JP3800413B2 - 給湯器およびその流体通路劣化判定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器およびその流体通路劣化判定方法に関し、特に、給湯器が故障する前に経年劣化による流体通路の異常を判定可能な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器において、給湯器を構成する各部品の経年劣化により給湯器に異常が生じているか否かを判定し、異常と判定した場合には警告を表示するなどして、給湯器が故障する前にユーザーにメンテナンスの必要性を知らせることのできる劣化判定機能を有するものがある。しかし、従来の給湯器における劣化判定機能は、その殆どがバーナ、熱交換器等、燃焼系統及びその関連機器に関するものであった（特開平７−４９１５０号公報、特開平７−７１８２０号公報参照）。
【０００３】
一方、給水管や出湯管等の流体通路においても、ゴミや水垢等による流体通路の詰まりや抵抗増加、管類の腐食、調整弁の動作不良等、各構成部品に種々の経年劣化が生じる。また、熱交換器においては、水道水の水質によって、経年使用するうちに熱交換器内に缶石が付着し、通路面積が小さくなる場合もある。しかしながら、従来の給湯器は、このような経年劣化による流体通路における異常を給湯器が故障する前に判定して、異常と判定した場合にユーザーに警告するようには構成されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の給湯器においては、流体通路の各構成部品の経年劣化による異常を故障前に判定できない。従って、ユーザーが流体通路の経年劣化の劣化度合を事前に知ることができず、突然、流体通路に水や湯が流れなくなる等の致命的な異常が生じて給湯器が使用不能になる虞もある。
本発明の目的は、流体通路における経年劣化の劣化度合を判定して、流体通路に致命的な異常が生じる前にユーザーがその劣化度合を認識できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の給湯器は、給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器において、前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶手段と、前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算手段であって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算手段と、前記劣化度合演算手段で演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、内部混合弁を出湯管とバイパス管との合流部に設けて湯量とバイパス水量との混合比率を調整するように構成してもよいし、内部混合弁をバイパス管に設けてバイパス水量を調整することにより混合比率を調整するように構成することもできる。
【０００７】
この給湯器では、先ず、初期特性記憶手段により、給湯器の据付直後等、管類の流体通路が経年劣化していない使用開始後の初期における内部混合弁の初期特性を、ＥＥＰＲＯＭ等の書換え可能な記憶媒体に記憶する。この初期特性が記憶された後には、劣化度合演算手段により内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する。この制御ずれ量は、ゴミや水垢等の付着による流体通路の抵抗増加や詰まり、管類やその接続部分の腐食による水漏れ、内部混合弁の動作不良等、種々の部品の経年劣化により生じるものであり、一般的には、経年劣化の度合が大きくなるにつれ、内部混合弁の初期特性からの制御ずれ量も大きくなる。
経年劣化が進行すると、その劣化の進行に伴って内部混合弁の制御ずれ量も大きくなると考えられるため、制御ずれ量が第１しきい値よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させる。一方、制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。
経年の程度を示すパラメータとしては、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数、出湯流量の積算量等を用いることができる。このような種々のパラメータを用いて、例えば、経年の程度に応じて第１、第２しきい値を大きくするように設定すれば、経年劣化があまり生じておらず制御ずれ量が小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合をその進行に応じて速く増加させて、その劣化の進行について早期にユーザーに注意を促すことができる。一方、経年劣化が進行して制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しているためまだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合も緩やかに増加して、給湯する度に不必要な警告が表示されるのを防ぐことができる。
【０００８】
次に、この制御ずれ量から演算された劣化度合に基いて、判定手段により流体通路に異常が生じているか否かを判定する。流体通路に異常が生じていると判定された場合には、給湯器を操作する為のリモートコントローラ等に異常が生じていることの警告を表示させるなどして、ユーザーにその異常を知らせるとともにメンテナンスの必要性を認識させることができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
請求項２の給湯器は、請求項１の発明において、前記判定手段は、前記劣化度合が予め設定された異常判定しきい値以上になったときに前記流体通路に異常が生じたと判定することを特徴とするものである。従って、経年劣化が進行して劣化度合が異常判定しきい値以上になった場合に、流体通路に異常が生じたと判定し、警告を表示するなどしてユーザーにメンテナンスを促すことができる。
【００１４】
請求項３の給湯器は、請求項１又は２の発明において、前記異常判定しきい値は、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されたことを特徴とするものである。ここで、請求項１と同様に、経年の程度を示すパラメータとして、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数、出湯流量の積算量等を用いることができる。
【００１５】
このような種々のパラメータを用いて、例えば、制御ずれ量が小さい初期段階の使用時には異常判定しきい値を小さくすれば、経年劣化の進行が速い場合に、異常発生が早期に判定されるので、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができる。また、経年劣化が進んで制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値を大きくすれば、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合に異常発生の判定がなされることがなく、ユーザーに対し不必要に警告をするのを防止することができる。
【００１６】
請求項４の給湯器は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記経年の程度を示すパラメータは、少なくとも、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数を含むことを特徴とするものである。従って、これら給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数のパラメータにより第１、第２のしきい値や異常判定しきい値を変化させて、経年の程度に応じて流体通路の異常を適切に判定することができる。
【００１７】
請求項５の給湯器の流体通路劣化判定方法は、給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器の流体通路劣化判定方法において、前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶ステップと、前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算ステップであって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算ステップと、前記劣化度合演算ステップで演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
初期特性記憶ステップでは、給湯器の使用開始後の初期に内部混合弁の初期特性を記憶し、次に、劣化度合演算ステップにおいて、初期特性に対する内部混合弁の制御ずれ量から経年劣化の劣化度合を演算し、判定ステップにおいて、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する。その他の作用は請求項１と略同様であるので、その説明を省略する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、台所や風呂等の種々の設備に給湯可能な家庭用給湯器に本発明を適用した一例である。
