熱交換システム及びその制御方法
【課題】 液体を熱媒とする熱交換システムに関し、異常判定の精度を高める。
【解決手段】 熱交換器（２４）で液体（水Ｗ）を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、液体を循環させる流路（循環路１２、１４、１６）に接続されて液体を溜めるタンク（開放タンク１８）と、このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段（水位センサ４２）と、流路を通して熱交換器及び放熱負荷に液体を循環させるポンプ（循環ポンプ２０）と、流路又はタンクに液体を補給する補給手段（補給弁３８）と、液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に液体を補給させることにより、タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、検出液位が異常液位に到達した場合、ポンプを駆動して流路に液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段（制御部１０）とを備えた構成である。
【解決手段】 熱交換器（２４）で液体（水Ｗ）を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、液体を循環させる流路（循環路１２、１４、１６）に接続されて液体を溜めるタンク（開放タンク１８）と、このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段（水位センサ４２）と、流路を通して熱交換器及び放熱負荷に液体を循環させるポンプ（循環ポンプ２０）と、流路又はタンクに液体を補給する補給手段（補給弁３８）と、液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に液体を補給させることにより、タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、検出液位が異常液位に到達した場合、ポンプを駆動して流路に液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段（制御部１０）とを備えた構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水等の液体を熱媒に用いた熱交換システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナ等の燃焼熱を熱源に用いて加熱された温水等を熱媒に用いた熱交換システムは、熱媒を暖房端末に循環させることにより、床暖房や室内暖房等を行う暖房システムとして利用されている。斯かるシステムでは、熱媒を循環させる熱媒回路に開放タンクを設けて大気に開放することにより、熱媒の熱膨張を吸収させている。自然蒸発等により熱媒が減少した場合には、熱媒の補給を行い、熱媒回路に空気の混入を防止する必要がある。
【０００３】
このような熱交換システムにおいて、液漏れ等の熱媒の異常を知ることは安定した熱交換を維持する上で極めて重要である。
【０００４】
このような熱交換システムに関し、次のような先行特許文献がある。
【特許文献１】特開２００３−１１４０５６号公報 この特許文献１には、循環路内に設置されたタンクの水位により熱交換部の液漏れ異常を判定することが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、タンクの水位により熱交換部の液漏れを判定しており、熱交換部以外を原因とする水位変化を考慮していないため、誤判定の危険性が高く、正確性に欠けるものである。
【０００６】
そこで、本発明は、異常判定の精度を高めた熱交換システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
斯かる目的を詳細に記載すると、液位のレベル異常により異常と判定するに際し、正常時に発生するレベル異常の原因を除去することにより、判定精度を高めたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換システムは、熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、前記液体を循環させる循環路に接続されて前記液体を溜めるタンクと、このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段と、前記循環路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を循環させるポンプと、前記循環路又は前記タンクに前記液体を補給する補給手段と、前記液位検出手段の検出液位に応じて前記補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記ポンプを駆動して前記循環路に前記液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段とを備えた構成である。
【０００９】
斯かる構成とすれば、タンクの液位変化に応じて液体の補給制御が行われ、熱交換に必要な最適な液位が維持されるが、異常液位を検出した場合には、ポンプを駆動して液体の強制循環を行う。これにより、異常液位が流路内の空気侵入、液崩れ、熱膨張等による一過性の原因が除かれることになる。そして、強制循環後の検出液位が異常液位である場合には、異常であると判定し、その出力を発生させている。従って、検出液位が異常液位となった場合に、それが一過性のものか異常に基づくものかを峻別でき、異常の判定精度が高められる。
【００１０】
上記目的を達成するためには、前記液体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出温度が所定温度以下である場合に異常判定動作に移行する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、温度上昇に伴う液体の熱膨張の影響を回避でき、所定温度以上での異常判定動作はエアパージを伴い意図しない暖房運転を行うことになるため、所定温度以下で行うとエアパージによる不快感をユーザに与えることがない。
【００１１】
上記目的を達成するためには、前記制御手段の前記出力により、動作異常を表示する表示部を備えた構成としてもよい。即ち、表示部の動作異常の表示をメンテナンス情報として利用することができる。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換システムの制御方法は、熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムの制御方法であって、前記熱交換器及び前記放熱負荷に循環させる前記液体を溜める処理と、このタンク内の液体の液位を検出する処理と、前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を強制的に循環させる処理と、前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する処理と、液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記流路に前記液体を強制的に循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常と判定する処理とを含む構成である。
