JP3060060B2 - ガス燃焼器の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサにより
不完全燃焼を防止するようにしたガス燃焼器の安全装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス燃焼器には、内部にガスバーナを設
けたケースと、このガスバーナへのガス供給量に応じた
量の燃焼用空気を前記ケース内に供給するファンと、ガ
スバーナよりも下流側の燃焼ガス通路内に設けられて不
完全燃焼による有害ガス成分を検知するガスセンサを備
え、不完全燃焼により生じた有害ガス成分（例えばＣ
Ｏ）の濃度が所定限度以上となれば、ガスセンサにより
これを検知してガスバーナへのガス供給を停止し、ガス
燃焼器を停止させるようにしたものがある。このような
不完全燃焼は、ケース内に設けた熱交換器のフィンや排
気筒の燃焼生成物による詰まり、異物による吸気口の部
分的閉塞などにより、燃焼用空気量が減少した場合に生
じることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼ガ
ス中のＣＯ濃度は、上記原因以外にも種々の外的条件に
より変化し、例えば屋外への排気口付近に強風が当たる
という一時的原因でも排気筒内の背圧が上昇し、ファン
により供給される燃焼用空気量が減少するので一時的に
ＣＯ濃度が限度を越え、ガス燃焼器が停止してしまうと
いう不便がある。

【０００４】本発明は燃焼用空気量の不足が軽度の場合
はファンの回転速度を増加させて一時的に空気量の不足
を補い、それでもＣＯ等の有害ガス成分の濃度が限度を
越えた場合にはじめてガス燃焼器を停止するようにし、
しかもファンの回転速度の増加及びガス燃焼器の停止は
本当に必要な場合にだけなされるようにして上記不便を
解消することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
るガス燃焼器の安全装置は、添付図面に例示する如く、
ケース１０の内部に設けられ熱交換器１５を加熱するガ
スバーナ２０と、前記熱交換器１５により加熱された湯
が設定された温度となるように前記ガスバーナ２０への
ガス供給量を制御するガス量制御手段と、このように制
御された前記ガス供給量に応じた量の燃焼用空気を前記
ケース１０内に供給するファン２５と、前記ガスバーナ
２０よりも下流側の燃焼ガス通路内に設けられて不完全
燃焼による有害ガス成分を検知するガスセンサ３６と、
前記ガスセンサ３６が所定濃度以上の前記有害ガス成分
を検知すれば前記ガスバーナ２０へのガス供給を停止す
る制御装置３０を備えたガス燃焼器の安全装置におい
て、前記制御装置３０は前記ガスセンサ３６により所定
濃度以上の前記有害ガス成分を検知したときは先ず前記
ガスバーナ２０へのガス供給を停止することなく前記フ
ァン２５の回転速度を所定量増加させ、その後に前記ガ
スセンサ３６により所定濃度以上の前記有害ガス成分を
検知したときに前記ガスバーナ２０へのガス供給を停止
するものであり、かつ前記ファン２５の回転速度の増加
及び前記ガスバーナ２０へのガス供給の停止は前記ガス
センサ３６が所定時間をおいて複数回連続して所定濃度
以上の前記有害ガス成分を検知したときにこれを行うも
のであることを特徴とするものである。

【０００６】ガス燃焼器の作動中にガスセンサ３６が所
定濃度以上の不完全燃焼による有害ガス成分を検知すれ
ば、制御装置３０はファン２５の回転速度を増加させて
燃焼用空気量の減少を補償した後、ガスセンサ３６によ
る有害ガス成分の検知を行い、所定濃度以下となればガ
ス燃焼器の作動を続行し、所定濃度以下とならなければ
ガス供給を停止してガス燃焼器を停止する。ファン２５
の回転速度の増加及びガス燃焼器の停止は、所定時間を
おいて複数回連続して所定濃度以上の有害ガス成分を検
知したときに行う。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面に示す実施例に
より、本発明の説明をする。

