JP3322973B2 - 給湯装置の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯装置の安全装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯装置の安全装置は、一酸化炭
素濃度を検出する一酸化炭素センサを給湯装置の排気口
に備えていた。そして、この一酸化炭素センサにより検
出された排気中の一酸化炭素濃度が閾値を越えると、警
報の作動や燃焼の停止などの保安措置を実行していた。
ところで、バーナ点火時、あるいは出湯水量変更にとも
ない、燃焼を行うバーナエレメント数を切り換える時
に、不完全燃焼により排気ガス中の一酸化炭素濃度が上
昇し、上記保安措置のための閾値を越えることがある。
この一酸化炭素濃度の上昇は一時的なものに過ぎず保安
上危険ではない。したがって、このような場合には、安
全装置は上記保安措置を実行せず、燃焼を継続させる必
要がある。そこで、特開平５ー２６４３９号公報に示す
ように、バーナ点火時あるいはバーナーエレメント数切
り換え時を検出し、その検出時から所定時間タイマを作
動させ、このタイマが作動している間は、保安措置を実
行させないようにする安全装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば出湯
水量が急激に変化した時、燃焼を行っているバーナエレ
メントの数が変わらず供給ガス量が変化して燃焼熱量が
急激に変化する場合もある。この場合も一時的に不完全
燃焼が生じて排気ガス中の一酸化炭素濃度の上昇が起こ
る。上記技術では、このような場合に、上記安全装置が
不要な保安措置を実行してしまうという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の要旨
は、図１に示すように、一酸化炭素濃度を検出する一酸
化炭素濃度検出手段１と、この検出された一酸化炭素濃
度と閾値を比較し閾値を超えている時には不完全燃焼で
あると判断する比較判断手段２と、上記比較判断手段２
により肯定判断されると保安措置を実行する保安措置実
行手段３と、出湯温度の変化を検出する出湯温度変化検
出手段４と、上記出湯温度変化が大きいか否かを判断
し、大きい場合は上記保安措置実行を回避する保安措置
回避手段５と、を有することを特徴とする給湯装置の安
全装置にある。本発明の請求項２の要旨は、上記保安措
置回避手段５で出湯温度変化が大きいと判断した時に、
上記比較判断手段２による比較判断を回避することによ
り上記保安措置実行を回避することを特徴とする給湯装
置の安全装置にある。本発明の請求項３の要旨は、上記
保安措置回避手段５で出湯温度が大きいと判断した時
に、上記比較判断手段２による比較判断に基づく上記保
安措置実行を回避することを特徴とする給湯装置の安全
装置にある。

【０００５】

【作用】請求項１では、一酸化炭素濃度を検出し、この
一酸化炭素濃度を閾値と比較して不完全燃焼であるか否
かを判断し、不完全燃焼であると判断されると保安措置
を実行する。しかし、検出した出湯温度変化が大きい場
合、保安措置実行を回避する。さらに詳しく説明する
と、例えば、出湯水量の変化に伴う急激な供給ガス量の
変化により不完全燃焼が発生する。この時一酸化炭素濃
度は一時的に高くなり、これに対応して出湯温度も一時
的に変化する。このように、出湯温度の変化は一時的一
酸化炭素濃度の上昇にともなって必ず発生するものであ
る。したがって、出湯温度の大きな変化を検出した時は
一酸化炭素濃度の上昇が一時的なものに過ぎないとして
上記保安措置実行を回避し、燃焼を確実に継続させるこ
とができる。請求項２では、出湯温度変化が大きいと判
断されると、上記一酸化炭素濃度と閾値の比較判断を回
避する。これにより不要な上記保安措置実行を回避でき
る。請求項３では、上記比較判断手段により不完全燃焼
であると判断した時でも、出湯温度変化が大きいと判断
した場合には、不要な保安措置実行を回避できる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図２はガス給湯装置とそれに設置された安全装置の
概略構成を示している。符号１１は給湯装置のケーシン
グであり、ケーシング１１内の上部には熱交換器１２が
配置され、この熱交換器１２の下方にはガスバーナ１３
が配置されている。ガスバーナ１３では、ガスノズル１
４から供給されたガスとファン１５からの空気とが混合
され、この混合ガスを燃焼させることにより発生する燃
焼熱を熱交換器１２に与える。上記ガスノズル１４には
ガス管１６の一端部が接続されており、このガス管１６
の他端は、ケーシング１１外に導出されている。ガス管
１６には、主電磁弁１７、圧力比例制御弁１８、能力切
換弁１９ａ、１９ｂが設けられており、ガス供給の制御
を行っている。ガスバーナ１３は能力切換弁１９ａに対
応するバーナエレメント１３ａと能力切換弁１９ｂに対
応するバーナエレメント１３ｂを備えている。

