JP3600427B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃焼状態を監視しながらその燃焼制御に連動して給湯制御を行う給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯装置は、燃料を燃焼させるバーナと、このバーナが設置された燃焼室に燃焼に必要な空気を送り込み又は排気を行う燃焼用ファンとを備えている。即ち、バーナには、燃焼に必要な燃料ガスが供給され、また、燃焼用ファンは、燃焼に必要な空気を供給する。そして、燃焼後の排気は、燃焼用ファンの送風に応じて排気口から行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような給湯装置において、燃焼用ファンの能力は、燃料の燃焼に直接影響を与え、不十分な場合には不完全燃焼を誘発するため、危険である。そこで、燃焼用ファンは、最適な状態に維持されることが必要であって、保守及び管理が不可欠である。
【０００４】
ところが、燃焼用ファンは、取り込んだ外気をバーナが設置された燃焼室に供給するため、燃焼室に対して密閉的な構造を成している。そのため、利用者が燃焼装置から燃焼用ファンを分解し、その羽等を清掃することは非常に面倒であり、利用者にこのような作業を要求することは酷なことである。
【０００５】
そこで、燃焼室にＣＯ（一酸化炭素ガス）センサを設置して排気ガス中のＣＯ濃度を監視し、その検知出力に応じて燃焼用ファンの回転数を上昇させ、空気の供給量の低下を防止する方法が取られてきた。特開昭６３−２９４４２０号「燃焼装置」等がその例である。そして、ＣＯ濃度が予め設定した限界値を越えた場合には、警告や表示を行って、燃焼用ファンの清掃等を必要とすることを告知する方法も取られてきた。
【０００６】
しかしながら、燃焼用ファンの送風能力は、燃料の供給量との関係で適正であるか否かが問題とされるべきであって、ＣＯ濃度値は燃料の供給量によって変化することが知られている。ＣＯ濃度は燃焼状態と直接関係することから、炎温度等の燃焼状態からＣＯ濃度を知ることは可能であるが、このような間接的な方法に比較し、ＣＯセンサは、ＣＯ濃度を直接検知し、その濃度出力を以て燃焼状態を監視する点で有利である。
【０００７】
また、排気口が何等かの原因で塞がれ、排気が不十分な場合にも、ＣＯ濃度が高くなり、そのために燃焼用ファンに故障があるかのように判断される場合もあり得る。
【０００８】
そこで、本発明は、ＣＯ濃度の監視に基づいて最適な燃焼制御に連動して給湯制御を行う給湯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の給湯装置は、ＣＯ濃度の監視を行って、送風能力とともに、燃料制御弁（比例電磁弁３０）又は水量制御弁（４４）の開度を制御する燃料供給量の制御により、最適な燃焼制御に連動して給湯制御を実現している。即ち、本発明の給湯装置は、燃料を燃焼させる燃焼手段（バーナ８０）と、この燃焼手段の燃焼に必要な空気を供給するファンモータ（３２）と、前記燃焼手段に対する燃料の供給を調整する燃料制御弁（比例電磁弁３０）と、前記燃焼手段の燃焼によって発生するＣＯ濃度を検出するＣＯ検出手段（ＣＯセンサ１６）と、前記燃焼手段によって加熱される熱交換器（８２）と、この熱交換器に供給される水量を制御する水量制御弁（４４）と、前記ＣＯ検出手段が検出したＣＯ濃度が基準値を越える燃焼の継続により、前記ファンモータの回転とともに前記燃料制御弁及び前記水量制御弁の開度を制御し、前記ファンモータの回転数が所定回転数に到達したとき、最大燃焼号数を低下させる制御手段（制御部２２）とを備える構成である。
【００１０】
そして、ＣＯ検出手段には、直接的又は間接的にＣＯ濃度を検出するものを用いることができ、例えば、排気からＣＯ濃度を直接的に検出するＣＯセンサ、前記燃焼手段における炎温度からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサ（熱電対１６Ａ、白金抵抗線１６Ｂ）、又は、前記燃焼手段における炎の発光色からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサ（ＣｄＳセル１６Ｃ）で構成することができる。
【００１６】
そして、本発明の給湯装置においては、排気中のＣＯ濃度によって燃焼異常を監視する。即ち、燃料ガスの供給量に対する空気量が減少すると、不安定な燃焼状態となって、ＣＯ濃度値が上昇する。このようなＣＯ濃度による燃焼状態の監視は、不完全燃焼に移行する手前で適正な燃焼を実現し、安全性の高い給湯制御を行う上で有益なことである。
