(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁ポンプ・電磁弁・点火プラグからなる点火装置を適宜動作させて熱交換器を加熱するバーナに点火し、このバーナに形成される炎の有無や大小等炎の状態を検出する炎センサと、この炎センサ等燃焼器のセンサ群の検出値に基づき前記点火装置や他の燃焼機器の動作を制御して所望温度の給湯を行う制御手段とを備えた給湯機において、前記制御手段は、燃焼中における炎センサの検出値を随時記憶し、炎センサの検出値が基準の失火判断レベル（ある所定の判断値）に変化したときに失火と判断し、失火判断後に失火判断のレベルを前記検出値＋所定値に変更してから所定の再点火動作に移行することを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記制御手段は、失火判断のレベルを修正変更後、一定時間後に基準の失火判断レベルに自動復帰することを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯単機能若しくは給湯と追焚等多機能の石油給湯機に代表される給湯機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の給湯機には炎の状態に応じて燃焼機器の燃焼を制御するため、例えば、特公平５−７６０８号公報で開示されているような燃焼装置のバーナの点火及び消火を測定する光学式の火炎検出装置や、特公平４−５４８４７号公報に開示されているようなバーナの燃焼炎に流れるイオン電流を測定するフレームロッド及びバーナボディからなる検出装置を採用して、制御装置に取り込んだ検出値に基づいて燃焼機器を制御するようにしたものが提示されている。これらの検出装置による検出結果（即ち検出値）を予め定めた２つ若しくは１つの基準値と比較することにより、炎の状態を確認するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空燃比や周囲環境等が変化すると、その変化に応じてバーナに形成される炎はその大きさや色及び温度（即ち炎の状態）が異なってくる性質がある。これら公報に開示される検出装置の検出値も、炎の状態に応じてやはり変化する。このため、失火の判断レベルをセンサに対して一つに定めてしまうと、周囲環境の変化等に応じた正確な炎の状態検出が行えなくなる問題がある。一方、検出装置及び制御手段にて仮に失火が判断できても、失火直後は炎によって加熱され続けたバーナの温度が高いことから、燃料ポンプや電磁弁等の燃料供給機器が正常動作せず失火後も燃料が供給され続けるような異常の場合には、供給され続ける気化燃料がバーナ温度でもって再度着火して、失火後に炎が検出されたり、正常燃焼中の炎によってバーナの周囲（例えば燃焼筒等）が加熱されてこの加熱による温度上昇や赤熱化で検出装置が光を検出し炎なしでも炎有りと検出するいわゆる擬似炎検出が行われたりして、いつまでも失火と判断できない問題もあった。この失火直後の再着火や擬似炎検出に伴う失火未確認により、実際は燃焼を停止しているのに失火が確認できないために、次ぎに点火指示がなされた場合に速やかに点火シーケンスに移行できず、加熱されない水の給湯（即ち死に水）量が多くなりがちで、出湯特性が悪い問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の事実に鑑みてなされたものであり、炎センサによる判断レベルを炎センサの検出値の変化度合いに応じて適宜変更することにより、確実に失火を検出する一方、着火までの時間短縮を図るべく失火直後の擬似炎検出をも可能とする安全性を向上した給湯機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために鋭意検討した結果、炎センサによる判断レベルを炎センサの検出値の変化度合いに応じて適宜変更することにより上記の課題を解決できることを見いだし本発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