【０００７】上記熱交換器１２には給水管２０が通って
いる。この給水管２０の両端はケーシング１１外に導出
されている。給水管２０の入口部２０ａからの水は熱交
換器１２を通るときに加熱されて、出口部２０ｂに向か
う。出口部２０ｂには蛇口２１が接続されている。

【０００８】給水管２０の入口部２０ａにはケーシング
１１の内側に位置して水量センサ３０が設置され、給水
管２０の出口部２０ｂには湯温センサ４０が設置されて
いる。また、排気口６０には一酸化炭素センサ５０（一
酸化炭素濃度検出手段）が設置されている。上記各種セ
ンサ３０、４０、５０の検出信号はコントロールユニッ
ト７０に入力される。コントロールユニット７０はマイ
クロコンピュータ７１と警報器７２とを備えている。入
力された上記各種検出信号値に基づいてコントロールユ
ニット７０はガス菅１６に備えられた、主電磁弁１７
と、圧力比例制御弁１８と、能力切換弁１９ａ、１９ｂ
でガス供給を制御し、さらに警報器７２の作動を制御す
る。

【０００９】上記給湯装置の通常燃焼制御について以下
に説明する。給湯用の蛇口２１を開くと水は給水口より
水量センサ３０を通り熱交換器１２に流れる。水量セン
サ３０がこの水流を検出すると、マイクロコンピュータ
７１はファン１５を回転させるとともに、主電磁弁１
７、圧力比例制御弁１８、一方の能力切換弁１９ａを開
きガスをバーナ１３の一方のバーナエレメント１３ａに
送り、これと同時に電極（図示しない）から放電させて
点火を行う。圧力制御弁１８は出湯量の増大あるいは設
定温度の上昇に応じて開き量が大となり供給ガス圧を上
昇させバーナエレメント１３ａへの供給ガス量を増加さ
せる。バーナエレメント１３ａの燃焼能力が限界に達し
た場合、もう一方の能力切換弁１９ｂも開き他方のバー
ナエレメント１３ｂへのガス供給が行われる。これと同
時に圧力制御弁１８の開き量を小さくして燃焼能力の連
続的な増大を確保する。つまりバーナエレメント１３ａ
のみの最大燃焼能力とバーナエレメント１３ａ、１３ｂ
の２つの最小燃焼能力がほぼ一致するよう圧力制御弁１
８の開き量を小さく調整する。そして、さらに出湯量の
増大、設定温度の上昇があった場合には、圧力制御弁１
８の開き量が増大する。

