JP5393615B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の給湯器を連動して運転させる給湯システムに関する。

従来より、複数の給湯器の制御ユニットを１台の連結ユニットに接続し、連結ユニットが、運転中の各給湯器に備えられた流量センサにより検出される給水流量に応じて、運転させる給湯器の台数を増減するようにした給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、連結ユニットを用いずに２台の給湯器を通信可能に接続して、一方をマスター、他方をスレーブとし、マスターの給湯器を単独運転させたときに、給湯能力の不足を判別したときには、スレーブの給湯器も運転させるようにした給湯システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載された給湯システムにおいては、マスターとスレーブのいずれか一方の給湯器が故障したときに、故障していない他方の給湯器の運転を継続させるようにしている。

特開２００２−３５７３６１号公報 特開２００３−２２２３９９号公報

上記特許文献２に記載された給湯システムでは、マスターとスレーブの切り替えを、各給湯器のコネクタ端子（１４ｅ，１４ｆ／１５ｅ，１５ｆ）の短絡の有無により行っている。そして、いずれかの給湯器が故障したときには、故障していない給湯器を単独で運転させている。

ここで、複数の給湯器のうちの１台をマスターとし、残りをスレーブとして連動運転させる場合に、給湯器の台数が２台であれば、マスターの給湯器が故障したときに、故障していない１台の給湯器を単独運転させればよく、マスターとスレーブの関係は問題とならない。

しかし、３台以上の給湯器のうちの１台をマスターとし、残りをスレーブとして連動運転させる場合に、マスターの給湯器が故障したときには、故障したマスターの給湯器を修理するか、スレーブの給湯器のうちのいずれかのコネクタ端子を短絡してマスターに切替える作業を行う必要がある。そのため、いずれにしても、これらの作業が終了するまでの間は、給湯器の連動運転を実行することができないという不都合がある。

また、給湯システムを遠隔操作するためのリモコンを備え、マスターの給湯器とリモコン間の通信により給湯温度等の運転条件を設定する仕様とした場合、マスターの給湯器が故障してマスターの給湯器とリモコン間の通信が不能になると、リモコンによる給湯システムの遠隔操作が不能になるという不都合がある。

本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、複数の給湯器を、一台をマスターとし他をスレーブとして連動運転させるときに、マスターの給湯器の故障に起因する種々の不都合を解消することができる給湯システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、複数の給湯器を、１台をマスターとし他をスレーブとして、連動して給湯運転を実行する給湯システムに関する。

そして、前記各給湯器に、優先順位が規定された識別番号を個別に設定する識別番号設定部と、前記各給湯器を相互に通信可能とする相互通信部とを備え、前記各給湯器は、所定のマスター／スレーブ設定期間において、自身の識別番号に応じた他の給湯器と互いに異なるタイミングで、所定の応答データを前記相互通信部を介して他の給湯器に送信し、該マスター／スレーブ設定期間中に、自身の識別番号よりも優先順位が高い識別番号が設定された他の給湯器から前記応答データを受信したときは、自身をスレーブに設定し、前記マスター／スレーブ設定期間中に、自身の識別番号よりも優先順位が高い識別番号が設定された他の給湯器から前記応答データを受信しなかったときには、自身をマスターに設定するマスター／スレーブ設定処理を行うことを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記マスター／スレーブ設定処理により、前記相互通信部を介して相互に通信可能となっている複数の給湯器のうち、優先順位が最も高い識別番号が設定された給湯器をマスターに設定し、他の給湯器をスレーブに設定することができる。そのため、マスターに設定されていた給湯器の故障が生じて、前記相互通信部を介した他の給湯器との通信が不能となった場合であっても、前記マスター／スレーブ設定処理を行うことにより、マスターとなる給湯器を新たに設定して、給湯運転を継続することができる。

