JP3792961B2 - 温水暖房装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、熱交換により加熱した温水を循環ポンプにより循環させて室内等の暖房を行う温水暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の温水暖房装置にとしては、例えば特開平９−３０３７９８号がある。
これには、温水暖房装置内の熱交換器の下流側に設けた温水温度センサの検出値により制御するガス量制御器の出力特性に合わせて循環ポンプの出力を変えて制御する、つまり温水を加熱する加熱器の燃焼量に合わせて循環ポンプの回転数を変化させる制御や、熱交換器の上流側に設けた温水温度センサの検出値により循環ポンプの出力を変えて制御する、つまり加熱前の温水の温度に合わせて循環ポンプの回転数を変化させる温水暖房装置の制御が開示されている。
【０００３】
これにより循環ポンプの出力、つまり回転数が一定のものに比べて、温水暖房装置の運転状態に相応したポンプ出力となって省エネルギー化、静音化を図ることができるものである。
【０００４】
また、特開平１０−１１０９５９号では、温水サーミスタによる検知温度が暖房運転開始時に第１の所定温度以上の時は燃焼部の着火後弱燃焼とし、更に所定時間毎に検知された水温が第１の所定温度より高くかつ第２の所定温度以下の時は、燃焼量を段階的に上昇させる温水暖房装置の制御が開示されている。
【０００５】
これにより、暖房運転開始時に強燃焼で燃焼を開始し、温水の温度が上昇するにつれて燃焼量を段階的に低くする制御に比べて、強燃焼では温水の温度が急上昇するような暖房負荷が小さい場合でも、燃焼開始時に温水の温度が急上昇するのを抑えて水温を徐々に上昇させるので、燃焼の停止、再燃焼の繰り返し回数を少なくでき、それにより機器へのストレスが減って寿命が短くなるのを防止できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、例えば特開平９−３０３７９８号の温水暖房装置の場合、暖房負荷が小さいと暖房開始による燃焼で温水の温度が短時間に急上昇し、着火後すぐに燃焼停止されるので、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しが多く、温水暖房装置の寿命を短くしてしまうという問題点があった。
【０００７】
また、特開平１０−１１０９５９号の温水暖房装置の場合、暖房負荷が大きくて温水温度が第１の所定温度以上の時、暖房運転開始時つまり着火完了後弱燃焼となるので温水の温度がなかなか上昇せず、又循環ポンプの回転数を変化させて制御を行うものになっていないので、暖房運転開始からの暖房の立ち上がりが遅く、循環ポンプの運転の省エネルギ化もなされていないという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、暖房負荷の大小にかかわらず快適な暖房運転を行いつつ、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを少なくして温水暖房装置の機器の寿命が短くなるのを防止すると共に、循環ポンプの回転数を制御して変化させることにより循環ポンプの運転の消費電力を低減して省エネルギ化、静音化を図ることを目的としているものである。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
本発明はこの点に着目し上記欠点を解決するため、特にその構成を、請求項１では、水を加熱する熱交換器と、該熱交換器を加熱するバーナ部と、温水の温度を検知する温水サーミスタと、温水の温度を設定する温水温度設定手段と、加熱された温水を搬送する循環ポンプとを備え、室内に備えた放熱器との間に温水循環路を形成し、加熱した温水を出力が可変する循環ポンプにより温水循環路を循環させる温水暖房装置に於いて、前記温水暖房装置の暖房運転は第１温調制御パターンと第２温調制御パターンとにより制御され、前記第１温調制御パターンにて暖房運転を開始するすると共に、前記第１温調制御パターンは循環ポンプは強運転で、強燃焼で燃焼を開始し、温水の検知温度が温水の設定温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止して温調制御パターンが切り替わり、前記第２温調制御パターンは循環ポンプは弱運転で、温水の検知温度が前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低い燃焼オン温度まで低下した時、中燃焼で再燃焼を開始し、前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低く燃焼オン温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止させ、更に温水の検知温度が第２温調制御パターンの温度帯の下限より低いパターン切替温度まで低下した時、温調制御パターンが切り替わるものである。
【００１０】
又本発明の請求項２に係る温水暖房装置では、特にその構成を、請求項１に於いて、前記第１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすると共に、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前記構成による請求項１に記載の温水暖房装置によれば、第１温調制御パターンでは、暖房運転開始時のように熱負荷が大きい時は、温水の温度が設定温度に近づいて燃焼量比例制御に入るまでは最大燃焼一定なので、温水温度を素早く高め、更に循環ポンプは強運転一定であるので、それにより室内の放熱器による放熱量を短時間で高めて暖房の立ち上がりをよくすることができ、また、温水の検知温度が設定温度の前後の温度になると燃焼量を温水検知温度に対して比例制御して設定温度付近に温水温度を制御し、更に温水の温度が燃焼量比例制御する温度帯を越えた時は、最小燃焼一定として温水への加熱を最低にすることにより、燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を低減して機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００１２】
