WO2019082735A1 - 温水暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】循環手段と膨張吸収手段の位置関係が不適切であることを判定可能な温水暖房システムを提供すること。 【解決手段】温水暖房装置（2）と暖房端末（3）とこれらを接続する暖房循環回路（4）と、暖房循環回路（4）に設けられた循環手段（5）と、温度上昇による暖房熱媒の体積膨張を吸収するために暖房循環回路（4）に設けられた膨張吸収手段（6）とを備えた温水暖房システム（1）において、温水暖房装置（2）は、暖房循環回路（4）に接続される暖房通路（10）と、暖房通路（10）内の暖房熱媒の加熱手段（11）と、暖房通路（10）の内圧を検知する圧力検知手段（14）と、暖房通路（10）に接続された補給通路（15）と、補給通路（15）の開閉手段（16）と、暖房通路（10）の内圧が基準値未満となったことを圧力検知手段（14）が検知したときに開閉手段（16）を開けて暖房熱媒を補給させる制御手段（17）を備え、この制御手段（17）は、循環手段（5）の駆動開始時に圧力検知手段（14）の検知圧力がその駆動前の検知圧力よりも低下する場合に、循環手段（5）と膨張吸収手段（6）の位置関係が不適切であると判定する。

Description

温水暖房システム

　本発明は、温水暖房装置で加熱した暖房熱媒の熱を利用して暖房する温水暖房システムに関する。

　従来から、温水暖房装置で加熱した温水を暖房熱媒として暖房端末に供給して暖房を行う温水暖房システムが広く使用されている。このような温水暖房システムは、例えば特許文献１のように、暖房運転時に温水暖房装置の加熱部で加熱した暖房熱媒を暖房端末に供給し、暖房端末から戻ってきた暖房熱媒を再び加熱部で加熱するように構成されている。この温水暖房装置は、暖房循環回路により暖房端末に接続され、暖房熱媒を暖房循環回路に循環させるポンプと、暖房熱媒の温度上昇による体積膨張を吸収するための膨張タンクを備えている。また、温水暖房装置は加熱部で給湯水を加熱して給湯する給湯機能を備えている。

　ところで、暖房端末が複数ある場合や温水暖房装置と暖房端末の距離が離れている場合には、暖房循環回路の通路長が長くなる。このような場合、温水暖房装置のポンプの負荷が大きくなるため、温水暖房装置の外部に温水暖房装置のポンプと連動して暖房熱媒を循環させることが可能な外部ポンプを設ける。

　また、暖房循環回路の通路長が長くなる程循環させる暖房熱媒の量が増えるため暖房熱媒の体積膨張量も増えるので、温水暖房装置の膨張タンクが容量不足となる場合には、温水暖房装置の外部に膨張タンクを設ける場合がある。さらに、外部に膨張タンクを設けることを前提として初めから膨張タンクを備えていない温水暖房装置もある。

特開２０１５－２２２１３７号公報

　温水暖房装置の外部に膨張タンクと外部ポンプを設けて温水暖房システムを構成する場合には、温水暖房装置と暖房端末を接続する暖房循環回路に膨張タンクと外部ポンプを配設する。このとき、膨張タンクと外部ポンプの位置関係が不適切であると、外部ポンプの駆動開始時に温水暖房装置内で暖房熱媒の流通路の内圧が駆動前と比べて低下するため、温水暖房装置は暖房熱媒が減少していると判定して暖房熱媒を自動的に補給する、又はその補給を促す報知を行う。

　しかし、その内圧低下の原因は暖房熱媒の減少ではないので、暖房熱媒を補給しても内圧低下は解消されない。そのため、温水暖房装置が暖房熱媒の漏洩という誤った判定を行って、漏洩発生の報知と共に暖房運転を停止する虞がある。

　本発明の目的は、循環手段と膨張吸収手段の位置関係が不適切であることを判定可能な温水暖房システムを提供することである。

　請求項１の発明は、温水暖房装置と、暖房端末と、これらを接続する暖房循環回路と、前記暖房循環回路に設けられた循環手段と、温度上昇による暖房熱媒の体積膨張を吸収するために前記暖房循環回路に設けられた膨張吸収手段とを備えた温水暖房システムにおいて、前記温水暖房装置は、前記暖房循環回路に接続される暖房通路と、前記暖房通路内の暖房熱媒を加熱する加熱手段と、前記暖房通路の内圧を検知する圧力検知手段と、前記暖房通路に接続された補給通路と、前記補給通路を開閉するための開閉手段と、前記暖房通路の内圧が予め設定された基準値未満となったことを前記圧力検知手段が検知したときに前記開閉手段を開けて暖房熱媒を補給させる制御手段を備え、前記制御手段は、前記循環手段の駆動開始時に前記圧力検知手段の検知圧力が前記循環手段の駆動前の検知圧力よりも低下する場合には、前記循環手段と前記膨張吸収手段の位置関係が不適切であると判定することを特徴としている。

