JPH10281460A - ガス湯沸器の不完全燃焼防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器などに詰まりを生じた場合に、ガス
湯沸器の不完全燃焼検出の確実性を高める。 【解決手段】 バーナコントローラ３０は、バーナ２０
の炎口２２の上方で正常な燃焼状態では炎口に生成され
る炎内に位置するフレームロッド３８に電圧を印加し
て、検出された炎電流が所定の判定値以下であればバー
ナに燃料ガスを供給するガス電磁弁２６を閉じる。内胴
スカート１０には、上端部が熱交換器１２の下側におい
て燃焼室に開口され下部にフレームロッドを設けた炎口
２２ａに向かって開口された戻し管部１３ｂを有する還
流管１３を設け、熱交換器に詰まりを生じれば、燃焼室
内上部の燃焼廃ガスを還流管を通してその炎口付近に戻
して炎をリフトさせる。フレームロッドの先端部は平行
に折り返して炎との接触面積を増加させ、炎口は戻し管
部の反対側となる約半分をふさぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内胴スカートの上
側に設けた熱交換器をバーナにより加熱するようにした
ガス湯沸器に使用する不完全燃焼防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のガス湯沸器の不完全燃焼防止装
置には、出願人が先に提案した特願平８−３２８５２２
号に係る技術がある。これはメインバーナの一部の炎口
の上方に炎を検出するフレームロッドを設けると共に、
上端部が熱交換器の下側において内胴スカート内に開口
され下部にフレームロッドを設けた炎口に向かって開口
された戻し管部を備えた還流管を設けたものである。こ
の技術によれば、室内の酸素濃度が低下した場合には不
完全燃焼状態となって炎にリフトを生じ、また熱交換器
に詰まりを生じた場合には内胴スカート内上部の圧力が
上昇して燃焼廃ガスが還流管を通って炎口付近に戻され
るので、その炎口に生じる炎にリフトを生じ、何れの場
合にもフレームロッドを通る炎電流が減少する現象を利
用してガス電磁弁を閉じて不完全燃焼を防止することが
できる。また時間遅れなしに不着火を検出することがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すように、こ
の種のフレームロッドは、絶縁体１ａにより支持された
ロッド１の先端部を折り曲げたものであり、炎口２２に
生成される炎５との接触面積は小さい。また熱交換器に
詰まりを生じた場合には、内胴スカート１０内上部の燃
焼廃ガスが還流管１３の戻し管部１３ｂを通って炎口２
２付近に戻されて炎５にリフトを生じるが、このリフト
は必ずしも完全にはなされず、仕切板２２ａにより仕切
られた炎口２２の戻し管部１３ｂ側となる半分ではリフ
トするが、これと反対側になる半分ではリフトしにくい
ことが多い。これらの原因により炎電流の変化が小さく
なるので、不完全燃焼検出の確実性が低下するという問
題がある。

【０００４】上述した第１の原因を解決するために、図
５に示すように、フレームロッド３の先端部を炎口２２
と平行に折り曲げて炎５との接触面積を増大させること
が考えられる。なお図示の例では、前述のように折り曲
げた部分を炎口２２と接近させ、更にその先端を上向き
に折り曲げて、加熱能力の大小にかかわらず大きな炎電
流が得られるようにしている。しかしながらこの場合に
は、フレームロッド３先端の折り曲げ部分の位置に、炎
口２２と直交する矢印Ｘの方向（図５(a) 参照）の誤差
があると、第２の原因によるものと思われるが、特に能
力が小さい場合の炎電流にかなりのばらつきを生じ、不
完全燃焼検出の確実性が低下するという問題がある。本
発明はこのような各問題を解決して、不完全燃焼検出の
確実性を高めることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス湯沸器
の不完全燃焼防止装置は、内胴スカートと、この内胴ス
カートの上側に連続して設けた熱交換器と、内胴スカー
トの下部に設けたバーナを備えてなり、熱交換器内を通
る給水をバーナにより加熱するようにしたガス湯沸器に
関するものであり、バーナの炎口の上方で正常な燃焼状
態において同炎口に生成される炎内に位置するフレーム
ロッドと、このフレームロッドに電圧を印加して同フレ
ームロッドを通る炎電流を検出しこの炎電流が所定の判
定値以下であればバーナに燃料ガスを供給するガス電磁
弁を閉じるバーナコントローラと、上端部が熱交換器の
下側において内胴スカート内に開口されフレームロッド
を設けた炎口に向かって開口された燃焼廃ガスの戻し管
部を下部に有する還流管を備え、フレームロッドは炎内
に位置する先端部を平行に折り返してこの炎との接触面
積を増加させたことを特徴とするものである。フレーム
ロッドは、炎内に位置する先端部を平行に折り返すこと
により、炎との接触面積が増大する。