【００１３】
上記目的を達成するためには、前記異常と判定する処理において、前記タンク内の液位が異常液位の発生頻度を参照する処理を含む構成としてもよい。斯かる構成とすれば、水撃作用や熱膨張等の一過性の液位上昇による異常判定を回避でき、判定誤差の排除が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００１５】
(1) 検出液位が異常液位を生じても、一過性の原因に基づくものを除くことができ、異常の判定精度を高めることができ、信頼性の高い熱交換システムを実現することができる。
【００１６】
(2) 液位のレベル異常により異常と判定するに際し、正常時に発生するレベル異常の原因を除去するので、判定精度を高めることができる。
【００１７】
(3) 液体の検出温度が所定温度以下の場合に異常判定動作を行う構成とすれば、流路内のエアパージによる不快感をユーザに与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の熱交換システム及びその制御方法の一例として暖房装置の概要を示している。
【００１９】
この暖房装置２は、熱源部４、放熱負荷としての暖房端末６、８、温水加熱制御、補水液又はシステムの異常判定制御等を行う制御手段として制御部１０（図２）を備えており、図１は熱源部４及び暖房端末６、８を示している。熱源部４は熱交換器等で構成され、暖房端末６は高温暖房端末として例えば、ファンコンベクタ、暖房端末８は低温暖房端末として例えば、床暖房端末で構成される。
【００２０】
熱源部４には熱媒を構成する液体として水Ｗを循環させる複数の循環路１２、１４、１６が設けられている。各循環路１２、１４、１６は銅パイプや樹脂管等で構成される。そして、循環路１２には開放タンク１８、循環ポンプ２０、温度センサ２２、熱交換器２４、三路分岐部２６等が設置されている。循環路１２は開放タンク１８の水Ｗを熱交換器２４等に循環させる回路、循環路１４は高温の水Ｗを暖房端末６に循環させる回路、循環路１６は高温の水Ｗを暖房端末８に循環させる回路である。開放タンク１８は水Ｗを溜めるとともに外気に開放するタンクであり、循環ポンプ２０はその水Ｗを循環路１２、１４、１６に強制循環させるための手段である。温度センサ２２は循環する水Ｗの温度を検出する。熱交換器２４は、熱源として例えば、バーナ２５の燃焼ガス等の燃焼熱と水Ｗとの間で熱交換に用いられる。バーナ２５には図示しない開閉弁及び比例弁を介して燃料ガスがガス供給管より供給される。熱交換器２４の熱源としては、燃焼熱の他に電熱及びその他の排熱を熱源に用いてもよい。また、熱交換器２４は、燃焼熱、電熱及びその他の排熱を以て加熱された液体と水Ｗとの間で熱交換を行う液−液熱交換器で構成してもよい。
【００２１】
そして、循環路１２の開放タンク１８と三路分岐部２６との間に形成された管路をバイパスとし、循環路１４、１６が形成されている。循環路１４は三路分岐部２６で分岐された暖房回路を構成しており、暖房端末６が設置されている。この暖房端末６には暖房端末６側で開閉される熱動弁２８が設置されている。循環路１６は循環路１２に低温調節弁３０により分岐された暖房回路を構成しており、暖房端末８及び熱動弁３２が設置されている。低温調節弁３０と循環路１４との間には循環路１４側を循環して高温化された水Ｗを循環路１６側に混入させるための分岐回路３４が形成されている。
【００２２】
また、開放タンク１８には水Ｗの補給のために補給管３６が接続され、水Ｗの補給には例えば、上水が用いられる。補給管３６には、上水の供給時に開かれる補給弁３８が取り付けられている。また、開放タンク１８にはオーバーフローレベルに到達した水Ｗを排出させるため、オーバーフローパイプ４０が設けられている。
【００２３】
そして、開放タンク１８には液位を検出する液位検出手段として水位センサ４２が設置されており、この水位センサ４２には低液位、高液位、異常液位等を電気的に検出するため、共通電極Ｃ４４及び電極Ｌ４６、電極Ｈ４８、電極ＵＬ５０が設置されている。共通電極Ｃ４４と電極Ｌ４６が没する範囲を低水位、共通電極Ｃ４４と電極Ｈ４８が没する範囲を高水位、共通電極Ｃ４４と電極ＵＬ５０が没する範囲を異常水位とする。
【００２４】
次に、制御部１０について、図２を参照して説明する。図２は、制御部１０の一例を示している。
【００２５】
制御部４２は、例えば、コンピュータで構成され、プロセッサ５２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）及びアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部５４、Ｉ／Ｆ５６、ＲＯＭ５８、ＲＡＭ６０、クロック部６２、駆動部６４、出力部６６、送受信部６８、７０等を備えており、温度センサ２２、水位センサ４２等の検出信号や入力信号を受け、各種の制御出力や駆動出力を発生する。
【００２６】
プロセッサ５２は、ＣＰＵからなる演算制御手段であるが、エアパージインターバルタイマ、エアパージタイマ等の計時手段を構成する。計時手段としては、プログラムタイマを用いてもよく、ハードウェアで構成してもよい。
【００２７】
Ｉ／Ｆ及びＡ／Ｄ変換部５４は、温度センサ２２とプロセッサ５２とのインターフェイスであるととともに、温度センサ２２の検出温度をディジタル信号に変換する。
【００２８】
Ｉ／Ｆ５６は、水位センサ４２とプロセッサ５２とのインターフェイスであり、水位センサ４２の検出水位であるスイッチング信号をプロセッサ５２に入力する。
【００２９】
ＲＯＭ５８には、給湯制御プログラム、液位制御プログラム、異常判定制御プログラム等の制御プログラムや固定データが格納されている。ＲＡＭ６０には、演算途上のデータ等が一時的に格納される。クロック部６２はクロック信号を発生し、このクロック信号が、システムの駆動や各種タイマ、エアパージインターバルタイマ、エアパージタイマ等の計時に用いられる。
【００３０】
駆動部６４には各種の駆動出力が得られ、この駆動出力により、熱動弁３２、低温調節弁３０、補給弁３８等の開閉や、循環ポンプ２０の駆動、その停止が行われる。
【００３１】
そして、プロセッサ５２に得られる情報提示出力は出力部６６から情報提示部６７に出力され、制御途上の情報提示や異常告知が行われる。この情報提示部６７は、ＬＣＤ表示器等で構成される。
【００３２】
また、制御部１０には外部制御手段として例えば、リモコン装置７２が接続され、このリモコン装置７２は送受信部６８を介してプロセッサ５２と情報の授受が行われる。リモコン装置７２から運転開始又はその停止を表す信号等が入力される。また、図示しないが、リモコン装置７２には情報提示部が設けられ、情報提示部６７と同様の動作情報や異常情報等の情報提示が行われる。
【００３３】
また、送受信部７０には暖房端末６の送受信部７４が接続され、この送受信部７４には制御部７６を介して熱動弁２８が接続されている。制御部１０から熱動弁２８の開閉が行われる。
【００３４】
このように構成すれば、開放タンク１８に供給された熱媒としての水Ｗは循環ポンプ２０の駆動により循環路１２に流れ、熱交換器２４、暖房端末６、８に循環する。矢印Ａは水Ｗの循環方向を示している。熱交換器２４に循環する水Ｗは、バーナ２５の燃焼熱を受けて加熱される。
【００３５】
