JP5213425B2

JP5213425B2 - 湯沸器

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Publication number: JP5213425B2
Application number: JP2007318114A
Authority: JP
Inventors: 昌弘安達; 真也中島
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2027-12-10
Also published as: JP2009139048A

Description

本発明は、湯沸器に関し、詳しくは、室内の換気不良又は熱交換器のフィンの目詰まり等に起因して不完全燃焼を起こす前に、ガス通路を遮断してガスバーナを消火する湯沸器に関する。

従来、燃焼に必要な空気を室内から取り込むとともに、ガスバーナの燃焼排気をそのまま室内に排出する元止め式湯沸器が利用されている。この湯沸器では、室内の換気が不十分な場合（酸欠状態）や、熱交換器が汚れてフィンの目詰まりを起こした場合（排気閉塞状態）等では、燃焼に必要な空気が器具内に取り込まれ難くなる。燃焼に必要な空気が器具内に取り込まれないと、器具内では不完全燃焼が生じるため、事故の原因となるおそれがある。そこでこのような湯沸器には、不完全燃焼防止装置が取り付けられているのが一般的である。この不完全燃焼防止装置によって危険な状態になる前にガスが遮断されるようになっている。

不完全燃焼防止装置としては、バーナ燃焼室の側壁に設けた開口部に燃焼室外より臨ませた熱電対と、ガスバーナの燃焼熱を受ける位置に設けた熱電対との合成出力（合成起電力）の変動によって、燃料弁を制御する制御部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この不完全燃焼防止装置では、例えば、ガスバーナに設けられた一次熱電対と、燃焼室の開口部に設けられた二次熱電対とが起電力のプラス・マイナスの極性が逆向きになるように直列に接続されている。そして、一次熱電対の第１起電力ｖ_１から、二次熱電対の第２起電力ｖ_２を差し引いた合成起電力ｖ_{（１−２）}が常時監視され、合成起電力ｖ_{（１−２）}が、あらかじめ設定した基準値以下になった場合に、ガスの供給が遮断される。例えば、室内の酸素濃度が低下してきた場合、ガスバーナの炎がリフトするので、一次熱電対から発生する第１起電力ｖ_１が低下し、合成起電力ｖ_{（１−２）}は基準値以下となる。また、燃焼室の上部に設けられた熱交換器のフィンが詰まってきた場合、燃焼排気が燃焼室の開口部から漏れ出るので、開口部に設けられた二次熱電対の第２起電力ｖ_２が高くなる。この場合にも、合成起電力ｖ_{（１−２）}は基準値以下となる。このように、合成起電力ｖ_{（１−２）}が基準値以下となった場合、バーナが不完全燃焼を起こしている可能性がある。そのため、合成起電力ｖ_{（１−２）}が基準値以下であると判断された場合には、燃料弁が閉じられ、ガスの供給が遮断される構成としているのである。

また、二次熱電対から発生する第２起電力ｖ_２を単独で監視して、排気閉塞による不完全燃焼状態を検出する不完全燃焼防止装置も知られている。上述したように、排気閉塞状態で燃焼を続けた場合、二次熱電対から発生する第２起電力ｖ_２は燃焼排気熱によって上昇する。そのため、第２起電力ｖ_２があらかじめ設定した異常判断値以上になった場合に、排気閉塞による不完全燃焼が生じていると判断するのである。
実開昭６１−１８３５８号公報

