WO2019198196A1 - 暖房システム - Google Patents

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WO2019198196A1
WO2019198196A1 PCT/JP2018/015371 JP2018015371W WO2019198196A1 WO 2019198196 A1 WO2019198196 A1 WO 2019198196A1 JP 2018015371 W JP2018015371 W JP 2018015371W WO 2019198196 A1 WO2019198196 A1 WO 2019198196A1
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heating
passage
fluid
heat source
switching valve
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▲泰▼成 松村
直紀 柴崎
謙介 松尾
修平 内藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • the present invention relates to a heating system.
  • a heating system that performs a heating operation and a heat storage operation for storing heat in a tank using a high-temperature fluid generated by a heat pump or other heat source device is known.
  • Patent Document 1 discloses a hot water heating and hot water supply apparatus that can perform a heating operation and a heat storage operation using a heat source, a storage tank, seven switching valves, and one pump.
  • Patent Document 1 since a large number of actuators are required, the control of the switching valve becomes complicated, the power consumption increases, the product cost increases, and the product weight increases.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a heating system that is advantageous for simplifying the device configuration.
  • a heating system of the present invention has a tank for storing fluid, an inlet and an outlet, a heat source for heating the fluid, a pump having an inlet and an outlet, and circulating the fluid, an outlet of the pump, A first passage having a first passage connecting between an inlet of a heat source, a second passage connecting between a fluid outlet of the heating device and a suction port of the pump, a first port, a second port, and a third port A third passage connecting between the switching valve, the second switching valve having the fourth port, the fifth port, and the sixth port, the first branch portion formed in the middle of the first passage, and the first port A second passage formed in the middle of the second passage, a fourth passage connecting the second port, a fifth passage connecting the lower portion of the tank and the third port, and a heat source Between the sixth passage connecting the exit and the fourth port, the upper part of the tank, and the fifth port And a control means for controlling the operation of the heat source, the pump, the first switching valve, and the second switching valve.
  • the first switching valve switches between the third-fifth communication in which the third passage communicates with the fifth passage and the fourth-fifth communication in which the fourth passage communicates with the fifth passage.
  • the second switching valve is capable of connecting the sixth passage to the seventh passage in which the sixth passage communicates with the seventh passage and the sixth to eighth passage in which the sixth passage communicates with the eighth passage.
  • the seventh passage which is in a state where the seventh passage communicates with the eighth passage, and the sixth, seventh, eighth, where both the sixth passage and the seventh passage communicate with the eighth passage. It can be switched to communication.
  • FIG. It is a figure which shows the heating system by Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the flow of the fluid at the time of the heat source heating operation of the heating system shown in FIG. It is a figure which shows the flow of the fluid at the time of the tank heating operation of the heating system shown in FIG. It is a figure which shows the flow of the fluid at the time of the mixing heating operation of the heating system shown in FIG. It is a figure which shows the flow of the fluid at the time of the thermal storage driving
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a heating system according to the first embodiment.
  • the heating system 1 includes a tank 101, a heat source 200, a pump 122, a first switching valve 124, a second switching valve 125, and a control device 150.
  • the tank 101 corresponds to a heat storage tank that stores a fluid as a heat medium.
  • the fluid may be water or a liquid other than water such as an aqueous calcium chloride solution, an aqueous ethylene glycol solution, or alcohol.
  • a temperature stratification is formed in which the upper side is high temperature and the lower side is low temperature due to a difference in fluid density due to temperature difference.
  • the tank 101 is covered with a heat insulating material (not shown).
  • the tank 101 is not limited to a single tank as illustrated, and may include a plurality of tanks connected in series.
  • the height direction in the tank 101 that is, the position in the vertical direction will be referred to.
  • the tank 101 includes a plurality of tanks connected in series via pipes, In the entire hierarchy up to the lowest tank, the vertical position is specified.
  • the heat source 200 can heat the fluid.
  • the heat source 200 has an inlet 201 and an outlet 202.
  • the fluid entering from the inlet 201 is heated inside the heat source 200.
  • the heated fluid flows out from the outlet 202.
  • the heat source 200 may include at least one of a heat pump, a boiler, and an electric heater, for example.
  • the pump 122 circulates fluid.
  • the pump 122 has a suction port and a discharge port.
  • the first passage 121 connects the discharge port of the pump 122 and the inlet 201 of the heat source 200.
  • the heating device 300 includes a fluid inlet 301 and a fluid outlet 302.
  • the heating device 300 warms the room by dissipating the heat of the fluid.
  • the heating device 300 may include, for example, at least one of a floor heating panel installed under the floor, a radiator installed on an indoor wall surface, a panel heater, and a fan convector.
  • a plurality of heating devices 300 may be connected.
  • the connection method when a plurality of heating devices 300 are connected may be any of a combination of series, parallel, series, and parallel.
  • the second passage 120 connects between the fluid outlet 302 of the heating device 300 and the suction port of the pump 122.
  • the first switching valve 124 has a first port 124a, a second port 124b, and a third port 124c.
  • the second switching valve 125 has a fourth port 125a, a fifth port 125b, and a sixth port 125c.
  • a first branch part 121 a is formed in the middle of the first passage 121.
  • the third passage 127 connects the first branch part 121a and the first port 124a.
