JP2017172921A - 連結給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給湯ユニットが連結された連結給湯システムにおいて、システム全体の給湯運転を妨げることなく、低コストで、各給湯ユニットの漏水を判定する。
【解決手段】給水管３に設けられた給水量検知手段２０と、出湯管４に設けられた出湯側開閉弁３１とを各別に有する給湯ユニット１ａが複数、連結された連結給湯システムにおいて、全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態にある場合、最低台数の給湯ユニット１ａの出湯側開閉弁３１を開弁状態で待機させる一方、他の給湯ユニット１ａの出湯側開閉弁３１を閉弁状態で待機させ、出湯側開閉弁３１を閉弁状態で待機させた給湯ユニット１ａの給水量検知手段２０の出力に基づき漏水を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の給湯ユニットが連結された連結給湯システムに関する。特に、本発明は、連結給湯システムを構成する各給湯ユニットの漏水の検知に関する。

従来、複数の給湯器を連結して用いる連結給湯システムが知られている。この種の連結給湯システムによれば、専用設計でコストが高い大型の給湯器を設置することなく、比較的小型の給湯器を複数、連結して設置すればよいため、製造コストを低減できる。また、要求される給湯負荷に応じて稼動させる給湯器の台数を増減させるため、広範囲の給湯量に対応できる（特許文献１）。

ところで、連結給湯システムは大型の装置であるため、建物の地下や屋上などに設置される場合が多い。そのため、給湯器内の配管から漏水が生じても、漏水が発見され難い。また、連結給湯システムでは、一部の給湯器で漏水が生じても、他の給湯器から出湯が可能であるため、ある程度以上の出湯量の低下が生じるまで、漏水が認識されず、被害が大きくなるという問題がある。

漏水を検知するために、例えば、バーナで発生させた燃焼ガスによって加熱される二次熱交換器及び一次熱交換器を備え、二次熱交換器及び一次熱交換器の順に水が通水される単一の給湯器において、二次熱交換器への通水を停止して、一次熱交換器のみに通水する切替弁と、ドレン配管に二次熱交換器からの漏水を検知する漏水検知手段とを設け、給湯運転時に通常以上の流量が漏水検知手段で検知されるかどうかから、二次熱交換器の漏水を判定することが提案されている（特許文献２）。また、例えば、熱媒循環路と給湯回路との間に液々熱交換器を設けた単一の給湯器においては、給湯回路の給湯側を開閉する開閉手段と、給湯回路の水流を検知する水流検知手段とを設け、開閉手段が閉じられたときに、水流検知手段で水流が検知されるかどうかから、漏水の有無を判定することが提案されている（特許文献３）。

特開２００７−２９２３８３号公報 特開２００４−２９３９１７号公報 特開２００３−１１４０５５号公報

しかしながら、特許文献２の給湯器で二次熱交換器への通水を停止させるためには、切替弁として高コストの三方弁を必要とするという問題や、高温の燃焼ガスで加熱されて経年劣化の大きな一次熱交換器からの漏水をチェックできないという問題がある。

また、特許文献３の給湯器では、所定の時刻が到来すると、開閉手段により給湯回路を閉じて漏水チェックが行われるため、給湯運転と漏水チェックとが重複した場合、湯水の出湯が停止されてしまうという問題がある。特に、連結給湯システムは、単一の給湯器と異なり、多数の給湯先と繋がっており、給湯需要は不定期で発生するため、漏水チェックの実行時期を固定することが難しい。

