JPH09264547A - 強制循環回路の凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプと水温センサと更に熱源で加熱される
熱交換器を具備する強制循環回路と、外気温を検知する
外気温センサと、水が凍結する恐れのある基準温度以下
に前記外気温センサの検知温度が低下したときには設定
時間だけポンプを作動させる凍結防止動作を休止時間
(B) 毎に繰り返えさせるポンプ制御回路を具備する強制
循環回路の凍結防止装置に於いて、凍結防止動作が必要
以上に繰り返される不都合を回避する。 【解決手段】 前記外気温センサの検知温度が低下する
に従って短くなるように、又、凍結防止動作後の前記水
温センサの検知温度が低下するに従って短かくなるよう
に、これら外気温センサの検知温度と水温センの検知温
度の双方に基づいて前記休止時間(B) を設定する休止時
間設定回路を具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、給湯暖房用の温
水循環回路や風呂の追焚き回路のような強制循環回路の
凍結を防止する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】部屋の床に敷設された放熱マットへ温水
を供給する床暖房装置として、例えば図１に示す概略構
造を有するものがある。循環加熱装置(1) のケーシング
(11)内には、発熱源たるガスバーナ(22)で加熱される熱
交換器(21)が設けられている。

【０００３】前記熱交換器(21)と部屋(31)の床面に敷設
された放熱マット(32)は温水が流れる強制循環回路(23)
で接続されており、該強制循環回路(23)に於ける前記熱
交換器(21)の近傍にはポンプ(P) と水温センサ(24)が設
けられている。又、前記熱交換器(21)を加熱するガスバ
ーナ(22)へのガス回路にはガス弁(26)が設けられている
と共に、前記ガスバーナ(22)の近傍には点火装置(25)が
配設されており、これら点火装置(25)や水温センサ(2
4)、更には後述する凍結防止動作に必要な外気温センサ
(15)等が制御装置(41)に接続されている。

【０００４】このものでは、部屋(31)の壁面に配設され
たリモコン装置(33)の運転スイッチ(331) が操作される
と、ガス弁(26)が開弁すると共に点火装置(25)が作動し
てガスバーナ(22)が燃焼する一方、ポンプ(P) が作動す
る。これにより、熱交換器(21)で加熱生成された温水が
該熱交換器(21)→水温センサ(24)→部屋(31)の放熱マッ
ト(32)→ポンプ(P) →熱交換器(21)の経路で強制循環せ
しめられて暖房動作が進行する。

【０００５】一方、この種の床暖房装置では、暖房停止
状態にある強制循環回路(23)内が特に外気に露出する部
分において冬の寒い時期に凍結する心配がある。従っ
て、この種床暖房装置では凍結防止機能が組み込まれて
いるものが多く、具体的には外気温に応じて定められた
所定の休止時間(B) 毎に循環加熱装置(1) を作動させる
ものが知られている。即ち、図６のステップ(ST1) に示
すように、外気温センサ(15)の検知する外気温を判断
し、この外気温が低下するに従って３０分，２０分，１
０分と次第に短くなるように休止時間(B) を設定する
（ステップ(ST1) 参照）。

【０００６】そして、ステップ(ST2) でガスバーナ(22)
の弱火燃焼（例えば、２０００Kcal/hの一定インプッ
ト）とポンプ(P) の動作を３分間継続させることによっ
て強制循環回路(23)内の水を暖め、その後、外気温に応
じて設定された前記休止時間(B) だけ時間待ちを実行し
た後（ステップ(ST3) ）、再び外気温を検知する最初の
ステップに制御動作が戻される。

