(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房水を暖房端末に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止装置であって、
前記暖房水を加熱する熱源機と、
前記暖房水を前記暖房端末に循環させる循環手段と、
この循環手段における前記暖房水の温度を検知する温度検知手段と、
前記熱源機を動作させて加熱した暖房水を前記循環手段を通じて暖房端末側に循環させる凍結防止運転に必要な期間、日又は時間が設定され、前記期間、日又は時間の到来を表す出力を発生するタイマー手段と、
凍結防止運転が必要な寒冷期間では前記タイマー手段による前記期間、日又は時間の到来を表す出力により凍結防止運転を行わせ、前記寒冷期間を除く期間である場合、前記タイマー手段に凍結防止運転期間及び凍結防止運転時間が設定されていない場合又は停電の後、前記タイマー手段がリセットされた場合の何れかの場合には、前記温度センサの検知温度に基づき凍結防止運転を行わせる制御手段と、
を備えたことを特徴とする暖房装置の凍結防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房水を用いる床暖房パネルやファンコンベクタ等の暖房装置の凍結防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温水等を熱媒とする暖房装置は、例えば、図６に示すように、床暖房パネル等の暖房端末１００と熱源機側のシスターン１０２とを循環路１０４を以て連結し、熱媒である暖房水１０６を暖房端末１００に循環させ、必要な暖房を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シスターン１０２を含む熱源機は屋外等に設置されることが多く、寒冷地や夜間の冷え込み等で循環路１０４内の暖房水１０６が凍結すると、暖房運転ができなくなるおそれがある。従来、このような凍結による不都合を防止するため、凍結のおそれがあるときには暖房水１０６を加熱して循環路１０４に循環させる制御が行われている。
【０００４】
しかしながら、熱源機側の電源を遮断する等、運転を停止すると、凍結防止のための制御までも停止し、凍結を回避できないという不都合があった。また、凍結防止のため、不凍液を用いることは有効であるが、不凍液濃度の調整を怠ると、暖房水中に藻が発生したり、不凍液の機能が低下して凍結するおそれがある。
【０００５】
また、暖房水１０６を循環する循環路１０４や熱源機側に温度センサを設置し、この温度センサによって凍結防止運転を行う場合がある。図７のフローチャートはその例を示し、これは風呂用追焚機能を備えた熱源機を用いた場合である。この凍結防止制御では、ステップＳ３１で温度センサの検知温度が３℃以下であるか否かを判定し、３℃以下の場合にはステップＳ３２に移行して暖房燃焼を行う。この暖房燃焼は、バーナを燃焼させ、暖房ポンプを運転する。この暖房燃焼の結果、ステップＳ３３で温度センサの検知温度が７℃以上であるか否かを判定し、７℃に到達したとき、ステップＳ３４に移行し、暖房ポンプを停止する。即ち、この凍結防止制御は、温度センサの検知温度が３℃以下で凍結防止運転に移行し、検知温度が７℃に到達するまで、暖房運転を行うものである。
【０００６】
このような温度センサの検知温度を制御情報に用いる凍結防止制御では、その検知温度が制御に大きく影響し、温度センサの感度が低い場合や、温度センサの設置場所によっては凍結防止を失敗するおそれがあり、信頼性が問題である。
【０００７】
そこで、本発明は、凍結防止運転の自動化とともに凍結防止の信頼性を高めた暖房装置の凍結防止装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の暖房装置の凍結防止装置は、暖房水（６）を暖房端末（２、４）に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止装置であって、前記暖房水を加熱する熱源機（８）と、前記暖房水を前記暖房端末に循環させる循環手段（循環路２４、２４Ａ、２４Ｂ、循環ポンプ２６）と、この循環手段における前記暖房水の温度を検知する温度検知手段（温度センサ５１、５３、５５）と、前記熱源機を動作させて加熱した暖房水を前記循環手段を通じて暖房端末側に循環させる凍結防止運転に必要な期間、日又は時間が設定され、前記期間、日又は時間の到来を表す出力を発生するタイマー手段（タイマー６４、７０）と、凍結防止運転が必要な寒冷期間では前記タイマー手段による前記期間、日又は時間の到来を表す出力により凍結防止運転を行わせ、前記寒冷期間を除く期間である場合、前記タイマー手段に凍結防止運転期間及び凍結防止運転時間が設定されていない場合又は停電の後、前記タイマー手段がリセットされた場合の何れかの場合には、前記温度センサの検知温度に基づき凍結防止運転を行わせる制御手段（制御部６２）とを備えたことを特徴とする。