また、前記相互通信部を介して前記各給湯器と通信可能であって、マスターに設定された給湯器を前記相互通信部を介した通信により遠隔操作するリモコンを備えたことを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、マスターに設定されていた給湯器の故障が生じて、前記リモコンによる該故障した給湯器の遠隔操作が不能となった場合であっても、前記マスター／スレーブ設定処理を行うことにより、新たにマスターに設定された給湯器を前記リモコンによって遠隔操作することができる。

また、前記各給湯器は、前記リモコンから前記相互通信部を介して送信される前記給湯運転の運転条件データを受信して、前記各給湯器に備えられた記憶部に保持し、マスターに設定された給湯器は、自身の記憶部に保持された前記運転条件データを用いて、前記給湯運転を実行することを特徴とする（第３発明）。

また、前記各給湯器は、前記給湯運転の運転条件データが保持された記憶部を有し、マスターに設定された給湯器は、自身の記憶部に保持された前記運転条件データを用いて、前記給湯運転を実行することを特徴とする（第４発明）。

第３発明及び第４発明によれば、マスターに設定された給湯器が変更された場合であっても、新たにマスターに設定された給湯器は、自身の記憶部に保持された前記運転条件データを用いることで、前記給湯運転の運転条件をそれまでマスターに設定されていた給湯器から承継することができる。

給湯システムの構成図。 図１に示した給湯器の構成図。 各給湯器及びリモコンの通信仕様の説明図。 マスター／スレーブの設定処理のフローチャート。

本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の給湯システムは、５台の給湯器１とリモコン６を、通信線８（例えば、無極性の２線式ケーブル）によって相互に通信可能に接続して構成されている。

各給湯器１は、後述するように、ガス供給管４に接続されたバーナと、このバーナで加熱される熱交換器とを備えている。そして、熱交換器に接続された給水管２から供給された水が熱交換器で加熱され、先端にカラン７等が接続された給湯管３に出湯される。給湯器１の作動は、ＣＰＵ等により構成された電子ユニットである制御ユニット５により制御される。

また、５台の給湯器１のうちの１台がマスター、他の給湯器１がスレーブに設定され、マスターの給湯器１の制御ユニット５が、通信線８を介してスレーブの給湯器１の制御ユニット５と通信を行いつつ、スレーブの給湯器１の運転／停止を切替えて、連動運転を行なう。連動運転において、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、給水管２からの給水流量に応じて、マスターの給湯器１と連動して給湯運転を実行させるスレーブの給湯器１の台数を変更する。

図２に示したように、各給湯器１には、給水管２及び給湯管３と連通した熱交換器１０、熱交換器１０を加熱するバーナ１１、バーナ１１に点火するための点火プラグ１２、点火プラグ１２に高電圧を印加して火花放電を生じさせるイグナイタ１３、バーナ１１の燃焼炎を検知するフレームロッド１４、バーナ１１に燃焼用空気を供給するファン１５、及び熱交換器１０から出湯される湯の温度を検出する熱交温度センサ１６が備えられている。なお、バーナ１１は、第１バーナブロック１１ａ、第２バーナブロック１１ｂ、及び第３バーナブロック１１ｃにより構成されている。

さらに、給湯器１には、給水管２から供給される水の流量を検出する給水流量センサ２０、給水管２から供給される水の温度を検出する給水温度センサ２１、及び給水管２から供給される水の流量を調節する給水サーボ弁２２が備えられている。

また、熱交換器１０をバイパスして給水管２と給湯管３を連通するバイパス管３０に、バイパス管３０の開度を調節するバイパスサーボ弁３１が備えられ、給湯管３とバイパス管３０との合流箇所の下流側に、給湯管３に供給される湯の温度を検出する給湯温度センサ３２が備えられている。

ガス供給管４には、ガス供給管４を開閉する元電磁弁４１、ガス供給管４から延びた給湯ガス管４２の開度を調節するガス比例弁４３、給湯ガス管４２から第１バーナブロック１１ａへの燃料ガスの供給／遮断を切替える第１切替電磁弁４４ａ、給湯ガス管４２から第２バーナブロック１１ｂへの燃料ガスの供給／遮断を切替える第２切替電磁弁４４ｂ、給湯ガス管４２から第３バーナブロック１１ｃへの燃料ガスの供給／遮断を切替える第３切替電磁弁４４ｃが備えられている。

