JP3704665B2 - Series thermocouple - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は例えば炎検出による吹き消え安全装置を備えたガステーブルコンロ等のガス燃焼器において、炎の熱起電力を発生させる直列型熱電対に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりガステーブルコンロ等のガス燃焼器において、炎の吹き消えを検出するために、熱電対を炎に臨ませ、炎の燃焼熱により発生した熱起電力を検出する安全装置を備える。そして、検出した熱起電力が所定値以下に低下した時に、吹き消えと判断して安全装置を働かせ燃料ガスを遮断するものである。また、近年、さらに燃焼制御等の電源として蓄電池をも備え、炎の燃焼熱により発生した熱起電力を利用して蓄電池を充電するタイプのガス燃焼器もある。
こうしたガス燃焼器の吹き消え安全装置の炎検出部品として使用される熱電対においては、吹き消え時に燃料ガスを遮断する安全弁を安定して作動させるために、高い起電力が望ましい。あるいは、蓄電池を効率よく容易に充電するために、高い起電力を得る必要がある。そのために複数個の熱電対素子を直列に接続して集積した構成の熱電対が使用される。例えば、1個の熱電対素子で20〜30mVの起電力しか得られない場合であっても、50個の熱電対素子を集積して全体として1.5Vの起電力を得ることができる。そこで、図6に示すように2種の異なる金属線材61,62の端部を溶接してジグザグ状に連結し複数個の熱電対素子64が連なる熱電対集積体60を作る。熱電対素子64は互いにつながって温接点部64aと冷接点部64bとを構成し、先頭と最後にそれぞれリード線60a,60bとを溶接して接続する。このようにして作成された熱電対集積体60は、さらに図7に示すように、熱電対素子64を束ねてから冷接点部64bをホルダー75に収め、残った温接点部64aに筒状のカバー74をかぶせる。カバー74とホルダー75とは、嵌合させる。
こうして、作成された直列型熱電対70は、図8に示すようにこんろバーナ81の炎81aに臨むように設置される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直列型熱電対70は、多数の熱電対素子64を束ねてカバー74がかぶせてあるため、例えばバーナ81の火力が小さく炎81aのように炎が小さい場合は、炎81aの高温部分と低温部分とを同時に測定することになるため、外炎の温度を測定しようとすると、熱電対素子64の約半数は火炎81aから、外れてしまう。いっぽう、バーナ81の火力が増大して、火炎が81bのように大きくなった場合には、熱電対素子64はいずれも火炎81b内に入るが、今度は温度の低い内炎にかかってしまって、高い起電力が得られない。
また、多数の熱電対素子64を備えながら、それを束ねて集中させ、炎の局所の温度を測定するため、直列型熱電対70全体としては、炎からの熱を十分得ることができない。
いずれにしても、こうしたことから起電力が十分得られない。また、熱電対素子64同志が密着集積されているため、熱応答性が悪く、起電力の立ち上がりや立ち下がり時間が長くなってしまう。そのうえ温度測定点の温度が均一にならず、全体の起電力も安定しない。
本発明は上記課題を解決し、安定した高起電力が得られ、しかも熱応答性のよい直列型熱電対を提供することを目的とする。
【0004】
【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第1の直列型熱電対は、2種の異なる金属線を交互に直列につなぎ合わせ、そのつなぎ合わせた複数の接点の熱起電力を合成して発生する直列型熱電対において、上記接点はリング状のホルダー内に収めガス燃焼器のバーナの周りに設置し、上記ホルダーは内外の板より構成され、上記接点をそれらの板の間に挟み込んで固着させることにより該ホルダーに固定していることを要旨とする。
【0006】
【作用】
上記構成を有する本発明の第1の直列型熱電対は、2種の異なる金属線を交互に直列につなぎ合わせて熱電対を構成し、各接点から発生する熱起電力を合成起電力として取り出す。こうした接点をリング状のホルダーに均一に収め、ガス燃焼器のバーナの周りに設置しているので、バーナから発生する熱を効率よく大量に受けることができる。
そのため、個々の接点から発生する熱起電力の応答性がよく、熱起電力の立ち上がり時間が短い。また、バーナの温度分布の均一な所にまんべんなく設置されることになるため、全体の熱起電力も安定する。仮にバーナの温度が不安定になって、個々の接点から発生する熱起電力がそれに応じて揺らいでも、複数の接点からまんべんなく熱起電力が発生しているので、合成された全体の起電力には揺らぎが少なくなり安定する。
さらに、個々の接点は少量の熱しか受けていなくとも、熱電対全体としては、大量の熱を受け、直列に接続された接点からの起電力を合成して取り出すので、高い熱起電力を発生させることができる。
【0007】
さらに、接点をホルダーに収めるにあたって、ホルダーを構成する内外の板の間に接点を挟み込んで固着させることにより、ホルダーに接点を固定している。こうした構成から、バーナから発生する熱がすぐに接点に伝わる。また、接点のみを固着させているので、温接点と冷接点の温度差が大きくとれる。
従って、熱起電力の立ち上がりが早いと共に得られる起電力そのものも大きい。つまり、熱応答性がよりいっそう良好である。
【0008】
【実施例】
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、以下本発明の直列型熱電対の好適な第1実施例について図1を用いて説明する。なお、熱電対の基本的な構成について従来例と重複する部分の詳しい説明は省略する。
