停止し、一定の水位を割ると注水ポンプ６２が再起動する。

そしてこの状態で温水暖房装置内の循環ポンプを起動し、暖房システムに水を吸収させる。
温水暖房装置内の循環ポンプを運転することによって気液分離タンク１００内の水位が下がるが、その際には注水ポンプ６２が再起動し、気液分離タンク１００内に注水して水を補給する。

しかしながら、上記した方策によると、注水ポンプ６２が頻繁に起動・停止を繰り返す状況に陥る場合があった。そのため注水作業に予定外の時間を要する場合があった。
この原因を調査したところ、気液分離タンク１００に注水ホース６３から注水する際に、注水ホース６３から吐出した水が水位センサー２６にかかり、気液分離タンク１００内に水が無いにもかかわらず、水が存在すると誤検知してしまうためであった。

そこで本発明は、上記した原因を解消し、暖房システムに対する注水作業を円滑に実施することができる暖房装置の開発を課題とするものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、熱媒液を加熱する熱源機と、熱媒液を暖房端末に送るポンプとを備え、一又は二以上の暖房端末を接続可能であって暖房端末と共に熱媒液の循環回路を構成する暖房装置において、循環回路に連通するタンクを有し、当該タンクには暖房端末及び暖房装置内に熱媒液を注入するための注入開口と、水位センサーとが設けられ、前記注入開口と水位センサーとの間に第一遮蔽部材が設けられており、さらに、タンクには天面壁があり、前記注入開口は天面壁に設けられ、天面壁と第一遮蔽部材との間にホースが挿入可能な空隙があり、前記空隙は前記注入開口側から斜め下方向に向いていることを特徴とする暖房装置である。

本発明の暖房装置では、注入開口と水位センサーとの間に第一遮蔽部材が設けられている。そのため注入開口から水を注入する際に水が直接水位センサーにかからない。そのため水位センサーが誤検知することがなく、注水作業が中断することがなく、注水作業が予定通りに進む。

また、本発明の暖房装置では、天面壁と第一遮蔽部材との間にホースが挿入可能な空隙がある。本発明の燃焼装置では、前記した空隙に注水ホースを挿入して暖房システム内に注水を行うことができる。そのため本発明の暖房装置では、注水ホースの姿勢が安定し、水が水位センサーにかからない。

請求項２に記載の発明は、第一遮蔽部材は板状であり、注入開口側から下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の暖房装置である。

本発明で採用する第一遮蔽部材は板状であり、注入開口側から下向きに傾斜している。そのため注入開口側から注入された水は、傾斜に沿って流れ、水位センサーを迂回する。そのため水位センサーが誤検知することがなく、注水作業が中断することがなく、注水作業が予定通りに進む。

請求項３に記載の発明は、タンクは気液分離タンクであり、循環回路の位置よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房装置である。

本発明では、タンクが気液分離タンクであり、暖房システム内で発生した気体を分離する機能を併せ持つ。

請求項４に記載の発明は、タンクには、暖房端末から戻された熱媒体が導入される戻り熱媒導入口が設けられ、戻り熱媒導入口と水位センサーとの間に第二遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の暖房装置である。

本発明では、タンクに暖房端末から戻された熱媒体が導入される戻り熱媒導入口が設けられている。ここで戻り熱媒導入口から勢い良く熱媒体が噴出すると、水位センサーに熱媒体がかかる事態が予想され、水位センサーが誤動作する懸念が生じる。
そこで本発明では、戻り熱媒導入口と水位センサーとの間に第二遮蔽部材を設け、水位センサーに熱媒体がかかることを防止した。

請求項５に記載の燃焼装置では、タンクには、暖房端末から戻された熱媒体が導入される戻り熱媒導入口が設けられ、熱媒液を貯留する熱媒貯留槽を有し、熱媒貯留槽と熱媒貯留タンクとの間が配管接続されていて熱媒貯留槽内の熱媒液がタンクに導入され、戻り熱媒導入口から導入された低温の熱媒液と熱媒貯留槽から導入された高温の熱媒液がタンク内で混合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の暖房装置である。

本発明は、暖房装置内における配管構成例を示すものであり、本発明の実用化に寄与するものである。

請求項６に記載の発明は、高温の熱媒液が要求される高温使用暖房端末と、低温の熱媒液が要求される低温使用暖房端末に接続可能であって高温使用暖房端末及び低温使用暖房端末を含む熱媒液の循環回路を構成する暖房装置であり、
熱媒液貯留槽と、高温の熱媒液を吐出する高温往き口と、比較的温度の低い熱媒液を吐出する低温往き口と、暖房端末から熱媒体を戻す熱媒戻り口とを有し、高温往き口は熱媒液貯留槽に接続され、タンクは熱媒戻り口と熱媒液貯留槽に接続され、ポンプは吸い込み側がタンクに接続され、ポンプの吐出側が分流されて一方が熱媒液貯留槽に接続され、他方が低温往き口に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の暖房装置である。

本発明についても暖房装置内における配管構成例を示すものであり、本発明の実用化に寄与するものである。

請求項７に記載の発明は、暖房端末及び暖房装置内に自動的に熱媒液を注入する自動注液機能を備え、自動注液の際には水位センサーが検知する水位に基づいて注入開口から熱媒液が導入されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の暖房装置である。

