JP3834408B2 - 燃焼機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス中のＣＯ濃度を検出することができるＣＯ検出手段を備えた燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には燃焼機器である給湯器のモデル例が室内に設置された使用形態で示されている。この給湯器１は、燃焼ファン２の回転によってフィルター３を介して室内の空気をバーナ４に送り込み、バーナ４に供給される燃料ガスを燃焼して熱交換器５を加熱し、この熱交換器５を通る水を湯にし、熱交換器５の出側に接続される給湯管を介して台所等の所望の場所に給湯を行うものである。この給湯器の燃焼運転は制御装置６により行われ、この制御装置６にはリモコン７が接続されている。
【０００３】
この給湯器１を室内に設置するときには給湯器１の排気出側筒部８に排気管路（煙突）１０の根元を接続し、排気管路１０の先端側は建物の外に出し、バーナ４の燃焼により生じた排気ガスを上記排気管路１０を通して建物の外に排出するように構成している。
【０００４】
また、この給湯器１にはバーナ４の燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することができるＣＯ検出手段であるＣＯセンサ１１が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、経年劣化等により排気管路１０が腐食して排気管路１０に破れが生じる場合があり、排気管路１０は天井裏等の目に付かない所を通っているので、上記配管破れを給湯器の利用者が見付けるのは困難であった。
【０００６】
このように排気管路１０に配管破れが生じている場合にバーナ４の燃焼が行われると、排気管路１０を通る排気ガスの一部が上記破れから室内に漏れ出てしまい、その漏れ出た排気ガス中の一酸化炭素ガス（ＣＯガス）によって室内にいる人に一酸化炭素中毒を起こさせてしまうという重大な問題を生じさせてしまう虞がある。また、複数の配管を接続して排気管路１０が形成されている場合にはその配管の継ぎ目に隙間がある場合に上記同様な問題が発生する虞がある。
【０００７】
上記配管破れの大きさは、通常、破れ発生当初には非常に小さく時間の経過と共に大きくなると想定されることから、配管破れの大きさが小さく該破れから漏れ出る排気ガス量が少なく危険となる前に配管破れを検出して上記配管破れに起因した一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に防止する手段が望まれている。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路に破れが生じたことを自動的に検出することが可能な燃焼機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した直後に上記ＣＯ検出手段により検出されたＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上であり、かつ、バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間が経過したときにＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたＣＯ濃度以下に低下した場合には、上記排気管路に配管破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けた構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１０】
第２の発明は、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、上記ＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度を監視するＣＯ濃度監視部と；バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した以降に上記ＣＯ濃度監視部により監視されたＣＯ濃度に基づき血中ヘモグロビンＣＯ濃度を予め定めた手法に従って検出する血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部と；バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間を経過する前に上記ＣＯ濃度検出部により検出された血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上になったときには、排気管路に破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けた構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１１】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出部は配管破れ検出動作を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１２】
第４の発明は、上記第１又は第２又は第３の発明を構成する燃焼ファン継続駆動部はバーナ燃焼停止中に燃焼ファンを連続的に又は間欠的に回転駆動させる構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１３】
上記構成の発明において、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファン継続駆動部により燃焼ファンは継続駆動される。燃焼機器が室内に設置されている状態で排気管路に破れが生じている場合には排気管路を流れる排気ガスの一部が上記破れから室内に漏れ出ており、燃焼停止直後にも上記室内に漏れ出た排気ガスの一部が上記燃焼ファンの継続駆動によって燃焼機器内に流れ込むので、バーナ燃焼が停止したのにも拘わらずＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出される。その後、室内の換気がなされることから、ＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度は時間の経過と共に減少していくことになる。
【００１４】
このような配管破れが発生しているときの燃焼停止後における検出ＣＯ濃度の変化傾向を利用して、例えば、バーナ燃焼が停止した直後にＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上であり、かつ、バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間を経過したときにＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたＣＯ濃度以下に低下したときには、配管破れ検出部は排気管路に配管破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する。
【００１５】
配管破れの大きさが小さい場合にも配管破れを検出することが可能であり、上記の如く、配管破れ警報信号が出力されたときに、例えば、配管破れがあることを示すランプ等を点灯させて注意を促し、一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に防止することを可能にする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００１７】
第１の実施形態例の燃焼機器は前記図５に示す給湯器の構成を有し、図１には第１の実施形態例において特徴的な制御構成が実線により示されている。
【００１８】
この実施形態例に示す制御装置６は、排気管路１０の破れを自動的に検出することが可能な制御構成を有し、図１の実線に示すように、燃焼制御部１５と、ＣＯ濃度監視部１６と、燃焼ファン継続駆動部１７と、配管破れ検出部１８と、報知制御部２０とを有して構成されている。また、この実施形態例では、排気管路１０に配管破れが検出されたときに配管破れが発生していることを報せる報知手段２１（例えば、ブザーやランプ等）が図５の点線に示すようにリモコン７や給湯器本体や、室内の壁等の任意の設置場所に設けられている。
【００１９】
燃焼制御部１５はバーナ４の燃焼を制御する構成を有する。バーナ４の燃焼制御手法には様々な手法があり、ここでは、それら手法のうちのいずれの手法を用いてもよく、その燃焼制御手法の説明は省略する。
【００２０】
燃焼ファン継続駆動部１７は上記燃焼制御部１５の制御動作情報を時々刻々と取り込み、この取り込んだ情報に基づきバーナ４が燃焼停止中であることを検知している間には、燃焼ファン２を連続的に回転駆動させる。
【００２１】
ＣＯ濃度監視部１６はタイマ（図示せず）を内蔵し、予め定めたサンプリング時間間隔（例えば、１秒間隔）でＣＯセンサ１１から出力されるセンサ出力をＣＯ濃度として取り込み、ＣＯ濃度を監視する。
【００２２】
配管破れ検出部１８は燃焼制御部１５の制御動作情報を時々刻々と取り込み、この取り込んだ情報に基づきバーナ４が燃焼停止中であると検知しているときには、上記ＣＯ濃度監視部１６の監視情報を時々刻々と取り込んでＣＯセンサ出力１１により予め定めたＣＯガス発生判断値Ｐsh以上のＣＯ濃度が検出されているか否かを判断する。上記ＣＯガス発生判断値Ｐshは、室内に給湯器以外の石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼を行って排気ガスを発生しているか否かを判断するための値であり、室内の大きさ等を考慮して予め実験や演算等により求め与えられている。
