JP5636387B2 - ガス燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス燃焼装置に関する。特に、本発明は、ガスバーナの点火処理に関する。

一般に、ガス調理器などのガス燃焼装置は、燃料ガスが供給され、点火電極により点火されて燃焼するガスバーナと、ガスバーナの燃焼状態を検知するため、ガスバーナ近傍に配設され、ガスバーナの燃焼炎に炙られて熱起電力を出力する熱電対とを有している。この種のガス燃焼装置では、燃焼運転時の失火による燃焼不良を防止するため、熱電対の熱起電力が低下すると、ガスバーナへの燃料ガスの供給を停止して使用者に異常が報知される。また、点火処理時においても、着火不良によるガス漏れを防止するため、点火開始から一定時間内に熱電対の熱起電力が所定の着火検知レベルまで上昇しなければ、ガスバーナへの燃料ガスの供給を停止して、点火処理を強制終了させている（特許文献１）。

特開平９−２２２２２６号公報

ところで、点火開始時のガスバーナへのガスの供給量は、着火性を確保するため、通常、大火の燃焼炎が形成されるガス供給量に設定されている。しかしながら、このような大火の燃焼炎が形成されるガス供給量では、ガスバーナ内や供給管のガス流路などに空気が入り込んでいた場合、一部の炎口に燃焼炎が形成されない燃焼炎のぬけ、リフト現象が発生する場合がある。このような異常な燃焼状態が熱電対を炙る燃焼炎を形成する炎口で生じた場合、他の炎口では正常に燃焼炎が定着していても、熱電対が燃焼炎によって適正に炙られず、一定時間内に熱起電力が着火検知レベル以上となり難い。その結果、ガスバーナが着火しているにも関わらず、着火不良と判断されてガスバーナが消火される場合がある。そのため、使用者は点火処理を繰り返さなければならず、使い勝手が悪いという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、安全性を確保しつつ、着火不良を防止して、ガスバーナの点火処理が円滑に行われるガス燃焼装置を提供することにある。

本発明は、燃料ガスが供給され、点火手段により点火されて燃焼するガスバーナと、
前記ガスバーナの近傍に配設され、受熱温度に応じて熱起電力を出力する熱電対と、
前記ガスバーナへの燃料ガスのガス供給量を調節しながら、前記点火手段により点火を行う制御ユニットとを備えるガス燃焼装置であって、
前記制御ユニットは、点火開始時に、前記ガスバーナに所定の点火用ガス量で燃料ガスを供給しながら、前記点火手段によりガスバーナを点火し、
前記点火開始から所定時間経過するまでに、前記熱電対の熱起電力が着火検知レベルに達しない場合、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させた後、前記ガスバーナへのガス供給量を前記定着用ガス量よりも多い燃焼用ガス量に増加させるガス燃焼装置である。

上記ガス燃焼装置によれば、ガスバーナに燃料ガスが点火用ガス量で供給されている状態で、燃焼異常が生じて熱電対が適正に燃焼炎で炙られていないときのみにガス供給量を減少させて燃焼炎を小さくするから、使用者の違和感が少ない。一方、点火開始後、ガスバーナに燃料ガスが点火用ガス量で供給されている状態で、所定時間経過するまでに熱電対の熱起電力が着火検知レベル以上になれば、ガス供給量を減少させることなく燃焼運転が継続されるから、点火開始時から燃焼炎が正常に形成される場合の不都合もない。
また、上記ガス燃焼装置によれば、点火開始から所定時間が経過するまでに、熱電対の熱起電力が着火検知レベルに達しない場合、ガスバーナへのガス供給量を点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させるから、ガスバーナが着火していれば、定着用ガス量が供給されているときにガスバーナの炎口に形成される燃焼炎の大きさは、点火用ガス量が供給されているときのそれよりも小さくなる。それゆえ、大きな燃焼炎が形成される点火用ガス量が供給されている状態では燃焼炎がリフトしていても、ガス供給量の減少により小さな燃焼炎が正常な形状で炎口に定着しやすくなる。また、ガス供給量を減少させることによりガス流速が低下するから、一部の炎口に燃焼炎が形成されていない場合、燃焼炎が形成されている他の炎口から火移りしやすくなり、ぬけのない状態で燃焼炎を炎口に定着させることができる。

そして、ガス供給量を一時的に小さな燃焼炎が形成される定着用ガス量に減少させた後、燃焼用ガス量に増加させるから、正常な燃焼炎が炎口に定着した状態で燃焼炎を大きくすることができる。これにより、熱電対が適正に燃焼炎で炙られるから、早期に熱電対の熱起電力が着火検知レベル以上となり、点火用ガス量では適正に熱電対が燃焼炎に炙られていなかった場合でも、着火検知エラーを防ぐことができる。

