JP4126818B2

JP4126818B2 - 暖房用温水供給装置

Info

Publication number: JP4126818B2
Application number: JP24597799A
Authority: JP
Inventors: 昌宏高谷; 和弘西田; 嘉一加藤
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001074255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房用温水供給装置に関する。具体的にいうと、本発明は、１台の熱源機により複数の温度の温水を供給することができる暖房用温水供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温水暖房装置は、熱源機を温水暖房端末機に接続して温水を供給するものであるが、従来の温水暖房装置は、熱源機で設定された温度の温水しか温水暖房端末機に供給することができなかった。このため複数の温水暖房端末機を接続された場合でも、どの温水暖房端末機にも同じ温度の温水しか供給することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、１台の熱源機が室内暖房用のファンコンベクタと床暖房用の暖房床パネルに接続されている場合を考えると、ファンコンベクタは空気暖房であるため、接触暖房である暖房床パネルよりも高温の温水を必要とされる。しかし、熱源機の出湯温度を高温（８０℃）にした場合には、暖房床パネルを設置した床面の温度が４０℃以上にもなり、長時間床面に座っていると低温やけどの危険性があった。
【０００４】
特に、暖房床パネルは、適当なタイミングで温水の循環と停止を交互に行わせることにより温度調整できるようにはなってはいるものの、暖房床パネルの運転開始時などに連続運転した場合には、床暖房温度が高くなり過ぎることがある。
【０００５】
本発明は上記従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１台の熱源機により複数の温度の温水を出湯できる暖房用温水供給装置を提供することにあり、それによって、床暖房を同時に使用した場合においても低温やけどなどの心配のないようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の暖房用温水供給装置は、熱源側から供給される高温の循環温水と温水使用機器から戻る低温の循環温水とを熱交換させるための熱交換器を備え、温水の循環を制御するための熱動弁が、前記熱交換器の低温循環水流入側の端部もしくはその近傍に配置され、前記温水使用機器の検知温度に応じて前記熱動弁の開閉制御時間の比率を制御することにより温水使用機器の温度を制御することを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の暖房用温水供給装置は、請求項１に記載した暖房用温水供給装置における前記熱交換器が、高温の循環温水が流れる管路と低温の循環温水が流れる管路とを二重管構造とし、高温の循環温水と低温の循環温水とが互いに反対向きに流れながら熱交換するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の暖房用温水供給装置は、請求項１又は２に記載の暖房用温水供給装置における前記熱交換器がコイル状に巻かれていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の暖房用温水供給装置は、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の暖房用温水供給装置における前記熱交換器の低温循環水流入側の端部又はその近傍に、暖房運転制御及び凍結防止運転を行わせるための温水温度センサが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
請求項１に記載の暖房用温水供給装置によれば、熱源側から供給される高温の循環温水と温水使用機器から戻る低温の循環温水とを熱交換させるための熱交換器を備えているから、熱源機から供給された高温の循環温水の温度を下げて温水使用機器に供給することができる。従って、熱源機の複数の出湯路中の少なくとも一部に暖房用温水供給装置を設けることにより、１台の熱源機から複数の温度の温水を出湯させることができる。
【００１１】
