JPH0424282Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は点火操作によりバーナに着火された
か否かを極めて短時間の内に正確に検出するガス
湯沸器の着火検出装置に関するもので、各種の燃
焼器に使用するものである。

〔従来の技術〕

従来より熱電対を使用し、熱電対の発生熱起電
力をガス供給通路に介装した電磁安全弁のコイル
に直接に印加し、該熱起電力が電磁安全弁を開成
保持するに必要な吸着電圧レベル以上に達した時
ガスを供給し、離脱電圧レベル以下になつた時ガ
スの供給を停止するようにして、熱電対と電磁安
全弁との組合わせにより着火及び炎の消失を検知
し燃焼制御をしていたが、吸着電圧レベルに達す
るまで長時間を要し又消失した場合も離脱電圧レ
ベル以下に低下し電磁安全弁を閉止するまで長時
間を要する欠点があつた。

そこで、上記時間の短縮を計るため吸着電圧レ
ベルより低い基準電圧を設定し、熱起電力が該基
準電圧以上に達した時着火がされたことを確認す
る方法、さらには、熱起電力の立上がり時の熱起
電力の変化率を検出して所定の変化率以上になつ
た時着火がされたことを確認する方法が考えられ
るが、湯沸器の使用を停止して後短時間の内に再
び使用する場合、熱電対は熱慣性及び雰囲気温度
により熱起電力を発生し続けているので、前者の
方法では再点火に失敗しても着火したものとして
ガスが供給され生ガスが噴出する危険性があり、
また、後者の方法では再点火操作により着火して
も熱起電力の変化率が小さくて着火に失敗したと
して安全弁を閉止したままで出湯ができない等の
誤動作を生じる欠点がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は上述した点に鑑み、熱電対の発生熱起
電力に基づいてその熱起電力の大きさから炎の検
出をすると共に、その熱起電力の変化率（熱起電
力の立上り傾斜）から着火したか否か又は失火し
たか否かを判断し、これらの検出結果に基づいて
論理素子を用い着火したか否かを点火操作時から
極めて短時間の内に正確に検出できるようにし、
かつ、火災が消失した場合も極めて短時間の内に
これを検出できるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、バーナにより加熱される熱電対１
に、該熱電対１による発生熱起電力の大きさを検
知して炎検知電圧レベルと比較し炎の有無を判断
する炎検出器２と、前記熱起電力の変化率を検出
する変化率検出器３とを並列に接続し、該変化率
検出器３により検出された熱起電力の変化率と失
火検出レベルと比較して失火したか否かを判断す
る失火検出器４と、着火検出レベルと比較して着
火したか否かを判断する着火検出器５とを並列に
前記変化率検出器３に接続し、失火検出器４の出
力信号を反転するNOT回路６の出力信号と前記
炎検出器２の出力信号を入力とするAND回路７
と該AND回路７の出力信号と前記着火検出器５
の出力信号を入力するOR回路８を設けたもので
ある。

〔作用〕

上記構成により点火操作によりバーナが点火さ
れ熱電対１が加熱されると熱起電力を発生する。
この熱起電力の大きさを炎検出器２により検知し
炎の有無を判断する炎検知電圧レベルと比較し、
炎検知電圧レベル以上の大きさの熱起電力を検出
したときＨレベルの信号を出力し、それ以下のと
きはＬレベルの信号を出力する。また、変化率検
出器３により熱起電力の特性（曲線）を微分し各
時点での熱起電力の変化率（熱起電力の傾き）を
検出し、後続の失火検出器４により失火したか否
かを判断する失火検出レベルと比較し、失火検出
レベル以下のときＨレベルの信号を出力し、それ
以上のときＬレベルの信号を出力する。さらに変
化率検出器３に接続された着火検出器５により着
火したか否かを判断する着火検出レベルと比較
し、着火検出レベル以上のとき（熱起電力の傾き
が大きいとき）Ｈレベルの信号を出力し、以下の
とき（傾きが小さいとき）Ｌレベルの信号を出力
する。上記した失火検出器４の出力信号を反転す
るNOT回路６の出力信号と着火検出器５の出力
信号及び炎検出器の出力信号に基づき、AND回
路とOR回路を介して、使用時の点火操作により
着火したときと、使用を停止した直後の再点火操
作により着火したときのみOR回路８からＨレベ
ルの信号が出力されて着火したことを早期に検出
することができ、また、点火に失敗した場合及び
使用中何らかの理由により炎が消失した場合は
OR回路８からＬレベルの信号が出力されこれを
早期に検出することができる。