しかしながら、このような不完全燃焼防止装置では、二次熱電対の取り外しや短絡などの不正改造が、ユーザによってなされてしまうと、二次熱電対は湯沸器内の燃焼状態に応じた起電力を出力しなくなってしまう。すなわち、排気閉塞が生じて二次熱電対近傍が高温になっても、二次熱電対から生ずる第２起電力ｖ_２は、ほぼ０を保ってしまい、上述の異常判断値以上にはならない。また、一次熱電対で発生した第１起電力ｖ_１から、二次熱電対で発生した第２起電力ｖ_２を差し引いた合成起電力ｖ_{（１−２）}も、第２起電力ｖ_２が０を保ってしまうことにより、第１起電力ｖ_１以下に低下することがない。この場合には、不完全燃焼状態が生じているにもかかわらず、不完全燃焼状態と判断されないまま燃焼が継続されるために、事故につながる恐れがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、二次熱電対の取り外しや不正改造がなされた場合に、異常状態と判断して安全性を確保する湯沸器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の湯沸器は、ガスバーナと、前記ガスバーナに設けられ、前記ガスバーナの燃焼状態に応じた起電力を生じる一次熱電対と、前記ガスバーナの燃焼排気熱を利用して伝熱管の通水を加熱する熱交換器と、前記ガスバーナと前記熱交換器との間に挟まれ、燃焼空間を形成する燃焼室と、前記燃焼室の側壁に形成される開口部と、前記開口部に設けられる二次熱電対と、前記ガスバーナの点火時からの時間を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記二次熱電対の起電力が所定の第１基準値未満の場合には、前記二次熱電対が異常状態であると判断する二次熱電対異常状態判断手段と、前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記二次熱電対の起電力が、前記第１基準値以上である所定の第２基準値よりも高い場合には、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断する排気閉塞状態判断手段と、前記一次熱電対の起電力と前記二次熱電対の起電力との差分である合成起電力を算出する合成起電力算出手段と、前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記合成起電力算出手段により算出された前記合成起電力が、予め設定された所定の不完全燃焼判断基準値未満である場合には、前記ガスバーナが不完全燃焼状態であると判断する不完全燃焼状態判断手段と、前記二次熱電対異常状態判断手段によって、前記二次熱電対が異常状態であると判断された場合には、ＬＥＤを第一の発光パターンで発光させて異常を報知する第一の異常報知手段と、前記排気閉塞状態判断手段によって、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合には、前記第一の発光パターンとは異なる第二の発光パターンで前記ＬＥＤを発光させて異常を報知する第二の異常報知手段と、前記不完全燃焼判断手段によって、前記ガスバーナが不完全燃焼と判断された場合には、前記第一の発光パターン及び前記第二の発光パターンとは異なる第三の発光パターンで前記ＬＥＤを発光させて異常を報知する第三の異常報知手段とを備えている。

また、請求項２に係る発明の湯沸器は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記二次熱電対異常状態判断手段によって、前記二次熱電対が異常状態であると判断された場合、前記閉塞状態判断手段によって、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合、及び前記不完全燃焼判断手段によって、前記ガスバーナが不完全燃焼状態と判断された場合のうち何れかである場合には、前記ガスバーナへのガス供給を禁止するガス供給禁止手段を備えている。

請求項１に係る発明の湯沸器では、二次熱電対が燃焼室の側壁に形成される開口部の温度に応じた起電力を出力し、計測手段がガスバーナ点火時からの時間を計測する。そして、二次熱電対異常状態判断手段が、計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、二次熱電対の起電力が第１基準値よりも低い場合には、二次熱電対が異常状態であると判断する。そのため、二次熱電対の取り外しや不正改造がなされた場合には、確実に二次熱電対が異常状態であると検出することができる。二次熱電対の異常状態を確実に検出することにより、不完全燃焼が検出できない状態のまま燃焼が継続されることを未然に防止して、器具の安全性を向上させることができる。
また、排気閉塞状態判断手段が、計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、二次熱電対の起電力が第２基準値よりも高い場合には、ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断する。そのため、排気閉塞によりガスバーナが不完全燃焼状態となった場合には、確実に検出できる。従って、安全性の高い湯沸器を提供できる。
また、一次熱電対が、ガスバーナの燃焼状態に応じた起電力を発生し、合成起電力算出手段が、一次熱電対の起電力と二次熱電対の起電力との差分である合成起電力を算出する。そして、不完全燃焼状態判断手段が、前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記合成起電力算出手段により算出された前記合成起電力が不完全燃焼判断基準値よりも低い場合には、ガスバーナが不完全燃焼状態であると判断する。これにより、湯沸器内の不完全燃焼を確実に検出することができる安全性の高い湯沸器を提供できる。
そして、二次熱電対異常状態判断手段によって、二次熱電対が異常状態であると判断された場合には、第一の異常報知手段がＬＥＤを第一の発光パターンで発光させて異常を報知する。そのため、ユーザは、二次熱電対が異常状態であることを認識できる。従って、ユーザが異常状態を認識できないまま燃焼が継続されることを防止できる、安全性のいっそう高い湯沸器を提供できる。
また、排気閉塞状態判断手段によって、ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合には、第二の異常報知手段は、第一の発光パターンとは異なる第二の発光パターンでＬＥＤを発光させて異常を報知する。それ故、ユーザは、ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であることを認識できる。
また、不完全燃焼判断手段によって、ガスバーナが不完全燃焼と判断された場合には、第三の報知手段は、第一の発光パターン及び第二の発光パターンとは異なる第三の発光パターンでＬＥＤを発光させて異常を報知する。それ故、ユーザは、ガスバーナが不完全燃焼であることを認識できる。

