JP5077669B2 - 水封装置、並びに、潜熱回収式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドレンや水を貯留することにより燃焼ガスの通過を阻止可能な水封装置、並びに、当該水封装置を備えた潜熱回収式給湯装置に関する。

従来より、下記特許文献１に開示されているような、いわゆる潜熱回収式の給湯装置が提供されている。この種の給湯装置では、燃焼ガスが通過する燃焼ガス通路の中途に熱交換手段が設けられており、当該熱交換手段において燃焼ガス中に含まれている顕熱だけでなく、潜熱まで回収できる構成とされている。そのため、潜熱回収式の給湯装置では、燃焼作動に伴って燃焼ガス通路内においてドレンが発生することとなる。

潜熱回収式の給湯装置において発生するドレンは、燃焼ガスにさらされるため、酸性度が高く、腐食性を有する。そのため、従来技術の潜熱回収式の給湯装置の多くは、ドレンを排出するためのドレン排出系統を燃焼ガス通路に連通するように設けると共に、ドレン排出系統の中途にドレンを中和するための中和装置を設けた構成とし、ドレンがそのまま排出されるのを防止している。
特開２００３−７４９７４号公報

上記した従来の給湯装置は、燃焼ガス通路と連通するようにドレン排出系統を設けた構成とされている。そのため、ドレンだけでなく、燃焼ガスまでもがドレン排出系統を介して排出されてしまう懸念がある。

ここで、給湯装置が屋外に設置されるものである場合は、仮にドレン排出系統を介して燃焼ガスが外部に排出されることとなっても、大きな不都合はないものと想定される。しかし、給湯装置を屋内設置型とする場合は、ドレン排出系統を介して燃焼ガスが排出されるような不具合は確実に防止せねばならないという問題があった。

そこで、本発明者らは、ドレンの流入側に位置する第１槽と、これに連通した第２槽とを備えた貯留容器を有し、これに水やドレンなどの液体を溜めることで水封状態として燃焼ガスの通過を阻止可能な水封装置を採用した潜熱回収式給湯装置を試作した。この潜熱回収式給湯装置において、万が一貯留容器に対する水の供給不良や、貯留容器の漏水といったような不具合が起こった場合は、貯留容器を水封状態とすることができず、ユーザーが予期せぬ場所から燃焼ガスが排出される可能性がある。また、前記した潜熱回収式給湯装置において、燃料漏れが起こるような不具合が生じた場合は、安全性等の観点から燃焼作動を禁止する必要がある。

ここで、上記したような水の供給不良や、貯留容器の漏水といったような不具合により貯留容器を水封状態とすることができない場合は、貯留容器内の水位が水封状態とするのに必要な水位（以下、水封水位とも称す）に到達しないものと想定される。また、液体燃料を燃焼するタイプの潜熱回収式給湯装置において燃料漏れが発生した場合は、この燃料が貯留容器の第１槽に流入し、第１槽内に貯留されているドレン等の水の上に浮いた状態になる。そのため、燃料漏れが発生した場合は、ドレン等の水に浮かんでいる液体燃料が存在している分だけ、第１槽における水面の位置が前記した水封水位よりも低い位置にあるものと想定される。そこで、本発明者らは、第１槽内に水位を検知可能な水位検知手段を設け、水封水位に水位が達しているか否かを検知可能な構成とすることを検討した。

上記したような構成とした場合は、第１槽に設けた水位検知手段の検知結果に基づいて貯留容器に対する水の供給不良や、貯留容器の漏水といったような不具合の有無だけでなく、燃料漏れに伴う不具合の有無も判断することができる。しかし、より一層安全性を向上するといった観点からすると、燃料漏れに伴う不具合の発生を他の不具合の発生と区別して判定できる構成とすることがより一層望ましいと考えられる。

そこで、本発明は、燃料漏れに伴う不具合の発生を他の不具合の発生と区別して判定可能な水封装置や、これを備えた潜熱回収式給湯装置の提供を目的とした。

上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、液体燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、燃焼作動に伴って発生するドレンを排出するためのドレン排出系統とを有する潜熱回収式給湯装置においてドレン排出系統に設けられる水封装置であって、燃焼ガス通路に連通しドレンを貯留可能な貯留容器と、当該貯留容器に対して水を補充可能な注水手段とを有し、前記貯留容器が、ドレンの流入側に位置する第１槽と、当該第１槽に対してドレンの排出側に位置する第２槽と、前記第１槽および第２槽を連通する連通部とを有し、所定の注水基準水位以上の水位までドレン又は水が貯留された状態とすることにより、燃焼作動時においても燃焼ガスの通過を阻止可能なように前記連通部が封止された水封状態になるものであり、貯留容器内の水位が前記注水基準水位未満である場合に、前記注水手段により前記注水基準水位以上の水位まで貯留容器に水を補充する注水動作を実施するものであり、前記第１槽に水位を検知可能な第１水位検知手段が設けられ、前記第２槽に水位を検知可能な第２水位検知手段が設けられていることを特徴とする水封装置である。

本発明の水封装置において、貯留容器は第１，２槽が連通しているため、水の供給不良や貯留容器の漏水といった不具合が起こると、貯留容器の第１槽内の水位および第２槽内の水位が双方とも所定の水位を下回った状態になるものと想定される。一方、本発明の水封装置において、ドレンの流入側にあたる貯留容器の第１槽に液体燃料が流入した場合は、その液体燃料が存在する分だけ第１槽内の水位が第２槽内の水位よりも低くなるものと想定される。そこで、かかる現象に着目し、本発明の水封装置では、第１，２槽のそれぞれに第１，２水位検知手段を設け、第１槽側の水位と第２槽側の水位とを独立的に検知可能としている。従って、本発明の水封装置によれば、第１，２水位検知手段による検知結果に基づき、貯留容器への水の供給不良や貯留容器の漏水といった不具合と、燃料漏れによる不具合とを区別することができる。

