JP2001193927A - ガス燃焼機器の不燃検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】補修時に交換する部品数を低減したガス燃焼機
器の不燃検出装置を提供する。 【解決手段】給湯器１の不完全燃焼を検出する一酸化炭
素センサ１１を、給湯器１の排気筒に結合される排気筒
アダプタ３の中に設ける。一酸化炭素センサ１１の出力
はヘッドアンプ２１により増幅された後、信号処理部２
３での不完全燃焼の発生の有無の判定に用いられる。ヘ
ッドアンプ２１は信号処理部２３を収納したケースとは
別のアンプケースに収納され、アンプケースはケースに
着脱可能に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス燃焼機器の不
燃検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス燃焼機器は経年劣化によっ
て不完全燃焼を生じ、不完全燃焼を生じると燃焼効率が
低下し、また一酸化炭素が発生するから、安全性を確保
するためには、不完全燃焼を検出する機能をガス燃焼機
器に付加するとともに、不完全燃焼を検出したときには
ガス燃焼機器を停止させるのが望ましい。この種の安全
装置は各種提供されているが、ガス燃焼機器に内蔵され
たものが多く、安全装置を備えていないガス燃焼機器で
は不完全燃焼の検出が行えないものであった。

【０００３】そこで、本発明者らは安全装置を備えてい
ないガス燃焼機器に付設可能であって、ガス燃焼機器の
不完全燃焼を検出するとともに不完全燃焼を検出したと
きにはガス燃焼機器を停止させることができる不燃検出
装置を提案している。この不燃検出装置は、ガス燃焼機
器での不完全燃焼により生じる変化を検出可能な不燃セ
ンサを用い、不燃センサの出力に基づいて不完全燃焼の
発生の有無を判断し、不完全燃焼を検出したときにはガ
ス燃焼機器を停止させるように構成してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した不
燃検出装置は、ガス燃焼機器に付設され不燃センサを収
納したハウジングと、不完全燃焼の発生の有無を判定し
ガス燃焼機器の運転・停止を制御する回路を収納したケ
ースとを別体に備えるように構成してある。これは、不
燃センサはガス燃焼機器において燃焼に関わる部位に付
設されるから、不完全燃焼の判定やガス燃焼機器の制御
を行う回路を不燃センサに隣接して配置すると、熱的影
響によって誤動作を生じるおそれがあるからである。

【０００５】一方、不燃センサの出力は一般に微弱であ
るから、不燃センサの出力を用いて不完全燃焼の有無の
判断するには、不燃センサの出力を増幅するヘッドアン
プが必要になる。一般的なセンサ用の回路では、センサ
とヘッドアンプと判定用や出力用の回路が１枚の基板上
に実装されていることが多い。つまり、不燃検出装置に
おいても不燃センサは回路部分とは分離されているもの
の、不完全燃焼の判定およびガス燃焼機器の制御を行う
回路はヘッドアンプとともに一つの基板に実装されるこ
とになる。

【０００６】しかしながら、この種のヘッドアンプは不
燃センサの個体差に応じて調節されるものであり、ヘッ
ドアンプは不燃センサごとに工場出荷時に調節され、ヘ
ッドアンプは不燃センサとは不可分になっている。した
がって、不燃センサに断線などの故障が生じたり不燃セ
ンサが寿命に達したりすることで、不燃センサの交換を
要するときには回路部を実装した基板とともに交換する
ことが必要になる。つまり、この種の不燃検出装置は補
修時に交換する部品数が多く、補修に要するコストが高
くなるという問題がある。

