(57)【要約】【課題】液面が所定レベルまで上昇したことを検出するための液面検出装置において、断線発生の有無を設置後に診断する。【解決手段】液面検出装置１００は、電極８１，８２が液面に接触したときに、電源配線９３から接地配線９４の間に形成される電流経路によってノードＮ１の電圧Ｖ１が低下することに応じて、液面上昇を検知する。液面検出装置１００の故障診断時には、トランジスタＱ１によってノードＮ１に交流状の電圧変化が入力される。ノードＮ１の電圧変化がキャパシタＣ１を経由した電気経路によってノードＮ２に伝達されるか否かを監視することによって、当該電気経路に断線が発生しているか否が検知される。【選択図】図６
2017003456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留するタンクに配置された液面検出装置であって、
前記タンク内に配置された一対の第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極とそれぞれ電気的に接続された第１および第２の端子と、
前記第１の端子と電気的に接続された第１のノードと、
第１の電圧を供給する第１の電源配線と前記第１のノードとの間に電気的に接続された第１の抵抗と、
前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する第２の電源配線と前記第２の端子との間の電気経路上の第２のノードと、
前記第１および第２の電極の間に電気的に接続された第１のキャパシタと、
前記第１のノードの電圧が前記第１の電圧から低下したときに、前記タンク内において液面が前記第１および第２の電極に接触したことを検出するための第１の検出手段と、
故障診断時において前記第１のノードに交流状の電圧変化を入力するための入力手段と、
前記入力手段による前記第１のノードの電圧変化に応じて前記第２のノードの電圧が所定電圧を超えて変化したときに断線を非検出とする一方で、変化しないときに断線を検出する第２の検出手段とを備える、液面検出装置。
【請求項２】
前記入力手段は、前記第１のノードと前記第２の電源配線の間に接続されたトランジスタを有し、
前記故障診断時において、前記トランジスタの制御電極には、パルス信号が入力される、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記第２のノードの電圧を積分するための積分回路をさらに備え、
前記積分回路は、
前記第２のノードから出力ノードへ向かう方向を順方向として前記第２のノードおよび前記出力ノードの間に接続されたダイオードと、
前記出力ノードの電圧を保持するための第２のキャパシタと、
前記出力ノードの電荷を放電するための第２の抵抗とを含み、
前記第２の検出手段は、前記出力ノードの電圧が前記第１および第２の電圧の間の所定電圧を超えないときに断線を検出するための手段を含む、請求項１または２記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記第１のキャパシタは、前記タンクにおいて第１および第２の電極に対して接続される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記タンクは、潜熱回収型の給湯装置のドレンの中和器に設けられて前記ドレンを貯留するように構成され、
前記故障診断は、前記給湯装置の燃焼開始前および燃焼終了時の少なくともいずれかで実行される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液面検出装置に関し、より特定的には、液面が所定レベルまで上昇したことを検出するための液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱効率を高めるために、燃料燃焼の顕熱による主熱交換器と、潜熱回収のための副熱交換器とを有する給湯装置が公知である。このような潜熱回収型の給湯装置では、副熱交換器で生じた酸性の凝縮水（ドレン）を中和後に排出する中和器が設けられる。特開２００２−３１４１０（特許文献１）では、副熱交換器での水漏れを確実に検出するために、液面上昇に応じて上昇するフロートを検知する水漏れ検知手段を配置することが記載されている。
【０００３】
また、液面の検出装置として、複数の水位電極からの検出信号に基づく水位検出装置が、特開２０１４−１０９４３７号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献２には、複数の水位電極からの検出信号をマルチプレクサに入力して、選択的にマイコン側で読み出す構成が記載されている。さらに、マルチプレクサの入力ピンに疑似水抵抗作動回路を設けることにより、マルチプレクサの入力側の異常有無を自己診断することが記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１４１０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０９４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中和器においては、ドレンが溢れ出ることのないように、液面検出装置によるドレンタンクにおける液面上昇の検出が重要である。しかしながら、液面上昇時に出力が変化するタイプの液面検出装置では、断線の発生により液面が上昇しても出力が変化しなくなると、燃焼運転の継続によるさらなるドレンの発生により、ドレンの漏れを発生させてしまうことが懸念される。
【０００６】
特に、設置後の経年変化によって断線が発生する可能性を考慮すると、設置後においても断線発生の有無を自己診断できる構成とすることが好ましい。