本発明によると、暖房システム内への注水を自動的に行うことができる。

本発明の暖房装置は、暖房システムに対する注水作業を円滑に実施することができる効果がある。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の温水暖房装置を採用した暖房システムの作動原理図である。
本実施形態の暖房システム１は、図１に示すように温水暖房装置２を中心とするものであり、温水暖房装置２に二つの高温使用暖房端末３，５と、一つの低温使用暖房端末６が接続されたものである。

温水暖房装置２は、図１の一点鎖線で囲まれた部分であり、貯湯型温水器１０と、湯水（熱媒液）を暖房端末に送るポンプ１１と、気液分離タンク１２とを備えている。

貯湯型温水器１０は、上部にバーナ（熱源機）１４が設けられ、下部に熱媒液貯留タンク（熱媒貯留槽）１８が設けられたものであり、熱媒液貯留タンク１８にバーナ１４の燃焼ガスが通過する管２０が貫通するものである。
バーナ１４は、公知の気化式バーナであり、送風機２１と気化器２２を備える。バーナ１４は灯油を燃料とし、これを気化器２２で気化すると共に送風機２１から送風される空気と混合して炎孔から噴射し、火炎を発生されるものである。なお本発明は気化式のバーナに限定されるものではなく、燃料噴霧式のバーナでもよく、ガスを燃料とするバーナであってもよい。
本実施形態で採用する貯湯型温水器１０は、熱媒液貯留タンク１８の管２０にバーナ（熱源機）１４の燃焼ガスを通過させ、熱媒液貯留タンク１８内の水（熱媒液）を加熱するものである。

気液分離タンク１２は、少なくとも熱媒液貯留タンク（熱媒貯留槽）１８や後記する循環回路よりも高い位置に設けられた半密閉型のタンクであり、ラジエターキャップ１９の部位を介して膨張タンク２５と接続されている。また気液分離タンク１２内には水位センサー２６が設けられている。水位センサー２６にはカバーとなる第一遮蔽部材８１が被せられている。

以下、気液分離タンク１２について詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態で採用する気液分離タンクの斜視図である。図３は、図２の気液分離タンクを時計回りに９０度回転した見た斜視図である。図４は、図２の気液分離タンクを図３の姿勢からさらに９０度回転した見た斜視図である。図５は、図２の気液分離タンクの本体部の内部の遮蔽形成部材の展開図である。図６は、図３の気液分離タンクの本体部の内部を透視した透視斜視図である。図７は、図２の気液分離タンクの本体部を図２のＡ方向から透視した透視斜視図である。図８は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図９は、図６のＡ−Ａ断面図である。図１０は、注水時における図６のＡ−Ａ断面図である。

気液分離タンク１２は、大きく本体部６５と皿部６６によって構成されている。本体部６５と皿部６６とはいずれも銅によって作られており、蝋付け溶接によって一体化されている。
皿部６６は本体部６５に設けられたものであり、こぼれ出た水を受ける受け皿であって底の部分に排水管６４が取り付けられている。
また皿部６６の中央部分には、注入開口６７が設けられている。注入開口６７は、皿部の底面が短筒状に立ち上げられて形成されている。そして当該短筒状部６８に呼吸管７０が設けられている。呼吸管７０及び排水管６４の他端側は、図１の様に膨張タンク２５と接続されている。
注入開口６７にはラジエターキャップ１９が装着されている。

本体部６５は、円筒形の容器である。本体部６５の天面壁５９は、図７の様に球面形状である。一方本体部６５の底側は、平坦状である。
本体部６５の、天面壁５９には開口があり、当該開口は前記した皿部６６の注入開口６７に連通している。

本体部６５には上記した注入開口６７以外に、４か所に管が接続されている。即ち本体部６５の底部には、排出管７４が接続されている。排出管７４は、後記する様にポンプ１１に接続され、本体部６５内の水を吸引するための管である。

本体部６５の側面６９の一方側には、熱媒戻り管７１が設けられ、戻り熱媒導入口７３が形成されている。熱媒戻り管７１は、図６、図７の様に本体部６５の周壁７５を貫通して本体部６５の内部に突出している

また本体部６５の側面であって、熱媒戻り管７１に対向する側の位置には、センサー取り付け管７６が設けられ、当該センサー取り付け管７６に水位センサー２６が挿入されている。水位センサー２６は、静電容量の変化によって水の存在を検知するものであり、棒状である。水位センサー２６の検知部は、本体部６５の内部に突出する。
またセンサー取り付け管７６の上部には、高温熱媒導入管７７が設けられている。高温熱媒導入管７７は、後記する様に熱媒液貯留タンク１８に接続される。

本体部６５の内部には、遮蔽形成部材８０が設けられている。遮蔽形成部材８０は、第一遮蔽部材８１と第二遮蔽部材８２とが一定的に設けられたものである。
即ち遮蔽形成部材８０は、図５に示すように、一枚の銅板を所定形状に打ち抜いた後に曲げ加工して作られたものであり、隔壁状の第二遮蔽部材８２と、片屋根状の第一遮蔽部材８１によって構成されている。

第二遮蔽部材８２は、本体部６５の中央に垂直方向に立設される隔壁であり、本体部６５の内部を図７の様に熱媒戻り管７１側内室８３と、水位センサー２６側内室８５とに仕切っている。なお高温熱媒導入管７７及び排出管７４は、水位センサー２６と同じ水位センサー側内室８５に開口し、熱媒戻り管７１だけが熱媒戻り管７１側内室８３にある。