本発明の請求項１の発明は、電磁ポンプ・電磁弁・点火プラグからなる点火装置を適宜動作させて熱交換器を加熱するバーナに点火し、このバーナに形成される炎の有無や大小等炎の状態を検出する炎センサと、この炎センサ等燃焼器のセンサ群の検出値に基づき前記点火装置や他の燃焼機器の動作を制御して所望温度の給湯を行う制御手段とを備えた給湯機において、前記制御手段は、燃焼中における炎センサの検出値を随時記憶し、炎センサの検出値が基準の失火判断レベルに変化したときに失火と判断し、失火判断後に失火判断のレベルを前記検出値＋所定値に変更してから所定の再点火動作に移行することを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の給湯機において、前記制御手段は、失火判断のレベルを修正変更後、一定時間後に基準の失火判断レベルに自動復帰するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１０】
以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す給湯機の全体構成を示す一部切欠き状態の斜視説明図、図２は給湯機を屋内設置したときの設置状態を示す一部切欠状態の正面断面図、図３は本発明の制御手段における失火判断レベルの変更動作を説明するフローチャート、図４は同じく本発明の制御手段における燃焼動作全体の概略を説明するフローチャート、図５は炎センサの出力変化特にレベル変更動作を模式化した電圧波形図である。
【００１１】
図１及び図２において、１は給湯機の一実施形態である直圧式の石油給湯機であり、石油給湯機１はその本体となるケーシング２内の後ろ側下部に熱交換器３が固定され、この熱交換器３の上部に消音用のマフラ４が連結され、ケーシング２内の前側下部に熱交換器３を加熱するバーナ１７を含む燃焼装置５と、給気管７から取り込まれた燃焼装置５に供給する送風機６やこの燃焼装置５に液体燃料を供給する電磁ポンプ１１等が収容されている。
【００１２】
又、燃焼装置５は、中空円筒状のバーナチューブ１６内に液体燃料噴霧ノズル１８、点火プラグ１９、バーナ１７等を一体的に収容して構成されており、この燃焼装置５が、その先端部を前記熱源側熱交換器３の内側に形成された燃焼室８に臨ませて外壁（即ち燃焼胴９）に取付けられている。１５は燃焼装置５、送風機６及び図示しない循環ポンプやコントローラリモコンの各種動作を制御する制御装置である。
【００１３】
一方、この燃焼室８の上方には熱交換用の複数のフィンを有するフィン付パイプ１２が設けられ、前記燃焼装置５とこのフィン付パイプ１２によって給湯機の加熱装置が構成されている。この加熱装置を構成するフィン付パイプ１２の上流側（戻り配管）の端部は戻り口１０、図示しないヘッダー及び配管を介して各室内に設置されている利用側熱交換器の出口側に接続され、又、フィン付パイプ１２の下流側（出湯配管）の端部は温水出口１３、循環ポンプ及び配管を介して各室内に設置されている利用側熱交換器の入口側に接続されている。
【００１４】
制御装置１５には、本発明の給湯機の燃焼動作全体を制御するためのプログラムが入力されたマイクロコンピュータ（以下単にマイコンという）にて代表される制御手段が図示しないものの組み込まれている。ここで図３乃至図５に基づき給湯機の燃焼動作全体の制御の概略を説明する。
【００１５】
まず、図４において、給湯機１を遠隔制御する図示しないリモコンに設けた運転スイッチをオンすると、ステップＳ１でリモコンの表示部及び制御装置１５近傍に位置する本体側表示部のそれぞれの運転ランプを点灯させ、ステップＳ２で水量が所定量（例えば水量を左右する蛇口のひねり量が毎分２．５リットル）以上か否かが判断され、２．５リットル未満ならそれを繰り返し、２．５リットル以上ならステップＳ３でバーナ１７がＯＮ／ＯＦＦ燃焼中か否かが判断され、ＯＮ／ＯＦＦ燃焼中でなければステップＳ５でバーナモータをＯＮしてステップＳ６へ移行し、ＯＮ／ＯＦＦ燃焼中であればステップＳ４でＯＦＦ時間が経過したか否かが判断され、経過していなければステップＳ２へ復帰し、経過していればステップＳ５へ移行する。
