JP2010145044A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナの点火についての安全性をより一層向上し得る燃焼装置を提供する。
【解決手段】バーナと、そのバーナへ燃料を供給する燃料供給状態とバーナへの燃料の供給を停止する燃料供給停止状態とに切り換え自在な燃料断続手段Ｖと、燃料に感応して電気的特性が変化するガス検知体１と、バーナの燃焼開始が指令されると、バーナを点火する点火手段５０を作動させ且つ燃料断続手段Ｖを燃料供給状態に切り換える点火処理を実行する制御手段Ｃとが設けられ、その制御手段Ｃが、点火処理の開始後、ガス検知体１の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を実行し、且つ、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れを検知すると燃料断続手段Ｖを燃料供給停止状態に切り換えるように構成された燃焼装置であって、制御手段Ｃが、燃焼開始が指令されてから点火処理を実行するまでの点火前期間に、燃料漏れ検知処理を実行するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、供給される燃料を燃焼させるバーナと、
そのバーナへ燃料を供給する燃料供給状態と前記バーナへの燃料の供給を停止する燃料供給停止状態とに切り換え自在な燃料断続手段と、
燃料に感応して電気的特性が変化するガス検知体と、
前記バーナの燃焼開始が指令されると、前記バーナを点火する点火手段を作動させ且つ前記燃料断続手段を前記燃料供給状態に切り換える点火処理を実行する制御手段とが設けられ、
その制御手段が、前記点火処理の開始後、前記ガス検知体の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を実行し、且つ、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れを検知すると前記燃料断続手段を前記燃料供給停止状態に切り換えるように構成された燃焼装置に関する。

かかるガス検知体は、燃料に感応して電気的特性が変化するものであり、そのガス検知体の電気的特性に基づいて燃料漏れ、即ち、燃焼装置の周囲等、本来存在すべきでない箇所に燃料が存在することを検知するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

そして、バーナを点火させる点火処理の開始後、ガス検知体の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理が実行され、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れが検知されると、燃料断続手段が燃料供給停止状態に切り換えられてバーナへの燃料の供給が停止されるように構成されるものであり、バーナの着火ミスやバーナの立ち消えによる燃料漏れに対する安全対策が講じられている。

特開２０００−１９３６２３号公報

ところで、極めて稀にではあるが、燃料断続手段の故障や、バーナに燃料を供給するための配管の接続不良等により、点火処理が実行される前に燃料が存在する場合がある。又、その他の要因によっても燃料が存在する場合がある。
しかしながら、従来の燃焼装置では、点火処理の開始後に燃料漏れ検知処理が実行されるものであるので、その点火処理の前に起こっていることもあり得る燃料の存在を速やかに検知することができないものであり、安全性をより一層向上する上で改善の余地があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バーナの点火についての安全性をより一層向上し得る燃焼装置を提供することにある。

本発明の燃焼装置は、供給される燃料を燃焼させるバーナと、
そのバーナへ燃料を供給する燃料供給状態と前記バーナへの燃料の供給を停止する燃料供給停止状態とに切り換え自在な燃料断続手段と、
燃料に感応して電気的特性が変化するガス検知体と、
前記バーナの燃焼開始が指令されると、前記バーナを点火する点火手段を作動させ且つ前記燃料断続手段を前記燃料供給状態に切り換える点火処理を実行する制御手段とが設けられ、
その制御手段が、前記点火処理の開始後、前記ガス検知体の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を実行し、且つ、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れを検知すると前記燃料断続手段を前記燃料供給停止状態に切り換えるように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記制御手段が、前記燃焼開始が指令されてから前記点火処理を実行するまでの点火前期間に、前記燃料漏れ検知処理を実行するように構成されている点にある。

即ち、制御手段は、燃焼開始が指令されてから点火処理を実行するまでの点火前期間に、燃料漏れ検知処理を実行するので、点火処理が実行される前に燃料が存在していても、その燃料の存在を速やかに検知することができる。
そして、点火処理が実行される前に制御手段により燃料が検知されると、警報手段を作動させる等の警報処理を実行させるように制御手段を構成することになり、そのように制御手段により実行される警報処理に基づいて、燃料の存在に対する対策を講じることができるようになる。
従って、バーナの点火についての安全性をより一層向上し得る燃焼装置を提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記点火前期間に、前記燃料漏れ検知処理を複数回実行するように構成されている点にある。

即ち、制御手段は、点火前期間に、燃料漏れ検知処理を複数回実行するので、点火処理が実行される前に燃料が存在していても、その燃料の存在をより一層速やかに検知することができる。
従って、バーナの点火についての安全性を更に向上することができるようになった。

第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記点火前期間において燃料漏れを検知すると、前記点火処理を実行しないように構成されている点にある。

即ち、制御手段は、点火前期間において燃料を検知すると点火処理を実行しないので、燃料が存在するにも拘らず点火処理が実行されるといった不都合を確実に防止することができる。
従って、バーナの点火についての安全性を更に向上することができるようになった。

第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記ガス検知体が、温度が高温側感応温度以上の高温作動状態で燃料に感応して電気的特性が変化し、且つ、温度が前記高温側感応温度よりも低い低温作動状態で不完全燃焼ガスに感応して電気的特性が変化するように構成され、
前記ガス検知体を加熱する加熱手段が設けられ、
前記制御手段が、前記点火前期間は、前記ガス検知体を前記高温作動状態にするように前記加熱手段の作動を制御して前記燃料漏れ検知処理を実行し、前記点火処理の開始後は、前記ガス検知体を前記高温作動状態と前記低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるように前記加熱手段の作動を制御して、前記ガス検知体の電気的特性に基づいて前記高温作動状態で前記燃料漏れ処理を実行し且つ前記低温作動状態で不完全燃焼を検知する不完全燃焼検知処理を実行するように構成されている点にある。