制御ユニット５には、各給湯器１に優先順位が規定されたアドレス（本発明の識別番号に相当する）を割当てるためのアドレススイッチ５０（ＤＩＰスイッチ等、本発明の識別番号設定部に相当する）、メモリ５１、ＣＰＵ５２、及び、通信線８を介して他の給湯器１及びリモコン６との間で相互に通信を行うための通信回路５３が備えられている。

なお、各給湯器１の制御ユニット５に備えられた通信回路５３と通信線８とにより、本発明の相互通信部が構成される。

制御ユニット５には、フレームロッド１４、熱交温度センサ１６、給水流量センサ２０、給水温度センサ２１、及び給湯温度センサ３２の検出信号が入力される。また、制御ユニット５から出力される制御信号によって、イグナイタ１３、ファン１５、給水サーボ弁２２、バイパスサーボ弁３１、元電磁弁４１、ガス比例弁４３、第１切替電磁弁４４ａ、第２切替電磁弁４４ｂ、及び第３切替電磁弁４４ｃの作動が制御される。

制御ユニット５は、メモリ５１に保持された給湯器１の制御用プログラムをＣＰＵ５２で実行して、給湯器１の作動を制御する。制御ユニット５は、給湯器１が運転状態にあるときに給水サーボ弁２２を開弁し、カラン７が開けられて給水流量センサ２０により検出される水の流量が予め設定された点火流量以上となったときに、ファン１５によりバーナ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、ガス比例弁４３、第１切替電磁弁４４ａ、第２切替電磁弁４４ｂ、及び第３切替電磁弁４４ｃを開弁して、バーナ１１に点火する。

そして、制御ユニット５は、給湯温度センサ３２により検出される給湯管３への出湯温度が、給湯設定温度（リモコン６により設定される）となるように、第１切替電磁弁４４ａ、第２切替電磁弁４４ｂ、及び第３切替電磁弁４４ｃの開閉と、ガス比例弁４３の開度の調節と、ファン１５の回転速度の調節を行って、バーナ１１の燃焼量を制御する給湯運転を実行する。

また、制御ユニット５は、カラン７が閉じられて給水流量センサ２０の検出流量が点火流量よりも少なくなると、元電磁弁４１、ガス比例弁４３、第１切替電磁弁４４ａ、第２切替電磁弁４４ｂ、及び第３切替電磁弁４４ｃを閉弁してバーナ１１を消火し、給湯運転を終了する。

制御ユニット５のアドレススイッチ５０により、各給湯器１には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のいずれかのアドレスが設定されており、アドレスの優先順位が昇順（Ｎｏ．１が最高順位であり、以下、Ｎｏ．２，Ｎｏ．３と順位が下がって、Ｎｏ．５が最低順位になる）に設定されている。

次に、図３（ａ）を参照して、各給湯器１が連動運転を実行するときのデータの送受信のタイミングについて説明する。

図３（ａ）に示したように、連動運転の実行時のマスター及びスレーブの各給湯器１とリモコン６の応答データの送信時期は、Ｔf（１フレーム，例えば数100msec程度に設定される）において、マスターの給湯器１から出力される応答データを基準として設定されている（ｔ₁₀〜ｔ₁₁：マスター，ｔ₁₂〜ｔ₁₃：リモコン，ｔ₁₄〜ｔ₁₅：スレーブ(アト゛レスNo.1)，ｔ₁₆〜ｔ₁₇：スレーブ(アト゛レスNo.2)，ｔ₁₈〜ｔ₁₉：スレーブ(アト゛レスNo.3)，ｔ₂₀〜ｔ₂₁：スレーブ(アト゛レスNo.4)，ｔ₂₂〜ｔ₂₃：スレーブ(アト゛レスNo.5)）。