【０００７】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、安全装置を備えていないガス燃焼機
器に付設可能であって、しかも補修時に交換する部品数
を低減したガス燃焼機器の不燃検出装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ガス
燃焼機器の不完全燃焼を検出する不燃センサと、不燃セ
ンサの出力を増幅するヘッドアンプと、不燃センサの検
出出力によりガス燃焼機器の不完全燃焼の有無を判定す
る判定手段と、判定手段において不完全燃焼が検出され
るとガス燃焼機器を停止させる停止制御手段と、ガス燃
焼機器とは別体であって不燃センサが収納されるととも
にガス燃焼機器の排気経路に装着可能なハウジングと、
ハウジングとは別体であってヘッドアンプを収納したア
ンプケースと、ハウジングとは別体であって判定手段と
停止制御手段とを収納するとともにアンプケースが着脱
自在に取着されるケースとを備えるものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記不燃センサを一酸化炭素センサとしたものであ
る。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記ガス燃焼機器の排気の温度を検
出する温度センサを前記ハウジング内に備え、前記温度
センサによる検出温度に基づいて前記ガス燃焼機器の運
転と停止とを検出する運転監視手段を備え、前記判定手
段では前記運転監視手段により前記ガス燃焼機器の運転
が検出されている期間において前記不燃センサの出力に
基づいて不完全燃焼の有無を判定するものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記ガス燃焼機器が屋内に設置され
るとともに屋外に排気する給湯器であることを特徴とす
る。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、前記ケースには前記アンプケースが
収納可能となるようにケースの外側面に開口するスロッ
トが形成され、スロットの底部にはアンプケースに設け
た第１のコネクタと着脱可能に接続される第２のコネク
タが設けられているものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記アンプケースにおいて前記スロットへの装着時
に前記ケースの外側面に突出するつまみが設けられてい
るものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に説明する発明の実施の形態
では、ガス燃焼機器として屋内に設置されて屋外に排気
される給湯器を例示し、給湯器の排気経路に装着される
ハウジング内に設けた一酸化炭素センサにより不完全燃
焼を検出する例を示すが、ガス燃焼機器はこの種の給湯
器に限定されるものではない。また不完全燃焼を検出す
る不燃センサも一酸化炭素センサに限らず、ガスバーナ
の炎口から所定距離での炎の先端部の温度を検出する熱
電対など他の形式のセンサを採用してもよい。

【００１５】図２に示すように、屋内に設置される給湯
器１の上面に排気筒２が設けられ、排気筒２には排気筒
アダプタ３を介して排気管４が接続される。給湯器１は
都市ガスのような燃料ガスをバーナで燃焼させることに
より水を加熱して給湯できるように構成したものであ
り、本実施形態では不完全燃焼を検出する機能を持たな
い給湯器１を用いている。排気筒アダプタ３は直方体状
に形成されたハウジング３ａの２面に連結筒３ｂが突設
された形状に形成され、各連結筒３ｂは給湯器１の排気
筒２と排気管４とにそれぞれ結合される。また、排気管
４は屋外に引き出される。したがって、給湯器１の排気
は排気筒アダプタ３を通り、排気管４を通して屋外に排
出される 上述のように、本実施形態の給湯器１は不完全燃焼を検
出する機能を持っていないから、排気筒アダプタ３の内
部に不完全燃焼を検出する不燃センサとしての一酸化炭
素センサを設けてある。また、給湯器１が運転中か否か
を判断するために排気の温度を検出する温度センサも排
気筒アダプタ３の内部に設けてある。排気筒アダプタ３
のハウジング３ａは直方体状であるから内部において排
気の気流を乱すことができ、排気を攪拌して一酸化炭素
センサおよび温度センサに排気を十分に接触させること
ができる。また、バーナの汚れによって生じる不完全燃
焼はバーナの一部分に偏在して生じることがあるが、排
気中の一酸化炭素濃度によって不完全燃焼を検出する構
成を採用しているから、不完全燃焼がバーナの一部分で
生じていても検出することができる。

【００１６】排気筒アダプタ３に設けた一酸化炭素セン
サおよび温度センサは別に設けた制御装置５に接続さ
れ、制御装置５において不完全燃焼の有無が判断される
ようになっている。また、制御装置５は不完全燃焼を検
出すると、給湯器１においてバーナへの燃料ガスの供給
経路に設けた遮断弁を遮断する。

