特開 2024-127649 熱媒循環システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127649

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】熱媒循環システム

(51)【国際特許分類】

   F24D 3/02 20060101AFI20240912BHJP

   F24H 1/12 20220101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F24D3/02 Z

F24H1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036989

(22)【出願日】2023-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004082

【氏名又は名称】弁理士法人北大阪特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100141092

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 英生

(72)【発明者】

【氏名】秋永 草平

(72)【発明者】

【氏名】谷口 隆志

(72)【発明者】

【氏名】川又 淳二

(72)【発明者】

【氏名】近藤 幹太

【テーマコード（参考）】

3L034

3L070

【Ｆターム（参考）】

3L034BA11

3L070BC03

3L070DE05

3L070DE09

(57)【要約】

【課題】複数の熱媒ボイラを並列設置したシステムにおいて熱媒を循環させ得るとともに、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプを効率良く設置することが可能となる熱媒循環システムを提供する。
【解決手段】複数の熱媒ボイラ、および負荷機器に接続され、前記熱媒ボイラごとに当該熱媒ボイラと前記負荷機器を通る循環経路を形成し、前記循環経路ごとに設けた循環ポンプが駆動して、当該循環経路に熱媒を循環させる熱媒循環システムであって、２個以上の所定の前記循環経路のうちの何れかに選択的に接続可能である予備経路を、少なくとも一つ備え、前記予備経路それぞれには、予備ポンプが設けられ、前記予備経路が接続された前記循環経路において、前記循環ポンプの代わりに当該接続された予備経路の前記予備ポンプが使用される熱媒循環システムとする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の熱媒ボイラ、および負荷機器に接続され、
前記熱媒ボイラごとに当該熱媒ボイラと前記負荷機器を通る循環経路を形成し、前記循環経路ごとに設けた循環ポンプが駆動して、当該循環経路に熱媒を循環させる熱媒循環システムであって、
２個以上の所定の前記循環経路のうちの何れかに選択的に接続可能である予備経路を、少なくとも一つ備え、
前記予備経路それぞれには、予備ポンプが設けられ、
前記予備経路が接続された前記循環経路において、前記循環ポンプの代わりに当該接続された予備経路の前記予備ポンプが使用されることを特徴とする熱媒循環システム。

【請求項2】

前記循環経路それぞれにおいて、前記熱媒ボイラを迂回するバイパス経路を備え、
前記バイパス経路を通る前記熱媒の量を調節可能としたことを特徴とする請求項１に記載の熱媒循環システム。

【請求項3】

前記循環経路それぞれは、
前記負荷機器から出た前記熱媒が前記循環ポンプと前記バイパス経路への分岐点を順に経て前記熱媒ボイラへ入るように形成されており、
前記予備経路が接続されることにより、前記負荷機器から出た前記熱媒が当該接続された予備経路の前記予備ポンプと前記分岐点を順に経て前記熱媒ボイラへ入るように設定されることを特徴とする請求項２に記載の熱媒循環システム。

【請求項4】

前記予備経路は、
前記予備ポンプの後段側を前記熱媒ボイラの何れも通さずに前記負荷機器へ接続可能とする補助ラインを備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱媒循環システム。

【請求項5】

前記予備経路の個数を１としたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の熱媒循環システム。

【請求項6】

前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの何れか一つの選択を受付け、
前記予備ポンプまたは前記循環ポンプそれぞれのうち、選択されたものを駆動させず、その他の全てを駆動させることを特徴とする請求項５に記載の熱媒循環システム。

【請求項7】

前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの動作を、前記熱媒ボイラそれぞれの動作制御から独立して制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の熱媒循環システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱媒を循環させる熱媒循環システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、熱媒ボイラと負荷機器を含む循環経路において循環ポンプで熱媒を循環させるシステムが利用されており、当該システムに関しては、これまでに種々の改良案が提案されている。例えば特許文献１によれば、熱媒ボイラの故障などの状態に影響を受けずに、循環ポンプの運転を継続することのできる熱媒ボイラシステムが提案されている。

【0003】

また、熱媒ボイラの利用形態の一つとして、例えば必要な熱出力を確保するため、一つの熱媒系統内において複数の熱媒ボイラを設置する形態が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１３３７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した熱媒を循環させるシステムに関して、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプの設置が要望されることがある。予備ポンプが設置されていれば、もし何らかの理由で循環ポンプが使用できなくなった場合であっても、迅速に予備ポンプで代用することが可能である。

【0006】

しかし複数の熱媒ボイラを設けたシステムにおいて、熱媒ボイラそれぞれに一対一に対応させるように予備ポンプを設置しようとすると、多くの予備ポンプが必要となってしまい、システムのコスト削減などの点から好ましいとは言えない。そのため予備ポンプが必要以上に多くならないように、予備ポンプは効率良く設置されることが望ましい。

