(57)【要約】【課題】  熱電対自体の寸法にばらつきがあっても、信頼性の高い安全装置として使用可能とする。【解決手段】  センサバーナ１は、上下方向に配置されて両端を開口した筒体２と、筒体２の内部で中央よりやや上方位置に嵌着されて複数の炎孔４，４・・を形成する多孔質プレート３と、筒体２に装着される熱電対５とを備え、筒体２の下方には、ガスノズル６からの燃料ガスの噴出により、開口７から燃焼用空気を取り込み、多孔質プレート３の炎孔４，４・・から混合気として噴出させる混合室８を形成している。熱電対５は、多孔質プレート３に対して、感熱部１０の長さにばらつきがあっても安定した起電力が得られる所定の高さに配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気と共に燃料ガスが供給される筒体と、その筒体内に設けられ、複数の炎孔を形成したプレートと、感熱部を前記筒体内へ突出させた状態で前記筒体に装着され、前記プレート上に形成される火炎により加熱されて起電力を発生させる熱電対とを備え、燃焼用空気を強制的に取り込んで燃焼するメインバーナに隣接されるセンサバーナであって、
前記熱電対を、前記プレートに対して、前記感熱部のその突出方向での長さの相違にかかわらず起電力が安定して得られる所定の高さに配置したことを特徴とするセンサバーナ。
【請求項２】
所定の高さは、プレート上の火炎に対して、その最高温度点よりもプレート寄りで、且つ所定の判定レベル以上の起電力が得られる温度領域内で設定される請求項１に記載のセンサバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば強制排気式ガス給湯器等のガス燃焼器具に、不完全燃焼を検知するために用いられるセンサバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼用空気を強制的に取り込んで燃焼する強制排気式ガス給湯器等において、不完全燃焼は、燃焼器具の給排気系不良や、室内酸欠状態という２つの原因により生じる。そこで、このような不完全燃焼を検知して燃焼を停止させる安全装置として、センサバーナが用いられている。このセンサバーナは、例えば特許文献１に開示の如く、複数の炎孔を形成したプレートを炎孔形成面とした予混合バーナと、その炎孔形成面を囲んで形成され、燃焼用空気の不足によってリフトした火炎を先端開口部で保炎する筒状ガードと、火炎の形成位置に応じた検知信号を出力する炎検知素子（熱電対）とを備え、メインバーナに隣接して設けられる。そして、メインバーナの火炎からの火移りでプレート上に火炎を形成し、不完全燃焼による火炎のリフトや失火を熱電対で検知すると、ガス流路を閉じて燃焼を停止させるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０８７２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱電対は、先端部で異種金属同士を接合して形成されるが、接合時の溶け込み量のばらつきから、製品間に寸法の誤差が生じやすい。よって、上記センサバーナに組み付けた場合、筒状ガードへの取付位置は同じであっても、熱電対先端（感熱部）の火炎に対する位置にばらつきが生じてしまう。火炎はその位置によって温度分布が異なることから、燃焼状態が同じであっても受熱位置の相違によって発生する起電力が異なり、ひいては安全装置としての信頼性を低下させることになる。
【０００５】
そこで、請求項１に記載の発明は、熱電対自体の寸法にばらつきがあっても、信頼性の高い安全装置として使用できるセンサバーナを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、熱電対を、プレートに対して、感熱部のその突出方向での長さの相違にかかわらず起電力が安定して得られる所定の高さに配置した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、熱電対の適正な位置を容易に決定可能とするために、所定の高さを、プレート上の火炎に対して、その最高温度点よりもプレート寄りで、且つ所定の判定レベル以上の起電力が得られる温度領域内で設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、熱電対自体に寸法のばらつきがあっても安定した起電力が得られる。よって、風量不足や酸欠状態に応じて正確に起電力を変化させることができ、不完全燃焼防止に信頼性の高い安全装置として使用可能となる。
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、センサバーナで形成される火炎に応じた適正な熱電対の位置を容易に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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、センサバーナの一例を示す説明図で、センサバーナ１は、強制排気式ガス給湯器の燃焼室内で、メインバーナに隣接して設けられるもので、上下方向に配置されて両端を開口した筒体２と、筒体２の内部で中央よりやや上方位置に嵌着されて複数の炎孔４，４・・を形成する多孔質プレート３と、筒体２に装着される熱電対５とを備える。筒体２の下方には、ガスノズル６を同軸で臨ませて、多孔質プレート３の下側に、ガスノズル６からの燃料ガスの噴出により、下方の開口７から燃焼用空気を取り込み、多孔質プレート３の炎孔４，４・・から混合気として噴出させる混合室８を形成している。
【０００９】
筒体２における多孔質プレート３の上方位置には、筒体２の半径方向で装着筒９が突設されており、熱電対５は、その装着筒９に外側から差し込み装着されて、先端の感熱部１０を多孔質プレート３の上面（火炎形成面）と平行に筒体２内へ突出させている。ここで、熱電対５は、多孔質プレート３に対して、感熱部１０のその突出方向での長さの相違にかかわらず起電力が安定して得られる所定の高さに配置されている。以下具体的に説明する。
