JP2010159931A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の排気閉塞の程度が大きくなった場合にも、その排気閉塞状態を確実に検出することが可能な燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】バーナ３の燃焼炎の温度を検出する燃焼炎温度検出手段としての熱電対１７と、バーナ３で加熱される熱交換器２の排気通路が狭くなって排気ガスが閉塞する排気閉塞状態の有無を検出する排気閉塞状態検出手段２１と、熱電対１７と排気閉塞状態検出手段２１の検出出力に基づいてバーナ３の燃焼を制御するコントローラＣとを備えた燃焼制御装置において、上記排気閉塞状態検出手段２１として冷接点のない感温素子を用いる。
また、冷接点のない感温素子としてサーミスタを用いる。
また、感温素子で検出される排気閉塞状態の検出回数が予め設定された基準発生回数を超えた場合、リセットされるまでバーナの燃焼を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば給湯装置などに設置されるバーナの燃焼制御を行う燃焼制御装置に関する。

一般に、給湯装置などに使用される燃焼制御装置においては、熱交換器を加熱するバーナの燃焼状態を検出するための温度検出手段と、バーナの燃焼を制御する制御手段とを設け、バーナの燃焼中に、制御手段が温度検出手段により検出した温度に基づいてバーナの燃焼を制御するとともに、燃焼異常が発生したと判断した場合には、バーナの燃焼を停止することにより安全性を確保するようにしている。

このような燃焼制御装置の温度検出手段として、従来は、バーナの燃焼炎に接触するように第１熱電対を配置するとともに、バーナの燃焼室となる筒胴に形成した測温用開口に臨む状態で第２熱電対を配置し、各熱電対に生じる起電力を燃焼異常検出用の情報として共に制御手段に入力するように構成したものが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

すなわち、この従来の燃焼制御装置は、バーナの点火中に不完全燃焼が生じた場合、第１熱電対の起電力が予め設定された正常燃焼の基準値よりも低下するので、制御手段は、この第１熱電対からの起電力の低下を検出することにより、燃焼異常が起こったものと判断して燃焼を停止し、安全性を確保する。

また、熱交換器に燃焼ガス中の燃焼生成物や塵埃が付着して燃焼ガスの排気通路が狭くなる、いわゆる排気閉塞の状態が発生すると、燃焼ガスが燃焼室内に滞留する量が増加して燃焼室内の周囲温度が上昇する。
そして、排気閉塞によって燃焼室内の周囲温度が高くなると、これに伴い、筒胴に設けた測温用開口から高温の燃焼ガスが流出して第２熱電対の起電力が大きくなり、予め設定した基準値を越えるので、制御手段は、これを検出することによりバーナの燃焼を停止する。
その結果、熱交換器の排気閉塞などの異常が起こった場合、燃焼が停止されることにより、安全性が確保されることになる。

特開２００２−７１１３１号公報

ところで、熱交換器の排気閉塞の程度が小さいときは、燃焼室内に滞留する燃焼ガス量（排気ガス量）も比較的少ないので、燃焼室から流出する燃焼ガスは、ほぼ全量が熱交換器を経て流出し、測温用開口からはほとんど流出しない。
しかし、熱交換器の排気閉塞の程度が大きくなると、筒胴の測温用開口から燃焼ガスが流出するようになる。従って、第２熱電対の感温部を測温用開口に臨ませておけば、熱交換器の排気閉塞に伴う温度上昇を確実に検出することができる。

すなわち、熱交換器の排気閉塞が進むと、燃焼ガスが燃焼室内に滞流する量が増加し、燃焼室周囲温度が上昇するとともに、測温用開口からも高温の燃焼ガスが流出するようになる。その結果、測温用開口に臨ませた第２熱電対の感温部により、熱交換器の排気閉塞に伴う温度上昇を確実に検出することができる。

しかし、使用年数が経過するなどして燃焼ガス中の燃焼生成物や塵埃の付着量が次第に多くなり、熱交換器の排気閉塞の程度が進行すると、燃焼ガスが燃焼室内に滞留する量が著しく増加し、その結果、燃焼ガスが筒胴の測温用開口から流出するだけでなく、筒胴の下端から燃焼ガスが流出する事態が生じる。そして、筒胴の下端から燃焼ガスが流出すると、第２熱電対の感熱部以外の部分、すなわち冷接点側の部分も筒胴の下端から流出する燃焼ガスによって加熱されることになる。