【0007】

本発明は上述した問題点に鑑み、複数の熱媒ボイラを並列設置したシステムにおいて熱媒を循環させ得るとともに、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプを効率良く設置することが可能となる熱媒循環システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る熱媒循環システムは、複数の熱媒ボイラ、および負荷機器に接続され、前記熱媒ボイラごとに当該熱媒ボイラと前記負荷機器を通る循環経路を形成し、前記循環経路ごとに設けた循環ポンプが駆動して、当該循環経路に熱媒を循環させる熱媒循環システムであって、２個以上の所定の前記循環経路のうちの何れかに選択的に接続可能である予備経路を、少なくとも一つ備え、前記予備経路それぞれには、予備ポンプが設けられ、前記予備経路が接続された前記循環経路において、前記循環ポンプの代わりに当該接続された予備経路の前記予備ポンプが使用される構成とする。

【0009】

本構成によれば、複数の熱媒ボイラを並列設置したシステムにおいて熱媒を循環させ得るとともに、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプを効率良く設置することが可能となる。また上記構成としてより具体的には、前記循環経路それぞれにおいて、前記熱媒ボイラを迂回するバイパス経路を備え、前記バイパス経路を通る前記熱媒の量を調節可能とした構成としても良い。

【0010】

上記構成としてより具体的には、前記循環経路それぞれは、前記負荷機器から出た前記熱媒が前記循環ポンプと前記バイパス経路への分岐点を順に経て前記熱媒ボイラへ入るように形成されており、前記予備経路が接続されることにより、前記負荷機器から出た前記熱媒が当該接続された予備経路の前記予備ポンプと前記分岐点を順に経て前記熱媒ボイラへ入るように設定される構成としても良い。

【0011】

上記構成としてより具体的には、前記予備経路は、前記予備ポンプの後段側を前記熱媒ボイラの何れも通さずに前記負荷機器へ接続可能とする補助ラインを備えた構成としても良い。また上記構成としてより具体的には、前記予備経路の個数を１とした構成としても良い。

【0012】

上記構成としてより具体的には、前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの何れか一つの選択を受付け、前記予備ポンプまたは前記循環ポンプそれぞれのうち、選択されたものを駆動させず、その他の全てを駆動させる構成としても良い。また上記構成としてより具体的には、前記予備ポンプおよび前記循環ポンプそれぞれの動作を、前記熱媒ボイラそれぞれの動作制御から独立して制御する制御装置を備えた構成としても良い。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る熱媒循環システムによれば、複数の熱媒ボイラを並列設置したシステムにおいて熱媒を循環させ得るとともに、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプを効率良く設置することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る熱媒循環システム１００およびその周辺の構成図である。

【図2】動作状態が第１動作モードに設定された当該熱媒循環システムの説明図である。

【図3】動作状態が第２動作モードに設定された当該熱媒循環システムの説明図である。

【図4】動作状態が第３動作モードに設定された当該熱媒循環システムの説明図である。

【図5】動作状態が第４動作モードに設定された当該熱媒循環システムの説明図である。

【図6】動作状態が第５動作モードに設定された当該熱媒循環システムの説明図である。

【図7】当該熱媒循環システムにおける予備経路に関する各パターンの説明図である。

【図8】本発明の別の実施形態に係る熱媒循環システム２００における予備経路に関する各パターンの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について各図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る熱媒循環システム１００およびその周辺の構成を概略的に示している。本図に示すように熱媒循環システム１００は、複数の熱媒ボイラ（第１ボイラＢ１と第２ボイラＢ２）、および負荷機器Ｌに接続されている。

【0016】

第１ボイラＢ１は、熱媒流入口Ｂ１ａから流入する熱媒Ｚをボイラ本体において加熱し、当該加熱後の熱媒Ｚを熱媒流出口Ｂ１ｂから流出させる。第１ボイラＢ１においては、ボイラ本体と熱媒流入口Ｂ１ａの間、およびボイラ本体と熱媒流出口Ｂ１ｂの間に、それぞれバルブＶｂ１が設けられている。バルブＶｂ１は基本的に開状態とされるが、第１ボイラＢ１のメンテナンス時や動作停止時等においてはバルブＶｂ１を閉じて、ボイラ本体への熱媒Ｚの流入を完全に防ぐことが可能である。

【0017】

第２ボイラＢ２は、熱媒流入口Ｂ２ａから流入する熱媒Ｚをボイラ本体において加熱し、当該加熱後の熱媒Ｚを熱媒流出口Ｂ２ｂから流出させる。第２ボイラＢ２においては、ボイラ本体と熱媒流入口Ｂ２ａの間、およびボイラ本体と熱媒流出口Ｂ２ｂの間に、それぞれバルブＶｂ２が設けられている。バルブＶｂ２は基本的に開状態とされるが、第２ボイラＢ２のメンテナンス時や動作停止時等においてはバルブＶｂ２を閉じて、ボイラ本体への熱媒Ｚの流入を完全に防ぐことが可能である。

【0018】

なお本実施形態における各ボイラＢ１，Ｂ２は、熱媒Ｚとして熱媒油が採用される熱媒ボイラである。但し、各ボイラＢ１，Ｂ２および熱媒Ｚの具体的形態はこれに限定されない。例えば、各ボイラＢ１，Ｂ２は、熱媒Ｚとして温水が採用される温水ボイラとしても良い。

【0019】

負荷機器Ｌは、熱媒流入口Ｌａから流入する熱媒Ｚの熱を利用して、当該利用後の熱媒Ｚを熱媒流出口Ｌｂから流出させる。負荷機器Ｌは、熱媒Ｚの熱を利用して動作する各種の機器等が該当し、その具体的な形態は特に限定されない。