【０００８】第１図に示す如く、瞬間湯沸器の燃焼室を
形成するケース１０内の下部にはガスバーナ２０が設け
られて、ガス供給源側から直列に配置した元電磁弁２
２、比例電磁弁２４及び主電磁弁２３を有するガス供給
路２１により燃料ガスが供給され、またケース１０の下
側に設けた電動ファン２５により燃焼用空気が供給され
ている。元電磁弁２２及び主電磁弁２３は開閉のみを行
う電磁弁であり、比例電磁弁２４は制御電流に応じて開
度が連続的に変化してガスバーナ２０へのガス供給量を
変化させるものである。またファン２５は連続的に回転
速度が変化してガス供給量に応じた量の燃焼用空気を供
給するものである。

【０００９】ガスバーナ２０上方のケース１０内に設け
たフィンチューブ形の熱交換器１５の入口側に接続した
給水管１６には水流センサ３７が設けられ、また出口側
に接続した給湯管１７には湯温センサ３８及び給湯栓１
８が設けられている。給水管１６からの給水は、熱交換
器１５を通過する際にガスバーナ２０により加熱され、
所定温度となって給湯栓１８から出湯される。熱交換器
１５よりも上方のケース１０の上部はフード１１を経て
排気筒１２に連結され、ガスバーナ２０のすぐ上方のケ
ース１０内にはガスバーナ２０の炎の有無を検知するフ
レームロッド等の炎センサ３５が設けられ、またフード
１１内には不完全燃焼による有害ガス（CO,HmCn 等）を
検知するガスセンサ３６が設けられている。

【００１０】瞬間湯沸器の作動を制御する電子制御装置
３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）、書込み可能メモリ（ＲＡＭ）及びインターフェ
イスよりなり、駆動装置（何れも図示省略）等を介して
第１図に示す如く、各電磁弁２２〜２４、ファン２５、
操作器３１、炎センサ３５、ガスセンサ３６、水流セン
サ３７及び湯温センサ３８に接続されている。電子制御
装置３０のＲＯＭには瞬間湯沸器の作動を制御するため
に必要な制御プログラム及び各定数が記憶され、ＲＡＭ
には後述する検知回数ｎ等の変数が記憶されている。ま
た、操作器３１には瞬間湯沸器の作動に必要な各種スイ
ッチ、湯温設定装置、各種の表示ランプ等が設けられて
いる。電子制御装置３０のＣＰＵは、制御プログラムに
従って、操作器３１及び各センサ３５〜３８等からの信
号を入力して所定の演算を行い、各電磁弁２２〜２４、
ファン２５、操作器３１等への出力を行って、瞬間湯沸
器の作動を制御するものである。

【００１１】第２図及び第３図は瞬間湯沸器の作動を制
御するための制御プログラムのフローチャートであり、
これにより本実施例の説明をする。

【００１２】第２図はメインプログラムのフローチャー
トである。電子制御装置３０の電源を入れ、運転スイッ
チ（図示省略）により電子制御装置３０を作動させれ
ば、ＣＰＵは各変数を０または所定の初期値にリセット
してこのメインプログラムによる制御動作を開始する。
先ずステップ１００においてＣＰＵは水流センサ３７に
より給水管１６を通る水流の有無を検知する。給湯栓１
８が閉で水流が検知されなければ制御動作は先に進まな
いが、給湯栓１８が開かれて所定の最少量以上の通水を
検知すればステップ１０１に進み、ＣＰＵは元電磁弁２
２及び主電磁弁２３を開き、比例電磁弁２４を所定の点
火時開度とし、ファン２５を所定の点火時回転速度で作
動させ、点火装置（図示省略）を所定時間作動させて、
ガスバーナ２０から噴出するガスに点火する。次いでＣ
ＰＵはステップ１０２においてｔ＝０として、内蔵する
クロックパルス発生器により時間ｔの計時を開始し、給
湯栓１８が開かれている間はステップ１０３〜１０５を
繰り返す。ステップ１０３においてＣＰＵは、後述する
如くガスセンサ３６により燃焼ガス中のＣＯ中の有害ガ
ス成分を検知し、これが所定濃度以上であれば先ずファ
ン２５の回転速度を増加させ、それでも検知される有害
成分が所定濃度以下にならなければガス燃焼器の作動を
停止する。所定濃度以下であれば次のステップ１０４に
制御動作を進め、ＣＰＵは湯温センサ３８により検出さ
れた出湯温度を操作器３１により設定された湯温と比較
し、出湯温度が設定温度となるように比例電磁弁２４の
開度を制御してガスバーナ２０へのガス供給量を制御
し、また所定の空燃比が得られるようにファン２５の回
転速度を制御して燃焼用空気量を制御する。