【００１６】
ステップＳ６ではバーナモータの回転数が所定回転数（例えば着火回転数±１５０ｒｐｍ）以内か否かが判断され、所定回転数以内でなければステップＳ７でバーナ回転数異常の判断時間（例えば４５秒間）が経過したか否かが判断され、時間経過すればステップＳ８で表示部にバーナ回転数異常を示す表示記号Ｅ６（これをＥ６エラーという）を表示し、ステップＳ９でバーナモータのＯＦＦ処理を行ってスタートに復帰し、時間経過していなければステップＳ６へ復帰する。
【００１７】
ステップＳ６で所定回転数以内であれば、ステップＳ１０で消化後のバーナモータ運転即ちポストパージ中か否かが判断され、ポストパージ中でなければステップＳ１１でモータ回転数の安定時間（例えば１秒間）が経過したか否かが判断され、時間経過すればステップＳ１２で点火動作を開始して本発明の主要制御シーケンスであるステップＳ１３へ移行して擬似炎の有無を検出し、時間経過していなければステップＳ６へ復帰する。
【００１８】
ステップＳ１３で行われる擬似炎有無の検出シーケンスは、図３に示すような処理である。図３において、ステップＳ６１で燃焼モード中（即ちバーナ１７が通常燃焼中若しくはＯＮ／ＯＦＦ燃焼中）の擬似炎の有無検出であるか否かが判断され、燃焼モード中の擬似炎無し若しくは燃焼モード中でなければステップＳ６２で擬似炎検出レベル（擬似炎判定電圧）ＶＧＬの変更の制限時間（例えば６０秒間）を計時する切替タイマーの時間が経過したか否かが判断され、時間経過してなければステップＳ６１（即ちステップＳ１３）へ復帰し、時間経過すればステップＳ６３で擬似炎検出レベル（擬似炎判定電圧）ＶＧＬを標準擬似炎検出レベル（標準擬似炎判定電圧）ＶＲＦ（例えば２．５ボルト）に再修正してステップＳ６１（即ちステップＳ１３）へ復帰する。
【００１９】
ステップＳ６１で燃焼モード中の擬似炎の有無検出であれば、ステップＳ６４で擬似炎検出レベル（擬似炎判定電圧）ＶＧＬを燃焼中に記憶した炎センサ出力（即ち現在の炎検出電圧）ＶＮＬに所定の加算電圧（例えば０．０４ボルト）ＶＤＦを加算したものに修正変更し、ステップＳ６５で切替タイマーをリセットしてステップＳ６１（即ちステップＳ１３）へ復帰する。ここで燃焼モード中の擬似炎の有無検出とは、後述するシーケンスで一度失火が判断された後の炎センサ出力を判断することを意味しており、一度も燃焼されていない燃焼初期時においては勿論燃焼モード中の擬似炎無しと判断されるものである。
【００２０】
このように燃焼中の炎センサの検出値の変化度合いに応じて、炎センサ出力がある一定幅以上若しくは一定値以上（ここでは２．５ボルト）に上昇したときに失火と判断し、この一度の失火判断後は擬似炎検出動作に移行し、且つ炎検出レベルが通常燃焼中に最後に記憶した数値ＶＮＬに加算値ＶＤＦを加算した値に自動的に修正変更されるので、炎検出レベルが一定値のみに固定される従来の擬似炎検出方式に比べて擬似炎の判断精度が向上すると共に、状況変化に応じた正確な擬似炎判断が可能となった。
【００２１】
また、燃焼中における炎センサの検出値を随時記憶し、炎センサの検出値がある基準の失火判断レベル（ここでは標準擬似炎判定電圧＝２．５ボルト）に変化したときに失火と判断し、失火判断後にはこの失火判断のレベルを前記検出値＋所定値に変更してから所定の再点火動作に移行するようにしたので、一度失火が判断された後は、失火判断のレベルが自動的に変化して擬似炎が発生しても着火とは判断しないようにすることができ、確実に失火と判断できる。さらに失火直後の擬似炎が発生しても、擬似炎判断のレベルの変化により、この擬似炎を擬似炎として確認することができ、失火確認後の着火までの時間を短縮することができ、失火検出遅れによる死に水発生の抑制、出湯特性の改善及び判断精度の向上が図れ、給湯機としての安全性を向上できた。
【００２２】