【0020】

次に熱媒循環システム１００の構成について、図１を参照しながら説明する。

【0021】

熱媒循環システム１００は、第１～第９の各熱媒ラインＲ１～Ｒ９、第１～第３の各ポンプユニットＱ１～Ｑ３（第１～第３の各バルブＶ１～Ｖ３を含む）、第４～第６の各バルブＶ４～Ｖ６、第１および第２流量調節ユニットＦ１，Ｆ２、第１および第２温度センサＴ１，Ｔ２、およびポンプ制御盤ＰＣ（制御装置）を備えている。

【0022】

第１～第９の各熱媒ラインＲ１～Ｒ９は、それぞれ上流側から下流側に向けて熱媒Ｚを通すラインである。第１熱媒ラインＲ１は、上流側端部が負荷機器Ｌの熱媒流出口Ｌｂに繋がり、下流側端部が第１ボイラＢ１の熱媒流入口Ｂ１ａに繋がっている。第２熱媒ラインＲ２は、上流側端部が第２ボイラＢ２の熱媒流出口Ｂ２ｂに繋がり、下流側端部が負荷機器Ｌの熱媒流入口Ｌａに繋がっている。第３熱媒ラインＲ３は、上流側端部が第１ボイラＢ１の熱媒流出口Ｂ１ｂに繋がり、下流側端部が第２熱媒ラインＲ２の所定の位置Ｐ１に繋がっている。第４熱媒ラインＲ４は、上流側端部が第１熱媒ラインＲ１の所定の位置Ｐ２に繋がり、下流側端部が第２ボイラＢ２の熱媒流入口Ｂ２ａに繋がっている。

【0023】

第５熱媒ラインＲ５は、上流側端部が第４熱媒ラインＲ４の所定の位置Ｐ５に繋がり、下流側端部が第１熱媒ラインＲ１の所定の位置Ｐ３に繋がっている。第６熱媒ラインＲ６は、上流側端部が第５熱媒ラインＲ５の所定の位置Ｐ６に繋がり、下流側端部が第４熱媒ラインＲ４の所定の位置Ｐ４に繋がっている。第７熱媒ラインＲ７は、上流側端部が第５熱媒ラインＲ５の所定の位置Ｐ７に繋がり、下流側端部が第３熱媒ラインＲ３の所定の位置Ｐ８に繋がっている。第８熱媒ラインＲ８は、上流側端部が第１熱媒ラインＲ１の所定の位置Ｐ９に繋がり、下流側端部が第３熱媒ラインＲ３の所定の位置Ｐ１０に繋がっている。第９熱媒ラインＲ９は、上流側端部が第４熱媒ラインＲ４の所定の位置Ｐ１１に繋がり、下流側端部が第２熱媒ラインＲ２の所定の位置Ｐ１２に繋がっている。

【0024】

第１熱媒ラインＲ１において、位置Ｐ３は位置Ｐ２よりも下流側にあり、位置Ｐ９は位置Ｐ３よりも下流側にある。第１熱媒ラインＲ１における位置Ｐ２と位置Ｐ３の間には、第１ポンプユニットＱ１が設けられている。第２熱媒ラインＲ２において、位置Ｐ１は位置Ｐ１２よりも下流側にある。第２熱媒ラインＲ２において、位置Ｐ１と位置Ｐ１２の間の所定位置には第２温度センサＴ２（例えば熱電対）が設けられており、第２温度センサＴ２により検出された温度情報は第２ボイラＢ２に伝送される。第２ボイラＢ２は、この温度情報に基づいて自機における熱媒Ｚの加熱の強さを制御することが可能であり、例えば、当該温度情報の値が所定の許容範囲内に収まるように熱媒Ｚの加熱の強さを制御する。

【0025】

第３熱媒ラインＲ３において、位置Ｐ１０の下流側の所定位置には第１温度センサＴ１（例えば熱電対）が設けられており、第１温度センサＴ１により検出された温度情報は第１ボイラＢ１に伝送される。第１ボイラＢ１は、この温度情報に基づいて自機における熱媒Ｚの加熱の強さを制御することが可能であり、例えば、当該温度情報の値が所定の許容範囲内に収まるように熱媒Ｚの加熱の強さを制御する。第４熱媒ラインＲ４において、位置Ｐ４は位置Ｐ５よりも下流側にあり、位置Ｐ１１は位置Ｐ４よりも下流側にある。第４熱媒ラインＲ４における位置Ｐ５と位置Ｐ４の間には、第２ポンプユニットＱ２が設けられている。

【0026】

第５熱媒ラインＲ５において、位置Ｐ６は位置Ｐ７よりも下流側にある。第５熱媒ラインＲ５における位置Ｐ７よりも上流側には、第３ポンプユニットＱ３が設けられている。第５熱媒ラインＲ５における位置Ｐ６よりも下流側には、第４バルブＶ４が設けられている。第６熱媒ラインＲ６には第５バルブＶ５が設けられており、第７熱媒ラインＲ７には第６バルブＶ６が設けられている。第８熱媒ラインＲ８には第１流量調節ユニットＦ１が設けられており、第９熱媒ラインＲ９には第２流量調節ユニットＦ２が設けられている。これらの流量調節ユニットＦ１，Ｆ２は、例えばオリフィスを利用して熱媒Ｚの流量を調節できるように構成されている。