第二遮蔽部材８２には、開口８４が２個設けられており、当該開口８４によって熱媒戻り管側内室８３と、水位センサー側内室８５とが連通する。開口８４の位置は、本体部６５の底部を離れた位置である。
第二遮蔽部材８２の下端は、本体部６５の底部に至っている。
一方、第二遮蔽部材８２の上部側は、本体部６５の内部の天面壁５９に沿った円弧状である。ただし第一遮蔽部材８１を曲げ加工によって製作している関係上、第二遮蔽部材８２の上部の一部が第一遮蔽部材８１側に折り曲げられている。そのため第二遮蔽部材８２の上円弧形状は、一部（３０度程度）の部分が欠けた形状をしている。

本実施形態において、第二遮蔽部材８２の上部側を円弧形状にしたのは、本体部６５の上部側において、熱媒戻り管側内室８３から水位センサー側内室８５に水が吹き込まない様に配慮したためである。
本実施形態では、第二遮蔽部材８２の上部側は、本体部６５の内部の天面壁５９に沿った円弧状であるから、本体部６５の上部側においては熱媒戻り管側内室８３と水位センサー側内室８５との連通部分の面積が極めて少ない。そのため熱媒戻り管側内室８３から水位センサー側内室８５に水が吹き込みにくい。
なお製作の都合上、本体部６５の天面壁５９と第二遮蔽部材８２の上部側とを蝋付け溶接することは困難であり、両者の間は液密状態ではない。

第一遮蔽部材８１は、図５，図６の様に、水平平板部８７と傾斜部８８を有している。水平平板部８７は、第二遮蔽部材８２の上端側の折り曲げ部９０で第二遮蔽部材８２と繋がっている。水平平板部８７の外郭部９１は、円弧状であり、本体部６５の胴部の内面形状に添う形をしている。そして水平平板部８７の外郭部９１は、本体部６５の胴部の内面に蝋付け溶接されている。
水平平板部８７は、気液分離タンク１２を正規の使用姿勢に置いたときに水平姿勢となる。

傾斜部８８は、水平平板部８７と連続し、先端側が斜め下方向に向かって傾斜した部分である。傾斜部８８の外側の側面部分９２は、製作の都合上、本体部６５の胴部の内面に蝋付け溶接することは困難であり、両者の間は液密状態ではないが、両者は近接した位置関係にある。
また傾斜部８８の内側の側面部分と、第二遮蔽部材８２の間には、隙間９６が設けられている。

前記した様に本体部６５の天面壁５９は円弧状であり、一方、遮蔽形成部材８０の第一遮蔽部材８１の水平平板部８７は、水平姿勢に配置されているから、本体部６５の天面壁５９と第一遮蔽部材８１の間には図８，図９の様に空隙９３がある。また傾斜部８８は、水平平板部８７と連続していて先端側が斜め下方向に向かって傾斜しているから、空隙９３についても斜め下方向に向かう。即ち傾斜部８８は、注入開口６７側から斜め下方向に向かって傾斜しているから、傾斜部８８の表面は、本体部６５の側面６９側と面し、両者の間の空隙９３は斜め下方向に向かう。

水位センサー２６は、前記した様に水位センサー側内室８５にあり、その上部に第一遮蔽部材８１がある。第一遮蔽部材８１は、前記した様に水平平板部８７と傾斜部８８があるが、水位センサー２６は、水平平板部８７と傾斜部８８とに囲まれた領域内に突出している。

温水暖房装置２の説明に戻ると、本実施形態の温水暖房装置２には、温水暖房装置２の内外を連通する開口として、高温往きマニホールド（高温往き口）１３と、低温往きマニホールド（低温往き口）１５と、熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６とを備えている。各マニホールド１３，１５，１６にはそれぞれ複数の接続口が並列に設けられている。
本実施形態では、低温往きマニホールド１５の各接続口にはそれぞれ熱動弁１７が設けられている。高温往きマニホールド１３及び熱媒戻りマニホールド１６には熱動弁は無い。

また高温往きマニホールド（高温往き口）１３は、機器内高温往き配管３０を経由して貯湯型温水器１０の熱媒液貯留タンク１８に接続されている。気液分離タンク１２は機器内戻り配管３１を介して熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６と接続されている。即ち気液分離タンク１２の熱媒戻り管７１が熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６と接続されている。
また気液分離タンク１２は、高温混入配管３２を介して熱媒液貯留タンク１８とも接続されている。即ち熱媒液貯留タンク１８の高温熱媒導入管７７が高温混入配管３２を介して熱媒液貯留タンク１８と接続されている。
なお高温混入配管３２にはオリフィス３５が設けられており、流路は細い。また高温混入配管３２には熱動弁３６が設けられている。

ポンプ１１は吸い込み側が気液分離タンク１２に接続されている。即ちポンプ１１は吸い込み側が気液分離タンク１２の排出管７４に接続されている。
ポンプ１１の吐出側は分流されて一方がタンク戻し配管３７を経て熱媒液貯留タンク１８に接続され、他方は機器内低温往き配管３８を経由して低温往きマニホールド１５に接続されている。

二つの高温使用暖房端末３，５は、例えばファンコンベクタであり、いずれも熱動弁４０，４１を備えている。また低温使用暖房端末６は、例えば床暖房装置であり、熱動弁は持たない。

