JP2017180953A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水量センサの故障以外の要因による検知流量の異常を検知して、報知を行うことができる給湯装置を提供する。【解決手段】給湯制御部４１は、流量検知部４０により下限流量以上の流量が検知されたときにバーナ３の燃焼を開始して、その後流量検知部４０による検出流量が下限流量未満になったときバーナ３を消火する。異常報知部４２は、所定時間Ｔx内に、給湯制御部４１によるバーナ３の点火から消火までの１サイクルが、所定回数以上繰り返されたときに、異常報知を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、給水流量の検知異常を認識する機能を有する給湯装置に関する。

従来、給湯装置においては、給水管を流通する水の流量を検出する水量センサが設けられ、水量センサにより下限流量以上の流量が検出されているときに、加熱手段（バーナ等）を作動させて水を加熱するように構成されている。

一般に、水量センサは、給水管中の水流によって回転する羽根車と、羽根車の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力するパルス信号出力部とを備えている。そして、羽根車のゴミ噛み等による羽根車の回転負荷の増大、或は羽根車に装着された回転速度検出用の磁石の一部欠損等の故障が生じて、水量センサの検出流量が実際に給水管を流通する水の流量よりも少なくなると、使用者がカランを開けて給水管に水が供給されても給湯運転が実行されない状況が生じ得る。

そこで、水量センサの故障が生じたことを、パルス信号出力部から出力されるパルス信号の周期の急激な変化により判断して、異常報知をするようにした水量センサの異常検知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２９５９０５号公報

特許文献１に記載された水量センサの異常検知装置によれば、水量センサの羽根車のゴミ噛み、羽根車と共に回転するマグネットの欠け等の異常が生じたときに、異常を速やかに検知して報知を行うことができる。

しかしながら、本願発明者らは、水量センサ自体には故障が生じていないにも拘わらず、給水管に水が通水されていない状態で下限流量以上の通水流量が誤検知される場合があることを知見した。このような通水流量の誤検知が生じると、湯を使用していないにも拘わらず水を加熱するための処理が実行されて、使用者に違和感や不安感を与えるおそれがある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、水量センサの故障以外の要因による給水管の通水流量の誤検知を認識して報知を行う給湯装置を提供することを目的とする。

本発明の給湯装置は、給水管及び給湯管に接続され、給水管から給湯管へと流通する水を加熱する給湯加熱部と、
前記給水管内に設けられて前記給水管内の水流により回転する羽根車と、該羽根車の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力するパルス信号出力部とを備えた水量センサと、
前記パルス信号を入力し、前記パルス信号の周期に基づいて前記給水管内の通水流量を検知する流量検知部と、
前記流量検知部による検知流量が下限流量以上になったときに前記給湯加熱部の作動を開始し、その後前記流量検知部による検知流量が前記下限流量未満になったときに前記給湯加熱部の作動を停止する給湯制御部と、
所定期間内に、前記給湯制御部による前記給湯加熱部の作動開始と停止が所定回数以上繰り返されたときに、異常報知を行う異常報知部と
を備えたことを特徴とする。

給湯装置には、周囲で使用される他の電気機器から種々の電気的ノイズが飛来する。そして、電気モータのように周期的に通電されるアクチュエータを備えた電気機器（ヒートポンプ、洗濯機、冷蔵庫等）からは、周期的に発生する電気的ノイズが飛来する場合がある。

このように、周期的に発生する電気的ノイズが、流量検知部のパルス信号の入力部に伝播し、電気的ノイズが飛来する周期が下限流量に相当する周期以下であると、流量検知部により下限流量以上の流量が誤検知されて、給湯制御部により給湯加熱部の作動が開始される。この場合、他の電気機器から飛来する電気ノイズの周期は不安定であるため、流量検知部により誤検知される流量が下限流量以上となる状態と下限流量よりも多くなる状態とが頻繁に切り替わる。そして、これに応じて、給湯制御部による給湯加熱部の運転開始と停止が断続的に繰り返されると、湯を使用していないにも拘わらず給湯加熱部が断続的に作動することより、使用者に違和感や不安感を抱かせてしまう。

そこで、異常報知部は、所定期間内に、給湯制御部による給湯運転の実行と停止が所定回数以上繰り返されたときに、異常報知を行う。この異常報知により、電気的ノイズにより給湯運転が実行されていることを使用者に認識させて、ノイズ対策等の措置をとることを促すことができる。

給湯装置の全体構成図。 検知流量の異常を報知する処理のフローチャート。 電気的ノイズに起因する検知流量の異常の説明図であり、図３Ａはバーナの点火処理が実行される場合を示し、図３Ｂはバーナの点火処理が実行されない場合を示している。

