JP2018013300A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン通路の閉塞を検知することができる給湯装置を提供する。【解決手段】中和器１７が満水となり、内部が水封されているか否かを判定する。中和器１７が満水である場合、コントローラ８は、プリパージを開始する。閉塞検知部５０は、プリパージ開始直前の回収管圧力センサ１８によって検出されたドレン回収管１６内のプリパージ前回収管検出圧力をメモリに記憶する。閉塞検知部５０は、プリパージ開始後に、回収管圧力センサ１８によって検出されたドレン回収管１６内のプリパージ後回収管検出圧力と、プリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下であるか否かを判定し、プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下である場合、ドレン回収管１６は閉塞していると判定し、その旨をリモコン４３の表示部４５に表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼排気により加熱される熱交換器を備える給湯装置に関する。

給湯装置は、バーナと、バーナに向けて燃焼用の空気を供給するファンと、バーナの燃焼排気により加熱される熱交換器とを備え、給水路を流通する給湯用水を熱交換器により加熱する。

熱交換器では、加熱時にドレンが発生するため、ドレンを中和器で中和している（特許文献１参照）。特許文献１に記載の熱交換装置では、副熱交換器で発生したドレンを、ドレン排出管（ドレン通路）を介してドレン容器に貯留し、このドレン容器でドレンを中和させている。さらに、特許文献１に記載の熱交換装置では、ドレン容器の温度を検出し、検出したドレン容器温度が設定温度以下である場合に、ヒータによりドレン容器を加熱することで、ドレン容器内でのドレンの凍結を防止している。

特開平９−０２６２９１号公報

副熱交換器で発生したドレンは、ドレン通路を介してドレン容器に貯留されるため、ドレンは、ドレン容器内で凍結する前に、ドレン通路で凍結する。ドレン通路は、ドレンが凍結した場合には閉塞状態となり、ドレンを流通させることができない。特許文献１に記載の熱交換装置では、ヒータによりドレン容器を加熱することで、ドレン容器内でのドレンの凍結を防止しているが、ドレン通路の閉塞を検知することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ドレン通路の閉塞を検知することができる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、バーナと、前記バーナに向けて燃焼用の空気を供給するファンと、前記バーナの燃焼排気により加熱する熱交換器と、前記熱交換器で発生するドレンを回収するドレン通路と、前記ドレン通路の下流端に接続され、前記ドレン通路により回収されたドレンを中和する中和器と、前記ドレン通路に設けられ、前記ドレン通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記ファンを停止した状態で前記圧力検出手段により検出された駆動前検出圧力と、前記ファンを駆動した状態で前記圧力検出手段により検出された駆動後検出圧力との差が、所定値以下である場合に、ドレンの凍結による前記ドレン通路の閉塞を検知する閉塞検知手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ドレン通路が閉塞している場合には、ファンを駆動すると、その風圧は圧力検出手段に加わらず、圧力検出手段による検出圧力（駆動後検出圧力）は上昇しない。これにより、ファンを停止した状態で圧力検出手段により検出された駆動前検出圧力と駆動後検出圧力との差はない。この点に着目して、駆動前検出圧力と駆動後検出圧力との差が所定値以下である場合に、ドレンの凍結によりドレン通路が閉塞していると検知するので、容易にドレン通路の閉塞を検知することができる。これにより、ドレン通路の閉塞を検知できずに、ドレン通路が閉塞したまま給湯装置を駆動した際に発生する装置外部へのドレンの漏れを防止することができる。

また、前記閉塞検知手段は、前記バーナを消火した状態で前記ドレン通路の閉塞を検知することが好ましい。

この構成によれば、バーナを消火しているので、ドレン通路の閉塞を検知した場合にも、燃焼不良の発生を防止することができる。

さらに、前記閉塞検知手段は、前記バーナが燃焼している状態で前記ドレン通路の閉塞を検知し、前記閉塞検知手段により前記ドレン通路の閉塞を検知した場合に、前記バーナの燃焼を停止する燃焼制御手段を備えることが好ましい。

この構成によれば、バーナが燃焼している状態でドレン通路の閉塞を検知した場合でも、バーナの燃焼を停止することで、燃焼不良の発生を防止することができる。

また、前記閉塞検知手段は、前記中和器にドレンが貯留されている状態で前記ドレン通路の閉塞を検知することが好ましい。

この構成によれば、中和器にドレンが貯留されているので、ドレン通路が閉塞している場合には、中和器にドレンが貯留されていないものに比べて、駆動前検出圧力と駆動後検出圧力との差が出易くなる。これにより、ドレン通路の閉塞検知の速度及び精度を向上することができる。