このような熱交換動作において、補水動作を説明すると、開放タンク１８には水Ｗが補給管３６を通して供給される。循環ポンプ２０を駆動すると、その水Ｗが開放タンク１８から循環路１２等に循環し、熱交換器２４、暖房端末６、８等に流れる。水Ｗは、熱交換器２４で熱交換により加熱されて膨張するが、その膨張や循環路１２等の内圧上昇が開放タンク１８の大気開放により吸収されるとともに、過剰分はオーバーフローパイプ４０から外部に排出される。
【００３６】
低温調節弁３０の開閉制御により、熱交換器２４で加熱されて循環路１４を経た高温の水Ｗが流れる分岐回路３４側の流量と、開放タンク１８からの水Ｗの流量とを混合し、暖房端末８側の放熱温度を加減することができる。
【００３７】
暖房端末６は、熱動弁２８を内蔵する高温負荷端末として、例えば、ファンコンベクタであり、熱交換器２４で加熱された高温の水Ｗが循環する。熱動弁２８は、暖房端末６で制御され、高温の水Ｗの通水／通水遮断を切り換える。
【００３８】
暖房端末８は、低温負荷端末として、例えば、床暖房端末であり、熱交換器２４で加熱された高温の水Ｗと開放タンク１８からの水Ｗとが混合された低温の水Ｗが循環する。熱動弁３２は、暖房端末８とは独立して設置され、制御部１０により制御され、低温の水Ｗの通水／通水遮断を切り換える。
【００３９】
開放タンク１８内の水位は水位センサ４２で検出され、電極Ｌ４６から低水位、電極Ｈ４８から高水位、電極ＵＬ５０から異常水位を表すスイッチング信号が検出信号として取り出され、これら検出信号が制御部１０に加えられる。そして、低水位の場合には補給弁３８が開かれ、水Ｗが補給され、その補給は高水位まで行われる。
【００４０】
バーナ２５による熱交換器２４の加熱や暖房端末６、８による放熱等の使用の結果、水分蒸発が生じ、電極Ｌ４６の検出レベルから低水位未満の検出信号が検出されたとき、補給弁３２を開いて補水動作を実行し、電極Ｈ４８が高水位を検出するまで補水を行う。
【００４１】
液位が上昇し、電極ＵＬ５０が上限レベルである異常水位を検出したとき、異常発生の可能性がある。液位上昇の原因には、補給弁３８の液漏れ等の他に、水崩れや熱による熱媒の体積膨張によるものもあるが、これらは異常ではない。
【００４２】
水崩れは、配管を通して配管内に空気が浸透することにより循環路１２、１４、１６内へ空気が混入する現象であり、循環路１２、１４、１６を形成する配管が例えば、樹脂の場合、水密性は備えているが、気密性が低いことにより生じる。循環路１２、１４、１６内において、特に暖房端末６、８にて長時間未使用の状態のときに配管内に空気が進入することにより、開放タンク１８内の液位を上昇させ、異常水位を検出させることがある。水崩れが原因の液位上昇を解消するためにエアパージが行われる。
【００４３】
また、暖房装置２を作動させると熱媒が熱せられ、熱媒の体積が膨張する。この熱媒の体積膨張も開放タンク１８内の液位を上昇させ、異常水位を検出させることがある。熱媒の体積膨張が原因の液位上昇を解消するために、暖房装置２作動時の熱媒の最高温度から熱媒の温度が所定温度低下した後に、再度液位の検出が行われる。
【００４４】
次に、水崩れ検知制御について、図３を参照して説明する。図３は、熱交換システムの制御方法の一例である水崩れ検知制御を表すフローチャートである。
【００４５】
エアパージインターバルタイマを所定時間に設定することにより、水崩れ検知は、所定時間毎に行う。例えば、１０日（２４０時間）に１回行い（ステップＳ１）、電源投入時や停電復帰時にも初期検知として水崩れ検知を行う。暖房装置を安全に運転するためには初期検知を行う必要があるため電源投入時や停電復帰時には、２４０時間経過したものとみなしている。水崩れ検知には、エアパージ処理を伴い、エアパージ時には騒音が発生するため、斯かる時間間隔を設定し、頻繁に騒音が発生することを回避している。
【００４６】
水崩れ検知に入ると、開放タンク１８の出側における水Ｗの温度が温度センサ２２で検出され、その検出温度が４０℃未満か否かを判定する（ステップＳ２）。エアパージ中、暖房端末６、８に水Ｗが流れるので、水Ｗの温度が４０℃以上の場合、暖房端末６、８が暖まり、使用者に不快感を与えるため、水崩れ検知を行わない。
【００４７】
水Ｗの温度が４０℃未満の場合、全動作が終了しているか否かを判定する（ステップＳ３）。暖房装置において暖房運転等何か他の動作があるときには、エアパージを行わない。
【００４８】
電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する（ステップＳ４）。検出には１０秒間の遅延間隔を置き、一時的に異常水位を検出することによる誤判定を排除する。１０秒間の遅延間隔を以て異常水位を検出していなければ異常はない。
【００４９】
ステップＳ４で電極ＵＬ５０が異常水位を検出していれば、循環路１２、１４、１６のエアパージを行う（ステップＳ５）。
【００５０】
エアパージが終了したらエアパージインターバルタイマを初期化する（ステップＳ６）。
【００５１】
電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定し（ステップＳ７）、そのレベルを検出していなければ、異常なしとしてステップＳ１に戻る。この場合は、開放タンク１８内の液位の上昇は水崩れによるものと推定する。異常水位を検出している場合には異常表示を行う（ステップＳ８）。
【００５２】
次に、エアパージ動作について、図４を参照して説明する。図４は、熱交換システムの制御方法の一例であるエアパージ動作を表すフローチャートである。
【００５３】
接続している暖房端末が水落ちしていないかを区別した上でエアパージを開始する。本実施形態においては、接続している暖房端末のみのエアパージを行う。即ち、高温負荷端末である暖房端末６、低温負荷端末である暖房端末８のエアパージを行うものとする。エアパージを行うために暖房端末８への通水を制御する熱動弁３２を作動させ開く。暖房端末６に内蔵された熱動弁２８は、制御部１０で直接作動させて開にすることはできないので、暖房端末６に熱動弁開始信号、例えば凍結防止動作信号を送信して作動させ、熱動弁２８を開く。エアパージは燃焼無しの凍結防止動作とみなすことができる。低温調節弁３０は揚程を稼ぐことができる位置とする（ステップＳ１０）。
【００５４】
回転数を所定の回転数例えば、４８００ｒｐｍで固定して循環ポンプ２０を駆動し、エアパージを開始する（ステップＳ１１）。ポンプ動作は連続駆動でもよいし、ＯＮ／ＯＦＦ駆動させてもよい。
【００５５】
エアパージ中に他の動作があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５６】
他の動作があれば、エアパージを終了して（ステップＳ１６）、エアパージインターバルタイマを初期化し（ステップＳ１７）、ステップＳ１に戻り、次の水崩れ検知は所定時間後即ち、２４０時間後に行う。
【００５７】
ステップＳ１２でエアパージ中に他の動作がなければ、エアパージタイマによりエアパージ時間を計時する（ステップＳ１３）。例えばエアパージ時間を８分とし、８分経過するまではステップＳ１０〜Ｓ１３を繰り返し、エアパージを継続する。エアパージタイマが８分を計時すると、循環ポンプ２０を停止する（ステップＳ１４）。
【００５８】
熱動弁３２の作動を終了させ、熱動弁３２を閉じる。暖房端末６に熱動弁終了信号、例えば凍結防止動作終了信号を送信し、暖房端末６の熱動弁２８を閉じ、エアパージを終了し（ステップＳ１５）、ステップＳ６に移行する。
