JP2017166755A

JP2017166755A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2017166755A
Application number: JP2016052861A
Authority: JP
Inventors: 憲義上田; Noriyoshi Ueda
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-09-21

Abstract

【課題】燃焼停止から長時間経過後にパイロットバーナを点火する際のイグナイタ電極からフレームロッド電極への誤放電を防止できるガス燃焼装置を提供する。【解決手段】ガス燃焼装置１０は、パイロットバーナ１１に燃焼ガスを供給するか否かを切り替えるガスコック１４と、パイロットバーナ１１を点火するためのイグナイタ電極１２と、イグナイタ電極１２とパイロットバーナ１１の所定箇所との間に高電圧を印加して放電を発生させるイグナイタ駆動回路１５と、パイロットバーナ１１の炎を検出するためのフレームロッド電極１３と、フレームロッド電極１３とパイロットバーナ１１との間に電圧を印加し、そのときの通電状況によって炎を検出する炎検出回路１６と、パイロットバーナ１１を点火する際に、ガスコック１４を開いてから所定時間の経過後にイグナイタ駆動回路１５を稼働させて放電を開始させる制御回路２１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、メインバーナと、メインバーナを点火するための口火バーナを備えた燃焼装置に関する。

バーナを点火する場合、通常は、燃焼ガスの供給開始と同時に、あるいは燃焼ガスの供給開始よりも先に、イグナイタ電極からの放電を開始させる。これは、混合ガスが先行した場合に生じる爆発着火を防ぐためである。また、確実な着火を得るために、イグナイタ電極からの放電は着火後もある程度の時間継続される（ポストイグニッション）。

バーナが正常に点火したか否かは、一般に、フレームロッド電極と炎検出回路を用いて確認する。フレームロッド電極は、その先端が検出対象の炎の中に位置するように配置される。炎検出回路は、フレームロッド電極とバーナとの間に電圧を印加し、そのとき検出される電流の状況によって炎の有無を検出する。その原理は、炎がないときはフレームロッド電極とバーナとの間には空気があって高抵抗であるが、着火すると炎の中にイオンが存在するため抵抗値が下がって電流が流れる、というものである。

多数の炎口を備える通常のバーナの場合、イグナイタ電極はバーナの一端側に設けられ、すべての炎口に着火したことを確認するためにフレームロッド電極はバーナの他端側に設けられる。そのため、イグナイタ電極からの放電がフレームロッド電極に飛ぶことはない。

パイロットバーナの場合、通常、炎は１つのみなので、イグナイタ電極とフレームロッド電極の距離は近くなる。しかし、イグナイタ電極からの放電がフレームロッド電極に飛ばないように、イグナイタ電極とフレームロッド電極との間の距離は、イグナイタ電極からバーナのターゲット位置（放電の到達位置）までの距離よりも長く設定される。

図２は、パイロットバーナ１１とイグナイタ電極１２とフレームロッド電極１３の配置例を示している。パイロットバーナ１１の中央真上にイグナイタ電極１２の先端が位置し、フレームロッド電極１３は、パイロットバーナ１１で燃焼ガスが燃焼した際に生じる炎の中に先端が位置するように配置されている。イグナイタ電極１２の先端からパイロットバーナ１１のターゲットまでの距離Ｌ１（たとえば４ｍｍ）に比べて、イグナイタ電極１２の先端からフレームロッド電極１３までの距離Ｌ２（たとえば１２ｍｍ）は長く設定されている。

パイロットバーナ１１に点火するときにも、前述の爆発着火を防止して確実な着火を得るために、通常は、燃焼ガスの供給開始（ガスコック１４を開く）と同時にあるいは燃焼ガスの供給開始よりも先にイグナイタ駆動回路１５を駆動してイグナイタ電極１２からの放電を開始させ、かつ、フレームロッド電極１３と炎検出回路１６によって炎を検出した後も、しばらく(たとえば、５〜７秒)の間、イグナイタ電極１２からの放電を継続させてポストイグニッションを行う、といった流れで点火動作が行われる。前述したように、Ｌ２＞Ｌ１に設定されているので、イグナイタ電極１２からの放電は、通常、パイロットバーナ１１のターゲットに向かい、フレームロッド電極１３に飛ぶことはない。

