JP6862915B2 - 温水装置 - Google Patents

Description

この発明は、温水装置に関し、燃焼ガスの顕熱および潜熱を回収する熱交換器を有する温水装置に関する。

燃焼ガスの顕熱および潜熱を回収することができる温水装置が知られている。この種の温水装置は、潜熱回収型温水装置とも称され、熱交換効率が高く、省エネに寄与する。潜熱回収型温水装置においては、燃焼ガスの潜熱を回収する際に強酸性のドレンが発生する。このドレンは、中和器へ回収され、中和器内に充填された中和剤で中和されて装置外部へ排出される。

中和剤はドレンを中和することによって消費される。そのため、たとえば、特許第５５５７０１８号公報（特許文献１）には、燃焼状態に応じて中和剤の消費量を想定し、中和剤の消費量が所定以上に至ったと想定される場合に所定の報知を行なう温水装置の構成が示されている。

特許第５５５７０１８号公報

特許文献１に記載された温水装置では、単位時間当たりの燃焼量と燃焼時間に基づく演算値を積算することにより、中和剤の消費量を想定している。具体的には、実際の燃焼量が給湯量、出湯設定温度および入水温度などに応じて変化するため、実際の燃焼量と実際の燃焼時間との積が、最大燃焼量と燃焼時間（最大燃焼量換算時間）との積に換算され、この最大燃料量換算時間に複数の条件係数を掛けて寿命時間対応換算時間が算出される。そして、寿命時間対応換算時間が寿命時間に達すると所定の報知が行なわれる。このように特許文献１に記載された温水装置では、中和剤の消費量の想定される消費量と、実際の中和剤の消費量とを合致させるためには、燃焼状態を反映させるための複数の条件係数を考慮しなければならず、結果的に複雑な演算処理が必要となってしまう。

また、温水装置においては、一般的に、低温端末を循環する熱媒と燃焼ガスとの間で熱交換を行なう低温暖房時と、高温端末を循環する熱媒と燃焼ガスとの間で熱交換を行なう高温暖房時とでは、出湯設定温度が異なっている。そのため、低温暖房時と高温暖房時とではドレン発生量に差が生じるため、中和剤の消費量にも差が生じることとなる。低温暖房時であるか高温暖房時であるかに拘わらず、簡易に中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる技術が求められる。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、簡易な構成で中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる温水装置を提供することである。

この発明による温水装置は、温水端末を循環する熱媒と燃焼ガスとの間で熱交換が可能である。温水装置は、燃焼装置と、熱媒循環回路と、一次熱交換器と、二次熱交換器と、中和器と、温度センサと、制御装置とを備える。燃焼装置は燃焼ガスを発生するように構成される。熱媒が循環するための熱媒循環回路には、燃焼ガスの顕熱を回収するように構成された一次熱交換器と、燃焼ガスの潜熱を回収するように構成された二次熱交換器とが接続されている。中和器は、中和剤を内蔵し、二次熱交換器で発生するドレンを中和するように構成される。熱媒循環回路は、温水端末から戻ってきた熱媒を二次熱交換器で加熱した後に一次熱交換器で加熱して温水端末に供給するように構成される。温度センサは、一次熱交換器から出力される熱媒の温度を検出するように構成される。制御装置は、温度センサの検出値に基づいて、温水端末に供給される熱媒の温度が設定温度になるように、燃焼装置を制御するように構成される。制御装置は、さらに、温度センサの検出値および設定温度に基づいてドレン発生量を推定し、推定されたドレン発生量を用いて中和器の寿命を判定する。

上記温水装置によれば、燃焼装置の制御に用いられる温度センサの検出値および設定温度をドレン発生量の推定に用いることで、ドレン発生量を簡易かつ精度良く推定することができる。したがって、簡易な構成で中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる。

好ましくは、温水装置は、温水装置の使用時間を計測するように構成された計測部をさらに備える。制御装置は、推定されたドレン発生量が少なくなるに従って使用時間を短くする補正を実行する。制御装置は、温水装置の累積使用時間が中和器の寿命時間に到達したときに、中和器の寿命が到来したと判定する。

このようにすると、推定されたドレン発生量が少なくなるに従って温水装置の累積使用時間が短くなるような補正が実行される。換言すれば、ドレン発生量が少なくなるに従って中和器の寿命時間が長くなるような補正が実行される。この結果、中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる。

好ましくは、制御装置は、推定された前記ドレン発生量が基準量よりも少ないときには、計測部により計測された使用時間に係数を乗じることにより、使用時間を補正するように構成される。上記係数は、基準量に対するドレン発生量の比率に基づいている。

このようにすると、ドレン発生量の多いか少ないかに応じて温水装置の累積使用時間を適当に長くしたり短くしたりすることができる。すなわち、ドレン発生量に応じて中和器の寿命時間を適当に長くしたり短くしたりすることができるため、中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる。

好ましくは、制御装置は、予め求められた温度センサの検出値、設定温度およびドレン発生量の相関を参照することにより、温度センサの検出値および設定温度に基づいてドレン発生量を推定する。このようにすると、ドレン発生量を簡易かつ精度良く推定することができる。

