JPH08219447A - 燃焼異常検知機能付きガス湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス湯沸器において、熱交換器のフィン閉塞
に伴い、熱効率が低下したときにガスバーナを停止させ
ることにより機器使用上の安全を担保する。 【構成】 入水管１２および出湯管１４が設けられる熱
交換器１６と、この熱交換器１６を加熱するガスバーナ
２０とを備え、出湯管１４を流れる湯の温度を検出する
出湯温センサ３０と、入水管１２を流れる水の温度を検
出する入水温センサ２７と、入水管１２を流れる水又は
出湯管１４を流れる湯の量を検出する流量センサ２６
と、ガスバーナ２０へ供給されるガス量を検出するガス
量センサ２４（比例弁電流測定回路）からの検出信号に
基づいて熱効率を演算し、その算出された熱効率を基準
熱効率と比較してこれより低いと判断されたときに前記
ガスバーナ２０の燃焼が停止されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスバーナにより熱交
換器を加熱して出湯水が得られるようにしたガス湯沸器
に関し、さらに詳しくは、その熱交換器のフィンがドレ
ーン等により閉塞されることに伴う燃焼異常を検知して
燃焼を安全に停止させるようにした燃焼異常検知機能付
きガス湯沸器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガス湯沸器は、周知のよ
うに、多数の集熱フィンが列設される熱交換器の各集熱
フィンの間をガスバーナによる燃焼ガスが通過するとき
にそのガス熱が集熱フィンに捕集され、その集熱フィン
を伝達された熱によってこの熱交換器を流れる水が加熱
され、出湯水が得られるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このガ
ス湯沸器の長年の使用によって熱交換器の集熱フィンに
燃焼生成物等のドレーンが付着していくと、その集熱フ
ィン相互の間隙が徐々に（段々と）閉塞されていき、次
第に集熱フィンの熱伝達が悪くなって熱効率が低下して
いく。

【０００４】また、各集熱フィン相互間の空隙が狭くな
ることにより通気抵抗が増大していき、それによりガス
バーナに供給される空気量も少なくなって、そのことが
不完全燃焼を助長し、やはり熱効率が低下していくとい
う問題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、熱交
換器のフィン詰りにより熱効率が低下したときにガスバ
ーナの燃焼を停止させるようにしたガス湯沸器を提供す
ることにある。これによりガス湯沸器使用上の安全を確
保しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のガス湯沸器は、入水管および出湯管が設けら
れる熱交換器と、この熱交換器を加熱するガスバーナと
を備え、出湯管を流れる湯の温度を検出する湯温検出手
段と、入水管を流れる水の温度を検出する入水温検出手
段と、入水管を流れる水又は出湯管を流れる湯の量を検
出する流量検出手段と、ガスバーナへ供給されるガス量
を検出するガス量検出手段と、前記湯温検出手段、入水
温検出手段、流量検出手段およびガス量検出手段からの
検出信号に基づいて熱効率を演算する熱効率演算手段
と、この熱効率演算手段により算出された熱効率を基準
熱効率と比較してこれより低いか否かを判定する熱効率
判定手段とを備え、この熱効率判定手段により算出熱効
率が基準熱効率より低いと判断されたときに前記ガスバ
ーナの燃焼が停止されるように構成したことを要旨とす
るものである。この場合に、前記熱効率判定手段による
判定に用いられる基準熱効率の値は、初期使用時の演算
値とするか、または複数回（Ｎ回）使用した結果の平均
値を演算値とするとよい。

【０００７】

【作用】上記の構成を有する本発明のガス湯沸器によれ
ば、入水管を介して熱交換器へ供給されてきた水がガス
バーナにより加熱されて出湯水として出湯管より得られ
るものであるが、そのガスバーナの燃焼状態において、
出湯管を流れる湯の温度と、入水管を流れる水の温度
と、入水管を流れる水又は出湯管を流れる湯の量と、ガ
スバーナへ供給されるガス量とが検出され、これらの検
出信号に基づいて熱効率が演算により求められる。そし
てこの算出された熱効率が基準熱効率と比較してこれよ
り低いと判断されると、ガスバーナの燃焼が停止され
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明が適用されるガス湯
沸器の概略構成を示したものである。この図１に示した
ガス湯沸器１０は、給水管１２および出湯管１４が配管
された熱交換器１６がケーシング１８内に配設されると
共に、このケーシング１８内にはその熱交換器１６を加
熱するガスバーナ２０が配設されている。

