JPH1019249A - 異常燃焼検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯機等の燃焼機器の熱交換器の閉塞による
異常燃焼を風などの外乱の影響を受けずに正確に検出す
る装置を提供する。 【解決手段】 燃焼状態を検出するセンサからの信号を
基準値と比較して異常信号を検出し、この異常信号を所
定の時間に亘って計数し、異常信号が所定の時間内に継
続的に現れるときに異常燃焼と判定する。風を検出し、
異常燃焼の検出に影響を及ぼす恐れのある風が検出され
るときに異常燃焼の判定を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃焼機器の異常燃焼
を検出する装置、特に風の影響による異常燃焼の誤検出
を避けるようにした異常燃焼検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスや石油を熱源とする燃焼機器
においては、例えば、熱交換器の閉塞による異常燃焼を
防ぐために、種々のセンサを用いて燃焼状態を検知して
いる。この燃焼センサとしては、火炎中のイオンを捕捉
するフレームロッドセンサや燃焼ファンの駆動電圧また
は電流を検出するセンサや燃焼部位へ供給される空気量
を検知する風量センサなどが用いられている。このよう
なセンサを用いて異常燃焼が検出された場合には、空気
量増加などして燃焼状態を改善し、それでも改善できな
い場合は、燃料供給の停止、燃焼の停止、送風の停止な
ど燃焼に係わるすべての機能をロックアウトして事故が
起こらないようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えばフレームロッド
センサを用いて熱交換器の閉塞等に起因する異常燃焼を
モニタしている従来の異常燃焼検出装置においては、火
炎の中に存在するイオンを捕捉することによってフレー
ムロッドに流れる電流を検知し、この電流値が所定の基
準値を越えるときに熱交換器の閉塞が起こり、空気量、
すなわち酸素量が不足し、その結果として一酸化炭素量
が増大する異常燃焼が起こっていると判断している。こ
のフレームロッドセンサを用いる場合には、マイナスイ
オンを検出する場合とプラスイオンを検出する場合とが
あるので、電流値が基準値を越える態様には、基準値よ
りも大きくなる場合と小さくなる場合とがある。

【０００４】このような従来の異常燃焼検出装置におい
ては、燃焼機器が設置してある場所に風が吹いているよ
うな場合などは、風の影響によって一時的な空気量減少
状態が引き起こされ、熱交換器の閉塞による空気量の減
少との区別が付かないことがある。このように風を異常
燃焼として検出してしまうと、熱交換器の閉塞がない良
好な状態であっても、熱交換器の閉塞が起こったと判断
してしまう欠点がある。

【０００５】本発明の目的は上述した従来の欠点を軽減
し、風による異常燃焼の誤検出を無くすことができるよ
うに構成した異常燃焼検出装置を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による異常燃焼検
出装置は、燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段と、
この検知手段から出力される燃焼状態を表す検出値が、
予め決められた第１の基準値を越えるときに異常信号を
出力する第１の判定手段と、この第１の判定手段から出
力される異常信号を計数する計数手段と、この計数手段
の計数値が予め決められた第２の基準値を越えるときに
燃焼異常と判定する第２の判定手段とを具えることを特
徴とするものである。このような本発明による異常燃焼
検出装置の好適な実施例においては、前記計数手段を、
前記第１の判定手段から出力される異常信号を所定の時
間に亘って計数するように構成する。本発明による異常
燃焼検出装置の他の好適な実施例においては、前記計数
手段を、１回の燃焼中に生起される異常信号を計数する
ように構成し、前記第２の判定手段を、前記計数手段の
計数値が所定の回数を越える事態が第２の基準値として
設定された所定の燃焼回数に亘って連続して生起される
ときに燃焼異常と判定するように構成する。また、上述
した燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段には、後述
する実施例で示すように火炎中のイオンを検出するフレ
ームロッドセンサを設けるのが好適である。さらに、こ
の燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段として、燃焼
部位への送風を行なう燃焼ファンの駆動状態を検出する
手段を設けるのが好適である。

