JP4442759B2 - 配管凍結防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管凍結防止装置に関し、更に詳細には、配水管・給湯管などの凍結防止装置において、着脱自在にした配管温度センサの取り付けの有無、センサの良否などを表示できるようにした装置に関するものである。

厳寒期に給水管・給湯管などの配管が凍結する地域では、凍結のおそれのある配管に電気ヒーターからなるヒータを可撓性の樹脂で絶縁被覆して帯状とした凍結防止帯を巻き付け、配管温度、外気温度などを検出してヒータの通電をオン・オフ制御することが従来から行われている。その制御手段として、機械的に一定の温度でスイッチをオン・オフさせるサーマルリードスイッチ、サーモスイッチなどの外、温度によってインピーダンスが変化するサーミスタなどを用いた配管温度センサを使用し、高い精度でヒータへの通電を制御する手段などが実用されていることは周知である。

そして給水・給湯設備は、小規模事業所や一般家庭でも複数の給水管、給湯管から給水、給湯を行う場合が多くなるなど、寒冷地における一事業所、一家庭当たりの凍結防止帯の取り付け数が多くなるにしたがい、凍結防止を経済的に行なう対策が必要となっている。

例えば特開2003-41633号公報には、互いに独立した単位通電部を連結可能にし、一括して監視できるように形成し、各単位通電部は、互いに独立して、それぞれ複数の凍結防止帯を取り付け可能に形成し、これら複数の凍結防止帯を一斉に通電制御するようにした凍結防止装置が開示されている。前記監視機能は、前記各単位通電部に通電状態送信指令を発信し、その応答を受信し、各凍結防止帯毎に通電状態を表示部に表示させることで、より効率的に多数の凍結防止箇所の制御と監視とができるようにした凍結防止装置を開示している。そして配管温度センサには、サーモスタットの外、サーミスタなどを使用したセンサを使用している。

そして上記公報には、一つの制御器に取り付ける凍結防止帯および配管温度センサを着脱式にして、ある範囲内で取り付け数を調整できるようにする手段を開示している（図５，６および７）。このようにすると凍結防止装置の敷設時の作業性や温度センサや凍結防止帯の故障時の交換を容易にすることができる。
特開２００３−４１６３３号公報（特許請求の範囲、段落〔００１９〕以降、段落〔００２９〕以降、図１〜３、５〜７）

ところで、配管温度センサをコントローラに着脱自在とすることで敷設時や部品交換時の作業性を向上させることができるが、従来の凍結防止装置は、意図的に配管温度センサを取り付けないで使用すると、コントローラは、配管温度センサが故障したと判断して警報を発してしまうという問題がある。

また、配管温度センサが良品であることを確認するためには、インピーダンスをテスターなどで測定する必要があるため、センサの良否確認が面倒であるという問題がある。

本発明は、以上の問題に着目して成されたものであり、配管温度センサが着脱自在である凍結防止装置において、配管温度センサを接続しないで使用する場合でも、不要な警報を発すことなく制御動作が可能であり、しかも配管温度センサの良否を確認することのできる凍結防止装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の配管凍結防止装置は、給水管及び／又は給湯管からなる配管を加熱するヒータを内装する凍結防止帯と、前記配管の温度を検出するサーミスタからなる配管温度センサと、前記凍結防止帯及び配管温度センサに接続し、少なくとも該配管温度センサが着脱可能であり、且つ前記ヒータを通電制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記サーミスタに加わる電圧に基づき前記配管温度センサを接続したか否かを検出し、接続が検出されないと「未接続」を通報し、接続が検出されると「接続」を通報し、また一旦接続した前記配管温度センサが接続されているか否かを検出し、接続が検出されないと「故障」を通報するようにしたものである。

前記配管温度センサ接続の有無および故障の通報は、例えば光、音、ディスプレイ上に表わす文字、その他周囲に注意を喚起するものであれば何でもよいが、光の場合、具体的にはランプ、特にＬＥＤなどの表示灯の点灯、消灯の別および点滅パターンを変化させて行わせることができる。