二つの高温使用暖房端末３，５は、いずれも高温往きマニホールド（高温往き口）１３と熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６の間に機外高温往き配管４２Ａ，４２Ｂ、機外高温戻り配管４３Ａ，４３Ｂを介して接続され、ポンプ１１を含む２系統の循環回路を形成している。
即ち高温使用暖房端末３に注目すると、ポンプ１１の吐出口、タンク戻し配管３７、熱媒液貯留タンク１８、機器内高温往き配管３０、高温往きマニホールド１３、機外高温往き配管４２Ａ，熱動弁４０，高温使用暖房端末３の本体、機外高温戻り配管４３Ａ、熱媒戻りマニホールド１６、機器内戻り配管３１、気液分離タンク１２、ポンプ１１の吸い込み口によって構成される環状の循環回路を形成している。

高温使用暖房端末５についても同様であり、ポンプ１１の吐出口、タンク戻し配管３７、熱媒液貯留タンク１８、機器内高温往き配管３０、高温往きマニホールド１３、機外高温往き配管４２Ｂ，熱動弁４１，高温使用暖房端末５の本体、機外高温戻り配管４３Ｂ、熱媒戻りマニホールド１６、機器内戻り配管３１、気液分離タンク１２、ポンプ１１の吸い込み口によって構成される環状の循環回路を形成している。

高温使用暖房端末３，５を運転する場合には高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１を開くことにより、前記した循環回路に高温の湯水が流通し、高温使用暖房端末３，５の本体が昇温する。

これに対して低温使用暖房端末６は、低温往きマニホールド（低温往き口）１５と熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６の間に機外低温往き配管４５、機外低温戻り配管４６を介して接続され、ポンプ１１を含む循環回路を形成している。
即ち低温使用暖房端末６に注目すると、ポンプ１１の吐出口、機器内低温往き配管３８、低温往きマニホールド１５、熱動弁１７、機外低温往き配管４５、低温使用暖房端末６、機外低温戻り配管４６、熱媒戻りマニホールド１６、機器内戻り配管３１、気液分離タンク１２、ポンプ１１の吸い込み口によって構成される環状の循環回路を形成している。

低温使用暖房端末６を運転する場合には、温水暖房装置２内の熱動弁１７を開くことにより、前記した循環回路に低温の湯水が流通し、低温使用暖房端末６が昇温する。
即ち高温使用暖房端末３，５と低温使用暖房端末６とを併用している場合は、高温使用暖房端末３，５で熱交換されて温度低下した湯水が熱媒戻りマニホールド１６から機器内戻り配管３１に入り、高温使用暖房端末３，５を経由して温度低下した湯が気液分離タンク１２に戻り、ポンプ１１で加圧される。そしてポンプ１１で加圧された湯水は、昇温されることなく機器内低温往き配管３８を経て低温往きマニホールド１５に流れ、低温使用暖房端末６に導入される。

低温使用暖房端末６だけを使用する場合には、高温混入配管３２に設けられた熱動弁３６を開き、高温混入配管３２を経由して熱媒液貯留タンク１８から気液分離タンク１２に高温の湯水（熱媒液）を導入する。ただし高温混入配管３２にはオリフィス３５が設けられているので、気液分離タンク１２に導入される高温の湯水の量は少量である。
高温混入配管３２を経由して導入された高温の湯水が、気液分離タンク１２内で低温使用暖房端末６から戻った湯水と混合され、低温使用暖房端末６に導入される湯水の温度が所定の温度に維持される。

また暖房システムの信号伝達系統は、図１１の様な構成となっている。図１１は、図１の暖房システムの信号伝達系統を示す説明図である。
温水暖房装置２には端子ボックス５０があり、当該端子ボックス５０には、高温端末接続用端子群５１と、低温端末接続用端子群５２が設けられている。なお温水暖房装置２は制御装置５４を持ち、前記した高温端末接続用端子群５１と、低温端末接続用端子群５２はいずれも制御装置５４に接続されている。また後記するフローチャートの制御は制御装置５４によって実行されている。従って本実施形態では、端末接続状況検出手段４７は、制御装置５４内にある。

高温端末接続用端子群５１は、高温使用暖房端末３，５との間で信号の授受を行うものであり、高温使用暖房端末３，５に設けられた図示しない温度センサーの信号等が高温使用暖房端末３，５側から温水暖房装置２に送信され、熱動弁４０，４１を開閉する指令信号等が温水暖房装置２側から高温使用暖房端末３，５側に送信される。
即ち本実施形態では、温水暖房装置２側から、高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１を開閉制御する信号を送信するものであり、温水暖房装置２が弁制御機能を備えている。
高温使用暖房端末３，５は、それぞれコンセント５５を有し、熱動弁４０，４１を動作させる電力は、コンセント５５から得ている。

低温端末接続用端子群５２には低温使用暖房端末６のリモコン５６が接続されている。具体的にはリモコン５６の信号線と電力線が低温端末接続用端子群５２に接続されている。

次に、上記した暖房システム１に熱媒液たる水を注水する手順について説明する。
図１２は、図１の暖房システムに自動注水する際のフローチャートである。図１３乃至１６は、図１の暖房システムに自動注水する際の熱動弁の開閉状態及び通水状態を示す作動原理図である。
暖房システム１に注水する際には、前記した注水ユニット６０を使用する。注水ユニット６０は、水タンク６１と注水ポンプ６２および注水ホース６３によって構成されるものである。
そして水タンク６１に不凍液を混合した水を満たし、気液分離タンク１２に注水ホース６３を差し込む。より具体的には、ラジエターキャップ１９を外し、注入開口６７に注水ホース６３を差し込む。

