JPH09145158A - 異常検知機能付きガス湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入水温サーミスタを用いることなくガス湯沸
器の熱効率演算により求め、熱交換器のフィン閉塞によ
る燃焼異常を判断するようにしたガス湯沸器を提供す
る。 【解決手段】 入水管１２および出湯管１４が設けられ
る熱交換器１６と、この熱交換器１６を加熱するガスバ
ーナ２０とを備え、このガス器具使用時にバーナコント
ローラ３４のＲＡＭメモリに記憶される仮の入水温度Ｔ
C と、出湯温センサ３０により検出される出湯温度Ｔh
と、水ガバナ２８による湯量（Ｑｗ）と、ガス比例弁２
４により検出されるガス量（Ｑｇ）とから熱効率ηを演
算し、この熱効率ηにより熱交換器１６のフィン詰りに
伴う燃焼異常を判断する。そして適宣ガスバーナ２０の
燃焼が停止されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異常検知機能付き
ガス湯沸器に関し、さらに詳しくは、その熱交換器のフ
ィンがドレーン等によって閉塞されることによる燃焼異
常を検知する機能を備えたガス湯沸器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガス湯沸器は、熱交換器
のフィンがドレーン等によって閉塞されると、それによ
って熱効率が低下することから、これを検知することに
よりガスの燃焼を停止させる機能を備えたものが種々提
案されている。たとえば本件出願人が先にした出願など
では、入水管に設けられる入水温サーミスタにより検知
される入水温度と、出湯管に設けられる出湯温サーミス
タにより検知される出湯温度と、ガスバーナへ供給され
るガス量とから熱効率を演算により求め、その熱効率が
ある一定の基準値より低下していると判断されればガス
バーナの燃焼が停止されるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
この本出願人が先に出願したものなどでもわかるよう
に、従来は入水管に入水温サーミスタを設けることがこ
のガス器具の熱効率を演算により求める必須の構成要素
とされていた。従ってこのガス器具を製造するに際して
は、入水温サーミスタや出湯温サーミスタの取付け、あ
るいはこれらのセンサやガス比例弁などからの信号をバ
ーナコントローラへ送受信するための配線等が必要とな
り、製品コストの増加要因ともなっていた。

【０００４】本発明の解決しようとする課題は、入水温
センサを用いずに熱効率を演算により求め、燃焼の異常
を判断するようにした異常検知機能付きガス湯沸器を提
供することにある。これによりガス機器使用上の安全性
が確保されるばかりではなく、入水温センサを機具に取
付けることに伴う製品コストの低廉化をも達成すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のガス湯沸器は、多数のフィンが列設される熱
交換器に入水管および出湯管が配設され、その熱交換器
を加熱するガスバーナが備えられたものにおいて、仮の
入水温度を記憶する入水温記憶手段と、前記出湯管を流
れる湯の温度を検出する湯温検出手段と、その出湯管を
流れる湯量を検出する湯量検出手段と、前記ガスバーナ
のガス量を検出するガス量検出手段と、前記入水温記憶
手段に記憶される仮の入水温度と、前記湯温検出手段、
湯量検出手段およびガス量検出手段からの検出信号とに
基づいてこのガス湯沸器の熱効率を演算により求める熱
効率演算手段と、この熱効率演算手段により算出された
熱効率により燃焼が異常か否かを判定する熱効率判定手
段とを備え、この熱効率判定手段により燃焼が異常であ
ると判断されたときに前記ガスバーナの燃焼が停止され
るように構成したことを要旨とするものである。

【０００６】このように構成されたガス湯沸器によれ
ば、入水管を介して熱交換器へ供給されてきた水がガス
バーナにより加熱されて出湯水として出湯管より得られ
るものであるが、そのときに湯温検出手段により前記出
湯管を流れる湯の温度が検出され、湯量検出手段により
その出湯管を流れる湯量が検出され、さらにガス量検出
手段により前記ガスバーナのガス量が検出される。そし
てこれらの各検出手段により検出された湯温と、湯量
と、ガス量に加え、入水温記憶手段に記憶される仮の入
水温度を考慮してこのガス湯沸器の熱効率が演算により
求められ、この算出された熱効率により燃焼が異常が否
かが判定され燃焼が異常であると判断されたときに前記
ガスバーナの燃焼が停止される。