【００２３】
バーナ４の燃焼停止中にも上記燃焼ファン継続駆動部１７により燃焼ファン２は連続的に回転駆動していることから、この燃焼ファン２の回転駆動によって室内の空気がフィルター３を介して給湯器内に流れ込んで該通気中のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出される。室内には石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼している場合があり、このような場合には、上記石油ストーブ等の燃焼により発生した排気ガスの一部が給湯器内に入り込んで該排気ガス中のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出されることから、バーナ４の燃焼停止中にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき上記石油ストーブ等の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガス発生の有無を検知することができる。このことから、配管破れ検出部１８は、上記ＣＯセンサ１１の検出ＣＯ濃度が上記ＣＯガス発生判断値Ｐsh以上であるときには給湯器以外の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガスが室内で発生していると判断し、ＣＯセンサ１１の検出ＣＯ濃度が上記ＣＯガス発生判断値Ｐsh未満であるときには室内で給湯器以外の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガスの発生はないと判断する。
【００２４】
上記のようにバーナ燃焼停止中のＣＯセンサ１１のセンサ出力によって、室内の空気中にＣＯガスが殆ど含まれていないことが検知されている状態（つまり、石油ストーブ等が燃焼を行っていない状態）から給湯器のバーナ燃焼が開始されたことを検知したときには、配管破れ検出部１８は室内の空気中にＣＯガスが殆ど含まれていない状態からバーナ燃焼が開始されたことを示すＣＯ無しフラグを立てる。
【００２５】
また、配管破れ検出部１８は上記燃焼制御部１５の情報に基づきバーナ燃焼中であることを検知している間には、上記ＣＯ濃度監視部１６に監視されたＣＯ濃度が予め定めた許容範囲内に入っておりバーナ燃焼が正常に行われていることを確認する。そして、配管破れ検出部１８はバーナ燃焼が正常に行われている状態から燃焼停止したことを検知し、かつ、前記ＣＯ無しフラグが立っていることを検知したときには、以下に示す配管破れ検出動作を開始する。
【００２６】
ところで、排気管路１０に配管破れがないときにはバーナ４の燃焼中の室内には給湯器の排気ガスに起因したＣＯガスはなく、当然に、燃焼停止後の燃焼ファン継続駆動により給湯器内に供給された空気からＣＯ濃度は検出されないことから、図２の点線カーブに示すように、燃焼停止直後に検出ＣＯ濃度はほぼ零に低下する。
【００２７】
これに対して、排気管路１０に配管破れが生じているときにはバーナ燃焼中にその破れ部分から排気ガスの一部が室内に漏れ出てしまうので、室内には上記配管破れに起因したＣＯガスが混在しており、その空気が燃焼停止後の燃焼ファン継続駆動により給湯器内に供給されるので、図２の実線カーブに示すように、燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度は、例えば、１００ppm程度までしか低下せず、その後、燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度とほぼ同程度のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１によりしばらく検出され続けた後に、室内の換気が進むのに従って検出ＣＯ濃度は時間の経過と共に低下していくことが、本発明者等の実験により分かった。
【００２８】
この実施形態例では、排気管路１０に配管破れが生じている場合に特有な上記燃焼停止後における検出ＣＯ濃度の変化を利用して、排気管路１０の配管破れを検出する構成を備えた。
【００２９】
配管破れ検出部１８にはしきい値Ｓ（例えば、５０ppm）が予め定め与えられている。このしきい値は燃焼停止直後にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき排気管路１０に配管破れが生じているか否かを判断するための値であり、室内の大きさ等を考慮して予め実験や演算等により求め与えられている。ここでは、配管破れの大きさが小さくてもその配管破れを検出することができるＣＯ濃度がしきい値Ｓとして与えられており、配管破れに起因した重大な問題発生を未然に防止することができるように構成されている。
【００３０】
また、配管破れ検出部１８には排気管路１０に配管破れが生じている場合に燃焼停止してからＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度がほぼ零に低下するまでに要する時間（例えば、図２に示す時間Ｔst）を予め実験や演算等により求め判定時間として与えられている。
【００３１】
配管破れ検出部１８はＣＯ無しフラグが立っており、かつ、正常に燃焼が停止したときには、この燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度をＣＯ濃度監視部１６を通して取り込み、この取り込んだＣＯ濃度を前記しきい値Ｓに比較し、検出ＣＯ濃度がしきい値Ｓ以上であるか否かを判断する。
【００３２】
また、配管破れ検出部１８はタイマ（図示せず）を内蔵しており、燃焼が停止してからの経過時間を計測する。上記検出ＣＯ濃度としきい値Ｓの比較により検出ＣＯ濃度がしきい値Ｓ以上であると判断したときには、ＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度の取り込みを継続して行い、燃焼が停止してからの経過時間を示す上記タイマの計測時間が前記判定時間Ｔstに達する前にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度が予め定めた図２に示すＣＯ濃度Ｓst（例えば、２０ppm）以下に低下してほぼ零になったと判断したときには、燃焼停止後の検出ＣＯ濃度が前記配管破れが生じているときに特有な変化傾向を示したと判断し、このことから排気管路１０に配管破れが生じていると判断し、配管破れが発生していることを示す配管破れ警報信号を報知制御部２０に出力する。
【００３３】
また、配管破れ検出部１８は燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ未満であると判断したときには配管破れ無しと判断し、前記タイマ駆動を停止・リセットすると共に、前記ＣＯ無しフラグをクリアし、次の配管破れ検出に備える。
【００３４】
報知制御部２０は上記配管破れ検出部１８から配管破れ警報信号を受け取ると、排気管路１０に配管破れが生じていると検知し、この状態で給湯器を継続使用するのは危険であることを給湯器の利用者に知らせるために予め定められた報知手段２１を利用して、配管破れを報知する。さらに、安全を図るためには配管破れ検出部１８は配管破れ警報信号を燃焼制御部１５にも出力し、燃焼制御部１５は上記配管破れ警報信号が加えられると、それ以降の燃焼動作を行わないようにし、前記したような排気管路１０の破れから排気ガスが室内に漏れ出て一酸化炭素中毒を引き起こすというような重大な問題発生を確実に回避するように構成してもよい。
【００３５】
この実施形態例によれば、燃焼停止中にも燃焼ファン２を回転駆動させて室内の空気中のＣＯ濃度をＣＯセンサ１１により検出できる構成とし、排気管路１０に配管破れが生じているときにＣＯセンサ１１に検出される燃焼停止後の特有なＣＯ濃度変化を利用して排気管路１０の配管破れを検出する構成を備えたので、排気管路１０の破れの大きさが小さいうちに配管破れが生じたことを自動的に検知することができ、このように、配管破れが検知されたときに給湯器の利用者に注意を促す等によって、上記配管破れに起因した一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に回避することができる。
【００３６】
また、この実施形態例では、燃焼停止直後に検出されるＣＯ濃度だけでなく、燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ以上であるときには燃焼を停止してから検出ＣＯ濃度がほぼ零に低下するのに要する時間をも考慮して配管破れが生じているか否かを判断する構成としたので、燃焼停止後に検出されるＣＯ濃度が室内で使用されている石油ストーブ等から発生したＣＯガスに起因したものであるのか、配管破れに起因したものであるのかを区別検知することができ、石油ストーブ等から発生した排気ガスの影響を受けずに正確に配管破れを検出することができる。
【００３７】
それというのは、室内には石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼している場合があり、この場合にはその燃焼装置から発生した排気ガス中のＣＯガスが室内の空気中に混在しているので、燃焼停止中に上記燃焼装置の排気ガスに起因したＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出されることになる。その燃焼装置に起因したＣＯ濃度は配管破れに起因したＣＯ濃度と同程度であり、ＣＯ濃度の大きさだけでは燃焼装置に起因したＣＯ濃度であるのか、配管破れに起因したＣＯ濃度であるのかを区別検知することは困難である。
【００３８】
