(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管中に設けられて該給水管内を通過する流水により回転し、回転方向に間隔をもって複数の磁極が取付けられた羽根車と、該羽根車が回転したときに前記各磁極と対向するように設けられた磁気検出手段と、該磁気検出手段により前記磁極が検出されるごとにパルス信号を１パルス出力するパルス信号出力手段とを備えた水量センサの異常を検知する装置であって、
前記パルス信号の周期を１パルスごとに検出し、検出した該１パルスの周期が、該１パルスから前記磁極の個数分だけ以前に検出した１パルスの周期から所定範囲を超えて変化したときに、報知を行なう異常報知手段を備えたことを特徴とする水量センサの異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水管内を流れる水の流量を検出する水量センサの異常を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水道管と接続された給水管から供給される水を加熱して湯を生成する給湯器において、給水管から供給される水の流量を検出する水量センサを備えたものが知られている。該給湯器においては、水量センサにより所定量以上の水量が検出されたときに、給水管からの給水が開始されたと判断して水の加熱を開始し、水量センサの検出水量が該所定量未満となったときに給水管からの給水が停止されたと判断して水の加熱を終了する。
【０００３】
ここで、水量センサには、給水管中に設けられて該給水管内を通過する流水により回転する羽根車と、該羽根車の回転数に応じた周期のパルス信号を出力するパルス信号出力手段とが備えられる。
【０００４】
そして、給湯器は、該パルス信号の周期を検出して給水管から供給される水量を把握するが、給水管中を流れる水にごみ等の異物が混入する場合があり、これらの異物が羽根車に付着すると羽根車の負荷が増加して、実際の水量とパルス信号の周期との相関関係が初期状態からずれ、水量センサによる水量の検出精度が悪化してしまう。
【０００５】
すなわち、水量センサにより検出される水量が実際の水量よりも少なくなってしまう。そして、羽根車への異物の付着が増加するにつれて水量の検出精度は次第に悪化するが、使用者がこれに気づかずに給湯器の使用を続けると、最終的には実際には給水管から前記所定量以上の水量で水が供給されているにもかかわらず、水量センサで検出される水量が該所定量未満となり、給湯器による水の加熱が実行されなくなってしまうという不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水量センサの異常を初期段階で検知することができる水量センサの異常検知装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は給水管中に設けられて該給水管内を通過する流水により回転し、回転方向に間隔をもって複数の磁極が取付けられた羽根車と、該羽根車が回転したときに前記各磁極と対向するように設けられた磁気検出手段と、該磁気検出手段により前記磁極が検出されるごとにパルス信号を１パルス出力するパルス信号出力手段とを備えた水量センサの異常を検知する装置であって、前記パルス信号の周期を１パルスごとに検出し、検出した該１パルスの周期が、該１パルスから前記磁極の個数分だけ以前に検出した１パルスの周期から所定範囲を超えて変化したときに、報知を行なう異常報知手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、詳細は後述するが、前記複数の磁極のうちの一部が破損して、それまで連続して出力されていた前記パルス信号の一部が欠ける状態となったとき、及び磁極にひび等が生じて１個の磁極に対して２個以上のパルスが検出される状態となったときに、検出される１パルスの周期が該１パルスから前記磁極の個数分だけ以前に検出した１パルスの周期から第２の所定範囲を超えて変化して前記異常報知手段により報知が行なわれる。そのため、前記磁極の破損が生じた初期段階で、前記磁極使用者に対して前記水量センサの修理を促すことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一例について、図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明の水量センサの異常検出装置の機能を含む給湯器の全体構成図、図２は図１に示した水量センサの構成図、図３は水量センサから出力されるパルス信号の変化を示した図、図４〜図５は水量センサの異常検出処理のフローチャートである。
