JP3320910B2 - 不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃焼機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、元止め式ガス湯沸器な
ど燃焼用空気を室内から採り、燃焼ガスをそのガス燃焼
機器よりそのまま室内に排出する給排出方式の開放型ガ
ス燃焼機器に関し、さらに詳しくは、このようなガス燃
焼機器が室内の換気不良あるいは熱交換器のフィン目詰
まり等に起因して不完全燃焼を起こす前にガス通路を遮
断させる不完全燃焼防止装置付きの開放型ガス燃焼機器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の開放型ガス燃焼機器とし
ては、例えば元止め式ガス湯沸器などでは、室内の換気
が不十分な時や器具内の熱交換器が汚れてフィンの目詰
まりを起こした場合などに燃焼に必要な空気が器具内に
取り込まれにくくなってくるが、そのような時にいずれ
の場合も不完全燃焼につながり、事故の原因となるおそ
れがある。ことに最近の気密性の高い住宅構造からみ
て、このことが大きな問題となってきている。そこでこ
れらの問題を解決し、より安全に使用できるように、こ
れらの開放型ガス燃焼機器に不完全燃焼防止装置を取り
付け、危険な状態になる前にガスを止めて安全を保つ仕
組みになっている。

【０００３】そのような不完全燃焼防止装置は、たとえ
ば図１３に示したように、熱電対（１）と熱交換器下部
の燃焼室窓に臨ませた熱電対（２）のプラス・マイナス
の極性が逆向きになるように接続し、マグネット安全弁
には熱電対（１）で発生した起電力（Ｖ_１）から、熱電
対（２）で発生した起電力（Ｖ_２）を差し引いた起電力
がマグネット安全弁を保持する力となる。そして室内の
酸素濃度が低下してきた場合、バーナの炎がリフトし熱
電対（１）の起電力が低下して、Ｖ_１−Ｖ_２の合成起電
力が低下する為マグネット安全弁を保持できなくなり、
ガスの供給が遮断される。又、長年の使用により熱交換
器部が詰まってきた時は、内胴部の熱電対（２）の起電
力が燃焼排気熱により高くなり、前記同様Ｖ_１−Ｖ_２の
合成起電力が低下する為、マグネット安全弁が閉じるよ
うになっている。そしてこれは、室内の酸素（Ｏ_２）濃
度が一定値に達するか、あるいはある燃焼状態になった
ときに燃焼を停止させるものである。

【０００４】図１４〜図１６は、この不完全燃焼防止装
置の構成をより具体的に示したものである。図１４の制
御ブロック図について説明すると、熱電対１、２の合成
起電力値が熱起電力検出回路３で検出され、一方不完全
燃焼が生じたときに燃焼を停止させる動作レベル（熱電
対１、２の合成起電力値）は予め検知センサ動作レベル
設定回路４にて設定されている。そして両者の合成起電
力値が燃焼継続可否判定回路５にて比較され、実際の起
電力値が燃焼停止のための動作レベルにまで低下した時
点で安全弁駆動回路６のマグネット安全弁７への通電が
遮断されガス流路が閉じられるものである。

【０００５】図１５は、この図１４に示した制御ブロッ
ク図を実現するための具体的な電気回路図を示したもの
である。燃焼継続可否判定回路５としてのコンパレータ
８のマイナス（−）入力端子に不完全燃焼の検知レベル
に相当する基準電圧を設定し、コンパレータ８のプラス
（＋）入力端子には熱電対１、２を接続する。そして不
完全燃焼の状態により熱電対の起電力が低下して一定の
不完全燃焼防止のための検知レベル以下になると、マグ
ネット安全弁７への通電を断ちガス通路が遮断されるも
のである。

【０００６】図１６は、この図１５に示した電気回路図
における各部材の動作状態を説明するためのタイミング
チャートである。図示のように、燃焼を開始（点火）し
てからの熱電対１、２の合成起電力値（Ｖ_１−Ｖ_２）は
燃焼安定状態に向かって上昇し、燃焼安定状態に到達す
る。その間コンパレータの入出力値はある一定の熱起電
力値においてＨｉからＬｏｗへ反転し、その間はガス電
磁弁がオン（ＯＮ）されて開かれている状態となる。そ
の後燃焼状態が悪化しはじめ、熱電対１、２の合成起電
力が低下して一定の起電力値を下まわるとマグネット安
全弁７はオフ（ＯＦＦ）されて閉じられている状態とな
る。尚、点火初期においてはマグネット安全弁７には通
電されないが、点火操作により機械的に開弁されるため
ガス流路は開くようになっている。