しかし、石油ストーブ等は連続的に長い時間に亙り使用されるものであることから、石油ストーブ等の燃焼装置からＣＯガスが発生しているときには燃焼停止中の長い時間に亙り同程度のＣＯ濃度が検出され続けるのに対して、上記の如く、配管破れに起因した検出ＣＯ濃度は燃焼が停止してから時間の経過と共に減少していくという特徴がある。このことから、上記の如く、燃焼が停止してからの検出ＣＯ濃度の変化を考慮して配管破れの有無判断を行うことによって、給湯器以外の燃焼装置から発生した排気ガスの影響を受けずに正確に配管破れを検出することができる。
【００３９】
特に、この実施形態例では、ＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行うので、つまり、燃焼前に石油ストーブ等の燃焼に起因した排気ガスが室内の空気中に混在しておらず、燃焼停止後にも石油ストーブ等から発生した排気ガスの影響を受けずに配管破れ検出動作を行うことができると想定されるときのみ、配管破れ検出動作を行うので、石油ストーブ等から発生した排気ガスに起因して配管破れが生じていないのに配管破れが発生していると誤判断されるのをより確実に防止することができる。
【００４０】
以下に、第２の実施形態例を説明する。この実施形態例の燃焼機器は図５に示す給湯器のシステム構成を有し、この実施形態例において特徴的なことは、燃焼停止後にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき血中ヘモグロビンＣＯ濃度を求め、この求めた血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づいて配管破れを検出する構成を備えたことであり、この実施形態例の燃焼機器の制御装置６は図１の実線に示す燃焼制御部１５とＣＯ濃度監視部１６と燃焼ファン継続駆動部１７と配管破れ検出部１８に加えて、図１の点線に示す血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２を有して構成されている。なお、この実施形態例の説明において前記第１の実施形態例と共通する部分の重複説明は省略する。
【００４１】
血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は燃焼制御部１５の制御情報を時々刻々と取り込み、バーナ４の燃焼が停止する度に血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出動作を開始する。血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出手法には様々な手法が提案されており、ここでは、それら手法のうちのいずれの手法を用いて血中ヘモグロビンＣＯ濃度を検出してもよいが、ここでは、その一例を以下に説明する。
【００４２】
ところで、血中ヘモグロビンＣＯ濃度とは血液中のヘモグロビンに対するＣＯに接合したヘモグロビンの割合を示すものであり、ＣＯガスを含む雰囲気中に人が晒されたときに上記血中ヘモグロビンＣＯ濃度は時間の経過と共に増加し、この血中ヘモグロビンＣＯ濃度の増加傾向は雰囲気中のＣＯ濃度が高くなるに従って急激となる。
【００４３】
血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は図３の実線に示すように比率算出積算部２３とＣＯ濃度検出部２４とを有して構成されている。ＣＯ濃度検出部２４は燃焼制御部１５の制御情報に基づき燃焼が停止したことを検知した以降に予め定めた単位時間ｔ間隔毎にＣＯ濃度を検出する。例えば、上記単位時間ｔを１０秒としたとき、１秒毎にＣＯセンサ１１により出力されるセンサ出力をＣＯ濃度監視部１６を介して取り込み、それら取り込んだサンプリング値を単純に又は重み付けをして平均した値を単位時間１０秒毎に算出し該算出した値をＣＯ濃度として検出して比率算出積算部２３に出力する。
【００４４】
比率算出積算部２３には図４に示すようなＣＯ濃度と該ＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときに血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めた濃度（例えば、１０％）に達するまでの時間との関係が予め実験や演算等により求められ与えられている。なお、ここでは、上記ＣＯ濃度と時間の関係データは図４に示すようなグラフデータにより与えられているが、表データや演算式データのデータ形式により与えてもよい。
【００４５】
比率算出積算部２３は上記ＣＯ濃度検出部２４からＣＯ濃度を受け取ると、前記ＣＯ濃度と時間の関係データから上記受け取ったＣＯ濃度に対応する時間を検出する。例えば、ＣＯ濃度が図４に示Ｐexであったときには該ＣＯ濃度Ｐexに対応する時間はＴexであると検出される。
【００４６】
比率算出積算部２３は上記の如く求めた時間Ｔexに対する前記単位時間ｔの割合（ｔ／Ｔex）を重み付け比率ＥＲとして算出する。このようにして、算出された重み付け比率ＥＲを比率算出積算部２３は積算して積算値ＴＲを求める。この求めた積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度として比率算出積算部２３は配管破れ検出部１８に出力する。なお、上記積算値ＴＲが１になったときに、血中ヘモグロビンＣＯ濃度は前記図４のデータを作成するための設定の濃度（例えば、１０％）になったことを示す。
【００４７】
配管破れ検出部１８は、燃焼停止中には前記第１の実施形態例と同様にＣＯ濃度監視部１６により監視されたＣＯ濃度に基づき室内に排気ガスが混在しているか否かを検知し、排気ガスが室内の空気中に混在しておらず石油ストーブ等の燃焼が行われていないことを検知している状態から給湯器の燃焼が開始されたことを示すＣＯ無しフラグが立っているときには、バーナ燃焼が正常に停止してから予め定めた時間Ｔを経過するまでの間、上記比率算出積算部２３から加えられた血中ヘモグロビンＣＯ濃度を予め定めた血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstに比較する。
【００４８】
上記設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstは血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づき排気管路１０に配管破れが生じているか否かを判断するための値である。前記したように、配管破れが生じているときには燃焼停止直後の室内の空気中に配管破れに起因したＣＯガスが混在していることから、燃焼が停止したのにも拘わらずＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されて比率算出積算部２３から出力される血中ヘモグロビンＣＯ濃度が時間の経過に従って増加することになる。この配管破れが生じている状態での血中ヘモグロビンＣＯ濃度の増加傾向を実験や演算等により求めて、例えば、上記時間Ｔよりも短い予め定めた時間Ｔpsを経過したときに配管破れが生じている状態で達すると想定される血中ヘモグロビンＣＯ濃度を求め該濃度を設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstとして与える。
【００４９】
配管破れ検出部１８は上記加えられた血中ヘモグロビンＣＯ濃度と上記設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstとの比較によって、燃焼が停止してから上記時間Ｔを経過する前に、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が上記設定値Ｐst以上であると判断されたときには、排気管路１０に配管破れが生じていると判断し、配管破れ警報信号を報知制御部２０に出力する。
【００５０】
報知制御部２０は前記第１の実施形態例と同様にして配管破れが生じていることを報知手段２１を利用して報知する。
【００５１】
また、上記配管破れ検出部１８は燃焼が停止してから予め定めた時間Ｔを経過しても、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２から出力された血中ヘモグロビンＣＯ濃度が設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstに達しなかったときには、内臓のタイマを停止・リセットすると共に、ＣＯ無しフラグをクリアし、次の配管破れ検出に備える。
【００５２】
この実施形態例によれば、血中ヘモグロビンＣＯ濃度を利用して配管破れを検出する構成を備えたので、前記第１の実施形態例と同様に、配管破れに起因した重大な問題発生を未然に防止することができるという優れた効果を得ることができる。
【００５３】
また、ＣＯセンサ１１によりＣＯガスが検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成としたので、つまり、石油ストーブ等の燃焼装置から排気ガスが発生していない状態から給湯器の燃焼が開始され、この燃焼が停止した後にも上記燃焼装置から排気ガスが発生しないと想定されるときのみ、配管破れ検出動作を行うので、配管破れに関係ない排気ガスが室内に混在しているときには配管破れ検出動作は行われず、配管破れが発生していないのに上記燃焼装置の排気ガスの影響を受けて配管破れが発生しているという誤判断がなされるのを防止することができる。