また、第２温調制御パターンでは、パターン切替前の第１温調制御パターンにより温水の温度が上昇して温水の温度が燃焼オフ温度に達するほど室内の温度は上昇して熱負荷としては小さくなっているので、循環ポンプを弱運転一定とすることにより循環ポンプの消費電力を抑えて省エネ運転できると共に、室内の放熱器による放熱量を少なくして室内の温度が高くなり過ぎるのを防止し、又温水の温度が燃焼オン温度まで低下した時中燃焼で再燃焼すると共に燃焼オン温度を含む温度帯に温水の検知温度がある間は燃焼量比例制御を行うので、再燃焼開始時には熱負荷が大きくて中燃焼では燃焼量が小さく温水温度が更に低下すれば、それに比例して燃焼量を増加させて室内の放熱器による放熱量を大きくし、逆に再燃焼開始時に熱負荷が小さくて中燃焼では燃焼量が大きく温水温度が上昇すれば、それに比例して燃焼量を減少させて室内の放熱器による放熱量を中燃焼時よりも小さくし、それにより室内の放熱器による放熱量を再燃焼前より若干大きい程度にして室内の温度が上昇するのを防止でき、快適な暖房ができるものである。
【００１３】
更に再燃焼開始後、温水温度が燃焼量比例制御の温度帯をはずれて低くなると最大燃焼一定として温水への加熱を最大にして温水温度の低下を妨げ、逆に再燃焼開始後、温水温度が燃焼量比例制御の温度帯をはずれて高くなると最小燃焼燃焼一定として温水への加熱を最低にして温水温度の上昇を妨げることにより、快適な暖房を保持しつつ循環ポンプを弱運転一定とする第２温調制御パターンでの暖房運転を継続させ、循環ポンプの省エネ及び静音化を図れるものである。
【００１４】
また、前記構成による請求項２に記載の温水暖房装置によれば、第１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすることにより、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００１５】
更に、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくすることにより、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させ、それにより再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止できると共に、逆に温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【００１６】
【実施例】
次に、この発明に係る温水暖房装置を図面に示された一実施例で説明する。
図１において、１は本実施例における温水暖房装置本体で、該温水暖房装置本体１で熱交換して加熱した温水を、往き管２から床暖房パネルやパネルヒータ等の放熱器３を通過させて放熱した後、戻り管４から温水暖房装置本体１に戻す温水循環路５を形成するものである。
【００１７】
前記温水暖房装置本体１は、燃焼用空気を送風する送風機６と、燃油を常に一定量貯めている定油面器７と、該定油面器７の燃油を供給する燃料ポンプ８と、送風された燃焼用空気と供給された燃油とにより燃焼を行うバーナ部９と、循環する温水を貯湯する缶体１０と、前記缶体１０内に設けられ、缶体１０内の温水の温度を検知する温水サーミスタ１１と、前記缶体１０内に設けられ、前記バーナ部９の燃焼により加熱されて缶体１０内の温水と熱交換を行う熱交換器１２と、前記缶体１０内の温水を温水循環路５に循環させる出力可変の循環ポンプ１３と、該循環ポンプ１３と缶体１０との間に設けられ、温水中の空気を温水と分離する気水分離器１４とが内蔵されているものである。
【００１８】
そして温水暖房装置本体１に設けられた操作部１５又は室内等に設置されたリモコン１６により、暖房運転の開始又は停止の操作がされると、操作部１５又はリモコン１６より信号線１７を介して温水暖房装置本体１内の制御部１８に、暖房運転の開始信号又は停止信号が出力され、それにしたがって温水暖房装置の暖房運転を制御するものである。
【００１９】
前記温水暖房装置本体１内の制御部１８は電子回路により構成され、図２に示すようにマイコン１９と、操作部１５又はリモコン１６を操作することにより設定された温水の設定温度Ｔ及びその設定温度Ｔに基づいて演算されて設定される各制御温度を記憶するメモリ２０と、該メモリ２０に記憶されている温水の設定温度Ｔ及び各制御温度と缶体１０の温水サーミスタ１１の検知温度ｔとを比較する比較回路２１と、循環ポンプ１３の出力を可変制御するポンプ駆動回路２２とを具備したもので、温水暖房装置の運転を制御するものである。
【００２０】
次に本実施例の温水暖房装置の作動を図３のフローチャート及び図４に従って説明する。
まず温水暖房装置本体１の制御部１８は、温水暖房装置本体１の操作部１５又はリモコン１６を操作して温水の設定温度Ｔが設定され直されると（Ｓ１）、予め設定されている演算式に基づいて第１比例下限温度Ｔ１、第１比例上限温度Ｔ２、燃焼オフ温度Ｔ３、燃焼オン温度Ｔ４、第２比例下限温度Ｔ５、第２比例上限温度Ｔ６、パターン切替温度Ｔ７の各制御温度を設定する。（Ｓ２）
【００２１】
本実施例では、温水の設定温度Ｔは３０〜８０℃の間で設定することができ、第１比例下限温度Ｔ１＝（Ｔ−３）℃、第１比例上限温度Ｔ２＝（Ｔ＋１）℃、燃焼オフ温度Ｔ３＝（Ｔ＋５）℃、燃焼オン温度Ｔ４＝（Ｔ−５）℃、第２比例下限温度Ｔ５＝（Ｔ−７）℃、第２比例上限温度Ｔ６＝（Ｔ−４）℃、パターン切替温度Ｔ７＝（Ｔ−１０℃という演算式に基づいて上記各制御温度が設定されるものである。
【００２２】