第２熱電対の感熱部の温度上昇による起電力の発生は、感熱部と冷接点との温度差によるものであるから、感熱部と同時に冷接点側が加熱されると、感熱部における温度測定が不正確になって、熱交換器の排気閉塞を精度よく検出することができなくなるという問題を生じる。

このような不具合を回避するためには、第２熱電対の冷接点側が筒胴の下端から流出する燃焼ガスによって直接加熱されないように、冷接点側の配線を筒胴の下端から流出する燃焼ガスに曝されない箇所まで延長配置することが考えられる。しかしながら、そのようにした場合には、第２熱電対を構成する金属を含む配線の長さが長くなり、コストの上昇を招くという問題点がある。すなわち、温度検出可能な熱起電力を得る上で、熱電対を構成する金属としては、クロメルやコンスタンタンが好適に用いられるが、これらの金属は高価であるから、第２熱電対を構成する金属を含む配線の長さが長くなると材料コストが増大することになる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、熱交換器の排気閉塞の程度が大きくなった場合にも、その排気閉塞状態を確実に検出することが可能な燃焼制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼制御装置にあっては、次の構成を採用している。
すなわち、請求項１記載の発明は、
バーナの燃焼炎の温度を検出する燃焼炎温度検出手段と、
前記バーナで加熱される熱交換器の排気通路が狭くなって排気ガスが閉塞する排気閉塞状態の有無を検出する排気閉塞状態検出手段と、
前記両検出手段の検出出力に基づいて前記バーナの燃焼を制御するコントローラとを備え、
前記排気閉塞状態検出手段は、冷接点がない感温素子により構成されていること
を特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、前記コントローラが、前記感温素子で検出される排気閉塞状態の検出回数が予め設定された基準発生回数を超える場合には、リセットされるまで前記バーナの燃焼を禁止することを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、前記感温素子が、温度に応じてその電気抵抗値が変化するサーミスタからなることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項３の発明の構成において、前記コントローラが、前記感温素子で検出される温度が予め設定された上限値以上の場合には、前記燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず前記バーナの燃焼を禁止することを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項３の発明の構成において、前記コントローラが、前記感温素子で検出される温度が予め設定された下限値以下の場合には、前記燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず前記バーナの燃焼を禁止することを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、前記バーナにおいて燃料を燃焼させた燃焼熱により、前記熱交換器において水を加熱するように構成された給湯装置において、前記バーナの燃焼を制御するものであることを特徴としている。

本発明（請求項１）によれば、閉塞状態検出手段を構成する感温素子で温度上昇を検出する場合に、排気閉塞状態検出手段は、冷接点がない感温素子により構成されているので、感温部以外の箇所が加熱された場合でも、測温用開口からの燃焼ガス流出による感温部における温度上昇を検出できるので、熱交換器の排気閉塞を確実に検出することができる。

特に、感温素子としては、請求項３記載のように、温度に応じてその電気抵抗値が変化するサーミスタを適用すれば、簡単な構成でもって排気閉塞状態を確実に検出することができるので都合が良い。

また、本発明（請求項２）によれば、コントローラは、排気閉塞状態検出手段によって検出される排気閉塞状態の検出回数が予め設定された基準発生回数を超える場合には、リセットされるまでバーナの燃焼を禁止するので、使い勝手を損なわずに安全性を確保することができる。

また、本発明（請求項４）によれば、コントローラは、感温素子で検出される温度が予め設定された上限値以上の場合には、温度検知素子として好適に用いられるＮＴＣ(negative temperature coefficient)サーミスタの場合、感温素子とコントローラの間を接続する配線が短絡しているまたは短絡に近い状態にあると見なすことができ、このようなときには精度のよい温度検出は不可能な状態になっているため、燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず、バーナの燃焼を強制的に禁止して、安全性を確保することができる。

