JP6106049B2

JP6106049B2 - 流量自動調節システム

Info

Publication number: JP6106049B2
Application number: JP2013170926A
Authority: JP
Inventors: 典夫小林
Original assignee: ウオサブジャパン株式会社
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: JP2015040650A

Description

本発明は、熱媒体が流通する複数本の流路を有する暖房システム等において、前記各流路に循環させる前記熱媒体の流量を自動で調節する流量自動調節システムに関するものである。

従来、暖房システムの一つとして、セントラルヒーティングシステムが採用されている。このセントラルヒーティングシステムは、ボイラーで温められた水や油等の熱媒体を複数の部屋に繋がる複数本の流路に供給し、各部屋において前記熱媒体の熱を放熱することで、各部屋の暖房を行うものである。

また、これまでのセントラルヒーティングシステにおいては、経済性や省エネのために、部屋別に設定された温度以上になると前記流路への熱媒体の供給を遮断することがある。

例えば、特開２００１−３０４６０３号公報では、室温が設定値より低いと自動的に弁を開いて放熱器に温水を流し、室温が設定より高いと自動的に弁を閉じて温水を遮断するサーモバルブが設けられている電気温水暖房装置に関する発明が提案されている（特許文献１）。また、このような電気温水暖房装置では、流路毎に圧力損失が異なるため、各流路ごとに必要流量の熱媒体が流れるように調節する必要がある。これまでは、施工者が、各流路に設けられたバルブを手動で操作して、必要流量になるように調節している。

特開２００１−３０４６０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明等の従来の発明においては、各流路の流量調節が施工者の感覚を頼りに設定されることが多く、流量検査を行う場合が少ないことから、実際には前記流路に必要流量が流れていないことがあるという問題がある。

また、経済性や省エネのために一つ又は複数の流路が遮断された場合、その他の流路に必要以上の熱媒体が流入するという問題がある。上述のとおり、各流路ごとに圧力損失が異なるため、施工時に必要流量が流れている流路であっても、前記流路の遮断によって圧力バランスが崩れ、必要流量以上の流路や必要流量以下の流路が生じてしまう。

必要流量以上に流れる流路においては、過大な温度上昇であるいわゆるオーバーシュートが発生し、エネルギーを無駄に消費してしまうし、流水音による騒音も大きくなるという問題がある。

また、必要流量以下しか流れない流路においては、部屋はなかなか暖まらず、その部屋を利用しなくなるという問題がある。各部屋の室温のばらつきは、急激な温度変化にさらされることで血圧が急上昇ないし急降下する、いわゆるヒートショックを生じさせるため、健康的にも問題である。さらに、暖まらない部屋を暖めるため、ボイラーを稼働する時間が長くなり耐久性の低下につながるという欠点もある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、各流路に所定の流量の熱媒体を自動的に調節することのできる流量自動調節システムを提供することを目的としている。

本発明に係る流量自動調節システムは、熱媒体を複数本の流路に循環させる際の熱媒体流量を自動調節する流量自動調節システムであって、前記熱媒体を複数本の前記流路に循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプに連結されているとともに前記各流路の入口に連結されており、前記各流路に前記熱媒体を分配して供給する供給管と、前記各流路の出口に連結されており、前記出口から流出する前記熱媒体を合流させて前記循環ポンプに還元する還元管と、前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を計測する複数の流量センサーと、前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を調節する複数の電動バルブと、前記流量センサーにより計測される流量が前記各流路ごとに設定された所定流量の範囲内となるように前記電動バルブを駆動させるバルブ制御ボックスとを有する。

また、本発明の一様態として、前記供給管と前記還元管との間に流通可能に連結されているとともに、その流通路途中に前記熱媒体の流量を計測するバイパス用流量センサーおよびその流量を調節するバイパス用電動バルブを備えたバイパス流路を有しており、前記バルブ制御ボックスは、設定された所定流量の範囲内に制御した前記各流路ごとの流量と、前記バイパス流路で計測された流量とを合算した総流量が、予め設定されている最小総流量以上になるように前記バイパス用電動バルブを駆動するようにしてもよい。