また、請求項２に係る発明の湯沸器では、請求項１に記載の発明の効果に加え、ガス供給禁止手段が、二次熱電対異常状態判断手段によって、二次熱電対が異常状態であると判断された場合、前記閉塞状態判断手段によって、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合、及び不完全燃焼判断手段によって、ガスバーナが不完全燃焼と判断された場合のうち何れかである場合には、ガスバーナへのガス供給を禁止する。二次熱電対が異常状態である場合に、ガスバーナの燃焼を強制的に停止することにより、不完全燃焼が検出できない状態のまま燃焼が継続されることを確実に防止できる。さらに、ガスバーナが不完全燃焼状態、又は排気閉塞による不完全燃焼状態である場合に、ガスバーナの燃焼を強制的に停止することにより、不完全燃焼状態のまま燃焼が継続されることを確実に防止できる。このため、器具の安全性をいっそう向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態である湯沸器１について、図面を参照して説明する。図１は、湯沸器１の縦断面図であり、図２は、湯沸器１の電気的構成を示すブロック図である。また、図３は、燃焼状態が正常である場合と不完全燃焼が生じている場合との合成起電力ｖ_{（１−２）}を比較したグラフであり、図４は、正常状態および異常状態における二次熱電対６０の起電力ｖ_２を比較したグラフである。また、図５は、ＣＰＵ７１によるガス電磁弁３６の制御動作を示すフローチャートである。なお、図１に示す湯沸器１は、給水管１６の元に設けられた給止水栓２０を開くことによって給湯する元止め式の湯沸器である。

はじめに、湯沸器１の全体構造について説明する。図１に示すように、湯沸器１は、金属製の筐体（図示外）を備え、この筐体内の中段よりやや上側には、ガスを燃焼させるメインバーナ１４が設けられている。このメインバーナ１４には、連続スパークによってメインバーナ１４に点火する点火電極４４が設けられ、その点火電極４４にはイグナイタ４３（図２参照）が接続されている。また点火電極４４の隣りには、メインバーナ１４の炎を検知するためのフレームロッド４５が設けられている。そしてメインバーナ１４の上方には、メインバーナ１４の燃焼空間である燃焼室１３が設けられ、燃焼室１３の上方には、メインバーナ１４の燃焼排気熱によって伝熱管１２ａの通水を加熱する熱交換器１２が設けられている。また器具の正面下部には操作パネル（図示外）が設けられ、その操作パネルには操作ボタン５４が設けられている。

また、筐体には、ガスが流入するガス口２１と、水が流入する水入口２５と、湯が流出する出湯口２８とが各々設けられている。そしてガス口２１とメインバーナ１４との間にはガス管２２が接続され、水入口２５と熱交換器１２の入口との間には給水管１６が接続され、出湯口２８と熱交換器１２の出口との間には出湯管１８が接続されている。

さらに、給水管１６の元には給止水栓２０が設けられている。この給止水栓２０には、水栓パイロットバルブ２６が設けられている。さらに水栓パイロットバルブ２６と操作ボタン５４との間には、操作ボタン５４の操作によって動く連動レバー３０，３２が介設されている。つまり操作ボタン５４が押下されると、連動レバー３０，３２は水栓パイロットバルブ２６を開くように作用する。これにより給水管１６に水が流れるようになっている。

他方、ガス管２２の元には給ガス栓２４が設けられている。この給ガス栓２４には、給水管１６に水が流れると連動して開く水圧応動弁３４と、点火トラブル等を未然に防止するためのマグネット式のガス電磁弁３６と、そのガス電磁弁３６を開閉するマグネット開弁機構３７と、給ガス栓２４内の給ガス流路を操作ボタン５４の操作によって開閉するための器具栓３８とが各々設けられている。そして水栓パイロットバルブ２６と水圧応動弁３４とは、突棒４０を介して連結されている。この突棒４０には、突棒４０の移動に伴ってオン／オフ信号を出力する水圧スイッチ５０，５１が各々設けられている。さらに給ガス栓２４の下流側には、供給ガス圧の変動を調整するガスガバナ２９が設けられている。