ここで第１比例下限温度Ｔ１から第１比例上限温度Ｔ２までの温度幅を大きして、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、第２比例下限温度Ｔ５から第２比例上限温度Ｔ６までの温度幅を小さくして、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させるものである。
【００２３】
そして、温水暖房装置本体１の操作部１５又はリモコン１６を操作して暖房運転を開始すると（Ｓ３）、操作部１５又はリモコン１６から温水暖房装置本体１内の制御部１８に暖房運転の開始信号が出力され、それにより制御部１８は図４の実線で示されている暖房を優先して循環ポンプ１３を強運転に設定する第１温調制御パターンＡに従って（Ｓ４）、バーナ部９で最大燃焼を開始すると共に、循環ポンプ１３を強運転で暖房運転を開始する。（Ｓ５）
【００２４】
上記のように最大燃焼で循環ポンプ１３強運転で暖房運転を開始し、それにより温水サーミスタ１１により検知される缶体１０内の温水検知温度ｔが上昇して第１比例下限温度Ｔ１に達すると（Ｓ６）、図４に示されているようにバーナ部９での燃焼はそれまでの最大燃焼一定ａから燃焼量比例制御ｂになり、温水を設定温度に維持するよう燃焼量を細かく制御する。（Ｓ７）
そして温水検知温度ｔが第１比例下限温度Ｔ１より高くなるのに対応して燃焼量は徐々に小さくなり、第１比例上限温度Ｔ２に温水検知温度ｔが達した時（Ｓ８）、燃焼量は最小となる。（Ｓ９）
【００２５】
そして温水検知温度ｔが更に上昇して第１比例上限温度Ｔ２より高くなると、図４のｃのように温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達するまで最小燃焼一定で循環ポンプ１３強運転の状態で暖房運転が行われる。
【００２６】
そして温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達すると（Ｓ１０）、制御部１８は暖房を優先して循環ポンプ１３を強運転に設定する第１温調制御パターンＡから、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先して循環ポンプ１３を弱運転に設定する図４の破線で示されている第２温調制御パターンＢに温調制御パターンを切り換え（Ｓ１１）、それに従って図４のｄのようにバーナ部９の燃焼を停止すると共に、循環ポンプ１３を強運転から弱運転に切り替えて暖房運転を行う。（Ｓ１２）
【００２７】
そしてバーナ部９の燃焼が停止した状態で温水を循環させて放熱器３で放熱させることにより、温水は燃焼オフ温度Ｔ３よりも徐々に低くなっていく。
そして温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４まで低下すると（Ｓ１３）、制御部１８は循環ポンプ１３弱運転のままバーナ部９を中燃焼で再燃焼させる。（Ｓ１４）
【００２８】
中燃焼で再燃焼が開始されると、燃焼量はその時点で図４に示されているように燃焼量比例制御ｅされ（Ｓ１５）、再燃焼開始後、温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４より上昇するとそれに対応して燃焼量も中燃焼から徐々に小さくなり、温水検知温度ｔが第２比例上限温度Ｔ６に達した時、燃焼量は最小となる。
【００２９】
そして温水検知温度ｔが更に上昇して第２比例上限温度Ｔ６より高くなると（Ｓ１６）、図４のｆのように温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達するまで、最小燃焼一定で循環ポンプ１３弱運転の状態で暖房運転が行われ（Ｓ１７）、温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達すると（Ｓ１８）、循環ポンプ１３弱運転の状態で燃焼停止する。（Ｓ１２）
【００３０】
また、再燃焼開始後、温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４より低下すると、それに対応して燃焼量も中燃焼から徐々に大きくなり、温水検知温度ｔが第２比例下限温度Ｔ５に達した時、燃焼量は最大となる。
【００３１】
そして温水検知温度ｔが更に低下して第２比例下限温度Ｔ５より低くなると（Ｓ１９）、図４のｇのように温水検知温度ｔがパターン切替温度Ｔ７に達するまで、最大燃焼一定で循環ポンプ１３弱運転の状態で暖房運転が行われる。（Ｓ２０）
【００３２】
そしてついに温水検知温度ｔがパターン切替温度Ｔ７にまで低下すると（Ｓ２１）、制御部１８は温調制御パターンを第２温調制御パターンＢから第１温調制御パターンＡに切り換え（Ｓ２２）、バーナ部９の燃焼を最大燃焼のままで循環ポンプ１３を弱運転から強運転に切り替えて暖房運転を行うものである。（Ｓ５）
【００３３】
上記のように暖房運転時に燃焼量と循環ポンプ１３の回転数を、暖房優先の第１温調制御パターンと、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンとの２つの温調制御パターンを切り替えて制御することにより、暖房運転開始時のように温水温度及び室温が低い場合は、暖房優先の第１温調制御パターンに従って温水の温度を素早く上げるために最大燃焼で暖房運転を開始すると共に、暖房をする室内の温度を素早く上げるために循環ポンプ１３を強運転で暖房運転を開始させて、暖房運転開始時から放熱器３からの放熱量を最大にして暖房の立ち上がりを早めることができるものである。
【００３４】
更に暖房運転開始後、温水温度が設定温度Ｔに近づくと、暖房優先の第１温調制御パターンではバーナ部９の燃焼を燃焼量比例制御とすることで、温水温度が設定温度Ｔからはずれないように燃焼量制御され、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００３５】
