JP7432388B2 - 凍結防止装置 - Google Patents
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Description
これらの問題の解決方法として、給湯器の各箇所の温度に基づいて、給湯器内部に配置したヒータに通電し、給湯器内部の水温を凍結しない温度に維持する方法が広く一般的に用いられている。
しかし、前記特許文献1に記載の制御では、基本的には外気温検出手段により検出された外気温を用いてヒータへの通電の有無を決定している。このため、断続通電制御中において特に水温が下がった場合は強制的に通電させるという制御であるがゆえ、無風時に凍結の虞がないと判断して通電停止を行う手段に乏しかった。
また、特に、壁貫通型の燃焼機器においては、配管を壁の内側つまり屋内側に設置し、屋外に排気部や熱交換器を配置している構造上、水温を検知する部品(サーミスタ等)が本体前面側(浴室側)に近い位置に配置されている。このため、有風時に冷却されやすい熱交換器との温度差が生じやすく、水温検知のみでは前記温度差を考慮し、高い温度においてヒータへの通電を再開する必要があった。代案として凍結防止用に排気口付近にサーミスタを設けることが考えられるが、その分コスト高となる問題があった。
(1)本発明の凍結防止装置は、燃焼により通水を加熱する燃焼部を備えた給湯器及び風呂釜を備えた燃焼機器に用いられ、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、前記給湯器の熱交換器への給水配管に設けられた給水温度検出手段と、前記風呂釜の熱交換器への配管に設けられた風呂湯水温度検出手段を備え、前記外気温検出手段が検出した外気温が、凍結する可能性のある温度である5℃未満であって、かつ、前記給水温度検出手段により検出された水温と前記外気温検出手段により検出された外気温との差分の値が所定値より小さく、かつ、燃焼部が燃焼していないと、前記ヒータへの通電を所定時間行うステップを有し、前記通電後、前記差分の値が所定値より小さく、前記検出された外気温が5℃よりも高い所定の温度になると、前記ヒータへの通電を所定時間停止するステップを有し、前記通電後、前記差分の値が前記所定値以上になり、前記風呂湯水温度検出手段が計測した温度と前記検出された外気温との差分の値が所定の設定値より大きいと、前記ヒータへの通電を所定時間停止するステップを有したことを特徴とする。
(2)本発明の凍結防止装置において、前記給水温度検出手段により検出された水温と前記外気温検出手段により検出された外気温との差分の値が所定値より小さく、とする条件における所定値は14℃であり、前記検出された外気温が5℃よりも高い所定の温度は8℃であり、前記風呂湯水温度検出手段が計測した温度と前記検出された外気温との差分の値が所定の設定値より大きい、とする条件における設定値は10℃であることが好ましい。
(4)本発明の凍結防止装置において、前記給水温度検出手段の検出温度の方が前記外気温検出手段の検出温度よりも高く、前記給水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度の差分が、14℃未満であり、前記外気温検出手段の検出温度が8℃未満であれば、前記ヒータへの通電を所定時間行って前記水を加熱する機能を有することが好ましい。
(6)本発明の凍結防止装置において、前記給湯器の燃焼部に設けた熱交換器への給水配管に給水温度検出手段を設け、前記風呂釜の燃焼部に設けた熱交換器への配管に風呂湯水温度検出手段を設け、前記給水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度の差分が14℃を超える場合は、前記風呂湯水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度差分が10℃を超える値であれば前記ヒータへの通電を所定時間停止する機能を有することが好ましい。
図1は第1の実施形態としての燃焼機器1を表すもので、この燃焼機器1は給湯機能を果たす給湯装置(給湯器)4と風呂水の追焚機能を果たす追焚装置(風呂釜)5を有している。
追焚装置5は、風呂熱交換器5aと風呂配管17とで循環回路を形成しており、風呂配管17には、浴槽内の湯温を検知する風呂サーミスタ(水温検出手段)14、浴槽水を循環させる循環ポンプ6が設けられている。
風呂熱交換器5aは、追焚燃焼部5bの上部に設けられ、これによって加熱される。風呂熱交換器5aを通過した燃焼ガスは追焚排気通路を通過して、給湯熱交換器4aを通過した燃焼ガスと合流し、排気口2から排気される。
このバイパス管19の下流であって接続配管30の途中から分岐された分岐管20には、バイパス管19を通過した水と熱交換後の湯との混合湯の温度を検知する給湯サーミスタ(水温検出手段)13が設けられている。
燃焼機器1の背面下部には各燃焼部から離れた位置に給気部27が形成され、この給気部27の近傍に外気の温度を検知する外気温サーミスタ(外気温度検出手段)16が設けられている。
