JPH11311412A

JPH11311412A - 開放型ガス燃焼器具

Info

Publication number: JPH11311412A
Application number: JP12113398A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Araki; 高明荒木; Akio Sakamoto; 紀生坂本
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JP3881774B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼異常の場合の器具の再使用を確実に禁止
する一方、使い勝手も確保する。【解決手段】バーナの点火後、Ｓ１４で炎検出から時
間Ｔ₁ を確認すると、一次熱電対の一次起電力ｖ₁ が判
定起電力Ｖ₁ 以上か否かを判別する。判定起電力Ｖ₁ を
下回っていれば、Ｓ１６のインターロック要求１により
器具の再使用を禁止する。判定起電力Ｖ₁ 以上であれ
ば、Ｓ１７で、炎検出から時間Ｔ₂ を確認して、二次熱
電対の二次起電力ｖ₂ が判定起電力Ｖ₂ 以上か否かを判
別する。判定起電力Ｖ₂ 以上であれば、Ｓ１９のインタ
ーロック要求２により器具の再使用を禁止する。但し、
再使用時に、Ｓ３でのインターロック要求１とＳ４での
インターロックからの時間Ｔ₃ の経過とを確認すると、
使用可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、元止め式湯沸器
等、燃焼用空気を室内から採り、燃焼ガスをそのまま室
内に排出する開放型ガス燃焼器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記開放型ガス燃焼器具、例えば元止め
式湯沸器では、室内の換気が不十分な場合や熱交換器の
フィンの間隙が燃焼生成物の付着によって閉塞を起こし
た場合には、燃焼用空気が採り込みにくくなり、不完全
燃焼に繋がる虞れがあることから、これらを事前に検知
してガスの供給を遮断する不完全燃焼防止装置（以下
「不燃防装置」と略称する）が具備される。具体的に
は、湯沸器のバーナの近傍に設置した一次熱電対と、バ
ーナの上方で熱交換器の燃焼室窓に臨ませた二次熱電対
とを、極性が逆向きになるように直列に接続し、ここで
得られる合成起電力を、ガス流路に設けたマグネット電
磁弁の保持に直接利用し、或はマグネット電磁弁を開閉
制御するコントローラに監視させる構成となっている。
よって、室内の酸素濃度が低下してきた場合は、バーナ
の炎のリフトや立ち消えにより一次熱電対の起電力が低
下することで、又、長期使用により熱交換器のフィン閉
塞が進行した場合は、燃焼排気熱により燃焼室窓の二次
熱電対の起電力が高くなることで、何れも合成起電力が
低下するため、マグネット電磁弁が直接、或はコントロ
ーラを介して閉弁され、ガスの供給が遮断されるものと
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記不完全燃焼の原因
のうち、フィンの閉塞の場合は、メンテナンスを行わず
に使用を続けると、閉塞が進行し、熱交換器等に損傷を
与えたり、炎が燃焼室の外部にあふれたりする虞れがあ
るため、一旦これを検知した後は器具の再使用を禁止す
る（いわゆるインターロックをかける）のが望ましい。
一方、酸素不足の場合は、室内の換気を行えば簡単に燃
焼異常の原因が解消されるから、この場合まで再使用が
禁止されると、逆に使い勝手を損なうことがある。しか
し、上記従来の不燃防装置においては、室内の酸素不足
もフィンの閉塞も共に、同じ合成起電力の低下で検知し
ているため、両者の区別ができず、結局上記不燃防装置
のように一時的にガスの供給を遮断するにとどめ、器具
の再使用時に改めて合成起電力の低下を検知して燃焼停
止を行わざるを得ない。ところが、この再使用時には、
夫々熱電対の起電力が立上って燃焼異常を検知可能にな
るまでの時間は不燃防装置が働かないため、当該時間は
器具を使用可能となり、フィンの閉塞が生じていた場合
にはこの時間の使用の繰り返しによって閉塞が進行し、
上記熱交換器の損傷等を生じさせてしまう。又、この
間、室内の空気は使用するごとに発生ＣＯに汚染される
ため、ＣＯ中毒の危険も生ずる。