  • a second branch portion 120 a is formed in the middle of the second passage 120.
  • the fourth passage 130 connects between the second branch part 120a and the second port 124b.
  • the fifth passage 128 connects the lower portion of the tank 101 and the third port 124c.
  • the sixth passage 123 connects the outlet 202 of the heat source 200 and the fourth port 125a.
  • the seventh passage 131 connects between the upper part of the tank 101 and the fifth port 125b.
  • the eighth passage 134 connects between the sixth port 125 c and the fluid inlet 301 of the heating device 300.
  • the control device 150 is electrically connected to each of the heat source 200, the pump 122, the first switching valve 124, and the second switching valve 125, and controls these operations. In addition, sensors described later are electrically connected to the control device 150.
  • the first switching valve 124 can be switched between “third-fifth communication” and “fourth-fifth communication”.
  • the third-fifth communication is a state in which the third passage 127 communicates with the fifth passage 128 and the fourth passage 130 is blocked.
  • the fourth-fifth communication is a state where the fourth passage 130 communicates with the fifth passage 128 and the third passage 127 is blocked.
  • the second switching valve 125 can be switched between “sixth-seventh communication”, “sixth-eighth communication”, “seventh-eighth communication”, and “sixth-seventh-eighth communication”. is there.
  • the sixth-seventh communication is a state where the sixth passage 123 communicates with the seventh passage 131 and the eighth passage 134 is blocked.
  • the sixth-eight communication is a state where the sixth passage 123 communicates with the eighth passage 134 and the seventh passage 131 is blocked.
  • the seventh-eight communication is a state where the seventh passage 131 communicates with the eighth passage 134 and the sixth passage 123 is blocked.
  • the sixth-seventh-eighth communication is a state where both the sixth passage 123 and the seventh passage 131 communicate with the eighth passage 134.
  • the heating system 1 of the present embodiment includes a remote controller 400.
  • the control device 150 and the remote controller 400 are connected so as to be able to perform data communication in both directions by wire or wireless.
  • the remote control 400 may be installed in a room.
  • the remote controller 400 has a function of accepting a user operation related to a driving operation command, a change of a set value, and the like.
  • the remote control 400 is an example of a user interface. Although illustration is omitted, the remote controller 400 may be equipped with a display for displaying information such as the status of the heating system 1, an operation unit such as a switch operated by the user, a speaker, a microphone, and the like.
  • the heating system 1 may include a plurality of remote controllers 400 installed at different places.
  • the heating system 1 of the present embodiment includes a flow rate sensor 126, a supply temperature sensor 132, and a post-heating temperature sensor 133.
  • the flow sensor 126 detects the volume flow rate of the fluid passing through the pump 122.
  • the flow sensor 126 is disposed in the first passage 121 between the first branch part 121a and the pump 122, but as a modification, the second sensor between the second branch part 120a and the pump 122 is provided.
  • a flow sensor 126 may be disposed in the passage 120.
  • the temperature of the fluid supplied to the heating device 300 is referred to as “supply temperature”.
  • a supply temperature sensor 132 disposed in the eighth passage 134 detects the supply temperature.
  • the post-heating temperature sensor 133 detects the post-heating temperature.
  • the post-heating temperature sensor 133 is disposed at the outlet 202 of the heat source 200, but as a modification, the post-heating temperature sensor 133 may be disposed in the middle of the sixth passage 123.
  • the control device 150 can adjust the heating capacity of the heat source 200.
  • the heating capacity of the heat source 200 is the amount of heat that the heat source 200 gives to the fluid per hour.
  • the unit of the heating capacity of the heat source 200 is “watts”, for example.
  • the control device 150 can adjust the output and rotation speed of the pump 122.
  • the control device 150 can adjust the flow rate of the circulating fluid by adjusting the output or rotation speed of the pump 122.
  • the pump 122 may include a pulse width modulation control type DC motor whose rotation speed can be changed by a speed command voltage from the control device 150.
  • the heating system 1 can perform a heat source heating operation, a tank heating operation, and a mixed heating operation.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the flow of fluid during the heat source heating operation of the heating system 1 illustrated in FIG. 1. 2 and the subsequent drawings, the illustration of the control device 150 and the remote controller 400 is omitted.
  • the control device 150 controls as follows.
  • the first switching valve 124 is in the third-fifth communication.
  • the second switching valve 125 is in sixth-eighth communication.
  • the pump 122 and the heat source 200 are operated.
  • the fluid heated in the heat source 200 is supplied to the heating device 300 through the sixth passage 123, the second switching valve 125, and the eighth passage 134.
  • the fluid that has passed through the heating device 300 returns to the heat source 200 through the second passage 120, the pump 122, and the first passage 121.
  • the flow rate of the fluid flowing through the heat source 200 is equal to the flow rate of the fluid flowing through the heating device 300.
  • a heat pump type heat source 200 using a CO 2 refrigerant when used, a higher difference between the temperature of the fluid entering the heat source 200 and the temperature of the fluid exiting the heat source 200 results in higher efficiency operation. It has been known. For this reason, it becomes a highly efficient driving
  • control device 150 may adjust at least one of the heating capability of the heat source 200 and the output of the pump 122 so that the supply temperature detected by the supply temperature sensor 132 becomes equal to the target value.