【０００９】そしてガスバーナ２０のガス管２２にはガ
ス比例弁２４が設けられ、前記給水管１２には水の流れ
およびその流量を検知する水流スイッチ（流量センサ）
２６やその水の温度を検知する入水温センサ２７が設け
られ、またその水の流れを規制する水ガバナ２８なども
設けられている。一方前記出湯管１４には出湯温度を検
知する出湯サーミスタ（出湯温センサ）３０が設けら
れ、出湯管１４の出湯口には蛇口（水栓）３２が設けら
れている。

【００１０】そしてこのガス湯沸器の運転を制御するバ
ーナコントローラ３４の入力側には、前記流量センサ２
６、入水温センサ２７、出湯温センサ３０等が接続さ
れ、またバーナコントローラ３４の出力側にはガス比例
弁２４などが接続されている。

【００１１】このガス湯沸器１０は、蛇口（水栓）３２
を開くことにより水流スイッチ（流量センサ）２６がＯ
Ｎし、ガスバーナ２０が点火されて熱交換器１６が加熱
され、入水管１２より供給される水が加熱されて出湯水
が出湯管１４より得られる。そのとき出湯温センサ３０
からの検知信号によりバーナコントローラ３４よりガス
比例弁２４へ指令が与えられ、ガス比例弁２４の比例弁
電流値の制御によりその開度が調節されて出湯温度が設
定温度に保たれるように運転が制御される。

【００１２】かくして本発明では、このガス湯沸器の使
用毎に熱効率を算出し、正常な熱効率と比較することに
より、熱交換器のフィン閉塞を推定し、燃焼を停止させ
るもので、その１つの手法として、流量センサタイプの
ものを提示するものである。

【００１３】この流量センサタイプのものは、出湯温度
を検知してガス量をコントロールする瞬間式ガス湯沸器
において、熱交換器の出湯出口に設けられる湯温検出手
段としての出湯サーミスタ３０、給水通路部に設けられ
る給水温検出手段としての給水サーミスタ２７と、通水
路のどこかに設けられる流量検出手段としての流量セン
サ２６と、ガス量検出手段としてのガス比例弁２４の電
流値測定回路等からの検出信号により、

【００１４】測定熱効率＝アウトプット／インプットを
算出し、予めバーナコントローラにて記憶されている正
常な熱効率を比較し、測定熱効率＜正常な熱効率なら
ば、熱交換器のフィン閉塞と推定し、燃焼を停止させる
ものである。

【００１５】これを具体的に詳細に説明すれば、次のよ
うになる。すなわち上述した、測定熱効率＝アウトプッ
ト／インプットの式において、アウトプットおよびイン
プットは次の数１および数２の式のようになる。

【００１６】

【数１】

【００１７】

【数２】

【００１８】ここに数１において、入水温（Ｔ水）につ
いては熱交換器出湯出口のサーミスタを長時間検知し、
１日単位の最低温度を求めて代用しても良い。そうすれ
ば、給水温サーミスタ２７が構成上要らないことにな
る。また数１において、アウトプットが変動する場合に
は、その変形例として数１にカッコ書きで示したような
積分式を用いてもよい。そしてこの数２より次の数３に
示した（１）式が得られる。

【００１９】

【数３】

【００２０】今、図２に示したガス比例弁とガスガバナ
との関係を示す構造において、ガス比例弁の電磁コイル
に通電することによりガスノズルの圧力（図中、Ｐノズ
ル）を制御する場合の、ガスガバナの荷重等との均り合
い式は次の数４の式のようになる。この数４に用いられ
る各記号の位置は、上述の構造図２中に示した通りであ
る。

【００２１】

【数４】

【００２２】そしてこの数４の式より、Ｗ≒Ｆ₀、Ａ≒
Ａ’に設定すると、次の数５の式が得られる。

【００２３】

【数５】

【００２４】そして前述の数３の（１）式と、今回の数
５の（２）式とにより次の数６の関係式が得られる。

【００２５】

【数６】

【００２６】そして出湯制御中には比例弁電流が変化す
るので、例えばある時間に出力された比例弁電流を積分
することによりインプットの算出ができる。今、図３に
示した、横軸に時間、縦軸に比例弁電流値を採った関係
図に示されるように、比例弁Max でｔ時間制御時＝最大
インプット時ということになる。そしてその最大インプ
ットガス量および測定時のガスインプット量は、それぞ
れ次の数７に示した通りとなる。

