JP2001033096A - 凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の凍結防止装置は、水の温度が急激に
低下する時にも水の凍結を防止すると共に、省エネを図
ることを目的とする。 【解決手段】 外気温が−５℃未満の間はヒータ２９を
連続オンにし通水路を十分に加熱し、外気温が−５℃以
上の間はヒータ２９をオンオフし省エネを図りながら水
が凍結しない程度に通水路を加熱する。オフ時間中でも
水温が３℃未満になるとすぐにヒータ２９をオンさせる
ことにより、水の急激な温度低下に対応し凍結を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器または風呂釜の
凍結防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器は、サーモスイッチによりヒータ
回路の開閉を行う凍結防止装置を備えたものが一般的で
あり、図３に示すように、外気温を検知し４℃以下にな
るとヒータがオンになり外気温が１２℃以上になるまで
通水路を加熱して水の凍結を防止する。しかしながら、
こうした凍結防止装置では、ヒータの仕様が寒冷地でも
耐えれるような出力（消費電力）となっているために、
あまり寒くならない地域ではそれほど大きな出力が必要
ないのにも関わらず同出力で作動することからヒータの
電力を無駄に消費していた。最近では、こうした不具合
を解決するために、ヒータの通電を断続制御する手法が
採られている。例えば、図４に示すように、外気サーミ
スタによる検出外気温が３℃以下になるとヒータを通電
させる。次に、外気温が−３℃以下か否かによりヒータ
の通電時間を選択する。つまり、外気温が−３℃以下で
あれば４０分間の通電と１０分間の通電停止とを交互に
繰り返し、外気温が−３℃より高ければ２０分間の通電
と３０分間の通電停止とを交互に繰り返して外気温に応
じて通電比率を切り替える。この繰り返しの途中、外気
温が５℃以上になれば凍結防止制御を終了する。このよ
うに外気温に応じた通電比率の切り替えにより省エネを
図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この省エネ
タイプの給湯器では、ヒータの断続制御中における通電
停止状態での待機中に、冷たい風が器体内に吹き込んで
通水路が急激に冷やされても、その決められた待機時間
が経過するまでヒータの通電を開始できないため、この
間に水が凍結する可能性があった。また、給湯器付風呂
装置では、風呂釜のみを燃焼運転させるケースがある
が、こうしたケースではファンの動作により風呂釜だけ
でなく、給湯器側へも空気が供給されるため、急に給湯
器内に冷たい外気が送り込まれて冷却されることがあ
る。従って、ヒータの断続制御での待機中に給湯器内の
水が凍結する可能性があった。勿論、給湯器のみを燃焼
運転させるケースでも同様である。そこで、本発明の凍
結防止装置は上記課題を解決し、通水路の温度が急激に
低下しても水の凍結を防止すると共に、省エネを図るこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の凍結防止装置は、燃焼により通水を
加熱するバーナを備えた給湯器または風呂釜に用いら
れ、ヒータの通電により通水路内の水の凍結を防止する
凍結防止装置において外気温度を検出する外気温検出手
段と、上記通水路内の水温を検出する水温検出手段とを
設け、上記水温検出手段により検出された水温または上
記外気温検出手段により検出された外気温がヒータ作動
温度未満になると上記ヒータの通電を開始し、上記外気
温が上記ヒータ作動温度より低い所定温度未満である間
は上記ヒータの通電をそのまま継続し、上記外気温が上
記所定温度以上である間は、上記ヒータを所定期間の通
電と停止とを交互に繰り返す断続通電制御を行い、該通
電停止期間中であっても水温が所定温度未満になると上
記ヒータの通電を強制的に開始することを要旨とする。

【０００５】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
凍結防止装置は、水温検出手段の水温または外気温検出
手段の外気温が各々のヒータ作動温度未満になるとヒー
タの通電を開始し、この時、外気温が所定温度未満であ
る間ではヒータの通電をそのまま継続して連続通電状態
にし、一方、外気温が所定温度以上である間、つまりそ
れほど外気温が低くなっていない状況ではヒータを所定
時間の通電と停止とを交互に繰り返す断続通電制御を行
う。このように外気温に合わせて常時ヒータの通電比率
を制御し省エネを図ると共に、通水路内の水の凍結を防
止する。また、断続通電制御中における通電停止状態で
の待機中に、例えば冷たい風が器体内に吹き込む等によ
り通水路が急激に冷やされても、水温が所定温度未満に
なるとヒータの通電を強制的に開始するため、通水路内
の水の凍結を確実に防止することができる。

