JP4511992B2 - 温水循環加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は温水循環加熱装置に関し、詳細には、循環水の欠乏によるエアー噛み燃焼や空焚きによって発生する事故を防止する温水循環加熱装置に関する。

従来、熱交換器内の水を加熱し、加熱された温水を循環ポンプにより温水循環管を循環させ、温水により加熱を行う温水循環加熱装置には、循環水の温度変化による膨張や収縮を吸収するための膨張タンクが温水循環管に設けられている。そして、温水の自然蒸発や温水循環管の破損による水漏れなどによって膨張タンク内に貯留されている温水（貯留温水）が減少すると、温水循環管に供給される循環水が欠乏してしまい、熱交換器内でいわゆるエアー噛み燃焼や空焚きが発生してしまうおそれがあった。

エアー噛み燃焼とは、膨張タンク内の貯留温水が不足していると温水循環管に供給される循環水に空気が混入してしまい（エアー噛み）、熱交換器内で循環水とともに空気が加熱される現象をいい、器具耐久性を劣化させる原因となる。また、空焚きとは、膨張タンク内に貯留温水がないと温水循環管に空気のみが供給されてしまい、熱交換器内で供給された空気が加熱される現象をいい、熱交換器内の温度が異常に上昇して器具破損や火災の原因となる。

そのため、従来の温水循環加熱装置では、温水循環管に設けられた膨張タンク内の貯留温水の水位に基づいて、加熱動作の制御を行うことが知られている。例えば、膨張タンク内の貯留温水が所定レベルまで水位低下した場合には、空焚きやエアー噛み燃焼を防止するために、加熱動作を異常停止することが知られている。

また、加熱源で加熱した温水を暖房端末との間で循環させる暖房回路の途中に補助タンクを介装し、補助タンクで所定レベルの水位が検出された状態が６秒間連続せずかつ非検出状態が１６秒間連続するとき循環水不足と判定して暖房運転を禁止する一方、検出状態が６秒間連続すると暖房運転を開始する。そして、暖房運転中、非検出状態が１６秒間連続すると、リモコンに循環水不足の故障表示しつつ４８時間を経過するまでは暖房運転を続行し、４８時間経過後も非検出状態であるときは循環ポンプを強制停止するようにした温水暖房装置の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８９８６０号公報

上記の従来技術では、膨張タンク内の貯留温水の水位が所定レベルまで水位低下した場合、即座に加熱動作を異常停止している。そして、温水循環加熱装置が異常停止した場合、ユーザは製造メーカやメンテナンス会社にその旨を連絡（メンテコール）して、循環溶媒である水（寒冷地では、凍結防止用の不凍液）を補給してもらうまで暖房を使用することができない。このように、膨張タンク内の貯留温水の不足状態を警告することなく即座に暖房を使用できなくなると、ユーザにとって非常に不便であり、特に暖房の継続運転が必要となる寒冷地では死活問題である。

また、特許文献１に記載の温水暖房装置の制御装置では、補助タンク内で循環水不足が検出されると、所定の警告とともに４８時間の継続運転が実行されるので、空焚きを防止しつつ可能な限り暖房運転を続行することができる。ところで、この温水暖房装置の制御装置は、補助タンク内で循環水不足が検出された時点から、実際に空焚きが発生する水位まで循環水が減少するまでの時間を４８時間とみなし、循環水不足が検出されても４８時間は継続運転するようにしたものである。

