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【発明の名称】 開放型ガス燃焼器具
【発明者】 【氏名】中島 真也

【氏名】坂本 紀生
【要約】 【課題】不完全燃焼とそれ以外の原因とを確実に区別して対処する。

【解決手段】Ｓ１５の判別で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回らなければ、Ｓ１６においてフィン閉塞の発生として異常発生１回がカウントされる。こうした点火制御の繰り返しにより、Ｓ１７の判別でカウント数が４回に達すれば、Ｓ１８でインターロック機能をＯＮしてＳ７で燃焼停止を行い、以後の器具の使用を禁止する。但し、Ｓ１５の判別で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回っていれば、Ｓ１９で、Ｓ１７で判別されるカウント数の累計がリセットされる。よってここでは、Ｓ１６のカウントが正常な燃焼を挟むことなく４回連続して行われた場合にのみインターロックがかかることになる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 器具の運転状態を監視する監視手段と、その監視手段による所定の監視結果に基づいて前記器具の使用を禁止可能なインターロック手段とを備えた開放型ガス燃焼器具であって、前記監視手段が確認した異常発生を記憶可能なカウント手段と、前記監視手段が正常運転を確認した場合には前記カウント手段の記憶をリセットするリセット手段とを設け、前記カウント手段のカウントが所定回数連続して行われた場合にのみ前記インターロック手段が前記器具の使用禁止を実行可能としたことを特徴とする開放型ガス燃焼器具。
【請求項２】 器具の運転状態を監視する監視手段と、その監視手段による所定の監視結果に基づいて前記器具の使用を禁止可能なインターロック手段とを備えた開放型ガス燃焼器具であって、バーナの燃焼を確認する燃焼確認手段を設けて、前記燃焼確認手段による燃焼確認状態で前記監視手段が異常発生を確認した場合にのみ前記インターロック手段が前記器具の使用禁止を実行可能としたことを特徴とする開放型ガス燃焼器具。
【請求項３】 燃焼確認状態で監視手段が異常発生を確認した場合を記憶可能なカウント手段を設けて、そのカウント手段のカウントが所定回数に達した場合にインターロック手段が使用を禁止するものとした請求項２に記載の開放型ガス燃焼器具。
【請求項４】 燃焼確認手段に、バーナの点火制御に用いられるフレームロッドを兼用した請求項２又は３に記載の開放型ガス燃焼器具。
【請求項５】 インターロック手段による使用禁止状態を単独で報知可能とした請求項１乃至４の何れかに記載の開放型ガス燃焼器具。
【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、運転状態を監視する監視手段として具備される。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、酸素濃度不足の場合は、室内の換気等で原因を解消できるため、燃焼停止にとどめて再使用を可能とするのが使い勝手を損なわず、望ましい。そこで、出願人は、酸素濃度不足の場合とフィン閉塞の場合とで立上りの合成起電力の変化に相違が見られることに着目し、特願平１０−１０９８６６号において、合成起電力の変化を区別できる所定の判定時間に合成起電力を予め設定された判定起電力と比較し、その比較結果に基づいて燃焼停止とインターロックを伴う燃焼停止とを使い分けることで、フィン閉塞の場合のみにインターロックをかけるようにした発明を提供している。
【０００４】しかし、フィン閉塞の場合に現れる合成起電力の変化は他の原因によっても起こり得る。例えば、単にガスの元栓を閉じた場合や風による立ち消え、湯沸器がこんろの真上にあるような場合のこんろの燃焼に伴う局所的な酸欠による立ち消え、更には燃焼室の周囲に設置される過熱防止用のヒューズの溶断検知に伴う安全弁の閉弁による立ち消え等が生じた場合である。よって、立上りの判定時間による比較では、このような不完全燃焼以外の他の原因によってもインターロックがかかって器具が使用できなくなり、使い勝手が悪くなってしまう。
【０００５】そこで、請求項１及び請求項２に記載の発明は、不完全燃焼の原因とそれ以外の原因とを確実に区別し、適切な場合にインターロックをかけて信頼性と使い勝手とを向上させることができ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。
【０００６】
