JP3597603B2

JP3597603B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3597603B2
Application number: JP18069295A
Authority: JP
Inventors: 亦良曹; 良彦田中
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JPH0914652A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃焼排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）濃度を検出するＣＯセンサを備えた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス給湯装置等の燃焼装置において、熱交換器に目詰まりがある場合や、バーナに故障がある場合等には、燃焼状態が悪くなり、排気ガス中のＣＯ濃度が高まる可能性があった。この時、万一排気ダクトが外れていると、ＣＯ濃度の高い燃焼排気ガスが室内に溜まる可能性があった。
そこで、従来のガス給湯装置では、バーナからの燃焼排気ガスが通過する排気経路に、ＣＯセンサを設けるとともに、このＣＯセンサからのＣＯ濃度情報に基づきバーナへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、突風が排気ダクトを介して吹き込んだ場合には、ガス給湯装置自体が正常であっても、一時的に燃焼状態が悪くなり、排気ガス中のＣＯ濃度が一時的に高くなる。その結果、上記ガス給湯装置では、突風が起きる度にガス供給が停止されて出湯が停止されることになり、ユーザーに再度点火動作を強いるため、不便であった。
【０００４】
本発明は、上記事情を考慮し、突風時のように、ＣＯ濃度が瞬間的に上昇するものの、人体に影響を与えない場合には、燃料供給停止をいたずらに実行しないようにして、利便性を向上できる燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、バーナからの燃焼排気ガスが通過する排気経路に設けられたＣＯセンサと、このＣＯセンサからのＣＯ濃度情報に基づきバーナへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段とを備えた燃焼装置において、さらに、突風検出手段と、この突風検出手段からの突風検出信号に応答して、上記燃料供給停止手段による燃料供給停止を一時的に禁じ、燃料供給を確保する一時留保手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記突風検出手段は、送風通路に設けられた風圧検出手段を含み、この風圧検出手段は、送風通路内の風圧が所定値以上の時に、上記突風検出信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記突風検出手段は、上記排気経路に設けられた風速検出手段を含み、この風速検出手段は、排気経路内の風速が所定値以下の時に、上記突風検出信号を出力することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置において、上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度が許容値を越えた時にオフ指令信号を出力する信号処理部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフするスイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、上記オフ指令信号をキャンセルする信号キャンセル手段を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１〜４に記載の燃焼装置において、上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度情報を取り込み、このＣＯ濃度およびその積算値にそれぞれ相当する値のいずれかが許容値を越えた時に、オフ指令信号を出力する制御部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフするスイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、制御部へのＣＯ濃度情報をキャンセルする情報キャンセル手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１〜３に記載の燃焼装置において、上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度情報に基づいてオフ指令信号を出力するオフ指令信号出力部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフする主スイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、上記給電回路において主スイッチ手段と並列に接続され上記突風検出信号に応答してオンする補助スイッチ手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明では、突風を検出した時には、燃焼排気ガス中のＣＯ濃度が一時的に上昇しても、人体に影響を与えないので、燃料供給状態を維持する。その結果、突風の度に燃料供給がいたずらに停止するのを防止して、利便性を向上できる。
