JP2017116165A

JP2017116165A - 温水器の寿命診断方法

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Publication number: JP2017116165A
Application number: JP2015250805A
Authority: JP
Inventors: 義夫林; Yoshio Hayashi; 悦博今里; Etsuhiro Imazato
Original assignee: Hirakawa Corp
Current assignee: Hirakawa Corp
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-24
Also published as: JP6655985B2

Abstract

【課題】正確に温水器の寿命を判断する寿命診断方法を提供する。
【解決手段】温水器の様々な情報を取得し（ステップ１）、各情報に応じてあらかじめ定めた基準で得点を付与し（ステップ２）、得点の合計点により温水器の劣化を類推し、寿命を判断することにより（ステップ４）、正確に温水器の寿命を判断することができる。
【選択図】図３

Description

ボイラ等の温水器の劣化を判断する温水器の寿命診断方法に関する。

蒸気ボイラおよび温水器は、ビルや病院，ホテル等の施設の暖房手段や給湯等に利用されている。温水器は法定耐用年数が定められておらず、温水器の交換時期を判断することは困難であった。温水器が故障すると、暖房や給湯が停止し、施設によっては営業に支障をきたす場合がある。そのため、温水器について、故障が発生する前に温水器の劣化を判断して寿命が近づいていることを検知し、温水器の交換時期を把握することが必要となる。

例えば従来から、燃焼用ファンの駆動モータに供給される電流とボイラ缶内圧力とを測定し、これらから使用蒸気量および使用熱量を演算してボイラの稼働状況を把握するボイラ用蒸気負荷分析装置があった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−７８４６号公報

しかしながら、従来のボイラ用蒸気負荷分析装置は蒸気ボイラおよび温水器において、使用蒸気量および使用熱量を求める装置であるため、温水器の寿命である交換時期を正確に把握することが困難であった。

本発明は、正確に温水器の寿命を判断することを目的とする。

本発明の温水器の寿命診断方法は、温水器の排気ガスの温度，燃焼用ファンモータの振動，熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧，前記温水器の騒音，前記温水器の表面温度および付帯動力盤の温度を測定する工程と、前記温水器の排気ガスの温度，前記燃焼用ファンモータの振動，前記熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧，前記温水器の騒音，前記温水器の表面温度および前記付帯動力盤の温度それぞれについて劣化が少ないほど高くなる点数を付与する工程と、前記温水器に搭載されるマイコンについて新型であるほど高くなる点数を付与する工程と、前記温水器の使用年数に応じて使用年数が少ないほど高くなる点数を付与する工程と、前記点数を合計して合計点を求める工程と、前記合計点があらかじめ定めた基準値より低い場合に前記温水器の寿命であると診断する工程とを有することを特徴とする。

以上のように、温水器の様々な情報を取得し、各情報に応じてあらかじめ定めた基準で得点を付与し、得点の合計点により温水器の劣化を類推し、寿命を判断することにより、正確に温水器の寿命を判断することができる。

各種情報を取得するための測定器と温水器との関係を例示する概略図取得した各種情報から寿命を判断する寿命診断装置の構成を例示する概略図本発明の温水器の寿命診断方法を示す概略フロー図ＩＳＯ１０８１６−１における振動値判定基準を示す図２４時間差圧を測定した例を示す図供給電流に対する温水器の循環ポンプの性能曲線を例示する図温水器が備える熱交換器能力を例示する図

まず、図１，図２を用いて、本発明の一実施形態における温水器と寿命の診断に用いる各種測定器との構成を説明する。
図１は各種情報を取得するための測定器と温水器との関係を例示する概略図、図２は取得した各種情報から寿命を判断する寿命診断装置の構成を例示する概略図である。

温水器１には複数の測定器が接続され、各測定器において種々の情報が取得される。各測定器の一部は寿命診断装置２に接続されており、寿命診断装置２に取得した情報を送信する。寿命診断装置２は取得した各種の情報を保存する。残りの測定器が取得した情報は作業者が収集する。測定器としては、例えば以下のような機器を用いることができる。

