JP2004036977A - Gas combustion appliance - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炎の立ち消えが生じた際に燃料ガスの供給を遮断して生ガスの放出を防止する安全装置を備えたガス燃焼器具に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス燃焼器具、例えば、赤熱プレート式のガスバーナからの輻射熱によって暖房を行う赤外線ストーブでは、炎の立ち消えが生じた際に燃料ガスの供給を遮断して生ガスの放出を防止する安全装置が備えられる。
具体的には、バーナの近傍に設置した熱電対とガス通路に設けたマグネット電磁弁のコイルとを直列に接続し、熱電対から得られる起電力によりマグネット電磁弁を吸着保持する構成である。
このような安全装置及びガス流路を開閉する点消火機構(点滅器57)について図7を用いて説明する。
点火レバーを上げ下げ操作することにより進退する点火ボタン46が、ケーシング47内にボタンバネ48を介して設けられ、点火ボタン46の側面には、点火時と消火時とで交互に点火ボタン46の進退位置を決定するハートカム機構49が設けられる。
また、点火ボタン46の進退と連動してON/OFFする点火スイッチ32が点火ボタン46の近傍に設けられる。点火スイッチ32は、点火ボタン46による点火位置でONすることによってイグナイタ等の点火器(図略)を作動させて燃料ガスに着火し、燃焼位置および消火位置でOFFして点火器を停止する
【0003】
点火ボタン46は、点火時の押圧操作によって進み(図の右方向)、ケーシング47側へ押圧操作を伝える。ケーシング47内部には、点火ボタン46により押圧されるスピンドル50が進退可能に挿入され、復帰バネ51により図の左方へ付勢されている。スピンドル50上には、ケーシング47のメイン吐出口52を開閉するメイン弁25と、点火用パイロット吐出口53を開閉するために小径部となっている点火弁55とが設けられている。また、メイン吐出口52はメインバーナに、点火用パイロット吐出口53は点火用バーナにそれぞれ連通されている。
【0004】
ケーシング47の後部には、ガス流路の上流側の弁室に、スピンドル50と同軸となって向い合うマグネット電磁弁24が、弁体24aをバネ54により閉弁方向(図中左方向)に付勢されて設けられる。このマグネット電磁弁24は、スピンドル50の押動力によって吸着面に押しつけられて開弁が設定され、押動力が開放され、スピンドル50が所定ストロークだけ戻ることによって閉弁可能状態になると共に、メインバーナ近傍に設けた熱電対の熱起電力によってコイル24bに弁体24aが吸着されて開弁保持され、熱電対の熱起電力が所定レベル以下に低下すると、弁体24aを閉じる。
【0005】
このような点消火機構の動作について説明する。
点火レバーを押し下げ動作することにより、点火ボタン46を介して、スピンドル50が復帰バネ51に抗して後方へ押動されて、まず、メイン弁25が開弁される。次に、点火スイッチ32がONされて、イグナイタ等の点火器が作動を始める。
さらに、スピンドル50が終端位置まで押動されると、点火弁55、マグネット電磁弁24が順次開弁され、この一連の動作により、燃料ガスがメイン吐出口52を介してメインバーナに、点火用パイロット吐出口53を介して点火用バーナにそれぞれ供給される。そして、点火器によって点火用バーナに着火された炎が、メインバーナに火移りしていく。
【0006】
終端位置にある点火レバーから手を離すと、復帰バネ51及びボタンバネ48の付勢力によりスピンドル50および点火ボタン46が戻り、ハートカム機構49により中間係止位置に保持される。このスピンドル50の退避動作により、点火弁55は閉弁すると共に、マグネット電磁弁24は閉弁可能状態になる。
そして、メインバーナの炎の立ち消えが生じた場合には、マグネット電磁弁24を吸着保持している熱電対に起電力が生じなくなるため、マグネット電磁弁24が閉弁され、燃料ガスの供給が遮断される。
消火に際しては、点火レバーを持ち上げ動作すると、ハートカム機構49の中間係止が解除され、スピンドル50がボタンバネ48及び復帰バネ51の付勢力で始端位置までもどって、メイン弁25を閉弁して燃料ガスの供給を遮断する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火レバーを操作して消火動作を行っても、メイン弁25が閉じるだけで、マグネット電磁弁24は、熱応答遅れにより熱電対の起電力が所定値以下となるまでの間、開弁状態が続いてしまう。このため、消火後直ぐに再点火操作を行った場合(以下、ホットスタートと呼ぶ)には、マグネット電磁弁24がまだ閉弁していないため、燃料ガスの供給タイミングがメイン弁の開弁と同じタイミングとなり、イグナイタ等の点火器の動作開始よりも早くなってしまい、遅点火により、着火音が大きくなったり、大きな炎が生じたりして使用者に不快感を与えていた。
特に、赤熱プレート式のバーナは、炎孔負荷(発熱量/炎孔面積)が小さく、燃料ガスが燃焼面に溜まりやすいために、このような遅点火が大きな問題となっていた。
また、点火弁55は、点火操作中にのみ開弁させる必要から、その開弁タイミングは、メイン弁25の開弁よりも必ず遅れることになり、イグナイタ等の点火器が最初に作動するような機構としたとしても遅点火を防ぐことはできない。
本発明のガス燃焼器具は上記課題を解決し、消火後直ちにマグネット電磁弁を閉弁することにより、ホットスタート時に着火音が大きくなることを防止することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項1記載のガス燃焼器具は、
燃料ガスを燃焼させる赤熱プレート式のバーナと、
上記バーナへ点火する点火器と、
上記バーナあるいは上記バーナとともに燃焼するセンサバーナの燃焼状態によりその出力起電力が変化する熱電対と、
上記バーナの点消火操作を行う点火操作器と、
上記バーナへのガス通路に設けられ、上記点火操作器の操作により開閉するメイン弁と、
上記バーナへのガス通路に設けられ、上記点火操作器の操作により開弁され上記熱電対からの起電力で開弁保持されるマグネット電磁弁と