さらに、本発明（請求項５）によれば、コントローラは、感温素子で検出される温度が予め設定された下限値以下の場合には、温度検知素子として好適に用いられるＮＴＣ(negative temperature coefficient)サーミスタの場合、感温素子とコントローラの間を接続する配線が断線しているまたは断線に近い状態にあると見なすことができ、このようなときには精度のよい温度検出は不可能な状態になっているため、燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず、バーナの燃焼を強制的に禁止して、安全性を確保することができる。

本発明の燃焼制御装置は、種々の燃焼装置に用いることが可能であるが、請求項６のように、バーナにおいて燃料を燃焼させた燃焼熱により、熱交換器において水を加熱するように構成された給湯装置に用いることにより、熱交換器の排気閉塞を確実に検出して、バーナの燃焼を停止させることが可能で、安全性の高い給湯装置を提供することが可能になり、有意義である。

本発明の燃焼制御装置を給湯装置に適用した場合の概略構成図である。 同給湯装置の制御ブロック図である。 (イ)は同給湯装置に燃焼異常が生じた場合の感温素子と熱電対の温度変化の一例を示す特性図、(ロ)は、同給湯装置の熱交換器に排気閉塞状態が生じた場合の感温素子と熱電対の温度変化を示す特性図である。

以下、本発明に係る燃焼制御装置を給湯装置に適用した場合の実施例を示して、その特徴とするところを詳しく説明する。

図１は本発明の実施例に係る燃焼制御装置を組み込んだ燃焼機器としての給湯装置の全体構成図である。
この給湯装置は、燃焼室Ｒを構成するための筒胴１を備え、この筒胴１の内側上端部には、フィンチューブ型の水加熱用の熱交換器２が設けられている。また、筒胴１の下方には熱交換器２を加熱するバーナ３が設けられている。
さらに、熱交換器２への給水路Ｗｉには、止水弁４、水圧変化に応動して給水量を調整する水ガバナ５、および分流弁６が順次配設されている。一方、熱交換器２からの出湯路Ｗｏには、フレキシブル管７を介して出湯具８が接続されている。そして、上記の分流弁６と出湯路Ｗｏとの間にはバイパス路Ｗｂが設けられ、分流弁６の開度により、給水路Ｗｉから出湯路Ｗｏへバイパス路Ｗｂを介して分流供給されるバイパス水量の割合が調整されるように構成されている。

また、バーナ３へのガス供給路Ｇには、遮断弁９、水圧応動弁１０、ガスガバナ１１、および燃料ガス供給量を調整する調整弁１２が順次介装されている。
そして、この給湯装置においては、水圧応動弁１０は、連動杆１０ａを介して水ガバナ５との連動により給水状態でのみ弁が開くように構成されており、また、ガスガバナ１１は、燃料ガス供給の元圧変化に応動してバーナ３への燃料ガス供給圧を適正圧に保つように構成されている。

さらに、この給湯装置においては、バーナ３に近接して点火プラグ１６が設けられ、バーナ３の燃焼炎に接触するように熱電対１７が配設されている。また、燃焼室Ｒを構成する筒胴１に形成した測温用開口１ａには、感熱部が臨む状態でサーミスタ２１が配設されている。そして、上記の熱電対１７が本発明（特許請求の範囲）における燃焼炎温度検出手段に、また、サーミスタ２１が本発明（特許請求の範囲）における排気閉塞状態検出手段にそれぞれ対応している。

熱電対１７は、金属性の熱電対取付板を用いて感熱部を正常燃焼状態の燃焼炎の内部に位置するように配設されているとともに、そのプラス側が熱電対取付板と電気的に接続して設けられており、バーナ３の燃焼炎の温度に応じた起電力を出力する。

また、サーミスタ２１は、熱電対１７のような冷接点を必要とせず、温度に応じてその電気抵抗値が変化する感温素子であり、バーナ３から熱交換器２を通過する筒胴１内の燃焼ガスの排気通路が狭くなって排気閉塞状態が発生したときには、筒胴１の測温用開口１ａから高温の燃焼ガスが流出するので、そのときに流出した燃焼ガスの温度に応じてその電気抵抗値が変化する。