温度測定器３は、温水器１の排気ガスを排出する煙道４に設けられ、排気ガスの温度を測定する。温度測定器３は煙道４内の排気ガスの温度を測定するために、煙道４内に温度測定部が配置されるように設けられ、寿命診断装置２に接続されて測定結果を寿命診断装置２に送信する。温度測定器３として、例えば、熱電対や測温抵抗体が用いられる。

速度計５および加速度計６は、温水器１の燃焼室１８に空気を送風する燃焼用ファンモータ７に設けられ、燃焼用ファンモータ７の振動に伴う速度変化および加速度変化を測定する。速度計５および加速度計６は、燃焼用ファンモータ７の回転軸に対して直交する方向に設置される。速度計５および加速度計６は寿命診断装置２に接続されて測定結果を寿命診断装置２に送信する。

差圧計８は、給湯回路または循環・暖房回路の熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧を測定する。差圧計８は、給湯回路または循環・暖房回路における熱交換器入口９および熱交換器出口１０それぞれに設けられ、熱交換器入口９および熱交換器出口１０を流れる温水の水圧から差圧を測定する。差圧は熱交換器の閉塞の判断に用いることができる。給湯回路における熱交換器入口９および熱交換器出口１０への差圧計設置が困難な場合、循環回路または暖房回路における熱交換器入口９および熱交換器出口１０へ設けても良い。差圧計８は寿命診断装置２に接続されて測定された差圧を寿命診断装置２に送信する。

騒音計１１は、温水器１のバーナ正面に設置され、温水器１が作動中の騒音を測定する。騒音計１１の設置位置は、温水器１のバーナ正面に限らず、煙道４の正面等、あらかじめ定めた一定の場所に設置されても良い。騒音計１１で得られた測定値は作業員により手動で記録され、例えば作業員により手動でＰＣ１５の記憶装置１７に記録される。あるいは、騒音計１１と寿命診断装置２とを接続し、測定結果を寿命診断装置２の記憶装置１６に自動転送する構成としても良い。

サーモグラフィ１２は、温水器１の本体および付帯動力盤１３の放熱温度を赤外線撮影することにより測定する。サーモグラフィ１２は、手動で温度を測定したい場所を撮影し、温水器１については、本体全面を撮影するようにする。サーモグラフィ１２は、手動で温度を読取り作業員により手動で記憶される。例えば作業員により手動でＰＣ１５の記憶装置１７に記録される。あるいは、サーモグラフィ１２と寿命診断装置２とを接続し、測定結果を寿命診断装置２の記憶装置１６に自動転送する構成としても良い。さらに、サーモグラフィ１２内に赤外線写真を保存し、診断の際の参考資料としても良い。

電流計１４は、付帯動力盤１３の燃焼用ファンモータ７および燃料電磁弁に電流を供給する配線に接続され、燃焼用ファンモータ７および燃料電磁弁に供給される電流値を測定する。電流計１４は配線を挟み込むことにより、配線を流れる電流の電流値を測定する構成とすることができる。電流計１４は寿命診断装置２に接続されて測定結果を寿命診断装置２に送信する。

寿命診断装置２は、上記各測定結果である各種の一部の情報を取得し、測定結果を記録する記憶装置１６を備える。作業者は、手動で温水器１に内蔵されるマイコンの情報や温水器１の使用年数、温水器１の型番等を情報としてＰＣ１５の記憶装置１７に記憶する。作業者は収集した情報および寿命診断装置２が保存している情報を読み出して、各情報を劣化の度合いに応じた点数に換算し、温水器１の寿命を診断する。例えば、作業者はＰＣ１５等の記憶装置１７に残りの測定器から収拾した情報を記録し、寿命診断装置２が保存している情報を記憶装置１７に転送する。そして、ＰＣ１５等を操作し、表計算ソフト等を用いて記憶装置１７に保存された各温水器１の情報を点数に換算し、その合計点数から寿命を診断する。つまり、これら各種の情報それぞれについて、あらかじめ定めた基準に従い劣化の程度を表す点数に変換する。そしてこれらの点数の合計から温水器１の劣化を判断し、温水器１の寿命が近いか否かを診断する。あるいは、作業者は、残りの測定器が取得した情報を収集して手動で寿命診断装置２に入力し、寿命診断装置２があらかじめ定めた基準で各情報を点数換算し、寿命を診断することもできる。この場合、寿命診断装置２は、手動で情報を入力するためのキーボード等の入力装置（図示せず）を備える。また、各種の情報や変換された点数、診断結果等を記憶する記憶装置（図示せず）を備えることができる。さらに、点数への変換や寿命の診断を行うコンピュータ（図示せず）を搭載することもできる。また、寿命診断装置２を用いず、各測定器をＰＣ１５と接続し、測定結果の一部をＰＣ１５の記憶装置１７に転送し、残りの測定結果を作業者が手動で記憶装置１７に記憶する構成とすることもできる。