上記請求項１に記載の水封装置は、接地電極を有し、第１，２水位検知手段のいずれか一方又は双方が、電極により構成されており、前記接地電極との間での導通状態に基づいて水の有無を検知可能なものであることを特徴とするものであってもよい（請求項２）。

請求項３に記載の発明は、液体燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、燃焼作動に伴って発生するドレンを排出するためのドレン排出系統と、ドレン排出系統における異常を判定する異常判定を実施可能な制御手段とを有し、前記ドレン排出系統に請求項１又は２に記載の水封装置が設けられており、前記第２水位検知手段により第２槽における水位が注水基準水位に達したことが検知された状態において、第１水位検知手段により第１槽における水位が注水基準水位に達したことが検知されていないことを条件として、制御手段により異常判定がなされ、液体燃料が貯留容器内に流入することによる異常が発生したものと判定されることを特徴とする潜熱回収式給湯装置である。

本発明の潜熱回収式給湯装置で採用されている水封装置は、貯留容器を構成する第１，２槽が連通しているため、第１槽に液体燃料が流入した場合は、その液体燃料が存在する分だけ第１槽内の水位が第２槽内の水位よりも低くなるものと想定される。そのため、第２槽における水位が注水基準水位に達しているにもかかわらず、第１槽における水位が注水基準水位に達していない場合は、燃料漏れによって液体燃料が第１槽に流入している可能性が高い。従って、本発明のようにして制御手段により異常判定を行うこととすれば、液体燃料の燃料漏れに伴う不具合が発生したことを的確に判定できる。

請求項４に記載の発明は、注水動作の開始後、水位が注水基準水位に到達するのに要すると想定される期間が経過した時点以後のタイミングにおいて、第１，２水位検知手段により第１，２槽における水位が注水基準水位に達したことが検知されていないことを条件として、制御手段により異常判定がなされ、注水手段の不具合あるいは貯留容器からの水漏れによる注水不良に伴う異常が発生しているものと判定されることを特徴とする請求項３に記載の潜熱回収式給湯装置である。

本発明の潜熱回収式給湯装置で採用されている水封装置は、貯留容器を構成する第１，２槽が連通している。そのため、注水手段の故障や給水源の断水といったような注水手段に関する不具合あるいは貯留容器からの水漏れといった注水不良に伴う不具合があった場合は、注水動作を開始するタイミングから、水位が注水基準水位に到達するのに要すると想定される期間が経過した時点以後のタイミングにおいても第１，２槽の双方の水位が注水基準水位よりも低くなるものと想定される。従って、本発明の潜熱回収式給湯装置のようにして異常判定を行うこととすれば、注水手段の故障や給水源の断水といったような注水手段に関する不具合や貯留容器における水漏れよる不具合の有無を的確に把握することができる。

上記請求項４に記載の潜熱回収式給湯装置は、外部の給水源から熱交換手段に向けて給水可能な給水管路と、当該給水管路を流れる水量を検知可能な水量検知手段とを有し、当該水量検知手段により、給水管路を介して通水が検知された実績があることを条件として制御手段により異常判定が実施されることを特徴とするものであってもよい（請求項５）。

本発明の潜熱回収式給湯装置において、給水管路を介して通水が検知された実績がある場合は、給水源において断水が起こっていないものと想定される。そのため、本発明のように、給水管路を介して通水が検知された実績があることを条件として制御手段により異常判定を実施することとすれば、想定される注水不良の原因から給水源の断水による原因を排除することができる。従って、本発明の潜熱回収式給湯装置によれば、注水不良の原因が注水手段の不具合や貯留容器の水漏れによるものであるのか否かを的確に判別することができる。

請求項６に記載の発明は、報知動作を実施可能な報知手段を有し、制御手段による異常判定により異常が発生したものと判定された場合に報知動作が実施されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の潜熱回収式給湯装置である。

かかる構成によれば、異常判定により異常の発生が確認された場合にこれをユーザーに報知することができる。

また、上記請求項３〜６のいずれかに記載の潜熱回収式給湯装置は、水封装置において、貯留容器に流入したドレンを中和可能であることを特徴とするものであってもよい（請求項７）。

本発明によれば、燃料漏れに伴う不具合の発生を他の不具合の発生と区別して判定可能な水封装置や、これを備えた潜熱回収式給湯装置を提供できる。

続いて、本発明の一実施形態にかかる潜熱回収式給湯装置（以下、給湯装置１と称す）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、通常の設置状態を基準として説明する。

図１や図２に示すように、給湯装置１は、燃焼部２（燃焼手段）と、一次熱交換器２０と、二次熱交換器２５とを備えた、いわゆる潜熱回収式給湯装置である。給湯装置１は、燃焼部２の下方に燃焼ケース３と、排気集合部５とを有する。これらにより、給湯装置１には、燃焼ケース３から排気集合部５を経て後述する消音部６に至る、断面形状が略「Ｕ」字型となるように連通した空間が形成されている。また、燃焼部２の側方には、消音部６が設けられており、燃焼ケース３の下方には中和装置７が設けられている。燃焼ケース３および消音部６は、それぞれ給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５に連通している。

