JP3780422B2 - ガス式給湯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水をガスの燃焼熱により加熱して湯とし、給湯栓や浴槽、室内暖房装置等に供給するガス式給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水をガスの燃焼熱により加熱して湯とし、給湯栓や浴槽、室内暖房装置等に供給するガス式給湯装置は、一般家庭において広く使用されている。最も簡単なものは、完全手動式のものであり、人間が点火装置を手動で操作することにより種火に点火し、目視によって点火を確認してから給湯栓を開けるものである。給湯栓が開くと、水量センサー又は水圧センサーにより水の流れが確認され、ガス遮断弁が開となって、バーナーヘのガスの供給が行われ、種火からの火によりガスへの着火が行われて、熱交換器中の水が加熱され、湯として給湯栓から供給される。
【０００３】
しかしながら、近年、給湯装置の方式は高級化しており、各種センサーからの入力を受けて、制御装置により給湯温度制御や、燃焼制御、安全確認を行う自動制御方式の給湯装置が用いられるようになってきている。その例を図３に示す。
【０００４】
給湯器本体部１１中には、ガスバーナー１２と熱交換器１３が設けられ、ガスバーナー１２の燃焼熱により、熱交換器１３中の水を加熱するようになっている。給湯栓が開となると、給水系から水フィルター１４を介して熱交換器１３に水が供給される。この水量は水量センサー１５で検出されるので、それにより電装基板内の制御装置（図示せず）が、元ガス電磁弁１６を開とすると共に、点火プラグに電圧をかけ、その火花によりガスに着火させる。それにより燃焼管１８からのガスが燃焼し、熱交換器１３中の水を加熱する。
【０００５】
給水流量は、水量調節弁１９で制御され、給湯温度は出湯サーミスター２０で検出されて、バイパス水量調節弁２１の開度を制御したり、ガス比例弁２２の開度を制御することにより目標温度に保たれる。この制御には、入水サーミスター２３により検出された給水の温度、缶水サーミスター２４により検出された熱交換器１３の出口の湯の温度が同時に用いられる。目標とする湯の温度が大きく異なったり、給水量が大きく異なって、バイパス水量調節弁２１の開度やガス比例弁２２で制御できないときは、能力切替ガス電磁弁２５を開閉することによりガスバーナーの燃焼能力を大きく変化させて対応する。
【０００６】
燃焼用空気は燃焼ファン２６からガスバーナー１２に供給される。燃焼空気が供給されているかどうかを検知するために、燃焼ファン２６の回転数センサー２７が設けられている。この回転数センサー２７は、この他に、ガス量に見合った風量を供給するように燃焼ファン２６の回転数を制御するために使用される。
【０００７】
安全装置として、給湯器本体部の過熱を検知する過熱防止センサー２８、熱交換器１３や給湯配管中の過圧を検出して排水することにより防止する過圧防止安全装置２９、熱交換器中１３直近に設けられ、残り火による熱交換器１３の過熱を検知する残火安全装置３０、漏電を検出する漏電安全装置３１、ガスの燃焼炎を検知する炎検知器３２等が設けられている。
【０００８】
図４に、電装基板中の制御装置の主な動作を記載した概略フローチャートを示す。ステップＳ０１で人間が電源を「入」とすると、ステップＳ０２で漏電安全装置が不作動であるかどうかをチェックする。不作動である場合は正常であるので、ステップＳ０３への移行を可能にする。ステップＳ０３で人間が運転スイッチを「入」とすると、運転状態に入る。この状態で、制御装置はステップＳ０５の状態に移行し、水量センサーがＯＮとなるかどうかをチェックしている。ステップＳ０４で人間が給湯栓を「開」とすると、ステップＳ０５で水量センサーがＯＮとなるのでステップＳ０６に進む。人間が給湯栓を「開」とするまでは水量センサーがＯＦＦであるので、ステップＳ０５の状態で待機する。
【０００９】
ステップＳ０６では各種安全装置のセンサーが正常であるかどうかをチェックし、全てのセンサーが正常値を示しているとき、ステップＳ０７で燃焼ファンをＯＮとする。そして、ステップＳ０８で燃焼ファンの回転数センサーの値をチェックし、正常回転数になっているかどうかを判断する。正常回転数になっていれば、ステップＳ０９で点火装置をＯＮとする。これにより、点火プラグから火花が発生する。その上でステップＳ１０に移り、元ガス電磁弁とガス比例弁をＯＮ（開）とする。そして、ステップＳ１１で炎検知器からの信号をチェックし、「炎検知」となったとき、着火が確認されたとしてステップＳ１２に移り点火装置をＯＦＦとする。そして、ステップＳ１３に移行して、目的とする湯温が得られ、かつ完全燃焼が行われるように、ガス量と風量の比例制御を行う。これが定常給湯状態である。
【００１０】
定常給湯状態においては、ステップＳ１４で安全装置の不作動を監視し、不作動の場合はステップＳ１５に移って水量センサーがＯＦＦとなったかどうかをチェックする。水量センサーがＯＦＦとなっていなければステップＳ１３に戻って、定常給湯状態の制御を続行する。
【００１１】