【０００７】そして上記請求項１に記載のガス湯沸器に
おいて、さらに前記熱効率判定手段により燃焼が異常で
あると判断されたときに前記入水温記憶手段に記憶され
る仮の入水温度が実際の入水温度と比較して差があるか
否かをチェックする入水温チェック手段を備え、この入
水温チェックにより実際の入水温度≧仮の入水温度の場
合はそのまま燃焼異常と判断し、実際の入水温度＜仮の
入水温度の場合は前記入水温度記憶手段に記憶される仮
の入水温度を実際の入水温度に値に更新してその更新値
により再度このガス湯沸器の熱効率を演算により求める
ようにするとよい。そうすれば、入水温記憶手段に記憶
される仮の入水温度と実際の入水温度との間に差があっ
た場合に誤って燃焼異常が起こっていると判断されるこ
とが回避される。

【０００８】さらに上記請求項１又は２に記載のガス湯
沸器において前記熱効率演算手段により燃焼が異常であ
ると判断されたときにその異常を表示する異常表示手段
を備えるとよい。そのようにすれば、このガス器具の使
用者はその異常表示によりこのガス器具が燃焼異常を起
こしていることを容易かつ速やかに察知することがで
き、ガス器具メーカーやサービスステーションに熱交換
器の取替えや保守・点検等の対処を依頼することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい一実施の
形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明
が適用されるガス湯沸器の概略構成を示したものであ
る。この図１に示したガス湯沸器１０は、多数の集熱フ
ィンが列設された熱交換器１６に給水管１２および出湯
管１４が配管され、その熱交換器１６はケーシング（内
胴）１８内に配設されると共に、このケーシング１８内
にはその熱交換器１６を加熱するガスバーナ２０が配設
されている。

【００１０】そしてガスバーナ２０のガス管２２にはガ
ス比例弁２４が設けられ、前記給水管１２には水の流れ
を検知する水流スイッチ２６が設けられ、またその水の
流れを規制する水ガバナ２８なども設けられている。一
方前記出湯管１４には出湯温度を検知する出湯温サーミ
スタ（出湯温センサ）３０が設けられ、出湯管１４の出
湯口には蛇口（給湯栓）３２が配管接続されている。

【００１１】そしてこのガス湯沸器の運転を制御するバ
ーナコントローラ３４の入力側には、前記水量スイッチ
２６、出湯温センサ３０等が接続され、またバーナコン
トローラ３４の出力側にはガス比例弁２４などが接続さ
れている。そしてバーナコントローラ３４に内蔵される
ＲＡＭメモリ（図示せず）には、給水管１２を流れる水
の温度を予め仮に設定してある「仮の入水温度」が記憶
されている。

【００１２】このような構成を有するガス湯沸器１０
は、蛇口（給湯栓）３２を開くことにより水流スイッチ
２６がＯＮする。そしてその水流スイッチ２６のＯＮ信
号によりガスバーナ２０が点火されて熱交換器１６が加
熱され、入水管１２よりその熱交換器１６へ供給される
水が加熱されて出湯水が出湯管１４より得られる。その
とき出湯温センサ３０からの検知信号によりその出湯管
１４を流れる湯の温度が検知され、バーナコントローラ
３４よりガス比例弁２４へ指令が与えられてガス比例弁
２４の比例弁電流値が制御されることによりその開度が
調整され、その出湯管１４を流れる湯の出湯温度が設定
温度に保たれるように運転が制御される。

【００１３】かくして本発明では、熱交換器１６の出口
側の出湯温度を検知してガスバーナ２０のガス比例弁２
４の開度を調整しつつ、そのガス量をコントロールする
瞬間式ガス湯沸器などにおいて、そのガス湯沸器の使用
毎に熱効率を算出し、正常な熱効率と比較することによ
り、熱交換器のフィン閉塞を推定し、燃焼を安全に停止
させるもので、その１つの手法として、定流量弁タイプ
のものを提示するものである。

【００１４】この定流量弁タイプのものは、出湯温度を
検知してガス量をコントロールする瞬間式ガス湯沸器に
おいて、熱交換器の出湯出口に設けられる湯温検出手段
としての出湯温サーミスタ３０と、通水路のいづれかの
位置に設けられる（この実地例では、給水管１２に設け
られる）最大湯量制限器としての水ガバナ２８と、ガス
量検出手段としてのガス比例弁２４の電流値測定回路等
からの検出信号により、測定熱効率＝測定アウトプット
／測定インプットを算出し、予めバーナコントローラ３
４にて記憶されている正常な熱効率を比較し、測定熱効
率＜正常な熱効率ならば、熱交換器１６の集熱フィンの
空隙が燃焼生成物等のドレーンにより閉塞されたと推定
し、ガスバーナ２０による燃焼を安全に停止されるもの
である。