さらに、本発明の一様態として、前記バルブ制御ボックスは、前記流量センサーにより計測される流量が前記各流路ごとに設定されている流量の範囲外であると判断した後、所定の時間内および／または所定の回数内で設定されている流量の範囲内に調節されない場合には、その流量の調節を終了するようにしてもよい。

本発明によれば、各流路に所定の流量の熱媒体を自動的に調節することができる。

本発明に係る流量自動調節システムの一実施形態を示す模式図である。本実施形態の流量自動調節システムを示すブロック図である。本実施形態における流量センサーを示す断面図である。本実施形態における電動バルブであって（ａ）その駆動部と（ｂ）バルブ部とを示す断面図である。本実施形態の流量自動調節システムにおける各種データおよび電力の流れを示すフロー図である。本実施形態におけるバルブ制御ボックスによる流量調節処理を示すフローチャートである。他の実施形態におけるバルブ制御ボックスによる流量調節処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る流量自動調節システムの一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態の流量自動調節システム１は、図１に示すように、建物の第一室、第二室および第三室を温める暖房システムに用いたものである。

なお、図１および図２において、矢印付きの実線は、各構成をつなぐ配管およびこの配管において熱媒体の流れる方向を示している。また、破線は、各構成をつなぐ信号線１１を示している。

以下、本実施形態の流量自動調節システム１について詳細に説明する。

本実施形態の流量自動調節システムシステム１は、図１および図２に示すように、熱媒体を温めるボイラー２と、前記熱媒体を複数本の流路５に循環させる循環ポンプ３と、前記各流路５に前記熱媒体を分配して供給する供給管４と、前記各流路５から前記熱媒体を合流させて前記循環ポンプ３に還元する還元管６と、前記各流路５ごとに設けられる流量センサー７と、前記各流路５ごとに設けられる電動バルブ８と、前記供給管４と前記還元管６との間に流通可能に連結されているバイパス流路９と、前記各流路５ごとの流量に応じて前記電動バルブ８等を駆動するバルブ制御ボックス１０とを有している。

ボイラー２は、熱媒体を温める機器であり、本実施形態では、図１に示すように、ボイラー室に設置されている。また、本実施形態におけるボイラー２は、図２に示すように、温めた前記熱媒体を貯留する貯留タンク２１を内蔵している。この貯留タンク２１は、前記熱媒体の供給量に応じた所定の容積を有しており、金属や樹脂等からなる管により循環ポンプ３の入口３１と流通可能に連結されている。

なお、熱媒体を温める熱源は、特に限定されるものではなく、電熱線等の電気的な熱やガスまたは石油等の燃焼熱等から適宜選択することができる。また、温められた熱媒体は、貯留タンク２１に貯留せずに各流路５に供給してもよい。

熱媒体は、各流路５を循環する液体であり、特に限定されるものではなく、水、合成系の熱媒体油、鉱油系の熱媒体油等から適宜選択されるものである。

次に、循環ポンプ３について説明する。循環ポンプ３は、上述のとおり、入口３１がボイラー２の貯留タンク２１と流通可能に連結されており、前記貯留タンク２１内の温められた熱媒体を前記入口３１から吸引し、出口３２へ排出するようになっている。本実施形態における循環ポンプ３は、図１に示すように、ボイラー室に設置されている。

なお、循環ポンプ３の種類は、特に限定されるものではなく、回転ポンプや容積型ポンプ等から適宜選択されるものである。また、本実施形態では、ボイラー２と循環ポンプ３とを別体としているが、ボイラー２に内蔵されているポンプを循環ポンプ３として利用してもよい。

供給管４は、図２に示すように、その入口４１が循環ポンプ３の出口３２と金属や樹脂からなる管により流通可能に連結されているとともに、各流路５の入口５１が連結されている。つまり、供給管４は、循環ポンプ３から排出された熱媒体を前記各流路５に分配して供給するように構成されている。

流路５は、金属や樹脂からなる管であって、図２に示すように、その入口５１が供給管４に連結されているとともに、その出口５２が還元管６に連結されている。本実施形態では、３本の流路５が、前記供給管４から各部屋に設けられた放熱器５３を通って前記還元管６へと連結されている。