【００２０】
図１を参照して、給湯器１はコントローラ２により全体の作動が制御され、コントローラ２からの制御信号により作動するバーナ３、バーナ３により加熱される熱交換器４、図示しない水道管と接続されて熱交換器４に給水する給水管５、コントローラ２からの制御信号により給水管５の開度を調節する水量サーボ６、給水管５を通過する水の流量を検出して検出信号をコントローラ２に出力する水量センサ７、熱交換器４で加熱された湯が出湯される給湯管８、給水管５に供給される水の一部を給湯管８に混合させるバイパス管９、コントローラ２からの制御信号によりバイパス管９の開度を調節するバイパスサーボ１０、給湯管８とバイパス管９との合流点の下流側の湯の温度を検出して検出信号をコントローラ２に出力する給湯温度センサ１１、熱交換器４の出口付近の湯の温度を検出して検出信号をコントローラ２に出力する熱交温度センサ１２、及び熱交換器４の異常過熱を検出して検出信号をコントローラ２に出力する過熱検出センサ１３を備えている。
【００２１】
さらに、給湯器１は、コントローラ２からの制御信号によりその回転数が制御される燃焼ファン１４と、コントローラ２からの制御信号により火花放電を生じてバーナ３に点火する点火プラグ１５と、バーナ３の燃焼状態を検出して検出信号をコントローラ２に出力するフレームロッド１６とを備える。
【００２２】
また、バーナ３に燃料ガスを供給するガス供給管１７には、コントローラ２からの制御信号により開閉される元ガス電磁弁１８及び給湯ガス電磁弁１９，２０と、コントローラ２からの制御信号によりその開度が調節されるガス比例弁２１とが備えられる。
【００２３】
また、３０はコントローラ２と通信可能に接続されたリモコンであり、給湯器１全体を運転待機状態と運転状態とに切り替える運転スイッチ３１と、給湯管８に連通した給湯配管２２への目標給湯温度を設定する給湯温設定スイッチ３２と、給湯配管２２への実際の給湯温度等を表示する表示部３３と、音声によるガイダンスを出力するスピーカ３４と、ブザー３５とを有する。
【００２４】
次に、給湯器１の作動について説明する。給湯器１を商用電源（図示しない）と接続すると、コントローラ２とリモコン３０が作動を開始して給湯器１は運転待機状態となる。そして、この運転待機状態で使用者がリモコン３０の運転スイッチ３１をＯＮ操作すると、給湯器１は運転待機状態から運転状態に切り替わり、リモコン３０の給湯温設定スイッチ３２の操作が可能となる。
【００２５】
使用者が給湯温設定スイッチ３２を操作して目標給湯温度を設定した後、給湯配管２２の先端に接続されたカラン２３を開けると、水道管（図示しない）から給水管５への給水が開始され、水量センサ７により給水管５に流れる水量が検出される。
【００２６】
コントローラ２は、水量センサ７から出力された検出信号によって給水管５への給水の開始を認識すると、燃焼ファン１４を作動させて点火プラグ１５に火花放電を生じさせた状態で、元ガス電磁弁１８，給湯ガス電磁弁１９，２０を開弁してバーナ３の点火処理を行う。
【００２７】
そして、コントローラ２に備えられた給湯制御手段４０は、給湯温設定スイッチ３２により設定された目標給湯温度と、給湯温度センサ１１により検出される給湯配管への実際の給湯温度が一致するように、バーナ３の燃焼量と、熱交換器４への給水量に対するバイパス管９への給水量の割合であるバイパス比とを制御する給湯運転を開始する。
【００２８】
その後、給湯制御手段４０は、使用者によりカラン２３が閉められて、給水管５からの給水が停止したことを水量センサ７の検出信号から認識したときに、元ガス電磁弁１８と給湯電磁弁１９，２０を閉弁し、燃焼ファン１４の作動を停止して給湯運転を終了する。
【００２９】