なお、下記特許文献１には、ミス着火が何度も生じた後の着火が爆発着火になることを防止するために、ミス着火のために未燃焼となっている生ガスの放出時間を積算し、該積算値が閾値を超えた場合は、所定の点火禁止時間が経過するまで点火動作を禁止する燃焼装置が開示されている。

特開２０１１−２４７５４０号公報

パイロットバーナ１１の燃焼を停止した後は、ガスコック１４から先のガス通路１７の中やパイロットバーナ内にあった燃焼ガスが時間の経過に伴って次第に空気に置換される。そのため、燃焼停止から長い時間の経過後にパイロットバーナ１１を点火するときは、ガスコック１４を開いてからしばらくはパイロットバーナ１１の炎口から出るガス濃度が非常に薄くなり、その後、過渡的に本来のガス濃度に至るように変化する。

前述したようにパイロットバーナ１１を点火するときは、ガスの供給開始と同時にもしくはガスの供給開始に先立ってイグナイタ電極１２からの放電を開始させるので、ガス濃度が薄い状態で点火して炎が現れることがある。ガス濃度が薄いときに生じる炎は、図３に示すように、パイロットバーナ１１の炎口から炎の根本が浮き上がった状態（リフティング状態）になる。

このようなリフティングした炎が存在する状態で、確実な着火を得るためにイグナイタ電極１２からの放電が継続されるポストイグニッションが行われると、炎口から浮き上がった部分は、イオンが存在する炎の中に比べて電気抵抗が大きいので、イグナイタ電極１２とパイロットバーナ１１のターゲットとの間の電気抵抗がイグナイタ電極１２とフレームロッド電極１３との間の電気抵抗より大きくなり、イグナイタ電極１２からの放電がフレームロッド電極１３に飛んでしまう。その結果、炎検出回路１６に高電圧が加わって、内部の素子、特に、トランジスタ等が破壊されることがある。

特許文献１の技術は、ミス着火を繰り返した後の爆発着火を防止するものであり、上記の問題に対応することはできない。

本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、イグナイタ電極からフレームロッド電極への誤放電を防止することのできるガス燃焼装置を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］メインバーナと、前記メインバーナを点火するための口火バーナを有する燃焼装置であって、
前記口火バーナに燃焼ガスを供給するか否かを切り替えるガスコックと、
前記口火バーナを点火するためのイグナイタ電極と、
前記イグナイタ電極と前記口火バーナの所定箇所との間に高電圧を印加して放電を発生させるイグナイタ駆動回路と、
前記口火バーナで燃焼ガスが燃焼して生じる炎を検出するための電極であって前記イグナイタ電極までの距離が前記イグナイタ電極と前記口火バーナの所定箇所との間の距離よりも長くなりかつ先端が前記炎の中に位置するように配置されたフレームロッド電極と、
前記フレームロッド電極と前記口火バーナとの間に電圧を印加し、そのときの通電状況によって前記炎を検出する炎検出回路と、
前記口火バーナを点火する際に、前記ガスコックを開いて前記口火バーナへの燃焼ガスの供給を開始してから所定時間の経過後に前記イグナイタ駆動回路を稼働させて前記放電を開始させる制御部と、
を有する
ことを特徴とする燃焼装置。

上記発明では、口火バーナ（パイロットバーナ）を点火する際に、ガスコックを開いて口火バーナへの燃焼ガスの供給を開始してから所定時間の経過後にイグナイタ駆動回路を稼働させてイグナイタ電極からの放電を開始させる。

［２］当該燃焼装置はバランス型風呂釜であり、
前記口火バーナを点火する際に、前記ガスコックを開いて前記口火バーナへの燃焼ガスの供給を開始してから前記所定時間の経過中に燃焼装置内に放出された燃焼ガスを、前記口火バーナ点火後の燃焼で生じる炎の熱で熱分解して当該燃焼装置の外へ排出する
ことを特徴とする［１］に記載の燃焼装置。

［３］前記所定時間は、前記ガスコックから前記口火バーナ内に燃焼ガスを射出するノズルまでの間のガス通路内にあった空気が前記ガスコックから供給される燃焼ガスに置き換わるのに必要な時間以上である
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の燃焼装置。