  • the supply temperature can be easily and appropriately controlled.
  • the target value of the supply temperature may be a value set by the user using the remote controller 400.
  • FIG. 3 is a diagram showing the flow of fluid during the tank heating operation of the heating system 1 shown in FIG.
  • the control device 150 controls as follows.
  • the first switching valve 124 is in the third-fifth communication.
  • the second switching valve 125 is in the seventh to eighth communication.
  • the pump 122 is operated.
  • the heat source 200 is stopped.
  • the high-temperature fluid flowing out from the upper part of the tank 101 is supplied to the heating device 300 through the seventh passage 131, the second switching valve 125, and the eighth passage 134.
  • the fluid that has passed through the heating device 300 passes through the second passage 120, the pump 122, the first passage 121 upstream of the first branch portion 121a, the third passage 127, the first switching valve 124, and the fifth passage 128. , Flows into the lower part of the tank 101.
  • a fluid having a relatively high temperature for example, 60 ° C. or more
  • a relatively high flow rate for example, 10 L / min or more.
  • FIG. 4 is a diagram showing the flow of fluid during the mixed heating operation of the heating system 1 shown in FIG.
  • the control device 150 performs control as follows.
  • the first switching valve 124 is in the third-fifth communication.
  • the second switching valve 125 is in sixth-seventh-eighth communication.
  • the pump 122 is operated.
  • the heat source 200 may be operated or may not be operated.
  • the fluid that has passed through the heat source 200 flows into the second switching valve 125 through the sixth passage 123.
  • the high-temperature fluid that has flowed out of the upper portion of the tank 101 flows into the second switching valve 125 through the seventh passage 131.
  • a mixed fluid obtained by mixing the fluid that has passed through the heat source 200 and the fluid that has flowed out of the upper portion of the tank 101 in the second switching valve 125 is supplied to the heating device 300 through the eighth passage 134.
  • the fluid that flows out of the heating device 300 passes through the second passage 120 and the pump 122, and then branches into two flows at the first branch portion 121a.
  • One flow returns to the heat source 200 through the first passage 121 as it is.
  • the other flow passes through the third passage 127, the first switching valve 124, and the fifth passage 128 and flows into the lower portion of the tank 101.
  • control device 150 may adjust the mixing ratio by the second switching valve 125 so that the supply temperature detected by the supply temperature sensor 132 becomes equal to the target value. By doing so, the supply temperature can be easily and appropriately controlled.
  • the flow rate of the fluid flowing through the heat source 200 is lower than the flow rate of the fluid flowing through the heating device 300. Therefore, the flow rate of the fluid flowing to the heating device 300 (for example, 10 L / min) can be made relatively high while the flow rate of the fluid flowing to the heat source 200 (for example, 5 L / min) is relatively low. According to such a mixed heating operation, even when a heat pump type heat source 200 using a CO 2 refrigerant is used, a highly efficient operation can be performed, and the heating apparatus 300 can be operated at a high flow rate. For this reason, since the influence of the temperature nonuniformity of the heating apparatus 300 hardly occurs, it is suitable for use in floor heating or the like.
  • the control device 150 may perform the mixed heating operation without operating the heat source 200. By doing so, heating operation can be performed with a relatively low heating capacity and a high flow rate.
  • the control device 150 may perform the mixed heating operation with the operation of the heat source 200.
  • the control device 150 has a high mixing ratio of the high-temperature fluid flowing out from the tank 101 through the seventh passage 131. As such, the mixing ratio by the second switching valve 125 may be adjusted.
  • the heating system 1 includes a temperature sensor that detects the temperature of the fluid stored in the tank 101.
  • the control device 150 prohibits the tank heating operation and performs the heat source heating operation or the mixed heating operation. By doing so, it can prevent more reliably that the fluid of the temperature higher than the target value of supply temperature flows into the heating apparatus 300.
  • control device 150 may adjust the output of the pump 122 so that the flow rate of the fluid detected by the flow sensor 126 becomes equal to the target value. By doing so, even when the pressure loss of the heating pipe changes due to long-term use, the same heating capacity can be continuously supplied.
  • control device 150 may adjust the output of the pump 122 so that the rotational speed of the pump 122 becomes equal to the target value in each heating operation. By doing so, even when the heating apparatus 300 is divided into a plurality of systems and the number of systems used changes, the heating capacity to each system can be kept constant. For example, the control device 150 controls the rotational speed of the pump 122 when the heating device 300 is used in one system to be lower than the rotational speed of the pump 122 when the heating device 300 is used in two systems. May be.
  • the heating system 1 can perform a heat storage operation in which the fluid heated by the heat source 200 flows into the tank 101.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the flow of fluid during the heat storage operation of the heating system 1 illustrated in FIG. 1.
  • the control device 150 controls as follows.
  • the first switching valve 124 is in the fourth-fifth communication.
  • the second switching valve 125 is in sixth-seventh communication.
  • the low-temperature fluid that has flowed out from the lower part of the tank 101 flows into the fifth passage 128, the first switching valve 124, the fourth passage 130, the second passage 120 downstream from the second branch 120a, the pump 122, and the first passage 121. And is sent to the heat source 200.