放熱器５３は、供給される熱媒体の熱を各部屋に放熱し、前記各部屋を暖めるものである。放熱器５３の種類は、部屋の大きさや自然環境等に応じて適宜選択されるものである。本実施形態における放熱器５３は、図１に示すように、第一室には床暖房５３ａが、第二室にはファンコンベクター５３ｂが、第三室にはラジエター５３ｃがそれぞれ一台ずつ設置されている。

また、放熱器５３は、その種類や必要な熱量に応じて供給する熱媒体の流量または流量範囲が定められている。後述するように、本実施形態におけるバルブ制御ボックス１０では、放熱器５３に供給する熱媒体の流量または流量範囲に基づいて、各流路５における所定流量の範囲が設定されている。

さらに、各放熱器５３は、図１および図２に示すように、サブコントロールパネル５４を備えている。なお、第二室に設けられているファンコンベクター５３ｂは、サブコントロールパネル５４が内蔵されている。

このサブコントロールパネル５４は、図５に示すように、温度センサー５５を有しており、各部屋の温度を計測するようになっている。また、サブコントロールパネル５４は、入力部５６や表示部５７を備えており、各部屋の設定温度を入力したり、各部屋の温度や前記放熱器５３に流れる熱媒体の流量等を表示したりするようになっている。

また、サブコントロールパネル５４は、図２に示すように、信号線１１により、バルブ制御ボックス１０と連結されており、前記信号線１１を介して、温度センサー５５により計測された部屋の温度データや入力部５６により入力された設定温度データ等を前記バルブ制御ボックス１０へ送信するようになっている。

還元管６は、図２に示すように、各流路５の出口５２と流通可能に連結されている。また、還元管６の出口６１は、ボイラー２と金属や樹脂からなる管により流通可能に連結されている。つまり、還元管６は、各流路５に分配された熱媒体を合流させるとともに、その合流させた熱媒体をボイラー２に供給し、このボイラー２に連結された循環ポンプ３へと還元するようになっている。

流量センサー７は、流路の流量を計測するものであり、各々の流路５ごとに設けられている。本実施形態では、図２に示すように、放熱器５３から還元管６までの間の流路５に設けられている。また、本実施形態における流量センサー７は、図３に示すように、熱媒体を通過させる流路５内に回転するプロペラ７１を内蔵しており、このプロペラ７１が熱媒体の水力により回転する回転数を電気信号として検出して流量を計測するようになっている。

また、流量センサー７は、信号線１１によって、バルブ制御ボックス１０と連結されており、前記信号線１１を介して、前記流量センサー７により計測された各流路５の流量データを前記バルブ制御ボックス１０へ送信するようになっている。

なお、流量センサー７は、特に限定されるものではなく、例えば、差圧式の流量センサー、電磁波を用いた流量センサーまたは超音波を用いた流量センサー等から適宜選択されるものである。

電動バルブ８は、各流路５を流れる熱媒体の流量を調節するためのものであり、各々の流路５ごとに設けられている。図４に示すように、電動バルブ８は、駆動部８１とバルブ部８２とが一組で構成されている。また、本実施形態における電動バルブ８は、図２に示すように、流量センサー７と還元管６との間に設けられている。

駆動部８１は、図４（ａ）に示すように、バルブ部８２に設けられている弁８５を変位させて流路５の開閉を行う複数のギア８３と、このギア８３を回転させるステッピングモータ８４とを有している。前記ステッピングモータ８４は、図２に示すように、信号線１１により、バルブ制御ボックス１０と連結されており、前記信号線１１を介して、前記バルブ制御ボックス１１から低電圧による電力を受けて駆動するようになっている。

バルブ部８２は、図４（ｂ）に示すように、前記駆動部８１によって変位する弁８５が設けられており、前記駆動部８１によって開閉が行われるようになっている。

なお、本実施形態における流量センサー７および電動バルブ８は、各放熱器５３と還元管６のと間に設けられているが、特に限定されるものではなく、各流路５のいずれの場所に設けられていてもよい。