【０００７】一方、この種のガス湯沸器では、タイマー
の作動により一定時間使用すると自動的に燃焼を停止
し、器具使用上の安全を保つようにしたものもあり、こ
のタイマーによる使用時間の規制と上述の不完全燃焼防
止装置との併用による器具使用上の安全を図ったものも
ある。上述の例では、不完全燃焼の検知センサによる検
知レベルは燃焼時間にかかわらず、一定したものとなっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来一
般に知られているものは、いずれも個別の条件で器具使
用上の安全を図ったものである。たとえば、タイマーに
より使用時間を規制したものでは、予め決められた時間
が経過して初めて運転が停止されるし、不完全燃焼防止
装置を備えたものではその燃焼状態が一定条件に達した
ときに初めて運転が停止されるものである。

【０００９】またタイマーによる使用時間の規制と不完
全燃焼防止装置とを併用したものでは、いずれかの条件
が満たされたときに初めて運転が停止されるものであっ
て、いずれの場合も個別の条件で運転の継続か停止かが
決定されるものであった。しかるに、この開放型ガス燃
焼機器は、使用環境、たとえば使用される（あるいは据
え付けられる）部屋の大きさ（広さ）やその部屋の換気
具合いによって部屋の空気の汚染速度が大きく違ってく
るし、それによって連続運転の場合の許容される運転時
間も自ずと違ってくる。

【００１０】したがって、このような使用環境の違いを
考慮せずに、前述したように個別の条件で運転を制御し
ようとすると、安全を考えて実際の危険状態よりかなり
余裕のあるところで作動するようにしなければならな
い。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、燃
焼時間が長い程不完全燃焼状態の検知レベルを上げる、
あるいは検知センサからの出力値に応じて連続燃焼時間
を定めることにより安全性を確保できる本当に必要なと
ころで制御するようにした不完全燃焼防止装置付きの開
放型ガス燃焼機器を提供することにある。これにより使
用環境の違いによる安全性の確保と安全運転状態である
にもかかわらず不完全燃焼状態にあると誤作動すること
の問題を回避せんとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の開放型ガス燃焼機器は、まず第１の発明とし
て、フィン閉塞及び酸素濃度低下を検知する不完全燃焼
防止検知センサ手段と、この検知センサ手段からの出力
信号からフィン閉塞または酸素濃度低下による燃焼状態
の異常が検知されると燃焼を停止する燃焼停止手段とを
備える不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃焼機器にお
いて、前記検知センサ手段の出力値を読込むセンサ出力
値読込み手段と、現実の連続した燃焼時間を計時する燃
焼時間計時手段と、その計時される燃焼時間に応じて前
記燃焼停止手段が働く検知センサ手段の出力動作レベル
を変更する動作レベル変更手段とを備え、前記センサ出
力値読込み手段により読込まれたセンサ出力値が前記動
作レベル変更手段により変更された出力動作レベルに達
したときに燃焼が停止されるように構成したことを要旨
とするものである。

【００１３】その場合に、前記センサ出力値読込み手段
により読込まれたセンサ出力値が前記動作レベル変更手
段により変更された出力動作レベルに達する少し前に警
報を発する予告警報手段や、前記センサ出力値読込み手
段により読込まれたセンサ出力値が前記動作レベル変更
手段により変更された出力動作レベルに達した時点で警
報を発する燃焼停止警報手段をさらに備えるようにする
とよい。そうすれば、このガス燃焼機器の使用者に部屋
内の換気が必要なこと、器具そのもののメンテナンスの
必要性が生じていること等が知らされることとなり、こ
の器具の使い勝手が一層良くなるものである。

【００１４】また、本発明の２つめは、フィン閉塞及び
酸素濃度低下を検知する不完全燃焼防止検知センサ手段
と、この検知センサ手段からの出力信号からフィン閉塞
または酸素濃度低下による燃焼状態の異常が検知される
と燃焼を停止する燃焼停止手段とを備える不完全燃焼防
止装置付き開放型ガス燃焼機器において、前記検知セン
サ手段の出力値を読込むセンサ出力値読込み手段と、そ
の読込まれたセンサ出力値から許容される連続燃焼時間
を設定する許容燃焼時間設定手段と、現実の連続した燃
焼時間を計時する燃焼時間計時手段とを備え、この燃焼
時間計時手段により計時される燃焼時間が前記許容燃焼
時間設定手段により設定された許容連続燃焼時間に達し
たときに燃焼が停止されるように構成したことを要旨と
するものである。

【００１５】その場合にも、前記燃焼時間計時手段によ
り計時される燃焼時間が前記許容燃焼時間設定手段によ
り設定された許容連続燃焼時間に達する少し前に警報を
発する予告警報手段や、前記燃焼時間計時手段により計
時される燃焼時間が前記許容燃焼時間設定手段により設
定された許容連続燃焼時間に到達した時点で警報を発す
る燃焼停止警報手段をさらに備えて、このガス燃焼機器
の使用者に部屋内の換気を促したり、器具のメンテナン
スについての必要性などが知らされることとなって、や
はり使い勝手の良いこの器具の使用が達成されるもので
ある。