直列型熱電対10は、従来の技術で説明したように(図6,7参照)、まず2種の異なる金属線材61,62の端部を溶接してジグザグ状に連結し、温接点部64aと冷接点部64bとを構成して、複数個の熱電対素子64が連なる熱電対集積体60を作る。なお、熱電対素子64は、さらに、先頭と最後にそれぞれリード線60a,60bと接続される。また、熱電対集積体60は、お互いの接点どうしが電気的に短絡することを防止するために、表面にホーローを施す。
熱電対集積体60は、両端面を拡管したリング状のホルダー内板8外周に、熱電対素子64を均等に配置して添わせてから、ホルダー内板8よりわずかに内径の大きいリング状のカバーを形成できる広さのホルダー外板9を外側からリング状に形成しながら被せることにより、そのまま全体を収められる。ホルダー内板8とホルダー外板9とは、両端面をそろえ、熱電対素子64を収めたまま、ホルダー内板8の端面をホルダー外板9の端面に内側から折り曲げてかぶせ、かしめる。この時同時に、温接点部64aのみは、ホルダー内板8とホルダー外板9との間に挟み込み、密着,固定する。
こうして、作成された直列型熱電対10は、図2に示すようにこんろバーナ1の火炎1a周囲に設置され、その温接点部64aが火炎1aに臨む。
【0009】
設置形態について、詳しく説明する。
こんろバーナ1は、鋳鉄等の鋳物で作成されたバーナ本体2と、そのバーナ本体2に上から嵌合された黄銅等の熱間鍛造品からなる略円盤状のバーナヘッド3とから構成される。バーナ本体2は、導入された燃料ガスと1次空気とを混合する混合管4と、その下流にあって混合気を環状に分布させバーナヘッド3との隙間より噴出させる環状の混合室5とが一体となっている。
混合室5の混合気噴出側(バーナヘッド3との嵌合側)の中央には、燃焼時の2次空気通路を兼ねた円筒状の位置決めガイド6が設けられ、バーナヘッド3の中央部に形成されたリング状の突起7がそこに位置決めされながら嵌合される。混合管4より混合室5へ送られた混合気は、バーナヘッド3とバーナ本体2との合わせ面により形成された隙間を炎口として噴出し、リング状の火炎1aを形成する。
直列型熱電対10は、この火炎1aの下方から温接点部64aが火炎1aに臨む位置に固定され、熱起電力を発生する。発生した熱起電力に応じて、立ち消え安全装置(図示略)を作動させる。
【0010】
この直列型熱電対10によれば、多数の熱電対素子64を直列につないで、しかもその温接点部64aをリング状のホルダー内板8とホルダー外板9との間に挟み込んでかしめることによりリング状の周囲に均一に収め、こんろバーナ1の火炎1a全体に臨ませている。その結果、火炎1aから発生する熱をもれなく大量に受けることができることができると同時に、火炎1aから発生する熱がすぐに温接点部64aに伝わる。
従って、所定の熱起電力が発生するまでの時間がより短い。つまり、個々の温接点部64aから発生する熱起電力の応答性がよく、熱起電力の立ち上がりが早く得られる起電力も高い。
また、どの温接点部64aであっても、均一の火炎1a温度が得られるので、特性も非常に安定しており、信頼性が高い。仮に火炎1aが揺らいで個々の温接点部64aの測定温度がそれに応じて揺らいでも、多数の温接点部64aからまんべんなく熱起電力が発生しているので、合成された全体の起電力には揺らぎがなくなり安定する。しかも、全体として、火炎1aから発生する熱を大量に受けることができ、直列に接続された多数の温接点部64aから発生した熱起電力を合成して取り出すので、個々の温接点部64aから発生する熱起電力が低くても、全体としては、すばやく高い起電力が得られる。
【0011】
次に、第2実施例について図3を用いて説明する。
直列型熱電対30は、第1実施例と同様にホルダー内板38とホルダー外板39との間に熱電対集積体60を収めた構成であるが、その収め方が若干異なる。まず、片方の端面を拡管したリング状のホルダー内板38外周に、熱電対素子64を均等に配置して添わせてから、ホルダー内板38よりわずかに内径が大きく片方の端面を狭く絞ったリング状のホルダー外板39に、そのまま全体を収める。ホルダー内板38とホルダー外板39とは、両端面を嵌合させ、熱電対素子64を収めたまま、シーム溶接またはかしめ加工により組み付ける。この時、温接点部64aや冷接点部64bは、ホルダー内板8とホルダー外板9との間に挟み込んで固定することはしない。
こうして、作成された直列型熱電対30も、同様にして、図2に示すようにこんろバーナ1の火炎1a周囲に設置され、第1実施例と同じ作用・効果がある。
【0012】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例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。例えば図4に示すように、こんろバーナ1のかわりに親子バーナ41を使用し、直列型熱電対10または30を、その子バーナ41bの火炎41aの周囲に臨ませてもよい。
親子バーナ41は、火力の大きい親バーナ41cの中央部に火力の小さい子バーナ41bを設けたもので、調理品に応じてどちらかあるいは両方に点火して、火力を調節するようにしたバーナである。こうした親子バーナ41であっても、親バーナ41cばかりでなく、中央に設けられた子バーナ41bにおいても同様にして直列型熱電対10または30を設置することができ、同様の作用・効果が得られる。
また、安全装置の他に、燃焼制御等に使用する蓄電池(図示略)を備え、直列型熱電対10または30により発生させた熱起電力を利用して、その蓄電池を充電してもよい。先に述べたように、個々の温接点部64aから発生する熱起電力を合成して取り出すことから高い起電力が得られるので、容易に蓄電池を充電することができる。この場合は、蓄電池を備えながら充電が不用という使い勝手がよい燃焼装置を構成できる。