本発明の実施形態の一例について、図１〜図３を参照して説明する。

［１．給湯装置の構成］
図１を参照して、給湯装置１は、バーナ３、バーナ３により加熱される熱交換器４、図示しない上水道に接続されて熱交換器４に給水する給水管５、給水管５の開度を変更する水量サーボ弁６、給水管５内を流通する水の流量を検出する水量センサ７、熱交換器４で加熱された水が供給される給湯管８、給水管５に供給される水の一部を給湯管８に混合させるバイパス管９、バイパス管９の開度を変更するバイパスサーボ弁１０、給湯管８とバイパス管９との合流箇所の下流側の給湯管８内の湯水の温度を検出する給湯温度センサ１１、熱交換器４の出口付近の給湯管８内の湯水の温度を検出する熱交温度センサ１２、及び熱交換器４の異常過熱を検出する過熱温度センサ１３が備えられている。なお、バーナ３と熱交換器４とにより、本発明の給湯加熱部が構成される。

水量センサ７は、給水管５内に配置されて給水管５内の水流により回転する羽根車７ａと、羽根車７ａに装着された磁石（図示しない）を検出して、羽根車７ａの回転速度に応じた周期のパルス信号Ｐsを出力するパルス信号出力部７ｂとにより構成されている。

さらに、給湯装置１には、バーナ３に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１４、バーナ３に点火する点火プラグ１５、及びバーナ３の燃焼炎を検出するフレームロッド１６が備えられている。また、バーナ３に燃料ガスを供給するガス供給管１７には、ガス供給管１７を開閉する元ガス電磁弁１８、バーナ３の燃焼面を切り替える能力切替弁１９，２０、及びガス供給管１７の開度を変更するガス比例弁２１が備えられている。

また、給湯装置１には、給湯装置１の全体的な作動を制御するコントローラ２が備えられている。コントローラ２は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェース回路等によって構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された給湯装置１の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、流量検知部４０、給湯制御部４１、及び異常報知部４２として機能する。流量検知部４０、給湯制御部４１、及び異常報知部４２の動作については後述する。

コントローラ２には、給湯装置１を遠隔操作するためのリモコン３０が接続されている。リモコン３０には、給湯装置１を運転待機状態（給湯が不能な状態）と運転状態（給湯が可能な状態）とに切り替える運転スイッチ３１、給湯管８に連通した給湯配管２２に供給される湯の目標温度（目標給湯温度）を設定する給湯温度設定スイッチ３２、給湯装置１の作動状態等を表示する表示器３３、音声によるガイダンス等を出力するスピーカ３４、及びブザー３５が設けられている。

コントローラ２には、水量センサ７、給湯温度センサ１１、熱交温度センサ１２、過熱温度センサ１３、及びフレームロッド１６による検出信号と、リモコン３０の操作信号とが入力される。

また、コントローラ２から出力される制御信号によって、水量サーボ弁６、バイパスサーボ弁１０、燃焼ファン１４、点火プラグ１５、元ガス電磁弁１８、能力切替弁１９，２０、ガス比例弁２１、及びリモコン３０の表示器３３、スピーカ３４、ブザー３５の作動が制御される。

［２．給湯装置の動作］
給湯装置１を商用電源（図示しない）に接続すると、コントローラ２とリモコン３０が作動を開始して、給湯装置１は運転待機状態となる。運転待機状態で、使用者がリモコン３０の運転スイッチ３１を操作（ＯＮ操作）すると、給湯装置１は運転待機状態から運転状態に切り替わる。運転状態においては、リモコン３０の給湯温度設定スイッチ３２の操作が可能となる。

使用者が給湯配管２２の先端に接続されたカラン２３を開けると、水道管から給水管５への給水が開始され、水量センサ７から給水管５の通水流量に応じた周期のパルス信号Ｐsが出力される。流量検知部４０は、水量センサ７から出力されるパルス信号Ｐsを入力して、パルス信号Ｐsの周期を算出することにより、給水管５に供給されている水の流量（通水流量）Ｆsを検知する。

給湯制御部４１は、流量検知部４０による検知流量Ｆsが下限流量以上になったときに、燃焼ファン１４を作動させて点火プラグ１５に火花放電を生じさせた状態で、元ガス電磁弁１８と能力切替弁１９，２０を開弁して、バーナ３の点火処理を行う。そして、給湯制御部４１は、リモコン３０の給湯温度設定スイッチ３２により設定された目標給湯温度と、給湯温度センサ１１の検出温度（給湯配管２２に供給される湯の温度）との差を減少させるように、バーナ３の燃焼量と、熱交換器４への給水流量に対するバイパス管９への給水流量の割合であるバイパス比とを制御する給湯運転を開始する。