本実施形態の給湯装置のシステム構成図。 ドレン回収管の閉塞の有無を検知する処理の流れを示すフローチャート。

図１に示すように、給湯装置１は、バーナ２と、このバーナ２を内蔵する缶体３とを備えている。バーナ２は、大バーナユニット２ａ、中バーナユニット２ｂ、小バーナユニット２ｃにより構成されている。缶体３は、バーナ２を収容する燃焼室３ａと、燃焼室３ａの上方に延びて燃焼排ガスが上昇する排気路３ｂとを形成しており、排気路３ｂの上端部で開口する排気口３ｃを備えている。

また、燃焼室３ａには、バーナ２に点火するための点火プラグ４と、バーナ２の着火を検知するフレームロッド５とが設けられている。缶体３の下部には、燃焼室３ａ内にバーナ２の燃焼用空気を供給する燃焼ファン７が設けられている。

給湯装置１は、コントローラ８により統括的に作動が制御される。コントローラ８は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により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給湯装置１の作動を制御する。

バーナ２を構成する大バーナユニット２ａ、中バーナユニット２ｂ、小バーナユニット２ｃは、最大燃焼量が異なっており、燃焼させるバーナユニットの組合せを変更することによって、バーナ２全体の燃焼量を調節することができるようになっている。バーナ２には、燃料ガス供給管９を介して燃料ガスが供給される。燃料ガス供給管９には、その上流側から順に元ガス電磁弁１０及びガス比例弁１１が設けられている。

燃料ガス供給管９はガス比例弁１１の下流において３つの経路に分岐している。第１の経路９ａが大バーナ用ガス電磁弁１２ａを介して大バーナユニット２ａに接続され、第２の経路９ｂが中バーナ用ガス電磁弁１２ｂを介して中バーナユニット２ｂに接続され、第３の経路９ｃが小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを介して小バーナユニット２ｃに接続されている。

缶体３の内部において、バーナ２の直上位置には顕熱熱交換器１３が設けられ、顕熱熱交換器１３の上方位置となる排気路３ｂの内部には潜熱熱交換器１４（本発明の熱交換器に相当する）が設けられている。顕熱熱交換器１３の上方位置であって潜熱熱交換器１４の下方位置に、潜熱熱交換器１４で発生して滴下する酸性のドレンを集めるためのドレン受皿１５が設置されている。

ドレン受皿１５には、ドレンを回収するためのドレン回収管１６の上流端が接続されている。ドレン回収管１６の下流端には、中和器１７が接続されている。ドレン回収管１６には、ドレン回収管１６内の圧力を検出する回収管圧力センサ１８が設けられている。回収管圧力センサ１８は、コントローラ８に接続されている。なお、回収管圧力センサ１８は、ドレン回収管１６の下流端に中和器１７に近接して設けることが好ましい。

中和器１７は、中和剤によってドレンを中和する。中和器１７には、ドレン排出管２３が接続されている。中和器１７で中和されたドレンは、ドレン排出管２３に送られ、給湯装置１の外部に排出される。

また、中和器１７には、中和器１７にドレンが貯留されて満水となったことを検出する中和器水位電極２５が設けられている。

中和器水位電極２５は、コントローラ８に接続されており、コントローラ８は、中和器１７が満水となり、中和器水位電極２５にドレンが接触したときの中和器水位電極２５の抵抗値により、中和器１７の満水状態を検出する。なお、中和器水位電極２５は、中和器１７にドレンが貯留されていることを検出できればよく、満水状態ではなく、半分程度貯留された状態を検出するようにしてもよい。

給湯装置１は、図示しない上水道に接続されて水が供給される給水路３０を備えている。顕熱熱交換器１３と潜熱熱交換器１４とは給水路３０の一部に直列に接続されている。顕熱熱交換器１３は、缶体３内の燃焼排ガスから顕熱を吸収して給水路３０を流通する水を加熱する。潜熱熱交換器１４は給水路３０における顕熱熱交換器１３の上流側に接続されて、顕熱熱交換器１３を通過して上昇する燃焼排ガスから潜熱を回収し、顕熱熱交換器１３に先立って給水路３０を流通する水を加熱する。

給水路３０は、潜熱熱交換器１４に給水する入水管３１と、顕熱熱交換器１３を経て加熱された湯が出湯される出湯管３２とからなる。入水管３１には、入水管３１の開度を調節する水量サーボ３３と、入水管３１からの給水流量を検出する水量センサ３４とが設けられている。出湯管３２における顕熱熱交換器１３の出口近傍には顕熱熱交換器１３による加熱直後の出湯温度を検知する第１出湯温度センサ３５が設けられている。

