(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間ｔと該単位時間ｔ毎に検出されたＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときの血中ヘモグロビンＣＯ濃度が危険基準濃度になる時間Ｔとの比ｔ／Ｔで与えられるＥＲ値が設定され、該ＥＲ値の積算値であるＴＲ値が所定の基準値に達したときに、燃焼装置の異常状態を検出するＣＯ濃度監視方法において、
排気ガスが排出される空間の容積があらかじめ設定され、
前記ＥＲ値が、前記燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度、前記燃焼装置の排気ガスの排気量及び前記設定された空間の容積に応じて設定され、
最大の排気量に対して、設定可能な最狭の空間の容積及び当該最狭の空間の容積よりも広い広空間の容積とに対し第１及び第２のＥＲ値がそれぞれ設定され、最小の排気量に対して、前記最狭の空間容積及び広空間の容積に対し第３及び第４のＥＲ値がそれぞれ設定され、前記第４のＥＲ値に対する第３のＥＲ値の割合が、前記第２のＥＲ値に対する第１のＥＲ値の割合より大きくなるように設定されることを特徴とするＣＯ濃度監視方法。
【請求項２】
単位時間ｔと該単位時間ｔ毎に検出されたＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときの血中ヘモグロビンＣＯ濃度が危険基準濃度になる時間Ｔとの比ｔ／Ｔで与えられるＥＲ値が設定され、該ＥＲ値の積算値であるＴＲ値が所定の基準値に達したときに、燃焼装置の異常状態を検出する手段を有する燃焼装置において、
排気ガスが排出される空間の容積が設定可能であり、
前記ＥＲ値が、前記燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度、前記燃焼装置の排気ガスの排気量及び前記設定された空間の容積に応じて設定され、
最大の排気量に対して、設定可能な最狭の空間の容積及び当該最狭の空間の容積よりも広い広空間の容積とに対し第１及び第２のＥＲ値がそれぞれ設定され、最小の排気量に対して、前記最狭の空間容積及び広空間の容積に対し第３及び第４のＥＲ値がそれぞれ設定され、前記第４のＥＲ値に対する第３のＥＲ値の割合が、前記第２のＥＲ値に対する第１のＥＲ値の割合より大きくなるように設定されることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼装置の排気ガスの排気量は燃焼装置の燃焼ファンの回転数によって定められることを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記排気ガスのＣＯ濃度は該単位時間中のＣＯ濃度の平均値が使用され、前記排気ガスの排気量は該単位時間中で最も大きい値が使用され前記ＥＲ値を設定することを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
排気通路が複数の空間に隣接している場合、前記排気ガスが排出される空間の容積は、前記複数の空間の容積のうち最小の容積が使用され前記ＥＲ値を設定することを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置の安全監視方法に関し、特に、一酸化炭素ガスを検知し、それに対する安全を図るための安全監視方法及びそれを実施する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯機のような燃焼装置が様々な環境に応じて燃焼運転しているとき、例えば、排気口に強風が吹き込む等の特定の条件の下では、不完全燃焼が起き、一酸化炭素ガス（以下ＣＯという）が発生する。ＣＯを含んだ排気ガスは、燃焼装置の排気通路を経て室外に排出され、通常は、室内に漏れることはない。しかし、腐食や破損等の原因により排気通路に穴が開いている場合、そこからＣＯが室内に漏れ、室内の空気中のＣＯ濃度が人体に危険な濃度にまで達すると、ＣＯ中毒を起こすという危険がある。
【０００３】