【０００４】そこで、請求項１に記載の発明は、燃焼異
常の原因を確実に検知して、その原因に合わせた適切な
対処を可能とする開放型ガス燃焼器具を提供することを
目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、バーナの炎を検知する第
一検知手段とバーナの燃焼排気熱を検知する第二検知手
段とにより得られる情報を夫々個別に監視し、前記各検
知手段により前記バーナの燃焼異常が検知された際に
は、夫々運転禁止手段が前記バーナの燃焼を停止して器
具の使用を禁止する一方、その燃焼異常の検知がどちら
の検知手段によるかを判別する異常検知判別手段と、前
記器具の使用禁止時間をカウントするタイマ手段とを設
けて、前記燃焼異常の検知が前記第一検知手段によると
判別された場合は、前記器具の使用禁止時間が所定時間
に達すると使用禁止を解除することを特徴とするもので
ある。請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加え
て、各検知手段による検知精度の向上を図るために、第
一、第二検知手段を、夫々熱電素子を用い、バーナ点火
後の所定の判定時間にその起電力を予め設定された個別
の判定起電力と夫々比較する構成としたものである。請
求項３に記載の発明は、請求項２の目的に加えて、判定
時間や判定起電力を適正に設定した比較を行うために、
判定時間及び／又は判定起電力を、器具の能力又は燃料
ガスの種類に応じて変更可能としたものである。請求項
４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの目的に加
えて、バーナの連続燃焼時間が設定時間に達するとバー
ナの燃焼を停止させる消忘れタイマを備えたものにおい
て、連続再使用によるＣＯ中毒の危険を効果的に防止す
るために、バーナの連続燃焼時間が設定時間に達した場
合、運転禁止手段が前記バーナの燃焼を停止させて器具
の使用を禁止する一方、タイマ手段のカウントにより前
記器具の使用禁止時間が所定時間に達すると、使用禁止
を解除するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、開放型ガス燃焼器具とし
ての元止め式湯沸器（以下「湯沸器」という）の構造
図、図２はその概略図で、湯沸器１は、燃焼室２内に、
上水道に接続される給水管３からの水をバーナ４の燃焼
熱で加熱し、出湯管６から湯として送り出す熱交換器５
を備え、給水管３の上流には、操作ボタン７の押し操作
によりレバー８を介して開閉制御される水栓９と、ダイ
アフラム１０の一次圧室１１とが配置され、一次圧室１
１の下流に形成したベンチュリー１３を差圧管１４を介
してダイアフラム１０の二次圧室１２に接続させてい
る。又、このダイアフラム１０には、突棒１５が連結さ
れており、水栓９の開弁により給水管３内に通水される
と、ベンチュリー１３での通水によって二次圧室１２の
圧力が一次圧室１１より低下してダイアフラム１０が二
次圧室１２側へ動作することで、突棒１５がその動作に
連動し、バーナ４へのガス流路に配置されたマグネット
電磁弁１６の開弁機構１６ａを動作させてこれを開弁さ
せ、続いて水圧応動弁１７を開弁させるようになってい
る。尚、１９，２０は、夫々突棒１５の動作に連動し、
マグネット電磁弁１６、水圧応動弁１７の開弁に合わせ
て順次ＯＮされる水圧スイッチ、２１は、操作ボタン７
の押し操作に伴いレバー８を介してＯＮされるレバース
イッチで、夫々のＯＮ信号はコントローラ２２へ入力さ
れる。更に、ガス流路における水圧応動弁１７の下流側
には、操作ボタン７の押し操作に伴い開弁する器具栓１
８が設けられている。一方、コントローラ２２には、バ
ーナ４点火用の点火電極２３とイグナイタ２４、炎検知
用のフレームロッド２５が夫々接続される他、バーナ４
に併設したセンシングバーナ４ａの近傍に設けられる第
一検知手段としての一次熱電対２６と、バーナ４の上方
で燃焼室２における熱交換器５下部の内胴窓に臨ませて
設けられる第二検知手段としての二次熱電対２７とが、
夫々別個にコントローラ２２に接続され、夫々の起電力
がコントローラ２２へ入力されるようになっている。
尚、２８は乾電池、２９はＬＥＤランプである。