　上記構成によれば、温水暖房システムは、暖房運転時に温水暖房装置で加熱した暖房熱媒を循環手段により暖房循環回路に循環させる。暖房循環回路に設けられた膨張吸収手段が、温度上昇による暖房熱媒の体積膨張を吸収して暖房循環回路や暖房通路の内圧の上昇による破損や漏洩を防ぐ。暖房通路の内圧は、温水暖房装置の圧力検知手段により検知され、暖房熱媒の量が減少して暖房通路の内圧が基準値未満となったときに、制御手段は暖房熱媒を補給させる。そして、循環手段の駆動開始時に暖房通路の内圧が駆動前の内圧よりも低下する場合に、制御手段は循環手段と膨張吸収手段の位置関係が不適切であると判定する。従って、温水暖房システムの施工時に行う試運転において、循環手段の駆動開始時に循環手段と膨張吸収手段が不適切な位置関係で接続されたことを判定できるので、これらを適切な位置関係に接続し直すことができる。

　請求項２の発明は、請求項１において、前記温水暖房装置は、前記暖房循環回路をバイパスするために前記加熱手段の下流側の前記暖房通路から分岐して前記加熱手段の上流側の前記暖房通路に接続するバイパス通路を備え、前記バイパス通路は、暖房熱媒と給湯水の熱交換を行うための熱交換器を備えていることを特徴としている。

　上記構成によれば、暖房熱媒を利用して給湯水を加熱することができるので、給湯機能を備えた温水暖房システムを構成することができる。

　請求項３の発明は、請求項２において、前記暖房通路と前記バイパス通路の分岐部に暖房熱媒の分配比率を調整可能な分配弁を備えていることを特徴としている。

　上記構成によれば、加熱した暖房熱媒を暖房用と給湯用に分配できるので、暖房と給湯を同時に行うことができる温水暖房システムを構成することができる。

　本発明の温水暖房システムによれば、循環手段と膨張吸収手段の位置関係が不適切であることを判定可能である。

実施例に係る温水暖房システムの全体構成を示す図である。 実施例に係る温水暖房装置の構成を示す図である。 循環ポンプと膨張タンクが不適切な位置関係に配設された温水給湯システムを示す図である。

　以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

　最初に、温水暖房システム１の全体構成について、図１に基づいて説明する。
　温水暖房システム１は、温水暖房装置２で加熱した暖房熱媒を暖房端末３に供給して暖房する暖房運転を行うように構成されている。温水暖房システム１は、温水暖房装置２と、暖房端末３と、これらを接続する暖房循環回路４と、暖房循環回路４に設けられた外部ポンプ５（循環手段）と、温度上昇による暖房熱媒の体積膨張を吸収するために暖房循環回路４に設けられた密閉式の膨張タンク６（膨張吸収手段）とを備え、暖房熱媒が流れる通路は密閉式に構成されている。暖房端末３としては、例えば暖房熱媒の熱により温められた空気を送風する温風暖房装置や、暖房熱媒の輻射熱と空気の自然対流を利用して暖房するパネルヒータや床暖房装置等が使用可能であり、これらが複数接続されていてもよい。

　暖房循環回路４は、外部ポンプ５の駆動により暖房熱媒を暖房端末３に循環供給する端末循環回路部４ａと、端末循環回路部４ａから温水暖房装置２に暖房熱媒を供給すると共に温水暖房装置２で加熱した暖房熱媒を端末循環回路部４ａに供給する加熱循環回路部４ｂで構成されている。膨張タンク６は、外部ポンプ５に対して適切な位置関係となるように、端末循環回路部４ａの外部ポンプ５の上流側に設けられている。加熱循環回路部４ｂは、端末循環回路部４ａの膨張タンク６の上流側に接続されている。暖房運転中に、後述する給湯運転のために温水暖房装置２からの暖房熱媒の供給が一時中断した場合であっても、端末循環回路部４ａを循環する暖房熱媒により暖房を継続することができる。