【0027】

第１ポンプユニットＱ１は、第１循環ポンプＱ１ａ、および、第１循環ポンプＱ１ａの上流側と下流側それぞれに配置された第１バルブＶ１を有する。第２ポンプユニットＱ２は、第２循環ポンプＱ２ａ、および、第２循環ポンプＱ２ａの上流側と下流側それぞれに配置された第２バルブＶ２を有する。第３ポンプユニットＱ３は、第３循環ポンプＱ３ａ、および、第３循環ポンプＱ３ａの上流側と下流側それぞれに配置された第３バルブＶ３を有する。各バルブＶ１～Ｖ６，Ｖｂ１，Ｖｂ２は、遠隔操作或いは直接操作により開閉自在となっており、開状態のときには熱媒Ｚを通し、閉状態のときには熱媒Ｚを通さない。

【0028】

後述の説明により明らかとなるが、上述した構成の熱媒循環システム１００は、複数のボイラＢ１，Ｂ２ごとに当該ボイラと負荷機器Ｌを通る循環経路を形成し、これらの循環経路ごとに設けた循環ポンプが駆動して、当該循環経路に熱媒Ｚを循環させる。本実施形態の例では、第１ボイラＢ１に対応する第１循環経路Ｙ１には第１循環ポンプＱ１ａが設けられ、第２ボイラＢ２に対応する第２循環経路Ｙ２には第２循環ポンプＱ２ａが設けられている。なお熱媒循環システム１００は、循環ポンプをボイラの入口側に設置した押込み仕様の構成であり、負荷機器Ｌの耐圧が低い場合にも適用可能である。

【0029】

さらに熱媒循環システム１００は、上記の循環経路Ｙ１，Ｙ２のうちの何れかに選択的に接続可能である予備経路ＹＳを備え、予備経路ＹＳには予備ポンプとしての第３循環ポンプＱ３ａが設けられている。なお本実施形態での「接続」とは、熱媒Ｚを通す状態（或いは熱媒Ｚを通す状態にすること）を指し、本実施形態の例では、バルブの開閉によって接続の有無を切替えることが可能である。

【0030】

そして熱媒循環システム１００では、予備経路ＹＳが接続された循環経路において、循環ポンプの代わりに当該接続された予備経路ＹＳの予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）が使用される。なお、以下の説明では便宜的に、予備経路ＹＳが接続された第１循環経路Ｙ１を「接続済み第１循環経路Ｙ１ａ」と称し、予備経路ＹＳが接続された第２循環経路Ｙ２を「接続済み第２循環経路Ｙ２ａ」と称することがある。

【0031】

なお本実施形態の例では概ね、第３ポンプユニットＱ３から第４～第６の各バルブＶ４～Ｖ６までの経路が予備経路ＹＳに相当する。また、予備経路ＹＳにおける位置Ｐ７から位置Ｐ８へ向かう経路は、予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）の後段側を複数のボイラＢ１，Ｂ２の何れも通さずに負荷機器Ｌへ接続可能とする補助ラインＳＬに相当する。予備経路ＹＳの各循環経路Ｙ１，Ｙ２への接続の有無、および、補助ラインＳＬの利用の有無は、第３～第６のバルブＶ３～Ｖ６の開閉によって切替可能であり、この点は後述する各動作モードの説明により明らかとなる。

【0032】

ポンプ制御盤ＰＣは、第１循環ポンプＱ１ａ、第２循環ポンプＱ２ａ、および予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）それぞれの動作を、各ボイラＢ１，Ｂ２の動作制御から独立して制御する。ポンプ制御盤ＰＣは、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａそれぞれに制御信号を送信し、これらの動作を制御することが可能である。

【0033】

熱媒Ｚを加熱するために第１ボイラＢ１と第２ボイラＢ２の両方を利用する通常時において、熱媒循環システム１００の動作状態は、第１～第３の３通りの動作モードの何れかに自在に設定可能である。

【0034】

第１動作モードは、予備経路ＹＳを何れの循環経路にも接続させず、予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）を使用せずに、第１循環ポンプＱ１ａと第２循環ポンプＱ２ａを使用する動作状態である。第２動作モードは、予備経路ＹＳを第２循環経路Ｙ２に接続させ、第２循環ポンプＱ２ａを使用せずに、第１循環ポンプＱ１ａと第３循環ポンプＱ３ａを使用する動作状態である。第３動作モードは、予備経路ＹＳを第１循環経路Ｙ１に接続させ、第１循環ポンプＱ１ａを使用せずに、第２循環ポンプＱ２ａと第３循環ポンプＱ３ａを使用する動作状態である。以下、これらの各動作モードについて具体的に説明する。

【0035】

まず第１動作モードについて説明する。図２は、動作状態が第１動作モードに設定された熱媒循環システム１００を模式的に示している。なお図２（後述する図３～図６も同様）において、各バルブＶ１～Ｖ６，Ｖｂ１，Ｖｂ２については、閉状態のものは着色表示とし、開状態のものは非着色表示としている。