〔実施例〕

以下、本考案に係るガス湯沸器の着火検出装置
の実施例を図面に基づいて説明する。

図面において、１はバーナにより加熱されるよ
うに設置された熱電対で該熱電対１には発生する
熱起電力を増幅する増幅器９を介して炎検出器２
と変化率検出器３を接続し、変化率検出器３の出
力端には失火検出器４と着火検出器５が並列にし
て接続されている。そして、失火検出器４の出力
側には失火検出器４からの出力信号を反転する
NOT回路６が接続され、NOT回路６の出力信号
と炎検出器２の出力信号がAND回路７に入力さ
れ、さらに、AND回路７の出力信号と着火検出
器５の出力信号がOR回路８に入力されるように
接続され、OR回路８の出力側に燃焼制御器１０
が接続されている。該燃焼制御器１０はOR回路
８からの出力信号がＨレベルのとき安全弁を開放
してガスを供給し、Ｌレベルとき安全弁を閉止し
ガスの供給を停止する動作をするものである。１
１は不完全燃焼検出用熱電対、１３は該熱電対１
１に増幅器１２を介して接続された不完全燃焼検
出器で、設定された不完全燃焼電圧レベルと比較
されそのレベル以上の電圧を検知したときＬレベ
ルの信号を、不完全燃焼電圧レベル以下の電圧を
検知したときＨレベルの信号を出力し後続の異常
時安全回路１４に入力し不完全燃焼が発生したと
き燃焼制御器１０へ燃焼をストツプする信号を出
力するようになつている。

しかして、ガス湯沸器の使用にあたつて 点火操作によりバーナに着火された場合バー
ナに着火されると熱電対１が加熱され第３図ａ
に示す特性をもつて熱起電力を発生する。該熱
起電力は増幅器９により増幅され炎検出器２と
変化率検出器３に入力され、炎検出器２により
炎の有無を判断する炎検知電圧レベル（E₁＝
3mV）と比較され、炎検知電圧レベルE₁以上
の時Ｈレベルの信号を、以下の時Ｌレベルの信
号が出力される。また、変化率検出器３により
微分され各時点での熱起電力の変化率（熱起電
力の傾斜）が検出され失火検出器４及び着火検
出器５に入力される。失火検出器４ではこの入
力された変化率が失火したか否かを判断する失
火検出レベル（ａ＝−3mV／sec）と比較され
失火検出レベル以下の時Ｈレベルの信号を、以
上の時Ｌレベルの信号を出力する。また、着火
検出器５では入力された変化率が着火したか否
かを判断する着火検出レベル（β＝1mV／
sec）と比較され着火検出レベルβ以上の時Ｈ
レベルの信号を、以下の時Ｌレベルの信号を出
力する。したがつて、 ａ 点火操作直後の０〜T₁時間（Ａ点に達す
る以前）においては、熱起電力は炎検知電圧
レベルE₁以下であり炎検出器２よりＬレベ
ルの信号が出力されAND回路７に入力され
る。一方変化率検出器３により検出される熱
起電力の変化率０から正の小さな値を示すの
で失火検出レベルａより大であるから出力検
出器４よりＬレベルの信号が後続のNOT回
路６に入力され、NOT回路６により反転さ
れてＨレベルの信号がAND回路７に入力さ
れる。それ故、AND回路からはＬレベルの
信号が出力されOR回路８に入力される。ま
た、着火検出器５に入力される変化率は着火
検出レベルβ以下であるからＬレベルの信号
が出力されOR回路８に入力される。したが
つて、OR回路８からＬレベルの信号が出力
され点火に失敗した場合と同様の出力信号が
出され、この信号に基づいて燃焼制御器１０
によりガス弁は閉止されたままでガスは供給
されない。

ｂ 点火操作してからT₁時間経過後でT₂時間
まで（Ａ点からＢ点に達する以前）において
は、熱起電力の大きさは炎検知電圧レベル
E₁未満でAND回路にはＬレベルの信号が入
力される。変化率検出器３で検出された熱起
電力の変化率はＡ点に達した時点で着火検出
レベルβとなり着火検出器よりＨレベルの信
号が出力されOR回路８に入力される。ま
た、変化率は失火検出レベルα以上であるか
らAND回路７へＨレベルの信号が入力され
該AND回路７からＬレベルの信号が出力さ
れOR回路８に入力される。したがつてOR
回路８からＨレベルの信号が出力され着火し
たことが確認されこの信号に基づき燃焼制御
器１０が作動しガス弁を開放しガスを供給す
る。このT₁〜T₂時間では熱電対１の応答遅
れにより熱起電力の大きさは炎検知電圧レベ
ルE₁に達しないが熱起電力の変化率より早
期に着火が検出できる。