【０００７】
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、その目的は、液面が所定レベルまで上昇したことを検出する液面検出装置において、断線発生の有無を設置後に診断することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、液体を貯留するタンクに配置された液面検出装置であって、第１および第２の端子と、第１および第２のノードと、第１の抵抗と、第１のキャパシタと、第１および第２の検出手段とを備える。第１および第２の端子は、タンク内に配置された一対の第１および第２の電極とそれぞれ電気的に接続される。第１のノードは、第１の端子と電気的に接続される。第１の抵抗は、第１の電圧を供給する第１の電源配線と第１のノードとの間に電気的に接続される。第２のノードは、第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する第２の電源配線と第２の端子との間の電気経路上に位置する。第１のキャパシタは、第１および第２の電極の間に電気的に接続される。第１の検出手段は、第１のノードの電圧が第１の電圧から低下したときに、タンク内において液面が第１および第２の電極に接触したことを検出する。入力手段は、故障診断時において第１のノードに交流状の電圧変化を入力する。第２の検出手段は、入力手段による第１のノードの電圧変化に応じて第２のノードの電圧が所定電圧を超えて変化したときに断線を非検出とする一方で、変化しないときに断線を検出する。
【０００９】
上記液面検出装置によれば、タンク内において、第１のキャパシタと並列に第１および第２の電極間に液体の電気抵抗を経由した電流経路が形成されると、第１の電源配線および第２の電源配線の間に直流電流経路が形成される。これにより、第１の検出手段は、当該直流電流経路によって生じる第１のノードの電圧変化（第１の電圧から第２の電圧へ向けた低下）を検出することによって（第１の検出手段）、液面が第１および第２の電極に接触するレベルまで上昇したことを検出できる。さらに、故障診断時には、第１のノードに入力された交流状の電圧変化が第１のキャパシタを経由して第２のノードへ伝達する経路が形成されているか否かに応じて、当該経路での断線を検出することができる（第２の検出手段）。この結果、液面上昇を検出するための液面検出装置において、設置後に断線発生の有無を任意のタイミングで診断することができる。
【００１０】
好ましくは、入力手段は、第１のノードと第２の電源配線の間に接続されたトランジスタを有する。故障診断時において、トランジスタの制御電極には、パルス信号が入力される。
【００１１】
このようにすると、マイクロコンピュータ等によってトランジスタの制御電極へのパルス信号を入力することによって故障診断を自動的に実行することができる。
【００１２】
また好ましくは、液面検出装置は、第２のノードの電圧を積分するための積分回路をさらに備える。積分回路は、第２のノードから出力ノードへ向かう方向を順方向として第２のノードおよび出力ノードの間に接続されたダイオードと、出力ノードの電圧を保持するための第２のキャパシタと、出力ノードの電荷を放電するための第２の抵抗とを含む。第２の検出手段は、出力ノードの電圧が第１および第２の電圧の間の所定電圧を超えたか否かを検出する手段を含む。
【００１３】
このようにすると、故障診断時において、第１のノードの交流状の電圧変化が第１のキャパシタを経由して第２のノードに伝達される毎に、出力ノードの電圧を段階的に上昇させることができる。したがって、出力ノードの電圧のＤＣレベルに基づいて、断線有無を検出することができるので、第２の検出手段による電圧監視機能の実現が容易となる。
【００１４】
さらに好ましくは、第１のキャパシタは、タンクにおいて第１および第２の電極に対して接続される。
【００１５】
このようにすると、故障診断時に断線故障の検出対象となる電気経路を拡大することができる。
【００１６】
また好ましくは、タンクは、潜熱回収型の給湯装置のドレンの中和器に設けられてドレンを貯留するように構成される。そして、故障診断は、給湯装置の燃焼開始前および燃焼終了時の少なくともいずれかで実行される。
【００１７】
このようにすると、燃焼時に酸性の凝縮水（ドレン）が発生する潜熱回収型の給湯装置において、ドレンタンクにおけるドレン液面上昇を検出するための液面検出装置に断線故障が発生していることに気付かずに燃焼が開始されることを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、液面が所定レベルまで上昇したことを検出するための液面検出装置において、断線発生の有無を設置後に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に従う液面検出装置の適用例として示される給湯装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示した中和器に内蔵されるドレンタンクの構成を説明するための概略的な正面図である。
【図３】図２に示されたドレンタンクの上面図である。
【図４】比較例に従う液面検出装置の構成を説明する回路図である。
【図５】液面検出装置からの出力電圧の挙動を説明する概念的な波形図である。
【図６】本実施の形態に従う液面検出装置の構成を説明する回路図である。
【図７】故障診断時における液面検出装置からの動作を説明する概念的な波形図である。
【図８】キャパシタの配置例を説明する第１の概略図である。