【００５９】
次に、異常判定制御について、図５を参照して説明する。図５は、熱交換システムの制御方法の一例である異常判定制御を表すフローチャートである。
【００６０】
ステップＳ２１では、電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する。検出していなければ、異常はない。検出していれば、異常の可能性があるためステップＳ２２以降の処理を行う。なお、頻繁にエアパージを行わないように、例えばエアパージインターバルタイマを２４０時間に設定し、２４０時間毎に検知を行うようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ２２では、全動作が終了しているか否かを判定する。全動作が終了していなければ、ステップＳ２１へ戻る。全動作が終了していれば、ステップＳ２３に移行し、開放タンク１８の出側流路における水Ｗの温度即ち、温度センサ２２の検出温度が、所定温度例えば、４０℃未満であるか否かを判定する。検出温度が４０℃未満であれば、異常判定動作に移行するため、ステップＳ２４に移行してエアパージを行う。本実施形態においては、検出温度が４０℃未満の場合としているように、熱媒の温度が低下しているときにエアパージを行う理由は、エアパージ中作動する暖房端末等が使用者に不快感を与えないようにするためである。
【００６２】
ステップＳ２４では、循環路１２、１４、１６内に混入した空気を除去するためのエアパージを開始する。接続されている暖房端末６、８にそれぞれ対応する熱動弁２８、３２や低温調節弁３０を開き、熱媒が流れるようにする。
【００６３】
ステップＳ２５では、循環ポンプ２０を駆動する。ポンプ動作は連続駆動でもよいし、ＯＮ／ＯＦＦ駆動させてもよい。このとき、バーナ２５の燃焼は行わない。ステップＳ２６では、エアパージ時間を計測するエアパージタイマを起動する。
【００６４】
ステップＳ２７では、エアパージ中に他の動作があるか否かを判定する。エアパージ中にエアパージ以外の動作が開始されると、ステップＳ３４へ移行し、循環ポンプ２０の駆動を停止し、熱動弁２８、３２及び低温調節弁３０を閉じ、エアパージ動作を中止する。
【００６５】
ステップＳ２８では、エアパージタイマが所定時間例えば、８分間経過したか否かを確認する。８分間経過していない場合には、ステップＳ２７に戻る。８分間経過した場合には、ステップＳ２９に移行する。
【００６６】
ステップＳ２９では、循環ポンプ２０の駆動を停止する。ステップＳ３０では、熱動弁２８、３２及び低温調節弁３０を閉じ、エアパージ動作を終了する。
【００６７】
ステップＳ３１では、電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する。この時点で検出していなければ、開放タンク１８内の液位上昇は循環路１２、１４、１６内への空気の混入と考えられるため異常とせず、ステップＳ２１に戻る。電極ＵＬ５０が異常水位を検出していれば、補給弁３８の液漏れ故障の可能性が高く、ステップＳ３２に移行する。
【００６８】
ステップＳ３２では、異常表示として異常の発生を情報提示部６７に表示したり、警告音を発して使用者に告知を行う。例えば、補給弁３８の故障である旨の表示を行う。
【００６９】
ステップＳ３３では、異常処理として異常発生に伴う処理例えば、機器停止や復旧作業を行い、ステップＳ２１に戻る。
【００７０】
補給弁３８に微少な漏れが発生し、暖房運転のＯＮ／ＯＦＦが頻繁な場合には、液漏れの異常判定ができないおそれがある。そこで、異常水位検出の発生頻度に基づいて異常判定を行ってもよい。通常状態であれば、熱媒である水Ｗの自然蒸発により開放タンク１８の液位が徐々に低下する。よって、補水なしに異常水位を検出した場合、その検出信号が一定の回数Ｎだけ繰り返し得られたとき、液漏れと判断し、情報提示部６７の異常表示を行ってもよい。
【００７１】
なお、上記実施形態では、エアパージ方法として、各端末毎及び全系統同時に行う場合を例示したが、それらの組み合わせでエアパージを行ってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、熱媒として水を用いた場合を例示したが、水に代えて水以外の不凍液等の液体を用いてもよく、その液体の液位の変化により正常か異常かを判断すればよく、本発明は、水を熱媒に用いることに限定されるものではない。
【００７３】
また、上記実施形態では、一つの暖房管路に単一の暖房端末（暖房端末６又は８）を構成しているが、一つの暖房管路にヘッダを設置するとともに、複数の暖房端末に対応する複数の熱動弁を設置し、各熱動弁を介して複数の暖房端末を設置する構成としてもよい。
【００７４】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明の詳細な説明に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、補給弁の液漏れ等の異常検出に有用であり、特に、水崩れや熱媒の熱による体積膨張の影響を排して異常検出を行うので異常の誤検出防止に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態に係る暖房装置の概要を示す図である。
【図２】制御部の概要を示すブロック図である。
【図３】熱交換システムの水崩れ検知制御を示すフローチャートである。
【図４】熱交換システムのエアパージ制御を示すフローチャートである。
【図５】熱交換システムの異常判定制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
２ 暖房装置
４ 熱源部
６、８ 暖房端末（放熱負荷）
１０ 制御部（制御手段）
１８ 開放タンク
２０ 循環ポンプ
２２ 温度センサ（温度検出手段）
２４ 熱交換器
３８ 補給弁（補給手段）
４２ 水位センサ（液位検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水等の液体を熱媒に用いた熱交換システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナ等の燃焼熱を熱源に用いて加熱された温水等を熱媒に用いた熱交換システムは、熱媒を暖房端末に循環させることにより、床暖房や室内暖房等を行う暖房システムとして利用されている。斯かるシステムでは、熱媒を循環させる熱媒回路に開放タンクを設けて大気に開放することにより、熱媒の熱膨張を吸収させている。自然蒸発等により熱媒が減少した場合には、熱媒の補給を行い、熱媒回路に空気の混入を防止する必要がある。
【０００３】
このような熱交換システムにおいて、液漏れ等の熱媒の異常を知ることは安定した熱交換を維持する上で極めて重要である。
【０００４】
このような熱交換システムに関し、次のような先行特許文献がある。
【特許文献１】特開２００３−１１４０５６号公報 この特許文献１には、循環路内に設置されたタンクの水位により熱交換部の液漏れ異常を判定することが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、タンクの水位により熱交換部の液漏れを判定しており、熱交換部以外を原因とする水位変化を考慮していないため、誤判定の危険性が高く、正確性に欠けるものである。
【０００６】
そこで、本発明は、異常判定の精度を高めた熱交換システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