好ましくは、制御装置は、相関を示すテーブルを参照することにより、ドレン発生量を推定する。このようにすると、ドレン発生量を簡易かつ精度良く推定することができる。

好ましくは、温水装置は、中和器の寿命が到来したことを報知するための報知部をさらに備える。このようにすると、適切な時期に、ユーザに対して中和器の交換や中和剤の補充などのメンテナンスの必要性を注意喚起することができる。

好ましくは、温水端末は、低温端末および高温端末を含む。温水装置は、一次熱交換器よりも熱媒循環回路の上流側に配置された循環ポンプと、循環ポンプよりも熱媒循環回路の上流側に配置された熱媒タンクとをさらに備える。熱媒循環回路は、低温往き回路と、高温往き回路と、バイパス回路とを含む。低温往き回路は、低温端末から戻ってきた熱媒を二次熱交換器で加熱して低温端末に供給する。高温往き回路は、高温端末から戻ってきた熱媒を二次熱交換器で加熱した後に一次熱交換器で加熱して高温端末に供給する。バイパス回路は、高温往き回路を分岐し、高温端末に供給する熱媒の一部を熱媒タンクよりも上流側の熱媒循環回路に合流させる。温度センサは、高温往き回路の温度を検出するように構成された高温サーミスタを含む。

このようにすると、温水装置が高温暖房時であっても低温暖房時であっても、燃焼装置の制御に用いられる高温サーミスタの検出値および設定温度に基づいて、ドレン発生量を簡易かつ精度良く推定することができる。したがって、簡易な構成で中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる。

この発明によれば、潜熱回収型温水装置において、簡易な構成で中和器の寿命の到来を精度良く判定することができる。

この発明の実施の形態に従う温水装置の構成を示す概略図である。 図１に示した制御装置の構成を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態に従う温水装置の高温暖房時の動作を説明する図である。 本実施の形態に従う温水装置の低温暖房時の動作を説明する図である。 本実施の形態に従う温水装置の低温暖房時の動作を説明する図である。 本実施の形態に従う温水装置の低温暖房時の動作を説明する図である。 設定温度、高温サーミスタの検出値およびドレン発生量の相関を示す図である。 ドレン発生量の推定処理および中和器の寿命判定処理の手順を説明するためのフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従う温水装置の構成を示す概略図である。本実施の形態に従う温水装置は、温水端末を循環する熱媒（水）と燃焼ガスとの間で熱交換を行なうように構成される。温水端末は、高温端末２０および低温端末２１（図４参照）を含んでいる。高温端末２０はたとえば浴室暖房装置であり、低温端末２１はたとえば床暖房装置である。

図１を参照して、温水装置は、熱媒循環回路１と、一次熱交換器２と、二次熱交換器３と、循環ポンプ４と、熱媒タンク５と、バーナ（燃焼装置）６と、ファン（送風装置）７と、弁８，９と、制御装置１０と、低温サーミスタ１１と、高温サーミスタ１２とを備える。

熱媒循環回路１は熱媒が循環するためのものである。一次熱交換器２および二次熱交換器３は熱媒循環回路１に接続されている。一次熱交換器２および二次熱交換器３は、熱媒と燃焼ガスとの間で熱交換する。一次熱交換器２は燃焼ガスの顕熱を吸収可能に構成されており、二次熱交換器３は燃焼ガスの潜熱を吸収可能に構成されている。一次熱交換器２と二次熱交換器３とは互いに接続されている。一次熱交換器２はバーナ６の上方に位置し、二次熱交換器３は一次熱交換器２の上方に位置している。

循環ポンプ４は、熱媒循環回路１に熱媒を循環させる。循環ポンプ４は、一次熱交換器２よりも熱媒循環回路１の上流側に配置されている。熱媒タンク５は、熱媒の温度変化に起因した堆積の膨張に伴う圧力上昇または収縮に伴う圧力低下を吸収し緩和する。また、熱媒タンク５は、熱媒を補水可能に構成されている。熱媒タンク５は、循環ポンプ４よりも熱媒循環回路１の上流側に配置されている。

バーナ６は、燃焼ガスを生成する。ファン７は、バーナ６に燃焼用の空気を供給する。ファン７は、バーナ６よりも下方に配置されている。弁８は、低温往き回路１ａから低温端末２１（図４）への熱媒の流れを許容するように構成されている。弁９は、高温往き回路１ｂから高温端末２０への熱媒の流れを許容するように構成されている。弁８は、高温往き回路１ｂから高温端末２０へ熱媒が流れているときには閉止可能に構成されている。弁９は、低温往き回路１ａから低温端末２１へ熱媒が流れているときには閉止可能に構成されている。

低温サーミスタ１１は、熱媒タンク５に接続されている。低温サーミスタ１１は低温往き回路１ａの温度ＴｈＬを検出し、検出値を示す信号を制御装置１０に与える。高温サーミスタ１２は、一次熱交換器２よりも下流側の熱媒循環回路１に接続されている。高温サーミスタ１２は高温往き回路１ｂの温度ＴｈＨを検出し、検出値を示す信号を制御装置１０に与える。