【０００７】このような本発明による異常燃焼検出装置
においては、燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段の
出力信号が第１の基準値を越える回数を所定の時間内で
計数し、この回数が第２の基準値を越えるときに異常燃
焼であると判定するように構成している。一方、風や外
乱は一時的なものであるので、所定の時間内での計数値
は第２の基準値を越えるようなことはないので、異常燃
焼として誤判定されることはなく、燃焼状態を正確に検
出することができる。

【０００８】さらに、本発明による異常燃焼検出装置
は、燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段と、この燃
焼状態検知手段からの信号に基づいて異常燃焼の判定を
行なう第１の判定手段と、燃焼部位における空気の流れ
を検出する風検出手段と、この風検出手段から出力され
る信号を処理して前記第１の判定手段における異常燃焼
の判定に影響が出るか否かを判定する第２の判定手段と
を具え、前記第２の判定手段からの出力によって前記第
１の判定手段での判定動作を制御する判定制御手段とを
設けたことを特徴とするものである。

【０００９】このような本発明による異常燃焼検出装置
によれば、風検出手段を設け、風が検出されたときには
異常燃焼の判定を行なう第１の判定手段の動作を制御す
るようにしたので、風による影響を受けない正確な異常
燃焼の検出を行なうことができる。

【００１０】上述した本発明による異常燃焼検出装置の
好適な実施例では、前記風検出手段を燃焼用ファンの回
転を検出するように構成し、この燃焼用ファンの駆動が
停止しているときにその回転が検出されたときは、前記
第１の判定手段での異常燃焼の判定を禁止するように前
記判定制御手段を構成する。本発明によるさらに他の好
適な実施例においては、前記風検出手段を燃焼用ファン
の回転数を検出するように構成し、この燃焼用ファンの
駆動が停止しているときにその回転が検出されたとき
は、その回転数に応じて前記第１の判定手段での異常燃
焼の判定の基準値を補正するように前記判定制御手段を
構成する。本発明によるさらに他の好適な実施例におい
ては、前記燃焼用ファンの回転方向が正常回転方向と同
じ場合には前記第１の判定手段での異常燃焼判定の基準
値を高く設定し、逆方向の場合には前記基準値を低く設
定するように前記判定制御手段を構成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は通常屋外に設置されるガス
給湯機の構成を示すものであり、本発明による異常燃焼
検出装置を有効に適用することができる燃焼機器の一つ
である。外匣11の正面には吸気口12と排気口13とが形成
されており、吸気口から空気を取り入れて燃焼部位へ導
き、加熱された燃焼ガスを熱交換器に通して熱交換器内
の水を加熱するようにしている。なお、給湯機には、ガ
ス接続口14、給水接続口15、給湯接続口16、電源コード
17などが設けられているが、これらは本発明の要旨では
ないので説明を省略する。

【００１２】図２は給湯機の外匣11の内部に設けられた
燃焼部および本発明による異常燃焼検出装置の１実施例
を示すものである。燃焼部には複数のバーナ21が設けら
れており、これらバーナの下部には金属板22が配置さ
れ、この金属板にあけた開口23を経て燃焼ファン24から
空気が供給されるように構成されている。バーナ21の上
方には火炎25の中に存在するイオンを捕捉する金属製の
フレームロッド26を絶縁支持部材27を介して設ける。上
述した金属板22およびフレームロッド26はフレームロッ
ドセンサを構成するものである。