そして、図２に示すように、熱電対１７とサーミスタ２１の各一端が配線を介してコントローラＣの入力端子ｂ，ｃに接続されており、熱電対１７とサーミスタ２１の検出出力が、温度検出情報としてコントローラＣに取り込まれるように構成されている。また、熱電対１７とサーミスタ２１の各他端は配線を介してコントローラＣのＧＮＤ（０Ｖ）端子ａに接続されている。

さらに、バーナ３に対向するガスノズル１８の下方近傍の位置にはノズル近傍用温度ヒューズ１９が、また、筒胴１の外周部の背面側（給湯装置を壁面に設置する場合は、壁面側）近傍に筒胴用温度ヒューズ２０が、それぞれ配設されている。

ノズル近傍用温度ヒューズ１９は、ガスノズル１８の近傍の温度が異常高温になると溶断するものであり、また、筒胴用温度ヒューズ２０は、筒胴１の上部外周近傍の温度が異常高温になると溶断するものであって、両ヒューズ１９，２０はそれぞれ同様の構成のものである。そして、特に図示しないが、両ヒューズ１９，２０は、リード線を接続したヒューズ素子が、可撓性および耐熱性を有するチューブ内に直列に挿入され、チューブの外周の２箇所をバインダで束縛することによりチューブ内に固定された構成を有している。

また、給湯装置は、制御手段としてのコントローラＣを備えている。このコントローラＣは、マイクロコンピュータを有し、所定の制御プログラムをインストールすることにより、熱電対１７、サーミスタ２１、マイクロスイッチ１４，１５等からの出力に基づいてバーナ３の燃焼制御や各部の動作を制御するように構成されている。そして、このコントローラＣには、図２に示すように、動作電源として乾電池Ｂｔから電力が供給され、乾電池Ｂｔを取り外さない限り電力供給が継続される。
また、この給湯装置は、後述のように燃焼状態の異常により燃焼禁止状態になっていることを報知するための異常報知ランプ２２（図２）を備えている。

次に、給湯装置が正常燃焼する場合における給湯時および給湯停止時のコントローラＣの制御動作について説明する。

給湯を開始する場合には、押しボタン式の出湯操作具１３（図１）を押す。出湯操作具１３が押されると、これに応じて操作マイクロスイッチ１４がオンになり、同時に、出湯操作具１３の押し操作に連動して止水弁４が開弁される。止水弁４が開弁されると、水が水ガバナ５に入り、水圧により連動杆１０ａが水圧応動弁１０を開弁する方向に応動して水圧マイクロスイッチ１５がオンになる。

操作マイクロスイッチ１４および水圧マイクロスイッチ１５がともにオンになると、これに応じてコントローラＣは、点火プラグ１６をスパークさせるともに、遮断弁９のコイル９ａに吸着電流を流すので、遮断弁９が開弁される。

これにより、燃料ガスは、遮断弁９、連動杆１０ａにより開弁された水圧応動弁１０、ガスガバナ１１、および調整弁１２を順次通過してバーナ３に供給され、点火プラグ１６のスパークにより点火されて燃焼する。

熱電対１７は、バーナ３の燃焼炎に接触する状態で配置されているので、バーナ３が正常に燃焼している限り、燃焼炎により加熱された熱電対１７の起電力に応じた温度がコントローラＣに予め設定された基準値以上となるため、コントローラＣからは遮断弁９のコイル９ａに吸着電流が供給され続ける結果、遮断弁９の開弁状態が継続する。

一方、水は、止水弁４、水ガバナ５および分流弁６を通過して熱交換器２に流れると同時に、バイパス路Ｗｂを経由して出湯路Ｗｏに流れる。そして、熱交換器２からの湯とバイパス路Ｗｂからの水とが混合されて適温となった湯が出湯具８から出湯される。