図１、図２に示すように、給湯器１は、台所等の設備へ給湯する為の給湯器本体２と、風呂の浴槽内の水を追い焚きする為の給湯器本体３とを有する。
【００２０】
給湯器本体２は、熱交換器１０と、複数の燃焼管を有するバーナ１１と、バーナ１１に燃焼用空気を送り込む送風ファン１２等を備えている。熱交換器１０には給水管４と出湯管５が接続され、バーナ１１にはガス供給管７が接続されている。給湯器本体２には、点火プラグ１３、立消え安全装置１４、バーナセンサ１５等も設けられている。
【００２１】
給水管４は給水ポート１６に接続されて熱交換器１０まで延び、この給水管４には、給水量センサ１７、給水温度センサ１８が設けられている。
出湯管５は熱交換器１０から延びて台所等への給湯用の給湯ポート１９に接続され、さらに、この出湯管５は給水管４とバイパス管６により接続されている。出湯管５には、熱交換器出口温度を検出する温度センサ２０と、出湯温度を検出する温度センサ２１も設けられている。出湯管５とバイバス管６との合流部には、熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス管６を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁２２も設けられている。
【００２２】
ガス供給管７は、燃料ガス供給源のガス供給ポート２３に接続されてバーナ１１まで延び、このガス供給管７には、燃料ガスの供給を遮断するガス元弁２４と、燃料ガス流量を調整するガス比例制御弁２５とが設けられている。
【００２３】
風呂追い焚き用の給湯器本体３は、追い焚き用の熱交換器３０と、３本の燃焼管を有するバーナ３１と、バーナ３１に燃焼用空気を送り込む送風ファン３２等を備えている。熱交換器３０には追い焚き用給水管３６と追い焚き出湯管３７が接続され、バーナ３１にはガス供給管７が接続されている。さらに、この給湯器本体３にも、点火プラグ３３、立消え安全装置３４、バーナセンサ３５が設けられている。
【００２４】
追い焚き用給水管３６は浴槽（図示略）に接続された給水ポート３８から熱交換器３０へ延び、この追い焚き用給水管３６には浴槽内の湯を熱交換器３０へ供給するポンプ３９と、湯温を検出する温度センサ４０等が設けられている。追い焚き用出湯管３７は熱交換器３０から浴槽に接続された給湯ポート４１へ延び、この追い焚き用出湯管３８には熱交換器出口の出湯温度を検出する温度センサ４２と、空焚き安全装置４３が設けられている。
【００２５】
出湯管５からは浴槽への落し込み用の浴槽用給湯管４４が分岐しており、この浴槽用給湯管４４は、流量センサ４５、電磁弁４６、逆止弁４７を介してポンプ３９の下流側において追い焚き用給水管３６に接続されている。また、浴槽への急速落し込み用の給湯管４８も設けられ、この給湯管４８は電磁弁４９、逆止弁５０を介して追い焚き用出湯管３７に接続されている。
【００２６】
次に、給湯器１の制御系について説明する。
図２に示すように、給湯器１の制御を司る制御ユニット６０（制御手段）は、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６２とＲＡＭ６３と書換え可能なＥＥＰＲＯＭ６４とを含むマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータとバス６６で接続された入出力インターフェース６５とを有する。
入出力インターフェース６５には、給湯器１の出湯温度の設定等種々の操作を行う為のリモートコントローラ６７（以下、リモコンという）からの信号や、温度センサ１８，２０，２１の信号等が入力される。一方、入出力インターフェース６５からは、内部混合弁２２を駆動するステッピングモータ６８等に制御信号が出力される。
【００２７】
ＲＯＭ６２には、出湯温度がリモコン６７から入力された設定値になるように、内部混合弁２２を制御する出湯温度制御プログラムや、バーナ１１の燃焼管切換のプログラム等、給湯に関する種々の制御プログラムが格納され、さらに、給水管４、出湯管５及びバイパス管６（以下、管類と総称する）の流体通路に経年劣化による異常が生じているか否かを判定する劣化判定制御の為の後述の劣化判定プログラムも格納されている。
【００２８】
ＥＥＰＲＯＭ６４には、給湯器１の総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃ等、経年の度合を示す種々のパラメータが記憶される。さらに、後述の劣化判定プログラムにおいて算出される内部混合弁２２の初期特性や、流体通路の経年劣化の劣化度合も、このＥＥＰＲＯＭ６４に記憶される。
【００２９】
次に、劣化判定制御について説明する前に、内部混合弁２２により熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス水量の混合比率を調整して、出湯温度を調整する出湯温度制御について簡単に説明する。
図３に示すように、給水管４に供給された水量のうち、熱交換器１０へ供給される水量をＱ１、バイパス管６を流れるバイパス水量をＱ２とし、温度センサ１８，２０で検出された給水温度、熱交換器出口温度を夫々Ｔ１，Ｔ２、出湯温度の設定値をＴ３とすると、混合後にバイパス管６を流れる水が得た熱量と、熱交換器１０から流れる湯が失った熱量とが等しいことから、次の関係が得られる。
（Ｔ３−Ｔ１）Ｑ２＝（Ｔ２−Ｔ３）Ｑ１ ・・・（１）
ここで、混合比率Ｒｍ＝Ｑ２／Ｑ１とすると、式（１）よりＲｍは、
Ｒｍ＝Ｑ２／Ｑ１＝（Ｔ２−Ｔ３）／（Ｔ３−Ｔ１） ・・・（２）
で与えられる。
【００３０】
ここで、制御ユニット６０は、出湯温度が設定値Ｔ３になるような混合比率Ｒｍを、温度センサ１８，２０の検出温度Ｔ１，Ｔ２と式（２）により求め、このＲｍになるように、ステッピングモータ６８を所定ステップ数だけ駆動して内部混合弁２２に対してフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御という）を行う。ここで、混合比率Ｒｍに対応するステッピングモータ６８のステップ数は、後述するように、図６に示すような給湯器１の使用開始後の初期に管類の流体通路が経年劣化していない状態の内部混合弁２２の初期特性Ｍ０から求められる。さらに、このＦＦ制御後に温度センサ２１で検出された出湯温度が設定値Ｔ３からずれていれば、そのずれを小さくするように、内部混合弁２２に対してフィードバック制御（以下、ＦＢ制御という）を行う。
【００３１】
次に、劣化判定制御について、図４、図５のフローチャートを参照して説明する。この劣化判定制御は、１回の給湯ごと（バーナ１１に１回点火するごと）に流体通路に経年劣化による異常が生じているか否かを判定する。尚、以下の説明において、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１・・・）はステップを示す。
図４に示すように、劣化判定制御が実行されると、バーナ点火信号が入力された場合には給湯が開始されたと判定する（Ｓ１０：Ｙｅｓ）。ここで、給水量センサ１７で検出された給水量Ｑ１が所定値Ｃ１以上であり（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、且つ温度センサ１８，２０，２１の検出値、ステッピングモータ６８のステップ数の変化がともに小さく安定した状態である場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、流体通路の劣化状態を判定するのに十分安定した状態であると判定してＳ１３に移行する。
【００３２】
Ｓ１３において、ＥＥＰＲＯＭ６４に内部混合弁２２の初期特性が記憶されていなければ（Ｓ１３：Ｎｏ）、図５に示す初期特性記憶処理が実行される（Ｓ１４）。この初期特性記憶処理は、給湯器１の使用開始後の初期に管類の流体通路が経年劣化していない状態での、混合比率Ｒｍとそのときのステッピングモータ６８のステップ数のデータを所定期間にわたって収集し、これらのデータに基いて内部混合弁２２の初期特性を算出してＥＥＰＲＯＭ６４に記憶するものである。
ところで、劣化判定制御は給湯中に行われるものであるため、当然ながら、この劣化判定制御と並行して出湯温度制御も実行されている。つまり、出湯温度が所定値Ｔ３であるときの混合比率Ｒｍと、その場合の最終的な（ＦＢ制御後の）ステッピングモータ６８のステップ数Ｓｔは、出湯温度制御により求められることになる。
【００３３】
従って、図５の初期特性記憶処理においては、出湯温度制御により求まったＲｍ及びＳｔをＥＥＰＲＯＭ６４に記憶し（Ｓ３０）、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃが所定時間Ｃ２を越えた場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、それまでに記憶された複数の混合比率Ｒｍとその混合比率Ｒｍに対応するステップ数Ｓｔのデータを用いて、図６に示すような初期特性マップＭ０を演算し、マップＭ０をＥＥＰＲＯＭ６４に記憶させる（Ｓ３２）。
