JPH09318055A

JPH09318055A - 燃焼監視装置

Info

Publication number: JPH09318055A
Application number: JP14130296A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ando; 厚史安藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-12
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JP3563532B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バーナ手段での燃焼状態の正常・異常を監視
する装置において、燃焼状態の異常判定の確実性を向上
させること。【解決手段】前記燃焼状態を検知する検知手段と、前
記燃焼状態が正常となった旨を検出する検出手段と、前
記バーナ手段の前回の燃焼動作にて前記検出された正常
な燃焼状態に対する前記検知手段の検知出力値に基づい
て前記バーナ手段の今回の燃焼動作にて前記燃焼状態の
異常を判定する為の基準値を設定する設定手段と、前記
今回の燃焼動作にて前記検知手段の検知出力値と前記基
準値とを比較して前記燃焼状態の異常を判定する判定手
段と、を具備すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼監視装置、
特に、バーナ手段での燃焼状態の正常・異常を監視する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の湯沸器(1) の説明図であ
り、図７は、図６の熱電対(4) の起電力値(40)を示すグ
ラフである。前記の湯沸器(1) は、バーナ(3) からの燃
焼排気により熱交換器(1a)が加熱される構成となってお
り、熱交換器(1a)に対して給水経路(2a)から供給された
冷水が前記加熱により熱交換器(1a)にて昇温されてその
下流側に出湯される。

【０００３】又、この湯沸器(1) には、バーナ(3) での
燃焼の温度を検知して前記温度に応じた起電力を生じる
熱電対(4) が備えられている。この熱電対(4) の起電力
は、制御回路(5) に入力される。尚、熱電対(4) は、前
記燃焼にて加熱されることによりマイナスの起電力を発
生するように設定されているが、以下の説明では、前記
起電力の値の絶対値を起電力値(40)としている。

【０００４】この湯沸器(1) では、運転スイッチ（図示
せず）を押すと、給水経路(2a)の水栓(21)が開かれ、水
流スイッチ（図示せず）により水流が検知されると、ガ
ス栓(31)が開かれた後、バーナ(3) でのガス燃焼が開始
される。そして、前記開始から所定時間が経過すると、
図７に示すように、バーナ(3) での炎の状態が安定した
燃焼状態となる。このとき、熱電対(4) の起電力値(40)
は、略一定の値にて安定する。

【０００５】この後、上記運転スイッチが再び押される
まで、前記ガス燃焼が継続される。このガス燃焼の継続
中、起電力値(40)は、前記炎の状態に対応して変化す
る。前記炎の状態が不完全燃焼等により異常となった場
合には、起電力値(40)が低下する。この低下によって、
起電力値(40)が予め設定された一定の限界値(69)を越え
ると、制御回路(5) にて前記燃焼状態が異常となった旨
が判定され、又、制御回路(5) によって水栓(21)とガス
栓(31)とが閉じられる。

【０００６】このように、バーナ(3) での燃焼状態が異
常となると、その旨が自動的に判定され、又、この湯沸
器(1) からの温水取出しが自動的に停止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この従来のものでは、
正常な燃焼状態での安定状態の起電力値(40)が、換気条
件や経時劣化等により、その燃焼動作毎に相違する。こ
の為、上記した異常判定の為の限界値(69)は、前記安定
状態の起電力値(40)のバラツキに対して余裕を持って設
定されている。

【０００８】一方、前回の燃焼動作での正常な燃焼状態
に比べて、今回の燃焼動作での燃焼状態が異常側に大き
く変化した場合、バーナ(3) のノズル（図示せず）での
ゴミ詰まり等が考えられ、異常と判定する必要がある。
ところが、限界値(69)が前記のように設定された一定の
値であることから、前回の燃焼動作での前記安定状態の
起電力値(40)に比べて今回の燃焼動作での起電力値(40)
が前記異常側に大きく変化しても、起電力値(40)が限界
値(69)を越えない場合があり、この場合には、異常と判
定されない。

