本発明は、循環回路を介して暖房端末機に熱交換媒体を供給する暖房システムに関し、特に暖房端末機における放熱量の過不足を抑制するための機能を備えた暖房システムに関する。

従来より、図５に示したように、熱源機１００からメイン循環回路１０１を介して温水式の温風暖房機１１１及び床暖房パネル１２１に温水を供給して、室内を暖房する暖房システムが知られている（例えば特許文献１参照）。 かかる暖房システムにおいては、メイン循環回路１０１に設けられた暖房ポンプ１０３により、暖房熱交換器１０２で加熱された温水がバイパス管１１５及びシスターン１０４を経由して循環する。

また、メイン循環回路１０１から分岐した追焚き用循環回路１３０に、浴槽１３５と連通した追焚き循環回路１３６が接続された追焚熱交換器１３２が設けられている。 そして、追焚きポンプ１３７を作動させた状態で、追焚き弁１３１を開弁してメイン循環回路１０１から追焚き用循環回路１３０に温水を供給することで、浴槽１３５内の湯を加熱する「追焚き運転」が実行される。

かかる暖房システムにおいては、温風暖房機１１１の単独運転時、及び温風暖房機１１１と床暖房パネル１２１の同時運転時は、出湯温度センサ１４０により検出される追焚熱交換器１０２の出湯温度が、高温の設定温度（例えば８０℃）となるように、コントローラ１５０によって、バーナ１４１の燃焼量が制御される。 また、床暖房パネル１２１の単独運転時には、出湯温度センサ１４０により検出される追焚熱交換器１０２の出湯温度が、低温の設定温度（例えば６０℃）となるように、コントローラ１５０によって、バーナ１４１の燃焼量が制御される。

そして、この場合、シスターン１０４には、暖房バイパス管１１５から供給される設定温度の温水と、床暖房パネル１２１から戻る温水と、温風暖房機１１１から戻る温水（温風暖房機１１１と床暖房パネル１２１の同時運転時）とが流入して混合され、このようにして混合された温水が、床暖房パネル１２１に供給される。

そのため、床暖房パネル１２１に供給される温水の温度は、床暖房パネル１２１における放熱量と、温風暖房機１１１における放熱量（温風暖房機１１１と床暖房パネル１２１の同時運転時）とに応じて変化する流動的なものとなる。 したがって、床暖房パネル１２１の放熱量が多い場合（床暖房パネル１２１の設置面積が大きい場合等）は、床暖房パネル１２１に供給される温水の温度が低くなって、床暖房パネル１２１からの放熱量が不足するという不都合があった。

特開平９−２９２１３１号公報

本発明は、上記不都合を解消し、暖房端末機の放熱量に応じて、暖房端末機に供給される熱交換媒体の熱量の不足が生じることを抑制した暖房システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、一方の端部に高温暖房端末機の入口部と接続するための第１の接続部を有すると共に、他方の端部に該高温暖房端末機の出口部と接続するための第２の接続部を有するメイン循環回路と、該メイン循環回路に設けられて、該メイン循環回路内の熱交換媒体を加熱する加熱手段と、前記メイン循環回路の前記第２の接続部と前記加熱手段との間に設けられたシスターンと、前記メイン循環回路の前記加熱手段の出口部と前記第１の接続部との間から分岐して、前記シスターンに連通したバイパス管と、前記メイン循環回路の前記加熱手段と前記シスターンとの間に、吐出部を前記加熱手段側に接続して設けられて、前記メイン循環回路内に熱交換媒体を循環させる暖房ポンプと、前記メイン循環回路の前記暖房ポンプと前記加熱手段との間から分岐して前記シスターンに連通した低温暖房用循環回路と、該低温暖房用循環回路に設けられた低温暖房端末機と、前記加熱手段から前記メイン循環回路に送出される熱交換媒体の温度を検出する送出温度検出手段と、前記暖房ポンプを作動させると共に、前記送出温度検出手段の検出温度が所定の目標送出温度となるように、前記加熱手段の加熱量を制御する暖房運転を実行する暖房制御手段とを備えた暖房システムの改良に関する。