熱媒循環回路１は、高温往き回路１ｂと、低温往き回路１ａと、バイパス回路１ｃとを有する。低温往き回路１ａは、温水端末（高温端末２０および低温端末２１）から戻ってきた熱媒を二次熱交換器３で加熱して低温端末２１へ供給するように構成されている。高温往き回路１ｂは、温水端末から戻ってきた熱媒を二次熱交換器３で加熱した後に一次熱交換器２で加熱して高温端末２０に供給するように構成されている。バイパス回路１ｃは、高温往き回路１ｂを分岐し、高温端末２０に供給する熱媒の一部を熱媒タンク５よりも上流側の熱媒循環回路１に合流させるように構成されている。

次に、本実施の形態に従う温水装置の高温暖房時の動作について説明する。
図１を参照して、高温端末２０から戻ってきた熱媒が熱媒循環回路１を通って二次熱交換器３に流入し、二次熱交換器３で加熱される。高温端末２０から戻ってきた熱媒の温度はたとえば６０℃であり、二次熱交換器３で加熱された後の熱媒の温度は約６２℃である。二次熱交換器３で加熱された熱媒は熱媒タンク５に流入した後、熱媒タンク５から循環ポンプ４に流入する。そして、循環ポンプ４が熱媒を送り出すことで、熱媒が一次熱交換器２に流入する。一次熱交換器２で加熱された熱媒は、高温往き回路１ｂを通って高温端末２０に供給される。高温端末２０に供給される熱媒の温度はたとえば８０℃である。すなわち、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは８０℃となる。この場合、高温往き回路１ｂに接続されたバイパス回路１ｃに流入する熱媒の温度も同じく８０℃である。

なお、バイパス回路１ｃが熱媒タンク５に接続されているため、一次熱交換器２で加熱された高温の熱媒が熱媒タンク５に流入する。この結果、熱媒タンク５の温度は約７０℃となる。

高温暖房時には、制御装置１０は、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、高温往き回路１ｂから高温端末２０に供給される熱媒の温度が設定温度Ｔｈｓになるように、バーナ６およびファン７を制御する。図１の例では、設定温度Ｔｈｓが８０℃である場合が示されている。

暖房運転中、二次熱交換器３では、燃焼ガスの潜熱を回収する際に、燃焼ガス中の水蒸気が冷却および凝縮されることにより、強酸性の凝結水であるドレンが発生する。発生したドレンは、中和器１５を通すことにより中和処理が施されて、温水装置の外部に排出される。

具体的には、ドレンを中和処理するための構成として、温水装置は、トレイ１３、排水管１４、および中和器１５をさらに備える。トレイ１３は、二次熱交換器３の下方に配置されており、二次熱交換器３から滴下したドレンを集水するように構成される。トレイ１３は、排水管１４を介して中和器１５に接続されている。したがって、トレイ１３に集められたドレンは、排水管１４を介して中和器１５に回収される。

中和器１５は、回収されたドレンに対して中和処理を施す。具体的には、中和器１５には、炭酸カルシウム等の公知の中和剤１６が充填されている。ドレンは中和剤１６と接触することで中和される。

中和剤１６はドレンを中和することによって消費される。ドレンの中和性能を維持するためには、中和器１５の寿命を判定して、中和器１５の交換または中和剤１６の補充などのメンテナンスを行なう必要がある。

そこで、本実施の形態に従う温水装置では、以下に述べる手法を用いて中和器１５の寿命を判定し、中和器１５の寿命が到来したことを報知する。これにより、ユーザに対して中和器１５のメンテナンスの必要性を注意喚起することができる。

図２は、図１に示した制御装置１０の構成を説明するための機能ブロック図である。
図２を参照して、制御装置１０は、循環ポンプ４、バーナ６、ファン７、弁８，９、低温サーミスタ１１および高温サーミスタ１２の各々と電気的に接続されている。制御装置１０は、さらに、設定部３８および報知部４０の各々と電気的に接続されている。

設定部３８は、温水装置の高温暖房および低温暖房時の各々における設定温度Ｔｈｓを制御部３０に与える。高温暖房時の設定温度Ｔｈｓはたとえば８０℃〜７０℃であり、低温暖房時の設定温度Ｔｈｓはたとえば６０℃〜５０℃である。

報知部４０は、温水装置の運転に関する情報を報知するように構成される。報知部４０は、後述する中和器１５の寿命判定において、中和器１５の寿命が到来したことを報知するために用いられる。設定部３８および報知部４０の少なくとも一方は、たとえば温水装置を遠隔操作するためのリモートコントローラによって実現することができる。

制御装置１０は、制御部３０、計測部３２、判定部３４、およびテーブル３６を含む。制御部３０は、設定温度Ｔｈｓ、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬ、および高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、温水装置の暖房運転を制御する。具体的には、高温暖房時には、制御部３０は、弁８を閉止するとともに、循環ポンプ４を駆動させて高温往き回路１ｂに熱媒を循環させる。制御部３０は、さらに、高温サーミスタ１２により検出される高温往き回路１ｂの温度ＴｈＨが設定温度Ｔｈｓになるように、バーナ６の燃焼熱量およびファン７の回転速度を制御する。

