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

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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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JP2013122374A (ja) * 2013-02-14 2013-06-20 Harman Co Ltd 燃焼装置の異常検出装置

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