バイパス流路９は、供給管４と還元管６との間に流通可能に連結されており、その流通路途中にバイパス用流量センサー９３と、バイパス用電動バルブ９４とを有している。本実施形態におけるバイパス流路９は、図２に示すように、その入口９１が前記供給管４の入口４１近傍に設けられているとともに、その出口９２が前記還元管６の出口６１近傍に設けられている。よって、バイパス流路９を流れる熱媒体は、各流路５や放熱器５３を通過せずに、循環ポンプ３に還元されるようになっている。また、後述するように、前記バイパス流路９を別途設けることにより、各流路５における流量制御に伴って循環ポンプ３にかかる負荷を軽減するようになっている。

バイパス用流量センサー９３は、バイパス流路９を流れる熱媒体の流量を計測するものである。本実施形態におけるバイパス用流量センサー９３は、各流路５に設けられている流量センサー７と同じものが用いられており、図２に示すように、信号線１１によって、バルブ制御ボックス１０と連結されている。

バイパス用電動バルブ９４は、バイパス流路５を流れる熱媒体の流量を調節するものである。本実施形態におけるバイパス用電動バルブ９４は、各流路５に設けられている電動バルブ８と同じものが用いられており、図２に示すように、信号線１１によって、バルブ制御ボックス１０と連結されている。

なお、ボイラー２の種類によってバイパスが内蔵されているものがあるが、本実施形態におけるバイパス流路９は、そのボイラー２に内蔵されているものとは別途、設けられるものである。

バルブ制御ボックス１０は、流量センサー７により計測された各流路５の流量に基づいて電動バルブ８を制御し、各流路５の流量を調整するものである。本実施形態におけるバルブ制御ボックス１０は、図５に示すように、サブコントロールパネル５４との間で各種データの送受信を行う信号送受信部１０１と、流量センサー７により計測された流量データを受信する流量信号受信部１０２と、時間を計測するタイマー１０３と、電動バルブ８に駆動電力を出力する駆動電力出力部１０４と、各電動バルブ８に供給する電力を管理する電源部１０５と、各種データに基づき電動バルブ８等の制御を行う制御部１０６とを有する。また、本実施形態におけるバルブ制御ボックス１０には、設定値の入力や計測値の表示等を行うメインコントロールパネル１０７が接続されている。

信号送受信部１０１は、各種データを送受信するインターフェースであり、信号線１１によって、各サブコントロールパネル５４に通信可能に接続されている。この信号送受信部１０１は、図５に示すように、前記サブコントロールパネル５４から送信される温度データおよび設定温度データを受信して制御部１０６に送信するとともに、制御部１０６から送信される設定温度データを受信してサブコントロールパネル５４に送信するようになっている。

流量信号受信部１０２は、流量データを受信するインターフェースであり、信号線１１により、各流量センサー７およびバイパス用流量センサー９３に通信可能に接続されている。この流量信号受信部１０２は、図５に示すように、流量センサー７およびバイパス用流量センサー９３から受信される各流路５およびバイパス流路９の流量データを受信して制御部１０６に送信するようになっている。

タイマー１０３は、時間を計測するものであり、制御部１０６から計測開始信号を受信すると時間の計測を開始し、前記制御部１０６から送信されるリクエスト信号を受信するとその計測した時間データを制御部１０６に送信するようになっている。

駆動電力出力部１０４は、各電動バルブ８およびバイパス用電動バルブ９４に駆動電力を供給するインターフェースであり、信号線１１により、各電動バルブ８およびバイパス用電動バルブ９４に通電可能に接続されている。

なお、本実施形態において、各電動バルブ８およびバイパス用電動バルブ９４への給電は、信号線１１を用いているが、別途、給電用の導線等を設けてもよい。

電源部１０５は、制御部１０６や駆動電力出力部１０４等に電力を供給するものであり、図示しないが、外部のコンセントに接続されている。

制御部１０６は、マイコンまたはＣＰＵ（集積回路）およびＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置等により構成されており、信号送受信部１０１、流量信号受信部１０２およびタイマー１０３から受信した各種データを処理し、電源部１０５から供給される電力を駆動電力出力部１０４を介して各電動バルブ８およびバイパス用電動バルブ９４に供給して各流路５の流量を制御するものである。

