JP2015049029A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナの再点火処理時に生じる音により使用者に煩わしさを与えることを防止しつつ、バーナ失火時の未燃ガスの流出を抑制した燃焼装置を提供する。
【解決手段】燃焼制御部５２は、電磁弁３０を開弁して静音イグナイタ２３によりバーナ２の点火処理を行った後、熱電対２０による炎検知信号のレベルＶtcによってバーナ２の燃焼状態を監視し、炎検知信号のレベルＶtcが再点火閾値以下になったときに、所定時間の経過を待つことなく、静音イグナイタ２３を作動させてバーナ２の再点火処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バーナの失火時に再点火処理を行う燃焼装置に関する。

従来より、バーナを備えた燃焼装置においては、バーナの点火処理を行った後に、バーナの燃焼状態を炎センサ（熱電対、サーミスタ等）によって監視するようにしている。

そして、炎センサによりバーナの失火が検知されたときに、バーナの再点火を行うことにより、失火時の使用者による点火操作を不要として、使用者の使い勝手を向上させた燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−２３１３２５号公報

バーナの燃焼中に、風等の影響によりバーナの燃焼炎が揺らいだときに、実際にはバーナが燃焼状態であるにも関わらず、炎センサの検出レベルが瞬間的に低下する場合がある。そして、この場合にバーナが失火したと判断して、バーナの再点火処理を頻繁に行うと、点火電極で生じる火花のスパーク音により、使用者に煩わしさを感じさせてしまう。

そこで、炎センサの検出レベルがバーナの失火を確実に判定できる程度まで低下した段階でバーナの再点火処理を行うようにすることで、燃焼炎の揺らぎによって炎センサの検出レベルが瞬間的に低下したときには、バーナの再点火処理が行われないようにすることが考えられる。

しかし、この場合には、炎センサの熱容量等の影響により生じる、バーナが失火した時点から炎センサの検出レベルが失火の判定レベルまで低下する際の遅れ時間によって、バーナの再点火処理の開始が遅れ、失火状態にあるバーナから燃料が無駄に流出してしまうという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、バーナの再点火処理時に生じる音により使用者に煩わしさを与えることを防止しつつ、バーナ失火時の燃料の流出を抑制した燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の燃焼装置は、
バーナと、
前記バーナへの燃料の供給と停止とを切替える供給切替部と、
前記バーナに点火するための静音イグナイタと、
前記バーナの燃焼炎を検知する炎センサと、
前記供給切替部により前記バーナに燃料が供給される状態として、前記静音イグナイタにより前記バーナの点火処理を行った後、前記炎センサにより前記バーナの燃焼状態を監視し、前記炎センサの検出レベルが所定の失火閾値よりも高い再点火閾値以下になったときに、前記静音イグナイタを作動させて前記バーナの再点火処理を行う燃焼制御部とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明において、前記静音イグナイタは、例えば高周波イグナイタやニクロム線方式による点火ユニットであり、一般的な圧電タイプのイグナイタのように火花放電の発生時に煩わしいスパーク音が生じることがない。ここで、高周波イグナイタは、点火電極に印加する電圧を、人の可聴領域の上限（一般に２０ｋHz程度）を超える周波数の高周波電圧とすることで、点火時のスパーク音が人には聞こえないようにしたものである。

そこで、前記燃焼制御部は、前記バーナの燃焼状態を前記炎センサにより監視しているときに、前記炎センサの検出レベルが前記失火閾値よりも高い再点火閾値以下になった時点で、前記静音イグナイタを作動させて前記バーナの再点火処理を行う。この場合、前記バーナの燃焼炎が揺らいで、前記炎センサの検出レベルが瞬間的に前記再点火閾値以下になると、前記静音イグナイタが作動するが、スパーク音は生じないため使用者に騒音による煩わしさを感じさせることがない。

また、前記バーナの失火が生じたときには、前記炎センサの検出レベルが前記失火閾値よりも高い前記再点火閾値以下になった時点で、前記制御部により、前記静音イグナイタが作動されて前記バーナの再点火処理が行われる。そのため、前記炎センサの検出レベルが前記失火閾値以下になった時点で前記バーナの再点火を行う場合に比べて、前記バーナからの未燃ガスの流出を抑制することができる。

また、報知部を備え、
前記燃焼制御部は、前記再点火処理を行っても前記炎センサの検出レベルが前記失火閾値よりも高くならなかったときには、前記供給切替部により前記バーナへの燃料の供給を停止して、前記報知部による報知を行うことを特徴とする。