【００１７】
そこで、本発明の給湯装置においては、燃焼手段の排気系統に排気中のＣＯ濃度を検出するＣＯ検出手段を設置し、このＣＯ検出手段が検出したＣＯ濃度が基準値を越える燃焼の継続により、ファンモータの回転とともに燃料制御弁の開度を制御し、さらに水量制御弁の開度を抑制して出湯量を抑える。このようにファンモータの回転上昇、燃料の低減及び出湯量の抑制により、最適な燃焼状態を維持することで、燃焼用ファンの寿命を高めることができる。
【００１８】
そして、本発明の給湯装置において、ＣＯ検出手段としてはＣＯ濃度の検出ができればよく、直接的又は間接的を問わない。そこで、本発明においては、排気からＣＯ濃度を直接的に検出するＣＯセンサ、燃焼手段における炎温度からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサ、又は、燃焼手段における炎の発光色からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサで構成することができることを明らかにした。これらのセンサは、電気的にＣＯ濃度に対応する出力を得ることができ、出力レベルによってＣＯ濃度を知ることができる。センサ毎にレベルが異なる場合には、増幅手段やレベル変換手段によって対応すればよく、レベルの相違は本質的な問題ではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る給湯装置を示している。
【００２８】
この給湯装置には、燃焼手段に対する燃料ガスの供給や給湯動作等を行う制御手段として制御部２が設けられている。この制御部２は、マイクロコンピュータで構成されており、その処理手段として中央処理装置（ＣＰＵ）４が設置されている。このＣＰＵ４は、燃焼制御とともに、ＣＯ濃度が基準値に到達した燃焼回数、即ち、エラー回数を計数するエラーカウンタとしての機能を備えている。このＣＰＵ４には、記憶手段としてＲＯＭ６、ＲＡＭ８及びＥＥＰＲＯＭ１０が連係されている。ＲＯＭ６は、燃焼制御プログラム等の各種の制御プログラムや固定データを記憶する読出し専用の記憶手段である。ＲＡＭ８は、制御及び演算途上の各種のデータを一時的に格納する随時読書き可能な記憶手段であって、ＣＯ濃度が基準値に到達した燃焼回数を計数値として一時的に格納する。また、ＥＥＰＲＯＭ１０は、更新が必要なデータであって、制御上基準値として扱うデータを記憶する読書き可能な記憶手段であって、ＲＡＭ８と異なり、給電を停止した後も次の制御のためにその記憶データを保持することができる。この実施の形態では、記憶手段としてＲＯＭ６、ＲＡＭ８及びＥＥＰＲＯＭ１０を列挙しているが、この制御部２の記憶手段としては、外部記憶手段として他の制御装置における記憶手段やフロッピィディスク等も用いることができる。
【００２９】
このＣＰＵ４には、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１２及びアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部１４が連係されている。ＭＰＸ１２は、複数の入力を時分割でＡ／Ｄ変換部１４側に取り込むための手段であって、この実施の形態では、ＣＯセンサ１６、第１及び第２の温度センサ１８、２０からの検出出力が加えられている。即ち、時分割で取り込まれる各検出出力は、Ａ／Ｄ変換部１４に加えられる。また、Ａ／Ｄ変換部１４は、外部からのアナログ入力をディジタルに変換してＣＰＵ４に入力する手段であって、この実施の形態の場合、ＣＰＵ４の外部回路として構成しているが、ＣＰＵ４に内蔵させてもよく、その形態は何れでもよい。
【００３０】
ＣＯセンサ１６は、排気中のＣＯ濃度を電気的に検出するＣＯ検出手段であって、その検出出力Ｅｃｏは、Ａ／Ｄ変換部１４によってディジタル値に変換された後、ＣＰＵ４に入力される。ＣＰＵ４におけるこの検出出力Ｅｃｏの取込みは、燃焼開始から一定時間に行われる。また、温度センサ１８は加熱すべき給水の温度を検出する手段、また、温度センサ２０は出湯温度を検出する手段であって、例えば、サーミスタ等の温度を電気信号に変換して取り出す。
【００３１】
また、ＣＰＵ４には、データ入力及び制御出力の取出しを行う手段として入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）２２が設けられている。このＩ／Ｏ２２には、炎検出回路２４等の各種の検出手段や駆動回路が接続されている。炎検出回路２４は、燃焼手段側の炎の有無を電気的に検出する手段であって、炎を検出したとき、その炎を表す特定レベルの電圧を発生する。
【００３２】