そして、アドレスがＮｏ．１の給湯器１がマスターに設定されると、図３（ｂ）に示したように、マスターの給湯器１は、ｔ₁₀〜ｔ₁₁で応答データを通信線８に出力し、ｔ₁₄〜ｔ₁₅の応答期間は空きとなる。連動運転時には、Ｔfを制御周期として、マスター及びスレーブの給湯器１とリモコン６が各自の送信時期に応答データを出力する処理が繰り返し実行される。

また、アドレスＮｏ．１の給湯器１が故障して、アドレスＮｏ．２の給湯器１がマスターに設定されたときには、マスターの給湯器１（アドレスＮｏ．２）がｔ₁₀〜ｔ₁₁で応答データを通信線８に出力し、ｔ₁₄〜ｔ₁₅及びｔ₁₆〜ｔ₁₇の応答期間は空きとなる。

ここで、マスターの給湯器１とスレーブの給湯器１の応答データは、以下の表１に示した情報を含んでいる。

各給湯器１の制御ユニット５は、給水流量センサ２０により検出される給水流量の範囲を、「低」「中」「大」の３段階に分けて認識する。そして、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、マスターの給湯器１の給水流量センサ２０により検出される給水流量と、運転中（給水サーボ弁２２が開弁状態）のスレーブの給湯器１の応答データから認識される給水流量が、全て「中」であるときは、現状の給湯器１の運転台数を維持する。

そして、カラン７からの給湯量が減少して、運転中の給湯器１のいずれかへの給水流量が「低」になると、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、運転中のスレーブの給湯器１のいずれか１台の運転を停止（給水サーボ弁２２を閉弁）する。

逆に、作動中の給湯器１のいずれかへの給水流量が「高」に増加すると、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、停止しているスレーブの給湯器１のうちの１台を運転させる（給水サーボ弁２２を開弁する）。

このように、運転中の給湯器１の台数は変化するが、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、各給湯器１の作動時間を累積し、一部の給湯器１だけが作動し続けて劣化することを防止するため、累積作動時間が各給湯器１毎にほぼ一定となるように、作動させるスレーブの給湯器１をローテーションさせる。すなわち、マスターの給湯器１の制御ユニット５は、累積作動時間が短い給湯器１を優先的に運転させ、逆に累積作動時間が長い給湯器１を優先的に停止させるように制御する。

次に、各給湯器１の制御ユニット５は、図４に示したフローチャートによる処理により、マスターの給湯器１が故障した場合であっても、新たなマスターを設定するマスター／スレーブ設定処理を行って、各給湯器１の連動運転を継続するようにしている。以下、図４に示したフローチャートに従ってこの処理について説明する。

各給湯器１の制御ユニット５は、給湯器１に電源が投入されて、ＣＰＵ５２がメモリ５１に保持された給湯器１用の制御プログラムの実行を開始することで、図４に示したフローチャートによる処理を開始する。

ＳＴＥＰ１で、制御ユニット５は、自身が搭載された給湯器１がマスターに設定されているか否かを判断する。そして、マスターに設定されていたときはＳＴＥＰ７に分岐し、連動運転を実行する。この場合、制御ユニット５は、図３（ａ）に示したＴfの周期毎に、ｔ₁₀〜ｔ₁₁の応答時期に応答データを送信する。

一方、自身が搭載された給湯器１がマスターに設定されていないときにはＳＴＥＰ２に進み、制御ユニット５は、アドレススイッチ５０により設定されている、自身が搭載された給湯器１のアドレスＡd_n（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のうちのいずれか）を読み込む。

続くＳＴＥＰ３で、制御ユニット５は、マスターの給湯器１からの応答データを受信しているか否かを判断する。そして、マスターの給湯器１からの応答データを受信したとき（この場合は、マスターの給湯器１が正常に動作していると判断できる）は、ＳＴＥＰ２０に分岐し、制御ユニット５は、自身が搭載された給湯器１をスレーブに設定してＳＴＥＰ２１に進む。