図１に示すように、燃焼部２は、空気ケース８や燃料噴霧ノズル１０、送風機１１、燃焼筒１２等を備えている。燃焼部２は、いわゆる逆燃焼式の燃焼装置により構成されており、下方に向けて火炎を形成可能とされている。具体的には、燃焼部２は、送風機１１を作動させることによって空気ケース８内に燃焼用の空気を導入すると共に、図示しない燃料供給源から供給されてきた液体燃料を燃料噴霧ノズル１０から下方に向けて噴霧し、燃焼筒１２内において燃焼できる構成とされている。

燃焼ケース３は、燃焼部２に対して下方側に位置しており、燃焼部２における燃焼動作に伴って発生する高温の燃焼ガスが流れる部分である。燃焼ケース３は、排気集合部５や消音部６と組み合わさって一連の燃焼ガス通路４を形成している。燃焼ケース３の内部には、一次熱交換器２０および二次熱交換器２５が設けられている。図２に示すように、本実施形態では、一次熱交換器２０と二次熱交換器２５が一体化され、熱交換手段９を形成している。燃焼部２を流れる燃焼ガスが先ず一次熱交換器２０で熱交換した後、二次熱交換器２５側に流れる構成とされている。

図２に示すように、熱交換手段９には、入水用ヘッダー９ａと出湯用ヘッダー９ｂとが設けられている。入水用ヘッダー９ａには、二次熱交換器２５の入水口２５ａが設けられており、出湯用ヘッダー９ｂには、一次熱交換器２０の出水口２０ａが設けられている。そして、後に詳述するように、出水口２０ａには、カランや浴槽といったような湯水の供給先となる熱負荷（本実施形態ではカラン２８ａ）に繋がる給湯配管２８が接続されている。また、入水口２５ａには、外部から加熱対象となる湯水を供給するための入水配管２６（給水管路）が接続されている。そのため、給湯先（カラン２８ａ）において給湯要求があり、外部の給水源から入水配管２６を介して湯水が供給されると、この湯水は二次熱交換器２５の入水口２５ａに供給される。入水口２５ａに供給された湯水は、二次熱交換器２５を流れた後、一次熱交換器２０内を流れることによって順次熱交換加熱され、その後一次熱交換器２０の出水口２０ａから給湯配管２８を介して給湯先に向けて供給される。

排気集合部５は、燃焼ケース３の下方に配置され、燃焼ケース３に直接連通した部分である。排気集合部５は、給湯装置１の底側において給湯装置１の幅方向（図１において左右方向）に伸びる内部空間を有する。また、排気集合部５は、燃焼ケース３の側方に配された消音部６とも連通している。そのため、排気集合部５は、燃焼ケース３を下方に向けて流れる燃焼ガスを流入させるとともに、当該燃焼ガスが消音部６に向けて流出させる部分として機能する。すなわち、排気集合部５は、下方に向けて流れる燃焼ガスの流れ方向を上方に向けて折り返すための部分として機能する。

排気集合部５の底部には、ドレン排出口２７が設けられている。ドレン排出口２７は、二次熱交換器２５側から落下してくるドレンを排気集合部５の外部に排出するための排出口として機能する。

排気集合部５の下方には、中和装置７が配されており、ドレン排出口２７から排出されるドレンを受容し、中和して排出可能とされている。すなわち、中和装置７は、給湯装置１において発生するドレンを排出するためのドレン排出系統としての機能と、ドレンを中和するための中和器としての機能を兼ね備えたものである。これに加えて、中和装置７は、燃焼ガスの通過を阻止する水封装置としての機能も兼ね備えている。

図１に示すように、中和装置７は、ドレンを貯留可能な貯留容器３０と、貯留容器３０に対して外部から湯水を補充可能な注水手段４０とを備えている。貯留容器３０は、大別して２つの槽に分類され、互いにドレンや湯水が行き来可能なように連通している。具体的には、貯留容器３０は、流入槽３１（第１槽）と、排出槽３２（第２槽）とを有しており、両者の間が隔壁３３によって隔てられている。また、排出槽３２に隣接する位置には排出部３４が設けられており、排出槽３２の上方側の位置において両者が連通している。

流入槽３１は、排気集合部５側から流れてくるドレンの流入側、すなわちドレンの流れ方向上流側に位置する槽である。本実施形態では、流入槽３１は、排気集合部５のドレン排出口２７に接続されている。排出槽３２は、貯留容器３０に流入したドレンの排出側、すなわち排気集合部５から、ドレン排出系統をなす中和装置７を通って排出されるドレンの流れを想定した場合に、流入槽３１に対してドレンの流れ方向下流側に存在している槽である。本実施形態では、排出槽３２は、流入槽３１に対して隣接する位置に設けられている。

流入槽３１と排出槽３２との間に配された隔壁３３は、貯留容器３０の上方から下方に向けて伸びている。貯留容器３０にドレンや湯水等の液体が貯留された状態において、隔壁３３は、流入槽３１および排出槽３２の間において、両者の水面を隔離する。一方、貯留容器３０は、隔壁３３の下方側の位置（以下、連通部３５とも称す）において流入槽３１と排出槽３２とが連通した状態となっている。すなわち、隔壁３３は、貯留容器３０の底面３０ａには到達しておらず、隔壁３３の下端部と底面３０ａとの間には流入槽３１と排出槽３２との間でドレンや湯水の行き来を阻止するものは存在していない。

流入槽３１には、グラウンド電極３６と、水位を検知するための３本の水位電極３７（以下、それぞれを３７ａ，３７ｂ，３７ｃと称す）とが設けられている。グラウンド電極３６および水位電極３７ａ〜３７ｃは、給湯装置１の動作を司るために設けられた制御手段５０に電気的に接続されている。

