JPH079296B2

JPH079296B2 - 燃焼器の異状検出方法

Info

Publication number: JPH079296B2
Application number: JP20278590A
Authority: JP
Inventors: 要三各務
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH0486412A

Description

【発明の詳細な説明】［利用分野及び発明の概要］本発明は、給湯器の異状検出装置、特に、熱交換器が損
傷した場合等の異常状態を検出する装置に関するもので
ある。従来、熱交換器の損傷等が生じた場合に、ケーシ
ング内の温度上昇を感熱検知手段によって検知して、設
定温度以上になったとき、安全動作させるようにしてい
たが、本発明は、このような異状時における燃焼器の出
力変化度合を検知することによって異状を検出するよう
にして、熱交換器の損傷箇所が何れの箇所であっても、
他の箇所に異常が生じた場合であっても、この異状を正
確に検出できるようにするものである。

［従来技術及びその課題］給湯器は、ケーシング内に熱交換器を収容した構造とな
っており、ガス湯沸器等の燃焼装置を具備する給湯器で
は、前記熱交換器の下方にガスバーナが配設されてい
る。

従って、熱交換器は器具使用時には前記ガスバーナによ
って加熱される状態にあり、きわめて長期間（長年月）
使用すると、前記加熱によって熱交換器が損傷すること
がありうる。この安全性を確保するために、熱交換器損
傷時においてガスバーナの燃焼を停止させる安全装置が
採用されており、従来、この安全装置としては、第６図
及び第７図に示すような構成が採用されている。

通常この種の器具ではその背面側が器具設置壁面と対向
することから、熱交換器（１）の背面側の損傷が大きな
問題となる。そこで、同図に示すように、熱交換器
（１）を包囲するケーシング（10）の背面側に感熱スイ
ッチ（11）を配設し、この感熱スイッチ（11）を第８図
に示すようにガスバーナ（２）へのガス回路に挿入した
熱電対式の遮断弁（３）への熱電対回路（31）に挿入し
た構成としているのである。

このものでは、ガスバーナ（２）が燃焼しているとき、
熱電対（32）がこのガスバーナ（２）の炎によって加熱
されて、熱電対回路（31）に発生する熱起電力による電
磁力により、遮断弁（３）が開弁状態に維持されている
が、前記遮断弁（３）が閉弁方向に付勢されていること
から、前記熱電対回路（31）がオープンになると、前記
安全弁が自動的に閉弁してガスバーナ（２）への回路が
遮断されてこのバーナの燃焼が停止する。前記熱電対回
路（31）には、感熱スイッチ（11）が挿入され、この感
熱スイッチ（11）は常閉接点を具備すると共に感熱部が
設定温度に加熱された状態において前記接点が開成され
るものであるから、熱交換器（１）が損傷すると、感熱
スイッチ（11）が開成されて遮断弁（３）に対応する励
磁コイル（33）がオフ状態となって遮断弁（３）が自動
的に閉弁しガスバーナ（２）の燃焼が停止する。これに
より器具の安全性が確保されるのである。

ところが、この従来のものは、熱交換器（１）が損傷し
た場合に熱交換器の損傷箇所によっては、その損傷箇所
から噴出する熱気が感熱スイッチ（11）の設置部に到達
せず、感熱スイッチ（11）が作動しないことが考えられ
る。

本発明は、このような、熱交換器（１）の損傷などの異
常状態を検出する異状検出装置において、熱交換器
（１）の損傷等の異状を確実に検出できるようにするこ
とをその課題とする。

＊請求項１の発明について［技術的手段］上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は
『熱交換器（１）の出力値を設定する出力設定手段
（４）と、前記熱交換器（１）に供給される被加熱体温
度及び被加熱体供給量等の被加熱体情報検知手段（５）
と、前記熱交換器（１）からの出力を検出する出力検知
手段（７）と、ガスバーナ（２）へのガス回路に挿入し
たガス量調整弁（21）と、前記出力検知手段（７）から
の出力と前記出力設定手段（４）からの出力とを比較演
算して前記ガス量調整弁（21）の開度を所定に設定する
ための出力信号を出力する演算手段（６）と、前記ガス
量調整弁（21）の開度変化に対応する信号を検出する開
度信号変化検出手段（20）を具備させ、前記出力設定手
段（４）及び前記被加熱体情報検知手段（５）の出力値
が不変の条件下でこの開度信号変化検出手段（20）の検
出値に一定レベル以上の変化が生じた場合に異状と判定
するようにした』ことである。（第１図参照）［作用］本発明の上記技術的手段は次のように作用する。