そして、本発明の第１の態様は、前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を変更するバイパス流量制御手段と、前記加熱手段に帰還する熱交換媒体の温度を検出する帰還温度検出手段と、前記暖房運転の実行中に、該帰還温度検出手段の検出温度が所定の目標帰還温度となるように、前記バイパス流量変更手段により前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を変更するバイパス流量制御手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記暖房運転が実行されているときに、前記バイパス流量制御手段によって、前記帰還温度検出手段の検出温度が前記目標帰還温度となるように、前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量が変更される。 この場合、前記低温暖房端末機における放熱量が多く、前記帰還温度検出手段の検出温度が前記目標帰還温度よりも低くなるときは、前記バイパス管を流通して前記シスターンに流入する熱交換媒体の流量を増加させる制御が実行される。 そのため、前記シスターンから前記低温暖房端末機に供給される熱交換媒体の温度が上昇し、前記低温暖房端末機における放熱量が不足することを抑制することができる。 一方、前記低温暖房端末機における放熱量が少なく、前記帰還温度検出手段の検出温度が前記目標帰還温度よりも高くなるときには、前記バイパス管を流通して前記シスターンに流入する熱交換媒体の流量を減少させる制御が実行される。 そのため、前記シスターンから前記低温暖房端末機に供給される熱交換媒体の温度が低下し、前記第２の暖房端末機における放熱量が過剰となって無駄なエネルギーが消費されることを抑制することができる。

また、本発明の第２の態様は、前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を変更するバイパス流量変更手段と、前記低温暖房用循環回路に設けられて、熱交換媒体が流通している低温暖房端末機の台数を把握する稼動台数把握手段と、前記暖房運転の実行中に、前記稼動台数把握手段により把握された熱交換媒体が流通している低温暖房端末機の台数が多いほど、前記バイパス流量制御手段により前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を増加させるバイパス流量制御手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、低温暖房用循環回路に設けられて、熱交換媒体が流通する低温暖房端末機の台数が多いほど、低温暖房用循環回路に供給される温水の流量が増加して前記低温暖房用循環回路における放熱量が多くなる。 そこで、前記稼動台数把握手段により把握される、熱交換媒体が流通している低温暖房端末機の台数が多いほど、前記暖房バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を増加させることによって、前記低温暖房端末機における放熱量の過不足が生じることを抑制することができる。

また、前記第１の態様及び前記第２の態様において、前記バイパス流量変更手段は、前記暖房バイパス管を開閉する開閉弁と、所定時間あたりの該開閉弁の開時間と閉時間との割合を変更して、前記暖房バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を変更する開閉割合制御手段とからなることを特徴とする。

かかる本発明によれば、比較的安価な開閉弁を用いて前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を制御することができるため、開閉弁によりも高価な比例弁等を用いて前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を制御する場合に対して、暖房システムのコストを低減することができる。

また、前記バイパス流量変更手段は、前記バイパス管の開度を変更する流量制御弁と、前記暖房ポンプの回転数を変更するポンプ回転数変更手段と、該流量制御弁の開度と前記暖房ポンプの回転数とを変更して、前記バイパス管を流通する熱交換器媒体の流量を変更する手段とからなることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記流量制御弁による前記バイパス管の開度の変更と、前記ポンプ回転数変更手段による前記暖房ポンプの回転数の変更とを行うことにより、前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量をより細かく制御して、前記低温暖房端末機における放熱量の過不足が生じることを抑制することができる。

また、前記バイパス管に設けられて、浴槽と連通した風呂循環回路に接続され、前記バイパス管を流通する熱交換媒体からの放熱により該風呂循環回路を介して循環する浴槽内の湯水を加熱する追焚き熱交換機を備え、前記バイパス流量制御手段は、前記追焚き熱交換器により浴槽内の湯水を加熱するときに、前記バイパス流量変更手段により前記バイパス管を流通する熱交換媒体の流量を変更することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記浴槽内の湯水を加熱するときの前記追焚き熱交換器による加熱量を調節するために、前記バイパス流量変更手段が設けられているときに、前記バイパス流量制御手段は、前記低温暖房端末機による暖房を行うときには、上述した第１の態様及び第２の態様により、該バイパス流量変更手段を、前記低温暖房端末機における放熱量の過不足を抑制するために転用することができる。 この場合、前記バイパス流量制御手段を、前記低温暖房端末機に供給される熱交換媒体の温度を制御するために専用に設ける必要がない。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を参照して説明する。 図１は本発明の暖房システムの構成を含む温水供給システムの全体構成図、図２は図１に示した温水供給システムの制御ブロック図、図３は第１の実施の形態における暖房運転のフローチャート、図４は第２の実施の形態における暖房運転のフローチャートである。