【００３４】
一方、既に初期特性マップＭ０がＥＥＰＲＯＭ６４に記憶されている場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、図６に示すように、初期特性マップＭ０から混合比率Ｒｍに対する基準ステップ数Ｓｔs を演算して（Ｓ１５）、Ｓ１６へ移行する。このＳｔs は、管類の流体通路に経年劣化が全く生じていない場合に、混合比率をＲｍにするように内部混合弁２２を制御した場合のステッピングモータ６８のステップ数である。
【００３５】
次に、基準ステップ数Ｓｔs と、出湯温度制御において出湯温度が所定値Ｔ３に制御されたときの最終的なステップ数Ｓｔから、制御ずれ量Δを演算する（Ｓ１６）。この制御ずれ量Δは、管類の内部にゴミや水垢等が付着することによる流体通路内の抵抗の増加、管類の接続部等の腐食による水漏れ、内部混合弁２２の動作不良等の要因により生じるものである。例えば、経年劣化によりバイパス管６内の流体通路の抵抗が大きくなった場合には、バイパス水量Ｑ２が熱交換器１０から流れる湯量Ｑ１に比べて小さくなるために混合比率Ｒｍが小さくなり、図６の鎖線で示すように、内部混合弁２２の実際の特性Ｍ' は初期特性Ｍ０よりも下側へずれることになる。
【００３６】
この制御ずれ量Δが予め設定された第１しきい値ε１よりも大きければ（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、経年劣化が進行していると判定して劣化度合カウンタＩを１増加させる（Ｓ１８）。ここで、式（３）に示すように、第１しきい値ε１は、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの３つの経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されている。
ε１＝ａ1 Ｔｅ＋ｂ1 Ｔｃ＋ｃ1 Ｎｃ ・・・（３）
但し、ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 は正の定数であり、３つのパラメータＴｅ，Ｔｃ，Ｎｃの増加に伴って、第１しきい値ε１も増加する。
【００３７】
一方、制御ずれ量Δが第１しきい値ε１以下で（Ｓ１７：Ｎｏ）、第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値ε２よりも小さい場合に（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、劣化度合カウンタＩが正であれば（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、経年劣化は生じていないと判定して劣化度合カウンタＩを１減少させる（Ｓ２１）。
【００３８】
ここで、式（４）に示すように、第１しきい値ε１と同様に、第２しきい値も、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの３つの経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されている。
ε２＝ａ2 Ｔｅ＋ｂ2 Ｔｃ＋ｃ2 Ｎｃ ・・・（４）
但し、ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 も正の定数であり、第１しきい値ε１と同様に、第２しきい値ε２も３つのパラメータＴｅ，Ｔｃ，Ｎｃの増加に伴って増加する。
制御ずれ量Δが第１しきい値ε１と第２しきい値ε２との間の値である場合には（Ｓ１７：Ｎｏ、Ｓ１８：Ｎｏ）、劣化度合カウンタＩは増加も減少もしない。
【００３９】
前述の劣化度合カウンタの増減について、図６を参照してさらに詳細に説明する。制御ずれ量Δが第１しきい値ε１であるときの特性をＭ１，Ｍ２、制御ずれ量Δが第２しきい値ε２であるときの特性をＭ３，Ｍ４とすると、内部混合弁２２の実際の特性Ｍ' が、Δ＞ε１の場合には、初期特性Ｍ０に対してＭ１又はＭ２よりも外側にずれており、かなり経年劣化が進行しているとして、劣化度合カウンタＩを増加させる。
【００４０】
ε２≦Δ≦ε１の場合には、図６の鎖線で示すように、Ｍ' は初期特性Ｍ０に対してＭ１及びＭ２の内側で、且つ、Ｍ３又はＭ４よりも外側にずれており、この場合には、経年劣化がそれほど進行していないとして劣化度合カウンタＩを変化させない。さらに、Δ＜ε２の場合には、Ｍ' はＭ３，Ｍ４よりも初期特性Ｍ０側にあり、経年劣化がほとんど進行しておらず、劣化度合カウンタＩを極力０に近い値とするために、Ｉ＞０であれば劣化度合カウンタＩを１減少させる。
【００４１】
例えば、温度、流量等が不安定な状態で、誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合カウンタを増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さい場合には流体通路が正常であると判定して、一旦増加させた劣化度合カウンタを減少させることができ、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を算出することができる。
このようにして劣化度合カウンタＩが演算された後、Ｉが予め設定された異常判定しきい値Ｃer以上であれば（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、流体通路に異常が生じたと判定して、リモコン６７の表示部に警告を表示させる（Ｓ２３）。
【００４２】
尚、以上の説明において、マイクロコンピュータと図５のフローチャートが初期特性記憶手段に相当し、マイクロコンピュータと図４のＳ１５〜Ｓ２１とが劣化度合演算手段に相当し、マイクロコンピュータと図４のＳ２２が判定手段に相当する。さらに、図５のフローチャートが初期特性記憶ステップに相当し、図４のＳ１５〜Ｓ２１が劣化度合演算ステップに相当し、図４のＳ２２が判定ステップに相当する。
【００４３】
以上説明した給湯器１およびその流体通路劣化判定方法によれば、次のような効果が得られる。
１）流体通路の抵抗増加や水漏れ等の経年劣化に起因する、内部混合弁２２の初期特性Ｍ０に対する制御ずれ量Δから経年劣化の劣化度合を演算して、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定することができるので、流体通路に致命的な異常が生じて給湯器１が故障する前に、ユーザーに対し流体通路の経年劣化が所定以上に進行したことについての注意を喚起することができる。従って、ユーザーは、事前にメンテナンスを行うことにより、給湯器１が突然故障して使用不能になるのを未然に防ぐことができる。
【００４４】
２）制御ずれ量Δが第１しきい値ε１よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させ、制御ずれ量が第１しきい値ε１よりも低い予め設定された第２しきい値ε２より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。従って、例えば、温度、流量等が不安定な状態で、誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合を増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さい場合には流体通路が正常であると判定して、一旦増加させた劣化度合を減少させることができ、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を算出して記憶することができる。
【００４５】
３）給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの、経年の程度を示す３つのパラメータの増加に伴って、第１，第２しきい値ε１，ε２も夫々増加するように設定されたので、経年変化があまり生じておらず制御ずれ量Δが小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値ε１，ε２が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合カウンタＩをその進行に応じて速く増加させて、経年劣化が速く進行している状況を早期にユーザーに注意を喚起することができる。
【００４６】
また、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値ε１，ε２も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しており、まだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合カウンタＩも緩やかに増加するため、給湯する度に不必要な警告が表示されることを防ぐことができる。
