JP2000146165A - 燃焼装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒胴の長手方向両端部のうち、いずれの端部
側に排気閉塞が生じても、排気閉塞に起因する燃焼異常
をより確実に検出でき、かつ、煤の付着による検出不良
をも極力防止し得る燃焼装置の異常検出装置の提供。 【解決手段】 バーナＢにより加熱される熱交換器２
が、バーナＢの燃焼室を形成する偏平な筒胴１の上部に
設けられ、燃焼室内の周囲温度を検出する燃焼室温度検
出手段２５と、燃焼室温度検出手段２５の検出情報に基
づいて、バーナＢの燃焼異常を検出する異常検出手段Ｃ
とが設けられた燃焼装置の異常検出装置で、燃焼室温度
検出手段２５が、筒胴１の横断面における長手方向にお
いて、その中央または略中央に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナにより加熱
される熱交換器が、前記バーナの燃焼室を形成する偏平
な筒胴の上部に設けられ、前記燃焼室内の周囲温度を検
出する燃焼室温度検出手段と、前記燃焼室温度検出手段
の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼異常を検出す
る異常検出手段とが設けられた燃焼装置の異常検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような構成の燃焼装置は、例えば、
ガス瞬間湯沸器などに用いられるもので、従来において
は、熱電対などで構成された燃焼室温度検出手段が、燃
焼室に対してひとつ設けられ、かつ、熱電対に接続する
リード線などの関係から、そのひとつの熱電対が、燃焼
室を形成する筒胴の横断面における長手方向において、
その中央に対していずれか一方の端部側に片寄った位置
に設けられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような燃焼装置
では、燃焼用空気の不足が偏平な筒胴の長手方向の端部
側で発生する傾向にあり、燃焼用空気の不足が生じると
煤が発生するため、筒胴の上部に設けられた熱交換器の
うち、特に、筒胴の長手方向端部側の熱交換器部分に煤
が付着し易く、その部分で排気閉塞を生じる虞がある。
ところが、従来の装置では、熱電対などの燃焼室温度検
出手段が、上述したように、筒胴の横断面における長手
方向の一方に片寄って設けられていたので、例えば、燃
焼室温度検出手段が、排気閉塞発生側の反対側端部に位
置している場合には、その排気閉塞に起因する燃焼異常
を確実に検出し得ないという問題があった。また、上述
したように、筒胴の長手方向端部側において、特に煤の
発生が多いため、従来の装置では、燃焼室温度検出手段
に煤が付着する可能性が大で、煤が付着するとその煤が
断熱材となって、燃焼室温度検出手段により燃焼室内の
周囲温度を正確に検出できなくなる虞もあった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
したもので、その目的は、筒胴の長手方向両端部のう
ち、いずれの端部側に排気閉塞が生じても、その排気閉
塞に起因する燃焼異常をより確実に検出でき、かつ、煤
の付着による検出不良をも極力防止し得る燃焼装置の異
常検出装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、燃焼室内の周囲温
度を検出する燃焼室温度検出手段が、バーナの燃焼室を
形成する筒胴の横断面における長手方向において、その
中央または略中央に設けられているので、筒胴の長手方
向両端部のうち、いずれの端部側に排気閉塞が生じて
も、その排気閉塞に起因する燃焼異常をより確実に検出
することができる。つまり、いずれか一方の端部側に排
気閉塞が生じると、その排気閉塞に起因する燃焼異常に
伴なって燃焼室内の周囲温度が上昇する。その場合、排
気閉塞側において温度上昇が顕著となるが、排気閉塞が
生じた側の反対側よりも、中央部の方が温度上昇が大と
なるため、上述した従来のものと比較して、より確実に
燃焼異常を検出することが可能となる。さらに、燃焼室
温度検出手段を筒胴の長手方向の中央または略中央に設
けることで、燃焼室温度検出手段に対する煤の付着も少
なくて、確実な温度検出が可能となり、その結果、例え
ば、ひとつの燃焼室温度検出手段によっても、燃焼室内
の周囲温度に基づくバーナの燃焼異常検出を確実に検出
することができる。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、前記バー
ナが、筒胴の横断面における長手方向に沿う炎孔列と、
その炎孔列に連通する混合気流路と、その混合気流路に
おける前記炎孔列の並び方向のそれぞれに対して混合ガ
スを供給する混合ガス供給部とを備えて構成されている
ので、筒胴の長手方向に沿う炎孔列に対して、その並び
方向の両側から混合ガスを供給することができ、炎孔列
の長手方向に沿って略均一な状態で混合ガスを供給して
均一な燃焼が可能となる。その反面、一方の混合ガス供
給部やそれに連通する混合気流路内に蜘蛛の巣が張った
り、塵埃が付着したりして部分的に封鎖されると、その
封鎖側の炎孔列部分において不完全燃焼を生じ、多量の
煤が発生して排気閉塞が進行する虞があるが、上述した
ように、排気閉塞に起因する燃焼異常をより確実に検出
し、かつ、燃焼室温度検出手段への煤の付着も極力防止
することができる。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、前記異常
検出手段が、燃焼室温度検出手段による検出値が、燃焼
室用異常検出値を超えると、バーナが燃焼異常を起こし
ているものと判別するように構成されているので、前記
燃焼室異常検出値を適宜設定することにより、バーナの
燃焼異常を確実に検出して、以後の処置を的確に実行す
ることができる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、バーナの
燃焼炎の温度を検出する燃焼炎温度検出手段が設けら
れ、前記異常検出手段が、燃焼炎温度検出手段による検
出値が、燃焼炎用異常検出値を超えると、バーナが燃焼
異常を起こしているものと判別するように構成されてい
るので、バーナの不完全燃焼などにより燃焼炎の温度が
低下したり、あるいは、失火したような場合において、
その異常を確実に検出することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明にかかる燃焼装置の異常検
出装置をガス瞬間湯沸器に適用した例を図面に基づいて
説明する。このガス瞬間湯沸器は、図１に示すように、
ガスバーナＢの燃焼室を形成する筒胴１と、その筒胴１
の上部に設けられたフィンチューブ型の熱交換器２とを
備え、前記筒胴１が、図２に示すように、その横断面形
状において、長方形からなる偏平な形状に構成され、か
つ、前記熱交換器２には、給水路Ｗｉと給湯路Ｗｏとが
接続されている。