他に、図5に示すように、給湯器の点火用パイロットバーナ51に設置してもよい。これは、燃料ガスと空気との混合気を燃焼させるブンゼンバーナ53を備えた給湯器において、ブンゼンバーナ53点火用に常火として少量の炎を燃焼させておくパイロットバーナ51を設け、その火炎51a周囲に直列型熱電対10または30を設置したものである。そして、検出する熱起電力が低下した時、パイロットバーナ51の火炎51aの吹き消えと判断する。この場合においても、安定した高い起電力が得られるため、信頼性のある安全装置を構成できる。
【0013】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の第1の直列型熱電対は、直列に接続した接点をリング状のホルダーに収め、ガス燃焼器のバーナの周りに均一に設置しているので、バーナから発生する熱を効率よく大量に受けることができる。そのため、高い熱起電力を発生させることができ、熱起電力の立ち上がり時間も短く熱応答性がよい。さらに、全体の起電力も安定している。
その結果、立ち消え安全装置等に利用した場合には、検出精度のよい安定した信頼性の高い安全装置等を構成できる。あるいは、蓄電池を備えた燃焼装置に利用した場合には、熱起電力が高いから容易に蓄電池へ充電できるので、蓄電池を備えながら充電が不用という使い勝手がよい燃焼装置を構成できる。
【0014】
さらに、ホルダーを構成する板の間に接点を固着しているので、熱応答性がよりいっそう良好である。その結果、いっそう信頼性が高く高性能の直列型熱電対となり、安全装置や燃焼装置に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例としての直列型熱電対の概略構成図である。
【図2】第1実施例の直列型熱電対をこんろバーナに設置した概略図である。
【図3】第2実施例としての直列型熱電対の概略構成図である。
【図4】第1または第2実施例の直列型熱電対を親子バーナに設置した概略図である。
【図5】第1または第2実施例の直列型熱電対をパイロットバーナに設置した概略図である。
【図6】直列型熱電対素子の概略構成図である。
【図7】従来例としての直列型熱電対の概略構成図である。
【図8】従来例の直列型熱電対をこんろバーナに設置した概略図である。
【符号の説明】
1 こんろバーナ
1a 火炎
2 バーナ本体
3 バーナヘッド
4 混合管
8 ホルダー内板
9 ホルダー外板
10,30 直列型熱電対
41 親子バーナ
41a 火炎
41b 子バーナ
41c 親バーナ
51 パイロットバーナ
51a 火炎
60 熱電対集積体
60a,60b リード線
61,62 金属線材
64 熱電対素子
64a 温接点部
64b 冷接点部
70 直列型熱電対
74 カバー
75 ホルダー
81 こんろバーナ
81a,81b 火炎[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a series thermocouple for generating a thermoelectromotive force of a flame in a gas combustor such as a gas table stove equipped with a blow-off safety device based on flame detection.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a gas combustor such as a gas table stove, a safety device is provided that detects a thermoelectromotive force generated by the combustion heat of a flame by causing a thermocouple to face the flame in order to detect blowout of the flame. And when the detected thermoelectromotive force falls below a predetermined value, it is judged that it has blown out and the safety device is activated to cut off the fuel gas. In recent years, there is also a type of gas combustor that further includes a storage battery as a power source for combustion control or the like, and charges the storage battery using a thermoelectromotive force generated by the combustion heat of flame.