【００４７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。尚、前記実施形態と同様のものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］異常判定しきい値Ｃerを、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃ等の、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定してもよい。この場合には、例えば、制御ずれ量Δが小さい初期段階の給湯器使用時には異常判定しきい値Ｃerを小さくすることで、経年劣化の進行が速い場合には早期に異常が発生したと判定するため、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができる。
【００４８】
また、経年劣化が進み制御ずれ量Δが大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値Ｃerも大きくすることで、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合には、異常が発生したと判定されることがなく、ユーザーに対し不必要に警告するのを防止することができる。尚、この場合には、第１、第２しきい値ε１，ε２は経年の程度を考慮せずに一定値としてもよい。
【００４９】
２］出湯温度制御において目標の混合比率Ｒｍに対してＦＢ制御により最終的に定まったステップ数Ｓｔにより、次回の出湯温度制御のＦＦ制御に使用する内部混合弁２２の特性を逐次更新するように構成してもよい。つまり、出湯温度制御において、図６の経年劣化により初期特性Ｍ０からずれた実際の特性Ｍ' によりＦＦ制御が行われるため、ＦＦ制御後の出湯温度の設定値Ｔ３からのずれが小さくなり、制御遅れを極力小さくすることができる。
【００５０】
３］複数のパラメータに関連づけられた複数の第１、第２しきい値を設定したテーブルを設け、このテーブルにより前記複数のパラメータに基いて第１、第２しきい値ε１，ε２が変化するように設定することもできる。
また、経年の度合を示すパラメータとしては、出湯流量、給水流量、使用燃料ガス量の積算量等、種々のものを用いることもできる。
４］前記実施形態では、給水量Ｑ１が所定量Ｃ１以上のときに劣化度合を演算するように構成したが（図４のＳ１１）、この状態でさらに、台所等への給湯時のみ、あるいは、浴槽への落し込み時のみ、劣化度合を演算するように構成してもよい。
【００５１】
５］バイパス管６にバイパス水量を調整するバイパス水量調整弁を設け、このバイパス水量調整弁により、熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス水量との混合比率を調整するように構成し、バイパス水量調整弁の制御ずれ量から劣化度合を演算するようにしてもよい。
６］制御ユニット６０は、流体通路に異常が生じていると判定したときに、リモコン６７の表示部に警告を表示させるとともに、警告音を発生させるように構成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、流体通路の経年劣化の劣化度合を、流体通路の抵抗増加や水漏れ等、経年劣化に起因する内部混合弁の初期特性に対する制御ずれ量から演算することにより、流体通路内の経年劣化による異常を検出して、ユーザーに対し流体通路の経年劣化が所定以上に進行したことについての注意を喚起することができる。従って、ユーザーは、事前にメンテナンスを行って、流体通路の致命的な異常により給湯器が突然故障するのを未然に防ぐことができる。
【００５３】
また、劣化度合演算手段は、制御ずれ量が第１しきい値よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させ、制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。従って、例えば、流量が不安定な場合などに誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合を増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さく流体通路が正常であれば、一旦増加させた劣化度合を減少させることになり、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を記憶することができる。
【００５４】
また、第１，第２しきい値は、夫々、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように設定されたので、例えば、給湯器への総通電時間やバーナの燃焼時間等のパラメータを用いて、経年の程度に応じて第１、第２しきい値を大きくするように設定すれば、経年変化があまり生じておらず制御ずれ量が小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合をその進行に応じて速く増加させて、早期にユーザーに注意を促すことができる。また、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しているためにまだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合も緩やかに増加するため、給湯する度に不必要な警告が表示されるのを防ぐことができる。
【００５５】
請求項２の発明によれば、判定手段は、経年劣化が進行して劣化度合が異常判定しきい値以上になった場合に流体通路に異常が生じたと判定するので、そのときに、警告を表示するなどしてユーザーに経年劣化の劣化度合を知らせるとともにメンテナンスを促すことができる。
【００５６】
請求項３の発明によれば、異常判定しきい値は、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されたので、給湯器への総通電時間やバーナの燃焼時間等のパラメータを用いて、制御ずれ量が小さい初期段階の使用時には異常判定しきい値も小さくすることで、経年劣化の進行が速い場合には、早期に異常が発生したと判定して、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができるし、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値も大きくすることで、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合に異常が発生したと判定されることがなく、ユーザーに対し不必要に警告をするのを防止することができる。
【００５７】
請求項４の発明によれば、経年の程度を示すパラメータとして、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数を用いることで、第１、第２のしきい値や異常判定しきい値を変化させて、経年の程度に応じて流体通路の異常を適切に判定することができる。
【００５８】
請求項５の発明によれば、劣化度合演算ステップにおいて、初期特性記憶ステップで記憶された初期特性に対する内部混合弁の制御ずれ量から経年劣化の劣化度合を演算し、判定ステップにおいて、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する。その効果は請求項１と略同様であり、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯器の構成図である。
【図２】給湯器の制御系のブロック図である。
【図３】出湯温度制御に関する説明図である。
【図４】劣化判定制御のフローチャートである。
【図５】初期特性記憶処理のフローチャートである。
【図６】ステップ数と混合比率との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１ 給湯器
４ 給水管
５ 出湯管
６ バイパス管
１０ 熱交換器
１１ バーナ
２２ 内部混合弁
６０ 制御ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器およびその流体通路劣化判定方法に関し、特に、給湯器が故障する前に経年劣化による流体通路の異常を判定可能な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器において、給湯器を構成する各部品の経年劣化により給湯器に異常が生じているか否かを判定し、異常と判定した場合には警告を表示するなどして、給湯器が故障する前にユーザーにメンテナンスの必要性を知らせることのできる劣化判定機能を有するものがある。しかし、従来の給湯器における劣化判定機能は、その殆どがバーナ、熱交換器等、燃焼系統及びその関連機器に関するものであった（特開平７−４９１５０号公報、特開平７−７１８２０号公報参照）。
【０００３】