【0036】

熱媒循環システム１００の動作状態を第１動作モードとするためには、ポンプ制御盤ＰＣにおいて第３循環ポンプＱ３ａを選択し、これ以外の循環ポンプ（つまり、第１循環ポンプＱ１ａと第２循環ポンプＱ２ａ）を駆動させるようにする。更に、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５、および第６バルブＶ６を閉状態とし、その他のバルブを開状態とすることにより、熱媒循環システム１００の動作状態が第１動作モードに設定される。なおこの際、第３バルブＶ３と第６バルブＶ６の何れか一方を閉状態としつつ、他方を開状態とすることがより好ましい。これにより、第３バルブＶ３と第６バルブＶ６の間（位置Ｐ７を含む部分）において熱媒ラインの閉ループが形成されないようにし、当該閉ループに閉じ込められた熱媒Ｚの膨張による機器や配管の破損等を未然に防ぐことが可能となる。

【0037】

第１動作モードでは、第１循環ポンプＱ１ａが駆動することにより、図２に太い実線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、先述した第１循環経路Ｙ１（第１ボイラＢ１に対応した循環経路）に相当する。第１循環経路Ｙ１は、負荷機器Ｌから、位置Ｐ２、第１ポンプユニットＱ１、位置Ｐ３、位置Ｐ９、第１ボイラＢ１、位置Ｐ１０、および位置Ｐ１を順に経て、負荷機器Ｌに戻る経路となっている。第１循環経路Ｙ１において熱媒Ｚを循環させることにより、第１ボイラＢ１で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0038】

更に第１動作モードでは、第２循環ポンプＱ２ａが駆動することにより、図２に太い点線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、先述した第２循環経路Ｙ２（第２ボイラＢ２に対応した循環経路）に相当する。第２循環経路Ｙ２は、負荷機器Ｌから、位置Ｐ２、位置Ｐ５、第２ポンプユニットＱ２、位置Ｐ４、位置Ｐ１１、第２ボイラＢ２、位置Ｐ１２、および位置Ｐ１を順に経て、負荷機器Ｌに戻る経路となっている。第２循環経路Ｙ２において熱媒Ｚを循環させることにより、第２ボイラＢ２で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0039】

次に第２動作モードについて説明する。図３は、動作状態が第２動作モードに設定された熱媒循環システム１００を模式的に示している。

【0040】

熱媒循環システム１００の動作状態を第２動作モードとするためには、ポンプ制御盤ＰＣにおいて第２循環ポンプＱ２ａを選択し、これ以外の循環ポンプ（つまり、第１循環ポンプＱ１ａと第３循環ポンプＱ３ａ）を駆動させるようにする。更に、第２バルブＶ２、第４バルブＶ４、および第６バルブＶ６を閉状態とし、その他のバルブを開状態とすることにより、熱媒循環システム１００の動作状態が第２動作モードに設定される。

【0041】

第２動作モードでは、第１循環ポンプＱ１ａが駆動することにより、図３に太い実線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、図２に太い実線で示す経路と同等であり、先述した第１循環経路Ｙ１（第１ボイラＢ１に対応した循環経路）に相当する。第１循環経路Ｙ１において熱媒Ｚを循環させることにより、第１ボイラＢ１で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0042】

更に第２動作モードでは、第３循環ポンプＱ３ａが駆動することにより、図３に太い点線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、先述した接続済み第２循環経路Ｙ２ａ（予備経路ＹＳが接続された第２循環経路Ｙ２）に相当する。接続済み第２循環経路Ｙ２ａは、負荷機器Ｌから、位置Ｐ２、位置Ｐ５、第３ポンプユニットＱ３、位置Ｐ７、位置Ｐ６、位置Ｐ４、位置Ｐ１１、第２ボイラＢ２、位置Ｐ１２、および位置Ｐ１を順に経て、負荷機器Ｌに戻る経路となっている。接続済み第２循環経路Ｙ２ａにおいて熱媒Ｚを循環させることにより、第２ボイラＢ２で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0043】

次に第３動作モードについて説明する。図４は、動作状態が第３動作モードに設定された熱媒循環システム１００を模式的に示している。

【0044】

熱媒循環システム１００の動作状態を第３動作モードとするためには、ポンプ制御盤ＰＣにおいて第１循環ポンプＱ１ａを選択し、これ以外の循環ポンプ（つまり、第２循環ポンプＱ２ａと第３循環ポンプＱ３ａ）を駆動させるようにする。更に、第１バルブＶ１、第５バルブＶ５、および第６バルブＶ６を閉状態とし、その他のバルブを開状態とすることにより、熱媒循環システム１００の動作状態が第３動作モードに設定される。

【0045】

第３動作モードでは、第３循環ポンプＱ３ａが駆動することにより、図４に太い実線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、先述した接続済み第１循環経路Ｙ１ａ（予備経路ＹＳが接続された第１循環経路Ｙ１）に相当する。接続済み第１循環経路Ｙ１ａは、負荷機器Ｌから、位置Ｐ２、位置Ｐ５、第３ポンプユニットＱ３、位置Ｐ７、位置Ｐ６、位置Ｐ３、位置Ｐ９、第１ボイラＢ１、位置Ｐ１０、および位置Ｐ１を順に経て、負荷機器Ｌに戻る経路となっている。接続済み第１循環経路Ｙ１ａにおいて熱媒Ｚを循環させることにより、第１ボイラＢ１で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0046】