【図９】キャパシタの配置例を説明する第２の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態に従う液面検出装置における故障診断の実行処理の第１の例を説明するフローチャートである。
【図１１】故障診断時におけるコントローラでの制御処理を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に従う液面検出装置における故障診断の実行処理の第２の例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に従う液面検出装置の適用例として示される給湯装置の構成を説明するためのブロック図である。
【００２２】
図１を参照して、給湯装置１は、給湯機能を実現するための給湯回路２と、風呂追焚機能を実現するための追焚循環回路３と、風呂湯張り機能を実現するための注湯回路４と、ドレン処理回路５と、コントローラ６とを備える。給湯装置１は、図示しない配管によって浴槽８と連結されている。
【００２３】
給湯装置１は、給湯栓２５等への給湯機能、浴槽８への風呂湯張り機能、および、浴槽８内の湯を循環させる追焚機能等の各機能を併用する複合熱源機型に構成される。さらに、給湯装置１は、燃焼ガスの顕熱に加えて燃焼排ガスからも潜熱を回収することによって高効率化を図る、いわゆる潜熱回収型の構成を有する。
【００２４】
コントローラ６は、図示しないリモコン等からのユーザによる入力設定操作に基づき、給湯装置１がユーザ指示に従って運転されるように、給湯回路２、追焚循環回路３、注湯回路４および、ドレン処理回路５の動作を制御する。すなわち、各回路およびユニットに含まれる各種機器の動作も、コントローラ６からの指令に応じて制御される。たとえば、コントローラ６は、マイクロコンピュータやメモリ等を含んで構成することができる。
【００２５】
給湯回路２は、燃焼バーナ２０と、給湯用の一次熱交換器２１および二次熱交換器２４とを含む。燃焼バーナ２０は、図示しない燃料供給系から流量調整弁を経由した燃料ガスの供給を受けて、燃焼作動するように構成される。
【００２６】
一次熱交換器２１は、燃焼バーナ２０の燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により入水を熱交換によって加熱する。給湯回路２へは、入水路２２から水道水等が給水される。二次熱交換器２４は、たとえば、排気集合筒内に配設される。二次熱交換器２４は、燃焼バーナ２０からの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。
【００２７】
入水路２２の水は、まず二次熱交換器２４によって予熱された後、一次熱交換器２１において主加熱される。一次熱交換器２１および二次熱交換器２４によって所定温度まで加熱された湯は、出湯路２３から出湯される。給湯装置１は、出湯路２３に出湯された湯が、台所や浴室等の給湯栓２５や上記注湯回路４などの所定の給湯箇所に給湯されるように構成される。
【００２８】
二次熱交換器２４や、後述する追焚循環回路３中の二次熱交換器３４は、潜熱回収用熱交換器を構成する。さらに、入水路２２には、流量センサ２６や入水温度センサ２７が介装される。出湯路２３には、流量制御弁２８や給湯温度センサ２９が介装される。
【００２９】
追焚循環回路３は、燃焼バーナ３０と、追焚用の一次熱交換器３１および二次熱交換器３４と、追焚用の循環ポンプ３３とを含む。燃焼バーナ３０は、燃焼バーナ２０と同様に、図示しない燃料供給系から燃料ガスを供給されることによって、燃焼作動する。
【００３０】
一次熱交換器３１は、燃焼バーナ３０の燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により通流された水を加熱する。二次熱交換器３４は、燃焼バーナ３０からの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を加熱する。
【００３１】
追焚循環回路３には、戻り回路３２ａおよび往き回路３２ｂが設けられる。戻り回路３２ａは、浴槽８に設けられた図示しない循環アダプタの吸込口と接続される。往き回路３２ｂは、当該循環アダプタの吐出口と接続される。
【００３２】
循環ポンプ３３が作動すると、浴槽８からの浴槽水は、循環アダプタの吸込口（図示せず）から、戻り回路３２ａ、二次熱交換器３４および一次熱交換器３１、ならびに、往き回路３２ｂを経由して、循環アダプタの吐出口（図示せず）へ至る経路を循環する。これにより、浴槽８と一次熱交換器３１および二次熱交換器３４との間に浴槽水を循環させる追焚循環経路が形成される。
【００３３】
追焚循環経路を通流する浴槽水（以下、循環水）は、二次熱交換器３４の通流により燃焼排ガスからの潜熱回収によって予熱された後、一次熱交換器３１の通流により主加熱される。追焚循環経路の循環水を、一次熱交換器３１および二次熱交換器３４で加熱することにより、追焚機能が実現される。
【００３４】
循環ポンプ３３の下流側の戻り回路３２ａには、水流スイッチ３６が介装される。水流スイッチ３６は、所定量を超えた通流があった場合にオンされる一方で、そうでない場合にはオフされる。
【００３５】
注湯回路４は、注湯路４１と、注湯ユニット４２とを含む。注湯路４１は、給湯回路２の出湯路２３から上流端が分岐される。注湯路４１は、注湯ユニット４２を経由して、追焚循環経路（戻り回路３２ａ）に合流するように配置される。
【００３６】
注湯ユニット４２は、開閉切換により注湯の実行および遮断を切換えるための注湯電磁弁や縁切り弁等がユニット化されて構成される。注湯路４１には、流量センサ４５が設けられている。流量センサ４５によって、注湯回路４から浴槽８へ向けて出力される湯の流量を検出することができる。