その後、給湯制御部４１は、使用者によりカラン２３が閉められて、流量検知部４０による検知流量Ｆsが下限流量未満になったときに、元ガス電磁弁１８と能力切替弁１９，２０を閉弁してバーナ３を消火し、燃焼ファン１４の作動を停止して給湯運転を終了する。

［３．検知流量の異常報知処理］
図２に示したフローチャートに従って、異常報知部４２により実行される流量検知部４０による検知流量の誤検知に対する異常報知処理について説明する。

給湯装置１には、給湯装置１の付近に設置された他の装置（ヒートポンプ、洗濯機、冷蔵庫等）から電気的なノイズが飛来する。そして、電気的なノイズの発生源が、周期的な通電により作動するモータ等の電気アクチュエータであるときには、飛来する電気的ノイズが、図１に示したように電圧が周期的に変化するパルス状のノイズ信号Ｎsとなる。

このようなパルス状のノイズ信号Ｎsが水量センサ７とコントローラ２間の接続線７ｃに伝播して、コントローラ２に入力されると、流量検知部４０により、ノイズ信号Ｎsの周期に基づいて流量Ｆsが誤検知される。そして、誤検知された流量Ｆsが下限流量以上であるときには、実際にはカラン２３が閉められていて給水管５に通水されていないにも拘わらず、給湯制御部４１によりバーナ３の点火処理が実行され、ノイズ信号Ｎsの停止によりバーナ３の消火処理が実行される。そのため、ノイズ信号Ｎsが周期的に発生すると、バーナ３の点火と消火が不定期に繰り返されてしまう。

そこで、異常報知部４２は、図２に示したフローチャートによる処理を実行して、このような電気的ノイズＮsに起因する流量Ｆsの誤検知を判断して異常報知を行う。

図２のＳＴＥＰ１で、異常報知部４２は、カウンタ変数ＣＮＴを０にし、続くＳＴＥＰ２で、タイマの計時時間がＴx（本発明の所定時間に相当する）以上であるか否かを判断する。計時時間Ｔxは、電気的ノイズＮsによる下限流量以上の流量Ｆsの誤検知と、使用者が断続的に湯を使用している状況とを区別して、使用者が断続的に湯を使用している場合には、異常報知がなされないようにするために設定された時間である。

そして、タイマの計時時間がＴx以上であるときはＳＴＥＰ２０に進み、異常報知部４２は、タイマをリセットしてＳＴＥＰ１に戻る。また、タイマの計時時間がＴx未満であるときにはＳＴＥＰ３に進む。

ＳＴＥＰ３で、異常報知部４２は、給湯制御部４１によりバーナ３の点火処理がなされたか否かを判断する。給湯制御部４１によりバーナ３の点火処理がなされるのは、上述したように、流量検知部４０による検知流量Ｆsが下限流量Ｆth以上になった場合である。

ここで、図３Ａは、縦軸を電圧（Ｖ）に設定し、横軸を時間（ｔ）に設定して、水量センサ７とコントローラ２との接続線７ｃからコントローラ２に入力される電気的ノイズＮsにより、流量検知部４０が下限流量以上の流量Ｆsを誤検知する状態を例示している。

図３Ａにおいては、ｔ₁₁〜ｔ₁₂の期間Ｔ₁₁（６〜７秒以上）に亘って電気的ノイズＮsが入力され、ｔ₁₂〜ｔ₁₃のインターバルＴ₁₂（０．５秒程度）をおいて、ｔ₁₃以降は断続的に電気的ノイズＮsが入力されている。この場合は、電気的ノイズＮsが継続して入力される期間Ｔ₁₁が、バーナ３の点火処理に至る時間（燃焼ファン１４の初期チェック時間＋流量検知部４０よる流量Ｆsの検知時間、例えば５秒程度）以上であるので、検知流量Ｆsが下限流量以上であれば、給湯制御部４１によりバーナ３の点火処理が実行される。

一方、図３Ｂは、図３Ａと同様に、縦軸を電圧（Ｖ）に設定し、横軸を時間（ｔ）に設定して、水量センサ７とコントローラ２の接続線７ｃからコントローラ２に電気的ノイズＮsが入力されたが、流量検知部４０により流量が検知されない状態を例示している。

図３Ｂにおいては、ｔ₂₁〜ｔ₂₂の期間Ｔ₂₁（１〜２秒程度）に亘って電気的ノイズＮsが入力され、ｔ₂₂〜ｔ₂₃のインターバルＴ₂₂（０．５秒程度）をおいて、ｔ₂₃以降は断続的に電気的ノイズＮsが入力されている。この場合は、電気的ノイズＮsが継続して入力される期間Ｔ₂₁が短く、バーナ３の点火処理に至る時間（５秒程度）よりも短いので、給湯制御部４１によるバーナ３の点火処理は実行されない。

