(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎の立ち消え及び温度異常上昇を検知する燃焼装置の安全装置であって、火炎の近傍の第一測定点に設けられて該第一測定点の温度に応じて連続的に変化する温度信号を発生する温度信号発生手段と、上記温度信号が入力され、上記温度が所定の温度より低い場合に安全動作を行う安全動作手段と、燃焼装置内の第二測定点の温度が一定値より高くなれば上記温度信号の上記安全動作手段への入力を断って上記安全動作手段に安全動作を行わせる回路遮断手段と、上記安全動作手段の入力信号を時間で微分し、その微分値を出力する微分手段と、上記温度が第一の設定値より小さくなった時点の微分値を第二の設定値と比較し、その大小により異なる信号を出力する比較手段と、該比較手段の出力信号に応じて異なった表示を行う表示手段とを有することを特徴とする燃焼装置の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置の安全装置に関するものであり、特に流体を燃料とする燃焼装置の安全装置、その中でも特に給湯器、風呂釜等に使用するガス燃焼装置の安全装置として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス等の流体を燃料とする燃焼装置、例えば一般家庭の給湯器、風呂釜等に使用されるものには、火炎の立ち消え又は異常燃焼による危険防止のための安全装置が設けられることが通例である。
即ち、パイロットバーナまたはメインバーナの火炎の立ち消えが起こったとき、そのままガスが供給されているとガス爆発またはガス中毒の危険が生ずるので、立ち消えを検知してガスの供給を停止する装置が設けられる。また、空焚き等により機器の温度が異常に上昇すると機器の破損、火災等の危険が生ずるので、温度の異常上昇を検知してガスの供給を停止する装置が設けられる。
【０００３】
このような従来の技術にかかる安全装置の概略の例を図３に示す。図３において、１はパイロットバーナ等のバーナ、２は熱電対（温度信号発生手段）、３は燃焼装置の適宜の位置に設けられた温度ヒューズ（回路遮断手段）、４ａは電磁弁のコイルである。コイル４ａを内蔵する電磁弁は、燃料供給ライン５に設けられたパイロット安全弁４（安全動作手段）として機能するものである。パイロット安全弁４の弁体４ｂは、図示しないバネによって付勢され、コイル４ａに電流が流れないときはパイロット安全弁４は閉鎖されている。
この種の安全装置では、熱電対（温度信号発生手段）２、温度ヒューズ（回路遮断手段）３及び電磁弁のコイル４ａは、直列に接続されている。
【０００４】
点火操作を行うとき、パイロット安全弁４は強制的に開かれ、また、点火手段（図示せず）が作動してバーナ１に点火する。バーナ１に火炎が生ずると熱電対２の測定点Ｐの温度が周囲の温度より高くなることにより熱電対２に起電力が生じ、コイル４ａの両端に電圧Ｖが生じてコイル４ａに電流が流れるので、パイロット安全弁４は開いたままに保たれる。そのためバーナ１は燃焼を続ける。
【０００５】
バーナ１の火炎の立ち消えが起こったときは、測定点Ｐの温度が低下して周囲の温度に近づくので、電圧Ｖは低下してやがて実質的にゼロとなり、コイル４ａに電流が流れなくなるのでパイロット安全弁４は閉じ、燃料の供給は遮断される。
燃焼装置の温度が異常に上昇すると温度ヒューズ３が作動して回路が遮断されるので、熱電対２の起電力の値に係わらずコイル４ａに電流が流れなくなって電圧Ｖはゼロとなる。そのため、パイロット安全弁４は閉じ、燃料の供給は遮断される。
このような構成により、同一の回路によって火炎の立ち消え又は温度異常上昇のいずれにも対処することができる。また、公知の表示装置（図示せず）によりエラーコードを表示することも行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術による燃焼装置の安全装置においては、パイロット安全弁が閉止され、エラーコードが表示されても、それが火炎の立ち消えによるものか温度異常上昇によるものかを直ちに識別することができないため、異常原因を突き止めて機器の修理・整備を行うためには相当の時間と労力を要するという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、異常が発生したときにその異常が火炎の立ち消えによるものか、あるいは温度異常上昇によるものかを直ちに識別して表示することができる燃焼装置の安全装置の開発を