また、暖房運転を開始してから温水温度が燃焼オフ温度Ｔ３に達して燃焼停止した後、温水温度が燃焼オン温度Ｔ４まで低下して再燃焼する時、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ運転を優先する第２温調制御パターンに従って、燃焼量比例制御にて中燃焼で再燃焼を開始するので、再燃焼開始後温水温度が燃焼オン温度Ｔ４より高くなればそれに対応して燃焼量を徐々に小さくして再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止でき、逆に燃焼オン温度Ｔ４より低くなればそれに対応して燃焼量を徐々に大きくして温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【００３６】
更に暖房運転開始時のように、放熱器３で大きな放熱量が必要なときは、暖房優先の第１温調制御パターンにより循環ポンプ１３を強運転に制御することで、放熱量を大きくして室内の暖房の立ち上がりを素早くし、暖房運転開始後温水温度が上昇して燃焼停止した後に再燃焼する時は、暖房運転開始時のような大きな放熱量が不要の場合が多いので、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンにより、再燃焼時には循環ポンプ１３を弱運転に制御することで、放熱量を抑えて室温を今の温度に維持して快適な暖房を行えると共に、循環ポンプ１３の消費電力を抑えて省エネルギ運転を行え、また循環ポンプ１３の動作音を抑えて静音化できるものである。
【００３７】
なお、本実施例では温水暖房装置本体１が温水を缶体１０内に貯湯し、その缶体１０内の温水を熱交換器１２にて熱交換により加熱し、その加熱された缶体１０内の温水温度を検知する貯湯式のものであったがこれに限定されず、図５のように戻り管４より戻ってきた温水をバーナ部９の燃焼により加熱される熱交換器１２内を通過させて熱交換により加熱し、その加熱された温水を循環ポンプ１３にて往き管２を介して放熱器へと送り出し、温水循環路内の温水の温度変化による温水循環量の変化を、熱交換器１２の上流側に接続されているシスターンタンク２３内の温水の増減で調節する直圧式のものでもよい。
【００３８】
又、この直圧式の場合、温度サーミスタ１１により温度検知される温水は、温水暖房装置に対して往きの温水でも戻りの温水でもよいものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、暖房運転開始時のように温水温度及び室温が低い場合は、循環ポンプを強運転に設定し燃焼量を最大で燃焼を開始する暖房優先の第１温調制御パターンに従って暖房運転を行うので暖房の立ち上がりが早く、また暖房運転開始後、温水温度が設定温度付近に達したら暖房優先の第１温調制御パターンでは燃焼量比例制御するので、温水の温度を設定温度付近からはずれないようにして室温の変化を小さくして快適な暖房を行えるものである。
また、暖房運転開始後、温水温度が設定温度を超えて燃焼オフ温度にまで達して燃焼停止した後、温水温度が燃焼オン温度まで低下して再燃焼する場合は、循環ポンプを弱運転に設定し燃焼を燃焼量比例制御にて中燃焼で再燃焼を開始する第２温調制御パターン、つまり燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプの省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンに従って暖房運転を行うので、暖房負荷が小さくても再燃焼開始後、温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止すると共に、温水温度が逆に下がるようならその下がり具合に合わせて素早く燃焼量を大きくして温水温度が更に下がってそれにより室温が下がるのを防止でき、また循環ポンプを弱運転に設定することで循環ポンプの消費電力を抑えて省エネ運転ができ、又暖房運転時の循環ポンプの動作音を抑えて静音化できるものである。
【００４０】
更にこの発明の請求項２に記載の温水暖房装置によれば、１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすることにより、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるとともに、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくすることにより、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させ、それにより再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止できると共に、逆に温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例を付した温水暖房装置の概略構成図。
【図２】同制御部の概略構成図。
【図３】図１の温水暖房装置の作動を説明するためのフローチャート図。
【図４】同燃焼量と温水温度と循環ポンプとの動作特性図。
【図５】この発明の他の実施例を付した温水暖房装置の概略構成図。
【符号の説明】
３ 放熱器
５ 温水循環路
９ バーナ部
１１ 温水サーミスタ
１２ 放熱器
１３ 循環ポンプ
【発明が属する技術分野】
この発明は、熱交換により加熱した温水を循環ポンプにより循環させて室内等の暖房を行う温水暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の温水暖房装置にとしては、例えば特開平９−３０３７９８号がある。
これには、温水暖房装置内の熱交換器の下流側に設けた温水温度センサの検出値により制御するガス量制御器の出力特性に合わせて循環ポンプの出力を変えて制御する、つまり温水を加熱する加熱器の燃焼量に合わせて循環ポンプの回転数を変化させる制御や、熱交換器の上流側に設けた温水温度センサの検出値により循環ポンプの出力を変えて制御する、つまり加熱前の温水の温度に合わせて循環ポンプの回転数を変化させる温水暖房装置の制御が開示されている。
【０００３】
