JP5627375B2

JP5627375B2 - 給湯器システム

Info

Publication number: JP5627375B2
Application number: JP2010218438A
Authority: JP
Inventors: 裕正高島; 和男豊田
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP2012072971A

Description

本発明は、給湯器と、燃焼時の排気中の一酸化炭素濃度（以下「ＣＯ濃度」という。）を検知して血液中の一酸化炭素ヘモグロビン濃度であるＣＯＨｂ濃度を演算するＣＯ検知器とを備え、ＣＯＨ濃度が所定の基準値を超えたときに燃焼動作を遮断するようにした給湯器システムに関する。

従来、家庭の台所等で使用されている給湯器には、ＣＯ検知器を内蔵するものは少ないが、不完全燃焼等を考慮して一酸化炭素の発生を検出することが要求される。このため、ＣＯ濃度を検出するＣＯセンサを備え、排気ガス中のＣＯ濃度が所定の基準値を超えたときに燃焼動作を遮断するようにした給湯器がある（特許文献１参照）。

一方、最近のＣＯ警報器においては、血液中の一酸化炭素ヘモグロビン濃度であるＣＯＨｂ濃度を演算し、このＣＯＨｂ濃度が所定値を超えた時点で警報を発するようにしたものがある（特許文献２、特許文献３参照）。

なお、ＣＯ検知器のＣＯセンサとしては、従来から接触燃焼式センサ、半導体センサ、電気化学式センサ等が知られている。

特開２００２−１３１２６３号公報特開２００７−５８８３８号公報特開２００７−３２８５７７号公報

給湯器は点火された初期の段階において、バーナーが熱せられるまでの間、一過性の比較的多くのＣＯが発生し、短時間の間に給湯器周辺のＣＯ濃度が大きく変化すすることが知られている。一方、ＣＯＨｂ濃度は、特許文献２、特許文献３に開示されているように、ＣＯ濃度から演算により予測値として算出されるものであり、ＣＯ濃度の変化を考慮する必要がある。しかしながら、ＣＯ警報器は、ガス機器と連動していないため、ＣＯ検知タイミングは、常に一定間隔で行われている。したがって、この点火直後の初期段階の一過性のＣＯ濃度に対応して、ＣＯＨｂを正確に算出できるとはいえない。

なお、ＣＯ濃度を検知する間隔を常に短いタイミングで行うことにより、ＣＯＨｂをより正確に算出することは可能であるが、電池駆動のＣＯ警報器の場合、電池寿命の関係から、ＣＯ濃度の検知間隔は長めにせざるをえないという事情がある。

本発明は、給湯器と、ＣＯセンサで検出したＣＯ濃度からＣＯＨｂを算出するＣＯ検知器を備えた給湯器システムにおいて、給湯器の特性に合わせてＣＯＨｂ濃度検出の信頼性を向上させることを課題とする。

請求項１の給湯器システムは、燃焼制御部により燃焼装置の燃焼状態を制御する給湯器と、前記燃焼制御部に接続されるとともに前記燃焼装置で発生する排気ガス中のＣＯ濃度を検知してＣＯＨｂ濃度を監視するＣＯ検知器とを備え、前記ＣＯ検知器は、予め設定された第１の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行う給湯器システムであって、前記ＣＯ検知器は、前記給湯器が運転開始されてから初期監視時間の間は、前記第１の設定時間より短い第２の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行い、初期監視時間の経過後は前記第１の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行うことを特徴とする。

請求項１の給湯器システムによれば、給湯器が運転開始されてから初期監視時間の間は、第１の設定時間より短い第２の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行うので、
点火直後の初期段階の一過性のＣＯ濃度に対応して、ＣＯＨｂを正確に算出でき、給湯器の特性に合わせて、ＣＯＨｂ濃度を検出する検出精度の信頼性が向上する。また、この短い間隔で監視を行うのは点火直後の初期監視時間の間だけであり、電池の消耗も抑えることができる。

本発明の実施形態に係る給湯器システムの要部ブロック図である。実施形態における燃焼制御部のマイコンが実行する運転制御処理の要部フローチャートである。実施形態におけるＣＯ検知器のマイコンが実行する警報監視処理の要部フローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る給湯器システムの要部ブロック図である。図に示すように、給湯器システムは、給湯器１とＣＯ検知器２とを備えている。給湯器１は、燃焼制御部１０、給湯スイッチ２０、燃焼装置３０、供給バルブ４０及び燃焼ファン５０を備えている。燃焼制御部１０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１１とインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）１２とで構成されている。ＣＯ検知器２は、マイコン２１、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２２、ＣＯセンサ２３、警報出力回路２４及びＣＯ検知器２の各部に電源を供給する電池２５を備えている。そして、燃焼制御部１０とＣＯ検知器２は、インターフェース回路１２、２２を介して互いに通信可能に接続されている。