【０００７】このものでは、外気温を考慮して定めた休
止時間(B) 毎に凍結防止動作を間欠的に実行するから、
外気温が水の凍結温度以上に上昇するまでの長時間に亘
ってガスバーナ(22)やポンプ(P) の作動を継続させるも
ののようにガスや電気が無駄に消費される不都合が回避
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、休止時間(B) が外気温に基づいてのみ決
定されているから、強制循環回路(23)内に滞留する水の
温度が高い場合は必要以上に凍結防止動作が繰り返され
る。即ち、強制循環回路(23)の全長は放熱マット(32)の
サイズ等によって変化し、ポンプ(P) の動作とガスバー
ナ(22)の燃焼を３分間継続させる前記凍結防止動作時に
は、前記強制循環回路(23)の全長が短い程、その滞留水
が前記強制循環回路(23)内を前記３分間に循環する回数
が多くなる。よって、前記強制循環回路(23)の全長が短
い程、一回の凍結防止動作（前記３分間のバーナ燃焼
等）による滞留水の温度上昇量が大きくなって該温度が
高くなる。そして、前記滞留水の水温が高い程、これが
凍結温度に冷えるまでの所要時間が長くなるから、次の
凍結防止動作が必要となるまでの時間が長くなる。とこ
ろが、上記従来のものでは、次の凍結防止動作を実行す
るまでの休止時間(B) を外気温のみに基づいて決定して
いるから、前記強制循環回路(23)内に滞留する水の温度
が高い場合（凍結温度に冷えるまでの所要時間が長い場
合）は凍結防止動作が必要以上に繰り返される結果とな
るのである。そして、前記凍結防止動作が必要以上に繰
り返される場合は、ポンプ(P) 作動用の電力が無駄に消
費されたり又、該ポンプ(P) の作動による騒音が頻繁に
発生する不都合がある。

【０００９】尚、休止時間(B) を水温センサ(24)の検知
する水温のみで決定する方法を考えられるが、この場合
も、外気温が高く凍結する可能性がないのに、水温が低
いと凍結防止動作の休止時間(B) が短く設定され、上記
と同様の不具合がある。尚、上記に於いては、床暖房装
置に関する問題点を例示的に説明したが、循環加熱装置
(1) と浴槽内を強制循環回路(23)で接続した風呂の追焚
き装置に於いても、前記強制循環回路(23)の凍結防止に
関して上記と同様の問題がある。そして、かかる追焚き
装置の場合では、比較的多量の高温水が浴槽内に貯留さ
れている場合があるから、追焚き用のガスバーナを消火
状態に維持したままで循環用のポンプを前記休止時間
(B) 毎に間欠動作させても強制循環回路(23)内の凍結防
止効果が得られる。

【００１０】本願はかかる点に鑑みてなされたもので、
強制循環回路(23)内に滞留する水の温度を考慮した休止
時間(B) を用いて凍結防止動作が行われるようにし、こ
れにより、凍結防止動作が必要以上に繰り返される不都
合を回避できるようにすることをその課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
請求項１の発明の技術的手段は、『ポンプ(P) と水温セ
ンサ(24)と更に発熱源で加熱される熱交換器(21)を具備
する強制循環回路(23)と、外気温を検知する外気温セン
サ(15)と、水が凍結する恐れのある基準温度以下に外気
温センサ(15)の検知温度が低下したときは設定時間だけ
ポンプ(P) を作動させる凍結防止動作を休止時間(B) 毎
に繰り返えさせるポンプ制御回路と、更に、外気温セン
サ(15)の検知温度が低下するに従って短くなるように、
又、凍結防止動作後の水温センサ(24)の検知温度が低下
するに従って短かくなるように、外気温センサ(15)の検
知温度と水温センサ(24)の検知温度の双方に基づいて前
記休止時間(B) を設定する休止時間設定回路を具備す
る』ものとしたことである。

【００１２】上記手段によれば、ポンプ(P) を所定時間
作動させる凍結防止動作後に水温センサ(24)が検知する
温度が高い場合は、強制循環回路(23)内の滞留水が凍結
するまで比較的長い時間を要することから、かかる場合
は休止時間設定回路によって長い休止時間(B) が設定さ
れ、これにより、比較的長い休止時間(B) 毎に凍結防止
動作が繰り返される。一方、前記強制循環回路(23)内に
滞留する水の温度が低くて早期に凍結する恐れがあると
きは、前記休止時間設定回路が短い休止時間(B) を設定
するから、凍結防止動作の実行頻度が高くなって前記凍
結が確実に防止される。

【００１３】尚、外気温センサ(15)の検知する外気温が
低くなると、強制循環回路(23)内が早期に凍結し易くな
るから、かかる場合は、既述従来のものと同様に休止時
間(B) が短くなって比較的短い時間間隔で凍結防止動作
が繰り返される。又、前記外気温が高くなると、前記凍
結の心配が少なくなるから、この場合も前記従来のもの
と同様に凍結防止動作の実行頻度が少なくなる。