しかしながら、循環水が減少している原因や不具合の程度によって、循環水の減少速度は異なるものである。そのため、補助タンク内で循環水不足が検出された時点から、実際に空焚きが発生する水位まで循環水が減少するまでの時間（加熱可能時間）は流動的であるから、実際の加熱可能時間は４８時間よりも短く又は長くなる場合がある。そして、実際の加熱可能時間が４８時間よりも短い場合は、補助タンク内の循環水が枯渇して空焚きやエアー噛み燃焼が発生してしまい、また加熱可能時間が４８時間よりも長い場合は、実際にはさらに暖房運転を続行できるのにも関わらず異常停止が実行されてしまうという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、膨張タンク内の貯留温水が不足している場合にはユーザに報知するとともに、空焚きやエアー噛み燃焼の発生を確実に防止しつつ、より長時間の継続運転を実行可能な温水循環加熱装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の温水循環加熱装置は、熱交換器内の水を加熱手段により加熱しつつ、加熱された温水を循環ポンプにより温水循環管に循環させて加熱を行うものであって、前記温水循環管に設けられた膨張タンクに貯留される温水の水位に基づいて、前記加熱手段による加熱動作の制御を行う温水循環加熱装置であって、前記膨張タンク内の貯留温水の減少により第１水位及び該第１水位よりも低い第２水位まで水位低下したか否かを検出する水位検出手段と、前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第１水位まで水位低下したと検出された場合に時間計測を開始する一方、該膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された場合に時間計測を終了する計時手段と、前記計時手段により計測された時間に基づいて、前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位から前記加熱手段による加熱動作を停止すべき加熱停止水位まで水位低下するための所要時間を、加熱可能時間として算出する加熱可能時間算出手段と、前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された時点から起算して、前記加熱可能時間算出手段により算出された加熱可能時間が経過したか否かを判定する時間経過判定手段と、前記時間経過判定手段により加熱可能時間が経過したと判定された場合、前記加熱手段による加熱動作を停止させる加熱停止手段とを備えている。

また、請求項２に係る発明の温水循環加熱装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記水位検出手段は、前記膨張タンク内の貯留温水が前記第１水位まで水位低下したか否かを検出する第１水位電極と、該膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したか否かを検出する第２水位電極とを少なくとも含む複数の水位電極で構成されたことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の温水循環加熱装置は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記加熱可能時間算出手段は、前記計時手段により計測された時間と前記第１水位及び前記第２水位の水位差とに基づいて前記膨張タンク内の貯留温水の減少速度を算出し、該膨張タンク内の貯留温水の減少速度と前記第２水位及び前記加熱停止水位の水位差とに基づいて前記加熱可能時間を算出することを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の温水循環加熱装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された場合、該膨張タンク内の貯留温水の水位低下を報知する第１報知手段を備えている。

また、請求項５に係る発明の温水循環加熱装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記時間経過判定手段により加熱可能時間が経過したと判定された場合、前記加熱手段による加熱動作の停止を報知する第２報知手段を備えている。

請求項１に係る発明の温水循環加熱装置では、熱交換器内の水を加熱手段により加熱しつつ、加熱された温水を循環ポンプにより温水循環管に循環させて加熱を行い、温水循環管に設けられた膨張タンクに貯留される温水の水位に基づいて加熱動作の制御を行うものであって、膨張タンク内の貯留温水が第１水位から第２水位まで水位低下するのに要した時間に基づいて、その貯留温水が第２水位から加熱停止水位まで水位低下するための所要時間（加熱可能時間）を算出し、この加熱可能時間を経過したら加熱動作が停止するようにした。よって、膨張タンク内の貯留温水が不足している場合であっても、空焚きやエアー噛み燃焼の発生を確実に防止しつつ、より長時間の継続運転を実行可能とすることができる。

また、請求項２に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、水位検出手段は、膨張タンク内の貯留温水が第１水位まで水位低下したか否かを検出する第１水位電極と、第２水位まで水位低下したか否かを検出する第２水位電極とを少なくとも含む複数の水位電極で構成するようにした。よって、膨張タンク内の貯留温水の水位低下を確実に検出することができる。

また、請求項３に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、加熱可能時間算出手段は、第１水位から第２水位まで水位低下するのに要した時間と第１水位及び第２水位の水位差とに基づいて、膨張タンク内の貯留温水の減少速度を算出し、この減少速度と第２水位及び加熱停止水位の水位差とに基づいて、加熱可能時間を算出するようにした。よって、より正確に加熱可能時間を算出することができる。

また、請求項４に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、膨張タンク内の貯留温水が第２水位まで水位低下した場合、膨張タンク内の貯留温水の水位低下を報知する第１報知手段を備えた。よって、膨張タンク内の貯留温水の水位低下を、ユーザは加熱動作が異常停止する前に認識することができる。