【００１７】さらに具体的に説明する。図１に示すよう
に、排気筒アダプタ３の内部には一酸化炭素センサ（以
下、「ＣＯセンサ」という）１１およびサーミスタより
なる温度センサ１２が配置される。また、排気の温度を
検出する温度センサ１２とは別にＣＯセンサ１１の温度
を検出する温度センサ１３がＣＯセンサ１１のパッケー
ジ内に収納されている。この温度センサ１３はＣＯセン
サ１１の出力を温度補正するために設けられている。

【００１８】ＣＯセンサ１１、温度センサ１２、温度セ
ンサ１３の出力は、排気筒アダプタ３とは別体である制
御装置５に入力される。制御装置５はＣＯセンサ１１、
温度センサ１２、温度センサ１３の出力をそれぞれ増幅
する３個の増幅回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有したヘ
ッドアンプ２１を備え、ヘッドアンプ２１では、ＣＯセ
ンサ１１の出力に対して後述する各種補正を行うことに
よって、ＣＯセンサ１１の個体差を吸収する。つまり、
補正によってＣＯセンサ１１の個体差にかかわらず、排
気筒アダプタ３を通る排気中の一酸化炭素濃度に対する
ヘッドアンプ２１の出力値は等しくなり、ヘッドアンプ
２１の後段では、ＣＯセンサ１１の個体差を考慮するこ
となく処理を行うことが可能になる。ここに、ヘッドア
ンプ２１で用いる基準値は基準値発生回路２２から与え
られる。

【００１９】ヘッドアンプ２１の出力はマイコンよりな
る信号処理部２３に入力され、ＣＯセンサ１１により検
出される一酸化炭素濃度が信号処理部２３に設定された
閾値を超える状態が所定時間継続すると、信号処理部２
３は停止制御手段としてのリレー２４を介して給湯器１
の遮断弁１４を遮断してバーナを消火する。つまり、信
号処理部２３は判定手段として機能する。給湯器１の遮
断弁１４を接続するために制御装置５は端子台２５を備
え、商用電源に接続されるプラグ２６と端子台２５との
間にリレー２４の接点２４ａが挿入される。また、端子
台２５と並列にコンセント２７が付設され、コンセント
２７から給湯器１への電源を供給するようにしてある。
リレー２４は不完全燃焼が生じていないときには接点２
４ａが閉成されて遮断弁１４に通電しており、不完全燃
焼が生じると接点２４ａが開放されて遮断弁１４への通
電が停止する。ここで、不完全燃焼が生じたときには給
湯器１への給電も停止する。

【００２０】不完全燃焼の発生の有無を判定する期間
は、給湯器１が運転されている（バーナが点火されてい
る）期間であって、この期間は温度センサ１２での検出
温度が規定温度（たとえば、６０℃）以上になる期間と
して検出される。要するに、温度センサ１２は給湯器１
の排気の温度によって給湯器１が運転中か否かを判断す
るために設けられている。したがって、信号処理部２３
は温度センサ１２での検出温度に基づいて給湯器１の運
転を検出する運転監視手段としても機能する。信号処理
部２３には表示器２８も接続され、電源のオンオフの状
態、ＣＯセンサ１１や温度センサ１２で検出された給湯
器１の状態などを表示する。信号処理部２３には読出ポ
ート２９が設けられ、補修時などには信号処理部２３の
内部メモリの状態を読出ポート２９を通して読み出すこ
とが可能になっている。さらに、ＣＯセンサ１１の出力
を増幅する増幅器２１ａの出力側には試験用増幅回路３
１が設けられ、試験用増幅器３１の出力を外部に取り出
して監視することでＣＯセンサ１１の動作試験が可能に
なっている。また、制御装置５の内部電源は商用電源に
プラグ２６とヒューズ３２とノイズフィルタ３３とトラ
ンス３４とを介して接続される電源回路３５から供給さ
れる。