ここで本実施形態では、本体部６５の天面壁５９と第一遮蔽部材８１の間に空隙９３があるから、注水ホース６３は、図１０の様に天面壁５９と第一遮蔽部材８１の間に空隙９３に入る。注水ホース６３は、空隙９３に沿って進行するが、前記した様に空隙９３は注入開口６７側から斜め下方向に向いているので、注水ホース６３の先端は、斜め下方向に向くこととなる。即ち図１０の様に、注水ホース６３の先端開口は、水位センサー２６から離れる方向に向く。
また注水ホース６３は、本体部６５の内面と、第一遮蔽部材８１の間に挟まり、姿勢が安定する。

注水ユニット６０は温水暖房装置２側から信号を受けて注水ポンプ６２を動作させる。より具体的には、注水ポンプ６２は気液分離タンク１２内の水位センサー２６の信号に応じてオンオフされ、水位センサー２６が一定の水位を検知すると注水ポンプ６２が停止し、一定の水位を割ると注水ポンプ６２が再起動する。

そして図示しない水はり開始スイッチをオンすることによって暖房システム１に対する注水作業が開始される。水はり開始スイッチをオンすると注水ユニット６０が起動し、注水ポンプ６２が回転して注水ホース６３から水を吐出する。

ここで本実施形態では、注水ホース６３の先端開口は、水位センサー２６から離れる方向に向いているから、注水ホース６３から出る水は、図１０の様に水位センサー２６から離れる方向に向いて放出される。
また注水ホース６３から出る水は、第一遮蔽部材８１に沿って流れ、気液分離タンク１２内において水位センサー２６から離れた位置に落ちる。
即ち水は、第一遮蔽部材８１に遮蔽され水位センサー２６にはかからない。そのため水位センサー２６が誤検知することはない。
なお注水ホース６３から出た水が、第一遮蔽部材８１の水平平板部８７に当たり、水平平板部８７の外郭部９１側に流れることもあるが、外郭部９１側から水が落下することはない。即ち本実施形態では、水平平板部８７の外郭部９１は、円弧状であり、本体部６５の胴部の内面形状に添う形をしていると共に、水平平板部８７の外郭部９１が、本体部６５の胴部の内面に蝋付け溶接されているので、水平平板部８７の外郭部９１と体部６５の内面の間に隙間は無い。そのため外郭部９１側から水が落下することはなく、水位センサー２６に水滴がかかることはない。

注水ホース６３から吐出された水は、気液分離タンク１２に入るが、気液分離タンク１２の容量は小さいので、短時間で水位センサー２６の検知水位に達し、注水ポンプ６２が停止する。
ここで傾斜部８８の内側の側面部分と、第二遮蔽部材８２の間には、隙間９６が設けられているので、気液分離タンク１２の水位が上昇する際、空気は隙間９６を通って外部に脱出する。そのため傾斜部８８の裏面に気泡が残留することはない。

また図１２のフロチャートの様に、水はり開始スイッチがオンされると、ステップ１がイエスとなってステップ２に進む。ステップ２では、暖房システム１に高温使用暖房端末３，５が存在するか否かを判断する。即ち暖房システム１は、高温使用暖房端末３，５が接続されているか否か及びその個数を判定する端末接続状況検出手段４７を備えている。本実施形態では、温水暖房装置２の端子ボックス５０の高温端末接続用端子群５１に、高温使用暖房端末３，５が接続されているか否かによって暖房システム１に高温使用暖房端末３，５が存在するか否かを判断する。
本実施形態においては、高温端末接続用端子群５１に、高温使用暖房端末３，５が接続されているので、ステップ２はイエスとなり、ステップ３に進む。

ステップ３では、暖房システム１に存在する高温使用暖房端末３，５が２個以上であるか否かを判定する。
本実施形態では、温水暖房装置２の端子ボックス５０の高温端末接続用端子群５１に、接続された高温使用暖房端末の数を検出し、高温使用暖房端末が２個以上であるか否かを判定する。
本実施形態においては、高温端末接続用端子群５１に、高温使用暖房端末３，５が接続されているので、ステップ３はイエスとなり、ステップ４に進む。

ステップ４では、タイマーが計時を開始する。そしてステップ５に進み、高温使用暖房端末３，５に付属する全ての熱動弁４０，４１を開く。具体的には、温水暖房装置２から高温使用暖房端末３，５に熱動弁４０，４１を開く旨の信号を送る。
周知の様に熱動弁は、熱膨張を利用して弁を開く機構であるから、弁の開閉に時間が掛かる。本実施形態では、ステップ６で、熱動弁４０，４１が開くであろう時間（１分から５分）を待ち、この時間が経過するとステップ７に進んで気液分離タンク１２内に水が存在するか否かを判定する。
前記した様に、水はり開始スイッチをオンすることによって注水ユニット６０が起動し、注水ホース６３から吐出された水は、気液分離タンク１２に入り、水位センサー２６の検知水位に達した状態で注水ポンプ６２が停止している。
機器が正常に動作しているならば気液分離タンク１２内に水が存在する。気液分離タンク１２内に水が存在するならぱステップ８に移行し、温水暖房装置２内のポンプ１１を起動する。