【００１０】一酸化炭素センサ５０により閾値を超えた
濃度を検出した場合、あるいはこの検出された一酸化炭
素濃度の積算値が他の閾値を超えていると判断した場
合、マイクロコンピュータ７１は主電磁弁１７、能力切
換弁１９ａ、１９ｂを遮断しガスの供給を止めるととも
に警報器７２を作動させる等の安全措置を実行する。と
ころで、一酸化炭素濃度が閾値以上であっても上記安全
措置が回避され実行されない場合もある。以下に概略的
に説明をする。バーナ１３の点火時あるいは設定温度が
一定の状態で出湯水量の急激な変化に伴いバーナエレメ
ント数を切り換える時（能力切換弁１９ａ、１９ｂの開
閉動作時）は勿論のこと、出湯水量の急激な変化に伴い
バーナエレメント数の切換えなしにガス供給量を急激に
変化させる時でも、閾値以上の一酸化炭素濃度が一時的
に検出されるが、これと同時に出湯温度の変化も必ず生
じる。この一酸化炭素濃度の上昇は一時的なもので保安
上危険ではなく、上記保安措置を実行する必要はない。
本発明では、一時的一酸化炭素濃度の上昇と出湯温度の
変化との関連に着目し、出湯温度変化が閾値以上である
場合には、一酸化炭素濃度の上昇に伴う保安措置を回避
し通常燃焼制御を続行するようにしている。

【００１１】上記マイクロコンピュータ７１で実行され
る制御ルーチンを図３のフローチャートに基づいてさら
に詳しく説明する。まず、このルーチンが始まるとステ
ップ１０１で、一酸化炭素センサ５０からの一酸化炭素
濃度Ｐを読み込む。次にステップ１０２で、タイマをス
タートさせ、ステップ１０３で湯温センサ４０からの出
湯温度を読み込む。さらに、この時の出湯温度の読み込
み時刻を記憶する。ステップ１０４でこの出湯温度に基
づいて出湯温度の温度変化率ΔＴを以下の式に基づいて
演算する。 ΔＴ＝（Ｔ₁−Ｔ₀）／（ｔ₁−ｔ₀） Ｔ₁、ｔ₁は今回読み込まれた出湯温度とその読み込み時
刻、Ｔ₀、ｔ₀は前回読み込まれた出湯温度とその読み込
み時刻である。

【００１２】次にステップ１０５でこの温度変化率ΔＴ
が１℃／min以上か否かを判断する。ステップ１０５で否
定判断するとステップ１０６でタイマの計測時間が１０
秒以上か否かを判断する。ステップ１０６で肯定判断す
るまでステップ１０３、１０４、１０５を繰り返す。ス
テップ１０６で肯定判断するとステップ１０７で一酸化
炭素濃度Ｐが閾値α以下か否かを判断する。ステップ１
０７で否定判断するとステップ１０８に進み、保安措置
を実行する。具体的には主電磁弁１７および能力切換弁
１９ａ、１９ｂを閉じてガスの供給をストップさせ、警
報器７２を作動させて警報音を発生させ一酸化炭素が危
険濃度であることを使用者に警告する。

【００１３】ステップ１０７で肯定判断するとステップ
１０９で今回検出された一酸化炭素濃度Ｐを前回までの
一酸化炭素濃度積算値Ｍ（以下積算値Ｍという）に加算
して積算値Ｍを更新する。ステップ１１０でこの積算値
Ｍが閾値β以下か否かを判断する。ステップ１１０で否
定判断するとステップ１０７で上記保安措置を実行す
る。ステップ１１０で肯定判断するとステップ１１１で
積算値Ｍから所定値γを引きこの差で積算値Ｍを更新す
る。所定値γは、拡散などにより自然に減少していく一
酸化炭素量に対応して決定される。このように、積算値
Ｍでの一酸化炭素濃度もチェックしているので一酸化炭
素の発生量が少なくても長時間にわたって発生していれ
ば保安措置は実行される。

【００１４】ステップ１０７、１１０で肯定判断された
場合、すなわち燃焼が安全に行われていると判断した場
合には、上述のステップ１１１を実行後にステップ１１
２でタイマをリセットし、ステップ１１３で通常燃焼制
御を実行し、ステップ１０１に戻り以降のステップを繰
り返し実行する。このように、１０秒毎に一酸化炭素濃
度をチェックしながら燃焼制御を行うのである。

