JP4161105B2 - ガス瞬間湯沸器の燃焼停止要因の判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に台所などに設置されるガス瞬間湯沸器において、バーナーの燃焼停止の原因を特定することができる燃焼停止要因の判定装置に関するものである。

従来からガス瞬間湯沸器には、燃焼状態を監視して事故を回避するための安全対策が施されている。例えば、以下の特許文献１〜３には、燃焼温度の低下の度合いを検出して、その要因が酸欠による不完全燃焼によるものであるか、又はガス元栓の閉止によるものであるかを判定するようにしていた。

ところが、燃焼温度が十分に高く、燃焼が安定している場合には、これらの判定方法で何ら問題はないが、特許文献１〜３に開示されている構成では、バーナーの点火直後の燃焼が不安定な時期においてガス元栓を閉止しても不完全燃焼であると判定してしまう。
特開２００２−７１１３１公報 特開２０００−１８５７９公報 特開２０００−１８５８１公報

そこで本発明では、バーナーの燃焼温度の降下の原因が、不完全燃焼によるものであるか、ガスの元栓を閉止したことによるものであるかを区別することができる判定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、バーナーの燃焼温度を検出する検出手段を備えたガス瞬間湯沸器において、前記検出手段が検出した検出値に対する閾値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された閾値と検出手段が検出した検出値とを比較する比較手段とを備えており、前記比較手段が比較した結果、検出値が前記閾値を超えている場合において、単位時間当たりの検出値の減少量が、予め設定した所定値よりも大きい場合は、ガス元栓を閉止したと判定し、単位時間当たりの検出値の減少量が、予め設定した所定値よりも小さい場合は、酸欠による不完全燃焼であると判定し、前記比較手段が比較した結果、検出値が前記閾値を超えずに減少する場合には、ガス元栓を閉止したと判定する判定手段を設けた。

本発明では、バーナーの点火直後で燃焼が安定していない時期と、燃焼が安定している時期との境界に閾値を設定したので、バーナーの点火直後で燃焼が安定していない時期に燃焼温度が低下した場合には、ガス元栓を閉止したと判定することができ、バーナーの燃焼が安定している時期に燃焼温度が低下した場合においても、酸欠による不完全燃焼であるか、ガス元栓の閉止によるものであるかを適切に判定することができる。

バーナーの燃焼温度の検出手段として熱電対を採用すると、特に精度よく燃焼温度の変化を検出することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を実施したガス瞬間湯沸器１００の系統図である。図１に示すようにガス瞬間湯沸器１００は、熱交換器１を備えている。熱交換器１は、点火プラグ２と熱電対３を備えたバーナー４で加熱可能となっている。また、熱交換器１の周囲にはコイル状の配管１３が配置されている。

バーナー４は点火プラグ２で点火され、熱交換器１内の熱媒体（図示せず）を加熱する。配管１３は、途中に水バルブ１１を備えた給水管１２と接続されている。水は、給水管１２から水バルブ１１を経て配管１３内を通り、熱交換器１の周囲を旋回する間に加熱され、昇温して温水となる。

一方、バーナー４には、燃料ガスを供給するためのガス供給管１０が接続されている。ガス供給管１０とバーナー４の間には、バーナー４に供給するガスの量を調整するための電磁弁８やガスガバナ７が設けてある。また、図１に示すように、電磁弁８の開度調整や点火プラグ２の着火は、電装基板６が司っている。

また、熱電対３は、電装基板６と配線２２で接続されており、さらに電装基板６とＣＰＵ１５（マイコン）とは配線２３で接続されている。熱電対３は、バーナー４の燃焼温度を検出する。熱電対３が検出した燃焼温度の信号が、配線２２を介して電装基板６へ伝送され、電装基板６は、バーナー４の燃焼温度に対応する大きさの起電力値信号をＣＰＵ１５へ伝送（出力）する。熱電対３が検出した燃焼温度値が高いほど、高い起電力値がＣＰＵ１５に出力される。

ＣＰＵ１５は、メモリ１６（記憶手段）を備えている。メモリ１６には熱電対３の起電力値の閾値が記憶されている。この閾値は、バーナー４の燃焼が不安定な温度領域と安定している温度領域の境界に対応するように予め設定されている。