なお、制御部１０６による各種データの処理や各電動バルブ８等の制御の詳細については、フローチャートを用いて後述する。

次に、メインコントロールパネル１０７は、入力部や表示部を備えており、各部屋の設定温度を入力したり、各部屋の温度や各流路やバイパス流路９を流れる熱媒体の流量等を表示するようになっている。本実施形態におけるメインコントロールパネル１０７は、タッチパネル１０８を有しており、入力部と表示部とが一体的に形成されている。また、メインコントロールパネル１０７は、図２に示すように、信号線１１によって、バルブ制御ボックス１０に通信可能に接続されている。

なお、メインコントロールパネル１０７における各種設定の入力方法は、特に限定されるものではなく、別途ボタン等を設けてもよい。また、メインコントロール１０７とバルブ制御ボックス１０との通信接続は有線に限定されるものではなく無線であってもよい。

次に、本実施形態の流量自動調節システム１における各構成の作用について説明する。

まず、メインコントロールパネル１０７を用いて、各部屋の温度の設定、各流路５の流量の範囲の設定および最小総流量の設定を入力する。なお、各部屋の温度の設定の入力等は、各放熱器５３の側に設けられたサブコントロールパネル５４でも行うことができる。

各流路５の流量の範囲は、放熱器５３の種類や必要な熱量に応じて供給する熱媒体の流量またはその範囲に基づいて決定される。本実施形態における各流路５の流量の範囲は、放熱器５３において必要な所定の流量に対し、−０．１リットル〜＋０．２リットルの範囲としている。なお、各流路５の流量の範囲の決定方法は特に限定されるものではなく、適宜選択されるものである。

最小総流量は、循環ポンプ３により排出される定格流量に基づいて決定される。本実施形態における最小総流量は、前記循環ポンプ３の定格流量の５割の流量としている。なお、最小総流量の決定は特に限定されるものではなく、適宜選択されるものである。

次に、本実施形態の流量自動調節システム１を用いた暖房システムの運転にともなう熱媒体の流れについて説明する。

まず、暖房システムの運転が開始されると、熱媒体はボイラー２により温められて貯留タンク２１に貯留される。なお、運転開始時に、貯留タンク２１内に温められた熱媒体が貯留されている場合は、その貯留されている熱媒体を使用してもよい。

次に、貯留タンク２１内の熱媒体は、図２に示すように、循環ポンプ３によって供給管４へと供給される。そして、供給管４内の熱媒体は、各流路５およびバイパス流路９へと分配される。

各流路５に分配された熱媒体は、流路５の途中にある放熱器５３に送られる。放熱器５３に送られた熱媒体は、放熱して各部屋を暖める。第一室の床暖房５３ａでは、床下に設けられた配管からの熱伝導および放射熱により室内を暖めるようになっている。また、第二室のファンコンベクター５３ｂでは、熱媒体により温められた空気をファンで室内に送風することにより室内を暖めるようになっている。さらに、第三室のラジエター５３ｃでは、熱媒体により暖められた空気が自然対流により室内を循環し、室内を暖めるようになっている。

各放熱器５３により放熱された後の熱媒体は、図２に示すように、還元管６へと送られて合流する。

また、バイパス流路９へと分配された熱媒体は、放熱器５３等を通過せずに還元管６へと送られて合流する。よって、バイパス流路９を通過した熱媒体は、高温を保ったまま還元管に送ることができる。

還元管６で合流した熱媒体は、図２に示すように、ボイラー２へと送られ、再び暖められて貯留タンク２１に貯留され、循環ポンプ３へと還元される。

次に、本実施形態におけるバルブ制御ボックス１０による処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、バルブ制御ボックス１０は、メインコントロールパネル１０７や運転スイッチ（図示しない）等による指示で暖房システムの運転が開始されると、サブコントロールパネル５４の温度センサー５５を用いて各部屋の温度を計測する（温度計測ステップＳ１）。計測された温度データは、信号送受信部１０１を介して制御部１０６に送信される。