  • the high-temperature fluid heated in the heat source 200 flows into the upper portion of the tank 101 through the sixth passage 123, the second switching valve 125, and the seventh passage 131. With such a heat storage operation, a high-temperature fluid is gradually stored in the tank 101 from the top to the bottom, and the amount of heat stored in the tank 101 increases.
  • the control device 150 uses at least the heating capability of the heat source 200 and the output of the pump 122 so that the post-heating temperature detected by the post-heating temperature sensor 133 is equal to the target temperature of the fluid stored in the tank 101. Adjust one. Thereby, the temperature of the fluid stored in the tank 101 can be easily and appropriately controlled.
  • the user may be able to select the heat storage operation, the heat source heating operation, the tank heating operation, and the mixed heating operation by operating the remote controller 400 by the user. By doing so, good usability can be obtained.
  • the heat source heating operation is a heating operation using the heating capability of the heat source 200
  • the tank heating operation is a heating operation using the heat storage of the tank 101
  • the mixed heating operation is the heating capability of the heat source 200 and the tank. It is the heating operation which can use both the heat storage of 101.
  • the above-described three types of heating operation can be performed with a simple device configuration in which the number of switching valves and the number of pumps are small. For this reason, according to this Embodiment, it becomes advantageous when providing the heating system 1 with low power consumption, low cost, and lightweight.
  • Each function of the control device 150 may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit of the control device 150 may include at least one processor 151 and at least one memory 152.
  • each function of the control device 150 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • At least one of software and firmware may be described as a program.
  • At least one of software and firmware may be stored in at least one memory 152.
  • the at least one processor 151 may realize each function of the control device 150 by reading and executing a program stored in the at least one memory 152.
  • the at least one memory 152 may include a nonvolatile or volatile semiconductor memory, a magnetic disk, or the like.
  • Heating system 100 heat source, 101 tank, 120 second passage, 120a second branch, 121 first passage, 121a first branch, 122 pump, 123 sixth passage, 124 first switching valve, 124a first port , 124b 2nd port, 124c 3rd port, 125 2nd switching valve, 125a 4th port, 125b 5th port, 125c 6th port, 126 flow sensor, 127 3rd passage, 128 5th passage, 130 4th passage 131, seventh passage, 132 supply temperature sensor, 133 temperature sensor after heating, 134 eighth passage, 150 control device, 200 heat source, 201 inlet, 202 outlet, 300 heating equipment, 301 fluid inlet, 302 fluid outlet , 400 remote control