【００１０】前記給水路Ｗｉには、止水弁３、水圧変化
に応動して給水量を調整する水ガバナ４、ならびに、熱
交換器２への給水量とバイパス路Ｗｂを介して出湯路Ｗ
ｏへ分流供給するバイパス水量との比率を調整する分流
弁５が介装され、前記給湯路Ｗｏには、フレキシブル管
を介して出湯具６が接続されている。前記ガスバーナＢ
に燃料ガスを供給するガス供給路Ｇには、電磁操作式の
遮断弁７、水ガバナ４に連動の連動杆４ａの応動に伴っ
て、熱交換器２への通水状態でのみ開く水圧応動弁８、
燃料ガスの供給圧を適正圧に保つガスガバナ９、ならび
に、燃料ガスの供給量を調整する調整弁１０が介装され
ている。

【００１１】このような構成のガス瞬間湯沸器は、その
作動がコントローラＣによって制御され、押しボタン式
の出湯操作具１１を押すと、操作マイクロスイッチ１２
がＯＮし、同時に、出湯操作具１１の押し操作に連動し
て止水弁３が開弁され、水ガバナ４に流入する水圧によ
り水ガバナ４に連動の連動杆４ａが水圧応動弁８を開弁
する方向に応動して水圧マイクロスイッチ１３をＯＮす
る。操作マイクロスイッチ１２と水圧マイクロスイッチ
１３がＯＮすると、コントローラＣは、点火プラグ１４
をスパークさせるとともに、遮断弁７のコイル７ａに吸
着電流を流して遮断弁７を開弁する。

【００１２】したがって、前記ガスバーナＢには、ガス
供給路Ｇから燃料ガスが供給され、かつ、点火プラグ１
４により点火されて燃焼し、その燃焼時においては、筒
胴１下方に開口の空気取入口１５から燃焼用空気が供給
され、ガスバーナＢからの排ガスが筒胴１内を通流し
て、上方に開口の排気口１６から排出される。このガス
バーナＢの燃焼によって、燃焼炎温度検出手段としての
２つの熱電対１７ａ，１７ｂが加熱され、そのうちの一
方の熱電対１７ａの加熱に伴う起電力によって、コント
ローラＣから遮断弁７のコイル７ａに吸着電流が流れ続
け、遮断弁７の開弁が維持される。そして、給水路Ｗｉ
からの水は、止水弁３や水ガバナ４を通過し、分流弁５
によって分流され、その一部が熱交換器２に流入すると
同時に、残りがバイパス路Ｗｂを介して給湯路Ｗｏに流
入し、熱交換器２からの湯に混合されて、適温となった
湯が出湯具６から出湯される。