また、請求項５に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、加熱可能時間が経過した場合、加熱動作の停止を報知する第２報知手段を備えた。よって、ユーザは加熱動作の異常停止を確実に認識することができる。

以下、本発明の実施の形態の温水循環加熱装置である温水暖房装置１を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の温水暖房装置１の構成図である。温水暖房装置１は、温風暖房機である放熱器２内に温水を供給する。そして、放熱器２は供給された温水から熱エネルギーを得て、温風を送出している。

図１に示すように、温水暖房装置１の内部には温水循環管２２（供給温水循環管２２ａ、往き温水循環管２２ｂ、戻り温水循環管２２ｃ、バイパス２２ｄ）が設けられている。膨張タンク１０に溜められている水が供給温水循環管２２ａを通って燃焼室３内の熱交換器５に供給されている。また、供給温水循環管２２ａには、膨張タンク１０から熱交換器５へ供給される、つまり、温水循環管２２を循環する水の量を調節する循環ポンプ９が設けられている。そして、熱交換器５を備えた燃焼室３にはバーナ４が設けられており、ガス供給管３１から供給されるガスを燃焼して熱交換器５を熱し、その熱エネルギーが供給温水循環管２２ａから供給された水を熱している。そして、燃焼室３内は排気口３４により換気が行われている。尚、このバーナ４が「加熱手段」に該当する。

そして、熱交換器５で熱せられた温水は、往き温水循環管２２ｂを通って、放熱器２へ供給される。そして、放熱器２で熱エネルギーを奪われた温水は戻り温水循環管２２ｃを通って膨張タンク１０へ戻る。また、往き温水循環管２２ｂと戻り温水循環管２２ｃとはバイパス２２ｄで繋がれており、放熱器２へ供給するのに余剰した温水が行き温水循環管２２ｂから戻り温水循環管２２ｃへ逃れるようにされている。

なお、膨張タンク１０は、循環水の温度変化による膨張や収縮を吸収するための貯水槽であり、その側面に連通して溢れ口２７が設けられており、膨張タンク１０内の温水が所定量を超えた場合には外部へ排出される。また、膨張タンク１０の上面には、循環溶媒である水（寒冷地では、凍結防止用の不凍液）を補給するための開口である補給水口１９が形成されている。

ここで、膨張タンク１０の内部には、補給水口１９から補給された水や、温水循環管２２ｃを通って流入した温水が貯留される。そして、この膨張タンク１０の内部に貯留された水や温水（以下、まとめて貯留温水とよぶ）を検出するための２本の棒状電極である高側水位電極１１及び低側水位電極１２が、膨張タンク１０の内部に上方から垂下するように設置されている。なお、膨張タンク１０の内部の詳細は、後述する。

また、ガス供給管３１の途中には、ガス元電磁弁８、ガス比例制御弁７、ガスメイン弁６が設けられており、コントローラ４１に接続している。コントローラ４１は、図示外のＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマなどを備えたコンピュータであり、ガス元電磁弁８、ガス比例制御弁７、ガスメイン弁６を制御して、バーナ４へ供給するガス量を調節し、熱交換器５の加熱量を制御している。また、燃焼室３にはファン１５も設けられており、このファン１５もコントローラ４１へ接続している。そして、コントローラ４１は加熱量を調整する際に、ファン１５の制御も行っている。また、燃焼室３には器体過熱防止装置１４が設けられており、コントローラ４１に接続している。そして、燃焼室３の器体温度が所定値以上となった場合や、後述のメイン処理（図３）における器具異常停止（Ｓ２１）の実行時などに、バーナ４の加熱動作を停止させる安全機能が働いている。

また、コントローラ４１には、高側水位電極１１及び低側水位電極１２が接続されており、高側水位電極１１及び低側水位電極１２による検出結果に基づいて、膨張タンク１０内の貯留温水の水位を検知することができる。そして、コントローラ４１には、循環ポンプ９も接続しており、膨張タンク１０内の貯留温水の水位などに応じて温水循環管２２に循環する温水の量を調整するために、循環ポンプ９を制御している。