【０００９】請求項１、６の発明は、上記燃焼監視装置
において、燃焼状態の異常判定の確実性を向上させるこ
とを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の課題解
決手段は、『バーナ手段での燃焼状態の正常・異常を監
視する装置であって、前記燃焼状態を検知する検知手段
と、前記燃焼状態が正常となった旨を検出する検出手段
と、前記バーナ手段の前回の燃焼動作に於ける前記検出
された正常な燃焼状態に対する前記検知手段の検知出力
値に基づいて、前記バーナ手段の今回の燃焼動作に於け
る前記燃焼状態の異常を判定する為の基準値を設定する
設定手段と、前記今回の燃焼動作に於ける前記検知手段
の検知出力値と前記基準値とを比較して前記燃焼状態の
異常を判定する判定手段と、を具備する』ことを特徴と
する。

【００１１】このものでは、前記設定手段によって、前
記今回の燃焼動作に於ける前記燃焼状態の異常を判定す
る為の前記基準値が、前記バーナ手段の前回の燃焼動作
に於ける前記検出された正常な燃焼状態に対する前記検
知手段の検知出力値に基づいて、設定される。そして、
前記今回の燃焼動作にて前記検知手段の検知出力値と前
記基準値とを比較する前記判定手段により、燃焼状態の
異常が判定される。

【００１２】請求項２の発明の課題解決手段は、『バー
ナ手段での燃焼状態の正常・異常を監視する装置であっ
て、前記燃焼状態を検知する検知手段と、前記燃焼状態
が正常となった旨を検出する検出手段と、前記バーナ手
段の前回の燃焼動作に於ける前記検出された正常な燃焼
状態に対する前記検知手段の検知出力値と前記バーナ手
段の今回の燃焼動作に於ける前記検知手段の検知出力値
との差値を設定値と比較して前記今回の燃焼動作に於け
る前記燃焼状態の異常を判定する判定手段と、を具備す
る』ことを特徴とする。

【００１３】このものでは、前記差値を前記設定値と比
較する前記判定手段によって、前記燃焼状態の異常が判
定される。ここで、前記の『検知手段』としては、請求
項３の発明のように、『前記検知手段は、前記バーナ手
段での燃焼の温度を検知する温度検知手段を含む』もの
でもよい。又、前記燃焼の温度として、前記バーナ手段
での炎の温度や前記バーナ手段からの燃焼排気の温度を
検知してもよい。

【００１４】請求項４の発明のように、『前記判定手段
の判定出力に応答して前記バーナ手段を非能動化する制
御手段を更に具備する』ものでは、前記判定手段で異常
判定がなされると、前記制御手段によって、前記バーナ
手段が非能動化される。請求項５の発明のように、『前
記検知手段の検知出力値と一定の限界値とを比較して前
記燃焼状態の異常を判定する第２の判定手段を更に具備
する』ものでは、前記検知手段の検知出力値と一定の限
界値とを比較する前記第２の判定手段によって、前記燃
焼状態の異常が判定される。

【００１５】請求項６の発明のように、『前記前回の燃
焼動作の終了時点から前記今回の燃焼動作の開始時点ま
での時間が所定時間を越えた旨を検知する時間検知手段
と、前記時間検知手段の検知出力に応答して前記判定手
段を非能動化する第２の制御手段と、を更に具備する』
ものでは、前記前回の燃焼動作の終了時点から前記今回
の燃焼動作の開始時点までの時間が所定時間を越える
と、その旨が前記時間検知手段により検知される。そし
て、前記時間検知手段の検知出力に応答する前記第２の
制御手段によって、前記判定手段が非能動化される。

【００１６】尚、前記判定手段を非能動化する代わり
に、上記制御手段を非能動化するものでもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、前回の燃焼動作での正常な燃焼状態に基づいて今回
の燃焼動作での燃焼状態の異常判定の為の基準値が設定
されるから、前記今回の燃焼動作での燃焼状態が前記前
回の燃焼動作での正常な燃焼状態に比べて異常側に大き
く変化した場合に、その異常の旨を常に確実に判定でき
る。従って、前記燃焼状態の異常判定の確実性が向上す
る。