流量センサ２６は、上水系統から給湯系統に流れ込む水の流量を検出する手段であって、その流量を表す電気信号を発生する。制御部２は、この流量を受けて給湯制御等を行う。
【００３３】
比例電磁弁駆動回路２８は、燃料系統に設置された比例電磁弁３０の電磁ソレノイドの駆動電流を制御する手段であって、給湯装置では湯水の流量と設定温度にまで加熱するに必要な熱量に応じた開度を得るための電流値を出力する。比例電磁弁３０は、燃焼手段としてのバーナに必要な燃料ガス量の供給を制御する手段であって、本発明では、ファンモータ３２の回転数の制御と相俟って最大燃料供給量の変更、即ち、燃焼号数の変更を併せて行う。
【００３４】
イグナイタ駆動回路３４は、点火バーナから噴射される燃料に点火するイグナイタ３６の駆動手段であって、点火に必要な火花を生じさせるための電流をイグナイタ３６に与える。
【００３５】
ファンモータ駆動回路３８は、ファンモータ３２を回転させるに必要な駆動電流を与える。ファンモータ３２の回転数は、このファンモータ駆動回路３８を通して一定の条件の下に段階的に回転数を増加させる制御が行われる。また、ファンモータ３２の回転数は、回転検出器４０によって検出され、それを表す電気信号でＩ／Ｏ２２に加えられる。
【００３６】
水量制御弁駆動回路４２は、給水量、即ち、給湯量を制御する水量制御弁４４の開度を制御するに必要な駆動電流を発生する。水量制御弁４４は、制御部２による燃焼制御と連動して制御される。
【００３７】
また、Ｉ／Ｏ２２には、リセットスイッチ４６が接続されており、新設の場合や燃焼用ファン４８（図２）の清掃後の初期設定時に、初期化のために操作される。
【００３８】
そして、制御部２における制御は、遠隔操作手段であるリモコン装置５０の操作によって行われる。通常、燃焼系統は屋外に設置されることから、この屋外装置を遠隔操作するため、リモコン装置５０が設置されている。このリモコン装置５０には、遠隔制御を司る制御手段としてリモコン制御部５２が設置されている。このリモコン制御部５２は、制御部２と同様にマイクロコンピュータで構成されている。このリモコン制御部５２はリモコン送受信部５４を通して制御部２と制御信号の授受を行っており、制御入力はＣＰＵ４に加えられ、制御部２からの表示出力等はＩ／Ｏ２２から出力される。リモコン制御部５２には、表示部５６及び音声出力部５８が接続されており、表示部５６では異常燃焼等の警告表示が行われる。この表示部５６には、視覚的表示、音響的表示等の各種の表示手段が用いられ、視覚的表示では発光ダイオード、液晶表示等の各種の表示器、音響的表示ではブザーや音声等の各種の発音機器で構成することができる。要するに、この表示部５６は、使用者に対して、必要な操作や危険回避のための各種の告知手段を含むものである。また、音声出力部５８ではその警告を音声で出力する。そして、入力部６０は、各種の入力スイッチからの設定値の入力手段であって、運転スイッチ６２は、運転開始を命令する手段である。また、温調ボリューム６４は、出湯温度を調節する手段であって、給湯量における非加熱の水の比率をマニュアルで設定するためのものである。
【００３９】
次に、図２は、給湯装置本体の構成を示している。矩形に形成された本体フレーム７０には、燃焼系統及び給湯系統が内蔵されている。燃料ガスＧは、ガス供給口７２に供給され、供給管７４を経て比例電磁弁３０に導かれる。この比例電磁弁３０を通過した燃料ガスＧは、管路７６を通じて燃焼室７８の燃焼手段であるバーナ８０に供給される。燃焼室７８は、本体フレーム７０の中央部に設置されており、その下面側には燃焼用ファン４８が取り付けられ、この燃焼用ファン４８はファンモータ３２によって回転する。
【００４０】
この燃焼室７８の上部には、給水を加熱する加熱手段としての熱交換器８２が設置されている。この熱交換器８２の胴部には、螺旋状に管路８４が巻付けられており、その一端部には給水管８６が連結されて本体フレーム７０の下部側に導かれ、ガス供給口７２に隣接して給水口８８が配設され、この給水口８８は上水系統から給水Ｗを受ける。この給水量は流量センサ２６によって検出されるとともに、その給水温度は、その給水管８６に設置された温度センサ１８（図３）によって検出される。また、熱交換器８２の加熱によって得られる湯水ＨＷは、給水管８６からの給水Ｗと混合された後、水量制御弁４４を経て給湯口８９から風呂等、外部に導かれる。水量制御弁４４は、モータ４５によって開度が調節されるようになっており、モータ４５には、水量制御弁４４に必要な開度を設定するために水量制御弁駆動回路４２から駆動制御出力が供給される。
【００４１】