一般に、ＣＯ中毒は、人体の血液中のヘモグロビンがＣＯと結合することにより起こり、そのＣＯと結合したヘモグロビン濃度（以下、血中ヘモグロビンＣＯ濃度という）に応じて図８に示すような症状を引き起こす。この血中ヘモグロビンＣＯ濃度が人体を危険な状態に至らせる濃度に達するまでの時間は、空気中のＣＯ濃度が高い場合には短い時間で到達し、また、ＣＯ濃度が低い場合でもＣＯを含む空気中に長い時間晒されることにより、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が徐々に増加し、一定時間経過後には危険な状態に至る。図７のグラフに、空気中ＣＯ濃度と血中ヘモグロビンＣＯ濃度との関係を示す。図７によれば、空気中ＣＯ濃度が０．２％のとき、これを２時間吸入すると、血中ヘモグロビンＣＯ濃度は約６４％に達する。
【０００４】
このため、従来においては、燃焼装置の排気通路内にＣＯ濃度を検知するＣＯセンサーを配置し、排気ガス中のＣＯ濃度が人体に危険を及ぼす所定濃度以上に達したときには、警報を出したり、燃焼を停止するなどの安全手段が講じられてきた。さらに、排出される排気ガスのＣＯ濃度が比較的低い場合であっても、所定時間毎に検知されるＣＯ濃度からいわゆるＥＲ（Each Rate ）値を求め、該ＥＲ値の総和であるＴＲ（Total Rate）値が所定の基準値に達したときは、燃焼運転が停止される。
【０００５】
ここで、上記ＥＲ値とは、ある一定の単位時間ｔの間、所定の空気中ＣＯ濃度を含んだ空気中に人体が晒されたときに、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が人体に危険を及ぼす所定の濃度（例えば２５％）に達するまでの時間Ｔが与えられているとき、ｔ／Ｔで定義される値である。通常、空気中ＣＯ濃度は時間的に変化するので、前記単位時間ｔとそのＣＯ濃度に対応する前記時間Ｔとの比を計算することにより、単位時間ごとの重みづけ値を得ることができる。そして、前記ＥＲ値を積算した値がＴＲ値であり、該ＴＲ値が１になったとき、血中ヘモグロビンＣＯ濃度は前記所定の危険濃度に達したことを意味する。前記所定の危険濃度は、ＣＯ中毒の発生を未然に防止するために、例えば１０％のように低めに設定されてもよく、燃焼装置の設置された環境に応じて任意に設定され、それに対応したＥＲ値が定められる。
【０００６】
ＥＲ値及びＴＲ値に関するさらに詳しい説明は、実用新案公開公報平６−４６１６４号に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＥＲ値は、従来、ＣＯセンサーによって検知される排気ガス中のＣＯ濃度によって求められていた。即ち、空気中に排出されるＣＯの濃度を燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度によって定めていた。図６に、従来における排気ガスのＣＯ濃度に対応したＥＲ値のテーブルを示す。該テーブルは、燃焼装置のマイクロコンピュータのような制御手段の中のＲＯＭのような記憶手段に記憶されている。図６に示されるＥＲ値は、マイクロコンピュータのプログラム上の理由から２５０倍した値が用いられている。
【０００８】
しかし、本来、空気中のＣＯの濃度は、排出される排気ガスのＣＯ濃度のみならず、排気ガスの排気量にも依存する値である。例えば、燃焼の最大運転と最小運転において、排気ガス中のＣＯ濃度が同じであっても、排気ガスの排気量が異なれば、空気中に排出されるＣＯの量即ち室内のようなほぼ一定体積の下での空気中ＣＯ濃度は異なる。
【０００９】
さらに、空気中のＣＯ濃度は、排気通路に隣接し、この排気通路からの排気ガスが漏れる可能性のある室内の部屋のような空間の容積にも依存する値である。即ち、例えば、時間的に一定のＣＯの量が一定容積の空間に排出される場合、その空間の容積の大きさによってＣＯ濃度は異なる。
【００１０】
従って、前述のように、従来は上記ＥＲ値を排気ガスのＣＯ濃度からのみ求めていたため、燃焼の運転状態によって、安全手段が作動するまでの時間と実際に血中ヘモグロビンＣＯの濃度が所定濃度（例えば２５％）以上に達するまでの時間とは異なる場合があった。例えば、最小運転で燃焼を行っている場合は、排気ガスの排気量は比較的少なく、排出されるＣＯの量も比較的少ないので、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が該所定濃度になる前に、ＴＲ値が１に達してしまう。また、所定の基準容積よりも大きい空間にＣＯガスが排出される場合も同様に血中ヘモグロビンＣＯ濃度が該所定濃度になる前に、ＴＲ値が１に達してしまう。