【００１４】特に、請求項２の発明のように『ポンプ
(P) の作動時に強制循環回路(23)の循環水を発熱源で加
熱する』構成とすれば、凍結防止動作を実行させたとき
に強制循環回路(23)内水の温度が高くなり、該水温を検
知する水温センサ(24)の出力に基づいて決定される休止
時間(B) 、即ち、次の凍結防止動作が実行されるまでの
休止時間(B) が長くなる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、強制循環回路(23)内の滞留水の温度と外気温の
両者に基づいて休止時間(B) を決定するから、外気温の
みやあるいは滞留水の温度のみに基づいて前記休止時間
(B) を決定するものに比べて凍結防止動作が必要以上に
繰り返される不都合が少なくなる。即ち、ポンプ(P) を
作動させる為の電力の無駄な消費が防止できると共に該
ポンプ(P) が頻繁に作動することによる騒音の発生頻度
が少なくなる。

【００１６】特に請求項２の発明によれば、休止時間
(B) が長くなるから、該作動に基づく騒音の発生頻度が
一層少なくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この実施の形態に係る凍結防止装
置は、既述従来のものと同様に床暖房装置に前記発明を
適用したものである。循環加熱装置(1) と放熱マット(3
2)及びこれら両者を繋ぐ強制循環回路(23)等は既述図１
のものと同様に構成されている。

【００１８】循環加熱装置(1) を制御する制御装置(41)
内には図２のフローチャートで示す内容の制御プログラ
ムが格納されたマイクロコンピュータが組み込まれてお
り、更に、該マイクロコンピュータには図３に示すテー
ブルが格納されている。図３のテーブルは、外気温セン
サ(15)の検知する外気温(A0)と水温センサ(24)の検知す
る強制循環回路(23)内の滞留水温度(A1)に基づいて休止
時間(B) が選択できるようにしたものである。例えば、
外気温(A0)が−１０℃未満の場合であって滞留水温度(A
1)が５０℃以上のときは休止時間(B) として２５分（最
上欄）が選択される。

【００１９】図３のテーブルに示された特定の休止時間
(B) は、その左欄に記載された特定の滞留水温度(A1)と
更にその左欄に記載された特定の外気温(A0)の条件下で
強制循環回路(23)内の滞留水が凍結するまでに要する時
間であり、実験的に求められたものである。尚、休止時
間(B) としては図６に示した時間よりも若干短く設定し
ても良い。強制循環回路(23)内の凍結防止の慎重を期す
る為である。

【００２０】次に、本実施の形態に係る床暖房装置の動
作の実際を図２に従って説明する。部屋(31)に配設され
たリモコン装置(33)の運転スイッチ(331) が投入された
ことがステップ(ST10)で確認されると、ステップ(ST11)
でポンプ(P) が作動せしめられると共に発熱源たるガス
バーナ(22)が燃焼状態に維持される。尚、ガスバーナ(2
2)の燃焼は、ガス弁(26)の開弁と点火装置(25)からガス
バーナ(22)への火花放電によって開始される。又、熱交
換器(21)から流出する温水の温度を検知する水温センサ
(24)の出力が温度設定摘み(332) で設定された温度に等
しくなるようにガス弁(26)が開度制御されてガスバーナ
(22)の燃焼量がコントロールされ、これにより、暖房動
作が継続する。

【００２１】次にステップ(ST12)で運転スイッチ(331)
のＯＦＦ操作が確認できると、ステップ(ST13)でガスバ
ーナ(22)を消火させると共にポンプ(P) を停止させて暖
房動作を終了させる。次に、凍結防止動作について説明
する。運転スイッチ(331) がＯＦＦ状態にあるときに外
気温センサ(15)の検知する外気温が３℃（請求項１の発
明の基準温度に対応する）以下に温度低下すると、ステ
ップ(ST15)〜ステップ(ST18)に制御動作が移行し、ポン
プ(P) の作動とガスバーナ(22)の弱火燃焼（例えば２０
００Kcal/hの一定インプット）が設定時間たる例えば３
分間継続し、これにより、強制循環回路(23)内の滞留水
全体が加熱昇温される。次にステップ(ST19)が実行さ
れ、図３のテーブルに基づいて休止時間(B) が決定され
る。即ち、図３を見ると、当該テーブルは、外気温セン
サ(15)の検知する外気温(A0)が高くなると、水温センサ
(24)の検知する滞留水温度(A1)が同じであっても休止時
間(B) が長くなるように構成されており、又、外気温(A
0)が同じであっても前記滞留水温度(A1)が高くなると休
止時間(B) が長くなるように構成されていることが理解
できる。