図１を参照して、本発明の温水供給システムは、熱源機１内にメイン循環回路１０を有し、メイン循環回路１０を介して温風暖房機２１（本発明の高温暖房端末機に相当する）と床暖房パネル４５，４６，４７（本発明の低温暖房端末機に相当する）に温水(本発明の熱交換媒体に相当する）を供給して暖房を行うための構成（本発明の暖房システムに相当する）と、メイン循環回路１０から追焚き熱交換器５２に温水を供給して浴槽５５内の湯水を加熱するための構成とを備えている。 そして、マイクロコンピュータ等により構成されたコントローラ７０により、温水供給システム全体の作動が制御される。

メイン循環回路１０には、メイン循環回路１０内の湯水を加熱する暖房熱交換器１１、シスターン１３、メイン循環回路１０内の湯水をシスターン１３から暖房熱交換器１１の向きに循環させる暖房ポンプ１２、暖房熱交換器１１から送出される温水の温度を検出する送出温度センサ６０（本発明の送出温度検出手段に相当する）、及び暖房熱交換器１１に帰還する温水の温度を検出する帰還温度センサ６１（本発明の帰還温度検出手段に相当する）が設けられている。 また、メイン循環回路１０の端部に設けられた温水コンセント２０ａ（本発明の第１の接続部に相当する）及び温水コンセント２０ｂ（本発明の第２の接続部に相当する）を介して、温風暖房機２１が接続されている。

暖房ポンプ１２の下流側の暖房熱交換器１１との間でメイン循環回路１０から分岐した低温暖房往き通路４０の温水コンセント４１ａ、及びシスターン１３と接続された低温暖房戻り通路４２の温水コンセント４１ｂを介して、床暖房パネル４５，４６，４７が接続されている。 なお、低温暖房往き通路４０と低温暖房戻り通路４２とにより、本発明の低温暖房用循環回路が構成される。

また、暖房熱交換器１１と温水コンセント２０ａとの間から分岐してシスターン１３に連通したバイパス管３０に、暖房バイパス管３０の開度を調節するためのバイパス流量制御弁３１が設けられている。 また、暖房熱交換器１１と温水コンセント２０ａとの間から分岐してシスターン１３に連通した追焚き用循環回路５０には、追焚き用循環回路５０を開閉する追焚き開閉弁５１と、液／液型の追焚き熱交換器５２とが設けられている。

また、暖房熱交換器１１を加熱するガスバーナ６２に燃料ガスを供給するガス供給管には、ガス元弁６４とガス比例弁６３とが介設され、ガスバーナ６２に燃焼用空気を供給する燃焼ファン６５が設けられている。 また、コントローラ７０には、熱源機１を遠隔操作するためのリモコン７５が接続されている。

次に、図２を参照して、コントローラ７０には、送出温度センサ６０及び帰還温度センサ６１から温度検出信号が入力される。 また、コントローラ７０から出力される制御信号により、暖房ポンプ１２、追焚きポンプ５７、バイパス流量制御弁３１、追焚き開閉弁５１、ガス元弁６４、ガス比例弁６３、及び燃焼ファン６５の作動が制御される。 さらに、コントローラ７０は、リモコン７５、温風暖房機２１、床暖房パネル４５、床暖房パネル４６、及び床暖房パネル４７と通信可能に接続されている。