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして上記した目的を達成するための請求項１記載の発明は、火炎の立ち消え及び温度異常上昇を検知する燃焼装置の安全装置であって、火炎の近傍の第一測定点に設けられて該第一測定点の温度に応じて連続的に変化する温度信号を発生する温度信号発生手段と、上記温度信号が入力され、上記温度が所定の温度より低い場合に安全動作を行う安全動作手段と、燃焼装置内の第二測定点の温度が一定値より高くなれば上記温度信号の上記安全動作手段への入力を断って上記安全動作手段に安全動作を行わせる回路遮断手段と、上記安全動作手段の入力信号を時間で微分し、その微分値を出力する微分手段と、上記温度が第一の設定値より小さくなった時点の微分値を第二の設定値と比較し、その大小により異なる信号を出力する比較手段と、該比較手段の出力信号に応じて異なった表示を行う表示手段とを有することを特徴とする燃焼装置の安全装置である。
【０００９】
本発明の安全装置においては、安全動作手段４の入力信号を時間で微分し、その値によってその異常の種類を判別する。
前記したように、火炎の立ち消えによる場合、測定点の温度は比較的緩慢に低下するので、安全動作手段の入力信号（図３では電圧Ｖ）は図４の如く徐々に変化するのに対し、温度異常上昇によって安全動作がされるときは図５の如く安全動作手段の入力信号は瞬時に不連続的に変化する。ここで安全動作手段の入力信号を時間で微分した値は、図４、図５におけるグラフの傾きに相当するので、微分値の絶対値は、温度異常上昇によって安全動作がされたときの方が大きい。従って、この微分値がある設定値より大きいか否かによって、異常が火炎の立ち消えによるものか温度異常上昇によるものかを直ちに識別し、異常原因に応じた表示をする。
なお、この設定値は実験により定めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の燃焼装置の安全装置を示す説明図である。図２は、本発明の燃焼装置の安全装置のフローチャートである。
【００１１】
本発明の燃焼装置の安全装置の概略を図１に示す。なお従来技術と同一の部材には同一の番号を付している。また従来技術で説明した図３の回路は、本発明の実施形態においても共通である。
図１において１０は、本実施形態の燃焼装置であり、パイロットバーナ１と、メインバーナ１’を持つ。そして本燃焼装置１は、温度信号発生手段２と、回路遮断手段３及び安全動作手段４を持っている。
【００１２】
温度信号発生手段２は具体的には熱電対でありパイロットバーナ１の近傍の第一測定点Ｐの温度を測定して温度信号を発生するものである。温度信号発生手段２は、測定点Ｐの温度に応じて連続的に変化する温度信号を発生するものであればよく、本実施形態で採用する熱電対の他、測温抵抗体その他の公知の手段を適宜選択して用いることができる。
また本実施形態では温度信号発生手段２をパイロットバーナ１の近傍に設けたが、これをメインバーナ１’の近傍の測定点の温度を測定するものとすることも勿論可能である。
【００１３】
なお、上記実施形態において、温度信号発生手段２が直接電磁弁のコイル４ａに接続されているが、その間に増幅器を設け、温度信号発生手段２の電圧（あるいは電流）を増幅して電磁弁コイル４ａに印加するようにすれば確実に動作し得る点で望ましい。これらは温度信号発生手段２によって生じる信号とコイル４ａによる駆動に必要な信号とにより適宜決定すればよい。
【００１４】
回路遮断手段３は、温度ヒューズ、バイメタル、ブレーカー等の高温を検出して回路を遮断する機能を有する部材である。この回路遮断手段３は、それ自体が第二測定点Ｑにあっても構わないし、第二測定点Ｑから離れた箇所にあって第二測定点Ｑから温度信号を受けるものであっても構わないが、それ自体が第二測定点Ｑにあった方が構造が簡単となる。なお、第二測定点Ｑの位置は、「燃焼装置内」であるが、これは狭義の燃焼装置（燃焼を直接行う装置）の内部または表面に限定されず、その付属装置の内部もしくは表面、またはこれらの装置の周辺も含めた位置のうちから適宜の位置を選び得る。
【００１５】
安全動作手段４は、上記温度が第一の設定値より小さい場合に相当するときは安全動作を行う機能を持つ。安全動作手段４としては、燃料の供給を遮断する手段、音声や画像により警報を行う手段、燃料供給遮断と警報の両方を行う手段等が挙げられる。
本実施形態では、安全動作手段４は電磁弁であり、通電が無くなるか、一定値以下となると閉鎖されて燃料の供給を絶つ。