上記発明では、ガスコックから下流のガス通路内にあった空気が燃焼ガスに置き換わる、すなわち、ガス通路先端のノズルから燃焼ガス（供給元から供給された濃度の燃焼ガス）が出始めるのを待ってから、放電が開始される。

［４］前記イグナイタ駆動回路および前記炎検出回路は、電池を電源として動作し、前記口火バーナを点火する際に給電され、消火後は給電が断にされ、
前記所定時間は一定の時間にされる
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の燃焼装置。

上記発明では、電源である電池の消耗を避けるために、所定時間の最適値を得るために必要な情報の記憶や複雑な演算は行わず、所定時間は固定の一定値にされる。

本発明に係るガス燃焼装置によれば、イグナイタ電極からフレームロッド電極への誤放電を防いで、炎検出回路の破損を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置の概略構成を示す図である。パイロットバーナ、イグナイタ電極、フレームロッド電極の配置関係等を示す図である。炎がリフティングした状態を示す図である。本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置が備えるイグナイタ駆動回路の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置が備える炎検出回路の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置の制御回路が行う制御の概要を示す流れ図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図３は、本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置１０であってパイロットバーナの点火に関連する部分を示す図である。ここでは、ガス燃焼装置１０は、バランス型風呂釜とする。ガス燃焼装置１０は、図示省略のメインバーナを備え、該メインバーナを点火するためのパイロットバーナ（口火バーナ）１１を有している。パイロットバーナ１１は、メインバーナの近傍に配置されている。

図２に示すように、パイロットバーナ１１の中央のターゲット位置の真上には、イグナイタ電極１２の先端が位置している。イグナイタ電極１２の先端は、パイロットバーナ１１で燃焼ガスが燃焼した際に生じる炎の中に位置する高さにされている。

また、パイロットバーナ１１の一方の端部の真上には、フレームロッド電極１３の先端が位置している。フレームロッド電極１３も、パイロットバーナ１１で燃焼ガスが燃焼した際に生じる炎の中に先端が位置するように配置されている。

イグナイタ電極１２の先端からパイロットバーナ１１のターゲット（イグナイタ電極１２の先端に最も近い箇所）までの距離Ｌ１に比べて、イグナイタ電極の先端からフレームロッド電極までの距離Ｌ２は長く設定されている。たとえば、Ｌ１は４ｍｍ、Ｌ２は１２ｍｍとされており、大きな差を有する。

イグナイタ駆動回路１５は、イグナイタ電極１２とパイロットバーナ１１との間に高電圧（たとえば、１２〜１５ＫＶ）を印加して、イグナイタ電極１２の先端からパイロットバーナ１１のターゲットへ向かう放電を生じさせる機能を果たす。

炎検出回路１６は、フレームロッド電極１３とパイロットバーナ１１との間に電圧（たとえば、１００〜２００Ｖ）を印加し、そのとき検出される電流の状況によって炎の有無を検出する。すなわち、未着火で炎がないときはフレームロッド電極１２とパイロットバーナ１１との間は空気があって高抵抗なので、炎検出回路１６によってフレームロッド電極１３とパイロットバーナ１１との間に電圧を印加してもその間に電流は流れない。一方、着火すると炎の中にイオンが存在するため、フレームロッド電極１２とパイロットバーナ１１との間の抵抗が下がり電流が流れる。炎検出回路１６は、電圧を印加した際の電流の状況に基づいてパイロットバーナ１１での炎の有無（着火しているか否か）を検出する。

ガスコック１４の入側にはガス供給源から燃焼ガスが供給されている。ガスコック１４の出側にはガス通路１７の一端が接続されている。ガス通路１７の他端はノズル１８になっており、パイロットバーナ１１のガス流入口の中に挿入されている。ガスコック１４は、ガスコック１４より下流（パイロットバーナ１１側）に、燃焼ガスを供給するか遮断するかを切り替える。

ガス通路１７の先端のノズル１８から射出された燃焼ガスは、該ノズルの周囲から流入する空気（１次空気）とパイロットバーナ１１の内部で混合され、混合ガスとなって、パイロットバーナ１１の炎口から流出する。このとき、炎口の周囲の空気（２次空気）がさらに混合されて燃焼する。