このような給湯状態において、給湯を停止したい場合には、出湯操作具１３を再び押すと、その押し操作に連動して操作マイクロスイッチ１４がオフになるとともに、止水弁４が閉弁して給水が停止され、結果的に出湯も停止される。また、止水弁４が閉弁すると、水ガバナ５は水圧差がなくなるので、連動杆１０ａが水圧応動弁１０を閉弁する方向に応動するため、水圧応動弁１０が閉弁されるとともに、水圧マイクロスイッチ１５がオフになる。そして、コントローラＣは、操作マイクロスイッチ１４および水圧マイクロスイッチ１５がともにオフになると、遮断弁９のコイル９ａへの吸着電流の供給を停止するので、遮断弁９が閉弁されてバーナ３への燃料ガスの供給が断たれ、バーナ３の燃焼が停止する。

次に、バーナ３に不完全燃焼が発生したり、熱交換器２の排気閉塞などの異常が起こったりした場合のコントローラＣにより実行される制御動作について、図３（イ）、（ロ）を参照して説明する。

コントローラＣは、熱電対１７の起電力を、これに対応する温度に変換した値Ｖ１と、サーミスタ２１の電気抵抗値を、これに対応する温度に変換した値Ｖ２との温度差Ｖｔ（＝Ｖ１−Ｖ２）を演算する。続いて、コントローラＣは、この温度差Ｖｔの単位時間当たりの低下率を算出する。

例えば、図３（イ）に示すように、定常燃焼状態で温度差Ｖｔが低下し始めてから基準レベルＶｓｔに達するまでに要する各時間をそれぞれＴ１，Ｔ２、定常燃焼状態でのＶｔと基準レベルＶｓｔとの差分（＝Ｖｔ−Ｖｓｔ）をΔＶとすれば、上記温度差Ｖｔの単位時間当たりの低下率は、それぞれΔＶ／Ｔ１，ΔＶ／Ｔ２となる。

そして、図３（イ）の線ａで示されるように、低下率ΔＶ／Ｔ２が予め設定されたしきい値Ｋよりも小さいとき（ΔＶ／Ｔ２＜Ｋ）には、例えば、空気受入口３２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、燃焼用一次空気中の酸素濃度の異常な低下によりバーナ３が不完全燃焼を起こして燃焼炎が長くなったり、燃焼炎が緩やかに立ち消えたりしていると見なされるので、バーナ３の燃焼状態が不完全燃焼状態であると判別する。

一方、図３（イ）の線ｂで示されるように、低下率ΔＶ／Ｔ１が予め設定されたしきい値Ｋよりも大きいとき（ΔＶ／Ｔ１＞Ｋ）には、例えば、外気の吹き込みや、強制的な燃料遮断によってバーナ３の燃焼が急に停止したために、燃焼炎の温度が急激に低下したと見なせるため、不完全燃焼状態とは判別しない。

そして、コントローラＣは、上記のような不完全燃焼状態が発生していると判別すると、上記の温度差Ｖｔが基準レベルＶｓｔに達した時点（時刻ｔ２）において、遮断弁９のコイル９ａへの吸着電流の供給を停止して遮断弁９を閉弁して、バーナ３への燃料ガスの供給を遮断し、バーナ３の燃焼を停止させる。

また、コントローラＣは、上記不完全燃焼状態であると判別される頻度が予め設定された基準発生回数（例えば、連続して３回）よりも多くなった場合には、バーナ３の燃焼を禁止する燃焼禁止モードに移行する。この燃焼禁止モードでは、コントローラＣは、リセットスイッチ（図示せず）によるリセット指令が出されるまでは、出湯操作具１３が操作されて燃焼開始指令が入力されてもバーナ３の燃焼を開始しない。

なお、上記不完全燃焼状態の判別が基準発生回数未満であって、その後に通常の燃焼動作が実行された後、出湯操作具１３の押し操作による燃焼停止指令に基づいて通常の燃焼停止した場合には、バーナ３の燃焼が停止されても燃焼禁止モードに移行しないように構成されているので、不完全燃焼状態の判別が基準発生回数を超えた場合にのみ、燃焼禁止処理が実行されることになる。

このように、不完全燃焼状態の判別回数が基準発生回数を越えて始めて燃焼禁止モードに移行するので、例えば１回だけの不完全燃焼状態の発生によって燃焼が禁止されることがないので、使い勝手を低下させることなく安全性を確保することができる。