　次に、温水暖房装置２について、図２に基づいて説明する。
　温水暖房装置２は、暖房運転時に暖房熱媒を加熱して暖房循環回路４に供給する。また、暖房熱媒の熱を利用して加熱した上水を給湯設定温度に調整して給湯する給湯機能を備えている。この温水暖房装置２は、暖房運転中でも給湯機能を利用することができるように構成されている。

　温水暖房装置２は、暖房循環回路４に接続される暖房通路１０と、暖房通路１０内の暖房熱媒を加熱する加熱部１１（加熱手段）と、暖房通路１０に設けられた内蔵ポンプ１３と、暖房通路１０の内圧を検知する圧力センサ１４（圧力検知手段）と、暖房通路１０に接続された補給通路１５と、補給通路１５を開閉するための開閉弁１６（開閉手段）と暖房運転等を制御する制御部１７（制御手段）等を備えている。内蔵ポンプ１３は、暖房運転時に外部ポンプ５と連動して暖房熱媒を循環させることが可能である。加熱部１１は、例えば矢印Ｆで示す燃料ガスと矢印ＡＳで示す空気を混合して燃焼させたときの燃焼熱を利用して暖房熱媒を加熱する。

　また、温水暖房装置２は、第１バイパス通路１８（バイパス通路）と、この第１バイパス通路１８に設けられた給湯用熱交換器１９（熱交換器）と、給水通路２０と、給湯通路２１等を備えている。第１バイパス通路１８は、暖房循環回路４をバイパスするように、加熱部１１の下流側で暖房通路１０から分岐され、内蔵ポンプ１３の上流側で暖房通路１０に合流する。給水通路２０は、矢印ＣＷで示す上水を給湯用熱交換器１９に供給する。給湯通路２１は、矢印ＨＷで示すように給湯用熱交換器１９で加熱された給湯水を給湯栓等に給湯する。

　次に、暖房通路１０について説明する。
　暖房通路１０は、加熱部１１と内蔵ポンプ１３の間に第１温度センサ２２を備え、加熱部１１の下流側に第２温度センサ２３を備えている。第１温度センサ２２は、加熱部１１に流入する暖房熱媒の温度を検知する。第２温度センサ２３は、加熱部１１で加熱された暖房熱媒の温度を検知する。これらのセンサの検知温度に基づいて、加熱された暖房熱媒の温度が所定の温度となるように加熱部１１や内蔵ポンプ１３等が制御部１７により制御される。

　暖房通路１０と第１バイパス通路１８の分岐部には、第１分配弁２４（分配弁）が設けられている。第１分配弁２４は、暖房運転と給湯運転と暖房給湯同時運転に対応可能なように分配比率を調整可能であり、加熱部１１で加熱された暖房熱媒を暖房通路１０と第１バイパス通路１８に分配する。第１分配弁２４の分配比率は、暖房運転時には暖房通路１０にのみ暖房熱媒が供給されるように調整され、給湯運転時には第１バイパス通路１８にのみ暖房熱媒が供給されるように調整される。また、暖房給湯同時運転時には、給湯を優先するように第１分配弁２４の分配比率が調整されて暖房熱媒が暖房通路１０と第１バイパス通路１８に分配される。第１分配弁２４により暖房通路１０に分配された暖房熱媒は矢印ＨＳで示すように暖房循環回路４に供給される。

　加熱部１１と第１分配弁２４の間には、暖房通路１０内の圧力を開放可能な圧力開放弁２５が設けられている。内蔵ポンプ１３の上流側には、矢印ＨＲで示すように暖房循環回路４から戻ってくる暖房熱媒の温度を検知する暖房戻り温度センサ２６が設けられている。内蔵ポンプ１３と暖房戻り温度センサ２６の間には、矢印ＡＦで示すように暖房熱媒を補給するための補給通路１５が接続されている。この補給通路１５に開閉弁１６を備え、開閉弁１６の下流側の補給通路１５に圧力センサ１４が設けられている。