その結果、図１３に黒塗りで示す流路に通水が生じる。即ち高温使用暖房端末３を含む循環回路と、高温使用暖房端末５を含む循環回路とに通水が生じる。
より具体的には、ポンプ１１の吐出口、タンク戻し配管３７、熱媒液貯留タンク１８、機器内高温往き配管３０、高温往きマニホールド１３、機外高温往き配管４２Ａ，熱動弁４０，高温使用暖房端末３の本体、機外高温戻り配管４３Ａ、熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６、機器内戻り配管３１、気液分離タンク１２、ポンプ１１の吸い込み口によって構成される循環回路に通水が生じる。
またポンプ１１の吐出口、タンク戻し配管３７、熱媒液貯留タンク１８、機器内高温往き配管３０、高温往きマニホールド（高温往き口）１３、機外高温往き配管４２Ｂ，熱動弁４１，高温使用暖房端末５の本体、機外高温戻り配管４３Ｂ、熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）１６、機器内戻り配管３１、気液分離タンク１２、ポンプ１１の吸い込み口によって構成される循環回路にも通水が生じる。

循環回路に通水が生じることによって気液分離タンク１２内の水が吸い込まれ、気液分離タンク１２内の水位が低下するが、水位の低下に伴って注水ユニット６０の注水ポンプ６２が再起動し、気液分離タンク１２に追加注水を行う。
追加注水の際にも、注水ホース６３から出る水は、図１０の様に水位センサー２６から離れる方向に向いて放出され、且つ注水ホース６３から出る水は、第一遮蔽部材８１に沿って流れて気液分離タンク１２内において水位センサー２６から離れた位置に落ちるから、水位センサー２６にはかからず、水位センサー２６が誤検知することはない。

気液分離タンク１２に導入された水は、循環回路を回って気液分離タンク１２に戻る。前記した様に、気液分離タンク１２の熱媒戻り管７１が熱媒戻りマニホールド１６と接続されており、循環回路を回って気液分離タンク１２に戻る水は、熱媒戻り管７１から気液分離タンク１２に入るが、本実施形態では、熱媒戻り管７１と水位センサー２６との間には、第二遮蔽部材８２がある。そのため熱媒戻り管７１から導入された水が水位センサー２６にかかることはなく、水位センサー２６が誤検知することはない。

なお熱媒戻り管７１から導入される水は、気泡を含んでいるが、気液分離タンク１２内で気泡が分離される。即ち熱媒戻り管７１から導入される水は、熱媒戻り管側内室８３に入る。ここで気液分離タンク１２内を仕切る第二遮蔽部材８２は、気液分離タンク１２の底に至っており、開口８４は、気液分離タンク１２の底か幾分離れた位置にあるから、熱媒戻り管側内室８３の下部には水が溜まり得る容積がある。そのため熱媒戻り管７１から導入され熱媒戻り管側内室８３に入った水は、一旦流速が低下し、気泡が上昇して水と分離される。

前記した様に気液分離タンク１２に導入された水が、気液分離タンク１２に戻るので、時間の経過と共に気液分離タンク１２内の水位低下が減少し、水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が次第に長くなる。そして水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して一定時間続けば、ステップ９がイエスとなりステップ１０に進む。
ステップ９がイエスとなる時間は、経験則によって決定されるものであるが、概ね１分から３分程度である。
なお本実施例では、注水ホース６３から滴り落ちる雫等についても、第一遮蔽部材８１に遮蔽されて水位センサー２６にかからないから、時間の誤計時も起こらない。

水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して１分から３分程度続けば、少なくとも循環回路を一巡する通水があり、且つ各管路に幾分の空気が残留するものの、大半の空気は排出されたものと考えることができる。従ってポンプ１１を運転した状態で熱動弁４０，４１を閉じても、配管内の空気が圧縮されることはない。
そのため水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して１分から３分程度続けば、次のステップたるステップ１０に進み、一つの熱動弁４０（高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１の一つ）だけが開いた状態を維持させ、他の熱動弁４１（高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１の残り全て）を閉じる。

なお、熱動弁４０，４１は閉止する場合にも相当の時間が掛かるので、ステップ９を仮イエスと確定イエスの２段階に分けてもよい。即ち２０秒から１分程度の時間に渡って水位センサー２６が一定の水位を連続して検知すれば、仮イエスとし、とりあえず一つの熱動弁４０（高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１の一つ）だけが開いた状態を維持させ、他の熱動弁４１（高温使用暖房端末３，５に付属する熱動弁４０，４１の残り全て）を閉じる信号を発信させる。
前記した様に熱動弁４０，４１は閉止する場合にも相当の時間が掛かるので、信号を受けてから実際に熱動弁４０，４１が完全に閉止するには、さらに１分以上が必要であるから、仮イエスであって熱動弁４１を閉じる信号を発信した後も、水位センサー２６の監視を続ける。
そして熱動弁４１が閉じるのに要する時間が経過する間、水位センサー２６が一定の水位を連続して検知すれば、ステップ９のイエスを確定させる。もしこの間に水位センサー２６の検知水位が、一定の水位以下となれば、再度と熱動弁４１を開く。

ステップ１０では前記した様に、一つの熱動弁４０だけが開いた状態を維持させ、他の熱動弁４１を閉じる信号を発信させる。
ステップ１０で一つの熱動弁４０だけが開いた状態を維持させ、他の熱動弁４１を閉じると、図１４に黒塗りで示す流路に通水が生じる。即ち高温使用暖房端末３を含む循環回路だけに水流が生じる。

そしてステップ１１では、この状態で水位センサー２６の水位を監視する。
即ち一つの熱動弁４０だけが開いた状態にすると、一つの循環回路だけに水流が生じ、当該循環回路の中の空気がより完全に排出される。そのため気液分離タンク１２内の水位は一時的に低下する。しかしながら当該循環回路内が完全に水で満たされると、水位の低下は止まる。そして水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して一定時間続けば、当該循環回路内が完全に水で満たされたと考えて良く、次のステップ１２に進む。
ステップ１１がイエスとなる時間は、経験則によって決定されるものであるが、概ね３分から５分程度である。この時間は、熱動弁４１が閉じる時間を見込む必要があるから、前記したステップ９の判定時間よりも長い時間が必要である。