【００５４】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、バーナ燃焼前にＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されていなかったときのみ、つまり、ＣＯ無しフラグが立っているときのみ、バーナ燃焼の停止後に、配管破れ検出動作として、ＣＯ濃度、又は、血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づいた配管破れ有無判断動作と、配管破れがあると判断したときに配管破れ警報信号を出力する信号出力動作とを行ったが、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無に関係なく上記配管破れ有無判断動作を行い、この配管破れ有無判断動作により配管破れがあると判断されたときには、バーナ燃焼前にＣＯ濃度が検出されていなかったときのみ、上記信号出力動作を行うようにしてもよい。この場合にも、上記各実施形態例に述べたように、燃焼装置等から発生したＣＯガスの影響を受けずに、配管破れが発生しているときのみ、配管破れを報知することが可能である。
【００５５】
また、上記各実施形態例では、燃焼停止中には燃焼ファン２を連続的に回転駆動していたが、例えば、図６に示すように、燃焼停止中に間欠的に回転駆動するように構成してもよい。この場合、燃焼ファン１３の間欠運転中には、燃焼ファン１３の停止時又は停止直前にＣＯセンサ１１により検出されたＣＯ濃度（例えば、図６に示す点Ａ，Ｂ，Ｃ等のＣＯ濃度）に基づいて、配管破れ検出部１８は配管破れ検出動作を行うようにしてもよい。
【００５６】
さらに、上記各実施形態例では、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を判断していたが、前記第１の実施形態例に示したように、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を利用しなくても、ほぼ確実に配管破れによるＣＯ濃度なのか該配管破れ以外に起因したＣＯ濃度によるものなのかを区別検知することが可能な構成を設けた場合には、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を検知しなくてもよい。この場合には、燃焼前の室内の空気中におけるＣＯ濃度検出を行わなくてよいので、例えば、燃焼ファン継続駆動部１７には燃焼停止してから配管破れを検出するのに必要な時間を予め与えておき、燃焼ファン継続駆動部１７は燃焼停止してから上記与えられている時間を経過するまで燃焼ファン２の継続駆動を行い、それ以外の燃焼停止中には燃焼ファン２を駆動させない構成としてもよい。
【００５７】
さらに、上記第１の実施形態例では、配管破れが生じている場合に燃焼を停止してからＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度がほぼ零に低下するのに要する時間を判定時間Ｔstとして与えていたが、前記しきい値Ｓよりも低い予め定めたＣＯ濃度Ｐに低下するのに要する時間を判定時間として与えてもよい。この場合には、燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ以上であり、かつ、上記判定時間が経過したときに、検出ＣＯ濃度が上記ＣＯ濃度Ｐよりも低い予め定めたＣＯ濃度以下に停止したときに、配管破れが生じていると判断する。
【００５８】
さらに、上記第１の実施形態例では、ＣＯ濃度Ｓstは固定値として与えられていたが、このＣＯ濃度Ｓstは燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度に基づき可変設定してもよい。この場合には、例えば、燃焼停止直後のＣＯ濃度１００ppmに対応するＣＯ濃度Ｓstは２０ppm、燃焼停止直後のＣＯ濃度２００ppmに対応するＣＯ濃度Ｓstは１００ppmという如く、燃焼停止直後のＣＯ濃度に対応させてＣＯ濃度Ｓstが与えられている表データやグラフデータ、又は、燃焼停止直後のＣＯ濃度に基づきＣＯ濃度Ｓstを算出するための演算式データが予め定め与えられ、配管破れ検出部１８は、燃焼が停止する度に、燃焼停止直後のＣＯ濃度に基づきＣＯ濃度Ｓstを求める構成を有する。
【００５９】
さらに、上記第２の実施形態例では、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は比率算出積算部２３により求められた重み付け比率ＥＲの積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度として出力していたが、比率算出積算部２３により求められた上記積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度に変換するための図３の点線に示す血中ヘモグロビンＣＯ濃度変換部２５を設け、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は上記血中ヘモグロビンＣＯ濃度変換部２５により検出された血中ヘモグロビンＣＯ濃度を出力するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態例では、燃焼機器として給湯器を例にして説明したが、この発明は、燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを設けた燃焼機器であれば適用することができ、例えば、風呂装置や給湯風呂複合器等にも適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、バーナ燃焼が停止した後も引き続き燃焼ファンを継続駆動させ、バーナ燃焼停止後の室内の空気中にＣＯガスが混在しているか否かをＣＯ検出手段を用いて検出できる構成とし、燃焼停止後にＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度に基づき、又は、燃焼停止後に検出されたＣＯ濃度に基づき得られる血中ヘモグロビンＣＯ濃度を利用して、排気管路に配管破れが生じていることを自動的に検出する構成を備えたので、配管破れが生じている部分から排気ガスが漏れ出て該漏れ出た排気ガスによって室内の人に一酸化炭素中毒を引き起こしてしまうという重大な問題を未然に防止することが可能である。
【００６２】
ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成としたものにあっては、例えば、室内の石油ストーブが燃焼している場合には、石油ストーブからは連続的に長時間に亙りＣＯガスが発生することから、バーナ燃焼前にＣＯ濃度が検出されている場合には室内で配管破れと関係ない排気ガスが発生していると判断することができ、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き上記配管破れに関係ない排気ガス発生があると想定されるので、上記の如く、ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成を備えることによって、配管破れが生じていないのにも拘わらず上記配管破れに関係ない排気ガスによって配管破れが生じていると誤判断されてしまうという問題を確実に回避することができる。
【００６３】
燃焼停止中に燃焼ファンを連続的に又は間欠的に回転駆動させるものにあっては、燃焼停止中にも室内の空気中のＣＯ濃度をＣＯ検出手段を用いて検出することができ、バーナ燃焼前に室内の空気中にＣＯガスが混在していたか否かを検知することができるのはもちろんのこと、燃焼停止してまもなく燃焼を再開しようとする場合に、例えば、配管破れに起因して室内の空気中に予め定めた危険なＣＯ濃度以上のＣＯガスが存在している場合には、燃焼再開を阻止して、配管破れに起因した問題を防止することができ、安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る各実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図２】配管破れが生じている場合にＣＯセンサにより検出されるＣＯ濃度の時間的変化例を示すグラフである。
【図３】血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部の一例を示すブロック図である。
【図４】ＣＯ濃度と該ＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときに血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めた濃度となる時間との関係例を示すグラフである。
【図５】燃焼機器のモデル例を室内に配設された状態例で示すモデル図である。
【図６】燃焼停止中の燃焼ファンの間欠運転の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 給湯器
２ 燃焼ファン
４ バーナ
１０ 排気管路
１６ ＣＯ濃度監視部
１７ 燃焼ファン継続駆動部
１８ 配管破れ検出部
２２ 血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス中のＣＯ濃度を検出することができるＣＯ検出手段を備えた燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には燃焼機器である給湯器のモデル例が室内に設置された使用形態で示されている。この給湯器１は、燃焼ファン２の回転によってフィルター３を介して室内の空気をバーナ４に送り込み、バーナ４に供給される燃料ガスを燃焼して熱交換器５を加熱し、この熱交換器５を通る水を湯にし、熱交換器５の出側に接続される給湯管を介して台所等の所望の場所に給湯を行うものである。この給湯器の燃焼運転は制御装置６により行われ、この制御装置６にはリモコン７が接続されている。
