JP2006226574A - 温水循環加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 循環ポンプの故障による過加熱や循環水の欠乏による空焚きによる事故を防止する温水循環加熱装置を提供する。
【解決手段】 着火後７秒経過後に（Ｓ６：ＹＥＳ）、燃焼能力を大から小に切り替えて（Ｓ８）、切り替え時点（ｔ１時点）と切替３秒後（ｔ２時点）との熱交換器の温度を比較して、異常であるか否かを判断する（Ｓ１１）。そして、異常である場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、まず消火の後（Ｓ１６）に水張りを行い（Ｓ１９）、エアー噛み等への対処を試みる。そして、再度着火して（Ｓ４）、燃焼能力の大から小への切り替えを行い（Ｓ８）、異常判断を行っている（Ｓ１１）。水張りにより異常が解消されれば（Ｓ１１：ＮＯ）、通常の燃焼制御が行われるが（Ｓ１２）、解消されていなければ（Ｓ１１：ＹＥＳ）、循環ポンプ９に異常があると判断されて、循環ポンプ９を停止し（Ｓ２０）、循環異常の処理が行われる。
【選択図】 図３

Description

本発明は温水循環加熱装置に監視、詳細には、循環ポンプの故障による過加熱や、循環水の欠乏による空焚きにより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では、循環ポンプの異常や温水循環管の詰まりにより温水が循環しなかったり、温水循環管の破損により水漏れが発生して温水循環管の温水が欠乏していたりして、一部の水を継続的に加熱してしまったり、空焚きをしてしまったりして、熱交換器内の温度が異常に上昇してしまうという危険があった。そこで、特許文献１の発明の給湯暖房機では、暖房水回路に水の流れを検出する水流スイッチを設けて、暖房水回路を水が流れているかの監視を行っている。

また、熱交換器での加熱開始後所定時間（例えば、２０秒）以内に、熱交換器から温水循環管へ出される湯の温度が所定温度（例えば、８５℃）以上となった場合には、温水が循環していない可能性があるとして、加熱を停止した後に温水循環管へ水張りを行い、そして、再度加熱を行い所定温度（例えば、８５℃）以上となった場合に、循環ポンプ異常であると判断している温水循環加熱装置もある。
特開２００１−２４８８９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明のように水流スイッチを用いる給湯暖房機では、この水流スイッチが故障してしまったり、水流スイッチ近傍にゴミなどがかみ込まれて水流スイッチが正常に動作しなかったりすると、温水循環管内の異常を検知できないという問題点があった。

また、熱交換器での加熱開始後所定時間以内の温度を計測する方法では、所定時間が短い場合には、加熱前の水の温度が低い際には温水循環管に異常があったり、循環ポンプが故障していたりしても所定温度まで上昇せず、異常が発見できないことがあるという問題があった。また、所定時間を長くした場合には、異常がある際に所定温度まで上昇するが、異常の発見に時間がかかり周囲の部材を過加熱してしまい、破損の危険があるという問題があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、循環ポンプの故障による過加熱や循環水の欠乏による空焚きによる事故を防止する温水循環加熱装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、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、当該温水により加熱を行う温水循環加熱装置であって、前記熱交換器内の温度を計測する温度計測手段と、前記加熱手段による加熱量を現在の加熱量より少ない状態に変化させる、又は、加熱を停止して加熱状態を切り替える加熱切替手段と、当該加熱切替手段により加熱状態を切り替えた後の前記温度計測手段により計測された前記熱交換器内の温度推移に基づいて、前記温水循環管の状態又は前記循環ポンプの状態が異常であるか否かを判断する異常判断手段と、当該異常判断手段により異常であると判断された場合に当該温水循環加熱装置を安全作動させる異常処理手段とを備えたことを特徴とする構成となっている。

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に記載の発明の構成に加えて、前記異常判断手段は、加熱状態を切り替えた時又は直前又は直後に前記温度計測手段により計測された第１温度、及び、加熱状態を切り替えてから所定時間経過後に前記温度計測手段により計測された第２温度に基づいて前記熱交換器内の温度推移を検出することを特徴とする構成となっている。

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２に記載の発明の構成に加えて、前記異常判断手段は、前記第１温度から前記第２温度への温度変化が正常範囲から外れた場合に異常と判断することを特徴とする構成となっている。