グラウンド電極３６および水位電極３７ａは、それぞれ流入槽３１において、貯留容器３０の天面３０ｂ側から底面３０ａ側に向けて略垂下している。また、グラウンド電極３６および水位電極３７ａは、それぞれ隔壁３３の下端部分、換言すれば連通部３５の上端部分に相当する位置に到達している。グラウンド電極３６と水位電極３７ａとの間で導通があることが検知された場合は、流入槽３１における液面が少なくとも水位電極３７ａの下端、すなわち連通部３５の上端部に相当する位置以上の位置にあり、連通部３５がドレンや湯水で封止された状態（以下、この状態を水封状態と称す）になっている。

水位電極３７ｂは、水位電極３７ａと略平行であり、貯留容器３０の流入槽３１において天面３０ｂ側から下方に向けて略垂下するように取り付けられた電極である。水位電極３７ｂの下端部は、水位電極３７ａの下端部よりも高い位置（天面３０ｂ側の位置）、すなわち貯留容器３０にドレン等が流入した際に液面が上昇する側の位置に存在している。

水位電極３７ｂの取り付け位置は、燃焼ガス通路４を燃焼部２で発生した燃焼ガスや消音部６を介して逆流してきた外気の影響によって流入槽３１内の液面に想定される範囲内で最大の圧力が作用し、流入槽３１内の液面が低下する状況下であっても水封状態を維持可能な量のドレン等が溜まっているか否かを検知可能な位置に取り付けられている。さらに詳細に説明すると、燃焼部２が最大燃焼量で燃焼している場合は、燃焼ガスの発生量も最大限に達する。また、流入槽３１は、燃焼ガスが流動する燃焼ガス通路４と連通しているため、燃焼ガスの流動に伴って流入槽３１内の液面に燃焼ガスの流動量に相応する圧力が作用する。そのため、燃焼部２が最大燃焼量で燃焼する場合は、燃焼ガスの流動に起因する流入槽３１内の液面低下量も最大限に達するものと想定される。

また、給湯装置１が強風にさらされている場合は、消音部６を介して外気が逆流してくることがある。この場合は、排気集合部５およびドレン排出口２７を介して流入槽３１に流入した外気によって流入槽３１側の水面に下方に向けて圧力が作用し、液面が低下する。給湯装置１に作用する逆風の風速が燃焼作動を行うのに適さない程度に大きい場合は、その分だけ流入槽３１における水面も大きく低下することが想定される。

そこで、これらの状況を想定すると、燃焼部２において燃焼作動を行ってもよい範囲で最大限の逆風に給湯装置１がさらされた状況において、燃焼部２が燃焼作動を行った際に流入槽３１内の液面に圧力が作用して流入槽３１内で液面低下が起こっても水封状態を維持するために燃焼待機時に貯留容器３０内に貯留しておくべきドレン等の水位（以下、注水基準水位Ｌｃとも称す）が定まる。さらに詳細には、燃焼部２が最大燃焼排ガス圧で燃焼作動している場合であって、かつ、許容される範囲の最大逆風圧がかかっている状態において流入槽３１内の液面低下が起こっても、水封状態を維持可能なように注水基準水位Ｌｃが決定されている。そこで、本実施形態では、貯留容器３０内にあるドレン等の水位が注水基準水位Ｌｃに達しているか否かを検知可能な位置に水位電極３７ｂが取り付けられている。

水位電極３７ｃは、上記した水位電極３７ａ，３７ｂと同様に、貯留容器３０の天面３０ｂ側から下方に向けて略垂下するように取り付けられている。水位電極３７ｃは、貯留容器３０が満水状態、すなわち貯留容器３０において排出口３４ａ以外からのドレン溢れの可能性がある状態であるか否かを検知するために設けられたものであり、その下端部は上記した水位電極３７ａ，３７ｂよりも高い位置（天面３０ｂ側の位置）にある。

排出槽３２には、水位電極３７ｄが設けられている。水位電極３７ｄは、グラウンド電極３６との間における導通の有無により水の有無を検知可能なものである。水位電極３７ｄは、流入槽３１側に設けられた水位電極３７ｂと同様に、排出槽３２に貯留されているドレン等の水位が注水基準水位Ｌｃに達しているか否かを検知可能な位置に設けられている。

排出槽３２は、上記した流入槽３１よりもその容積が大きい。貯留容器３０は、排出槽３２側の底面に水抜き口３８を有する。また、図１に示すように、排水槽３２内には、２つの仕切り３２ａ，３２ｂが設けられている。排出槽３２内の空間は、仕切り３２ａ，３２ｂにより、流入槽３１側の空間、排出部３４側の空間、並びに、前記両空間の中間にある空間からなる３つの空間に分割されている。

仕切り３２ａ，３２ｂは、排出槽３２内において上下方向に伸びるように設けられており、その下端部と貯留容器３０の底面３０ａとの間には存在していない。そのため、仕切り３２ａ，３２ｂによって排出槽３２内の空間を区切って形成された３つの空間は、それぞれ互いに連通した状態になっている。一方、図１に示すように仕切り３２ａ，３２ｂの上端部は、排出槽３２と排出部３４とを連通している排出口３９の下端部よりもやや上方に突き出ている。すなわち、仕切り３２ａ，３２ｂの上端は、排出槽３２側から排出部３４側にドレンや湯水等の液体があふれ出す際の液面位置よりも僅かに上方に突き出した位置にある。