即ち、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が該所定濃度になる前に、安全手段が作動し、燃焼が停止する場合がある。よって、ＥＲ値によるＣＯ濃度監視を行う際、排気ガスの排気量、さらには、ＣＯガスが排出される空間の容積をも考慮したＥＲ値を用いることがより正確なＣＯ濃度の監視を行う上で好ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、排気ガス中のＣＯ濃度のみならず、排気ガスの排気量及び／又はＣＯガスが排出される空間の容積を考慮したＥＲ値を用いて、より正確なＣＯ濃度監視方法及びそれを実施するため燃焼の装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、単位時間ｔと該単位時間ｔ毎に検出されたＣＯ濃度の雰囲気中に晒されたときの血中ヘモグロビンＣＯ濃度が危険基準濃度になる時間Ｔとの比ｔ／Ｔで与えられるＥＲ値が設定され、該ＥＲ値の積算値であるＴＲ値が所定の基準値に達したときに、燃焼装置の異常状態を検出するＣＯ濃度監視方法及びそれを実施する装置において、
前記ＥＲ値が前記燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度及び前記燃焼装置の排気ガスの排気量に応じて設定されることにより達成される。
【００１３】
また、上記燃焼装置の異常状態を検出するＣＯ濃度監視方法及びそれを実施する装置において、
前記ＥＲ値が、前記燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度及び排気ガスが排出される空間の容積に応じて設定されることにより達成される。
【００１４】
さらに上記燃焼装置の異常状態を検出するＣＯ濃度監視方法及びそれを実施する装置において、
前記ＥＲ値が、前記燃焼装置の排気ガスのＣＯ濃度、前記燃焼装置の排気ガスの排気量及び排気ガスが排出される空間の容積に応じて設定されることにより達成される。
【００１５】
また、前記燃焼装置の排気ガスの排気量を直接測定せず、それにほぼ比例する燃焼装置の燃焼ファンの回転数を用いてもよい。
【００１６】
さらに、前記排気ガスのＣＯ濃度は該単位時間ｔ中のＣＯ濃度の平均値を使用し、前記排気ガスの排気量は該単位時間ｔ中で最も大きい値を使用して前記ＥＲ値を設定する。
【００１７】
また、排気通路が複数の空間に隣接している場合、前記排気ガスが排出される空間の容積は、前記複数の空間の容積のうち最小の容積を使用して前記ＥＲ値を設定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、燃焼装置の一例である給湯器の構成を示す図である。図示されない給湯栓を開くと、水は水量センサー１２を通り、給湯熱交換器１６とバイパス通路１４に分岐され、水量が一定以上に達すると水量センサー１２が流量を感知する。そして、給気通路５０から空気を吸引し、燃焼後の排気ガスを排気通路５２から排出する燃焼ファン２４が回転し、プリパージが開始する。続いて、点火プラグ１８が着火すると同時に元ガス電磁弁２８、ガス電磁弁３０が開き、ガス比例弁３２を通してガスが流れる。
【００２０】
バーナー２２に点火されると、フレームロッド２０が炎を検知して燃焼が始まる。給湯熱交換器１６で加熱された湯とバイパス通路１４を経た水は混合されて給湯栓に湯が流れる。そして、出湯サーミスタ３６の温度が設定温度になるように、ガス比例弁３２の開度、燃焼ファン２４の回転数が制御される。所定時間内に点火しない場合には、安全回路が作動し、元ガス電磁弁２８、ガス電磁弁３０を遮断し、放電も停止する。給湯使用中に出湯量、水量、水圧変化などにより、出湯温度が変化した場合には、設定温度差を出湯温度、入水温度、水量で演算して、その偏差値分をガス比例弁３２、水量制御弁３８へ伝え設定温度に保持するよう制御する。
【００２１】
燃焼ファン２４には、ファンの回転数を検知するホールＩＣ２６が取り付けられており、燃焼ファン２４の回転はガスの供給量に応じて完全燃焼を生じさせるように最適な風量をバーナー２２に送り込むように制御されている。
【００２２】
また、排気通路内にはＣＯセンサー４０が設置されている。ＣＯセンサー４０は、一般的に、ＣＯガスと化学反応を起こす特定の触媒を周りに有する白金抵抗からなっており、触媒がＣＯガスと化学反応を引き起こすことにより、触媒の温度が上昇し、その温度変化に対応して変化する白金抵抗の抵抗値を比較素子と比較し、ＣＯ濃度に換算するものである。