【００１６】
温度信号発生手段２と回路遮断手段３とは、図３に示す従来技術と同様に安全動作手段４のコイル４ａと直列に接続されている。
そして温度信号発生手段２において発生した信号は、図３の回路に示すように、回路遮断手段３を通過して安全動作手段４に入力される。安全動作手段４は、温度信号発生手段２からの温度の信号電圧が所定値以上で有る場合に限って燃料を供給する。また回路遮断手段３は、燃焼装置内（図１では水管１０上）の第二測定点Ｑの温度が一定値より高くなれば、上記温度信号の上記安全動作手段４への入力を断って上記安全動作手段４に安全動作を行わせる機能を有する。
より具体的には、バーナ１の火炎が立ち消えて測定点Ｐの温度が低下し、温度信号発生手段２の信号が弱くなったり、温度異常上昇によって回路遮断手段３が作動して回路が遮断された場合に、安全動作手段４が作動し、ガスの供給を絶つこととなる。
【００１７】
また安全動作手段４からの信号、より具体的にはコイル４ａの両端の電圧信号がコントローラ１１に入力される。ここでコントローラ１１は、微分手段６と比較手段７及び表示手段８を持つ。そしてコイル４ａの両端の電圧信号が、コントローラ１１に入力され、内部の微分手段６によって電圧が時間で微分される。そしてその微分値は比較手段７によって第二の設定値と比較される。第２の設定値は、図４のグラフの傾きと、図５に示したグラフの傾きの中間値であり、実験によって決定される数値である。
比較手段によって、電圧の変化が図４のグラフに近いのか、図５のグラフに近いのかが判断され、失火の原因が火炎の立ち消えによるものか、温度異常上昇によるものかが判定される。比較手段では、前記したように微分値が第二の設定値と比較され、その結果に応じて異なる信号が出力される。そして表示手段によって、所定の表示がなされる。
【００１８】
なお微分手段６は、演算増幅器を用いたアナログ的な微分回路であってもよいし、マイクロコンピュータを用いたデジタル的な手段であってもよい。
また比較手段７も、差動増幅回路を用いたアナログ的な回路であってもよいし、マイクロコンピュータを用いたデジタル的な手段であってもよい。
【００１９】
また表示手段８は、比較手段７の出力に応じて２以上の状態を表示できるものであればよく、ランプ、液晶、発光ダイオード等の視覚に訴えるもの、ブザー、電子音等の聴覚に訴えるものなど、公知の手段を適宜選択して用いればよい。視覚に訴える場合は図形、記号、文字等の表示形態を採りうる。例えば、数字によってエラーコードを表示すれば比較的簡易な手段で表示が行える。聴覚に訴える場合も、単なる音のほか、音楽、言語等の表示形態も採りうる。
上記の安全動作手段４が警報手段であるときは、その警報手段として２以上の状態を表示できるものを用いれば警報手段と表示手段８を兼用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の燃焼装置の安全装置は、比較的簡単な構成でありながら、異常の原因を直ちに識別し、その原因に応じた表示をすることができるので、機器の修理・整備を行うための時間と労力を節約できる効果がある。
特に、燃焼装置の安全対策としては炎の立ち消えによるガスの流出の防止のための安全動作と空焚きによる安全動作が非常によく似ており、共に燃焼が突然停止するため、そのどちらによるものか判断し難かったのが、確実に判別してその内容を表示し得るようにしたため、燃焼のエラー発生に対する原因の判別が容易となり、その後の復旧や保守点検が容易となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の燃焼装置の安全装置を示す説明図である。
【図２】  本発明の燃焼装置の安全装置のフローチャートである。
【図３】  従来技術に係る燃焼装置の安全装置を示す説明図である。
【図４】  火炎の立ち消えが生じたときの安全動作手段の入力信号の時間変化を示すグラフである。
【図５】  温度異常上昇が生じたときの安全動作手段の入力信号の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  バーナ
２  温度信号発生手段
３  回路遮断手段
４  安全動作手段
５  燃料供給ライン
６  微分手段
７  比較手段
８  表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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