【００１２】
請求項２の発明では、突風検出手段として風圧検出手段を用いる。突風が吹き込んだ時には、送風通路内の風圧が所定値以上となり、風圧検出手段はこれを検出して、確実に突風検出信号を出力することができる。
【００１３】
請求項３の発明では、突風検出手段として風速検出手段を用いる。突風が吹き込んだ時には、排気経路内の風速が所定値以下となり、風速検出手段はこれを検出して、確実に突風検出信号を出力することができる。
【００１４】
請求項４の発明では、突風時に、信号処理部からのオフ指令信号をキャンセルすることにより、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられたスイッチ手段のオン状態を維持でき、ひいては燃料供給状態を確実に維持することができる。
【００１５】
請求項５の発明では、突風時に、制御部へのＣＯ濃度情報をキャンセルすることにより、制御部がＯＦＦ指令信号を出力するのを禁じて、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられたスイッチ手段のオン状態を維持でき、ひいては燃料供給状態を確実に維持することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、突風時に補助スイッチ手段がオンする。そのため、この突風時にＣＯ濃度の上昇によりオフ指令信号出力部からオフ指令信号が出力されて主スイッチ手段がオフしても、燃料供給用電磁弁のオン状態を維持でき、ひいては燃料供給状態を確実に維持することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１〜図３に基づいて説明する。ガス給湯装置（燃焼装置）は、ハウジング１内に機器本体２を収容して構成されている。機器本体２は、上から順に、排気ユニット３，熱交換器４，バーナユニット５，ファン６を備えている。バーナユニット５のバーナ５ａには、ガス管７からのガス（燃料）が供給されるようになっている。ガス管７には、主電磁弁８（燃料供給用電磁弁），比例電磁弁９が設けられている。排気ユニット３には排気ダクト１０が接続されている。これら排気ユニット３，排気ダクト１０の内部空間は排気経路１１となっている。なお、ファン６の吐出口から排気ダクト１０に至るまでが送風通路となっている。熱交換器４には水管１２が通っており、水管１２の下流端には出湯栓（図示しない）が取り付けられている。
【００１８】
ハウジング１内には、図２に示す制御部１５が収容されている。この制御部１５は、マイクロコンピュータを含んでいる。出湯栓が開いた時に、水管１２に水が流れ、この水流が水管１２に設けられた水流スイッチ等で検出され、この検出信号に応答して、制御部１５がガス燃焼制御を開始する。すなわち、主電磁弁８を開いてバーナ５ａへのガス供給を行うとともにイグナイタを作動させて点火を行う。また、水管１２への入水温度，湯の設定温度，水管１２を流れる水量等の燃焼負荷に応じ、ファン６の回転数を制御して燃焼空気量を制御するとともに、比例電磁弁９を制御してガス供給量を制御する。
【００１９】
上記のようにして、バーナ５ａでガス燃焼が行われ、水管１２を通る水が熱交換器４で加熱されて湯となり、出湯栓から供給される。バーナ５ａの燃焼排気ガスは熱交換器４を通り、排気ユニット３，排気ダクト１０を通って室外に排出される。
【００２０】
次に、ガス供給，停止のための構成について詳述する。図２に示すように、主電磁弁８のソレノイド８ａは、一端が電源Ｖに接続され他端が接地された給電回路２０に組み込まれており、このソレノイド８ａと直列に、常閉のスイッチ２１，常開のスイッチ２２が接続されている。これらスイッチ２１，２２（スイッチ手段）は互いに直列をなす。制御部１５は、上記水流検出信号に応答して常開スイッチ２２を閉じることにより、主電磁弁８を開いてガス供給を行う。
【００２１】
図１に示すように、上記排気ユニット３の内部には、ＣＯセンサ２５が装着されている。ＣＯセンサ２５は、排気ユニット３に設けた小ボックス２６内に設置されている。ＣＯセンサ２５は、検出部、温度計測部、比較部を備えている。検出部は、白金コイルと、その周囲を取り囲む球形状の多孔質セラミックとにより形成されている。この多孔質セラミックはアルミナとロジウムからなり、その表面に高温のＣＯが接すると接触燃焼が生じる。比較部は、白金コイルと、その周囲を取り囲む球形状の多孔質セラミックとにより形成されている。この多孔質セラミックはアルミナを原料としており、一酸化炭素が接しても接触燃焼は生じない。
【００２２】
上記ＣＯセンサ２５の検出部、比較部のそれぞれに電圧を印加し、所定温度になるように加熱する。ＣＯが雰囲気中に存在すると、検出部で接触燃焼が生じるため、検出部の温度が上がり、白金コイルの電気抵抗が大きくなる。他方、比較部では、接触燃焼が生じないので、温度は変化せず、白金コイルの抵抗は変わらない。
【００２３】
図２に示すように、ＣＯセンサ２５の検出部，比較部からの抵抗値情報，温度計測部での温度情報は、信号処理部２７で処理され、ＣＯ濃度情報が得られる。このＣＯ濃度情報はそのまま制御部１５に送られる。また信号処理部２７では、得られたＣＯ濃度を許容値と比較し、許容値を越えている時には、オフ指令信号を出力する。このオフ指令信号は常閉スイッチ２１に送られ、この常閉スイッチ２１をオフにする。その結果、主電磁弁８が閉じて、ガス供給が停止される。