また、コントローラ４１には、温水暖房装置１のリモコン４２、放熱器２のリモコン４３が接続されており、各機器のＯＦＦ／ＯＮや温度設定等の指示を受け付けている。さらに、コントローラ４１には、温水暖房装置１の状態を２桁の数字やアルファベットで表示するディスプレイ部を具備し、温水暖房装置１の状態を外部に報知するための表示基板４４が接続されている。リモコン４２，リモコン４３，表示基板４４は、温水暖房装置１の筐体において、ユーザが操作又は視認することができる位置に配置されている。

また、往き温水循環管２２ｂの熱交換器５近傍にはサーミスタ１６が設けられており、熱交換器５からの温水の出口温度を計測できるようになっている。このサーミスタ１６により計測される温度は、熱交換器５の温度推移の検知以外にも、温水の温度管理のために使用される。

次に、膨張タンク１０の内部構成と、その貯留温水の水位について説明する。図２は、膨張タンク１０の概略断面図である。

図２に示すように、膨張タンク１０の下面には、戻り温水循環管２２ｃから温水が流入する温水流入口２６ａと、供給温水循環管２２ａへ温水が流出する温水流出口２６ｂが設けられている。そして、膨張タンク１０の内部には、温水流入口２６ａから流入した温水が温水流出口２６ｂから流出しやすいように誘導して、エアー噛みの発生を防止するための平板状の仕切板１３が設けられている。また、膨張タンク１０の側面上部には先述の溢れ口２７が形成され、膨張タンク１０の上面には先述の補給水口１９（図示外）が形成されている。

また、膨張タンク１０内には、先述の高側水位電極１１及び低側水位電極１２が設けられている。高側水位電極１１は低側水位電極１２よりも短く、高側水位電極１１の下端部は低側水位電極１２の下端部よりも上方に位置している。高側水位電極１１及び低側水位電極１２は、貯留温水に接触していると「ＯＮ」となり貯留温水の検出状態が示され、貯留温水に接触していないと「ＯＦＦ」となり貯留温水の非検出状態が示され、その検出結果はコントローラ４１に伝達される。そして、コントローラ４１では、高側水位電極１１の検出結果に基づいて、膨張タンク１０内の貯留温水が高側水位（「水位２」）まで貯留されているか否かが検知される。また、低側水位電極１２の検出結果に基づいて、膨張タンク１０内の貯留温水が低側水位（後述の「水位３」）まで貯留されているか否かが検知される。

この膨張タンク１０の内部には、溢れ口２７まで温水を貯留することができ、本実施の形態では最大１８９６ｃｃの温水を貯留可能である。この貯留温水が最大水位となる溢れ口２７における水位が、「水位１」である。よって、温水流入口２６ａから流入される温水や、補給水口１９から補給される水が１８９６ｃｃを超える場合には、その超過分は溢れ口２７から排出される。

また、貯留温水の最大量（１８９６ｃｃ）から８００ｃｃ減らした貯留量１０９６ｃｃでの水位が、「水位２」である。高側水位電極１１の下端部は「水位２」の高さに位置しており、貯留温水の水位が「水位２」以上である場合に、高側水位電極１１は「ＯＮ」となる。本実施の形態では、貯留温水の水位が「水位２」より低くとなると、貯留温水が水位低下していると判断される。

また、「水位２」の貯留量（１０９６ｃｃ）から５１６ｃｃ減らした貯留量５８０ｃｃでの水位が、「水位３」である。低側水位電極１２の下端部は「水位３」の高さに位置しており、貯留温水の水位が「水位３」以上である場合に、低側水位電極１２は「ＯＮ」となる。本実施の形態では、貯留温水の水位が「水位３」より低くとなると、貯留温水の水位低下について警告要と判断される。