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Abstract

暖房システム(1)は、第一切替弁(124)と、第二切替弁(125)とを備える。第一切替弁(124)は、第三通路(127)が第五通路(128)に連通する状態である第三-第五連通と、第四通路(130)が第五通路(128)に連通する状態である第四-第五連通とに切り替え可能である。第二切替弁(125)は、第六通路(123)が第七通路(131)に連通する状態である第六-第七連通と、第六通路(123)が第八通路(134)に連通する状態である第六-第八連通と、第七通路(131)が第八通路(134)に連通する状態である第七-第八連通と、第六通路(123)及び第七通路(131)の双方が第八通路(134)に連通する状態である第六-第七-第八連通とに切り替え可能である。

Description

暖房システム
 本発明は、暖房システムに関する。
 例えばヒートポンプまたはその他の熱源装置で生成した高温の流体を利用して、暖房運転と、タンクに熱を貯える蓄熱運転とを実施する暖房システムが知られている。
 特許文献1には、熱源と、貯留タンクと、7個の切替弁と、1個のポンプとを用いて、暖房運転及び蓄熱運転を実施可能な温水暖房給湯装置が開示されている。
日本特開2008-232462号公報
 特許文献1の構成では、多数のアクチュエータが必要であるので、切替弁の制御が複雑になったり、消費電力が高くなったり、製品コストが高額になったり、製品重量が重くなったりする。
 本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、機器構成を簡素化することに有利な暖房システムを提供することを目的とする。
 本発明の暖房システムは、流体を貯留するタンクと、入口及び出口を有し、流体を加熱する熱源と、吸入口及び吐出口を有し、流体を循環させるポンプと、ポンプの吐出口と、熱源の入口との間をつなぐ第一通路と、暖房機器の流体出口と、ポンプの吸入口との間をつなぐ第二通路と、第一ポート、第二ポート、及び第三ポートを有する第一切替弁と、第四ポート、第五ポート、及び第六ポートを有する第二切替弁と、第一通路の途中に形成された第一分岐部と、第一ポートとの間をつなぐ第三通路と、第二通路の途中に形成された第二分岐部と、第二ポートとの間をつなぐ第四通路と、タンクの下部と、第三ポートとの間をつなぐ第五通路と、熱源の出口と、第四ポートとの間をつなぐ第六通路と、タンクの上部と、第五ポートとの間をつなぐ第七通路と、第六ポートと、暖房機器の流体入口との間をつなぐ第八通路と、熱源、ポンプ、第一切替弁、及び第二切替弁の動作を制御する制御手段とを備え、第一切替弁は、第三通路が第五通路に連通する状態である第三-第五連通と、第四通路が第五通路に連通する状態である第四-第五連通とに切り替え可能であり、第二切替弁は、第六通路が第七通路に連通する状態である第六-第七連通と、第六通路が第八通路に連通する状態である第六-第八連通と、第七通路が第八通路に連通する状態である第七-第八連通と、第六通路及び第七通路の双方が第八通路に連通する状態である第六-第七-第八連通とに切り替え可能であるものである。
 本発明によれば、機器構成を簡素化することに有利な暖房システムを提供することが可能となる。
実施の形態1による暖房システムを示す図である。 図1に示す暖房システムの熱源暖房運転のときの流体の流れを示す図である。 図1に示す暖房システムのタンク暖房運転のときの流体の流れを示す図である。 図1に示す暖房システムの混合暖房運転のときの流体の流れを示す図である。 図1に示す暖房システムの蓄熱運転のときの流体の流れを示す図である。
 以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1による暖房システムを示す図である。図1に示すように、暖房システム1は、タンク101、熱源200、ポンプ122、第一切替弁124、第二切替弁125、及び制御装置150を備える。タンク101は、熱媒体としての流体を貯留する蓄熱槽に相当する。流体は、水でもよいし、例えば塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、アルコールのような水以外の液体でもよい。タンク101内では、温度の違いによる流体の密度の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成される。タンク101は、図示しない断熱材により覆われている。
 タンク101は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。以下の説明で、タンク101における高さ方向すなわち上下方向の位置に関して言及するが、管を介して直列に接続された複数のタンクをタンク101が備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。
 熱源200は、流体を加熱可能である。熱源200は、入口201及び出口202を有する。入口201から入った流体が熱源200の内部にて加熱される。加熱された流体は、出口202から流出する。熱源200は、例えば、ヒートポンプ、ボイラ、電気ヒータのうちの少なくとも一つを備えていてもよい。
 ポンプ122は、流体を循環させる。ポンプ122は、吸入口及び吐出口を有する。第一通路121は、ポンプ122の吐出口と、熱源200の入口201との間をつなぐ。
 暖房機器300は、流体入口301及び流体出口302を備える。暖房機器300は、流体の熱を散逸させることで部屋を暖める。暖房機器300は、例えば、床下に設置される床暖房パネル、室内壁面に設置されるラジエータ、パネルヒーター、及び、ファンコンベクターのうちの少なくとも一つを備えていてもよい。複数の暖房機器300が接続されてもよい。複数の暖房機器300が接続される場合の接続方法は、直列、並列、直列及び並列の組み合わせ、のいずれでもよい。
 第二通路120は、暖房機器300の流体出口302と、ポンプ122の吸入口との間をつなぐ。第一切替弁124は、第一ポート124a、第二ポート124b、及び第三ポート124cを有する。第二切替弁125は、第四ポート125a、第五ポート125b、及び第六ポート125cを有する。