制御回路２１はイグナイタ駆動回路１５の駆動を制御したり、炎検出回路１６の検出値から口火の着火状況を判定したりする。制御回路２１、イグナイタ駆動回路１５、炎検出回路１６の電源は電池２５（ここでは３Ｖを給電する）である。電池２５から制御回路２１、イグナイタ駆動回路１５、炎検出回路１６への給電はガス燃焼装置１０の動作中だけ行われ、消火後は各部への給電が切断される。

制御回路２１には、器具栓つまみ２４の位置に応じてオンオフする２個のスイッチ２２が接続されており、ユーザが器具栓つまみ２４を回して点火の操作を行った否か等を２個のスイッチ２２のオンオフ状態の組み合わせによって検出する。

器具栓つまみ２４は、「止」、「口火」、「燃焼」の３つの位置に回動させることができる。「止」から「口火」の位置へ回すときは押し込みながら器具栓つまみ２４を回し、「口火」と「燃焼」の間および「口火」から「止」の位置へ回すときは、押し込まずに離した状態で器具栓つまみ２４を回すようになっている。

ガス燃焼装置１０におけるパイロットバーナ１１の点火、メインバーナの燃焼、消火等の操作方法は以下の通りである。

器具栓つまみ２４を押し込みながら「止」から「口火」の位置に回すとパイロットバーナ１１が点火する。パイロットバーナ１１が点火したら使用者が器具栓つまみ２４の押し込みを止める。器具栓つまみ２４を「口火」の位置にしておけば、そのままパイロットバーナ１１の口火が維持される。

器具栓つまみ２４を「口火」から「燃焼」の位置にまわすと、メインバーナに燃焼ガスが供給され、パイロットバーナ１１の口火から火移りしてメインバーナが点火する。器具栓つまみ２４を「燃焼」から「口火」の位置に戻すとメインバーナが消火する。器具栓つまみ２４を「口火」から「止」の位置に回すと、ガスコック１４が閉じてパイロットバーナ１１が消火する。

なお、ガス燃焼装置１０は、バランス型の風呂釜などであり、通常の給湯器のように、バーナに向けて送風する燃焼ファンを備えていない。バランス型風呂釜は、燃焼の熱によって発生する自然ドラフト力を利用して給排気を行う。バランス型風呂釜に接続される専用給排気筒は、給排気口を近接させ、給気側に風が当たった場合には排気口にも同じ力を受けることで給排気がバランスし、前記自然ドラフト力のわずかな差圧のみで給排気が行われる。すなわち、給排気用の送風ファンを持たなくても、燃焼が出来る構造になっている。

図４は、イグナイタ駆動回路１５の詳細を示す回路図である。イグナイタ駆動回路１５は、電池２５から供給されるＤＣ３Ｖを、コンバータトランス３１でＡＣ１００〜２００Ｖに変換し、さらに、昇圧トランス３２で、１２〜１５ＫＶの昇圧し、該高電圧をイグナイタ電極１２とパイロットバーナ１１との間に印加する。イグナイタ駆動回路１５は、スイッチ３３が閉じて電池２５から給電されると放電動作を行い、スイッチ３３が開いて電池２５からの給電がとまると放電動作を止めるようになっている。制御回路２１は、スイッチ３３の開閉を制御することで、イグナイタ駆動回路１５を駆動するか否かを制御する。

図５は、炎検出回路１６の詳細の一例を示す回路図である。炎検出回路１６は、電池２５から供給されるＤＣ３Ｖを、トランジスタ４１でスイッチングしかつトランス４２で１００〜２００Ｖに昇圧してフレームロッド電極１３とパイロットバーナ１１との間に印加する。さらに、フレームロッド電極１３とパイロットバーナ１１との間に流れる電流を電流検出回路４３で検出し、その検出結果を制御回路２１に出力する。

図３に示すように、イグナイタ駆動回路１５を駆動してイグナイタ電極１２から放電させているときに、炎がリフティングすると、イグナイタ電極１２からの放電がフレームロッド電極１３に飛ぶようになる。フレームロッド電極１３に侵入した放電エネルギーは、炎検出回路１６のトランス４２の二次側から一次側へ誘導される。トランス４２の一次側にはトランジスタ４１が接続されているので、侵入してきた放電エネルギーが該トランジスタ４１のコレクタ部分に電圧となって表れる。