配管温度および外気温度の各温度センサから出力される信号はアナログ信号であるから、信号レベルからセンサ接続・故障の有無を判断することが可能である。即ち、
ａ）入力信号が正常範囲であるとき、即ち断線・短絡ではない場合には温度センサ接続と判定する。
ｂ）入力信号が異常範囲であるとき、即ち断線・短絡である場合には、検査履歴が「未接続」であるときは、温度センサは未接続と判定し、検査履歴が「接続」から「未接続」状態となったときは「故障」と判定する。

サーミスタなど温度によりインピーダンスが変化するセンサ素子を使用し、通電コントローラをマイクロコンピュータで構成する例で具体的に説明すると、温度信号は、一般に分圧回路による分圧電圧からなるアナログ信号として得られる。したがって、マイクロコンピュータ駆動電圧は一般に直流５Ｖであるから、分圧電圧も０〜５Ｖの範囲で入力される。即ち、
・温度センサ短絡故障の場合は、マイクロコンピュータに０Ｖが入力され、
・温度センサ断線故障または未接続の場合は、マイクロコンピュータに５Ｖが入力される。

したがって例えば０．２〜４．７Ｖを正常範囲、それ以外を異常範囲とすると、短絡故障は確実に判定できるが、断線故障か未接続かをコンピュータに判定させることは困難である。そこで、電源投入時に温度センサの検査履歴を「未接続」に初期化することで、断線故障か未接続かを判定することができるようになる。

電源投入時に「未接続」と判定された場合には、使用者が意図的に温度センサを接続していないと判断して故障表示を行わない。一旦「接続」と判定された後に「未接続」と判定された場合には「温度センサ故障」と判定する。「未接続」と判定された後に「接続」と判定された場合は温度センサの「接続」表示を行うようにすると、発光ダイオード（以下ＬＥＤ）などの表示灯１個で、未接続、接続及び故障を通報させることが可能である。

配管温度センサ故障後、修理・取り替えなどが行われたことをコントローラが自動的に認識できるようにすることは可能である。しかしながら、このようにすると次の問題が起こる。
ｃ）センサ又はリード線が半断線状態である場合、接続状況により故障と正常とが繰り返されるため、コントローラが異常動作する可能性がある。
ｄ）コントローラの異常をチェックしたときに、センサが偶然「正常」動作していたときは、センサ故障を知ることができない。

そこで本発明は、テストスイッチを設け、電源投入時とテストスイッチを操作したときとに、前記配管温度センサの接続有無を検出可能にして実施することができる。この場合は、温度センサが使用中に故障し「故障」表示に変わったため、正常のものと取り替えても、電源再投入するかテストスイッチを押すという明確な行為があるまでは、コントローラは温度センサが正常になったことを認識しない。このようにすることでコントローラに「故障」を確実に通報させることができる。

本発明は、前記コントローラに前記凍結防止帯および配管温度センサを１個のみで実施することができるが、それぞれ複数個を接続する接続端子を設け、該接続端子のそれぞれについて、前記配管温度センサを接続したか否かを検出し、一旦接続したことが検出されると、該検出された前記配管温度センサが故障したか否かを検出し、故障が検出されると、前記配管温度センサ毎に故障したことを通報するようにすることができる。

本発明の配管凍結防止装置は、従来の凍結防止装置と同様に外気温度センサを設けることができる。

本発明の配管凍結防止装置は、凍結防止帯および配管温度センサをコントローラに着脱自在として、製造および部品交換の作業性を向上させるとともに、比較的高価なサーミスタを用いた配管温度センサを意図的に接続せずに、例えば外気温度センサのみで凍結防止制御させたり、また精度の高い凍結防止制御と節電とを図るため、凍結防止装置敷設後配管温度センサの取り付けを可能にして、使用者の各種要求を満たしうるようにした凍結防止装置において、配管温度センサの接続の有無、同センサの故障発生を的確に表示・通報できるようにしたことにより、使用者が配管温度センサの使用上の実態を容易に把握可能になり、比較的注意を怠りやすい凍結防止装置の状態の把握を容易にし得るという効果が得られる。