また、図１，図２に示すように、メインバーナ１４には、メインバーナ１４の立ち消え又は酸欠を検知するための一次熱電対５８と、一次熱電対５８を直接加熱するためのセンシングバーナ５３とが併設されている。例えば、酸欠によりメインバーナ１４およびセンシングバーナ５３の炎がリフト現象を起こしている場合、一次熱電対５８からセンシングバーナ５３の炎が遠ざかる。すると、一次熱電対５８近傍の温度が低下するので、一次熱電対５８から出力される起電力ｖ_１は低下する。このようにして、室内が酸欠状態であることがわかる。

さらに、燃焼室１３の側壁１５には、フィン１２ｂの目詰まりを検知する二次熱電対６０が設けられている。二次熱電対６０は、燃焼室１３の側壁１５に設けられた開口部６１に臨む位置に、燃焼室１３の外側から配置されている。例えば、熱交換器１２のフィン１２ｂにススや異物が詰まると、側壁１５の開口部６１から燃焼排気熱が流出する。この場合、二次熱電対６０近傍の温度が上昇するので、二次熱電対６０から出力される起電力ｖ_２は上昇する。このようにして、熱交換器１２のフィン１２ｂが詰まっていることがわかる。このような判断は、後述する制御基板６２に設けられたＣＰＵ７１によってなされる。

次に、図２を参照し、制御基板６２の構成について説明する。図２に示すように、制御基板６２には、中央演算処理装置としてのＣＰＵ７１と、各種制御プログラム、各種データの初期値等を記憶したＲＯＭ７２と、ＣＰＵ７１の演算処理中に発生するデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ７３と、カウンタやパラメータ等を記憶する不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ７４とが設けられる。また、制御基板６２には、ＣＰＵ７１を駆動するためのクロックを供給する発振子７５と、メインバーナ１４の燃焼時間を計測するためのタイマ９０とが設けられている。また、制御基板６２には、熱電対回路７８と、イグナイタ４３を制御するイグナイタ回路７９と、ガス電磁弁３６を制御するマグネット駆動回路８０と、フレームロッド４５からの出力信号を検知するフレームロッド回路８２と、熱電対回路７８とフレームロッド回路８２から出力される検出信号により駆動する安全回路８１とが設けられている。また、制御基板６２には、使用者に対してメンテナンスの必要性を報知するためのＬＥＤ７７や、水圧スイッチ５０、５１が接続されている。さらに、制御基板６２には、これらを駆動するために必要な電力供給する電池７６が接続されている。

次に、図３のグラフを参照して、酸欠による不完全燃焼が生じた場合の検出方法を説明する。図３は、正常な燃焼状態の場合における合成起電力ｖ_{（１−２）}と不完全燃焼状態の場合における合成起電力ｖ_{（１−２）}とを比較したグラフである。なお、合成起電力ｖ_{（１−２）}とは、上述したように、一次熱電対５８の起電力ｖ_１と二次熱電対６０の起電力ｖ_２との差分である。図３に示す曲線Ｖ_１は、正常な燃焼状態における、一次熱電対５８の起電力ｖ_１の経時変化である。曲線Ｖ_１ａは、酸欠により不完全燃焼状態が生じている場合の、一次熱電対５８の起電力ｖ_１の経時変化である。また、曲線Ｖ_２は、二次熱電対６０の起電力ｖ_２の経時変化である。また、曲線Ｖ_{（１−２）}は、正常な燃焼状態における、合成起電力ｖ_{（１−２）}の経時変化である。曲線Ｖ_{（１−２）ａ}は、酸欠により不完全燃焼状態が生じている場合の、合成起電力ｖ_{（１−２）}の経時変化である。また、値Ｖ_{Ｓ（１−２）}は、湯沸器１が酸欠による不完全燃焼状態であるか否かを判断するための不完全燃焼判断基準値であり、例えば本実施形態では数ｍｖ程度である。