【００３７】
ドレン処理回路５は、集水パン５１と、中和器６０と、ドレン排出路５５とを有する。ドレン処理回路５は、二次熱交換器２４，３４において燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じたドレンを処理するために設けられる。ドレンは、酸性の水溶液であり、電気的には導電体である。
【００３８】
集水パン５１は、二次熱交換器２４，３４からドレンを集水するように構成される。中和器６０は、集水パン５１によって集水されたドレンに中和処理を施す。中和器６０による中和処理後のドレンは、ドレン排出路５５を経由して排水口へ導出される。
【００３９】
図２は、図１に示した中和器に内蔵されるドレンタンク６１の構成を説明するための概略的な正面図である。
【００４０】
図２を参照して、中和器６０は、ドレンタンク６１と、入水口６２と、排出口６３とを有する。入水口６２には、集水パン５１によって集められたドレンが導入される。排出口６３は、図１のドレン排出路５５と接続されている。ドレンタンク６１は、中和処理前のドレンを貯留するように構成される。
【００４１】
入水口６２へ導入されたドレンは、中和剤の中を通過することによって順次中和処理を施されて、排出口６３へ導出される。したがって、中和器６０が正常に動作している場合には、ドレンタンク６０内のドレン液面は、一定レベル内に留まる。一方で、中和器６０内に詰まり等の異常が発生すると、ドレンタンク６１内のドレン液面が上昇し、液面上昇が著しい場合には、入水口６２からドレンが逆流して溢れ出す等の問題が生じる虞がある。ドレンタンク６１には、ドレン液面を検出するための液面検出装置１００（図１）が設けられる。
【００４２】
ドレンタンク６１内に、１対の電極８１および８２が、ドレンタンク６１の上面からドレンの液面に向けて突出するように配置される。液面検出装置１００は、電極８１および８２がドレンに接触したことを検出するように構成される。すなわち、液面検出装置１００は、ドレン液面が所定レベル（電極８１および８２に接するレベル）まで上昇したことを検出する機能を有する。
【００４３】
図３は、図２に示されたドレンタンクの上面図である。
図３を参照して、電極８１および８２は、電気配線９１および９２を介して、コネクタ９０と接続される。コネクタ９０は、液面検出装置１００と接続される。これにより、電極８１，８２は、液面検出装置１００と電気的に接続される。
【００４４】
図４には、比較例に従う液面検出装置の回路構成が示される。
図４を参照して、比較例に従う液面検出装置１００♯は、コネクタ９０（図３）を経由して電極８１，８２（図２）と電気的に接続される端子９０ａ，９０ｂと、ノードＮ１，Ｎ２と、抵抗Ｒ１とを有する。
【００４５】
ノードＮ１は、抵抗Ｒ１を経由して、電源電圧Ｖｃを伝達する電源配線９３と電気的に接続される。ノードＮ１は、さらに端子９０ａと電気的に接続される。ノードＮ２は、端子９０ｂおよび接地配線９４と電気的に接続される。すなわち、ノードＮ２は、端子９０ａおよび接地配線９４の間の電気経路上に設けられる。
【００４６】
ドレンタンク６１において、ドレン液面が電極８１，８２に接触していないとき、電極８１および８２の間の電気抵抗は無限大となる。一方で、ドレン液面が電極８１，８２に接触すると、電極８１および８２の電気抵抗は有限となり、等価的に、電極８１および８２の間に、ドレンの電池抵抗に相当する抵抗Ｒｗが接続された状態となる。なお、以下では、抵抗Ｒ１，Ｒｗの電気抵抗値についてもＲ１，Ｒｗと表記する。
【００４７】
ノードＮ１の電圧Ｖ１は、コントローラ６へ出力される。コントローラ６は、電圧Ｖ１に基づいて、ドレンタンク６１内でのドレン液面の上昇を検出する。以下では、電圧Ｖ１を出力電圧とも称する。
【００４８】
図５は、液面検出装置からの出力電圧の挙動を説明する概念的な波形図である。
図５を参照して、ドレン液面のレベルＬｔは、電極８１，８２の下端レベルに相当する。すなわち、ドレン液面がＬｔよりも低い間は、ドレンは電極８１，８２に接触していない。
【００４９】
図４に示されたように、ノードＮ１は、抵抗Ｒ１により電源電圧Ｖｃにプルアップされる。したがって、ドレン液面がＬｔより低いときには、電源配線９３および接地配線９４の間に電流経路が形成されないため、ノードＮ１の電圧Ｖ１はＶ１＝Ｖｃとなる。
【００５０】
一方で、時刻ｔ１においてドレン液面がＬｔまで上昇して電極８１，８２に接触すると、電源配線９３および接地配線９４の間に、ノードＮ１、端子９０ａ、電極８１、ドレン（抵抗Ｒｗ）、電極８２、端子９０ｂおよびノードＮ２を経由した電流経路が形成される。したがって、抵抗Ｒ１で生じる電圧降下により、電圧Ｖ１はＶｃからＶｘに低下する。電圧Ｖｘは、Ｒｗ，Ｒ１を用いて、Ｖｘ＝Ｖｃ・（Ｒｗ／Ｒ１＋Ｒｗ）で示される。
【００５１】
この結果、液面検出装置１００♯の出力電圧Ｖ１は、液面レベルがＬｔより低い時刻ｔ１以前ではＶ１＝Ｖｃとなる一方で、液面レベルがＬｔを超えた時刻ｔ１以後ではＶ１＝Ｖｘとなる。したがって、出力電圧Ｖ１を監視することにより、コントローラ６は、ドレンタンク６１内でのドレン液面の上昇を検出することができる。たとえば、ＶｃおよびＶｘの中間に判定電圧Ｖｔ１を予め設定することにより、出力電圧Ｖ１および判定電圧Ｖｔ１の電圧比較結果に基づき、ドレン液面の上昇を検出することができる。
【００５２】
図４の回路において、電源配線９３から電極８１までの経路および電極８２から接地配線９４までの経路の少なくとも一方に断線が生じると、ドレン液面がＬｔまで上昇しても、電源配線９３および接地配線９４の間に、出力電圧Ｖ１を低下させる電流経路が形成されなくなる。
【００５３】