次に、熱交換器２に排気閉塞が生じた場合のコントローラＣの制御動作について説明する。
熱交換器２に燃焼ガス中の燃焼生成物や塵埃が付着して、熱交換器２の燃焼ガス通路が狭くなる排気閉塞が生じると、燃焼ガスが燃焼室Ｒ内に滞留する量が増加して、燃焼室Ｒ内の周囲温度および燃焼室内圧が上昇する。このような排気閉塞によって燃焼室Ｒ内の周囲温度および燃焼室Ｒの内圧が高くなり、測温用開口１ａから高温の燃焼ガスが流出する。そのため、図３（ロ）に示すように、サーミスタ２１で検出される温度Ｖ２の値が大になり、その結果、熱電対１７で検出される温度Ｖ１との温度差Ｖｔ（＝Ｖ１−Ｖ２）が相対的に小となる。

そして、コントローラＣは、温度差Ｖｔが基準レベルＶｓｔ以下に低下した時点（図３（ロ）の時刻ｔ３）で、コイル９ａへの吸着電流の供給を停止して遮断弁９を閉弁し、バーナ３への燃料ガスの供給を遮断してバーナ３の燃焼を停止させる。なお、この排気閉塞が生じた場合も、温度差Ｖｔの低下率は予め設定されたしきい値Ｋよりも小さいので、コントローラＣは、バーナ３の不完全燃焼状態であると判別する。

そして、コントローラＣは、熱交換器２の閉塞状態の判別回数（コントローラＣは、動作上は上記のようにバーナ３の不完全燃焼と判別するので、実際には不完全燃焼の判別回数）が予め設定された基準発生回数（この例では連続して３回）よりも多い場合には、バーナ３の燃焼を禁止する燃焼禁止モードに移行する。そして、リセット指令が出されるまで燃焼禁止モードが解除されないため、不用意にバーナ３の燃焼が開始されることがなく、安全性が確保される。

また、この実施例ように、筒胴１に形成された測温用開口１ａに臨んでサーミスタ２１を設けているので、以下に説明するような、特有の効果が得られる。
すなわち、熱交換器２の排気閉塞の程度が大きくなって筒胴１に形成された測温用開口１ａのみならず、筒胴１の下端から燃焼ガスが流出するような事態が発生した場合、従来のように、筒胴１に形成された測温用開口１ａに熱電対を設けた構成では、熱電対の冷接点を含む全体が加熱されてしまうため、精度よく温度を検出することができなくなるのに対して、サーミスタ２１には熱電対のような冷接点がないので、筒胴１の下端から流出した燃焼ガスによってサーミスタ２１全体が加熱される事態になっても、サーミスタ２１の電気抵抗値は温度に応じた値を示すため、排気閉塞状態が発生したことを確実に検出することができる。

また、この実施例の給湯装置では、熱交換器２の排気閉塞の判別回数が基準発生回数を越えてはじめて燃焼禁止モードに移行するので、例えば外乱などにより１回だけ排気閉塞の判別がなされただけで燃焼が禁止されてしまうというようなことがなく、その一方で、排気閉塞の判別回数が所定の基準回数を越えると確実に燃焼を禁止するので、使い勝手を低下させることなく、安全性を確保することが可能になる。

また、この実施例において、コントローラＣは、上記の制御処理に加えて、以下に述べる（Ａ）〜（Ｃ）の制御処理も行う。

（Ａ）ヒューズ溶断に伴う燃焼非常停止処理
熱交換器２の排気閉塞に起因して筒胴１の外周近傍の温度が異常高温になると、筒胴用温度ヒューズ２０が溶断する。また、排気閉塞に起因してガスノズル１８から噴出した燃料ガスの一部が空気受入口３２の外に漏洩して、その漏洩ガスがバーナ３の燃焼炎により引火して燃焼するなどして、ガスノズル１８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１９が溶断する。そして、このように筒胴用温度ヒューズ２０やノズル近傍用温度ヒューズ１９が溶断すると、コントローラＣは、遮断弁９を閉弁してバーナ３の燃焼を直ちに停止する燃焼非常停止処理を実行する。