更に第３動作モードでは、第２循環ポンプＱ２ａが駆動することにより、図２に太い点線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、図２に太い点線で示す経路と同等であり、先述した第２循環経路Ｙ２（第２ボイラＢ２に対応した循環経路）に相当する。第２循環経路Ｙ２において熱媒Ｚを循環させることにより、第２ボイラＢ２で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0047】

また、通常時においては、上述したとおり熱媒Ｚを加熱するために第１ボイラＢ１と第２ボイラＢ２の両方が利用されるが、例えばメンテナンスの実施等により何れかのボイラを停止させる場合には、第１ボイラＢ１と第２ボイラＢ２の一方のみを利用して熱媒Ｚを加熱する必要がある。更にこの場合でも、例えば負荷機器Ｌ側の要請等により、負荷機器Ｌを通る熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分の流量を要することが多い。

【0048】

この点、本実施形態の熱媒循環システム１００によれば、第１ボイラＢ１と第２ボイラＢ２の一方のみを利用して熱媒Ｚを加熱しながらも、先述した補助ラインＳＬを利用して、熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分の流量を確保することが可能である。より具体的に説明すると、熱媒循環システム１００の動作状態は、第１ボイラＢ１のみを利用して熱媒Ｚを加熱しながらも、熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分の流量を確保することが可能となる第４動作モード、および、第２ボイラＢ２のみを利用して熱媒Ｚを加熱しながらも、熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分の流量を確保することが可能となる第５動作モードにも設定可能である。以下、これらの各動作モードについて説明する。

【0049】

まず第４動作モードについて説明する。図５は、動作状態が第４動作モードに設定された熱媒循環システム１００を模式的に示している。なお図５に示す例では、使用されない第２ボイラＢ２の本体への熱媒Ｚの流入を完全に防ぐため、バルブＶｂ２は閉じられている。

【0050】

熱媒循環システム１００の動作状態を第４動作モードとするためには、ポンプ制御盤ＰＣにおいて第２循環ポンプＱ２ａを選択し、これ以外の循環ポンプ（つまり、第１循環ポンプＱ１ａと第３循環ポンプＱ３ａ）を駆動させるようにする。更に、第２バルブＶ２、第４バルブＶ４、および第５バルブＶ５を閉状態とし、その他のバルブを開状態とすることにより、熱媒循環システム１００の動作状態が第４動作モードに設定される。

【0051】

第４動作モードでは、第１循環ポンプＱ１ａが駆動することにより、図５に太い実線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、図２に太い実線で示す経路と同等であり、先述した第１循環経路Ｙ１（第１ボイラＢ１に対応した循環経路）に相当する。第１循環経路Ｙ１において熱媒Ｚを循環させることにより、第１ボイラＢ１で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。

【0052】

更に第４動作モードでは、第３循環ポンプＱ３ａが駆動することにより、図５に太い点線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は補助ラインＳＬを含む経路であり、負荷機器Ｌから、位置Ｐ２、位置Ｐ５、第３ポンプユニットＱ３、位置Ｐ７、位置Ｐ８、および位置Ｐ１を順に経て、負荷機器Ｌに戻る経路となっている。この経路において熱媒Ｚを循環させることにより、負荷機器Ｌから流出した熱媒Ｚを、複数のボイラＢ１，Ｂ２の何れも通さずに、負荷機器Ｌへ流入させることが可能である。このように第４動作モードでは、第１ボイラＢ１のみを利用して熱媒Ｚを加熱しながらも、熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分（第１循環ポンプＱ１ａと第３循環ポンプＱ３ａの分）の流量を確保することが可能となっている。

【0053】

次に第５動作モードについて説明する。図６は、動作状態が第５動作モードに設定された熱媒循環システム１００を模式的に示している。なお図６に示す例では、使用されない第１ボイラＢ１の本体への熱媒Ｚの流入を完全に防ぐため、バルブＶｂ１は閉じられている。

【0054】

熱媒循環システム１００の動作状態を第５動作モードとするためには、ポンプ制御盤ＰＣにおいて第１循環ポンプＱ１ａを選択し、これ以外の循環ポンプ（つまり、第２循環ポンプＱ２ａと第３循環ポンプＱ３ａ）を駆動させるようにする。更に、第１バルブＶ１、第４バルブＶ４、および第５バルブＶ５を閉状態とし、その他のバルブを開状態とすることにより、熱媒循環システム１００の動作状態が第５動作モードに設定される。

【0055】

第５動作モードでは、第３循環ポンプＱ３ａが駆動することにより、図６に太い実線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、図５に太い点線で示す経路と同等であり、先述した補助ラインＳＬを含む経路である。この経路において熱媒Ｚを循環させることにより、負荷機器Ｌから流出した熱媒Ｚを、複数のボイラＢ１，Ｂ２の何れも通さずに、負荷機器Ｌへ流入させることが可能である。