【００１３】金属板22およびフレームロッド26は変成器
28の２次コイルおよび抵抗29を介して接続し、この変成
器の１次コイルは交流電源30に接続する。火炎25中には
プラスのイオンとマイナスのイオンとが発生し、フレー
ムロッド26が交流電源30によって正に成極される半周期
ではマイナスイオンが捕捉され、次の半周期で負に成極
されるときはプラスイオンが捕捉されることになる。こ
れらマイナスイオンおよびプラスイオンの何れか一方ま
たは双方を検出することによって燃焼状態を検知するこ
とができるが、本例ではマイナスイオンを検出するもの
とする。すなわち、フレームロッド26が正に成極される
期間にフレームロッドに捕捉されるマイナスイオンによ
って抵抗29を経て流れるイオン電流を電圧の形で検知す
るようにしている。したがって、フレームロッド電流は
交流電源30の周波数でサンプリングされるようなものと
なる。この抵抗29の両端間に現れる電圧をフレームロッ
ド電流に比例した値として第１の判定回路31に供給す
る。

【００１４】図３は上述したようにして抵抗29間に現れ
る電圧の形態で検出されるフレームロッド電流と異常燃
焼によって発生されるCOの量との関係を示すものであ
る。COの量が増大するに伴ってフレームロッド電流も大
きくなり、異常燃焼として判断されるCO値E₀に対応する
フレームロッド電流値を基準値I₀として設定する。第１
の判定回路31においては、フレームロッド電流とこの基
準値とを比較し、フレームロッド電流がこの基準値I₀を
越えるときに異常燃焼の可能性があると判定して異常燃
焼信号を出力する。

【００１５】上述したように第１の判定回路31から出力
される異常燃焼信号を計数回路32に供給し、所定時間内
に発生される異常燃焼信号を計数する。次にこの計数値
を第２の判定回路33に供給し、ここで計数値を基準計数
値と比較する。一般に、風によって空気量減少が起こる
のは時間的に見て長い期間ではないのに対し、熱交換器
の閉塞による空気量減少は定常的に起こる性質のもので
ある。したがって、所定時間内の異常燃焼信号の発生回
数は風による場合には小さな値となるが、熱交換器の閉
塞による場合は大きな値となる。本発明ではこの点に着
目して、計数回路32で計数した所定時間内の異常燃焼信
号の値を基準値と比較し、この基準値を越えない場合に
は風による異常燃焼であると判定し、基準値を越える場
合のみ異常燃焼判定信号を出力するように構成する。

【００１６】上述したようにして第２の判定回路33から
出力される異常燃焼判定信号を燃焼制御回路34に供給
し、この燃焼制御回路によって異常燃焼時に必要とされ
る動作を実行するようにする。例えば、ガスの供給を止
めるとともに燃焼ファン24の駆動を停止するような制御
を行なう。このように本発明によれば、燃焼状態を検出
し、異常燃焼状態が検出されたら直ちに異常燃焼と判定
するのではなく、その状態が所定の時間に亘って持続す
るときに初めて真の異常燃焼であると判定するようにし
たので、風による異常燃焼の誤検出を有効に防止するこ
とができる。

【００１７】図４は上述した本発明による異常燃焼検出
装置の動作を示すフローチャートであり、上述した種々
の回路での動作とこれらを制御する上位のコンピュータ
による制御とが含まれている。ステップＳ1 において燃
焼指令が出されていることを判断すると、ステップＳ2
において着火燃焼を実行する。これによってフレームロ
ッド電流が流れるが、この電流は種々の要因によって変
動し、変動が大きいと異常燃焼の検出精度が悪くなって
しまうので、先ずステップＳ3 において燃焼量が安定し
ているか否を判定し、安定していると判定された場合に
さらにステップＳ4 においてフレームロッド電流(FR 電
流) が安定しているか否を判定し、FR電流が十分に安定
していると判定されたら、次にステップＳ5 においてFR
電流の読み込みを行なう。この読み込みは、例えば１秒
周期で行われる。