また、請求項１の暖房用温水供給装置においては熱動弁を用いているが、熱動弁の応答性は内部に流れる温水の温度が低いほど良好になる。請求項１に記載の暖房用温水供給装置によれば、このような応答性を有する熱動弁を熱交換器の低温循環水流入側の端部もしくはその近傍に配置し、温水使用機器の検知温度に応じて記熱動弁の開閉制御時間の比率を制御することにより温水使用機器の温度を制御しているので、循環温水の温度が最も低くなる位置で熱動弁を作動させることができ、熱動弁の応答性を良好にすることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の暖房用温水供給装置にあっては、熱交換器として二重管構造のものを使用しているので、プレートフィン方式の熱交換器に比べて部品点数が少なく、構造も簡単にすることができる。さらに、高温の循環温水と低温の循環温水とが互いに反対向きに流れながら熱交換するようにしているので、熱交換器の熱交換効率が高くなり、熱交換器の長さを短くすることができる。よって、熱交換器のコストを安価にすることができ、また熱交換器を小型化することができる。
【００１３】
請求項３に記載の暖房用温水供給装置にあっては、熱交換器がコイル状に巻かれているので、熱交換器の外形サイズを小型化することができる。
【００１４】
請求項４に記載の暖房用温水供給装置にあっては、前記熱交換器の低温循環水流入側の端部又はその近傍に、暖房運転制御及び凍結防止運転を行わせるための温水温度センサを設けているので、あらかじめ暖房用温水供給装置に温水温度センサを設けておくことができ、暖房床パネルに温水温度センサを設ける場合のように温水温度センサの設置工事やその配線工事などが不要となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態による温水暖房装置１１の構成を示す概略図であって、温水暖房装置１１にはファンコンベクタ３１と暖房床パネル３２が接続されている。温水暖房装置１１は、ガス燃焼方式などの熱源機１２と低温ユニット（暖房用温水供給装置）１３とから構成されている。
【００１６】
熱源機１２は、ガス燃焼器や循環ポンプ（いずれも図示せず）を内蔵していて、設定された一定温度の温水を出湯するものであって、従来の暖房用熱源機と同じものを用いてもよい。熱源機１２の温水往き管１４と戻り管１５はいずれも２つに分岐しており、一方の温水往き管１４ｂと一方の戻り管１５ｂは、いずれも直接ファンコンベクタ３１に接続されている。従って、ファンコンベクタ３１には、温水往き管１４ｂを通じて熱源機１２から出湯された高温（８０℃）の温水が循環させられ、ファンコンベクタ３１で放熱により温度の下がった温水が熱源機１２に戻る。なお、ファンコンベクタ３１は内部に送風ファン（図示せず）を備えており、送風ファンの送風強度を調整することにより、暖房の強さを調整するようにしている。
【００１７】
また、低温ユニット１３は、熱源機１２から流入した温水の温度を下げてから暖房床パネル３２に循環させるものであって、温水往き管１４から分岐している他方の温水往き管１４ａは、低温ユニット１３の高温水流入口１６に接続され、戻り管１５から分岐している他方の戻り管１５ａは、低温ユニット１３の低温水流出口１７に接続されている。さらに、低温ユニット１３の出湯口１８と温水戻り口１９には、それぞれ往き管２０と戻り管２１を介して暖房床パネル３２が接続されている。
【００１８】
上記低温ユニット１３の構造を図２及び図３に示す。低温ユニット１３にあっては、箱体２２内に二重管式の液液熱交換器２３とコントローラ２４が納められている。液液熱交換器２３は、低温水流出口１７と温水戻り口１９を結ぶ外套管２５と、高温水流入口１６と低温ユニットの出湯口１８とを結ぶ内挿管２６とからなり、外套管２５の両端を除く部分では外套管２５内に内挿管２６が挿通させられている。液液熱交換器２３は、熱交換部分の長さを長くして熱交換効率を高くし、かつ小型化を図るため、図２に示すようにコイル状に巻いた状態で箱体２２内に納められている。また、外套管２５には、暖房床パネル３２から戻る温水の温度を感知し、暖房床パネル３２から戻る温水の温度が一定温度以上になると暖房床パネル３２の循環路を閉じる熱動弁２７が設けられている。
【００１９】
また、熱源機１２とコントローラ２４は制御線２９を通じて結ばれており、コントローラ２４には制御線３０を通じて床暖房リモコン２８がつながれている。床暖房リモコン２８には、運転スイッチが設けられており、床暖房リモコン２８の運転スイッチをオン／オフすると、制御線２９,３０を通じて熱源機１２に信号が送られ、該信号に応じて熱源機１２が運転開始もしくは運転停止する。
【００２０】