【００１３】給湯栓１８が閉じられれば制御動作はステ
ップ１０５からステップ１０６に進み、元電磁弁２２及
び主電磁弁２３の一方を他方より所定時間だけ遅らせて
閉じて炎センサ３５による両電磁弁２２，２３の作動チ
ェックを行う。これによりこの両電磁弁２２，２３の作
動の異常が検知されれば、ＣＰＵはガス燃焼器の作動を
停止し、また異常が検知されなければステップ１０７に
おいてｔ＝０として内蔵するクロックパルス発生器によ
り時間ｔの計時を開始し、ステップ１０８においてファ
ン２５を所定のパージ回転速度としてポストパージを開
始する。この時間ｔが所定のポストパージ時間t1（例え
ば５分）に達するまでは、ＣＰＵはステップ１０９，１
１０を繰り返し、ステップ１０６では検知できない少量
のガス漏れチェックを行う。ガス漏れが検知されること
なくｔ＞t1となれば、ＣＰＵはステップ１１１において
ファン２５を停止してポストパージを終了させ、制御動
作をステップ１００に戻す。以後、給湯栓１８を開く度
に、上記動作を繰り返す。ステップ１０６の電磁弁作動
チェック及びステップ１０９のガス漏れチェックは、本
発明とは直接関係がないので詳細は省略する。

【００１４】次にステップ１０３における不完全燃焼チ
ェックの作動の詳細を、第３図のフローチャートにより
説明する。ステップ２００〜２０４により、ＣＰＵは時
間t2（例えば１分）毎にガスセンサ３６により、不完全
燃焼によるＣＯ等の有害ガス成分を検知し、３回連続し
て所定濃度以上の有害ガス成分が検知されない限り制御
動作は絶えず第２図のステップ１０４に戻り、通常燃焼
制御を繰り返す。所定濃度以上の有害ガス成分の検知回
数が２回以下の場合は、検知回数ｎはその都度ステップ
２１３により０にリセットされる。３回連続して所定濃
度以上の有害ガス成分が検知されれば、ＣＰＵは制御動
作をステップ２０４からステップ２１０に進める。初め
てステップ２１０に進んだ状態ではフラグＦは０である
ので、ＣＰＵは制御動作をステップ２１１〜２１３に進
めてファン２５の回転速度を５％増加し、フラグＦを１
に変え、検知回数ｎを０にリセットして制御動作を第２
図のステップ１０４に戻す。ステップ２１１において
は、燃焼ランプの点滅等による異常表示を行うようにし
てもよい。そして、ＣＰＵはステップ２００〜２０４に
より、再び時間t2毎に不完全燃焼による有害ガス成分の
検知を行う。

【００１５】不完全燃焼は、通常は熱交換器１５のフィ
ンや排気筒１２が燃焼生成物で詰まったり、あるいは屋
外への排気口付近に強風が当って燃焼通路内の背圧が上
昇する等の原因により、ファン２５からの燃焼用空気量
が減少することにより生ずる。此等の場合は、燃焼用空
気量の減少の程度は少ないので、ファン２５の回転速度
を５パーセント増加して燃焼用空気量の減少を補うこと
により、不完全燃焼は解消される。これにより、ステッ
プ２０２においては不完全燃焼による所定濃度以上の有
害ガス成分は検知されなくなるので、制御動作はステッ
プ２０２からステップ２１３を経てステップ１０４に戻
る。これ以後は給湯栓１８が閉じられてガス燃焼器が作
動を停止するまでは、ステップ１０４の通常燃焼制御に
おけるファン回転速度は常に５パーセント増大した状態
となり、制御動作はステップ２０２からステップ２１３
を経てステップ１０４に戻るようになって、瞬間湯沸器
は作動する。

【００１６】しかしながら、排気口付近に当たる風が極
めて強かったり、ファン２５の吸気口が異物により大幅
に閉塞されたりした場合には、ファン２５の回転速度を
５パーセント増加しても不完全燃焼は解消されない。こ
の場合は、ステップ２０２において再び３回連続して所
定濃度以上の有害ガス成分が検知されるので、制御動作
はステップ２１０に進む。この場合はフラグＦは１とな
っているのでＣＰＵは制御動作をステップ２１４に進
め、表示ランプまたはブザー等により異常表示を行い、
各電磁弁２２〜２４を閉じ、ファン２５により所定時間
（例えば１０秒）のアフタパージを行って全ての制御動
作を停止する。