【０００６】またこのガス湯沸器の不完全燃焼防止装置
は、フレームロッドの先端部を平行に折り返して炎との
接触面積を増加させるのに加え、フレームロッドを設け
た炎口は戻し管部の開口方向において約半分をふさいだ
ものとしてもよい。このようにすれば、フレームロッド
と炎の接触面積は増大し、フレームロッドが設けられる
炎口に生じる炎は、その開口方向の厚さが薄くなるので
噴出速度が速くなり、酸欠時にリフトし易くなる。

【０００７】前２項において、フレームロッドを設けた
炎口は戻し管部の反対側となる約半分をふさぐようにす
ることが好ましい。このようにすれば、この炎口に生じ
る炎は還流する燃焼廃ガスにより確実に汚染され、一層
リフトし易くなる。

【０００８】以上の各ガス湯沸器の不完全燃焼防止装置
は、戻し管部の中心面の高さを炎口を形成するバーナの
上端面とほゞ一致させるのがよい。このようにすればフ
レームロッドが設けられる炎口には、フィン詰まりなど
による不完全燃焼時に確実にリフトが生じ易くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】添付図面は、本発明をガス瞬間湯
沸器に適用した場合の実施の形態を示す。図１に示すよ
うに、ガス瞬間湯沸器の燃焼室１４を形成する内胴スカ
ート１０の上側には、伝熱管１２ａとフィン１２ｂより
なる熱交換器１２が設けられ、下側にはメインバーナ２
０が設けられている。伝熱管１２ａの入口側は内胴スカ
ート１０の外側に巻き付けられた予熱管１１を介して給
水管１５に接続され、出口側に接続された給湯管１６に
は給湯栓１７が設けられている。給水管１５には、給水
量が所定量を越えればロッド１８ａを移動させて後述す
る水圧応動弁２８及び水流スイッチ３１を作動させるダ
イアフラムを使用した水側制御器１８が設けられてい
る。図示は省略したが、水側制御器１８には給水管１５
から熱交換器１２への流量を手動調節して出湯温度を調
節する手動弁が設けられている。

【００１０】図１に示すように、メインバーナ２０は３
個のバーナユニット２１を連結したもので、ガス電磁弁
２６、能力調整弁２７及び水圧応動弁２８を直列に設け
たガス供給管２５を介して燃料ガスが供給されている。
ガス電磁弁２６はバーナコントローラ３０から作動コイ
ル２６ａに与えられる電流により開閉制御されるもので
あり、能力調整弁２７は手動により調整することにより
メインバーナ２０へのガス供給量を調整して湯沸器の出
湯能力を変えるものである。水圧応動弁２８は熱交換器
１２に所定量以上の給水があれば開となるように前述し
た水側制御器１８のロッド１８ａにより開閉されるもの
である。水圧応動弁２８が開くとほゞ同時に、ロッド１
８ａに設けたカム１８ｂは水流スイッチ３１をオンにす
る。

【００１１】各バーナユニット２１は板金製で、図１〜
図３に示すように、それぞれ２列に配置された多数の炎
口２２を有しており、各炎口２２は仕切板２２ａにより
仕切られている。最外側の列となる炎口２２のうちの一
つ（炎口２２ｂ）の上方には、絶縁体３８ａにより支持
されたフレームロッド３８の折曲された先端部が、正常
な燃焼状態において炎口２２ｂに生成される炎内に位置
するように、炎口２２の列とほゞ直交する外側から挿入
されている。このフレームロッド３８の先端部は水平面
内で平行に折り返されており、図示の例の折り返し回数
は１回であるが、２回以上折り返してもよい。