【００１３】この出湯状態において、再び出湯操作具１
１を押すと、その押し操作に連動して止水弁３が閉弁
し、水ガバナ４への水の流入停止に伴って、連動杆４ａ
が水圧応動弁８を閉弁する方向に応動し、水圧応動弁８
を閉弁してガスバーナＢへの燃料ガスの供給を断って燃
焼を停止させる。このガスバーナＢの燃焼停止に伴って
熱電対１７ａの起電力がなくなり、コントローラＣが、
遮断弁７のコイル７ａへ吸着電流を流すのを停止して遮
断弁７も閉弁され、また、ガスバーナＢの燃焼中に失火
した場合にも、熱電対１７ａの起電力がなくなって遮断
弁７が閉弁され、未燃ガスの噴出が防止される。

【００１４】つぎに、ガスバーナＢの構成について説明
する。このガスバーナＢは、図３に示すように、同じ構
造からなる３枚の偏平で細長い板状バーナ１８によって
構成され、各板状バーナ１８は、図４に示すように、左
右一対の混合ガス供給部としてのガス供給口１９ａ，１
９ｂと、各ガス供給口１９ａ，１９ｂに連通する混合気
流路としての左右一対の混合室２０ａ, ２０ｂとを備
え、かつ、上面には２列にわたる炎孔列２１が設けられ
ている。そして、その炎孔列２１の並び方向の左側のガ
ス供給口１９ａから流入した混合ガスは、左側の混合室
２０ａ内を通流して、主として炎孔列２１の並び方向の
左半分から噴出して燃焼され、右側のガス供給口１９ｂ
から流入した混合ガスは、右側の混合室２０ｂ内を通流
して、主として炎孔列２１の右半分から噴出して燃焼さ
れる。

【００１５】このような構成からなる３枚の板状バーナ
１８が、互いに所定間隔を隔てて併設されて、３つの部
材からなるバーナホルダ２２により固定保持されて、図
２に示すように、各板状バーナ１８の炎孔列２１が、前
記筒胴１の横断面における長手方向に沿うように配置さ
れている。そして、バーナホルダ２２を利用して、ガス
供給路Ｇに接続のマニホールド２３を組み付けることに
より、マニホールド２３に取り付けられた合計６個のガ
スノズル２４が、各ガス供給口１９ａ，１９ｂに隣接し
て対向し、各ガスノズル２４から燃料ガスが吹き込まれ
ると、その際のエゼクタ作用によって周りの空気も一緒
に吸い込まれる。その後、各混合室２０ａ，２０ｂ内
で、燃料ガスと空気とが混合されて噴出され、左側の３
つのガス供給口１９ａから供給された混合ガスは、３枚
の板状バーナ１８の炎孔列２１において主として左半分
から噴出されて燃焼し、右側の３つのガス供給口１９ｂ
から供給された混合ガスは、３枚の板状バーナ１８の炎
孔列２１において主として右半分から噴出されて燃焼す
る。

【００１６】つぎに、ガスバーナＢに燃焼異常が起こっ
たり、熱交換器２の排気閉塞に起因して燃焼異常が起こ
ったときに実行される燃焼停止制御について説明する。
まず、ガスバーナＢの燃焼異常に関しては、上述のよう
に、ガスバーナＢが左右一対のガス供給口１９ａ，１９
ｂや混合室２０ａ，２０ｂを備えているため、燃焼炎温
度検出手段としての熱電対１７ａ，１７ｂが一対、つま
り、２個設けられ、その２個の熱電対１７ａ，１７ｂ
が、炎孔列２１の長手方向の中央を中心として、振り分
け状に配置されている。また、熱交換器２の排気閉塞に
関しては、筒胴１内の周囲温度を検出する燃焼室温度検
出手段としての別の熱電対２５がひとつ設けられ、その
感熱部が、図２に示すように、筒胴１の横断面におい
て、長手方向の中央前面に形成の測温用開口１ａに臨む
ように、ブラケット２５ａを介して筒胴１に取り付けら
れている。さらに、筒胴１の外周近傍の温度が異常高温
になることに基づいて溶断する筒胴用温度ヒューズ２６
と、ガスノズル２４の近傍の温度が異常高温になること
に基づいて溶断するノズル近傍用温度ヒューズ２７も設
けられている。