即ち、寒冷期間中は、タイマー手段による期間、日又は時間の設定による凍結防止運転を優先し、寒冷期間外は、温度センサの温度検知に基づいて凍結防止運転を行う。この場合、タイマー手段に凍結防止運転をすべき期間、日又は時間が設定されていない場合又は停電後、タイマー手段に凍結防止運転をすべき期間、日又は時間の設定がリセットされた場合も同様に温度センサの温度検知に基づいて凍結防止運転を行う。即ち、寒冷期間中は、温度センサの感度や設置位置による動作が不確定となることによる不都合を回避して凍結防止の完全化を図り、寒冷期間外では温度センサの温度検知により突発的な温度低下に対応して凍結防止を図っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明及びその実施の形態を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の暖房装置の凍結防止装置の第１実施例を示している。この暖房装置の凍結防止装置には、床暖房パネル等の低温要求負荷である暖房端末２、ファンコンベクタ等の高温要求負荷である暖房端末４が設置され、この暖房端末２、４に熱媒としての暖房水６を供給するガス温水器等の熱源機８が用いられている。暖房水６を加熱する熱源には、燃料ガスの燃焼熱の他、灯油の燃焼熱、電熱、ヒートポンプ、太陽熱等を用いることができる。
【００１４】
この熱源機８には、燃焼手段としてバーナ１０が燃焼室１２に設置され、このバーナ１０にはガス調整手段や切換手段としてのバルブ１４、１６、又はバルブ１８を介して燃料ガスＧが供給される。バーナ１０の下側にはガス燃焼に必要な空気を供給する給気手段としてのファン２０が設置されている。
【００１５】
そして、この熱源機８には、バーナ１０の燃焼熱を暖房水６に加える加熱手段としての熱交換器２２が燃焼室１２に設置されている。この熱交換器２２には、暖房端末２に暖房水６を循環させる手段として循環路２４が設けられている。この実施例の循環路２４は、暖房端末２側に低温水ＬＷを循環させる循環路２４Ａ、暖房端末４側に高温水ＨＷを循環させる循環路２４Ｂで構成されており、これら２系統の循環路２４Ａ、２４Ｂには循環ポンプ２６、暖房水６を溜める暖房水タンクとしてシスターン２８が設置されている。循環ポンプ２６の駆動源にはＡＣモータやＤＣモータを用いることができ、例えば、ＤＣモータを用いて構成された場合、幅広く回転数を制御することができる。
【００１６】
循環路２４には、低温側往き管３０、高温側往き管３２及び戻り管３４とともに、暖房端末２側の配管３６、暖房端末４側の配管３８が設けられている。高温側往き管３２と戻り管３４との間にはバイパス管４０が設けられており、高温水ＨＷがバイパス管４０を介して戻り管３４側に流れる。配管３６、３８は、連結手段である往き側ヘッダ４２を介して低温側往き管３０、連結手段である往き側ヘッダ４４を介して高温側往き管３２、連結手段である戻り側ヘッダ４６を介して戻り管３４が連結されている。また、配管３６にはバルブ４８、配管３８にはバルブ５０が設置されている。
【００１７】
シスターン２８には、外部から暖房水６に用いる水Ｗを補給する補給手段として給水管５２、その補給を制御する開閉弁としてバルブ５４が設けられている。また、シスターン２８には、暖房水６のレベルを検知手段としてレベルセンサ５６、５８が設けられ、レベルセンサ５６で低レベルとして低水位Ｌ1 、レベルセンサ５８で高レベルとして高水位Ｌ2 を検知し、これら検知結果は電気信号で取り出される。また、シスターン２８には、暖房水６が異常な高レベルになったとき、その暖房水６を排出するオーバーフローパイプ６０が設けられている。
【００１８】
そして、凍結防止制御や暖房制御等を行う制御手段として制御部６２が設けられ、この制御部６２はマイクロコンピュータ等で構成され、演算手段としてＣＰＵ、記憶手段としてＲＯＭ、ＲＡＭを備えているとともに、時間設定手段としてタイマー６４が設置されている。この制御部６２にはレベルセンサ５６、５８等の検知出力が制御情報として入力されているとともに、凍結防止運転を指示する指示手段として設けられたスイッチ６６からスイッチ入力が加えられる。また、この制御部６２には各種の制御出力が得られ、循環ポンプ２６、バルブ４８、５０、５４等に対する制御出力が得られるとともに、バルブ１４、１６、１８等のアクチュエータに対する制御出力Ｖｎが得られる。なお、タイマー６４は、日付を表すカレンダ機能や時刻を表す時計機能を備えたものである。
【００１９】
このような制御部６２に対し、別の制御手段としてリモコン装置６８を設置してもよい。即ち、リモコン装置６８は、暖房端末２、４の近傍に設置されて制御部６２との間の制御信号を有線又は無線で授受する遠隔制御手段であって、制御部６２と同様に時間制御を行う手段としてタイマー７０が設置されるとともに、凍結防止運転を指示する指示手段としてスイッチ７２が接続されている。なお、タイマー７０は、日付を表すカレンダ機能や時刻を表す時計機能を備えている。このようなリモコン装置６８を設置した場合には、制御部６２のタイマー６４を省略することができる。