即ち、ガス検知体は、温度が高温側感応温度以上の高温作動状態で燃料に感応して電気的特性が変化し、温度が高温側感応温度よりも低い低温作動状態で不完全燃焼ガスに感応して電気的特性が変化するので、ガス検知体を高温作動状態と低温作動状態とに切り換えることにより、１個のガス検知体で、燃料漏れ及びバーナの不完全燃焼を検知することができる。
つまり、燃料漏れと不完全燃焼との両方を検知することができるようにしながらも、燃焼装置の低廉化を図ることができる。

そして、制御手段は、点火前期間は、ガス検知体を高温作動状態にするように加熱手段の作動を制御して燃料漏れ検知処理を実行する。
又、制御手段は、点火処理の開始後は、ガス検知体を高温作動状態と低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるように加熱手段の作動を制御して、ガス検知体の電気的特性に基づいて、高温作動状態で燃料漏れ処理を実行し、並びに、低温作動状態で不完全燃焼検知処理を実行する。
つまり、点火処理の前は、バーナの不完全燃焼が起こる虞がないので、燃料漏れ検知処理のみを実行するようにすることにより、燃料漏れを速やかに検知することができ、点火処理の開始後は、バーナの不完全燃焼が起こる虞があるので、燃料漏れ検知処理と不完全燃焼検知処理とを交互に繰り返し実行するように構成することにより、燃料漏れと不完全燃焼とを的確に検知することができる。
従って、燃焼装置の低廉化を図りながら、燃料漏れと不完全燃焼の両方に対する安全性をより一層向上することができるようになった。

第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記点火処理の開始後、初期検出用設定時間の間、その初期検出用設定時間の経過後よりも前記初期検出用設定時間以下に設定された比較用設定時間における前記高温作動状態とする頻度を多くする状態で、前記ガス検知体を前記高温作動状態と前記低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるべく前記加熱手段の作動を制御するように構成されている点にある。

即ち、点火処理時や、その点火処理の後、バーナの燃焼が安定するまでの間は、着火ミスや立ち消えが起こり易いので、点火処理の開始後、燃焼が安定するまでの所定の期間は、不完全燃焼よりも燃料漏れが起こり易いものである。
そして、点火処理の開始後、初期検出用設定時間の間は、その初期検出用設定時間の経過後よりも、比較用設定時間における高温作動状態とする頻度が多くなる状態で、ガス検知体が高温作動状態と低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えられるので、初期検出用設定時間の間に、燃料漏れが発生するとその燃料漏れを速やかに検知することができる。
従って、上記第４特徴構成により得られる効果に加えて、バーナの燃焼開始初期の燃料漏れに対する安全性をより一層向上し得るという効果を得ることができるようになった。

第６特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記バーナを収納するケーシングに設けられた吸気口を通して吸い込んだケーシング外の空気を燃焼用空気として前記バーナに供給し、且つ、そのバーナの燃焼ガスを前記ケーシングに設けられた吹出し口からケーシング外に吹き出すように通風作用する送風手段が設けられ、
前記ガス検知体が、前記吸気口を通して吸い込まれる空気中の燃料に感応するように前記吸気口又は前記吸気口付近に設けられている点にある。

即ち、燃焼装置の具体例が、ガス燃料や液体燃料を燃料とするファンヒータである場合、送風手段により、吸気口を通して吸い込んだケーシング外の空気を燃焼用空気としてバーナに供給し、並びに、そのバーナの燃焼ガスをケーシングに設けられた吹出し口からケーシング外に吹き出すことにより、暖房対象空間を暖房することになる。
そして、ガス検知体が、吸気口を通して吸い込まれる空気中の燃料に感応するように吸気口又は前記吸気口付近に設けられているので、暖房対象空間の空気中に含まれる燃料を検出して、その検出情報に基づいて燃料漏れを検知することができるようになり、燃料漏れにより安全性が損なわれるのを的確に検知することができる。
従って、バーナの点火についての安全性をより一層向上し得る燃焼装置を提供することができるようになった。

以下、図面に基づいて、本発明を燃焼装置としてのガスファンヒータに適用した場合の実施の形態を説明する。
図１に示すように、ガスファンヒータは、供給されるガス燃料を燃焼させるバーナ４１（図１０参照）と、そのバーナ４１へガス燃料を供給する燃料供給状態とバーナ４１へのガス燃料の供給を停止する燃料供給停止状態とに切り換え自在な燃料断続手段Ｖと、燃料漏れが生じたときに発生する可燃性ガス（この実施形態ではガス燃料）及びバーナ４１が不完全燃焼したときに発生する不完全燃焼ガス（一酸化炭素）を検出するガス検出部Ａと、ガスファンヒータの運転を制御する主制御部４２と、その主制御部４２に各種制御指令を指令する操作部４３等を備えて構成されている。

図１０に示すように、バーナ４１は、背面の上方側に吸気口４４を備え且つ前面の下方側に吹出し口４５を備えたケーシング４６内に収納されている。そのケーシング４６内には、吸気口４４を通して吸い込んだケーシング外の空気を燃焼用空気としてバーナ４１に供給し、且つ、そのバーナ４１の燃焼ガスを吹出し口４５からケーシング外に吹き出すように通風作用する送風手段としての送風機４７が設けられている。
ケーシング４６内には、吸気口４４を通して吸い込まれたケーシング外の空気の一部をバーナ４１に燃焼用空気として供給し、残部をバーナ４１の燃焼ガスと混合させた状態で吹出し口４５に導くように、内部風路４８が形成されている。送風機４７は、ケーシング４６内に、吸気口４４に対して吸い込み作用させる状態で、その吐出部を吹出し口４５に臨ませて設けられている。
つまり、吸気口４４を通して吸い込まれた暖房対象空間の空気にバーナ４１の燃焼ガスを混合させて温風を生成し、その温風を吹出し口４５から暖房対象空間に吹き出して、暖房対象空間を暖房するように構成されている。
吸気口４４には、エアフィルタ４９が設けられている。