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２又は３に記載の発明の構成に加えて、前記異常判断手段は、前記第１温度よりも前記第２温度が高い場合に異常と判断することを特徴とする構成となっている。

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構成に加えて、前記加熱切替手段は、前記加熱手段による加熱開始後所定時間経過後に加熱状態を切り替えることを特徴とする構成となっている。

また、請求項６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構成に加えて、前記加熱切替手段は、前記熱交換器内の温度が所定の温度を超えた際に加熱状態を切り替えることを特徴とする構成となっている。

また、請求項７に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記異常処理手段は、前記加熱手段による加熱を停止した後に前記温水循環管への水張りを行い、その後、前記加熱手段による加熱を開始して、所定時間経過後又は前記熱交換器内の温度が所定の温度を超えた後に再び前記加熱切替手段により加熱状態を切り替えて前記異常判断手段による判断を行い、再度異常であると判断された場合には当該温水循環加熱装置を停止させることを特徴とする構成となっている。

請求項１に係る発明の温水循環加熱装置では、温度計測手段は熱交換器内の温度を計測し、加熱切替手段は加熱手段による加熱量を現在の加熱量より少ない状態に変化させる、又は、加熱を停止して加熱状態を切り替えることができる。そして、異常判断手段は、加熱切替手段により加熱状態を切り替えた後の温度計測手段により計測された熱交換器内の温度推移に基づいて、温水循環管の状態又は循環ポンプの状態が異常であるか否かを判断し、異常処理手段は異常判断手段により異常であると判断された場合に温水循環加熱装置を安全作動させることができる。したがって、温水循環管の状態又は循環ポンプの状態に異常があり、温水循環管を温水が正常に循環していなかったとしても、熱交換器内の温度が上昇し続けて、事故を起こすことがないので、安全である。

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て、異常判断手段は、加熱状態を切り替えた時又は直前又は直後に温度計測手段により計測された第１温度、及び、加熱状態を切り替えてから所定時間経過後に温度計測手段により計測された第２温度に基づいて熱交換器内の温度推移を検出することができるので、容易に温度推移を検出することができる。したがって、温水循環管を温水が正常に循環しておらず、熱交換器内の温度が上昇し続ける危険を検知することができる。

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２に記載の発明の効果に加えて、異常判断手段は、第１温度から第２温度への温度変化が正常範囲から外れた場合に異常と判断することができるので、容易に異常であるか否かを判断することができる。したがって、温水循環管を温水が正常に循環しておらず、熱交換器内の温度が上昇し続ける危険を検知することができる。

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２又は３に記載の発明の効果に加えて、異常判断手段は、第１温度よりも第２温度が高い場合に異常と判断することができるので、容易に異常であるか否かを判断することができる。

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て、加熱切替手段は、加熱手段による加熱開始後所定時間経過後に加熱状態を切り替えることができる。したがって、所定時間を加熱開始から数分以内程度の短い時間として設定すれば、加熱開始時に温水循環管の状態又は循環ポンプの状態が異常であることを検知することができるので、熱交換器内の温度が上昇し続ける危険を回避し、安全に温水循環加熱装置を作動させることができる。また、所定時間を数分以上の長い時間として設定したり、複数時間を設定したりすれば、加熱開始時には正常に温水が循環しており、正常稼動中に温水循環管の状態又は循環ポンプの状態が異常となった場合であっても、それを検知し、熱交換器内の温度が上昇し続ける危険を回避し、安全に温水循環加熱装置を使用することができる。

また、請求項６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て、加熱切替手段は、熱交換器内の温度が所定の温度を超えた際に加熱状態を切り替えることができるので、十分に温水循環管内の水の温度が上昇してから、異常判断を行うことができる。したがって、加熱開始時の水の温度が低い場合であっても、適切な異常判断を行うことができる。

また、請求項７に係る発明の温水循環加熱装置では、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、異常処理手段は、加熱手段による加熱を停止した後に温水循環管への水張りを行い、その後、加熱手段による加熱を開始して、所定時間経過後又は熱交換器内の温度が所定の温度を超えた後に再び加熱切替手段により加熱状態を切り替えて異常判断手段による判断を行い、再度異常であると判断された場合には温水循環加熱装置を停止させることができる。したがって、循環ポンプ自体の故障による温水循環管の温水の循環不能ではなく、エアー噛み等による循環ポンプの一時的な機能停止であり一度水張りを行うことにより温水の循環が可能となるような場合には、異常を検知した場合であっても、温水循環加熱装置を停止させることなく、安全に温水循環装置を使用することができる。また、一度水張りを行っても温水の循環が正常に行われない場合には、温水循環加熱装置を停止させるので、熱交換器内の温度が上昇し続ける危険を回避し、安全に温水循環加熱装置を使用することができる。