排出部３４は、排出槽３２の側方に付属した部分であり、排出槽３２の上端側、すなわち貯留容器３０の天面３０ｂ側に偏在した位置に設けられた排出口３９を介して排出槽３２に連通している。排出部３４の下部には、排出口３９を介して排出槽３２からあふれ出してきたドレン等を排出するための排出口３４ａが設けられている。

図１や図２に示すように、注水手段４０は、注水管路４１と弁４２とを備えた構成とされている。注水管路４１は、上記した二次熱交換器２５の入水口２５ａに接続されている入水配管２６の途中で分岐された配管であり、外部から供給される湯水を貯留容器３０に向けて供給することができる。注水管路４１は、貯留容器３０のうち排出槽３２側の天面３０ｂに接続されており、排出槽３２側に注水できる構造とされている。また、弁４２は、注水管路４１の中途に設けられている。

上記した貯留容器３０内には、ドレンを中和するための中和剤Ｃが収容されている。図１に示すように、本実施形態では、中和剤Ｃは、水位電極３７ｄの保護や水位電極３７ｄによる水位の誤検知を防止する観点から、排出槽３２のうち、電極３７ｄが設けられた領域を除く部分（図１に示す状態では、仕切り３２ａよりも左側の領域）に収容されている。

図１に示すように、消音部６は、四方を囲まれた、上下方向に連通した筒状の空間６ｂを有する。消音部６内の空間６ｂは、下端側において排気集合部５と連通している。また、消音部６は、上端部に排気口６ｃを有する。消音部６は、排気口６ｃあるいはこれに接続された煙突（図示せず）等を介して空間６ｂが外部雰囲気と連通している。

上記したように、熱交換手段９には、入水配管２６や給湯配管２８が接続されている。図２に示すように、入水配管２６の中途には、上記した注水管路４１に加え、バイパス流路４８が接続されている。バイパス流路４８は、入水配管２６と給湯配管２８との間をバイパスする流路である。バイパス流路４８の一端側は、入水配管２６の中途に設けられた水量センサ４７ａや温度センサ４７ｂよりも入水配管２６において湯水の流れ方向上流側であって、注水配管４１との接続位置よりも湯水の流れ方向下流側に外れた位置に接続されている。一方、バイパス流路４８の他端側は、給湯配管２８の中途に設けられた給湯量調整弁４９ａや、温度センサ４９ｂよりも湯水の流れ方向下流側に外れた位置に接続されている。また、バイパス流路４８の中途には、バイパス水量センサ４８ａとバイパス水量調整弁４８ｂとが設けられている。バイパス水量調整弁４８ｂを開度調整することにより入水配管２６側から給湯配管２８側に流れ込む湯水の流量を調整し、熱交換手段９側から流れてくる湯水の流量（缶体側流量）と、バイパス流路４８を介して供給される湯水の流量（バイパス側流量）との比率を調整することができる。

図２に示すように、給湯装置１はリモコン６０を有する。リモコン６０は、制御手段５０に対して電気的に接続されている。リモコン６０には運転スイッチ６５（加熱運転スイッチ）や、運転状況等を表示するための表示手段６６（報知手段）、スピーカー６７（報知手段）等が設けられている。給湯装置１は、運転スイッチ６５がオンであり、貯留容器３０が水封状態であることを条件として燃焼部２が燃焼作動可能な状態になる。

続いて、給湯装置１の動作について説明する。なお、給湯装置１は、中和装置７を構成する貯留容器３０における水漏れや、注水手段４０の故障、燃料漏れ等の不具合の有無を判定する異常判定を実施する点に特徴を有するが、以下の説明では先ず給湯装置１の一般的な動作について説明した後、給湯装置１に特有の動作について説明する。

カラン２８ａの開栓に伴い、給湯装置１に対して外部の給水源から水が供給されてくると、入水配管２６の中途であって、注水管路４１の下流側に備えられた水量センサ４７ａから流量検知信号が発信される。制御手段５０は、水量センサ４７ａから所定量以上の湯水が流れた旨の流量検知信号を受信すると給湯要求があったものと判断し、燃焼部２において燃焼作動を開始させる。燃焼部２における燃焼作動に伴って燃焼筒１２内で発生した燃焼ガスは、燃焼ケース３内を下方に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５内に流入する。

排気集合部５内に流入した燃焼ガスは、排気集合部５内を横方向、すなわち消音部６と接続されている側（図１において右方向）に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、排気集合部５の上方に接続されている消音部６に向けて流れる。すなわち、燃焼部２で発生し、燃焼ケース３内を下方に向けて流れていた燃焼ガスは、排気集合部５においてその流れ方向を変換し、消音部６を上方に向けて流れた後、排気口６ｃから外部に排出される。

一方、入水配管２６を介して外部から供給されてきた湯水は、二次熱交換器２５の入水口２５ａを介して二次熱交換器２５に流入する。二次熱交換器２５に流入した湯水は、主として燃焼ガス中に含まれている潜熱を回収し、これにより加熱される。これに伴い、燃焼ガス中に含まれている水分が凝集され、二次熱交換器２５の表面等においてドレンが発生する。

二次熱交換器２５で加熱された湯水は、二次熱交換器２５の出水口（図示せず）を出て一次熱交換器２０の入水口（図示せず）から一次熱交換器２０内に流入する。一次熱交換器２０に流入した湯水は、燃焼部２での燃料の燃焼に伴って発生した燃焼ガスとの熱交換により加熱される。一次熱交換器２０では、主として燃焼ガス中に含まれている顕熱が回収される。このようにして一次熱交換器２０において加熱された湯水は、一次熱交換器２０の出水口２０ａから流出し、給湯先となるカランや浴槽等に向けて供給される。