また、通水路には凍結防止用のヒータ15が複数設けられている。具体的には、潜熱回収熱交換器3の通水路と、給湯熱交換器4aの通水路と、風呂熱交換器5aの通水路と、分岐管20において給湯サーミスタ13の下流の通水路に設けられている。
まず、図1に示す燃焼機器1において、湯水の流れとともに各配管の接続構造について更に説明する。湯水が給水配管28に設けられている給水配管接続部23から給水され、水量センサ7によって、この湯水が所定の流量に達したか否かが検知される。
壁貫通型の潜熱回収型燃焼機器1では、前記風呂配管17、給水配管28、分岐管20、接続配管30、風呂往き配管31および給水配管接続部23、給湯配管接続部24、風呂戻り配管接続部25、風呂往き配管接続部26が全て壁の内側つまり屋内側に配置される。更に、潜熱回収型燃焼機器1では、給湯装置4と追焚装置5の燃焼用空気の給気部27と、燃焼ガスを屋外へ排出する排気口2と、潜熱回収熱交換器3と中和容器18が屋外側に設けられている。燃焼機器1の内部に搭載された図示略のファンにより空気が給湯燃焼部4bと追焚燃焼部5bに同時に供給される。
追焚装置5においては、追焚ガス電磁弁22を経由して追焚燃焼部5bに燃焼ガスが供給され、燃焼ガスが燃焼され、発生した燃焼ガスは風呂熱交換器5a及び追焚通路を通過し、排気口2から器具外へ排気される。
なお、燃焼機器1には、給水サーミスタ11、缶体サーミスタ12、給湯サーミスタ13、風呂サーミスタ14が計測した通水炉内の水温、または、外気温サーミスタ16が計測した外気温に応じて以下の各ステップにおいて説明するようにヒータ15への通電制御を行う制御装置Sが設けられている。
本実施形態の凍結防止加熱制御は、燃焼機器1の電源投入により制御装置Sが起動されて以下の各ステップに説明するようになされる。
まず、外気温サーミスタ16の検出温度且つ、通水路サーミスタ(給水サーミスタ11、缶体サーミスタ12、給湯サーミスタ13、風呂サーミスタ14)と外気温サーミスタ16の検出温度の差分が所定温度未満か否かを制御装置Sが判断する(ステップS1)。詳細には、外気温サーミスタ16の検出温度が5℃未満且つ、給水サーミスタ11と外気温サーミスタ16の検出温度の差分が14℃未満もしくは、風呂サーミスタ14と外気温サーミスタ16の差分が10℃未満であれば、制御装置Sがヒータ回路を閉じて(ヒータON)各ヒータ15を作動させ、各ヒータ15を設けた通水路内の水を加熱する(ステップS2)。
本実施形態では図4に示すように燃焼機器1が壁Wを貫通する形で設置され、燃焼機器1の器体背面部の排気口2側が特に外気の影響を受けやすい構造となっている。このため排気口2に近い熱交換器付近が特に凍結しやすく器体内の凍結挙動に偏りが存在する。
しかし、有風時には、排気口2から流入した風によって各ヒータ15で温められた雰囲気が流れ、外気温サーミスタ16はこの影響を少なからず受けてしまい、本来の外気温よりも高い温度を検出してしまう。さらに、有風時には冷気が流入してきているため、通水路内の水温は無風時よりも低下しており、凍結しやすい状態であるにも関わらず外気温サーミスタ16の検出温度は無風時よりも高いという状態になってしまう。
ステップS3において燃焼機器1が給湯燃焼を行っていないことを制御装置Sが判断した場合は、ステップS4に進み、外気温サーミスタ16の検出温度が0℃未満の場合は60分、外気温サーミスタ16の検出温度が0℃以上5℃未満である場合は30分、各ヒータ15への通電時間を制御装置Sが定め、各ヒータ15に通電する。
ステップS4において制御装置Sが所定の時間ヒータ15への通電を行った後、ステップS5へと進み、給水サーミスタ11と外気温サーミスタ16の検出温度の差分が14℃未満であるか否かを制御装置Sが判断する。
この制御装置Sによる制御によってステップS6での外気温検出による各ヒータ15への通電停止温度を8℃未満と高く設定し、有風時の凍結を確実に防止するとともに、無風時には外気温の検出温度のみの判断によらず各ヒータ15への通電を停止することができる。
一例として、この和が27℃未満なら10分、27℃以上なら30分の通電停止時間が設定され、通電停止時間の短い方が優先される。
また、前記制御では通水路内の水温を検出する水温検出手段として、従来から既に燃焼機器の器体内に取り付けられている給水サーミスタ11及び風呂サーミスタ14をそのまま有効に利用するので、本実施形態の燃焼機器1の場合に新たに温度検知手段を備える必要がなく、従来の一般的な燃焼機器に比べてコストアップに繋がらない。
第2の実施形態において追加されたステップS12は、外気温サーミスタ16が0℃未満のときにはステップS5に進まず、外気温サーミスタ16が0℃以上となるまでヒータ15への通電を継続する制御を制御装置Sが行う。この制御によって特に外気温が氷点下(0℃未満)となる環境下で、急激な温度低下や、強風による凍結から機器を守るため、ヒータ通電を継続させることが可能となる。
例えば、本実施形態では壁貫通型給湯器付風呂装置を用いたが、壁貫通型でない屋内設置用の給湯器付風呂装置に用いてもよいし、屋外設置用の給湯器付風呂装置に用いてもよい。さらに風呂釜(追焚装置5)を持たない給湯器(給湯装置4)に本発明を用いてもよいし、また給湯器を持たない風呂釜に本発明を用いてもよい。