又、図１及び図１０に示すように、バーナ４１を点火する点火手段としてのイグナイタ５０、及び、バーナ４１の着火を検出する熱電対５１が設けられている。更に、バーナ４１にガス燃料を供給する燃料供給路５２には、その燃料供給路５２を開閉する電磁式の開閉弁５３、及び、バーナ４１への燃料供給量を調整する電磁式の比例弁５４が設けられ、これら開閉弁５３と比例弁５４とにより燃料断続手段Ｖが構成される。
燃料供給路５２は、例えば、都市ガス（１３Ａ等、メタンガス（ＣＨ₄）を主成分とするガス）が供給される都市ガス管（図示省略）に接続されて、この実施形態では、メタンガスを主成分とする都市ガスがバーナ４１に供給される。

操作部４３には、ガスファンヒータの運転開始及び運転停止を指令する運転スイッチ５５、燃料漏れや不完全燃焼が発生したときに点灯させる警報ランプ５６、暖房目標温度を設定する温度設定部（図示省略）、暖房目標温度、室内温度等の各種情報を表示する表示部（図示省略）等が設けられている。
運転スイッチ５５は、押し操作が繰り返される毎に、運転開始と運転停止とが交互に指令されるように構成されている。

図１に示すように、ガス検出部Ａは、可燃性ガス（ガス燃料）に感応して電気的特性が変化するガス検知体１を備えたガスセンサＳを備えて構成されている。そのガスセンサＳが、図１０に示すように、ガス検知体１を吸気口４４を通して吸い込まれる空気中の可燃性ガス及び不完全燃焼ガスに感応させるようにケーシング４６の吸気口４４に設けられている。

この実施形態では、ガス検知体１は、温度が高温側感応温度以上の高温作動状態で可燃性ガスに感応して電気的特性としての電気抵抗が変化し、且つ、温度が高温側感応温度よりも低い低温作動状態で不完全燃焼ガスに感応して電気抵抗が変化するように構成されている。
そして、ガスセンサＳは、図２に示すように、ガス検知体１と、そのガス検知体１を加熱する加熱手段としてのヒータ２と、ガス検知体１の電気的特性を測定するための検出用電極３等を備えて構成されている。

ガス検知体１が高温作動状態となる高温側感応温度は、可燃性ガス吸着時の電気抵抗の変化が不完全燃焼ガス吸着時の電気抵抗の変化に比して、可燃性ガスを選択的に検知可能な程度に大きくなる温度であり、ガス検知体１が低温作動状態となる温度は、不完全燃焼ガス吸着時の電気抵抗の変化が可燃性ガス吸着時の電気抵抗の変化に比して、不完全燃焼ガスを選択的に検知可能な程度に大きくなる温度である。
このガス検知体１が高温作動状態となる高温側感応温度、及び、ガス検知体１が低温作動状態となる温度の具体例は、燃焼装置に要求されるガス検出精度、燃料漏れや不完全燃焼に対する安全動作を実行させるためのガス濃度等に応じて、適宜設定される。例えば、高温側感応温度は４００℃であり、低温作用状態となる温度は８０〜１００℃である。

ガス検知体１は、例えば酸化錫（ＳｎＯ₂）等の金属酸化物半導体の焼結体で形成される。ガス検知体１は、平板状、球状（楕円球状を含む）等の形状に形成され、この実施形態では、長軸方向の径が０．５ｍｍ程度、短軸方向の径が０．３ｍｍ程度の楕円球状に形成されている。
金属酸化物半導体には、可燃性ガス及び不完全燃焼ガス以外の雑ガスに対する感度を低減させる触媒が担持され、その触媒としては、例えば、Ｐｄ、Ｗ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｅ、Ｍｏ、Ｖ等が挙げられ、これらの触媒のうちの一種、又は、２種以上が用いられる。
この実施形態では、触媒としてＰｄが用いられ、このように触媒としてＰｄが用いられると、ガス検知体１がガスを吸着したのち、このガス吸着により変化した電気抵抗が安定するまでの時間が短縮されることとなり、ガス検知体１の応答性が向上する。

図２に示すように、ヒータ２及び検出用電極３は、ガス検知体１の内部に埋設されている。この実施形態では、ガス検知体１内にコイル状のヒータ兼用電極４と、そのヒータ兼用電極４の中心を貫通する中心電極５とが埋設され、これらヒータ兼用電極４と中心電極５とが検出用電極３として機能し、ヒータ兼用電極４がヒータ２として機能するように構成されている。ちなみに、ヒータ兼用電極４、中心電極５は、白金合金線等の貴金属線にて構成されている。

図２及び図３に示すように、ガスセンサＳは、ガス検知体１を概ね円板状のベース６の表裏に貫通する３本の端子７ａ，７ｂ，７ｃに接続した状態で支持し、そのベース６の裏面側に、両端が開口した略円筒状の内ケース８がガス検知体１を内部に収容する状態で設けられ、更に、一端側の開口をガス導入口９とする略円筒状のハウジング１０が内ケース８を覆う状態でベース６の裏面側に設けられて構成されている。

図２に示すように、３本の端子７ａ，７ｂ，７ｃのうちの２本のヒータ用端子７ａ，７ｂに、ヒータ兼用電極４の両端が各別に接続され、残りの１本の検出用端子７ｃに中心電極５の一端が接続されている。
又、図３に示すように、ハウジング１０は、内ケース８よりも長尺であり、そのハウジング１０が、ガス導入口９とは反対側の開口をベース６に外嵌させて設けられている。
そのハウジング１０のガス導入口９にはステンレス等の金網１１が張設され、ハウジング１０内における内ケース８の上部と金網１１との間には、雑ガスを除去するためフィルタ１２が設けられている。
このフィルタ１２は、例えば、活性炭、シリカゲル、あるいは、それら活性炭とシリカゲルとを組み合わせた材料にて形成されている。
そして、ガス導入口９から内ケース８に流入するガス中に含まれる雑ガス（例えば、ＮＯｘ、アルコール等の有機溶剤のガス、シリコン蒸気）等をフィルタ１２により除去する構成となっている。