しかも、失火検出後の擬似炎の検出はある時間で終了するので、このある時間よりも若干長い一定時間（ここでは切替タイマーの設定時間）後には補正した失火レベルを標準の失火判断レベルに戻すことで、戻した後の検出値に変化がなければセンサの故障と判断できるため、炎センサの故障検出が可能となる一方、補正の失火判断レベルの継続に時間的制約を設けることで燃焼機器の特性に応じた補正が可能となり、センサ異常時にはフェイルセーフ運転をすればより優れた給湯機を提供でき、燃焼機器としての安全性がより向上するものとなった。
【００２３】
さて図４に戻って、ステップＳ１３で擬似炎があればステップＳ１４で切替タイマーの時間が経過したか否かが判断され、時間経過してなければステップＳ１３へ復帰し、時間経過すればステップＳ１５で表示部に擬似炎検出（発生）を示す表示記号Ｅ３（これをＥ３エラーという）を表示し、ステップＳ１６で点火動作を停止し、ステップＳ１７でバーナモータのＯＦＦ処理を行ってスタートに復帰する。
【００２４】
ステップＳ１３で擬似炎が無ければ、ステップＳ１８で炎センサの検出時間（例えば０．５秒間）が経過したか否かが判断され、時間経過してなければステップＳ１３へ復帰し、時間経過すればステップＳ１９で電磁弁及び電磁ポンプ１１をＯＮし、ステップＳ２０で炎センサによる検出電圧から炎の有無が判断され、炎無しと判断されればステップＳ２１でリトライ時間（例えば５秒間）が経過したか否かが判断され、５秒間が経過するまでこのステップＳ２０及びステップＳ２１を繰り返し、５秒間が経過すればステップＳ２２で電磁弁及び電磁ポンプ１１をＯＦＦし、ステップＳ２３で点火動作を停止して不着火回数をカウントするカウンタ値を１つアップ若しくはダウンしリトライ動作の準備をしてステップＳ２４へ移行する。
【００２５】
ステップＳ２４ではカウンタによる不着火回数が着火ミス判断回数（例えば２回）か否かが判断され、２回でなければステップＳ２５で動作の安定時間（例えば１０秒間）が経過したか否かが判断され、１０秒間が経過するまで待機し、１０秒間が経過すればステップＳ６へ復帰する。尚、ステップＳ２５で不着火回数が２回であればステップＳ２６で２回連続の不着火（即ち着火ミス）であることを示す表示記号Ｅ１（これをＥ１エラーという）を表示し、ステップＳ５０以降の燃焼ＯＦＦ処理を行う。
【００２６】
ステップＳ２８では炎センサの出力サンプリング時間（例えば２００ｍｓｅｃ）が経過したか否かが判断され、サンプリング時間が経過するまでステップＳ２０及びＳ２８が繰り返され、サンプリング時間が経過すればステップＳ２９で再び炎センサによる検出電圧から炎の有無が判断される。このステップＳ２９で炎無しと判断されればステップＳ３４へ移行し、炎有りと判断されればステップＳ３０で燃焼中であることを示す表示部の燃焼表示ランプを点灯動作させ、ステップＳ３１で待機時間（例えば１．５秒間）が経過したか否かが判断され、時間経過するまでステップＳ２９、ステップＳ３０及びステップＳ３１の動作を繰り返し、時間経過後はステップＳ３２で点火動作を停止し、ステップＳ３３でまた炎センサによる検出電圧から炎の有無が判断され、炎がなければステップＳ３４へ移行し、炎があればステップＳ４１へ移行する。但し、このステップＳ３３での炎有無の判断は、点火動作が終了した後の炎の状態を検出するための判断動作であって先の二回の判断とは異なる意味を持っている。
【００２７】
ステップＳ３４では炎センサの検出時間（例えば０．５秒間）が経過したか否かが判断され、時間経過してなければステップＳ２９へ復帰し、検出時間が経過すればステップＳ３５で電磁弁及び電磁ポンプ１１をＯＮし、ステップＳ３６で表示部の燃焼表示ランプを消灯し、ステップＳ３７で炎有無の検出を開始してからの時間が所定時間（例えば１分間）未満か否かが判断され、所定時間以上であればステップＳ２５へ移行し、所定時間未満であればステップＳ３８でこの所定時間内における不着火回数が途中消火判断回数（例えば５回）か否かが判断され、５回未満ならステップＳ２５へ移行し、