この場合には、図５中に点線で示されるように、ドレン液面がＬｔを超えた時刻ｔ１以降においても、出力電圧Ｖ１は、時刻ｔ１以前から変化せず、Ｖｃのままに維持される。したがって、断線が発生している場合には、出力電圧Ｖ１を監視していてもドレン液面の上昇を検出することができない。このため、液面検出装置１００♯に対しては、短絡が発生している否かの故障診断が重要である。
【００５４】
再び図４を参照して、液面検出装置１００♯に対しては、診断抵抗Ｒｔｓｔが接続された検出用コネクタ９５を用いて、故障診断を実行することができる。図３にも示されるように、検出用コネクタ９５は、電気配線９６，９７により、コネクタ９０と並列に電極８１，８２に接続される。検出用コネクタ９５の接続により、診断抵抗Ｒｔｓｔを電極８１および８２の間に接続することができる。なお、診断抵抗Ｒｔｓｔの電気抵抗値は、Ｒｗと同等に設定される。
【００５５】
診断抵抗Ｒｔｓｔの接続により、電極８１および８２の間にはドレン相当の電気抵抗が接続される。したがって、液面検出装置１００♯の電気的な回路状態は、電極８１，８２がドレンと接触しているときと同等となる。このため、故障診断時に出力電圧Ｖ１が低下すると、液面検出装置１００♯には「断線故障を非検出」とすることができる。一方で、故障診断時に出力電圧Ｖ１が電源電圧Ｖｃから変化しないときには、液面検出装置１００♯における断線故障の発生を検出できる。
【００５６】
しかしながら、このような故障診断は、検出用コネクタ９５によって診断抵抗Ｒｔｓｔを、電極８１および８２に接続することが必要である。このため、中和器６０への液面検出装置１００の取付時における製品検査、あるいは、給湯装置１の設置後においては、給湯装置１を停止させた状態でのサービスマンによる検査の際以外では、故障診断の実行が困難である。
【００５７】
すなわち、液面検出装置１００の設置後において、いわゆるオンライン状態での故障診断ができない点が問題となる。また、検出用コネクタ９５および診断抵抗Ｒｔｓｔという専用の装置が必要となる点も問題となる。
【００５８】
したがって、本実施の形態では、コントローラ６によって断線検出のための故障診断を自動的に実行できる液面検出装置の構成について説明する。
【００５９】
図６は、本発明の実施の形態に従う液面検出装置１００の構成を説明する回路図である。
【００６０】
図６を参照して、本実施の形態に従う液面検出装置１００は、図４に示した比較例の液面検出装置１００♯と比較して、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６と、キャパシタＣ１と、トランジスタＱ１と、積分回路１１０とをさらに備える点で異なる。
【００６１】
トランジスタＱ１は、接地配線９４とノードＮ１との間に電気的に接続される。トランジスタＱ１のゲート（制御電極）には、故障診断時にコントローラ６からパルス信号Ｑｉｎが入力される。液面検出装置１００においても、ノードＮ１の電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ１とも称する。
【００６２】
抵抗Ｒ４は、ノードＮ１および端子９０ａの間に電気的に接続される。キャパシタＣ１は、電極８１および８２の間に電気的に接続される。抵抗Ｒ３は、ノードＮ２と接地配線９４の間に電気的に接続される。
【００６３】
積分回路１１０は、ダイオードＤ１、キャパシタＣ３および抵抗Ｒ５を有する。ダイオードＤ１は、ノードＮ２からノードＮ３へ向かう方向を順方向として、ノードＮ２およびＮ３の間に電気的に接続される。キャパシタＣ３は、ダイオードＤ１のカソードと接地配線９４の間に電気的に接続され、抵抗Ｒ５は、ダイオードＤ１のカソードとノードＮ３との間に接続される。
【００６４】
積分回路１１０は、ノードＮ２の電圧を積分してノードＮ３に出力する。ノードＮ３には、故障診断時における、液面検出装置１００からの出力電圧Ｖｄｔが生じる。抵抗Ｒ６は、ノードＮ３および接地配線９４の間に接続されて、故障診断終了後に、キャパシタＣ３およびノードＮ３を放電する。
【００６５】
故障診断時を除く通常動作時には、コントローラ６からパルス信号Ｑｉｎは出力されない。したがって、トランジスタＱ１はオフ状態に維持される。この状態で、電極８１および８２にドレンの液面が接触すると、図３と同様に、電極８１および８２の間が等価的に抵抗Ｒｗを経由して電気的に接続される。
【００６６】
ドレン（抵抗Ｒｗ）を経由する電流経路は、キャパシタＣ１と並列に形成されるので、電源配線９３および接地配線９４の間に、抵抗Ｒ１、ノードＮ１、抵抗Ｒ４、端子９０ａ、電極８１、ドレン（抵抗Ｒｗ）、電極８２、端子９０ｂ、ノードＮ２および抵抗Ｒ３を経由した直流電流経路が形成される。したがって、抵抗Ｒ１で生じる電圧降下により、出力電圧Ｖ１はＶｃから低下する。
【００６７】
一方で、電極８１および８２にドレンの液面が接触していない場合には、電極８１および８２の間の電気抵抗が無限大となるため、電源配線９３および接地配線９４の間にノードＮ１を含む電流経路は形成されない。このため、出力電圧Ｖ１はＶｃに維持される。
【００６８】
したがって、液面検出装置１００においても、通常動作時における出力電圧Ｖ１の挙動は、図５と同等である。なお、図６の液面検出装置１００においては、分圧比から、Ｖｘ＝Ｖｃ・（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒｗ）／（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒｗ）で示される。したがって、判定電圧Ｖｔ１についても、上記分圧比に従うＶｘと電源電圧Ｖｃとの間に設定する必要がある。コントローラ６による出力電圧Ｖ１の監視機能（より具体的には、判定電圧Ｖｔ１との電圧比較機能）によって、「第１の検出手段」の機能が実現される。当該電圧比較機能は、マイクロコンピュータ６内で出力電圧Ｖ１のＡ／Ｄ変換値に基づくソフトウェア処理で実現されてもよく、専用のコンパレータ（電圧比較器）の配置によってハードウェア処理で実現されてもよい。