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。また、膨張タンク１０には補水ユニット１１が取り付けられている。この補水ユニット１１へは、蛇口等に取り付けられた給水口２６から水を導入し、給水電磁弁１２の制御により膨張タンク１０内に水を補給することができる。また、膨張タンク１０には排水口２７が設けられており、膨張タンク１０内の水が所定量を超えた場合には外部へ排出される。

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、ＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭ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には、バーナ４の加熱を停止させる安全機能が働いている。

さらに、コントローラ４１は循環ポンプ９も接続しており、温水循環管２２に循環する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が接続しており、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は補水ユニット１１の給水電磁弁１２も接続しており、膨張タンク１０内の水が不足した場合には、給水電磁弁１２を制御して膨張タンク１０内に補水ユニット１１から水を供給している。また、補水ユニット１１の供給管２１の途中には凍結防止ヒーター１３が設けられており、リモコン４２からの凍結防止の指示がなされている場合には、コントローラ４１の制御により凍結防止ヒーター１３が加熱されて供給管２１内の水が凍結しないよう温められている。

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。尚、このサーミスタ１６が「温度計測手段」に該当し、このサーミスタ１６により計測される温度は、本発明の要部である熱交換器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。また、このサーミスタ１６によって検出される熱交換器５からの温水の出口温度は、熱交換器５の温度と相関関係にあるので、以下では、サーミスタ１６によって検出された温度を熱交換器５の温度としている。

本発明の温水循環加熱装置では、加熱量を現在の加熱量より少ない状態に変化させる、又は、加熱を停止して加熱状態を切り替えて、熱交換器内の温水の温度推移を検知して温水循環管２２の状態又は循環ポンプ９の状態の異常判断を行っている。そこで、本実施の形態では、実施例１として、所定時間経過後にバーナ４の加熱量を減らして、サーミスタ１６により熱交換器５の温度推移を検知して異常判断を行う温水暖房装置１を説明する。そして、実施例２として、所定時間経過後にバーナ４の加熱を停止して、サーミスタ１６により熱交換器５の温度推移を検知して異常判断を行う温水暖房装置１を説明する。

［実施例１］
図２は、所定時間経過後に加熱量を減らした場合の熱交換器５の温度推移を示すグラフである。横軸は時間を示し、左の縦軸は加熱量を示し、右の縦軸はサーミスタ１６により計測された熱交換器５の温度を示している。実線のグラフは、温水循環管２２の状態及び循環ポンプ９の状態が正常な場合の熱交換器５の温度推移グラフであり、一点鎖線のグラフは、温水循環管２２の状態又は循環ポンプ９の状態に異常があり、温水が循環していない場合のグラフである。また、２点鎖線のグラフは、バーナ４による熱交換器５への加熱量を示すグラフである。

本実施例１では、図２のグラフに示すｔ０において、バーナ４の着火が行われ、ｔ１において加熱量の切り替えが行われている。そこで、加熱量のグラフは、着火時ｔ０までは、０ｋｗであり着火後は緩点火が行われ、その後、加熱量は７．２６ｋｗ（能力大）で一定に加熱されている。そして、ｔ１時点において加熱量が約半分の３．４３ｋｗ（能力小）に減少されている。尚、本実施例１では、ｔ０からｔ１までの時間は７秒としている。

熱交換器５の温度は、着火時ｔ０までは約１５℃であるが、着火時ｔ０後緩点火終了後からは、徐々に上昇しｔ１時点においては、約２３℃まで上昇している。ここで、加熱量が３．４３ｋｗに減少されると、温水循環が正常に行われている場合には、点火直後のため温水循環管２２内の水が冷たい状態にあり、加熱量の減少によって熱交換器５内を通過する水の得る熱エネルギーが減るので、水の上昇温度も低くなり、サーミスタ１６の検知する温度は下降している。そして、さらに３．４３ｋｗで加熱を続けると、一旦下降した温度は上昇を始めている。

しかしながら、温水循環が正常に行われていない場合には、熱交換器５内を水が通過しないので、熱交換器５内に滞っている水を継続的に加熱してしまうので、ｔ１時点において加熱量が減少されても温度上昇が継続している。