第３図ｂはこのことを明示したもので着火
検出装置により検出される着火、失火と時間
の関係を第３図ａに対応して示したものであ
る。

ｃ 点火操作してからT₂時間経過後（Ｂ点に
達した後）においては、熱起電力の大きさは
炎検知電圧レベルE₁以上となり炎検出器２
の出力信号はＨレベルとなり、変化率検出器
３から出力される変化率は失火検出レベルα
より大で失火検出器４からＬレベルの信号が
出力されNOT回路６により反転されＨレベ
ルの信号がAND回路７に入力されAND回路
７からＨレベルの信号が出力される。したが
つてOR回路８からＨレベルの信号が出力さ
れ着火されたことが確認され燃焼制御器１０
は継続してガス弁を開放しガスの供給を続行
する。

尚、第４図の表は点火操作により着火した
場合、着火に失敗した場合と使用停止後の短
時間内の再点火操作により着火した場合、着
火に失敗した場合及び火災が消失した場合の
夫々における炎検出器２、変化率検出器３、
失火検出器４、着火検出器５、NOT回路６、
AND回路７、及びOR回路８の出力信号又は
出力を表したものである。以下この第４図の
表を参考にして説明する。

点火操作をしたが着火に失敗した場合 熱電対１は加熱されないので熱起電力を発生
しない。したがつて、増幅器９の出力は０とな
り炎検出器２からＬレベルの信号がAND回路
７に入力され、また、変化率検出器３から変化
率±０の出力が失火検出器４及び着火検出器５
に入力され、失火検出器４からＬレベルの信号
が出力されNOT回路６により反転されＨレベ
ルの信号がAND回路に入力されAND回路７か
らＬレベルの信号が出力されOR回路８に入力
される。さらに着火検出器５からＬレベルの信
号が出力されるのでOR回路８はＬレベルの信
号を出力することになるので着火に失敗したこ
とが確認され、この信号が燃焼制御器１０に送
られ安全弁は閉止されたままでガスの供給はさ
れない。

湯沸器の使用を停止した後短時間の内に再び
使用するため再点火操作をなし着火した場合。
使用を停止した（T₃時間Ｅ点）直後は第３図
ａに示すように熱起電力は、熱電対の熱慣性及
び雰囲気の温度により右下がりにその発生熱起
電力を急速に低下していくが、直ぐには０にな
らず、短時間の内（T₅時間Ｄ点まで）に再点
火されたときは炎検知電圧レベルE₁以上の熱
起電力が発生しているため、着火に成功し或い
は失敗しても炎検出器２よりＨレベルの信号が
出力されAND回路７に入力される。しかし、
熱起電力の変化率は再点火時余熱が残存してい
るので熱電対１が加熱されても当初はその温度
上昇変化が小さく、したがつて発生熱起電力の
変化率は小さく着火検出レベル（β＝＋
1mV／sec）以下の場合もありうる。しかし、
失火検出レベル（α＝−3mV／sec）のように
負の変化率となることはないので、失火検出器
４からＬレベルの信号が出力されNOT回路６
で反転しＨレベルの信号がAND回路７に入力
され、AND回路７からＨレベルの出力信号が
OR回路８に入力される。そして着火検出器５
からＨレベルかＬレベルのいずれかの信号が出
力されOR回路８に入力されOR回路からＨレ
ベルの信号が出力され着火が確認される。

湯沸器の使用を停止した後短時間の内に再び
使用するため再点火操作をなし着火失敗した場
合。

使用を停止した直後は前記に記述したよう
に熱起電力を発生しており、その値が炎検知電
圧レベルE₁以上である場合は炎検出器２から
Ｈレベルの信号が出力されAND回路７に入力
される。一方変化率検出器３からの出力は熱起
電力の変化率が点火に失敗したとき負の大きな
値を示し、失火検出レベル（α＝−3mV／
sec）以下となり失火検出器４の出力信号はＨ
レベルでNOT回路６よりＬレベルの信号が出
力されAND回路７に入力されAND回路７から
Ｌレベルの信号が出力される。また、変化率検
出器３の出力が負の値であることから着火検出
器４の出力はＬレベルの信号となつてOR回路
８に入力されOR回路８からＬレベルの信号が
出力され着火に失敗したことが確認できる。

尚、使用を停止した後の再点火操作時におけ
る熱起電力の大きさが炎検知電圧レベルE₁以
下に低下しているとき（T₅時間Ｄ点以後）は
使用停止後すでに長い時間が経過した場合と同
様となり前記，の場合に該当する。