一方、給水管や出湯管等の流体通路においても、ゴミや水垢等による流体通路の詰まりや抵抗増加、管類の腐食、調整弁の動作不良等、各構成部品に種々の経年劣化が生じる。また、熱交換器においては、水道水の水質によって、経年使用するうちに熱交換器内に缶石が付着し、通路面積が小さくなる場合もある。しかしながら、従来の給湯器は、このような経年劣化による流体通路における異常を給湯器が故障する前に判定して、異常と判定した場合にユーザーに警告するようには構成されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の給湯器においては、流体通路の各構成部品の経年劣化による異常を故障前に判定できない。従って、ユーザーが流体通路の経年劣化の劣化度合を事前に知ることができず、突然、流体通路に水や湯が流れなくなる等の致命的な異常が生じて給湯器が使用不能になる虞もある。
本発明の目的は、流体通路における経年劣化の劣化度合を判定して、流体通路に致命的な異常が生じる前にユーザーがその劣化度合を認識できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の給湯器は、給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器において、前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶手段と、前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算手段であって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算手段と、前記劣化度合演算手段で演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、内部混合弁を出湯管とバイパス管との合流部に設けて湯量とバイパス水量との混合比率を調整するように構成してもよいし、内部混合弁をバイパス管に設けてバイパス水量を調整することにより混合比率を調整するように構成することもできる。
【０００７】
この給湯器では、先ず、初期特性記憶手段により、給湯器の据付直後等、管類の流体通路が経年劣化していない使用開始後の初期における内部混合弁の初期特性を、ＥＥＰＲＯＭ等の書換え可能な記憶媒体に記憶する。この初期特性が記憶された後には、劣化度合演算手段により内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する。この制御ずれ量は、ゴミや水垢等の付着による流体通路の抵抗増加や詰まり、管類やその接続部分の腐食による水漏れ、内部混合弁の動作不良等、種々の部品の経年劣化により生じるものであり、一般的には、経年劣化の度合が大きくなるにつれ、内部混合弁の初期特性からの制御ずれ量も大きくなる。
経年劣化が進行すると、その劣化の進行に伴って内部混合弁の制御ずれ量も大きくなると考えられるため、制御ずれ量が第１しきい値よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させる。一方、制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。
経年の程度を示すパラメータとしては、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数、出湯流量の積算量等を用いることができる。このような種々のパラメータを用いて、例えば、経年の程度に応じて第１、第２しきい値を大きくするように設定すれば、経年劣化があまり生じておらず制御ずれ量が小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合をその進行に応じて速く増加させて、その劣化の進行について早期にユーザーに注意を促すことができる。一方、経年劣化が進行して制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しているためまだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合も緩やかに増加して、給湯する度に不必要な警告が表示されるのを防ぐことができる。
【０００８】
次に、この制御ずれ量から演算された劣化度合に基いて、判定手段により流体通路に異常が生じているか否かを判定する。流体通路に異常が生じていると判定された場合には、給湯器を操作する為のリモートコントローラ等に異常が生じていることの警告を表示させるなどして、ユーザーにその異常を知らせるとともにメンテナンスの必要性を認識させることができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
請求項２の給湯器は、請求項１の発明において、前記判定手段は、前記劣化度合が予め設定された異常判定しきい値以上になったときに前記流体通路に異常が生じたと判定することを特徴とするものである。従って、経年劣化が進行して劣化度合が異常判定しきい値以上になった場合に、流体通路に異常が生じたと判定し、警告を表示するなどしてユーザーにメンテナンスを促すことができる。
【００１４】
請求項３の給湯器は、請求項１又は２の発明において、前記異常判定しきい値は、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されたことを特徴とするものである。ここで、請求項１と同様に、経年の程度を示すパラメータとして、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数、出湯流量の積算量等を用いることができる。
【００１５】
このような種々のパラメータを用いて、例えば、制御ずれ量が小さい初期段階の使用時には異常判定しきい値を小さくすれば、経年劣化の進行が速い場合に、異常発生が早期に判定されるので、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができる。また、経年劣化が進んで制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値を大きくすれば、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合に異常発生の判定がなされることがなく、ユーザーに対し不必要に警告をするのを防止することができる。
【００１６】
請求項４の給湯器は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記経年の程度を示すパラメータは、少なくとも、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数を含むことを特徴とするものである。従って、これら給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数のパラメータにより第１、第２のしきい値や異常判定しきい値を変化させて、経年の程度に応じて流体通路の異常を適切に判定することができる。
【００１７】
請求項５の給湯器の流体通路劣化判定方法は、給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器の流体通路劣化判定方法において、前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶ステップと、前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算ステップであって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算ステップと、前記劣化度合演算ステップで演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
初期特性記憶ステップでは、給湯器の使用開始後の初期に内部混合弁の初期特性を記憶し、次に、劣化度合演算ステップにおいて、初期特性に対する内部混合弁の制御ずれ量から経年劣化の劣化度合を演算し、判定ステップにおいて、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する。その他の作用は請求項１と略同様であるので、その説明を省略する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、台所や風呂等の種々の設備に給湯可能な家庭用給湯器に本発明を適用した一例である。
図１、図２に示すように、給湯器１は、台所等の設備へ給湯する為の給湯器本体２と、風呂の浴槽内の水を追い焚きする為の給湯器本体３とを有する。
【００２０】
給湯器本体２は、熱交換器１０と、複数の燃焼管を有するバーナ１１と、バーナ１１に燃焼用空気を送り込む送風ファン１２等を備えている。熱交換器１０には給水管４と出湯管５が接続され、バーナ１１にはガス供給管７が接続されている。給湯器本体２には、点火プラグ１３、立消え安全装置１４、バーナセンサ１５等も設けられている。
【００２１】
給水管４は給水ポート１６に接続されて熱交換器１０まで延び、この給水管４には、給水量センサ１７、給水温度センサ１８が設けられている。
出湯管５は熱交換器１０から延びて台所等への給湯用の給湯ポート１９に接続され、さらに、この出湯管５は給水管４とバイパス管６により接続されている。出湯管５には、熱交換器出口温度を検出する温度センサ２０と、出湯温度を検出する温度センサ２１も設けられている。出湯管５とバイバス管６との合流部には、熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス管６を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁２２も設けられている。