図４は、ガスセンサＳの等価回路を示し、Ｒｈは、ヒータ兼用電極４の電気抵抗を示し、Ｒｓは、中心電極５とヒータ兼用電極４の一端との間のガス検知体１の電気抵抗を示す。高温作動状態のガス検知体１に可燃性ガスが吸着することにより、あるいは、低温作動状態のガス検知体１に不完全燃焼ガスが吸着することにより、ガス検知体１の電気抵抗Ｒｓが変化することになる。

図１に示すように、ガス検出部Ａは、前記のガスセンサＳに加えて、商用の交流電源を降圧し且つ整流平滑して直流電圧Ｖｃを得る定電圧回路１３、ガスセンサＳのヒータ兼用電極４への印加電圧をパルス幅制御するためのスイッチング素子１４、定電圧回路１３の出力電圧をガス検知体１とで分圧する負荷抵抗１５、及び、スイッチング素子１４のスイッチングをパルス幅制御し且つガス検知体１の抵抗変化に基づいて燃料漏れや不完全燃焼を検知するセンサ制御部１６等を備えて構成されている。

定電圧回路１３は、ヒータ２やセンサ制御部１６に駆動用電力を供給する。
スイッチング素子１４のコレクタには、定電圧回路１３の＋側が接続され、スイッチング素子１４のエミッタには、ヒータ兼用電極４の一端がヒータ用端子７ａを介して接続され、そのヒータ兼用電極４の他端がヒータ用端子７ｂを介して定電圧回路１３の−側に接続されている。
負荷抵抗１５の一端は検出用端子７ｃを介してガスセンサＳの中心電極５に接続され、他端は定電圧回路１３の＋側に接続されている。
更に、定電圧回路１３の＋側と−側との間には、抵抗１７とガス検知体１の雰囲気温度を検出するサーミスタ１８とが直列に接続されている。

センサ制御部１６は、駆動回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０、信号処理回路２１、温度信号変換回路２２、出力回路２３及びメモリ２４等を備えて構成されている。
駆動回路１９は、抵抗２５を介してスイッチング素子１４のベースに接続されて、スイッチング素子１４のスイッチングをパルス幅制御する。
Ａ／Ｄ変換回路２０は、検出用端子７ｃを介してガスセンサＳの中心電極５に接続され、ガス検知体１のヒータ兼用電極４と中心電極５との間の両端電圧（以下、検出電圧と記載する場合がある）をＡ／Ｄ変換して信号処理回路２１に出力する。つまり、この検出電圧が、可燃性ガスの検出情報及び不完全燃焼ガスの検出情報に対応するものである。
温度信号変換回路２２は、抵抗１７にかかる分圧をＡ／Ｄ変換することにより雰囲気温度に応じた温度信号を生成して、信号処理回路２１へ出力する。

信号処理回路２１は、Ａ／Ｄ変換回路２０から出力されるガス検知体１の検出電圧を温度信号変換回路２２から出力される温度信号に基づいて温度補正して、その温度補正した検出電圧に基づいて、燃料漏れや不完全燃焼を判別する。
出力回路２３は、信号処理回路２１により燃料漏れが判別されると、燃料漏れ検知信号を主制御部４２に出力し、信号処理回路２１により不完全燃焼が判別されると不完全燃焼検知信号を主制御部４２に出力する。

以下、センサ制御部１６及び主制御部４２夫々の制御動作を説明する。
センサ制御部１６及び主制御部４２は、いずれもマイクロコンピュータを利用して構成され、制御情報を有線又は無線にて互いに通信自在なように構成されている。
図５のタイムチャートに示すように、主制御部４２は、運転スイッチ５５により運転開始（燃焼開始に相当する）が指令されると、送風待機用設定時間Ｔ１が経過するのを待って送風機４７を作動させ、その送風機４７の作動後、プリパージ用設定時間Ｔ２が経過すると、イグナイタ５０を作動させ且つ開閉弁５３及び比例弁５４を開弁して（燃料供給状態に切り換えることに相当する）バーナ４１を点火させる点火処理を実行し、熱電対５１の出力電圧が着火検知レベルに達してバーナ４１の着火を検知したのち強制スパーク用設定時間Ｔ３が経過するとイグナイタ５０の作動を停止させるように構成されている。
主制御部４２は、バーナ４１の着火検知後は、暖房対象空間の温度を検出する室温センサ（図示省略）の検出温度が暖房目標温度になるように比例弁５４の開度を調節してバーナ４１の燃焼量を調整する燃焼量調整制御を実行し、運転スイッ５５により運転停止が指令されると、開閉弁５３及び比例弁５４を閉弁してバーナ４１を消火させる消火処理を実行した後、ポストパージ用設定時間Ｔ４が経過すると送風機４７を停止させるように構成されている。

尚、主制御部４２は、送風機４７の作動後、プリパージ用設定時間Ｔ２が経過すると、先ずイグナイタ５０を作動させ、そのイグナイタ５０の作動後、開弁待機用設定時間Ｔ５が経過すると開閉弁５３及び比例弁５４を開弁する形態で、点火処理を実行するように構成されている。
図示を省略するが、主制御部４２は、運転スイッチ５５により運転開始が指令されてから送風待機用設定時間Ｔ１が経過するまで、熱電対５１の出力電圧に基づいて熱電対５１の故障を判別する熱電対故障判別処理を実行するように構成されている。