以下添付の図面を参照する一実施の形態により本発明の配管凍結防止装置を具体的に説明する。

図１〜５に示す実施の形態の配管凍結防止装置１は、図１に示すように、給水管（給湯管であってもよい）２に巻き付けた凍結防止帯３を外気温度センサ（図示せず）を内蔵するコントローラ４に接続し、前記外気温度センサおよび配管温度センサ５から与えられる温度信号によって、凍結防止帯３に内装されたヒータ（図１に図示せず）を通電制御するようにしたものである。

なお図１に示した部分の給水管２は、地表６から地上に立ち上がった最も凍結しやすい部分である。また図１に示す符号４ａは電源表示灯、４ｂは通電状態を示す通電表示灯、４ｃは配管温度センサ５の接続状態を調べるためのテストスイッチ、７は保温材、８ａはコネクタ８のメス側、８ｂはコネクタ８のオス側であり、９は省略記載したコネクタであり、コネクタ９のオス側とメス側とを互いに接続して一体とした状態を示している。

図２によって本実施の形態の配管凍結防止装置１の回路の概要を説明する。凍結防止帯（図２には図示せず）に設けたヒータ３ａはコントローラ４内に設けた通電制御素子１０を通じて商用電源に接続し、通電制御素子１０の制御は、配管温度センサ５および外気温度センサ１３から与えられる温度信号に基づきマイクロコンピュータ１２によって行うようにした。なお図２に示した符号１１はコネクタのオス側である。

なお図２に示す１４はマイクロコンピュータ１２と、配管温度センサ５に使用したサーミスタ５ａ（図３）のインピーダンスを測定するための直流電源回路であり、４Ａは電源表示灯４ａの点灯用回路、４Ｂは通電表示灯４ｂの点灯用回路である。

図２に示す配管温度センサ５からの温度検出信号をマイクロコンピュータ１２に与える回路は、図３に示すとおり分圧抵抗Ｒと配管温度センサ５に使用したサーミスタ５ａ（ＴＨ）との分圧電圧ｖをマイクロコンピュータ１２の入力端子に与えるようにした。なお外気温度センサ１３の温度検出信号をマイクロコンピュータ１２に与える回路（図示しない）も、配管温度センサ５の場合と同様の回路を通電コントローラ４内に形成した。また図３に示す符号９ａは、コネクタ９のメス側、９ｂはコネクタ９のオス側である。

次に配管温度センサ５の状況、即ち接続および故障の有無の検出手順を図４に示すフローチャートによって説明する。配管凍結防止装置１に電源が投入されてプログラムがスタートすると、ステップ１において配管温度センサ５の検査履歴を「未接続」に設定し、通電表示灯４ｂは通電制御する時を除き消灯したままとし、ステップ２において配管温度センサ５の検査履歴が「未接続」であるか否かを判別し、肯定的結果が得られるとステップ３に移行し、否定的結果が得られるとステップ６に移行する。

前記ステップ３に移行すると、マイクロコンピュータ１２は、配管温度センサ５が接続されているか否かを判別し、肯定的結果が得られるとステップ４に移行し、否定的結果が得られるとステップ６に移行する。

ステップ４に移行すると、マイクロコンピュータ１２は通電表示灯４ｂを「センサ接続」の表示にする。本実施の形態の場合の接続表示パターンは、図５Ａに示す２回点滅・１回消灯・２回点滅であり、表示要求があったときのみ、通電表示に優先して行うようにした。なお故障表示パターンは、図５Ｂに示すとおり、点滅を繰り返すパターンを通電表示に優先して表示するようにした。

次いでステップ５において、配管温度センサ５の検査履歴を「接続」に設定し、ステップ６において配管温度センサ５の検査履歴が「接続」であるか否かを判別し、肯定的結果が得られるとステップ７に移行し、否定的結果が得られるとステップ１３に移行する。