次に、制御部１０６では、送信された各部屋の温度と、設定されている各部屋の設定温度とを比較し、温度を監視する（温度監視ステップＳ２）。ここで、各部屋の温度が設定温度よりも低い場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、各流路５の流量は制御せずに、次のステップに進み、運転を終了するか否かを判別する（終了判別ステップＳ３）。本実施形態では、メインコントロールパネル１０７や運転スイッチにより運転終了が指示されたか否かを判別している。ここで、運転を終了すると判別された場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、運転を終了する。

一方、運転を終了しないと判別された場合は（Ｓ３：ＮＯ）は、温度計測ステップＳ１に戻り、各部屋の温度の監視を続ける。

温度監視ステップＳ２に戻って、各部屋の温度が設定温度よりも高い場合（Ｓ２：ＮＯ）、制御部１０６は駆動電力出力部１０４により設定温度に達した部屋に配置された流路５を遮断するように電動バルブ８を駆動させる（流路遮断ステップＳ４）。これにより、室温が設定温度以上に暖められるのを防ぐとともに、還元された熱媒体をボイラー２で再び暖める際の消費燃料を抑制することができる。

次に、制御部１０６は、流量センサー７およびバイパス用流量センサー９３を用いて、各流路５およびバイパス流路９の流量を計測する（流量計測ステップＳ５）。計測された流量データは、流量信号受信部１０２を介して制御部１０６に送信される。

また、制御部１０６は、流量の計測が開始されると、タイマー１０３に計測開始信号を送信する（タイマー開始ステップＳ６）。前記計測開始信号を受信したタイマー１０３は、時間Ｔの計測を開始する。

次に、タイマー１０３により計測された時間Ｔが、所定の時間以内であるか否かを判別する（計測時間判別ステップＳ７）。本実施形態では、図５に示すように、制御部１０６がタイマー１０３に対してリクエスト信号を送信する。タイマー１０３は、リクエスト信号を受信すると、時間Ｔを制御部１０６に送信する。そして、制御部１０６は、時間Ｔが１２０秒以内であるか否かの判別を行う。ここで、時間Ｔが１２０秒以内であると判別された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、制御部１０６は、計測した各流路５の流量が設定されている所定流量の範囲外であるか否かを判別する（流量判別ステップＳ８）。ここで、流量が所定流量の範囲外であると判別された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御部１０６は、駆動電力出力部１０４により各流路５の流量が設定された所定流量の範囲内になるように電動バルブ８を駆動させる（流量調節ステップＳ９）。

具体的には、流路５の流量と設定された所定流量の範囲との差を求め、その差に応じて電動バルブ８のステッピングモータ８４を駆動させるステップ数を算出し、前記ステッピングモータ８４がそのステップ数駆動するための電力を駆動電力出力部１０４に発信させて電動バルブ８を駆動している。

電動バルブ８を駆動させた後は、再度、各流路５の流量が所定流量の範囲外であるか否かを判別するため、計測時間判別ステップＳ７に戻る。

計測時間判別ステップＳ７に戻り、時間Ｔが１２０秒より大きいと判別された場合（Ｓ７：ＮＯ）、各流路５の流量が所定流量の範囲外であるか否かにかかわらず、次のステップＳ１０に進む。このように、所定時間内で制御が完了しない場合には、強制的に流量の調節を終了させることにより、電動バルブ８の駆動時間を限定して壊れにくくしている。

また、流量判別ステップＳ８に戻り、流量が所定流量の範囲内であると判別された場合（Ｓ８：ＮＯ）、次のステップＳ１０に進む。

次のステップでは、各流路５ごとの流量と、バイパス流路９で計測された流量とを合算した総流量が、予め設定されている最小総流量以上であるか否かを判別する（総流量判別ステップＳ１０）。ここで、総流量が最小総流量より少ない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、制御部は、駆動電力出力部１０４により総流量が最小総流量以上になるようにバイパス用電動バルブ９４を駆動させる（総流量調節ステップＳ１１）。

具体的には、上述の流路５の流量調節と同様、総流量と最小総流量との差を求め、その差に応じてバイパス用電動バルブ９４のステッピングモータ８４を駆動させるステップ数を算出し、前記ステッピングモータ８４がそのステップ数駆動するための電力を駆動電力出力部１０４に発信させてバイパス用電動バルブ９４を駆動している。