【００２３】
ＣＯセンサー４０によりＣＯガス濃度が許容値以上検知されると、まず、燃焼ファン２４の回転数が増し、燃焼室内に送り込む風量を多くすることにより、完全燃焼が行われるように燃焼ファンの回転数が制御される。しかし、風量を増したにもかかわらず、ＣＯガス濃度が減少せず、所定濃度以上に達する場合は、燃焼が停止される。
【００２４】
このような燃焼によって、排出される排気ガスの排気量は、前記燃焼ファン２４の回転数に応じて変化する。即ち、燃焼ファンの回転数が大きければ排気量は多く、燃焼ファン２４の回転数が小さければ排気量は少ない。上述のＥＲ値は、排気ガス中のＣＯ濃度のみならず、排気ガスの排気量にも依存する値なので、本発明の第一の実施の形態では、排気ガスのＣＯ濃度のみならず、排気通路５２からの排気量にほぼ比例する前記燃焼ファンの回転数をも考慮したＥＲ値に従って空気中のＣＯ濃度を監視する方法を提供する。
【００２５】
図２は、第一の実施の形態におけるＣＯガス監視方法のフローチャートである。ステップＳ１０では排気ガスのＣＯ濃度が検出され、ステップＳ１６では燃焼ファンの回転数が検出される。排気ガスのＣＯ濃度は前記ＣＯセンサー４０により０．２秒毎に測定され、燃焼ファンの回転数は前記ホールＩＣ２６により０．１秒毎に測定されている。
【００２６】
そして、例えば１０秒のような所定の単位時間ｔ（ステップＳ１２）の間の前記ＣＯ濃度の平均値を求める（ステップＳ１４）。平均値を求めるのは、例えば、燃焼運転開始時及び燃焼能力切り替え時は、一時的にＣＯ濃度が高くなる等、検出されるＣＯ濃度にばらつきが生じる場合があるので、それを平均化し、より正確なＣＯ濃度を得るためである。またこのような平均値を求めるために所定の単位時間ｔが必要であり、この時間は任意に設定することができる。
【００２７】
一方、ステップＳ１８における単位時間ｔはステップＳ１４の単位時間ｔと同期していて、この単位時間ｔの間に燃焼能力を切り替えることなどによって燃焼ファンの回転数が変わったときは、該単位時間ｔの間で最大の回転数を選択する（ステップＳ２０）。燃焼ファンの回転数は、前記ＣＯ濃度に比べ燃焼中の瞬間的な変化が小さいため、平均値を取る必要性に乏しく、安全サイドの観点から前記回転数の最大値を使用する。もちろん、より正確な制御を行うために、平均値を用いてもよい。
【００２８】
ステップＳ２２において、前記ＣＯ濃度の平均値及び前記ファン回転数最大値それぞれによって分割されたＥＲ値のテーブルから対応するＥＲ値が取得される。図３は、該テーブルの例である。このテーブルは、例えば、上記のような燃焼装置における様々な燃焼制御を行う図１における電装基板６０内に設けられたマイクロコンピュータ内のＲＯＭに記憶される。当該テーブルによれば、同じＣＯ濃度であっても、燃焼ファンの回転数（排気量）が異なれば、異なるＥＲ値が与えられている。即ち、燃焼ファンの回転数が大きければ、排気量は大きいのでＥＲ値は大きく、燃焼ファンの回転が小さければ、排気量は小さいのでＥＲ値は小さい。図３におけるＥＲ値も前述同様の理由から２５０倍されている。
【００２９】
ステップＳ２２において選択されたＥＲ値は、ステップＳ２４において積算され、ＴＲ値が計算される。そして、この積算されたＴＲ値が所定の基準値に達すると、ランプやブザー等の警報が発せられ（ステップＳ３０）、燃焼が停止される（ステップＳ３２）。
【００３０】
また、当該ＣＯ濃度監視方法には、記ＥＲ値を積算している間に、一時的に燃焼が停止した場合など、空気中のＣＯ濃度が一時的に低下する場合、それを補正するための図示されない減衰補正工程が設けられてもよい。さらに、前記ＴＲ値に複数の基準値を設定し、例えば、血中ヘモグロビンＣＯ濃度が所定の危険濃度に達する前に、警報のみを発し、燃焼を停止させない工程や、一時的に燃焼を停止させ、空気中のＣＯ濃度を低下させ、その後燃焼を再開させる工程などよりきめ細かい制御工程を有してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、ＥＲ値に排気ガスの排気量を考慮するためにそれにほぼ比例する燃焼ファンの回転数を用いてＥＲ値を取得したが、例えば、排気通路に設けられた風量センサにより直接排気量を測定し、ＥＲ値を取得してもよい。