【００２２】従って、上記ガスバーナ(22)の燃焼とポン
プ(P) を作動させる凍結防止動作を行った後に水温セン
サ(24)が検知する滞留水温度(A1)が高い場合、即ち、強
制循環回路(23)内が凍結するまでの所要時間が長い場合
は、外気温センサ(15)の検知する外気温(A0)が同じであ
っても図３のテーブルから比較的長い休止時間(B) が選
択され、逆に前記水温センサ(24)の検知温度が低い場合
は早期に凍結する可能性があるから比較的短い休止時間
(B) が選択される。又、外気温センサ(15)の検知する外
気温が高い場合は強制循環回路(23)内が凍結するまでの
所要時間が長いことから、水温センサ(24)の検知する滞
留水温度(A1)が同じであっても、比較的長い休止時間
(B) が選択され、逆に前記外気温センサ(15)の検知する
外気温(A0)が低い場合は比較的短い休止時間(B) が選択
される。

【００２３】次に、外気温(A0)と滞留水温度(A1)に基づ
いて決定された休止時間(B) が経過するまでステップ(S
T20)で待機し、その後、運転スイッチ(331) の操作を監
視するステップ(ST10)の工程に制御動作が戻される。
尚、この実施の形態では、図２において、ポンプ(P) を
間欠動作させる為にステップ(ST16)〜ステップ(ST18)及
びステップ(ST20)の命令を実行するマイクロコンピュー
タ内の機能部が請求項１の発明の発明特定事項として記
載のポンプ制御回路に対応すると共に、図３のテーブル
から休止時間(B) を選択する命令たるステップ(ST19)を
実行するマイクロコンピュータ内の機能部が請求項１の
発明の発明特定事項たる休止時間設定回路に対応する。

【００２４】尚、上記実施の形態では、凍結防止動作時
にポンプ(P) の動作と同期してガスバーナ(22)を弱火燃
焼させたが、ガスバーナ(22)を消火状態に維持したまま
でポンプ(P) のみを作動させても良い。部屋(31)内が比
較的暖かい場合があり、かかる場合は部屋(31)の床面に
敷設された放熱マット(32)内の滞留水が比較的暖かいこ
とから、該暖かい水を強制循環回路(23)に循環させると
これの凍結が防止できるからである。

【００２５】図４，図５に示す実施の形態は、風呂装置
の追焚き回路の凍結防止装置として本願の発明を適用し
たものであり、図１の床暖房装置を構成する各構成要素
と同一又は相当する部分は同一符号を付している。図４
に示すように、浴槽(51)と循環加熱装置(1) は強制循環
回路(23)で接続されており、該強制循環回路(23)に挿入
された熱交換器(21)の上流側にはポンプ(P) と水温セン
サ(24)と更に水流スイッチ(27)が設けられている。そし
て、上記熱交換器(21)を加熱するガスバーナ(22)へのガ
ス回路に挿入されたガス弁(26)や前記水温センサ(24)等
は制御装置(41)に接続されている。又、前記制御装置(4
1)には外気温を検知する外気温センサ(15)が接続されて
いる。

【００２６】上記制御装置(41)に組み込まれたマイクロ
コンピュータには図５のフローチャートで示す内容の制
御プログラムが格納されており、以下、本実施の形態に
係る風呂装置の凍結防止動作を前記フローチャートに基
づいて説明する。外気温センサ(15)の検知する外気温が
３℃以下になると（ステップ(ST21)）、ステップ(ST22)
でポンプ(P) が始動し、その後、ステップ(ST23)で水流
スイッチ(27)の出力が判断され、該水流スイッチ(27)が
ＯＮ信号を出力している場合は浴槽(51)内に残り湯が貯
留されていることがわかるから、かかる場合はステップ
(ST24)で設定時間たる３分間の時間待ちを実行する。す
ると、この待ち時間の間に浴槽(51)内の残り湯が強制循
環回路(23)内に滞留していた冷水と置換され、該強制循
環回路(23)内には比較的高温の前記残り湯が充満した状
態になる。次に、ステップ(ST25)でポンプ(P) を停止さ
せ、その後、このポンプ(P) を停止状態に維持すべき時
間としての休止時間(B) を演算する。