コントローラ７０には、暖房制御手段８０と追焚き制御手段８１とが備えられている。 追焚き制御手段８１は、使用者がリモコン７５を操作して、追焚きの実行を指示したときに、「追焚き運転」を実行する。 追焚き制御手段８１は、追焚きポンプ５７を作動させて風呂循環回路５６を介して浴槽５５内の湯水を循環させた状態で、バーナ６２を燃焼させると共に暖房ポンプ１２を作動させ、追焚き開閉弁５１を開弁することによって、「追焚き運転」を実行する。 「追焚き運転」の実行中は、追焚き熱交換器５２において、追焚きバイパス管５０を流通する温水からの放熱により、風呂循環回路５６内を循環する湯水が加熱される。

また、暖房制御手段８０は、床暖房パネル４５，４６，４７のうちのいずれかから、暖房運転の開始指示信号を受信したときに、「低温暖房運転」を実行する。 以下、図３に示したフローチャートに従って、「低温暖房運転」の第１の実施の形態の実行手順について説明する。

［第１の実施の形態］暖房制御手段８０は、床暖房パネル４５，４６，４７のうちのいずれかから、暖房運転の開始指示を受信すると、ＳＴＥＰ１でバーナ１の点火処理を行う。 そして、ＳＴＥＰ２で暖房ポンプ１２をＯＮ（作動）させ、ＳＴＥＰ３で、送出温度センサ６０の検出温度が目標送出温度となるように、ガス比例弁６３と燃焼ファン６５の回転数を制御する「出湯温度制御」を開始する。 なお、目標送出温度は、「低温暖房運転」の開始時から所定時間（例えば３０分間）は、床暖房の立ち上がり特性を向上させるために８０℃に設定していわゆるホットダッシュ運転を実行し、その後は通常の６０℃に設定される。 図３はホットダッシュ運転実行時のフローチャートを示している。

図１を参照して、運転開始の指示がなされた床暖房パネル（以下、稼働中の床暖房パネルという）においては、通水弁（４５ａ，４６ａ，４７ａ）が開弁される。 そのため、暖房循環ポンプ１２が作動すると、シスターン１３からメイン循環回路１０及び低温暖房往き通路４０を経由して、稼働中の床暖房パネルに温水が供給される。 そして、稼働中の床暖房パネルで放熱した温水は、低温暖房戻り管４２を経由してシスターン１３に帰還する。

シスターン１３においては、暖房熱交換器１１からメイン循環回路１０及び暖房バイパス管３０を介して供給される温水と、稼働中の床暖房パネルから低温暖房戻り通路４２を経由して帰還する温水が混合される。 そして、この混合された温水の一部が、低温暖房往き通路４０を経由して稼働中の床暖房パネルに供給され、残りの温水が暖房熱交換器１１に帰還して加熱される。

次のＳＴＥＰ４で、暖房制御手段８０は、帰還温度センサ６１の検出温度（暖房熱交換器１１に帰還する温水の温度、及び低温暖房往き通路４０を経由して稼働中の床暖房パネルに供給される温水の温度）が７２℃（本発明の目標帰還温度に相当する）以下であるか否かを判断する。

ここで、帰還温度センサ６１の検出温度が７２℃以下であるときは、稼働中の床暖房パネルに供給される温水の温度が低く、稼働中の床暖房パネルにおける放熱量が不足していると想定される。 そこで、この場合はＳＴＥＰ５に進み、暖房制御手段８０は、バイパス流量制御弁３１の開度を増加させる操作を行う。 かかる操作により、図１を参照して、暖房熱交換器１１からメイン循環回路１０及び暖房バイパス管３０を介してシスターン１３に供給される目標送出温度（８０℃）の温水の流量が増大する。 そのため、シスターン１３で混合され、メイン循環回路１０及び低温暖房往き通路４０を介して稼働中の床暖房パネルに供給される温水の温度が上昇し、該床暖房パネルにおける放熱量を増加させることができる。

一方、ＳＴＥＰ４で帰還温度センサ６１の検出温度が７２℃よりも高いときには、稼働中の床暖房パネルに供給される湯水の温度が高く、該床暖房パネルにおける放熱量が過剰になっていると想定される。 そこで、この場合はＳＴＥＰ２０に分岐し、暖房制御手段８０は、バイパス流量制御弁３１の開度を減少させる操作を行う。 かかる操作により、図１を参照して、暖房熱交換器１１からメイン循環回路１０及び暖房バイパス管３０を介してシスターン１３に供給される目標送出温度（８０℃）の温水の流量が減少する。 そのため、シスターン１３で混合され、メイン循環回路１０及び低温暖房往き通路４０を介して稼働中の床暖房パネルに供給される温水の温度が低下し、該床暖房パネルにおける放熱量を減少させることができる。