また、床暖房リモコン２８より床暖房温度が設定されると、コントローラ２４は、該設定温度と暖房床パネル３２の検知温度に応じて熱動弁２７の開閉制御時間の比率（デューティー比）を制御し、床暖房の床面温度を制御する。すなわち、暖房床パネル３２や暖房床パネル３２からの戻り配管途中にサーミスタ等の温度センサ（図示せず）が設けられており、コントローラ２４は設定温度や検知温度に応じて図４に示すような制御信号を熱動弁２７へ出力する。図４の温水要求ありのレベル（例えば、２５ボルト）では、熱動弁２７が開かれて暖房床パネル３２に温水が供給され、熱源機１２とも通信可能な状態となっている。図４の温水要求なしのレベル（例えば、９ボルト）では、熱動弁２７が閉じられて暖房床パネル３２への温水循環も停止されているが、熱源機１２との通信は可能となっている。また、図４の運転オフのレベル（０ボルト）では、熱動弁２７が閉じられ、熱源機１２との通信も停止されている。運転スイッチがオフの場合には、コントローラ２４からの出力は運転オフのレベルとなっているが、運転動作中では、コントローラは温水要求ありのレベルと温水要求なしのレベルとのデューティー比を変化させることにより、床暖房温度を制御する。
【００２１】
床暖房温度は、上記のように熱動弁２７のデューティー比制御によって調整されるが、その場合でも、熱動弁２７を流れる温水の温度が低いほど、弁開閉の応答性が良好であることから、低温ユニット１３内で最も温水温度の低い温水戻り口１９の近傍に熱動弁２７を配置している。
【００２２】
しかして、熱源機１２から出湯された高温の温水は、温水往き管１４ａを通って低温ユニット１３へ送られ、低温ユニット１３を通過して温度を下げられた低温（例えば、６０℃）の温水は往き管２０から暖房床パネル３２に供給される。暖房床パネル３２内を循環し、暖房床パネル３２で放熱した温水は戻り管２１を通って再び低温ユニット１３へ戻り、戻り管１５ａから熱源機１２へ帰る。
【００２３】
図５に示すように、このとき低温ユニット１３内では、内挿管２６内を通過する高温の温水と、暖房床パネル３２から戻ってきて外套管２５を通過する温水とが液液熱交換器２３内で熱交換し、熱源機１２への低温水流出口１７における温水温度と、暖房床パネル３２への低温ユニット１３の出湯口１８における温水温度とがほぼ同じ温度になる。この結果、内挿管２６を通過して暖房床パネル３２に供給される温水の温度が低くなり、暖房床パネル３２に高温の温水が供給されなくなる。
【００２４】
従って、この温水暖房装置１１を用いた暖房装置においては、１台の熱源機１２によりファンコンベクタ３１と暖房床パネル３２に温水を供給することができる。しかも、ファンコンベクタ３１には高温の温水を供給する一方、暖房床パネル３２には低温ユニット１３で温度を下げてから温水往き管１４に温水を供給することができる。よって、温水往き管１４の上に長時間座っていたような場合でも、低温やけどを負わせる危険を防止することができる。
【００２５】
更に、低温ユニット１３での戻り温度を利用して熱動弁２を制御するため、熱動弁を動作させる温水温度が低くなり、熱動弁の応答性が改善される。その結果、閉弁までの時間が短くなり、暖房床パネル３２への温水供給を安定に制御することが可能となる。
【００２６】
また、図５に示すように、液液熱交換器２３においては、外套管２５を流れる温水と内挿管２６を流れる温水とは対向しており、暖房床パネル３２へ向かう温水と暖房床パネル３２から戻ってきた温水とは逆行しながら熱交換するようにしてあり、これによって熱交換効率を向上させている。
【００２７】
（第２の実施形態）
図６は本発明の別な実施形態による低温ユニット１３の構成を示す概略図、図７は該低温ユニット１３による床暖房温度の制御方法を説明する図である。この低温ユニット１３にあっては、温水戻り口１９の近傍にサーミスタ等の温度センサ４１を設けている。そして、コントローラ２４は、この温度センサ４１の検知温度に応じて熱動弁２７を制御する。
【００２８】
図７（ａ）は温度センサ４１の検知温度の変化を示し、図７（ｂ）は熱動弁２７の制御状態を示し、図７（ｃ）は運転スイッチのオン、オフ状態を示し、図７（ｄ）はコントローラ２４と熱源機１２との通信可能状態を示している。図７（ｂ）において、「開」とは連続的に熱動弁２７が開かれている（開状態に保たれている）状態を、「閉」とは連続的に熱動弁２７が閉じられている（閉状態に保たれている）状態を、「開−閉」とは設定温度と温度センサ４１の熱動弁２７がデューティー比制御されている状態をそれぞれ示している。
【００２９】
図７（ａ）における制御点とは、床暖房の設定温度で決まる温度ｔ２であって、運転スイッチがオンになっている状態においては、温度センサ４１の検知温度が制御点ｔ２よりも低い場合には熱動弁２７を「開」状態に保ち、温度センサ４１の検知温度が制御点ｔ２よりも高い場合には熱動弁２７をデューティー比制御する。また、図７（ｂ）におけるＦ点とは、凍結防止運転を開始する温度ｔ１であって、運転スイッチがオフの場合には、コントローラ２４と熱源機１２の間の通信状態はオフとなり、温度センサ４１の検知温度がＦ点ｔ１よりも高い場合には、熱動弁２７は「閉」状態に保たれているが、温度センサ４１の検知温度がＦ点ｔ１よりも下がると熱動弁２７が「開」状態となる。