なお、図３Ａ，図３Ｂは、給湯装置１が初期状態（前回の給湯運転の終了から連続燃焼の判定時間（例えば８分）以上経過した状態）であるときに、電気的ノイズが入力された場合を示している。それに対して、前回の給湯運転の終了から連続燃焼の判定時間が経過していない状態であるときには、燃焼ファン１４の初期チェックが行われないため、バーナ３の点火処理に至る時間が短くなる（例えば２秒）。

ＳＴＥＰ４で、異常報知部４２は、タイマが作動中であるか否か（既にタイマをスタートさせたか否か）を判断する。そして、タイマが作動中でないときはＳＴＥＰ３０に分岐し、異常報知部４２は、タイマをスタートさせてＳＴＥＰ５に進む。一方、ＳＴＥＰ４でタイマが作動中であったときにはＳＴＥＰ５に進む。

ＳＴＥＰ５で、異常報知部４２は、給湯制御部４１によりバーナ３の消火処理が実行されるのを待ってＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ６で、異常報知部４２は、カウンタ変数ＣＮＴを１増やしてＳＴＥＰ７に進む。カウンタ変数ＣＮＴは、ＳＴＥＰ３でバーナ３の点火処理が認識され、且つＳＴＥＰ５でバーナ３の消火処理が認識されたとき、すなわち、バーナ３の点火（バーナ３の作動開始）から消火（バーナの作動停止）までの１サイクルが認識されたときに１増やされる。

続くＳＴＥＰ７で、異常報知部４２は、カウンタ変数ＣＮＴの値が異常判定値ＮＸ以上であるか否かを判断する。そして、カウンタ変数ＣＮＴの値が異常判定値ＮＸ以上であるときはＳＴＥＰ４０に分岐し、カウンタ変数ＣＮＴの値が異常判定値ＮＸ未満であるときにはＳＴＥＰ２に戻る。

カウンタ変数ＣＮＴの値が異常判定値ＮＸ以上となるのは、ＳＴＥＰ２でタイマの計時時間がＴｘ以上になる前に、ＳＴＥＰ３によるバーナ３の点火処理の認識とＳＴＥＰ５によるバーナ３の消火処理の認識の１サイクルが、異常判定値ＮＸ回繰り返されたときである。そして、このように、短時間でバーナ３の点火処理と消火処理とが繰り返されるのは、使用者による操作によるものではなく、電気的ノイズＮsによって、流量検知部４０により下限流量以上の流量Ｆsが誤検知されたことによると判断できる。

そこで、異常報知部４２は、ＳＴＥＰ４０で、リモコン３０の表示器３３に、電気的ノイズにより流量Ｆsの誤検知が生じたことを示すエラーコードを表示する。このエラーコードにより、使用者に対して電気的ノイズの防止対策（ノイズフィルタの設置等）を促すことができる。

なお、表示器３３へのエラーコードの表示と共に、或はこの表示に代えて、リモコン３０に設けられたスピーカ３４からの音声出力又はブザー３５の出力により、電気的ノイズにより流量Ｆsの誤検知が生じたことを報知してもよい。

また、本実施形態では、燃料ガスを燃焼させるバーナ３により水を加熱する給湯装置を示したが、水量センサにより給水管への通水を検知して水を加熱するフロー式の給湯装置であれば本発明の適用が可能である。例えば、給湯灯油を燃焼させるバーナを用いる給湯装置、或は電気ヒータにより水を加熱する給湯装置に対しても、本発明の適用が可能である。

１…給湯装置、２…コントローラ、３…バーナ、４…熱交換器、５…給水管、７…水量センサ、８…給湯管、１４…燃焼ファン、３０…リモコン、４０…流量検知部、４１…給湯制御部、４２…異常報知部。

Claims (1)

1. 給水管及び給湯管に接続され、給水管から給湯管へと流通する水を加熱する給湯加熱部と、
   前記給水管内に設けられて前記給水管内の水流により回転する羽根車と、該羽根車の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力するパルス信号出力部とを備えた水量センサと、
   前記パルス信号を入力し、前記パルス信号の周期に基づいて前記給水管内の通水流量を検知する流量検知部と、
   前記流量検知部による検知流量が下限流量以上になったときに前記給湯加熱部の作動を開始し、その後前記流量検知部による検知流量が前記下限流量未満になったときに前記給湯加熱部の作動を停止する給湯制御部と、
   所定時間内に、前記給湯制御部による前記給湯加熱部の作動開始と停止が所定回数以上繰り返されたときに、異常報知を行う異常報知部と
   を備えたことを特徴とする給湯装置。