湯沸器１に取り込まれる燃焼用空気の量が十分で、燃焼状態が正常である場合、一次熱電対５８の起電力ｖ_１（曲線Ｖ_１）と二次熱電対６０の起電力ｖ_２（曲線Ｖ_２）の差分である合成起電力ｖ_{（１−２）}（曲線Ｖ_{（１−２）}）は、点火操作時（時間０秒）から７秒が経過するまでに、基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}以上となる。一方、湯沸器１の内部に燃焼用空気が十分に取り込まれず、燃焼用空気中の酸素濃度が低下すると、メインバーナ１４およびセンシングバーナ５３は不完全燃焼状態となり、火炎はリフト現象を起こす。センシングバーナ５３の火炎がリフト現象を起こすと、一次熱電対５８近傍の温度は低下し、一次熱電対５８の起電力ｖ_１は低下する（曲線Ｖ_１ａ）。なお、酸欠による不完全燃焼が生じ、メインバーナ１４及びセンシングバーナ５３の火炎がリフト現象を起こした場合であっても、燃焼室１３の開口部６１付近の温度は大きくは変わらない。そのため、酸欠による不完全燃焼が生じた場合でも、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は、正常な燃焼状態の場合と大きくは変わらない。このように、一次熱電対５８の起電力ｖ_１が低下し、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が大きくは変わらないことにより、合成起電力ｖ_{（１−２）}（曲線Ｖ_{（１−２）ａ}）は、点火から７秒経過後であっても、基準値Ｖ_{Ｂ（１−２）}以上とはならない。つまり、酸欠により不完全燃焼が生じた場合には、合成起電力ｖ_{（１−２）}は、不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}未満となるのである。

次に、図４を参照して、排気閉塞による不完全燃焼が生じた場合の不完全燃焼状態の検出方法、および二次熱電対６０の異常検出方法を説明する。図４は、正常状態の二次熱電対６０の起電力ｖ_２と異常状態の二次熱電対６０の起電力ｖ_２とを比較したものである。曲線Ｖ_２は、燃焼状態が正常である場合の二次熱電対６０の起電力ｖ_２の経時変化である。曲線Ｖ_２ａは、排気閉塞により不完全燃焼状態が生じている場合の二次熱電対６０の起電力ｖ_２の経時変化である。そして、曲線Ｖ_２ｂは、異常状態の二次熱電対６０から生じる起電力ｖ_２の経時変化である。また、値Ｖ_ａｂは、二次熱電対６０が異常状態であるか否かを判断するための異常状態判断基準値である。異常状態判断基準値Ｖ_ａｂは、上述した不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}（数ｍｖ）よりも低い値に設定され、前記数ｍｖと０ｍｖの間の値である。また、Ｖ_Ｓ２は、湯沸器１が排気閉塞状態か否かを判断するための排気閉塞判断基準値である。排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２は、上述した不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}値よりもさらに高い値に設定され、例えば本実施形態では十数ｍｖである。尚、この一例での二次熱電対６０の「異常状態」とは、「正常に装着されていない状態や短絡などの不正改造をされた状態」のことを指すものとする。

まず、排気閉塞による不完全燃焼が生じた場合の不完全燃焼状態の検出方法について説明する。メインバーナ１４の燃焼排気がスムーズに湯沸器１の外部に排出される正常な燃焼状態では、燃焼排気熱は、開口部６１（図１参照）から漏れることなくフィン１２ｂを通過して外部に排出される。この場合、燃焼室１３の開口部６１近傍の温度は一定に保たれるので、開口部６１に設けられた二次熱電対６０の起電力ｖ_２は基準値Ｖ_Ｓ２以下で一定値を保つ（曲線Ｖ_２）。一方、熱交換器１２のフィン１２ｂにススや異物が詰まると、正規の燃焼排気通路が狭くなり（排気閉塞）、開口部６１から燃焼排気熱が流出する。この場合、開口部６１に設けられた二次熱電対６０は、燃焼排気熱によって加熱されるので、点火から７秒経過後には、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は基準値Ｖ_Ｓ２を越える（曲線Ｖ_２ａ）。このように、排気閉塞による不完全燃焼が生じた場合には、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は、排気閉塞基準値Ｖ_Ｓ２を超えるのである。

次に、二次熱電対６０の異常検出方法を説明する。二次熱電対６０が、正常に装着されていなかったり短絡などの不正改造をされていたりすると、二次熱電対６０は、開口部６１の温度に応じた起電力を出力しない。この場合には、湯沸器１の燃焼が開始されても、正常状態、不完全燃焼状態に関わらず、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は変化しない。つまり、点火から７秒経過後にも、二次熱電対６０の起電力ｖ_２はＶ_ａｂ以上とならない（曲線Ｖ_２ｂ）。このように、二次熱電対６０が異常状態である場合には、点火操作時から７秒経過後にも、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は、異常状態判断基準値Ｖ_ａｂ未満のままである。

次に、不完全燃焼状態および二次熱電対６０の異常状態を検知するＣＰＵ７１の制御動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。まず、ユーザによって操作ボタン５４が押下されると、連動レバー３０，３２を介して水栓パイロットバルブ２６が開かれる。すると、給水管１６に水が流れ、その水圧によって突棒４０が押されて、水圧応動弁３４が開かれる。さらに突棒４０に係止されたマグネット開弁機構３７によって、ガス電磁弁３６が開かれる。これと同時に水圧スイッチ５０がオンされ、マグネット駆動回路８０によりガス電磁弁３６が開放状態に保持される（Ｓ１）。