また、低温暖房時には、弁９を閉止するとともに、循環ポンプ４を駆動させて低温往き回路１ａに熱媒を循環させる。制御部３０は、さらに、低温サーミスタ１１により検出される低温往き回路１ａの温度ＴｈＬが設定温度Ｔｈｓになるように、バーナ６の燃焼熱量およびファン７の回転速度を制御する。

計測部３２は、温水装置の使用時間を計測する。温水装置の使用時間とは、温水装置の暖房運転時間に相当し、実質的にバーナ６の燃焼時間に相当する。計測部３２は、使用時間の計測結果を判定部３４に与える。

判定部３４は、計測部３２により計測された使用時間を積算することにより、温水装置の累積使用時間を算出する。なお、累積使用時間は、出荷時等の初期状態において０に設定されている。また、累積使用時間は、中和器１５の交換または中和剤１６の補充などのメンテナンスが行なわれ、温水装置に設けられた図示しないリセットスイッチが押されると、０にリセットされる。累積使用時間は、制御装置１０内のメモリ（図示せず）に記憶することができる。

判定部３４は、設定温度Ｔｈｓ、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨ、および温水装置の累積使用時間に基づいて、中和器１５の寿命を判定する。具体的には、判定部３４は、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、二次熱交換器３でのドレン発生量を推定する。そして、判定部３４は、推定されたドレン発生量を用いて、中和器１５の寿命を判定する。

（ドレン発生量の推定処理）
最初に、二次熱交換器３でのドレン発生量を推定する処理について説明する。

図３は、本実施の形態に従う温水装置の高温暖房時の動作について説明する図であって、図１と対比される図である。図３を参照して、図１とは、設定温度Ｔｈｓが同じであるが（Ｔｈｓ＝８０℃）、高温端末２０から戻ってきた熱媒の温度、高温端末２０に供給される熱媒の温度が異なっている。

図３では、高温端末２０から戻ってきた熱媒の温度はたとえば３０℃であり、高温端末２０に供給される熱媒の温度はたとえば５０℃である。すなわち、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは５０℃となる。

また、一次熱交換器２で加熱された熱媒が熱媒タンク５に流入することにより、熱媒タンク５の温度は約４０℃となる。

ここで、図１と図３とで二次熱交換器３で発生するドレンの量を比較すると、図１でのドレン発生量（単位は１分当たりのドレン発生量）はＤ１であるのに対し、図３でのドレン発生量はＤ１よりも多いＤ２である。Ｄ１は約１０ｃｃ／ｍｉｎであり、Ｄ２は約２０ｃｃ／ｍｉｎである。このドレン発生量を、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに注目して考察する。

二次熱交換器３では、一次熱交換器２の排気中の潜熱を高温端末２０から戻ってきた熱媒へ回収させる。その際に二次熱交換器３の表面にドレンが生成される。二次熱交換器３の熱媒温度よりも一次熱交換器２の排気温度が高い場合には、二次熱交換器３で吸熱が発生するため、一次熱交換器２の排気中の潜熱が回収され、ドレンが生成される。

さらに、二次熱交換器３の熱媒温度よりも一次熱交換器２の排気温度が高い場合においては、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなるほど、二次熱交換器３でより多くの潜熱が回収されるため、ドレン発生量が多くなると考えられる。

ここで、二次熱交換器３の熱媒温度は、高温端末２０から戻ってきた熱媒の温度に依存する。一方、一次熱交換器２の排気温度は、バーナ６の燃焼熱量に依存する。バーナ６の燃熱焼量は、設定温度Ｔｈｓに応じたフィードフォワード熱量と、設定温度Ｔｈｓに対する高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨの偏差に応じたフィードバック熱量との和で表わされる。

図１では、設定温度Ｔｈｓと高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨとがほとんど等しいため、設定温度Ｔｈｓに対する検出値ＴｈＨの偏差がほぼ零となっている。したがって、バーナ６の燃焼熱量の制御においては、フィードバック熱量を減少させることとなる。これにより、バーナ６の燃焼熱量が減少するため、一次熱交換器２の排気温度が低下する傾向となる。一方、二次熱交換器３の熱媒温度が６０℃と高いため、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が小さくなる傾向となる。その結果、ドレン発生量は少なくなる傾向にあると考えられる。

これに対して、図３では、設定温度Ｔｈｓが高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨよりも高いため、設定温度Ｔｈｓに対する検出値ＴｈＨの偏差は図１よりも大きい。したがって、バーナ６の燃焼熱量の制御においてはフィードバック熱量を増加させるため、バーナ６の燃焼熱量が増加する傾向にある。一方、二次熱交換器３の熱媒温度は３０℃であり、図１の二次熱交換器３の熱媒温度よりも低くなっている。その結果、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなる傾向となる。その結果、図１に比べて、ドレン発生量が多くなっていると考えられる。

