JP4045890B2

JP4045890B2 - 給湯機の制御装置

Info

Publication number: JP4045890B2
Application number: JP2002231417A
Authority: JP
Inventors: 清信伊藤; 和豊山田
Original assignee: 株式会社トヨトミ
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: JP2004069225A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は給湯機の沸騰防止装置の誤作動を防止する為の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
缶体の内部にバーナをのぞませた燃焼室を配置し、缶体上部に隣接した排気室と燃焼室とを連通する複数本の煙道パイプを取付け、燃焼室側壁と煙道パイプ側壁とを伝熱面積とする熱交換部分を構成し、缶体内部に貯えられた水を加熱する給湯機が知られている。
【０００３】
そして、冷水を供給する給水管を缶体下部側壁に開口し、温水を取り出す出湯管を缶体上部側壁に開口し、ユーザーが蛇口を開いて温水を使用すると使用した温水量を貯湯室に補う為、給水管から冷水を缶体内部の貯湯室に供給する。
【０００４】
缶体側壁には湯温センサを設け、操作部には温度設定部を設けており、湯温センサが温度設定部で設定された温度以下を検出すると、バーナに燃焼指令を出して燃焼を開始し、湯温センサの信号によってバーナの発熱量を選択することで温度設定部で設定された湯温の温水を得る構成となっている。
【０００５】
一般的に湯温センサは給水管と出湯管の間の缶体側壁に取付けて、早めに水温の変化を検出してバーナに燃焼要求を出すようにしており、バーナの着火から安定燃焼に移行するには一定時間が必要であっても、湯温のバラツキのない安定した温水を取り出せるようになっている。
【０００６】
上記構成の給湯機において、湯温センサが故障したときは缶体内部の湯温が設定温度を超えてもバーナの燃焼が停止できなくなり、缶体内部のお湯を沸騰させる恐れがあった。一方、缶体内部の湯量が少ない状態でバーナが燃焼すると温水の無い缶体上部の温度上昇が速く缶体上部が異常加熱するが、湯温センサ付近にお湯があるときにはバーナが燃焼を続けて空焚きを繰り返してしまい、缶体の孔あきや割れなどの原因となる恐れがある。
【０００７】
このような缶体の異常加熱を防ぐ安全装置として、缶体の側壁上部にバイメタルを取付けてあり、湯温センサの故障や空焚きによって缶体側壁が異常高温となったときは、バイメタルが作動してバーナの燃焼を停止するようにしていた。
【０００８】
具体的には、バーナの燃焼中に燃料ポンプの駆動が停止すると、着火ミスを起こしてバーナの燃焼が停止するから、従来ではバイメタルを燃料ポンプの回路と接続し、バイメタルの作動によって燃料ポンプの通電を停止することでバーナの燃焼を停止する構成となっており、制御装置に異常があっても確実にバーナの燃焼を停止することができるものとなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構成では常にバーナの着火ミスで停止するので、バイメタルの作動によって停止したものか、他の原因によって停止したものか区別ができず、実際に故障が発生したときには故障個所の特定が難しい欠点があった。
【００１０】
また、最近では給湯機に太陽熱温水器を接続して使用することがあり、このような場合には太陽熱温水器で高温となった温水が給水管から缶体内部に供給されることがあり、バーナの停止中にバイメタルが作動することがある。このときバイメタルが作動したままであると、湯温センサが設定温度以下を検出してバーナの燃焼動作に入ったときに着火ミスを起こして給湯機の運転が停止してしまうので、使い勝手が悪くなってしまう。
【００１１】
この為、従来では自動復帰機能を持つバイメタルを使用し、バーナの停止中に太陽熱温水器で高温となった温水が供給されてバイメタルが作動しても、湯温が低下すればバイメタルが自動復帰できるので、湯温センサが設定温度以下を検出したときにはバーナの燃焼ができるようになっていた。
【００１２】
しかし、太陽熱温水器を接続した状態で設定温度を高くしたまま使用すると、バイメタルが復帰する前に湯温センサが低温を検出することがあり、このときはバイメタルが復帰する前にバーナの燃焼が開始してしまうから、バーナが着火ミスを起こして燃焼が停止してしまうものであった。
【００１３】