【０００３】
この給湯器１を室内に設置するときには給湯器１の排気出側筒部８に排気管路（煙突）１０の根元を接続し、排気管路１０の先端側は建物の外に出し、バーナ４の燃焼により生じた排気ガスを上記排気管路１０を通して建物の外に排出するように構成している。
【０００４】
また、この給湯器１にはバーナ４の燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することができるＣＯ検出手段であるＣＯセンサ１１が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、経年劣化等により排気管路１０が腐食して排気管路１０に破れが生じる場合があり、排気管路１０は天井裏等の目に付かない所を通っているので、上記配管破れを給湯器の利用者が見付けるのは困難であった。
【０００６】
このように排気管路１０に配管破れが生じている場合にバーナ４の燃焼が行われると、排気管路１０を通る排気ガスの一部が上記破れから室内に漏れ出てしまい、その漏れ出た排気ガス中の一酸化炭素ガス（ＣＯガス）によって室内にいる人に一酸化炭素中毒を起こさせてしまうという重大な問題を生じさせてしまう虞がある。また、複数の配管を接続して排気管路１０が形成されている場合にはその配管の継ぎ目に隙間がある場合に上記同様な問題が発生する虞がある。
【０００７】
上記配管破れの大きさは、通常、破れ発生当初には非常に小さく時間の経過と共に大きくなると想定されることから、配管破れの大きさが小さく該破れから漏れ出る排気ガス量が少なく危険となる前に配管破れを検出して上記配管破れに起因した一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に防止する手段が望まれている。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路に破れが生じたことを自動的に検出することが可能な燃焼機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した直後に上記ＣＯ検出手段により検出されたＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上であり、かつ、バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間が経過したときにＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたＣＯ濃度以下に低下した場合には、上記排気管路に配管破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けた構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１０】
第２の発明は、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、上記ＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度を監視するＣＯ濃度監視部と；バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した以降に上記ＣＯ濃度監視部により監視されたＣＯ濃度に基づき血中ヘモグロビンＣＯ濃度を予め定めた手法に従って検出する血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部と；バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間を経過する前に上記ＣＯ濃度検出部により検出された血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上になったときには、排気管路に破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けた構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１１】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出部は配管破れ検出動作を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１２】
第４の発明は、上記第１又は第２又は第３の発明を構成する燃焼ファン継続駆動部はバーナ燃焼停止中に燃焼ファンを連続的に又は間欠的に回転駆動させる構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１３】
上記構成の発明において、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファン継続駆動部により燃焼ファンは継続駆動される。燃焼機器が室内に設置されている状態で排気管路に破れが生じている場合には排気管路を流れる排気ガスの一部が上記破れから室内に漏れ出ており、燃焼停止直後にも上記室内に漏れ出た排気ガスの一部が上記燃焼ファンの継続駆動によって燃焼機器内に流れ込むので、バーナ燃焼が停止したのにも拘わらずＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出される。その後、室内の換気がなされることから、ＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度は時間の経過と共に減少していくことになる。
【００１４】
このような配管破れが発生しているときの燃焼停止後における検出ＣＯ濃度の変化傾向を利用して、例えば、バーナ燃焼が停止した直後にＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上であり、かつ、バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間を経過したときにＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたＣＯ濃度以下に低下したときには、配管破れ検出部は排気管路に配管破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する。
【００１５】
配管破れの大きさが小さい場合にも配管破れを検出することが可能であり、上記の如く、配管破れ警報信号が出力されたときに、例えば、配管破れがあることを示すランプ等を点灯させて注意を促し、一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に防止することを可能にする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００１７】
第１の実施形態例の燃焼機器は前記図５に示す給湯器の構成を有し、図１には第１の実施形態例において特徴的な制御構成が実線により示されている。
【００１８】
この実施形態例に示す制御装置６は、排気管路１０の破れを自動的に検出することが可能な制御構成を有し、図１の実線に示すように、燃焼制御部１５と、ＣＯ濃度監視部１６と、燃焼ファン継続駆動部１７と、配管破れ検出部１８と、報知制御部２０とを有して構成されている。また、この実施形態例では、排気管路１０に配管破れが検出されたときに配管破れが発生していることを報せる報知手段２１（例えば、ブザーやランプ等）が図５の点線に示すようにリモコン７や給湯器本体や、室内の壁等の任意の設置場所に設けられている。
【００１９】
燃焼制御部１５はバーナ４の燃焼を制御する構成を有する。バーナ４の燃焼制御手法には様々な手法があり、ここでは、それら手法のうちのいずれの手法を用いてもよく、その燃焼制御手法の説明は省略する。
【００２０】
燃焼ファン継続駆動部１７は上記燃焼制御部１５の制御動作情報を時々刻々と取り込み、この取り込んだ情報に基づきバーナ４が燃焼停止中であることを検知している間には、燃焼ファン２を連続的に回転駆動させる。
【００２１】
ＣＯ濃度監視部１６はタイマ（図示せず）を内蔵し、予め定めたサンプリング時間間隔（例えば、１秒間隔）でＣＯセンサ１１から出力されるセンサ出力をＣＯ濃度として取り込み、ＣＯ濃度を監視する。
【００２２】
配管破れ検出部１８は燃焼制御部１５の制御動作情報を時々刻々と取り込み、この取り込んだ情報に基づきバーナ４が燃焼停止中であると検知しているときには、上記ＣＯ濃度監視部１６の監視情報を時々刻々と取り込んでＣＯセンサ出力１１により予め定めたＣＯガス発生判断値Ｐsh以上のＣＯ濃度が検出されているか否かを判断する。上記ＣＯガス発生判断値Ｐshは、室内に給湯器以外の石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼を行って排気ガスを発生しているか否かを判断するための値であり、室内の大きさ等を考慮して予め実験や演算等により求め与えられている。
【００２３】