【００３２】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。第二の実施の形態においては、排気ガスのＣＯ濃度のみならず、例えば、排気通路からの排気ガスが漏れる可能性のある室内の部屋のような空間の容積を考慮したＥＲ値に従って該空間内の空気中のＣＯ濃度を監視する方法が提供される。
【００３３】
図４に、容積が異なる複数の空間の区分に対応した前記ＣＯ濃度の平均値におけるＥＲ値のテーブルの例である。前述同様に、このテーブルは、例えば、前記マイクロコンピュータのＲＯＭのような記憶手段に記憶される。図４によれば、排気ガスのＣＯ濃度が同じであれば、排出される空間の容積が大きいほどＥＲ値は小さくなる。また、空間の容積は、燃焼装置に設けられた図示されない切り替えスイッチなどによりあらかじめ設定される。
【００３４】
また、排気通路が室内の複数の空間に隣接して配設されている場合、設定される空間の容積は、複数の空間の中で最小の容積の区分のＥＲ値が用いられることが安全性の観点から好ましい。また、空間の区分は、よりきめ細かい正確な制御を行うために、図４に示した区分数よりさらに細かく分けてもよい。
【００３５】
本実施の形態におけるＣＯ濃度監視方法は、図２におけるフローチャートとほぼ同様であり、図２におけるステップＳ１６、１８及び２０の工程は行われないが、ステップＳ２２において、本実施の形態において提供された図４に示されるＥＲ値のテーブルから対応するＥＲ値が取得される。
【００３６】
さらに、本発明の第三の実施の形態においては、排気ガスの排気量及び空間の容積の両方を考慮したＥＲ値に従って空気中のＣＯ濃度を監視する方法が提供される。
【００３７】
図５には、前記第二の実施の形態において説明した空間の容積の区分毎に、上記第一の実施の形態において説明された燃焼ファンの回転数に対応したＥＲ値のテーブルの例が示される。前述同様に、このテーブルは、例えば、前記マイクロコンピュータのＲＯＭのような記憶手段に記憶される。
【００３８】
空間の容積を設定する上記切り替えスイッチにより設定された容積区分に応じて、前記マイクロコンピュータは、その容積区分における燃焼ファンの回転数に対応したＥＲ値のテーブルを選択し、そのテーブルの値に対応したＣＯ濃度監視制御を行う。
【００３９】
本実施の形態におけるＣＯ濃度監視方法は、図２におけるフローチャートとほぼ同様であり、図２のステップＳ２２において、本実施の形態において提供された図５に示されるＥＲ値のテーブルから対応するＥＲ値が取得される。
【００４０】
【発明の効果】
上記説明した通り、本発明によれば、ＥＲ値は、排気ガス中のＣＯ濃度のみならず、燃焼ファンの回転数に基因する排気量及び／又は排気ガスが排出される空間をも考慮して定められるので、燃焼運転の実情にあった正確なＥＲ値を取得することができ、より正確で信頼性の高いＣＯ濃度監視方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼装置の一例である給湯器の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態におけるＣＯ濃度監視方法のフローチャートである。
【図３】排気ガスのＣＯ濃度及び燃焼ファンの回転数に対応したＥＲ値のテーブルの例である。
【図４】排気ガスのＣＯ濃度及び排気ガスが排出される空間の容積に対応したＥＲ値のテーブルの例である。
【図５】排気ガスが排出される各空間の容積ごと定められた、排気ガスのＣＯ濃度及び燃焼ファンの回転数に対応したＥＲ値のテーブルの例である。
【図６】排気ガスのＣＯ濃度に対応した従来のＥＲ値のテーブルの例である。
【図７】空気中ＣＯ濃度と血中ヘモグロビンＣＯ濃度との関係を示したグラフである。
【図８】血中ヘモグロビンＣＯ濃度と人体の症状との関係を示した図表である。
【符号の説明】
１    燃焼装置
２４  燃焼ファン
２６  ホールＩＣ
４０  ＣＯセンサー
【図１】
0003810153.tif 000002
【図２】
0003810153.tif 000003
【図３】
0003810153.tif 000004
【図４】
0003810153.tif 000005
【図５】
0003810153.tif 000006
【図６】
0003810153.tif 000007
【図７】
0003810153.tif 000008
【図８】
0003810153.tif 000009