他方、器具栓３８は操作ボタン５４が押されることによって開かれる。これによって給ガス栓２４内の給ガス流路が完全に開かれ、メインバーナ１４にガスが供給される。そして突棒４０が押されると同時に水圧スイッチ５１がオンされる。すると、イグナイタ４３が駆動され、点火電極４４が連続スパークされることによって、メインバーナ１４及びセンシングバーナ５３が点火される（Ｓ２）。このときメインバーナ１４の燃焼時間を計測するタイマ９０はリセットされ、同時に７秒間の計測を開始させる処理が行われる（Ｓ３）。

次いで、メインバーナ１４の炎が検知されたか否かが判断される（Ｓ４）。メインバーナ１４の炎が失火するとフレームロッド４５（図１，図２参照）に電流が流れなくなるため、この変化がフレームロッド回路８２を介してＣＰＵ７１によって検出される。メインバーナ１４が失火を起こし、炎が検出されない場合は（Ｓ４：ＮＯ）、マグネット駆動回路８０によりガス電磁弁３６が閉じられ（Ｓ３０）、処理は終了する。一方、メインバーナ１４の点火に成功し、炎が検出された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、タイマ９０による７秒間の計測が終了したか否かの判断が行われる（Ｓ５）。タイマ９０による７秒間の計測が終了しておらず、７秒間が経過していないと判断された場合（Ｓ５：ＮＯ）、Ｓ４に戻り、タイマ９０による計測が終了するまで、繰り返しＳ４，Ｓ５の処理が行われる。

一方、タイマ９０による７秒間の計測が終了したと判断された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、入力された一次熱電対５８の起電力ｖ_１と二次熱電対６０の起電力ｖ_２から、一次熱電対５８の起電力ｖ_１と二次熱電対６０の起電力ｖ_２との差分である合成起電力ｖ_{（１−２）}が演算される（Ｓ６）。そして、演算された合成起電力ｖ_{（１−２）}が不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}以上であるか否かが判断される（Ｓ７）。

メインバーナ１４、センシングバーナ５３近傍が酸欠状態で、火炎がリフト現象を起こしている場合、一次熱電対５８の起電力ｖ_１が低下することにより、合成起電力ｖ_{（１−２）}も低下する。合成起電力ｖ_{（１−２）}が不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}以上ではないと判断された場合（Ｓ７：ＮＯ）、ＬＥＤ７７による点滅が開始されて（Ｓ２１）、ユーザにメンテナンスの必要性を報知する。具体的には、Ｓ２１では、５０ｍｓｅｃの点灯時間と５０ｍｓｅｃの消灯時間とが１サイクルの中に存在する点滅パターン１での点滅が開始される。つまり、ＬＥＤ７７は点灯と消灯を５０ｍｓｅｃずつ繰り返すのである。次いで、マグネット駆動回路８０が制御されることによって、ガス電磁弁３６が閉じられ（Ｓ３０）、処理が終了する。

一方、Ｓ７で、合成起電力ｖ_{（１−２）}が不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}以上であると判断された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２以下であるか否かが判断される（Ｓ８）。熱交換器１２のフィン１２ｂに目詰まりが生じ、排気閉塞が生じている場合、上述したように、二次熱電対６０の起電力ｖ_２は上昇し、排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２を越えてしまう。二次熱電対６０の起電力ｖ_２が排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２以下ではないと判断された場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＬＥＤ７７による点滅パターン２での点滅が開始される（Ｓ２２）。点滅パターン２では、５０ｍｓｅｃの点灯、２０ｍｓｅｃの消灯、５０ｍｓｅｃの点灯、２．５ｓｅｃの消灯を１サイクルとする。すなわち、点滅パターン２において、ＬＥＤ７７は、５０ｍｓｅｃの点灯、２０ｍｓｅｃの消灯、５０ｍｓｅｃの点灯、２．５ｓｅｃの消灯を繰り返すのである。次いで、マグネット駆動回路８０が制御されることによって、ガス電磁弁３６が閉じられ（Ｓ３０）、処理が終了する。