また、「水位３」の貯留量（５８０ｃｃ）から１１５ｃｃ減らした貯留量４６５ｃｃでの水位が、「水位４」である。本実施の形態では、仕切板１３は「水位４」の高さに配置されており、貯留温水の水位が「水位４」より低くとなると、貯留温水が不足によってエアー噛みが発生する。

また、貯留温水の最低水位（膨張タンク１０に貯留温水がないときの水位）が、「水位５」である。本実施の形態では、貯留温水の水位が「水位５」になると貯留温水の欠乏によって空焚きが発生する。

そして、膨張タンク１０内で貯留温水が水位低下している場合には、熱交換器５内でエアー噛みや空焚きが発生するのを防止するために、少なくとも水位が「水位４」よりも低くなるまでに、バーナ４による加熱動作を異常停止させる必要がある。そのため、本実施の形態に係る温水暖房装置１では、以下のメイン処理（図３）により、貯留温水が「水位４」よりも低くなるまでに加熱動作を異常停止させる等の異常対応が実行される。

次に、コントローラ４１において行われる、循環水の水位低下に対する異常対応について説明する。図３は、循環水の水位低下に対する異常対応を行うメイン処理を示すフローチャートである。図４は、加熱可能時間の算出方法を説明するためのグラフ図である。なお、図３に示すメイン処理は、リモコン４２などから温水暖房装置１の動作が開始されると同時に、コントローラ４１のＣＰＵにより起動される。

図３に示すように、メイン処理では、まず膨張タンク１０内における貯留温水の水位低下が検知される（Ｓ１）。Ｓ１では、高側水位電極１１及び低側水位電極１２での検出結果がコントローラ４１に伝達されるため、この検出結果に基づいて貯留温水の水位低下が検知される。

そして、高側水位電極１１が「ＯＮ」である場合（Ｓ３：ＮＯ）、高側水位電極１１で貯留温水が検出されていることから、貯留温水の水位は「水位２」以上である。この場合、貯留温水が水位低下していると判断するほど水位が低くなっていないため、Ｓ３に戻る。一方、高側水位電極１１が「ＯＦＦ」である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、高側水位電極１１で貯留温水が検出されていないことから、貯留温水の水位は「水位２」より低い。よって、貯留温水が水位低下していると判断されて、コントローラ４１のタイマ（図示外）による時間計測がスタートされる（Ｓ５）。

Ｓ５でタイマがスタートされた後、低側水位電極１２が「ＯＮ」である場合（Ｓ７：ＮＯ）、低側水位電極１２で貯留温水が検出されていることから、貯留温水の水位は「水位３」以上である。この場合、貯留温水の水位低下を警告するほど水位が低くなっていないので、Ｓ７に戻る。一方、低側水位電極１２が「ＯＦＦ」である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、低側水位電極１２で貯留温水が検出されていないことから、貯留温水の水位は「水位３」より低い。よって、貯留温水の水位低下について警告要と判断されて、以下の処理が実行される。

まず、コントローラ４１のタイマ（図示外）により計測された時間（タイマ値）から、加熱可能時間が算出される（Ｓ９）。加熱可能時間とは、膨張タンク１０内の貯留温水の水位が、「水位３」から「水位４」まで低下するための所要時間をいう。

ここで、Ｓ９における加熱可能時間の算出方法について説明する。膨張タンク１０内の水位をＹ軸とし、時間の経過をＸ軸とするグラフ図では、貯留温水の水位低下（貯留温水の減少速度）を図４のように表すことができる。ここで、膨張タンク１０内の各水位「水位２」，「水位３」，「水位４」は固定値である。そして、貯留温水の水位が「水位２」から「水位３」まで低下するのに要した時間は、タイマ・スタート（Ｓ５）から低側水位電極１２の「ＯＦＦ」（Ｓ７：ＹＥＳ）までの時間（タイマ値）である。よって、タイマ値と「水位２」及び「水位３」の水位差とに基づいて、膨張タンク１０内の貯留温水の減少速度を算出することができる。

さらに、この貯留温水の減少速度で膨張タンク１０内の貯留温水がさらに減少し続けると仮定すれば、貯留温水の水位が「水位４」に到達するための所要時間を予想することができる。この所要時間（加熱可能時間）は、上述の貯留温水の減少速度と「水位３」及び「水位４」の水位差とに基づいて算出可能である。