次に、水量センサ７は、図２（ａ）に示したように、水が通過する中空の本体５０内に取付けられた第１の軸受け５１と第２の軸受け５２の間に回転自在に設けられた羽根車５３と、該羽根車５３に一体に装着されたマグネット５４とを備え、本体５０内を通過する水流により羽根車５３が回転するように構成されている。
【００３０】
マグネット５４の周囲には、図２（ｂ）に示したように、６個の磁極Ｍ１〜Ｍ６が等間隔に設けられており、図２（ａ）に示したように、羽根車５３の回転によりマグネット５４が回転したときに、磁極Ｍ１〜Ｍ６が対向するように磁気センサ５５が設けられている。そして、磁気センサ５５は磁極Ｍ１〜Ｍ６のうちのいずれかを検知するとハイレベルの電圧を出力し、検知していないときにはローレベルの電圧を出力する。
【００３１】
そのため、マグネット５４が回転すると、その回転速度に応じた周期のパルス信号（ハイレベル／ローレベルの２値レベルのパルス信号）が磁気センサ５５から出力される。そして、羽根車５３の回転数は本体５０内を通過する水量に比例するため、磁気センサ５５から出力されるパルス信号の周波数から、給水管５に供給される水量を検知することができる。なお、水量センサ７の入口側には整流器５６が備えられ、出口側にはガバナ５７が備えられている。
【００３２】
ここで、給湯制御手段４０は、水量センサ７の検出信号から給水管５からの給水量が所定量以上となったことを検知したときに、給水が開始されたと判断して前記給湯運転を開始する。そのため、水量センサ７はある程度精度良く給水量を検出する必要があるが、水道管から給水管５に供給される水にはごみ等の異物が混入する場合がある。そこで、水量センサ７の入口側にメッシュを設ける場合もあるが、全ての異物を該メッシュで取り除くことは困難であり、また、該メッシュが破けて異物が混入する場合もある。
【００３３】
そして、混入した異物が羽根車５３や、羽根車５３と第１の軸受け５１の間等に付着すると、羽根車５３の回転負荷が増加するため、給水管５から供給される水量の検出精度が悪化し、極端な場合には実際には前記所定量を超える水量で給水管５から水が供給されているにもかかわらず、これが水量センサ７では検出されず、給湯運転が実行されない状態となってしまう。
【００３４】
そこで、このような状態となるのを防止するため、コントローラ２に備えられた水量センサ異常検知手段４１は、水量センサ７の検出精度が悪化し始めた初期段階で水量センサ７の異常を検知し、異常が生じたことを使用者に報知して水量センサ７の点検や清掃を促す処理を行なう。以下、図３〜図５を参照して、水量センサ異常検知手段４１による水量センサ７の異常検知処理について説明する。
【００３５】
図３は、水量センサ７が正常に作動しているときと、水量センサ７の異常が生じたときに水量センサ７から出力されるパルス信号を示した図である。水量センサ７が正常に作動しているときは、（１）に示したように、各パルスの周期が一定のパルス信号が出力される。それに対して、羽根車５３等に異物が付着すると、羽根車５３の回転にむらが生じるため、（２）に示したように各パルスの周期がばらつくようになったり、（３）に示したようにパルスが途中で途切れたりするようになる。なお、図中Ｐ１〜Ｐ６は、それぞれマグネット５４の磁極Ｍ１〜Ｍ６（図２（ｂ）参照）の検出に応じて磁気センサ５５から出力されるパルス信号に対応している。
【００３６】
また、磁極Ｍ１〜Ｍ６のうちの１個が破損して欠けると、（４）に示したようにパルスが１個（図ではＰ３）が欠けた状態になる。また、磁極Ｍ１〜Ｍ６のうちの１個（図ではＭ３）が破損してひびが入ると、（５）に示したようにパルスが２個以上出力される状態となる。
【００３７】
そこで、水量センサ異常検知手段４１は、これらの状態を検知することによって水量センサ７の異常を初期段階で検知する。以下、図４〜図５のフローチャートに従って、水量センサ異常検知手段４１による水量センサ７の異常検知処理の実行手順を説明する。
【００３８】
使用者がリモコン３０に備えられた運転スイッチ３１（図１参照）をＯＮ操作すると、コントローラ２は運転状態となり、図４のＳＴＥＰ１で水量センサ７から出力されるパルス信号の６パルス分の平均周波数が２９Ｈｚよりも高くなるのを待つ。なお、この２９Ｈｚという値は、給水管５に供給される水量が２リットル／分であるときに、水量センサ７から出力されるパルス信号の周波数である。