また、入水管３１と出湯管３２との間には、入水管３１に給水される給湯用水の一部を出湯管３２に混入させるバイパス管３６と、バイパス管３６の開度を調節するバイパスミキシング弁３７とが設けられている。バイパス管３６よりも下流側の出湯管３２には、出湯管３２からの出湯温度を検知する第２出湯温度センサ３８と、過剰な圧力を受けた際に減圧させる過圧安全弁を備える水抜き栓３９とが設けられ、更に下流には例えば使用者が操作する図示しない出湯栓（出湯カラン等）が設けられる。

さらに、給水路３０には、顕熱熱交換器１３と潜熱熱交換器１４との間の水温（湯温）を検知する熱交換器間水温センサ４０が設けられている。

コントローラ８には、給湯装置１を遠隔操作するためのリモコン４３がリモコンケーブル４４を介して接続されている。リモコン４３には、表示部４５と図示しない操作スイッチ群（給湯温度を設定する温度設定スイッチ等）が設けられている。

コントローラ８には、フレームロッド５、水量センサ３４、第１出湯温度センサ３５、第２出湯温度センサ３８、及び、熱交換器間水温センサ４０の検出信号が入力される。また、コントローラ８から出力される制御信号によって、点火プラグ４、燃焼ファン７、元ガス電磁弁１０、ガス比例弁１１、大バーナ用ガス電磁弁１２ａ、中バーナ用ガス電磁弁１２ｂ、小バーナ用ガス電磁弁１２ｃ、水量サーボ３３、及び、バイパスミキシング弁３７の作動が制御される。

コントローラ８は、給湯装置１に電源が投入されている状態で、出湯管３２の下流に接続されている出湯カラン等の出湯栓が使用者により開けられ、これに応じて、水量センサ３４により給湯下限流量以上の水流を検出したときに、給湯運転を実行する。

コントローラ８は、燃焼ファン７を回転させた状態で、元ガス電磁弁１０、及び小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを開弁し、点火プラグ４を駆動して小バーナユニット２ｃに点火する。その後、コントローラ８は、第１出湯温度センサ３５、第２出湯温度センサ３８、及び水量センサ３４からの信号に基づいて、出湯管３２への出湯温度がリモコン４３で設定された給湯温度になるように、ガス比例弁１１や各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃの作動を制御してバーナ２の燃焼量を調節する。

そして、出湯カラン等の出湯栓が使用者により閉じられて、水量センサ３４による検出水量が給湯下限流量未満となったときに、コントローラ８は、元ガス電磁弁１０及び各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを閉弁してバーナ２を消火し、給湯運転を終了する。

コントローラ８は、ドレンの凍結によるドレン回収管１６の閉塞を検知する閉塞検知部５０を備えている。閉塞検知部５０は、詳しくは後述するように、回収管圧力センサ１８によって検出されたドレン回収管１６内の検出圧力に基づいて、ドレン回収管１６の閉塞を検知する。

［ドレン回収管の閉塞検知処理］
給湯装置１では、ドレンの凍結によるドレン回収管１６の閉塞の有無を検知する閉塞検知処理を行う。

図２に示すように、閉塞検知処理では、コントローラ８は、中和器１７が満水となり、内部が水封されているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１）。なお、ＳＴＥＰ１では、中和器１７にドレンが貯留されているか否かを判定すればよく、満水状態ではなく、半分程度貯留された状態であるか否かを判定するようにしてもよい。

中和器１７が満水である場合（ＳＴＥＰ１で「ＹＥＳ」）、閉塞検知部５０は、回収管圧力センサ１８によって検出されたドレン回収管１６内の検出圧力（以下、プリパージ前回収管検出圧力）をメモリに記憶する（ＳＴＥＰ２）。なお、メモリに記憶されるプリパージ前回収管検出圧力は、随時更新される。

一方、中和器１７が満水ではない場合（ＳＴＥＰ１で「ＮＯ」）、再びＳＴＥＰ１が行われる。なお、中和器１７が満水ではない場合（ＳＴＥＰ１で「ＮＯ」）には、中和器１７を満水にするような指示を、リモコン４３の表示部４５に表示させることが好ましい。また、ＳＴＥＰ１は行わないようにしてもよい。

プリパージ前回収管検出圧力をメモリに記憶した（ＳＴＥＰ２）後、コントローラ８は、プリパージ（バーナ２は燃焼せずに、燃焼ファン７を駆動）を開始する（ＳＴＥＰ３）。

閉塞検知部５０は、プリパージ開始後に、回収管圧力センサ１８によって検出されたドレン回収管１６内の検出圧力（以下、プリパージ後回収管検出圧力）と、プリパージ前回収管検出圧力との差が、所定値（例えば、０．０５ｋＰａ）以下であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ４）。

プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下である場合（ＳＴＥＰ４で「ＹＥＳ」）、閉塞検知部５０は、ドレン回収管１６は閉塞している（異常状態）と判定し、その旨をリモコン４３の表示部４５に表示させる（ＳＴＥＰ５）。

一方、プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下ではない場合（ＳＴＥＰ４で「ＮＯ」）、閉塞検知部５０は、ドレン回収管１６は閉塞していない（正常状態）と判定し、その旨をリモコン４３の表示部４５に表示させる（ＳＴＥＰ６）。

本実施形態では、ドレン回収管１６が閉塞していない場合、プリパージを行うと、その風圧が回収管圧力センサ１８に加わり、回収管圧力センサ１８による検出圧力が、所定値を超えて上昇する。これにより、プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下ではないと判定され（ＳＴＥＰ４で「ＮＯ」）、閉塞検知部５０は、ドレン回収管１６は閉塞していない（正常状態）と判定し、その旨をリモコン４３の表示部４５に表示させる（ＳＴＥＰ６）。

これに対して、ドレン回収管１６が閉塞している場合、プリパージを行うと、その風圧は回収管圧力センサ１８に加わらず、回収管圧力センサ１８による検出圧力は上昇しない。これにより、プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下であると判定され（ＳＴＥＰ４で「ＹＥＳ」）、閉塞検知部５０は、ドレン回収管１６は閉塞している（異常状態）と判定し、その旨をリモコン４３の表示部４５に表示させる（ＳＴＥＰ５）。これにより、ドレン回収管１６の閉塞を検知できずに、ドレン回収管１６が閉塞したまま給湯装置１を駆動した際に発生する装置外部へのドレンの漏れを防止することができる。

なお、ＳＴＥＰ２で、プリパージに代えて、バーナ２を燃焼、燃焼ファン７を駆動するようにしてもよい。この場合、ＳＴＥＰ５の後に、コントローラ８は、バーナ２の燃焼を停止する。これにより、燃焼不良の発生を防止することができる。

また、燃焼ファン７を駆動した後に停止し、中和器１７の満水状態でその後に閉塞検知処理を行う場合、閉塞検知処理前の燃焼ファン７駆動時の風圧が回収管圧力センサ１８に加わった状態のまま、閉塞検知処理が行われることがある。この場合、ドレン回収管１６が閉塞していない場合でも、プリパージ後回収管検出圧力とプリパージ前回収管検出圧力との差が、０．０５ｋＰａ以下であると判定され（ＳＴＥＰ４で「ＹＥＳ」）、ドレン回収管１６は閉塞している（異常状態）と判定（誤判定）されることがある。この誤判定を防止するために、閉塞検知処理では、燃焼ファン７の回転数を通常時よりも高く設定することが好ましい。

上記実施形態では、１個のバーナ２と、顕熱熱交換器１３及び潜熱熱交換器１４とを備える給湯装置１に本発明を実施しているが、１個のバーナ及び熱交換器を備える給湯装置や、２個のバーナと２個の熱交換器とを備え、それぞれを個別に制御する給湯装置にも本発明は実施可能である。

１…給湯装置、２…バーナ、８…コントローラ、１３…顕熱熱交換器、１４…潜熱熱交換器、１５…ドレン受皿、１６…ドレン回収管、１７…中和器、１８…回収管圧力センサ、５０…閉塞検知部

Claims (4)

1. バーナと、
   前記バーナに向けて燃焼用の空気を供給するファンと、
   前記バーナの燃焼排気により加熱する熱交換器と、
   前記熱交換器で発生するドレンを回収するドレン通路と、
   前記ドレン通路の下流端に接続され、前記ドレン通路により回収されたドレンを中和する中和器と、
   前記ドレン通路に設けられ、前記ドレン通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記ファンを停止した状態で前記圧力検出手段により検出された駆動前検出圧力と、前記ファンを駆動した状態で前記圧力検出手段により検出された駆動後検出圧力との差が、所定値以下である場合に、ドレンの凍結による前記ドレン通路の閉塞を検知する閉塞検知手段と、
   を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１に記載の給湯装置において、
   前記閉塞検知手段は、前記バーナを消火した状態で前記ドレン通路の閉塞を検知することを特徴とする給湯装置。
3. 請求項１に記載の給湯装置において、
   前記閉塞検知手段は、前記バーナが燃焼している状態で前記ドレン通路の閉塞を検知し、
   前記閉塞検知手段により前記ドレン通路の閉塞を検知した場合に、前記バーナの燃焼を停止する燃焼制御手段を備えることを特徴とする給湯装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置において、
   前記閉塞検知手段は、前記中和器にドレンが貯留されている状態で前記ドレン通路の閉塞を検知することを特徴とする給湯装置。