【００１８】このようにして順次に読み込まれるFR電流
の値をステップＳ6 では、第１の判定回路31において基
準値E₀と比較し、基準値を越えるときに異常燃焼信号を
出力する。次のステップＳ7 では、計数回路32において
この異常燃焼信号を所定の期間に亘って計数するステッ
プＳ8 では、第２の判定回路33において、計数値を第２
の基準値と比較し、計数値が基準値を越えるときにステ
ップＳ9 で示すように異常燃焼と判定する。このように
異常燃焼として判定されたらステップＳ10に示すように
燃焼制御回路34は異常燃焼時の処理モードを実行する。

【００１９】上述した実施例においては、燃焼状態を検
知するのに、イオン電流を検出するフレームロッドセン
サを用いたが、本発明においては他のセンサを用いるこ
とができる。例えば熱交換器が閉塞されると燃焼ファン
24の負荷が増大するという現象を利用して、ファンモー
タの負荷電流または電圧を検出するセンサを用いること
もできる。また、熱交換器の閉塞による燃焼ファンの負
荷の増大に伴ってファンの回転数を減少するという現象
を利用してファンの回転数を検知するセンサを用いるこ
ともできる。いずれのセンサを用いる場合にも、異常燃
焼と判定されるときに発生される異常燃焼信号を所定の
時間に亘って計数し、その計数値が所定の基準値を越え
るときに初めて異常燃焼であると判定することによって
風の影響を受けずにきわめて正確に異常燃焼の検出を行
なうことができる。

【００２０】また、上述した実施例においては、計数回
路32は、第１の判定回路31から出力される異常信号を所
定の時間に亘って計数し、第２の判定回路33はこの計数
値が第２の基準値を越えるときに異常燃焼であると判定
したが、本発明によれば１回の燃焼中に何回異常信号が
出力されたかを計数し、その計数値が所定値以上となる
燃焼の連続回数を計数することによって異常燃焼を判定
するように構成することもできる。例えば、１回の燃焼
で３回以上異常燃焼信号が出力される状態が６回の燃焼
に亘って連続的に生起したときに熱交換器閉塞と判断す
るようにしても良い。

【００２１】図５は本発明による異常燃焼検出装置の他
の実施例を示すブロック図である。本例において前例と
同じ部分には同じ符号を付けて示した。本例でもフレー
ムロッドセンサを設けて燃焼状態を検知する点は上述し
た実施例と同様である。すなわち、抵抗29間に現れるフ
レームロッド電流に比例した電圧を第１の判定回路31に
供給し、ここで所定の基準値と比較して異常燃焼か否か
の判定を行なう。本例では、燃焼ファン24の回転を検出
する回転センサ41を設ける。この回転センサ41は後述す
るところから明らかなように燃焼部位での空気の流れを
検出する風検出手段を構成するものである。本実施例に
おいては、このように風の影響を検知するのに本来の燃
焼のために設けられている燃焼ファン24の回転センサ41
を用いているので、別個に風検知手段を設ける必要がな
くなり、構成が簡単で安価となる。一方、この燃焼ファ
ン24は燃焼中は駆動しているので、燃焼中は風の検出を
行なうことはできないが、ファンの駆動停止中は風を検
出することができる。

【００２２】この回転センサ41の出力信号を第２の判定
回路42へ供給し、検出された風が異常燃焼の検出に影響
を及ぼす恐れのあるものであるか否かを判定する。この
判定で、検出された風が異常燃焼の検出に影響を及ぼす
恐れがあると判定されると、その情報が判定制御回路43
へ供給される。この判定制御回路43は第１の判定回路31
に制御信号を送り所望の判定制御を行なうことができ
る。上述したように本例では、燃焼ファン24が駆動され
ていないとき、すなわち燃焼が行われていないときに常
時風を検知しており、燃焼が再開される直前に検知され
た風に基づいて所定の時間の間判定制御を行なうもので
あり、この時間が経過した後は通常の異常燃焼検出動作
が行われることになる。風は常に一定の状態で吹いてい
るのではなく、時々刻々変化しているので、上述した所
定の時間もこのような風の特性を考慮して最適な値に設
定すれば良い。