その際に発生する電圧は、トランジスタ４１の絶対最大定格電圧（たとえば５０Ｖ）を超える。イグナイタ電極１２からフレームロッド電極１３への放電により炎検出回路１６内に放電エネルギーが繰り返し侵入すると、そのたびにトランジスタ４１のコレクタに絶対最大定格を超える電圧が印加され、トランジスタ４１の劣化が進行し、やがてトランジスタ４１が破損し、炎の検知が出来なくなる。

実際にパイロットバーナ１１にリフト気味の炎がある状態でイグナイタ駆動回路１５を駆動して放電させ、そのとき炎検出回路１６のトランジスタ４１のコレクタ部分に発生する電圧を測定したところ、約１００Ｖであった。これはトランジスタ４１の絶対最大定格電圧である５０Ｖの２倍であり、該電圧を確認した直後にトランジスタ４１は破損した。

ところで、パイロットバーナ１１の炎口から炎がリフティングするかどうかは、パイロットバーナ１１の内部にある空気とガスコック１４からノズル１８までのガス通路１７の内部にある空気の合計量と、ノズル１８から噴出するガス量とに大きく関係する。

たとえば、ガス燃焼装置１０を設置して最初に点火するときは、ガスコック１４から下流の部分はすべて空気になっている。また、前回の燃焼停止から長時間が経過すると、パイロットバーナ１１の内部はガス通路１７内の燃焼ガスがほとんど空気に置換されてしまう。このような状態でガスコック１４を開くと、しばらくはパイロットバーナ１１の炎口から出る混合ガスの濃度が非常に薄くなり、その後、過渡的にガス濃度が増して、正常な燃焼が得られる本来のガス濃度に達する。そして、ガス濃度が薄い状態でイグナイタ電極１２から放電させると、点火した当初は炎がリフティングし、前述したようにトランジスタ４１の破損に繋がる。

そこで、本発明のガス燃焼装置１０では、ガスコック１４を開いてから、パイロットバーナ１１の炎口から出る混合ガスが炎のリフティングの生じない正常なガス濃度に達するのに要する所定時間の経過を待ってからイグナイタ電極１２からの放電を開始させる。これにより、パイロットバーナ１１を点火する際に、炎のリフティングが発生しなくなり、前述した炎検出回路１６のトランジスタ４１の破損を防止することができる。

なお、ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間（所定時間）は、ガスコック１４からノズル１８までの間のガス通路１７内にあった空気が、ガスコック１４から供給される燃焼ガスに置き換わるのに必要な時間以上にすることが望ましい。この時間は、通常、０．５秒から１秒前後であれば足りる。器具に合わせて設定すればよい。ガス通路１７の長さ等の影響で、１秒前後よりも長い時間となった場合でも、パイロットバーナ１１の場合、ガスコック１４から供給されるガス量そのものが少ないため、爆発着火となる恐れはない。

本願発明者は、ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間がどの程度まで許されるかについて検討を行った。現在、燃焼器具に供給されるガス種はプロパンガスと天然ガスであるが、爆発着火が起きるのは、器具底面に溜まりやすい（空気より比重が重い）プロパンガスであると想定し、許される時間について試算を行った。

試算想定：爆発着火が起きると想定される時間は、パイロットバーナ１１から放出された濃い生ガスが薄く（時間をかけて放出されるので、例えば燃焼限界下限値の１．８％に）なったような場合とし、器具底面積、パイロットバーナ１１の炎口と器具底面との距離、パイロットバーナ１１の消費ガス量、燃焼限界、に基づいて試算を行った。

試算結果：異常着火が生じると想定される時間は、最短で５３秒(0.008694m²÷0.009775m²×60秒=53秒)・・・・式１と想定された。

そこで、本願発明者は、本来ならば１秒前後で良い前記ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間を思い切って１０秒、２０秒と増やして見た。この結果は予想通り、爆発着火することなく、かつ、リフティングも発生することなく、良好な着火が得られた。そこで実験に用いた試験ガスを、プロパンガスから天然ガスに変更してみたが、これについても良好な着火が得られた。この結果から、爆発着火が起きるのは、器具底面に溜まりやすい（空気より比重が重い）プロパンガスであるとの想定が正しくないと考えられた。