次に、図４から図６を用いて、本実施の形態に従う温水装置の低温暖房時の動作およびドレン発生量について説明する。

図４を参照して、低温端末２１から戻ってきた熱媒が熱媒循環回路１を通って二次熱交換器３に流入し、二次熱交換器３で加熱される。低温暖房時においては、低温端末２１から戻ってきた熱媒の温度はたとえば４０℃であり、二次熱交換器３で加熱された後の熱媒はたとえば約４２℃である。二次熱交換器３で加熱された熱媒は熱媒タンク５に流入する。また、熱媒タンク５よりも上流側の熱媒循環回路１にバイパス回路１ｃから流入した熱媒も熱媒タンク５に流入する。このバイパス回路１ｃを流れる熱媒の温度はたとえば８０℃である。すなわち、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは８０℃である。

この結果、熱媒タンク５内の熱媒の温度はたとえば６０℃となる。すなわち、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬは６０℃となる。そして、循環ポンプ４が熱媒を送り出すことで、熱媒は低温往き回路１ａを通って低温端末２１に供給される。低温端末２１に供給される熱媒の温度はたとえば６０℃となる。図４でのドレン発生量はＤ２（約２０ｃｃ／ｍｉｎ）である。

図５を参照して、図４とは、設定温度Ｔｈｓ、低温端末２１から戻ってきた熱媒の温度、および低温端末２１に供給される熱媒の温度が異なっている。

温水装置では、運転開始から一定時間、通常よりも高い温度の熱媒を流してすばやく温水端末を温める運転（いわゆる、ホットダッシュ運転）が行なわれる。図５では、ホットダッシュ運転時の設定温度Ｔｈｓが８０℃に設定されている。ホットダッシュ運転では、制御部３０は、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨが設定温度８０℃になるように、バーナ６の燃焼熱量およびファン７の回転速度を制御する。

図５では、低温端末２１から戻ってきた熱媒の温度はたとえば３０℃であり、二次熱交換器３で加熱された後の熱媒はたとえば約３２℃である。バイパス回路１ｃを流れる熱媒の温度はたとえば６０℃である。すなわち、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは６０℃である。この結果、熱媒タンク５内の熱媒の温度はたとえば５０℃となる。すなわち、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬは５０℃となる。低温端末２１に供給される熱媒の温度も同じく５０℃となる。図５でのドレン発生量はＤ２（約２０ｃｃ／ｍｉｎ）である。

図６を参照して、図４および図５とは、設定温度Ｔｈｓ、低温端末２１から戻ってきた熱媒の温度、および低温端末２１に供給される熱媒の温度が異なっている。

図６では、設定温度Ｔｈｓは３５℃である。低温端末２１から戻ってきた熱媒の温度はたとえば１６℃であり、二次熱交換器３で加熱された後の熱媒はたとえば約１８℃である。バイパス回路１ｃを流れる熱媒の温度はたとえば８０℃である。すなわち、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは８０℃である。この結果、熱媒タンク５内の熱媒の温度はたとえば３５℃となる。すなわち、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬは３５℃となる。低温端末２１に供給される熱媒の温度も同じく３５℃となる。図６でのドレン発生量はＤ２よりも多いＤ３である。Ｄ３は約３０ｃｃ／ｍｉｎである。

ここで、図４から図６について二次熱交換器３で発生するドレンの量を比較すると、図４および図５でのドレン発生量はＤ２（約２０ｃｃ／ｍｉｎ）であるのに対し、図６でのドレン発生量はＤ２よりも多いＤ３（約３０ｃｃ／ｍｉｎ）となっている。高温暖房時と同様に、低温暖房時においても、ドレン発生量を、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに注目して考察する。

図４において、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬは一次熱交換器２に流入する熱媒の温度に相当し、設定温度Ｔｈｓは一次熱交換器２に流入する熱媒の温度の目標温度に相当する。また、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは、一次熱交換器２で加熱され、バイパス回路１ｃを通って熱媒タンク５に流入する熱媒の温度に相当する。

低温暖房時には、制御部３０は、低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬが設定温度Ｔｈｓになるように、バーナ６の燃焼熱量を制御する。すなわち、設定温度Ｔｈｓに対する一次熱交換器２に流入する熱媒の温度の偏差に応じてバーナ６の燃焼熱量が制御され、この燃焼熱量によって加熱された熱媒の温度が高温サーミスタ１２によって検出される。

図４では、図１に比べて、設定温度Ｔｈｓが低いため、二次熱交換器３の熱媒温度は図１よりも低くなっている。また、バーナ６の燃焼熱量の制御によって、設定温度Ｔｈｓよりも高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨが高くなっている。なお、二次熱交換器３の熱媒温度が低くなるほど、設定温度Ｔｈｓに対する低温サーミスタ１１の検出値ＴｈＬの偏差が大きくなるため、燃焼熱量が増加する。その結果、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨは高くなると考えられる。