ちなみに、送風待機用設定時間Ｔ１及びプリパージ用設定時間Ｔ２の夫々は、例えば、それらを合わせた時間が４〜７秒の範囲の時間になるように設定される。又、ポストパージ用設定時間Ｔ４は、１００〜１６０秒の範囲の時間に設定され、強制スパーク用設定時間Ｔ３や開弁待機用設定時間Ｔ５は、１秒よりも短い時間に設定される。

次に、センサ制御部１６の制御動作を説明する。
ガス検知体１の温度は、センサ制御部１６により、スイッチング素子１４のスイッチングがパルス幅制御されてヒータ２への通電がデューティ制御されることにより調節される。

図６のタイムチャートに示すように、センサ制御部１６は、運転スイッチ５５により運転開始が指令されてから主制御部４２が点火処理を実行するまでの点火前期間に、点火前検出モードを実行し、点火処理の開始後、初期検出用設定時間Ｔ６の間、初期検出モードを実行し、その初期検出モードの後、運転スイッチ５５により運転停止が指令されるまで、通常検出モードを実行する。
ちなみに、図６は、運転スイッチ５５による運転開始指令及び運転停止指令のタイミング、ガス検知体１を高温作動状態と低温作動状態とに切り換えるためのヒータ２の印加電圧の制御のタイミング、並びに、高温作動状態での燃料漏れ検知処理のタイミング及び低温作動状態での不完全燃焼検知処理のタイミング夫々のタイムチャートを関連付けて示すものであり、又、高温作動状態と低温作動状態との切り換えに伴うガス検知体１の温度変化も関連付けて示すものである。図６において、各点が、燃料漏れ検知処理のタイミング及び不完全燃焼検知処理のタイミングを示す。

先ず、通常検出モードについて説明を加える。
センサ制御部１６は、通常検出モードでは、ガス検知体１を高温作動状態と低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるようにヒータ２の作動を制御し、且つ、ガス検知体１の電気的特性に基づいて高温作動状態で可燃性ガスを検出してその検出情報により燃料漏れを検知し且つ低温作動状態で不完全燃焼ガスを検出してその検出情報によりバーナ４１の不完全燃焼を検知するように構成されている。

この通常検出モードでは、高温側感応温度は例えば４００℃に設定され、低温作動状態では、ガス検知体１の温度が例えば８０℃の低温側感応温度に調節される。
又、ガス検知体１を高温作動状態にすべくヒータ２の作動を制御する通常用高温作用設定時間Ｔ_H1が例えば５秒間に設定され、ガス検知体１を低温作動状態にすべくヒータ２の作動を制御する通常用低温作用設定時間Ｔ_L1が例えば２０秒間に設定される。
尚、ガス検知体１を高温作動状態にすべくヒータ２の作動を制御する時間（例えば、この通常検出モードでは通常用高温作用設定時間Ｔ_H1）の間が、高温作動状態に相当し、ガス検知体１を低温作動状態にすべくヒータ２の作動を制御する時間（例えば、この通常検出モードでは通常用低温作用設定時間Ｔ_L1）の間が、低温作動状態に相当する。

又、高温作動状態において可燃性ガスの検出情報により燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理のタイミングが、高温作動状態の終了時点に設定され、低温作動状態において不完全燃焼ガスの検出情報により不完全燃焼を検知する不完全燃焼検知処理のタイミングが低温作動状態の終了時点に設定されている。

つまり、この通常検出モードにおいては、センサ制御部１６は、通常用高温作用設定時間Ｔ_H1の間、ガス検知体１の温度を４００℃の高温側感応温度に調整すべく、ヒータ２に印加される電力の平均が１２０ｍＷになるようにヒータ２への通電をデューティ制御することにより、ガス検知体１を高温作動状態にし、その高温作動状態の終了時点で燃料漏れ検知処理を実行する。又、センサ制御部１６は、通常用低温作用設定時間Ｔ_L1の間、ガス検知体１の温度を８０℃の低温側感応温度に調整すべく、ヒータ２に印加される電力の平均が１２ｍＷになるようにヒータ２への通電をデューティ制御することにより、ガス検知体１を低温作動状態にし、その低温作動状態の終了時点で不完全燃焼検知処理を実行する。
尚、ヒータ２への通電はデューティ制御を用いずに一定の直流電圧でも良い。また、スイッチング素子１４にＦＥＴを用いても良い。

次に、点火前検出モードについて説明を加える。
本発明では、センサ制御部１６は、運転スイッチ５５により運転開始が指令されてから主制御部４２が点火処理を実行するまでの点火前期間に、ガス検知体１を高温作動状態にするようにヒータ２の作動を制御し且つガス検知体１の電気的特性に基づいて可燃性ガスを検出してその検出情報により燃料漏れを検知する点火前検出モードを実行するように構成されている。
この実施形態では、センサ制御部１６が、点火前検出モードにおいて、可燃性ガスの検出情報により燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を複数回実行するように構成されている。

そして、図５に示すように、この実施形態では、点火前期間の長さは、送風待機用設定時間Ｔ１とプリパージ用設定時間Ｔ２とを合わせた時間、即ち、４〜７秒の範囲の時間に設定されている。
この点火前検出モードでは、高温側感応温度は、通常検出モードの高温側感応温度と同じ温度の４００℃に設定されている。
又、図６に示すように、高温側感応温度が４００℃に設定される場合、ヒータ２への通電を開始して高温作動状態を開始した後、約１秒程度でガス検知体１の温度が高温側感応温度に上昇する。そこで、点火前検出モードでは、燃料漏れ検知処理のタイミングが高温作動状態の開始後、１秒後に設定され、更に、その後も１秒毎に燃料漏れ検知処理のタイミングが設定されて、燃料漏れ検知処理を複数回（この実施形態では４回）実行するように構成されている。