 第一通路121の途中に第一分岐部121aが形成されている。第三通路127は、第一分岐部121aと、第一ポート124aとの間をつなぐ。第二通路120の途中に第二分岐部120aが形成されている。第四通路130は、第二分岐部120aと、第二ポート124bとの間をつなぐ。第五通路128は、タンク101の下部と、第三ポート124cとの間をつなぐ。第六通路123は、熱源200の出口202と、第四ポート125aとの間をつなぐ。第七通路131は、タンク101の上部と、第五ポート125bとの間をつなぐ。第八通路134は、第六ポート125cと、暖房機器300の流体入口301との間をつなぐ。
 制御装置150は、熱源200、ポンプ122、第一切替弁124、及び第二切替弁125の各々と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。また、後述するセンサ類が制御装置150に対して電気的に接続されている。
 第一切替弁124は、「第三-第五連通」と「第四-第五連通」とに切り替え可能である。第三-第五連通は、第三通路127が第五通路128に連通するとともに第四通路130が遮断される状態である。第四-第五連通は、第四通路130が第五通路128に連通するとともに第三通路127が遮断される状態である。
 第二切替弁125は、「第六-第七連通」と「第六-第八連通」と「第七-第八連通」と「第六-第七-第八連通」とに切り替え可能である。第六-第七連通は、第六通路123が第七通路131に連通するとともに第八通路134が遮断される状態である。第六-第八連通は、第六通路123が第八通路134に連通するとともに第七通路131が遮断される状態である。第七-第八連通は、第七通路131が第八通路134に連通するとともに第六通路123が遮断される状態である。第六-第七-第八連通は、第六通路123及び第七通路131の双方が第八通路134に連通する状態である。
 本実施の形態の暖房システム1は、リモコン400を備える。制御装置150とリモコン400の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。リモコン400は、部屋に設置されてもよい。リモコン400は、運転動作指令、設定値の変更、その他に関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン400は、ユーザーインターフェースの例である。図示を省略するが、リモコン400には、暖房システム1の状態等の情報を表示するディスプレイ、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されていてもよい。暖房システム1は、異なる場所に設置される複数台のリモコン400を備えてもよい。
 本実施の形態の暖房システム1は、流量センサ126、供給温度センサ132、加熱後温度センサ133を備える。流量センサ126は、ポンプ122を通る流体の体積流量を検出する。図示の例では、第一分岐部121aとポンプ122との間の第一通路121に流量センサ126が配置されているが、変形例として、第二分岐部120aとポンプ122との間の第二通路120に流量センサ126が配置されてもよい。
 以下の説明では、暖房機器300へ供給される流体の温度を「供給温度」と称する。第八通路134に配置された供給温度センサ132は、供給温度を検出する。
 以下の説明では、熱源200から流出する流体の温度を「加熱後温度」と称する。加熱後温度センサ133は、加熱後温度を検出する。図示の例では、熱源200の出口202に加熱後温度センサ133が配置されているが、変形例として、第六通路123の途中に加熱後温度センサ133が配置されてもよい。
 制御装置150は、熱源200の加熱能力を調整可能である。熱源200の加熱能力は、時間当たりに熱源200が流体に与える熱量である。熱源200の加熱能力の単位は例えば「ワット」である。
 制御装置150は、ポンプ122の出力及び回転速度を調整可能である。制御装置150は、ポンプ122の出力または回転速度を調整することにより、循環する流体の流量を調整可能である。ポンプ122は、制御装置150からの速度指令電圧により回転速度を変えられるパルス幅変調制御型の直流モータを備えたものでもよい。
 本実施の形態の暖房システム1は、熱源暖房運転と、タンク暖房運転と、混合暖房運転とを実施可能である。図2は、図1に示す暖房システム1の熱源暖房運転のときの流体の流れを示す図である。なお、図2以降の各図では、制御装置150及びリモコン400の図示を省略する。
 図2に示すように、熱源暖房運転のときには、制御装置150は、以下のように制御する。第一切替弁124は、第三-第五連通とされる。第二切替弁125は、第六-第八連通とされる。ポンプ122及び熱源200が運転される。熱源200内で加熱された流体は、第六通路123、第二切替弁125、及び第八通路134を通って暖房機器300へ供給される。暖房機器300を通過した流体は、第二通路120、ポンプ122、及び第一通路121を通って、熱源200に戻る。
 熱源暖房運転のときには、熱源200に流れる流体の流量と、暖房機器300に流れる流体の流量とは等しくなる。一般に、CO冷媒を使用したヒートポンプ式の熱源200が用いられる場合には、熱源200に入る流体の温度と、熱源200から出る流体の温度との差が大きい方が高効率の運転になることが知られている。このため、流体の循環流量を比較的低くした方が高効率の運転になる。この観点から、熱源暖房運転では、制御装置150は、流体の循環流量が比較的低い流量(例えば3L/min)になるように制御することが望ましい。熱源暖房運転のときには、比較的高い温度の流体の供給を受けることが望ましく、かつ温度ムラ影響が小さいラジエータ等を暖房機器300として使用することが望ましい。
 熱源暖房運転のとき、制御装置150は、供給温度センサ132で検出される供給温度が目標値に等しくなるように熱源200の加熱能力とポンプ122の出力との少なくとも一方を調整してもよい。そのようにすることで、供給温度を容易かつ適切に制御できる。なお、供給温度の目標値は、リモコン400にて使用者が設定した値でもよい。
 図3は、図1に示す暖房システム1のタンク暖房運転のときの流体の流れを示す図である。図3に示すように、タンク暖房運転のときには、制御装置150は、以下のように制御する。第一切替弁124は、第三-第五連通とされる。第二切替弁125は、第七-第八連通とされる。ポンプ122が運転される。熱源200は停止される。タンク101の上部から流出した高温の流体が、第七通路131、第二切替弁125、及び第八通路134を通って暖房機器300へ供給される。暖房機器300を通過した流体は、第二通路120、ポンプ122、第一分岐部121aよりも上流の第一通路121、第三通路127、第一切替弁124、及び第五通路128を通って、タンク101の下部に流入する。