【００２４】
また、制御部１５では、上記信号処理部２７からのＣＯ濃度を周期的に入力し、後述する演算を行い、必要に応じて安全動作を行う。すなわち、オフ指令信号を出力することによりスイッチ２２をオフし主電磁弁８を閉じてガス供給を停止するとともに、警報器（図示しない）を作動させ、ファン６を停止させる。
上記のように、制御部１５，信号処理部２７は、それぞれＣＯ濃度に応じてスイッチ２１，２２にオフ指令信号を送るオフ指令信号出力部としても機能する。また、これら制御部１５，信号処理部２７は、スイッチ２１，２２とそれぞれ協働して、燃料供給停止手段を構成している。
【００２５】
本発明では、さらに突風対策を講じていることを特徴とする。詳述すると、図１に示すように、排気ユニット３には、細管３１を介して風圧スイッチ３０（風圧検出手段，突風検出手段）が接続されている。この風圧スイッチ３０は、突風が排気ダクト１０を介して吹き込まれ、排気ユニット３内部の風圧が上昇して所定値を越えた時に、オンする（突風検出信号を出力する）。信号処理部２７の出力段とスイッチ２１との間には常閉スイッチ２８（信号キャンセル手段，一時留保手段）が介在されており、このスイッチ２８は、風圧スイッチ３０からの突風検出信号に応答してオフする。なお、風圧スイッチ３０の出力段と、制御部１５，スイッチ２８との間には、ホールド回路２９が介在されており、このホールド回路２９は、突風検出信号を受けた時に、これを所定時間だけ保持する。
【００２６】
突風時には、ファン６からの燃焼空気が十分に送られずバーナ５ａでの燃焼状態が悪化して排気ガス中のＣＯ濃度が若干の遅れをもって瞬間的に急上昇する。その結果、前述したように信号処理部２７からスイッチ２１に向かってオフ指令信号が出力されるが、上述したように、ホールド回路２９からの突風検出信号によりスイッチ２８が既にオフとなっていて、このオフ状態が所定時間に限り継続している。そのため、この信号処理部２７からのオフ指令信号がキャンセルされ、スイッチ２１に達しないので、スイッチ２１はオンの状態を維持でき、ガス供給を継続できる。
【００２７】
もう一つの突風対策は、上記風圧スイッチ３０のオン信号すなわち突風検出信号を制御部１５に送ることにより（この制御部１５への突風検出信号もホールド回路２９により所定時間保持される）、信号処理部２７からのＣＯ濃度情報をキャンセルさせることである。以下、制御部１５のマイクロコンピュータで実行されるＣＯ濃度に基づくガス供給停止制御の説明を交えながら、この突風対策について説明する。
【００２８】
マイクロコンピュータは、図３のルーチンを周期的に実行する。まずステップ１０１で、風圧スイッチ３０がオンしているか否かを判断する。突風が吹き込まない時には、否定判断してステップ１０２に進み、ここでＣＯ濃度情報を信号処理部２７から取り込む。次のステップ１０３で、このＣＯ濃度に基づいて、人体における血中ヘモグロビン中のＣＯ濃度の単位時間当たりの増加分Ｅを演算する。次のステップ１０４で、このＣＯ濃度の増加分Ｅが許容値Ｅ_０を越えたか否かを判断する。ステップ１０４で否定判断した時には、ステップ１０５に進み、人体における血中ヘモグロビン中のＣＯ濃度の蓄積値Ｔを演算する。すなわち、基本的には、前回演算された蓄積値Ｔに上記単位時間当たりの増加分Ｅを加算して蓄積値Ｔを更新する。この蓄積値Ｔは、検出ＣＯ濃度の積算値に対応する値である。次のステップ１０６で上記蓄積値Ｔが許容値Ｔ_０を越えたか否かを判断する。否定判断の時には、このルーチンを終了する。
【００２９】
上記ステップ１０４，１０６で肯定判断した時には、ステップ１０７に進み、ここでスイッチ２２にオフ指令信号を出力してこのスイッチ２２をオフし、ひいては、主電磁弁８を閉じてガス供給を停止する。この動作からも安全性を確保できる。
【００３０】
突風吹き込み時には、風圧スイッチ３０がオンするから、上記ステップ１０１で肯定判断することになり、ステップ１０８に進む。このステップ１０８では、風圧スイッチ３０がオンしてから所定時間経過したか否かを判断する。否定判断の時には、上記ステップ１０２〜１０７をスキップしてこのルーチンを終了する。このように、突風時には、ＣＯ濃度を入力せず、主電磁弁８の閉じ動作も行わないから、いたずらにガス供給の停止がなされるのを防止することができる。このステップ１０１の判断と、ステップ１０２〜１０７のスキップが、情報キャンセル手段，一時留保手段に相当する。
ステップ１０８で肯定判断した時には、ステップ１０２に進みＣＯ濃度を入力して、必要な動作を行う。突風ではなく、継続的な強風の時には、ＣＯ濃度の蓄積値が無視できない上昇をする可能性を考慮したものである。
【００３１】
図４は、本発明の他の実施例を示す。この実施例において、最初の実施例に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。この実施例では、給電回路２０にスイッチ２１，２２（主スイッチ手段）と並列をなす常開スイッチ４０（補助スイッチ手段）が接続されている。この常開スイッチ４０は、風圧スイッチ３０からホールド回路２９を経たオン信号（突風検出信号）に応答して閉じる。そのため、突風時のＣＯ濃度急上昇に伴い、信号処理部２７，制御部１５からオフ指令信号が出力されてスイッチ２１，２２がオフされても、主電磁弁８のオン状態を維持でき、ひいてはガス供給を維持できる。
【００３２】
