特許 6223060 熱源機システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6223060

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】熱源機システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/00 20060101AFI20171023BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/00 H

   H04Q9/00 301B

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-171299(P2013-171299)

(22)【出願日】2013年8月21日

(65)【公開番号】特開2015-40653(P2015-40653A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本多 勝敏

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２４９３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４０６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００６２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｈ０４Ｑ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源機の運転制御を行う制御部と、
前記制御部と共用の有線通信経路を介して通信信号を通信する複数の端末機器とを備え、
前記複数の端末機器の各々は、
前記有線通信経路に接続された通信回路と、
前記通信回路から前記有線通信経路に出力される通信信号が異常となる通信異常を検知する異常検知部と、
前記通信回路と前記有線通信経路との間の信号線を前記有線通信経路に導通させるオン状態と該導通を遮断するオフ状態とに選択的に切換制御可能なスイッチ回路を含み、前記異常検知部が前記通信異常を検知したときに、当該通信異常が検知された通信信号を出力する通信回路と前記有線通信経路との間の前記スイッチ回路をオフ状態に制御することにより、該通信回路から前記有線通信経路への通信信号の出力を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする熱源機システム。

【請求項2】

請求項１に記載の熱源機システムにおいて、
前記異常検知部は、
当該異常検知部を備える端末機器が備える前記通信回路が生成する通信信号の所定のパラメータが、基準条件を満たすか否かを判断し、
当該通信信号の所定のパラメータが当該基準条件を満たしていないと判断したときに、当該異常検知部を備える端末機器が備える前記通信回路に前記通信異常が生じていると検知することを特徴とする熱源機システム。

【請求項3】

請求項２に記載の熱源機システムにおいて、前記所定のパラメータは、前記通信信号の周波数を含むことを特徴とする熱源機システム。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の熱源機システムにおいて、前記所定のパラメータは、前記通信信号の電圧値を含むことを特徴とする熱源機システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有線通信経路を介して複数の端末機器と通信信号を通信する熱源機システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、熱源機としての給湯器本体の運転制御を行う制御部と、当該制御部と共用の有線通信経路を介して通信信号を通信する複数の端末機器としてのリモコンとを備える熱源機システムとしての給湯装置が知られている（特許文献１）。この熱源機システムでは、熱源機の制御部が、各端末機器との間の通信によって得られた情報に基づいて、各端末機器との間の通信に異常があるか否かを検知している。そして、制御部は、通信に異常があると検知された端末機器があった場合には、当該異常が生じた端末機器との間の通信を停止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−２４９３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたような熱源機システムにおいて、いずれかの端末機器の通信回路の故障等によって、該端末機器から有効な情報を含まない通信信号が継続的に出力される場合がある。

【0005】

この場合には、熱源機の制御部側で受信する通信信号が、有効な情報を含まない異常な通信信号に維持されるので、制御部は、どの端末機器で発生した異常なのかを認識することができない場合が多い。更に、この場合には、熱源機は、異常な通信信号を出力する端末機器との通信を遮断することができないので、他の正常な端末機器との通信を行うこともできなくなってしまう。

【0006】

本発明は、いずれかの端末機器の通信回路が出力する通信信号に異常が生じた場合に、熱源機の制御部と異常が生じていない端末機器との間で正常に通信できる熱源機システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、熱源機の運転制御を行う制御部と、前記制御部と共用の有線通信経路を介して通信信号を通信する複数の端末機器とを備え、前記複数の端末機器の各々は、前記有線通信経路に接続された通信回路と、前記通信回路から前記有線通信経路に出力される通信信号が異常となる通信異常を検知する異常検知部と、前記通信回路と前記有線通信経路との間の信号線を前記有線通信経路に導通させるオン状態と該導通を遮断するオフ状態とに選択的に切換制御可能なスイッチ回路を含み、前記異常検知部が前記通信異常を検知したときに、当該通信異常が検知された通信信号を出力する通信回路と前記有線通信経路との間の前記スイッチ回路をオフ状態に制御することにより、該通信回路から前記有線通信経路への通信信号の出力を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、各端末機器が、異常検知部と遮断部とを備えている。このため、いずれかの端末機器の通信回路の故障等によって、通信異常（該端末機器から有効な情報を含まない通信信号が継続的に出力される等）が生じた場合に、当該通信異常を、異常な通信信号を出力する通信回路を備える端末機器（以下、このような端末機器を「異常端末機器」という）の異常検知部が検知する。そして、異常端末機器の遮断部が、当該異常端末機器の通信回路と前記有線通信経路との間の前記スイッチ回路をオフ状態に制御することにより、該通信回路から前記有線通信経路への異常な通信信号の出力を遮断する。