この構成によれば、例えば、前記燃焼装置がガスコンロであって、被調理物の煮零れにより前記バーナの炎口が塞がれた場合のように、前記バーナの再点火が不能な状況であるときに、前記供給切替部により前記バーナへの燃料の供給を停止して前記バーナからの燃料の流出を禁止すると共に、前記報知により使用者に対応を促すことができる。

燃焼装置（ガスコンロ）の構成図。 バーナ燃焼制御のフローチャート。 バーナの再点火処理の説明図。

本発明の実施形態の一例について、図１〜図３を参照して説明する。

図１を参照して、本実施形態の燃焼装置はガスコンロであり、このガスコンロは、バーナ２と、バーナ２に接続されたガス供給路３に設けられた電磁弁３０（本発明の供給切替部に相当する）と、バーナ２の近傍に設けられてバーナ２の燃焼状態を検知する熱電対２０（本発明の炎センサに相当する）と、バーナ２に点火するための点火電極２２と、使用者がバーナ２の点火及び消火を指示するための操作スイッチ５と、パイロットランプ３３とを備えている。

さらに、ガスコンロは、電池１０を電源として作動するコントローラ１を備えており、コントローラ１によってガスコンロの作動が制御される。コントローラ１は、マイクロコンピュータ５０（以下、マイコン５０という）を備え、マイコン５０は、トランジスタ１１を介して電池１０から供給される電力により作動する。

トランジスタ１１のベース端子は、抵抗１３を介して駆動素子１２及び駆動素子１６に接続されている。駆動素子１２の入力端子は、操作スイッチ５を介して電池１０の正極に接続されると共に、抵抗１４を介して接地（０Ｖ電位部に接続）されている。そして、この構成により、使用者の点火操作により操作スイッチ５がオン（導通）したときに、トランジスタ１１のベース端子から駆動素子１２にベース電流が流れてトランジスタ１１が導通状態（エミッタ端子とコレクタ端子が導通した状態）となる。

駆動素子１６の入力端子はマイコン５０の出力ポートＰo1に接続され、出力ポートＰo1の出力がHighレベル（Ｖccレベル）であるときに、トランジスタ１１のベース端子から駆動素子１６にベース電流が流れてトランジスタ１１が導通状態となる。

また、操作スイッチ５がオフ（遮断状態）であって、マイコン５０の出力ポートＰo1の出力レベルがLow（０Ｖレベル）であるときには、トランジスタ１１のベース電流が流れないため、トランジスタ１１が遮断状態（エミッタ端子とコレクタ端子が遮断された状態）となる。

熱電対２０（本発明の炎センサに相当する）は、増幅器２１を介してマイコン５０のＡＤ（Analog/Digital変換）入力ポートＰadに接続されている。そして、熱電対２０の起電力を増幅器２１で増幅した炎検出信号Ｖtcがマイコン５０のＡＤ入力ポートＰadに入力され、炎検出信号Ｖtcのレベル（炎センサの検出レベル）に相当するデジタル値に変換されてマイコン５０に読み込まれる。

点火電極２２は、点火電極２２に高周波電力（例えば、ピーク電圧-１０〜数１０ｋV、周波数-数１０ｋHz程度の電力）を供給して高周波放電を生じさせる静音イグナイタ２３を介して、マイコン５０の出力ポートＰo2に接続されている。マイコン５０の出力ポートＰo2の出力レベルがHigh（Ｖccレベル）であるときは、静音イグナイタ２３がオンして点火電極２２に高周波電力が供給され、Ｐo2の出力レベルがLow（０Ｖレベル）であるときには、静音イグナイタ２３がオフして点火電極２２への高周波電力の供給が停止する。

電磁弁３０の駆動コイルの一端は抵抗３１及びトランジスタ３６を介してＶcc電位部に接続され、他端は接地（０Ｖ電位部に接続）されている。そして、トランジスタ３６のベース端子は駆動素子３２の出力端子に接続され、駆動素子３２の入力端子はマイコン５０の出力ポートＰo3に接続されている。この構成により、マイコン５０の出力ポートＰo3の出力レベルがHigh（Ｖccレベル）であるときは、トランジスタ３６が導通状態になって電磁弁３０が開弁し、Ｐo3の出力レベルがLow（０Ｖレベル）であるときには、トランジスタ３６が遮断状態になって電磁弁３０が閉弁する。

パイロットランプ３３（本発明の報知部に相当する）の一端は、抵抗３４及び駆動素子３５を介してマイコン５０の出力ポートＰo4に接続され、他端はＶcc電位部に接続されている。そして、マイコン５０の出力ポートＰo4の出力レベルがHigh（Ｖccレベル）であるときは、パイロットランプ３３が点灯状態となり、Ｐo4の出力レベルがLow（０Ｖレベル）であるときには、パイロットランプ３３が消灯状態となる。