そこで、本実施例１では、正常に温水が循環している場合に再度温度上昇を開始する前の時点ｔ２の温度と、ｔ１時点の温度とを比較して温度推移を検知する。つまり、正常であればｔ１の温度よりもｔ２の温度の方が低くなり、異常であればｔ１の温度よりもｔ２の温度の方が高くなる。尚、本実施例１では、ｔ１からｔ２までの時間を３秒としている。

ここで、図３に示すフローチャートを参照して、コントローラ４１において行われる暖房制御における異常対応について説明する。図３は、実施例１の暖房制御のフローチャートである。

まず、運転指示が行われているか否かの判断が行われる（Ｓ１）。そして、運転指示が行われていなければ（Ｓ１：ＮＯ）、運転指示が行われるまで繰り返し運転指示の確認が行われる（Ｓ１：ＮＯ，Ｓ１）。そして、運転指示が行われたら（Ｓ１：ＹＥＳ）、循環ポンプ９をＯＮして稼動を開始させる（Ｓ２）。そして、異常発生回数カウンタＣＴに初期値の「０」がセットされ（Ｓ３）、バーナ４への着火処理が行われ（Ｓ４）、能力大（例えば、７．２６ｋｗ）での燃焼処理が行われる（Ｓ５）。ここでは、バーナ４への着火時にはガス量を微少にして（緩点火）、バーナ４の燃焼が安定した後、加熱量が大とされる。そして、ｔ１時点が経過したか否か（点火後７秒経過したか否か）の判断が行われる（Ｓ６）。ｔ１時点が経過されるまでは繰り返しｔ１時点経過の判断が行われ、７秒経過が待機される（Ｓ６：ＮＯ，Ｓ６）。

そして、ｔ１時点を経過したら（Ｓ６：ＹＥＳ）、その時点（ｔ１時点）での温度がサーミスタ１６から取得される（Ｓ７）。そして、能力小（例えば、３．４３ｋｗ）での燃焼に切り替えられる（Ｓ８）。そして、ｔ２時点が経過したか否か（切り替え後３秒経過したか否か）の判断が行われる（Ｓ９）。ｔ２時点が経過されるまでは繰り返しｔ２時点経過の判断が行われ、３秒経過が待機される（Ｓ９：ＮＯ，Ｓ９）。そして、ｔ２時点を経過したら（Ｓ９：ＹＥＳ）、その時点（ｔ２時点）での温度がサーミスタ１６から取得される（Ｓ１０）。次いで、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度とが比較される（Ｓ１１）。

ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高ければ（Ｓ１１：ＹＥＳ）、能力小にしても（加熱量を切り替えても）、熱交換器５の温度が下がっていないということになるので、温水循環管２２の状態又は循環ポンプ９の状態に異常があり、温水が循環していないということになる。そこで、バーナ４が消され（Ｓ１６）、異常発生回数カウンタＣＴに「１」が加算され、異常発生回数カウンタＣＴは「１」となる（Ｓ１７）。異常発生回数カウンタＣＴは「１」であり消火された回数は２回目でないので（Ｓ１８：ＮＯ）、循環ポンプ９停止後（Ｓ１９）、温水循環管２２への水張り処理が行われる（Ｓ２０）。尚、水張り処理では、循環ポンプ９をＯＮして作動させ膨張タンク１０から温水循環管２２へ給水を行う。これにより、循環ポンプ９内に空気が入り込み、水をうまく循環できなくなっているような状態である場合（所謂、エアー噛み状態）は、正常に戻り温水循環管２２内を水が循環できるようになる。尚、この際に、温水循環管２２に十分な水がなく、膨張タンク１０内の水だけでは足りない場合には、補水ユニット１１の給水電磁弁１２が開かれ、給水口２６から水が補給される。

そして、Ｓ４へ戻り、再び着火処理が行われ（Ｓ４）、能力大の燃焼が行われる（Ｓ５）。そして、再着火からｔ１時点を経過（７秒経過）したら（Ｓ６：ＹＥＳ）、その時点（ｔ１時点）の温度が取得され（Ｓ７）、能力小の燃焼に切り替えられる（Ｓ８）。そして、ｔ２時点を経過（切り替えから３秒経過）したら（Ｓ９：ＹＥＳ）、その時点（ｔ２時点）の温度が取得され（Ｓ１０）、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度とが再び比較される（Ｓ１１）。