また、ステップS4において定めるヒータ15作動時間を異なるように設定してもよいし、外気温サーミスタ16の検出温度のみならず通水路サーミスタ11~14の検出温度を用いて時間設定を行ってもよい。
また、ステップS9を省略してステップS5からステップS10へと直接移行してもよいし、ステップS5とステップS9を入れ替えてステップS9からステップS5、S6へと進んでもよい。
また、ステップS8、S11で定めるヒータOFF時間の決定は和でなく他の四則演算で行ってもよい。
4a…給湯熱交換器、4b…給湯燃焼部(燃焼部)、5…追焚装置(風呂釜)、5a…風呂熱交換器、5b…追焚燃焼部(燃焼部)、6…循環ポンプ、7…水量センサ、8…バイパス制御弁、9…水制御弁、10…注湯電磁弁、11…給水サーミスタ(水温検出手段)、
12…缶体サーミスタ(水温検出手段)、13…給湯サーミスタ(水温検出手段)、
14…風呂サーミスタ(水温検出手段)、15…ヒータ、16…外気温サーミスタ(外気温度検出手段)、17…風呂配管、18…中和容器、19…バイパス管、20…分岐管、
21…給湯ガス電磁弁、22…追焚ガス電磁弁、23…給水配管接続部、24…給湯配管接続部、25…風呂戻り接続部、26…風呂往き配管接続部、27…給気部。
Claims (6)
- 燃焼により通水を加熱する燃焼部を備えた給湯器及び風呂釜を備えた燃焼機器に用いられ、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、前記給湯器の熱交換器への給水配管に設けられた給水温度検出手段と、前記風呂釜の熱交換器への配管に設けられた風呂湯水温度検出手段を備え、
前記外気温検出手段が検出した外気温が、凍結する可能性のある温度である5℃未満であって、かつ、前記給水温度検出手段により検出された水温と前記外気温検出手段により検出された外気温との差分の値が所定値より小さく、かつ、燃焼部が燃焼していないと、前記ヒータへの通電を所定時間行うステップを有し、
前記通電後、前記差分の値が所定値より小さく、前記検出された外気温が5℃よりも高い所定の温度になると、前記ヒータへの通電を所定時間停止するステップを有し、
前記通電後、前記差分の値が前記所定値以上になり、前記風呂湯水温度検出手段が計測した温度と前記検出された外気温との差分の値が所定の設定値より大きいと、前記ヒータへの通電を所定時間停止するステップを有した
ことを特徴とする凍結防止装置。 - 前記給水温度検出手段により検出された水温と前記外気温検出手段により検出された外気温との差分の値が所定値より小さく、とする条件における所定値は14℃であり、
前記検出された外気温が5℃よりも高い所定の温度は8℃であり、
前記風呂湯水温度検出手段が計測した温度と前記検出された外気温との差分の値が所定の設定値より大きい、とする条件における設定値は10℃である
ことを特徴とする請求項1に記載の凍結防止装置。 - 前記給水温度検出手段により検出された水温及び前記外気温検出手段により検出された外気温との加算を用い、加算値に応じてヒータへの通電を停止する時間を制御する機能を有することを特徴とする請求項1に記載の凍結防止装置。
- 前記給水温度検出手段の検出温度の方が前記外気温検出手段の検出温度よりも高く、
前記給水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度の差分が、14℃未満であり、前記外気温検出手段の検出温度が8℃未満であれば、前記ヒータへの通電を所定時間行って前記水を加熱する機能を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の凍結防止装置 - 前記風呂釜の燃焼部に設けた熱交換器への配管に風呂湯水温度検出手段を設け、
前記風呂湯水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度の差分が10℃以下であり、前記外気温検出手段の検出温度が8℃未満であれば、前記ヒータへの通電を所定時間行って前記水を加熱する機能を有することを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の凍結防止装置。 - 前記給湯器の燃焼部に設けた熱交換器への給水配管に給水温度検出手段を設け、前記風呂釜の燃焼部に設けた熱交換器への配管に風呂湯水温度検出手段を設け、前記給水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度の差分が14℃を超える場合は、前記風呂湯水温度検出手段の検出温度と前記外気温検出手段の検出温度差分が10℃を超える値であれば前記ヒータへの通電を所定時間停止する機能を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の凍結防止装置。
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