を備えたガス燃焼器具において、
上記マグネット電磁弁のコイルと上記熱電対との通電回路を導通/遮断するスイッチング素子を設け、上記点火操作器を消火操作する毎に該スイッチング素子をOFFすることを要旨とする。
【0009】
また、本発明の請求項2記載のガス燃焼器具は、上記請求項1記載のガス燃焼器具において、
上記スイッチング素子は、FETであることを要旨とする。
【0010】
上記構成を有する本発明の請求項1記載のガス燃焼器具は、バーナを消火すると、スイッチング素子がOFFして、マグネット電磁弁のコイルと熱電対との通電回路を遮断し、瞬時にマグネット電磁弁を閉弁する。すなわち、点火操作器によるバーナ消火操作後に、マグネット電磁弁が一時的に開弁状態となってしまうことを防止する。従って、点火時には、マグネット電磁弁は常に閉弁状態から開弁されることになり、点火器の動作よりも先にガスが放出されることはない。
【0011】
また、本発明の請求項2記載のガス燃焼器具は、スイッチング素子として用いているFETに機械的な寿命がないため、故障する確率が減少し信頼性が増す。
さらに、FETは導通時には極めて低抵抗であるため、そこでの電圧降下は非常に小さい。従って、マグネット電磁弁を開弁保持するのに十分なコイル電流が得られるので、マグネット電磁弁を安定して動作させることができ、一層信頼性が増す。
【0012】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明のガス燃焼器具の好適な実施形態について説明する。尚、ガス流路を開閉する点消火機構(点滅器57)の構成は、従来のものと変わりないため、上述した従来技術での説明をもって省略する。
【0013】
図2は、ガス燃焼器具としてのファン付赤外線ストーブの断面概略図であり、図3は、そのシステム構成図である。
ファン付赤外線ストーブ1(以下、単にストーブ1と略称する)は、前面に輻射開口2が設けられた本体ケース3内に、この輻射開口2に対向させて赤熱プレート式のバーナ4を備える。
バーナ4は、燃料ガスと一次空気との混合室を形成するバーナ本体5と、バーナ本体5に装着される多数の炎孔が設けられたセラミックス製の燃焼プレート6とを備えた全一次空気式バーナである。バーナ本体5の基端には、燃料ガスと一次空気とが吸入される吸入口56が開口し、吸入口56に臨んでノズル44が設けられる(図3参照)。
このバーナ4では、ノズル44から噴出された燃料ガスと、その噴出に伴って吸入口56から吸入された一次空気とがバーナ本体5内で良好に混合され、その混合気が燃焼プレート6の炎孔から噴出して、燃焼プレート6上で表面燃焼する。
【0014】
また、バーナ本体5は、上バーナ本体5aと下バーナ本体5bとに上下二段に分割形成される。そして、燃焼プレート6は、上バーナ本体5aと下バーナ本体5bとにそれぞれ左右二枚ずつ設けられる構成であり、全面で燃焼する強火力設定と下バーナ本体5bに設けられた二面のみで燃焼する弱火力設定との二種類の火力切替が行える。
【0015】
本体ケース3内の底部には、バーナ4の燃焼ガスを本体ケース3前面下部に設けられた温風吹出口7から送出する送風ファン8が設けられる。バーナ4の後方には、バーナ4の上方近傍に温風吸込口9を有し、送風ファン8に燃焼ガスを導くファン給気筒10が設けられる。ファン給気筒10の後方上部には、複数の上段冷風吸込口11が設けられ、送出する燃焼ガスを火傷等の危険がない適切な温度にまで冷却するための空気が吸い込まれる。また、本体ケース3後面には、器具外部の空気を本体ケース3内に吸引するための複数の取込口12が設けられる。
ファン給気筒10内は途中まで仕切板46によって、温風吸込口9と連通した温風通路と上段冷風吸込口11と連通した冷風通路とに分割される。
ファン給気筒10の前方下部には、後述する直列型熱電対13の冷接点13aの近傍に中段冷風吸込口14を有した吸込筒15が連結され、吸込筒15の下方には下段冷風吸込口16が開口される。
また、送風ファン8と温風吹出口7とはファン排気筒17によって連通される。
【0016】
従って、送風ファン8を駆動すると、温風吸込口9から燃焼ガスが吸引されると共に、取込口12を介して器具内に吸引された外部空気が上段、中段、下段冷風吸込口11,14,16から吸引される。そして、これらの燃焼ガスと空気とが送風ファン8に吸込まれ均一に混合されて、温風として温風吹出口7から送出される。
【0017】
バーナ4の燃焼面の前面には、前後二列で配列された複数の熱電対素子を直列に接続した直列型熱電対13が対向して設けられ、この直列型熱電対13で発生した起電力が送風ファン8のモータ(DCモータ)8aや燃焼等を制御するコントローラ18(後述)の電源として用いられる。
また、器具正面には、向かって左側に点火レバー21が、右側にバーナ4の火力を切替える切替レバー22が設けられる。
【0018】
バーナ4へのガス流路には、図3に示すように、上流から順に、点火レバー21の操作力によって機械的に開弁され後述する第一熱電対23からの起電力によって開弁保持されるマグネット電磁弁24と、点火レバー21の操作力によって機械的に開閉されるメイン弁25と、切替レバー22の操作によって上下両バーナ本体5a,5bへのガス流路を開弁状態とする第一状態と下バーナ本体5bへのガス流路のみを開弁状態とする第二状態とを切替える切替弁26とが設けられる。
【0019】
また、バーナ4には、センシングバーナ27が併設され、センシングバーナ27の近傍には、マグネット電磁弁24のコイルと直列に接続された第一熱電対23が設けられる。第一熱電対23は、主にセンシングバーナ27の炎により直接加熱され、この際発生する起電力によってマグネット電磁弁24を開弁保持する。
マグネット電磁弁24は、常に閉弁方向に付勢するバネを備え、この付勢力に反して電磁石の吸着力で開弁保持されるが、室内の酸素濃度が低下してくるとセンシングバーナ27の炎がリフトし始めて、第一熱電対23の起電力が低下して吸着保持できなくなりガス流路を遮断する。従って、不完全燃焼を未然に防ぐことができる。
尚、センシングバーナ27へのガス流路は、メイン弁25と切替弁26との間のガス流路から分岐して形成される。
【0020】