【０００７】又、図３はコントローラ２２における制御
回路のブロック図で、ここでは、電池電圧の最低補償電
圧を監視するリセット回路３１、原発振用のクロック回
路３２を備えたマイクロコンピュータ（以下「マイコ
ン」と略称する）３０を利用して、後述する点火制御及
び不完全燃焼防止制御を行うもので、各入力ポート（Ｐ
Ｉで示す）には、レバースイッチ２１、水圧スイッチ１
９，２０のＯＮ信号及び乾電池２８の電圧監視回路３３
からの電圧検知信号が夫々入力されると共に、フレーム
ロッド２５の電流値を検知する炎検知回路３４と、一次
熱電対２６の起電力を検知する一次起電力判定回路３５
と、二次熱電対２７の起電力を検知する二次起電力判定
回路３６とを介して、バーナ４の燃焼状態の検知及び判
定信号が夫々入力される。一方、各出力ポート（ＰＯで
示す）には、イグナイタ２４を動作させる点火回路３
７、マグネット電磁弁１６への吸着及び保持電流を供給
する電磁弁駆動回路３８が夫々接続されて、マイコン３
０からの出力に応じて夫々作動制御されるようになって
いる。

【０００８】以上の如く構成された湯沸器１の動作を図
４のフローチャートに従って説明する。まず、操作ボタ
ン７を押し操作すると、Ｓ１で、レバースイッチ２１が
ＯＮすると共に、器具栓１８及び水栓９が夫々開弁し、
前述の如く給水管３の通水に伴う突棒１５の動作でマグ
ネット電磁弁１６も開弁され、器具内への通水が行われ
る。次に、Ｓ２で突棒１５の動作に伴い水圧スイッチ１
９がＯＮすると、Ｓ３では、インターロック要求１があ
るか否かを判別する。即ち運転禁止状態であるか否かの
確認であるが、要求１は、後述する酸素不足検知のイン
ターロックによるものである。ここの判別でインターロ
ック要求１があれば、Ｓ４では、そのインターロックか
ら時間Ｔ₃ が経過したか否かを判別する。ここで時間Ｔ
₃ を経過していなければ、続く制御は行わず、Ｓ５でマ
グネット電磁弁１６はＯＦＦされ、インターロックは継
続される。一方、時間Ｔ₃ を経過していれば、Ｓ６で、
インターロック要求２があるか否かを判別する。この要
求２は、後述するフィン閉塞検知のインターロックによ
るものである。ここの判別でインターロック要求２があ
れば、Ｓ５でインターロックはそのまま継続される。