このように、総流量が最小総流量以上となるようにバイパス流路９の流量を制御することにより、循環ポンプ３に過負荷がかからないようにして、前記循環ポンプ３を保護している。また、このバイパス流路９を開放することにより、前記バイパス流路９には暖房目的以外の不要な熱媒体を流すことになるが、本実施形態では、上述のとおり、前記バイパス流路９を通過する前記熱媒体は放熱器５３等を通らずに高温を保ったまま循環ポンプ３へと還元されるため、循環中の熱のロスは僅かである。

そして、総流量調節ステップＳ１１によりバイパス用電動バルブ９４を駆動した後、再度、各流路５の流量が所定流量の範囲内であるか否かを判別し、調節するため、流量計測ステップＳ５に戻る。

一方、総流量判別ステップＳ１０において、総流量が最小総流量以上である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、循環ポンプ３が過負荷の状態ではないとして、各流路５の流量および総流量の調節を終了し、再度、各部屋の温度を監視するため、温度計測ステップＳ１に戻る。

以上のような本実施形態の流量自動調節システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．各流路５に設定された範囲内の流量の熱媒体を供給することができる。
２．各部屋で望む通りの暖房ができ、便利で快適な温度を維持することができる。
３．バイパス流路９を設けたことにより最小総流量以上の流量を循環させることができるため、循環ポンプ３の負荷が軽減されて壊れ難くすることができる。
４．電動バルブ８の制御を所定の時間または回数以内に留めることにより、電動バルブ８の故障を抑制することができる。

なお、本発明に係る流量自動調節システムは、前述した一実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、本発明に係る流量自動調節システム１は、暖房システムとして用いるものに限定されるものではなく、冷房システムやロードヒーティングシステム等に用いてもよい。

冷房システムとして用いる場合は、ボイラー２に変えて、熱媒体を冷却する冷却装置を設けることができる。

また、ロードヒーティングシステムとして用いる場合は、各流路５を路面下に埋設することでその流路５自体が放熱器となり、前記流路５からの熱で前記路面上の雪を融かすことができる。また、温度センサー５５の代わりに降雪センサーや積雪計などを設けてもよい。

さらに、上記実施形態では、電動バルブ８の保護のため、制御開始から所定の時間を超えた場合には、Ｓ６〜Ｓ９に示すように、前記電動バルブ８の駆動を停止するようにしているが、図７に示すように、Ｓ６〜Ｓ９の代わりにＳ６’〜Ｓ１０’のように駆動回数Ｎに上限を設けて前記電動バルブ８の駆動を停止するようにしてもよい。

また、メインコントロールパネル１０７やサブコントロールパネル５４には、熱媒体を温める際のカロリーやそれに応じた電気代や灯油代等を表示できるようにしてもよい。

さらに、各放熱器５３ごとにＩＤを設定し、各種データにこのＩＤを付与することで、各種データを管理してもよい。

１流量自動調節システム
２ボイラー
３循環ポンプ
４供給管
５流路
６還元管
７流量センサー
８電動バルブ
９バイパス流路
１０バルブ制御ボックス
１１信号線
２１貯留タンク
３１循環ポンプの入口
３２循環ポンプの出口
４１供給管の入口
５１流路の入口
５２流路の出口
５３放熱器
５４サブコントロールパネル
５５温度センサー
５６入力部
５７表示部
６１還元管の出口
７１プロペラ
８１駆動部
８２バルブ部
８３ギア
８４ステッピングモータ
８５弁
９１バイパス流路の入口
９２バイパス流路の出口
９３バイパス用流量センサー
９４バイパス用電動バルブ
１０１信号送受信部
１０２流量信号受信部
１０３タイマー
１０４駆動電力出力部
１０５電源部
１０６制御部
１０７メインコントロールパネル