そして、本体フレーム７０の上部側には熱交換器８２を経た排気ガスを外部に放出するための排気口９０が設けられており、その外部にはスリットが形成されたカバー９２が取り付けられている。なお、図２は、前面カバーを外した状態を示しており、実際の装置では本体フレーム７０の前面部は前面カバーによって隠蔽される。
【００４２】
次に、図３は、本体部における給湯装置の燃焼及び給水系統を示しており、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。燃焼手段には、単一のバーナ８０が設置されており、このバーナ８０には、点火手段としてフレームロッド９４及び点火プラグ９６が設置されており、点火プラグ９６にはイグナイタ３６が接続されている。バーナ８０の下部には、燃焼用ファン４８が取り付けられており、そのファンモータ３２にはその回転を電気的に検出する回転検出器４０が設置されている。
【００４３】
そして、燃焼室７８の上部には燃焼ガスを外部に排出するための排気系統を成す排気部１００が形成されており、この排気部１００にはその排気中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ１６が設置されている。
【００４４】
また、このバーナ８０の上部には熱交換器８２が設置され、その管路８４には、圧力調整手段としての水ガバナ１０２等が取り付けられている。
【００４５】
次に、この給湯装置の給湯制御について説明する。
【００４６】
図４は、給湯装置における給湯制御プログラムの概要を示している。ステップＳ１では燃焼動作プログラム（図６、図７及び図８）が動作し、これに伴ってステップＳ２の給湯動作プログラム（図９、図１０及び図１１）が動作する。これら燃焼動作プログラムと給湯動作プログラムは不離一体の関係があり、両者は並行して処理される。
【００４７】
次に、図５は、燃焼動作プログラムにおける初期化プログラムを示している。この初期化プログラムは、新設時又は燃焼ファンの清掃完了時等に用いられる。ステップＳ１１では運転スイッチ６２がＯＮしているか否かを判定する。運転スイッチ６２がＯＮしている場合には、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、給湯栓が開かれているか否かを判定し、給湯栓が開かれている場合にはステップＳ１１に戻り、給湯栓が閉じられている場合にはステップＳ１３に移行する。即ち、この初期化プログラムは、給湯栓の閉状態を条件に進行させている。
【００４８】
ステップＳ１３ではリセットスイッチ４６がＯＮしているか否かが判定される。リセットスイッチ４６がＯＮしていない場合には、ステップＳ１１に復帰し、ステップＳ１１を経てステップＳ１２に移行することになる。そして、リセットスイッチ４６がＯＮしている場合には、ステップＳ１４に移行してＲＡＭ８に格納されているエラー計数値をクリアする。即ち、初期設定であるから、ＲＡＭ８における積算回数を消去して初期値を０とし、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、ファンモータ３２の回転数を初期化し、その上昇率ｎを０％とする。回転上昇率ｎ％は、ＥＥＰＲＯＭ１０に格納され、この動作でその記憶内容を消去する。そして、ステップＳ１６では、バーナ８０の最適な最大燃焼号数を設定し、この実施の形態では１６号に設定する。この号数は一例であり、この数値に限定されるものではない。このような初期設定の後、初期化プログラムを完了する。
【００４９】
ここで、燃焼号数とは、１分間に２５℃温度上昇させる発熱量を水量で表したものであって、１号とは、１分間に１リットルの水を２５℃温度上昇させる能力を言い、したがって、１６号数とは１６リットル、１０号数とは１０リットルの水を１分間に２５℃温度上昇させる能力を示している。
【００５０】
次に、図６、図７及び図８は、燃焼動作プログラムを示しており、図中ａ、ｂ、ｃ及びｄは連続するプログラム間の連結子を表している。
【００５１】
この燃焼動作プログラムは、ＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏが基準レベルＥ１（Ｖ）に到達したことをエラーとし、燃焼開始からその終了を単位にしてそのエラーの発生回数を積算するとともに、そのエラーの発生が連続しない場合には、その積算値を消去する。そして、エラーの発生回数の積算と消去とを繰り返しながら、その積算回数が所定回数ｋに到達したとき、ファンモータ（ＦＭ）の回転数Ｎをｎ％だけ段階的に上昇させ、その回転数Ｎが基準値としての回転数Ｎ１（ｒｐｍ）に到達したとき、燃料供給量、即ち、燃焼号数を低下させることにより、最適な燃焼状態に制御する。
【００５２】