ＳＴＥＰ２１で、制御ユニット５は、マスターの給湯器１からの応答データを受信しているか否かを判断する。そして、マスターの給湯器１からの応答データを受信しているとき（この場合は、マスターの給湯器１が正常に動作していると判断できる）はＳＴＥＰ２０に分岐し、制御ユニット５は、自身が搭載されている給湯器１をスレーブに維持する。

一方、ＳＴＥＰ２１で、マスターの給湯器１からの応答データを受信していないとき（この場合は、マスターの給湯器１が設定されていないか、マスターに設定されていた給湯器１の故障が生じて応答データの出力が停止したと判断できる）には、ＳＴＥＰ４に進む。

ＳＴＥＰ４で、制御ユニット５は、自身が搭載された給湯器１のアドレスに応じて設定された、起動時からの待ち時間の経過を待って、ＳＴＥＰ５に進む。ここで、この待ち時間は、例えば、アドレスＮｏ．１に対しては２秒、アドレスＮｏ．２に対しては３秒、アドレスＮｏ．３に対しては４秒、アドレスＮｏ．４に対しては５秒、アドレスＮｏ．５に対しては６秒と、優先順位が高いほど短い時間に設定されている。

このような待ち時間を設定することによって、次のＳＴＥＰ５で、各給湯器１がマスターの給湯器１からの応答データを受信するタイミングを、優先順位が高いアドレスが設定された給湯器１ほど早くしている。ＳＴＥＰ５で、制御ユニット５は、マスターの給湯器１からの応答データを受信しているか否かを判断する。

そして、マスターの給湯器１からの応答データを受信していないときはＳＴＥＰ２０に分岐する。また、マスターの給湯器１からの応答データを受信しているときにはＳＴＥＰ６に進み、制御ユニット５は、自身が搭載されている給湯器１をマスターに設定し、次のＳＴＥＰ７で連動運転を実行する。

ここで、ＳＴＥＰ５でマスターの給湯器１からの応答データを受信していないときには、制御ユニット５は、自身が搭載された給湯器１のアドレスよりも優先順位が高い給湯器１が存在していないと判断することができる。

すなわち、優先順位が高い給湯器１が存在していれば、ＳＴＥＰ４での待ち時間が短いので、先にＳＴＥＰ５，ＳＴＥＰ６の処理が実行されて優先順位が高い給湯器１がマスターに設定され、ＳＴＥＰ７で連動運転を開始して応答データを送信するため、ＳＴＥＰ５でこの応答データが受信される。そのため、スレーブに設定されていた給湯器１のうち、優先順位が最も高いアドレスが設定された給湯器１が、マスターとして設定される。

続くＳＴＥＰ８で、制御ユニット５は、他の給湯器１からスレーブの応答データを受信しない状態が３０秒継続したか否かを判断する。このように、他の給湯器１からのスレーブの応答データの受信がないときは、通信線８に接続された他の給湯器１が存在しないと判断することができる。

そこで、この場合には、ＳＴＥＰ９で自身が搭載された給湯器１をスレーブに設定し、ＳＴＥＰ４に進んでＳＴＥＰ４以降の処理を実行することにより、その後、他の給湯器１が通信線８に接続されたときに、優先順位が最も高いアドレスが割当てられた給湯器１をマスターに設定して連動運転を実行することができる。

このように、マスターの給湯器１が変更されても、リモコン６は通信線８に接続されているため、使用者は、リモコン６の操作によって、変更後のマスターの給湯器１に対して給湯設定温度の運転条件を変更することができる。

なお、電源の投入により制御ユニット５が起動して図４のフローチャートの実行を開始した時から、各給湯器１のマスター或いはスレーブへの設定が完了するまでの期間が、本発明のマスター／スレーブ設定期間に相当する。また、マスター／スレーブ設定期間の開始時点を、電源の投入ではなく、例えば、リモコン６の操作に応じたリモコン６から各給湯器１への所定データの一斉送信によって決定するようにしてもよい。