【００１６】

【作用】このような構成を有する本発明のガス燃焼機器
によれば、まず第１の発明によれば、この機器の燃焼状
態において不完全燃焼防止検知センサ手段により燃焼状
態が検知され、この検知センサ手段からの出力信号から
フィン閉塞または酸素濃度低下による燃焼状態の異常が
検知されると燃焼停止手段が働いて燃焼が停止される
が、その運転作動中に前記検知センサ手段の出力値がセ
ンサ出力値読込み手段により読込まれ、また現実の連続
した燃焼時間が燃焼時間計時手段により計時され（この
とき運転開始からの燃焼時間を計時するものであって
も、燃焼が安定状態に入ってからの燃焼時間を計時する
ものであってもよい。）、その計時された燃焼時間に応
じて前記燃焼停止手段が働く検知センサ手段の出力動作
レベルが動作レベル変更手段により変更される。そして
前記センサ出力値読込み手段により読込まれたセンサ出
力値が動作レベル変更手段により変更された出力動作レ
ベルに達したときに燃焼が停止されるものである。予告
警報手段を備えておれば、その変更された出力動作レベ
ルに達する少し前に警報が発せられるし、燃焼停止警報
手段を備えておれば、その変更された出力動作レベルに
達した時点で警報が発せられることになる。

【００１７】また、第２の発明に係るガス燃焼機器によ
れば、やはりこの機器の燃焼状態において不完全燃焼防
止検知センサ手段により燃焼状態が検知され、この検知
センサ手段からの出力信号からフィン閉塞または酸素濃
度低下による燃焼状態の異常が検知されると燃焼停止手
段が働いて燃焼が停止されるが、その運転作動中に前記
検知センサ手段の出力値がセンサ出力値読込み手段によ
り読込まれ、その読込まれたセンサ出力値から許容され
る連続燃焼時間が許容燃焼時間設定手段により設定され
る。また現実の連続した燃焼時間が燃焼時間計時手段に
より計時され、この計時された燃焼時間が前記許容燃焼
時間設定手段により設定された許容連続燃焼時間に達し
たときに燃焼が停止されるものである。

【００１８】そしてこの発明の場合にも、予告警報手段
を備えておれば、燃焼時間が許容連続燃焼時間に達する
少し前に警報が発せられるし、燃焼停止警報手段を備え
ておれば、燃焼時間がその許容連続燃焼時間に達した時
点で警報が発せられることになる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるガス湯沸
器の概略構成を示したものである。図示されるように、
このガス湯沸器１０は、器具本体内に、給水管１６と出
湯管１８とを備える熱交換器１２と、この熱交換器１２
を加熱するためのガスバーナ１４とが配置される。一方
で、給水管１６には給止水栓２０が接続され、前記ガス
バーナ１４へガスを供給するガス管２２の元には給ガス
栓２４が接続されている。そして前記給止水栓２０には
水栓パイロットバルブ２６が設けられ、この水栓パイロ
ットバルブ２６がモータ２８の駆動により連動レバー３
０および３２を介して開かれると、水が給水管１６を流
れるようになっている。

【００２０】前記ガスバーナ１４のガス管２２に設けら
れた給ガス栓２４には、給水管１６に水が流れると連動
して開かれる自動ガス弁３４と、点火トラブル等の未然
防止のために設けられるマグネット安全弁３６、および
給ガス流路を開閉するために設けられる器具栓３８とが
それぞれ備えられている。

【００２１】そして前述の水栓パイロットバルブ２６と
自動ガス弁３４とは弁軸４０等を介して連繋され、水栓
パイロットバルブ２６が開くことにより水が流れると、
自動ガス弁３４が自動的に開かれるようになっている。

【００２２】またマグネット安全弁３６は、モータ２８
の駆動により弁作動杆４２が押され、マグネット保持電
流が流れて励磁されることにより開放状態に保持される
ようになっている。そしてマグネット安全弁３６が開放
保持された後、次いで器具栓３８が、モータ２８の駆動
によって開かれ、これによって給ガス栓２４内の給ガス
流路は完全に開かれ、ガスバーナ１４へガスが供給され
ると共に、イグナイタ４３のオン動作に伴なう点火用電
極４４の連続スパークによってガスバーナ１４が点火さ
れるようになっている。

【００２３】またモータ２８に近接してカムスイッチ４
６、４８が設けられ、モータ２８の駆動に伴なうこのカ
ムスイッチ４６、４８のオン／オフ信号の組合せにより
前記給止水栓２０の水栓パイロットバルブ２６が開かれ
たこと、マグネット安全弁３６が励磁によって開放保持
されたこと、器具栓３８が開かれたこと、給止水栓２０
・マグネット安全弁３６・器具栓３８が全て閉じられた
こと等が検知されるようになっている。