バーナ4の近傍には、バーナ4へ点火するための点火用バーナ28が設けられ、点火用バーナ28の近傍には、点火用バーナ28へ点火するための点火電極29が設けられる。点火電極29は、イグナイタ30と接続される。
点火用バーナ28へのガス流路は、メイン弁25の下流から分岐して設けられ、点火レバー21を開操作している間のみ開状態となる点火弁55が設けられる。すなわち、点火用バーナ28には、点火操作時のみ炎が形成される。
【0021】
バーナ4の炎に直接熱せられる位置に直列型熱電対13と隣接して第二熱電対31が設けられる。この第二熱電対31からの起電力Vxを検出して判定起電力Vref と比較することによって、バーナ4の吸入口56が閉塞を起こした場合(以下、ダンパー閉塞と呼ぶ)の燃焼不良を判断する。ダンパー閉塞が生じて、燃焼用空気が足りなくなってくると、不完全燃焼し始めるため、第二熱電対31を正常な火炎で適切に加熱できなくなり、起電力は低下する。
また、この判定起電力Vref は、ガス種によって適正値が異なるため、器具背面に設けられたスライド式の切替スイッチ45により複数通りに設定できるようになっている。
尚、バーナ4とセンシングバーナ27との一次空気吸入口がそれぞれ異なるため、このようなダンパー閉塞による燃焼不良を、センシングバーナ27の火炎により加熱される第一熱電対23の起電力に基づいて検出することはできない。
【0022】
ストーブ1本体内には、上述したセンサ類からの信号を入力して各種のアクチュエータ類を駆動制御するコントローラ18が設けられる。
また、点火レバー21で点火操作しているときのみONする、つまり点火レバー21を押し下げている時のみONする点火スイッチ32と、点火レバー21での点火操作によりON保持され、消火操作(点火レバー21の持ち上げ操作)によりOFF状態に切り替わる電源スイッチ33とが設けられており、この点火スイッチ32及び電源スイッチ33からのON信号はコントローラ18へ入力される。
【0023】
コントローラ18は、図1に示すように、主制御部のマイクロコンピュータ35(以下、単にマイコン35と呼ぶ)と、マイコン35に電源を供給する電源回路36、直列型熱電対13からの起電力を昇圧させる昇圧回路37、送風ファン8のモータ8aを制御するモータ制御回路38、マグネット電磁弁24と第一熱電対23の直列接続を切断するMg回路39、第二熱電対31からの起電力を入力する炎検知回路40、ダンパー閉塞を検出するための判定起電力Vref を切替える判定値入力回路41、表示回路42、イグナイタスイッチ回路43等を備える。尚、図中の符号CNはコネクタを示す。
【0024】
昇圧回路37は、マイコンの出力ポートcからのパルス信号によりON/OFFするFET3(スイッチング素子)、FET3のON/OFFにより電圧を誘起するコイルL2、コイルL2の放電時のインピーダンスを小さくする電解コンデンサC3、電荷を蓄える電解コンデンサC4、昇圧後の電源から昇圧回路37側へ電流が流れることを防止するショットキーバリアーダイオードD3を備える。
こうした構成の昇圧回路37では、点火操作(電源スイッチ33のON動作)が行われると、マイコン35が、出力ポートcからパルス信号をFET3へ送信し、そのパルス信号によりFET3をON/OFF動作させ、これによりコイルL2に電圧を誘起させて直列型熱電対13からの入力電圧(約1V)を昇圧して電気エネルギーを蓄えさせる。
【0025】
FET3がONの時、直列型熱電対13の起電力により、コイルL2に電流が流れ、FET3をOFFすると、コイルL2の性質により電流を流し続けようとして電圧が上昇し、電源回路36およびモータ制御回路38へ通電される。そして、この電流は、モータ制御回路38からモータ8aのコイルへの電源として使われる。
このようにして、昇圧回路37は、直列型熱電対13で発生した約1Vの起電力をVCC2(3.5V)まで昇圧させる。マイコン35は、昇圧回路37の出力電圧VCC2を入力ポートdから検知する。尚、抵抗R4,R5(各抵抗値は等しい)により入力ポートdへの入力電圧を半分に分圧することによって、マイコン35の過電圧による故障を防止している。
【0026】
マイコン35は、基本的には、直列型熱電対13からの起電力を電源として駆動されるものであるが、点火開始時には、必要な電力が直列型熱電対13からは得られない。このため、その補助電源として、乾電池34(電圧VCC1は1.5V)が用いられる。そして、直列型熱電対13から十分な電力が得られるようになった後は、マイコン35への電源として直列型熱電対13からの電力を用いる。
尚、モータ8aへは、十分な電力が得られない点火初期から直列型熱電対13の起電力のみがそのまま電源として用いられる。
【0027】
乾電池34からの起電力VCC1(1.5V)は、電源回路36の昇圧部36bでVDD(3V)に昇圧され、マイコン35へ供給される。
昇圧部36bは、昇圧専用集積回路であるIC36dと、コイルL1と、電解コンデンサC2と、ダイオードD2と、トランジスタQ1等を備える。
このような昇圧部36bは、パルス信号によりトランジスタQ1をON/OFF動作させ、これによりコイルL1に電圧を誘起させて、点火初期において乾電池34からの入力電圧をVDD(3V)まで昇圧して、マイコン35の電源ポートeや表示回路42等へ電源として供給する。
【0028】
点火初期においては、この乾電池34の電力によりマイコン35が作動して昇圧回路37を駆動し、直列型熱電対13からの起電力を昇圧する(昇圧後の電圧VCC2)。この昇圧された電力は、モータ8aや電源回路36に導かれる。
電源回路36には、昇圧部36bへの電源供給を昇圧回路37からの電力にするか、乾電池34からの電力にするかを切替える切替部36aが形成され、切替部36aは、ダイオードD1とダイオードD2とを備える。すなわち、乾電池34の起電力VCC1の方が昇圧回路37からの起電力VCC2よりも大きい場合には、昇圧部36bへ供給される電源はダイオードD1を通る乾電池34からの電力となり、昇圧回路37からの起電力VCC2の方が大きくなると昇圧部36bへの供給電源はダイオードD2を通る昇圧回路37からの電力へと切替わる。このように、マイコン35への電力供給源を乾電池34から熱電対13に切り替えるため、乾電池34を無駄に消費することがなく、長期に渡って乾電池34を使用することができる。このため、乾電池交換を頻繁に行う必要もない。