【００２１】ところで、上述したヘッドアンプ２１は図
３に示す構成を有している。ＣＯセンサ１１、温度セン
サ１２、温度センサ１３の出力は３個の増幅回路２１
ａ，２１ｂ，２１ｃによりそれぞれ増幅される。ＣＯセ
ンサ１１および温度センサ１３の出力を増幅する増幅回
路２１ａ，２１ｃは、それぞれ零点調整（オフセット調
整）と増幅率調整（ゲイン調整）とが可能になってお
り、零点調整用の可変抵抗器ＶＲ１１，ＶＲ２１と増幅
率調整用の可変抵抗器ＶＲ１２，ＶＲ２２とを備える。
また、温度センサ１３は上述のようにＣＯセンサ１１の
出力の温度補正を行うために設けられているものであ
り、ＣＯセンサ１１の温度特性を打ち消すように、増幅
回路２１ｃの出力の一部を補正量として増幅回路２１ａ
に与える。この補正量の倍率（補正率）は可変抵抗ＶＲ
３により調節可能になっている。さらに、温度センサ１
２の出力を増幅する増幅回路２１ｂには増幅率を調節す
る可変抵抗器ＶＲ４が設けられる。各増幅回路２１ａ〜
２１ｃには出力値が規定範囲内か否かを監視する機能が
設けられており、出力値が規定範囲を逸脱するときには
各増幅回路２１ａ〜２１ｃからそれぞれ異常情報Ｓａ〜
Ｓｃが出力される。また、各増幅回路２１ａ〜２１ｃの
出力Ｒａ〜Ｒｃはそれぞれ信号処理部２３に入力され
る。増幅回路２１ａからは一酸化炭素濃度に対応した出
力Ｒａが得られ、増幅回路２１ｂからは排気の温度に対
応した出力Ｒｂが得られ、増幅回路２１ｃからはＣＯセ
ンサ１１の温度に対応した出力Ｒｃが得られる。可変抵
抗器ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ１１，ＶＲ１２，ＶＲ２１，
ＶＲ２２はＣＯセンサ１１や温度センサ１２の個体差に
応じて調節される。

【００２２】ＣＯセンサ１１および温度センサ１２には
定電流が通電されており、ヘッドアンプ２１には定電流
源２１ｄも設けられる。また、各増幅回路２１ａ〜２１
ｃの出力値の範囲を規定するために基準値を生成する基
準電圧回路２１ｅもヘッドアンプ２１に設けられてい
る。定電流源２１ｄは基準電圧回路２１ｅから電源を供
給されており、基準電圧回路２１ｅには基準値発生回路
２２から電源が供給される。

【００２３】上述したヘッドアンプ２１は、図４に示す
ように、制御装置５を構成する他の回路を収納するケー
ス６とは別体であるアンプケース７に収納される。ケー
ス６の一面（図では上面）にはスロット８が凹設されて
おり、スロット８にアンプケース７が着脱可能に収納さ
れるようになっている。スロット８の底部にはコネクタ
８ａが配置され、アンプケース７の一面にはアンプケー
ス７をスロット８に装着したときにコネクタ８ａと電気
的に接続されるコネクタ７ａが設けられている。したが
って、ヘッドアンプ２１を収納したアンプケース７をス
ロット８に装着すれば、コネクタ７ａ，８ａが結合され
てヘッドアンプ２１と信号処理部２３などとが電気的に
接続される。アンプケース７においてスロット８に収納
したときにケース６から露出する部位には、ケース６か
ら突出する形でつまみ７ｂが形成されている。したがっ
て、ヘッドアンプ２１の交換時などにはつまみ７ｂを持
てばアンプケース７をスロット８から引き抜くことがで
きるようにしてある。