マイコン５０は、メモリ５５に保持されたガスコンロの制御用プログラムを実行することによって、電源供給保持部５１及び燃焼制御部５２として機能する。

バーナ２が消火状態であるときに使用者が操作スイッチ５を操作すると、操作スイッチ５がオンして駆動素子１２によりトランジスタ１１が導通状態とされる。そして、トランジスタ１１を介した電池１０からマイコン５０への電力供給が開始され、マイコン５０が作動を開始する。

電源供給保持部５１は、入力ポートＰi1への入力がHigh（操作スイッチ５がオン状態）であることを検知したときに、出力ポートＰo1の出力レベルをHighに維持する。これにより、トランジスタ１１が導通状態に保持されて、電池１０からマイコン５０に電力供給される状態が維持される。

燃焼制御部５２は、マイコン５０が作動を開始すると、図２に示したフローチャートによる処理を実行する。図２のＳＴＥＰ１で、燃焼制御部５２は、入力ポートＰi1への入力により操作スイッチ５の点火操作がなされたか否かを判断する。そして、操作スイッチ５の点火操作がなされたときはＳＴＥＰ２に進む。

ＳＴＥＰ２で、燃焼制御部５２は、バーナ２の点火処理を行う。具体的には、燃焼制御部５２は、静音イグナイタ２３を作動させて点火電極２２に高周波放電を生じさせた状態で、電磁弁３０を開弁してバーナ２に燃料ガスを供給することによりバーナ２に点火する。

続くＳＴＥＰ３で、燃焼制御部５２は、所定の安定時間（例えば数秒程度）の経過を待ってＳＴＥＰ４に進む。ＳＴＥＰ４で、燃焼制御部５２は、現時点（バーナ２の燃焼炎が安定していると想定される時点）での熱電対２０による炎検出信号Ｖtcのレベル（ＡＤ入力ポートＰadに入力される電圧のレベル）よりも所定レベル低いレベルを、後述するバーナ２の再点火処理の実行を決定する際に使用する再点火閾値Ｖrthとして決定する。

燃焼制御部５２は、次のＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ６のループを繰り返し実行し、ＳＴＥＰ５で炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth以下であるか否かを判断して、バーナ２の燃焼状態を監視する。また、ＳＴＥＰ６で入力ポートＰi1への入力により操作スイッチ５の消火操作がなされたか否かを判断する。ＳＴＥＰ６で消火操作がなされたときはＳＴＥＰ７に進み、燃焼制御部５２は電磁弁３０を閉弁してバーナ２を消火する。

ＳＴＥＰ５で炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrthよりも高く、且つ、ＳＴＥＰ６で操作スイッチ５による消火操作がなされていないと判断されたときは、ＳＴＥＰ５に戻り、燃焼制御部５２はバーナ２の燃焼を継続する。

一方、ＳＴＥＰ５で炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth以下であるときはＳＴＥＰ１０に分岐し、燃焼制御部５２は、炎検出信号Ｖtcが失火閾値Ｖmth以下であるか否かを判断する。ここで、失火閾値Ｖmthは、バーナ２が燃焼を停止した状態における炎検出信号Ｖtcのレベルより若干高いレベルに設定されている。

炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmth以下であるときはＳＴＥＰ１１に進み、燃焼制御部５２は電磁弁３０を閉弁する。そして、次のＳＴＥＰ１２で、燃焼制御部５２は、パイロットランプ３３を点灯して、使用者にバーナ２の失火が生じたことを報知する。

一方、ＳＴＥＰ１０で炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmthよりも高いときには、ＳＴＥＰ２０に分岐し、燃焼制御部５２は、バーナ２の再点火処理を行う。具体的には、燃焼制御部５２は、静音イグナイタ２３を作動させて点火電極２２に高周波電力を印加する。

これにより、バーナ２の失火が生じたときに、炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth以下になった段階でバーナ２に再点火されるので、炎検出信号Ｖtcレベルが再点火閾値Ｖrthよりもさらに低下した失火閾値Ｖmth以下になった段階でバーナ２の再点火処理を行う場合よりも、バーナ２から未燃ガスが無駄に流出することを抑制することができる。

そして、静音イグナイタ２３の採用により、バーナ２の再点火処理を行うときに、点火電極２２でスパーク音による騒音が生じない。そのため、このように、炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrthまで低下した段階で、早めにバーナ２の再点火処理を行っても、騒音により使用者に煩わしさを感じさせることがない。