【００２２】
ガス供給管７は、燃料ガス供給源のガス供給ポート２３に接続されてバーナ１１まで延び、このガス供給管７には、燃料ガスの供給を遮断するガス元弁２４と、燃料ガス流量を調整するガス比例制御弁２５とが設けられている。
【００２３】
風呂追い焚き用の給湯器本体３は、追い焚き用の熱交換器３０と、３本の燃焼管を有するバーナ３１と、バーナ３１に燃焼用空気を送り込む送風ファン３２等を備えている。熱交換器３０には追い焚き用給水管３６と追い焚き出湯管３７が接続され、バーナ３１にはガス供給管７が接続されている。さらに、この給湯器本体３にも、点火プラグ３３、立消え安全装置３４、バーナセンサ３５が設けられている。
【００２４】
追い焚き用給水管３６は浴槽（図示略）に接続された給水ポート３８から熱交換器３０へ延び、この追い焚き用給水管３６には浴槽内の湯を熱交換器３０へ供給するポンプ３９と、湯温を検出する温度センサ４０等が設けられている。追い焚き用出湯管３７は熱交換器３０から浴槽に接続された給湯ポート４１へ延び、この追い焚き用出湯管３８には熱交換器出口の出湯温度を検出する温度センサ４２と、空焚き安全装置４３が設けられている。
【００２５】
出湯管５からは浴槽への落し込み用の浴槽用給湯管４４が分岐しており、この浴槽用給湯管４４は、流量センサ４５、電磁弁４６、逆止弁４７を介してポンプ３９の下流側において追い焚き用給水管３６に接続されている。また、浴槽への急速落し込み用の給湯管４８も設けられ、この給湯管４８は電磁弁４９、逆止弁５０を介して追い焚き用出湯管３７に接続されている。
【００２６】
次に、給湯器１の制御系について説明する。
図２に示すように、給湯器１の制御を司る制御ユニット６０（制御手段）は、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６２とＲＡＭ６３と書換え可能なＥＥＰＲＯＭ６４とを含むマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータとバス６６で接続された入出力インターフェース６５とを有する。
入出力インターフェース６５には、給湯器１の出湯温度の設定等種々の操作を行う為のリモートコントローラ６７（以下、リモコンという）からの信号や、温度センサ１８，２０，２１の信号等が入力される。一方、入出力インターフェース６５からは、内部混合弁２２を駆動するステッピングモータ６８等に制御信号が出力される。
【００２７】
ＲＯＭ６２には、出湯温度がリモコン６７から入力された設定値になるように、内部混合弁２２を制御する出湯温度制御プログラムや、バーナ１１の燃焼管切換のプログラム等、給湯に関する種々の制御プログラムが格納され、さらに、給水管４、出湯管５及びバイパス管６（以下、管類と総称する）の流体通路に経年劣化による異常が生じているか否かを判定する劣化判定制御の為の後述の劣化判定プログラムも格納されている。
【００２８】
ＥＥＰＲＯＭ６４には、給湯器１の総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃ等、経年の度合を示す種々のパラメータが記憶される。さらに、後述の劣化判定プログラムにおいて算出される内部混合弁２２の初期特性や、流体通路の経年劣化の劣化度合も、このＥＥＰＲＯＭ６４に記憶される。
【００２９】
次に、劣化判定制御について説明する前に、内部混合弁２２により熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス水量の混合比率を調整して、出湯温度を調整する出湯温度制御について簡単に説明する。
図３に示すように、給水管４に供給された水量のうち、熱交換器１０へ供給される水量をＱ１、バイパス管６を流れるバイパス水量をＱ２とし、温度センサ１８，２０で検出された給水温度、熱交換器出口温度を夫々Ｔ１，Ｔ２、出湯温度の設定値をＴ３とすると、混合後にバイパス管６を流れる水が得た熱量と、熱交換器１０から流れる湯が失った熱量とが等しいことから、次の関係が得られる。
（Ｔ３−Ｔ１）Ｑ２＝（Ｔ２−Ｔ３）Ｑ１ ・・・（１）
ここで、混合比率Ｒｍ＝Ｑ２／Ｑ１とすると、式（１）よりＲｍは、
Ｒｍ＝Ｑ２／Ｑ１＝（Ｔ２−Ｔ３）／（Ｔ３−Ｔ１） ・・・（２）
で与えられる。
【００３０】
ここで、制御ユニット６０は、出湯温度が設定値Ｔ３になるような混合比率Ｒｍを、温度センサ１８，２０の検出温度Ｔ１，Ｔ２と式（２）により求め、このＲｍになるように、ステッピングモータ６８を所定ステップ数だけ駆動して内部混合弁２２に対してフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御という）を行う。ここで、混合比率Ｒｍに対応するステッピングモータ６８のステップ数は、後述するように、図６に示すような給湯器１の使用開始後の初期に管類の流体通路が経年劣化していない状態の内部混合弁２２の初期特性Ｍ０から求められる。さらに、このＦＦ制御後に温度センサ２１で検出された出湯温度が設定値Ｔ３からずれていれば、そのずれを小さくするように、内部混合弁２２に対してフィードバック制御（以下、ＦＢ制御という）を行う。
【００３１】
次に、劣化判定制御について、図４、図５のフローチャートを参照して説明する。この劣化判定制御は、１回の給湯ごと（バーナ１１に１回点火するごと）に流体通路に経年劣化による異常が生じているか否かを判定する。尚、以下の説明において、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１・・・）はステップを示す。
図４に示すように、劣化判定制御が実行されると、バーナ点火信号が入力された場合には給湯が開始されたと判定する（Ｓ１０：Ｙｅｓ）。ここで、給水量センサ１７で検出された給水量Ｑ１が所定値Ｃ１以上であり（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、且つ温度センサ１８，２０，２１の検出値、ステッピングモータ６８のステップ数の変化がともに小さく安定した状態である場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、流体通路の劣化状態を判定するのに十分安定した状態であると判定してＳ１３に移行する。
【００３２】
Ｓ１３において、ＥＥＰＲＯＭ６４に内部混合弁２２の初期特性が記憶されていなければ（Ｓ１３：Ｎｏ）、図５に示す初期特性記憶処理が実行される（Ｓ１４）。この初期特性記憶処理は、給湯器１の使用開始後の初期に管類の流体通路が経年劣化していない状態での、混合比率Ｒｍとそのときのステッピングモータ６８のステップ数のデータを所定期間にわたって収集し、これらのデータに基いて内部混合弁２２の初期特性を算出してＥＥＰＲＯＭ６４に記憶するものである。
ところで、劣化判定制御は給湯中に行われるものであるため、当然ながら、この劣化判定制御と並行して出湯温度制御も実行されている。つまり、出湯温度が所定値Ｔ３であるときの混合比率Ｒｍと、その場合の最終的な（ＦＢ制御後の）ステッピングモータ６８のステップ数Ｓｔは、出湯温度制御により求められることになる。
【００３３】
従って、図５の初期特性記憶処理においては、出湯温度制御により求まったＲｍ及びＳｔをＥＥＰＲＯＭ６４に記憶し（Ｓ３０）、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃが所定時間Ｃ２を越えた場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、それまでに記憶された複数の混合比率Ｒｍとその混合比率Ｒｍに対応するステップ数Ｓｔのデータを用いて、図６に示すような初期特性マップＭ０を演算し、マップＭ０をＥＥＰＲＯＭ６４に記憶させる（Ｓ３２）。
【００３４】
一方、既に初期特性マップＭ０がＥＥＰＲＯＭ６４に記憶されている場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、図６に示すように、初期特性マップＭ０から混合比率Ｒｍに対する基準ステップ数Ｓｔs を演算して（Ｓ１５）、Ｓ１６へ移行する。このＳｔs は、管類の流体通路に経年劣化が全く生じていない場合に、混合比率をＲｍにするように内部混合弁２２を制御した場合のステッピングモータ６８のステップ数である。
【００３５】
次に、基準ステップ数Ｓｔs と、出湯温度制御において出湯温度が所定値Ｔ３に制御されたときの最終的なステップ数Ｓｔから、制御ずれ量Δを演算する（Ｓ１６）。この制御ずれ量Δは、管類の内部にゴミや水垢等が付着することによる流体通路内の抵抗の増加、管類の接続部等の腐食による水漏れ、内部混合弁２２の動作不良等の要因により生じるものである。例えば、経年劣化によりバイパス管６内の流体通路の抵抗が大きくなった場合には、バイパス水量Ｑ２が熱交換器１０から流れる湯量Ｑ１に比べて小さくなるために混合比率Ｒｍが小さくなり、図６の鎖線で示すように、内部混合弁２２の実際の特性Ｍ' は初期特性Ｍ０よりも下側へずれることになる。