斯かる目的を詳細に記載すると、液位のレベル異常により異常と判定するに際し、正常時に発生するレベル異常の原因を除去することにより、判定精度を高めたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換システムは、熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、前記液体を循環させる循環路に接続されて前記液体を溜めるタンクと、このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段と、前記循環路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を循環させるポンプと、前記循環路又は前記タンクに前記液体を補給する補給手段と、前記液位検出手段の検出液位に応じて前記補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記ポンプを駆動して前記循環路に前記液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段とを備えた構成である。
【０００９】
斯かる構成とすれば、タンクの液位変化に応じて液体の補給制御が行われ、熱交換に必要な最適な液位が維持されるが、異常液位を検出した場合には、ポンプを駆動して液体の強制循環を行う。これにより、異常液位が流路内の空気侵入、液崩れ、熱膨張等による一過性の原因が除かれることになる。そして、強制循環後の検出液位が異常液位である場合には、異常であると判定し、その出力を発生させている。従って、検出液位が異常液位となった場合に、それが一過性のものか異常に基づくものかを峻別でき、異常の判定精度が高められる。
【００１０】
上記目的を達成するためには、前記液体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出温度が所定温度以下である場合に異常判定動作に移行する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、温度上昇に伴う液体の熱膨張の影響を回避でき、所定温度以上での異常判定動作はエアパージを伴い意図しない暖房運転を行うことになるため、所定温度以下で行うとエアパージによる不快感をユーザに与えることがない。
【００１１】
上記目的を達成するためには、前記制御手段の前記出力により、動作異常を表示する表示部を備えた構成としてもよい。即ち、表示部の動作異常の表示をメンテナンス情報として利用することができる。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換システムの制御方法は、熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムの制御方法であって、前記熱交換器及び前記放熱負荷に循環させる前記液体を溜める処理と、このタンク内の液体の液位を検出する処理と、前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を強制的に循環させる処理と、前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する処理と、液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記流路に前記液体を強制的に循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常と判定する処理とを含む構成である。
【００１３】
上記目的を達成するためには、前記異常と判定する処理において、前記タンク内の液位が異常液位の発生頻度を参照する処理を含む構成としてもよい。斯かる構成とすれば、水撃作用や熱膨張等の一過性の液位上昇による異常判定を回避でき、判定誤差の排除が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００１５】
(1) 検出液位が異常液位を生じても、一過性の原因に基づくものを除くことができ、異常の判定精度を高めることができ、信頼性の高い熱交換システムを実現することができる。
【００１６】
(2) 液位のレベル異常により異常と判定するに際し、正常時に発生するレベル異常の原因を除去するので、判定精度を高めることができる。
【００１７】
(3) 液体の検出温度が所定温度以下の場合に異常判定動作を行う構成とすれば、流路内のエアパージによる不快感をユーザに与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の熱交換システム及びその制御方法の一例として暖房装置の概要を示している。
【００１９】
この暖房装置２は、熱源部４、放熱負荷としての暖房端末６、８、温水加熱制御、補水液又はシステムの異常判定制御等を行う制御手段として制御部１０（図２）を備えており、図１は熱源部４及び暖房端末６、８を示している。熱源部４は熱交換器等で構成され、暖房端末６は高温暖房端末として例えば、ファンコンベクタ、暖房端末８は低温暖房端末として例えば、床暖房端末で構成される。
【００２０】
熱源部４には熱媒を構成する液体として水Ｗを循環させる複数の循環路１２、１４、１６が設けられている。各循環路１２、１４、１６は銅パイプや樹脂管等で構成される。そして、循環路１２には開放タンク１８、循環ポンプ２０、温度センサ２２、熱交換器２４、三路分岐部２６等が設置されている。循環路１２は開放タンク１８の水Ｗを熱交換器２４等に循環させる回路、循環路１４は高温の水Ｗを暖房端末６に循環させる回路、循環路１６は高温の水Ｗを暖房端末８に循環させる回路である。開放タンク１８は水Ｗを溜めるとともに外気に開放するタンクであり、循環ポンプ２０はその水Ｗを循環路１２、１４、１６に強制循環させるための手段である。温度センサ２２は循環する水Ｗの温度を検出する。熱交換器２４は、熱源として例えば、バーナ２５の燃焼ガス等の燃焼熱と水Ｗとの間で熱交換に用いられる。バーナ２５には図示しない開閉弁及び比例弁を介して燃料ガスがガス供給管より供給される。熱交換器２４の熱源としては、燃焼熱の他に電熱及びその他の排熱を熱源に用いてもよい。また、熱交換器２４は、燃焼熱、電熱及びその他の排熱を以て加熱された液体と水Ｗとの間で熱交換を行う液−液熱交換器で構成してもよい。
【００２１】
そして、循環路１２の開放タンク１８と三路分岐部２６との間に形成された管路をバイパスとし、循環路１４、１６が形成されている。循環路１４は三路分岐部２６で分岐された暖房回路を構成しており、暖房端末６が設置されている。この暖房端末６には暖房端末６側で開閉される熱動弁２８が設置されている。循環路１６は循環路１２に低温調節弁３０により分岐された暖房回路を構成しており、暖房端末８及び熱動弁３２が設置されている。低温調節弁３０と循環路１４との間には循環路１４側を循環して高温化された水Ｗを循環路１６側に混入させるための分岐回路３４が形成されている。
【００２２】
また、開放タンク１８には水Ｗの補給のために補給管３６が接続され、水Ｗの補給には例えば、上水が用いられる。補給管３６には、上水の供給時に開かれる補給弁３８が取り付けられている。また、開放タンク１８にはオーバーフローレベルに到達した水Ｗを排出させるため、オーバーフローパイプ４０が設けられている。
【００２３】