【００１２】図１に示すように、熱交換器１２のすぐ下
側において内胴スカート１０の側壁に設けた穴を介して
上端部が燃焼室１４の上部に開口された還流管１３の本
体部１３ａは、内胴スカート１０の側壁の外側に沿って
真直に下方に延び、その下端部に連結された大径管部１
３ｃの下端の開口を介してガス湯沸器内の大気中に解放
されている。大径管部１３ｃに連結される本体部１３ａ
の下端部から分岐された戻し管部１３ｂは、内胴スカー
ト１０の下部に形成した切欠きを通り抜けて、フレーム
ロッド３８の先端部が挿入される炎を形成する炎口２２
ｂに向かって斜めに開口されている。この炎口２２ｂ
は、図２及び図３に示すように、戻し管部１３ｂの反対
側となる半分が、閉塞板２４によりふさがれている。戻
し管部１３ｂは、本体部１３ａに連結される根元部を除
き、断面形状が横長の長方形となるように変形され、そ
の中心面の高さは炎口２２を形成するバーナユニット２
１の上端面と一致している。

【００１３】バーナコントローラ３０は、熱交換器１２
に所定量以上の給水がなされて水流スイッチ３１がオン
になれば、予め定められたシーケンスに基づいて作動コ
イル２６ａに電流を流してガス電磁弁２６を開き、点火
装置（図示省略）を作動させてメインバーナ２０から噴
出する燃料ガスに着火してガス湯沸器を作動させるもの
である。このバーナコントローラ３０は、フレームロッ
ド３８に所定の電圧を印加してフレームロッド３８を通
る炎電流を検出し、この炎電流が所定の判定値以下であ
れば作動コイル２６ａへの電流を停止してガス電磁弁２
６を閉じ、ガス湯沸器を停止させるようになっている。

【００１４】次に上記実施の形態の作動の説明をする。
給湯栓１７を開き給水管１５を通る給水が所定量を越え
れば、水側制御器１８を介して水圧応動弁２８が開くと
同時に水流スイッチ３１がオンとなってバーナコントロ
ーラ３０は作動を開始し、ガス電磁弁２６を開き、メイ
ンバーナ２０から噴出する燃料ガスに着火し、燃焼が安
定する小時間経過後フレームロッド３８を通る炎電流を
検出してから点火装置の作動を停止する。フレームロッ
ド３８の先端部は平行に折り返されており、炎口２２ｂ
に生じる炎２３ａとの接触面積が大きいので炎電流は大
きくなる。検出されたこの炎電流が所定の判定値以下で
あれば着火ミスあるいは何らかの原因により燃焼状態が
不良であると判断し、作動コイル２６ａに対する電流を
停止してガス電磁弁２６を閉じ、メインバーナ２０への
燃料ガスの供給を停止してガス湯沸器の作動を停止させ
る。

【００１５】メインバーナ２０に正常に着火された場合
には、フレームロッド３８を通る炎電流は所定の判定値
以上であるので、ガス電磁弁２６は開かれたままでガス
湯沸器は作動を継続し、熱交換器１２を通る給水はメイ
ンバーナ２０により加熱されて給湯栓１７から出湯され
る。給湯栓１７を閉じれば水圧応動弁２８が閉じると同
時に水流スイッチ３１がオフとなって、ガス湯沸器は作
動を停止する。作動状態において、ガス湯沸器が設置さ
れた環境の空気中の酸素濃度が低下したり、あるいは燃
焼用空気の通路に詰まりを生じて燃焼用空気量が不足し
たりすると不完全燃焼を生じる。以下にそれぞれの場合
の作動につき説明する。