【００３９】
そして、該パルス信号の周波数が２９Ｈｚを超えたとき、すなわち、給水管５に供給される水量が２リットル／分を超えたときに、使用者によりカラン２３が開けられて給水管５への給水が開始されたと判断してＳＴＥＰ２に進み、給湯制御手段４０により上述した給湯運転が開始される。
【００４０】
次のＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ１１、及び図５のＳＴＥＰ３０〜ＳＴＥＰ３２とＳＴＥＰ４０〜ＳＴＥＰ４２は、水量センサ異常検知手段４１による処理であり、水量センサ異常検知手段４１は、ＳＴＥＰ３で１分タイマをスタートし、ＳＴＥＰ４でカウンタ（ＣＮＴ）をリセット（ＣＮＴ＝０）する。
【００４１】
そして、続くＳＴＥＰ５で、水量センサ７から出力されるパルス信号の周期Ｔを１パルスごとに検出し、ＳＴＥＰ６で周期Ｔが３４ｍｓｅｃを超えているときは図５のＳＴＥＰ３０に分岐する。また、次のＳＴＥＰ７で周期Ｔが１００ｍｓｅｃ以上であったときはＳＴＥＰ２０に分岐し、給湯制御手段４０は給湯運転を終了する。
【００４２】
ここで、ＳＴＥＰ６における３４ｍｓｅｃは、上述したように給湯管５への給水がなされていると判断するための基準値である。また、ＳＴＥＰ７における１００ｍｓｅｃは、使用者がカラン２３を閉じる操作を行なったときに水量センサ７から出力されるパルス信号の周期（給湯管５への給水量の減少に伴って長くなる）を想定した設定した時間である。周期Ｔが１００ｍｓｅｃ以上となったときに、カラン２３が閉じられて給水管７への給水が停止したと判断して、ＳＴＥＰ２０で給湯制御手段４０は給湯運転を終了する。
【００４３】
一方、ＳＴＥＰ７で周期Ｔが１００ｍｓｅｃ以下である場合、すなわち、周期Ｔが３４ｍｓｅｃ（本発明の所定値に相当する）よりも長く１００ｍｓｅｃよりも短い範囲内である場合は、ＳＴＥＰ８に進んで、カウンタ（ＣＮＴ）がカウントアップされる。そして、次のＳＴＥＰ９でカウンタ（ＣＮＴ）のカウント値が５に達していなければＳＴＥＰ５に戻り、該カウント値が５に達していればＳＴＥＰ１０に進む。
【００４４】
ＳＴＥＰ１０で１分タイマがタイムアップしていたときは、ＳＴＥＰ３に戻って、再びＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ１０のループが実行される。一方、ＳＴＥＰ１０で１分タイマがタイムアップしていなかったとき、すなわち、１分以内で周期Ｔが３４ｍｓｅｃよりも長く１００ｍｓｅｃよりも短いパルスが５個カウントされたときには、ＳＴＥＰ１１に進み、水量センサ異常検知手段４１は、ブザー３５を鳴動すると共にスピーカ３４から水量センサ７に異常が生じたことを知らせる音声（例えば「水量センサ７の異常が発生しました」）をスピーカ３４から出力する。
【００４５】
これにより、給湯運転中に、図３（２）に示したように、周期Ｔが長いパルスＰ３（３４ｍｓｅｃ＜Ｔ13＜１００ｍｓｅｃ）が１分間に５回以上出力され、羽根車５３の回転むらが生じていると判断できる場合に、使用者に水量センサ７の点検、清掃を促すことができる。
【００４６】
なお、給湯運転の実行中は、コントローラ２は水量センサ７から出力されるパルス信号の連続する６個のパルスの平均周期を算出して該平均周期が３４ｍｓｅｃ（２９Ｈｚ）以上となったか否かを監視し、該平均周期が３４ｍｓｅｃ以上となったときにはバーナ３の燃焼を停止して給湯運転を終了する。
【００４７】
また、ＳＴＥＰ６でパルスの周期Ｔが３４ｍｓｅｃよりも短いとき、すなわち、給水管５への給水が行なわれていると判断されるときには、ＳＴＥＰ３０に分岐して、周期Ｔは６パルス前のパルスの周期ＴBと比較される。そして、ＳＴＥＰ３１で、周期Ｔが周期ＴBの１／２よりも長く２倍よりも短い範囲（本発明の所定範囲に相当する）を超えて変化したときはＳＴＥＰ３２に進み、水量センサ異常検知手段４１は、上述したＳＴＥＰ１１と同様に水量センサ７の異常報知を行なう。
【００４８】