例えば、「水位２」と「水位３」の水位差が５１６ｍｍ、「水位３」と「水位４」の水位差が１１５ｍｍの場合に、「水位２」（高側水位電極１１の「ＯＦＦ」）から「水位３」（低側水位電極１２の「ＯＦＦ」）まで水位低下するのに３３０時間を要したとする。この場合、さらに「水位４」まで低下（１１５ｍｍ低下）するのに要する時間（加熱可能時間）を、以下のように１ｍｍの水位低下に要した時間（速度）に基づいて計算することができる。
加熱可能時間＝１１５（ｍｍ）×３３０（時間）／５１６（ｍｍ）＝７３（時間）

そして、膨張タンク１０内の貯留温水の水位が「水位３」よりも低くなっていることから、貯留温水の水位低下について警告表示が実行される（Ｓ１１）。Ｓ１１では、表示基板４４のディスプレイ部に、貯留温水の水位低下を警告する表示「０４」が表示される。これ以降、次の警告表示の解除がなされる以外は、Ｓ９で算出された加熱可能時間が経過するまで、暖房運転の連続運転と、Ｓ１１の警告表示が実行されることになる。

上記の例示では、水位低下を警告表示から７３時間（およそ３日）は、温水暖房装置１は暖房運転を継続可能である。そのため、ユーザはそれまでに製造メーカやメンテナンス会社に連絡（メンテコール）して、膨張タンク１０内に循環溶媒（水や不凍液）を補給すれば、加熱動作の異常停止を回避することができる。

その後、高側水位電極１１が「ＯＮ」となった場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、補給水口１９から膨張タンク１０内に循環溶媒が補給されて、貯留温水の水位が「水位２」以上となったことを示すから、Ｓ１１の水位低下警告表示が解除される（Ｓ１５）。すなわち、表示基板４４における警告表示「０４」が解除されて、Ｓ３に戻る。

一方、高側水位電極１１が「ＯＦＦ」のままである場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ９で算出された加熱可能時間が経過していなければ（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１３に戻る。Ｓ１７では、コントローラ４１のタイマによりカウントされる時間が、低側水位電極１２が「ＯＦＦ」となった時点（Ｓ７：ＹＥＳ）から起算して、Ｓ９で算出された加熱可能時間を経過しているか否かが判定される。加熱可能時間を経過していない場合は（Ｓ１７：ＮＯ）、高側水位電極１１が「ＯＮ」となるか（Ｓ１３：ＹＥＳ）、又は加熱可能時間が経過するまで（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ１３，Ｓ１７の処理が繰り返し実行される。

Ｓ９で算出された加熱可能時間を経過している場合は（Ｓ１７：ＹＥＳ）、膨張タンク１０内の貯留温水の水位が「水位４」まで低下していると予想される。そして、貯留温水がそれ以上低下するとエアー噛みや空焚きが発生するおそれがあるため、水位異常の警告表示（Ｓ１９）と器具異常停止（Ｓ２１）が実行される。Ｓ１９では、表示基板４４のディスプレイ部に、貯留温水の水位異常を警告する表示「Ａ１」が、先の表示「０４」と交互に表示される。また、Ｓ２１では、器体過熱防止装置１４によりバーナ４の加熱動作が異常停止されて、温水暖房装置１の暖房運転を中止させる。これにより、膨張タンク１０内の貯留温水の水位が、エアー噛みや空焚きが発生する「水位４」より低くなる前に安全に運転停止される。

以上、本実施の形態に係る温水暖房装置１によれば、熱交換器５内でバーナ４により加熱された温水を循環ポンプ９により温水循環管２２に循環させて加熱を行い、膨張タンク１０の貯留温水の水位に基づいて加熱動作の制御を行うものであって、膨張タンク１０内の貯留温水が「水位２」から「水位３」まで水位低下するのに要した時間に基づいて、その貯留温水が「水位３」から「水位４」まで水位低下するための所要時間（加熱可能時間）を算出し、この加熱可能時間を経過したら加熱動作が停止するようにした。よって、膨張タンク１０内の貯留温水が不足している場合であっても、空焚きやエアー噛み燃焼の発生を確実に防止しつつ、より長時間の継続運転を実行することができる。