【００１５】ステップ１０５で肯定判断するとステップ
１１４に進む。ステップ１１４でタイマの計測時間が１
０秒以上か否かを判断する。ステップ１１４で肯定判断
するまでステップ１１４を繰り返す。１０秒経過により
ステップ１１４で肯定判断されると、ステップ１０７で
の一酸化炭素濃度Ｐが閾値α以下であるか否かの判断を
回避してステップ１０９に進む。したがって、出湯温度
の変化が１℃／min以上の時には、読み込んだ一酸化炭素
濃度が高くても、ステップ１０７での否定判断を回避で
き、ひいては保安措置を回避できる。本実施例では、今
回検出された一酸化炭素濃度Ｐは積算値Ｍのデータとし
ては用いられる。これにより、ステップ１１０での積算
値Ｍと閾値βに基づいた危険判断は実行される。

【００１６】他の実施例を図４を参照しながら詳しく説
明する。図４のルーチンは図３のルーチンと似ており、
同じステップについては同番号を付して詳しい説明は省
略する。図４では、ステップ１１４とステップ１１２の
間にステップ２０１を挿入し、図３のステップ１０９〜
１１１の代わりにステップ２０２〜２０６を入れ換えて
いる。この実施例では出湯温度が変化した時には一酸化
炭素濃度の比較判断だけでなく、積算値の比較判断も回
避する。以下詳述する。ステップ１０５で肯定判断する
と、ステップ１１４で１０秒待った後ステップ２０１で
Ｋを１だけインクリメントしてＫを更新する。Ｋは０に
初期化されており、ステップ１０５で肯定判断された回
数、換言すればステップ１０７、ステップ２０３の比較
判断を回避した回数を表している。次に、ステップ１１
２でタイマをリセットし、ステップ１１３で通常燃焼制
御を実行し、ステップ１０１に戻る。

【００１７】出湯温度の変化率が大きい状態から小さい
状態に切り換った時には、ステップ１０５で否定判断さ
れるため、ステップ１０７での一酸化炭素濃度Ｐの比較
判断が再開されるとともに、ステップ２０２での積算値
Ｍ’の演算とステップ２０３での積算値Ｍ’の演算とス
テップ２０３での積算値Ｍ’の比較判断も再開される。
ステップ２０２では積算値Ｍ’を次式により演算する。 Ｍ’＝Ｍ'＋Ｐ＋Ｋ（Ｐ＋Ｐ０）／２ーＫγ Ｐは今回のルーチンでの一酸化炭素濃度の検出値、Ｋは
ステップ１０５で肯定判断された回数、Ｐ０はステップ
１０５で肯定判断されたルーチンの直前のルーチン（こ
のルーチンではステップ１０５で否定判断されている）
で読み込まれた一酸化炭素濃度、γは一度のルーチンサ
イクルの間の一酸化炭素濃度の自然減少濃度を示す。上
記式においてＭ’＋Ｐは前述した実施例の積算値演算と
同じである。上記式では一時的に高い一酸化炭素濃度を
検出する直前の一酸化炭素濃度Ｐ０と今回の一酸化炭素
濃度Ｐとの平均値（Ｐ＋Ｐ０）／２に上記回避した回数
Ｋを乗じることにより、上記回避期間の積算分Ｋ（Ｐ＋
Ｐ０）／２を得、これを加算している。さらに上記回避
期間の自然減少分Ｋγを引いて、積算値Ｍ'を更新する。
これにより、一時的な高濃度の検出値を取り込まないの
で、実際の一酸化炭素濃度をより適切に反映した積算値
Ｍ’に基づく保安措置を実行できる。

【００１８】ステップ２０３で肯定判断するとステップ
２０４で積算値Ｍ'をＭ'ーγで更新する。次にステップ
２０５でＫを０でリセットする。ステップ２０６でＰＯ
にＰの値を書き込む。