そして、続くＳＴＥＰ６で、全ての床暖房パネル４５，４６，４７の運転が終了するまで、暖房制御手段８０は、ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ６及びＳＴＥＰ２０の処理を繰り返し実行する。 そのため、稼働中の床暖房パネルの台数や、温水コンセント４１ａと温水コンセント４１間における総放熱量（低温用循環回路における総放熱量）が変化しても、稼働中の床暖房パネルに供給される温水の温度は目標帰還温度に保持され、これにより、床暖房パネルにおける放熱量の過不足が生じることを抑制することができる。

そして、ＳＴＥＰ６で全ての床暖房パネルの運転が終了したときに、暖房制御手段８０は、ＳＴＥＰ７に進んでバーナ６２の消火処理を行い、ＳＴＥＰ８で暖房ポンプ１２をＯＦＦ（停止）してＳＴＥＰ９に進み、「暖房運転」を終了する。

なお、床暖房パネルと共に、温風暖房機２１も運転状態にある「同時暖房運転」の実行時には、温風暖房機２１の通水弁２１ａが開弁されて温風暖房機２１に温水が供給されるが、この場合にも、バイパス流量制御弁３１の開度を変更することによって、シスターン１３から、メイン循環回路１０及び低温暖房往き通路４０を介して床暖房パネル４５，４６，４７に供給される温水の温度を制御することができる。

また、温風暖房機２１のみが運転状態にある「高温暖房運転」の実行時には、温風暖房機２１の通水弁２１ａが開弁され、床暖房パネル４５，４６，４７の通水弁４５ａ，４６ａ，４７ａは閉弁されているため、温風暖房機２１にのみ温水が供給され、床暖房パネル４５，４６，４７には温水が供給されない。

［第２の実施の形態］次に、「低温暖房運転」の第２の実施の形態の実行手順について、図４に示したフローチャートに従って説明する。 暖房制御手段８０は、床暖房パネル４５，４６，４７のうちのいずれかから、暖房運転の開始指示信号を受信すると、上述した第１の実施の形態と同様に、ＳＴＥＰ３０でバーナ６２の点火処理を行い、ＳＴＥＰ３１で暖房ポンプ１２をＯＮして、ＳＴＥＰ３２で上述した「出湯温度制御」を開始する。

次のＳＴＥＰ３３は、コントローラ７０に備えられた稼動台数把握手段８３（図２参照）による処理であり、稼動台数把握手段８３は、床暖房パネル４５，４６，４７との通信により、運転を開始して通水弁（４５ａ，４６ａ，４７ａ）が開弁された床暖房パネル（以下、稼働中の床暖房パネルという）の台数を把握する。

そして、続くＳＴＥＰ３４で、暖房制御手段８０は、稼動台数把握手段８３により把握された稼働中の床暖房パネルの台数に応じて、バイパス流量制御弁３１の開度を、稼働中の床暖房パネルの台数が多いほど大きくなるように予め設定された複数段階で変更する。

ここで、図１を参照して、稼働中の床暖房パネルの台数が１台→２台→３台と増えるに従って、温水コンセント４１ａと温水コンセント４１ｂ間の温水の流通路の系統数が増加する。 そして、これにより、低温暖房往き通路４０から稼働中の床暖房パネルに供給される温水の流量が増加して、稼動中の床暖房パネルにおける総放熱量が増加する。

そこで、バイパス流量制御弁３１の開度を、運転中の床暖房パネルの台数が多いほど大きくして、暖房熱交換器１１からメイン循環回路１０及びバイパス管３０を介してシスターン１３に供給される目標送出温度（８０℃）の温水の流量を増大させることにより、床暖房パネルにおける放熱量の過不足が生じることを抑制することができる。