【００１７】燃焼炎温度を検出する両熱電対１７ａ，１
７ｂのうちのひとつ１７ａと筒胴１の周囲温度を検出す
る熱電対２５とは、図５に示すように、互いに逆極性の
起電力になるように直列に接続されて、その直列接続さ
れた両端部と、その中間接続箇所とが、コントローラＣ
の入力端子ａ，ｂ，ｃに電気的に接続されて、各熱電対
１７ａ，２５における起電力の出力の合計値Ｖｔと、燃
焼炎温度を検出する熱電対１７ａの出力値とが入力され
るように構成されている。燃焼炎温度を検出する他の熱
電対１７ｂは、コントローラＣに対して単独で起電力を
検出できるように、電気的に並列接続され、また、筒胴
用温度ヒューズ２６とノズル近傍用温度ヒューズ２７と
は、直列に接続されてコントローラＣに電気的に接続さ
れている。

【００１８】なお、筒胴用温度ヒューズ２６とノズル近
傍用温度ヒューズ２７とは、それぞれ同様の構成であ
り、図示はしないが、両端のそれぞれにリード線を接続
したヒューズ素子を、可撓性および耐熱性を有するチュ
ーブ内に挿入するとともに、チューブの外周の２箇所を
バインダにて束縛してチューブ内に固定する構成となっ
ており、筒胴用温度ヒューズ２６は、筒胴１の外周部の
背面側近傍に配置され、ノズル近傍用温度ヒューズ２７
は、ガスノズル２４の下方近傍に位置するように配置さ
れている。

【００１９】そして、コントローラＣは、ガスバーナＢ
の燃焼異常を検出する異常検出手段としても機能し、上
述した熱電対１７ａ，１７ｂ，２５による起電力の検出
情報などに基づいて燃焼異常を検出するように構成され
ている。つまり、ガス供給口１９ａ，１９ｂから吸入さ
れる燃焼用一次空気の量が異常に少なくなったり、その
燃焼用一次空気中の酸素濃度が異常に低下すると、ガス
バーナＢは不完全燃焼を起こして燃焼炎が長くなった
り、燃焼炎が不測に立ち消えたりすることにより、図６
の（イ）に示すように、燃焼炎温度を検出する熱電対１
７ａの起電力Ｖ１が低下すると、それに伴って各熱電対
１７ａ，２５の起電力の合計値Ｖｔが低下して定常運転
用の起電力判別レベルＶｓｔを下回ると、コントローラ
Ｃは、遮断弁７を閉弁してガスバーナＢへの燃料ガス供
給を断ってガスバーナＢの燃焼を停止させる。すなわ
ち、燃焼炎温度検出手段としての熱電対１７ａの起電力
が燃焼炎用異常検出値を超えると、コントローラＣが、
ガスバーナＢが燃焼異常を起こしているものと判別す
る。

【００２０】また、左右一対のガス供給口１９ａ，１９
ｂや混合室２０ａ，２０ｂの一方に蜘蛛の巣が張るなど
して、ガスバーナＢの炎孔列２１の長手方向の両側にお
いて、燃焼状態にアンバランスが生じ、両熱電対１７
ａ，１７ｂの起電力に差が生じると、コントローラＣ
が、その差に基づいて、その差が予め設定されたバーナ
用異常検出値を超えるに伴って、ガスバーナＢが燃焼異
常を起こしているものと判別し、遮断弁７を閉弁してガ
スバーナＢの燃焼を停止させる。

【００２１】さらに、熱交換器２に排ガス中の燃焼生成
物や塵埃が付着して、熱交換器２の排ガス通路が狭くな
って排気閉塞を生じると、筒胴１内に滞留する排ガスの
量が増加し、筒胴１内の周囲温度が上昇する。このよう
な排気閉塞によって筒胴１内の周囲温度が高くなり、測
温用開口１ａから高温の排ガスが流出すると、図６の
（ロ）に示すように、燃焼室温度検出用の熱電対２５の
起電力Ｖ２が大きくなり、この起電力Ｖ２は燃焼炎温度
検出用の熱電対１７ａの起電力Ｖ１とは逆極性であるの
で、両熱電対１７ａ，２５の起電力の合計値Ｖｔが低下
する。そして、筒胴１内の周囲温度が異常高温になるこ
とにより、前記合計値Ｖｔが定常運転用の起電力判別レ
ベルＶｓｔ以下に低下して、燃焼室異常検出値を超える
と、コントローラＣが、燃焼異常を起こしていると判別
して、遮断弁７を閉弁してガスバーナＢの燃焼を停止さ
せる。