図２，図４において、風圧スイッチ３０を風速スイッチで置き換えてもよい。図１に想像線で示すように、風速スイッチ５０は、例えば排気ダクト１０に装着されている。ファン６が回転している状態において、排気ダクト１０を流れる排気ガスは、外部に排出されるが、突風が吹き込むと、排気ガスの流れが止まるか非常に低速になる。風速スイッチ５０は、所定値以下の風速でオンとなる（突風検出信号を出力する）。
【００３３】
本発明では、風圧スイッチは、ファン６の吐出口から排気ダクト１０に至る送風通路のどこに設けてもよい。例えば熱交換器やバーナユニットの側壁内面に設けてもよい。
また、風圧検出手段として、風圧スイッチの代わりに風圧センサと比較手段を備えていてもよい。比較手段では、風圧センサからの風圧を所定値と比較し、この所定値を越えた時に突風検出信号を出力する。
同様に、風速検出手段として、風速センサと比較手段を備えていてもよい。比較手段では、風速センサからの風圧を所定値と比較し、この所定値を下回った時に突風検出信号を出力する。
図２，図４において、スイッチ２１，２２は一つのスイッチで兼用することができる。この場合には、制御部１５と信号処理部２７の信号を論理回路で処理してスイッチを制御する。
給電回路に設けられるスイッチ手段は、トランジスタ等であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ＣＯ濃度をチェックして安全性を確保しつつ、突風時には燃料供給がいたずらに停止するのを防止して、利便性を向上できる。
請求項２，３の発明によれば、それぞれ排気経路の風圧，風速に基づき突風を確実に検出することができる。
請求項４，５，６の発明によれば、突風時に、燃料供給用電磁弁のオン状態を維持でき、ひいては燃料供給状態を確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるガス給湯装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施例におけるガス供給用電磁弁の制御回路のブロック図である。
【図３】同実施例のマイクロコンピュータで実行されるプログラムを示すフローチャートである。
【図４】他の実施例におけるガス供給用電磁弁の制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
５ａバーナ
８主電磁弁（燃料供給用電磁弁）
１１排気経路
１５制御部（オフ指令信号出力部）
２０給電回路
２１，２２スイッチ（スイッチ手段，主スイッチ手段）
２７信号処理部（オフ指令信号出力部）
２８スイッチ（信号キャンセル手段，一時留保手段）
３０風圧スイッチ（風圧検出手段，突風検出手段）
５０風速スイッチ（風速検出手段，突風検出手段）

Claims

バーナからの燃焼排気ガスが通過する排気経路に設けられたＣＯセンサと、このＣＯセンサからのＣＯ濃度情報に基づきバーナへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段とを備えた燃焼装置において、
さらに、突風検出手段と、この突風検出手段からの突風検出信号に応答して、上記燃料供給停止手段による燃料供給停止を一時的に禁じ、燃料供給を確保する一時留保手段とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
上記突風検出手段は、送風通路に設けられた風圧検出手段を含み、この風圧検出手段は、送風通路内の風圧が所定値以上の時に、上記突風検出信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
上記突風検出手段は、上記排気経路に設けられた風速検出手段を含み、この風速検出手段は、排気経路内の風速が所定値以下の時に、上記突風検出信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度が許容値を越えた時にオフ指令信号を出力する信号処理部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフするスイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、上記オフ指令信号をキャンセルする信号キャンセル手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。
上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度情報を取り込み、このＣＯ濃度およびその積算値にそれぞれ相当する値のいずれかが許容値を越えた時に、オフ指令信号を出力する制御部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフするスイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、制御部へのＣＯ濃度情報をキャンセルする情報キャンセル手段を含むことを特徴とする請求項１〜４に記載の燃焼装置。
上記燃料供給停止手段は、ＣＯセンサからのＣＯ濃度情報に基づいてオフ指令信号を出力するオフ指令信号出力部と、燃料供給用電磁弁の給電回路に設けられ上記オフ指令信号に応答してオフする主スイッチ手段とを備え、上記一時留保手段は、上記給電回路において主スイッチ手段と並列に接続され上記突風検出信号に応答してオンする補助スイッチ手段を含むことを特徴とする請求項１〜３に記載の燃焼装置。