【0029】
また、昇圧回路37と切替部36aとの間には、昇圧回路37から供給される電圧(VCC2)を所定値(2.5V)以下に規制するレギュレーションIC36cが備えられる。これに対して、モータ8aには、電圧規制されないVCC2が直接供給される。
これによって、マイコン35の過電圧による故障や誤動作を防止できる。言いかえれば、直列型熱電対13からの電力を昇圧回路37でマイコン35の許容電圧以上に昇圧させることが可能となり、高い電圧で送風ファン8に供給できる。このため、直列型熱電対13からの起電力だけで要求される風量を得ることが可能となる。
また、送風ファン8のモータ8aとして用いているDCモータは、高い電圧で供給されればされるほど回転数が上がる。このため、特に、本実施形態のような熱発電を利用して低電圧で動作させるシステムのように、モータ8aとしてDCモータを用いている場合、上述したようにしてモータ8aへ供給する電圧を高めると風量を増すことができ一層効果的である。
尚、レギュレーションIC36cによって、2.5Vまでに低下させられた電力は、昇圧部36bで再び、マイコン35への適切な印可電圧である3Vまで昇圧される。
【0030】
ところで、レギュレーションIC36c及び切替部36aを昇圧部36bの後に配置した回路も考えられる。尚、この場合にはレギュレーションIC36cとして電圧(VCC2)を3V以下に規制するものを用いる。しかしながら、こうした場合には、昇圧部36bからの電力とレギュレーションIC36cからの電力とを切替えるダイオードの特性が、各素子ごとにばらつきを含んでいるし、また温度等によってもばらつくためマイコン35に供給する電圧が一定しなくなってしまう。これに対して本実施形態の電源回路36では、各種条件により特性がばらついてしまうダイオードD1,D2の後に昇圧部36bを配置しているため、マイコン35へ供給する電圧を一定として、その動作を安定させることができる。
【0031】
Mg回路39は、直列に接続したマグネット電磁弁24と第一熱電対23との接続を遮断する回路である。
Mg回路39は、マグネット電磁弁24と第一熱電対23との接続を開閉するスイッチング素子としてのFET1、FET2と、FET1と接続されるトランジスタQ2、電解コンデンサC5、コンデンサC6等を備える。
トランジスタQ2は、マイコン35の出力ポートaからのパルス信号によりオンオフする。トランジスタQ2がオンしている時は、電源回路36からの出力電圧VDDがFET1に印可されてFET1もオンする。そして、トランジスタQ2がオフしても、電解コンデンサC5に電荷が溜まるまでは電流が流れるため、FET1には高い電圧が印可され一定時間FET1はオンする。つまり、FET1は、出力ポートaから所定周期の連続したパルス信号が出力されている間はオンし、パルス信号が出力されなくなるとコンデンサC6により直流信号が遮断されるためオフする。
FET2は、出力ポートbからのレベル信号がhighの場合にONし、lowの場合にOFFする。
【0032】
このような構成のMg回路は、第二熱電対31からの入力電圧に基づいて燃焼不良が生じていると判断される場合や、後述するように消火操作が行われた場合に、FET1及びFET2をオフする。これによって、マグネット電磁弁24と第一熱電対23との接続は遮断され、マグネット電磁弁24は瞬時に閉弁してガス流路を遮断する。
【0033】
FETを二つ備えているのは、万が一どちらか一つが故障しても確実にガス流路を遮断できるようにするためである。つまり、一つしか備えていない場合、ON故障が発生すると、不完全燃焼時でも燃料ガスの供給を遮断できなくなってしまうが、二つ備えていれば、一つが故障しても他方のFETで確実にマグネット電磁弁24と第一熱電対23との接続を遮断でき、安全性が向上する。
また、出力ポートaからFET1への回路の途中に、コンデンサC6とトランジスタQ2と電解コンデンサC5とを設けて、パルス信号の有無でFET1をON/OFFしている。このため、マイコンが故障してhighのレベル信号やlowのレベル信号になったまま切り換わらなくなってしまった場合にも確実にマグネット電磁弁24と第一熱電対23との接続を遮断することができる。
【0034】
炎検知回路40は、第二熱電対31からの起電力をオペアンプ41aで増幅してマイコン35の入力ポートfに入力する。そして、この第二熱電対31の起電力に基づいて、主にダンパー閉塞による不完全燃焼防止制御を行う。
モータ制御回路38は、マイコン35の出力ポートgからのhigh−lowのレベル信号によりON/OFFするFET4を備えており、このFET4をオンオフしてモータ8aのコイルへの電力の給断を切替える。例えば、第二熱電対31からの入力電圧に基づいて燃焼不良が生じていると判断した場合などに、レベル信号をhighからlowに切替えてモータを停止させる。
【0035】
判定値入力回路41は、固定抵抗R0と切替抵抗R1,R2,R3とを備え、切替スイッチ45を操作すると固定抵抗と切替抵抗との接続が切替わり、固定抵抗と切替抵抗との接続点Aの電位Vaが変化する構成である。
この電位Vaは、マイコン35の入力ポートhに入力される。そして、Vaに基づいて判定起電力Vref が設定される。
【0036】
次に点火動作について説明する(図7参照)。
点火レバー21を押し下げていくと、点火ボタン46及びスピンドル50が図右方向に進み、まずメイン弁25が開弁されると共に、電源スイッチ33がONして電源回路36に電源が供給される。次に、点火スイッチ32がONし、イグナイタ30を動作させて点火電極29を連続スパークさせる。更に、押し下げると順に、点火弁55、マグネット電磁弁24が開弁されバーナ4と点火用バーナ28とセンシングバーナ27へのガス流路が開放され、燃料ガスが供給される。そして、点火用バーナ28に着火した炎が、バーナ4やセンシングバーナ27に火移りしていく。つまり、点火操作器である点火レバー21を操作していくと、メイン弁25の開弁→点火器としてのイグナイタ30の作動開始→点火弁55の開弁→マグネット電磁弁24の開弁の順に動作してバーナ4に点火するのである。