【００２４】そして前述の水栓パイロットバルブ２６と
自動ガス弁３４とを連繋する弁軸４０に近接して水流検
知スイッチ５０が設けられ、この弁軸４０の移動によっ
て水流検知スイッチ５０がオンされることにより給水管
１６の水の流れが検知されると共に、この水流検知スイ
ッチ５０のオン信号により前記したモータ２８の駆動お
よびイグナイタによるガスバーナ１４の点火動作が開始
されるようになっている。

【００２５】尚、器具本体の操作パネル（図示せず）に
は、給湯ボタン５４とこれの押圧によりオンされる点火
スイッチ５６が設けられ、また符号５８はガスバーナ１
４の立ち消えおよび酸欠を検知する一次熱電対を示し、
さらに符号６０は熱交換器１２のフィン閉塞による不完
全燃焼を防止するために設けられる二次熱電対を示して
いる。

【００２６】図２は、さらにこのガス湯沸器１０の概略
構成をブロック図的に示したものである。図１に示した
構成と同一の構成部分については同一の符号を付してそ
の詳細な説明は割愛するが、図示されるように給水管１
６に設けられる給止水栓２０、ガス供給系路（ガス管２
２）に設けられるマグネット安全弁３６および器具栓３
８はそれぞれモータ２８に連繋される。またこのモータ
２８と前述の水流スイッチ５０はバーナコントローラ６
２へ接続されている。このバーナコントローラ６２には
点火スイッチ５６が接続され、さらには前述の熱電対５
８、６０とも接続されている。さらにまた、このバーナ
コントローラ６２には燃焼停止状態が近づいたことをこ
の器具の使用者に予めブザー等により警告する予告警報
器６４および燃焼を停止したことを使用者に知らせる燃
焼停止警報器６６が必要に応じて接続されている。

【００２７】そしてこの実施例では、前述のガスバーナ
１４に近接して設けられる一次熱電対５８と熱交換器１
２に近接して設けられる二次熱電対６０とはプラス
（＋）・マイナス（−）の極性が逆向きに接続され、一
次熱電対５８で発生した起電力（Ｖ_１）から二次熱電対
６０で発生した起電力（Ｖ_２）を差し引いた起電力（Ｖ
_１−Ｖ_２）がバーナコントローラ６２へ信号として送ら
れる。

【００２８】そしてバーナコントローラ６２では、この
一次熱電対５８と二次熱電対６０の合成起電力（Ｖ_１−
Ｖ_２）が低下すれば、ガスバーナの炎がリフト現象など
を起こして立ち消え状態となったり、あるいは熱交換器
のフィン詰り等により燃焼排気熱が高くなり結果として
不完全燃焼を起こしていること等を判断する。そしてバ
ーナコントローラ６２よりモータ２８へ指令信号が送ら
れることによりモータ２８は駆動し停止される。モータ
２８の停止位置ではマグネット安全弁３６と器具栓３８
のいずれもが閉じられ、不完全燃焼が起こったときのガ
ス洩れの危険性は回避されるものである。

【００２９】次に本発明が適用されるガス燃焼機器の各
種の実施態様について順に説明していく。初めに図３〜
図５は、本発明の第１の実施態様を示したものである。
これは燃焼状態の連続燃焼（運転）時間に応じて不完全
燃焼防止検知センサの燃焼停止のための出力動作レベル
（比較用しきい値）を変更するようにしたものである。
図３の制御ブロック図について説明すると、一次熱電対
５８と二次熱電対６０の合成起電力値は熱起電力レベル
検出回路７０で検出される。

【００３０】そして一方、このガス燃焼機器の運転開始
と同時に燃焼時間がタイマ駆動回路７４によって計時さ
れ、このタイマ駆動回路７４によって計時された燃焼時
間に応じて燃焼停止のための熱電対の合成起電力しきい
値（動作レベル）が検知センサ動作レベル変更回路７６
にて変更される。そしてその動作レベル変更回路７６に
て変更された動作レベルと、前述の熱起電力検出回路７
０により検出された熱電対の合成起電力値とが燃焼継続
可否判定回路７８において判定され、この燃焼継続可否
判定回路７８において熱電対の合成起電力値が燃焼を停
止させる動作レベル（しきい値）に達していない、つま
り合成起電力値が動作レベルを上まわっていると判断さ
れれば燃焼は継続されるし、その合成起電力値が動作レ
ベルに達している（下まわっている）と判断されれば、
安全弁駆動回路８０のマグネット安全弁３６への通電が
遮断されガス流路が閉じられることになる。

【００３１】図４は、この図３に示した制御ブロック図
を実現するための具体的な電気回路図を示している。た
だこの図４に示した電気回路図の中で燃焼（運転）時間
の計時は、マイクロコンピュータ等によるデジタル式の
ものでもアナログ式のものでも同様に構成することがで
きることは言うまでもない。