そして、続くＳＴＥＰ３５で全ての床暖房パネル４５，４６，４７の運転が終了するまで、暖房制御手段８０は、ＳＴＥＰ３３〜ＳＴＥＰ３５の処理を繰り返し実行する。 そのため、稼働中の床暖房パネルの台数が変更されたときに、それに応じて床暖房パネルに供給される温水の熱量が変更され、これにより、床暖房パネルにおける放熱量の過不足が生じることを防止することができる。

そして、ＳＴＥＰ３５で全ての床暖房パネル４５，４６，４７の運転が終了したときに、暖房制御手段８０は、ＳＴＥＰ３６に進んでバーナ６２の消火処理を行い、ＳＴＥＰ３７で暖房ポンプ１２をＯＦＦ（停止）してＳＴＥＰ３８に進み、「暖房運転」を終了する。

なお、床暖房パネルと共に、温風暖房機２１も運転状態にある「同時暖房運転」の実行時には、温風暖房機２１の通水弁２１ａが開弁されて温風暖房機２１に温水が供給されるが、この場合にも、運転中の床暖房パネルの台数に応じてバイパス流量制御弁３１の開度を変更することにより、シスターン１３から、メイン循環回路１０及び低温暖房往き通路４０を介して床暖房パネル４５，４６，４７に供給される温水の熱量を制御することができる。

また、第２の実施の形態においては、暖房熱交換器１１に帰還する温水の温度を検出する必要がないため、帰還温度センサ６１を設ける必要がない。

なお、本実施の形態では、本発明のバイパス流量変更手段として、暖房バイパス管３０の開度を変更可能なバイパス流量制御弁３１を用いたが、バイパス流量制御弁３１に代えて暖房バイパス管３０を開閉する開閉弁を設け、コントローラ７０に、所定あたりの該開閉弁の開弁時間と閉弁時間との割合を変更して、暖房バイパス管３０を流通する温水の流量を制御する開閉割合制御手段８２（図２参照）を備えて、該開閉弁と開閉割合制御手段８２とにより、本発明のバイパス流量変更手段を構成するようにしてもよい。

また、暖房ポンプ１２の回転数を変更する回転数制御手段を備え、バイパス流量制御弁３１によるバイパス管５０の開度の変更と共に、該回転数制御手段による暖房ポンプ１２の回転数制御を行うことで、より細かくバイパス管５０を流通する温水の流量を制御するようにしてもよい。

また、開閉割合制御手段８２により、追焚き開閉弁５１の所定時間あたりの開弁時間と閉弁時間との割合を変更することによって、シスターン１３に供給される目標送出温度の温水の流量を変更してもよい。 この場合は、追焚き用循環回路５０が本発明のバイパス管に相当し、追焚き開閉弁５１が本発明の開閉弁に相当する。 また、追焚き開閉弁５１に代えて流量制御弁を設け、該流量制御弁の開度を変更して、シスターン１３に供給される目標送出温度の温水の流量を変更してもよい。 これらの場合、バイパス流量制御弁３１は不要となる。

また、本実施の形態においては、温水を熱交換媒体とする暖房システムを示したが、他の種類の熱交換媒体を使用する暖房システムにおいても、本発明の適用が可能である。

本発明の暖房システムの構成を含む温水供給システムの全体構成図。

図１に示した温水供給システムの制御ブロック図。

第１の実施の形態における暖房運転のフローチャート。

第２の実施の形態における暖房運転のフローチャート。

従来の暖房システムの構成図。

符号の説明

１…熱源機、１０…メイン循環回路、１１…暖房熱交換器、１２…暖房ポンプ、１３…シスターン、２０ａ…温水コンセント（第１の接続部）、２０ｂ…温水コンセント（第２の接続部）、２１…温風暖房機（高温暖房端末機）、３０…暖房バイパス管、３１…バイパス流量制御弁（バイパス流量変更手段）、４１ａ…温水コンセント、４１ｂ…温水コンセント、４５，４６，４７…床暖房パネル（低温暖房端末機）、６０…送出温度センサ（送出温度検出手段）、６１…帰還温度センサ（帰還温度検出手段）、８０…暖房制御手段、８２…開閉割合制御手段、８３…稼動台数把握手段