一方、連結給湯システムにおいても、全ての給湯先で給湯需要が生じていなければ、開閉手段で給湯回路を閉じることにより、漏水チェックを行うこともできると考えられる。

しかしながら、連結給湯システムが、特許文献３のような熱媒循環路と給湯回路とを別々に設けた給湯器と異なり、特許文献２のようなバーナで発生する燃焼ガスで熱交換器を直接加熱し、湯水を出湯させる給湯器で構成されている場合、少なくとも１箇所の給湯先を開栓して最低作動水量以上の給水量が検知されるとバーナを点火させ、全ての給湯先を閉栓して最低作動水量未満の給水量が検知されるとバーナを消火させる点消火制御が行われる。それゆえ、このような給水量により点消火制御が行われる先止め式の給湯器では、各給湯器が正常に稼動可能な状態であったとしても、開閉手段により給湯回路を閉じて漏水チェックが開始されると給水量が検知されなくなるため、給湯需要が生じたときに給湯運転が開始されないという問題がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、複数の給湯ユニットが連結された連結給湯システムにおいて、システム全体の給湯運転を妨げることなく、低コストで、各給湯ユニットの漏水を判定することにある。

本発明によれば、バーナ、熱交換器、熱交換器に水を供給する給水管、熱交換器から湯水を出湯する出湯管、給水管を流れる水の給水量を検知する給水量検知手段、及び出湯管を開閉する出湯側開閉弁を各別に有する複数台の給湯ユニットと、
各給湯ユニットの漏水を検知する制御ユニットとを備える連結給湯システムであって、
制御ユニットは、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、少なくとも最低台数の給湯ユニットは出湯側開閉弁を開弁状態で待機させ、
出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる給湯ユニット以外の少なくとも１台の給湯ユニットは、出湯側開閉弁を閉弁状態で待機させて、出湯側開閉弁が閉弁状態にある給湯ユニットの給水量検知手段からの出力に基づき漏水を判定する連結給湯システムが提供される。

上記連結給湯システムによれば、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、すなわち、給湯運転が行われていないときに、少なくとも最低台数の給湯ユニットは出湯側開閉弁を開弁状態で待機させるから、給水管及び出湯管を含む通水回路は通水可能状態となっている。従って、少なくとも１箇所の給湯先を開栓すれば、出湯側開閉弁を開弁状態で待機させている給湯ユニットを直ちに稼動させて、給湯運転を開始させることができる。
また、上記連結給湯システムによれば、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる給湯ユニット以外の少なくとも１台の給湯ユニットは、出湯側開閉弁を閉弁状態で待機させるから、給水管及び出湯管を含む通水回路は漏水がなければ止水状態となっている。従って、出湯側開閉弁を閉弁状態で待機させている給湯ユニットの給水量検知手段からの出力により漏水を判定できる。

上記連結給湯システムにおいて、好ましくは、
制御ユニットは、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、各給湯ユニットの稼動情報に基づき出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる最低台数の給湯ユニットを設定する。

上記連結給湯システムによれば、各給湯ユニットの稼動情報に基づき、給湯運転の停止中、出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる最低台数の給湯ユニットを設定するから、給湯先が開栓されて給湯需要が生じたときに最初に稼動させる給湯ユニットは固定されない。それゆえ、出湯側開閉弁を閉弁状態で待機させる給湯ユニットも固定されないから、全ての給湯ユニットの漏水を判定できる。

以上のように、本発明によれば、複数の給湯ユニットが連結された連結給湯システムにおいて、円滑な給湯運転を確保しつつ、低コストで、各給湯ユニットの漏水を判定できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る連結給湯システムの一例を示す概略模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る連結給湯システムを構成する給湯ユニットの一例を示す概略構成図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る連結給湯システムの漏水チェックにおける制御動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態の連結給湯システムを、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施の形態の連結給湯システムは、ケーシング内に２台の給湯ユニット１ａが並列に連結された給湯装置１と、給湯装置１と接続された複数の蛇口６と、給湯温度等を設定するリモコン８とを備える。各給湯ユニット１ａの給水管３は、図示しない給水源と繋がり、所定の給水圧が作用する給水主配管３００から分岐接続されており、各給湯ユニット１ａの出湯管４は、給湯先の複数の蛇口６と接続された出湯主配管４００から分岐接続されている。また、各給湯ユニット１ａのガス供給管５は、ガス主配管５００から分岐接続されている。連結させる給湯ユニット１ａの台数は、必要とされる給湯能力に応じて適宜、設定される。なお、本実施の形態では、１つのケーシング内で２台の給湯ユニット１ａが連結された給湯装置１が用いられているが、１つのケーシングに１台の給湯ユニット１ａが収容されたものを複数、連結させてもよい。