【０００９】一方、Ｓ６の判別でインターロック要求２
がなければ、次のＳ７で電圧監視回路３３から入力され
る電池電圧が２．１Ｖ以上か否かを判別する。ここで
２．１Ｖを下回っていれば、Ｓ８でＬＥＤランプ２９を
点灯させる。一方、２．１Ｖ以上であれば、Ｓ９でイグ
ナイタ２４を動作させて点火電極２３を連続スパークさ
せると共に、マグネット電磁弁１６へ吸着電流１を通電
させる。次にＳ１０の判別で、突棒１５による水圧応動
弁１７の開弁と同時の水圧スイッチ２０のＯＮ信号を確
認するが、このＯＮ信号がＳ２での水圧スイッチ１９の
ＯＮから２秒以内に得られなければ、Ｓ５でイグナイタ
２４をＯＦＦさせてマグネット電磁弁１６を閉弁させ、
点火制御を終了させる。逆に、水圧スイッチ２０のＯＮ
信号が適正に得られれば、水圧応動弁１７の開弁でガス
の供給がなされたとしてＳ１１でイグナイタ２４のみを
ＯＦＦさせる。こうしてバーナ４に点火され、Ｓ１２で
フレームロッド２５から炎検知回路３４を介してバーナ
４の燃焼が確認されると、Ｓ１３でマグネット電磁弁１
６への吸着電流を保持電流２に下げる。尚、着火ミスや
立ち消えが生じると、Ｓ１２で炎検出信号が得られない
ため、マイコン３０は電磁弁駆動回路３８への出力によ
ってマグネット電磁弁１６への吸着電流の供給を停止
し、マグネット電磁弁１６を閉弁させてガスの供給を遮
断する（Ｓ５）。

【００１０】続いて、マイコン３０は、上記点火制御の
後、一次熱電対２６、二次熱電対２７の起電力の立上り
により一次起電力判定回路３５、二次起電力判定回路３
６を介して夫々入力される判定信号を個別に監視して、
室内の酸素不足や熱交換器５のフィン閉塞による不完全
燃焼の発生を防止すべく、Ｓ１４以下の不完全燃焼防止
制御（以下「不燃防制御」と略称する）を実行してい
る。まず、Ｓ１４で、Ｓ１２の炎検出から第一判定時間
Ｔ₁ を経過したか否かを判別する。第一判定時間Ｔ₁ に
達すれば、次のＳ１５で、一次熱電対２６から得られる
一次起電力ｖ₁ が、判定起電力Ｖ₁ 以上か否かを判別す
る。これは、図５（Ａ）に示す如く、室内の酸素不足状
態での使用開始の場合（水から加熱、いわゆるコールド
スタートの場合）は、一次熱電対２６の一次起電力ｖ₁
の立上りが正常な立上りｖ_o より遅く、緩やかに上昇す
ることから、第一判定時間Ｔ₁ で判定起電力Ｖ₁ に達し
たか否かを確認することで、酸素不足の検知を可能とし
たものである。よって、ここでＮＯ、即ち一次起電力ｖ
₁ が判定起電力Ｖ₁ を下回っていれば、酸素不足による
炎のリフトや立ち消え等が生じたとして、Ｓ１６でイン
ターロック要求１を出力してＳ５でマグネット電磁弁１
６への吸着電流の供給を停止してこれを閉弁させ、器具
の再使用を禁止させる（インターロック）。一方、一次
起電力ｖ₁ が判定起電力Ｖ₁ 以上であれば、次のＳ１７
で炎検出から第二判定時間Ｔ₂ を経過したか否かを判別
する。第二判定時間Ｔ₂ に達すれば、Ｓ１８で、今度は
二次熱電対２７から得られる二次起電力ｖ₂ が、判定起
電力Ｖ₂ 以上か否かを判別する。これは図５（Ｂ）に示
す如く、フィンの閉塞状態での使用開始（コールドスタ
ート）の場合は、二次熱電対２７の二次起電力ｖ₂ の立
上りが通常の立上りｖ_o より早く、急激に上昇すること
から、第二判定時間Ｔ₂ で判定起電力Ｖ₂ に達したか否
かを確認することで、フィン閉塞の検知を可能としたも
のである。よって、ここでＹＥＳ、即ち二次起電力ｖ₂
が判定起電力Ｖ₂ 以上であれば、フィンの閉塞によるも
のとして、Ｓ１９でインターロック要求２を出力してＳ
５でマグネット電磁弁１６を閉弁させ、器具の再使用を
禁止させる。尚、Ｓ１８の判別でフィン閉塞が検知され
なかった場合は、燃焼が継続されるが、Ｓ２の水圧スイ
ッチ１９のＯＮ検知後２０分経過をＳ２０で確認する
と、マグネット電磁弁１６を閉弁させてバーナ４を自動
消火させる消忘れタイマが働くが、このとき、Ｓ１６で
インターロック要求１を出してバーナ４を消火させるた
め、ここから再使用する際は、Ｓ３の判別でインターロ
ック要求１を確認し、Ｓ４の判別で時間Ｔ₃ の経過を確
認した場合にのみ使用可能となる。従って、消忘れタイ
マの動作後は即再使用されることがなくなり、連続再使
用によるＣＯ中毒事故を効果的に防止できる。