上記したように、給湯装置１では、二次熱交換器２５における熱交換に伴ってドレンが発生する。ここで発生したドレンは、燃焼ケース３内を落下し、排気集合部５に集まる。その後、このドレンは、排気集合部５の底部に設けられたドレン排出口２７を介して排気集合部５の下方に設けられた中和装置７を構成する貯留容器３０の流入槽３１に流入する。流入槽３１に流入したドレンは、貯留容器３０内に収容されている中和剤によって中和される。

続いて、注水手段４０の故障、図示しない給水源の断水といったような注水手段４０に関する不具合や、貯留容器３０における水漏れ等の不具合（以下、これらを総称して注水不良とも称す）や、燃料漏れ等の不具合を検知する異常判定の実施方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。給湯装置１は、先ずステップ１において水位検知を行う。ここで行う水位検知は、流入槽３１に設けられた水位電極３７ｂとグラウンド電極３６との間で導通があるか確認することにより行われる。その後、制御フローがステップ２に移行すると、制御手段５０により、貯留容器３０内に注水基準水位Ｌｃ以上の水位までドレンや湯水が溜まっているか否かが確認される。ここで、水位が注水基準水位Ｌｃに達していることが確認された場合は、燃焼作動を実施したり、消音部６を介して外気が逆流してくる等して貯留容器３０内の水面が想定されるうちで最大限低下したとしても水封状態を維持し、燃焼ガスの通過を阻止可能である。すなわち、水位が注水基準水位Ｌｃに達している場合は、燃焼部２が最大燃焼排ガス圧で燃焼作動している場合であって、かつ、許容される範囲の最大逆風圧がかかっている状態において流入槽３１内の液面低下が起こっても水封状態を維持できる。そのため、ステップ２で流入槽３１内の水位が注水基準水位Ｌｃ以上であることが確認された場合は、上記した注水不良や、燃料漏れ等の不具合がないものと想定されるため、図３に示す一連の制御フローを完了し、燃焼作動に備える。一方、ステップ２で流入槽３１内の水位が注水基準水位Ｌｃ未満であることが確認された場合は、制御フローがステップ３に移行し、貯留容器３０への注水が自動的に開始される。

ステップ３で貯留容器３０への注水が開始されると、制御フローがステップ４に移行する。ステップ４では、水位電極３７ｂとグラウンド電極３６との間の通電の有無に基づき、流入槽３１内の水位が注水基準水位Ｌｃに達しているか否かが確認される。ここで、流入槽３１内の水位が既に注水基準水位Ｌｃ以上になっている場合は、上記したのと同様に貯留容器３０における水漏れや注水手段４０の故障、給水源の断水といった注水不良や、燃料漏れ等の不具合がないものと想定される。そのため、この場合は図３に示す一連の制御フローを完了し、燃焼作動に備える。一方、ステップ４で流入槽３１内の水位が注水基準水位Ｌｃ未満である場合は、制御フローがステップ５に移行する。ステップ５では、排出槽３２側に設けられた水位電極３７ｄとグラウンド電極３６との間の通電の有無に基づき、排出槽３２側の水位が注水基準水位Ｌｃに達しているか否かが確認される。

ここで、ステップ５で排出槽３２内の水位が注水基準水位Ｌｃに達していると検知された場合は、流入槽３１側の水位が低いにもかかわらず、排出槽３２側の水位が高いこととなる。また、本実施形態では、水位電極３７ｂや水位電極３７ｄは、いずれもグラウンド電極３６との間の通電の有無に基づいて水位を検知するものであり、液体燃料が存在していてもこれを検知しない。さらに、ドレンや貯留容器３０に補充する水の比重が１［ｇ／ｃｍ³］程度であるのに対し、液体燃料の比重はこれよりも低く、本実施形態で採用している灯油の比重は０．８［ｇ／ｃｍ³］程度である。そのため、燃料漏れに伴って流入槽３１側に液体燃料が流入した場合は、図４（ａ）に示すように流入槽３１側において水の層Ｗの上に液体燃料の層Ｆが浮かんだ状態になり、流入槽３１側の水面が、流入槽３１側にある液体燃料が存在する分だけ排出槽３２側の水面よりも低くなる。従って、ステップ５で排出槽３２内の水位が注水基準水位Ｌｃに達していると検知された場合は、図４（ａ）に示すように、燃焼部２等における燃料漏れに伴って液体燃料が流入槽３１に流入し、水の層Ｗの上に液体燃料の層Ｆが浮かんでいる可能性が高い。そこで、この場合は、制御フローがステップ６に進められ、燃料漏れである旨の判定がなされると共に、ステップ７において燃料漏れの発生が報知される。その後、制御フローがステップ８に移行して燃焼作動が禁止された状態になり、一連の制御フローが完了する。

一方、上記したステップ５で排出槽３１側の水位が未だ注水基準水位Ｌｃに達していないと判断された場合は、制御フローがステップ９に進められる。ステップ９では、注水動作を開始してから貯留容器３０に対して供給された水量（注水量）が所定量Ｑに達しているか否かが確認される。ここで、前記した所定量Ｑは、貯留容器３０内に注水基準水位Ｌｃまで水を貯留するのに必要十分な量に設定されている。