【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に記載の第一発明は、前記監視手段が確認した異常発生を記憶可能なカウント手段と、前記監視手段が正常運転を確認した場合には前記カウント手段の記憶をリセットするリセット手段とを設け、前記カウント手段のカウントが所定回数連続して行われた場合にのみ前記インターロック手段が器具の使用禁止を実行可能としたことを特徴とするものである。上記目的を達成するために、請求項２に記載の第二発明は、バーナの燃焼を確認する燃焼確認手段を設けて、前記燃焼確認手段による燃焼確認状態で前記監視手段が異常発生を確認した場合にのみ前記インターロック手段が器具の使用禁止を実行可能としたことを特徴とするものである。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２の目的に加えて、不完全燃焼の原因とそれ以外の原因との区別をより確実に行うために、燃焼確認状態で監視手段が異常発生を確認した場合を記憶可能なカウント手段を設けて、そのカウント手段のカウントが所定回数に達した場合にインターロック手段が使用を禁止する構成としたものである。請求項４に記載の発明は、請求項２又は３の目的に加えて、より簡略化した合理的な構成を得るために、燃焼確認手段に、バーナの点火制御に用いられるフレームロッドを兼用したものである。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの目的に加えて、燃焼停止がインターロックを伴うものか否かを容易に理解可能とするために、インターロック手段による使用禁止状態を単独で報知可能としたものである。
【０００８】
【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。
《形態１》まず第一発明に係る実施の形態を説明する。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１１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１８が設けられている。
【０００９】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二次熱電対２７とが、（＋）（−）の極性を逆向きにして直列に接続され、一次，二次熱電対２６，２７の合成起電力がコントローラ２２へ入力される監視手段としての不完全燃焼防止装置が構成されている。尚、２８は乾電池、２９は電池交換時期の報知用のＬＥＤランプ、３０は作動異常の報知用のＬＥＤランプである。
【００１０】以上の如く構成された湯沸器１の動作を図３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の判別で、突棒１５の動作に伴う水圧スイッチ１９のＯＮを確認すると、Ｓ３で電池電圧が１．９Ｖ以上か否かを判別する。ここで１．９Ｖを下回っていれば、Ｓ４でＬＥＤランプ２９を点灯させる。一方、１．９Ｖ以上であれば、Ｓ５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、電磁弁電流のＯＮによりマグネット電磁弁１６を開弁保持させる。次にＳ６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、Ｓ７でイグナイタ２４をＯＦＦすると共に、電磁弁電流をＯＦＦしてマグネット電磁弁１６を閉弁させ、点火制御を停止する。
【００１１】尚、Ｓ７の燃焼停止に伴い、ＬＥＤランプ３０による報知が行われるが、Ｓ８で後述するインターロック機能がＯＮしているか否かが判別され、インターロック機能がＯＮしていれば、ＬＥＤランプ３０は点滅し（Ｓ９）、ＯＮしていなければ、ＬＥＤランプ３０は点灯する（Ｓ１０）。ここではインターロック機能はＯＮしていないので、ＬＥＤランプ３０は点灯することになる。一方、Ｓ６において水圧スイッチ２０のＯＮ信号が適正に得られれば、Ｓ１１でフレームロッド２５によるバーナ４の炎検知がＳ６の水圧スイッチ２０のＯＮから０．７秒以内で得られるかを確認し、Ｓ１２でＳ６の確認から０．７秒経過を判別すると、Ｓ１３でイグナイタ２４をＯＦＦさせる。尚、着火ミス等が生じると、Ｓ１１で炎検知信号が得られないため、Ｓ７でのイグナイタ２４のＯＦＦとマグネット電磁弁１６の閉弁と、Ｓ１０でのＬＥＤランプ３０の点灯とが実行される。
【００１２】続いて、コントローラ２２は、上記点火制御の後、立上りに入力される一次熱電対２６と二次熱電対２７との合成起電力を監視して、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、Ｓ６での水圧スイッチ２０のＯＮ確認から６秒以内で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回るか否かを判別する。６秒以内で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回らなければ、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、Ｓ７でのガスの供給遮断とＳ１０での報知とを行う。