【００１８】請求項２の発明では、上記差値と上記設定
値とを比較する前記判定手段によって、前記燃焼状態の
異常が判定されるから、前記今回の燃焼動作での燃焼状
態が前記前回の燃焼動作での正常な燃焼状態に比べて異
常側に大きく変化した場合に、その異常の旨を常に確実
に判定でき、前記異常判定の確実性が向上する。請求項
４の発明では、前記異常判定がなされると、前記バーナ
手段が自動的に非能動化されて燃焼が終了するから、前
記燃焼状態が異常となった時の燃焼終了が確実となり、
安全性が向上する。

【００１９】請求項５の発明では、前記燃焼状態が前記
一定の限界値を越えると異常と判定されるから、前記し
た異常側への大きな変化がない場合でも、従来と同様の
異常判定ができる。請求項６の発明では、前回の燃焼動
作の終了時点から今回の燃焼動作の開始時点までの時間
が所定時間よりも長くなった長期不使用の場合には、今
回の燃焼動作での燃焼状態が前回に比べて異常側に大き
く変化しても、異常と判定されない。前記長期不使用の
場合には、前記バーナ手段及びその燃焼排気の通過経路
にホコリが蓄積するが、この蓄積による前記燃焼状態の
急激な悪化は生じないから、この場合の不用意な異常判
定が抑えられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。［実施の形態１］図１は、本願発明の実施の形態の湯沸
器(1) の説明図である。［各部の構成について］同図に示すように、前記の湯沸
器(1) は、ガス燃焼式のバーナ(3) と、このバーナ(3)
からの燃焼排気により加熱される熱交換器(1a)と、を具
備する構成である。

【００２１】熱交換器(1a)は、通水管(11)と、この通水
管(11)から張り出し且つ相互に平行に配置された多数の
フィン(12)(12)とからなる。通水管(11)の上流側には、
この通水管(11)に冷水を供給する為の給水経路(2a)が接
続され、この給水経路(2a)には水栓(21)が設けられてい
る。又、通水管(11)の下流側には、この通水管(11)にて
昇温された温水を取り出す出湯経路(2b)が接続されてい
る。

【００２２】バーナ(3) には、これにガスを供給する為
のガス供給経路(3a)が接続されており、このガス供給経
路(3a)にはガス栓(31)が設けられている。そして、この
バーナ(3) に対してガス噴出側に位置するように、点火
装置(33)が設けられている。又、この湯沸器(1) には、
バーナ(3) の燃焼温度に応じた起電力を発生する熱電対
(4) が具備されている。この熱電対(4) は、バーナ(3)
でのガス燃焼時の炎に臨むように配置されている。この
熱電対(4) は、後述の制御回路(5) に接続されている。

【００２３】前記の制御回路(5) は、マイクロコンピュ
ーター等を具備する構成であり、前記マイクロコンピュ
ーターには、バーナ(3) での燃焼状態の正常・異常を監
視して異常時には湯沸器(1) の運転を自動的に停止させ
る為の制御プログラムが格納されている。又、この制御
回路(5) には、湯沸器(1) の運転・停止を指示する為の
運転スイッチ(51)が接続されている。

【００２４】［制御動作について］図２は、図１の熱電
対(4) の起電力値(40)を示すグラフである。又、図３及
び図４は、図１の制御回路(5) のマイクロコンピュータ
ーに格納された制御プログラムを示すフローチャートで
ある。次に、これら図に基づいて前記制御動作を説明す
る。

【００２５】このものでは、図３に示すように、運転ス
イッチ(51)が「オン」となると、水栓(21)及びガス栓(3
1)が開状態となる（ステップ(S71)(S72)）。尚、ガス栓
(31)は、水栓(21)が開かれてその下流側に設けた水流ス
イッチ（図示せず）が水流を検知すると、開かれる。水
栓(21)が開状態となると、給水経路(2a)から熱交換器(1
a)に冷水が供給される。又、ガス栓(31)が開状態となる
と、ガス供給経路(3a)からバーナ(3) にガスが供給され
る。続いて、点火装置(33)が５秒間動作する（ステップ
(S73) ）。これにより、バーナ(3) から噴出するガスに
点火され、このバーナ(3) が燃焼状態となる。そして、
バーナ(3) でのガス燃焼により熱交換器(1a)に供給され
た冷水が昇温されて温水となり、この温水は、出湯経路
(2b)を介して排出され、皿洗い等に使用される。