そして、この燃焼動作プログラムは、最大燃焼号数が下限値に到達した場合にはその警告を行うとともに、その燃焼号数において、ＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏが第２の基準レベルＥ２（Ｖ）に到達した場合には、エラー表示とともに燃焼停止を行うこととしている。
【００５３】
この燃焼動作プログラムを説明すると、ステップＳ２１で運転スイッチ６２がＯＮしている場合には、ステップＳ２２に移行し、給湯栓が開であるか否かが判定される。
【００５４】
ステップＳ２２で給湯栓が開かれた場合には、ステップＳ２３に移行し、給湯のための燃焼開始動作を行う。この燃焼動作では、ファンモータ３２の回転開始、燃料ガスの供給、点火及び主燃焼を行う。
【００５５】
ステップＳ２４では、今回の燃焼が最大何号燃焼か否かを判定する。この実施の形態では、今回の燃焼設定号数が１０号か否かを判定し、１０号燃焼ではない場合、ステップＳ２５に移行し、異常燃焼か否かを判定する。即ち、ステップＳ２５では、ＣＯ濃度が基準値を越えているか否か、即ち、異常燃焼であるか否かを判定しており、具体的にはＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏが第１の基準レベルＥ１（Ｖ）に到達しているか否かを判定する。この第１の基準レベルＥ１は、ＣＯ濃度が基準値を越える値、即ち、異常燃焼であるとする値である。
【００５６】
ステップＳ２５において、検出出力ＥｃｏがＥ１（Ｖ）未満である場合には、ステップＳ２６に移行し、ＲＡＭ８の積算回数をクリアし、ステップＳ２５に戻る。即ち、ステップＳ２６では、前回の積算回数、即ち、エラー計数値を０にクリアすることで、燃焼開始を単位にして正常な燃焼である場合には、過去の異常燃焼の回数を０に消去し、異常燃焼の連続回数のみを積算することとしたのである。
【００５７】
そして、ステップＳ２７では、ＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏのデータ取込みを一定時間持続して行うことを内容としており、この実施の形態では３分間を設定している。３分間が経過すると、ステップＳ２８に移行してＲＡＭ８に格納されているエラー計数値に「１」だけ加算し、加算値を更新して格納する。即ち、今回の燃焼開始で異常が生じたので、それを１回として計数する。この回数は、燃焼終了の後、ＥＥＰＲＯＭ１０に格納され、運転スイッチ６２のＯＮによりＥＥＰＲＯＭ１０からＲＡＭ８に初期設定される。
【００５８】
ステップＳ２９では、ＲＡＭ８に一時的に格納されているエラー計数値がｋ回以上か否かを判定する。即ち、燃焼開始を単位として連続した燃焼異常の計数値がｋ回に達したか否かを判定する。このｋは、例えば、３〜５程度とする。
【００５９】
ステップＳ２９で燃焼異常がｋ回に達した場合には、ステップＳ３０（図７）に移行し、次回の燃焼からファンモータ回転数Ｎをｎ％だけ上昇させる。ここで、ｎ％上昇後の回転数をＮ１（＞Ｎ）とすると、Ｎ１＝Ｎｉ（１＋ｎ／１００）（ｒｐｍ）となる。ただし、Ｎｉは現在のファンモータ回転数を表す。この回転数の上昇は、ＣＰＵ４の制御を通してファンモータ駆動回路３８からファンモータ３２に流れる駆動電流値を回転数Ｎ１になるように変更する。
【００６０】
そして、ステップＳ３１では、ＲＡＭ８に格納されている積算値としてのエラー計数値を０にクリアする。即ち、ファンモータ３２の回転数ＮをＮ１に上昇させたことで、初期状態とする。
【００６１】
ステップＳ３２では、次回のファンモータ回転数Ｎが一定回転数、即ち、基準上限回転数Ｎｍ以上であるか否かを判定する。基準上限回転数Ｎｍは、ファンモータ回転数を増加限度として設定され、この値はファンモータ３２の安全性、燃焼号数との相対的な関係から設定される。
【００６２】
ステップＳ３２において、ファンモータ回転数が基準上限回転数Ｎｍに到達した場合には、ステップＳ３３で次回の燃焼より最大燃焼号数を１０号とし、ステップＳ３４に移行する。
【００６３】
そして、ステップＳ３４では、今回の燃焼が一定時間経過、例えば、連続３０分経過したか否かを判定する。次回から燃焼号数を低下させるとしても、現状での異常燃焼を無視することができないので、燃焼時間が長い場合には燃焼異常を回避するための応急処置としてファンモータ回転数を増加させることとしたものである。また、ステップＳ２９において、ＲＡＭ８の積算回数がｋ回以下の場合にも、このステップＳ３４に移行し、燃焼が連続しているか否かを判定する。
【００６４】
燃焼が連続して３０分間経過した場合には、ステップＳ３５に移行し、今回だけファンモータ回転数をｍ％だけ上昇させる。上昇後のファンモータ回転数をＮ２とすると、Ｎ２＝Ｎｉ（１＋ｍ／１００）（ｒｐｍ）となる。この回転数の上昇で安全燃焼が持続することになる。