【０００６】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の凍結防止装置の
好適な実施形態について説明する。図１は、一実施形態
としての給湯器付風呂装置（以下、風呂装置と呼ぶ）を
表すもので、この風呂装置は、大別すると風呂回路４０
と給湯回路５０とから構成される。風呂回路４０は、浴
槽２０水を加熱する風呂熱交換器４２と、浴槽水を風呂
熱交換器４２へ送る戻り管４６と、風呂熱交換器４２で
加熱された浴槽水を浴槽２０へ送る往き管４７とで循環
加熱回路を形成すると共に、戻り管４６と往き管４７と
を繋ぎ風呂熱交換器４２を迂回するバイパス管３４を備
える。この戻り管４６には、上流側から順に、浴槽２０
内の湯温を検知する風呂入水サーミスタ２４、浴槽水を
循環させる循環ポンプ２２、この循環水の流れを確認す
る流水スイッチ２３が設けられる。一方、往き管４７に
は、風呂熱交換器４２の近傍に熱交換された後の湯温を
検知する風呂出湯サーミスタ２５が設けられる。風呂熱
交換器４２は、燃焼室４９上部に設けられ、風呂バーナ
４１により加熱される。

【０００７】一方、給湯回路５０には、上流側から順
に、入水量を検知する流量センサ２６、入水温を検知す
る給湯入水サーミスタ２７、設定湯温が得られるように
通水量を調整する水量制御モータ２８、通水を加熱する
給湯熱交換器５２、熱交換後の湯温を検知する給湯熱交
換器出口サーミスタ１２が設けられる。給湯熱交換器５
２は、燃焼室５９上部に設けられ、給湯バーナ５１によ
り加熱される。給湯バーナ５１は、燃焼能力の異なる３
組のバーナからなり、燃焼量に応じて燃焼するバーナが
切り替えられる。

【０００８】更に、給湯回路５０には、給湯熱交換器５
２の上流と下流とを繋ぐバイパス路３６が設けられ、そ
のバイパス路３６を通る水量を制御するバイパス弁１４
が設けられる。このバイパス路３６の下流には、バイパ
ス路３６を通過する水と熱交換後の湯との混合湯の温度
を検知する給湯出湯サーミスタ１５が設けられる。この
下流流路は、台所の給湯カラン２１に連通する一般給湯
管３７と、浴槽２０へ給湯するための落とし込み管３０
とに分岐する。落とし込み管３０は、給湯回路５０と風
呂回路４０とを接続するもので、上流側から順に、落と
し込み管３０を開閉する落とし込み電磁弁３１、給湯回
路５０から風呂回路４０への流量を検知する落とし込み
流量センサ３２、逆流を防止する２個の逆止弁３３が設
けられる。

【０００９】風呂回路４０と給湯回路５０との通水路に
設けられた給湯入水サーミスタ２７，給湯熱交換器出口
サーミスタ１２，給湯出湯サーミスタ１５，風呂入水サ
ーミスタ２４，風呂出湯サーミスタ２５を総称して通水
路サーミスタ１７と呼ぶ。風呂装置の下部には、各燃焼
室４９、５９から離れた位置に外気の温度を検出する外
気温サーミスタ１６が設けられる。また、通水路には凍
結防止用のヒータ２９が複数設けられ直列のヒータ回路
を形成する。詳しくは、ヒータ２９は、給湯回路５０で
は給湯器の水入口，給湯熱交換器５２の上流，給湯熱交
換器出口サーミスタ１２の下流近傍，バイパス路３６上
流，給湯出湯サーミスタ１５近傍，一般給湯管３７に繋
がれる接手に設けられ、また風呂回路４０では落とし込
み管３０と戻り管４６との合流点下流近傍，循環ポンプ
２９近傍，バイパス管３４下流側の往き管４７にそれぞ
れ設けられる。