通常時には、熱交換器（１）からの出力は、出力設定手
段（４）によって設定された値に、制御される。つま
り、出力検知手段（７）の出力と出力設定手段（４）に
よる設定値とが演算手段（６）によって比較演算され
て、これに対応する出力がガス量調整弁（21）に印加さ
れて、このガス量調整弁（21）の開度が所定の開度に設
定される。これにより熱交換器の出力が出力設定手段
（４）によって設定された出力となる。

そして、前記出力設定手段（４）の出力値と被加熱体情
報検知手段（５）の出力値とが不変の条件下では、一定
の条件下で熱交換器（１）が熱交換を行うこととなっ
て、ガス量調整弁（21）の開度も一定に維持される。と
ころが、制御系や熱交換器（１）等に異状が生じると、
出力設定手段（４）の出力値と被加熱体情報検知手段
（５）の出力値とが不変の条件であっても、演算手段
（６）の出力によってガス量調整弁（21）の開度が異常
な状態に変化することとなり、開度信号変化検出手段
（20）の出力変化によってこの異状が検知できる。

［効果］本発明は上記構成であるから次の特有の効果を有する。

熱交換器（１）の損傷等の異状や制御系の異状が生じた
場合に開度信号変化検出手段（20）の出力値の変化度合
によって前記異状が確実に検知できることとなる。

又、熱交換器の損傷があった場合等において、前記損傷
箇所の如何に関らず、この異状が検出できる。さらに、
感熱検知装置等を使用することなく異状が検出できる利
点がある。

＊請求項２の発明についてこの発明は、フィードバック制御をしない形式の燃焼器
具の異状検知に関するものであり、熱交換器（１）から
の出力値の変化によって燃焼器の異状を検知できるよう
にするもので、上記請求項１の発明と同様の課題を解決
するものである。

［技術的手段］上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段
は、『熱交換器（１）への被加熱体供給量のみ、又は、
これと燃焼源への燃料供給量の両者を調節して出力量を
調節する出力調節装置（９）と、前記熱交換器（１）に
供給される被加熱体温度及び被加熱体供給量等の被加熱
体情報検知手段（５）と、前記熱交換器（１）からの温
度出力の変化度合を検知する出力変化検知手段（70）と
を具備させ、前記出力調節装置（９）を操作せず且前記
被加熱体情報検知手段（５）の出力値が不変の条件下に
おいて、出力変化検知手段（７）の検出値に一定レベル
以上の変化が生じた場合に異状と判定するようにした』
ことである。（第４図参照）［作用］本発明の上記技術的手段は次のように作用する。

通常時には、熱交換器（１）からの出力は、出力調節装
置（９）によって設定された値に制御される。つまり、
加熱源の燃焼量が一定の条件で被加熱体供給量を調節す
る場合には、この供給量に応じて出力値としての温度が
低下又は上昇する。又、被加熱体供給量及び加熱源の燃
焼量を共に調節する場合にもこの調節に応じて前記出力
値が変化する。

そして、前記出力調節装置（９）が操作されず、しか
も、被加熱体情報検知手段（５）の出力値とが不変の条
件下では、一定の条件下で熱交換器（１）が熱交換を行
うこととなって、熱交換器（１）の温度出力も一定に維
持される。ところが、制御系や熱交換器（１）等に異状
が生じると、前記条件が不変であっても、熱交換器
（１）の温度出力が変化することとなり、出力変化検知
手段（70）の出力が一定レベル以上となって前記異状が
検知できる。