In a thermocouple used as a flame detection component of such a blow-off safety device of a gas combustor, a high electromotive force is desirable in order to stably operate a safety valve that shuts off fuel gas when blow-off occurs. Alternatively, it is necessary to obtain a high electromotive force in order to efficiently and easily charge the storage battery. Therefore, a thermocouple having a configuration in which a plurality of thermocouple elements are connected in series and integrated is used. For example, even if an electromotive force of 20 to 30 mV can be obtained with one thermocouple element, an electromotive force of 1.5 V can be obtained as a whole by integrating 50 thermocouple elements. Therefore, as shown in FIG. 6, the ends of two different types of
The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the series-
In addition, since a large number of
In any case, sufficient electromotive force cannot be obtained due to this. Further, since the
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a series thermocouple capable of obtaining a stable high electromotive force and having a good thermal response.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The first series-type thermocouple of the present invention that solves the above-mentioned problems is a series-type that is generated by alternately joining two different metal wires in series and synthesizing the thermoelectromotive force of the joined plurality of contacts. In the thermocouple, the contact is housed in a ring-shaped holder and installed around the burner of the gas combustor. The holder is composed of inner and outer plates, and the holder is sandwiched and fixed between the plates. The gist of this is fixed .
[0006]
[Action]
The first series thermocouple of the present invention having the above-described configuration forms a thermocouple by alternately connecting two different metal wires in series, and takes out the thermoelectromotive force generated from each contact as a combined electromotive force. . Since these contact points are uniformly contained in a ring-shaped holder and installed around the burner of the gas combustor, a large amount of heat generated from the burner can be received efficiently.
Therefore, the response of the thermoelectromotive force generated from each contact point is good, and the rise time of the thermoelectromotive force is short. In addition, since it is installed evenly in a place where the temperature distribution of the burner is uniform, the overall thermoelectromotive force is also stabilized. Even if the temperature of the burner becomes unstable and the thermoelectromotive force generated from each contact fluctuates accordingly, the thermoelectromotive force is generated evenly from multiple contacts. Is stable with less fluctuation.