【0009】

これにより、当該異常端末機器の通信回路から有線通信経路へ異常な通信信号が継続して出力されることが防止される。このため、熱源機の制御部と異常が生じていない端末機器との間で正常に通信できる。

【0010】

本発明において、前記異常検知部は、当該異常検知部を備える端末機器が備える前記通信回路が生成する通信信号の所定のパラメータが、基準条件を満たすか否かを判断し、当該通信信号の所定のパラメータが当該基準条件を満たしていないと判断したときに、当該異常検知部を備える端末機器が備える前記通信回路に前記通信異常が生じていると検知することが好ましい。

【0011】

通信異常が生じている場合には、通信回路から有線通信経路に出力された通信信号の所定のパラメータが、正常の場合に満たすべき基準条件を満たさない。従って、この異常検知部の構成により、異常端末機器の異常検知部が、通信異常を検知することができる。

【0012】

本発明において、前記所定のパラメータは、前記通信信号の周波数を含むことができる。この構成によれば、通信信号の周波数が基準条件を満たさないような通信異常が生じている場合に、当該通信異常を検知することができる。

【0013】

本発明において、前記所定のパラメータは、前記通信信号の電圧値を含むことができる。この構成によれば、通信信号の電圧値が基準条件を満たさないような通信異常が生じている場合に、当該通信異常を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態の熱源機システムの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態の熱源機システムについて図１を参照して説明する。本実施形態において、熱源機システムは、給湯システム１である。なお、熱源機システムは、給湯システム１以外の熱源機システムでもよい。

【0016】

図１に示されるように、給湯システム１は、給湯器本体としての熱源機２と、複数の端末機器１１，１２と、有線通信経路３とを備える。

【0017】

なお、図１に二点鎖線で示されているオプション端末１３は、本実施形態の構成ではなく、後述する変形例の熱源機システムが備える構成である。従って、オプション端末１３については後述する。

【0018】

各機器２，１１，１２（詳細には、熱源機２が備える熱源機制御部２２、及び各端末機器１１，１２が備える通信回路６の各々）は、共用の有線通信経路３に接続されている。各機器２，１１，１２間では、有線通信経路３を介して相互に通信が行われる。

【0019】

有線通信経路３は、各機器２，１１，１２の配置箇所を経由するように配設された一対の通信線３１，３２により構成される。なお、通信線３１，３２は、シールドが施されていてもよい。

【0020】

各機器２，１１，１２は、互いに異なるタイミングで、通信信号を出力するように構成されている。

【0021】

本実施形態においては、通信信号は、例えば、周波数変調によって情報信号が含まれた信号である。なお、通信信号は、周波数変調に限らず、振幅変調、パルス幅変調等の他の変調方式によって得られた信号であってもよい。

【0022】

また、本実施形態では、有線通信経路３の通信線３１，３２は、熱源機２から端末機器１１，１２に電源電力（直流電力）を供給するための給電線としても使用される。このため、通信信号は、電源電力に重畳された形態で各機器２，１１，１２から有線通信経路３に出力される。

【0023】

熱源機２は、湯水を加熱する加熱源２１と、当該加熱源２１を含めた給湯システム１の運転制御を行う熱源機制御部２２（本発明の「制御部」に相当する）とを備える。加熱源２１は、詳細な図示は省略するが、例えば、バーナ及び熱交換器により湯水を加熱するように構成され、加熱した湯水を熱交換器から配管を介して給湯口に供給する。

【0024】

熱源機制御部２２は、図示しないＣＰＵ，メモリ等を有する電子制御ユニットにより構成され、有線通信経路３に接続されている。この熱源機制御部２２は、各端末機器１１，１２との通信によって取得した情報（例えば、目標給湯温度）を用いて加熱源２１による湯水の加熱量（バーナの燃焼量）を制御する。これにより、熱源機制御部２２は、加熱源２１から給湯口に供給される湯水の温度を制御する。

【0025】

また、熱源機制御部２２は、商用電源から各端末機器１１，１２に供給する電源電力を生成する電源回路（図示省略）を備えており、この電源回路から有線通信経路３に電源電力を出力する。

【0026】

複数の端末機器１１，１２は、本実施形態においては、熱源機２の運転操作（例えば、目標給湯温度の設定操作等）を行うための第１リモコン１１（例えば、台所に設置された所謂台所リモコン）及び第２リモコン１２（例えば、浴室に設置された所謂浴室リモコン）の２つである。なお、端末機器の個数は、３つ以上であってもよい。