そこで（天然ガスは重くないので炎口周辺に滞留し、１０秒程度でも爆発着火するとの想定を行っていたが正しくないと考えられたので）、ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間を４０秒、８０秒、１２０秒と増やしたところ、４０秒では爆発着火が起きず、１２０秒で爆発着火が起きやすいという実験結果を得た。（天然ガスはガスの比重が軽いので上方に拡散し、爆発着火自体が起きないとの想定に変えての実験だったが）上述からガス種の如何にかかわらず、パイロットバーナ１１から放出された濃い生ガスは、バーナ炎口では燃焼限界範囲内を維持するものの（最初の１秒：ガス通路１７内のガス置換期間は除く）、バーナ炎口からちょっとでも離れると燃焼限界範囲未満のように薄くなってしまうものと想定された。

すなわち、ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間を１０秒、２０秒と変化させても爆発着火が起きないが、４０秒、８０秒、１２０秒と増やすと、１０秒、２０秒では燃焼限界範囲未満のように薄くなってしまうガスと空気の混合体は、器具底面へと移動することなくバーナ炎口周囲を漂い、時間を延ばすにつれてパイロットバーナ１１から放出され続ける生ガスにより次第にバーナ炎口周囲を漂う濃度が高くなっていき、例えば１分位を超えたあたりから次第に燃焼限界範囲未満から燃焼限界範囲内にまで濃度が上がるのではないかということが想定された。

なお、上記計算（式１）で用いた数値は下記の通りである。
パイロットバーナ消費ガス量：250[kcal/h]
対象ガス：プロパンガス
燃焼限界：1.8%
器具底面積：540mm×230mm
パイロットバーナ１１の炎口と器具底面との距離：70mm
パイロットバーナ１１の炎口よりも下に形成されている空間：
540×230×70=0.008694m³
器具底面に溜まる燃焼可能な生ガス体積増加速度：
250[kcal/h]÷60[min(分)/h]÷23680[kcal/Nm³]÷1.8%(0.018)=
0.009775Nm³/min

ところで、本願発明者は実験中に奇妙な点に気がついた。前記ガスコック１４を開いてから放電を開始させるまでの時間を１０秒、２０秒と変化させても爆発着火が起きなかったが、この時に通常（燃焼用空気をファン等で強制的に送る燃焼装置）ならば生じる生ガス（腐臭ガス）の匂いがしなかったのである。そこで本願発明者は本願（請求項２）に至った。

詳述すると、燃焼装置には自然燃焼式（例えば密閉式のバランス型風呂釜と、開放式がある）と、強制燃焼式（ファン等の送風装置あり）があるが、バランス型風呂釜においては、パイロットバーナ点火前には燃焼の熱によって発生する自然ドラフト力がないので、バランス型風呂釜内（バランス型風呂釜は密閉式なのでバランス型風呂釜の密閉空間内）にある空気は外部に出入りしない。

パイロットバーナ点火後であっても燃焼の熱によって発生する自然ドラフト力が給排気の力を持つ燃焼排ガスの気体の塊になるまでは（大きく成長するまでは）、すなわち、あたかも熱気球内に燃焼排ガスが溜まるまでは気球に浮力を生じないごとくバランス型風呂釜内の空気を使って燃焼が継続されるだけで、給排気は行われない。例えば十数秒も前記塊を形成できずにバランス型風呂釜内の空気のみで燃焼を続ける場合もある。メインバーナ（たとえば3000[kcal/h]）が燃焼を開始すると、あっという間に前記塊を形成する。

したがって、ガス通路１７内のガスが放電開始前に生ガス状態で燃焼室に放出されたとしても前記ガスは給排気の力を持つ燃焼排ガスの気体の塊ではないので燃焼室内（炎口周辺燃焼室内と思われる）にとどまり、放電によって炎が形成された後にパイロットバーナやメインバーナの燃焼用空気として供給されて（炎によって腐臭ガスが熱分解されて）、燃焼排ガスの気体の塊となって初めてバランス型風呂釜を出ていき、代わりに燃焼用の空気がバランス型風呂釜内に取り込まれるとの結論にいたった。