これにより循環ポンプの出力、つまり回転数が一定のものに比べて、温水暖房装置の運転状態に相応したポンプ出力となって省エネルギー化、静音化を図ることができるものである。
【０００４】
また、特開平１０−１１０９５９号では、温水サーミスタによる検知温度が暖房運転開始時に第１の所定温度以上の時は燃焼部の着火後弱燃焼とし、更に所定時間毎に検知された水温が第１の所定温度より高くかつ第２の所定温度以下の時は、燃焼量を段階的に上昇させる温水暖房装置の制御が開示されている。
【０００５】
これにより、暖房運転開始時に強燃焼で燃焼を開始し、温水の温度が上昇するにつれて燃焼量を段階的に低くする制御に比べて、強燃焼では温水の温度が急上昇するような暖房負荷が小さい場合でも、燃焼開始時に温水の温度が急上昇するのを抑えて水温を徐々に上昇させるので、燃焼の停止、再燃焼の繰り返し回数を少なくでき、それにより機器へのストレスが減って寿命が短くなるのを防止できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、例えば特開平９−３０３７９８号の温水暖房装置の場合、暖房負荷が小さいと暖房開始による燃焼で温水の温度が短時間に急上昇し、着火後すぐに燃焼停止されるので、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しが多く、温水暖房装置の寿命を短くしてしまうという問題点があった。
【０００７】
また、特開平１０−１１０９５９号の温水暖房装置の場合、暖房負荷が大きくて温水温度が第１の所定温度以上の時、暖房運転開始時つまり着火完了後弱燃焼となるので温水の温度がなかなか上昇せず、又循環ポンプの回転数を変化させて制御を行うものになっていないので、暖房運転開始からの暖房の立ち上がりが遅く、循環ポンプの運転の省エネルギ化もなされていないという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、暖房負荷の大小にかかわらず快適な暖房運転を行いつつ、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを少なくして温水暖房装置の機器の寿命が短くなるのを防止すると共に、循環ポンプの回転数を制御して変化させることにより循環ポンプの運転の消費電力を低減して省エネルギ化、静音化を図ることを目的としているものである。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
本発明はこの点に着目し上記欠点を解決するため、特にその構成を、請求項１では、水を加熱する熱交換器と、該熱交換器を加熱するバーナ部と、温水の温度を検知する温水サーミスタと、温水の温度を設定する温水温度設定手段と、加熱された温水を搬送する循環ポンプとを備え、室内に備えた放熱器との間に温水循環路を形成し、加熱した温水を出力が可変する循環ポンプにより温水循環路を循環させる温水暖房装置に於いて、前記温水暖房装置の暖房運転は第１温調制御パターンと第２温調制御パターンとにより制御され、前記第１温調制御パターンにて暖房運転を開始するすると共に、前記第１温調制御パターンは循環ポンプは強運転で、強燃焼で燃焼を開始し、温水の検知温度が温水の設定温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止して温調制御パターンが切り替わり、前記第２温調制御パターンは循環ポンプは弱運転で、温水の検知温度が前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低い燃焼オン温度まで低下した時、中燃焼で再燃焼を開始し、前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低く燃焼オン温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止させ、更に温水の検知温度が第２温調制御パターンの温度帯の下限より低いパターン切替温度まで低下した時、温調制御パターンが切り替わるものである。
【００１０】
又本発明の請求項２に係る温水暖房装置では、特にその構成を、請求項１に於いて、前記第１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすると共に、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前記構成による請求項１に記載の温水暖房装置によれば、第１温調制御パターンでは、暖房運転開始時のように熱負荷が大きい時は、温水の温度が設定温度に近づいて燃焼量比例制御に入るまでは最大燃焼一定なので、温水温度を素早く高め、更に循環ポンプは強運転一定であるので、それにより室内の放熱器による放熱量を短時間で高めて暖房の立ち上がりをよくすることができ、また、温水の検知温度が設定温度の前後の温度になると燃焼量を温水検知温度に対して比例制御して設定温度付近に温水温度を制御し、更に温水の温度が燃焼量比例制御する温度帯を越えた時は、最小燃焼一定として温水への加熱を最低にすることにより、燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を低減して機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００１２】
また、第２温調制御パターンでは、パターン切替前の第１温調制御パターンにより温水の温度が上昇して温水の温度が燃焼オフ温度に達するほど室内の温度は上昇して熱負荷としては小さくなっているので、循環ポンプを弱運転一定とすることにより循環ポンプの消費電力を抑えて省エネ運転できると共に、室内の放熱器による放熱量を少なくして室内の温度が高くなり過ぎるのを防止し、又温水の温度が燃焼オン温度まで低下した時中燃焼で再燃焼すると共に燃焼オン温度を含む温度帯に温水の検知温度がある間は燃焼量比例制御を行うので、再燃焼開始時には熱負荷が大きくて中燃焼では燃焼量が小さく温水温度が更に低下すれば、それに比例して燃焼量を増加させて室内の放熱器による放熱量を大きくし、逆に再燃焼開始時に熱負荷が小さくて中燃焼では燃焼量が大きく温水温度が上昇すれば、それに比例して燃焼量を減少させて室内の放熱器による放熱量を中燃焼時よりも小さくし、それにより室内の放熱器による放熱量を再燃焼前より若干大きい程度にして室内の温度が上昇するのを防止でき、快適な暖房ができるものである。