バーナ４の燃焼停止中にも上記燃焼ファン継続駆動部１７により燃焼ファン２は連続的に回転駆動していることから、この燃焼ファン２の回転駆動によって室内の空気がフィルター３を介して給湯器内に流れ込んで該通気中のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出される。室内には石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼している場合があり、このような場合には、上記石油ストーブ等の燃焼により発生した排気ガスの一部が給湯器内に入り込んで該排気ガス中のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出されることから、バーナ４の燃焼停止中にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき上記石油ストーブ等の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガス発生の有無を検知することができる。このことから、配管破れ検出部１８は、上記ＣＯセンサ１１の検出ＣＯ濃度が上記ＣＯガス発生判断値Ｐsh以上であるときには給湯器以外の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガスが室内で発生していると判断し、ＣＯセンサ１１の検出ＣＯ濃度が上記ＣＯガス発生判断値Ｐsh未満であるときには室内で給湯器以外の燃焼装置の燃焼に起因したＣＯガスの発生はないと判断する。
【００２４】
上記のようにバーナ燃焼停止中のＣＯセンサ１１のセンサ出力によって、室内の空気中にＣＯガスが殆ど含まれていないことが検知されている状態（つまり、石油ストーブ等が燃焼を行っていない状態）から給湯器のバーナ燃焼が開始されたことを検知したときには、配管破れ検出部１８は室内の空気中にＣＯガスが殆ど含まれていない状態からバーナ燃焼が開始されたことを示すＣＯ無しフラグを立てる。
【００２５】
また、配管破れ検出部１８は上記燃焼制御部１５の情報に基づきバーナ燃焼中であることを検知している間には、上記ＣＯ濃度監視部１６に監視されたＣＯ濃度が予め定めた許容範囲内に入っておりバーナ燃焼が正常に行われていることを確認する。そして、配管破れ検出部１８はバーナ燃焼が正常に行われている状態から燃焼停止したことを検知し、かつ、前記ＣＯ無しフラグが立っていることを検知したときには、以下に示す配管破れ検出動作を開始する。
【００２６】
ところで、排気管路１０に配管破れがないときにはバーナ４の燃焼中の室内には給湯器の排気ガスに起因したＣＯガスはなく、当然に、燃焼停止後の燃焼ファン継続駆動により給湯器内に供給された空気からＣＯ濃度は検出されないことから、図２の点線カーブに示すように、燃焼停止直後に検出ＣＯ濃度はほぼ零に低下する。
【００２７】
これに対して、排気管路１０に配管破れが生じているときにはバーナ燃焼中にその破れ部分から排気ガスの一部が室内に漏れ出てしまうので、室内には上記配管破れに起因したＣＯガスが混在しており、その空気が燃焼停止後の燃焼ファン継続駆動により給湯器内に供給されるので、図２の実線カーブに示すように、燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度は、例えば、１００ppm程度までしか低下せず、その後、燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度とほぼ同程度のＣＯ濃度がＣＯセンサ１１によりしばらく検出され続けた後に、室内の換気が進むのに従って検出ＣＯ濃度は時間の経過と共に低下していくことが、本発明者等の実験により分かった。
【００２８】
この実施形態例では、排気管路１０に配管破れが生じている場合に特有な上記燃焼停止後における検出ＣＯ濃度の変化を利用して、排気管路１０の配管破れを検出する構成を備えた。
【００２９】
配管破れ検出部１８にはしきい値Ｓ（例えば、５０ppm）が予め定め与えられている。このしきい値は燃焼停止直後にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき排気管路１０に配管破れが生じているか否かを判断するための値であり、室内の大きさ等を考慮して予め実験や演算等により求め与えられている。ここでは、配管破れの大きさが小さくてもその配管破れを検出することができるＣＯ濃度がしきい値Ｓとして与えられており、配管破れに起因した重大な問題発生を未然に防止することができるように構成されている。
【００３０】
また、配管破れ検出部１８には排気管路１０に配管破れが生じている場合に燃焼停止してからＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度がほぼ零に低下するまでに要する時間（例えば、図２に示す時間Ｔst）を予め実験や演算等により求め判定時間として与えられている。
【００３１】
配管破れ検出部１８はＣＯ無しフラグが立っており、かつ、正常に燃焼が停止したときには、この燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度をＣＯ濃度監視部１６を通して取り込み、この取り込んだＣＯ濃度を前記しきい値Ｓに比較し、検出ＣＯ濃度がしきい値Ｓ以上であるか否かを判断する。
【００３２】
また、配管破れ検出部１８はタイマ（図示せず）を内蔵しており、燃焼が停止してからの経過時間を計測する。上記検出ＣＯ濃度としきい値Ｓの比較により検出ＣＯ濃度がしきい値Ｓ以上であると判断したときには、ＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度の取り込みを継続して行い、燃焼が停止してからの経過時間を示す上記タイマの計測時間が前記判定時間Ｔstに達する前にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度が予め定めた図２に示すＣＯ濃度Ｓst（例えば、２０ppm）以下に低下してほぼ零になったと判断したときには、燃焼停止後の検出ＣＯ濃度が前記配管破れが生じているときに特有な変化傾向を示したと判断し、このことから排気管路１０に配管破れが生じていると判断し、配管破れが発生していることを示す配管破れ警報信号を報知制御部２０に出力する。
【００３３】
また、配管破れ検出部１８は燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ未満であると判断したときには配管破れ無しと判断し、前記タイマ駆動を停止・リセットすると共に、前記ＣＯ無しフラグをクリアし、次の配管破れ検出に備える。
【００３４】
報知制御部２０は上記配管破れ検出部１８から配管破れ警報信号を受け取ると、排気管路１０に配管破れが生じていると検知し、この状態で給湯器を継続使用するのは危険であることを給湯器の利用者に知らせるために予め定められた報知手段２１を利用して、配管破れを報知する。さらに、安全を図るためには配管破れ検出部１８は配管破れ警報信号を燃焼制御部１５にも出力し、燃焼制御部１５は上記配管破れ警報信号が加えられると、それ以降の燃焼動作を行わないようにし、前記したような排気管路１０の破れから排気ガスが室内に漏れ出て一酸化炭素中毒を引き起こすというような重大な問題発生を確実に回避するように構成してもよい。
【００３５】
この実施形態例によれば、燃焼停止中にも燃焼ファン２を回転駆動させて室内の空気中のＣＯ濃度をＣＯセンサ１１により検出できる構成とし、排気管路１０に配管破れが生じているときにＣＯセンサ１１に検出される燃焼停止後の特有なＣＯ濃度変化を利用して排気管路１０の配管破れを検出する構成を備えたので、排気管路１０の破れの大きさが小さいうちに配管破れが生じたことを自動的に検知することができ、このように、配管破れが検知されたときに給湯器の利用者に注意を促す等によって、上記配管破れに起因した一酸化炭素中毒等の重大な問題発生を未然に回避することができる。
【００３６】
また、この実施形態例では、燃焼停止直後に検出されるＣＯ濃度だけでなく、燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ以上であるときには燃焼を停止してから検出ＣＯ濃度がほぼ零に低下するのに要する時間をも考慮して配管破れが生じているか否かを判断する構成としたので、燃焼停止後に検出されるＣＯ濃度が室内で使用されている石油ストーブ等から発生したＣＯガスに起因したものであるのか、配管破れに起因したものであるのかを区別検知することができ、石油ストーブ等から発生した排気ガスの影響を受けずに正確に配管破れを検出することができる。
【００３７】
それというのは、室内には石油ストーブ等の燃焼装置が燃焼している場合があり、この場合にはその燃焼装置から発生した排気ガス中のＣＯガスが室内の空気中に混在しているので、燃焼停止中に上記燃焼装置の排気ガスに起因したＣＯ濃度がＣＯセンサ１１により検出されることになる。その燃焼装置に起因したＣＯ濃度は配管破れに起因したＣＯ濃度と同程度であり、ＣＯ濃度の大きさだけでは燃焼装置に起因したＣＯ濃度であるのか、配管破れに起因したＣＯ濃度であるのかを区別検知することは困難である。
【００３８】
しかし、石油ストーブ等は連続的に長い時間に亙り使用されるものであることから、石油ストーブ等の燃焼装置からＣＯガスが発生しているときには燃焼停止中の長い時間に亙り同程度のＣＯ濃度が検出され続けるのに対して、上記の如く、配管破れに起因した検出ＣＯ濃度は燃焼が停止してから時間の経過と共に減少していくという特徴がある。このことから、上記の如く、燃焼が停止してからの検出ＣＯ濃度の変化を考慮して配管破れの有無判断を行うことによって、給湯器以外の燃焼装置から発生した排気ガスの影響を受けずに正確に配管破れを検出することができる。
【００３９】
特に、この実施形態例では、ＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行うので、つまり、燃焼前に石油ストーブ等の燃焼に起因した排気ガスが室内の空気中に混在しておらず、燃焼停止後にも石油ストーブ等から発生した排気ガスの影響を受けずに配管破れ検出動作を行うことができると想定されるときのみ、配管破れ検出動作を行うので、石油ストーブ等から発生した排気ガスに起因して配管破れが生じていないのに配管破れが発生していると誤判断されるのをより確実に防止することができる。
【００４０】