【００２６】この後、制御回路(5) に備えられた第１タ
イマー(6a)がスタートし、この第１タイマー(6a)による
時間計測が開始される（ステップ(S74) ）。続いて、制
御回路(5) に備えられ且つバーナ(3) の前回の燃焼動作
の終了時点から今回の燃焼動作の開始時点までの時間
（不使用時間）を計測する第２タイマー(6b)の計測時間
(62)が「１週間」を越えたか否かが判定される（ステッ
プ(S75) ）。このとき、計測時間(62)が「１週間」を越
えている場合には、フラグ(F) ＝１とする。

【００２７】一方、バーナ(3) でのガスの燃焼が開始さ
れると、図２に示すように、熱電対(4) の起電力値(40)
（単位：ｍＶ）が上昇する。そして、前記燃焼が安定状
態に達すると、起電力値(40)も安定する。上記の第１タ
イマー(6a)による計測時間(61)が６０秒に達した時点で
は、バーナ(3) での燃焼が前記の安定状態に達してお
り、図３に示すように、この時点に於ける熱電対(4) の
起電力値(40)（単位：ｍＶ）が第１記憶値(X₁)として記
憶される（ステップ(S77)(S78)）。

【００２８】そして、フラグ(F) ＝０の場合、つまり、
バーナ(3) の上記不使用時間が「１週間」以下の場合に
は、前記の第１記憶値(X₁)が、前回の燃焼動作に於ける
６０秒経過時点での熱電対(4) の起電力値(40)（第２記
憶値(X₂)）よりも１０ｍＶ低い値（基準値(60)）を越え
ている（下回っている）か否かが判定される。このと
き、第１記憶値(X₁)が前記の基準値(60)を越えている場
合、つまり、前回の燃焼動作での燃焼状態に比べて今回
の燃焼動作での燃焼状態が異常側に大きく変化した時に
は、バーナ(3) のノズル（図示せず）でのゴミ詰まり等
が生じており、この場合、後述のステップ(S83) に進
む。

【００２９】又、前回に比べて今回の燃焼状態での起電
力値(40)の変化が小さくても今回の燃焼動作に於いてバ
ーナ(3) での炎の状態が不完全燃焼等により異常となる
と、熱電対(4) の起電力が低下するから、ステップ(S8
1) にて、起電力値(40)が予め設定された一定の限界値
(66)（例えば、１２ｍＶ）を越えた（下回った）旨が判
定されると、後述のステップ(S83) に進む。尚、このス
テップ(S81) は、運転スイッチ(51)が「オフ」となるま
で、繰り返し実行される。

【００３０】そして、上記のステップ(S83) では、ブザ
ーが３秒間作動して、前記異常となった旨が報知され
る。続いて、ステップ(S84) 〜(S86) が実行されて、湯
沸器(1) の運転が停止される。尚、運転スイッチ(51)が
「オフ」となった場合も、前記のステップ(S84) 〜(S8
6) が実行されて、湯沸器(1) の運転が停止される。こ
れらステップ(S84) 〜(S86) では、図４に示すように、
先ず、ガス栓(31)が閉じられる。これにより、バーナ
(3) でのガス燃焼が停止される。又、１秒待機後に水栓
(21)が閉じれられ、熱交換器(1a)への給水が停止する。
これらのことから、湯沸器(1) からの温水取出しが停止
される。

【００３１】更に、前記のステップ(S86) に続いて、上
記の第２タイマーがスタートし、バーナ(3) の燃焼停止
の時点からの時間（上記の不使用時間）が計測開始され
る（ステップ(S87) ）。そして、ステップ(S88) にて、
フラグ(F) ＝０とする。更に、ステップ(S89) にて、上
記の第１記憶値(X₁)が上記の第２記憶値(X₂)に記憶さ
れ、今回の燃焼動作での第１記憶値(X₁)が次回の燃焼動
作での第２記憶値(X₂)として使用される。