【００６５】
ステップＳ３６では、ファンモータ回転数が基準上限回転数Ｎｍ以上か否かを判定する。ファンモータ回転数が基準上限回転数Ｎｍ以上でない場合には、ステップＳ３７に移行し、異常燃焼か否かの判定としてＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏのレベルが第１の基準レベルＥ１（Ｖ）以上であるか否かを判定する。検出出力Ｅｃｏのレベルが第１の基準レベルＥ１（Ｖ）以上である場合には、ステップＳ３８に移行し、ファンモータ回転数の上昇より一定時間、例えば、１０分間が経過したか否かを判定し、一定時間が経過するまで、ステップＳ３７、Ｓ３８を繰り返し、１０分間が経過した場合には、ステップＳ３５に移行してステップＳ３５以下の処理を行う。この繰り返しによって、燃焼が持続している限り、燃焼状態を監視することができる。
【００６６】
ステップＳ３６でファンモータ回転数Ｎが基準上限回転数Ｎｍ以上に上昇した場合には、ステップＳ３９に移行して今回の燃焼だけ最大燃焼号数を１０号に低下させ、安全燃焼状態に強制的に移行させる。
【００６７】
そして、ステップＳ２４、ステップＳ３９から移行したステップＳ４０では、最大燃焼号数を１０号に設定した後、ステップＳ４１に移行して表示部５６に警告表示を行うとともに、音声出力部５８から音声により警告を行う。即ち、使用者に対して燃焼用ファンの清掃等の必要を促すとともに安全のために給湯量が制限されたことを告知する。
【００６８】
ステップＳ４２では、最大燃焼が１０号燃焼か否かを判定する。そして、最大１０号燃焼の場合には、ステップＳ４３に移行し、ＣＯセンサ１６の検出出力Ｅｃｏのレベルが第２の基準レベルＥ２（＞Ｅ１）以上か否かを判定する。検出出力Ｅｃｏのレベルが基準レベルＥ２（Ｖ）以上である場合には、ステップＳ４４でエラー表示を行うとともに、音声出力部５８から音声によりエラーが生じた旨の警告を行う。そして、ステップＳ４５に移行して比例電磁弁３０を強制的に閉塞し、燃焼停止を行う。このような燃焼停止を行うのは、例えば、降雪や何らかの原因で排気口９０が閉塞された場合に安全性が確保されるためである。
【００６９】
次に、図９及び図１０は、図４に示した給湯制御の給湯動作プログラムを示している。ステップＳ５１においては、給湯温度の設定を行う。この給湯温度の設定は、使用者において、出湯温度の設定である。そして、ステップＳ５２では、流量センサ２６により給水の有無を検出し、給湯栓が開か否かを判定する。この給湯栓は、使用者が必要に応じて開く場合と、風呂等への自動給湯の場合とがある。ステップＳ５３では、ファンモータ３２の回転を開始した後、点火動作に入る。
【００７０】
ステップＳ５４では、イグナイタ３６をＯＮさせ、ステップＳ５５に移行して比例電磁弁３０が所定の開度に開かれる。ステップＳ５６では、炎検出回路２４によって炎の検出が行われる。炎が検出されたとき、ステップＳ５７ではイグナイタ３６をＯＦＦさせて点火動作を完了する。このような点火動作は、燃焼動作と共通したものであり、ステップＳ５３〜５７は、給湯動作プログラムでの位置づけを示している。
【００７１】
ステップＳ５８では流量センサ２６の検出出力によって入水量を取込み、その値をＲＡＭ８に格納する。また、ステップＳ５９では温度センサ１８の検出出力によって入水温度の取込みを行い、この値もＲＡＭ８に格納する。
【００７２】
ステップＳ６０では、入水温度、入水量及び設定温度により比例電磁弁３０の開度を演算し、比例電磁弁３０の開度動作に入る。この比例電磁弁３０の開度がバーナ８０への燃料ガスの供給量となる。この燃料ガスの供給量は、号数で表されることは上述の通りである。ステップＳ６１では、比例電磁弁３０の開度を演算値に制御する。この制御は、制御部２の制御出力による比例電磁弁駆動回路２８の駆動出力によって行われる。
【００７３】
ステップＳ６２では、温度センサ２０によって出湯温度、即ち、水と温水との混合の結果得られる混合湯温が検出され、その検出値の取込みが行われる。この値は、ＲＡＭ８に格納される。
【００７４】
ステップＳ６３では、混合湯温と設定温度との比較の結果、両者の差に応じて比例電磁弁３０の開度調整が行われる。また、ステップＳ６４では混合湯温が設定温度に移行したか否かを判定し、混合湯温が設定温度になるまで、比例電磁弁３０の制御が行われる。
【００７５】
そして、ステップＳ６５では流量センサ２６がＯＦＦか否かを判定し、給湯栓が閉とされたかどうかを確認する。流量センサ２６がＯＦＦの場合には、ステップＳ６６に移行して比例電磁弁３０を閉じた後、ステップＳ６７に移行してファンモータ３２を停止し、給湯動作を終了する。