【００６９】
図６の回路構成において、キャパシタＣ１は「第１のキャパシタ」に対応し、抵抗Ｒ１は「第１の抵抗」に対応し、ノードＮ１は「第１のノード」に対応する。
【００７０】
次に、図７の概念的な波形図を用いて、故障診断時における液面検出装置１００の動作を説明する。
【００７１】
図７を参照して、コントローラ６からのパルス信号Ｑｉｎに応じてトランジスタＱ１がオンオフすることにより、ノードＮ１の電圧は、電源電圧Ｖｃおよび接地電圧ＧＮＤの間で周期的に変化する。すなわち、ノードＮ１には、交流状の電圧変化が生じる。このように、トランジスタＱ１は「入力手段」の一実施例に対応する。
【００７２】
ノードＮ１に生じた交流状の電圧変動は、キャパシタＣ１による容量結合によってノードＮ２に伝達される。具体的には、抵抗Ｒ３，Ｒ４およびキャパシタＣ１によって微分回路が構成されることにより、ノードＮ１での電圧変化に応じて、ノードＮ２の電圧Ｖ２が変化する。
【００７３】
積分回路１１０によって、パルスが１個入力される毎に、ノードＮ３の電圧が上昇する。なお、積分回路１１０での抵抗Ｒ５，Ｒ６による放電の時定数は、微分回路（Ｃ１，Ｒ３，Ｒ４）の時定数よりも大きく設定される。
【００７４】
この結果、一定個数のパルスが入力されると、ノードＮ３における出力電圧Ｖｄｔが所定の判定電圧Ｖｔ２よりも上昇する。故障診断時には、所定個数Ｎｘのパルスを含むように、パルス信号Ｑｉｎが生成される。当該所定個数Ｎｘは、出力電圧Ｖｄｔが判定電圧Ｖｔ２を超えるように決める必要がある。一方で、パルスの個数に応じてノードＮ３の電圧が上昇するので、故障診断終了後の放電に要する時間についても考慮して、所定個数Ｎｘを定める必要がある。
【００７５】
一方で、ノードＮ１からキャパシタＣ１を経由したノードＮ２までの経路に断線が生じている場合には、パルス信号Ｑｉｎによって生じたノードＮ１での電圧変化が、ノードＮ２に伝達されない。すなわち、抵抗Ｒ３によって接地電圧ＧＮＤにプルダウンされるノードＮ２の電圧Ｖ２は、接地電圧ＧＮＤに保持される。この結果、ノードＮ３の出力電圧Ｖｄｔも接地電圧ＧＮＤから上昇しない。
【００７６】
したがって、コントローラ６は、故障診断時には、出力電圧Ｖｄｔおよび判定電圧Ｖｔ２の電圧比較結果に基づき、液面検出装置１００内（ノードＮ１〜キャパシタＣ１〜ノードＮ２間）での断線の発生を検出することができる。故障診断時に出力電圧Ｖｄｔが判定電圧Ｖｔ２よりも上昇すると、液面検出装置１００における断線故障を非検出とすることができる。一方で、出力電圧Ｖｄｔが判定電圧Ｖｔ２まで上昇しないときには、液面検出装置１００に「断線故障の発生を検出できる。コントローラ６による出力電圧Ｖｄｔの監視機能（より具体的には、判定電圧Ｖｔ２との電圧比較機能）によって「第２の検出手段」の機能が実現される。当該電圧比較機能についても、マイクロコンピュータ６内でソフトウェア処理およびハードウェア処理のいずれによって実現されてもよい。
【００７７】
このように、図６に示された液面検出装置１００ならびにコントローラ６によるパルス信号Ｑｉｎの出力機能および出力電圧Ｖ１，Ｖｄｔの監視機能によって、本実施の形態による液面検出装置が構成される。
【００７８】
特に、積分回路１１０を設けることにより、出力電圧ＶｄｔのＤＣレベルに基づいて断線を検出することができるので、監視機能の実現が容易となる。積分回路１１０において、キャパシタＣ３は「第２のキャパシタ」に対応し、抵抗Ｒ６は「第２の抵抗」に対応し、ノードＮ２は「第２のノード」に対応し、ノードＮ３は「出力ノード」に対応する。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態による液面検出装置によれば、パルス信号Ｑｉｎの非発生時には、比較例の液面検出装置１００♯と同様の原理により、電極８１，８２がドレンと接触した際に生じる出力電圧Ｖ１の変化に基づいて、液面上昇を検出することができる。液面検出装置１００によるドレンタンク６１内での液面上昇の検出時には、燃焼バーナ２０，３０による燃焼を禁止することにより、さらなるドレンの発生によってドレンタンク６１からドレンが溢れ出ること防止できる。
【００８０】
さらに、コントローラ６からパルス信号Ｑｉｎを発生することにより、キャパシタＣ１を経由したノードＮ１およびＮ２間の経路に断線が発生しているか否かを、出力電圧Ｖｄｔの上昇有無に基づいて検出することができる。コントローラ６によるパルス信号Ｑｉｎの出力は、マニュアル作業を要することなく自動的に実行できるので、液面検出装置１００の設置後において、故障診断をオンライン状態で実行することができる。
【００８１】
図８および図９には、キャパシタＣ１の配置例が示される。図８および図９は、図３と同一方向から見たドレンタンク６１の上面図である。
【００８２】
図８を参照して、ドレンタンク６１の上面に固定されたプリント基板１５０上に配置された容量素子１５５を、電極８１および８２の間に接続することによって、図６に示されたキャパシタＣ１を配設することができる。プリント基板１５０は、たとえば、ビスによって電極８１および８２に対して固定される。
【００８３】
あるいは、図９を参照して、容量素子１５１のリード線を電極８１および８２に対して接続することによっても、図６に示されたキャパシタＣ１を配設することができる。
【００８４】