人間が給湯栓を閉めたり、その他の理由により給水が行われなくなったときは、ステップＳ１５において水量センサーがＯＦＦとなったことが検出されるので、ステップＳ１６に移行し、元ガス電磁弁とガス比例弁をＯＦＦ（「閉」）とし、ステップＳ１７で燃焼ファンをＯＦＦとして、初期状態であるステップＳ０４に戻る。
【００１２】
定常給湯状態において安全装置が作動したときは、ステップＳ１４からステップＳ１８にジャンプし、エラー表示を行うと共に、ステップＳ１９で元ガス電磁弁とガス比例弁をＯＦＦ（「閉」）とし、ステップＳ２０で燃焼ファンをＯＦＦとする。この状態で人間がエラー表示を見て、ステップＳ２１で給湯栓を「閉」とし、ステップＳ２２で運転スイッチを「切」とする。すると、ステップＳ２３でエラー表示Ｓ２３を消灯する。この状態で、ステップＳ２４で人間が電源を「切」とし、ステップＳ２５で原因の除去を行う。原因が除去されたと考えたとき、人間がステップＳ０１に戻って電源の再投入を行う。
【００１３】
ステップＳ０６において、各安全装置センサーの異常が発見されたときは、ステップＳ２６に移ってエラー表示を行ってからステップＳ２１に移行する。
【００１４】
ステップＳ０８において、ファンの回転数が異常であったときは、ステップＳ２７に移ってエラー表示をした後、ステップＳ２０に移行する。
【００１５】
ステップＳ１１において、所定時間の間に炎の検知ができなかったときは着火失敗と判断して再点火を行う。すなわち、ステップＳ２８で点火装置をＯＦＦとし、ステップＳ２９で元ガス電磁弁とガス比例弁をＯＦＦ（「閉」）とする。そして、ステップＳ３０で再点火を試みた回数が所定数ｎ回以下であるかを判断する。ｎ回以下であるときは、ステップＳ０８に戻って点火作業をやり直す。ｎ回を超えているときは、点火システムが不良となっているとして、ステップＳ２７でエラー表示を行ってステップＳ２１に移行する。
【００１６】
以上のフローチャートは極概略のフローを示したものであり、実際には、この他に安全を確保するための制御ルーチンが多数含まれていると共に、給湯量の制御や、バイパス水量調整弁を用いた給湯温度の制御、能力切替ガス電磁弁の制御等、多数の制御ルーチンが含まれている。
【００１７】
また、過熱防止装置や残火安全装置、過圧防止安全装置等の出力は、以上の制御装置を使用した安全制御のほかにも、ハードウェアで構成された安全装置につながれており、万一制御装置そのものが不良となっても、火災の発生等の事故につながらないようになっている。
【００１８】
図３に示した給湯装置は、１缶１水路式と呼ぱれ、１つの給湯器に１つの熱交換器と１つの給湯水路を有する最も簡単なものであるが、この他に１つの給湯器に２つの熱交換器と２つの給湯系統（例えぱ給湯栓への給湯用と風呂の追い焚き用）を有する２缶２水路式のもの、１つの熱交換器と２つの給水系統を有する１缶２水路式のもの等、種々のものがある。本明細書でいう「ガス式給湯装置」とは、これら全ての方式の給湯装置を含むものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなガス式給湯装置の制御方式においては、制御装置そのものが正常に作動している場合は、各アクチュエータヘの命令が正常に出カされ、安全確認も行われているので、給湯装置の運転が暴走することはない。しかし、制御装置はマイクロコンピュータを中心として構成されているため、まれにはノイズ等の影響により、マイクロコンピュータのプログラムが正常でないルーチンに飛び込み暴走することがある。このような場合は、通常、ウォッチドッグタイマーにより、一定時間制御装置からの応答がなかった場合に、ハードウェア的な安全装置を働かせることにしているが、これでも不十分な場合がある。
【００２０】
もちろん、前述のように、制御装置による安全確認の他に、火災につながるような重大な異常については、ハードウェアーにより構成された安全装置が別に設けられているので、このような事態が発生するのは防がれるが、たとえば、いつまでたっても着火シーケンスに入らず、点火が行われないというような異常が発生する恐れがある。
【００２１】
また、このような制御装置の異常は、ハードウェアによる安全装置を働かせなくても、マイクロコンピュータを初期状態に戻すだけで解決可能な場合が多い。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マイクロコンピュータのプログラムの暴走に起因する軽微な異常については、ハードウェアによる安全装置が働く前に、自動的に解消する方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第１の手段は、制御装置により制御され、ガスの燃焼熱により水を加熱して給湯を行うガス式給湯装置であって、前記制御装置とは別にリセット回路を有し、当該リセット回路は、制御装置が異常を検知しておらず、かつ、直接又は前記制御装置を介して入力される各種センサの状態の組み合わせが、あり得ないものであるとき、前記制御装置をリセットするリセット機能を有することを特徴とするガス式給湯装置（請求項１）である。
【００２４】