【００７６】
次に、図１１は、給湯動作プログラムにおける給湯量と号数設定との関係を示すプログラムである。
【００７７】
ステップＳ７１においては最大出湯号数を判定し、そのため、ステップＳ７２で設定温度Ｔ２を取込み、また、ステップＳ７３で入水温度Ｔ１を取り込む。ステップＳ７４では、最大出湯量を演算する。この最大出湯量Ｑは、号数×２５（℃）／（Ｔ２−Ｔ１）で算出される。即ち、最大出湯量は、２５を比例定数とし、号数に比例し、設定温度の差に反比例する。
【００７８】
この最大出湯量の演算の後、ステップＳ７５に移行して水量制御弁４４を駆動し、ステップＳ７６では出湯量が演算出湯量になったか否かを判定する。最大出湯量に移行したとき、水量制御弁４４の駆動を停止し、号数設定を完了する。
【００７９】
次に、図１２及び図１３は、本発明の第２の実施形態に係る給湯装置を示している。
【００８０】
第１の実施の形態では、ＣＯ検出手段としてＣＯセンサ１６を用いた排気中のＣＯ濃度を直接検知したが、第２の実施の形態は、熱電対を以てバーナ８０における炎温度を検出する第１の温度センサとして熱電対１６Ａを用いたものである。この熱電対１６Ａは、炎温度を検出するため、図１３に示すように、バーナ８０の炎上に設置される。即ち、ＣＯ濃度は、炎温度の密接な関係があり、その炎温度が高くなった場合には火炎が赤色化し、その場合には排気中のＣＯ濃度が高くなり、ＣＯ濃度は炎温度と比例関係にある。したがって、熱電対１６Ａを以て炎温度を検出することにより、ＣＯ濃度を知ることができ、熱電対１６Ａの検出出力をＣＯセンサ１６の検出出力に対応させることで、図４〜図１１に示した給湯制御を実現することができる。なお、熱電対１６Ａの出力レベルが低い場合には、増幅器やレベル変換手段を以てレベルを高めることにより、優れた検出精度を実現でき、ＣＯセンサに比較して安価になる等の利点がある。
【００８１】
炎温度を検出する第２の温度センサとしては、図１４に示すように、白金抵抗線１６Ｂを用いてもよい。この場合、ブリッジ回路を通してＣＯ濃度を表す検出出力Ｅｃｏを得ることができ、第２の実施の形態と同様に給湯制御が実現できる。
【００８２】
また、炎温度を検出する第３の温度センサとしては、図１５に示すように、ＣｄＳセル１６Ｃを用いてもよい。炎温度は、その発光色によって知ることができ、その発光色をＣｄＳセル１６Ｃで検出すれば、その出力電圧はＣＯ濃度を表すことになる。このように、ＣｄＳセル１６Ｃの検出出力を用いてＣＯ濃度を監視し、前記実施の形態の給湯制御を実現することができる。
【００８３】
以上説明したように、この給湯制御の各処理の要点を列挙すれば、次の通りである。
ａ．ＣＯ濃度を監視しながら、燃焼ガスの供給量と給湯量とを連動制御させている。
ｂ．燃焼開始時の一定時間でＣＯ濃度が基準値を越えた燃焼回数、即ち、連続した異常燃焼回数を計数し、その計数値を記憶する。不確定な要素を回避でき、ファンモータの保守管理が容易になる。
ｃ．記憶手段としてのＲＡＭ８は、リセットスイッチ４６の操作でクリアされるとともに、異常燃焼の後、次の燃焼が正常である場合にも積算回数が消去される。ファンモータ回転数を増加させた場合にも、エラーの計数値は初期値０に戻される。
ｄ．ファンモータ回転数の初期化によって最大燃焼号数が設定される。この実施形態では、１６号燃焼である。
ｅ．ファンモータ回転数は異常燃焼の積算回数が所定回数に到達することにより、段階的に増加させるが、その回転数が基準上限回転数を越えた場合には、次回から燃焼号数を低下させる。
ｆ．ファンモータ回転数が基準上限回転数を越えていない場合でも、その後、燃焼時間が一定時間を越える場合には、今回だけファンモータ回転数を増加させる。その場合、ファンモータ回転数が基準上限回転数を越えた場合には、最大燃焼号数を低下させる。
ｇ．最大燃焼号数を低減させた場合、即ち、最低値に移行させた場合には、その警告を発するとともに、燃焼号数を確認した後、ＣＯセンサ１６の検出出力の値を判定し、エラー表示とともに燃焼停止を行っている。異常燃焼であることを知ることができるとともに、異常燃焼を持続させる危険性を未然に回避することができる。
【００８４】
なお、実施の形態では、燃焼号数を２段階設定としているが、３段階以上としてもよく、燃焼号数についても、１０号、１６号以外の号数としてもよい。
【００８５】
また、実施の形態では、燃焼手段として単一のバーナによる給湯装置を例に取って説明したが、本発明の燃焼制御方法は、２以上のバーナを使用する燃焼装置に適用でき、その場合にはバーナの駆動数を切り換える制御を必要とすることは言うまでもない。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