【００３０】
したがって、この実施形態によれば、運転スイッチがオンの状態では、検知温度が制御点ｔ２よりも低い場合には熱動弁２７が「開」状態に開かれるので、運転スイッチがオンになって床暖房運転が開始される時には、熱動弁２７が「開」状態となって連続的に温水が暖房床パネル３２に供給され、急速に暖房床パネル３２を暖めることができる。
【００３１】
また、温度センサ４１の検知温度が制御点を超えると、熱動弁２７をデューティ比制御することにより、暖房床パネル３２を適温に保つことができ、特に暖房床パネル３２が高温になり過ぎないよう温度制御することができる。
【００３２】
さらに、運転スイッチがオフになっていて暖房床パネル３２や低温ユニット１３等が冷えてきた場合、冬季などにおいて検知温度がＦ点ｔ１（例えば、０℃）よりも下がると、熱動弁２７が「開」状態となって温水が循環させられるので、暖房床パネル３２や低温ユニット１３の配管などが凍結し破損するのを防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載の暖房用温水供給装置によれば、１台の熱源機により異なる温度の温水を出湯させることが可能になる。このため例えばファンコンベクターと暖房床パネルとを同時使用しているような場合でも、暖房床パネルに高温の温水が供給されないようにでき、暖房床パネルに長時間座っていても低温やけどの恐れが少なくなる。また、循環温水の温度が最も低くなる位置に熱動弁を設けているので、熱動弁の応答性を良好にすることができ、暖房温度を安定させることができる。
【００３４】
また、請求項２に記載の暖房用温水供給装置にあっては、熱交換器として二重管構造のものを使用しているので、プレートフィン方式の熱交換器に比べて部品点数が少なく、構造も簡単にすることができる。さらに、高温の循環温水と低温の循環温水とが互いに反対向きに流れながら熱交換するようにしているので、熱交換器の熱交換効率が高くなり、熱交換器の長さを短くすることができる。よって、熱交換器のコストを安価にすることができ、また熱交換器を小型化することができる。
【００３５】
請求項３に記載の暖房用温水供給装置によれば、熱交換器がコイル状に巻かれているので、熱交換器の外形サイズを小型化することができる。
【００３６】
請求項４に記載の暖房用温水供給装置によれば、あらかじめ暖房用温水供給装置に温水温度センサを設けておくことができ、暖房運転制御、及び凍結防止運転を行う。また、暖房床パネルに温水温度センサを設ける場合のように温水温度センサの設置工事やその配線工事などが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による低温ユニットを備えた暖房装置の構成を示す概略図である。
【図２】同上の低温ユニットの内部構造を示す正面図である。
【図３】同上の低温ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図４】コントローラによる熱動弁のデューティー比制御を説明する図である。
【図５】低温ユニット内の熱交換器の構造を概念的に示す断面図である。
【図６】本発明の別な実施形態による低温ユニットを備えた暖房装置の構成を示す概略図である。
【図７】コントローラによる低温ユニット等の制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
１２熱源機
１３低温ユニット
２３液液熱交換器
２４コントローラ
２５外套管
２６内挿管
２７熱動弁
３１ファンコンベクタ
３２暖房床パネル
４１温度センサ

Claims

熱源側から供給される高温の循環温水と温水使用機器から戻る低温の循環温水とを熱交換させるための熱交換器を備え、
温水の循環を制御するための熱動弁が、前記熱交換器の低温循環水流入側の端部もしくはその近傍に配置され、前記温水使用機器の検知温度に応じて前記熱動弁の開閉制御時間の比率を制御することにより温水使用機器の温度を制御することを特徴とする暖房用温水供給装置。
前記熱交換器は、高温の循環温水が流れる管路と低温の循環温水が流れる管路とを二重管構造とし、高温の循環温水と低温の循環温水とが互いに反対向きに流れながら熱交換するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の暖房用温水供給装置。
前記熱交換器はコイル状に巻かれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の暖房用温水供給装置。
前記熱交換器の低温循環水流入側の端部又はその近傍に、暖房運転制御及び凍結防止運転を行わせるための温水温度センサを設けたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の暖房用温水供給装置。