JP3862432B2 - 燃焼装置の異常検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炎孔列に連通する混合気流路における前記炎孔列の並び方向の両端部に、混合ガスを供給する混合ガス供給部が備えられたバーナと、
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と、
前記燃焼炎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炎温度検出手段が、バーナに対してひとつだけ設けられ、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、バーナの炎孔列の長手方向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】
ところで、上記のような燃焼装置では、混合気流路における炎孔列の並び方向両端部に備えられた混合ガス供給部のうち、いずれか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、例えば、非封鎖側の炎孔列部分においては、比較的正常に近い状態で燃焼されるにもかかわらず、封鎖側の炎孔列部分においては、不完全燃焼を生じるなど、炎孔列の長手方向の両側において、互いに異なる燃焼状態となることがある。
その際、従来の装置では、熱電対などの燃焼炎温度検出手段が、上述したように、炎孔列の長手方向の一方に片寄って設けられていたので、例えば、燃焼炎温度検出手段が、非封鎖側の炎孔列部分に対応して位置している場合には、他方において不完全燃焼が発生しているにもかかわらず、不完全燃焼を検出することができないなどの不都合があり、必ずしも満足の行くものではなかった。
【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、いずれか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も、バーナ全体としての燃焼異常を確実に検出することのでき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、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、炎孔列の長手方向中央の両側にそれぞれ設けられている。
したがって、いずれか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、塵埃が付着して、炎孔列の長手方向の両側で異なる燃焼状態が生じても、炎孔列の長手方向中央の両側に設けられた燃焼炎温度検出手段が、それぞれ確実に燃焼炎の温度を検出することになり、バーナ全体としての燃焼異常を確実に検出することができる。
【０００６】
又、請求項１に記載の発明によれば、前記異常検出手段が、燃焼炎温度検出手段の検出値を比較して、両検出値の差がバーナ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ので、炎孔列に沿って生成される燃焼炎が、その長手方向においてバランスを崩して、バーナ全体としてＣＯガスを多発する虞があるような場合にも、その燃焼異常を検出して、以後の処置を的確に実行することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に、給湯用の熱交換器が設けられて、上述したバーナが水加熱用に供され、かつ、燃焼室内の周囲温度を検出する燃焼室温度検出手段が設けられて、異常検出手段が、燃焼室温度検出手段の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ので、排ガス中の燃焼生成物や塵埃などが熱交換器に付着して、いわゆる排気閉塞によって筒胴内の周囲温度が異常に高くなると、その燃焼異常をも確実に検出することができる。
【０００８】
【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の上方にフィンチューブ型の給湯用の熱交換器２を備え、その熱交換器２には、給水路Ｗｉと給湯路Ｗｏとが接続されている。
【０００９】
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Ｗｏ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。
【００１０】
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。
【００１１】
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１４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、燃焼後の排ガスが筒胴１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、後述する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。
【００１２】
この出湯状態において、再び出湯操作具１１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。
【００１３】
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２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３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，１９ｂ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。
【００１４】
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。
【００１５】
つぎに、ガスバーナＢに燃焼異常が生じたり、熱交換器２の排気閉塞などの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，１９ｂ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が設けられ、その感熱部が筒胴１に形成の測温用開口１ａに臨むように設けられていて、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。
【００１６】
燃焼炎温度を検出する両熱電対１７ａ，１７ｂのうちのひとつ１７ａと筒胴１に設けられた熱電対２５とは、図４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。
【００１７】
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。
【００１８】
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５の（イ）に示すように、燃焼炎温度を検出する熱電対１７ａ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。
【００１９】
また、左右一対のガス供給口１９ａ，１９ｂ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１７ａ，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。
【００２０】
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５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】
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。
【００２２】
〔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。
【００２３】
（２）先の実施形態では、燃焼炎温度検出手段の一例として、上述のような熱電対を示したが、特に熱電対に限るものではなく、同様に、燃焼室温度検出手段についても、殊更、熱電対に限るものではない。
【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】ガスバーナの分解斜視図
【図３】板状バーナの平面拡大図と正面拡大図
【図４】制御ブロック図
【図５】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
Ｃ 異常検出手段

Claims (2)

1. 炎孔列に連通する混合気流路における前記炎孔列の並び方向の両端部に、混合ガスを供給する混合ガス供給部が備えられたバーナと、
   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と、
   前記燃焼炎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、
   前記燃焼炎温度検出手段が、前記炎孔列の長手方向中央の両側にそれぞれ設けられ、
   前記異常検出手段が、前記燃焼炎温度検出手段の検出値を比較して、両検出値の差がバーナ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燃焼装置の異常検出装置。
2. 前記バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に、給湯用の熱交換器が設けられ、
   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が設けられ、
   前記異常検出手段が、前記燃焼室温度検出手段の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に記載の燃焼装置の異常検出装置。

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