例えば、パイロットバーナは250Kcal/hであり、パイロットバーナの燃焼に必要な燃焼用空気は例えば0.814リットル/10秒であり、バランス型風呂釜内のパイロットバーナより下の空間の空気容積は例えば底面積が540mm×230mmで、底面から炎口までの高さが70mmの位置にパイロットバーナがある場合には、540×230×70=0.008694m³ すなわち約8.6リットル（燃焼時間106秒相当）の燃焼用空気を供給できるだけの体積をバランス型風呂釜は持っている。

従って、バランス型風呂釜内の空気を使ってパイロットバーナの燃焼が、例えば十数秒継続しても、前記塊を形成できず給排気が行われなくても燃焼を続けることが出来る。すなわち、バランス型風呂釜のようなファンを持たない器具においては、爆発着火となる恐れがない程度（例えば５３秒以内）ならば、燃焼室内に生ガスを放出しても生ガスが燃焼排ガスの気体の塊にならないと排出されない。腐臭ガスや生ガスは熱分解されて初めて、燃焼排ガスの気体の塊となるのでそのままの形（生ガス（腐臭ガス）の匂いがする形）ではバランス型風呂釜外に出ることがない。

図６は、ガス燃焼装置１０の口火動作に関する制御回路２１の動作を示す流れ図である。まず、使用者により器具栓つまみ２４が押し込まれると（ステップＳ１０１）、電池２５の電圧が正常範囲にあるか、制御回路２１に異常がないか等を確認し、異常があれば（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、電池切れなど、そのエラーの内容をＬＥＤランプで表示等して（ステップＳ１０３）、本処理を終了する。

電池電圧等が正常であれば（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、器具栓つまみ２４が「止」の位置から「口火」の位置に回されるのを待つ（ステップＳ１０４；Ｎｏ）。「口火」の位置に回されたら（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、その時点からの経過時間を計測し、予め設定した所定時間（たとえば、１秒前後、器具に合わせて設定した時間）が経過したら（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ)、イグナイタ駆動回路１５を駆動して放電を開始させる（ステップＳ１０６）。なお、器具栓つまみ２４を「口火」の位置に回したとき、ガスコック１４が開くようになっている。したがって、ガスコック１４を開いてから、予め設定した所定時間の経過後にイグナイタ電極１２からの放電が開始される。

このように、ガスコック１４を開いてから所定時間の経過後にイグナイタ駆動回路１５を駆動してイグナイタ電極１２からの放電を開始させるので、パイロットバーナ１１の炎口から正常な濃度の混合ガスが出る状態になってから放電が始まるようになり、炎のリフティングがなくなり、炎検出回路１６のトランジスタの破壊が防止される。

放電を開始してから所定時間（たとえば、５秒)内に、炎検出回路１６が炎を検出しない場合は（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、口火不着火エラーとなり、そのエラーの内容を表示等して（ステップＳ１０８）、本処理を終了する。

放電を開始してから所定時間内に、炎検出回路１６が炎を検出したら（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、イグナイタ駆動回路１５の駆動を止めてイグナイタ電極１２からの放電を停止させ、口火が正常に着火した旨を表示する（ステップＳ１０９）。これを見た使用者は、器具栓つまみ２４を離して、押し込んでいない状態にする（ステップＳ１１０）。

その後も、炎検出回路１６によって炎（口火）を検知しており（ステップＳ１１１）、口火が検知されなくなったら（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、口火の立ち消えエラーを表示して（ステップＳ１１２）、本処理を終了する。

口火が検知されている状態で（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、器具栓つまみ２４が「燃焼」の位置に回されたら（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、口火動作に関する制御を終了し、燃焼動作に関する制御に移行する（ステップＳ１１４）。