【0037】
センシングバーナ27やバーナ4に点火されると、加熱される第一熱電対23から起電力が発生しマグネット電磁弁24を吸着保持する。そして、点火レバー21から手を離すと、マグネット電磁弁24は、閉弁可能状態となる。つまり、弁体24aを押しているスピンドル50が後退し(図左方向)、コイル24bの電磁力でのみ開弁が継続される状態となる。従って、第一熱電対23からの起電力が所定の吸着保持電圧値以下となるとマグネット電磁弁24は閉弁される。
尚、点火レバー21を離すと、点火弁55が閉弁して点火用バーナ28へのガス流路は閉じられる。
【0038】
ここで、従来のストーブにおけるホットスタート(急再点火動作)について述べる。
点火動作が消火後から短時間で行われた場合(第一熱電対23からの起電力が吸着保持電圧以下となる前)、マグネット電磁弁24が開弁状態になっているわけであるから点火動作によりメイン弁25が開弁されると、その開弁にあわせて燃料ガスは放出されてしまう。そして、その後にイグナイタ30が作動して点火用バーナ28を介して点火されるため、その間に燃焼プレート6の前面に溜まった燃料ガスへの急激な着火となり、着火音や火炎が大きくなってしまう。
これに対して、本実施形態では、消火と同時にFET1,2をオフしてマグネット電磁弁24を閉弁しているため、このような不都合は生じない。
【0039】
ここで、消火時にマイコン35が行うマグネット電磁弁24の強制閉弁制御について図4に示すフローチャートを用いて説明する。
点火レバー21を消火操作すると、メイン弁25が閉弁してバーナ4及びセンシングバーナ27へのガス流路が遮断されると共に、電源スイッチ33がOFFされる(S1)。
そして、電源スイッチ33がOFFされたことを検出すると(S2:YES)、出力ポートaから出力していたパルス信号を停止させてFET1をオフすると共に、出力ポートbからのレベル信号をlowにしてFET2をオフすることによって、マグネット電磁弁24を強制的に閉弁させる(S3)。
【0040】
このように、消火操作後には、第一熱電対23とマグネット電磁弁24との間の接続を強制的に切断しているため、第一熱電対23の起電力がマグネット電磁弁24の吸着保持電圧よりも大きい消火初期においても、マグネット電磁弁24が一時的に開弁状態となってしまうことはない。従って、点火時には、マグネット電磁弁24は常に閉弁しているので、ホットスタートを行っても、点火電極29からのスパーク放電が燃料ガスの放出よりも遅れてしまうことを防止できる。すなわち、大きな着火音や大きな火炎が生じる遅点火は起こり得ないので、快適に使用することができる。
また、マグネット電磁弁24と第一熱電対23との間の接続をオンオフするスイッチング素子として用いているFETには、機械的寿命がないため、故障する確率が減少し信頼性が向上する。更に、FETは導通時には極めて低抵抗であるため、そこでの電圧降下は非常に小さく、マグネット電磁弁24を開弁保持するのに十分なコイル電流が得られるので、マグネット電磁弁24を安定して動作させることができ、一層信頼性が増す。
【0041】
次に、マイコン35が行う燃焼不良検出の制御について図5に示すフローチャートを用いて説明する。第二熱電対31からの起電力Vxを判定起電力Vref と比較することによって、主にダンパー閉塞に基づく不完全燃焼を検出する。
【0042】
上述したような点火動作が終了すると(S1)、タイマーをスタートさせる(S2)。点火から4分経過するまでは、燃焼不良検出は行わずに待機する(S3:NO)。4分経過すると(S3:YES)、燃焼不良検出をし始めるわけであるが、経過時間Tによって判定起電力Vref を変化させる(S4〜S7)。
経過時間Tが4分から8分の間は、判定起電力Vref を10mVに設定する(S4)。そして、この判定起電力Vref と第二熱電対31からの起電力Vxを比較し、第二熱電対31からの起電力Vxの方が大きい場合には、燃焼状態が正常であると判断して、燃焼を継続させると共に、燃焼不良検出を継続する(S8:YES)。
これに対して、第二熱電対31の起電力Vxが小さい(Vxが10秒間以上、Vref 以下を継続した)場合には(S8:NO)、燃焼不良となっていると判断する(S9)。そして、燃焼不良と判断された場合には、出力ポートaからのパルス信号を止めて、FET1をオフすると共に、出力ポートbの出力レベルをlowにして、FET2をオフしてマグネット電磁弁24を強制的に閉弁させる。ステップ4での経過時間Tが8分から12分の間は、判定起電力Vref を14mVに切替え(S6)、経過時間Tが12分を超えると、判定起電力Vref を16mVに切替えて(S7)、同様な制御を行う。
【0043】
経過時間Tと第二熱電対31からの起電力Vx及び判定起電力Vref との関係は、図6に示すグラフの様になる。
本実施形態のようなセラミックス製の赤熱プレート式のバーナ4は、点火後にプレート面の温度が上昇して安定するのに長い時間がかかるため、従来のように判定起電力Vref として、一つの基準(例えば、Vref =16mV)しか持たなかった場合には、燃焼不良を検出し始めるのに長い時間を待たねばならず、この待機時間における不完全燃焼が大きな問題となる可能性があった。
これに対して、本実施形態のストーブ1では、判定起電力Vref として複数の基準を持ち、点火初期ほど低い値を用いているので、第二熱電対31の起電力Vxが上昇中である点火初期段階からの燃焼不良検出が可能となり、安全性が向上する。そして、点火後、所定時間が経過した後には、判定起電力を従来と同じような大きなしきい値に切替えるので、燃焼不良を確実に検出できる。
【0044】
判定起電力Vref は、ガス種によって異なるものである。例えば、12分超過後の判定起電力Vref は、LPガスの場合は16mVであり、都市ガス(13A)の場合は13mVであり、その他ガス(6C)の場合は9mVである。このため、器具背面に設けられた切替スイッチ45を操作して判定起電力Vref を設定しなおすことを可能としている。
また、時間経過と共に変化する複数の判定起電力間の比率は、何れのガス種に対してもほぼ等しくなる。例えば、12分超過後の判定起電力をVref (1)、8分から12分の間の判定起電力をVref (2)、4分から8分の間の起電力Vref (3)とすると、その比は、