続くＳＴＥＰ２１で、燃焼制御部５２は、炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmthよりも高くなったか否かを判断する。そして、炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmthよりも高くなり、バーナ２が燃焼状態にあると判断できるときはＳＴＥＰ５に戻る。

一方、ＳＴＥＰ２１で炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmth以下であって、再点火処理を行ってもバーナ２が燃焼状態に復帰しなかったと判断できるときには、ＳＴＥＰ１１に進む。燃焼制御部５２は、ＳＴＥＰ１１で電磁弁３０を閉弁し、ＳＴＥＰ１２でパイロットランプ３３を点灯して、使用者にバーナ２が失火したことを報知する。

ここで、図３は、炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth以下になった時点でバーナ２の再点火処理を行った場合（図中ａ）と、炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmth以下になった時点でバーナ２の再点火処理を行った場合（図中ｂ）の炎検出信号Ｖtcのレベルの推移を、縦軸をＶtcとし、横軸をｔとして対比して示したものである。

図３において、ｔ１はバーナ２の失火が生じた時点であり、ｔ１からＶtcのレベルが低下し始めている。炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth以下になったｔ2でバーナ２の再点火処理を開始するａでは、ｔ３でバーナ２が燃焼状態に復帰してＶtcが上昇を開始する。そして、ｔ４でバーナ２の燃焼状態が安定している。ａの場合は、ｔ１〜ｔ３の間、バーナ２から未燃ガスが無駄に流出する。

それに対して、炎検出信号Ｖtcのレベルが失火閾値Ｖmth以下になったｔ５でバーナ２の再点火処理を開始するｂでは、ｔ６でバーナ２が燃焼状態に復帰してＶtcが上昇を開始する。そして、ｔ７でバーナの燃焼状態が安定している。ｂの場合は、ｔ１〜ｔ６の間、バーナ２から未燃ガスが無駄に流出する。

図３に示したように、Ｖtcが再点火閾値Ｖrth以下になった時点でバーナ２の再点火処理を行うことによって、バーナ２から未燃ガスが流出をする時間を短縮することができる。そのため、バーナ２の失火が生じたときにバーナ２から流出する未燃ガスの量を減少させることができる。

このように、炎検出信号Ｖtcのレベルが再点火閾値Ｖrth（＜失火閾値Ｖmth）以下になった時点でバーナ２の再点火処理を行うようにした場合、風によりバーナ２の燃焼炎が揺らいで、炎検出信号Ｖtcのレベルが瞬間的に再点火閾値Ｖrth以下になったような場合にも、再点火処理が実行されるが、再点火処理の実行時に点火電極２２スパークによる騒音は生じない。そのため、スパーク音により使用者に煩わしさを感じさせることがない。

なお、本実施形態では、本発明の燃焼装置としてガスコンロを示したが、ガス、石油等を燃焼させるバーナを備えて、バーナの失火時に再点火処理を行う燃焼装置であれば、本発明の適用が可能である。

また、本実施形態では、再点火処理を行ってもバーナが燃焼状態に回復しなかったときに報知を行ったが、この報知を行わない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

１…コントローラ、２…バーナ、３…ガス供給路、１０…電池、２０…熱電対（炎センサ）、２２…点火電極、２３…静音イグナイタ、３０…電磁弁（供給切替部）、３３…パイロットランプ（報知部）、５０…マイクロコンピュータ、５１…電源供給保持部、５２…燃焼制御部、５５…メモリ。

Claims (2)

1. バーナと、
   前記バーナへの燃料の供給と停止とを切替える供給切替部と、
   前記バーナに点火するための静音イグナイタと、
   前記バーナの燃焼炎を検知する炎センサと、
   前記供給切替部により前記バーナに燃料が供給される状態として、前記静音イグナイタにより前記バーナの点火処理を行った後、前記炎センサにより前記バーナの燃焼状態を監視し、前記炎センサの検出レベルが所定の失火閾値よりも高い再点火閾値以下になったときに、前記静音イグナイタを作動させて前記バーナの再点火処理を行う燃焼制御部と
   を備えたことを特徴とする燃焼装置。
2. 請求項１に記載された燃焼装置において、
   報知部を備え、
   前記燃焼制御部は、前記再点火処理を行っても前記炎センサの検出レベルが前記失火閾値よりも高くならなかったときには、前記供給切替部により前記バーナへの燃料の供給を停止して、前記報知部による報知を行うことを特徴とする燃焼装置。