【0027】

なお、図１においては、第１リモコン１１のみの詳細な構成が示されて、他の端末機器については省略されているが、各端末機器は、以下に説明する第１リモコン１１と同様の構成を備えている。以下、各端末機器１１，１２を代表して第１リモコン１１について説明する。

【0028】

第１リモコン１１は、電源回路４と、スイッチ回路５と、通信回路６と、通信監視回路７と、端末機器制御部８とを備える。

【0029】

電源回路４は、有線通信経路３から電源電力を取得して、第１リモコン１１の各回路（通信回路６等）に電源電力を供給する回路である。この電源回路４は、有線通信経路３の通信線３１，３２に各々導通する給電線３１Ａ，３２Ａを介して有線通信経路３に接続されている。電源回路４は、有線通信経路３から入力される電源電力から電圧平滑回路又はレギュレータ等を介して第１リモコン１１の各回路（通信回路６等）に供給する電源電力を生成する。

【0030】

通信回路６は、通信信号の送信及び受信を行うための回路である。この通信回路６は、給電線３１Ａ，３２Ａに各々スイッチ回路５を介して接続された信号線３１ａ，３２ａを有する。

【0031】

スイッチ回路５は、信号線３１ａ，３２ａを各々給電線３１Ａ，３２Ａに導通させるオン状態と、該導通を遮断するオフ状態とに選択的に切換制御可能に構成されている。

【0032】

従って、通信回路６は、スイッチ回路５のオン状態で、送信する通信信号を有線通信経路３に出力したり、又は有線通信経路３から通信信号を受信することが可能となっている。また、スイッチ回路５のオフ状態では、通信回路６は通信信号を有線通信経路３に出力したり、又は有線通信経路３から通信信号を受信することができない状態となる。

【0033】

また、通信回路６は、通信ＩＣ６１と、ローパスフィルタ６２，６７と、増幅回路６３と、トランス６４と、コンデンサ６５と、バンドパスフィルタ６６とを備える。

【0034】

通信ＩＣ６１は、端末機器制御部８から入力された情報信号を周波数変調して通信信号を生成する。そして、通信ＩＣ６１は、該生成した通信信号を送信ポートから出力する。

【0035】

通信ＩＣ６１の送信ポートには、ローパスフィルタ６２が接続されている。ローパスフィルタ６２には、当該ローパスフィルタ６２から出力された信号を増幅する増幅回路６３（図示例では、トランジスタを有する増幅回路）が接続されている。

【0036】

増幅回路６３の出力には、トランス６４の一次コイル６４ａの一端が接続されている。一次コイル６４ａの中間部には、定電圧のバイアス電圧Ｖｂが付与されている。また、一次コイル６４ａの他端は、ローパスフィルタ６７を介して通信ＩＣ６１の受信ポートに接続されている。

【0037】

トランス６４の二次コイル６４ｂには、コンデンサ６５を介して信号線３１ａが接続されると共に、バンドパスフィルタ６６（図示例では、コイルとコンデンサとが直列に接続された回路）を介して信号線３２ａが接続されている。ここで、コンデンサ６５は、直流成分を除去するためのコンデンサである。また、バンドパスフィルタ６６は、直流成分を除去すると共に、通信信号として使用される周波数帯域のみを通過させるフィルタである。

【0038】

このように、通信回路６内には、トランス６４の一次コイル６４ａ側の回路（一次コイル６４ａ、通信ＩＣ６１、ローパスフィルタ６２，６７、及び増幅回路６３等によって構成される回路。以下、「一次回路」という）と、トランス６４の二次コイル６４ｂ側の回路（二次コイル６４ｂ、コンデンサ６５、及びバンドパスフィルタ６６等によって構成される回路。以下、「二次回路」という）との互いに絶縁された２つの回路が構成されている。

【0039】

ここで、有線通信経路３に通信信号を送信するときの通信回路６の作動について説明する。

【0040】

通信回路６は、通信信号を送信ポートから出力する。当該出力された通信信号は、高周波成分がローパスフィルタ６２で除去された後、増幅回路６３によって増幅される。当該増幅された信号は、トランス６４を介して二次回路に伝達される。

【0041】

二次回路に伝達された信号は、それに含まれるノイズ成分がバンドパスフィルタ６６によって除去された後、最終的な通信信号としてスイッチ回路５を介して有線通信経路３に出力される。このとき、最終的な通信信号は、有線通信経路３に付与されている電源電力に重畳される。