２度目の比較においてもｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高ければ（Ｓ１１：ＹＥＳ）、水張りを行っても温水循環管２２内の温水が循環できていないということになる。そこで、バーナ４が消され（Ｓ１６）、異常発生回数カウンタＣＴに「１」が加算され、異常発生回数カウンタＣＴは「２」となる（Ｓ１７）。異常発生回数カウンタＣＴは「２」であり消火された回数は２回目であるので（Ｓ１８：ＹＥＳ）、循環ポンプ９が停止され（Ｓ２１）、循環異常のアラーム処理等を行う循環異常処理（図示外）へ進む。

尚、Ｓ１１において、ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高くなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、能力小にしたら（加熱量を切り替えたら）、熱交換器５の温度が下がっており、温水循環管２２内を正常に温水が循環していることになるので、通常の燃焼制御が行われる（Ｓ１２）。そして、消火指示が成立するまでは通常の燃焼制御が継続される（Ｓ１３：ＮＯ、Ｓ１２）。そして、消火の指示がなされたら（Ｓ１３：ＹＥＳ）、バーナ４が消火され（Ｓ１４）、循環ポンプ９が停止され（Ｓ１５）、Ｓ１へ戻る。

以上のようにして、着火後７秒経過後に、燃焼能力を大から小に切り替えて、切り替え時点（ｔ１時点）と切り替えてから３秒後（ｔ２時点）との熱交換器５の温度を比較することにより、切り替えによる熱交換器５の温度推移を検出し、異常であるか否かを判断している。そして、異常である場合には、まず消火の後に水張りを行い、エアー噛み等への対処を試みる。そして、再度、着火して燃焼能力の大から小への切り替えを行い、異常判断を行っている。水張りにより異常が解消されれば、通常の燃焼制御が行われるが、解消されていなければ、循環ポンプ９や温水循環管２２に異常があると判断されて、循環ポンプ９を停止し、循環異常の処理が行われる。

尚、本実施例１におけるＳ８の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「加熱切替手段」に相当し、Ｓ１１の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「異常判断手段」に相当し、Ｓ３，Ｓ１６〜Ｓ２１の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「異常処理手段」に相当する。

［実施例２］
次に、実施例２について説明する。図４は、所定時間経過後に加熱を停止した場合の熱交換器５の温度推移を示すグラフである。図２のグラフと同様に、横軸は時間を示し、左の縦軸は加熱量を示し、右の縦軸はサーミスタ１６により計測された熱交換器５の温度を示している。実線のグラフは、温水循環管２２の状態及び循環ポンプ９の状態が正常な場合の熱交換器５の温度推移グラフであり、一点鎖線のグラフは、温水循環管２２の状態又は循環ポンプ９の状態に異常があり、温水が循環していない場合のグラフである。また、２点鎖線のグラフは、バーナ４による熱交換器５への加熱量を示すグラフである。

本実施例２では、図４のグラフに示すｔ０において、バーナ４の着火が行われ、ｔ１において加熱の停止（加熱量の切り替え）が行われている。そこで、加熱量のグラフは、着火時ｔ０までは、０ｋｗであり着火後は緩点火が行われ、徐々に加熱量が上昇している。そして、緩点火後は７．２６ｋｗ（能力大）で一定に加熱されている。そして、ｔ１時点において加熱が停止されている。尚、本実施例２では、ｔ０からｔ１までの時間は７秒としている。

そこで、熱交換器５の温度は、着火時ｔ０までは約１５℃であるが、着火時ｔ０後緩点火終了後からは、徐々に上昇しｔ１時点においては、約２３℃まで上昇している。ここで、加熱が停止されると、温水循環が正常に行われている場合には、点火直後のための温水循環管２２内の水が冷たい状態にあり、加熱の停止によって熱交換器５内を通過する水の得る熱エネルギーがなくなるので、水の上昇温度もなくなり、サーミスタ１６の検知する温度は下降している。

しかしながら、温水循環が正常に行われていない場合には、熱交換器５内を水が通過しないので、ｔ１時点において加熱が停止されても余熱により熱交換器５内に滞っている水が加熱されてしまうので、温度上昇が継続している。