本手段においては、制御装置が異常を検知しておらず、かつ、直接又は前記制御装置を介して入力される各種センサの状態の組み合わせが、あり得ないものであるとき、異常が発生しているのに制御装置がその異常を検知しておらず、従って制御装置が暴走しているものと判断し、制御装置をリセット（初期状態に戻す）するようにする。これは、通常、制御装置を構成するマイクロコンピュータのリセット入力をＯＮとすることにより行われる。これにより、制御装置は初期状態に戻されるので、暴走しているルーチンから抜け出すことができ、制御を正常状態に復帰させることができる。
【００２５】
前記課題を解決するための第２の手段は、制御装置により制御され、ガスの燃焼熱により水を加熱して給湯を行うガス式給湯装置であって、前記制御装置とは別にリセット回路を有し、当該リセット回路は、制御装置が異常を検知しておらず、かつ、直接又は前記制御装置を介して入力される各種センサの状態の組み合わせが、あり得ないものであるとき、前記制御装置への電源供給を一旦停止して再投入する電源再投入機能を有することを特徴とするガス式給湯装置（請求項２）である。
【００２６】
前記第１の手段においては、制御装置に対してリセット出力を行って初期状態に戻していたが、本手段においてはリセット出力の代わりに、制御装置への電源を一旦切りとし、再投入を行うようにしている。これにより、リセットと同じように、制御装置を初期状態に戻すことができるので、前記第１の手段と同様の効果が得られる。
【００２７】
前記課題を解決する第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記リセット回路が、リセット機能、又は電源再投入機能が所定時間中に所定回数以上繰り返されたときは、ガス式給湯装置への電源供給を停止する機能を有することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２８】
前記第１の手段、第２の手段において制御装置の初期状態化を行っても、状況が変化しないときは、制御装置が重度の異常に陥っているか、リセット回路へのセンサーからの出力が異常になっている等の理由が考えられ、前記第１の手段、第２の手段におけるような解決手段では解決が不可能である。よって、安全を確保するために、ガス式給湯装置への電源供給を停止する。
【００２９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記リセット回路は、リセット又は電源再投入を、前記制御装置が、エラーチェック中であることを示す信号を出していないときのみ行うものであることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００３０】
センサーの状態が異常となったときは、制御装置がエラーチェックを行うルーチンを実行することが多く、このようなときに制御装置をリセットしたり電源再投入を行うと、正常に働いていた制御装置の作動を途中で中断することになってしまう。よって、本手段においては、制御装置がエラーチェックを行っているときには、リセット又は電源再投入を行わないようにしている。制御装置がエラーチェックを行っているかどうかは、エラーチェックを行っているときに、制御装置からそれを示す出力を出し、それをリセット回路に入力するようにすればよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例を示すブロック図である。図１において、１はガス式給湯装置本体、２は制御装置、３は各アクチュエータ、４は各センサー、５は電源基板、６はリセット回路を示す。制御装置２は、従来技術の説明で述べたように、各センサー４からの入力を基に、各アクチュエータ３に命令出力を出し、給湯温度、給湯流量等の各種の制御や安全制御を行う。電源基板５は制御装置２に制御電源を供給する。電源基板５からは、各アクチュエータ３や各センサー４へも電源が供給されるが、これらについては図示を省略する。
【００３２】
本実施の形態においては、これらの従来の装置に、リセット回路６を追加している。リセット回路６には、各センサー４からの出力が直接入力されたり、制御装置２を介して入力されている。なお、本実施の形態においては制御装置２が不良となることを前提としているので、なるべく、各センサー３の出力は直接リセット回路６に入力されるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
リセット回路６はこれらの入力の組み合わせを判断し、異常な組み合わせが発見された場合には、リセット出力を制御装置２に対して出力する。異常な組み合わせとは、例えば元ガス電磁弁が「開」となっているのに、給湯温度が非常に低いとか、水量センサーがＯＦＦであるのに元ガス電磁弁が「開」となっているような状態をいう。
【００３４】
リセット出力を受けた制御装置２は、その中のマイクロコンピュータをリセット状態とし、初期状態からプログラムを再スタートさせる。これにより、マイクロコンピュータのプログラムが暴走しているような状態であっても、イニシャルリセットにより回復することができ、正常な制御状態とすることができる。実際にセンサーやアクチュエータが不良となっている場合には、回復後、制御装置が有するエラー処理ルーチンが働き、安全制御とエラー出力がなされる。
【００３５】