【００３６】
この制御ずれ量Δが予め設定された第１しきい値ε１よりも大きければ（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、経年劣化が進行していると判定して劣化度合カウンタＩを１増加させる（Ｓ１８）。ここで、式（３）に示すように、第１しきい値ε１は、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの３つの経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されている。
ε１＝ａ1 Ｔｅ＋ｂ1 Ｔｃ＋ｃ1 Ｎｃ ・・・（３）
但し、ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 は正の定数であり、３つのパラメータＴｅ，Ｔｃ，Ｎｃの増加に伴って、第１しきい値ε１も増加する。
【００３７】
一方、制御ずれ量Δが第１しきい値ε１以下で（Ｓ１７：Ｎｏ）、第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値ε２よりも小さい場合に（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、劣化度合カウンタＩが正であれば（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、経年劣化は生じていないと判定して劣化度合カウンタＩを１減少させる（Ｓ２１）。
【００３８】
ここで、式（４）に示すように、第１しきい値ε１と同様に、第２しきい値も、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの３つの経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されている。
ε２＝ａ2 Ｔｅ＋ｂ2 Ｔｃ＋ｃ2 Ｎｃ ・・・（４）
但し、ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 も正の定数であり、第１しきい値ε１と同様に、第２しきい値ε２も３つのパラメータＴｅ，Ｔｃ，Ｎｃの増加に伴って増加する。
制御ずれ量Δが第１しきい値ε１と第２しきい値ε２との間の値である場合には（Ｓ１７：Ｎｏ、Ｓ１８：Ｎｏ）、劣化度合カウンタＩは増加も減少もしない。
【００３９】
前述の劣化度合カウンタの増減について、図６を参照してさらに詳細に説明する。制御ずれ量Δが第１しきい値ε１であるときの特性をＭ１，Ｍ２、制御ずれ量Δが第２しきい値ε２であるときの特性をＭ３，Ｍ４とすると、内部混合弁２２の実際の特性Ｍ' が、Δ＞ε１の場合には、初期特性Ｍ０に対してＭ１又はＭ２よりも外側にずれており、かなり経年劣化が進行しているとして、劣化度合カウンタＩを増加させる。
【００４０】
ε２≦Δ≦ε１の場合には、図６の鎖線で示すように、Ｍ' は初期特性Ｍ０に対してＭ１及びＭ２の内側で、且つ、Ｍ３又はＭ４よりも外側にずれており、この場合には、経年劣化がそれほど進行していないとして劣化度合カウンタＩを変化させない。さらに、Δ＜ε２の場合には、Ｍ' はＭ３，Ｍ４よりも初期特性Ｍ０側にあり、経年劣化がほとんど進行しておらず、劣化度合カウンタＩを極力０に近い値とするために、Ｉ＞０であれば劣化度合カウンタＩを１減少させる。
【００４１】
例えば、温度、流量等が不安定な状態で、誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合カウンタを増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さい場合には流体通路が正常であると判定して、一旦増加させた劣化度合カウンタを減少させることができ、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を算出することができる。
このようにして劣化度合カウンタＩが演算された後、Ｉが予め設定された異常判定しきい値Ｃer以上であれば（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、流体通路に異常が生じたと判定して、リモコン６７の表示部に警告を表示させる（Ｓ２３）。
【００４２】
尚、以上の説明において、マイクロコンピュータと図５のフローチャートが初期特性記憶手段に相当し、マイクロコンピュータと図４のＳ１５〜Ｓ２１とが劣化度合演算手段に相当し、マイクロコンピュータと図４のＳ２２が判定手段に相当する。さらに、図５のフローチャートが初期特性記憶ステップに相当し、図４のＳ１５〜Ｓ２１が劣化度合演算ステップに相当し、図４のＳ２２が判定ステップに相当する。
【００４３】
以上説明した給湯器１およびその流体通路劣化判定方法によれば、次のような効果が得られる。
１）流体通路の抵抗増加や水漏れ等の経年劣化に起因する、内部混合弁２２の初期特性Ｍ０に対する制御ずれ量Δから経年劣化の劣化度合を演算して、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定することができるので、流体通路に致命的な異常が生じて給湯器１が故障する前に、ユーザーに対し流体通路の経年劣化が所定以上に進行したことについての注意を喚起することができる。従って、ユーザーは、事前にメンテナンスを行うことにより、給湯器１が突然故障して使用不能になるのを未然に防ぐことができる。
【００４４】
２）制御ずれ量Δが第１しきい値ε１よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させ、制御ずれ量が第１しきい値ε１よりも低い予め設定された第２しきい値ε２より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。従って、例えば、温度、流量等が不安定な状態で、誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合を増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さい場合には流体通路が正常であると判定して、一旦増加させた劣化度合を減少させることができ、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を算出して記憶することができる。
【００４５】
３）給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃの、経年の程度を示す３つのパラメータの増加に伴って、第１，第２しきい値ε１，ε２も夫々増加するように設定されたので、経年変化があまり生じておらず制御ずれ量Δが小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値ε１，ε２が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合カウンタＩをその進行に応じて速く増加させて、経年劣化が速く進行している状況を早期にユーザーに注意を喚起することができる。
【００４６】
また、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値ε１，ε２も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しており、まだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合カウンタＩも緩やかに増加するため、給湯する度に不必要な警告が表示されることを防ぐことができる。
【００４７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。尚、前記実施形態と同様のものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］異常判定しきい値Ｃerを、給湯器１への総通電時間Ｔｅ、バーナ１１の総燃焼時間Ｔｃ、バーナ１１の燃焼回数Ｎｃ等の、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定してもよい。この場合には、例えば、制御ずれ量Δが小さい初期段階の給湯器使用時には異常判定しきい値Ｃerを小さくすることで、経年劣化の進行が速い場合には早期に異常が発生したと判定するため、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができる。
【００４８】
また、経年劣化が進み制御ずれ量Δが大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値Ｃerも大きくすることで、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合には、異常が発生したと判定されることがなく、ユーザーに対し不必要に警告するのを防止することができる。尚、この場合には、第１、第２しきい値ε１，ε２は経年の程度を考慮せずに一定値としてもよい。
【００４９】