［効果］以上のように、出力変化検知手段（70）の出力変化によ
って燃焼器の異状を検知できるから、上記請求項１の発
明と同様の効果を有するものとなる。

［実施例］以下、本発明の実施例を第２図及び第３図に基いて説明
する。

（第１実施例について）この実施例の給湯器は、押込み燃焼式のガス湯沸器であ
って、室内壁面に設置される形式の給湯器である。

このものでは、既述従来例と同様に、第２図に示すよう
に、熱交換器（１）の下方にガスバーナ（２）を収容し
たバーナ室（14）を配設して前記バーナ室（14）の底部
に給気ファン（Ｆ）を装着すると共にバルブ装置（Ｖ）
を連設し、これらをケーシング（10）内に収容し、ケー
シング（10）の下方からガス回路及び給水回路を導入
し、熱交換器（１）の上方に排気トップ（12）を被冠さ
せている。そして、前記ガスバーナ（２）へのガス回路
に電磁式の元弁（22）を挿入し、この元弁の電気回路に
安全装置の出力スイッチ（34）を挿入している。

前記バルブ装置（Ｖ）には、給水回路開放時にガス回路
を開放する水圧応動ガス弁や前記元弁（22）以外に、ガ
スバーナ（２）への回路に挿入したガス量調整弁（21）
があり、このガス量調整弁（21）は、印加電圧に応じて
弁体の開度が変化し、演算手段（６）からの出力に応じ
て前記弁体の開度を正逆に変化させるもので、このため
の構成は公知である。

前記演算手段（６）には、フィードバック制御を行う為
に、熱交換器（１）から給湯回路（15）への出口部に出
力検知手段（７）としての温度センサ（71）が配設され
ており、これの出力が制御装置（８）に入力されてい
る。また、熱交換器（１）の給水管の入口側には、入水
温を検知するための温度センサ（51）と流量を検知する
ための流量センサ（52）とが挿入され、これらの検知出
力が制御装置（８）に入力されている。この制御装置
（８）からの出力によって前記ガス量調整弁（21）が制
御されると共に、ガス回路の前記ガス量調整弁（21）の
上流側に挿入した元弁（22）が開閉制御される構成であ
る。

前記制御装置（８）は第３図のように構成され、出力設
定手段（４）としての可変抵抗（41）への印加電圧と前
記温度センサ（71）の回路の検知電圧とが演算手段
（６）に入力されている。そして、この演算手段（６）
からの出力が印加回路（61）を介してガス量調整弁（2
1）に入力されている。この印加回路（61）は、前記演
算手段（６）からの出力に応じてガス量調整弁（21）へ
の印加電圧を所定のレベルに設定するものである。

可変抵抗（41）からの出力の変化及び温度センサ（5
1）、流量センサ（52）の検知出力の変化を検出するた
めに、この実施例では、正方向の変化を検知する第１微
分回路（P₁）と、負方向の変化を検知する第２微分回路
（P₂）と、これら両方の微分回路の何れかから出力が生
じた場合に出力信号を出すOR回路（81）との組合せから
なる出力変化検知回路（80）が採用され、この出力変化
検知回路（80）が前記三者の出力側のそれぞれに接続さ
れている。従って、これら出力変化検知回路（80）（8
0）によって可変抵抗（41）の設定値，温度センサ（5
1）の及び流量センサ（52）の検出量が変化したか否か
の判別が行え、何れの方向の変化が生じた場合でも、各
出力変化検知回路（80）から出力が生じることとなる。
そして、これら出力変化検知回路（80）（80）からの否
定出力がAND回路（85）に入力されている。

一方、印加回路（61）からの出力変化も、上記の場合と
同様に第１微分回路（P₁）と第２微分回路（P₂）とによ
って検知されるようになっており、ここでは、各微分回
路からの出力が一定レベル以上になった場合にのみ出力
状態となる構成としてあり、このために、基準電圧回路
（82）からの出力と、前記各微分回路からの出力とを比
較する比較回路（83）（83）を具備させている。そし
て、これら比較回路（83）（83）からの出力がOR回路
（84）に入力されている。このOR回路（84）からの出力
と前記AND回路（85）からの出力とがAND回路（86）に入
力され、このAND回路（86）からの出力が、元弁（22）
の駆動回路に挿入したトランジスタのベースに印加され
るようになっている。

この駆動回路は、前記トランジスタとリレー（Ｒ）とが
直列に接続された構成であり、トランジスタのベースに
一定の電圧が印加されると前記（Ｒ）が導通して出力ス
イッチ（34）が開成される。これにより、開弁状態にあ
る元弁（22）が閉弁するものである。