【００１９】次に図５の実施例を詳しく説明する。図３
と同じステップについては同番号を付して詳しい説明は
省略する。この実施例では出湯温度の変化率判断より先
にステップ１０７で一酸化炭素濃度Ｐが閾値α以下であ
るか否かを判断する。ステップ１０７で否定判断すると
ステップ１０３で出湯温度を読み込み、ステップ１０４
で上記同様に温度変化率ΔＴ演算を実行する。次にステ
ップ１０５でこの温度変化率ΔＴが１℃／min以上か否
かを判断する。ステップ１０５で否定判断するとステッ
プ１０６に進み、１０秒以上経過後、ステップ１０８で
保安措置を実行する。

【００２０】ステップ１０７で肯定判断するとステップ
１０９で積算値Ｍを演算し、ステップ１１０で積算値Ｍ
が閾値β以下か否かを判断する。ステップ１１０で否定
判断するとステップ１０８で保安措置を実行する。ステ
ップ１１０で肯定判断するとステップ１１１で積算値Ｍ
を更新し、次にステップ３０１で１０秒間待ち、ステッ
プ１１２以降のステップを実行する。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に拘束されるこ
となく種々の様態が可能である。例えば、本発明の安全
装置はガス以外にも石油による給湯装置や風呂釜や暖房
装置（例えば、温水循環型床暖房用熱源器等）にも適用
できる。また、保安措置として上述のもの以外に、警報
ランプ、リモコンへの表示、換気扇の起動、外部への連
絡等の措置であってもよい。出湯温度変化判断と、濃度
比較判断、積算値比較判断とを別回路で構成してもよ
い。この場合、濃度比較判断回路、積算値比較判断回路
からのいずれかから保安措置実行指令信号が出力されて
も、出湯温度変化判断手段回路が出湯温度変化大と判断
して、保安措置回避信号が出力されている時には、保安
措置が実行されない

【００２２】

【発明の効果】本発明では、出湯温度の大きな変化を検
出した時に保安措置実行を回避するので、一酸化炭素濃
度の上昇が一時的なものに過ぎない場合の全てにおいて
上記保安措置実行を回避でき、燃焼を継続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。

【図３】燃焼制御のためのルーチンを示すフローチャー
トである。

【図４】燃焼制御のためのルーチンの他の様態を示すフ
ローチャートである。

【図５】燃焼制御のためのルーチンのさらに他の様態を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 一酸化炭素濃度検出手段 ２ 比較判断手段 ３ 保安措置実行手段 ４ 出湯温度変化検出手段 ５ 保安措置回避手段 １７ 主電磁弁 １９ａ、１９ｂ 能力切換弁 ４０ 湯温センサ ５０ 一酸化炭素センサ（一酸化炭素濃度検出手段） ７１ マイクロコンピュータ ７２ 警報器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/24 107 F23N 5/02 350 F23N 5/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭
   素濃度検出手段と、（ロ）この検出された一酸化炭素濃
   度と閾値とを比較し閾値を超えている時には不完全燃焼
   であると判断する比較判断手段と、（ハ）上記比較判断
   手段により肯定判断されると保安措置を実行する保安措
   置実行手段と、（ニ）出湯温度の変化を検出する出湯温
   度変化検出手段と、（ホ）上記出湯温度変化が大きいか
   否かを判断し、大きい場合は上記保安措置実行を回避す
   る保安措置回避手段と、を有することを特徴とする給湯
   装置の安全装置。
2. 【請求項２】上記保安措置回避手段で出湯温度が大きい
   と判断した時に、上記比較判断手段による比較判断を回
   避することにより上記保安措置実行を回避することを特
   徴とする請求項１に記載の給湯装置の安全装置。
3. 【請求項３】上記保安措置回避手段で出湯温度が大きい
   と判断した時に、上記比較判断手段による比較判断に基
   づく上記保安措置実行を回避することを特徴とする請求
   項１に記載の給湯装置の安全装置。