【0056】

更に第５動作モードでは、第２循環ポンプＱ２ａが駆動することにより、図６に太い点線で示す経路を熱媒Ｚが流れる。この経路は、図２に太い点線で示す経路と同等であり、先述した第２循環経路Ｙ２（第２ボイラＢ２に対応した循環経路）に相当する。第２循環経路Ｙ２において熱媒Ｚを循環させることにより、第２ボイラＢ２で発生させた熱を負荷機器Ｌへ継続的に供給することが可能である。このように第５動作モードでは、第２ボイラＢ２のみを利用して熱媒Ｚを加熱しながらも、熱媒Ｚの流量として循環ポンプ２個分（第２循環ポンプＱ２ａと第３循環ポンプＱ３ａの分）の流量を確保することが可能となっている。

【0057】

なお先述したとおり、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａそれぞれの動作は、各ボイラＢ１，Ｂ２の制御系統とは別に設けられたポンプ制御盤ＰＣによって制御される。より詳細に説明すると、ポンプ制御盤ＰＣは、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａそれぞれの何れか一つの選択を受付ける。この選択は、例えば、ポンプ制御盤ＰＣに設けられた操作スイッチの操作によって行われるようにしても良い。

【0058】

そしてポンプ制御盤ＰＣは、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａそれぞれのうち、選択されたものを駆動させず、その他の全てを駆動させる。例えば第１循環ポンプＱ１ａが選択された場合には、ポンプ制御盤ＰＣは、第１循環ポンプＱ１ａを駆動させず、第２循環ポンプＱ２ａと第３循環ポンプＱ３ａを駆動させる。このようにしたことで、熱媒循環システム１００の管理者等は、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａのうち駆動させないものを選択するだけで良い。

【0059】

またポンプ制御盤ＰＣは、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａの動作に加えて、第１～第６の各バルブＶ１～Ｖ６の開閉を遠隔制御するようにしても良い。この場合にポンプ制御盤ＰＣは、第１～第５動作モードの何れかの選択（例えば、ポンプ制御盤ＰＣに設けられた操作スイッチの操作による選択）を受付けるようにし、選択された動作モードが実現されるように、第１～第３の循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａの動作および第１～第６の各バルブＶ１～Ｖ６の開閉を制御するようにしても良い。

【0060】

また熱媒循環システム１００では、第１循環経路Ｙ１においては、第１ボイラＢ１を迂回するバイパス経路として第８熱媒ラインＲ８が備えられ、第２循環経路Ｙ２においては、第２ボイラＢ２を迂回するバイパス経路として第９熱媒ラインＲ９が備えられている。また、第８熱媒ラインＲ８には第１流量調節ユニットＦ１を設けて、第８熱媒ラインＲ８を通る熱媒Ｚの量を調節可能としている。更に、第９熱媒ラインＲ９には第２流量調節ユニットＦ２を設けて、第９熱媒ラインＲ９を通る熱媒Ｚの量を調節可能としている。

【0061】

これにより各循環経路Ｙ１，Ｙ２を循環する熱媒Ｚの一部がバイパス経路を通るようにし、各ボイラＢ１，Ｂ２に流入する熱媒Ｚの量を調節することが可能である。そのため、第１～第３の各循環ポンプＱ１ａ～Ｑ３ａを同一仕様のものに統一することが容易である。

【0062】

第１循環経路Ｙ１は、負荷機器Ｌから出た熱媒Ｚが第１循環ポンプＱ１ａとバイパス経路（第８熱媒ラインＲ８）への分岐点（位置Ｐ９）を順に経て第１ボイラＢ１へ入るように形成されており、予備経路ＹＳが接続されることにより、負荷機器Ｌから出た熱媒Ｚが当該接続された予備経路ＹＳの予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）と当該分岐点を順に経て第１ボイラＢ１へ入るように設定される。そのため、予備経路ＹＳが接続された接続済み第１循環経路Ｙ１ａにおいても、循環する熱媒Ｚの一部がバイパス経路を通るようにし、第１ボイラＢ１に流入する熱媒Ｚの量を調節することが可能である。

【0063】

第２循環経路Ｙ２は、負荷機器Ｌから出た熱媒Ｚが第２循環ポンプＱ２ａと上述した第２バイパス経路への分岐点（位置Ｐ１１）を順に経て第２ボイラＢ２へ入るように形成されており、予備経路ＹＳが接続されることにより、負荷機器Ｌから出た熱媒Ｚが当該接続された予備経路ＹＳの予備ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）と当該分岐点を順に経て第２ボイラＢ２へ入るように設定される。そのため、予備経路ＹＳが接続された接続済み第２循環経路Ｙ２ａにおいても、循環する熱媒Ｚの一部がバイパス経路を通るようにし、第２ボイラＢ２に流入する熱媒Ｚの量を調節することが可能である。

【0064】

また予備経路ＹＳは、予備ポンプの後段側を各ボイラＢ１，Ｂ２の何れも通さずに負荷機器Ｌへ接続可能とする補助ラインを備える。そのため熱媒循環システム１００は、動作状態を先述した第４動作モードおよび第５動作モードに設定することが可能である。なお第４動作モードおよび第５動作モードが不要である場合には、補助ラインの設置を省略しても良い。

【0065】

図７は、熱媒循環システム１００における予備経路ＹＳの状態の各パターン（第１パターンα１～第５パターンα５）を模式的に示している。本図に示すように熱媒循環システム１００は、予備経路ＹＳを複数のパターンα１～α５の何れかに切替自在に設定し、そのときの状況に応じて、先述した第１～第５の動作モードのうち最適な動作モードで動作することが可能である。