なお、上記の燃焼非常停止処理によってバーナ３の燃焼が停止された場合には、燃焼禁止モードとなる。この燃焼禁止モードでは、前述のように、リセットスイッチ（図示せず）によるリセット指令によりコントローラＣがリセットされない限り、不用意にバーナ３の燃焼が再開されないので、使用上の安全性を確保することができる。

（Ｂ）サーミスタ２１の異常高温検出に伴う処理
コントローラＣは、バーナ３の燃焼中にサーミスタ２１で検出した電気抵抗値を温度に変換した値Ｖ２が予め設定された所定の上限値（例えば４００℃、電気抵抗値では約１２５Ωに相当）以上になっている場合には、熱電対１７による温度検出のいかんにかかわらず、バーナ３の燃焼を強制的に停止する燃焼非常停止処理を実行する。

すなわち、熱交換器２の排気閉塞状態が進行した場合でも、通常、サーミスタ２１で検出される温度Ｖ２が所定の上限値（例えば４００℃）に至ることはないが、例えば、排気閉塞に起因して、筒胴１の下端から流出した燃焼ガスの熱のためにサーミスタ２１とコントローラＣとの間を接続する配線が短絡する可能性がある。このような配線の短絡が生じたときには、コントローラＣが検出するサーミスタ２１の抵抗値が約１２５Ω以下、つまり、サーミスタ２１で検出した抵抗値を温度に変換した値Ｖ２が所定の上限値（例えば４００℃）以上になったと判断される。このとき、コントローラＣは、熱電対１７による温度検出のいかんにかかわらず、バーナ３の燃焼中はバーナ３の燃焼を強制的に停止する燃焼非常停止処理を実行する。なお、上記の燃焼非常停止処理が実行された場合、およびバーナ３が点火されていない場合にサーミスタ２１の異常高温を検出した場合には、コントローラＣはリセットされるまでバーナ３の点火を禁止する燃焼禁止モードに移行する。

因みに、感温素子として冷接点を有する熱電対を用いた場合は、一般的に熱電対の電気抵抗値が小さい（数ｍΩ）ことから、コントローラＣとの間を接続する配線が短絡しても正常状態との区別が困難である。これに対して、本実施例のように感温素子としてサーミスタ２１を用いた場合、温度検出が必要となる温度範囲における抵抗値の下限値（本実施例では約１２５Ω）は、サーミスタ２１とコントローラＣを接続する配線が短絡したときに検出される抵抗値（数Ω程度）に比べて十分に大きいことから、コントローラＣとの間を接続する配線の短絡の有無を容易に検出することができるので有利である。

（Ｃ）サーミスタ２１の異常低温検出に伴う処理
コントローラＣは、バーナ３の燃焼中にサーミスタ２１で検出した電気抵抗値を温度に変換した値Ｖ２が予め設定された所定の下限値（例えば氷点下２０℃、電気抵抗値では約３．２ＭΩに相当）以下になっている場合には、熱電対１７による温度検出のいかんにかかわらず、バーナ３の燃焼を強制的に停止する燃焼非常停止処理を実行する。

すなわち、例えば、熱交換器２の排気閉塞に起因して筒胴１の下端から流出した燃焼ガスの熱の影響で、サーミスタ２１とコントローラＣとの間を接続する配線が断線する可能性がある。このような断線が生じたときには、コントローラＣが検出するサーミスタ２１の抵抗値が約３．２ＭΩ以上、つまり、サーミスタ２１で検出した抵抗値を温度に換算した値Ｖ２が所定の下限値（例えば氷点下２０℃）以下になったと判断される。このとき、コントローラＣは、熱電対１７による温度検出のいかんにかかわらず、バーナ３の燃焼中はバーナ３の燃焼を強制的に停止する燃焼非常停止処理を実行する。なお、上記の燃焼非常停止処理が実行された場合、およびバーナ３が点火されていない場合にサーミスタ２１の異常低温を検出した場合には、コントローラＣはリセットされるまでバーナ３の点火を禁止する燃焼禁止モードに移行する。

給湯装置が屋内に設置するタイプである場合、通常、氷点下２０℃以下で使用されることはない。従って、サーミスタ２１の抵抗値が約３．２ＭΩ以上になれば、異常発生と判断してバーナ３の燃焼を停止したり、禁止したりしても特に不都合は生じない。