【００１０】給湯回路５０と風呂回路４０とには、それ
ぞれ燃焼用空気の供給路となる共通の給気ダクト３５が
設けられ、ファンモータ１９により駆動する１つのファ
ン１８により空気が風呂側の燃焼室４９と給湯側の燃焼
室５９に同時に供給される。また、ガス流路は、その上
流側から順に、ガス流路を開閉する元電磁弁１０、通電
量に応じたガス量を制御する比例弁１１が設けられ、そ
の下流側で給湯側ガス流路と風呂側ガス流路とに分岐す
る。給湯側には、３組のバーナへのガス流路を独立して
開閉する給湯電磁弁５５、５６、５７がそれぞれ設けら
れ、各々独立した燃焼制御が行われる。一方、風呂側に
は、風呂側ガス流路を開閉する風呂電磁弁４５が設けら
れる。風呂バーナ４１、給湯バーナ５１には、イグナイ
タ１３の動作によりガスへ着火する電極４３、５３、燃
焼炎を検知するフレームロッド４４、５４が設けられ、
前記のセンサ類・アクチュエータ類と共にコントローラ
９と電気的に接続され出湯・追い焚き・停止等所定の制
御が行われる。尚、このコントローラ９は、マイコンを
主要部として構成される。

【００１１】風呂リモコン４８は、給湯器の運転を開始
する給湯スイッチ、目標湯温を増減する増減スイッチ、
設定される湯温および設定時間・時刻等を表示する表示
器、所定量の湯張りを行って浴槽２０の湯温を一定に保
つ風呂自動スイッチ、設定温度よりも１から３℃高い温
度になるように循環水を追い焚きするあつめスイッチ、
設定温度の湯を浴槽に２０リットル追加する足し湯スイ
ッチ等の操作ボタンが設けられ、浴室壁面に設置され
る。一方、給湯リモコン５８にも風呂自動スイッチ等が
設けられ、台所壁面に設置される。

【００１２】次に、一般給湯動作について説明する。給
湯カラン２１を開くと、水入口から流入した水は、給湯
熱交換器５２へ向かって流れる。流量センサ２６により
通水流量が所定量に達すると、ファン１８の回転により
プリパージし、その後、給湯バーナ５１に点火して比例
制御を開始する。各給湯電磁弁５５、５６、５７の開閉
および比例弁１１によって、ガス量を連続的に変化させ
て出湯温度を一定に保つ。また、水量制御モータ２８に
より適切な水量に調整を行うため、常に最大能力の出湯
量を確保する。給湯カラン２１を閉じると、流量センサ
２６により止水されたことを検知しガス供給を停止して
消火し、ポストパージ動作後、ファン１８を停止させ
る。

【００１３】次に、浴槽２０への自動給湯動作について
説明する。風呂リモコン４８または給湯リモコン５８の
風呂自動スイッチを押すと、落とし込み電磁弁３１がＯ
Ｎし、水流検知後、給湯バーナ５１が比例制御により給
湯燃焼動作をし、設定温度の湯または設定温度より所定
温度高い湯が、落とし込み流量センサ３２、逆止弁３３
を通って、浴槽２０に給湯される。落とし込み流量セン
サ３２で検出した水量が設定水量になると、落とし込み
電磁弁３１がＯＦＦし、給湯燃焼を停止し、風呂回路４
０の循環ポンプ２２を駆動して湯温をチェックし、設定
温度になるまで循環加熱し、図示しないお知らせブザー
を鳴動して湯張りの完了を知らせる。

【００１４】湯張り後、保温制御に移り、待機時間（例
えば１０分）が経過する度に、循環ポンプ２２を作動し
て撹拌し、風呂入水サーミスタ２４により浴槽水温をチ
ェックして検出温度が設定温度以下であればファン１８
を回転させ、風呂バーナ４１にガスを供給すると同時
に、風呂バーナ４１を点火し、風呂熱交換器４２を加熱
して浴槽循環水の加熱を開始する。風呂入水サーミスタ
２４の検出温度が設定温度に達したと判断すると、風呂
バーナ４１を消火し、循環ポンプ２２を停止する。

【００１５】一方、浴槽水温が設定温度から低下してい
ない場合には、循環ポンプ２２の作動を停止させ、再び
待機時間の経過後に循環ポンプ２２を作動させ浴槽温度
を検出する。つまり、待機時間が経過する度に浴槽水温
をチェックし、湯温の低下を検出した場合のみ追焚する
ことで浴槽水温を設定温度に維持するように制御する。
風呂自動スイッチを押すと、全ての作動が停止する。