給湯装置１には、リモコン８と接続された連結制御ユニット２が設けられており、連結制御ユニット２は各給湯ユニット１ａに設けられた後述する個別制御ユニット７と接続されている。なお、複数の給湯装置１を連結させる場合、１つの給湯装置１に親機としての連結制御ユニット２を設け、他の給湯装置に連結制御ユニット２と通信接続するための子機制御ユニットを設けてもよい。

図２は、給湯装置１の構造を示す概略構成図であり、２台の給湯ユニット１ａが並列に連結されている。各給湯ユニット１ａは、同一の構成を有するため、同一の部材については、同一の引用番号を付して説明を省略する。

給湯ユニット１ａは、缶体９内に、ガス供給管５から供給された燃料ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成するガスバーナ１１と、熱交換器１０と、ガスバーナ１１に点火するための点火プラグ１２と、点火プラグ１２に高電圧を印加するイグナイタ１３と、ガスバーナ１１の燃焼炎の有無を検知するフレームロッド１４と、ガスバーナ１１に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１５と、給湯ユニット１ａの稼動を制御する個別制御ユニット７とを備える。

ガスバーナ１１は、第１から第３の３つのバーナブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより構成されている。ガス供給管５には、燃料ガスが供給されるガス供給管５を開閉する元電磁弁４１と、ガス供給管５の開度を調節するガス比例弁４３とが介設されている。ガス供給管５の下流部分は、第１〜第３の３つのバーナブロック１１ａ〜１１ｃに向かって三又に分岐する分岐路となっている。

第１バーナブロック１１ａに接続される分岐路には、第１バーナブロック１１ａへの燃料ガスの供給と遮断を切換える第１切換電磁弁４４ａが介設されている。第２バーナブロック１１ｂに接続される分岐路には、第２バーナブロック１１ｂへの燃料ガスの供給と遮断を切換える第２切換電磁弁４４ｂが介設されている。第３バーナブロック１１ｃに接続される分岐路には、第３バーナブロック１１ｃへの燃料ガスの供給と遮断を切換える第３切換電磁弁４４ｃが介設されている。

熱交換器１０は、ガスバーナ１１の直上位置に配設された顕熱熱交換器１０１と、顕熱熱交換器１０１の上方に配設された潜熱熱交換器１０２とを有する。また、顕熱熱交換器１０１の上方位置で、潜熱熱交換器１０２の下方位置には、給湯ユニット１ａの稼動時に潜熱熱交換器１０２から滴下したドレンを集めるためのドレン受皿５０が配設され、ドレン受皿５０に滴下したドレンは、ドレン導出管５１を介して中和器５２に排出される。

給湯ユニット１ａは、給湯用水が流れる通水回路を備えており、既述した熱交換器１０に水を供給する給水管３、及び熱交換器１０から湯水を出湯する出湯管４は、通水回路の一部を構成している。また、顕熱熱交換器１０１と潜熱熱交換器１０２とは、潜熱熱交換器１０２が通水回路の上流側に位置するように通水回路の一部に直列に接続されている。顕熱熱交換器１０１及び潜熱熱交換器１０２はそれぞれ、燃焼ガスから顕熱及び潜熱を回収して、通水回路を流れる水を加熱する。

