JP4279999B2 - 暖房装置の凍結防止方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水等の熱媒を用いた暖房装置の凍結防止方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温水等を熱媒とした暖房装置は、例えば、図３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場合には、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。
【０００５】
そこで、本発明は、電源遮断時にも凍結を防止し、熱源機や循環路を凍結から防護した暖房装置の凍結防止方法及びその装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【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方法は、暖房水（６）を循環路（２４、２４Ａ、２４Ｂ）を通して暖房端末（２、４）に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、前記暖房水を加熱する熱源機（８）の電源が遮断されたとき、前記熱源機及び前記循環路内の前記暖房水に不凍液（５６）を注入し、前記熱源機に電源が投入されたとき、前記熱源機及び前記循環路から前記暖房水を排出するとともに、前記熱源機及び前記循環路に暖房に必要な暖房水を供給することを特徴とする。即ち、電源遮断時、不凍液の注入によって暖房水の凍結を防止でき、電源投入時には、暖房に必要な暖房水を循環路に供給する。
【０００７】
本発明の暖房装置の凍結防止方法において、前記不凍液の注入量は、前記暖房水の不凍液濃度に応じて制御することを特徴とする。即ち、凍結防止に必要な不凍液濃度を確保している。
【０００８】
本発明の暖房装置の凍結防止装置は、暖房水（６）を循環路（２４、２４Ａ、２４Ｂ）を通して暖房端末（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、前記暖房水を前記循環路を通して前記暖房端末に循環させる循環ポンプ（２６）と、前記循環路から前記暖房水を排出する排出手段（水抜き弁４９、５１、５３、空気圧ポンプ５５、５７）と、前記循環路に前記暖房水を供給する供給手段（給水管５２、バルブ５４）と、前記循環路に不凍液（５６）を注入する注入手段（不凍液タンク５８、不凍液供給管６０、バルブ６１）と、前記熱源機の電源の供給及び遮断を検知し、前記循環ポンプ、前記排出手段、前記供給手段及び前記注入手段を制御する制御部（７２）と、を備え、前記制御部が、前記暖房水を加熱する前記熱源機の電源が遮断されたとき、前記熱源機及び前記循環路内の前記暖房水に前記注入手段により前記不凍液を注入し、前記熱源機に電源が投入されたとき、前記熱源機及び前記循環路の前記暖房水を前記排出手段により排出した後、前記熱源機及び前記循環路に暖房に必要な前記暖房水を前記供給手段により供給することを特徴とする。即ち、前記凍結防止方法を実現するものであって、電源遮断時、不凍液の注入によって暖房水の凍結を防止でき、電源投入時には、暖房に必要な暖房水が循環路に供給される。
【０００９】
本発明の暖房装置の凍結防止装置において、前記循環路から前記暖房水を排出させるとき、前記循環路を加圧する加圧手段（空気圧ポンプ５５、５７）を備えたことを特徴とする。即ち、加圧により、循環路からの暖房水の排出を迅速且つ確実に行うことができる。
【００１０】
本発明の暖房装置の凍結防止装置において、前記循環路に循環させる前記暖房水を溜める暖房水タンク（シスターン２８）に不凍液濃度を検出する濃度検出手段（濃度検出電極６６、６８）を備え、前記濃度検出手段で検出された不凍液濃度に応じて前記不凍液濃度の注入量を制御することを特徴とする。即ち、電気伝導度等により、不凍液濃度の検出を濃度検出手段で行い、その検出濃度に応じて凍結防止に必要な不凍液注入量を制御することができる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は、本発明の暖房装置の凍結防止方法及びその装置の実施例を示している。この暖房装置の凍結防止方法及びその装置には、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
循環路２４には、低温側往き管３０、高温側往き管３２、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、往き管３２には循環路２４を開閉する手段として往き弁４８、循環路２４側から暖房水６を排出する排出手段として水抜き弁４９が設けられ、また、戻り管３４には循環路２４を開閉する手段として戻り弁５０、熱源機８側の循環路２４側から暖房水６を排出する排出手段として水抜き弁５１、暖房端末２、４側の戻り側から暖房水６を排出する排出手段として水抜き弁５３が設けられている。さらに、配管３６、３８には、加圧手段として空気圧ポンプ５５、５７が設置されている。