また、膨張タンク１０内の貯留温水が「水位２」まで水位低下したか否かを検出する高側水位電極１１と、「水位３」まで水位低下したか否かを検出する低側水位電極１２とで、膨張タンク１０内の貯留温水の水位を検出するようにした。よって、膨張タンク１０内の貯留温水の水位低下を確実に検出することができ、かつ２本の水位電極を用いて水位低下の警告（Ｓ１１）と器具の停止（Ｓ２１）を順次行うことができる。

また、「水位２」から「水位３」まで水位低下するのに要した時間と「水位２」及び「水位３」の水位差とに基づいて、膨張タンク１０内の貯留温水の減少速度を算出し、この減少速度と「水位３」及び「水位４」の水位差とに基づいて、加熱可能時間が算出される。よって、より正確に加熱可能時間を算出することができる。

また、膨張タンク１０内の貯留温水が「水位３」まで水位低下した場合、膨張タンク１０内の貯留温水の水位低下を警告するので、ユーザは膨張タンク１０内の貯留温水の水位低下を、バーナ４による加熱動作が異常停止する前に認識することができる。そして、ユーザは暖房運転が中止してしまうまでに、製造メーカやメンテナンス会社に連絡するなどの対応をとることができる。さらに、加熱可能時間が経過した場合には、バーナ４による加熱動作の停止を警告するので、ユーザは加熱動作の異常停止を確実に認識することができる。

ところで、上記実施の形態において、「水位２」が本発明の「第１水位」に相当し、「水位３」が本発明の「第２水位」に相当し、「水位４」が本発明の「加熱停止水位」に相当する。また、高側水位電極１１及び低側水位電極１２が本発明の「水位検出手段」に相当し、高側水位電極１１が本発明の「第１水位電極」に相当し、低側水位電極１２が本発明の「第２水位電極」に相当する。また、コントローラ４１のタイマが、本発明の「計時手段」及び「時間経過判定手段」に相当し、メイン処理（図３）のＳ９を実行するコントローラ４１のＣＰＵが、本発明の「加熱可能時間算出手段」に相当し、器体過熱防止装置１４が本発明の「加熱停止手段」に相当する。また、表示基板４４が本発明の「第１報知手段」及び「第２報知手段」に相当する。

尚、本発明の温水循環加熱装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。温水循環加熱装置は、温風暖房機である放熱器２を備えた温水暖房装置１に限らない。放熱器２は、床暖房用パネルヒーターや室内暖房用パネルヒーターなどであってもよく、また、積雪を溶かすためのロードヒータやルーフヒータなどであってもよい。

また、上記実施の形態では、加熱可能時間の算出（Ｓ９）において、膨張タンク１０内の貯留温水の水位と減少速度の関係に基づいて加熱可能時間を算出しているが、他の手法を用いて算出してもよい。例えば、貯留温水の水位に代えて容量を用いてもよい。すなわち、図２に示すように「水位２」から「水位３」までの容量は５１６ｃｃ、「水位３」から「水位４」までの容量は１１５ｃｃであるから、１ｃｃの減少に要する時間（速度）に基づいて「水位４」まで減少（１１５ｃｃ減少）するのに要する時間（加熱可能時間）を、以下のように計算してもよい。
加熱可能時間＝１１５（ｃｃ）×３３０（時間）／５１６（ｃｃ）＝７３（時間）

また、膨張タンク１０の構成も、温水暖房装置１の目的や実装に応じて、各種変更が可能である。すなわち、先述の「水位１」〜「水位５」の各水位の高さや、各水位間の容量なども任意に設定すればよいし、高側水位電極１１及び低側水位電極１２の検出位置も任意の高さとすればよいし、仕切板１３の位置や形状なども任意である。また、上記実施の形態では、膨張タンク１０内に高側水位電極１１及び低側水位電極１２の２本の水位電極を設置しているが、適切に膨張タンク１０内の貯留温水の水位を計測できるのであれば、３本以上の水位電極を用いてもよいし、１本の水位電極のみを設置してもよい。また、仕切板１３を設けない構造としてもよい。