【００２０】
このような暖房装置において、通常の暖房運転では、熱交換器２２で加熱された暖房水６は高温側往き管３２を通して配管３８側に高温水ＨＷとして流れ、暖房端末４側に流れるとともに、バイパス管４０を通じて戻り管３４側に流れて暖房端末４側を通過した暖房水６と合流し、シスターン２８に至る。シスターン２８を出た暖房水６は循環ポンプ２６に流れ、矢印Ａ、Ｂの方向に分岐し、図示しないバルブの開閉により、低温水ＬＷが暖房端末２側の配管３６に流れ、暖房端末２を循環した後、戻り管３４に戻る。低温水ＬＷの循環により、暖房端末２を通じて低温水ＬＷの放熱が行われる。
【００２１】
また、このような暖房装置では、シスターン２８に対して暖房水６の補給が行われる。即ち、ポンプ運転が行われた後、レベルセンサ５６が暖房水６の低水位Ｌ1 を検知したとき、レベルセンサ５８が高水位Ｌ2 を検知するまで水補給が行われる。即ち、高水位Ｌ2 を検知したとき、バルブ５４が閉じられて水Ｗの補給が完了する。
【００２２】
次に、図２に示すフローチャートを参照して凍結防止制御を説明する。この凍結防止制御では、スイッチ６６又はスイッチ７２の操作に無関係に凍結防止制御の完全自動化を図ったものである。
【００２３】
電源を投入すると、凍結防止モードに入り、ステップＳ１では制御部６２のタイマー６４にカレンダ機能上の日付設定及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を設定する。また、リモコン装置６８が設置されている場合には、そのタイマー７２にカレンダ機能上の日付設定及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を設定する。
【００２４】
ステップＳ２では、タイマー６４又は７０に設定されている凍結防止運転の日付及び時刻が到来したか否かを判定し、到来していない場合には、ステップＳ２に止まり、到来した場合にはステップＳ３に移行し、暖房燃焼を行う。即ち、暖房燃焼では、バルブ１４、１６を開き、バーナ１０に燃焼ガスＧを供給してガス燃焼を行うとともに、循環ポンプ２６を運転し、暖房水６の加熱を行う。
【００２５】
ステップＳ４では、暖房燃焼の開始から所定時間が経過したか否か、例えば、５分間が経過したか否かが判定され、所定時間が経過するまで暖房燃焼が持続する。
【００２６】
そして、所定時間が経過すると、暖房燃焼を停止させた後、ステップＳ５に移行し、循環ポンプ２６の運転を停止した後、ステップＳ２に戻り、次回の凍結防止運転に備える。
【００２７】
このような凍結防止運転に必要な期間及び時間を予め設定し、その期間及び時間の到来によって暖房燃焼を行うので、凍結防止管理が容易になるとともに、暖房水６の凍結から循環路２４や暖房端末２、４等を防護することができる。
【００２８】
次に、図３に示すフローチャートを参照して他の凍結防止制御を説明する。
【００２９】
電源を投入すると、凍結防止モードに入り、ステップＳ１１では制御部６２のタイマー６４にカレンダ機能上の日付設定及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を設定する。また、リモコン装置６８が設置されている場合には、そのタイマー７０にカレンダ機能上の日付設定及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を設定する。例えば、１〜３月、１０〜１２月の凍結防止運転期間を設定するとともに、午前１時から所定時間、午前４時から所定時間として５分間程度の凍結運転時間を設定する。
【００３０】
そして、ステップＳ１２では、凍結防止運転が指示されたか否か、即ち、スイッチ６６又はスイッチ７２がＯＮ状態か否かを判定する。凍結防止運転指令が発せられていなければ、ステップＳ１２で待機し、運転指令が発せられていれば、ステップＳ１３に移行する。
【００３１】
ステップＳ１３では、タイマー６４又は７０に設定されている凍結防止運転の日付及び時刻が到来したか否かを判定し、到来していない場合には、ステップＳ１３に止まり、到来した場合にはステップＳ１４に移行し、暖房燃焼を行う。即ち、暖房燃焼では、バルブ１４、１６を開き、バーナ１０に燃焼ガスＧを供給してガス燃焼を行うとともに、循環ポンプ２６を運転し、暖房水６の加熱を行うことは前記実施例と同様である。
【００３２】
そして、ステップＳ１５では、暖房燃焼の開始から所定時間が経過したか否か、例えば、３分間が経過したか否かが判定され、所定時間が経過するまで暖房燃焼が行われる。
【００３３】
そして、所定時間が経過すると、ステップＳ１６に移行し、暖房燃焼を停止させた後、循環ポンプ２６の運転を停止し、ステップＳ１３に戻り、次回の凍結防止運転に備える。
【００３４】