上記ガス燃焼装置において、好ましくは、
前記制御ユニットは、前記ガスバーナに前記燃焼用ガス量で燃料ガスを供給しているときの前記熱電対の熱起電力が着火検知レベルに達しない場合、前記ガスバーナへの燃料ガスの供給を停止して、着火エラーを報知する。

ガス供給量を一時的に定着用ガス量に絞って、燃焼炎を炎口に定着させる動作が行われた後、定着用ガス量よりも多い燃焼用ガス量でガスバーナを燃焼させても、熱電対の熱起電力が着火検知レベル未満である場合、燃焼炎が正常に炎口に形成されていない可能性が高いから、着火エラーを報知することにより、早期に燃焼異常を停止させることができる。

また、本発明は、燃料ガスが供給され、点火手段により点火されて燃焼するガスバーナと、
前記ガスバーナへの燃料ガスのガス供給量を調節しながら、前記点火手段により点火を行う制御ユニットとを備えるガス燃焼装置であって、
前記制御ユニットは、点火開始時に、前記ガスバーナに所定の点火用ガス量で燃料ガスを供給しながら、前記点火手段によりガスバーナを点火し、
前記点火開始から所定時間経過すると、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させた後、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量と略同量の燃焼用ガス量に増加させるガス燃焼装置である。

上記ガス燃焼装置によれば、点火開始から所定時間が経過すると、ガスバーナへのガス供給量を点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させるから、ガスバーナが着火していれば、定着用ガス量が供給されているときにガスバーナの炎口に形成される燃焼炎の大きさは、点火用ガス量が供給されているときのそれよりも小さくなる。それゆえ、大きな燃焼炎が形成される点火用ガス量が供給されている状態では燃焼炎がリフトしていても、ガス供給量の減少により小さな燃焼炎が正常な形状で炎口に定着しやすくなる。また、ガス供給量を減少させることによりガス流速が低下するから、一部の炎口に燃焼炎が形成されていない場合、燃焼炎が形成されている他の炎口から火移りしやすくなり、ぬけのない状態で燃焼炎を炎口に定着させることができる。
さらに、上記ガス燃焼装置によれば、ガスバーナが着火していれば、定着用ガス量で一時的に燃焼炎が小さくなるのみで、直ちに点火開始時と同程度の燃焼炎が形成されるから、使用者の違和感も少ない。

以上説明したように、本発明によれば、安全性を確保しつつ、着火不良を防止して、ガスバーナの点火処理を円滑に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置の概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置のガス回路図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るガス燃焼装置の点火処理の動作を示す制御フロー図である。

以下、本発明のガス燃焼装置をガス調理器に適用した場合について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係るガス調理器は、ガステーブルの上面に、２つのガスコンロ１，３が設けられているとともに、手前側の正面に、ガステーブルの内部に設けられたグリル５へ調理物を出し入れするための開閉扉が設けられている。また、開閉扉の左右には、ガスコンロ１，３及びグリル５をそれぞれ操作するための、図示しないプッシュプッシュ機構を備える点消火ボタン１１，３１，５１や火力調節ツマミ１２，３２，５２の他、異常報知を行うブザー９が設けられている。また、点消火ボタン１１，３１，５１は、押圧によってオン・オフされるマイクロスイッチ１３，３３，５３（図２参照）と接続されている。

図２は、ガス回路図であり、ガスコンロ１，３用のガスバーナ１０，３０及びグリル５用のガスバーナ５０にはそれぞれ、燃料ガスを供給するガス管から分岐する供給管１４，３４，５４が接続されている。なお、本実施の形態の点火処理方法は、ガスコンロ１，３に適用されているため、以下では主としてガスコンロ１，３の構成について具体的に説明する。

ガスコンロ１，３用のガスバーナ１０，３０に接続されている供給管１４，３４には、点消火ボタン１１，３１の押圧により開閉するメイン弁１５，３５と、ガスバーナ１０，３０への点火開始時に開放される電磁弁よりなる安全弁１６，３６と、ガスバーナ１０，３０に供給する燃料ガスのガス供給量を調節する電磁弁よりなる流量調節弁１７，３７とが配設されている。また、供給管１４，３４には、流量調節弁１７，３７の前後で分岐して流量調節弁１７，３７と並行するバイパス路１８，３８が形成されており、バイパス路１８，３８にはオリフィス１９，３９が設けられている。従って、流量調節弁１７，３７が閉止されると、バイパス路１８，３８のみを通してガスバーナ１０，３０に燃料ガスが供給されるため、ガス供給量が減少する。一方、流量調節弁１７，３７が開放されると、ガス供給量が増加する。なお、既述したように、安全弁１６，３６及び流量調節弁１７，３７は電磁弁であり、これらは後述する制御ユニット７からの信号に応じて、その開度が調整される。