そして、開放タンク１８には液位を検出する液位検出手段として水位センサ４２が設置されており、この水位センサ４２には低液位、高液位、異常液位等を電気的に検出するため、共通電極Ｃ４４及び電極Ｌ４６、電極Ｈ４８、電極ＵＬ５０が設置されている。共通電極Ｃ４４と電極Ｌ４６が没する範囲を低水位、共通電極Ｃ４４と電極Ｈ４８が没する範囲を高水位、共通電極Ｃ４４と電極ＵＬ５０が没する範囲を異常水位とする。
【００２４】
次に、制御部１０について、図２を参照して説明する。図２は、制御部１０の一例を示している。
【００２５】
制御部４２は、例えば、コンピュータで構成され、プロセッサ５２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）及びアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部５４、Ｉ／Ｆ５６、ＲＯＭ５８、ＲＡＭ６０、クロック部６２、駆動部６４、出力部６６、送受信部６８、７０等を備えており、温度センサ２２、水位センサ４２等の検出信号や入力信号を受け、各種の制御出力や駆動出力を発生する。
【００２６】
プロセッサ５２は、ＣＰＵからなる演算制御手段であるが、エアパージインターバルタイマ、エアパージタイマ等の計時手段を構成する。計時手段としては、プログラムタイマを用いてもよく、ハードウェアで構成してもよい。
【００２７】
Ｉ／Ｆ及びＡ／Ｄ変換部５４は、温度センサ２２とプロセッサ５２とのインターフェイスであるととともに、温度センサ２２の検出温度をディジタル信号に変換する。
【００２８】
Ｉ／Ｆ５６は、水位センサ４２とプロセッサ５２とのインターフェイスであり、水位センサ４２の検出水位であるスイッチング信号をプロセッサ５２に入力する。
【００２９】
ＲＯＭ５８には、給湯制御プログラム、液位制御プログラム、異常判定制御プログラム等の制御プログラムや固定データが格納されている。ＲＡＭ６０には、演算途上のデータ等が一時的に格納される。クロック部６２はクロック信号を発生し、このクロック信号が、システムの駆動や各種タイマ、エアパージインターバルタイマ、エアパージタイマ等の計時に用いられる。
【００３０】
駆動部６４には各種の駆動出力が得られ、この駆動出力により、熱動弁３２、低温調節弁３０、補給弁３８等の開閉や、循環ポンプ２０の駆動、その停止が行われる。
【００３１】
そして、プロセッサ５２に得られる情報提示出力は出力部６６から情報提示部６７に出力され、制御途上の情報提示や異常告知が行われる。この情報提示部６７は、ＬＣＤ表示器等で構成される。
【００３２】
また、制御部１０には外部制御手段として例えば、リモコン装置７２が接続され、このリモコン装置７２は送受信部６８を介してプロセッサ５２と情報の授受が行われる。リモコン装置７２から運転開始又はその停止を表す信号等が入力される。また、図示しないが、リモコン装置７２には情報提示部が設けられ、情報提示部６７と同様の動作情報や異常情報等の情報提示が行われる。
【００３３】
また、送受信部７０には暖房端末６の送受信部７４が接続され、この送受信部７４には制御部７６を介して熱動弁２８が接続されている。制御部１０から熱動弁２８の開閉が行われる。
【００３４】
このように構成すれば、開放タンク１８に供給された熱媒としての水Ｗは循環ポンプ２０の駆動により循環路１２に流れ、熱交換器２４、暖房端末６、８に循環する。矢印Ａは水Ｗの循環方向を示している。熱交換器２４に循環する水Ｗは、バーナ２５の燃焼熱を受けて加熱される。
【００３５】
このような熱交換動作において、補水動作を説明すると、開放タンク１８には水Ｗが補給管３６を通して供給される。循環ポンプ２０を駆動すると、その水Ｗが開放タンク１８から循環路１２等に循環し、熱交換器２４、暖房端末６、８等に流れる。水Ｗは、熱交換器２４で熱交換により加熱されて膨張するが、その膨張や循環路１２等の内圧上昇が開放タンク１８の大気開放により吸収されるとともに、過剰分はオーバーフローパイプ４０から外部に排出される。
【００３６】
低温調節弁３０の開閉制御により、熱交換器２４で加熱されて循環路１４を経た高温の水Ｗが流れる分岐回路３４側の流量と、開放タンク１８からの水Ｗの流量とを混合し、暖房端末８側の放熱温度を加減することができる。
【００３７】
暖房端末６は、熱動弁２８を内蔵する高温負荷端末として、例えば、ファンコンベクタであり、熱交換器２４で加熱された高温の水Ｗが循環する。熱動弁２８は、暖房端末６で制御され、高温の水Ｗの通水／通水遮断を切り換える。
【００３８】
暖房端末８は、低温負荷端末として、例えば、床暖房端末であり、熱交換器２４で加熱された高温の水Ｗと開放タンク１８からの水Ｗとが混合された低温の水Ｗが循環する。熱動弁３２は、暖房端末８とは独立して設置され、制御部１０により制御され、低温の水Ｗの通水／通水遮断を切り換える。
【００３９】
開放タンク１８内の水位は水位センサ４２で検出され、電極Ｌ４６から低水位、電極Ｈ４８から高水位、電極ＵＬ５０から異常水位を表すスイッチング信号が検出信号として取り出され、これら検出信号が制御部１０に加えられる。そして、低水位の場合には補給弁３８が開かれ、水Ｗが補給され、その補給は高水位まで行われる。
【００４０】
バーナ２５による熱交換器２４の加熱や暖房端末６、８による放熱等の使用の結果、水分蒸発が生じ、電極Ｌ４６の検出レベルから低水位未満の検出信号が検出されたとき、補給弁３２を開いて補水動作を実行し、電極Ｈ４８が高水位を検出するまで補水を行う。
【００４１】
液位が上昇し、電極ＵＬ５０が上限レベルである異常水位を検出したとき、異常発生の可能性がある。液位上昇の原因には、補給弁３８の液漏れ等の他に、水崩れや熱による熱媒の体積膨張によるものもあるが、これらは異常ではない。
【００４２】
水崩れは、配管を通して配管内に空気が浸透することにより循環路１２、１４、１６内へ空気が混入する現象であり、循環路１２、１４、１６を形成する配管が例えば、樹脂の場合、水密性は備えているが、気密性が低いことにより生じる。循環路１２、１４、１６内において、特に暖房端末６、８にて長時間未使用の状態のときに配管内に空気が進入することにより、開放タンク１８内の液位を上昇させ、異常水位を検出させることがある。水崩れが原因の液位上昇を解消するためにエアパージが行われる。
【００４３】
また、暖房装置２を作動させると熱媒が熱せられ、熱媒の体積が膨張する。この熱媒の体積膨張も開放タンク１８内の液位を上昇させ、異常水位を検出させることがある。熱媒の体積膨張が原因の液位上昇を解消するために、暖房装置２作動時の熱媒の最高温度から熱媒の温度が所定温度低下した後に、再度液位の検出が行われる。
【００４４】
次に、水崩れ検知制御について、図３を参照して説明する。図３は、熱交換システムの制御方法の一例である水崩れ検知制御を表すフローチャートである。
【００４５】
エアパージインターバルタイマを所定時間に設定することにより、水崩れ検知は、所定時間毎に行う。例えば、１０日（２４０時間）に１回行い（ステップＳ１）、電源投入時や停電復帰時にも初期検知として水崩れ検知を行う。暖房装置を安全に運転するためには初期検知を行う必要があるため電源投入時や停電復帰時には、２４０時間経過したものとみなしている。水崩れ検知には、エアパージ処理を伴い、エアパージ時には騒音が発生するため、斯かる時間間隔を設定し、頻繁に騒音が発生することを回避している。
【００４６】