次に、図１〜図３を用いて温水器の寿命診断方法を説明する。
図３は本発明の温水器の寿命診断方法を示す概略フロー図である。
まず、寿命診断装置２は、各測定器で取得した情報を有線あるいは無線を介して取得する。手動で情報を寿命診断装置２に入力する必要がある場合は、作業者は手動で情報を寿命診断装置２に入力する。また、情報をＰＣ１５等の記憶装置１７に入力する必要がある場合は、作業者は手動で情報を記憶装置１７に入力する（図３のステップ１）。

次に、各種測定装置により測定した情報およびその他作業員が記録した各情報を、項目毎にあらかじめ定めた基準で点数に変換する。点数は、各項目での劣化の状況と測定値との関係に基づいて定められ、点数が高い程劣化の程度が低いとする。また、各項目は温水器１の劣化に与える影響を考慮して重み付けを付与される。上記の項目においては、温水器１の振動と熱交換器の差圧とが他の項目に比べて温水器１が劣化している時に顕著に測定結果に差がでるため、温水器１の振動と給湯回路または循環・暖房回路における熱交換器の差圧とに重み付けを付与しても良い。例えば、排気ガスの温度に１０点、温水器１の振動に２０点、給湯回路または循環・暖房回路における熱交換器の差圧に２０点、温水器１の騒音に１０点、温水器１の放熱に１０点、動力盤１３の放熱に１０点、マイコンのバージョンに１０点、温水器１の耐用年数に１０点を付与する。各項目は劣化が進行している程点数が低くなる（図３のステップ２）。各項目における点数への変換方法については後述する。

次に、各項目における点数を合計する。上記の例では配点の合計点は１００点となる（図３のステップ３）。
最後に、合計点があらかじめ定めた所定の点数、例えば５０点以下であるかどうか確認する（図３のステップ４）。合計点が所定の点数以下の場合、劣化が進行し、寿命が近く、交換時期であると診断し（図３のステップ５）、合計点が所定の点数より大きい場合、交換は不要であると診断する。点数の集計はエクセル等を使用し作業員が行う。以上の診断は作業者が行っても良いし、寿命診断装置２やＰＣ１５等のコンピュータが自動的に行っても良い（図３のステップ６）。

以上のように、温水器１の劣化に伴って結果が変化する複数の項目の測定を行い、各項目の測定結果を劣化に対応する得点に変換し、複数の項目の合計点数から、総合的に温水器１の劣化を判断して温水器１の交換時期であるか否かを診断することにより、少ない項目での診断に比べて正確に診断できると共に、あらかじめ定めた基準で付与する点数により診断するため容易に温水器１の寿命を診断することが可能となる。

以上のように、各工程の測定データを寿命診断装置が記録し、そのデータをもとに作業員が分析作業を行う。なお、以上の各工程をプログラムを実行することにより行っても良い。この場合、プログラムは寿命診断装置２またはＰＣ１５に搭載されるコンピュータにより実行される。また、記憶装置１６または記憶装置１７はコンピュータに読み込み可能な構成であり、プログラムが格納される。プログラムは、記憶装置１６および記憶装置１７に記憶された各種情報を読み込んで分析処理する。