【００１６】次に、コントローラ９が実行する凍結防止
加熱制御ルーチンについて、図２に示すフローチャート
を用いて説明する。本ルーチンは、風呂釜あるいは給湯
器の電源投入により起動する。まず、外気温サーミスタ
１６の検出により外気温が４℃未満か否か、あるいは各
通水路サーミスタ１７の検出により水温が３℃未満か否
かを判断する（Ｓ１）。つまり、外気温サーミスタ１６
或いは各通水路サーミスタ１７の少なくとも１つがヒー
タ作動温度未満になったか否かを判断する。ヒータ作動
温度未満と判断するまで待機し、そのように判断した場
合には、凍結しやすい状態にあるということなので、ヒ
ータ回路を閉じて各ヒータ２９をオンさせて通水路内の
水を加熱する（Ｓ２）。

【００１７】尚、通水路の加熱開始判断に通水路サーミ
スタ１７だけでなく外気温サーミスタ１６も用いている
のは、通水路サーミスタ１７が設けられていない箇所に
おける水温低下も外気温によって判断するためである。
また、ここで水側ヒータ作動温度（３℃）を外気側ヒー
タ作動温度（４℃）より低くするのは、外気温サーミス
タ１６では器体内に取り付けられるため放熱が少なく温
度が低下しにくいと共にヒータ２９の影響を受ける場合
もあり、実際の外気温よりも高い温度を検出してしまう
が、通水路サーミスタ１７ならば水の温度を直接検出で
きて正確であるためヒータ作動温度が若干低くても支障
はなく、しかもヒータ２９による加熱を無用に早く開始
しなくて済み省エネとなるからである。

【００１８】次に、外気温が−５℃以上と判断するまで
ヒータ２９のオン状態を継続し（Ｓ３）、−５℃以上と
判断した場合にはステップ４に進み、ヒータ２９のオン
動作から６０分経過したか否かをを判断する（Ｓ４）。
６０分経過するまでヒータ２９のオン状態を継続し、６
０分経過した或いは既に６０分経過していると判断した
場合には、省エネのためにヒータ２９をオフする（Ｓ
５）。ヒータ２９のオフ動作から２０分経過するまでヒ
ータ２９をオフ状態で待機させ（Ｓ７）、２０分経過
後、外気温が６℃未満である間は、Ｓ２〜Ｓ８を繰り返
し、６℃以上と判断した場合にはステップ１に戻る。つ
まり、外気温に応じてヒータ２９を加熱に必要な時間だ
け連続オン或いは６０分間オンした後、２０分間オフす
るように通電時間を調整している。

【００１９】こうした制御の途中で、ヒータ２９のオフ
待機時間中に、冷気が器体内に流入して通水路の急激な
温度低下が起こる場合においても凍結を防止するため
に、ステップ６で常に水温を検出しており、この水温が
３℃を下回ったときはステップ２に移行してヒータ２９
の通電を強制的に開始する。

【００２０】尚、ステップ８では外気温検出によるヒー
タ作動温度を６℃未満として、ステップ１に用いられる
４℃未満よりも高くするのは、一旦ステップ１で凍結し
やすい環境であると判断したら、ヒータ２９のオンオフ
制御ルーチンから簡単には抜けないようにして確実に凍
結を防止する意図があるからである。

【００２１】ステップ６〜７では、ヒータ２９のオフ待
機時間中に常時、水温を検出し、オフ待機時間中であっ
ても水温が３℃未満になった時にはすぐにヒータ２９を
オンさせることにより、水の急激な温度低下に対応して
いる。このステップ６で、ヒータ通電の必要性を外気温
ではなく水温で判断するのは、器体外での強風やファン
１８により冷気が器体内に流入して通水路の急激な温度
低下が起こる場合に外気温よりも水温の方が正確に検出
できるからである。

【００２２】このようにして、外気温が−５℃未満の時
はヒータ２９を連続オンにし通水路を十分に加熱し、外
気温が−５℃〜６℃の間の時はヒータ２９を６０分間オ
ンし２０分間オフして省エネを図りながら凍結しないよ
うに通水路の加熱制御をする。但し、オフ待機時間中で
も水が３℃未満になった時には、すぐにヒータ２９をオ
ンさせて水の急激な温度低下に対応し凍結を防止する。
尚、凍結防止制御中に循環させる浴槽水がある場合に
は、ヒータ２９をオンさせる際に循環ポンプ２２を作動
する処理を割り込ませて浴槽水を循環させ、風呂回路４
０内の水が凍結することを一層防ぐ。