給水管３には、給水管３を流れる水の給水量を検知する給水量センサ（給水量検知手段）２０と給水管３から供給される水の温度を検知する給水温度センサ２１とが備えられている。出湯管４における顕熱熱交換器１０１の出口近傍には、顕熱熱交換器１０１による加熱直後の湯水の出湯温度を検知する熱交温度センサ１６が設けられている。また、給水管３と出湯管４との間には、給水管３に供給される水の一部を熱交換器１０を通過させることなく、出湯管４に混入させるバイパス管３０と、バイパス管３０の開度を調節するバイパスサーボ弁２２が介設されている。さらに、出湯管４には、出湯管４とバイパス管３０との合流部よりも下流側に、過圧逃がし弁３３と、出湯管４から蛇口６に供給される湯水の温度を検知する出湯温度センサ３２と、出湯管４を流れる湯水の出湯量を調整する湯量サーボ弁（出湯側開閉弁）３１とが設けられている。

個別制御ユニット７は、マイクロコンピュータ等により構成される電子ユニットである。個別制御ユニット７には、連結制御ユニット２から給湯ユニット１ａの運転／停止や運転条件の設定等を指示する信号が入力され、また、フレームロッド１４、熱交温度センサ１６、給水量センサ２０、給水温度センサ２１、出湯温度センサ３２等からの検知信号が入力される。

また、個別制御ユニット７から出力される制御信号によって、イグナイタ１３、燃焼ファン１５、バイパスサーボ弁２２、湯量サーボ弁３１、元電磁弁４１、ガス比例弁４３、第１切換電磁弁４４ａ、第２切換電磁弁４４ｂ、及び第３切換電磁弁４４ｃの作動が制御される。そして、個別制御ユニット７は、第１切換電磁弁４４ａ、第２切換電磁弁４４ｂ、及び第３切換電磁弁４４ｃの開閉作動状況と、ガス比例弁４３の開度からガスバーナ１１の燃焼量を検知する。

個別制御ユニット７は、マイクロコンピュータにより予めメモリに記憶されたプログラムを実行する。より詳細には、個別制御ユニット７は、湯量サーボ弁３１が開弁状態にあり、通水回路が通水可能状態にある給湯ユニット１ａで、給水量センサ２０により検知される水の流量が予め設定された最低作動水量以上となると、燃焼ファン１５によりガスバーナ１１に燃焼用空気を供給し、イグナイタ１３により点火プラグ１２に高電圧を印加して火花放電を生じさせた状態で、元電磁弁４１及び第１〜第３切換電磁弁４４ａ〜４４ｃを開弁して、ガスバーナ１１に点火する。

そして、個別制御ユニット７は、出湯温度センサ２２により検知される出湯管４を流れる湯水の温度が、リモコン８で設定された給湯温度となるように、第１〜第３切換電磁弁４４ａ〜４４ｃの開閉とガス比例弁４３の開度の調節と燃焼ファン１５の回転数の調節を行って、ガスバーナ１１の燃焼量を制御する。また、個別制御ユニット７は、給水量センサ２０により検知される給水管３を流れる水の給水量が最低作動水量よりも少なくなると、元電磁弁４１、ガス比例弁４３、第１切換電磁弁４４ａ、第２切換電磁弁４４ｂ、及び第３切換電磁弁４４ｃを閉弁してガスバーナ１１の燃焼を停止する。

連結制御ユニット２は、各給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７と通信自在に接続され、各給湯ユニット１ａを制御する。図１においていずれかの蛇口６が開けられ、湯量サーボ弁３１が開弁状態にあり、通水回路が通水可能状態となっている給水管３内を水が流れると、その給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７は、連結制御ユニット２に対して、給水量センサ２０によって検知された水の給水量を示す給水量データを送信する。給水量データは、給水管３から各給湯ユニット１ａに供給される水の給水量の範囲によって、例えば「低」、「中」、及び「高」の３段階のうちいずれかが設定される。

本実施の形態の連結給湯システムにおいては、例えば、２台の給湯ユニット１ａのうち、一方の給湯ユニット１ａの湯量サーボ弁３１が開弁状態で通水回路が通水可能状態にあり、他方の給湯ユニット１ａの湯量サーボ弁３１が閉弁状態で通水回路が止水状態にあるとき、湯量サーボ弁３１が開弁状態にある給湯ユニット１ａから稼動が開始される。