Furthermore, even if each contact receives only a small amount of heat, the thermocouple as a whole receives a large amount of heat and generates and generates a high thermoelectromotive force by synthesizing and extracting the electromotive force from the contacts connected in series. Can be made.
[0007]
Et al is, when accommodating the contact to the holder, by fixing by sandwiching the contacts between the plates of the inner and outer constituting the holder, secure the contacts to the holder. With this configuration, heat generated from the burner is immediately transmitted to the contacts. In addition, since only the contacts are fixed, the temperature difference between the hot junction and the cold junction can be greatly increased.
Therefore, the rise of the thermoelectromotive force is fast and the electromotive force itself obtained is large. That is, the thermal response is even better.
[0008]
【Example】
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred first embodiment of the series thermocouple of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the detailed description of the part which overlaps with a prior art example about the basic structure of a thermocouple is abbreviate | omitted.
As described in the prior art (see FIGS. 6 and 7), the
The
The
[0009]
The installation form will be described in detail.
The
A cylindrical positioning guide 6 that also serves as a secondary air passage during combustion is provided at the center of the air-fuel mixture ejection side (the fitting side with the burner head 3) of the mixing
The
[0010]
According to this series-
Therefore, the time until the predetermined thermoelectromotive force is generated is shorter. That is, the responsiveness of the thermoelectromotive force generated from each of the
Moreover, since the uniform flame 1a temperature can be obtained in any
[0011]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The
The
[0012]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIG. 4, a parent /
The parent-
In addition to the safety device, a storage battery (not shown) used for combustion control or the like may be provided, and the storage battery may be charged using the thermoelectromotive force generated by the
In addition, as shown in FIG. 5, it may be installed in a pilot burner 51 for ignition of a water heater. This is a water heater provided with a
[0013]
【The invention's effect】
As described in detail above, the first series thermocouple of the present invention has contacts connected in series in a ring-shaped holder and is uniformly installed around the burner of the gas combustor. The generated heat can be received in large quantities efficiently. Therefore, a high thermoelectromotive force can be generated, the rise time of the thermoelectromotive force is short, and the thermal response is good. Furthermore, the overall electromotive force is stable.
As a result, when used as a safety device that disappears, a stable and reliable safety device with good detection accuracy can be configured. Or when it uses for the combustion apparatus provided with the storage battery, since a thermoelectromotive force is high, since it can charge to a storage battery easily, the combustion apparatus with the ease of use that charge is unnecessary while comprising a storage battery can be comprised.
[0014]
Et al is, since the fixed contact between the plates which constitute the holder, thermal response is more favorable. As a result, it becomes a more reliable and high-performance series thermocouple and can be used for safety devices and combustion devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a series thermocouple as a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view in which the series-type thermocouple of the first embodiment is installed in a stove burner.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a series thermocouple as a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic view in which the series thermocouple of the first or second embodiment is installed in a parent-child burner.
FIG. 5 is a schematic view in which a series thermocouple of the first or second embodiment is installed in a pilot burner.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a series thermocouple element.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a series thermocouple as a conventional example.
FIG. 8 is a schematic view in which a conventional series thermocouple is installed in a stove burner.
[Explanation of symbols]
1 Burner 1a Flame 2
Claims (1)
そのつなぎ合わせた複数の接点の熱起電力を合成して発生する直列型熱電対において、
上記接点はリング状のホルダー内に収めガス燃焼器のバーナの周りに設置し、
上記ホルダーは内外の板より構成され、上記接点をそれらの板の間に挟み込んで固着させることにより該ホルダーに固定していることを特徴とする直列型熱電対。Two different metal wires are alternately connected in series,
In series thermocouples that are generated by combining the thermoelectric power of the connected multiple contacts,
The above contacts are placed in a ring-shaped holder and installed around the burner of the gas combustor.
The series thermocouple characterized in that the holder is composed of inner and outer plates, and the contacts are fixed to the holder by being sandwiched and fixed between the plates .
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JPH08219464A (en) | 1996-08-30 |
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