【００１１】以上の如く、上記形態においては、一次熱
電対２６と二次熱電対２７との起電力を夫々個別に監視
したことで、酸素不足とフィン閉塞とを夫々確実に検知
してインターロックをかける安全対策が可能となる。但
し、酸素不足による場合は、室内の換気により再使用を
禁止する原因は解消されることを考慮して、ここでは、
インターロックが酸素不足による場合かフィン閉塞によ
る場合かを判別して、酸素不足によるインターロックの
場合は、上記Ｓ３〜Ｓ６におけるように時間Ｔ₃ 経過し
ていれば器具の再使用を許容する時間制限のインターロ
ックとして、使い勝手を確保している。よって、燃焼異
常の原因に合わせた適切な対処が可能となるのである。
又、ここでは、一次熱電対２６の一次起電力ｖ₁ と二次
熱電対２７の二次起電力ｖ₂ とを判定する判定起電力
を、Ｖ₁ ，Ｖ₂ と個別に設定しているため、夫々酸素不
足とフィン閉塞とに合わせた適正な判定レベルを設定で
き、検知精度の向上も期待できる。

【００１２】尚、上記形態においては、図３に示すよう
にマイコン３０の入力ポートPI₉ （Ａ／Ｄ変換ポート）
に、２つの分割抵抗３９，４０による分圧値が入力可能
となっている。これは、上記不燃防制御に使用する第
一、第二判定時間Ｔ₁ ，Ｔ₂ や判定起電力Ｖ₁ ，Ｖ₂ を
ガスの種類に応じて予め複数用意しておき、ガスの種類
に応じて分割抵抗４０を取り替えることで、入力される
分圧値の相違に合わせてこれらの判定時間Ｔ₁ ，Ｔ₂ や
判定起電力Ｖ₁ ，Ｖ₂ を変更して、ガスの種類に応じた
適正な起電力の判定を可能としたものである。同様に、
入力ポートPI₁₀（Ａ／Ｄ変換ポート）には、一方を可変
抵抗器４２とした分割抵抗４１，４２による分圧値が入
力可能となっている。これも、上記可変抵抗器４２を、
器具の能力調整（ガス量調整）に連動して変化させるこ
とで、入力される抵抗値に合わせて判定時間Ｔ₁ ，Ｔ₂
や判定起電力Ｖ₁ ，Ｖ₂ を変更（例えば、能力が小さけ
れば判定時間を遅くし、判定起電力を小さくする等）
し、器具の能力に応じた適正な起電力の判定を可能とし
たものである。又、上記形態で示す不燃防制御では、一
次起電力ｖ₁ と二次起電力ｖ₂ とを判定起電力と比較す
る時間を夫々別々にしているが（Ｓ１４，１７）、同じ
時間で比較を行っても良い。更に、酸素不足によるイン
ターロックのタイマー時間Ｔ₃も、器具能力や燃焼時間
等に合わせて変更することができる。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、前記第
一検知手段と第二検知手段とからの情報を夫々個別に監
視し、夫々バーナの燃焼異常が検知された際にはバーナ
の燃焼を停止して器具の使用を禁止する一方、燃焼異常
の検知が前記第一検知手段による場合は、器具の使用禁
止時間が所定時間に達すると使用禁止を解除すること
で、フィン閉塞のような使用が望ましくない原因による
燃焼異常が生じた場合は、器具の使用を確実に禁止で
き、安全性が高まる一方、酸素不足のような燃焼異常が
生じた場合は、時間制限の使用禁止となって、室内の換
気で原因が解消された場合の再使用が可能となり、使い
勝手を確保できる。よって、燃焼異常の原因に応じた適
切な対処が行えることになる。請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１の効果に加えて、第一、第二検知手段
を、夫々熱電素子を用い、バーナ点火後の所定の判定時
間にその起電力を予め設定された個別の判定起電力と夫
々比較する構成としたことで、検知する燃焼異常の原因
に応じた適正な判定起電力を設定でき、精度の高い燃焼
異常検知が行える。請求項３に記載の発明によれば、請
求項２の効果に加えて、判定時間及び／又は判定起電力
を、器具の能力又は燃料ガスの種類に応じて変更可能と
したことで、判定時間や判定起電力を適正に設定した比
較を行うことができる。請求項４に記載の発明によれ
ば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、バーナの
連続燃焼時間が設定時間に達した場合、運転禁止手段が
前記バーナの燃焼を停止させて器具の使用を禁止する一
方、タイマ手段のカウントにより前記器具の使用禁止時
間が所定時間に達すると、使用禁止を解除することで、
消忘れタイマが働いた後も連続再使用を防止して安全性
を確保可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】湯沸器の構造図である。