次に、図１〜図７を用いて、図３のステップ２において各項目における測定結果を点数に変換する方法の例について説明する。
図４はＩＳＯ１０８１６−１における振動値判定基準を示す図、図５は２４時間差圧を測定した例を示す図、図６は供給電流に対する温水器の循環ポンプの性能曲線を例示する図、図７は温水器が備える熱交換器能力グラフを例示する図である。

まず、排気ガスの温度について、配点が１０点である場合を例に説明する。
温水器１の運転時の排気ガスの温度を、温水器１の導入時つまり新品の状態での運転時の排気ガスの温度と比較する。温水器１の運転時とは、通常運転時または定格運転時である。温水器１の運転時の排気ガスの温度は劣化により温度が上昇するため、温度を測定することにより劣化を判断することができる。点数は、温水器１を導入した時に運転した時の排気ガスの温度を基準温度とする。運転時の排気ガスの温度が基準温度であれば１０点とする。点数は、基準温度より６℃上回るごとに１点減点され、基準温度より６０℃以上上回っていると０点とする。

次に、温水器１の振動について、配点が２０点である場合を例に説明する。
温水器１の振動は劣化により大きくなるため、振動を測定することにより劣化を判断することができる。温水器１の振動については、速度計５の測定値および加速度計６の測定値それぞれに１０点が配点される。速度計５の測定値はＩＳＯ１０８１６−１に準拠するゾーンに応じて点数に変換される。ＩＳＯ１０８１６−１では、温水器１の大きさおよび設置状態により４つのクラスに分けられる。また、図４に示すように、４つのクラスそれぞれにおいて、測定された速度に応じて４つのゾーンに分類される。そして、測定された速度が属するゾーンに応じて点数が付与され、測定された速度がゾーンＡに入る場合は１０点、ゾーンＢに入る場合は５点、ゾーンＣに入る場合は２点、ゾーンＤに入る場合は０点とする。ＩＳＯ１０８１６−１ではｃｌａｓｓ１を「全体の構成要素の一部として組み込まれたエンジンや機械（１５ｋＷ以下の汎用電動機等）」と定めており、温水器はこれに分類される。ｃｌａｓｓ１では測定された速度が０ｍｍ／ｓ以上０．７１ｍｍ／ｓ未満の場合ゾーンＡで１０点、０．７１ｍｍ／ｓ以上１．８０ｍｍ／ｓ未満の場合ゾーンＢで５点、１．８０ｍｍ／ｓ以上４．５０ｍｍ／ｓ未満の場合ゾーンＣで２点、４．５０ｍｍ／ｓ以上の場合ゾーンＤで０点となる。

加速度については、測定された加速度に応じて４つのゾーンに分類される。そして、測定された加速度が属するゾーンに応じて点数が付与され、測定された加速度が、０Ｇ以上０．１０Ｇ未満の場合はゾーンＡとし１０点、０．１０Ｇ以上０．２３Ｇ未満の場合はゾーンＢとし５点、０．２３Ｇ以上０．７０Ｇ未満の場合はゾーンＣとし２点、０．７０Ｇ以上の場合はゾーンＤとし０点とする。

次に、熱交換器の差圧について、配点が２０点である場合を例に説明する。
熱交換器の閉塞を示す差圧は劣化により大きくなるため、差圧を測定することにより劣化を判断することができる。まず、差圧計８により、給湯回路または循環・暖房回路の熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧を一定時間連続的に測定する。このとき、給湯回路における熱交換器入口と出口を循環する温水の圧力の差圧を測定することが困難な場合、循環回路または暖房回路における熱交換器入口と出口を循環する温水の圧力の差圧を一定時間連続的に測定しても良い。例えば、図５に示すように２４時間差圧を測定し、その最大値を熱交換器内での圧力損失として検出する。図５の例では差圧の最大値は２２ｋＰａとなる。