【００１５】図２は、このガス湯沸器１０における燃焼
異常の判定ルーチンを説明したフローチャートである。
このフローチャートについて説明すると、まず初めに蛇
口（給湯栓）３２が開かれる（ステップ１）と、その開
栓時における入水温度ＴC がバーナコントローラ３４に
内蔵されるコンピュータのＲＡＭメモリに記憶される
（ステップ２）。このＲＡＭメモリに記憶される入水温
度ＴC は、このガス湯沸器１０を使用していない状態の
リモートコントローラＯＦＦの状態のときに出湯温サー
ミスタ３０のみを通電しておいて、ガス湯沸器を点火さ
せず、水だけを流す場合、及びリモートコントローラＯ
Ｎの状態にて、長時間の未使用状態後の開栓時すなわち
コールドスタート時にその出湯温サーミスタ３０からの
検知信号により検知される出湯管１４を流れる水の最低
温度を入水温度としてその毎、更新記憶されるものであ
る。

【００１６】次にこの状態でのガス湯沸器の熱効率ηが
コンピュータの演算により求められるものである（ステ
ップ３）が、この熱効率ηは、取りあえず上記したＲＡ
Ｍメモリに記憶される仮の入水温度ＴC と随時出湯温サ
ーミスタ３０からの検知信号によりコンピュータへ送ら
れてくる出湯管１４を流れる湯の温度Ｔh 水ガバナ２８
による最大設定湯量（Ｑｗ）、およびガス比例弁２４の
比例弁電流値測定回路からの検知信号によるガス量（Ｑ
ｇ）とに基づいて次の数１および数２の演算式により測
定アウトプット値と測定インプット値とが求められるの
で、この測定アウトプット値を測定インプット値で除し
た値（測定熱効率＝測定アウトプット値／測定インプッ
ト値）として求められるものである。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】次にこのステップ３で求められた熱効率η
により熱交換器１６のフィン詰りにより燃焼異常が起こ
っているか否かが判断される（ステップ４）。この判断
は、正常な燃焼状態の熱効率η₁ が例えばこのガス湯沸
器の器具差により、あるいは使用される燃料ガスの発熱
量の差により、あるいは使用環境や熱交換器の性能等に
より異なるが一応の目安として定めた値との比較におい
て判断がなされることになる。この実施例では、その正
常な燃料状態の熱効率η₁ の目安として、このガス湯沸
器の初期性能で基準となる熱効率η₀ に係数Ｋ（Ｋは、
１以下）を掛けた値に設定してある。

【００２０】このステップ４で、演算により求められた
熱効率ηが正常な燃焼状態の熱効率η₁ と比較して低
い、すなわち熱交換器１６のフィン詰りが生じて燃焼異
常が起こっている（ステップ４、「ＹＥＳ」）と判断さ
れたときにはガスバーナ２０の燃焼が一旦停止される
（ステップ５）。そうすると通水のままの燃焼停止によ
り、熱交換器が冷却され、出湯管１４には水が流れるよ
うになるので、出湯温サーミスタ３０からの検知信号に
より出湯管１４を流れるその「水」の温度を検知する
（ステップ６）。このステップ６で検知された水の温度
ＴC₁は前述したような「仮の入水温度」ではなく入水管
１２を流れる水の実際の温度であるから、この実際の水
の温度ＴC₁と仮の入水温度ＴC とを比較し、実際の入水
温度ＴC₁≧仮の入水温度ＴC か否かが判断される（ステ
ップ７）。

【００２１】そしてステップ７の判断により、実際の水
の温度ＴC₁と仮の入水温度ＴC との間に実際の入水温度
ＴC₁≧仮の入水温度ＴC である（ステップ７、「ＹＥ
Ｓ」）と判断されれば、ステップ３の演算によりもとめ
られた熱効率ηの値に基づいて熱交換器にフィン詰りが
生じているとの判断は誤りではないのであるから「異常
表示」がなされ（ステップ８）、この判断ルーチンが終
了する。

【００２２】なお、上述ステップ８における「異常表
示」は、このガス湯沸器に異常表示の点滅ランプを付け
たり、警報を鳴らす等の手段も含まれるものと解すべき
である。

【００２３】次に前述のステップ７において、実際の入
水温度ＴC₁＜仮の入水温度ＴC である（ステップ７、
「ＮＯ」）と判断されたときには、前述のＲＡＭメモリ
に記憶されている仮の入水温度ＴC が実際の入水温度Ｔ
C₁に置き換えられて入水温度の更新が行われる（ステッ
プ９）。次いでコントローラからの指令によりガスバー
ナ２０の自動点火がおこなわれて燃焼が再開される（ス
テップ１０）。そしてステップ３へ戻って再度熱効率η
の演算が行われる。