一方、合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回る立上りを見せれば、次のＳ１５で、同じくＳ６での確認から１２秒以上３０秒以下の間で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回るか否かを判別し、合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回らなければ、Ｓ１６においてフィン閉塞が発生しているとして異常発生１回がカウントされる。こうして記憶される異常発生のカウント数が、Ｓ１７の判別で３回以下であれば、Ｓ７でマグネット電磁弁１６を閉弁させて燃焼停止を行い、４回に達すれば、Ｓ１８でインターロック機能をＯＮしてＳ７で燃焼停止を行い、以後の器具の使用を禁止する。尚、この場合、インターロック機能のＯＮによってＳ９でＬＥＤランプ３０は点滅する。
【００１３】但し、Ｓ１５の判別で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を上回っていれば、正常な燃焼が行われているとして、Ｓ１９で、Ｓ１７で判別される異常発生のカウント数の累計がリセットされる。よってここでは、Ｓ１６での異常発生のカウントが正常な燃焼を挟むことなく４回連続して行われた場合にのみ、Ｓ１８でインターロックがかかることになる。尚、Ｓ１５で正常な燃焼が確認できれば、Ｓ２０で、燃焼室２の周囲に配設される図示しない温度ヒューズが正常か否かが判別される。即ち、燃焼室２の破損等により燃焼ガスが噴出して温度ヒューズが溶断すると、その抵抗値の増大を検知してＳ７で燃焼が停止される。
【００１４】このように異常発生のカウント数が４回連続しないとインターロックをかけないようにしたのは、フィン閉塞以外の原因に伴う合成起電力Ｖの立上りの低下が４回連続して起こる可能性が極めて少なく、逆にフィン閉塞の場合は複数回の途中で正常な立上りが得られることがない理由による。よって、この形態１によれば、異常発生のカウント数の累計が３回以下で正常な燃焼が確認された場合は、それまでの異常はガスの元栓の閉塞や風等による立ち消え、局所的な酸素不足や温度ヒューズの溶断による立ち消え等の不完全燃焼以外の他の原因によるものとして、インターロックをかけずに一時的な燃焼停止にとどめ、それまでのカウント数の累計をリセットすると共に、これらの原因の解消によって器具の再使用を可能とする一方、異常発生のカウント数が４回連続した場合は、フィン閉塞が生じているとしてインターロックをかける、という適切な対処が可能となり、信頼性が高く、使い勝手の良い湯沸器１を得ることができる。又ここでは、一時的な燃焼停止とインターロック機能ＯＮの場合とでＬＥＤランプ３０による報知パターンを変えることで、インターロックの状態を単独で報知可能としているため、ユーザーは燃焼停止がインターロックを伴うものか否かを容易に理解でき、その後の対処が迅速に行える。
【００１５】又、上記不燃防制御において、合成起電力Ｖの判定をＳ６から６秒以内と１２秒以上３０秒以下とで２回行うようにしたのは、以下の理由による。図４は、器具の使用開始時（水からの加熱、いわゆるコールドスタート）における一次熱電対２６の起電力Ｖ1 、二次熱電対２７の起電力Ｖ2 及び、合成起電力Ｖの変化を、夫々酸素不足の場合（Ａ）と、熱交換器５のフィン閉塞の場合（Ｂ）とに分けて示すもので、ここで明らかなように、酸素不足の場合は、一次熱電対の起電力Ｖ1 の立上りが遅いため、合成起電力Ｖが緩やかに上昇し、第一判定時間Ｔ1 （ここでは６秒）では判定起電力ＶO に達することがない。一方、フィン閉塞の場合は、一次熱電対２６の起電力Ｖ1 よりも二次熱電対２７の起電力Ｖ2 の立上りが遅いため、合成起電力Ｖは、第一判定時間Ｔ1 内で判定起電力ＶO に達する早い立上りを見せるものの、起電力Ｖ2 の立上りに伴い、途中でピークをむかえて下降する傾向にある。よって、この合成起電力Ｖの変化の相違から、第二判定時間Ｔ2 （ここでは１２秒以上３０秒以下）で合成起電力Ｖが判定起電力ＶO を下回ったのを検知することで、酸素不足の場合との区別を可能としたのである。
【００１６】《形態２》次に、第二発明に係る実施の形態を説明する。尚、湯沸器１の構成及び点火制御は形態１と同様であるため、重複する説明は省略し、不燃防制御での相違点についてのみ説明する。図５に示す不燃防制御においては、異常発生のカウントは４回連続ではなく、４回の累計でインターロックがかけられるが、ここではＳ１５の合成起電力Ｖの低下の確認後、異常発生のカウントの前に、Ｓ１６においてフレームロッド２５から得られる炎検知信号の有無の確認を行い、ここで炎検知信号が確認できなければ、Ｓ７において燃焼を停止させるにとどめ、炎検知信号が確認できれば、Ｓ１７で異常発生のカウントを行う。即ち、燃焼確認状態で合成起電力Ｖの低下が現れた場合にのみカウントがなされることになる。そして、Ｓ１８の判別でカウント数の累計が３回以下であれば、Ｓ７で燃焼停止にとどめられ、カウント数の累計が４回に達すれば、Ｓ１９でインターロック機能をＯＮしてＳ７での燃焼停止と共に以後の器具の使用が禁止される。