ステップ９で貯留容器３０への注水量が所定量Ｑ未満である場合は、未だ十分な量の水が貯留容器３０に補充されていないものと想定される。そこで、この場合は、制御フローがステップ３に戻され、引き続き貯留容器３０への注水動作が継続される。一方、ステップ９において貯留容器３０への注水量が所定量Ｑ以上である場合は、図４（ｂ）に示すように、必要十分な量の水を貯留容器３０に補充しても流入槽３１および排出槽３２のいずれにも水封状態を維持するのに必要な量の水が貯留されていないこととなる。そのため、この場合は、貯留容器３０における水漏れや、注水手段４０の動作不良、給水源の断水等の注水不良が起こっているものと想定される。そこで、この場合は、制御フローがステップ１０に進められ、制御手段５０により注水不良が起こっている旨の判定がなされると共に、ステップ１１において注水不良が報知される。このように、注水不良が起こっている場合は、貯留容器３０を介して燃焼ガスが漏洩する可能性がある。そこで、ステップ１１で注水不良であることが報知された場合は、制御フローがステップ８に進められて燃焼作動が禁止され、一連の制御フローが完了する。

本実施形態の給湯装置１は、中和装置７において貯留容器３０の流入槽３１および排出槽３２のそれぞれに設けられた水位電極３７ｂ，３７ｄにより、貯留容器３０の流入槽３１および排出槽３２内の水位が注水基準水位Ｌｃに達しているか否かをそれぞれ独立的に検知することができる。そして、液体燃料が漏れて流入槽３１に流入してきた場合に、図４（ａ）のように液体燃料の層Ｆが存在することによって流入槽３１内の水面が排出槽３２内の水面よりも低くなる現象を利用し、燃料漏れを検知することとしている。そのため、本実施形態の給湯装置１では、燃料漏れの有無を的確に判定し報知することができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、貯留容器３０における水漏れや、注水手段４０の動作不良、給水源の断水といったような注水不良が起こった場合に、上記した燃料漏れの場合とは異なり貯留容器３０に対して注水を行っても流入槽３１および排出槽３２内の水位が共に所定のレベルに達しないことに着目して注水不良の発生を判定し報知することとしている。具体的には、貯留容器３０に所定量Ｑ以上の水を注水しても流入槽３１および排出槽３２内の水位が注水基準水位Ｌｃに達しないことを条件として注水不良が発生したものと判定され、報知される。そのため、本実施形態の給湯装置１では、注水不良の発生についても的確に判定し、報知することができる。さらに、本実施形態の給湯装置１では、上記したようにして燃料漏れによる不具合と、注水不良による不具合とをそれぞれ区別して検知できるため、万が一燃料漏れが起こるようなことがあったとしても、これに対して適切な処置を施すことができる。

上記実施形態では、水位電極３７ａ〜３７ｄとグラウンド電極３６との間での導通状態に基づいて水の有無を検知可能なものを採用した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の検知手段によって構成されることが望ましい。なお、水位電極３７ａ〜３７ｄに相当するものとは異なるものを採用する場合であっても、特に水位電極３７ｂに相当するものには、水の存在と液体燃料の存在とを区別して検知できるものとすることが望ましい。

上記実施形態では、図３に示すフローチャートのステップ９において注水量がＱ以上になったタイミングで注水不良の有無を判定する構成を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステップ３で注水動作を開始した後、水位が注水基準水位Ｌｃに到達するのに要すると想定される期間が経過した時点以後のタイミングで注水不良の有無を判定するものであればいかなるものであってもよい。具体的には、貯留容器３０に向けて流れる水量や注水管路４１の中途に設けられた弁４２の開度などと、注水動作を開始後の時間との関係に基づいて注水基準水位Ｌｃに到達するのに要すると想定されるタイミングを設定し、このタイミング以降に注水不良の有無を判定する構成としてもよい。

また、給湯装置１は、いかなるタイミングにおいて図３に示す制御フローに従って異常判定を行うものであっても良いが、入水配管２６を介して外部の給水源から熱交換手段に向けて給水される水量を水量センサ４７ａで検知し、この水量が所定量を超えることを条件として制御手段５０によって異常判定が実施されることとしてもよい。また、給湯装置１の主電源が投入されたタイミングや、運転スイッチ６５がオン状態になったタイミングで貯留容器３０内の水位を確認し、必要に応じて補液動作を行うこととしてもよい。運転スイッチ６５がオン状態になったタイミングで貯留容器３０内の水位を確認する構成とした場合は、給湯装置１の電源コンセントを電源に接続して主電源が投入された状態のまま、運転スイッチ６５がオフ状態で長期間放置され、貯留容器３０内のドレンや水が蒸発した場合であっても、不要な注水動作が行われてしまうといった不具合の発生を防止することができる。

図３に示した制御フローでは、ステップ９で貯留容器３０への注水量の総量が所定量Ｑに達しているにもかかわらず流入槽３１の水位が注水基準水位Ｌｃに達していない場合に、注水不良に伴う不具合が起こったものと判定することとしており、その原因が注水手段４０の故障や、貯留容器３０からの水漏れといった給湯装置１側の原因に起因するものなのか否かを判別できるものではなかった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、注水不良の原因をさらに詳細に判定する構成とすることも可能である。具体的には、ステップ９で貯留容器３０への注水量の総量が所定量Ｑに達していることが確認された場合に、入水配管２６に設けられた水量センサ４７ａの検知履歴に基づいて入水配管２６を介した通水の実績があったか否かを確認することとしてもよい。この場合、水量センサ４７ａやバイパス水量センサ４８ａによって通水が検知された実績があれば、注水不良の原因が給水源の断水によるものではないものと想定される。そのため、前記したように、通水の実績を加味した上で注水不良の判定を行うこととすれば、注水不良の原因として想定されるものから、給水源の断水による原因を排除し、注水手段４０の故障や、貯留容器３０からの水漏れが起こっているのか否かを的確に判定することができる。