以下に、第２の実施形態例を説明する。この実施形態例の燃焼機器は図５に示す給湯器のシステム構成を有し、この実施形態例において特徴的なことは、燃焼停止後にＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度に基づき血中ヘモグロビンＣＯ濃度を求め、この求めた血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づいて配管破れを検出する構成を備えたことであり、この実施形態例の燃焼機器の制御装置６は図１の実線に示す燃焼制御部１５とＣＯ濃度監視部１６と燃焼ファン継続駆動部１７と配管破れ検出部１８に加えて、図１の点線に示す血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２を有して構成されている。なお、この実施形態例の説明において前記第１の実施形態例と共通する部分の重複説明は省略する。
【００４１】
血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は燃焼制御部１５の制御情報を時々刻々と取り込み、バーナ４の燃焼が停止する度に血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出動作を開始する。血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出手法には様々な手法が提案されており、ここでは、それら手法のうちのいずれの手法を用いて血中ヘモグロビンＣＯ濃度を検出してもよいが、ここでは、その一例を以下に説明する。
【００４２】
ところで、血中ヘモグロビンＣＯ濃度とは血液中のヘモグロビンに対するＣＯに接合したヘモグロビンの割合を示すものであり、ＣＯガスを含む雰囲気中に人が晒されたときに上記血中ヘモグロビンＣＯ濃度は時間の経過と共に増加し、この血中ヘモグロビンＣＯ濃度の増加傾向は雰囲気中のＣＯ濃度が高くなるに従って急激となる。
【００４３】
血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は図３の実線に示すように比率算出積算部２３とＣＯ濃度検出部２４とを有して構成されている。ＣＯ濃度検出部２４は燃焼制御部１５の制御情報に基づき燃焼が停止したことを検知した以降に予め定めた単位時間ｔ間隔毎にＣＯ濃度を検出する。例えば、上記単位時間ｔを１０秒としたとき、１秒毎にＣＯセンサ１１により出力されるセンサ出力をＣＯ濃度監視部１６を介して取り込み、それら取り込んだサンプリング値を単純に又は重み付けをして平均した値を単位時間１０秒毎に算出し該算出した値をＣＯ濃度として検出して比率算出積算部２３に出力する。
【００４４】
比率算出積算部２３には図４に示すようなＣＯ濃度と該ＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときに血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めた濃度（例えば、１０％）に達するまでの時間との関係が予め実験や演算等により求められ与えられている。なお、ここでは、上記ＣＯ濃度と時間の関係データは図４に示すようなグラフデータにより与えられているが、表データや演算式データのデータ形式により与えてもよい。
【００４５】
比率算出積算部２３は上記ＣＯ濃度検出部２４からＣＯ濃度を受け取ると、前記ＣＯ濃度と時間の関係データから上記受け取ったＣＯ濃度に対応する時間を検出する。例えば、ＣＯ濃度が図４に示Ｐexであったときには該ＣＯ濃度Ｐexに対応する時間はＴexであると検出される。
【００４６】
比率算出積算部２３は上記の如く求めた時間Ｔexに対する前記単位時間ｔの割合（ｔ／Ｔex）を重み付け比率ＥＲとして算出する。このようにして、算出された重み付け比率ＥＲを比率算出積算部２３は積算して積算値ＴＲを求める。この求めた積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度として比率算出積算部２３は配管破れ検出部１８に出力する。なお、上記積算値ＴＲが１になったときに、血中ヘモグロビンＣＯ濃度は前記図４のデータを作成するための設定の濃度（例えば、１０％）になったことを示す。
【００４７】
配管破れ検出部１８は、燃焼停止中には前記第１の実施形態例と同様にＣＯ濃度監視部１６により監視されたＣＯ濃度に基づき室内に排気ガスが混在しているか否かを検知し、排気ガスが室内の空気中に混在しておらず石油ストーブ等の燃焼が行われていないことを検知している状態から給湯器の燃焼が開始されたことを示すＣＯ無しフラグが立っているときには、バーナ燃焼が正常に停止してから予め定めた時間Ｔを経過するまでの間、上記比率算出積算部２３から加えられた血中ヘモグロビンＣＯ濃度を予め定めた血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstに比較する。
【００４８】
上記設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstは血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づき排気管路１０に配管破れが生じているか否かを判断するための値である。前記したように、配管破れが生じているときには燃焼停止直後の室内の空気中に配管破れに起因したＣＯガスが混在していることから、燃焼が停止したのにも拘わらずＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されて比率算出積算部２３から出力される血中ヘモグロビンＣＯ濃度が時間の経過に従って増加することになる。この配管破れが生じている状態での血中ヘモグロビンＣＯ濃度の増加傾向を実験や演算等により求めて、例えば、上記時間Ｔよりも短い予め定めた時間Ｔpsを経過したときに配管破れが生じている状態で達すると想定される血中ヘモグロビンＣＯ濃度を求め該濃度を設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstとして与える。
【００４９】
配管破れ検出部１８は上記加えられた血中ヘモグロビンＣＯ濃度と上記設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstとの比較によって、燃焼が停止してから上記時間Ｔを経過する前に、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が上記設定値Ｐst以上であると判断されたときには、排気管路１０に配管破れが生じていると判断し、配管破れ警報信号を報知制御部２０に出力する。
【００５０】
報知制御部２０は前記第１の実施形態例と同様にして配管破れが生じていることを報知手段２１を利用して報知する。
【００５１】
また、上記配管破れ検出部１８は燃焼が停止してから予め定めた時間Ｔを経過しても、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２から出力された血中ヘモグロビンＣＯ濃度が設定の血中ヘモグロビンＣＯ濃度Ｐstに達しなかったときには、内臓のタイマを停止・リセットすると共に、ＣＯ無しフラグをクリアし、次の配管破れ検出に備える。
【００５２】
この実施形態例によれば、血中ヘモグロビンＣＯ濃度を利用して配管破れを検出する構成を備えたので、前記第１の実施形態例と同様に、配管破れに起因した重大な問題発生を未然に防止することができるという優れた効果を得ることができる。
【００５３】
また、ＣＯセンサ１１によりＣＯガスが検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成としたので、つまり、石油ストーブ等の燃焼装置から排気ガスが発生していない状態から給湯器の燃焼が開始され、この燃焼が停止した後にも上記燃焼装置から排気ガスが発生しないと想定されるときのみ、配管破れ検出動作を行うので、配管破れに関係ない排気ガスが室内に混在しているときには配管破れ検出動作は行われず、配管破れが発生していないのに上記燃焼装置の排気ガスの影響を受けて配管破れが発生しているという誤判断がなされるのを防止することができる。
【００５４】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、バーナ燃焼前にＣＯセンサ１１によりＣＯ濃度が検出されていなかったときのみ、つまり、ＣＯ無しフラグが立っているときのみ、バーナ燃焼の停止後に、配管破れ検出動作として、ＣＯ濃度、又は、血中ヘモグロビンＣＯ濃度に基づいた配管破れ有無判断動作と、配管破れがあると判断したときに配管破れ警報信号を出力する信号出力動作とを行ったが、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無に関係なく上記配管破れ有無判断動作を行い、この配管破れ有無判断動作により配管破れがあると判断されたときには、バーナ燃焼前にＣＯ濃度が検出されていなかったときのみ、上記信号出力動作を行うようにしてもよい。この場合にも、上記各実施形態例に述べたように、燃焼装置等から発生したＣＯガスの影響を受けずに、配管破れが発生しているときのみ、配管破れを報知することが可能である。
【００５５】
また、上記各実施形態例では、燃焼停止中には燃焼ファン２を連続的に回転駆動していたが、例えば、図６に示すように、燃焼停止中に間欠的に回転駆動するように構成してもよい。この場合、燃焼ファン１３の間欠運転中には、燃焼ファン１３の停止時又は停止直前にＣＯセンサ１１により検出されたＣＯ濃度（例えば、図６に示す点Ａ，Ｂ，Ｃ等のＣＯ濃度）に基づいて、配管破れ検出部１８は配管破れ検出動作を行うようにしてもよい。