【００３２】そこでこの図４に示した電気回路図では、
燃焼継続可否判定回路７８としてのコンパレータ９０の
マイナス（−）入力端子に不燃防止検知センサ（熱電
対）の検知レベルに相当する基準電圧を設定する分圧回
路を複数用意する（この実施例ではａ及びｂの２つの分
圧回路を用意している。）。そしてこの複数の不燃防止
検知レベルを燃焼時間の経過とともに順次切り替えるよ
うにしたものである。具体的には、連続燃焼時間計時回
路７４においてコンデンサ９１の充電時間を利用し、コ
ンパレータ９２により充電電圧が所定値に達するまでは
トランジスタＴ_ｒ１をＯＮ，Ｔ_ｒ２をＯＦＦするように
し、充電電圧が所定値に達した後はトランジスタＴ_ｒ１
をＯＦＦ，Ｔ_ｒ２をＯＮするようにしている。従って、
不燃防止検知レベルを決めるコンパレータ９０の基準電
圧が切り替えられる。

【００３３】図５は、この図４に示した電気回路図にお
ける各部材の動作状態を説明するためのタイミングチャ
ートを示したものである。図示のように、燃焼を開始
（点火）してからＴａ秒経過するまではａの不完全燃焼
防止検知レベルが選ばれ、Ｔａ秒以降はｂの不完全燃焼
防止検知レベルが選ばれている。このａの検知レベルは
コンパレータ９０の入力値としては比較的高い値であ
り、一方ｂの検知レベルはコンパレータ９０の入力値と
しては比較的低い値である。従って、ガス点火後の時間
が経過したときには燃焼状態の悪化に対して、つまり熱
電対の合成熱起電力値の低下に対して早目にそのマグネ
ット安全弁３６が閉じるように配慮されたものである。

【００３４】図６及び図７は、上述の図３〜図５に示し
た実施例の変形例としてマイコン制御による事例を示し
たものである。またこの変形例では、合わせて予告警報
器６４の動作にまで言及している。

【００３５】初めに図６の制御フローチャートについて
説明すると、給湯ボタン５４のオン（ＯＮ）操作により
燃焼（運転）が開始される（ステップ１、図中「Ｓ１」
と表記する）と、タイマが起動し運転時間の計時が開始
される（Ｓ２）。そしてそれと並行して一次熱電対５８
と二次熱電対６０の２つの検知センサによる合成起電力
値（Ｘ_ｎ）が継時的に読込まれる（Ｓ３）。

【００３６】このような運転状態において、検知センサ
の合成起電力値（Ｘ_ｎ）の変化がある一定の値よりも大
きいか否か、すなわち直前回読み込んだ合成起電力値
（Ｘ_ｎ−１）との差が所定値以下か否かの判断によって
燃焼状態が安定したか否かが判断される（Ｓ４）。そし
て検知センサの合成出力値が大きく上昇しているときは
未だ燃焼状態の安定期に入っていない、つまり燃焼初期
（Ｓ４、「ＮＯ」）と判断され、検知センサの出力値の
読込みが継続されるが、安定した燃焼状態に入ったと判
断された場合（Ｓ４、「ＹＥＳ」）、次に上述の計時
（カウント）されているタイマ（ｔ）の読込みが行なわ
れ（Ｓ５）、また併せて警報レベル（Ｋ_ｔ）と燃焼停止
レベル（Ｓ_ｔ）のセットが行なわれる（Ｓ６）。ここに
「警報レベル」とは、不完全燃焼が生じて燃焼（運転）
停止に近づいたことをこの器具の使用者に知らせるとき
の検知センサの合成起電力値を指称し、また「燃焼停止
レベル」とは、不完全燃焼により燃焼を停止させるとき
の検知センサの合成起電力値を指称する。

【００３７】図７には、そのタイマ値（ｔ）と警報レベ
ル（Ｋ_ｔ）、燃焼停止レベル（Ｓ_ｔ）との関係をテーブ
ルに示したものである。このテーブルに示されるよう
に、タイマ（ｔ）値によって警報レベル（Ｋ_ｔ）及び燃
焼停止レベル（Ｓ_ｔ）を数段階に分けて基準を設けてい
る。そしてタイマ（ｔ）値が大きい程警報レベル
（Ｋ_ｔ）と燃焼停止レベル（Ｓ_ｔ）の値を大きくし、検
知センサのＴＣ出力しきい値を上げていっている。これ
は、燃焼（運転）を開始してからの運転時間が長ければ
長い程、部屋内の空気の汚染（酸素濃度の低下）が進行
し、あるいは部屋の換気状態が悪いから早目に警報を発
し、また燃焼を停止させることが必要だとの判断に因る
ものである。また、運転時間が長ければ長い程、わずか
の空気汚染で人体への影響が大きくなるからでもある。
逆に、燃焼（運転）を開始してからの運転時間が短かい
場合は部屋内の空気の汚染がそれほど進んでいないし、
部屋の換気状態は悪くないからよほどＴＣ出力値が落ち
てこない限り運転を停止させる必要はないとの判断であ
る。