そこで、本実施例２では、正常に温水が循環している場合に再度温度上昇を開始する前の時点ｔ２の温度と、ｔ１時点の温度とを比較して温度推移を検知する。つまり、正常であればｔ１の温度よりもｔ２の温度の方が低くなり、異常であればｔ１の温度よりもｔ２の温度の方が高くなる。尚、本実施例２においてもｔ１からｔ２までの時間を３秒としている。

ここで、図５に示すフローチャートを参照して、コントローラ４１において行われる暖房制御における異常対応について説明する。図５は、実施例２の暖房制御のフローチャートである。

まず、運転指示が行われているか否かの判断が行われる（Ｓ３１）。そして、運転指示が行われていなければ（Ｓ３１：ＮＯ）、運転指示が行われるまで繰り返し運転指示の確認が行われる（Ｓ３１：ＮＯ，Ｓ３１）。そして、運転指示が行われたら（Ｓ３１：ＹＥＳ）、循環ポンプ９をＯＮして稼動を開始させる（Ｓ３２）。そして、異常発生回数カウンタＣＴに初期値の「０」がセットされ（Ｓ３３）、バーナ４への着火処理が行われ（Ｓ３４）、能力大（例えば、７．２６ｋｗ）での燃焼処理が行われる（Ｓ３５）。ここでは、バーナ４への着火時にはガス量を微少にして（緩点火）、バーナ４の燃焼が安定した後、加熱量が大とされる。そして、ｔ１時点が経過したか否か（点火後７秒経過したか否か）の判断が行われる（Ｓ３６）。ｔ１時点が経過されるまでは繰り返しｔ１時点経過の判断が行われ、７秒経過が待機される（Ｓ３６：ＮＯ，Ｓ３６）。

そして、ｔ１時点を経過したら（Ｓ３６：ＹＥＳ）、その時点（ｔ１時点）での温度がサーミスタ１６から取得される（Ｓ３７）。そして、バーナ４が消されて加熱が停止されて加熱量が切り替えられる（Ｓ３８）。そして、ｔ２時点が経過したか否か（切り替え後３秒経過したか否か）の判断が行われる（Ｓ３９）。ｔ２時点が経過されるまでは繰り返しｔ２時点経過の判断が行われ、３秒経過が待機される（Ｓ３９：ＮＯ，Ｓ９）。そして、ｔ２時点を経過したら（Ｓ３９：ＹＥＳ）、その時点（ｔ２時点）での温度がサーミスタ１６から取得される（Ｓ４０）。次いで、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度とが比較される（Ｓ４１）。

ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高ければ（Ｓ４１：ＹＥＳ）、加熱を停止しても（加熱量を切り替えても）、熱交換器５の温度が下がっていないということになるので、温水循環管２２の状態又は循環ポンプ９の状態に異常があり、温水が循環していないということになる。そこで、異常発生回数カウンタＣＴに「１」が加算され、異常発生回数カウンタＣＴは「１」となる（Ｓ４７）。異常発生回数カウンタＣＴは「１」であり消火された回数は２回目でないので（Ｓ４８：ＮＯ）、循環ポンプ９停止後（Ｓ４９）、温水循環管２２への水張り処理が行われる（Ｓ５０）。

そして、Ｓ３４へ戻り、再び着火処理が行われ（Ｓ３４）、能力大の燃焼が行われる（Ｓ３５）。そして、再着火からｔ１時点を経過（７秒経過）したら（Ｓ３６：ＹＥＳ）、その時点（ｔ１時点）の温度が取得され（Ｓ３７）、バーナ４が消されて加熱が停止されて加熱量が切り替えられる（Ｓ３８）。そして、ｔ２時点を経過（切り替えから３秒経過）したら（Ｓ３９：ＹＥＳ）、その時点（ｔ２時点）の温度が取得され（Ｓ４０）、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度とが再び比較される（Ｓ４１）。

２度目の比較においてもｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高ければ（Ｓ４１：ＹＥＳ）、水張りを行っても温水循環管２２内の温水が循環できていないということになる。そこで、異常発生回数カウンタＣＴに「１」が加算され、異常発生回数カウンタＣＴは「２」となる（Ｓ４７）。異常発生回数カウンタＣＴは「２」であり消火された回数は２回目であるので（Ｓ４８：ＹＥＳ）、循環ポンプ９が停止され（Ｓ５１）、ポンプ異常のアラーム処理等を行う循環異常処理（図示外）へ進む。