したがって、図４では、図１に比べて、二次熱交換器３の熱媒温度が低く、かつ、一次熱交換器２の排気温度が高いため、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなる傾向となる。これにより、図４では、図１よりもドレン発生量が多くなる傾向になると考えられる。

一方、図５では、ホットダッシュ運転であるため、設定温度Ｔｈｓに対する高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨの偏差に応じてバーナ６の燃焼熱量（フィードバック熱量）が制御される。図５では、設定温度Ｔｈｓが高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨよりも高いため、フィードバック熱量を増加させることにより、バーナ６の燃焼熱量が増加する傾向にある。一方、二次熱交換器３の熱媒温度は３０℃と低い。その結果、図４と同様、図１に比べて、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなる傾向となるため、ドレン発生量が多くなっていると考えられる。

また、図６では、図４に比べて、設定温度Ｔｈｓが低いため、二次熱交換器３の熱媒温度が図４よりも低くなっている。これにより、一次熱交換器２に流入する熱媒の温度も低くなる。一方で、図６と図４とでは、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨが等しいことから、図６のバーナ６の燃焼熱量は図４のバーナ６の燃焼熱量よりも多いと考えられる。よって、図６では、図４に比べて、一次熱交換器２の排気温度がより高いと考えられる。この結果、図６では、図４に比べて、二次熱交換器３の熱媒温度が低く、かつ、一次熱交換器２の排気温度が高いため、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなる傾向となる。そのため、図４よりもドレン発生量は更に多くなる傾向になると考えられる。

本発明者は、高温暖房時および低温暖房時の各々について、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨとドレン発生量とに相関があるかを評価した。相関を調べた結果を図７に示す。

図７は、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨとドレン発生量との関係を示している。図７には、図１および図３で示した高温暖房時のドレン発生量と、図４から図６で示した低温暖房時のドレン発生量とが含まれている。

図７に示すように、高温暖房時および低温暖房時のいずれにおいても、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨがともに高い場合にはドレン発生量がＤ１である。これに対して、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨが低くなると、ドレン発生量がＤ１から増える傾向が見られた。また、設定温度Ｔｈｓが低くなると、ドレン発生量がＤ１から増える傾向が見られた。

設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨがともに高い場合には、図１で説明したように、二次熱交換器３の熱媒温度が相対的に高く、かつ、一次熱交換器２の排気温度が低下傾向にあるため、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が小さくなり、結果的にドレン発生量が少なくなると考えられる。

これに対して、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨが低くなると、バーナ６の燃焼熱量の増加により一次熱交換器２の排気温度が上昇傾向となるため、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなり、結果的にドレン発生量が多くなると考えられる。

また、設定温度Ｔｈｓが低くなると、二次熱交換器３の熱媒温度も低くなるため、バーナ６の燃焼熱量が増加し、結果的に一次熱交換器２の排気温度が上昇傾向となる。その結果、二次熱交換器３の熱媒温度と一次熱交換器２の排気温度との差が大きくなり、結果的にドレン発生量が多くなると考えられる。

判定部３４は、高温暖房時および低温暖房時の各々において、図７に示す相関を参照することにより、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、二次熱交換器３でのドレン発生量を推定する。具体的には、制御装置１０は、図７の相関を示すテーブル３６（図２参照）を有している。テーブル３６は、図示しないメモリに予め記憶しておくことができる。判定部３４は、テーブル３６を参照することにより、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいてドレン発生量を推定することができる。

このように、本実施の形態に従う温水装置によれば、バーナ６の燃焼熱量の制御に用いられる高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨおよび設定温度Ｔｈｓをドレン発生量の推定に用いることで、ドレン発生量を簡易かつ精度良く推定することができる。また、温水装置が高温暖房時であっても低温暖房時であっても、図７に示す相関を参照してドレン発生量を精度良く推定することができる。この結果、簡易な構成でドレン発生量を精度良く推定することができる。

（中和器の寿命の判定処理）
次に、上記ドレン発生量の推定処理により推定されたドレン発生量を用いて中和器１５の寿命を判定する処理について説明する。

図２に示したように、計測部３２は、温水装置の使用時間を計測し、計測結果を判定部３４に与える。温水装置の使用時間とは、温水装置の暖房運転時間に相当し、実質的にバーナ６の燃焼時間に相当する。

判定部３４は、推定されたドレン発生量を用いて、計測部３２により計測された使用時間を補正する。判定部３４は、ドレン発生量が少なくなるに従って使用時間を短くする補正を行なう。

具体的には、判定部３４は、図７に示す相関における最大ドレン発生量Ｄ３を基準量とし、推定されたドレン発生量が基準量よりも少ない場合には、使用時間を補正するための係数ｋを設定する。この係数ｋは、基準量（最大ドレン発生量Ｄ３）に対する推定されたドレン発生量の比率に基づいている。すなわち、推定ドレン発生量をＤｅとすると、係数ｋは式（１）で与えられる。

ｋ＝Ｄｅ／Ｄ３ …（１）
判定部３４は、計測部３２により計測された使用時間に係数ｋを乗じることにより、使用時間を補正する。計測部３２により計測された使用時間をＴｕとし、補正された使用時間をＴｕ♯とすると、補正後の使用時間Ｔｕ♯は式（２）により算出される。