つまり、この点火前検出モードにおいては、センサ制御部１６は、ガス検知体１の温度を４００℃の高温側感応温度に調整すべく、ヒータ２に印加される電力の平均が１２０ｍＷになるようにヒータ２への通電をデューティ制御することにより、ガス検知体１を高温作動状態にし、その高温作動状態の開始後、１秒毎に燃料漏れ検知処理を実行する。

次に、初期検出モードについて説明を加える。
センサ制御部１６は、初期検出モードでは、初期検出用設定時間Ｔ６以下に設定された比較用設定時間Ｔ７の間における高温作動状態とする頻度を通常検出モードよりも多くする状態で、ガス検知体１の電気的特性に基づいて高温作動状態で可燃性ガスを検出してその検出情報により燃料漏れを検知し且つ低温作動状態で不完全燃焼ガスを検出してその検出情報により不完全燃焼を検知すべく、ガス検知体１を高温作動状態と低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるようにヒータ２の作動を制御する。

そして、この実施形態では、センサ制御部１６が、初期検出モードにおいて、低温作動状態とする時間を通常検出モードよりも短くすることにより、比較用設定時間Ｔ７における高温作動状態とする頻度を通常検出モードよりも多くするように構成されていることになる。

具体的には、この初期検出モードにおいてガス検知体１を高温作動状態にする初期用高温作用設定時間Ｔ_H2は通常用高温作用設定時間Ｔ_H1と同じ５秒間に設定されながら、この初期検出モードにおいてガス検知体１を低温作動状態にする初期用低温作用設定時間Ｔ_L2が通常用低温作用設定時間Ｔ_L1の２０秒間よりも短い２秒間に設定されている。
そして、初期検出用設定時間Ｔ６が、点火処理の開始後、バーナ４１が着火されるまでに要する時間よりも長い時間、例えば３３秒間に設定され、比較用設定時間Ｔ７が、初期検出用設定時間Ｔ６と同じ時間に設定されている。
つまり、比較用設定時間Ｔ７における高温作動状態とする頻度が、初期検出モードでは５回であり、通常検出モードの最大２回よりも多くなるように構成されている。

更に、この実施形態では、センサ制御部１６が、初期検出モードにおいて１回の高温作動状態で可燃性ガスを検出する処理を実行する回数を、通常検出モードにおいて１回の高温作動状態で可燃性ガスを検出する処理を実行する回数よりも多くするように構成されている。
この初期検出モードでは、高温側感応温度は、通常検出モードの高温側感応温度と同じ４００℃に設定されおり、図６に示すように、高温側感応温度が４００℃に設定される場合、ヒータ２への通電を開始して高温作動状態を開始した後、約１秒程度でガス検知体１の温度が高温側感応温度に上昇する。
そこで、初期検出モードでは、燃料漏れ検知処理のタイミングが高温作動状態の開始後、１秒毎に設定されて、１回の高温作動状態での燃料漏れ検知処理の回数が例えば４回に設定されている。
つまり、１回の高温作動状態での燃料漏れ検知処理の回数が、初期検出モードでは４回であり、通常検出モードの１回よりも多くなるように構成されている。

初期検出モードの初期用低温作用設定時間Ｔ_L2が通常検出モードの通常用低温作用設定時間Ｔ_L1よりも短く設定されているので、その初期検出モードにおける低温作動状態でのガス検知体１の温度を通常検出モードにおける低温作動状態でのガス検知体１の温度にできるだけ近づけるように、初期検出モードにおいては、ヒータ２への通電を停止することにより低温作動状態に切り換えるように構成されて、低温作動状態では、ガス検知体１の温度が成り行きとなるように構成されている。
そして、初期検出モードでは、不完全燃焼検知処理のタイミングが低温作動状態の終了時点に設定されている。

上述のように初期検出モードの運転形態が設定されることにより、初期検出モードでは、比較用設定時間Ｔ７における燃料漏れ検知処理の回数が例えば２０回に設定されて、その回数が通常検出モードにおける最大例えば２回よりも多くなるように構成されている。

つまり、この初期検出モードにおいては、センサ制御部１６は、初期用高温作用設定時間Ｔ_H2の間、ガス検知体１の温度を４００℃の高温側感応温度に調整すべく、ヒータ２に印加される電力の平均が１２０ｍＷになるようにヒータ２への通電をデューティ制御することにより、ガス検知体１を高温作動状態にし、その高温作動状態の開始後、１秒毎に燃料漏れ検知処理を実行する。又、センサ制御部１６は、初期用低温作用設定時間Ｔ_L2の間、ヒータ２への通電を停止することにより、ガス検知体１を低温作動状態にし、その低温作動状態の終了時点で不完全燃焼検知処理を実行する。

センサ制御部１６を、上述のように点火前検出モード、初期検出モード、通常検出モードを順次実行するように構成することにより、センサ制御部１６が、点火前期間の間は、ガス検知体１を高温作動状態にするようにヒータ２の作動を制御して燃料漏れ検知処理を実行し、点火処理の開始後は、ガス検知体１を高温作動状態と低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるようにヒータ２の作動を制御して、ガス検知体１の電気的特性に基づいて高温作動状態で燃料漏れ処理を実行し且つ低温作動状態で不完全燃焼検知処理を実行するように構成されていることになる。

以下、燃料漏れ検知処理において可燃性ガスの検出情報に基づいて燃料漏れを検知する方法、及び、不完全燃焼検知処理において不完全燃焼ガスの検出情報に基づいて不完全燃焼を検知する方法について、説明を加える。
ガス検知体１の温度が高温側感応温度である４００℃のときに、空気中のメタン濃度とガス検知体１の抵抗Ｒｓとの関係を調べた結果は、図７に示す通りであり、メタン濃度が高くなるほどガス検知体１の抵抗Ｒｓが低くなり、ガス検知体１の抵抗Ｒｓがメタン濃度に対応するものである。
燃料漏れを検知するためのメタン濃度である燃料漏れ検知濃度が、例えば、３０００ｐｐｍに設定されて、メタン濃度が燃料漏れ検知濃度のときのガス検知体１の抵抗Ｒｓ（約１．１ｋΩ）に対応する検出電圧が燃料漏れ検知用電圧に設定され、その燃料漏れ検知用電圧がセンサ制御部１６のメモリ２４に記憶されている。