【００１６】
シスターン２８は、外部から暖房水６に用いる水Ｗを供給する供給手段として給水管５２、その供給を制御する開閉弁としてバルブ５４が設けられ、給水管５２には不凍液５６を注入する手段として不凍液タンク５８が不凍液供給管６０及びバルブ６１を介して取り付けられている。不凍液５６は、バルブ６１を開くことにより、不凍液タンク５８からシスターン２８を通じて循環路２４の暖房水６に注入される。この実施例では、シスターン２８に不凍液５６を注入しているが、直接、循環路２４に注入するようにしてもよい。
【００１７】
また、シスターン２８内の暖房水６のレベルを検出する手段としてレベルセンサ６２、６４が設けられ、レベルセンサ６２で低レベルとして低水位Ｌ₁ 、レベルセンサ６４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中の不凍液濃度を検出する手段として濃度検出電極６６、６８が設置されている。そして、シスターン２８の暖房水６が異常な高レベルになったとき、その暖房水６はオーバーフローパイプ７０から外部に排出する。
【００１８】
そして、凍結防止制御、不凍液濃度制御、暖房制御等を行う制御手段として制御部７２が設けられ、この制御部７２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を備えており、不凍液濃度を表す検出出力が記憶手段であるＲＡＭ等に格納される。この制御部７２にはレベルセンサ６２、６４、濃度検出電極６６、６８等の検出出力が制御情報として入力されている。また、この制御部７２から各種の制御出力が得られており、循環ポンプ２６、往き弁４８、戻り弁５０、水抜き弁４９、５１、５３、空気圧ポンプ５５、５７、バルブ５４、６１等に対する制御出力が得られる。また、制御部７２にはバルブ１４、１６、１８等のアクチュエータに対する制御出力Ｖｎが得られるものである。
【００１９】
ところで、この制御部７２には、駆動電源として電源装置７４が設けられており、商用電源７６が電源スイッチ７８を介して給電されている。電源スイッチ７８の投入又は遮断は、電源装置７４を通じて又は制御部７２で検出される。
【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の供給が行われる。即ち、ポンプ運転が行われた後、レベルセンサ６２が暖房水６の低水位Ｌ₁ を検知したとき、レベルセンサ６４が高水位Ｌ₂ を検知するまで暖房水６の供給が行われる。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の供給が完了する。
【００２２】
次に、凍結防止制御方法を図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２３】
凍結防止モードに入ると、ステップＳ１で熱源機８の電源が投入（ＯＮ）されているか否かが判定され、電源が投入されていない場合にはステップＳ２に移行し、濃度検出電極６６、６８で不凍液濃度が所定濃度か否かを判定する。凍結防止に必要な濃度が検出されたときにはステップＳ１に戻り、凍結防止に必要な検出濃度が得られなかった場合にはステップＳ３に移行し、不凍液５６をシスターン２８に注入する。即ち、バルブ６１を開くと、不凍液タンク５８から不凍液５６がシスターン２８を通じて循環路２４に注入される。
【００２４】
そして、ステップＳ４では循環ポンプ２６の運転を開始し、循環路２４に注入された不凍液５６を循環させ、ステップＳ５に移行する。即ち、ポンプ循環は所定時間として例えば、１時間以上の循環を行った後、ステップＳ６に移行し、不凍液濃度を再び検出する。不凍液濃度が所定濃度範囲として例えば、２８％以上、３２％以下になるまで不凍液５６の注入を行い、ポンプ循環を持続させる。不凍液濃度が所定濃度範囲に到達したとき、ステップＳ７に移行し、ポンプ運転を停止した後、ステップＳ１に戻る。
【００２５】
また、ステップＳ１で熱源機８の電源が投入、即ち、通電状態のときはステップＳ８に移行し、水抜き弁４９、５１を開いて熱源機８側の管路を通じて暖房水６を排出させる。この排出の後、ステップＳ９に移行して往き弁４８及び戻り弁５０を閉止し、ステップＳ１０に移行し、水抜き弁５３を開くとともに空気圧ポンプ５５、５７を運転し、循環路２４の配管３６、３８を加圧状態にすることにより、暖房端末２、４及び暖房端末２、４側の循環路２４の配管３６、３８側の暖房水６を排出させる。配管３６、３８内を加圧するので、暖房端末２、４側の細いパイプ内に残留する暖房水６を迅速且つ確実に排出することができ、不凍液５６の残留を防止することができる。