上記実施例のものでは、可変抵抗（41）の設定値が不変
で、温度センサ（51）及び流量センサ（52）の検知出力
が不変の時に、印加回路（61）からの出力に一定レベル
以上の変化が生じると、元弁（22）が自動的に閉弁し
て、ガスバーナ（２）の燃焼が停止される。つまり、安
全動作することとなる。

尚、この実施例では、印加回路（61）からの出力の変化
度合を検知したが、演算手段（６）からの出力の変化度
合を直接検知するようにしてもよい。また、上記実施例
では給湯器に本発明の方法を実施したが、他の熱交換器
を具備する器具に実施することも可能である。

さらには、被加熱流体の供給量が一定の場合には、供給
量を検知するための手段の変化度合を検知する必要がな
い。

（第２実施例について）この実施例は、請求項２の発明の実施例であり、簡易な
給湯器にこの発明を実施したものである。

この実施例では、ガスバーナ（２）の燃焼量を固定と
し、給湯回路（15）に設けた出力調節装置（９）として
の流量調節弁（17）を調節することにより、出湯温度
（請求項の出力量に相当する。）を調節できるようにし
たものである。この流量調節弁（17）は、給湯回路を開
閉するとともに、開放状態ではその開度を調節すること
により熱交換器への供給水量及び出湯量を調節するもの
である。

熱交換器（１）から給湯回路（15）への出口部に温度セ
ンサ（71）が配設されており、これの出力が制御装置
（８）に入力されている。また、熱交換器（１）の給水
管の入口側には、入水温を検知するための温度センサ
（51）が挿入されると共に流量を検知するための流量セ
ンサ（52）が挿入され、これらの検知出力が制御装置
（８）に入力されている。ここで、前記温度センサ（5
1）が既述の被加熱体情報検知手段（５）として機能す
る。他方の流量センサ（52）は、流量調節弁（17）の操
作の有無を判定するためのセンサである。つまり、この
流量調節弁（17）が操作されてその開度が調節されると
熱交換器（１）の水回路の流量が変化することから、前
記流量センサ（52）によって出力調節装置（９）として
の流量調節弁（17）が操作されたか否かが判定できる。

この制御装置（９）からの出力によってガス回路に挿入
した元弁（22）が開閉制御される構成である。

前記制御装置（８）は第５図のように構成され、温度セ
ンサ（51）からの出力変化を検知するための構成として
は、上記第１実施例と同様の出力変化検知回路（80）が
採用される。また、この流量調節弁（17）の開度調節が
行われたか否かは既述のように流量センサ（52）からの
出力変化によって判断される。このため、この流量セン
サ（52）の出力も別個に設けた出力変化検知回路（80）
に入力されている。

これら出力変化検知回路（80）（80）の否定出力がAND
回路（87）に入力され、このAND回路からの出力がある
ときには入水温に変化がなく且流量調節弁（17）が操作
されなかったものと判断される。

次に、温度センサ（71）からの出力変化は第１微分回路
（P₁）と第２微分回路（P₂）とによって検知されるよう
になっており、ここでは、各微分回路からの出力が一定
レベル以上になった場合にのみ出力状態となる構成とし
てある。このために、基準電圧回路（82）からの出力
と、前記各微分回路からの出力とを比較する比較回路
（83）（83）を具備させている。そして、これら比較回
路（83）（83）からの出力がOR回路（84）に入力されて
いる。このOR回路（84）からの出力と前記AND回路（8
7）からの出力とがAND回路（89）に入力され、このAND
回路（89）からの出力が、元弁（22）の駆動回路に挿入
したトランジスタのベースに印加されるようになってい
る。上記温度センサ（71）及び上記微分回路更には上記
比較回路の組合せが既述の出力変化検知手段（70）とし
て機能することとなる。

この駆動回路は、前記トランジスタとリレー（Ｒ）とが
直列に接続された構成であり、トランジスタのベースに
一定の電圧が印加されると前記リレー（Ｒ）が導通して
出力スイッチ（34）が開成される。これにより、開弁状
態にある元弁（22）が閉弁するものである。