ガス検知体１の温度が通常検出モードにおいて不完全燃焼検知処理を行うときの温度である８０℃のときに、空気中の一酸化炭素濃度とガス検知体１の抵抗Ｒｓとの関係を調べた結果は、図８に示す通りであり、一酸化炭素濃度が高くなるほどガス検知体１の抵抗Ｒｓが低くなり、ガス検知体１の抵抗Ｒｓが一酸化炭素濃度に対応するものである。
不完全燃焼を検知するための一酸化炭素濃度である不完全燃焼検知濃度が、例えば３００ｐｐｍに設定されて、一酸化炭素濃度が不完全燃焼検知濃度のときのガス検知体１の抵抗Ｒｓ（約７．５ｋΩ）に対応する検出電圧が不完全燃焼検知用電圧に設定され、その不完全燃焼検知用電圧がセンサ制御部１６のメモリ２４に記憶されている。

そして、センサ制御部１６が、点火前検出モードにおいて、検出電圧が燃料漏れ検知用電圧以上になると燃料漏れが発生したと検知して、燃料漏れ検知信号を主制御部４２に送信するように構成されている。
又、センサ制御部１６が、通常検出モードにおいては、低温作動状態のときに、検出電圧が不完全燃焼検知用電圧以上になると不完全燃焼が発生したと検知して不完全燃焼検知信号を主制御部４２に送信し、高温作動状態のときに、検出電圧が燃料漏れ検知用電圧以上になると燃料漏れが発生したと検知して燃料漏れ検知信号を主制御部４２に送信するように構成されている。

上述したように、初期検出モードにおける低温作動状態では、ガス検知体１の温度は成り行きとなり、その最低の温度は図６に示すように概ね１００℃である。
ガス検知体１の温度が１００℃のときに、空気中の一酸化炭素濃度とガス検知体１の抵抗Ｒｓとの関係を調べた結果は、図９に示す通りであり、ガス検知体１の抵抗Ｒｓが同じときの一酸化炭素濃度は、初期検出モードの方が通常検出モードのときよりも高くなる。
ガス検知体１の温度が１００℃の場合、例えば、ガス検知体１の抵抗Ｒｓが通常検出モードにおいて不完全燃焼を検知するときの７．５ｋΩのときには、一酸化炭素濃度が約１０００ｐｐｍとなる。
そして、この１０００ｐｐｍの一酸化炭素濃度は、安全性を損なわない状態で不完全燃焼を検知するのに十分低い濃度である。
そこで、センサ制御部１６が、初期検出モードにおいては、低温作動状態のときに、検出電圧が不完全燃焼検知用電圧以上になると不完全燃焼が発生したと検知して、不完全燃焼検知信号を主制御部４２に送信するように構成されている。
又、センサ制御部１６が、初期検出モードにおいては、高温作動状態のときに、検出電圧が燃料漏れ検知用電圧以上になると燃料漏れが発生したと検知して燃料漏れ検知信号を主制御部４２に送信するように構成されている。

尚、初期検出モードにおける不完全燃焼検知用電圧を、一酸化炭素濃度が通常検出モードにおける不完全燃焼検知濃度である３００ｐｐｍのときのガス検知体１の抵抗Ｒｓ（約３６ｋΩ）に対応する検出電圧に設定しても良い。

主制御部４２は、運転開始が指令されてから点火処理を実行するまでの点火前期間に、センサ制御部１６から燃料漏れ検知信号が送信されると、点火処理を実行せずに、警報ランプ５６を点灯させるように構成されている。
又、主制御部４２は、点火処理の開始後に、センサ制御部１６から燃料漏れ検知信号が送信されると、開閉弁５３及び比例弁５４を閉弁する（燃料供給停止状態に切り換えることに相当する）消火処理を実行し、且つ、警報ランプ５６を点灯させた後、ポストパージ用設定時間Ｔ４が経過すると送風機４７を停止させるように構成されている。
又、主制御部４２は、点火処理の開始後に、センサ制御部１６から不完全燃焼検知信号が送信されたときも同様に、開閉弁５３及び比例弁５４を閉弁する消火処理を実行し、且つ、警報ランプ５６を点灯させた後、ポストパージ用設定時間Ｔ４が経過すると送風機４７を停止させるように構成されている。
つまり、図１に示すように、センサ制御部１６及び主制御部４２により、制御手段Ｃが構成され、その制御手段Ｃが、点火処理の開始後、ガス検知体１の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を実行し、且つ、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れを検知すると燃料断続手段Ｖを燃料供給停止状態に切り換えるように構成されていることになる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の実施形態においては、点火前検出モードを燃焼開始指令が指令されてから点火処理を実行するまでの点火前期間において実行する場合について例示したが、点火処理を開始した後も、熱電対５１の出力電圧に基づいてバーナ４１の着火を検知するまで点火前検出モードを継続するように構成しても良い。

（ロ） 上記の実施形態においては、点火処理の開始後、初期検出用設定時間Ｔ６の間、初期検出モードを実行するように構成する場合について例示したが、この初期検出モードを省略して、点火処理の開始後、直ぐに通常検出モードを実行するように構成しても良い。

（ハ） 点火前期間に、燃焼漏れ検知処理を複数回実行するように制御手段Ｃを構成する場合、その回数は上記の実施形態において例示した回数に限定されるものではない。
又、点火前期間に、燃焼漏れ検知処理を１回実行するように制御手段Ｃを構成しても良い。