水崩れ検知に入ると、開放タンク１８の出側における水Ｗの温度が温度センサ２２で検出され、その検出温度が４０℃未満か否かを判定する（ステップＳ２）。エアパージ中、暖房端末６、８に水Ｗが流れるので、水Ｗの温度が４０℃以上の場合、暖房端末６、８が暖まり、使用者に不快感を与えるため、水崩れ検知を行わない。
【００４７】
水Ｗの温度が４０℃未満の場合、全動作が終了しているか否かを判定する（ステップＳ３）。暖房装置において暖房運転等何か他の動作があるときには、エアパージを行わない。
【００４８】
電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する（ステップＳ４）。検出には１０秒間の遅延間隔を置き、一時的に異常水位を検出することによる誤判定を排除する。１０秒間の遅延間隔を以て異常水位を検出していなければ異常はない。
【００４９】
ステップＳ４で電極ＵＬ５０が異常水位を検出していれば、循環路１２、１４、１６のエアパージを行う（ステップＳ５）。
【００５０】
エアパージが終了したらエアパージインターバルタイマを初期化する（ステップＳ６）。
【００５１】
電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定し（ステップＳ７）、そのレベルを検出していなければ、異常なしとしてステップＳ１に戻る。この場合は、開放タンク１８内の液位の上昇は水崩れによるものと推定する。異常水位を検出している場合には異常表示を行う（ステップＳ８）。
【００５２】
次に、エアパージ動作について、図４を参照して説明する。図４は、熱交換システムの制御方法の一例であるエアパージ動作を表すフローチャートである。
【００５３】
接続している暖房端末が水落ちしていないかを区別した上でエアパージを開始する。本実施形態においては、接続している暖房端末のみのエアパージを行う。即ち、高温負荷端末である暖房端末６、低温負荷端末である暖房端末８のエアパージを行うものとする。エアパージを行うために暖房端末８への通水を制御する熱動弁３２を作動させ開く。暖房端末６に内蔵された熱動弁２８は、制御部１０で直接作動させて開にすることはできないので、暖房端末６に熱動弁開始信号、例えば凍結防止動作信号を送信して作動させ、熱動弁２８を開く。エアパージは燃焼無しの凍結防止動作とみなすことができる。低温調節弁３０は揚程を稼ぐことができる位置とする（ステップＳ１０）。
【００５４】
回転数を所定の回転数例えば、４８００ｒｐｍで固定して循環ポンプ２０を駆動し、エアパージを開始する（ステップＳ１１）。ポンプ動作は連続駆動でもよいし、ＯＮ／ＯＦＦ駆動させてもよい。
【００５５】
エアパージ中に他の動作があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５６】
他の動作があれば、エアパージを終了して（ステップＳ１６）、エアパージインターバルタイマを初期化し（ステップＳ１７）、ステップＳ１に戻り、次の水崩れ検知は所定時間後即ち、２４０時間後に行う。
【００５７】
ステップＳ１２でエアパージ中に他の動作がなければ、エアパージタイマによりエアパージ時間を計時する（ステップＳ１３）。例えばエアパージ時間を８分とし、８分経過するまではステップＳ１０〜Ｓ１３を繰り返し、エアパージを継続する。エアパージタイマが８分を計時すると、循環ポンプ２０を停止する（ステップＳ１４）。
【００５８】
熱動弁３２の作動を終了させ、熱動弁３２を閉じる。暖房端末６に熱動弁終了信号、例えば凍結防止動作終了信号を送信し、暖房端末６の熱動弁２８を閉じ、エアパージを終了し（ステップＳ１５）、ステップＳ６に移行する。
【００５９】
次に、異常判定制御について、図５を参照して説明する。図５は、熱交換システムの制御方法の一例である異常判定制御を表すフローチャートである。
【００６０】
ステップＳ２１では、電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する。検出していなければ、異常はない。検出していれば、異常の可能性があるためステップＳ２２以降の処理を行う。なお、頻繁にエアパージを行わないように、例えばエアパージインターバルタイマを２４０時間に設定し、２４０時間毎に検知を行うようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ２２では、全動作が終了しているか否かを判定する。全動作が終了していなければ、ステップＳ２１へ戻る。全動作が終了していれば、ステップＳ２３に移行し、開放タンク１８の出側流路における水Ｗの温度即ち、温度センサ２２の検出温度が、所定温度例えば、４０℃未満であるか否かを判定する。検出温度が４０℃未満であれば、異常判定動作に移行するため、ステップＳ２４に移行してエアパージを行う。本実施形態においては、検出温度が４０℃未満の場合としているように、熱媒の温度が低下しているときにエアパージを行う理由は、エアパージ中作動する暖房端末等が使用者に不快感を与えないようにするためである。
【００６２】
ステップＳ２４では、循環路１２、１４、１６内に混入した空気を除去するためのエアパージを開始する。接続されている暖房端末６、８にそれぞれ対応する熱動弁２８、３２や低温調節弁３０を開き、熱媒が流れるようにする。
【００６３】
ステップＳ２５では、循環ポンプ２０を駆動する。ポンプ動作は連続駆動でもよいし、ＯＮ／ＯＦＦ駆動させてもよい。このとき、バーナ２５の燃焼は行わない。ステップＳ２６では、エアパージ時間を計測するエアパージタイマを起動する。
【００６４】
ステップＳ２７では、エアパージ中に他の動作があるか否かを判定する。エアパージ中にエアパージ以外の動作が開始されると、ステップＳ３４へ移行し、循環ポンプ２０の駆動を停止し、熱動弁２８、３２及び低温調節弁３０を閉じ、エアパージ動作を中止する。
【００６５】
ステップＳ２８では、エアパージタイマが所定時間例えば、８分間経過したか否かを確認する。８分間経過していない場合には、ステップＳ２７に戻る。８分間経過した場合には、ステップＳ２９に移行する。
【００６６】
ステップＳ２９では、循環ポンプ２０の駆動を停止する。ステップＳ３０では、熱動弁２８、３２及び低温調節弁３０を閉じ、エアパージ動作を終了する。
【００６７】
ステップＳ３１では、電極ＵＬ５０が異常水位を検出（ＵＬ＝ｏｎ）しているか否かを判定する。この時点で検出していなければ、開放タンク１８内の液位上昇は循環路１２、１４、１６内への空気の混入と考えられるため異常とせず、ステップＳ２１に戻る。電極ＵＬ５０が異常水位を検出していれば、補給弁３８の液漏れ故障の可能性が高く、ステップＳ３２に移行する。
【００６８】
ステップＳ３２では、異常表示として異常の発生を情報提示部６７に表示したり、警告音を発して使用者に告知を行う。例えば、補給弁３８の故障である旨の表示を行う。
【００６９】
ステップＳ３３では、異常処理として異常発生に伴う処理例えば、機器停止や復旧作業を行い、ステップＳ２１に戻る。
【００７０】
補給弁３８に微少な漏れが発生し、暖房運転のＯＮ／ＯＦＦが頻繁な場合には、液漏れの異常判定ができないおそれがある。そこで、異常水位検出の発生頻度に基づいて異常判定を行ってもよい。通常状態であれば、熱媒である水Ｗの自然蒸発により開放タンク１８の液位が徐々に低下する。よって、補水なしに異常水位を検出した場合、その検出信号が一定の回数Ｎだけ繰り返し得られたとき、液漏れと判断し、情報提示部６７の異常表示を行ってもよい。
【００７１】