この実施例のものでは、温度センサ（51）及び流量セン
サ（52）の検知出力が不変の時に、温度センサ（71）か
らの出力に一定レベル以上の変化が生じると、元弁（2
2）が自動的に閉弁して、ガスバーナ（２）の燃焼が停
止される。つまり、安全動作することとなる。

この実施例では、流量センサ（52）によって流量調節弁
（17）が操作されたか否かを検知するようにしたが、前
記流量調節弁の操作部による開度調節操作時には元弁
（22）への電気回路を機械的に遮断する機能とすれば、
前記流量センサ（52）及びこれの出力変化を検知するた
めの出力変化検知回路（80）が不要となる。

また、上記実施例のものでは、流量調節弁（17）の開度
調節により熱交換器への供給水量（又は出湯量）を調節
することのみによって出湯温度を調節したが、ガスバー
ナ（２）へのガス供給量を前記流量調節弁（17）の操作
と連動させて制御することにより出湯温度を調節する形
式の給湯器にも本発明は使用できる。これら何れの形式
においても、上記水量調節弁の開度を所定の値に設定し
た状態において、つまり、出力調節装置（９）を操作し
ない条件下でも、器具への供給水圧等の変動が生じた場
合にも、水量に変化が生じこれに応じて前記出湯温度が
変化することとなる。このような場合は異状ではない。
これら実施例では、前記条件下では、流量センサ（52）
の出力変化が生じることとなり、安全動作しない。従っ
て、実情に即した異状検知ができる。

さらに、上記実施例では、被加熱体情報検知手段（５）
として温度センサ（51）のみを採用したが、これを温度
センサ（51）と流量センサ（52）の組合せとしてもよ
い。この場合は、前記流量センサ（52）は、既述の出力
変化検知手段（70）の入力側のセンサとしても機能させ
られることは言うまでもない。

上記何れの実施例も、熱交換器（１）の損傷時の異状や
制御形の異状に加えて、熱交換器のフィンの目詰まりや
熱交換器の給水管や出湯管における漏れの異状も検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図，第２図は本発明の実施例
の全体説明図，第３図はその制御装置（８）の説明図，
第４図は請求項２の発明の原理説明図，第５図はこれの
実施例の説明図，第６図〜第８図は従来例の説明図であ
り、図中，（１）……熱交換器（４）……出力設定手段（５）……被加熱体情報検知手段（７）……出力検知手段（２）……ガスバーナ（21）……ガス量調整弁（６）……演算手段（20）……開度信号変化検出手段（70）……出力変化検知手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器（１）の出力値を設定する出力設
定手段（４）と、前記熱交換器（１）に供給される被加
熱体温度及び被加熱体供給量等の被加熱体情報検知手段
（５）と、前記熱交換器（１）からの出力を検出する出
力検知手段（７）と、ガスバーナ（２）へのガス回路に
挿入したガス量調整弁（21）と、前記出力検知手段
（７）からの出力と前記出力設定手段（４）からの出力
とを比較演算して前記ガス量調整弁（21）の開度を所定
に設定するための出力信号を出力する演算手段（６）
と、前記ガス量調整弁（21）の開度変化に対応する信号
を検出する開度信号変化検出手段（20）を具備させ、前
記出力設定手段（４）及び前記被加熱体情報検知手段
（５）の出力値が不変の条件下でこの開度信号変化検出
手段（20）の検出値に一定レベル以上の変化が生じた場
合に異状と判定するようにした燃焼器の異状検出方法。
【請求項２】熱交換器（１）への被加熱体供給量のみ、
又は、これと燃焼源への燃料供給量の両者を調節して出
力量を調節する出力調節装置（９）と、前記熱交換器
（１）に供給される被加熱体温度及び被加熱体供給量等
の被加熱体情報検知手段（５）と、前記熱交換器（１）
からの温度出力の変化度合を検知する出力変化検知手段
（70）とを具備させ、前記出力調節装置（９）を操作せ
ず且前記被加熱体情報検知手段（５）の出力値が不変の
条件下において、出力変化検知手段（７）の検出値に一
定レベル以上の変化が生じた場合に異状と判定するよう
にした燃焼器の異状検出方法。