【００２６】
この暖房水６の排出が完了した後、ステップＳ１１では各水抜き弁４９、５１、５３を閉止して循環路２４を復旧させ、ステップＳ１２に移行して往き弁４８及び戻り弁５０を開き、ステップＳ１３に移行する。即ち、ステップＳ１３では、自動給水が開始される。
【００２７】
この自動給水では、バルブ５４を開くことにより、暖房水６となる水Ｗがシスターン２８に供給され、ステップＳ１４では水位がレベルセンサ６２、６４で検出され、レベルセンサ６４が高水位Ｌ₂ を検出するまで給水が行われ、暖房に必要な量の暖房水６が循環路２４に供給される。このような暖房運転の準備の後、ステップＳ１に戻る。
【００２８】
このように、電源遮断時には不凍液５６を供給して凍結を防止し、給電時には水Ｗのみによる暖房水６を用いて暖房を行うことができる。
【００２９】
なお、実施例では、制御部７２からの制御出力により、水抜き弁４９、５１、５３の開閉、往き弁４８、戻り弁５０の開閉を行う場合について説明したが、この凍結防止方法では、これらを手動によって開閉するようにしてもよい。
【００３０】
【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 電源遮断時、循環路に不凍液を注入したので、暖房水の凍結を防止でき、熱源機や循環路を凍結から防護することができ、電源投入時、暖房不可という不測の事態を回避することができ、暖房装置の信頼性を高めることができる。
ｂ 凍結防止に必要な不凍液濃度を監視して不凍液の注入量を制御するので、過剰な不凍液の注入を防止できる。
ｃ 循環路に設置した加圧手段によって加圧しながら暖房水を排出するので、暖房水の排出の迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暖房装置の凍結防止方法及びその装置の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】従来の暖房装置を示す図である。
【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
２６ 循環ポンプ
２８ シスターン（暖房水タンク）
４９、５１、５３ 水抜き弁（排出手段）
５２ 給水管（供給手段）
５４ バルブ（供給手段）
５５、５７ 空気圧ポンプ（排出手段、加圧手段）
５６ 不凍液
５８ 不凍液タンク（注入手段）
６０ 不凍液供給管（注入手段）
６１ バルブ（注入手段）
６６、６８ 濃度検出電極（濃度検出手段）

Claims (5)

1. 暖房水を循環路を通して暖房端末に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、
   前記暖房水を加熱する熱源機の電源が遮断されたとき、前記熱源機及び前記循環路内の前記暖房水に不凍液を注入し、前記熱源機に電源が投入されたとき、前記熱源機及び前記循環路から前記暖房水を排出するとともに、前記熱源機及び前記循環路に暖房に必要な前記暖房水を供給することを特徴とする暖房装置の凍結防止方法。
2. 前記不凍液の注入量は、前記暖房水の不凍液濃度に応じて制御することを特徴とする請求項１記載の暖房装置の凍結防止方法。
3. 暖房水を循環路を通して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、
   前記暖房水を前記循環路を通して前記暖房端末に循環させる循環ポンプと、
   前記循環路から前記暖房水を排出する排出手段と、
   前記循環路に前記暖房水を供給する供給手段と、
   前記循環路に不凍液を注入する注入手段と、
   前記熱源機の電源の供給及び遮断を検知し、前記循環ポンプ、前記排出手段、前記供給手段及び前記注入手段を制御する制御部と、
   を備え、前記制御部が、前記暖房水を加熱する前記熱源機の電源が遮断されたとき、前記熱源機及び前記循環路内の前記暖房水に前記注入手段により前記不凍液を注入し、前記熱源機に電源が投入されたとき、前記熱源機及び前記循環路の前記暖房水を前記排出手段により排出した後、前記熱源機及び前記循環路に暖房に必要な前記暖房水を前記供給手段により供給することを特徴とする暖房装置の凍結防止装置。
4. 前記循環路から前記暖房水を排出させるとき、前記循環路を加圧する加圧手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の暖房装置の凍結防止装置。
5. 前記循環路に循環させる前記暖房水を溜める暖房水タンクに不凍液濃度を検出する濃度検出手段を備え、前記濃度検出手段で検出された不凍液濃度に応じて前記不凍液濃度の注入量を制御することを特徴とする請求項３記載の暖房装置の凍結防止装置。

Images