 タンク暖房運転のときには、比較的高い温度(例えば60℃以上)の流体を比較的高い流量(例えば10L/min以上)で暖房機器300に供給可能である。暖房を開始するときには、制御装置150は、タンク暖房運転を実施することが望ましい。暖房を開始した直後は、高い暖房能力が要求されるので、タンク暖房運転を実施することにより、その要求に確実に応えることができる。
 図4は、図1に示す暖房システム1の混合暖房運転のときの流体の流れを示す図である。図4に示すように、混合暖房運転のときには、制御装置150は、以下のように制御する。第一切替弁124は、第三-第五連通とされる。第二切替弁125は、第六-第七-第八連通とされる。ポンプ122が運転される。熱源200は、運転されてもよいし、運転されなくてもよい。熱源200を通過した流体は、第六通路123を通って第二切替弁125に流入する。タンク101の上部から流出した高温の流体は、第七通路131を通って第二切替弁125に流入する。熱源200を通過した流体と、タンク101の上部から流出した流体とが第二切替弁125にて混合した混合流体が、第八通路134を通って暖房機器300へ供給される。暖房機器300から流出した流体は、第二通路120及びポンプ122を通過した後、第一分岐部121aにて二つの流れに分岐する。一方の流れは、そのまま第一通路121を通って、熱源200に戻る。他方の流れは、第三通路127、第一切替弁124、及び第五通路128を通って、タンク101の下部に流入する。
 混合暖房運転のとき、制御装置150は、供給温度センサ132で検出される供給温度が目標値に等しくなるように、第二切替弁125による混合比を調整してもよい。そのようにすることで、供給温度を容易かつ適切に制御できる。
 混合暖房運転の場合、熱源200に流れる流体の流量は、暖房機器300に流れる流体の流量よりも低くなる。そのため、熱源200に流れる流体の流量(例えば5L/min)を比較的低くしつつ、暖房機器300に流れる流体の流量(例えば10L/min)を比較的高くできる。このような混合暖房運転によれば、CO冷媒を使用したヒートポンプ式の熱源200が用いられる場合においても、高効率の運転ができ、かつ暖房機器300は高流量で運転できる。このため、暖房機器300の温度ムラ影響が発生しにくいので、床暖房等に使用することに適する。
 混合暖房運転において、暖房機器300が比較的低い加熱能力(例えば1kW)を求められる場合には、制御装置150は、熱源200を運転せずに混合暖房運転を実施してもよい。そのようにすることで、比較的低い加熱能力かつ高流量で暖房運転をすることができる。
 混合暖房運転において、暖房機器300が比較的高い加熱能力を求められる場合には、制御装置150は、熱源200の運転を伴って混合暖房運転を実施してもよい。また、暖房の開始直後など、暖房機器300が高い加熱能力(例えば10kW)を求められる場合には、制御装置150は、タンク101から第七通路131を通って流出する高温流体の混合比が高くなるように、第二切替弁125による混合比を調整してもよい。
 図示を省略するが、暖房システム1は、タンク101に貯留された流体の温度を検出する温度センサを備える。タンク101に貯留された流体の温度が、供給温度の目標値よりも高い場合には、制御装置150は、タンク暖房運転を禁止し、熱源暖房運転または混合暖房運転を実施することが望ましい。そのようにすることで、供給温度の目標値よりも高い温度の流体が暖房機器300に流れることをより確実に防止できる。
 暖房機器300へ流体を供給する各暖房運転において、制御装置150は、流量センサ126により検出される流体の流量が目標値に等しくなるようにポンプ122の出力を調整してもよい。そのようにすることで、長期の使用により暖房配管の圧力損失が変化したような場合においても、同じ暖房能力を供給し続けることができる。
 あるいは、制御装置150は、各暖房運転において、ポンプ122の回転速度が目標値に等しくなるようにポンプ122の出力を調整してもよい。そのようにすることで、暖房機器300が複数の系統に分かれており、かつ、使用される系統の数が変化するような場合においても、各系統への暖房能力を一定に保つことができる。例えば、制御装置150は、暖房機器300が1系統で使用されるときのポンプ122の回転速度が、暖房機器300が2系統で使用されるときのポンプ122の回転速度よりも低くなるように制御してもよい。
 本実施の形態の暖房システム1は、熱源200により加熱された流体をタンク101に流入させる蓄熱運転を実施可能である。図5は、図1に示す暖房システム1の蓄熱運転のときの流体の流れを示す図である。図5に示すように、蓄熱運転のときには、制御装置150は、以下のように制御する。第一切替弁124は、第四-第五連通とされる。第二切替弁125は、第六-第七連通とされる。タンク101の下部から流出した低温の流体が、第五通路128、第一切替弁124、第四通路130、第二分岐部120aよりも下流の第二通路120、ポンプ122、及び第一通路121を通って、熱源200に送られる。熱源200内で加熱された高温の流体は、第六通路123、第二切替弁125、及び第七通路131を通ってタンク101の上部に流入する。このような蓄熱運転により、タンク101の内部で上から下に向かって高温の流体が徐々に貯えられていき、タンク101の蓄熱量が増加する。
 蓄熱運転において、制御装置150は、加熱後温度センサ133により検出される加熱後温度が、タンク101に貯留する流体の目標温度に等しくなるように熱源200の加熱能力とポンプ122の出力との少なくとも一方を調整する。これにより、タンク101に貯留する流体の温度を容易かつ適切に制御できる。
 リモコン400を使用者が操作することにより、蓄熱運転と、熱源暖房運転と、タンク暖房運転と、混合暖房運転とを使用者が選択可能になっていてもよい。そのようにすることで、良好な使い勝手が得られる。
 以上説明したように、熱源暖房運転は熱源200の加熱能力を利用する暖房運転であり、タンク暖房運転はタンク101の蓄熱を利用する暖房運転であり、混合暖房運転は熱源200の加熱能力とタンク101の蓄熱との双方を利用可能な暖房運転である。本実施の形態によれば、切替弁の数及びポンプの数が少ない、簡単な機器構成で、上述した3種の暖房運転を実施できる。このため、本実施の形態によれば、消費電力が低く、低コスト、かつ軽量な暖房システム1を提供する上で有利になる。
 制御装置150の各機能は、処理回路により実現されてもよい。制御装置150の処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ151と少なくとも1つのメモリ152とを備えてもよい。処理回路が少なくとも1つのプロセッサ151と少なくとも1つのメモリ152とを備える場合、制御装置150の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも1つのメモリ152に格納されてもよい。少なくとも1つのプロセッサ151は、少なくとも1つのメモリ152に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置150の各機能を実現してもよい。少なくとも1つのメモリ152は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等を含んでもよい。