ステップ７に移行すると、外気温度に応じてヒータ３ａをオン・オフする設定温度を変更し、ステップ８において配管温度に応じてヒータ３ａの通電／通電停止制御を行い、ステップ９において配管温度センサ５が接続されているか否かを判別し、肯定的結果が得られるとステップ１１に移行し、否定的結果が得られるとステップ１０において配管温度センサ５の検査履歴を「故障」に設定すると共に、通電表示灯を図５Ｂに示す故障表示パターン、即ち連続して点滅するパターンとし、ステップ１１に移行する。なお故障表示パターンの時は、外気温度センサ１３によって通電制御される場合も通電表示に優先して点滅を繰り返すように設定した。

また前記ステップ１３に移行した場合は、配管温度センサ５の検査履歴が「故障」であるか否かが判別され、肯定的結果が得られるとステップ１４に移行し、否定的結果が得られるとステップ１５に移行する。ステップ１４に移行すると、配管温度センサ５が故障していることを表示し、ステップ１５に移行する。

ステップ１５に移行すると、外気温度に応じた通電率に変更し、ステップ１６において、設定された通電率でヒータ３ａを通電／通電停止の制御を行ない、ステップ１１に移行する。

ステップ１１において、テストスイッチ４ｃが入力されているか否かが判別され、肯定的結果が得られるとステップ１２に移行し、否定的結果が得られるとステップ２に戻り、前記肯定的結果が得られるとステップ１２において配管温度センサ５の故障表示を解除した後ステップ１に戻るようにした。なおテストスイッチ４ｃが入力された場合、ステップ１１が実行されるとスイッチ入力の有無の情報はリセットされるようにした。

前記先行文献に示されているような、一台のコントローラに複数本の凍結防止帯３が取り付けられている場合の配管温度センサ５の接続状態の確認は、各配管温度センサ５の切り替え回路を設け、配管温度センサ５毎に上述した実施の形態と同様に検査し、結果を表示すればよい。

本発明の配管凍結防止装置の構成の概要説明図である。 図１に示す配管凍結防止装置のブロック回路図である。 図２に示す配管温度センサ５の温度検出回路を、より詳しく示した部分回路図である。 図１に示す配管凍結防止装置の制御動作を説明するためのフローチャート図である。 配管温度センサが接続されていることを示す表示灯点滅パターン図の一例である。 配管温度センサが故障していることを示す表示灯点滅パターン図の一例である。

符号の説明

３…凍結防止帯 ３ａ…ヒータ ４…コントローラ ５…配管温度センサ
１３…外気温度センサ、

Claims (5)

1. 給水管及び／又は給湯管からなる配管を加熱するヒータを内装する凍結防止帯と、前記配管の温度を検出するサーミスタからなる配管温度センサと、前記凍結防止帯及び配管温度センサに接続し、少なくとも該配管温度センサが着脱可能であり、且つ前記ヒータを通電制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記サーミスタに加わる電圧に基づき前記配管温度センサを接続したか否かを検出し、接続が検出されないと「未接続」を通報し、接続が検出されると「接続」を通報し、また一旦接続した前記配管温度センサが接続されているか否かを検出し、接続が検出されないと「故障」を通報するようにした配管凍結防止装置。
2. 前記配管温度センサの接続の有無および故障の通報は、表示灯の点灯、消灯の別および点滅パターンを変化させて行わせるようにした請求項１に記載の配管凍結防止装置。
3. 前記配管温度センサの接続を検出するテストスイッチを設け、該スイッチを操作すると前記配管温度センサの接続の有無を検出するようにした請求項１又は２に記載の配管凍結防止装置。
4. 前記コントローラに前記凍結防止帯および配管温度センサをそれぞれ複数個接続する接続端子を設け、該接続端子のそれぞれについて、前記「接続」、「未接続」および「故障」を前記複数の配管温度センサ毎に通報するようにした請求項１〜３のいずれかに記載の配管凍結防止装置。
5. 前記コントローラが行う前記ヒータの通電制御に、外気温度センサの検出する温度情報を加えるようにした請求項１〜４のいずれかに記載の配管凍結防止装置。

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