【0066】

第１パターンα１は、第１動作モードにおける予備経路ＹＳのパターンであり、何れの循環経路にも接続されていない状態を示す。第２パターンα２は、第２動作モードにおける予備経路ＹＳのパターンであり、第２循環ポンプＱ２ａの代わりに予備経路ＹＳ内の循環ポンプ（第３循環ポンプＱ３ａ）を用いて、第２ボイラＢ２に対応する第２循環経路Ｙ２で熱媒Ｚを循環させる状態を示す。第３パターンα３は、第３動作モードにおける予備経路ＹＳのパターンであり、第１循環ポンプＱ１ａの代わりに予備経路ＹＳ内の循環ポンプを用いて、第１ボイラＢ１に対応する第１循環経路Ｙ１で熱媒Ｚを循環させる状態を示す。第４パターンα４は、第４動作モードにおける予備経路ＹＳのパターンであり、第２ボイラＢ２に熱媒Ｚを通さない状況において、予備経路ＹＳ内の循環ポンプを用いて、負荷機器Ｌから流出した熱媒Ｚを何れのボイラも通さずに負荷機器Ｌへ流入させる状態を示す。第５パターンα５は、第５動作モードにおける予備経路ＹＳのパターンであり、第１ボイラＢ１に熱媒Ｚを通さない状況において、予備経路ＹＳ内の循環ポンプを用いて、負荷機器Ｌから流出した熱媒Ｚを何れのボイラも通さずに負荷機器Ｌへ流入させる状態を示す。

【0067】

上述のとおり熱媒循環システム１００においては、２個の熱媒ボイラＢ１，Ｂ２が接続されるとともに１個の予備経路ＹＳを備え、この予備経路ＹＳが２個の循環経路Ｙ１，Ｙ２のうちの何れかに選択的に接続可能となっている。なお熱媒循環システム１００は、予備経路の個数を１としたことにより、予備経路の個数を２以上とした場合に比べて構成の簡素化やコスト削減が可能となっている。

【0068】

但し本発明に係る熱媒循環システムは、３個以上の熱媒ボイラが接続されるようにしても良く、予備経路を２個以上備えるようにしても良い。また予備経路は、３個以上の所定の循環経路のうちの何れかに選択的に接続可能であるようにしても良い。一例として、本発明に係る熱媒循環システムは、図８に示す熱媒循環システム２００としても良い。

【0069】

図８に示す熱媒循環システム２００は、５個のボイラＡ～Ｅが接続されるとともに２個の予備経路Ｊ，Ｋを備える。予備経路Ｊは、３個の循環経路（ボイラＡに対応する循環経路、ボイラＢに対応する循環経路、およびボイラＣに対応する循環経路）のうちの何れかに選択的に接続可能となっており、予備経路Ｋは、２個の循環経路（ボイラＤに対応する循環経路、およびボイラＥに対応する循環経路）のうちの何れかに選択的に接続可能となっている。

【0070】

図８に示すように熱媒循環システム２００においても、図７に示す例と同様に、予備経路Ｊを複数のパターンα１～α７の何れかに切替自在に設定し、予備経路Ｋを複数のパターンβ１～β５の何れかに切替自在に設定することが可能である。なお熱媒循環システム２００の具体的な構成や動作内容は、図１～図６に示す構成に準じたものとすることが可能である。

【0071】

以上に説明した熱媒循環システム１００，２００は、複数の熱媒ボイラ、および負荷機器に接続され、当該熱媒ボイラごとに熱媒ボイラと負荷機器を通る循環経路を形成し、循環経路ごとに設けた循環ポンプが駆動して、循環経路に熱媒を循環させるシステムとなっている。また、熱媒循環システム１００，２００においては、２個以上の所定の循環経路のうちの何れかに選択的に接続可能である予備経路を少なくとも一つ備え、予備経路それぞれには予備ポンプが設けられている。更に熱媒循環システム１００，２００は、予備経路が接続された循環経路において、循環ポンプの代わりに当該接続された予備経路の予備ポンプが使用されるようにしている。そのため熱媒循環システム１００，２００によれば、複数の熱媒ボイラを並列設置したシステムにおいて熱媒を循環させ得るとともに、循環ポンプの代わりに使用できる予備ポンプを、循環経路ごとに予備ポンプを別々に設置するような場合に比べて効率良く設置することが可能となっている。

【0072】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【符号の説明】

【0073】

１００、２００ 熱媒循環システム
Ｂ１、Ｂ２ 第１、第２ボイラ
Ｆ１、Ｆ２ 第１、第２流量調節ユニット
Ｌ 負荷機器
ＰＣ ポンプ制御盤
Ｑ１～Ｑ３ 第１～第３ポンプユニット
Ｑ１ａ～Ｑ３ａ 第１～第３循環ポンプ
Ｒ１～Ｒ９ 第１～第９熱媒ライン
ＳＬ 補助ライン
Ｔ１、Ｔ２ 第１、第２温度センサ
Ｖ１～Ｖ６ 第１～第６バルブ
Ｙ１、Ｙ２ 第１、第２循環経路
Ｙ１ａ 接続済み第１循環経路
Ｙ２ａ 接続済み第２循環経路
ＹＳ 予備経路
Ｚ 熱媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】