 単一の制御装置により暖房システム1の動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで暖房システム1の動作を制御する構成にしてもよい。
1 暖房システム、 100 熱源、 101 タンク、 120 第二通路、 120a 第二分岐部、 121 第一通路、 121a 第一分岐部、 122 ポンプ、 123 第六通路、 124 第一切替弁、 124a 第一ポート、 124b 第二ポート、 124c 第三ポート、 125 第二切替弁、 125a 第四ポート、 125b 第五ポート、 125c 第六ポート、 126 流量センサ、 127 第三通路、 128 第五通路、 130 第四通路、 131 第七通路、 132 供給温度センサ、 133 加熱後温度センサ、 134 第八通路、 150 制御装置、 200 熱源、 201 入口、 202 出口、 300 暖房機器、 301 流体入口、 302 流体出口、 400 リモコン

Claims (9)

  1.  流体を貯留するタンクと、
     入口及び出口を有し、前記流体を加熱する熱源と、
     吸入口及び吐出口を有し、前記流体を循環させるポンプと、
     前記ポンプの前記吐出口と、前記熱源の前記入口との間をつなぐ第一通路と、
     暖房機器の流体出口と、前記ポンプの前記吸入口との間をつなぐ第二通路と、
     第一ポート、第二ポート、及び第三ポートを有する第一切替弁と、
     第四ポート、第五ポート、及び第六ポートを有する第二切替弁と、
     前記第一通路の途中に形成された第一分岐部と、前記第一ポートとの間をつなぐ第三通路と、
     前記第二通路の途中に形成された第二分岐部と、前記第二ポートとの間をつなぐ第四通路と、
     前記タンクの下部と、前記第三ポートとの間をつなぐ第五通路と、
     前記熱源の前記出口と、前記第四ポートとの間をつなぐ第六通路と、
     前記タンクの上部と、前記第五ポートとの間をつなぐ第七通路と、
     前記第六ポートと、前記暖房機器の流体入口との間をつなぐ第八通路と、
     前記熱源、前記ポンプ、前記第一切替弁、及び前記第二切替弁の動作を制御する制御手段とを備え、
     前記第一切替弁は、前記第三通路が前記第五通路に連通する状態である第三-第五連通と、前記第四通路が前記第五通路に連通する状態である第四-第五連通とに切り替え可能であり、
     前記第二切替弁は、前記第六通路が前記第七通路に連通する状態である第六-第七連通と、前記第六通路が前記第八通路に連通する状態である第六-第八連通と、前記第七通路が前記第八通路に連通する状態である第七-第八連通と、前記第六通路及び前記第七通路の双方が前記第八通路に連通する状態である第六-第七-第八連通とに切り替え可能である暖房システム。
  2.  熱源暖房運転と、タンク暖房運転と、混合暖房運転とを実行可能であり、
     前記熱源暖房運転のときには、前記第二切替弁を前記第六-第八連通にすることにより、前記熱源を通過した前記流体が前記暖房機器へ供給され、
     前記タンク暖房運転のときには、前記第一切替弁を前記第三-第五連通にするとともに前記第二切替弁を前記第七-第八連通にすることにより、前記タンクの前記上部から流出した前記流体が前記暖房機器へ供給され、
     前記混合暖房運転のときには、前記第一切替弁を前記第三-第五連通にするとともに前記第二切替弁を前記第六-第七-第八連通にすることにより、前記熱源を通過した前記流体と前記タンクの前記上部から流出した前記流体との混合流体が前記暖房機器へ供給される請求項1に記載の暖房システム。
  3.  前記暖房機器へ供給される前記流体の温度である供給温度を検出する供給温度センサを備え、
     前記熱源暖房運転のときには、前記制御手段は、前記供給温度が目標値に等しくなるように前記熱源の加熱能力と前記ポンプの出力との少なくとも一方を調整し、
     前記混合暖房運転のときには、前記制御手段は、前記供給温度が目標値に等しくなるように前記第二切替弁による混合比を調整する請求項2に記載の暖房システム。
  4.  前記タンクに貯留された前記流体の温度が、前記暖房機器へ供給される前記流体の温度の目標値よりも高い場合には、前記制御手段は、前記タンク暖房運転を禁止する請求項2または請求項3に記載の暖房システム。
  5.  暖房を開始するときには、前記制御手段は、前記タンク暖房運転を実行する請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の暖房システム。
  6.  前記熱源により加熱された前記流体を前記タンクに流入させる蓄熱運転と、前記熱源暖房運転と、前記タンク暖房運転と、前記混合暖房運転とを使用者が選択可能にするユーザーインターフェースを備える請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の暖房システム。
  7.  前記ポンプを通る前記流体の流量を検出する流量センサを備え、
     前記暖房機器へ前記流体を供給する場合に、前記制御手段は、前記流体の流量が目標値に等しくなるように前記ポンプの出力を調整する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の暖房システム。
  8.  前記暖房機器へ前記流体を供給する場合に、前記制御手段は、前記ポンプの回転速度が目標値に等しくなるように前記ポンプの出力を調整する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の暖房システム。
  9.  前記熱源から流出する前記流体の温度である加熱後温度を検出する加熱後温度センサを備え、
     前記熱源により加熱された前記流体を前記タンクに流入させる蓄熱運転のときには、前記第一切替弁を前記第四-第五連通にするとともに前記第二切替弁を前記第六-第七連通とし、
     前記蓄熱運転において、前記制御手段は、前記加熱後温度が目標値に等しくなるように前記熱源の加熱能力と前記ポンプの出力との少なくとも一方を調整する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の暖房システム。
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