尚、Ｓ４１において、ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高くなければ（Ｓ４１：ＮＯ）、燃焼を停止したら（加熱量を切り替えたら）、熱交換器５の温度が下がっており、温水循環管２２内を正常に温水が循環していることになるので、通常の燃焼制御を行うために、バーナ４が着火され（Ｓ４２）、通常の燃焼制御が行われる（Ｓ４３）。そして、消火条件が成立するまでは通常の燃焼制御が継続される（Ｓ４４：ＮＯ、Ｓ４３）。そして、消火条件が成立したら（Ｓ４４：ＹＥＳ）、バーナ４が消火され（Ｓ４５）、循環ポンプ９が停止され（Ｓ４６）、Ｓ３１へ戻る。

以上のようにして、着火後、能力大で燃焼させ、７秒経過後に燃焼を停止させて加熱量を切り替え、切り替え時点（ｔ１時点）と切り替えてから３秒後（ｔ２時点）との熱交換器５の温度を比較することにより、切り替えによる熱交換器５の温度推移を検出し、異常であるか否かを判断している。そして、異常である場合には、まず消火の後に水張りを行い、エアー噛み等への対処を試みる。そして、再度、着火して能力大で燃焼させてから、燃焼を停止させて加熱量を切り替え、異常判断を行っている。水張りにより異常が解消されれば、通常の燃焼制御が行われるが、解消されていなければ、循環ポンプ９や温水循環管２２に異常があると判断されて、循環ポンプ９を停止し、循環異常の処理が行われる。

尚、本実施例２におけるＳ３８の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「加熱切替手段」に相当し、Ｓ４１の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「異常判断手段」に相当し、Ｓ３３，Ｓ４７〜Ｓ５１の処理を行うコントローラ４１のＣＰＵが「異常処理手段」に相当する。

したがって、上記実施例１及び実施例２のように本発明の温水循環加熱装置では、温水循環管２２の状態に異常があったり、循環ポンプ９に異常があったりして、温水循環管２２内の温水が正常に循環していない場合に、加熱を継続してしまい、温水暖房装置１を故障させてしまったり、事故を起こしてしまうことを回避することができる。

また、上記実施例１及び実施例２のように本発明の温水循環加熱装置では、温水循環加熱装置には必ず必要な温度計測手段を用いて、温水循環管の状態又は循環ポンプの状態の異常を判断するので、水流センサ等を別途設置する必要がなく、コストダウンが測れる。また、本発明の温水循環加熱装置では、着火時の温水循環管内の水温に関わらず温度推移により異常判断を行うので、着火時の温度が低く温水循環管内の水の温度上昇に時間がかかるような場合であっても、水温が上昇するのを待たずに異常判断が行われ、燃焼室３内の機器、部材を長時間加熱することがなく、機器、部材の傷みを押さえることができる。

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を備えてた温水暖房装置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。

上記実施例１及び実施例２において、ｔ１時点を着火後７秒経過時点、ｔ２時点を切り替え後３秒経過時点としているが、この時間はこれに限らない。ｔ２時点は、加熱量切り替え後、少なくとも、正常稼働時のｔ１時点での温度まで上昇する時間以内であればよい。

また、上記実施例１及び実施例２においては、ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高いか否かにより温度推移を検出しているが、温度推移に基づく異常の判断方法はこれに限らない。例えば、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度との差（温度変化）を算出し、その値が所定の範囲（正常範囲）に含まれているか否かにより判断してもよい。また、ｔ１時点からｔ２時点への温度変化の傾きを算出して、その値が所定の範囲（正常範囲）に含まれているか否かにより判断してもよい。尚、この正常範囲は、燃焼大及び燃焼小の加熱量や熱交換器の容量、温水循環管２２内の水量などにより異なる。

また、上記実施例１においては、加熱量の切り替えを行った際に熱交換器５の温度が下降する程度に加熱量を減少させ、ｔ２時点の温度がｔ１時点の温度よりも高いか否かにより異常の判断を行っているが、熱交換器５の温度が下降せず、熱交換器の温度上昇率が軽減する程度の加熱量の減少として、ｔ１時点の温度とｔ２時点の温度との差（温度変化）が予め登録されている所定の値より小さいか否かにより異常判断をしてもよい。また、着火時点の温度を計測し、着火時点の温度からｔ１時点の温度への温度上昇率と、ｔ１時点の温度からｔ２時点の温度への温度上昇率とを比較して、ｔ１時点の温度からｔ２時点の温度への温度上昇率の方が上昇率が低くなっているか否かにより異常判断をしてもよい。