【００２４】上述した構成によって、本実施形態ではＣ
Ｏセンサ１１や温度センサ１２の劣化や故障によってＣ
Ｏセンサ１１や温度センサの交換が必要になったとき
に、ＣＯセンサ１１および温度センサ１２とヘッドアン
プ２１とを交換すればよく、ヘッドアンプ２１以外では
制御装置５の構成部品を交換する必要がないのである。
その結果、補修時に制御装置５の基板全体を交換する場
合に比較すると交換する部品点数が少なくなり、補修に
要する費用が低減される。しかも、ＣＯセンサ１１や温
度センサ１２の個体差はヘッドアンプ２１によって吸収
しており、ＣＯセンサ１１や温度センサ１２の個体差に
応じて調節しなければならないヘッドアンプ２１は、Ｃ
Ｏセンサ１１および温度センサ１２とともに交換される
から、ヘッドアンプ２１についてはＣＯセンサ１１およ
び温度センサ１２の個体差に応じて工場で正確に調整さ
れたものを用いることになり、単に交換するだけでＣＯ
センサ１１および温度センサ１２の個体差を問題にする
ことなく、所期の性能を得ることができる。このような
構成を採用することで、交換時のコストを７割程度低減
することができた。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明は、ガス燃焼機器の不完
全燃焼を検出する不燃センサと、不燃センサの出力を増
幅するヘッドアンプと、不燃センサの検出出力によりガ
ス燃焼機器の不完全燃焼の有無を判定する判定手段と、
判定手段において不完全燃焼が検出されるとガス燃焼機
器を停止させる停止制御手段と、ガス燃焼機器とは別体
であって不燃センサが収納されるとともにガス燃焼機器
の排気経路に装着可能なハウジングと、ハウジングとは
別体であってヘッドアンプを収納したアンプケースと、
ハウジングとは別体であって判定手段と停止制御手段と
を収納するとともにアンプケースが着脱自在に取着され
るケースとを備えるものであり、ガス燃焼機器の排気経
路に装着可能なハウジングに不燃センサを収納している
から、不完全燃焼を検出する機能を持たないガス燃焼機
器であっても不完全燃焼を検出する機能を付加すること
ができる。また、不燃センサの個体差に応じて調節され
るヘッドアンプを他の回路とは分離して着脱可能として
いるから、不燃センサの交換時には、不燃センサの個体
差に応じて調整を要する部分については不燃センサとと
もに一括して交換して所期の性能を維持し、しかも調整
を要しない部分については交換しないから、交換される
部品点数を従来よりも大幅に低減することができるとい
う利点がある。さらに、交換部品が少ないから、不燃セ
ンサの交換時のコストを大幅に低減できるとともに、廃
棄物が少なく環境への負荷も少なくすることができる。

【００２６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記不燃センサを一酸化炭素センサとしたから、ガ
ス燃焼機器の燃焼部分（バーナ）の一部分で不完全燃焼
が生じているような場合でも不完全燃焼を検出すること
が可能になり、不完全燃焼の検出精度が高くなる。

【００２７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、前記ガス燃焼機器の排気の温度を検
出する温度センサを前記ハウジング内に備え、前記温度
センサによる検出温度に基づいて前記ガス燃焼機器の運
転と停止とを検出する運転監視手段を備え、前記判定手
段では前記運転監視手段により前記ガス燃焼機器の運転
が検出されている期間において前記不燃センサの出力に
基づいて不完全燃焼の有無を判定するものであり、温度
センサによってガス燃焼機器の運転状態を検出するか
ら、ガス燃焼機器に電気系を接続することなくガス燃焼
機器の運転状態を検出することが可能になり、ガス燃焼
機器とは別体化するのが容易である。

【００２８】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記ガス燃焼機器が屋内に設置され
るとともに屋外に排気する給湯器であるから、ハウジン
グを屋内に配置することができ、不燃センサとケースと
の間を接続する電線を壁に通す必要がなく施工が容易で
ある。