【0042】

更に、有線通信経路３から通信信号を受信するときの通信回路６の作動について説明する。有線通信経路３に付与された信号（電源電力と通信信号との重畳信号）から、コンデンサ６５及びバンドパスフィルタ６６を介して通信信号が抽出される。当該抽出された通信信号は、トランス６４を介して一次回路に伝達されて、ローパスフィルタ６７によって高周波ノイズが除去された後に、通信ＩＣ６１の受信ポートに入力される。

【0043】

通信監視回路７は、増幅回路６３と一次コイル６４ａとの間の監視点Ａでの通信信号（増幅回路６３から出力される通信信号）を検知して、当該通信信号の所定のパラメータ（詳細は、後述）を表す信号を端末機器制御部８の外部に出力する。

【0044】

端末機器制御部８は、図示しない電子制御ユニット（ＣＰＵ，メモリ等により構成されている）により構成されている。端末機器制御部８は、異常検知部８１及び遮断制御部８２としての機能を有する。

【0045】

異常検知部８１は、通信回路６から有線通信経路３に出力される通信信号が異常となる通信異常を検知する。

【0046】

詳細には、異常検知部８１には、通信信号の所定のパラメータを表す信号が、通信監視回路７から入力される。そして、異常検知部８１は、当該所定のパラメータに基づいて、通信信号が異常か否かを判定（以下、このような判定を「異常判定」という）する。

【0047】

詳細には、異常検知部８１は、異常判定において、通信信号の所定のパラメータが、正常の場合に満たすべき基準条件を満たすか否かを判定する。そして、異常検知部８１は、基準条件を満たしていないと判断したときに、当該異常検知部８１を備える第１リモコン１１が備える通信回路６に通信異常が生じていると検知する。

【0048】

本実施形態では、通信信号の所定のパラメータには、監視点Ａでの通信信号の電圧値が含まれる。この場合の基準条件には、監視点Ａでの通信信号の振幅値（すなわち、電圧値）が、所定の範囲内であるという条件が含まれる。

【0049】

上記所定の範囲は、監視点Ａでの通信信号が正常の場合に、当該通信信号が満たす振幅値の範囲である。当該範囲の下限値は、正常な通信信号として想定される最小の振幅値又は該振幅値よりも多少小さい電圧値に設定される。当該範囲の上限値は、正常な通信信号として想定される最大の振幅値又は該振幅値よりも多少大きい電圧値に設定される。

【0050】

例えば、通信回路６の一次回路（一次コイル６４ａ、通信ＩＣ６１、ローパスフィルタ６２，６７、及び増幅回路６３等によって構成される回路）内における短絡の発生等の異常が生じた場合に、監視点Ａでの通信信号の振幅値が、上記所定の範囲の下限値を下回る場合がある。このような異常が通信回路６の一次回路内において生じた場合に、異常検知部８１が通信異常を検知できる。

【0051】

また、本実施形態では、所定のパラメータとして、監視点Ａでの通信信号の周波数も含まれ、この場合の基準条件には、当該所定のパラメータとしての周波数が、所定の範囲内であるという条件が含まれる。

【0052】

このとき、所定の範囲は、監視点Ａでの通信信号が正常の場合に、当該通信信号が満たす周波数の範囲である。当該範囲の下限値は、正常な通信信号として想定される最小の周波数又は該周波数よりも多少小さい周波数に設定される。当該範囲の上限値は、正常な通信信号として想定される最大の周波数該周波数よりも多少大きい周波数に設定される。

【0053】

なお、所定のパラメータ及び基準条件の態様は、本実施形態以外の態様であってもよい。

【0054】

遮断制御部８２は、異常検知部８１が通信異常を検知していないときには、スイッチ回路５がオン状態となるように、当該スイッチ回路５に対して制御信号を出力する。また、遮断制御部８２は、異常検知部８１が通信異常を検知したときに、スイッチ回路５がオフ状態となるように、当該スイッチ回路５に対して制御信号を出力する。これにより、異常検知部８１が通信異常を検知したときに、通信回路６から有線通信経路３への通信信号の出力が遮断される。

【0055】

本実施形態では、スイッチ回路５及び遮断制御部８２が、本発明の「遮断部」に相当する。

【0056】

以上説明した第１リモコン１１の構成は、第２リモコン１２についても同様である。

【0057】

次に、第１リモコン１１に通信異常が生じた場合を例に挙げて、通信異常が生じたときの給湯システム１の作動について説明する。

【0058】

第１リモコン１１の通信回路６から異常な通信信号が継続して出力されている場合、第１リモコン１１が通信信号を出力すべきタイミング以外のタイミングでも、第１リモコン１１から通信信号が出力されてしまう。