なお、以上述べたようなリセット回路６からのリセット出力は、制御装置２がエラー処理を行っているときには出力しないようにしておくことが好ましい。それは、エラー処理を行っているときに制御装置２をリセットすると、せっかくの正常なエラー処理が中断されることになるからである。よって、本実施の形態においては、制御装置２がエラー処理を行っている間は、「エラー判別」出力をリセット回路６に送り、リセット回路６は、この出力がある間はリセット出力を出力しないようにしている。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、所定時間中に所定回数のリセット出力が出力されたときは、電源基板５に指令を出し、制御装置２をはじめ、全ての機器への電源供給を停止するようにしている。これは、複数回のリセットを繰り返しても異常状態が継続されている場合には、安全上問題があるとして、ハードウェア的に安全が保たれるようにするためである。全ての電源が切られると、元ガス電磁弁、ガス比例弁が「閉」となるので、火災等の発生が確実に防止される。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態の第２の例を示すブロック図である。図２において７は電源スイッチであり、その他の符号は図１に示した要素と同じ要素を示す図２に示す実施の形態の作動は、図１に示した実施の形態の作動と基本的には同じであるが、リセット回路６より、リセット出力を制御装置２に与える代わりに、電源スイッチ７により制御装置２への電源供給を一旦切り、その後再投入することのみが異なっている。電源の再投入が行われると、制御装置２内のマイクロコンピュータは初期状態にリセットされ、そこから再び制御が開始されるので、リセットをかけたのと同じ効果が得られる。
【００３８】
その他の動作については、図１に示したものと同じなので説明を省略するが、この場合においても、所定時間中に所定回数のリセット出力が出力されたときは、電源基板５に指令を出し、制御装置２をはじめ、全ての機器への電源供給を停止するようにしている。その理由は、電源スイッチ７により制御装置２への電源を切るだけでは、安全上対策が不十分であるからである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明、請求項２に係る発明においては、制御装置内のマイクロコンピュータが暴走しているような場合でも、制御装置を初期状態にもどすことにより、暴走しているルーチンから抜け出すことができ、制御を正常状態に復帰させることができる。よって、ハードウェアによって形成された安全回路が働いてシステム全体が停止される前に、自動的に制御を正常に復帰させることができる。
【００４０】
請求項３に係る発明においては、リセットや電源再投入を繰り返しても異常が復帰しないとき、全システムを停止することができるので、安全なガス式給湯装置とすることができる。
【００４１】
請求項４に係る発明においては、制御装置がエラーチェックを行っていないときのみ、リセット又は電源再投入を行うようにしているので、エラーチェックが途中で中断されてしまうようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示すブロツク図である。
【図３】ガス式給湯装置の例を示す概要図である。
【図４】ガス式給湯装置の制御装置の動作の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ガス式給湯装置本体
２…制御装置
３…各アクチュエータ
４…各センサー
５…電源基板
６…リセット回路
７…電源スイッチ

Claims (4)

1. 制御装置により制御され、ガスの燃焼熱により水を加熱して給湯を行うガス式給湯装置であって、前記制御装置とは別にリセット回路を有し、当該リセット回路は、制御装置が異常を検知しておらず、かつ、直接又は前記制御装置を介して入力される各種センサの状態の組み合わせが、あり得ないものであるとき、前記制御装置をリセットするリセット機能を有することを特徴とするガス式給湯装置。
2. 制御装置により制御され、ガスの燃焼熱により水を加熱して給湯を行うガス式給湯装置であって、前記制御装置とは別にリセット回路を有し、当該リセット回路は、制御装置が異常を検知しておらず、かつ、直接又は前記制御装置を介して入力される各種センサの状態の組み合わせが、あり得ないものであるとき、前記制御装置への電源供給を一旦停止して再投入する電源再投入機能を有することを特徴とするガス式給湯装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のガス式給湯装置であって、前記リセット回路は、リセット機能、又は電源再投入機能が所定時間中に所定回数以上繰り返されたときは、ガス式給湯装置への電源供給を停止する機能を有することを特徴とするガス式給湯装置。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のガス式給湯装置であって、前記リセット回路は、リセット又は電源再投入を、前記制御装置が、エラーチェック中であることを示す信号を出していないときのみ行うものであることを特徴とするガス式給湯装置。

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