【００１７】上記実施例によれば、燃焼用空気量の不足
が軽度の場合は、ファン２５の回転速度を増加させるこ
とにより燃焼用空気量の不足を補って瞬間湯沸器の運転
を続行することができるので、排気口に強風が当たる等
の一時的原因により瞬間湯沸器が停止するという不便が
解消される。また、この場合において、ステップ２１１
のファン回転速度増加と同時に異常表示を行うようにす
れば、使用者は当面の使用に差し支えはないが軽度の異
常が生じたことを知ることができ、このような異常が連
続した場合は、熱交換器１５のフィンや排気筒１２の詰
まりが生じているのでその掃除が必要であることを知る
ことができる。

【００１８】第２図及び第３図の実施例では、ファン回
転速度の増加を１回だけ行うようにしたが、これを２回
行うようにしてもよく、その場合は、第３図のステップ
２１４の代りに第４図のフローチャート（第３図のステ
ップ２１０〜２１４と実質的に同一）を入れればよい。

【００１９】また、本発明は瞬間ガス湯沸器に限らず、
その他のガス燃焼器にも使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、燃焼ガス
通路の詰まりや吸気口の閉塞の程度が軽度の場合にはフ
ァンの回転速度を増加させることにより、燃焼用空気量
の不足を補ってガス燃焼器の運転を続行することができ
るので、そのような場合にガス燃焼器が停止することは
なくなり、しかもファンの回転速度の増加及びガス燃焼
器の停止は所定時間をおいて複数回連続して所定濃度以
上の有害ガス成分を検知したときに行っているので、一
時的に強風を受けたときや、ガス供給量が大きく変動し
たときの空気供給の追従遅れといった過渡状態における
不完全燃焼ではファンの回転速度の増加及びガス燃焼器
の停止がなされることはない。これによりガス燃焼器を
停止させたりファンの回転速度を増加させたりするのは
それが本当に必要な場合だけになり、その回数は全体と
して少なくなるので、ガス燃焼器の使い勝手がよくな
り、またファンの負担も軽くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるガス燃焼器の安全装置の１つの
実施形態の構造を示す全体説明図である。

【図２】 図１に示す実施形態のメインプログラムのフ
ローチャートである。

【図３】 図２のメインプログラムの一部をなす不完全
燃焼チェックのサブプログラムのフローチャートであ
る。

【図４】 変形実施例におけるサブプログラムの変更部
分を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０・・・ケース、２０・・・ガスバーナ、２５・・・
ファン、３０・・・制御装置（電子制御装置）、３６・
・・ガスセンサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースの内部に設けられ熱交換器を加熱
   するガスバーナと、前記熱交換器により加熱された湯が
   設定された温度となるように前記ガスバーナへのガス供
   給量を制御するガス量制御手段と、このように制御され
   た前記ガス供給量に応じた量の燃焼用空気を前記ケース
   内に供給するファンと、前記ガスバーナよりも下流側の
   燃焼ガス通路内に設けられて不完全燃焼による有害ガス
   成分を検知するガスセンサと、前記ガスセンサが所定濃
   度以上の前記有害ガス成分を検知すれば前記ガスバーナ
   へのガス供給を停止する制御装置を備えたガス燃焼器の
   安全装置において、前記制御装置は前記ガスセンサによ
   り所定濃度以上の前記有害ガス成分を検知したときは先
   ず前記ガスバーナへのガス供給を停止することなく前記
   ファンの回転速度を所定量増加させ、その後に前記ガス
   センサにより所定濃度以上の前記有害ガス成分を検知し
   たときに前記ガスバーナへのガス供給を停止するもので
   あり、かつ前記ファンの回転速度の増加及び前記ガスバ
   ーナへのガス供給の停止は前記ガスセンサが所定時間を
   おいて複数回連続して所定濃度以上の前記有害ガス成分
   を検知したときにこれを行うものであることを特徴とす
   るガス燃焼器の安全装置。