【００１０】
まず、図２は、多孔質プレート３の火炎形成面に形成される火炎の温度分布を示したもので、ここでは、多孔質プレート３の中心線Ｏ上が最も高くなる山形の等温線によって温度が分布している。山形中央の略中間が最高温度点Ｐで、その最高温度点Ｐを含む上下の等温線で囲まれる領域ロが高温域、領域ロの上側の領域イ及び下側の領域ハがそれよりも温度が低い中温域、領域ハの下側の領域ニが領域ハよりも温度が低い低温域となって、最高温度点Ｐから下側では、下方へ行く程温度が低くなっている。
【００１１】
このような温度分布となる火炎に対して熱電対５を横向きに挿入した場合を考える。まず最高温度点Ｐよりも上方となる上方位置Ａで熱電対５を挿入すると、筒体２の内面から感熱部１０の先端までの長さをｘとして、ｘの増減（寸法のばらつき）に対する発生起電力Ｅは、図３（Ａ）のように、ｘが大きくなるに連れて起電力Ｅが直線的に上昇する。これは、ｘが大きくなるに連れて感熱部１０の領域ロへの差し込み量が増え、而も領域ロが高温域であることから、熱電対５が受ける総受熱量が増大するためで、この変化は、感熱部１０の先端が多孔質プレート３の中心線Ｏを越えても変わらない。なお、ＥＬは不完全燃焼の判定レベルである。
【００１２】
次に、最高温度点Ｐよりも下側の中間位置Ｂで熱電対５を挿入すると、起電力Ｅは同図（Ｂ）のように、ｘが大きくなるに連れて最初は直線的に上昇するが、判定レベルＥＬを超えた後、多孔質プレート３の中心線Ｏを挟んだ前後付近で上昇勾配がなだらかになり、安定部分Ｈが得られる。これは、感熱部１０の先端が火炎の外側で領域イロを横切る間は起電力が上昇するものの、中心線Ｏ付近では領域ハ内が中温域であり、而もその領域ハでの等温領域幅が広いため、先端位置にばらつきがあっても領域ハ内で安定して加熱され、熱電対５が受ける総受熱量はあまり変化しないからである。
【００１３】
そして、最も多孔質プレート３に近い下方位置Ｃで熱電対５を挿入すると、起電力Ｅは同図（Ｃ）のように、判定レベルＥＬを下回った値でなだらかな曲線で変化する。これは最も温度が低い領域ニへの挿入部分が多いためである。
こうして、センサバーナ１における熱電対５の装着位置は、起電力の安定部分Ｈが得られる高さとなる中間位置Ｂ、つまり、最高温度点Ｐよりも下方で判定レベルＥＬを上回る起電力が得られる位置が選択されている。
【００１４】
以上の如く構成されたセンサバーナ１は、ガス給湯器のメインバーナへ燃料ガスが供給されると、同時にガスノズル６からも筒体２に向けて燃料ガスが噴出され、燃焼用空気と混合されて多孔質プレート３の各炎孔４から噴出する。よって、点火されたメインバーナから火移りして多孔質プレート３の表面上で火炎Ｆを形成する。ここでは、火炎Ｆの周りを囲む筒体２の上方部分によって二次空気の供給が遮られ、全一次燃焼が行われる。熱電対５は、ガス給湯器のコントローラに接続されており、コントローラは、熱電対５からの起電力が図３で示した判定レベルＥＬ以上か否かを監視して、メインバーナへのガス流路に設けた電磁弁の開閉制御を行うようになっている。
【００１５】
すなわち、メインバーナに加熱される図示しない熱交換器のフィン閉塞や、燃焼室に燃焼用空気を供給するファンの能力低下により燃焼用空気の風量が減少した場合、センサバーナ１における混合室８内の空気比（理論空気量に対する実際の空気量の比）が減少し、燃焼速度が低下する。すると、多孔質プレート３の表面上に形成されていた火炎Ｆは上方へリフトして行き、図４に示すように筒体２の上端開口部で火炎Ｆを形成する。この位置では、火炎Ｆの周りから二次空気が供給されてブンゼン燃焼が行われる。また、室内の酸素濃度の低下により酸素量が減少した場合も、燃焼速度が低下するため、火炎は筒体２の上方へリフトした後、失火する。よって、このような火炎のリフトや失火により、火炎に加熱されなくなる熱電対５の起電力が低下し、一酸化炭素濃度が高くなる前に判定レベルを下回る。すると、コントローラは電磁弁を閉弁させ、ガス流路を閉じることになる。
【００１６】
ここで、センサバーナ１は、熱電対５を、多孔質プレート３に対して、感熱部１０のその突出方向での長さの相違にかかわらず起電力が安定して得られる所定の高さ（中間位置Ｂ）に配置しているから、熱電対５自体に寸法のばらつきがあっても安定した起電力が得られる。よって、風量不足や酸欠状態に応じて正確に起電力を変化させることができ、不完全燃焼防止に信頼性の高い安全装置として使用可能となる。
特に、熱電対５の高さを、多孔質プレート３上の火炎Ｆに対して、その最高温度点Ｐよりも多孔質プレート３寄りで、且つ判定レベルＥＬ以上の起電力が得られる温度領域内で設定するようにしているから、センサバーナ１で形成される火炎に応じた適正な熱電対５の位置を容易に決定することができる。
【００１７】
なお、センサバーナの形状は、上記形態のように上向きに設置されるものに限らず、筒体が横向きや斜めに設置されるものであっても、プレートに対する高さの設定によって安定した起電力が得られるものであれば、同様に本発明は採用可能である。また、炎孔形成面に対して熱電対を必ずしも平行に設ける必要もなく、先端へ行くに従って炎孔形成面に近づく斜め姿勢とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】センサバーナの説明図である。
【図２】センサバーナの火炎の温度分布を示す説明図である。
【図３】熱電対の装着位置ごとの起電力の変化を示すグラフで、（Ａ）が上方位置Ａ、（Ｂ）が中間位置Ｂ、（Ｃ）が下方位置Ｃを夫々示す。
【図４】センサバーナの説明図である（風量低下時）。
【符号の説明】
【００１９】
１‥センサバーナ、２‥筒体、３‥多孔質プレート、４‥炎孔、５‥熱電対、６‥ガスノズル、８‥混合室、１０‥感熱部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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