【００１３】
更に再燃焼開始後、温水温度が燃焼量比例制御の温度帯をはずれて低くなると最大燃焼一定として温水への加熱を最大にして温水温度の低下を妨げ、逆に再燃焼開始後、温水温度が燃焼量比例制御の温度帯をはずれて高くなると最小燃焼燃焼一定として温水への加熱を最低にして温水温度の上昇を妨げることにより、快適な暖房を保持しつつ循環ポンプを弱運転一定とする第２温調制御パターンでの暖房運転を継続させ、循環ポンプの省エネ及び静音化を図れるものである。
【００１４】
また、前記構成による請求項２に記載の温水暖房装置によれば、第１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすることにより、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００１５】
更に、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくすることにより、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させ、それにより再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止できると共に、逆に温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【００１６】
【実施例】
次に、この発明に係る温水暖房装置を図面に示された一実施例で説明する。
図１において、１は本実施例における温水暖房装置本体で、該温水暖房装置本体１で熱交換して加熱した温水を、往き管２から床暖房パネルやパネルヒータ等の放熱器３を通過させて放熱した後、戻り管４から温水暖房装置本体１に戻す温水循環路５を形成するものである。
【００１７】
前記温水暖房装置本体１は、燃焼用空気を送風する送風機６と、燃油を常に一定量貯めている定油面器７と、該定油面器７の燃油を供給する燃料ポンプ８と、送風された燃焼用空気と供給された燃油とにより燃焼を行うバーナ部９と、循環する温水を貯湯する缶体１０と、前記缶体１０内に設けられ、缶体１０内の温水の温度を検知する温水サーミスタ１１と、前記缶体１０内に設けられ、前記バーナ部９の燃焼により加熱されて缶体１０内の温水と熱交換を行う熱交換器１２と、前記缶体１０内の温水を温水循環路５に循環させる出力可変の循環ポンプ１３と、該循環ポンプ１３と缶体１０との間に設けられ、温水中の空気を温水と分離する気水分離器１４とが内蔵されているものである。
【００１８】
そして温水暖房装置本体１に設けられた操作部１５又は室内等に設置されたリモコン１６により、暖房運転の開始又は停止の操作がされると、操作部１５又はリモコン１６より信号線１７を介して温水暖房装置本体１内の制御部１８に、暖房運転の開始信号又は停止信号が出力され、それにしたがって温水暖房装置の暖房運転を制御するものである。
【００１９】
前記温水暖房装置本体１内の制御部１８は電子回路により構成され、図２に示すようにマイコン１９と、操作部１５又はリモコン１６を操作することにより設定された温水の設定温度Ｔ及びその設定温度Ｔに基づいて演算されて設定される各制御温度を記憶するメモリ２０と、該メモリ２０に記憶されている温水の設定温度Ｔ及び各制御温度と缶体１０の温水サーミスタ１１の検知温度ｔとを比較する比較回路２１と、循環ポンプ１３の出力を可変制御するポンプ駆動回路２２とを具備したもので、温水暖房装置の運転を制御するものである。
【００２０】
次に本実施例の温水暖房装置の作動を図３のフローチャート及び図４に従って説明する。
まず温水暖房装置本体１の制御部１８は、温水暖房装置本体１の操作部１５又はリモコン１６を操作して温水の設定温度Ｔが設定され直されると（Ｓ１）、予め設定されている演算式に基づいて第１比例下限温度Ｔ１、第１比例上限温度Ｔ２、燃焼オフ温度Ｔ３、燃焼オン温度Ｔ４、第２比例下限温度Ｔ５、第２比例上限温度Ｔ６、パターン切替温度Ｔ７の各制御温度を設定する。（Ｓ２）
【００２１】
本実施例では、温水の設定温度Ｔは３０〜８０℃の間で設定することができ、第１比例下限温度Ｔ１＝（Ｔ−３）℃、第１比例上限温度Ｔ２＝（Ｔ＋１）℃、燃焼オフ温度Ｔ３＝（Ｔ＋５）℃、燃焼オン温度Ｔ４＝（Ｔ−５）℃、第２比例下限温度Ｔ５＝（Ｔ−７）℃、第２比例上限温度Ｔ６＝（Ｔ−４）℃、パターン切替温度Ｔ７＝（Ｔ−１０℃という演算式に基づいて上記各制御温度が設定されるものである。
【００２２】
ここで第１比例下限温度Ｔ１から第１比例上限温度Ｔ２までの温度幅を大きして、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、第２比例下限温度Ｔ５から第２比例上限温度Ｔ６までの温度幅を小さくして、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させるものである。
【００２３】
そして、温水暖房装置本体１の操作部１５又はリモコン１６を操作して暖房運転を開始すると（Ｓ３）、操作部１５又はリモコン１６から温水暖房装置本体１内の制御部１８に暖房運転の開始信号が出力され、それにより制御部１８は図４の実線で示されている暖房を優先して循環ポンプ１３を強運転に設定する第１温調制御パターンＡに従って（Ｓ４）、バーナ部９で最大燃焼を開始すると共に、循環ポンプ１３を強運転で暖房運転を開始する。（Ｓ５）
【００２４】
上記のように最大燃焼で循環ポンプ１３強運転で暖房運転を開始し、それにより温水サーミスタ１１により検知される缶体１０内の温水検知温度ｔが上昇して第１比例下限温度Ｔ１に達すると（Ｓ６）、図４に示されているようにバーナ部９での燃焼はそれまでの最大燃焼一定ａから燃焼量比例制御ｂになり、温水を設定温度に維持するよう燃焼量を細かく制御する。（Ｓ７）