Ｔｕ♯＝ｋ×Ｔｕ …（２）
上記式（２）によれば、推定されたドレン発生量がＤ１の場合、使用時間Ｔｕ♯は、実際の使用時間ＴｕのＤ１／Ｄ３に短縮されることとなる。また、推定されたドレン発生量がＤ２の場合には、使用時間Ｔｕ＃は、実際の使用時間ＴｕのＤ２／Ｄ３に短縮されることとなる。すなわち、使用時間Ｔｕ♯はドレン発生量が少なくなるに従って短くなる。

判定部３４は、補正後の使用時間Ｔｕ♯を、制御装置１０内のメモリに記憶されている累積使用時間（上記使用時間Ｔｕ経過前の値）に加算することにより、累積使用時間を更新する。累積使用時間をＴａｕとすると、使用時間Ｔｕが経過した時点で、ＴａｕはＴａｕ＋Ｔｕ♯に更新されることとなる。メモリには更新された累積使用時間Ｔａｕが記憶される。

判定部３４は、メモリに記憶された累積使用時間Ｔａｕが、中和器１５の寿命時間ＴＬに到達したか否かを判定する。中和器１５の寿命時間ＴＬは、ドレン発生量が基準量（最大ドレン発生量Ｄ３）である場合に中和器１５内の中和剤１６が消費し尽くされるまでの時間に設定されている。換言すると、ドレン発生量が基準量となる条件で温水装置が使用される場合を想定し、この条件下で寿命時間に亘って温水装置が使用されると、消費し尽くされるだけの量の中和剤１６が中和器１５に充填されている。

累積使用時間Ｔａｕが中和器１５の寿命時間ＴＬに達すると、判定部３４は、報知部４０を用いて、中和器１５の寿命が到来したことを報知する。なお、判定部３４は、累積使用時間Ｔａｕが中和器１５の寿命時間ＴＬに近付いた場合に、ユーザに注意を促すための報知を行なうようにしてもよい。

判定部３４は、さらに、累積使用時間Ｔａｕが寿命時間ＴＬを一定時間以上経過した場合には、報知部４０から警報を発するとともに、温水装置を強制的に停止する。

なお、中和器１５の交換または中和剤１６の補充などのメンテナンスが行なわれ、温水装置に設けられたリセットスイッチ（図示せず）が押されると、判定部３４は、報知部４０による報知を停止するとともに、メモリに記憶された累積使用時間Ｔａｕを０に戻す。

以上説明したように、判定部３４は、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいてドレン発生量を推定し、推定されたドレン発生量が少なくなるに従って温水装置の使用時間Ｔｕを短くする補正を行なう。これによれば、ドレン発生量が少なくなるほど累積使用時間Ｔａｕが短くなる。換言すれば、ドレン発生量が少なくなるほど中和器１５の寿命時間ＴＬが長くなる。これにより、中和器１５の寿命の到来を精度良く判定することができる。

上述したドレン発生量の推定処理および中和器の寿命判定処理は、図８に示すようなフローチャートにまとめることができる。図８のフローチャートは、制御装置１０によって実行することができる。

図８を参照して、制御装置１０は、ステップＳ０１により、温水装置が暖房運転中であるか否かを判定する。温水装置が運転停止状態である場合（Ｓ０１にてＮＯ）、制御装置１０は、以降のステップをスキップして処理を終了する。

一方、温水装置が暖房運転中である場合（Ｓ０１にてＹＥＳ）、制御装置１０は、ステップＳ０２により、設定温度Ｔｈｓを取得する。制御装置１０は、さらにステップＳ０３により、高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨを取得する。

制御装置１０は、ステップＳ０４により図７の相関を示すテーブル３６を参照すると、ステップＳ０５により、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、ドレン発生量を推定する。

制御装置１０は、ステップＳ０６に進み、ステップＳ０５で推定したドレン発生量を用いて、計測部３２により計測された使用時間Ｔｕを補正する。具体的には、制御装置１０は、推定したドレン発生量を式（１）に代入することにより係数ｋを算出する。そして、算出した係数ｋを用いて、式（２）により使用時間Ｔｕを補正する。

制御装置１０は、ステップＳ０７により、補正後の使用時間Ｔｕ♯を累積使用時間Ｔａｕに加算することにより、累積使用時間Ｔａｕを更新する。

制御装置１０は、ステップＳ０８により、累積使用時間Ｔａｕと中和器１５の寿命時間ＴＬとを比較する。Ｔａｕ≧ＴＬである場合（Ｓ０８にてＹＥＳ）、制御装置１０は、中和器１５の寿命が到来したと判定する。制御装置１０は、ステップＳ０９により、報知部４０（図２）を用いて、中和器１５の寿命が到来したことを報知する。一方、Ｔａｕ＜ＴＬである場合（Ｓ０８にてＮＯ）、制御装置１０は、処理を終了する。