一方、Ｓ８で、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２以下であると判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が異常状態判断基準値Ｖ_ａｂ以上であるか否かが判断される（Ｓ９）。二次熱電対６０が、正常に装着されていなかったり短絡などの不正改造をされていたりすると、二次熱電対６０の起電力ｖ_２はＶ_ａｂ以上とならない。そのため、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が異常状態判断基準値Ｖ_ａｂ以上ではないと判断された場合（Ｓ９：ＮＯ）、ＬＥＤ７７による点滅パターン３での点滅が開始される（Ｓ２３）。点滅パターン３では、５０ｍｓｅｃの点灯、２．５ｓｅｃの消灯を１サイクルとする。すなわち、点滅パターン３において、ＬＥＤ７７は、５０ｍｓｅｃの点灯、２．５ｓｅｃの消灯を繰り返すのである。次いで、マグネット駆動回路８０が制御されることによって、ガス電磁弁３６が閉じられ（Ｓ３０）、処理が終了する。

一方、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が異常状態判断基準値Ｖ_ａｂ以上であると判断された場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、再度、フレームロッド４５を介してメインバーナ１４の炎が検知されたか否かが判断される（Ｓ１０）。これまでの制御の途中でメインバーナ１４が失火し、炎が検出されない場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、マグネット駆動回路８０によりガス電磁弁３６が閉じられ（Ｓ３０）、処理が終了する。一方、炎が検知された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ６に戻り、Ｓ６からＳ１０の処理が繰り返される。

以上の説明において、タイマ９０が本発明の「計測手段」に相当し、図５に示すＳ９の判断処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「二次熱電対異常状態判断手段」に相当し、Ｓ６の演算処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「合成起電力算出手段」に相当する。また、Ｓ７の判断処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「不完全燃焼状態判断手段」に相当し、Ｓ８の判断処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「排気閉塞状態判断手段」に相当する。また、Ｓ３０の閉弁処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「ガス供給禁止手段」に相当し、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の「異常報知手段」に相当する。また、異常状態判断基準値Ｖ_ａｂが本発明の第１基準値に相当し、排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２が、本発明の第２基準値に相当する。

以上説明したように、合成起電力ｖ_{（１−２）}が不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}よりも低い場合に、ＣＰＵ７１は、酸欠による不完全燃焼状態が生じていると判断する。また、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が排気閉塞判断基準値Ｖ_Ｓ２よりも高いと判断された場合、ＣＰＵ７１は、排気閉塞による不完全燃焼状態が生じていると判断する。これらより、酸欠により不完全燃焼状態が生じた場合でも、排気閉塞により不完全燃焼状態が生じた場合でも、異常状態を検知できる安全性の高い湯沸器を提供することができる。

しかも、二次熱電対６０の起電力ｖ_２が異常状態判断基準値Ｖ_ａｂよりも低い場合に、ＣＰＵ７１は、二次熱電対６０が異常状態であると判断する。そのため、二次熱電対６０の取り外しや不正改造がなされた場合には、確実に二次熱電対６０が異常状態であると検出することができる。二次熱電対６０の異常状態を確実に検出することにより、不完全燃焼が検出できない状態のままメインバーナ１４の燃焼が継続されることを未然に防止することができる。そのため、不完全燃焼状態を確実に検知できる安全性の高い湯沸器を提供することができる。

しかも、湯沸器１では、不完全燃焼が生じた場合および二次熱電対６０が異常状態である場合に、ガス電磁弁３６を強制的に閉じる。そのため、不完全燃焼が継続されることを確実に防止するだけでなく、不完全燃焼を検出できない状態で燃焼が継続されることまでも確実に防止できる。このため、湯沸器１の安全性をいっそう向上させることができる。

さらに、不完全燃焼が生じた場合や二次熱電対６０が異常状態である場合には、ＣＰＵ７１は、ＬＥＤ７７を点滅させてユーザに報知する。そのため、ユーザは、不完全燃焼が生じたことや、二次熱電対６０が異常状態であることを認識することができる。従って、異常状態が生じているにもかかわらず、ユーザが気づかずに、湯沸器１の燃焼が継続されてしまうことを防止できる。これにより、湯沸器１の安全性をいっそう向上させることができる。