Vref (1):Vref (2):Vref (3)=1:0.875:0.625
となる。このため、一つの判定起電力、例えば、12分超過後の判定起電力Vref (1)を設定することによって、他の判定起電力Vref (2),Vref (3)は予め設定されているこの比率に応じて自動的に設定されるようする。
【0045】
ここで判定起電力Vref の設定方法について述べる。
切替スイッチ45を操作して、固定抵抗R0と切替抵抗R1,R2,R3との接続を切替えると、その接続点Aの電位Vaは変化する。電位Vaは、次式により求まる。
Va=VDD×rx/(r0+rx)
r0:固定抵抗R0の抵抗(Ω)
rx:切替抵抗Rx(x=1,2,3)の抵抗(Ω)
切替抵抗R1はLPガス用であり、切替抵抗R2は都市ガス(13A)用であり、切替抵抗R3はその他ガス(6C)用である。
マイコン35は、入力されるこの3種類の電位Vaに対する12分超過後の判定起電力Vref (1)を記憶しており、入力された電位Vaに応じて判定起電力Vref (1)を設定する。そして、Vref (2)とVref (3)は、Vref (1)との比率に応じて計算し設定する。尚、この比率(関係)は、マイコン35に備えられたメモリーに記憶されている。
従って、判定起電力を再設定する際には、全ての判定起電力を設定しなおす必要はなく、複数あるうちの一つの判定起電力の再設定をするだけでよいため使い勝手が良い。
【0046】
また、各ガス種毎に時間経過に応じたVref をそれぞれ記憶した場合、すなわち、各ガス種毎に(Vref (1),Vref (2),Vref (3))を記憶した場合と比べると、記憶するデータの数が少なくてすむ。つまり、各ガス種毎にVref をそれぞれ記憶した場合には、(ガス種数)×(各ガス種における判定起電力Vref 数)個のパラメータを記憶する必要があるのに対して、本実施形態の場合は、各時間ごとの比の値を固定的に記憶することと、ガス種数個のVref (1)のパラメータを設定できるようにするだけで良い。
【0047】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【0048】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項1記載のガス燃焼器具によれば、バーナの消火操作後に、マグネット電磁弁が一時的に開弁状態となってしまうことを防止できる。このため、ホットスタート時においても、遅点火となることはなく、正常に点火できる。
特に、燃焼面に燃料ガスが溜まり易く、遅点火による着火音が大きい赤熱プレート式のバーナを備えたガス燃焼器具においては、優れた効果を奏する
【0049】
更に、本発明の請求項2記載のガス燃焼器具によれば、スイッチング素子としてFETを用いることにより、信頼性を向上させることができ、一層安全である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態としてのコントローラの回路図である。
【図2】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブの断面概略図である。
【図3】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブのシステム構成図である。
【図4】マグネット電磁弁の強制閉弁制御を示したフローチャートである。
【図5】燃焼不良検出制御を示したフローチャートである。
【図6】点火開始からの経過時間と第二熱電対の起電力との関係を示すグラフである。
【図7】安全装置及びガス流路を開閉する点消火機構(点滅器)の概略構成図である。
【符号の説明】
1…ファン付赤外線ストーブ、4…バーナ、18…コントローラ、21…点火レバー、23…第一熱電対、24…マグネット電磁弁、25…メイン弁、27…センシングバーナ、29…点火電極、30…イグナイタ、35…マイコン、C5…電解コンデンサ、C6…コンデンサ、FET1,FET2…スイッチング素子、Q2…トランジスタ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas burning appliance provided with a safety device that shuts off the supply of fuel gas to prevent the release of raw gas when a flame goes out.
[0002]
[Prior art]
Gas-burning appliances, for example, infrared stoves for heating by radiant heat from a red-hot plate type gas burner, have a safety device that shuts off the supply of fuel gas to prevent the release of raw gas when the flame goes out. .
Specifically, a configuration is adopted in which a thermocouple provided near the burner and a coil of a magnet solenoid valve provided in a gas passage are connected in series, and the magnet solenoid valve is attracted and held by an electromotive force obtained from the thermocouple.
Such a safety device and a point fire extinguishing mechanism (blinker 57) for opening and closing the gas passage will be described with reference to FIG.