【００２２】また、筒胴１内の雰囲気温度が異常高温に
なると、筒胴用温度ヒューズ２６が溶断し、ガスバーナ
Ｂのガス供給口１９ａ，１９ｂに蜘蛛の巣が張ったりし
て、ガスノズル２４から噴出した燃料ガスの一部が漏洩
し、その漏洩ガスがガスバーナＢの燃焼炎により引火し
て燃焼し、ガスノズル２４近傍の温度が異常高温になる
と、ノズル近傍用温度ヒューズ２７が溶断する。このよ
うにして、筒胴用温度ヒューズ２６が溶断したり、ノズ
ル近傍用温度ヒューズ２７が溶断したりすると、コント
ローラＣが、遮断弁７を閉弁してガスバーナＢの燃焼を
停止させる。

【００２３】〔別実施形態〕 （１）先の実施形態では、ガスバーナＢを３枚の板状バ
ーナ１８により構成した例を示したが、ガスバーナＢを
構成する板状バーナ１８の枚数は不問であり、１枚の板
状バーナ１８で構成することもでき、また、このガスバ
ーナＢを使用する燃焼装置としては、ガス瞬間湯沸器に
限るものではなく、ガスストーブなど、種々の燃焼装置
にも適用することができる。さらに、各板状バーナ１８
に、ガス供給口１９ａ，１９ｂを２つ設けた例を示した
が、各板状バーナ１８に、ガス供給口をひとつだけ設け
て実施することもできる。

【００２４】（２）先の実施形態では、燃焼室温度検出
手段としての熱電対２５を筒胴１の前面に開口の測温用
開口１ａに臨ませた例を示したが、筒胴１の後面に測温
用開口１ａを設けて、その開口１ａに臨ませることもで
きる。また、熱電対２５をひとつだけ設け、そのひとつ
の熱電対２５を筒胴１の横断面の長手方向の中央または
略中央に設けた例を示したが、筒胴１の横断面の長手方
向の中央または略中央に上下方向に適当距離隔てて、熱
電対２５を２つ設けることもできる。

【００２５】（３）先の実施形態では、燃焼炎温度を検
出する熱電対１７ａ，１７ｂを２つ設けた例を示した
が、燃焼炎温度を検出する熱電対をひとつだけ設けて実
施することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス瞬間湯沸器の全体構成図

【図２】ガスバーナの燃焼室の横断面図

【図３】ガスバーナの分解斜視図

【図４】板状バーナの平面拡大図と正面拡大図

【図５】制御ブロック図

【図６】起電力の発生状態を示す図

【符号の説明】

１ 筒胴 ２ 熱交換器 １７ａ，１７ｂ 燃焼炎温度検出手段 １８ バーナ １９ａ，１９ｂ 混合ガス供給部 ２０ａ，２０ｂ 混合気流路 ２１ 炎孔列 ２５ 燃焼室温度検出手段 Ｃ 異常検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 重信 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 兵藤 隆彦 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 沢田 三男 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 Ｆターム(参考） 3K003 RA01 RA09 3K005 AA05 AA06 AB06 AC02 AC06 AC07 BA05 CA06 DA02 EA02 EB02 TA01 TA02 TA03 TB06 TC04 UA16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナにより加熱される熱交換器が、前
   記バーナの燃焼室を形成する偏平な筒胴の上部に設けら
   れ、 前記燃焼室内の周囲温度を検出する燃焼室温度検出手段
   と、 前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バ
   ーナの燃焼異常を検出する異常検出手段とが設けられた
   燃焼装置の異常検出装置であって、 前記燃焼室温度検出手段が、前記筒胴の横断面における
   長手方向において、その中央または略中央に設けられて
   いる燃焼装置の異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記バーナが、前記筒胴の横断面におけ
   る長手方向に沿う炎孔列と、その炎孔列に連通する混合
   気流路と、その混合気流路における前記炎孔列の並び方
   向のそれぞれに対して混合ガスを供給する混合ガス供給
   部とを備えて構成されている請求項１に記載の燃焼装置
   の異常検出装置。
3. 【請求項３】 前記異常検出手段が、前記燃焼室温度検
   出手段による検出値が、燃焼室用異常検出値を超える
   と、前記バーナが燃焼異常を起こしているものと判別す
   るように構成されている請求項１または２に記載の燃焼
   装置の異常検出装置。
4. 【請求項４】 前記バーナの燃焼炎の温度を検出する燃
   焼炎温度検出手段が設けられ、前記異常検出手段が、前
   記燃焼炎温度検出手段による検出値が、燃焼炎用異常検
   出値を超えると、前記バーナが燃焼異常を起こしている
   ものと判別するように構成されている請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の燃焼装置の異常検出装置。