次に、電流計１４で測定したる循環ポンプに供給される電流値を取得する。ここでは、電流値が５．１Ａであったとする。そして、図６に示すような温水器１に搭載された循環ポンプの電流値と吐出し量との関係を示す性能曲線から、循環ポンプに供給される電流値に対応する循環ポンプから排出される給湯の吐出し量を求める。図６の例では、電流値５．１Ａに対応する吐出し量は１５ｍ^３／ｈとなる。

その後、図７に示すような温水器１の熱交換器能力曲線から、循環する温水の流量である吐出し量に対する適正な差圧を算出する。検出した差圧が適正な差圧以下であれば２０点とする。適正な差圧を超える場合の点数は、熱交換器の能力曲線から、設計上の最大流量が流れた場合の差圧を最大差圧として、最大差圧と適正差圧の間を２０等分し、そこから検出した差圧の点数を判断する。検出した差圧が最大差圧の時０点とする。例えば、図７では、適正な差圧は１５ｋＰａであり、最大差圧は８０ｋＰａであるので、３．２５ｋＰａ毎に１点減点する。２１．５ｋＰａの時１８点、２４．７５ｋＰａの時１７点となり、検出した差圧は２２ｋＰａであるため、繰り下げて１７点とする。

次に、温水器１の騒音について、配点が１０点である場合を例に説明する。
騒音は劣化により大きくなるため、騒音を測定することにより劣化を判断することができる。騒音計１１で測定した音量を、温水器１を導入した時に同じ条件で測定した音量を基準値として基準値と比較する。測定した音量が基準値以下の場合を１０点とし、基準値を１ｄＢ上回る毎に１点減点する。基準値よりも１０ｄＢ上回った時に０点とする。例えば、基準値が７３ｄＢである時、測定値が７６ｄＢであれば７点とする。

次に、温水器１の放熱について、配点が１０点である場合を例に説明する。
この項目は、温水器１本体壁面に設けられた断熱材の劣化を確認するものである。放熱温度は断熱材の劣化により大きくなるため、放熱温度を測定することにより劣化を判断することができる。壁面に設けられた断熱材の熱伝導係数と温水器１内の温度から、断熱材の性能が完全に発揮されている場合の温水器１の表面温度を基準値として算出する。サーモグラフィ１２で測定した温水器１表面の最高温度と基準値とを比較することにより劣化を判定する。温水器１表面の最高温度が基準値以下の場合を１０点とし、温水器１表面の最高温度が例えば６０℃より高い場合は０点とする。そして、基準値と６０℃の間を１０等分し点数化する。例えば、基準値が４０℃の時、測定値が５０℃であれば、２℃上回る毎に１点減点し、点数を５点とする。

次に、付帯動力盤１３の放熱について、配点が１０点である場合を例に説明する。
付帯動力盤１３の放熱は劣化により大きくなるため、放熱温度を測定することにより劣化を判断することができる。サーモグラフィ１２により付帯動力盤１３の温度を測定する。別途雰囲気温度を測定する。付帯動力盤の動作温度規格の上限が５５℃である場合、付帯動力盤１３の温度が５５℃以上となると０点、雰囲気温度である場合１０点とする。雰囲気温度と動作温度規格の上限との差を１０等分し、付帯動力盤１３の温度が雰囲気温度からこの温度だけ高くなる毎に１点減点して点数を求める。

次に、マイコンのバージョンについて、配点が１０点である場合を例に説明する。
温水器１に搭載されるマイコンについて、あらかじめ、マイコンの製品およびバージョンに応じて０点から１０点の点数を１点おきに定めておく。例えば、最新型の最新バージョンのマイコンの点数は１０点とし、一定以上旧式のマイコンは０点とする。その間、その製品の新しさに応じて点数を定める。そして、搭載しているマイコンを確認し、作業員が記憶装置１７に記録しあらかじめ定めた基準に当てはめて点数化する。あるいは、搭載しているマイコンの製品型番とバージョンを手動で寿命診断装置２に入力し、寿命診断装置２が記憶している点数との対応表により、寿命診断装置２が自動的に点数を付与しても良い。また、温水器１と寿命診断装置２またはＰＣ１５とがネットワークで接続可能で、マイコンの情報を寿命診断装置２またはＰＣ１５が取得可能であれば、寿命診断装置２またはＰＣ１５が自動的にマイコンの製品型番とバージョンを取得し、寿命診断装置２またはＰＣ１５が記憶している点数との対応表により、寿命診断装置２またはＰＣ１５が自動的に点数を付与しても良い。