　次に、給水通路２０と給湯通路２１について説明する。
　給水通路２０は、第２分配弁２７と、流量調整弁２８と、流量センサ２９と、入水温度センサ３０を備えている。給水通路２０から第２バイパス通路３１が分岐され、この分岐部に配設された分配比率を調整可能な第２分配弁２７が給水通路２０と第２バイパス通路３１に上水を分配する。流量調整弁２８は、第２分配弁２７に入水する上水の流量を調整する。流量センサ２９は、第２分配弁２７に入水する上水の流量を検知する。入水温度センサ３０は第２分配弁２７に入水する上水の温度を検知する。

　第２バイパス通路３１は、給湯通路２１に合流部Ｃにおいて合流する。給湯通路２１の合流部Ｃと給湯用熱交換器１９の間には、出湯温度センサ３２が設けられている。この出湯温度センサ３２は、給湯用熱交換器１９から出湯される湯水の温度を検知する。

　給湯通路２１の下流側端部には、給湯温度センサ３３が設けられている。この給湯温度センサ３３は、給湯用熱交換器１９で加熱された湯水と第２バイパス通路３１を流れる上水とが混合された給湯水の給湯温度を検知する。給湯運転時には、この給湯温度が設定した温度になるように第２分配弁２７の分配比率が調整される。

　次に、制御部１７について、図１，図２に基づいて説明する。
　制御部１７は、温水暖房装置２内に設けられたセンサ類の検知信号等に基づいて、加熱部１１、内蔵ポンプ１３、外部ポンプ５、第１分配弁２４等を制御して、暖房運転、給湯運転、暖房給湯同時運転の各運転を制御する。暖房運転の制御のために、制御部１７は暖房端末３及び外部ポンプ５に夫々通信可能に接続されている。この制御部１７には、温水暖房装置２の設定操作等を行うための操作端末３４が接続されている。操作端末３４は、例えば温度等の情報を表示可能な表示部３５と、設定操作等を行うためのスイッチ部３６を備えている。

　制御部１７は、暖房通路１０の内圧が予め設定された基準値未満となったことを圧力センサ１４が検知したときに、開閉弁１６を開けて暖房熱媒を補給させる。また、温水暖房装置２内で何らかの異常が検知された場合には、その異常を操作端末３４により報知すると共に、安全のために運転の停止等を行う。暖房通路１０の内圧の基準値は、暖房熱媒を加熱して循環させる実験等により求められた内圧等に基づいて予め設定され、操作端末３４の操作によりその調整が可能である。

　温水暖房システム１の施工時に、施工者は各機器を接続した後で温水暖房システム１に暖房熱媒を導入し、暖房運転等の試運転を行うと共に、暖房熱媒の漏洩等の異常の有無を確認する。この試運転において、制御部１７は、外部ポンプ５の駆動開始時に圧力センサ１４の検知圧力が駆動前の検知圧力よりも低下する場合には、外部ポンプ５と膨張タンク６の位置関係が不適切であると判定する。そして、その不適切であると判定したことを、例えば操作端末３４の表示部３５に表示して施工者に報知する。

　外部ポンプ５と膨張タンク６の位置関係の判定について説明する。
　外部ポンプ５の駆動開始により、暖房熱媒が外部ポンプ５の下流側に押し出されると共に、その押し出された量に相当する外部ポンプ５の上流側の暖房熱媒が外部ポンプ５に引き込まれる。

　図１に示すように、膨張タンク６が外部ポンプ５に対して適切な位置である外部ポンプ５の上流側に設けられていれば、外部ポンプ５から押し出された量に相当する暖房熱媒が暖房端末３から押し出され、その一部が温水暖房装置２に流入し、残部が端末循環回路部４ａを流れる。この温水暖房装置２に流入した暖房熱媒の量に相当する加熱された暖房熱媒が温水暖房装置２から端末循環回路部４ａに供給されるので、外部ポンプ５から押し出された量と外部ポンプ５に引き込まれた量が釣り合う。従って、温水暖房装置２の圧力センサ１４に検知される暖房通路１０の内圧は、外部ポンプ５の駆動開始の前後で変わらない。