【００５６】
さらに、上記各実施形態例では、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を判断していたが、前記第１の実施形態例に示したように、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を利用しなくても、ほぼ確実に配管破れによるＣＯ濃度なのか該配管破れ以外に起因したＣＯ濃度によるものなのかを区別検知することが可能な構成を設けた場合には、バーナ燃焼前のＣＯ濃度の有無を検知しなくてもよい。この場合には、燃焼前の室内の空気中におけるＣＯ濃度検出を行わなくてよいので、例えば、燃焼ファン継続駆動部１７には燃焼停止してから配管破れを検出するのに必要な時間を予め与えておき、燃焼ファン継続駆動部１７は燃焼停止してから上記与えられている時間を経過するまで燃焼ファン２の継続駆動を行い、それ以外の燃焼停止中には燃焼ファン２を駆動させない構成としてもよい。
【００５７】
さらに、上記第１の実施形態例では、配管破れが生じている場合に燃焼を停止してからＣＯセンサ１１により検出されるＣＯ濃度がほぼ零に低下するのに要する時間を判定時間Ｔstとして与えていたが、前記しきい値Ｓよりも低い予め定めたＣＯ濃度Ｐに低下するのに要する時間を判定時間として与えてもよい。この場合には、燃焼停止直後の検出ＣＯ濃度が前記しきい値Ｓ以上であり、かつ、上記判定時間が経過したときに、検出ＣＯ濃度が上記ＣＯ濃度Ｐよりも低い予め定めたＣＯ濃度以下に停止したときに、配管破れが生じていると判断する。
【００５８】
さらに、上記第１の実施形態例では、ＣＯ濃度Ｓstは固定値として与えられていたが、このＣＯ濃度Ｓstは燃焼停止直後に検出されたＣＯ濃度に基づき可変設定してもよい。この場合には、例えば、燃焼停止直後のＣＯ濃度１００ppmに対応するＣＯ濃度Ｓstは２０ppm、燃焼停止直後のＣＯ濃度２００ppmに対応するＣＯ濃度Ｓstは１００ppmという如く、燃焼停止直後のＣＯ濃度に対応させてＣＯ濃度Ｓstが与えられている表データやグラフデータ、又は、燃焼停止直後のＣＯ濃度に基づきＣＯ濃度Ｓstを算出するための演算式データが予め定め与えられ、配管破れ検出部１８は、燃焼が停止する度に、燃焼停止直後のＣＯ濃度に基づきＣＯ濃度Ｓstを求める構成を有する。
【００５９】
さらに、上記第２の実施形態例では、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は比率算出積算部２３により求められた重み付け比率ＥＲの積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度として出力していたが、比率算出積算部２３により求められた上記積算値ＴＲを血中ヘモグロビンＣＯ濃度に変換するための図３の点線に示す血中ヘモグロビンＣＯ濃度変換部２５を設け、血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部２２は上記血中ヘモグロビンＣＯ濃度変換部２５により検出された血中ヘモグロビンＣＯ濃度を出力するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態例では、燃焼機器として給湯器を例にして説明したが、この発明は、燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを設けた燃焼機器であれば適用することができ、例えば、風呂装置や給湯風呂複合器等にも適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、バーナ燃焼が停止した後も引き続き燃焼ファンを継続駆動させ、バーナ燃焼停止後の室内の空気中にＣＯガスが混在しているか否かをＣＯ検出手段を用いて検出できる構成とし、燃焼停止後にＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度に基づき、又は、燃焼停止後に検出されたＣＯ濃度に基づき得られる血中ヘモグロビンＣＯ濃度を利用して、排気管路に配管破れが生じていることを自動的に検出する構成を備えたので、配管破れが生じている部分から排気ガスが漏れ出て該漏れ出た排気ガスによって室内の人に一酸化炭素中毒を引き起こしてしまうという重大な問題を未然に防止することが可能である。
【００６２】
ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成としたものにあっては、例えば、室内の石油ストーブが燃焼している場合には、石油ストーブからは連続的に長時間に亙りＣＯガスが発生することから、バーナ燃焼前にＣＯ濃度が検出されている場合には室内で配管破れと関係ない排気ガスが発生していると判断することができ、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き上記配管破れに関係ない排気ガス発生があると想定されるので、上記の如く、ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出動作を行う構成を備えることによって、配管破れが生じていないのにも拘わらず上記配管破れに関係ない排気ガスによって配管破れが生じていると誤判断されてしまうという問題を確実に回避することができる。
【００６３】
燃焼停止中に燃焼ファンを連続的に又は間欠的に回転駆動させるものにあっては、燃焼停止中にも室内の空気中のＣＯ濃度をＣＯ検出手段を用いて検出することができ、バーナ燃焼前に室内の空気中にＣＯガスが混在していたか否かを検知することができるのはもちろんのこと、燃焼停止してまもなく燃焼を再開しようとする場合に、例えば、配管破れに起因して室内の空気中に予め定めた危険なＣＯ濃度以上のＣＯガスが存在している場合には、燃焼再開を阻止して、配管破れに起因した問題を防止することができ、安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る各実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック図である。
【図２】配管破れが生じている場合にＣＯセンサにより検出されるＣＯ濃度の時間的変化例を示すグラフである。
【図３】血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部の一例を示すブロック図である。
【図４】ＣＯ濃度と該ＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときに血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めた濃度となる時間との関係例を示すグラフである。
【図５】燃焼機器のモデル例を室内に配設された状態例で示すモデル図である。
【図６】燃焼停止中の燃焼ファンの間欠運転の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 給湯器
２ 燃焼ファン
４ バーナ
１０ 排気管路
１６ ＣＯ濃度監視部
１７ 燃焼ファン継続駆動部
１８ 配管破れ検出部
２２ 血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部
Claims (4)
- バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した直後に上記ＣＯ検出手段により検出されたＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上であり、かつ、バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間が経過したときにＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度が予め定めたＣＯ濃度以下に低下した場合には、上記排気管路に配管破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けたことを特徴とする燃焼機器。
- バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、バーナ燃焼により発生した排気ガスを外部に排出するための排気管路と、バーナ燃焼により発生した排気ガス中のＣＯ濃度を検出することが可能なＣＯ検出手段とを有した室内設置可能タイプの燃焼機器において、上記ＣＯ検出手段により検出されるＣＯ濃度を監視するＣＯ濃度監視部と；バーナ燃焼が停止した後にも引き続き燃焼ファンを継続駆動する燃焼ファン継続駆動部と；バーナ燃焼が停止した以降に上記ＣＯ濃度監視部により監視されたＣＯ濃度に基づき血中ヘモグロビンＣＯ濃度を予め定めた手法に従って検出する血中ヘモグロビンＣＯ濃度検出部と；バーナ燃焼が停止してから予め定めた時間を経過する前に上記ＣＯ濃度検出部により検出された血中ヘモグロビンＣＯ濃度が予め定めたしきい値以上になったときには、排気管路に破れがあることを示す配管破れ警報信号を出力する配管破れ検出部と；を設けたことを特徴とする燃焼機器。
- ＣＯ検出手段によりＣＯ濃度が検出されていない状態からバーナ燃焼が開始されたときのみ、配管破れ検出部は配管破れ検出動作を行う構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃焼機器。
- 燃焼ファン継続駆動部はバーナ燃焼停止中に燃焼ファンを連続的に又は間欠的に回転駆動させる構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の燃焼機器。
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