なお、上述した実施の形態に従う温水装置では、温水装置の使用時間Ｔｕの補正、および中和器１５の寿命時間ＴＬの設定を、図７の相関における最大ドレン発生量Ｄ３を基準量として行なう構成について説明したが、図７の相関における最小ドレン発生量Ｄ１またはＤ２を基準量として行なう構成としてもよい。

たとえば、最小ドレン発生量Ｄ１を基準量とした場合、使用時間Ｔｕを補正するための係数ｋはＤｅ／Ｄ１となる。したがって、推定されたドレン発生量Ｄｅが多くなるに従って使用時間Ｔｕを長くする補正が行なわれることとなる。この場合においても、ドレン発生量が少なくなるほど累積使用時間Ｔａｕが短くなる。よって、ドレン発生量に応じて累積使用時間Ｔａｕを長くしたり短くしたりすることができるため、中和器１５の寿命の到来を精度良く判定することができる。

また、上述したドレン発生量の推定処理および中和器の寿命判定処理は、公衆浴場、ホテル、レストラン等で使用される業務用の温水装置にも適用することが可能である。すなわち、業務用の温水装置においても、図７に示す相関を参照することにより、設定温度Ｔｈｓおよび高温サーミスタ１２の検出値ＴｈＨに基づいて、ドレン発生量を推定することができ、かつ、推定されたドレン発生量を用いて中和器１５の寿命を判定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 熱媒循環回路、２ 一次熱交換器、３ 二次熱交換器、４ 循環ポンプ、５ 熱媒タンク、６ バーナ、７ ファン、８，９ 弁、１０ 制御装置、１１ 低温サーミスタ、１２ 高温サーミスタ、１５ 中和器、１６ 中和剤、２０ 高温端末、２１ 低温端末、３０ 制御部、３２ 計測部、３４ 判定部、３６ テーブル、３８ 設定部、４０ 報知部。

Claims (6)

1. 温水端末を循環する熱媒と燃焼ガスとの間で熱交換可能な温水装置であって、
   前記燃焼ガスを発生するように構成された燃焼装置と、
   前記熱媒が循環するための熱媒循環回路と、
   前記熱媒循環回路に接続され、前記燃焼ガスの顕熱を回収するように構成された一次熱交換器と、
   前記熱媒循環回路に接続され、前記燃焼ガスの潜熱を回収するように構成された二次熱交換器と、
   中和剤を内蔵し、前記二次熱交換器で発生するドレンを中和するように構成された中和器とを備え、
   前記熱媒循環回路は、前記温水端末から戻ってきた前記熱媒を前記二次熱交換器で加熱した後に前記一次熱交換器で加熱して前記温水端末に供給するように構成され、
   前記温水装置は、
   前記一次熱交換器から出力される前記熱媒の温度を検出するための温度センサと、
   前記温度センサの検出値に基づいて、前記温水端末に供給される前記熱媒の温度が設定温度になるように、前記燃焼装置を制御するように構成された制御装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、さらに、予め求められた前記温度センサの検出値、前記設定温度およびドレン発生量の相関を参照することにより、前記温度センサの検出値および前記設定温度に基づいてドレン発生量を推定し、推定された前記ドレン発生量を用いて前記中和器の寿命を判定する、温水装置。
2. 前記温水装置の使用時間を計測するように構成された計測部をさらに備え、
   前記制御装置は、
   推定された前記ドレン発生量が少なくなるに従って前記使用時間を短くする補正を実行し、
   前記温水装置の累積使用時間が前記中和器の寿命時間に到達したときに、前記中和器の寿命が到来したと判定する、請求項１に記載の温水装置。
3. 前記制御装置は、推定された前記ドレン発生量が基準量よりも少ないときには、前記計測部により計測された前記使用時間に係数を乗じることにより、前記使用時間を補正するように構成され、
   前記係数は、前記基準量に対する前記ドレン発生量の比率に基づいている、請求項２に記載の温水装置。
4. 前記制御装置は、前記相関を示すテーブルを参照することにより、前記ドレン発生量を推定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の温水装置。
5. 前記中和器の寿命が到来したことを報知するための報知部をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の温水装置。
6. 前記温水端末は、低温端末および高温端末を含み、
   前記温水装置は、
   前記一次熱交換器よりも前記熱媒循環回路の上流側に配置された循環ポンプと、
   前記循環ポンプよりも前記熱媒循環回路の上流側に配置された熱媒タンクとをさらに備え、
   前記熱媒循環回路は、
   前記低温端末から戻ってきた前記熱媒を前記二次熱交換器で加熱して前記低温端末に供給する低温往き回路と、
   前記高温端末から戻ってきた前記熱媒を前記二次熱交換器で加熱した後に前記一次熱交換器で加熱して前記高温端末に供給する高温往き回路と、
   前記高温往き回路を分岐し、前記高温端末に供給する前記熱媒の一部を前記熱媒タンクよりも上流側の前記熱媒循環回路に合流させるバイパス回路とを含み、
   前記温度センサは、前記高温往き回路の温度を検出するように構成された高温サーミスタを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の温水装置。

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