【００２７】

【数７】

【００２８】そして数７の（３）式および（４）式より
次の数８の式が得られる。

【００２９】

【数８】

【００３０】たとえば、この数８の式において、あるガ
ス湯沸器が特定されると、そのＱガスMax ＝３７５００
Ｋｃａｌ／Ｈ、ＩMax ＝１２０ｍＡというように決まる
ので、Ｉの比例弁電流とｔの測定時間によりインプット
が求められる。今、正常な熱効率は、次の

【００３１】器具差： ノズル径、ガスノズル圧、熱
交換器の性能、燃焼空燃比のバラツキ、サーミスタ、流
量センサ、バーコンのバラツキ等。 使用ガスの発熱量による差 使用環境による差： 気温、湿度、大気圧 出湯温、出湯量、入水温による熱交換器の性能による
差 経年変化により正常燃焼が可能な範囲の熱効率の低下
等 を考慮し、決定される。そしてその正常な熱効率は次の
数９の式に従って求められる。

【００３２】

【数９】

【００３３】尚、この数９においてｋ1 の値について
は、計算の目的が熱効率低下によるフィン閉塞を推定す
ることにあるので、各バラツキにより熱効率が上がる方
向は考えない。例えば、この数９の演算式において初期
性能の熱効率および係数（ｋ1 ）を次の数１０のように
条件設定すると、正常な熱効率は次の数１１のようにな
る。

【００３４】

【数１０】

【００３５】

【数１１】

【００３６】η正常値としては、 （Ｉ） ガス種毎に設定し、ガス種コネクタ等により選
択設定してもよい。 （II） 出湯温−出湯量−入水温毎に設定記憶させてお
いてもよい。 （III） 現場で初期状態にて初期の測定熱効率を求め、
その値をη初期値とし、次の数１２により求めるように
すれば、さらに異常検出レベルが上がる。

【００３７】

【数１２】

【００３８】尚、本発明は上記実施例に何等限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
設計変更又は改良が可能であることは勿論のことであ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の燃焼異常検知機能付きガス湯沸器によれば、熱交
換器のフィン閉塞等に伴う熱効率の低下を速やかに検知
し、ガスバーナの燃焼を停止させるようにしたものであ
るから、ガス器具使用上の安全性が担保されるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるガス湯沸器の全体の概略構
成図である。

【図２】図１に示したガス湯沸器におけるガス比例弁の
概略構成図である。

【図３】出湯制御中に比例弁電流値が変化するときのガ
スインプット量の計算を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ ガス湯沸器 １２ 給水管（入水管） １４ 出湯管 １６ 熱交換器 ２０ ガスバーナ ２４ ガス比例弁 ２６ 流量センサ ２７ 入水温センサ ３０ 出湯温センサ ３４ バーナコントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入水管および出湯管が設けられる熱交換
   器と、この熱交換器を加熱するガスバーナとを備えたガ
   ス湯沸器において、 出湯管を流れる湯の温度を検出する湯温検出手段と、 入水管を流れる水の温度を検出する入水温検出手段と、 入水管を流れる水又は出湯管を流れる湯の量を検出する
   流量検出手段と、 ガスバーナへ供給されるガス量を検出するガス量検出手
   段と、 前記湯温検出手段、入水温検出手段、流量検出手段およ
   びガス量検出手段からの検出信号に基づいて熱効率を演
   算する熱効率演算手段と、 この熱効率演算手段により算出された熱効率を基準熱効
   率と比較してこれより低いか否かを判定する熱効率判定
   手段とを備え、この熱効率判定手段により算出熱効率が
   基準熱効率より低いと判断されたときに前記ガスバーナ
   の燃焼が停止されるように構成したことを特徴とする燃
   焼異常検知機能付きガス湯沸器。
2. 【請求項２】 前記熱効率判定手段による判定に用いら
   れる基準熱効率の値は、初期使用時の演算値としたこと
   を特徴とする請求項１に記載の燃焼異常検知機能付きガ
   ス湯沸器。
3. 【請求項３】 前記熱効率判定手段による判定に用いら
   れる基準熱効率の値は、複数回（Ｎ回）使用した結果の
   平均値を演算値としたことを特徴とする請求項１に記載
   の燃焼異常検知機能付きガス湯沸器。