給湯器１において、給湯スイッチ２０、燃焼装置３０、供給バルブ４０及び燃焼ファン５０は、図示しなＩ／Ｏポートを介して燃焼制御部１０のマイコン１１に接続されている。給湯スイッチ２０がＯＮとなると、燃焼制御部１０は燃焼装置２０の制御を開始する。先ず、給湯スイッチ２０のＯＮにより、供給バルブ４０による燃料ガスの供給及び燃焼装置３０で点火が行われ、燃焼装置３０で燃焼が開始される。また、燃焼ファン５０の回転により燃焼装置３０のバーナに空気が送り込まれる。そして、この燃焼装置３０で発生した排気ガス中のＣＯ濃度がＣＯ検知器２により検出され、ＣＯＨｂが演算され、ＣＯＨｂ濃度が警報設定点以上となると給湯器１の運転が遮断される。

また、燃焼制御部１０は、燃焼時（運転時）にはローレベルの信号（状態信号Ｌ）を、非燃焼時（運転停止時）にはハイレベルの信号（状態信号Ｈ）を、インターフェース回路１２を介してＣＯ検知器２に出力する。すなわち、給湯器１の点火時（運転開始時）には状態信号Ｈから状態信号Ｌに変化し、給湯器１を消火時（運転停止時）には、状態信号Ｌから状態信号Ｈに変化する。この状態信号の変化によりＣＯ検知器２は給湯器１の点火と消火を検出する。また、後述のようにＣＯ検知器２から出力されるロック信号がＯＮのときは、燃焼制御部１０は点火できない状態（インターロック状態）となり、ロック信号がＯＦＦのときは、上記の点火及び燃焼の制御が可能となる。

ＣＯ検知器２において、ＣＯセンサ２３及び警報出力回路２４は図示しないＩ／Ｏポートを介してマイコン２１に接続されている。なお、ＣＯセンサ２３は、例えば電気化学式センサであり、ＣＯ濃度に応じて発生する電流を電圧に変換してマイコン２１に出力する。マイコン２１は、処理プログラムに従って各種の処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵが行う処理のプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＣＰＵでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するＲＡＭ、所定のレジスタに設定された時間の計測あるいは日時、時刻等を計時するためのタイマ等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。なお、マイコン２１のタイマには初期監視時間である３０秒を計時する３０秒タイマが設定されている。

マイコン２１は、通常は第１の設定時間である６０秒の間隔で、点火直後は第２の設定時間である２秒の間隔で、ＣＯセンサ２３から出力される電圧信号によりＣＯのＣＯ濃度を計測し、そのＣＯ濃度からＣＯＨｂ濃度を演算する。そして、そのＣＯＨｂ濃度が警報設定点以上となった時に警報出力回路２４から警報を発するとともに、インターフェース回路２２を介して燃焼制御部１０にロック信号ＯＮを出力する。また、警報解除設定点以下になったときに警報を停止するとともに、燃焼制御部１０にロック信号ＯＦＦを出力する。

図２は燃焼制御部１０のマイコン１１が実行する運転制御処理の要部フローチャートであり、先ず、ステップＳ１で、ＣＯ検知器２からのロック信号がＯＦＦであるかを判定し、ロック信号がＯＦＦでなけれはロック信号がＯＦＦとなるまで待機する。ロック信号がＯＦＦであれば、ステップＳ２で給湯スイッチ２０がＯＮとなるのを監視し、給湯スイッチ２０がＯＮとならなければ、ステップＳ１に戻る。ロック信号ＯＦＦかつ給湯スイッチ２０がＯＮとなれば、ステップＳ３で点火して燃焼制御を行う。このとき、状態信号ＬをＣＯ検知器２に出力する。次に、ステップＳ４でロック信号がＯＮであるかを判定し、ロック信号がＯＮであれば、ステップＳ６で燃焼停止してステップＳ１に戻る。ロック信号がＯＮでなければ、ステップＳ５で給湯スイッチ２０がＯＦＦであるかを判定し、給湯スイッチ２０がＯＦＦでなければステップＳ３に戻ってそのまま燃焼制御を続行する。給湯スイッチ２０がＯＦＦとなれば、ステップＳ６で燃焼を停止するとともに、状態信号ＨをＣＯ検知器２に出力してステップＳ１に戻る。