２］出湯温度制御において目標の混合比率Ｒｍに対してＦＢ制御により最終的に定まったステップ数Ｓｔにより、次回の出湯温度制御のＦＦ制御に使用する内部混合弁２２の特性を逐次更新するように構成してもよい。つまり、出湯温度制御において、図６の経年劣化により初期特性Ｍ０からずれた実際の特性Ｍ' によりＦＦ制御が行われるため、ＦＦ制御後の出湯温度の設定値Ｔ３からのずれが小さくなり、制御遅れを極力小さくすることができる。
【００５０】
３］複数のパラメータに関連づけられた複数の第１、第２しきい値を設定したテーブルを設け、このテーブルにより前記複数のパラメータに基いて第１、第２しきい値ε１，ε２が変化するように設定することもできる。
また、経年の度合を示すパラメータとしては、出湯流量、給水流量、使用燃料ガス量の積算量等、種々のものを用いることもできる。
４］前記実施形態では、給水量Ｑ１が所定量Ｃ１以上のときに劣化度合を演算するように構成したが（図４のＳ１１）、この状態でさらに、台所等への給湯時のみ、あるいは、浴槽への落し込み時のみ、劣化度合を演算するように構成してもよい。
【００５１】
５］バイパス管６にバイパス水量を調整するバイパス水量調整弁を設け、このバイパス水量調整弁により、熱交換器１０から出湯管５に流れる湯量とバイパス水量との混合比率を調整するように構成し、バイパス水量調整弁の制御ずれ量から劣化度合を演算するようにしてもよい。
６］制御ユニット６０は、流体通路に異常が生じていると判定したときに、リモコン６７の表示部に警告を表示させるとともに、警告音を発生させるように構成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、流体通路の経年劣化の劣化度合を、流体通路の抵抗増加や水漏れ等、経年劣化に起因する内部混合弁の初期特性に対する制御ずれ量から演算することにより、流体通路内の経年劣化による異常を検出して、ユーザーに対し流体通路の経年劣化が所定以上に進行したことについての注意を喚起することができる。従って、ユーザーは、事前にメンテナンスを行って、流体通路の致命的な異常により給湯器が突然故障するのを未然に防ぐことができる。
【００５３】
また、劣化度合演算手段は、制御ずれ量が第１しきい値よりも大きい場合には、経年劣化が進行していると判定して劣化度合を増加させ、制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには、経年劣化がほとんど進行しておらず流体通路は正常であると判定して劣化度合を減少させる。従って、例えば、流量が不安定な場合などに誤って経年劣化が進行していると判定して一旦は劣化度合を増加させた場合でも、次の劣化度合の演算時に、制御ずれ量が第２しきい値より小さく流体通路が正常であれば、一旦増加させた劣化度合を減少させることになり、実際の経年劣化の進行状況に応じた適切な劣化度合を記憶することができる。
【００５４】
また、第１，第２しきい値は、夫々、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように設定されたので、例えば、給湯器への総通電時間やバーナの燃焼時間等のパラメータを用いて、経年の程度に応じて第１、第２しきい値を大きくするように設定すれば、経年変化があまり生じておらず制御ずれ量が小さい初期の給湯器使用時には、第１、第２しきい値が小さくなるので、経年劣化がかなり速く進行する場合にも劣化度合をその進行に応じて速く増加させて、早期にユーザーに注意を促すことができる。また、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、第１、第２しきい値も大きくなるので、経年劣化が非常に緩やかに進行しているためにまだメンテナンスの必要がない場合には、劣化度合も緩やかに増加するため、給湯する度に不必要な警告が表示されるのを防ぐことができる。
【００５５】
請求項２の発明によれば、判定手段は、経年劣化が進行して劣化度合が異常判定しきい値以上になった場合に流体通路に異常が生じたと判定するので、そのときに、警告を表示するなどしてユーザーに経年劣化の劣化度合を知らせるとともにメンテナンスを促すことができる。
【００５６】
請求項３の発明によれば、異常判定しきい値は、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されたので、給湯器への総通電時間やバーナの燃焼時間等のパラメータを用いて、制御ずれ量が小さい初期段階の使用時には異常判定しきい値も小さくすることで、経年劣化の進行が速い場合には、早期に異常が発生したと判定して、経年劣化の進行が速いことについてユーザーの注意を喚起することができるし、経年劣化が進み制御ずれ量が大きくなっている長期使用時には、異常判定しきい値も大きくすることで、経年劣化の進行が緩やかでまだメンテナンスの必要がない場合に異常が発生したと判定されることがなく、ユーザーに対し不必要に警告をするのを防止することができる。
【００５７】
請求項４の発明によれば、経年の程度を示すパラメータとして、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数を用いることで、第１、第２のしきい値や異常判定しきい値を変化させて、経年の程度に応じて流体通路の異常を適切に判定することができる。
【００５８】
請求項５の発明によれば、劣化度合演算ステップにおいて、初期特性記憶ステップで記憶された初期特性に対する内部混合弁の制御ずれ量から経年劣化の劣化度合を演算し、判定ステップにおいて、この劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する。その効果は請求項１と略同様であり、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯器の構成図である。
【図２】給湯器の制御系のブロック図である。
【図３】出湯温度制御に関する説明図である。
【図４】劣化判定制御のフローチャートである。
【図５】初期特性記憶処理のフローチャートである。
【図６】ステップ数と混合比率との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１ 給湯器
４ 給水管
５ 出湯管
６ バイパス管
１０ 熱交換器
１１ バーナ
２２ 内部混合弁
６０ 制御ユニット
Claims (5)
- 給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器において、
前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶手段と、
前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算手段であって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算手段と、
前記劣化度合演算手段で演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定手段と、
を設けたことを特徴とする給湯器。 - 前記判定手段は、前記劣化度合が予め設定された異常判定しきい値以上になったときに前記流体通路に異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
- 前記異常判定しきい値は、経年の程度を示すパラメータに基いて変化するように設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯器。
- 前記経年の程度を示すパラメータは、少なくとも、給湯器への総通電時間、バーナの総燃焼時間、バーナの燃焼回数を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の給湯器。
- 給水管及び出湯管と、熱交換器と、給水管と出湯管を接続するバイパス管と、熱交換器から出湯管に流れる湯量とバイパス管を流れるバイパス水量との混合比率を調整する内部混合弁と、この内部混合弁を制御する制御手段とを備えた給湯器の流体通路劣化判定方法において、
前記給湯器の使用開始後の初期に前記管類の流体通路が経年劣化していない状態での内部混合弁の初期特性を記憶する初期特性記憶ステップと、
前記初期特性の記憶後、内部混合弁を制御する制御量の初期特性に対する制御ずれ量から流体通路の経年劣化の劣化度合を演算する劣化度合演算ステップであって、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように内部混合弁の制御ずれ量が予め設定された第１しきい値より大きいときには前記劣化度合を増加させると共に、経年の程度を示すパラメータに基づいて変化するように制御ずれ量が第１しきい値よりも低い予め設定された第２しきい値より小さいときには前記劣化度合を減少させる劣化度合演算ステップと、
前記劣化度合演算ステップで演算された流体通路の劣化度合に基いて流体通路に異常が生じているか否かを判定する判定ステップと、
を備えたことを特徴とする給湯器の流体通路劣化判定方法。
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