使用中何らかの理由により不慮の火炎が消失
した場合 熱電対１は熱慣性と雰囲気温度により第３図
ａに示すような特性をもつてその発生熱起電力
を急速に低下する。そして火炎がT₃時間（Ｅ
点）において消失したとすると消失した直後の
T₄時間（Ｃ点）においては熱起電力が炎検出
電圧レベルE₁以上にあり炎検出起からＨレベ
ルの信号が出力され、変化率検出起３により検
出される変化率は負の大きな値となるので失火
検出器４よりＨレベルの信号が着火検出器５よ
りＬレベルの信号が出力され、AND回路７に
はＨレベルの信号とＬレベルの信号が入力され
ることになりＬレベルの出力信号がOR回路８
に入力される。また、OR回路８には着火検出
器５よりＬレベルの信号が入力されるのでOR
回路８の出力はＬレベルとなり、T₄時間にお
いて失火したことが即座に確認され、OR回路
８の出力信号により燃焼制御器１０が作動し安
全弁を閉止しガスの供給をストツプする。

次に、第２図に示す実施例について説明する。

第１図に示した実施例は不完全燃焼を防止する
ために増幅器１２、不完全燃焼検出器１３及び異
常時安全回路１４からなる不完全燃焼防止回路を
着火検出装置とは別系統にして設けたが、この実
施例では着火検出と不完全燃焼の防止を一つに合
体し回路の簡略化をはかつたもので、不完全燃焼
検出用熱電対１１を着火検出用の熱電対１と極性
を逆にして接続し、不完全燃焼が発生したとき不
完全燃焼検出用熱電対１１に発生する熱起電力に
より熱電対１に発生している熱起電力が打ち消さ
れ、上記に記載した炎が消失した場合と同様の
動作によりOR回路８からＬレベルの信号が出力
され、燃焼制御器１０により安全弁が閉止されガ
スの供給がストツプされ不完全燃焼も防止できる
ようにしたものである。尚、この場合着火検出用
の熱電対１に発生している熱起電力を不完全燃焼
防止用熱電対１１に発生する熱起電力が打消し、
その起電力の差が増幅器９に入力されるが、その
差がゆるやかに変化する場合は変化率が小さく失
火検出レベルα以上で早期に不完全燃焼を検出で
きないことも考えられるが、その場合でも熱起電
力の差が次第に小さくなり炎検出電圧レベルE₁
以下になつたとき、炎検出器２よりＬレベルの信
号が出力されAND回路７はＬレベルの信号を出
力し、着火検出器５よりＬレベルの信号が出力さ
れるので、OR回路８の出力信号はＬレベルとな
り炎が消失した場合と同様にしてガスの供給がス
トツプされ不完全燃焼が防止できる。

〔考案の効果〕

上述したように、本考案は熱電対による発生熱
起電力に基づいてその熱起電力の大きさと変化率
両者から着火と失火を検出するようにしているの
で、 イ 熱電対の応答遅れがあつても熱起電力の変化
率より着火、失火を判断していることから、点
火操作時における着火と着火の失敗の検出が極
めて早く、かつ、正確である。

ロ 使用を停止した後短時間の内に再び点火操作
をしたとき、熱電対の熱慣性及び雰囲気温度に
より熱起電力を発生している状況（炎検出電圧
レベル以上の熱起電力を発生している場合）に
あつても着火に失敗したことが確実に検出で
き、また、熱起電力の変化率が小さくても熱起
電力の大きさから着火したことを正確に検出で
きる。

ハ 使用中に何らかの理由により炎が消失した場
合も熱電対の応答遅れがあるが熱起電力の変化
率より極めて早く検出することができ、生ガス
の放出を極限まで少なくすることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は不完全燃焼防止装置を併設した本考案
に係るガス湯沸器の着火検出装置のブロツク図、
第２図は不完全燃焼防止用熱電対を組込んだガス
湯沸器の着火検出装置のブロツク図、第３図ａは
熱電対の発生熱起電力の特性図、第３図ｂは着火
検出装置により検出される着火と失火を示す図、
第４図は点火操作に伴う着火、失火と各検出器及
び各論理素子の出力信号と着火検出結果の関連を
示す表である。 １……熱電対、２……炎検出器、３……変化率
検出器、４……失火検出器、５……着火検出器、
６……NOT回路、７……AND回路、８……OR
回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バーナにより加熱される熱電対１に、該熱電対
   １による発生熱起電力の大きさを検知して炎検知
   電圧レベルと比較し炎の有無を判断する炎検出器
   ２と、前記熱起電力の変化率を検出する変化率検
   出器３とを並列に接続し、該変化率検出器３によ
   り検出された熱起電力の変化率を失火検出レベル
   と比較して失火したか否かを判断する失火検出器
   ４と着火検出レベルと比較して着火したか否かを
   判断する着火検出器５とを並列に前記変化率検出
   器３に接続し、失火検出器４の出力信号を反転す
   るNOT回路６の出力信号と前記炎検出器２の出
   力信号を入力とするAND回路７と該AND回路７
   の出力信号と前記着火検出器５の出力信号を入力
   とするOR回路８からなるガス湯沸器の着火検出
   装置。