以上の処理により、ＣＯ検知器２からのロック信号がＯＦＦのときには、給湯スイッチ２０がＯＮとなると点火及び燃焼制御を行うとっともに、給湯スイッチ２０がＯＦＦとなると、消火して燃焼を停止する。また、ＣＯ検知器２でＣＯＨｂ濃度が警報設定点に達しいてロック信号がＯＮとなると、消火して燃焼を停止するか、燃焼制御を開始しない。

図３はＣＯ検知器２のマイコン２１が実行する警報監視処理の要部フローチャートであり、この図３の警報監視処理はマイコン２１のタイマに設定される設定時間を周期として起動される。なお、初期状態では設定時間は「第１の設定時間」である６０秒に設定されている。先ず、ステップＳ１１で、給湯器１からの状態信号（Ｌ／Ｈ）により給湯器１の運転状態をチャックし、ステップＳ１２で給湯器１が点火されたか（状態信号Ｈから状態信号Ｌに変化したか）を判定する。そして、点火されなければそのままステップＳ１５に進み、点火されればステップＳ１３で３０秒タイマをセット（起動）し、ステップＳ１４で設定時間を「第２の設定時間」である２秒に設定し、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ＣＯセンサ２３の出力に基づいてＣＯ濃度を測定し、ステップＳ１６でＣＯＨｂ濃度を演算する。そして、ステップＳ１７でＣＯＨｂ濃度が警報が必要な状態（警報設定点以上）か否かを判定し、必要であればステップＳ１８で警報を出力するとともにロック信号をＯＮにしてステップＳ２０に進む。警報が必要でなければ、ステップＳ１９で警報状態であれば警報を解除するとともに、ロック信号をＯＦＦにして、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、３０秒タイマがタイムアップしているかを判定し、タイムアップしていなければそのまま１回の処理を終了する。タイムアップしていれば、ステップＳ２１で、設定時間を「第１の設定時間」である６０秒に設定し、１回の処理を終了する。

以上のように、給湯器１が点火（運転開始）されてから３０秒間（初期監視時間）は、２秒（第２の設定時間）間隔でＣＯＨｂ濃度の演算を行い、ＣＯ濃度の監視を行う。そして、給湯器１の点火から３０秒が経過すると通常の間隔である６０秒（第１の設定時間）間隔でＣＯＨｂ濃度の演算を行い、ＣＯ濃度の監視を行う。このように、給湯器１の点火直後の初期の段階において、バーナーが熱せられるまでの間の一過性の比較的多くのＣＯが発生している状態で、正確にＣＯＨｂ濃度を演算することができる。これにより、信頼性が向上する。

ＣＯ検知器２は、給湯器１に対してケーブル等により外付けで接続するようなシステムでもよいし。給湯器１の本体内に内蔵するシステムでもよい。また、ＣＯ検知器２は特に外付けする場合は、ＣＯ警報器でもよい。

実施形態では、燃焼制御装置１０からＣＯ検知器２に対して、給湯器１の運転時に状態信号Ｌを出力し、給湯器１の停止時に状態信号Ｈを出力するようにしているが、給湯器１の運転開始時に運転開始を示す信号を出力し、運転停止時に運転停止を示す信号を出力するようにしてもよい。

また、実施形態では、ＣＯセンサ２３として電気化学式センサの場合について説明したが、このＣＯセンサ２３としては、接触燃焼式センサ、半導体センサ等でもよい。

１給湯器
２ＣＯ検知器
１０燃焼制御部
３０燃焼装置
１１マイコン
１２インターフェース回路
２１マイコン
２２インターフェース回路
２３ＣＯセンサ
２５警報出力回路

Claims

燃焼制御部により燃焼装置の燃焼状態を制御する給湯器と、前記燃焼制御部に接続されるとともに前記燃焼装置で発生する排気ガス中のＣＯ濃度を検知してＣＯＨｂ濃度を監視するＣＯ検知器とを備え、前記ＣＯ検知器は、予め設定された第１の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行う給湯器システムであって、
前記ＣＯ検知器は、前記給湯器が運転開始されてから初期監視時間の間は、前記第１の設定時間より短い第２の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行い、初期監視時間の経過後は前記第１の設定時間の間隔でＣＯＨｂ濃度の監視を行うことを特徴とする給湯器システム。