ステップ１２では、先に開いていた熱動弁４０を閉じ、変わって他の一つの熱動弁４１を開く。このとき、この度に注水する高温使用暖房端末５には既にある程度の注水が行われており、熱動弁４１の上流たる機外高温往き配管４２Ｂ内の空気はその大半が既に排出されているから、熱動弁４１の上流側に圧縮空気は存在せず、熱動弁４１を開いても、水の噴出は起きない。
ステップ１２では、先に開いていた熱動弁４０を閉じ、変わって他の一つの熱動弁４１を開くと図１５に黒塗りで示す流路に通水が生じる。即ち高温使用暖房端末５を含む循環流路だけに水流が生じる。

そしてステップ１３に移行し、この状態で水位センサー２６の水位を監視して水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して一定時間続けば、次のステップ１４に進む。
本実施形態では、高温使用暖房端末３，５が２基であるから、高温使用暖房端末３，５側に対する注水作業はこれで終了するが、高温使用暖房端末の数が多い場合には、上記した一連の作業を繰り返すこととなる。

そしてステップ１４で全ての高温使用暖房端末３，５側に対する注水作業が終了したことが確認されると、ステップ１５に移行し、低温使用暖房端末６側の注水作業を開始する。具体的には、ステップ１５で、低温往きマニホールド（低温往き口）１５の熱動弁１７を一つだけ開き、低温使用暖房端末６に通水する。
ステップ１５で、低温往きマニホールド（低温往き口）１５の熱動弁１７を一つだけ開き、低温使用暖房端末６に通水すると、図１６に黒塗りで示す流路に通水が生じる。即ち低温使用暖房端末６を含む循環回路だけに水流が生じる。

そしてステップ１６で、この状態で水位センサー２６の水位を監視して水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して一定時間続けば、次のステップ１７に進み、全ての低温使用暖房端末６に通水が行われたことを確認して通水作業を終了する。
なお本実施形態では、低温使用暖房端末６が１基であるから、低温使用暖房端末６に対する注水作業はこれで終了するが、低温使用暖房端末６の数が多い場合には、高温使用暖房端末３，５の場合と同様に、一つの熱動弁１７だけが開いた状態を維持させ、他の熱動弁１７を閉じて水位センサー２６の水位を監視する。
そして全ての低温使用暖房端末６に通水が行われたことを確認して通水作業を終了する。

一方、仮に暖房システム１に高温使用暖房端末が一つだけ接続されていた場合は、前記したステップ３がノーとなり、ステップ１８に移行する。ステップ１８ではタイマーが計時を開始し、ステップ１９で当該一つの高温使用暖房端末に属する熱動弁を開く。そしてステップ２０で熱動弁が開くであろう時間（１分から５分）を待ち、この時間が経過するとステップ２１に進んで気液分離タンク１２内に水が存在するか否かを判定する。
気液分離タンク１２内に水が存在するならばステップ２２に移行し、温水暖房装置２内のポンプ１１を起動し、水位センサー２６が一定の水位を検知する時間が連続して一定時間続けば、ステップ２３がイエスとなりステップ２３に進む。
そしてステップ２４で高温使用暖房端末側に対する注水作業が終了したことが確認されると、ステップ１５に移行し、低温使用暖房端末６側の注水作業を開始する。

また仮に暖房システム１に高温使用暖房端末が接続されておらず、低温暖房端末６だけが接続されていた場合は、前記したステップ２がノーとなり、ステップ１５に移行して低温使用暖房端末６側の注水作業を開始する。そして温使用暖房端末６側の注水作業が完了すると、通水作業を終了する。

以上説明した実施形態では、熱媒液貯留タンク１８を備えた温水暖房装置２を開示したが、貯留タンクは必須ではなく、貯留タンクを持たない温水暖房装置２にも本発明を応用することができる。

以上説明した実施形態では、熱媒液として水を主成分とするものを採用したが、油性の湯水を使用するものであってもよい。

以上説明した実施形態では、片側にだけ傾斜した第一遮蔽部材８１を例示したが、図１７に示す様な両側に傾斜した第一遮蔽部材９７を採用してもよい。
以上説明した実施形態では、第一遮蔽部材８１は、水位センサー２６の上方だけを覆うものであるが、図１８に示す第一遮蔽部材９８の様に水位センサー２６の全周を覆うものであってもよい。
ただし両側に傾斜した第一遮蔽部材９７や、水位センサー２６の全周を覆う第一遮蔽部材９８は、内部に空気が残留し易いという問題があるので、第一実施形態の様な片側にだけ傾斜した第一遮蔽部材８１を採用することが推奨される。

また上記した実施形態では、気液分離タンク１２内に一つだけ水位センサー２６を設けたが、２以上の水位センサー２６を内蔵することも可能である。図１９は、気液分離タンク１２内に水位センサー２６を３本設けた構成である。
気液分離タンク１２内に複数本の水位センサー２６を設けることによって、水位を複数の段階で検出することができる。気液分離タンク１２内に複数本の水位センサー２６を設ける場合は、少なくとも最も上位の水位を検出する水位センサー２６が、遮蔽部材に包囲される様に構成することが望ましい。