【００３８】この図７に示したテーブルではタイマ
（ｔ）値によって段階的に警報レベル（Ｋ_ｔ）、燃焼停
止レベル（Ｓ_ｔ）を上げているが、勿論これを時間の関
数としてもよい。 Ｋ_ｔ＝ｆ(t)、Ｓ_ｔ＝ｆ(t)

【００３９】次に図６のフローチャートに戻って、この
ようにしてタイマ値に応じて警報レベル（Ｋ_ｔ）と燃焼
停止レベル（Ｓ_ｔ）がセットされる（Ｓ６）と、当然熱
電対（検知センサ）の合成起電力値（Ｘ_ｎ）が常時警報
レベル（Ｋ_ｔ）に達したか否かが判断され（Ｓ７）、警
報レベル（Ｋ_ｔ）に達したと判断されれば（Ｓ７、「Ｙ
ＥＳ」）、次にこの検知センサの合成起電力値（Ｘ_ｎ）
が燃焼停止レベル（Ｓ_ｔ）に達したか否かが判断される
（Ｓ８）。ここでは燃焼停止レベル（Ｓ_ｔ）は警報レベ
ル（Ｋ_ｔ）よりも少し低い出力しきい値に設定されてい
るので「ＮＯ」と判断され、予告警報器６４が鳴って器
具使用者に注意が喚起される（Ｓ９）。

【００４０】そして再びＳ３へ戻って検知センサの合成
出力値（Ｘ_ｎ）が読込まれるが、Ｓ８において燃焼停止
レベル（Ｓ_ｔ）に達したと判断されれば（Ｓ８、「ＹＥ
Ｓ」）、燃焼（運転）は停止され、合わせて予告警報器
の停止およびタイマの作動停止が行なわれる（Ｓ１
０）。このとき予告警報器６４が鳴って（Ｓ９）から燃
焼を停止させる（Ｓ１０）までの間に燃焼（運転）時間
は時々刻々と経過するが、その間でのＳ５におけるタイ
マ読込みの値（Ｘ_ｎ）は変化していくのでＳ８における
燃焼停止レベル（Ｓ_ｔ）の値もそれに応じたものとな
る。

【００４１】図８は、図６に示したフローチャートのＳ
１０の部分をさらに別の実施例として示したものであ
る。この図８に示したフローチャートでは、この器具に
警報を停止させるリセットボタン（図示せず）を備えて
いて、検知センサの合成出力値（Ｘ_ｎ）が燃焼停止レベ
ル（Ｓ_ｔ）に達した時に燃焼を停止させる（Ｓ１１）
が、その後リセットボタンが押されたか否かが判断され
（Ｓ１２）、押されたと判断されれば（Ｓ１２、「ＹＥ
Ｓ」）、警報器を停止させるようにしている。

【００４２】次に図９〜図１２は、本発明の別の実施態
様を示したものである。これは不完全燃焼防止検知セン
サの出力信号値に応じて許容される連続燃焼（運転）時
間を変更するようにしたものである。

【００４３】図９の制御ブロック図について説明する
と、一次熱電対５８と二次熱電対６０の合成起電力値
（出力値）は熱起電力検出回路７０で検出され、このセ
ンサ出力値の経時的変化が小さくなったとき熱起電力安
定状態判定回路７２で燃焼状態が安定期に入ったと判断
されるが、その判断結果に基づいて次にこの熱起電力検
出回路７０で検出された合成起電力値（出力値）に基づ
いてこのガス燃焼機器の許容される一回の連続した燃焼
（運転）時間は予めコンピュータにより設定されてい
て、この燃焼時間が経過するとこのガス燃焼機器は、マ
グネット安全弁３６が自動的に遮断されるようになって
いるが、この一回の連続した運転時間が許容連続燃焼時
間設定回路８２にて変更される。

【００４４】そして一方、このガス燃焼機器の運転開始
と同時に燃焼時間がタイマ駆動回路７４によって計時さ
れ、このタイマ駆動回路７４によって計時された燃焼時
間と前述の変更された連続燃焼時間との比較において燃
焼を継続するか否かが燃焼継続可否判定回路７８におい
て判定される。そしてこの燃焼継続可否判定回路７８に
おいて未だ燃焼時間がその変更された連続燃焼時間に達
していないと判断されれば燃焼は継続されるし、燃焼時
間がその変更された連続燃焼時間に達すれば、安全弁駆
動回路８０が駆動されてマグネット安全弁３６が遮断さ
れることになる。