上記実施形態で示した給湯装置１は、リモコン６０に設けられた表示手段６６やスピーカー６７が報知手段として機能し、異常判定により異常が発生した旨の判定がなされた場合にこれをユーザーに報知できる構成とされている。そのため、上記した構成によれば、燃料漏れ等の不具合が起こった場合にこれをユーザーにいち早く知らせることができ、安全性に優れた給湯装置１を提供することができる。

上記実施形態では、中和装置７により、燃焼作動により発生したドレンを排出するためのドレン排出系統を形成したものを例示したが、中和装置７がドレン排出系統の一部のみを形成するものであってもよい。また、上記実施形態では、中和装置７が水封装置としての機能も兼ね備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記した中和装置７において水封装置として機能する構成とは別に、中和装置として機能するものを別途設けた構成としてもよい。

上記実施形態で示した給湯装置１は、いわゆる逆燃焼方式の燃焼部２を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば従来公知の気化式の燃焼装置のように、液体燃料を気化したものを燃焼するタイプの燃焼装置等、いかなる燃焼形態を採用したものであってもよい。また、給湯装置１は、いわゆる一般給湯機能のみを備えたタイプのものに限らず、一般給湯機能に代えて風呂追い焚き機能、温水暖房機能を備えたものや、これらの機能を複数備えた複合機であってもよい。

上記した給湯装置１は、燃焼ガスが中和装置７を通過して排出されるといった不具合が起こらない。そのため、給湯装置１は、屋内にも好適に設置できる。

本発明の一実施形態にかかる給湯装置の装置構成図である。 図１に示す給湯装置の作動原理図である。 図１に示す給湯装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示す給湯装置で採用されている中和装置の貯留容器を示す模式図であり、（ａ）は燃料漏れした液体燃料が流入槽に流入した状態、（ｂ）は注水不良が起こった状態を示す。

符号の説明

１ 給湯装置（潜熱回収式給湯装置）
２ 燃焼部（燃焼手段）
４ 燃焼ガス通路
７ 中和装置（ドレン排出系統、水封装置）
９ 熱交換手段
２６ 入水配管（給水管路）
３０ 貯留容器
３１ 流入槽（第１槽）
３２ 排出槽（第２槽）
３５ 連通部
３７ｂ 水位電極（第１水位検知手段）
３７ｄ 水位電極（第２水位検知手段）
４０ 注水手段
５０ 制御手段
６６ 表示手段（報知手段）
６７ スピーカー（報知手段）

Claims (7)

1. 液体燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、燃焼作動に伴って発生するドレンを排出するためのドレン排出系統とを有する潜熱回収式給湯装置においてドレン排出系統に設けられる水封装置であって、
   燃焼ガス通路に連通しドレンを貯留可能な貯留容器と、当該貯留容器に対して水を補充可能な注水手段とを有し、
   前記貯留容器が、ドレンの流入側に位置する第１槽と、当該第１槽に対してドレンの排出側に位置する第２槽と、前記第１槽および第２槽を連通する連通部とを有し、所定の注水基準水位以上の水位までドレン又は水が貯留された状態とすることにより、燃焼作動時においても燃焼ガスの通過を阻止可能なように前記連通部が封止された水封状態になるものであり、
   貯留容器内の水位が前記注水基準水位未満である場合に、前記注水手段により前記注水基準水位以上の水位まで貯留容器に水を補充する注水動作を実施するものであり、
   前記第１槽に水位を検知可能な第１水位検知手段が設けられ、前記第２槽に水位を検知可能な第２水位検知手段が設けられていることを特徴とする水封装置。
2. 接地電極を有し、
   第１，２水位検知手段のいずれか一方又は双方が、電極により構成されており、前記接地電極との間での導通状態に基づいて水の有無を検知可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の水封装置。
3. 液体燃料を燃焼する燃焼手段と、
   当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、
   当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、
   燃焼作動に伴って発生するドレンを排出するためのドレン排出系統と、
   ドレン排出系統における異常を判定する異常判定を実施可能な制御手段とを有し、
   前記ドレン排出系統に請求項１又は２に記載の水封装置が設けられており、
   前記第２水位検知手段により第２槽における水位が注水基準水位に達したことが検知された状態において、第１水位検知手段により第１槽における水位が注水基準水位に達したことが検知されていないことを条件として、制御手段により異常判定がなされ、液体燃料が貯留容器内に流入することによる異常が発生したものと判定されることを特徴とする潜熱回収式給湯装置。
4. 注水動作の開始後、水位が注水基準水位に到達するのに要すると想定される期間が経過した時点以後のタイミングにおいて、第１，２水位検知手段により第１，２槽における水位が注水基準水位に達したことが検知されていないことを条件として、制御手段により異常判定がなされ、注水手段の不具合あるいは貯留容器からの水漏れによる注水不良に伴う異常が発生しているものと判定されることを特徴とする請求項３に記載の潜熱回収式給湯装置。
5. 外部の給水源から熱交換手段に向けて給水可能な給水管路と、当該給水管路を流れる水量を検知可能な水量検知手段とを有し、
   当該水量検知手段により、給水管路を介して通水が検知された実績があることを条件として制御手段により異常判定が実施されることを特徴とする請求項４に記載の潜熱回収式給湯装置。
6. 報知動作を実施可能な報知手段を有し、
   制御手段による異常判定により異常が発生したものと判定された場合に報知動作が実施されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の潜熱回収式給湯装置。
7. 水封装置において、貯留容器に流入したドレンを中和可能であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の潜熱回収式給湯装置。

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