５回なら一度着火したものの着火が不完全であり所定の点火リトライを実行しても着火しないいわゆる途中失火を示す表示記号Ｅ２（これをＥ２エラーという）を表示し、ステップＳ４０でポストパージ時間（例えば５分間）経過後にバーナモータをＯＦＦしてスタートに復帰する。
【００２８】
ステップＳ３３で炎有りが判断されたステップＳ４１では、燃焼を停止させるための所定水量（即ち先の所定量よりも小さく蛇口を閉塞側に操作したことを示す値として蛇口のひねり量が毎分１．５リットル）以下か否かが判断され、１．５リットル以下であればステップＳ５０以降の燃焼ＯＦＦ処理を行い、１．５リットルを越えていればステップＳ４２で運転スイッチがＯＦＦされたか否かが判断され、ＯＦＦされればステップＳ５０以降の燃焼ＯＦＦ処理を行い、ＯＦＦでなければステップＳ４３でバーナ１７がＯＮ／ＯＦＦ燃焼中か否かが判断される。
【００２９】
ステップＳ４３でＯＮ／ＯＦＦ燃焼中でなければステップＳ３３へ復帰し、ＯＮ／ＯＦＦ燃焼中であればステップＳ４４でＯＮ時間が経過したか否かが判断され、ＯＮ時間が経過していなければステップＳ３３へ復帰し、ＯＮ時間が経過していればステップＳ４５で電磁弁及び電磁ポンプ１１を共にＯＦＦし、ステップＳ４６で表示部の燃焼表示ランプを消灯してからステップＳ２へ復帰する。
【００３０】
一方、燃焼ＯＦＦ処理のステップＳ５０に入ると、ステップＳ５１で電磁弁及び電磁ポンプ１１を共にＯＦＦし、ステップＳ５２で表示部の燃焼表示ランプを消灯し、ステップＳ５３でポストパージ時間（例えば５分間）経過後にバーナモータをＯＦＦしてスタートに復帰する。
【００３１】
上述の説明では、炎センサとして光学式センサを活用した例を説明したが、炎センサはこの例に限定されるものではなく、フレーム電流によるものやそれ以外のものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の給湯機によれば、燃焼中における炎センサの検出値を随時記憶し、炎センサの検出値がある基準の失火判断レベルに変化したときに失火と判断し、失火判断後に失火判断のレベルを前記検出値＋所定値に変更してから所定の再点火動作に移行するようにしたものであるため、一度失火が判断された後は、失火判断のレベルが変化して擬似炎が発生しても着火と判断しないようにでき、確実に失火と判断できる。また失火直後の擬似炎が発生しても、失火判断のレベルの変化により、この擬似炎を擬似炎として確認でき、従来のような失火確認後の着火までの時間が短縮でき、失火検出遅れによる死に水発生の抑制、出湯特性の改善及び判断精度の向上が図れ、給湯機としての安全性が向上する。
【００３４】
請求項２の給湯機によれば、失火検出後の擬似炎の検出はある時間で終了するので、そのある時間よりも若干長い一定時間後には補正した失火レベルを標準の失火判断レベルに戻すことで、戻した後の検出値に変化がなければセンサの故障と判断できるため、炎センサの故障検出が可能となる一方、補正の失火判断レベルの継続に時間的制約を設けることで燃焼機器の特性に応じた補正が可能となり、センサ異常時にはフェイルセーフ運転をすればより優れた給湯機を提供することができ、燃焼機器としての安全性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す給湯機の全体構成を示す一部切欠き状態の斜視説明図である。
【図２】給湯機を屋内設置したときの設置状態を示す一部切欠状態の正面断面図である。
【図３】本発明の制御手段における失火レベルの変更動作を説明するフローチャートである。
【図４】同じく本発明の制御手段における燃焼動作全体の概略を説明するフローチャートである。
【図５】炎センサの出力変化特にレベル変更動作を模式化した電圧波形図である。
【符号の説明】
１  給湯機
３  熱交換器
５  燃焼装置
１１  電磁ポンプ
１５  制御装置（制御手段）
１７  バーナ
１９  点火プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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