そして、稼動を開始した１台の給湯ユニット１ａにおける給水量センサ２０で検知される給水量が「中」の範囲内であるときは、連結制御ユニット２は、１台の給湯ユニット１ａのみが稼動している状態で給湯運転を維持する。また、１台の給湯ユニット１ａが稼動状態で、稼動中の給湯ユニット１ａの給水量センサ２０で検知される給水量が「高」に増加すると、連結制御ユニット２は、非稼動状態の給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７に湯量サーボ弁３１を開弁させて、その給湯ユニット１ａの稼動を開始させる。

一方、蛇口６からの出湯量が減少し、２台の給湯ユニット１ａの給水量のいずれかが減少して「低」の範囲に入ると、連結制御ユニット２は、最初に点火させた給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７に湯量サーボ弁３１を閉弁させ、後から点火させた給湯ユニット１ａのみが稼動している状態で給湯運転を維持する。また、全ての蛇口６が閉栓され、稼動中の１台の給湯ユニット１ａの給水量センサ２０で検知される給水量が最低作動水量未満になると、ガスバーナ１１への燃料ガスの供給を停止して、給湯運転を停止させる。従って、各給湯ユニット１ａの湯量サーボ弁３１は、給湯運転開始前と逆の開閉状態となるが、給湯運転が停止され、全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態になると、連結制御ユニット２は、各給湯ユニット１ａの継続稼動時間が所定の判定時間以上かどうかに基づき、待機状態における湯量サーボ弁３１の開閉状態を設定する。上記判定時間は、給湯ユニット１ａの経年劣化を考慮して、適宜、設定される。

なお、本実施の形態では、連結制御ユニット２及び個別制御ユニット７が漏水を判定する制御ユニットとして機能するが、連結制御ユニット２は、いずれかの給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７がその機能を担うように構成することもできる。

各個別制御ユニット７は、異常状態を検知すると異常状態情報を連結制御ユニット２に送信する。異常状態情報を受信した連結制御ユニット２は、異常状態のため稼動できない給湯ユニット１ａと、正常に稼動可能な給湯ユニット１ａとを区別してメモリ等の記憶装置に記録する。また、連結制御ユニット２は、各種の異常状態情報に対応するエラーコードが複数記憶されたデータテーブルを備えている。

リモコン８には、給湯温度が表示される液晶表示部８ａが設けられている。連結制御ユニット２は、各給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７から異常状態情報が送信された場合には、給湯温度に代えて異常状態情報に対応するエラーコードを液晶表示部８ａに表示させる。

次に、本実施の形態の連結給湯システムにおける給湯ユニット１ａの漏水チェックの制御動作について図３のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施の形態の連結給湯システムでは、給湯運転が停止するごとに漏水チェックが実行されるようにプログラムされている。

給湯運転が停止して、各個別制御ユニット７から連結制御ユニット２への出力により全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態にある場合、各個別制御ユニット７は、連結制御ユニット２から湯量サーボ弁３１の閉弁信号が出力されているかどうかを確認し、閉弁信号が出力されていない場合（ステップＳＴ１で、Ｎｏ）、メモリに記憶された各給湯ユニット１ａの継続稼動時間を確認する（ステップＳＴ２）。そして、１台の給湯ユニット１ａの継続稼動時間が所定の判定時間（例えば、１００時間）以上である場合、その給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７に湯量サーボ弁３１を閉弁させる（ステップＳＴ３）。なお、図示しないが、給湯運転停止時に湯量サーボ弁３１が閉弁状態の給湯ユニット１ａの稼働時間も判定時間以上である場合、漏水チェック終了後に、最も短い継続稼働時間の給湯ユニット１ａの湯量サーボ弁３１を開弁させる。