【００４５】図１０は、この図９に示した制御ブロック
図を実現するための具体的な電気回路図を示している。
ただこの電気回路図においても燃焼（運転）時間の計時
は、マイクロコンピュータ等によるデジタル式だけでな
くアナログ式のものでも同様に構成することができるこ
とは言うまでもない。そして、この電気回路図では、熱
電対（５８、６０）をマイクロコンピュータ１００のＡ
／Ｄ入力ポートに接続し、デジタル値としてその合成起
電力値を取り込む。そして取り込んだ起電力値より燃焼
制限時間Ｔ_Ｌ［分］をマイクロコンピュータ内のテーブ
ル又は関数により決める。そして燃焼開始より計時して
いる時間Ｔ［分］とＴ_Ｌ［分］とを比較し、燃焼継続判
定を行ない、Ｔ≧Ｔ_Ｌであれば、マグネット安全弁３６
をＯＦＦし、消火動作するものである。

【００４６】図１１は、この実施態様の動作を説明する
フローチャートである。これについて説明すると、燃焼
（運転）を開始すると、初めに許容される一回の連続燃
焼（運転）時間の初期値設定が行なわれ、そして運転時
間の計時（Ｔ）が開始される（Ｓ２１）が、それと並行
して一次熱電対５８と二次熱電対６０の２つの検知セン
サによる合成起電力値が経時的に読み込まれ（Ｓ２
２）、その検知センサ出力値から許容される一回の連続
燃焼（運転）時間（Ｔ_Ｌ）が決定される（Ｓ２３）。
尚、熱起電力安定状態判定回路７２により、点火時の合
成起電力の立ち上がり時には上記の動作を行わないよう
にする。

【００４７】図１２に検知センサの合成出力値と許容さ
れる連続燃焼時間との関係を示したが、検知センサ出力
値が高い程、許容される連続運転時間（Ｔ_Ｌ）は長くし
ている。これは、検知センサ出力値が高い程、部屋内の
空気の汚染（酸素濃度の低下）が少なく、あるいは部屋
の換気が悪くない状態であることを意味し、運転時間を
少々長くしても使用上安心できるとの判断に因るもので
ある。逆に、検知センサ出力値が低い場合は部屋内の空
気の汚染が進んでいる、あるいは部屋の換気が悪い等の
安全上の問題があるため、運転時間を短くして早く停止
させるという判断である。

【００４８】そして前述のＳ２３において連続運転時間
（Ｔ_Ｌ）が決定された後は、運転開始からの運転時間
（Ｔ）がＴ_Ｌに達したか否かが常時判断され（Ｓ２
４）、Ｔ_Ｌに達していない限りは継続されるが、その時
間（Ｔ_Ｌ）になった時点でマグネット安全弁３６がオフ
（ＯＦＦ）されて消火動作が行なわれ、運転は停止され
る。

【００４９】以上、各種の実施例について説明したが、
本発明の趣旨は、要するにこの種の開放型ガス燃焼機器
の運転状態において部屋内の空気が汚染（酸素濃度の低
下）されたり、あるいは部屋の換気が悪い等によって不
完全燃焼が生じ始めたときに、その燃焼（運転）時間が
長くなる程燃焼を停止させるセンサしきい値（動作レベ
ル）を高くする、あるいは検知したセンサ出力値が低く
なる程連続した運転時間を短くすることにより早く燃焼
を停止させるようにし、一方、燃焼時間が短いときには
燃焼停止のセンサしきい値（動作レベル）を低くする、
あるいは検知センサ出力値が高い程連続した運転時間を
長くすることにより燃焼停止を遅らせるようにすること
にある。これによりこのガス燃焼機器の使用環境（部屋
の大きさ、換気性等）を考慮して適切に運転の継続・停
止を行なわせるようにしたものである。

【００５０】したがってこの本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々の変更・改良が可能であることは勿論であ
る。たとえば燃焼状態の検知センサとしては熱電対に代
えてガスセンサ等を用いることも可能であるし、またそ
の運転時間に応じて変更される検知センサの燃焼停止動
作レベルあるいは検知センサ出力値に応じて変更される
連続運転時間も別に段階的に変えなくとも連続した無段
階的なものとすることも可能であろう。また、使用する
ガス種に応じて検知センサの動作レベルや、センサ出力
値と燃焼時間との関係を変更できるようにガス種切替対
応スイッチ等を設けてもよい。更に、マグネット安全弁
による制御に代えて、電磁弁の開閉制御を用いてもよ
い。また、湯沸器に限るものでなく、ストーブ等の種々
の開放型燃焼器に適用できるものである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の開放型ガス燃焼機器によれば、この機器が使用さ
れる環境（部屋の広さ・換気性など）に応じて不完全燃
焼が生じ始めたときの燃焼停止のタイミングを適正に判
断して燃焼停止を早過ぎず、遅過ぎずという状態で使用
できるようにしたものであるから、機器使用上の安全性
は確保され、また誤作動による燃焼停止も回避されてい
っそう使い勝手が良いものとなる。したがってこれを開
放型ガス湯沸器などの従来の不完全燃焼装置付きのもの
に適用することは安全性向上等の面で極めて有益なもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される開放型ガス燃焼機器の一
例としての元止め式ガス湯沸器の概略構成図である。