次に、温水器１の耐用年数について、配点が１０点である場合を例に説明する。
温水器１の耐用年数は使用燃料がガスの場合は１０年、油の場合で９年であるとする。温水器１の使用開始から耐用年数を経過している場合は０点、使用開始から１年未満である場合は１０点とする。使用開始から１年を経過する毎に使用燃料の種類に応じて一定の点数を減点して点数を付与する。例えば、使用燃料がガスならば使用開始から１年を経過する毎に１点、油ならば使用開始から１年を経過する毎に１．１点を減点し、端数が出た場合には四捨五入する。そして、温水器１を確認し、作業員が記憶装置１７に記録しあらかじめ定めた基準に当てはめて点数化する。あるいは、温水器１の製品型番や使用年数等を手動で寿命診断装置２に入力し、寿命診断装置２が記憶している点数との対応表により、寿命診断装置２が自動的に点数を付与しても良い。また、温水器１と寿命診断装置２またはＰＣ１５とがネットワークで接続可能で、温水器１の情報を寿命診断装置２またはＰＣ１５が取得可能であれば、寿命診断装置２またはＰＣ１５が自動的に温水器の製品型番や使用年数等を取得し、寿命診断装置２またはＰＣ１５が記憶している点数との対応表により、寿命診断装置２またはＰＣ１５が自動的に点数を付与しても良い。

１温水器
２寿命診断装置
３温度測定器
４煙道
５速度計
６加速度計
７燃焼用ファンモータ
８差圧計
９熱交換器入口
１０熱交換器出口
１１騒音計
１２サーモグラフィ
１３付帯動力盤
１４電流計
１５ＰＣ
１６記憶装置
１７記憶装置
１８燃焼室

Claims

温水器の排気ガスの温度，燃焼用ファンモータの振動，熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧，前記温水器の騒音，前記温水器の表面温度および付帯動力盤の温度を測定する工程と、
前記温水器の排気ガスの温度，前記燃焼用ファンモータの振動，前記熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧，前記温水器の騒音，前記温水器の表面温度および前記付帯動力盤の温度それぞれについて劣化が少ないほど高くなる点数を付与する工程と、
前記温水器に搭載されるマイコンについて新型であるほど高くなる点数を付与する工程と、
前記温水器の使用年数に応じて使用年数が少ないほど高くなる点数を付与する工程と、
前記点数を合計して合計点を求める工程と、
前記合計点があらかじめ定めた基準値より低い場合に前記温水器の寿命であると診断する工程と
を有することを特徴とする温水器の寿命診断方法。
前記温水器の排気ガスの温度に係る点数を、前記温水器の導入時の排気ガスの温度を基準として高くなる程低く付与し、
前記燃焼用ファンモータの振動に係る点数を、前記燃焼用ファンモータの速度と加速度を測定して基準となる前記速度と前記加速度より大きくなる程低くなるように付与し、
前記熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧に係る点数を、前記温水器の循環ポンプに供給される電流値を測定して、前記電流値から求めた前記循環ポンプの吐出し量に対応する前記熱交換器内を循環する温水の圧力の温水器入口と出口における差圧を基準として高くなる程低く付与し、
前記温水器の騒音に係る点数を、前記温水器の導入時の騒音を基準として高くなる程低く付与し、
前記温水器の表面温度に係る点数を、前記温水器の壁面に設けられる断熱材の熱伝導係数と温水器内温度とから求めた前記温水器の表面温度を基準として高くなる程低く付与し、
前記付帯動力盤の温度に係る点数を、あらかじめ定めた基準温度より高くなる程低く付与する
ことを特徴とする請求項１記載の温水器の寿命診断方法。