【００３２】このものでは、バーナ(3) での前回の燃焼
動作に於ける正常な燃焼状態での起電力値(40)（第２記
憶値(X₂)）に基づいて、今回の燃焼動作に於ける異常判
定の為の基準値(60)が設定されるから、前記今回の燃焼
動作での燃焼状態が前記前回の燃焼動作に比べて異常側
に大きく変化した場合に、その異常の旨を常に確実に判
定できる。

【００３３】又、前記今回の燃焼動作での燃焼状態が上
記した一定の限界値(66)を越えると、前記燃焼状態の異
常判定がなされるから、上記した異常側への大きな変化
がない場合でも、従来と同様の異常判定ができる。そし
て、前記異常判定に応答して、バーナ(3) が自動的に消
火状態となるから、異常発生時の消火の為の操作が不要
である。又、前記異常判定に応答して、ブザーでも報知
されるから、異常発生を使用者に確実に知らせることが
できる。

【００３４】更に、バーナ(3) の不使用時間が所定時間
（１週間）よりも長い場合には、前記した異常側への大
きな変化があっても、異常と判定されない。前記長期不
使用の場合には、バーナ(3) 及び熱交換器(1a)にホコリ
が蓄積するが、この蓄積による前記燃焼状態の急激な悪
化は生じないから、この場合の不用意な異常判定が抑え
られている。

【００３５】このものでは、上記の熱電対(4) が既述請
求項３に記載の「温度検知手段」、既述請求項１に記載
の「検知手段」であり、上記の第１タイマー(6a)及びス
テップ(S74)(S77)が既述請求項１に記載の「検出手段」
である。上記のステップ(S80) に於ける「第２記憶値(X
₂)−１０」が既述請求項１に記載の「設定手段」であ
る。

【００３６】上記のステップ(S80) が既述請求項１に記
載の「判定手段」である。上記のステップ(S84) 及びガ
ス栓(31)が既述請求項４に記載の「制御手段」である。
上記のステップ(S81) が既述請求項５に記載の「第２の
判定手段」である。上記の第２タイマー(6b)及びステッ
プ(S87)(S75)が既述請求項６に記載の「時間検知手段」
である。又、上記のステップ(S76)(S79)及びガス栓(31)
が既述請求項６に記載の「第２の制御手段」である。［他の実施の形態］．上記の実施の形態では、バーナ(3) での燃焼の炎の
状態を検知するものとしたが、これを、熱交換器(1a)の
フィン(12)(12)相互の隙間を通過する燃焼排気の通過状
態を検知するものとしてもよい。この場合、熱交換器(1
a)の配置された燃焼排気通路の構成壁に透孔を設け、フ
ィン(12)(12)の詰まりにより透孔から流出する燃焼排気
の通過量を検知する構成が採用できる。

【００３７】．上記の実施の形態では、基準値(60)
を、「第２記憶値(X₂)−１０」により設定しているが、
この他の演算式でもよい。．図５は、他の実施の形態の湯沸器(1) のマイクロコ
ンピューターに格納された制御プログラムの一部を示す
フローチャートである。上記した図３及び図４の制御プ
ログラムのステップ(S80) を、図５に示すステップ(S9
0) に変更したものでもよい。尚、他の構成について
は、上記の実施の形態と同様である。

【００３８】前記のステップ(S90) では、「第２記憶値
(X₂)−第１記憶値(X₁)」が「１０（設定値(91)）」より
大きいか否かが判定される。１０より大きい場合には、
前回の燃焼動作での燃焼状態に比べて今回の燃焼動作で
の燃焼状態が異常側に大きく変化しており、バーナ(3)
のノズル（図示せず）でのゴミ詰まり等が生じている。
この場合、上記実施の形態と同様に、ステップ(S83) に
進む。又、１０より小さい場合には、上記実施の形態と
同様に、ステップ(S81) に進む。従って、上記実施の形
態と同様の作用・効果を奏する。