An
An
The
[0004]
At the rear of the casing 47, a
[0005]
The operation of such a point fire extinguishing mechanism will be described.
By pushing down the ignition lever, the spindle 50 is pushed rearward through the
Further, when the spindle 50 is pushed to the end position, the
[0006]
When the hand is released from the ignition lever at the end position, the spindle 50 and the
When the flame of the main burner extinguishes, no electromotive force is generated in the thermocouple adsorbing and holding the
At the time of fire extinguishing, when the ignition lever is lifted up, the intermediate locking of the heart cam mechanism 49 is released, the spindle 50 returns to the start position by the urging force of the button spring 48 and the return spring 51, and the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the fire extinguishing operation is performed by operating the ignition lever, only the
In particular, in the red-hot plate burner, the flame hole load (heating value / flame hole area) is small, and the fuel gas easily accumulates on the combustion surface.
In addition, since the
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to prevent a loud ignition sound at a hot start by closing a magnet solenoid valve immediately after extinguishing a fire.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The gas burning appliance according to
A red-hot plate burner that burns fuel gas,
An igniter for igniting the burner;
A thermocouple whose output electromotive force changes depending on the combustion state of the burner or the sensor burner burning with the burner,
An ignition operating device for performing a point fire extinguishing operation of the burner;
A main valve provided in a gas passage to the burner and opened and closed by operation of the ignition operating device;
A gas solenoid provided in a gas passage to the burner, the valve being opened by operation of the ignition operating device, and a magnet solenoid valve which is opened and held by an electromotive force from the thermocouple;
A gist of the present invention is to provide a switching element for conducting / cutting off a current-carrying circuit between the coil of the magnet solenoid valve and the thermocouple, and to turn off the switching element every time the ignition device is extinguished.
[0009]
Further, the gas burning appliance according to
The gist is that the switching element is an FET.
[0010]
In the gas combustion apparatus according to the first aspect of the present invention having the above-mentioned structure, when the burner is extinguished, the switching element is turned off, the energizing circuit between the coil of the magnet solenoid valve and the thermocouple is cut off, and the magnet solenoid valve is instantaneously turned on. Is closed. That is, it is possible to prevent the magnet solenoid valve from being temporarily opened after the burner extinguishing operation by the ignition operating device. Therefore, at the time of ignition, the magnet solenoid valve is always opened from the closed state, and gas is not released prior to the operation of the igniter.
[0011]
Further, in the gas burning appliance according to the second aspect of the present invention, since the FET used as the switching element has no mechanical life, the probability of failure decreases and the reliability increases.
Furthermore, since the FET has an extremely low resistance when conducting, the voltage drop there is very small. Therefore, a coil current sufficient to hold the magnet solenoid valve open can be obtained, so that the magnet solenoid valve can be operated stably and reliability is further increased.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the gas combustion appliance of the present invention will be described below. Note that the configuration of the point fire extinguishing mechanism (blinker 57) for opening and closing the gas flow path is the same as that of the related art, and thus will not be described in the above-described related art.
[0013]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an infrared stove with a fan as a gas burning appliance, and FIG. 3 is a system configuration diagram thereof.
An
The
In the
[0014]
The burner
[0015]
At the bottom in the
The inside of the fan
A suction cylinder 15 having a middle-stage cold
The
[0016]
Accordingly, when the
[0017]
A
On the front side of the appliance, an
[0018]
As shown in FIG. 3, the gas flow path to the
[0019]
Further, a
The
The gas flow path to the
[0020]
An
A gas flow path to the
[0021]
A
Further, the appropriate value of the determination electromotive force V ref varies depending on the gas type, so that the determination electromotive force V ref can be set in a plurality of ways by a slide-
Since the primary air suction ports of the
[0022]
In the
An
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
The
In the
[0025]
When the
In this way, the
[0026]
The
It should be noted that only the electromotive force of the
[0027]
The electromotive force VCC1 (1.5 V) from the
The booster 36b includes an
Such a booster 36b turns on / off the transistor Q1 by a pulse signal, thereby inducing a voltage in the coil L1 and boosting the input voltage from the
[0028]
In the initial stage of the ignition, the
The
[0029]
In addition, a regulation IC 36c that regulates the voltage (VCC2) supplied from the
As a result, a failure or malfunction due to an overvoltage of the
The rotation speed of the DC motor used as the motor 8a of the
The power reduced to 2.5 V by the regulation IC 36 c is boosted again by the booster 36 b to 3 V, which is an appropriate voltage applied to the
[0030]
Incidentally, a circuit in which the regulation IC 36c and the switching unit 36a are arranged after the boosting unit 36b is also conceivable. In this case, a regulation IC that regulates the voltage (VCC2) to 3 V or less is used as the regulation IC 36c. However, in such a case, the characteristics of the diode for switching between the power from the booster 36b and the power from the regulation IC 36c include variations for each element, and vary depending on the temperature and the like, so that it is supplied to the
[0031]
The
The
The transistor Q2 is turned on / off by a pulse signal from the output port a of the
The
[0032]
The Mg circuit having such a configuration, when it is determined that poor combustion has occurred based on the input voltage from the
[0033]
The reason why two FETs are provided is to ensure that the gas flow path can be shut off even if one of the FETs fails. In other words, if only one is provided, if an ON failure occurs, it will not be possible to shut off the supply of fuel gas even during incomplete combustion, but if two are provided, the other FET will fail even if one fails. The connection between the
Further, a capacitor C6, a transistor Q2, and an electrolytic capacitor C5 are provided in the circuit from the output port a to the FET1, and the FET1 is turned ON / OFF depending on the presence or absence of a pulse signal. Therefore, even if the microcomputer fails and does not switch with a high level signal or a low level signal, the connection between the
[0034]
The
The
[0035]
The judgment
This potential Va is input to the input port h of the
[0036]
Next, the ignition operation will be described (see FIG. 7).