【００２３】図６は上述した判定制御の一例における動
作を示すフローチャートである。先ずステップＳ1 にお
いて、非燃焼中であるか否かを判定し、燃焼中でないと
判定された場合には、次のステップＳ2 において燃焼フ
ァン24に対する駆動信号が出されているか否かを判定
し、駆動信号が出されていないと判定された場合には、
さらにステップＳ3 において燃焼ファン24の回転を回転
センサ41によって検出し、異常燃焼の検出に影響を及ぼ
す恐れのある程度の風が吹いているか否かを判定する。
ここで、そのような風が吹いていないと判定される場合
には、ステップＳ4 で示すように通常通りの異常燃焼検
出動作を行なう。この異常燃焼検出動作は、第１の実施
例において説明したようにフレームロッドセンサの出力
信号が基準値を越えるときは熱交換器の閉塞による異常
燃焼が発生していると判定する。一方、燃焼ファン24の
停止時に、異常燃焼の検出に影響を及ぼすような強い風
が吹いていると判定された場合には、ステップＳ5 に示
すように有風モードを設定し、次のステップＳ6 におい
てはこの有風モード下での異常燃焼検出動作の制御を行
なう。

【００２４】上述したステップＳ6 における有風モード
での異常燃焼検出動作の制御の内容としては種々のもの
が考えられるが、その幾つかを説明する。先ず、最も単
純な方法では、有風モードであると判定された場合に
は、所定の時間だけ異常燃焼の検出動作を禁止するもの
である。また、燃焼ファン24の回転数を回転センサ41で
検知し、この検知した回転数に応じて第１の判定回路31
における基準値の高さを調整することもできる。すなわ
ち、強い向かい風が吹いているときは空気流の不足が起
こり、熱交換器の閉塞による空気流の減少と区別が付か
なくなる恐れがあるので、基準値を高くするようにす
る。燃焼再開後、所定の時間に亘ってこのように変更し
た基準値を用いて異常燃焼の判定をおこなうようにして
いる。

【００２５】さらに、回転センサ41において燃焼ファン
24の回転数のみでなく、回転方向も検出するように構成
し、風によるファンの回転方向が、ファンが駆動された
ときに発生される空気流の方向と同じ場合には、第１の
判定回路31における基準値I₀を通常の場合よりも高く設
定し、これとは反対に、風の向きがファンによって発生
される空気流の方向とは逆の場合には、上述した基準値
を低く設定する。所定の時間に亘ってこのように変更し
た基準値に用いて異常燃焼の判定を行い、所定の時間後
は通常の基準値に戻して異常燃焼の判定を行なうように
する。

【００２６】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば
上述した実施例においては、本発明をガス給湯器に適用
したが、石油のような他の熱源を用いる給湯器に適用す
ることもできる。また、上述した実施例においては、フ
レームロッドセンサを用いて燃焼状態の検出を行うよう
にしたが他の任意の型式の燃焼センサを用いることがで
きる。さらに、風検出手段として燃焼ファンの回転セン
サを用いたが、他の任意の型式の風センサを用いること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本願の第１の発明にお
いては、燃焼状態センサから出力される信号が或る基準
値を越えたら直ちに異常燃焼であると判断するのではな
く、所定の時間に亘って継続する場合に異常燃焼である
と判定するようにしたので、風による空気流の不足と熱
交換器の閉塞による空気流の不足とを明瞭に区別するこ
とができ、異常燃焼検出の精度を大幅に向上することが
できる。また、本願の第２の発明においては、風を検出
し、この風が異常燃焼の判定に影響を及ぼすものである
か否かを判断し、影響を及ぼすと判定された場合にだ
け、異常燃焼判定動作を制御するようにしたので、風に
影響されることなく正確に異常燃焼を検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を適用するのに好適なガス給湯
器の外観を示す斜視図である。