なお、電源が電池２５なので、器具栓つまみ２４を「止」の位置に戻したときには、節電のため、制御回路２１等への給電が切断される。たとえば、前回の燃焼状態や燃焼オフの時刻を記憶すれば、次に点火する際に、前回の燃焼オフからの経過時間等に基づいて、パイロットバーナ１１の内部やガス通路１７の中のガスがどの程度空気に置き換わったかを推定する演算を行い、ガスコック１４を開いてからイグナイタ駆動回路１５による放電を開始するまでの所定時間を最適化することができる。しかし、前回の燃焼状態や燃焼オフの時刻を記憶したり、複雑な演算を実行して最適な所定時間を計算したりするために電池２５を消耗させることは好ましくない。そこで、本発明のガス燃焼装置１０では、ガスコック１４を開いてからイグナイタ駆動回路１５による放電を開始するまでの所定時間を一定の値としている。

上記の所定時間を一定とする場合、最悪条件に対応するために所定時間を長めに設定することになる。たとえば、メインバーナの場合、通水を検知してから点火までの待ち時間が長くなると、冷たい水がシャワーとしてしばらく出てしまうため、ユーザに不快な思いを与えてしまうといった問題が生じるが、パイロットバーナ１１の場合、そのような問題は生じない。

また、着火ミスが１０回程度生じたとしても、パイロットバーナ１１の場合はガス量が少ないので、爆発着火となってもその規模が小さく、安全性に問題はない。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

実施の形態では、ガス燃焼装置１０は、バランス型の風呂釜として説明したが、これに限定されない。パイロットバーナを有する燃焼装置であればよい。特に、本発明は、ガスコック１４を開いてからイグナイタをオンにするまでの所定時間を一定にする場合には、燃焼ファンがなく、電源が電池の器具に適する。

なお、実施の形態では、ガスコック１４を開いてからイグナイタ駆動回路１５を駆動して放電を開始させるまでの所定時間を一定の値としたが、該所定時間を、前述したように、前回の燃焼状況や前回の燃焼オフからの経過時間等に応じて変更する構成にされてもよい。

１０…ガス燃焼装置
１１…パイロットバーナ
１２…イグナイタ電極
１３…フレームロッド電極
１４…ガスコック
１５…イグナイタ駆動回路
１６…炎検出回路
１７…ガス通路
１８…ノズル
２１…制御回路
２２…スイッチ
２４…器具栓つまみ
２５…電池
３１…コンバータトランス
３２…昇圧トランス
３３…スイッチ
４１…トランジスタ
４２…トランス
４３…電流検出回路

Claims

メインバーナと、前記メインバーナを点火するための口火バーナを有する燃焼装置であって、
前記口火バーナに燃焼ガスを供給するか否かを切り替えるガスコックと、
前記口火バーナを点火するためのイグナイタ電極と、
前記イグナイタ電極と前記口火バーナの所定箇所との間に高電圧を印加して放電を発生させるイグナイタ駆動回路と、
前記口火バーナで燃焼ガスが燃焼して生じる炎を検出するための電極であって前記イグナイタ電極までの距離が前記イグナイタ電極と前記口火バーナの所定箇所との間の距離よりも長くなりかつ先端が前記炎の中に位置するように配置されたフレームロッド電極と、
前記フレームロッド電極と前記口火バーナとの間に電圧を印加し、そのときの通電状況によって前記炎を検出する炎検出回路と、
前記口火バーナを点火する際に、前記ガスコックを開いて前記口火バーナへの燃焼ガスの供給を開始してから所定時間の経過後に前記イグナイタ駆動回路を稼働させて前記放電を開始させる制御部と、
を有する
ことを特徴とする燃焼装置。
当該燃焼装置はバランス型風呂釜であり、
前記口火バーナを点火する際に、前記ガスコックを開いて前記口火バーナへの燃焼ガスの供給を開始してから前記所定時間の経過中に燃焼装置内に放出された燃焼ガスを、前記口火バーナ点火後の燃焼で生じる炎の熱で熱分解して当該燃焼装置の外へ排出する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
前記所定時間は、前記ガスコックから前記口火バーナ内に燃焼ガスを射出するノズルまでの間のガス通路内にあった空気が前記ガスコックから供給される燃焼ガスに置き換わるのに必要な時間以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
前記イグナイタ駆動回路および前記炎検出回路は、電池を電源として動作し、前記口火バーナを点火する際に給電され、消火後は給電が断にされ、
前記所定時間は一定の時間にされる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の燃焼装置。