この為、太陽熱温水器を接続する場合には設定温度を低くして使用するように注意を促していたが、ユーザーがこのような使用方法を知らないで使っていることが多く、ユーザーが故障と勘違いしてクレームとなりやすかった。また、設定できる温度の範囲が狭くなり、使い勝手が悪くなってしまっていた。
【００１４】
この対策として、バイメタルの作動した状態で湯温センサが設定温度以下を検出してもバーナに燃焼指令を出さず、バイメタルが復帰した時点でバーナに燃焼信号を出力する方法があり、この方法はユーザーにとって使い勝手はよくなるものの、バイメタルが故障していた場合にいつまでたってもバーナの燃焼が開始しないという問題が残るものであった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するもので、筒状の缶体１の上部に隣接した排気室２を設け、缶体１下部の内側にはバーナ３の燃焼ガスが送られる燃焼室４を配置し、排気室２と燃焼室４との間には複数本の煙道パイプ５を取付け、缶体１と燃焼室４との間隙によって貯湯室６を構成し、かつ、缶体１下部側壁に給水管７を、缶体１上部側壁に出湯管８を開口すると共に、給水管７と出湯管８との間の缶体１の側壁には湯温センサ９を、出湯管８と湯温センサ９との間の缶体１の側壁にはバイメタル１０を取付け、缶体１の異常高温時にバイメタル１０が作動してバーナ３の燃焼を停止する安全装置を備えた給湯機において、前記バイメタル１０は自動復帰機能を有するものであり、そのバイメタル１０の信号を検出する判定手段１１と、該判定手段１１の信号に基づいて作動する温度補正部１３と、缶体１の異常発生時に作動する警告手段１２とを設け、前記判定手段１１は前記バーナ３が停止中に湯温センサ９が燃焼開始温度を検出したときに作動し、該判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出のときは温度補正部１３がバーナの燃焼開始温度を所定温度低くし、前記湯温センサ９が補正後の燃焼開始温度を検出前に判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出したときはバーナ３に燃焼指令を出力し、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出前に湯温センサ９が補正後の燃焼開始温度を検出したときはバーナ３に燃焼指令を出力することなく警告手段１２を作動するものである。
【００１７】
更に、前記バイメタル１０の復帰温度と設定温度とを入力する比較手段１４を設け、前記温度補正部１３は比較手段１４の温度差データに基づいて予め設定された温度を出力するので、機種によってバイメタル１０の作動温度や設定温度が異なる場合でも対応できるものである。
【００１８】
【作用】
缶体１の側壁に取付けた湯温センサ９が設定された温度以下を検出するとバーナ３を燃焼して缶体１の温水を設定温度まで沸き上げ、湯温センサ９が設定された温度以上を検出するとバーナ３の燃焼を停止し、バーナ３が燃焼と停止を繰り返すことで設定された湯温の温水を得ている。
【００１９】
また、湯温センサ９の故障によって設定温度を超えてもバーナ３の燃焼が停止しないときや、空焚きによって缶体１の側壁が異常高温となったときは、缶体１の側壁に取付けたバイメタル１０が作動してバーナ３の燃焼を停止するから、温水の沸騰や缶体１の側壁の異常加熱を防止することができる。
【００２０】
この発明では、バイメタル１０の信号を検出する判定手段１１を設けたもので、バイメタル１０の作動によってバーナ３の燃焼が停止し、判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出となったときは、警告手段１２を作動するから、ユーザーにバイメタル１０の作動を知らせることができるものとなった。
【００２１】
また、バーナ３の停止中に湯温センサ９が設定温度以下を検出したときは、バーナ３に燃焼指令を出す前に判定手段１１が作動し、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出すればバーナ３に燃焼指令を出すが、バイメタル１０の信号を不検出のときは温度補正部１３によってバーナ３の燃焼開始温度を所定温度低くする。
【００２２】
その後、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出したときはバーナ３に燃焼指令を出してバーナ６の燃焼を開始する。一方、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出する前に湯温センサ９が補正された温度以下を検出したときは、バイメタル１０が故障して復帰できないと判断して警告手段１２を作動してバーナ３に燃焼指令を出すことなく給湯機の運転を停止するものである。