【００２４】このときの熱効率ηの演算式（数１の式）
の代数として用いられる入水温度ＴC はＲＡＭメモリに
更新記憶されている実際の入水温度ＴC₁が用いられる。
そしてその演算結果により熱交換器１６のフィン詰りが
やはり生じていて燃焼異常が起きていると判断されれば
（ステップ４、「ＹＥＳ」）、前回と同様に燃焼を一旦
停止し（ステップ５）、入水温チェックが再度行われる
等（ステップ６、７）により異常表示がなされる（ステ
ップ８）ことになる。

【００２５】一方前述のステップ４におけて熱効率ηの
演算結果により熱交換器１６のフィン詰りはなく燃焼異
常は生じていない（ステップ４、「ＮＯ」）と判断され
れば、当然ながらガスバーナの燃焼は継続させ（ステッ
プ１１）、この判定ルーチンが終了する。

【００２６】かくして本発明では、上記の実施例で説明
したように、予めバーナコントローラ３４のコンピュー
タのＲＡＭメモリに「仮の入水温度ＴC 」を記憶させて
おいて、蛇口（給湯栓）が開かれてこのガス湯沸器が使
用状態に入ったときに、このＲＡＭメモリに記憶される
「仮の入水温度ＴC 」と、出湯温サーミスタ３０からの
出湯温度Ｔh 、水ガバナ２８による温量（Ｑｗ）、およ
びガス比例弁２４からのガス量（Ｑｇ）等のデータに基
づいてこのガス器具の熱効率ηを演算により求めるもの
である。したがって従来一般に知られているように、入
水管１２にそこを流れる水の温度を検知するための入水
温サーミスタのようなものを設ける必要は全くないこと
になる。

【００２７】尚、本発明は上記実施例に何等限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
設計変更又は改良が可能であることは勿論のことであ
る。たとえば、上記実施例では定流弁タイプのものを示
したが、それ以外のタイプのもの（たとえば、流量セン
サを出湯管などに設けて湯流を検知するタイプのもの）
などでもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の燃焼異常検知機能付きガス湯沸器によれば、熱交
換器のフィン閉塞等に伴う熱効率の低下が速やかに検知
されるばかりでなく、入水温サーミスタが不要であるき
とにより入水温サーミスタを機具に取付ける配線の手間
等が省け製品コストの低廉化が図れ、ガス器具使用上の
安全性の担保と製品コストの低廉化とが同時に達成され
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるガス湯沸器の全体の概略構
成図である。

【図２】図１に示したガス湯沸器における燃焼異常の判
定ルーチンを説明したフローチャートである。

【符号の説明】

１０ ガス湯沸器 １２ 給水管（入水管） １４ 出湯管 １６ 熱交換器 ２０ ガスバーナ ２４ ガス比例弁 ２８ 定流弁（水ガバナ） ３０ 出湯温センサ（出湯温サーミスタ） ３４ バーナコントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のフィンが列設される熱交換器に
   入水管および出湯管が配設され、その熱交換器を加熱す
   るガスバーナが備えられたガス湯沸器において、 仮の入水温度を記憶する入水温記憶手段と、 前記出湯管を流れる湯の温度を検出する湯温検出手段
   と、 その出湯管を流れる湯量を検出する湯量検出手段と、 前記ガスバーナのガス量を検出するガス量検出手段と、 前記入水温記憶手段に記憶される仮の入水温度と、前記
   湯温検出手段、湯量検出手段およびガス量検出手段から
   の検出信号とに基づいてこのガス湯沸器の熱効率を演算
   により求める熱効率演算手段と、 この熱効率演算手段により算出された熱効率により燃焼
   が異常か否かを判定する熱効率判定手段とを備え、この
   熱効率判定手段により燃焼が異常であると判断されたと
   きに前記ガスバーナの燃焼が停止されるように構成した
   ことを特徴とする異常検知機能付きガス湯沸器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のガス湯沸器において、
   さらに前記熱効率判定手段により燃焼が異常であると判
   断されたときに前記入水温記憶手段に記憶される仮の入
   水温度が実際の入水温度と比較して差があるか否かをチ
   ェックする入水温チェック手段を備え、この入水温チェ
   ック手段により実際の入水温度≧仮の入水温度の場合
   は、そのまま燃焼異常と判断し、実際の入水温度＜仮の
   入水温度の場合は、前記入水温記憶手段に記憶される仮
   の入水温度を実際の入水温度の値に更新してその更新値
   により再度このガス湯沸器の熱効率を演算により求める
   ようにしたことを特徴とする異常検知機能付きガス湯沸
   器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のガス湯沸器にお
   いて、さらに前記熱効率演算手段により燃焼が異常であ
   ると判断されたときにその異常を表示する異常表示手段
   を備えることを特徴とする異常検知機能付きガス湯沸
   器。