図２は、図１の熱電対３の起電力（単位：ｍＶ）の値が変化する様子を示すグラフである。点火プラグ２で点火してしばらくの間は、熱電対３の起電力値は上昇している（グラフが右肩上がりとなっている）が、バーナー４の燃焼は不安定である。起電力値が閾値を超え、バーナー４の燃焼が安定すると、燃焼温度は一定となり、起電力値も一定となる（グラフが水平になる）。これら熱電対３、電装基板６、ＣＰＵ１５及びメモリ１６により、判定装置５０が構成されている。

ところで、起電力値が閾値を超える前に（つまり、バーナー４の燃焼が安定する前に）ガス元栓（図示せず）を閉止すると、単位時間当たりの起電力の減少量が、比較的小さい状態で起電力の値が小さくなる。起電力の値が閾値を超えてから（つまり、バーナー４の燃焼が安定してから）ガス元栓を閉止すると、単位時間当たりの起電力の減少量が、比較的大きい状態で起電力の値が小さくなる。図２においては、単位時間当たりの減少量が小さい場合を「傾きが緩やか」と表現し、単位時間当たりの減少量が大きい場合を「傾きが急」と表現している。

一方、酸欠による不完全燃焼状態が生じると、不完全燃焼状態となってしばらくの間は、熱電対の起電力値は上昇を続け、やがて徐々に下降する。そのため、図２のグラフでは、単位時間当たりの起電力の減少量が比較的小さくなっている。したがって、判定装置５０は、バーナー４の燃焼が、ガス元栓を閉止したことによって停止されたか、又は酸欠状態で不完全燃焼を起こしたかを識別することができる。図２においては、熱電対の起電力値は、時刻ｔ₁において閾値に到達しており、時刻ｔ₂においてガス元栓を閉止した場合と不完全燃焼が生じている場合とを併記している。

上述の手順を整理すると、図３のようになる。図３は、本発明を実施する際の流れ図である。まず、熱交換器１の燃焼異常を検出手段（熱電対３）が検出する。次のステップで、この熱電対３が検出した検出値と、予め設定した閾値とを比較手段（ＣＰＵ１５）が比較する。検出値が閾値を超えていれば、さらに次のステップへ進み、検出値の減少量が所定値（単位時間当たりの熱電対１の起電力の減少量）より大きければ、判定手段（ＣＰＵ１５）は、ガス元栓が閉状態であると判定し、検出値の減少量が所定値より小さければ不完全燃焼による失火が生じていると判定する。検出値が閾値を超えていなければ、ガス元栓が閉状態であると判定される。

上述の例では、バーナー４の燃焼温度の検出手段として熱電対３を採用する例を示したが、熱電対３の他に、例えばバーナー４の燃焼の火炎を検出する火炎検出器（光学式火炎検出器、炎挿入式火炎検出器）を採用することができる。

本発明を実施したガス瞬間湯沸器の系統図である。 熱電対の起電力が変化する様子を示すグラフである。 本発明を実施する際の流れ図である。

符号の説明

１ 熱交換器
２ 点火プラグ
３ 熱電対
４ バーナー
６ 電装基板
７ ガスガバナ
８ 電磁弁
１０ ガス供給管
１１ 水バルブ
１２ 給水管
１３ 配管
１５ ＣＰＵ（比較手段、判定手段）
１６ メモリ
２０〜２３ 配線
５０ 判定装置
１００ ガス瞬間湯沸器

Claims (1)

1. バーナーの燃焼温度を検出する検出手段を備えたガス瞬間湯沸器において、
   前記検出手段が検出した検出値に対する閾値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された閾値と検出手段が検出した検出値とを比較する比較手段とを備えており、
   前記比較手段が比較した結果、検出値が前記閾値を超えている場合において、単位時間当たりの検出値の減少量が、予め設定した所定値よりも大きい場合は、ガス元栓を閉止したと判定し、単位時間当たりの検出値の減少量が、予め設定した所定値よりも小さい場合は、酸欠による不完全燃焼であると判定し、前記比較手段が比較した結果、検出値が前記閾値を超えずに減少する場合には、ガス元栓を閉止したと判定する判定手段を設けたことを特徴とするガス瞬間湯沸器の燃焼停止要因の判定装置。

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