【００２３】
また、バイメタル１０の復帰温度と設定温度との温度差を比較手段１４によって比較し、温度補正部１３は比較手段１４の温度差データに基づいて予め定められた温度を出力する構成としたから、温度補正部１３で出力される補正温度はバイメタル１０の復帰温度や設定温度とは関係なくそのときの温度差によって決定されるものとなった。
【００２４】
【実施例】
実施例を示す図によってこの発明を説明すると、１は筒状の缶体、４は缶体１の下部内側に設けた燃焼室、３は燃焼室４内にのぞませたバーナであり、燃焼室４の下端は缶体１に接続されて二重構造に構成され、バーナ３の火炎を燃焼室４に吹込んでいる。
【００２５】
２は缶体１の上部に隣接して設けた排気室、５は排気室２と燃焼室４とを連通する複数本の煙道パイプ、１５は排気室２に接続する排気筒であり、燃焼室４の燃焼ガスは煙道パイプ５内を通って排気室２に送られ、排気筒１５から排気されている。
【００２６】
６は缶体１と燃焼室４との間隙によって構成される貯湯室、７は缶体１の下部側壁に開口した給水管、８は缶体１の上部側壁に開口した出湯管、１６は給水管７の途中に設けた減圧弁であり、図示しない蛇口を開くと給水管７から送られる水道水が減圧弁１６で所定の水圧に減圧されて貯湯室６に送られる。
【００２７】
１７はバーナ３へ燃焼空気を供給する燃焼ファン、１８は図示しない燃料タンクの燃料をバーナ３へ供給する燃料ポンプ、１９はバーナ３に送られた燃料に着火する為の点火装置、２０は燃焼ファン１７や燃料ポンプ１８や点火装置１９に働きかけて給湯機の運転を制御するマイクロコンピュータを内装した制御装置である。
【００２８】
９は給水管７と出湯管８との間で煙道パイプ５の側方の缶体１の側壁に設けた湯温センサ、２１は給湯機の出湯温度を決定する温度設定部であり、貯湯室６の水温は湯温センサ９で検知され、温度設定部２１で設定された温度以下を検出したときにはバーナ３に燃焼指令を出し、燃焼ファン１７や燃料ポンプ１８や点火装置１９を駆動してバーナ３の燃焼を開始して貯湯室６に貯えた水を指定温度に沸き上げる。
【００２９】
そして、蛇口を開くと貯湯室６で加熱した温水が出湯管８から吐出し、換わって貯湯室６に冷水が入れば、湯温センサ９がこれを検知して再びバーナ３を作動させ、連続して所定温度の温水が供給できるものである。
【００３０】
１０は熱によって接点が切換わるバイメタルであり、バイメタル１０は缶体１側壁の湯温センサ９よりも高い位置に取付けてあり、湯温センサ９の故障時や空焚きによって缶体１側壁が異常高温となったときに作動してバーナ３の燃焼を停止させ、缶体１の沸騰や異常加熱を防止する安全装置を構成している。
【００３１】
この発明の実施例では、バイメタル１０を燃料ポンプ１８の回路と接続した構成となっており、バイメタル１０が作動すると燃料ポンプ１８の通電が停止し、バーナ３への燃料の供給が遮断されて着火ミスを起こすことでバーナ３の燃焼を停止していた。この為、制御装置２０が故障した場合でも確実にバーナ３の燃焼が停止できるが、常にバーナ３が着火ミスを起こして停止する構成では、バイメタル１０の作動によるものなのか、他の原因によるものなのか区別ができず、故障個所の特定が難しいものであった。
【００３２】
一方、給湯機に太陽熱温水器を接続して使用したときは、バーナ３の停止中に太陽熱温水器から高温水が供給されてバイメタル１０が作動することがあった。バーナ３の停止中は燃料ポンプ１８の通電が行なわれていないので、着火ミスによるエラーは起こらないが、バイメタル１０が作動したままであると、湯温センサ９が設定温度以下を検出してバーナ３に燃焼指令が出されたときに着火ミスを起こしてバーナ３が停止してしまうから、使い勝手が悪くなってしまう。
【００３３】
この為、従来では自動復帰機能を持つバイメタル１０を使用しており、バーナ３の停止中に高温水が供給されるとバイメタル１０が作動するが、一般的にバイメタル１０の復帰温度は温度設定部２１で設定できる最高温度よりも高いので、湯温が低下して湯温センサ９が設定温度以下を検出したときにはバイメタル１０が復帰しており、バーナ３が燃焼できるようにしていた。
【００３４】
しかし、缶体１内の湯温を直接検出する湯温センサ９に対して、缶体１の側壁の温度を検出するバイメタル１０は湯温の変化に対して作動に遅れが生じやすく、設定温度が高いときはバイメタル１０が復帰する前に湯温センサ９が設定温度以下を検出してしまうことがあった。この為、太陽熱温水器を接続する場合には設定温度を下げて使用するように注意を促していたが、ユーザーがこのような使用方法を知らないで使っていることが多く、故障と勘違いしてクレームとなりやすいものであった。また、設定できる温度範囲が狭くなって使い勝手が悪くなってしまうものであった。