なお、液面検出装置１００においては、キャパシタＣ１を経由する経路、すなわち、ノードＮ１からキャパシタＣ１までの経路、および、キャパシタＣ１からノードＮ２までの経路が、断線故障の診断対象となる。したがって、キャパシタＣ１は、なるべく、ドレンタンク９１において電極８１，８２に直接接続することが好ましい。
【００８５】
たとえば、図６中において、端子９０ａ，９０ｂ間にキャパシタＣ１を接続した構成としても、電極８１および８２に対してキャパシタＣ１を電気的に接続できるので、パルス信号Ｑｉｎの入力による故障診断を実行することが可能である。しかしながら、この構成では、端子９０ａ，９０ｂよりも外側での断線（たとえば、電気配線９１，９２自体の断線、ならびに、電気配線９１，９２と電極８１，８２または端子９０ａ，９０ｂとの接続部の断線）を故障診断モードで検出することができなくなるからである。すなわち、キャパシタＣ１を電極８１，８２に直接接続することにより、断線検出の対象となる電気経路を拡大することができる。
【００８６】
次に、本実施の形態に従う液面検出装置における故障診断の実行タイミングを説明する。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の形態に従う液面検出装置における故障診断の実行処理の第１の例を説明するフローチャートである。図１０に示したフローチャートに従う制御処理は、給湯装置１の運転スイッチのオフ時に所定周期で実行される。
【００８８】
図１０を参照して、コントローラ６は、ステップＳ１００により、給湯装置１の運転スイッチがオンされたかどうかを判定する。運転スイッチのオフが維持されるとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、以降の処理は実行されない。
【００８９】
コントローラ６は、運転スイッチのオン時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０に処理を進めて、流量センサ２６によって検出される給湯装置１の流量が最低作動流量（ＭＯＱ）を超えている状態（ＭＯＱオン）であるかどうかを判定する。
【００９０】
流量がＭＯＱ未満の状態（ＭＯＱオフ）では、ステップＳ１１０がＮＯ判定とされて、処理が再びステップＳ１００に戻される。運転スイッチがオンであり、かつ、ＭＯＱオン（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）となると、処理は、ステップＳ２００に進められる。
【００９１】
コントローラ６は、ステップＳ２００により液面検出装置１００の故障診断を実行する。
【００９２】
図１１は、図１０のステップＳ２００での制御処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００９３】
図１１を参照して、コントローラ６は、ステップＳ２０２により、所定個数Ｎｘのパルスを含むパルス信号Ｑｉｎを、トランジスタＱ１のベース（制御電極）へ出力する。さらに、コントローラ６は、パルス信号Ｑｉｎの出力後、ステップＳ２０４により、ノードＮ３の出力電圧Ｖｄｔを判定電圧Ｖｔ２と比較する。
【００９４】
コントローラ６は、Ｖｄｔ＞Ｖｔ２のとき（Ｓ２０４のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２０６に処理を進めて、断線検出フラグＦＬＧ＝１に設定する。一方で、コントローラ６は、Ｖｄｔ＜Ｖｔのとき（Ｓ２０４のＮＯ判定時）には、処理をＳ２０８に進めて、断線検出フラグＦＬＧ＝０に設定する。
【００９５】
再び図１０を参照して、コントローラ６は、液面検出装置１００の故障診断（Ｓ２００）の実行後、ステップＳ２５０により、断線検出フラグＦＬＧ＝１であるか否かを判定する。
【００９６】
コントローラ６は、断線検出フラグＦＬＧ＝１である、断線の検出時（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３１０に処理を進めて、燃焼バーナ３０による燃料燃焼を禁止する。さらに、コントローラ６は、ステップＳ３２０により、液面検出装置１００に故障が生じているため燃焼が禁止されていることをユーザに報知するためのエラー表示を実行する。たとえば、図示しない給湯装置１のリモートコントローラの表示画面に当該エラーメッセージが表示される。当該エラーメッセージは、液面検出装置１００によるドレンタンク６１内での液面上昇の検出時にも出力される。
【００９７】
一方で、コントローラ６は、断線検出フラグＦＬＧ＝０である、断線の非検出時（Ｓ２５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ３００により、ＭＯＱオンに応答して燃焼バーナ３０の燃焼を開始する。
【００９８】
図１０のフローチャートに従えば、燃焼バーナ３０による燃焼開始前に、液面検出装置１００の断線を検出するための故障診断を実行できる。これにより、液面検出装置１００に断線が発生しておらず、ドレンタンク６１の液面上昇を検出できる状態であることを確認してから、ドレンの発生に繋がる燃焼を開始することができる。このため、燃焼中にドレンタンク６１からドレンが溢れ出ること防止できる。
【００９９】
図１２は、本実施の形態に従う液面検出装置における故障診断の実行タイミングの変形例を説明するフローチャートである。図１２に示したフローチャートに従う制御処理は、給湯装置１の運転スイッチのオン時に所定周期で実行される。
【０１００】
図１２を参照して、コントローラ６は、ステップＳ１０５により、給湯装置１の運転スイッチがオフされたかどうかを判定する。
【０１０１】