そして温水検知温度ｔが第１比例下限温度Ｔ１より高くなるのに対応して燃焼量は徐々に小さくなり、第１比例上限温度Ｔ２に温水検知温度ｔが達した時（Ｓ８）、燃焼量は最小となる。（Ｓ９）
【００２５】
そして温水検知温度ｔが更に上昇して第１比例上限温度Ｔ２より高くなると、図４のｃのように温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達するまで最小燃焼一定で循環ポンプ１３強運転の状態で暖房運転が行われる。
【００２６】
そして温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達すると（Ｓ１０）、制御部１８は暖房を優先して循環ポンプ１３を強運転に設定する第１温調制御パターンＡから、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先して循環ポンプ１３を弱運転に設定する図４の破線で示されている第２温調制御パターンＢに温調制御パターンを切り換え（Ｓ１１）、それに従って図４のｄのようにバーナ部９の燃焼を停止すると共に、循環ポンプ１３を強運転から弱運転に切り替えて暖房運転を行う。（Ｓ１２）
【００２７】
そしてバーナ部９の燃焼が停止した状態で温水を循環させて放熱器３で放熱させることにより、温水は燃焼オフ温度Ｔ３よりも徐々に低くなっていく。
そして温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４まで低下すると（Ｓ１３）、制御部１８は循環ポンプ１３弱運転のままバーナ部９を中燃焼で再燃焼させる。（Ｓ１４）
【００２８】
中燃焼で再燃焼が開始されると、燃焼量はその時点で図４に示されているように燃焼量比例制御ｅされ（Ｓ１５）、再燃焼開始後、温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４より上昇するとそれに対応して燃焼量も中燃焼から徐々に小さくなり、温水検知温度ｔが第２比例上限温度Ｔ６に達した時、燃焼量は最小となる。
【００２９】
そして温水検知温度ｔが更に上昇して第２比例上限温度Ｔ６より高くなると（Ｓ１６）、図４のｆのように温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達するまで、最小燃焼一定で循環ポンプ１３弱運転の状態で暖房運転が行われ（Ｓ１７）、温水検知温度ｔが燃焼オフ温度Ｔ３に達すると（Ｓ１８）、循環ポンプ１３弱運転の状態で燃焼停止する。（Ｓ１２）
【００３０】
また、再燃焼開始後、温水検知温度ｔが燃焼オン温度Ｔ４より低下すると、それに対応して燃焼量も中燃焼から徐々に大きくなり、温水検知温度ｔが第２比例下限温度Ｔ５に達した時、燃焼量は最大となる。
【００３１】
そして温水検知温度ｔが更に低下して第２比例下限温度Ｔ５より低くなると（Ｓ１９）、図４のｇのように温水検知温度ｔがパターン切替温度Ｔ７に達するまで、最大燃焼一定で循環ポンプ１３弱運転の状態で暖房運転が行われる。（Ｓ２０）
【００３２】
そしてついに温水検知温度ｔがパターン切替温度Ｔ７にまで低下すると（Ｓ２１）、制御部１８は温調制御パターンを第２温調制御パターンＢから第１温調制御パターンＡに切り換え（Ｓ２２）、バーナ部９の燃焼を最大燃焼のままで循環ポンプ１３を弱運転から強運転に切り替えて暖房運転を行うものである。（Ｓ５）
【００３３】
上記のように暖房運転時に燃焼量と循環ポンプ１３の回転数を、暖房優先の第１温調制御パターンと、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンとの２つの温調制御パターンを切り替えて制御することにより、暖房運転開始時のように温水温度及び室温が低い場合は、暖房優先の第１温調制御パターンに従って温水の温度を素早く上げるために最大燃焼で暖房運転を開始すると共に、暖房をする室内の温度を素早く上げるために循環ポンプ１３を強運転で暖房運転を開始させて、暖房運転開始時から放熱器３からの放熱量を最大にして暖房の立ち上がりを早めることができるものである。
【００３４】
更に暖房運転開始後、温水温度が設定温度Ｔに近づくと、暖房優先の第１温調制御パターンではバーナ部９の燃焼を燃焼量比例制御とすることで、温水温度が設定温度Ｔからはずれないように燃焼量制御され、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるものである。
【００３５】
また、暖房運転を開始してから温水温度が燃焼オフ温度Ｔ３に達して燃焼停止した後、温水温度が燃焼オン温度Ｔ４まで低下して再燃焼する時、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ運転を優先する第２温調制御パターンに従って、燃焼量比例制御にて中燃焼で再燃焼を開始するので、再燃焼開始後温水温度が燃焼オン温度Ｔ４より高くなればそれに対応して燃焼量を徐々に小さくして再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止でき、逆に燃焼オン温度Ｔ４より低くなればそれに対応して燃焼量を徐々に大きくして温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【００３６】
更に暖房運転開始時のように、放熱器３で大きな放熱量が必要なときは、暖房優先の第１温調制御パターンにより循環ポンプ１３を強運転に制御することで、放熱量を大きくして室内の暖房の立ち上がりを素早くし、暖房運転開始後温水温度が上昇して燃焼停止した後に再燃焼する時は、暖房運転開始時のような大きな放熱量が不要の場合が多いので、燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプ１３の省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンにより、再燃焼時には循環ポンプ１３を弱運転に制御することで、放熱量を抑えて室温を今の温度に維持して快適な暖房を行えると共に、循環ポンプ１３の消費電力を抑えて省エネルギ運転を行え、また循環ポンプ１３の動作音を抑えて静音化できるものである。