【図２】湯沸器の概略図である。

【図３】コントローラにおける制御回路のブロック図で
ある。

【図４】点火制御及び不燃防制御のフローチャートであ
る。

【図５】（Ａ）酸素不足の場合の一次起電力の立上りの
変化を示すグラフである。（Ｂ）フィン閉塞の場合の二次起電力の立上りの変化を
示すグラフである。

【符号の説明】

１・・湯沸器、２・・燃焼室、４・・バーナ、５・・熱
交換器、７・・コントローラ、１６・・マグネット電磁
弁、２６・・一次熱電対、２７・・二次熱電対、３０・
・マイコン、３５・・一次起電力判定回路、３６・・二
次起電力判定回路、３８・・電磁弁駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの炎を検知する第一検知手段と、
前記バーナによる燃焼排気熱を検知する第二検知手段
と、前記バーナの燃焼を停止させてその後の使用を禁止
する運転禁止手段とを備えた開放型ガス燃焼器具であっ
て、前記第一検知手段と第二検知手段とにより得られる情報
を夫々個別に監視し、前記各検知手段により前記バーナ
の燃焼異常が検知された際には、夫々前記運転禁止手段
が前記バーナの燃焼を停止して器具の使用を禁止する一
方、その燃焼異常の検知がどちらの検知手段によるかを
判別する異常検知判別手段と、前記器具の使用禁止時間
をカウントするタイマ手段とを設けて、前記燃焼異常の
検知が前記第一検知手段によると判別された場合は、前
記器具の使用禁止時間が所定時間に達すると使用禁止を
解除することを特徴とする開放型ガス燃焼器具。
【請求項２】第一、第二検知手段が、夫々熱電素子を
用い、バーナ点火後の所定の判定時間にその起電力を予
め設定された個別の判定起電力と比較するものである請
求項１に記載の開放型ガス燃焼器具。
【請求項３】判定時間及び／又は判定起電力を、器具
の能力又は燃料ガスの種類に応じて変更可能とした請求
項２に記載の開放型ガス燃焼器具。
【請求項４】バーナの連続燃焼時間が設定時間に達し
た場合、運転禁止手段が前記バーナの燃焼を停止させて
器具の使用を禁止する一方、タイマ手段のカウントによ
り前記器具の使用禁止時間が所定時間に達すると、使用
禁止を解除する請求項１乃至３の何れかに記載の開放型
ガス燃焼器具。