【0059】

このような現象は、例えば、通信ＩＣが故障することにより、異常な周波数の通信信号が継続して出力されてしまう場合や、又は通信回路６の一次回路内の短絡等に起因して、異常な振幅の通信信号が継続して出力されてしまう場合等によって生じる。

【0060】

このとき、通信異常が生じた第１リモコン１１の異常検知部８１は、監視点Ａでの異常な通信信号の所定のパラメータ（周波数又は電圧値等）が上述した所定の範囲外にあることで、当該第１リモコン１１の通信回路６から出力される通信信号が異常であることを検知する。この結果、当該第１リモコン１１の遮断制御部８２が、当該第１リモコン１１のスイッチ回路５をオフ状態にするための制御信号を出力する。

【0061】

これにより、異常な通信信号が、当該第１リモコン１１の通信回路６から有線通信経路３へ継続して出力されることが、防止される。このため、熱源機２の熱源機制御部２２と異常が生じていない第２リモコン１２の通信回路６との間で正常に通信できる。

【0062】

なお、通信異常が生じている端末機器が、第１リモコン１１ではなく第２リモコン１２の場合であっても、同様に、第２リモコン１２の異常検知部８１が、当該第２リモコン１２の通信回路６から出力される通信信号が異常であることを検知し、当該第２リモコン１２の遮断制御部８２が、当該第２リモコン１２のスイッチ回路５をオフ状態にするための制御信号を出力する。

【0063】

これにより、第２リモコン１２の異常検知部８１が通信異常を検知して、当該第２リモコン１２の遮断制御部８２がスイッチ回路５をオフ状態にする。このため、熱源機２の熱源機制御部２２と異常が生じていない第１リモコン１１の通信回路６との間で正常に通信できる。

【0064】

なお、本実施形態においては、各端末機器１１，１２は、いずれもリモコンであったが、本発明の端末機器はこれに限らず、例えば、図１に二点鎖線で示されているオプション端末１３であってもよい。

【0065】

ここで、オプション端末は、例えば、太陽熱を利用して湯水を温める太陽熱温水器と、熱源機とを接続するための接続ユニットである。このオプション端末１３は、例えば、第２リモコン１２で設定された目標給湯温度を表す通信信号を、有線通信経路３を介して受信する。これにより、オプション端末１３は、受信した通信信号から目標給湯温度を取得している。そして、オプション端末１３は、給湯する湯水の温度が当該目標給湯温度となるように、太陽熱温水機からの湯と給水管からの水とを混合した湯水を熱源機に供給している。

【0066】

オプション端末１３は、前述したように第１リモコン１１と同様の構成を備えている。そして、オプション端末１３は、各リモコン１１，１２及び熱源機２と有線通信経路３で接続されている。

【0067】

これにより、熱源機２、第１リモコン１１、第２リモコン１２及びオプション端末１３の各機器は、互いに通信信号を送受信できる。また、各機器２，１１，１２，１３において、通信異常が生じた場合には、当該通信異常が生じた機器の遮断制御部８２によって、当該通信異常が生じた機器のスイッチ回路５がオフ状態になる。このため、通信異常が生じていない各端末機器の通信回路６と熱源機２の熱源機制御部２２との間で、正常に通信できる。

【0068】

なお、上述した実施形態においては、異常検知部８１は、監視点Ａでの通信信号を検知した通信監視回路７が出力する信号に応じて、通信異常を検知している。しかしながら、通信異常が生じた端末機器の異常検知部のみが通信信号の異常を検知できるのであれば、いずれの箇所の通信信号に基づいて通信異常を検知してもよい。例えば、上記実施形態においては、通信回路６のうち一次回路の監視点Ａ以外の通信信号に基づいて通信異常を検知してもよい。

【0069】

また、上述した実施形態においては、有線通信経路に、電源電力と通信信号とが重畳された信号が流れる態様であったが、これに限らず、有線通信経路は、通信信号のみが流れる態様であってもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…給湯システム（熱源機システム）、１１，１２…端末機器（端末機器）、２…熱源機、２２…熱源機制御部（制御部）、３…有線通信経路、５…スイッチ回路（遮断部）、６…通信回路、８１…異常検知部、８２…遮断制御部（遮断部）、１３…オプション端末（端末機器）。

【図1】