　一方、図３に示すように、膨張タンク６が外部ポンプ５に対して不適切な位置である外部ポンプ５の下流側に設けられていると、外部ポンプ５から押し出された暖房熱媒の一部は膨張タンク６に流入して温水暖房装置２に流入する暖房熱媒が減少し、温水暖房装置２から押し出される暖房熱媒が減少する。そして、その一部が温水暖房装置２に流入し、残部が端末循環回路部４ａを流れる。外部ポンプ５から押し出された量と外部ポンプ５に引き込まれた量が釣り合うように、この温水暖房装置２に流入した暖房熱媒の量より多い加熱された暖房熱媒が温水暖房装置２から外部ポンプ５に引き込まれる。それ故、温水暖房装置２の圧力センサ１４に検知される暖房通路１０の内圧が、外部ポンプ５の駆動開始前と比べて低下する。従って、外部ポンプ５と膨張タンク６の位置関係が不適切であることを、外部ポンプ５を駆動したときの圧力センサ１４の検知圧力によって判定することができる。尚、暖房熱媒の量が不足している場合には、外部ポンプ５を駆動によらず圧力センサ１４の検知圧力が基準値未満になるので、容易に区別可能である。

　本発明の作用、効果について説明する。
　温水暖房システム１の施工時に、施工者は各機器を接続した後で温水暖房システム１に暖房熱媒を導入し、暖房運転等の試運転を行う。外部ポンプ５の駆動を開始したとき、暖房通路１０の内圧が外部ポンプ５の駆動前よりも低下する場合に、外部ポンプ５と膨張タンク６の位置関係が不適切であることを判定できるので、施工者はすぐに適切な位置関係に接続し直すことが可能である。それ故、外部ポンプ５と膨張タンク６が不適切な位置関係に接続された温水暖房システム１の使用を防ぎ、暖房熱媒漏洩の誤判定により暖房運転を停止させる事態を防ぐことができる。

　また、温水暖房装置２は、暖房通路１０から分岐した第１バイパス通路１８に暖房熱媒と給湯水の熱交換を行うための給湯用熱交換器１９を備え、暖房熱媒を利用して給湯水を加熱することができるので、給湯機能を備えた温水暖房システム１を構成することができる。その上、暖房通路１０と第１バイパス通路１８の分岐部に暖房熱媒の分配比率を調整可能な第１分配弁２４を備えているので、加熱した暖房熱媒を暖房用と給湯用に分配して暖房と給湯を同時に行うことができる温水暖房システム１を構成することができる。

　当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１　　：温水暖房システム
２　　：温水暖房装置
３　　：暖房端末
４　　：暖房循環回路
５　　：外部ポンプ（循環手段）
６　　：膨張タンク（膨張吸収手段）
１０　：暖房通路
１１　：加熱部（加熱手段）
１４　：圧力センサ（圧力検知手段）
１５　：補給通路
１６　：開閉弁（開閉手段）
１７　：制御部（制御手段）
１８　：第１バイパス通路（バイパス通路）
１９　：給湯用熱交換器（熱交換器）
２０　：給水通路
２１　：給湯通路
２４　：第１分配弁（分配弁）
３４　：操作端末

Claims (3)

1. 　温水暖房装置と、暖房端末と、これらを接続する暖房循環回路と、前記暖房循環回路に設けられた循環手段と、温度上昇による暖房熱媒の体積膨張を吸収するために前記暖房循環回路に設けられた膨張吸収手段とを備えた温水暖房システムにおいて、
   　前記温水暖房装置は、前記暖房循環回路に接続される暖房通路と、前記暖房通路内の暖房熱媒を加熱する加熱手段と、前記暖房通路の内圧を検知する圧力検知手段と、前記暖房通路に接続された補給通路と、前記補給通路を開閉するための開閉手段と、前記暖房通路の内圧が予め設定された基準値未満となったことを前記圧力検知手段が検知したときに前記開閉手段を開けて暖房熱媒を補給させる制御手段を備え、
   　前記制御手段は、前記循環手段の駆動開始時に前記圧力検知手段の検知圧力が前記循環手段の駆動前の検知圧力よりも低下する場合には、前記循環手段と前記膨張吸収手段の位置関係が不適切であると判定することを特徴とする温水暖房システム。
2. 　前記温水暖房装置は、前記暖房循環回路をバイパスするために前記加熱手段の下流側の前記暖房通路から分岐して前記加熱手段の上流側の前記暖房通路に接続するバイパス通路を備え、
   　前記バイパス通路は、暖房熱媒と給湯水の熱交換を行うための熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の温水暖房システム。
3. 　前記暖房通路と前記バイパス通路の分岐部に暖房熱媒の分配比率を調整可能な分配弁を備えていることを特徴とする請求項２に記載の温水暖房システム。

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