コントローラ６は、運転スイッチがオフされると（Ｓ１０５のＹＥＳ判定時）、図１０と同様のステップＳ２００に処理を進める。また、コントローラ６は、運転スイッチのオン時（Ｓ１０５のＮＯ判定時）であっても、ＭＯＱオフのとき（Ｓ１１５のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２００に処理を進める。一方で、運転スイッチがオン状態であり、かつ、ＭＯＱオンであるとき（Ｓ１１５のＮＯ判定時）には、ステップＳ２００による故障診断は開始されない。
【０１０２】
したがって、給湯装置１の運転時には、運転スイッチがオフされて、あるいは、ＭＯＱオフ状態となって、燃焼バーナ３０での燃焼が終了されるときに、図１０と同様のステップＳ２００による故障診断が実行される。
【０１０３】
コントローラ６は、液面検出装置１００の故障診断（Ｓ２００）の実行後、図１０と同様のステップＳ２５０により、断線検出フラグＦＬＧ＝１であるか否かを判定する。
【０１０４】
コントローラ６は、断線検出フラグＦＬＧ＝１である、断線の検出時（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４１０に処理を進めて、燃焼バーナ３０の燃料終了後における次回の燃料燃焼を禁止する。さらに、コントローラ６は、ステップＳ４２０により、ステップＳ３２０（図１０）と同様のエラー表示を実行した後、ステップＳ４００に処理を進めて、燃焼バーナ３０の燃焼を停止する。
【０１０５】
一方で、コントローラ６は、断線検出フラグＦＬＧ＝０である、断線の非検出時（Ｓ２５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４００にそのまま処理を進めて、燃焼バーナ３０の燃焼を停止する。
【０１０６】
図１２のフローチャートに従えば、燃焼バーナ３０による燃料終了時に、液面検出装置１００の断線を検出するための故障診断を実行できる。これにより、液面検出装置１００に断線が発生したときには、以降での燃焼を禁止することによって、ドレンタンク６１からドレンが溢出すること防止できる。なお、ステップＳ４００については、Ｓ２００による故障診断の前に実行してもよい。この場合には、燃焼バーナ３０での燃焼終了後に、故障診断（Ｓ２００）を実行することができる。
【０１０７】
このように、図１０および図１２に従う制御処理の少なくとも一方を実行することにより、燃焼開始前および燃焼終了時の少なくともいずれかにおいて、液面検出装置１００の断線を検出するための故障診断を実行できる。この結果、液面検出装置１００の断線故障に気付かずに燃焼を実行することにより、ドレンタンク６１からドレンが溢出する不具合の発生を回避することができる。
【０１０８】
なお、図１０および図１２では、燃焼バーナ３０による燃焼開始前／燃焼終了時に故障診断を実行するためのフローチャートを記載したが、ステップＳ１００，Ｓ１０５において、さらに、追焚機能の起動スイッチのオンオフを判定し、ステップＳ１１０，Ｓ１１５では水流スイッチ３６（図１）のオンオフや浴槽水温度を判定する制御処理によって、燃焼バーナ２０の燃焼開始前／燃焼終了時においても故障診断を実行することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態に従う液面検出装置は、給湯装置１のドレンタンク６１への適用に限定されるものではなく、液面上昇に応じて出力電圧が変化することを要する用途に対して、任意に適用することができる。
【０１１０】
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。
【符号の説明】
【０１１１】
１  給湯装置、２  給湯回路、３  追焚循環回路、４  注湯回路、５  ドレン処理回路、６  コントローラ、８  浴槽、２０，３０  燃焼バーナ、２１，３１  一次熱交換器、２２  入水路、２３  出湯路、２４，３４  二次熱交換器、２５  給湯栓、２６，４５  流量センサ、２７  入水温度センサ、２８  流量制御弁、２９  給湯温度センサ、３２ａ  戻り回路、３２ｂ  往き回路、３３  循環ポンプ、３６  水流スイッチ、４１  注湯路、４２  注湯ユニット、５１  集水パン、５５  ドレン排出路、６０  中和器、６１  ドレンタンク、６２  入水口、６３  排出口、８１，８２  電極、９０  コネクタ、９０ａ，９０ｂ  端子、９１，９２，９６，９７  電気配線、９３  電源配線、９４  接地配線、９５  検出用コネクタ、１００  液面検出装置、１１０  積分回路、１５０  プリント基板、１５１，１５５  容量素子、Ｄ１  ダイオード、ＦＬＧ  断線検出フラグ、ＧＮＤ  接地電圧、Ｃ１，Ｃ３  キャパシタ、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３  ノード、Ｑ１  トランジスタ、Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒｗ  抵抗、Ｒｔｓｔ  診断抵抗素子、Ｖ１  出力電圧、Ｖｃ  電源電圧、Ｖｔ１，Ｖｔ２  判定電圧。
【図１】
2017003456.tif 000003
【図２】
2017003456.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017003456.tif 000010
【図９】
2017003456.tif 000011
【図１０】
2017003456.tif 000012
【図１１】
2017003456.tif 000013
【図１２】
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