ａ．ＣＯ濃度が基準値を越えたとき、ファンモータの回転数の増加、燃料の低減及び給湯量の抑制により、燃焼動作及び給湯動作を連動させて制御することから、給湯温度を安定させながら給湯量のみを抑制した給湯を行うことができる。
ｂ．ＣＯ濃度が基準値を越えた燃焼回数に応じてファンモータの回転数を増加させるので、燃焼用ファンの能力低下を補って異常燃焼を回避できるとともに、燃焼用ファンの使用期間を長くすることができ、その保守管理の回数を低減できる。
ｃ．燃焼時間が長くなる場合、その燃焼時間において、応急処置としてファンモータの回転数を増加させることができるので、異常燃焼を回避でき、安全性を高めることができる。
ｄ．燃焼時間が長くなる場合、その燃焼時間において、応急処置としてファンモータの回転数を増加させ、その回転数が一定回転数以上となったとき、燃料供給量を抑制するので、異常燃焼を回避でき、安全性を高めることができる。
ｅ．低減した燃料供給量が下限値に設定されたとき、警告を発するので、燃焼用ファンの清掃時期の到来を知ることができる。
ｆ．低減した燃料供給量が下限値に設定された場合であって、ＣＯ濃度が基準値を越えたとき、警告とともに燃焼停止及び給湯停止を行うので、異常燃焼の継続を回避でき、より高い安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る給湯装置を示すブロック図である。
【図２】給湯装置の本体部を示す正面図である。
【図３】図２に示した給湯装置の燃焼及び給湯機構を示す系統図である。
【図４】給湯制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】燃焼動作プログラムの初期化プログラムを示すフローチャートである。
【図６】燃焼動作プログラムを示すフローチャートである。
【図７】図６に示す燃焼制御プログラムに続く燃焼動作プログラムを示すフローチャートである。
【図８】図６及び図７に示す燃焼制御プログラムに続く燃焼動作プログラムを示すフローチャートである。
【図９】給湯動作プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す給湯制御プログラムに続く給湯動作プログラムを示すフローチャートである。
【図１１】図９及び図１０に示す給湯動作プログラムにおける水量制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る給湯装置を示すブロック図である。
【図１３】給湯装置の本体部を示す正面図である。
【図１４】本発明の給湯装置における他の制御部を示すブロック図である。
【図１５】本発明の給湯装置における他の制御部を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 制御部
１６ ＣＯセンサ（ＣＯ検出手段）
１６Ａ 熱電対（温度センサ）
１６Ｂ 白金抵抗線（温度センサ）
１６Ｃ ＣｄＳセル（温度センサ）
３０ 比例電磁弁（燃料制御弁）
３２ ファンモータ
４４ 水量制御弁
５６ 表示部（告知手段）
５８ 音声出力部（告知手段）
８０ バーナ（燃焼手段）
８２ 熱交換器
１００ 排気部

Claims (2)

1. 燃料を燃焼させる燃焼手段と、
   この燃焼手段の燃焼に必要な空気を供給するファンモータと、
   前記燃焼手段に対する燃料の供給を調整する燃料制御弁と、
   前記燃焼手段の燃焼によって発生するＣＯ濃度を検出するＣＯ検出手段と、
   前記燃焼手段によって加熱される熱交換器と、
   この熱交換器に供給される水量を制御する水量制御弁と、
   前記ＣＯ検出手段が検出したＣＯ濃度が基準値を越える燃焼の継続により、前記ファンモータの回転とともに前記燃料制御弁及び前記水量制御弁の開度を制御し、前記ファンモータの回転数が所定回転数に到達したとき、最大燃焼号数を低下させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする給湯装置。
2. 前記ＣＯ検出手段は、排気からＣＯ濃度を直接的に検出するＣＯセンサ、前記燃焼手段における炎温度からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサ、又は、前記燃焼手段における炎の発光色からＣＯ濃度を間接的に検出する温度センサで構成したことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。

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