ガスバーナ１０，３０近傍には、火花放電を行う点火電極２０，４０、及び燃焼炎に炙られて熱起電力を出力する熱電対２１，４１が、ガスバーナ１０，３０の炎口（図示せず）に臨んで配設されている。点火電極２０，４０は、制御ユニット７によりスパーカＳＰが通電制御されることで火花放電し、それによってガスバーナ１０，３０が点火される。これら点火電極２０，４０及びスパーカＳＰは、点火手段に対応する。

制御ユニット７は、図示しないが、マイコンを含み、機能的構成手段として、点消火ボタン１１，３１の操作に応じて、スパーカＳＰへの通電を制御するスパーカ制御部、安全弁１６，３６を開閉する安全弁駆動部、流量調節弁１７，３７を開閉する調節弁駆動部、熱電対２１，４１の熱起電力が所定の着火検知レベル以上であるかどうかを判定する着火検知部、所定の報知を行うブザー９をマイコンの指示により通電駆動するブザー駆動部や、タイマの他、所定の燃焼運転を行う燃焼運転制御部を備えており、安全弁１６，３６、流量調節弁１７，３７、点火電極２０，４０、熱電対２１，４１や、点消火ボタン１１，３１の操作と連動してオン・オフされるマイクロスイッチ１３，３３などと電気的に接続されている。

次に、本実施の形態のガス調理器における点火処理の動作制御について、図３の制御フロー図を参照して、具体的に説明する。なお、ガスコンロ１，３の点火処理の動作制御は同様であるため、以下では、ガスコンロ１を例に挙げて説明する。

使用者が点消火ボタン１１を押圧して点火操作を行うと（ＳＴ１）、メイン弁１５が開弁するとともに、マイクロスイッチ１３がオンされて電源から通電が開始される。マイコンへの電源の供給が開始されると、制御ユニット７は、タイマをスタートさせ、スパーカＳＰへの給電を開始するとともに、安全弁１６及び流量調節弁１７に吸着電流を流すように信号を送出し、これらを開弁保持する。これにより、大火の燃焼炎となる点火用ガス量がガスバーナ１０に供給され、点火電極２０が火花放電して、ガスバーナ１０の点火が開始される。

次いで、ガスバーナ１０の燃焼炎により熱電対２１が炙られて、熱電対２１から出力される熱起電力が所定の着火検知レベル（例えば、３．５Ｖ±０．５ｍＶ）以上となっているか否かの判定が開始される（ＳＴ２）。

ガスバーナ１０の点火開始から所定の経過時間（例えば、７秒）内に、熱電対２１の熱起電力が着火検知レベル以上となれば（ＳＴ２で、Ｙｅｓ、ＳＴ３で、Ｎｏ）、制御ユニット７は、ガスバーナ１０の着火が完了したと判定して、スパーカＳＰへの給電を停止し、燃焼運転を継続する（ＳＴ９〜ＳＴ１０）。

一方、ガスバーナ１０に点火用ガス量で燃料ガスが供給されても、点火開始から所定の経過時間が経過するまで、熱電対２１の熱起電力が着火検知レベル未満である場合（ＳＴ２で、Ｎｏ、ＳＴ３で、Ｙｅｓ）、制御ユニット７は、流量調節弁１７への吸着電流を停止して、流量調節弁１７を閉弁する（ＳＴ４）。これにより、ガス供給量が絞られ、バイパス路１８のオリフィス１９のみを通って燃料ガスがガスバーナ１０に供給されるから、小火の燃焼炎となる定着用ガス量がガスバーナ１０に供給される。

そして、点火開始から所定の経過時間（例えば、８秒）が経過するまでの短時間（本実施の形態では、１秒程度）、ガスバーナ１０に一時的に定着用ガス量で燃料ガスを供給した後（ＳＴ５）、流量調節弁１７へ吸着電流を再度印加して、流量調節弁１７を開弁する（ＳＴ６）。これにより、ガス供給量が定着用ガス量よりも多い燃焼用ガス量（本実施の形態では、点火用ガス量と同一のガス量）に増加される。

次いで、熱電対２１の熱起電力が着火検知レベル以上になるかどうかの判定が継続され（ＳＴ７〜ＳＴ８）、点火開始から所定の経過時間（例えば、１０秒）内に、熱電対２１の熱起電力が着火検知レベル以上になると（ＳＴ７で、Ｙｅｓ、ＳＴ８で、Ｎｏ）、制御ユニット７は、ガスバーナ１０の着火が完了したと判定して、スパーカＳＰへの給電を停止し、燃焼運転を継続する（ＳＴ９〜ＳＴ１０）。