上記した実施形態では、第二遮蔽部材８２の一部に開口８４を設けて熱媒戻り管側内室８３と水位センサー側内室８５を連通した構成を例示したが、第二遮蔽部材８２の全長を本体部６５の全長よりも短くして気液分離タンク１２内の下部を連通させたり、第二遮蔽部材８２の一部に切り欠きを設けて熱媒戻り管側内室８３と水位センサー側内室８５を連通させてもよい。

本発明の実施形態の温水暖房装置を採用した暖房システムの作動原理図である。 本発明の実施形態で採用する気液分離タンクの斜視図である。 図２の気液分離タンクを時計回りに９０度回転した見た斜視図である。 図２の気液分離タンクを図３の姿勢からさらに９０度回転した見た斜視図である。 図２の気液分離タンクの本体部の内部の遮蔽形成部材の展開図である。 図３の気液分離タンクの本体部の内部を透視した透視斜視図である。 図２の気液分離タンクの本体部を図２のＡ方向から透視した透視斜視図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図８のＡ−Ａ断面図である。 注水時における図８のＡ−Ａ断面図である。 図１の暖房システムの信号伝達系統を示す説明図である。 図１の暖房システムに自動注水する際のフローチャートである。 図１の暖房システムに自動注水する際の熱動弁の開閉状態及び通水状態を示す作動原理図である。 図１の暖房システムに自動注水する際の熱動弁の開閉状態及び通水状態を示す作動原理図であり、図１３に次ぐ状態を示す。 図１の暖房システムに自動注水する際の熱動弁の開閉状態及び通水状態を示す作動原理図であり、図１４に次ぐ状態を示す。 図１の暖房システムに自動注水する際の熱動弁の開閉状態及び通水状態を示す作動原理図であり、図１５に次ぐ状態を示す。 本発明の実施形態で採用する気液分離タンク本体部の透視斜視図であって、第一遮蔽部材の変形例である。 本発明の実施形態で採用する気液分離タンク本体部の透視斜視図であって、第一遮蔽部材の他の変形例である。 本発明の実施形態で採用する気液分離タンクの変形例の断面図である。 本発明の実施形態で採用する気液分離タンクの試作品の断面図である。

１ 暖房システム
２ 温水暖房装置
３ 高温使用暖房端末
５ 高温使用暖房端末
６ 低温使用暖房端末
１１ ポンプ
１２ 気液分離タンク
１３ 高温往きマニホールド（高温往き口）
１５ 低温往きマニホールド（低温往き口）
１６ 熱媒戻りマニホールド（熱媒戻り口）
１８ 熱媒液貯留タンク（熱媒貯留槽）
２６ 水位センサー
６５ 本体部
６６ 皿部
６７ 注入開口
７１ 熱媒戻り管
７４ 排出管
７６ センサー取り付け管
７７ 高温熱媒導入管
８０ 遮蔽形成部材
８１ 第一遮蔽部材
８２ 第二遮蔽部材
９３ 空隙
９７，９８ 第一遮蔽部材

Claims (7)

1. 熱媒液を加熱する熱源機と、熱媒液を暖房端末に送るポンプとを備え、一又は二以上の暖房端末を接続可能であって暖房端末と共に熱媒液の循環回路を構成する暖房装置において、循環回路に連通するタンクを有し、当該タンクには暖房端末及び暖房装置内に熱媒液を注入するための注入開口と、水位センサーとが設けられ、前記注入開口と水位センサーとの間に第一遮蔽部材が設けられており、
   さらに、タンクには天面壁があり、前記注入開口は天面壁に設けられ、天面壁と第一遮蔽部材との間にホースが挿入可能な空隙があり、
   前記空隙は前記注入開口側から斜め下方向に向いていることを特徴とする暖房装置。
2. 第一遮蔽部材は板状であり、注入開口側から下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
3. タンクは気液分離タンクであり、循環回路の位置よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房装置。
4. タンクには、暖房端末から戻された熱媒体が導入される戻り熱媒導入口が設けられ、戻り熱媒導入口と水位センサーとの間に第二遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の暖房装置。
5. タンクには、暖房端末から戻された熱媒体が導入される戻り熱媒導入口が設けられ、熱媒液を貯留する熱媒貯留槽を有し、熱媒貯留槽と熱媒貯留タンクとの間が配管接続されていて熱媒貯留槽内の熱媒液がタンクに導入され、戻り熱媒導入口から導入された低温の熱媒液と熱媒貯留槽から導入された高温の熱媒液がタンク内で混合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の暖房装置。
6. 高温の熱媒液が要求される高温使用暖房端末と、低温の熱媒液が要求される低温使用暖房端末に接続可能であって高温使用暖房端末及び低温使用暖房端末を含む熱媒液の循環回路を構成する暖房装置であり、
   熱媒液貯留槽と、高温の熱媒液を吐出する高温往き口と、比較的温度の低い熱媒液を吐出する低温往き口と、暖房端末から熱媒体を戻す熱媒戻り口とを有し、高温往き口は熱媒液貯留槽に接続され、タンクは熱媒戻り口と熱媒液貯留槽に接続され、ポンプは吸い込み側がタンクに接続され、ポンプの吐出側が分流されて一方が熱媒液貯留槽に接続され、他方が低温往き口に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の暖房装置。
7. 暖房端末及び暖房装置内に自動的に熱媒液を注入する自動注液機能を備え、自動注液の際には水位センサーが検知する水位に基づいて注入開口から熱媒液が導入されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の暖房装置。

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