また、水位低下の警告表示（Ｓ１１）や水位異常の警告表示（Ｓ１９）などは、上記実施の形態に示した態様に限定されず、ユーザに対して適切に報知できるのであれば、各種の態様で報知することができる。例えば、表示基板４４での警告表示に代えて、あるいは警告表示とともに、図示外のスピーカーから警告音を発するようにしてもよい。また、警告表示をリモコン４２，４３などに表示してもよい。

本発明の温水循環加熱装置は、温水が循環して放熱器に熱エネルギーを伝達する温風暖房機や床暖房機といった温水暖房装置に限らず、温水を循環させ、その温水の熱エネルギーを他の装置や物体に供給する種々の温水循環加熱装置に適応可能である。

本実施の形態の温水暖房装置１の構成図である。 膨張タンク１０の概略断面図である。 循環水の水位低下に対する異常対応を行うメイン処理を示すフローチャートである。 加熱可能時間の算出方法を説明するためのグラフ図である。

符号の説明

１ 温水暖房装置
２ 放熱器
３ 燃焼室
４ バーナ
５ 熱交換器
９ 循環ポンプ
１０ 膨張タンク
１１ 高側水位電極
１２ 低側水位電極
１３ 仕切板
１４ 器体過熱防止装置
２２ 温水循環管
２２ａ 供給温水循環管
２２ｂ 往き温水循環管
２２ｃ 戻り温水循環管
２２ｄ バイパス
４１ コントローラ
４４ 表示基板

Claims (5)

1. 熱交換器内の水を加熱手段により加熱しつつ、加熱された温水を循環ポンプにより温水循環管に循環させて加熱を行うものであって、前記温水循環管に設けられた膨張タンクに貯留される温水の水位に基づいて、前記加熱手段による加熱動作の制御を行う温水循環加熱装置であって、
   前記膨張タンク内の貯留温水の減少により第１水位及び該第１水位よりも低い第２水位まで水位低下したか否かを検出する水位検出手段と、
   前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第１水位まで水位低下したと検出された場合に時間計測を開始する一方、該膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された場合に時間計測を終了する計時手段と、
   前記計時手段により計測された時間に基づいて、前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位から前記加熱手段による加熱動作を停止すべき加熱停止水位まで水位低下するための所要時間を、加熱可能時間として算出する加熱可能時間算出手段と、
   前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された時点から起算して、前記加熱可能時間算出手段により算出された加熱可能時間が経過したか否かを判定する時間経過判定手段と、
   前記時間経過判定手段により加熱可能時間が経過したと判定された場合、前記加熱手段による加熱動作を停止させる加熱停止手段と
   を備えたことを特徴とする温水循環加熱装置。
2. 前記水位検出手段は、前記膨張タンク内の貯留温水が前記第１水位まで水位低下したか否かを検出する第１水位電極と、該膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したか否かを検出する第２水位電極とを少なくとも含む複数の水位電極で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の温水循環加熱装置。
3. 前記加熱可能時間算出手段は、前記計時手段により計測された時間と前記第１水位及び前記第２水位の水位差とに基づいて前記膨張タンク内の貯留温水の減少速度を算出し、該膨張タンク内の貯留温水の減少速度と前記第２水位及び前記加熱停止水位の水位差とに基づいて前記加熱可能時間を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の温水循環加熱装置。
4. 前記水位検出手段により前記膨張タンク内の貯留温水が前記第２水位まで水位低下したと検出された場合、該膨張タンク内の貯留温水の水位低下を報知する第１報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温水循環加熱装置。
5. 前記時間経過判定手段により加熱可能時間が経過したと判定された場合、前記加熱手段による加熱動作の停止を報知する第２報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温水循環加熱装置。
   

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