【００１６】先ず、燃焼用空気の通路に詰まりはない
が、充分な換気をすることなくガス湯沸器の使用を続け
るなどにより、周囲の空気中の酸素濃度が低下した場合
における不完全燃焼防止作用の説明をする。周囲の酸素
濃度が減少するのにつれてメインバーナ２０の炎口２
２，２２ｂに生成される炎２３，２３ａにリフトが生
じ、この炎２３，２３ａの根元部に生じる未燃焼ガス部
分の長さが次第に増大する。これにより正常な燃焼状態
では燃焼している炎２３ａ内にあったフレームロッド３
８の先端部が次第に未燃焼ガス部分内に移るので、炎電
流は次第に減少し、その値が所定の判定値以下となれば
バーナコントローラ３０は作動コイル２６ａに対する電
流を停止してガス電磁弁２６を閉じ、メインバーナ２０
への燃料ガスの供給を停止してガス湯沸器の作動を停止
させる。前述のように正常な作動状態での炎電流は大き
いので、酸素濃度の減少に伴う炎電流の減少量も大きく
なり、この場合の不完全燃焼の検出は確実に行われる。
なおこの場合には、還流管１３を通る燃焼廃ガスの流れ
は実質的に生じない。

【００１７】次に、空気中の酸素濃度は正常であるが、
内胴スカート１０の上側に設けた熱交換器１２のフィン
１２ｂに燃焼生成物などによる詰まりが生じ、空気の流
れが悪くなって燃焼用空気量が不足した場合の不完全燃
焼防止作用の説明をする。このような詰まりなどによる
燃焼廃ガス通路の通路面積の閉塞率が増大するにつれて
内胴スカート１０と熱交換器１２とメインバーナ２０の
間に形成される燃焼室１４内の上部の圧力が次第に上昇
するが、還流管１３を設けていない従来のものでは、熱
交換器１２などの詰まりにより不完全燃焼が生じても、
炎口２２に生じる炎は殆どリフトしない。

【００１８】しかし図１に示すような還流管１３を設け
た上記実施の形態では、このような閉塞率が増大して燃
焼室１４内上部の圧力が上昇するにつれて、実線の矢印
に示すように還流管１３の本体部１３ａから戻し管部１
３ｂを通ってフレームロッド３８を設けた炎口２２ｂ付
近に戻される燃焼室１４内上部の燃焼廃ガスは次第に増
加する。これによりその炎口２２ｂ付近の燃焼用空気の
酸素濃度は減少し、その炎口２２ｂに生成される炎２３
ａにリフトが生じる。この炎口２２ｂは戻し管部１３ｂ
の反対側となる半分が閉塞板２４によりふさがれて戻し
管部１３ｂの開口方向（開口の吹き出し方向）となる厚
さが薄く、従ってここに生成される炎２３ａも同方向の
厚さが薄くなるので、全体が戻し管部１３ｂからの燃焼
廃ガスの影響を受け易く、排気通路の閉塞率が増大する
につれて全体が完全にリフトされる。これにより正常な
燃焼状態では燃焼している炎２３ａ内にあったフレーム
ロッド３８の先端部が次第に未燃焼ガス部分内に移るの
で、炎電流は次第に減少し、その値が所定の判定値以下
となればバーナコントローラ３０は作動コイル２６ａに
対する電流を停止してガス電磁弁２６を閉じ、メインバ
ーナ２０への燃料ガスの供給を停止してガス湯沸器の作
動を停止させる。

【００１９】このようにフレームロッド３８が挿入され
る炎２３ａは閉塞率が増大するにつれて全体が完全にリ
フトされ、しかも前述のように正常な作動状態での炎電
流は大きいので、炎電流の変化量は大きくなり、不完全
燃焼検出の確実性を高められる。上記実施の形態では、
戻し管部１３ｂの中心面の高さを炎口２２を形成するバ
ーナ２０の上端面とほゞ一致させており、これによって
も炎口２２にリフトが生じ易くなる。

【００２０】上述した実施の形態では、フレームロッド
３８の先端部を平行に折り返して炎との接触面積を増加
させると共に、フレームロッド３８を設けた炎口２２は
戻し管部１３ｂの反対側となる半分をふさいでいるが、
必ずしもこの両方を組み合わせて実施する必要はなく、
バーナの形状やガス湯沸器の特性によっては、この何れ
か一方だけでも不完全燃焼検出の確実性を高めることが
できる。