なお、上記実施形態では、エアパージ方法として、各端末毎及び全系統同時に行う場合を例示したが、それらの組み合わせでエアパージを行ってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、熱媒として水を用いた場合を例示したが、水に代えて水以外の不凍液等の液体を用いてもよく、その液体の液位の変化により正常か異常かを判断すればよく、本発明は、水を熱媒に用いることに限定されるものではない。
【００７３】
また、上記実施形態では、一つの暖房管路に単一の暖房端末（暖房端末６又は８）を構成しているが、一つの暖房管路にヘッダを設置するとともに、複数の暖房端末に対応する複数の熱動弁を設置し、各熱動弁を介して複数の暖房端末を設置する構成としてもよい。
【００７４】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明の詳細な説明に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、補給弁の液漏れ等の異常検出に有用であり、特に、水崩れや熱媒の熱による体積膨張の影響を排して異常検出を行うので異常の誤検出防止に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態に係る暖房装置の概要を示す図である。
【図２】制御部の概要を示すブロック図である。
【図３】熱交換システムの水崩れ検知制御を示すフローチャートである。
【図４】熱交換システムのエアパージ制御を示すフローチャートである。
【図５】熱交換システムの異常判定制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
２ 暖房装置
４ 熱源部
６、８ 暖房端末（放熱負荷）
１０ 制御部（制御手段）
１８ 開放タンク
２０ 循環ポンプ
２２ 温度センサ（温度検出手段）
２４ 熱交換器
３８ 補給弁（補給手段）
４２ 水位センサ（液位検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、
前記液体を循環させる流路に接続されて前記液体を溜めるタンクと、
このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段と、
前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を循環させるポンプと、
前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する補給手段と、
前記液位検出手段の検出液位に応じて前記補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記ポンプを駆動して前記流路に前記液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱交換システム。
【請求項２】
前記液体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出温度が所定温度以下である場合に異常判定動作に移行することを特徴とする請求項１記載の熱交換システム。
【請求項３】
前記制御手段の前記出力により、動作異常を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換システム。
【請求項４】
熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムの制御方法であって、
前記熱交換器及び前記放熱負荷に循環させる前記液体をタンクに溜める処理と、
前記タンク内の液体の液位を検出する処理と、
前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を強制的に循環させる処理と、
前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する処理と、
液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記流路に前記液体を強制的に循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常と判定する処理と、
を備えたことを特徴とする熱交換システムの制御方法。
【請求項５】
前記異常と判定する処理において、前記タンク内の液位が異常液位の発生頻度を参照する処理を含むことを特徴とする請求項４記載の熱交換システムの制御方法。
【請求項１】
熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムであって、
前記液体を循環させる流路に接続されて前記液体を溜めるタンクと、
このタンク内の液体の液位を検出する液位検出手段と、
前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を循環させるポンプと、
前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する補給手段と、
前記液位検出手段の検出液位に応じて前記補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記ポンプを駆動して前記流路に前記液体を循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常を表す出力を発生する制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱交換システム。
【請求項２】
前記液体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出温度が所定温度以下である場合に異常判定動作に移行することを特徴とする請求項１記載の熱交換システム。
【請求項３】
前記制御手段の前記出力により、動作異常を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換システム。
【請求項４】
熱交換器で液体を加熱し、その液体を放熱負荷に循環させて放熱させる熱交換システムの制御方法であって、
前記熱交換器及び前記放熱負荷に循環させる前記液体をタンクに溜める処理と、
前記タンク内の液体の液位を検出する処理と、
前記流路を通して前記熱交換器及び前記放熱負荷に前記液体を強制的に循環させる処理と、
前記流路又は前記タンクに前記液体を補給する処理と、
液位検出手段の検出液位に応じて補給手段に前記液体を補給させることにより、前記タンク内の液位を所定範囲内に維持するとともに、前記検出液位が異常液位に到達した場合、前記流路に前記液体を強制的に循環させた後の検出液位が異常液位である場合に異常と判定する処理と、
を備えたことを特徴とする熱交換システムの制御方法。
【請求項５】
前記異常と判定する処理において、前記タンク内の液位が異常液位の発生頻度を参照する処理を含むことを特徴とする請求項４記載の熱交換システムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３００７（Ｐ２００６−２３００７Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０１０２９（Ｐ２００４−２０１０２９）
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]