【００３９】このものでは、前記のステップ(S90) が既
述請求項２に記載の「判定手段」に相当する。．上記の実施の形態では、前回の燃焼動作での起電力
値(40)である第２記憶値(X₂)に対して、今回の燃焼動作
にて比較される第１記憶値(X₁)を、その燃焼開始から６
０秒後の起電力値(40)としたが、前記の６０秒後でなく
ても前記燃焼状態の安定後であればよい。

【００４０】．上記の実施の形態では、上記の限界値
(66)を、バーナ(3) での燃焼量に拘らず一定の値とした
が、これを、前記燃焼量に応じて適切な値、例えば、燃
焼量が大きい程、限界値を高くなるように設定するもの
でもよい。．上記の実施の形態では、前回の燃焼動作の終了時点
から今回の燃焼動作の開示時点までの時間が所定時間よ
りも長い場合、異常判定の為の判定手段を非能動化する
ものとしたが、前記非能動化しないものでもよい。

【００４１】．上記の実施の形態では、湯沸器(1) に
本願発明を実施したが、燃焼式ファンヒータやガスコン
ロに実施してもよい。．上記の実施の形態では、既述の「検知手段」として
熱電対を示したが、フレームロッドでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態の湯沸器(1) の説明図

【図２】図２は、図１の熱電対(4) の起電力値(40)を示
すグラフ

【図３】図１の制御回路(5) のマイクロコンピューター
に格納された制御プログラムを示すフローチャート

【図４】同上

【図５】他の実施の形態の湯沸器(1) のマイクロコンピ
ューターに格納された制御プログラムの一部を示すフロ
ーチャート

【図６】従来の湯沸器(1) の説明図

【図７】図６の熱電対(4) の起電力値(40)を示すグラフ

【符号の説明】 (3) ・・・バーナ (5) ・・・制御回路 (31)・・・ガス栓 (4) ・・・熱電対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ手段での燃焼状態の正常・異常を
監視する装置であって、前記燃焼状態を検知する検知手段と、前記燃焼状態が正常となった旨を検出する検出手段と、前記バーナ手段の前回の燃焼動作に於ける前記検出され
た正常な燃焼状態に対する前記検知手段の検知出力値に
基づいて、前記バーナ手段の今回の燃焼動作に於ける前
記燃焼状態の異常を判定する為の基準値を設定する設定
手段と、前記今回の燃焼動作に於ける前記検知手段の検知出力値
と前記基準値とを比較して前記燃焼状態の異常を判定す
る判定手段と、を具備する燃焼監視装置。
【請求項２】バーナ手段での燃焼状態の正常・異常を
監視する装置であって、前記燃焼状態を検知する検知手段と、前記燃焼状態が正常となった旨を検出する検出手段と、前記バーナ手段の前回の燃焼動作に於ける前記検出され
た正常な燃焼状態に対する前記検知手段の検知出力値と
前記バーナ手段の今回の燃焼動作に於ける前記検知手段
の検知出力値との差値を設定値と比較して前記今回の燃
焼動作に於ける前記燃焼状態の異常を判定する判定手段
と、を具備する燃焼監視装置。
【請求項３】前記検知手段は、前記バーナ手段での燃
焼の温度を検知する温度検知手段を含む請求項１又は２
に記載の燃焼監視装置。
【請求項４】前記判定手段の判定出力に応答して前記
バーナ手段を非能動化する制御手段を更に具備する請求
項１〜３の何れかに記載の燃焼監視装置。
【請求項５】前記検知手段の検知出力値と一定の限界
値とを比較して前記燃焼状態の異常を判定する第２の判
定手段を更に具備する請求項１〜４の何れかに記載の燃
焼監視装置。
【請求項６】前記前回の燃焼動作の終了時点から前記
今回の燃焼動作の開始時点までの時間が所定時間を越え
た旨を検知する時間検知手段と、前記時間検知手段の検
知出力に応答して前記判定手段を非能動化する第２の制
御手段と、を更に具備する請求項１〜５の何れかに記載
の燃焼監視装置。