また、上記実施例１及び実施例２においては、ｔ１時点を着火後所定時間（７秒）経過後としたが、ｔ１時点はこれに限らない。例えば、熱交換器５の温度が所定温度（例えば、８０℃）を越えた時点としてもよい。

また、上記実施例１及び実施例２においては、着火後に加熱状態の切り替え、温度計測、その所定時間経過後の温度計測を行い、異常検知を行っているが、通常の燃焼制御中に異常検知を行うようにしてもよい。その場合には、実施例１では、Ｓ１２の通常の燃焼制御において、Ｓ６〜Ｓ１１の処理が行われ、実施例２では、Ｓ４３の通常の燃焼制御において、Ｓ３６〜Ｓ４１の処理が行われる。ここで、ｔ１時点は、予め設定されている時間とする。例えば、着火時点から１０分経過した時点、そこからさらに１０分経過した時点というように１０分毎にｔ１時点を配置してもよい。また、毎時０分をｔ１時点として、１時間毎にｔ１時点として時刻に合わせてｔ１時点を配置してもよい。

また、上記実施例１及び実施例２においては、異常検知を２回行い、１回目に異常と判断された場合には水張りを行って、温水循環管２２内に空気が入り込み（所謂、エアー噛み状態）、水をうまく循環できなくなっているような状態である場合への対処を行っているが、異常処理手段により行われる安全作動は、これに限らず、１回目の異常判断において、循環ポンプ９を停止させるようにしてもよい。

また、上記実施例１及び実施例２においては、バーナ４の加熱状態を切り替える（能力大→能力小、又は、能力大→消火）直前にサーミスタ１６によって熱交換器５の温度（本発明における「第１温度」）を検出しているが、検出のタイミングはこれに限らず、加熱状態を切り替えるのと同時に、又は、加熱状態を切り替えた直後に検出するようにしてもよい。

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。 所定時間経過後に加熱量を減らした場合の熱交換器５の温度推移を示すグラフである。 実施例１の暖房制御のフローチャートである。 所定時間経過後に加熱を停止した場合の熱交換器５の温度推移を示すグラフである。 実施例２の暖房制御のフローチャートである。

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 補水ユニット
１６ サーミスタ
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

Claims (7)

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、当該温水により加熱を行う温水循環加熱装置であって、
   前記熱交換器内の温度を計測する温度計測手段と、
   前記加熱手段による加熱量を現在の加熱量より少ない状態に変化させる、又は、加熱を停止して加熱状態を切り替える加熱切替手段と、
   当該加熱切替手段により加熱状態を切り替えた後の前記温度計測手段により計測された前記熱交換器内の温度推移に基づいて、前記温水循環管の状態又は前記循環ポンプの状態が異常であるか否かを判断する異常判断手段と、
   当該異常判断手段により異常であると判断された場合に当該温水循環加熱装置を安全作動させる異常処理手段と
   を備えたことを特徴とする温水循環加熱装置。
2. 前記異常判断手段は、加熱状態を切り替えた時又は直前又は直後に前記温度計測手段により計測された第１温度、及び、加熱状態を切り替えてから所定時間経過後に前記温度計測手段により計測された第２温度に基づいて前記熱交換器内の温度推移を検出することを特徴とする請求項１に記載に温水循環加熱装置。
3. 前記異常判断手段は、前記第１温度から前記第２温度への温度変化が正常範囲から外れた場合に異常と判断することを特徴とする請求項２に記載の温水循環加熱装置。
4. 前記異常判断手段は、前記第１温度よりも前記第２温度が高い場合に異常と判断することを特徴とする請求項２又は３に記載の温水循環加熱装置。
5. 前記加熱切替手段は、前記加熱手段による加熱開始後所定時間経過後に加熱状態を切り替える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。
6. 前記加熱切替手段は、前記熱交換器内の温度が所定の温度を超えた際に加熱状態を切り替える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。
7. 前記異常処理手段は、前記加熱手段による加熱を停止した後に前記温水循環管への水張りを行い、その後、前記加熱手段による加熱を開始して、所定時間経過後又は前記熱交換器内の温度が所定の温度を超えた後に再び前記加熱切替手段により加熱状態を切り替えて前記異常判断手段による判断を行い、再度異常であると判断された場合には当該温水循環加熱装置を停止させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の温水循環加熱装置。

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