なお、上記実施例では、閉塞状態検出手段を構成するための感温素子として、温度に応じてその電気抵抗値が変化するサーミスタ２１を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、感熱部以外の部分が加熱された場合にも感熱部における温度上昇が確実に検出できるものであれば、サーミスタ以外の感温素子を適用することが可能である。

また、上記実施例では、熱電対１７とサーミスタ２１の一方の端子が一本の配線にまとめられてコントローラＣの接地端子ａに接続されているが、各配線を別々にコントローラＣに接続しても良い。

また、上記実施例では、定常燃焼状態での温度差の値Ｖｔが低下し始めてから所定の基準レベルＶｓｔに達するまでに要する時間Ｔ１，Ｔ２と、そのときの差分ΔＶ（＝Ｖｔ−Ｖｓｔ）とから単位時間当たりの低下率ΔＶ／Ｔ１，ΔＶ／Ｔ２を求めるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、基準レベルＶｓｔに達する近傍位置の温度差Ｖｔの微分値を求めて低下率を求めるようにしてもよい。
また、温度差Ｖｔが所定のサンプリング時間毎に算出される場合には、各サンプリング時間ごとに単位時間当たりの低下率を演算し、その低下率の複数個の平均値を低下率として求めてもよく、バーナ３の燃焼炎の温度の低下率を求める具体的な方法については、上記実施例に限定されずに種々の形態により実施することが可能である。

また、上記実施例では、不完全燃焼状態が連続して３回以上発生すると燃焼禁止モードに移行するようにしたが、基準発生回数としては、「３回」に限らず「２回」、あるいは、「４回」以上の値であってもよく、具体的な数値は使用態様に応じて適宜設定することができる。

また、不完全燃焼状態の発生回数が予め設定した基準発生回数よりも多いか否かの判断の方法は、上記実施例のように、連続して発生する回数で判断する方法以外に、例えば、設定時間内に発生する回数、例えば一日のうちに３回以上不完全燃焼状態が発生した場合に不完全燃焼状態の発生回数が基準発生回数よりも多いと判断するようにしてもよい。

また、上記実施例では、本発明の燃焼制御装置を給湯装置に適用した場合について説明したが、燃焼制御装置の具体構成は種々変更可能であり、例えば、暖房装置に適用することも可能である。

本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において各種の変形を加えることが可能である。

Ｒ 燃焼室
１ 筒胴
１ａ 測温用開口
２ 熱交換器
３ バーナ
１７ 熱電対（燃焼炎温度検出手段）
２１ サーミスタ（排気閉塞状態検出手段、感温素子）
Ｃ コントローラ

Claims (6)

1. バーナの燃焼炎の温度を検出する燃焼炎温度検出手段と、
   前記バーナで加熱される熱交換器の排気通路が狭くなって排気ガスが閉塞する排気閉塞状態の有無を検出する排気閉塞状態検出手段と、
   前記両検出手段の検出出力に基づいて前記バーナの燃焼を制御するコントローラとを備え、
   前記排気閉塞状態検出手段は、冷接点がない感温素子により構成されていること
   を特徴とする燃焼制御装置。
2. 前記コントローラは、前記感温素子で検出される排気閉塞状態の検出回数が予め設定された基準発生回数を超える場合には、リセットされるまで前記バーナの燃焼を禁止することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
3. 前記感温素子は、温度に応じてその電気抵抗値が変化するサーミスタからなることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼制御装置。
4. 前記コントローラは、前記感温素子で検出される温度が予め設定された上限値以上の場合には、前記燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず前記バーナの燃焼を停止することを特徴とする請求項３記載の燃焼制御装置。
5. 前記コントローラは、前記感温素子で検出される温度が予め設定された下限値以下の場合には、前記燃焼炎温度検出手段による温度検出のいかんにかかわらず前記バーナの燃焼を停止することを特徴とする請求項３記載の燃焼制御装置。
6. 前記バーナにおいて燃料を燃焼させた燃焼熱により、前記熱交換器において水を加熱するように構成された給湯装置において、前記バーナの燃焼を制御するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼制御装置。

Images