【００１７】このように、異常発生のカウント前にフレームロッド２５による炎の検知信号の確認を行うようにしたのは、フィン閉塞の場合は、バーナの燃焼中で合成起電力Ｖの低下が生じ、それ以外の原因による場合は、バーナの燃焼停止によって合成起電力Ｖの低下が生じることから、燃焼状態を確認することでフィン閉塞とそれ以外の原因とを区別するためである。よって、上記形態２によれば、カウント前に燃焼確認がされなかった場合は、ガスの元栓の閉塞や風等による立ち消え、局所的な酸素不足や温度ヒューズの溶断による立ち消え等の不完全燃焼以外の他の原因によるものとして、インターロックをかけずに一時的な燃焼停止にとどめ、これらの原因の解消によって器具の再使用を可能とする一方、燃焼状態で立上りの合成起電力が低下した場合は、フィン閉塞が生じているとしてインターロックをかける、という適切な対処が可能となり、信頼性が高く、使い勝手の良い湯沸器１を得ることができる。
【００１８】又ここでは、燃焼確認状態での合成起電力Ｖの低下をカウントして４回の累計でインターロックをかけるようにしているから、フィン閉塞とそれ以外の原因とをより確実に区別可能となっている。更に、カウント前に行う燃焼確認手段を点火制御の炎確認用のフレームロッド２５と兼用しているから、簡略化された合理的な構成となる。加えて、形態１と同様にＬＥＤランプ３０による報知パターンの使い分けでインターロック状態を単独で報知可能としたことで、ユーザーは燃焼停止がインターロックを伴うものか否かを容易に理解でき、その後の対処が迅速に行える。
【００１９】尚、形態１，２の不燃防制御における異常発生のカウント回数は、４回に限らず適宜増減可能で、形態２では、カウントを行わず、燃焼状態で立上りの合成起電力の低下により直ちにインターロックをかける等の設計変更も考えられる。又、形態１，２では、合成起電力の監視を２回（Ｓ１４，１５）実行して酸素不足とフィン閉塞との区別を図っているが、このように酸素不足とフィン閉塞とを区別するものに限らず、単に合成起電力の判定起電力からの低下のみを監視して異常発生の連続カウント又は燃焼状態での累計カウントでインターロックをかける不燃防制御も可能である。更に、上記形態１，２は、第一発明に係る異常発生の連続カウントと第二発明に係る燃焼状態での累計カウントとを夫々別個に実現してフィン閉塞とそれ以外の原因との区別を図ったものであるが、図６のように双方の発明を併用することも可能である。この場合は、カウント前に炎検知信号を確認するＳ１６と、正常燃焼の確認でカウントをリセットするＳ２０とにより、燃焼状態での合成起電力の低下が４回連続した場合にインターロックがかけられることになり、フィン閉塞とそれ以外の原因とのより厳格な区別が可能となる。一方、形態１，２では、監視手段を２つの熱電対の合成起電力により構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えばバーナの炎電流による監視も可能であることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、不完全燃焼の原因とそれ以外の原因とを確実に区別し、真に必要な場合のみにインターロックをかけるという適切な対処が可能となる。よって、信頼性が高く、使い勝手の良い開放型ガス燃焼器具を得ることができる。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、燃焼確認状態での異常発生を記憶するカウント手段を設けて、そのカウント手段のカウントが所定回数に達した場合にインターロック手段が使用を禁止するものとしたことで、不完全燃焼の原因とそれ以外の原因とをより確実に区別可能となる。請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加えて、燃焼確認手段に、バーナの点火制御に用いられるフレームロッドを兼用したことで、より簡略化された合理的な構成となる。請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、インターロック手段による使用禁止状態を単独で報知可能としたことで、燃焼停止がインターロックを伴うものか否かを容易に理解でき、その後の対処が迅速に行える。
【出願人】 【識別番号】０００１１２０１５
【氏名又は名称】パロマ工業株式会社
【出願日】 平成１１年３月１２日（１９９９．３．１２）
【代理人】 【識別番号】１０００７８７２１
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
【公開番号】 特開２０００−２６６３４４（Ｐ２０００−２６６３４４Ａ）
【公開日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願番号】 特願平１１−６７３７０