【００２７】上記休止時間(B) は、この実施の形態で
は、休止時間(B) ＝滞留水温度(A1)＋Ｋ／（１＋｜外気
温(A0)｜）（外気温(A0)＜０℃のとき適用）の演算式で
決定される。尚、外気温≧０℃のときは例えば「休止時
間(B) ＝滞留水温度(A1)＋Ｋ×外気温(A0)で求めると良
い。従って、上記ポンプ(P) を作動させる凍結防止動作
が行われた後に水温センサ(24)が検知する滞留水温度(A
1)が高い場合や外気温センサ(15)が検知する外気温(A0)
が高い場合、即ち、強制循環回路(23)内が凍結するまで
の所要時間が長い場合は、上記演算で求められる休止時
間(B) は長くなる。又、逆に前記滞留水温度(A1)や外気
温(A0)が低温になると、強制循環回路(23)内が早期に凍
結する可能性があるから、かかる場合は前記演算で求め
られる休止時間(B) は短くなる。

【００２８】次に、前記演算の結果求められた休止時間
(B) の時間が経過するまで待機し（ステップ(ST27)）、
その後、外気温を判断するステップ(ST21)に制御動作が
戻される。尚、図４の風呂装置に於いて凍結防止動作を
実行する時にはポンプ(P) の動作と同期してガスバーナ
(22)を燃焼させても良い。

【００２９】又、上記図４の風呂装置では、図示しない
追焚きスイッチが操作されると、ガスバーナ(22)が燃焼
すると共にポンプ(P) が作動して浴槽(51)内が強制追焚
きされ、水温センサ(24)の検知温度が図示しない湯温設
定器に設定された温度になるとポンプ(P) とガスバーナ
(22)が停止する。尚、上記外気温の基準温度は水を凍結
させる可能性のある温度であれば任意に設定できるが、
凍結防止を確実に行うには、水の凍結温度である０℃に
対し、より高い温度が望ましい。又、凍結防止運転の設
定時間は上記実施の形態で記載した３分に限らず、強制
循環回路(23)に於ける放熱マット(32)又は浴槽(51)の出
口の水が循環加熱装置(1) を通って再び放熱マット(32)
又は浴槽(51)に帰還するまでの所要時間以上であれば良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の発明を床暖房装置に適用した実施の形態
を示す全体の概略図

【図２】図１の床暖房装置の動作を説明するフローチャ
ート

【図３】図１の床暖房装置の制御装置(41)に組み込まれ
たマイクロコンピュータ内に格納する外気温(A0)，滞留
水温度(A1)と休止時間(B) の関係を示すテーブル

【図４】本願の発明を風呂装置に適用した実施の形態を
示す全体の概略図

【図５】図４の風呂装置に於ける凍結防止制御用フロー
チャート

【図６】従来例の説明図

【符号の説明】

(15)・・・外気温センサ (21)・・・熱交換器 (23)・・・強制循環回路 (24)・・・水温センサ (P) ・・・ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ(P) と水温センサ(24)と更に発熱
   源で加熱される熱交換器(21)を具備する強制循環回路(2
   3)と、 外気温を検知する外気温センサ(15)と、 水が凍結する恐れのある基準温度以下に外気温センサ(1
   5)の検知温度が低下したときは設定時間だけポンプ(P)
   を作動させる凍結防止動作を休止時間(B) 毎に繰り返え
   させるポンプ制御回路と、 更に、外気温センサ(15)の検知温度が低下するに従って
   短くなるように、又、凍結防止動作後の水温センサ(24)
   の検知温度が低下するに従って短かくなるように、外気
   温センサ(15)の検知温度と水温センサ(24)の検知温度の
   双方に基づいて前記休止時間(B) を設定する休止時間設
   定回路を具備する強制循環回路の凍結防止装置。
2. 【請求項２】 ポンプ(P) の作動時に強制循環回路(23)
   の循環水を発熱源で加熱する請求項１の強制循環回路の
   凍結防止装置。