【００２３】以上、説明したように、本実施形態の給湯
器付風呂装置は、外気温に応じて通水路の加熱時間を常
に調整して凍結を防止すると共に省エネを図ることがで
きる。また、断続通電制御中における通電停止状態での
待機中に水温を直接検出しているため、水温が急激に低
下しても迅速に対応して凍結を防止することができる。
しかも、外気側ヒータ作動温度に比べて水側ヒータ作動
温度を低く設定するため、ヒータ２９による加熱を無用
に早く開始しなくて済み省エネとなる。また、通水路内
の水温を検出する水温検出手段として、既に器体内に取
り付けられている各通水路サーミスタ１７をそのまま利
用するのでコストアップに繋がらない。

【００２４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこうした実施形態に何等限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々
なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実
施形態では給湯器付風呂装置を用いたが、風呂釜を持た
ない給湯器に用いてもよいし、また給湯器を持たない風
呂釜に用いてもよい。また、ステップ１におけるヒータ
作動温度を、外気温サーミスタ１６と通水路サーミスタ
１７とで等しくてもよく、０℃以上に設定すればよい。
また、ステップ１で外気温サーミスタ１６の検出により
外気温が４℃未満か否かを判断して、水温を判断基準か
ら外してもよい。逆に、ステップ１で通水路サーミスタ
１７の検出により水温が３℃未満か否かを判断して、外
気温を判断基準から外してもよい。また、ステップ１に
おける水温側ヒータ作動温度と、ステップ６における通
電停止期間中でのヒータの通電を強制的に開始する温度
とは異なって設定してもよい。また、ステップ８におい
て外気温ではなく水温でヒータの作動が必要か否かを判
断してもよい。また、ステップ８を無くし、ステップ７
でヒータ２９のオフ動作から２０分経過したと判断した
場合にはステップ１に戻るルーチンにしてもよい。ま
た、ステップ４、７においてヒータ２９のオン待機時間
とオフ待機時間とを異なるように設定しても差し支えな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の凍結防止装置によれば、ヒータを通電している間
は、常に外気温に応じてヒータを連続通電するか断続的
に通電するかを判断しヒータの通電時間を制御して省エ
ネを図ると共に、水の凍結を防止することができる。更
に、ヒータの通電停止の待機時間中は、水温によっても
ヒータの通電制御を行うため、通水路内の水が実際に凍
結しやすいような状態であるかを外気温検出よりも正確
に把握でき、例えば冷気がファンによって器体内に流入
して水温が急激に低下する場合にも対処でき、確実に凍
結を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の給湯器付風呂装置の概略構成図で
ある。

【図２】本実施形態の凍結防止制御ルーチンを表すフロ
ーチャートである。

【図３】従来例の凍結防止制御ルーチンを表すフローチ
ャートである。

【図４】従来例の凍結防止制御ルーチンを表すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

９…コントローラ、 １２…給湯熱交換器出口サーミス
タ １５…給湯出湯サーミスタ、 １６…外気温サーミス
タ、 ２０…浴槽、２２…循環ポンプ、２４…風呂入水
サーミスタ、 ２５…風呂出湯サーミスタ、２７…給湯
入水サーミスタ、 ２９…ヒータ、 ３０…落とし込み
管、４０…風呂回路、 ５０…給湯回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼により通水を加熱するバーナを備え
   た給湯器または風呂釜に用いられ、ヒータの通電により
   通水路内の水の凍結を防止する凍結防止装置において外
   気温度を検出する外気温検出手段と、 上記通水路内の水温を検出する水温検出手段とを設け、 上記水温検出手段により検出された水温または上記外気
   温検出手段により検出された外気温がヒータ作動温度未
   満になると上記ヒータの通電を開始し、 上記外気温が上記ヒータ作動温度より低い所定温度未満
   である間は上記ヒータの通電をそのまま継続し、 上記外気温が上記所定温度以上である間は、上記ヒータ
   を所定期間の通電と停止とを交互に繰り返す断続通電制
   御を行い、該通電停止期間中であっても水温が所定温度
   未満になると上記ヒータの通電を強制的に開始すること
   を特徴とする凍結防止装置。