（ニ） 初期検出モードにおける燃料漏れ検知処理のタイミングは、上記実施形態のように１秒毎のタイミングに限定されるものではなく、又、燃料漏れ検知処理を連続的に実行するように構成しても良い。

（ホ） 燃焼開始が指令されてから点火処理を実行するまでの点火前期間の長さは、上記の実施形態において例示した４〜７秒の範囲の時間に限定されるものではなく、その範囲の時間よりも長い時間あるいは短い時間に設定することが可能である。

（ヘ） ガスセンサＳの設置箇所は、上記の実施形態において例示したケーシング４６の吸気口４４に限定されるものではなく、例えば、吸気口４４付近でも良い。

（ト） 上記の実施形態では、ガス検知体１として、高温作動状態で可燃性ガスを検出し且つ低温作動状態で不完全燃焼ガスを検出することが可能なものを用いる場合について例示したが、可燃性ガスのみを検出するものを用いて、不完全燃焼ガスを検知するガス検知体を別に設けても良い。

（チ） 上記の実施形態では、燃料としてガス燃料を用いる燃焼装置に本発明を適用する場合について例示したが、本発明は燃料として液体燃料を用いる燃焼装置にも適用することが可能であり、この場合は、ガス検知体１により、液体燃料を気化させたガスを可燃性ガスとして検出することになる。
又、燃料としてガス燃料を用いる燃焼装置に本発明を適用する場合、ガス燃料はメタンを主成分とする都市ガスに限定されるものではなく、例えばプロパンガスでも良い。

（リ） 上記の実施形態では、制御手段Ｃを互いに別体のセンサ制御部１６と主制御部４２とにより構成する場合について例示したが、制御手段Ｃをマイクロコンピュータを用いて単一のものとして構成しても良い。

（ヌ） 本発明は、上記の実施形態において例示したガスファンヒータ以外に、ガスストーブ、石油ファンヒータ、石油ストーブ、給湯装置等、種々の燃焼装置に適用することができる。

以上説明したように、バーナの点火についての安全性をより一層向上し得る燃焼装置を提供することができる。

燃焼装置のブロック図 ガスセンサの要部を示す図 ガスセンサの一部切り欠き外観図 ガスセンサの等価回路を示す図 燃焼装置の制御動作のタイムチャートを示す図 ガス検出部の制御動作のタイムチャートを示す図 メタン濃度とガス検知体の抵抗との関係を示す図 通常検出モードにおける一酸化炭素濃度とガス検知体の抵抗との関係を示す図 初期検出モードにおける一酸化炭素濃度とガス検知体の抵抗との関係を示す図 燃焼装置の概略構成を示す縦断右側面図

符号の説明

１ ガス検知体
２ 加熱手段
４１ バーナ
４４ 吸気口
４５ 吹出し口
４６ ケーシング
４７ 送風手段
５０ 点火手段
Ｃ 制御手段
Ｖ 燃料断続手段

Claims (6)

1. 供給される燃料を燃焼させるバーナと、
   そのバーナへ燃料を供給する燃料供給状態と前記バーナへの燃料の供給を停止する燃料供給停止状態とに切り換え自在な燃料断続手段と、
   燃料に感応して電気的特性が変化するガス検知体と、
   前記バーナの燃焼開始が指令されると、前記バーナを点火する点火手段を作動させ且つ前記燃料断続手段を前記燃料供給状態に切り換える点火処理を実行する制御手段とが設けられ、
   その制御手段が、前記点火処理の開始後、前記ガス検知体の電気的特性に基づいて燃料漏れを検知する燃料漏れ検知処理を実行し、且つ、その燃料漏れ検知処理にて燃料漏れを検知すると前記燃料断続手段を前記燃料供給停止状態に切り換えるように構成された燃焼装置であって、
   前記制御手段が、前記燃焼開始が指令されてから前記点火処理を実行するまでの点火前期間に、前記燃料漏れ検知処理を実行するように構成されている燃焼装置。
2. 前記制御手段が、前記点火前期間に、前記燃料漏れ検知処理を複数回実行するように構成されている請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記制御手段が、前記点火前期間において燃料漏れを検知すると、前記点火処理を実行しないように構成されている請求項１又は２に記載の燃焼装置。
4. 前記ガス検知体が、温度が高温側感応温度以上の高温作動状態で燃料に感応して電気的特性が変化し、且つ、温度が前記高温側感応温度よりも低い低温作動状態で不完全燃焼ガスに感応して電気的特性が変化するように構成され、
   前記ガス検知体を加熱する加熱手段が設けられ、
   前記制御手段が、前記点火前期間は、前記ガス検知体を前記高温作動状態にするように前記加熱手段の作動を制御して前記燃料漏れ検知処理を実行し、前記点火処理の開始後は、前記ガス検知体を前記高温作動状態と前記低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるように前記加熱手段の作動を制御して、前記ガス検知体の電気的特性に基づいて前記高温作動状態で前記燃料漏れ処理を実行し且つ前記低温作動状態で不完全燃焼を検知する不完全燃焼検知処理を実行するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
5. 前記制御手段が、前記点火処理の開始後、初期検出用設定時間の間、その初期検出用設定時間の経過後よりも前記初期検出用設定時間以下に設定された比較用設定時間における前記高温作動状態とする頻度を多くする状態で、前記ガス検知体を前記高温作動状態と前記低温作動状態とに交互に繰り返し切り換えるべく前記加熱手段の作動を制御するように構成されている請求項４記載の燃焼装置。
6. 前記バーナを収納するケーシングに設けられた吸気口を通して吸い込んだケーシング外の空気を燃焼用空気として前記バーナに供給し、且つ、そのバーナの燃焼ガスを前記ケーシングに設けられた吹出し口からケーシング外に吹き出すように通風作用する送風手段が設けられ、
   前記ガス検知体が、前記吸気口を通して吸い込まれる空気中の燃料に感応するように前記吸気口又は前記吸気口付近に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に燃焼装置。

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