As the
[0037]
When the
When the
[0038]
Here, a hot start (sudden re-ignition operation) in a conventional stove will be described.
If the ignition operation is performed in a short time after the fire is extinguished (before the electromotive force from the
On the other hand, in the present embodiment, since the
[0039]
Here, the forcible valve closing control of the magnet
When the
When it is detected that the
[0040]
As described above, after the fire extinguishing operation, the connection between the
Further, the FET used as a switching element for turning on and off the connection between the
[0041]
Next, the control of the detection of poor combustion performed by the
[0042]
When the ignition operation as described above is completed (S1), a timer is started (S2). Until the elapse of 4 minutes from the ignition, the process stands by without detecting the combustion failure (S3: NO). When four minutes have elapsed (S3: YES), detection of poor combustion starts, but the determination electromotive force Vref is changed according to the elapsed time T (S4 to S7).
While the elapsed time T is between 4 minutes and 8 minutes, the determination electromotive force Vref is set to 10 mV (S4). Then, the determination electromotive force Vref is compared with the electromotive force Vx from the
On the other hand, when the electromotive force Vx of the
[0043]
The relationship between the elapsed time T and the electromotive force Vx from the
On the other hand, the
[0044]
The determination electromotive force V ref differs depending on the gas type. For example, the determination electromotive force V ref after 12 minutes is 16 mV for LP gas, 13 mV for city gas (13A), and 9 mV for other gas (6C). For this reason, it is possible to reset the determination electromotive force Vref by operating the
Further, the ratio between the plurality of determination electromotive forces that changes with the passage of time becomes substantially equal for any gas type. For example, assuming that the determination electromotive force after 12 minutes exceeds V ref (1), the determination electromotive force between 8 minutes and 12 minutes is V ref (2), and the electromotive force V ref between 4 minutes and 8 minutes is V ref (3). , The ratio is
V ref (1): V ref (2): V ref (3) = 1: 0.875: 0.625
It becomes. Therefore, by setting one determination electromotive force, for example, the determination electromotive force V ref (1) after 12 minutes, the other determination electromotive forces V ref (2) and V ref (3) are set in advance. Automatically set according to this ratio.
[0045]
Here, a method of setting the determination electromotive force Vref will be described.
When the
Va = VDD × rx / (r0 + rx)
r0: resistance of fixed resistor R0 (Ω)
rx: resistance (Ω) of switching resistance Rx (x = 1, 2, 3)
The switching resistor R1 is for LP gas, the switching resistor R2 is for city gas (13A), and the switching resistor R3 is for other gas (6C).
The
Therefore, when resetting the determination electromotive force, it is not necessary to reset all the determination electromotive forces, and it is only necessary to reset one of the plurality of determination electromotive forces, which is convenient.
[0046]
Further, when V ref according to the passage of time is stored for each gas type, that is, when (V ref (1), V ref (2), V ref (3)) is stored for each gas type. As compared with, the number of data to be stored is small. That is, when V ref is stored for each gas type, it is necessary to store (the number of gas types) × (the number of determination electromotive force V ref for each gas type) parameters. In the case of the embodiment, it suffices that the ratio value for each time is fixedly stored and that the parameters of V ref (1) of several gas types can be set.
[0047]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments at all, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the gas combustion appliance of the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the magnet solenoid valve from being temporarily opened after the fire extinguishing operation of the burner. For this reason, even at the time of the hot start, the ignition can be performed normally without causing the late ignition.
In particular, a gas burning appliance provided with a red-hot plate type burner in which fuel gas easily accumulates on the combustion surface and has a large ignition sound due to delayed ignition exhibits an excellent effect.
Furthermore, according to the gas burning appliance of the second aspect of the present invention, by using an FET as a switching element, reliability can be improved and safety is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a controller according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic sectional view of an infrared stove with a fan according to the embodiment.
FIG. 3 is a system configuration diagram of an infrared stove with a fan as the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a forcible valve closing control of a magnet solenoid valve.
FIG. 5 is a flowchart showing combustion failure detection control.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an elapsed time from the start of ignition and an electromotive force of a second thermocouple.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a safety device and a point fire extinguishing mechanism (blinker) that opens and closes a gas flow path.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記バーナへ点火する点火器と、
上記バーナあるいは上記バーナとともに燃焼するセンサバーナの燃焼状態によりその出力起電力が変化する熱電対と、
上記バーナの点消火操作を行う点火操作器と、
上記バーナへのガス通路に設けられ、上記点火操作器の操作により開閉するメイン弁と、
上記バーナへのガス通路に設けられ、上記点火操作器の操作により開弁され上記熱電対からの起電力で開弁保持されるマグネット電磁弁と
を備えたガス燃焼器具において、
上記マグネット電磁弁のコイルと上記熱電対との通電回路を導通/遮断するスイッチング素子を設け、上記点火操作器を消火操作する毎に該スイッチング素子をOFFすることを特徴とするガス燃焼器具。A red-hot plate burner that burns fuel gas,
An igniter for igniting the burner;
A thermocouple whose output electromotive force changes depending on the combustion state of the burner or the sensor burner burning with the burner,
An ignition operating device for performing a point fire extinguishing operation of the burner;
A main valve provided in a gas passage to the burner and opened and closed by operation of the ignition operating device;
A gas solenoid provided in a gas passage to the burner, the valve being opened by operation of the ignition operating device, and a magnet solenoid valve which is opened and held by an electromotive force from the thermocouple;
A gas burning appliance comprising a switching element for conducting / cutting off an energizing circuit between the coil of the magnet solenoid valve and the thermocouple, and turning off the switching element each time the ignition operation device is extinguished.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010019535A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Rinnai Corp | Stove burner |
-
2002
- 2002-07-02 JP JP2002193513A patent/JP2004036977A/en active Pending
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JP2010019535A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Rinnai Corp | Stove burner |
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