【図２】図２は、本発明による異常燃焼検出装置の第１
の実施例の構成を示す図である。

【図３】図３は、同じくそのフレームロッドセンサの動
作特性を示すグラフである。

【図４】図４は、同じくその動作を説明するフローチャ
ートである。

【図５】図５は、本発明の異常燃焼検出装置の第２の実
施例の構成を示す図である。

【図６】図６は、同じくその動作を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

21 バーナ 22 金属板 23 開口 24 燃焼ファン 25 火炎 26 フレームロッド 27 絶縁支持部材 28 変成器 30 交流電源 31 第１の判定回路 32 計数回路 33 第２の判定回路 34 燃焼制御回路 41 回転センサ 42 第２の判定回路 43 判定制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 保彰 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 鶴田 透 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段
   と、 この検知手段から出力される燃焼状態を表す検出値が、
   予め決められた第１の基準値を越えるときに異常信号を
   出力する第１の判定手段と、 この第１の判定手段から出力される異常信号を計数する
   計数手段と、 この計数手段の計数値が予め決められた第２の基準値を
   越えるときに燃焼異常と判定する第２の判定手段とを具
   えることを特徴とする異常燃焼検出装置。
2. 【請求項２】 前記計数手段を、前記第１の判定手段か
   ら出力される異常信号を所定の時間に亘って計数するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１に記載の異常燃
   焼検出装置。
3. 【請求項３】 前記計数手段を、１回の燃焼中に生起さ
   れる異常信号を計数するように構成し、前記第２の判定
   手段を、前記計数手段の計数値が所定の回数を越える事
   態が第２の基準値として設定された所定の燃焼回数に亘
   って連続して生起されるときに燃焼異常と判定するよう
   に構成したことを特徴とする請求項１に記載の異常燃焼
   検出装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼機器の燃焼状態を検知する検知
   手段が、火炎中のイオンを検出するフレームロッドセン
   サを具えることを特徴とする請求項１に記載の異常燃焼
   検出装置。
5. 【請求項５】 前記燃焼機器の燃焼状態を検知する検知
   手段が、燃焼部位へ送風を行なう燃焼ファンの駆動状態
   を検出する手段を具えることを特徴とする請求項１に記
   載の異常燃焼検出装置。
6. 【請求項６】 燃焼機器の燃焼状態を検知する検知手段
   と、 この燃焼状態検知手段からの信号に基づいて異常燃焼の
   判定を行なう第１の判定手段と、 燃焼部位における空気の流れを検出する風検出手段と、 この風検出手段から出力される信号を処理して前記第１
   の判定手段における異常燃焼の判定に影響が出るか否か
   を判定する第２の判定手段とを具え、 前記第２の判定手段からの出力によって前記第１の判定
   手段での判定動作を制御する判定制御手段とを設けたこ
   とを特徴とする異常燃焼検出装置。
7. 【請求項７】 前記風検出手段を燃焼用ファンの回転を
   検出するように構成し、この燃焼用ファンの駆動が停止
   しているときにその回転が検出されたときは、前記第１
   の判定手段での異常燃焼の判定を禁止するように前記判
   定制御手段を構成したことを特徴とする請求項６に記載
   の異常燃焼検出装置。
8. 【請求項８】 前記風検出手段を燃焼用ファンの回転を
   検出するように構成し、この燃焼用ファンの駆動が停止
   しているときにその回転が検出されたときは、その回転
   数に応じて前記第１の判定手段での異常燃焼の判定の基
   準値を補正するように前記判定制御手段を構成したこと
   を特徴とする請求項６に記載の異常燃焼検出装置。
9. 【請求項９】 前記燃焼用ファンの回転方向が正常回転
   方向と同じ場合には前記第１の判定手段での異常燃焼判
   定の基準値を高く設定し、逆方向の場合には前記基準値
   を低く設定するように前記判定制御手段を構成したこと
   を特徴とする請求項８に記載の異常燃焼検出装置。