【００３５】
この発明は上記の課題を解決して故障個所の特定がしやすく、太陽熱温水器を併用したときにも使い勝手の良い給湯機を提供するもので、１１はバイメタル１０の信号を検出する判定手段、１２はバイメタル１０の作動時に警告ランプを点灯したり警報を鳴らしたりする警告手段であり、湯温センサ９の故障や空焚きによってバイメタル１０が作動すると燃料ポンプ１８の通電が停止してバーナ３の燃焼が停止するが、このとき判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出となり、制御装置２０が警告手段１２を作動するから、ユーザーにバイメタル１０の作動による異常で停止したことを知らせることができるものとなった。
【００３６】
また、太陽熱温水器を接続時に対応するため、判定手段１１は湯温センサ９が設定された温度以上を検出時はバイメタル１０の信号の検出を行なわず、湯温センサ９が設定温度以下を検出したときは、バーナ３に燃焼指令を出す前に判定手段１１が作動してバイメタル１０の信号の検出を開始し、バイメタル１０の信号を検出していればバーナ３に燃焼指令を出して燃焼を開始する。
【００３７】
１３は判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出のときに作動する温度補正部であり、判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出のときは、バーナ３の停止中にバイメタル１０が作動したまま復帰していないと判断し、温度補正部１３でバーナ３の燃焼開始温度を所定温度低下する。このとき温度補正部１３で出力される補正温度はバイメタル１０の復帰温度及び設定温度よりも低い温度となるよう設定されている。
【００３８】
その後、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出したときは、バーナ３に燃焼指令を出すものであり、太陽熱温水器を接続したときに設定温度を高くしたまま使用しても、バイメタル１０の誤作動によって給湯機が停止することがなくなり、使い勝手が良くなった。
【００３９】
一方、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出する前に湯温センサ９が補正された温度以下を検出したときは、既に缶体１の湯温がバイメタル１０の復帰温度よりも低くなっているから、バイメタル１０が故障して復帰できないと判断し、バーナ３に燃焼指令を出すことなく警告手段１２を作動するものであり、バイメタル１０の故障であることが分かるものとなった。
【００４０】
ところで、温度設定部２１で設定できる温度やバイメタル１０の復帰温度は機種によって異なっており、機種ごとに温度補正部１３の補正温度を設定しようとするとコストアップにつながってしまう。
【００４１】
１４はバイメタル１０の復帰温度と温度設定部２１で設定された温度とを入力する比較手段であり、比較手段１４は設定温度と復帰温度との温度差を算出して温度補正部１３に出力するものである。
【００４２】
温度補正部１３は比較手段１４の温度差データに応じて予め設定された温度を出力し、そのときの設定温度もしくはバイメタル１０の復帰温度から温度補正部１３で出力された温度だけ低くしたものがバーナ３の燃焼開始温度（補正温度）となるように設定されている。
【００４３】
具体的な実施例として、温度補正部１３が比較手段１４の温度差データが０〜５℃のときに１０℃を、６〜１０℃のときに５℃を出力するように設定した場合、復帰温度７０℃のバイメタル１０を使用し、設定温度を６７℃にしたときは、温度差が３℃であるから、このときの温度補正部１３の出力は１０℃となり、設定温度６７℃から温度補正部１３の１０℃を引いた値、即ち５７℃が補正温度となる。また、復帰温度６３℃のバイメタル１０を使用し、設定温度を６０℃にしたときも温度差が３℃となるから、温度補正部１３の出力は１０℃となり、このときの補正温度は５２℃となる。更に、復帰温度７０℃のバイメタル１０で、設定温度を６０℃にしたときは、温度差が１０℃となるから、このときの温度補正部１３の出力は５℃となり、補正温度は５５℃となる。なお、比較手段１４の温度差データによる温度補正部１３の出力は任意に設定でき、例えば温度差１℃ごとに温度補正部１３の出力を変化させても良い。
【００４４】