【００２１】なお炎口２２ｂの半分は、別部材である閉
塞板２４を用いることなくバーナユニット２１を形成す
る外板を曲げるなどの手段によりふさいでもよい。また
上述した実施の形態では、炎口２２ｂは戻し管部１３ｂ
と反対側となる半分をふさいでおり、このようにすれば
燃焼廃ガスを供給する戻し管部１３ｂと炎２３ａの距離
が近くなるので炎２３ａのリフトは一層完全に行われる
が、バーナの形状やガス湯沸器の特性によっては、戻し
管部１３ｂとなる半分をふさいでも充分な効果を得るこ
とができる。

【００２２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、フレー
ムロッドの先端部を平行に折り返すことにより炎との接
触面積が増加して炎電流が増大し、これにより炎電流の
変化量も増大するので、不完全燃焼検出の確実性を高め
ることができる。

【００２３】フレームロッドの先端部を平行に折り返す
のに加え、フレームロッドを設けた戻し管部の開口方向
において約半分をふさぐようにすれば、フレームロッド
と炎の接触面積が増大するのに加えて、フレームロッド
が設けられる炎口に生じる炎は戻し管部から戻される燃
焼廃ガスにより確実にリフトされるので炎電流の変化量
は一層増大する。従って、不完全燃焼検出の確実性を一
層高めることができる。

【００２４】また、フレームロッドを設けた炎口は戻し
管部の反対側となる約半分をふさぐようにすれば、この
炎口と戻し管部の距離が短くなるので、この炎口に生じ
る炎は戻し管部から戻される燃焼廃ガスにより一層完全
にリフトされる。これにより炎電流の変化量は更に一層
増大するので不完全燃焼検出の確実性を更に一層高める
ことができる。

【００２５】更に、戻し管部の中心面の高さを炎口を形
成するバーナの上端面とほゞ一致させれば炎口にリフト
が生じ易くなるので、以上の各効果は一層高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるガス湯沸器の不完全燃焼防止装
置の一実施形態の全体構造を示す図である。

【図２】 図１の２−２線に示す部分拡大上面図であ
る。

【図３】 図２の３−３断面図である。

【図４】 従来技術におけるフレームロッド取付部分の
拡大図である。

【図５】 別の従来技術におけるフレームロッド取付部
分の拡大図である。

【符号の説明】

１０…内胴スカート、１２…熱交換器、１３…還流管、
１３ｂ…戻し管部、２０…バーナ（メインバーナ）、２
２，２２ｂ…炎口、３０…バーナコントローラ、３８…
フレームロッド。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内胴スカートと、この内胴スカートの上
   側に連続して設けた熱交換器と、前記内胴スカートの下
   部に設けたバーナを備えてなり、前記熱交換器内を通る
   給水を前記バーナにより加熱するようにしたガス湯沸器
   において、前記バーナの炎口の一つの上方で正常な燃焼
   状態において同炎口に生成される炎内に位置するフレー
   ムロッドと、このフレームロッドに電圧を印加して同フ
   レームロッドを通る炎電流を検出しこの炎電流が所定の
   判定値以下であれば前記バーナに燃料ガスを供給するガ
   ス電磁弁を閉じるバーナコントローラと、上端部が前記
   熱交換器の下側において前記内胴スカート内に開口され
   前記フレームロッドを設けた前記炎口に向かって開口さ
   れた燃焼廃ガスの戻し管部を下部に有する還流管を備
   え、前記フレームロッドは前記炎内に位置する先端部を
   平行に折り返してこの炎との接触面積を増加させたこと
   を特徴とするガス湯沸器の不完全燃焼防止装置。
2. 【請求項２】 前記フレームロッドの先端部を平行に折
   り返して炎との接触面積を増加させるのに加え、前記フ
   レームロッドを設けた前記炎口は前記戻し管部の開口方
   向において約半分をふさいだことを特徴とする請求項１
   に記載のガス湯沸器の不完全燃焼防止装置。
3. 【請求項３】 前記フレームロッドを設けた前記炎口は
   前記戻し管部の反対側となる約半分をふさいだことを特
   徴とする請求項２または請求項３に記載のガス湯沸器の
   不完全燃焼防止装置。
4. 【請求項４】 前記戻し管部の中心面の高さを前記炎口
   を形成する前記バーナの上端面とほゞ一致させてなる請
   求項１〜請求項４の何れか１項に記載のガス湯沸器の不
   完全燃焼防止装置。