一方、ガス供給量が燃焼用ガス量に変更されて、所定の経過時間が経過しても、熱電対２１の熱起電力が着火検知レベル未満である場合（ＳＴ７で、Ｎｏ、ＳＴ８で、Ｙｅｓ）、制御ユニット７は、スパーカＳＰへの給電を停止するとともに、安全弁１６への吸着電流を停止して閉弁し、ブザー９から着火エラーを報知する（ＳＴ１１）。

以上のように、本実施の形態のガス燃焼装置によれば、点火開始から所定時間経過するまでは、燃料ガスが点火用ガス量でガスバーナに供給され、その間で着火検知レベル以上の熱起電力が得られていれば、ガス供給量を減少させることなく、燃焼運転が継続されるから、使用者の使い勝手がよい。

一方、ガスバーナに燃料ガスが点火用ガス量で供給されている状態で、熱電対が適正に燃焼炎で炙られていない燃焼異常が生じている場合に、一時的にガス供給量を定着用ガス量に減少させるから、ガスバーナが着火していれば、小さな燃焼炎が炎口に形成される。従って、大きな燃焼炎が形成される点火用ガス量が供給されている状態では燃焼炎がリフトしていても、ガス供給量を定着用ガス量に減少させることにより小さな燃焼炎が正常な形状で炎口に定着しやすくなる。さらに、ガス供給量を減少させることによりガス流速が低下するから、一部の炎口に燃焼炎が形成されていない場合、燃焼炎が形成されている他の炎口から火移りしやすくなり、ぬけのない状態で燃焼炎を炎口に定着させることができる。

そして、ガス供給量を一時的に小さな燃焼炎が形成される定着用ガス量に減少させた後、燃焼用ガス量に増加させるから、正常な燃焼炎が炎口に定着した状態で燃焼炎を大きくすることができる。これにより、熱電対が適正に燃焼炎で炙られやすくなるから、早期に熱電対の熱起電力が着火検知レベル以上となり、点火用ガス量では適正に熱電対が燃焼炎に炙られていなかった場合でも、着火検知エラーを防ぐことができる。

なお、ガスバーナに燃料ガスが点火用ガス量で供給されている状態で、燃焼異常が生じて熱電対が適正に燃焼炎で炙られていないときのみにガス供給量を減少させて燃焼炎を小さくするから、使用者の違和感が少ない。

一方、ガス供給量を燃焼用ガス量に増加させた後でも、熱電対の熱起電力が上昇しない場合、燃焼異常を解消するためにガス供給量を一時的に減少させても、燃焼炎が正常に炎口に形成されていない可能性が高いから、着火エラーを報知することにより、早期に燃焼異常を停止させることができる。

上記実施の形態では、ガスコンロ用のガスバーナの点火処理に本発明を適用した場合について説明したが、グリル用のガスバーナに適用してもよい。また、ガス調理器以外のガスバーナを使用する、ガス温風暖房機やガス給湯器などのガス燃焼装置に適用してもよい。

１０，３０ ガスバーナ
２０，４０ 点火電極
２１，４１ 熱電対
７ 制御ユニット
ＳＰ スパーカ

Claims (3)

1. 燃料ガスが供給され、点火手段により点火されて燃焼するガスバーナと、
   前記ガスバーナの近傍に配設され、受熱温度に応じて熱起電力を出力する熱電対と、
   前記ガスバーナへの燃料ガスのガス供給量を調節しながら、前記点火手段により点火を行う制御ユニットとを備えるガス燃焼装置であって、
   前記制御ユニットは、点火開始時に、前記ガスバーナに所定の点火用ガス量で燃料ガスを供給しながら、前記点火手段によりガスバーナを点火し、
   前記点火開始から所定時間経過するまでに、前記熱電対の熱起電力が着火検知レベルに達しない場合、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させた後、前記ガスバーナへのガス供給量を前記定着用ガス量よりも多い燃焼用ガス量に増加させるガス燃焼装置。
2. 請求項１に記載のガス燃焼装置において、
   前記制御ユニットは、前記ガスバーナに前記燃焼用ガス量で燃料ガスを供給しているときの前記熱電対の熱起電力が着火検知レベルに達しない場合、前記ガスバーナへの燃料ガスの供給を停止して、着火エラーを報知するガス燃焼装置。
3. 燃料ガスが供給され、点火手段により点火されて燃焼するガスバーナと、
   前記ガスバーナへの燃料ガスのガス供給量を調節しながら、前記点火手段により点火を行う制御ユニットとを備えるガス燃焼装置であって、
   前記制御ユニットは、点火開始時に、前記ガスバーナに所定の点火用ガス量で燃料ガスを供給しながら、前記点火手段によりガスバーナを点火し、
   前記点火開始から所定時間経過すると、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量よりも絞った定着用ガス量に一時的に減少させた後、前記ガスバーナへのガス供給量を前記点火用ガス量と略同量の燃焼用ガス量に増加させるガス燃焼装置。

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