【００３７】
なお、本実施例では温水暖房装置本体１が温水を缶体１０内に貯湯し、その缶体１０内の温水を熱交換器１２にて熱交換により加熱し、その加熱された缶体１０内の温水温度を検知する貯湯式のものであったがこれに限定されず、図５のように戻り管４より戻ってきた温水をバーナ部９の燃焼により加熱される熱交換器１２内を通過させて熱交換により加熱し、その加熱された温水を循環ポンプ１３にて往き管２を介して放熱器へと送り出し、温水循環路内の温水の温度変化による温水循環量の変化を、熱交換器１２の上流側に接続されているシスターンタンク２３内の温水の増減で調節する直圧式のものでもよい。
【００３８】
又、この直圧式の場合、温度サーミスタ１１により温度検知される温水は、温水暖房装置に対して往きの温水でも戻りの温水でもよいものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、暖房運転開始時のように温水温度及び室温が低い場合は、循環ポンプを強運転に設定し燃焼量を最大で燃焼を開始する暖房優先の第１温調制御パターンに従って暖房運転を行うので暖房の立ち上がりが早く、また暖房運転開始後、温水温度が設定温度付近に達したら暖房優先の第１温調制御パターンでは燃焼量比例制御するので、温水の温度を設定温度付近からはずれないようにして室温の変化を小さくして快適な暖房を行えるものである。
また、暖房運転開始後、温水温度が設定温度を超えて燃焼オフ温度にまで達して燃焼停止した後、温水温度が燃焼オン温度まで低下して再燃焼する場合は、循環ポンプを弱運転に設定し燃焼を燃焼量比例制御にて中燃焼で再燃焼を開始する第２温調制御パターン、つまり燃焼の停止・再燃焼の繰り返しを減らし循環ポンプの省エネ、静音化運転を優先する第２温調制御パターンに従って暖房運転を行うので、暖房負荷が小さくても再燃焼開始後、温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止すると共に、温水温度が逆に下がるようならその下がり具合に合わせて素早く燃焼量を大きくして温水温度が更に下がってそれにより室温が下がるのを防止でき、また循環ポンプを弱運転に設定することで循環ポンプの消費電力を抑えて省エネ運転ができ、又暖房運転時の循環ポンプの動作音を抑えて静音化できるものである。
【００４０】
更にこの発明の請求項２に記載の温水暖房装置によれば、１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすることにより、温水温度の設定温度付近での燃焼量制御を細かくして設定温度付近に温水温度が保持されやすくし、それにより温水温度の上下動変化を抑えて燃焼の停止・再燃焼の繰り返し回数を抑え、機器の寿命が短くなるのを防止できるとともに、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくすることにより、再燃焼後のわずかな温水温度の変化に対して燃焼量を可変させて燃焼停止後の熱負荷の変化に燃焼量を素早く対応させ、それにより再燃焼により温水温度が急上昇してすぐ燃焼が停止するのを防止できると共に、逆に温水温度が更に低くならないようにすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例を付した温水暖房装置の概略構成図。
【図２】同制御部の概略構成図。
【図３】図１の温水暖房装置の作動を説明するためのフローチャート図。
【図４】同燃焼量と温水温度と循環ポンプとの動作特性図。
【図５】この発明の他の実施例を付した温水暖房装置の概略構成図。
【符号の説明】
３ 放熱器
５ 温水循環路
９ バーナ部
１１ 温水サーミスタ
１２ 放熱器
１３ 循環ポンプ
Claims (2)
- 水を加熱する熱交換器と、該熱交換器を加熱するバーナ部と、温水の温度を検知する温水サーミスタと、温水の温度を設定する温水温度設定手段と、加熱された温水を搬送する循環ポンプとを備え、室内に備えた放熱器との間に温水循環路を形成し、加熱した温水を出力が可変する循環ポンプにより温水循環路を循環させる温水暖房装置に於いて、前記温水暖房装置の暖房運転は第１温調制御パターンと第２温調制御パターンとにより制御され、前記第１温調制御パターンにて暖房運転を開始するすると共に、前記第１温調制御パターンは循環ポンプは強運転で、強燃焼で燃焼を開始し、温水の検知温度が温水の設定温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止して温調制御パターンが切り替わり、前記第２温調制御パターンは循環ポンプは弱運転で、温水の検知温度が前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低い燃焼オン温度まで低下した時、中燃焼で再燃焼を開始し、前記第１温調制御パターンの温度帯の下限より低く燃焼オン温度を含む温度帯では燃焼量比例制御を行い、該温度帯の下限より低い時は強燃焼を行い、該温度帯の上限から該温度帯の上限より高い燃焼オフ温度までの時は弱燃焼を行い、燃焼オフ温度になったら燃焼停止させ、更に温水の検知温度が第２温調制御パターンの温度帯の下限より低いパターン切替温度まで低下した時、温調制御パターンが切り替わることを特徴とする温水暖房装置。
- 前記第１温調制御パターンの温度帯の温度幅を大きくすると共に、前記第２温調制御パターンの温度帯の温度幅を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の温水暖房装置。
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