また、各給湯器１の制御ユニット５は、リモコン６から通信線に出力される応答データを受信して、この応答データから認識される給湯設定温度等の運転条件のデータを、メモリ５１に保持する。そのため、いずれの給湯器１がマスターになったときにも、マスターになった給湯器１の制御ユニット５は、メモリ５１に保持された運転条件データを読み出すことで、それまでの運転条件を承継して給湯運転を実行することができる。

なお、本実施の形態では、通信線８にリモコン６を接続することで、マスターの給湯器１が変更された場合であっても、リモコン６による運転条件の設定が引き続き行なえるようにしたが、このような接続形態のリモコンを備えない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、各給湯器１の制御ユニット５が、リモコン６から送信される応答データから認識される運転条件のデータをメモリ５１に保持するようにしたが、このような運転条件のデータの保持を行なわない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、５台の給湯器を連動運転させる例を示したが、２台以上の給湯器を連動運転させる給湯システムであれば、本発明の適用が可能である。２台の給湯器を連動運転させる給湯システムでは、マスターの給湯器１が故障すると、図４のフローチャートによる処理により、それまでスレーブに設定されていた給湯器１が、マスターに設定されて単独で給湯運転を実行する。

また、本実施の形態では、通信線８に接続されたリモコン６を備えた給湯システムを示したが、リモコン６を備えていない給湯システムに対しても本発明の適用が可能である。この場合には、各給湯器１のメモリ５１に連動運転の運転条件データを予め保持しておくことにより、マスターの給湯器１が変更されたときに、新たにマスターになった給湯器１の制御ユニット５は、自身のメモリ５１に保持された運転条件データを使用して、給湯運転の運転条件を承継することができる。

１…給湯器、２…給水管、３…給湯管、５…制御ユニット、６…リモコン、８…通信線、５０…アドレススイッチ、５１…メモリ、５２…ＣＰＵ、５３…通信回路。

Claims (4)

1. 複数の給湯器を、１台をマスターとし他をスレーブとして、連動して給湯運転を実行する給湯システムにおいて、
   前記各給湯器に、優先順位が規定された識別番号を個別に設定する識別番号設定部と、
   前記各給湯器を相互に通信可能とする相互通信部とを備え、
   前記各給湯器は、所定のマスター／スレーブ設定期間において、自身の識別番号に応じた他の給湯器と互いに異なるタイミングで、所定の応答データを前記相互通信部を介して他の給湯器に送信し、該マスター／スレーブ設定期間中に、自身の識別番号よりも優先順位が高い識別番号が設定された他の給湯器から前記応答データを受信したときは、自身をスレーブに設定し、前記マスター／スレーブ設定期間中に、自身の識別番号よりも優先順位が高い識別番号が設定された他の給湯器から前記応答データを受信しなかったときには、自身をマスターに設定するマスター／スレーブ設定処理を行うことを特徴とする給湯システム。
2. 請求項１記載の給湯システムにおいて、
   前記相互通信部を介して前記各給湯器と通信可能であって、マスターに設定された給湯器を前記相互通信部を介した通信により遠隔操作するリモコンを備えたことを特徴とする給湯システム。
3. 請求項２記載の給湯システムにおいて、
   前記各給湯器は、前記リモコンから前記相互通信部を介して送信される前記給湯運転の運転条件データを受信して、前記各給湯器に備えられた記憶部に保持し、
   マスターに設定された給湯器は、自身の記憶部に保持された前記運転条件データを用いて、前記給湯運転を実行することを特徴とする給湯システム。
4. 請求項１記載の給湯システムにおいて、
   前記各給湯器は、前記給湯運転の運転条件データが保持された記憶部を有し、
   マスターに設定された給湯器は、自身の記憶部に保持された前記運転条件データを用いて、前記給湯運転を実行することを特徴とする給湯システム。

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