このように、温度差データによって温度補正部１３で出力される温度が決まっていても、機種によってバイメタル１０の復帰温度や設定温度が変われば補正温度も変化するから、機種ごとに温度補正部１３の設定を変更する必要がなく、コストの低減を図ることができるものとなった。
【００４５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明では、バイメタル１０の信号を検出する判定手段１１を設け、バイメタル１０の作動によってバーナ３の燃焼が停止したときは、バイメタル１０の信号を不検出となった判定手段１１が警告手段１２を作動する構成としたから、ユーザーは湯温センサ９の故障や空焚きによる異常で停止したと判断でき、故障の原因や故障個所の特定がしやすく、修理等の対応がしやすくなった。
【００４６】
また、給湯機に太陽熱温水器を接続して使用する場合は、バーナ３の停止中にバイメタル１０が作動することがあるから、湯温センサ９が設定された温度以下を検出時に判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出のときは、温度補正部１３によってバーナ３の燃焼開始温度を所定温度低下し、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出した時点でバーナ３に燃焼指令を出す構成としたから、設定温度によってバイメタル１０の復帰よりも先に湯温センサ９が低温検出することがあっても誤作動を防ぐことができ、太陽熱温水器を接続使用していても、給湯機を単独で使用した場合と変わらない使い勝手を得ることができるものとなった。
【００４７】
一方、判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出する前に湯温センサ９が温度補正部１３で補正された温度以下を検出したときは、バイメタル１０の故障と判断して警告手段１２を作動するから、バイメタル１０の異常を確実に検出でき、給湯機が正常な状態を示したままバーナ３の燃焼が開始できないといったトラブルを発生させることがなくなった。
【００４８】
また、比較手段１４によってバイメタル１０の復帰温度と設定温度との温度差を検出し、温度補正部１３はこの比較手段１４の温度差データに基づいて補正温度を出力する構成としたから、機種によってバイメタル１０の復帰温度や設定温度が異なっていても温度補正部１３の設定を変更する必要がなく、部品の共通化が可能となり、コストの低減を図ることができるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明を実施する給湯機の要部断面図である。
【符号の説明】
１缶体
２排気室
３バーナ
４燃焼室
５煙道パイプ
６貯湯室
７給水管
８出湯管
９湯温センサ
１０バイメタル
１１判定手段
１２警告手段
１３温度補正部
１４比較手段

Claims

筒状の缶体１の上部に隣接した排気室２を設け、
缶体１下部の内側にはバーナ３の燃焼ガスが送られる燃焼室４を配置し、排気室２と燃焼室４との間には複数本の煙道パイプ５を取付け、缶体１と燃焼室４との間隙によって貯湯室６を構成し、
かつ、缶体１下部側壁に給水管７を、缶体１上部側壁に出湯管８を開口すると共に、給水管７と出湯管８との間の缶体１の側壁には湯温センサ９を、出湯管８と湯温センサ９との間の缶体１の側壁にはバイメタル１０を取付け、
缶体１の異常高温時にバイメタル１０が作動してバーナ３の燃焼を停止する安全装置を備えた給湯機において、
前記バイメタル１０は自動復帰機能を有するものであり、そのバイメタル１０の信号を検出する判定手段１１と、該判定手段１１の信号に基づいて作動する温度補正部１３と、缶体１の異常発生時に作動する警告手段１２とを設け、
前記判定手段１１は前記バーナ３が停止中に湯温センサ９が燃焼開始温度を検出したときに作動し、該判定手段１１がバイメタル１０の信号を不検出のときは温度補正部１３がバーナの燃焼開始温度を所定温度低くし、
前記湯温センサ９が補正後の燃焼開始温度を検出前に判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出したときはバーナ３に燃焼指令を出力し、
判定手段１１がバイメタル１０の信号を検出前に湯温センサ９が補正後の燃焼開始温度を検出したときはバーナ３に燃焼指令を出力することなく警告手段１２を作動することを特徴とする給湯機の制御装置。
前記バイメタル１０の復帰温度と設定温度とを入力する比較手段１４を設け、前記温度補正部１３は比較手段１４の温度差データに基づいて予め設定された温度を出力することを特徴とする請求項１記載の給湯機の制御装置。