【図２】 図１に示したガス燃焼器の構成の要部をブロ
ック図的に示した概略構成図である。

【図３】 本発明の一実施例としての制御ブロック図で
ある。

【図４】 図３に示した実施例を実現するための具体的
な電気回路図である。

【図５】 図４に示した実施例の電気回路における各部
材の動作を説明するタイミングチャートである。

【図６】 本発明の別の実施例としてのフローチャート
である。

【図７】 図６に示したフローチャートの説明におい
て、運転時間と検知センサ出力値の警報レベルあるいは
燃焼停止レベルとの関係を示した図である。

【図８】 図６に示したフローチャートの変形例として
のフローチャートである。

【図９】 本発明の別の実施例としての制御ブロック図
である。

【図１０】 図９に示した実施例を実現するための具体
的な電気回路図である。

【図１１】 図１０に示した実施例の発明を実行するた
めのフローチャートである。

【図１２】 図１１に示したフローチャートの説明にお
いて、検知センサ合成出力値と連続燃焼時間との関係を
示した図である。

【図１３】 従来一般に知られているこの種ガス燃焼機
器における不完全燃焼防止装置の構成説明図である。

【図１４】 従来例としての制御ブロック図である。

【図１５】 図１４に示した従来例を実現するための具
体的な電気回路図である。

【図１６】 図１５に示した従来例の電気回路における
各部材の動作を説明するタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０ 元止め式ガス湯沸器 ３６ マグネット安全弁 ５８ 一次熱電対 ６０ 二次熱電対 ６４ 予告警報器 ６６ 燃焼停止警報器 ７０ 熱起電力検出回路 ７４ 連続燃焼（運転）時間計時回路 ７６ 検知センサレベル変更回路 ７８ 燃焼継続可否判定回路 ８０ 安全弁駆動回路 ８２ 許容連続燃焼（運転）時間変更回路

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィン閉塞及び酸素濃度低下を検知する
   不完全燃焼防止検知センサ手段と、この検知センサ手段
   からの出力信号からフィン閉塞または酸素濃度低下によ
   る燃焼状態の異常が検知されると燃焼を停止する燃焼停
   止手段とを備える不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃
   焼機器において、前記検知センサ手段の出力値を読込む
   センサ出力値読込み手段と、現実の連続した燃焼時間を
   計時する燃焼時間計時手段と、その計時される燃焼時間
   に応じて前記燃焼停止手段が働く検知センサ手段の出力
   動作レベルを変更する動作レベル変更手段とを備え、前
   記センサ出力値読込み手段により読込まれたセンサ出力
   値が前記動作レベル変更手段により変更された出力動作
   レベルに達したときに燃焼が停止されるように構成した
   ことを特徴とする不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃
   焼機器。
2. 【請求項２】 前記センサ出力値読込み手段により読込
   まれたセンサ出力値が前記動作レベル変更手段により変
   更された出力動作レベルに達する少し前に警報を発する
   予告警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項１
   に記載された不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃焼機
   器。
3. 【請求項３】 前記センサ出力値読込み手段により読込
   まれたセンサ出力値が前記動作レベル変更手段により変
   更された出力動作レベルに達した時点で警報を発する燃
   焼停止警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項
   １又は２に記載された不完全燃焼防止装置付き開放型ガ
   ス燃焼機器。
4. 【請求項４】 フィン閉塞及び酸素濃度低下を検知する
   不完全燃焼防止検知センサ手段と、この検知センサ手段
   からの出力信号からフィン閉塞または酸素濃度低下によ
   る燃焼状態の異常が検知されると燃焼を停止する燃焼停
   止手段とを備える不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃
   焼機器において、前記検知センサ手段の出力値を読込む
   センサ出力値読込み手段と、その読込まれたセンサ出力
   値から許容される連続燃焼時間を設定する許容燃焼時間
   設定手段と、現実の連続した燃焼時間を計時する燃焼時
   間計時手段とを備え、この燃焼時間計時手段により計時
   される燃焼時間が前記許容燃焼時間設定手段により設定
   された許容連続燃焼時間に達したときに燃焼が停止され
   るように構成したことを特徴とする不完全燃焼防止装置
   付き開放型ガス燃焼機器。
5. 【請求項５】 前記燃焼時間計時手段により計時される
   燃焼時間が前記許容燃焼時間設定手段により設定された
   許容連続燃焼時間に達する少し前に警報を発する予告警
   報手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載
   された不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃焼機器。
6. 【請求項６】 前記燃焼時間計時手段により計時される
   燃焼時間が前記許容燃焼時間設定手段により設定された
   許容連続燃焼時間に達した時点で警報を発する燃焼停止
   警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項４又は
   ５に記載された不完全燃焼防止装置付き開放型ガス燃焼
   機器。