これにより、図３（４）に示したように、磁極Ｍ３（図２（ｂ）参照）が破損して磁気センサ５５（図２（ａ）参照）により検出されない状態となり、磁極Ｍ３に対応したパルスＰ３が欠けて（図中（Ｐ３））、パルスＰ２の周期（Ｔ32）が６パルス前のパルスＰ２の周期（Ｔ31）の２倍以上となったことが検知された場合に、水量センサ７の異常報知が行なわれる。
【００４９】
また、図３（５）に示したように、磁極Ｍ３（図２（ｂ）参照）のひび割れが生じて、磁極Ｍ３に対応してパルスが２個出力される状態となり、パルスＰ３の周期（Ｔ42）の周期が、６パルス前のパルスＰ３の周期（Ｔ41）の１／２以下となったことが検知された場合に、水量センサ７の異常報知が行なわれる。
【００５０】
次に、ＳＴＥＰ３１で周期Ｔが６パルス前のパルスの周期ＴBの１／２よりも長く２倍よりも短い範囲（１／２・ＴB＜Ｔ＜２ＴB）を超えて変化していないときには、ＳＴＥＰ４０に分岐し、水量センサ異常検知手段４１は、直前の６パルス分の平均周期ＴAを算出する。そして、続くＳＴＥＰ４１で周期Ｔが平均周期ＴAの１／２から平均周期ＴAの２倍の範囲（１／２・ＴA≦Ｔ≦２ＴA）を超えて変化したときはＳＴＥＰ４２に進み、上述したＳＴＥＰ１１と同様に水量センサ７の異常報知を行なう。
【００５１】
これにより、図３の（３）に示したように、それまで安定していたパルス信号の周期（Ｔ21，Ｔ22，・・・，Ｔ25）が変化した（Ｔ26）ときに、水量センサ７の異常報知が行なわれる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、図４〜図５のフローチャートに示したように、▲１▼１分以内に周期Ｔが３４ｍｓｅｃ以上で１００ｍｓｅｃ以下のパルスが５個以上検出されたとき（ＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ１１）、▲２▼周期Ｔが６パルス前のパルスの周期ＴBの１／２よりも長く２倍よりも短い範囲（ＴB＜Ｔ＜ＴB）を超えて変化したとき（ＳＴＥＰ３０〜ＳＴＥＰ３２）、及び▲３▼周期Ｔが直前の６パルスの平均周期ＴAの１／２から２倍の範囲（ＴA≦Ｔ≦ＴA）を超えて変化したとき（ＳＴＥＰ４０〜ＳＴＥＰ４２）、という３つの条件を検知して水量センサ７の異常を検知したが、▲１▼から▲３▼のいずれか１つの条件を検知して水量センサ７の異常を検知してもよく、また、▲１▼から▲３▼のうちのいずれか２つの条件を検知して水量センサ７の異常を検知してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、給湯器１の給水管に取付けられた水量センサ７の異常を検知する例を示したが、本発明はこの例に限られず、給水管に取付けられた水量センサの異常を検知する場合に幅広く適用することが可能である。
【００５４】
また、水量センサ７とは別に、給水管５に供給される水量が２リットル／分以上となったときにONする水流スイッチを設け、該水流スイッチがＯＮしているにもかかわらず、水量センサ７から出力されるパルス信号の周波数が２９Ｈｚ（２リットル／分に対応した周波数）未満となったときに、水量センサ７の異常を報知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給湯器の全体構成図。
【図２】図１に示した水量センサの構成図。
【図３】水量センサから出力される出力パルスの変化を示した図。
【図４】水量センサの異常検知処理のフローチャート。
【図５】水量センサの異常検知処理のフローチャート。
【符号の説明】
１…給湯器、２…コントローラ、３…バーナ、４…熱交換器、５…給水管、６…水量サーボ、７…水量センサ、８…給湯管、９…バイパス管、１０…バイパスサーボ、１１…給湯温度センサ、１２…熱交温度センサ、１３…過熱検出センサ、１４…燃焼ファン、１５…点火プラグ、１６…フレームロッド、１７…ガス供給管、１８…元ガス電磁弁、１９，２０…給湯ガス電磁弁、２１…ガス比例弁、３０…リモコン、４０…給湯制御手段、４１…水量センサ異常検知手段、５３…羽根車、５４…マグネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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