また、ＣＰＵ７１は、不完全燃焼や二次熱電対６０の異常など、湯沸器１に異常が発生した場合、原因に応じてＬＥＤ７７を点滅させる。そのため、ユーザは、湯沸器１の異常原因を迅速且つ容易に把握することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態では、点火から７秒後に、不完全燃焼や二次熱電対６０の異常などが生じているか否かの判断を開始する構成としたが、判断開始のタイミングは点火から７秒後に限定されない。また、不完全燃焼等が生じた場合、本実施形態では、ＬＥＤ７７を点滅させてユーザに報知したが、報知の形態はＬＥＤ７７の点滅に限定されず、例えば、スピーカを用いてアラーム音を発する構成としても良い。さらに、ＬＥＤ７７の点滅パターンも、本実施形態に限定されない。また、本実施形態では、不完全燃焼判断基準値Ｖ_{Ｓ（１−２）}を、異常状態判断基準値Ｖ_ａｂよりも高い値に設定したが、低い値に設定することも可能である。さらに、本実施形態をインタロック機能を備える湯沸器に適用することも可能である。インタロック機能を備える湯沸器では、不完全燃焼や二次熱電対６０の異常が一定回数以上続けて検出された後は、ユーザによって点火操作がなされても、点火電極４４はスパークされず、メインバーナ１４やセンシングバーナ５３へのガス供給もなされない。つまり、不完全燃焼を生ずる恐れや、不完全燃焼を検知できない恐れのある湯沸器１については、燃焼動作を全面的に禁止する。この場合には、湯沸器１の安全性をいっそう向上させることができる。

本発明の湯沸器は、不完全燃焼を防止するための熱電対を備える湯沸器に適用可能である。

湯沸器１の断面図である。湯沸器１の電気的構成を示すブロック図である。正常な燃焼状態の場合における合成起電力ｖ_{（１−２）}と不完全燃焼状態の場合における合成起電力ｖ_{（１−２）}とを比較したものである。正常状態の二次熱電対６０の起電力ｖ_２と異常状態の二次熱電対６０の起電力ｖ_２とを比較したものである。不完全燃焼状態および二次熱電対６０の異常状態を検知するＣＰＵ７１の制御動作を示すフローチャートである。

１湯沸器
１２ｂフィン
１２ａ伝熱管
１２熱交換器
１３燃焼室
１４メインバーナ
１５側壁
５３センシングバーナ
５８一次熱電対
６０二次熱電対
６１開口部
７８熱電対回路
７１ＣＰＵ
９０タイマ

Claims

ガスバーナと、
前記ガスバーナに設けられ、前記ガスバーナの燃焼状態に応じた起電力を生じる一次熱電対と、
前記ガスバーナの燃焼排気熱を利用して伝熱管の通水を加熱する熱交換器と、
前記ガスバーナと前記熱交換器との間に挟まれ、燃焼空間を形成する燃焼室と、
前記燃焼室の側壁に形成される開口部と、
前記開口部に設けられる二次熱電対と、
前記ガスバーナの点火時からの時間を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記二次熱電対の起電力が所定の第１基準値未満の場合には、前記二次熱電対が異常状態であると判断する二次熱電対異常状態判断手段と、
前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記二次熱電対の起電力が、前記第１基準値以上である所定の第２基準値よりも高い場合には、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断する排気閉塞状態判断手段と、
前記一次熱電対の起電力と前記二次熱電対の起電力との差分である合成起電力を算出する合成起電力算出手段と、
前記計測手段により計測された時間が所定時間を越えたときに、前記合成起電力算出手段により算出された前記合成起電力が、予め設定された所定の不完全燃焼判断基準値未満である場合には、前記ガスバーナが不完全燃焼状態であると判断する不完全燃焼状態判断手段と、
前記二次熱電対異常状態判断手段によって、前記二次熱電対が異常状態であると判断された場合には、ＬＥＤを第一の発光パターンで発光させて異常を報知する第一の異常報知手段と、
前記排気閉塞状態判断手段によって、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合には、前記第一の発光パターンとは異なる第二の発光パターンで前記ＬＥＤを発光させて異常を報知する第二の異常報知手段と、
前記不完全燃焼判断手段によって、前記ガスバーナが不完全燃焼と判断された場合には、前記第一の発光パターン及び前記第二の発光パターンとは異なる第三の発光パターンで前記ＬＥＤを発光させて異常を報知する第三の異常報知手段と
を備えたことを特徴とする湯沸器。
前記二次熱電対異常状態判断手段によって、前記二次熱電対が異常状態であると判断された場合、前記閉塞状態判断手段によって、前記ガスバーナが排気閉塞による不完全燃焼状態であると判断された場合、及び前記不完全燃焼判断手段によって、前記ガスバーナが不完全燃焼状態と判断された場合のうち何れかである場合には、前記ガスバーナへのガス供給を禁止するガス供給禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の湯沸器。