次いで、湯量サーボ弁３１が閉弁状態の給湯ユニット１ａの個別制御ユニット７は、給水量センサ２０からの出力をモニタし、所定の漏水判定給水量以上（例えば、２Ｌ／分以上）の給水量が、所定の漏水判定時間以上（例えば、１００秒以上）継続するかどうか判定する（ステップＳＴ４）。湯量サーボ弁３１が閉弁状態であるにも関わらず、給水量センサ２０からの出力により漏水が検知されると（ステップＳＴ４で、Ｙｅｓ）、個別制御ユニット７は、連結制御ユニット２に漏水エラーコードを出力する。漏水エラーコードを受信した連結制御ユニット２は、リモコン８の液晶表示部８ａに、漏水エラーコードを表示させる（ステップＳＴ５）。

以上詳細に説明したように、本実施の形態の連結給湯システムによれば、連結給湯システムで給湯運転が行われておらず、全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態にある場合、少なくとも１台の給湯ユニット１ａは、通水回路が通水可能状態となるように湯量サーボ弁３１を開弁状態で待機させるから、蛇口６を開栓させれば、直ちに給湯ユニット１ａの稼動を開始させることができる。

また、全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態にある場合、少なくとも１台の給湯ユニット１ａは、通水回路が止水状態となるように湯量サーボ弁３１を閉弁状態で待機させているから、給水量センサ２０で所定以上の給水量が検知されれば、給湯ユニット１ａの通水回路で漏水が生じていると判定できる。

さらに、本実施の形態の連結給湯システムによれば、全ての給湯ユニット１ａが非稼動状態にある場合、各給湯ユニット１ａの稼動時間に基づき、湯量サーボ弁３１を開弁状態で待機させる給湯ユニット１ａを設定するから、いずれの給湯ユニット１ａも一定の間隔で漏水を判定できる。

従って、本実施の形態の連結給湯システムによれば、給湯先の開閉を判定するための判定手段を別途設けることなく、蛇口６を開栓することにより、給湯運転を直ちに開始できる。また、漏水の判定を行うために、通水回路に三方弁などの高価な開閉手段を設ける必要もない。これにより、円滑な給湯運転を確保しつつ、低コストで、各給湯ユニット１ａの漏水を確実に判定できる。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、各給湯ユニットの稼動情報として継続稼動時間を利用したが、稼動順序、稼動出湯量や稼動熱量などの他の稼働情報を利用してもよい。
（２）上記実施の形態では、給湯ユニット２台が連結された基本的な連結給湯システムについて説明したが、３台以上の給湯ユニットが連結された連結給湯システムの場合、必要とされる給湯能力に応じて出湯側開閉弁を閉弁状態とする最低台数の給湯ユニットは複数台としてもよい。

１ａ 給湯ユニット
２ 連結制御ユニット
３ 給水管
４ 出湯管
７ 個別制御ユニット
１０ 熱交換器
１１ バーナ
２０ 給水量センサ（給水量検知手段）
３１ 湯量サーボ弁（出湯側開閉弁）

Claims (2)

1. バーナ、熱交換器、熱交換器に水を供給する給水管、熱交換器から湯水を出湯する出湯管、給水管を流れる水の給水量を検知する給水量検知手段、及び出湯管を開閉する出湯側開閉弁を各別に有する複数台の給湯ユニットと、
   各給湯ユニットの漏水を検知する制御ユニットとを備える連結給湯システムであって、
   制御ユニットは、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、少なくとも最低台数の給湯ユニットは出湯側開閉弁を開弁状態で待機させ、
   出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる給湯ユニット以外の少なくとも１台の給湯ユニットは、出湯側開閉弁を閉弁状態で待機させて、出湯側開閉弁が閉弁状態にある給湯ユニットの給水量検知手段からの出力に基づき漏水を判定する連結給湯システム。
2. 請求項１に記載の連結給湯システムにおいて、
   制御ユニットは、全ての給湯ユニットが非稼動状態にある場合、各給湯ユニットの稼動情報に基づき出湯側開閉弁を開弁状態で待機させる最低台数の給湯ユニットを設定する連結給湯システム。
   
   
   
   

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