【００２９】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、前記ケースには前記アンプケースが
収納可能となるようにケースの外側面に開口するスロッ
トが形成され、スロットの底部にはアンプケースに設け
た第１のコネクタと着脱可能に接続される第２のコネク
タが設けられているものであり、アンプケースをスロッ
トに装着するから、ケースの外観を損なうことなくアン
プケースをケースに取り付けることができる。

【００３０】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記アンプケースにおいて前記スロットへの装着時
に前記ケースの外側面に突出するつまみが設けられてい
るものであり、つまみを持つことによってアンプケース
をケースから容易に取り外すことができ、ヘッドアンプ
の交換作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】同上の要部の外観を示す概略構成図である。

【図３】同上に用いるヘッドアンプを示すブロック図で
ある。

【図４】同上の要部分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 給湯器 ３ 排気筒アダプタ ３ａ ハウジング ６ ケース ７ アンプケース ７ａ コネクタ ７ｂ つまみ ８ スロット ８ａ コネクタ １１ 一酸化炭素センサ １２ 温度センサ ２１ ヘッドアンプ ２３ 信号処理部 ２４ リレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000161998 京葉瓦斯株式会社 千葉県市川市市川南２丁目８番８号 (71)出願人 000006895 矢崎総業株式会社 東京都港区三田１丁目４番28号 (72)発明者 原 達範 大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦 斯株式会社内 (72)発明者 森田 哲司 大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦 斯株式会社内 (72)発明者 松野 勝 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 Ｆターム(参考） 3K003 TA01 TB03 TB07 TC05 TC08 3K005 AA06 AB07 AC02 AC06 BA05 DA02 EA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス燃焼機器の不完全燃焼を検出する不
   燃センサと、不燃センサの出力を増幅するヘッドアンプ
   と、不燃センサの検出出力によりガス燃焼機器の不完全
   燃焼の有無を判定する判定手段と、判定手段において不
   完全燃焼が検出されるとガス燃焼機器を停止させる停止
   制御手段と、ガス燃焼機器とは別体であって不燃センサ
   が収納されるとともにガス燃焼機器の排気経路に装着可
   能なハウジングと、ハウジングとは別体であってヘッド
   アンプを収納したアンプケースと、ハウジングとは別体
   であって判定手段と停止制御手段とを収納するとともに
   アンプケースが着脱自在に取着されるケースとを備える
   ことを特徴とするガス燃焼機器の不燃検出装置。
2. 【請求項２】 前記不燃センサは一酸化炭素センサであ
   ることを特徴とする請求項１記載のガス燃焼機器の不燃
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記ガス燃焼機器の排気の温度を検出す
   る温度センサを前記ハウジング内に備え、前記温度セン
   サによる検出温度に基づいて前記ガス燃焼機器の運転と
   停止とを検出する運転監視手段を備え、前記判定手段で
   は前記運転監視手段により前記ガス燃焼機器の運転が検
   出されている期間において前記不燃センサの出力に基づ
   いて不完全燃焼の有無を判定することを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のガス燃焼機器の不燃検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記ガス燃焼機器は屋内に設置されると
   ともに屋外に排気する給湯器であることを特徴とする請
   求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガス燃焼機器
   の不燃検出装置。
5. 【請求項５】 前記ケースには前記アンプケースが収納
   可能となるようにケースの外側面に開口するスロットが
   形成され、スロットの底部にはアンプケースに設けた第
   １のコネクタと着脱可能に接続される第２のコネクタが
   設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ４のいずれかに記載のガス燃焼機器の不燃検出装置。
6. 【請求項６】 前記アンプケースにおいて前記スロット
   への装着時に前記ケースの外側面に突出するつまみが設
   けられていることを特徴とする請求項５記載のガス燃焼
   機器の不燃検出装置。