このような凍結防止運転に必要な期間及び時間を予め設定するが、スイッチ６６又はスイッチ７２によって凍結防止運転指示が発せられたか否かを確認するので、凍結防止運転の選択が可能であるとともに、時刻設定に誤差が生じている場合に誤動作を防止できる。そして、その期間及び時間の到来によって暖房燃焼を行うので、凍結防止管理が容易になるとともに、暖房水６の凍結から循環路２４や暖房端末２、４等を防護することができる。
【００３５】
次に、図４は、本発明の暖房装置の凍結防止装置の第２実施例を示している。この実施例では、暖房水６の温度検知手段として低温側往き管３０に第１の温度センサ５１、高温側往き管３２に第２の温度センサ５３、戻り管３４に第３の温度センサ５５が設置され、これら検知温度が制御情報として制御部６２に加えられている。また、制御部６２にはその駆動源として電源装置７４から電源供給が行われ、電源装置７４には商用交流電源７６が給電されている。即ち、制御部６２では、商用交流電源７６が停電した際には、タイマー６４又は７０に設定されている凍結防止運転の期間、日又は時間がリセットされる。なお、タイマー６４に対する凍結防止運転の期間、日又は時間の設定は、ユーザーが任意に行うものであって、凍結防止運転の期間、日又は時間の設定がない場合もあり得る。
【００３６】
次に、この暖房装置の凍結防止装置の凍結防止制御を図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
電源の投入によって凍結防止モードに入り、ステップＳ２１では凍結防止運転が予想される寒冷期間か否かが判定され、寒冷期間の場合にはステップＳ２２に移行し、タイマー６４又は７０に設定されている運転期間及び運転時間の到来か否か、即ち、凍結防止運転の期間、日又は時間が到来したか否かが判定され、到来するまでステップＳ２２に止まり、到来した場合にはステップＳ２３に移行して暖房燃焼を行う。この暖房燃焼は図２のフローチャートのステップＳ３と同様である。即ち、寒冷期間中は、タイマー６４又は７０の設定が優先されて凍結防止運転が実行される。
【００３８】
また、ステップＳ２１で寒冷期間外であると判定された場合には、ステップＳ２４に移行し、タイマー６４又は７０について、タイマー設定、即ち、凍結防止運転の期間、日又は時間が設定されているか否かが判定され、設定されている場合にはステップＳ２２に移行し、設定されていない場合にはステップＳ２５に移行する。即ち、ステップＳ２５では、停電等によってタイマー６４又は７０の設定がリセットされているか否かが判定され、リセットされていない場合にはステップＳ２２に移行し、タイマー設定による制御が実行されるが、リセットされている場合にはステップＳ２６に移行する。
【００３９】
ステップＳ２６では温度センサ５１、５３、５５の何れかが凍結防止温度を検知したとき、その検知温度に基づき、ステップＳ２３に移行し、暖房燃焼を行う。即ち、寒冷期間外の場合には、タイマー設定がない場合、停電等でタイマー設定がリセットされている場合には、温度センサ５１〜５５の暖房水温度の検知に基づき、暖房燃焼を行うことにより、凍結防止を図っている。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
ａ  不凍液の使用等による凍結防止運転を行うことなく、凍結が予想される期間及び時間の到来により、凍結防止運転を行うので、暖房水の凍結防止管理を自動化できるとともに、凍結から熱源機や循環路等を防護することができ、暖房装置の信頼性を高めることができる。
ｂ  寒冷期間にはタイマー設定によるプログラム運転で凍結防止を図るので、温度センサの感度や設置場所による不確定要素を排除して凍結防止の信頼性を高めることができ、寒冷期間外の突発的な低温時には温度センサの検知温度に基づいて凍結防止を図ることができ、凍結防止の自動化を図ることができる。
ｃ  指示手段によって凍結運転を指示することができ、時間設定誤差による誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暖房装置の凍結防止装置の第１実施例を示す図である。
【図２】凍結防止制御を示すフローチャートである。
【図３】他の凍結防止制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の暖房装置の凍結防止装置の第２実施例を示す図である。
【図５】凍結防止制御を示すフローチャートである。
【図６】従来の暖房装置を示す図である。
【図７】従来の凍結防止制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２、４  暖房端末
６  暖房水
８  熱源機
２４、２４Ａ、２４Ｂ  循環路（循環手段）
２６  循環ポンプ（循環手段）
５１、５３、５５  温度センサ（温度検知手段）
６２  制御部（制御手段）
６４、７０  タイマー（タイマー手段）
６８  リモコン装置（リモコン手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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