Claims

熱媒体を複数本の流路に循環させる際の熱媒体流量を自動調節する流量自動調節システムであって、
前記熱媒体を複数本の前記流路に循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプに連結されているとともに前記各流路の入口に連結されており、前記各流路に前記熱媒体を分配して供給する供給管と、
前記各流路の出口に連結されており、前記出口から流出する前記熱媒体を合流させて前記循環ポンプに還元する還元管と、
前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を計測する複数の流量センサーと、
前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を調節する複数の電動バルブと、
前記各流路ごとに設けられて供給される前記熱媒体の熱を各部屋に放熱する複数の放熱器と、
前記各部屋の温度を計測する複数の温度センサーと、
時間を計測するタイマーと、
前記各電動バルブの駆動を制御するバルブ制御ボックスと、
を有しており、
前記バルブ制御ボックスは、前記各温度センサーで計測された温度と、前記各部屋で設定されている設定温度とを比較し、前記部屋の温度が設定温度よりも高いと判別した場合にはその部屋に配置された前記流路を遮断するように前記電動バルブを駆動させるとともに、前記タイマーにより時間の計測を開始し、当該時間が所定時間内であるか否かを判別し、所定の時間内である場合には、前記流量センサーにより計測される流量が前記各流路ごとに設定された所定流量の範囲外であるか否かを判別し、前記流量が所定流量の範囲外である場合には、前記各流路の流量と前記各流路ごとに設定された所定流量との差を求め、その差に応じて前記電動バルブを駆動させ、前記各流量が所定流量の範囲内であると判別されるまで前記各流路の流量が所定流量の範囲外であるか否かの判別および前記各電動バルブの駆動制御を繰り返し、一方、前記タイマーにより計測された時間が所定時間より大きいと判別された場合には、前記各流路の流量が所定流量の範囲外であるか否かにかかわらず前記各電動バルブの駆動制御を終了する、前記流量自動調節システム。
熱媒体を複数本の流路に循環させる際の熱媒体流量を自動調節する流量自動調節システムであって、
前記熱媒体を複数本の前記流路に循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプに連結されているとともに前記各流路の入口に連結されており、前記各流路に前記熱媒体を分配して供給する供給管と、
前記各流路の出口に連結されており、前記出口から流出する前記熱媒体を合流させて前記循環ポンプに還元する還元管と、
前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を計測する複数の流量センサーと、
前記各流路ごとに設けられて前記各流路における前記熱媒体の流量を調節する複数の電動バルブと、
前記各流路ごとに設けられて供給される前記熱媒体の熱を各部屋に放熱する複数の放熱器と、
前記各部屋の温度を計測する複数の温度センサーと、
前記各電動バルブの駆動を制御するバルブ制御ボックスと、
を有しており、
前記バルブ制御ボックスは、前記各温度センサーで計測された温度と、前記各部屋で設定されている設定温度とを比較し、前記部屋の温度が設定温度よりも高いと判別した場合にはその部屋に配置された前記流路を遮断するように前記電動バルブを駆動させるとともに、流量調節により前記電動バルブを駆動させた駆動回数が所定の駆動回数以下であるか否かを判別し、所定の駆動回数以下である場合には、前記流量センサーにより計測される流量が前記各流路ごとに設定された所定流量の範囲外であるか否かを判別し、前記流量が所定流量の範囲外である場合には、前記各流路の流量と前記各流路ごとに設定された所定流量との差を求め、その差に応じて前記電動バルブを駆動させ、前記各流量が所定流量の範囲内であると判別されるまで前記各流路の流量が所定流量の範囲外であるか否かの判別および前記各電動バルブの駆動制御を繰り返し、一方、前記電動バルブの駆動回数が所定の駆動回数を越えていると判別された場合には、前記各流路の流量が所定流量の範囲外であるか否かにかかわらず前記各電動バルブの駆動制御を終了する、前記流量自動調節システム。
前記供給管と前記還元管との間に流通可能に連結されているとともに、その流通路途中に前記熱媒体の流量を計測するバイパス用流量センサーおよびその流量を調節するバイパス用電動バルブを備えたバイパス流路を有しており、
前記バルブ制御ボックスは、設定された所定流量の範囲内に制御した前記各流路ごとの流量、または前記各流路の流量が所定流量の範囲外であるか否かにかかわらず前記電動バルブの駆動制御を終了した前記各流路ごとの流量と、前記バイパス流路で計測された流量とを合算した総流量が、予め設定されている最小総流量以上になるように前記バイパス用電動バルブを駆動する請求項１または請求項２に記載の流量自動調節システム。