JPH05256449A

JPH05256449A - 点火ヒータ制御装置

Info

Publication number: JPH05256449A
Application number: JP5783392A
Authority: JP
Inventors: Tomiji Suzuki; 富治鈴木; Yoshimitsu Fujiwara; 義光藤原; Naoki Ishikura; 直樹石倉; Yutaka Shirai; 豊白井; Kazuhito Uehara; 一仁上原; Yutaka Okano; 豊岡野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス・石油等を燃料とする燃焼機器の点火用
ヒータに関し、点火用ヒータの異常加熱による破損を防
止して長寿命化を図り、使用劣化による交換時期を適切
に報知する。【構成】セラミック点火ヒータ６を構成要素の一部と
した抵抗ブリッジ８と、セラミック点火ヒータ６の立上
り温度を監視する抵抗値勾配検出部１２、抵抗ブリッジ
８の平衡状態を検出する抵抗ブリッジ検出部１１および
通電制御する通電制御部１３とマイクロコンピュータ１
４を備える。そして制御回路９により、抵抗体６ａの立
上り温度を監視すると共に、セラミック６ｂの表面放射
熱を一定に保つものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス・石油等を燃料と
する燃焼機器の点火用ヒータの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス・石油等を燃料とする燃焼機器の点
火用ヒータは、従来、発熱抵抗体としてニクロム線等を
材料とするヒータ材に通電加熱し、その熱でバーナから
噴出する気化ガスに点火するものが一般的であった。そ
して、ニクロム線等のヒータ材はバーナの燃焼ガス中に
露出しているので、耐久性、信頼性に欠け、点火ヒータ
の交換等の保守は不可欠のものであった。そこで、近年
はセラミックヒータと称し、ヒータ材を磁気材料内部に
収納して焼結成形し、バーナの燃焼ガス雰囲気中でも耐
久性、信頼性の高い点火ヒータが開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックヒ
ータは構造上、ヒータ材がセラミック層により保護され
て負荷熱容量が大きく、従来のニクロム線単体から成る
単純な点火用ヒータに比べ、同一電力量のヒータ材単体
の点火用ヒータで比較すると温度上昇時間が長いという
課題がある。そのため即熱性を高める手段として、負荷
熱容量を補う大きな加熱量のヒータ材を使用して温度上
昇時間を短縮することが考えられる。

【０００４】ところが、セラミックの伝熱速度がヒータ
材の加熱速度に比べて小さく、ヒータ材の加熱量を増や
して加熱速度を高めてもセラミックへの伝熱速度が遅
く、蓄熱により過熱したヒータ材が短時間で溶断破損
し、所定寿命が入手できないという新たな課題が生じて
きた。

【０００５】本発明は上記課題を解決するために、点火
用ヒータの使用に併う特性変化に応じて通電を制御して
寿命性能の延長等を図り、また、特性状態を報知して余
裕期間のある交換指示により使用性の向上等を図る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の点火ヒータ制御装置の第１の手段は、通電
加熱温度と抵抗値が正特性を有する抵抗体と、収納した
抵抗体からの伝熱により加熱され、外表面から熱放射し
て燃料を加熱点火する発熱体より成る点火用ヒータを備
え、点火用ヒータの加熱立ち上げ時に抵抗体の抵抗値の
時間変化量としての立ち上り勾配を検出する抵抗値勾配
検出部と、抵抗値勾配検出部が検出する立ち上り勾配に
応じて抵抗体への通電を制御する通電制御部を備えたも
のである。

【０００７】また、本発明の第２の手段は、抵抗値勾配
検出部が検出する立ち上り勾配に応じて点火用ヒータの
特性状態を報知する報知器を備えたものである。

【０００８】

【作用】そして、上記した第１の手段により本発明の点
火ヒータ制御装置は、通電制御部の通電により抵抗体を
加熱すると、発熱体を介して外部から侵入し、抵抗体に
接触した空気中の酸素により加熱高温化した抵抗体が高
温酸化により消耗し、通電抵抗値を減少して減少前の通
電電圧では電流値が増加し、通電加熱時間の経過ととも
に発熱温度が高くなる。抵抗値勾配検出部はこの通電抵
抗値の減少に併う発熱温度の高温化を抵抗体の抵抗値の
時間変化量としての立ち上げ勾配として検出する。

【０００９】抵抗体の使用劣化が促進され、発熱温度が
所定寿命維持のため許容温度に到る所定立ち上げ勾配値
になると、通電制御部は抵抗値勾配検出部の検出信号に
よって検出し、通電電圧を減少調節して発熱体への伝熱
量と抵抗体の加熱量のバランスを取り、抵抗体の過熱に
よる溶断破損を防止する。あるいは、加熱立ち上げ中に
所定立ち上げ勾配値になると、通電途中で加熱休止期間
を設けて抵抗体の蓄熱量の発熱体への伝熱拡散を図り、
伝熱拡散遅れによる立ち上げ勾配の上昇条件を緩和して
から再通電する。こうして、抵抗体の使用劣化による溶
断破損を防止し、点火用ヒータの寿命延長が図れる等の
効果がある。

【００１０】また、上記した第２の手段により本発明
は、抵抗体が使用劣化して通電制御部が所定立ち上げ勾
配値を所定回数検出すると、点火用ヒータの所定劣化を
判定して報知器に指示し、報知器は点火用ヒータの交換
時期が近いために交換部品の手配準備等を要請する旨の
報知をする。そして、更に使用経過して所定立ち上げ勾
配値の累計検出回数が第２の所定回数となったり、加熱
立ち上げ開始時からの所定立ち上げ勾配値の検出所要時
間が短縮化して許容値以下になると、報知器は第２の報
知として早急な点火用ヒータの交換指示を促す旨の報知
をする。こうして、点火用ヒータの使用劣化による特性
状態に応じて交換指示を報知し、余裕のある交換準備期
間を設けて不意な器具使用不能状態の回避を図り、使用
性が向上できる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例における点火ヒータ制
御装置について図面とともに説明する。

【００１２】図１に概略を示すガスを燃料とする暖房器
で、ケース１内にはバーナ２が設けられ、バーナ２では
ノズル３から供給される燃料ガスが燃焼され、燃焼ガス
は送風機４にて吹出し口５から温風として排出される。
バーナ２の近傍にはセラミック点火ヒータ６と、バーナ
２の着火検知用の熱電対７が設けられている。セラミッ
ク点火ヒータ６は、図２に示すように、セラミック点火
ヒータ６を１つの抵抗として構成した抵抗ブリッジ８に
組み込まれている。

【００１３】セラミック点火ヒータ６は通電すると発熱
する抵抗体６ａと、この抵抗体６ａを収納して磁気材料
を焼結成形し、抵抗体６ａの発熱量を伝熱により受熱し
て外表面より熱放射し、バーナ２が吐出した燃料を加熱
して点火する発熱体とした、いわゆるセラミック６ｂか
ら成る。抵抗体６ａは図３に示すように、通電によって
発熱した通電加熱温度（以下、発熱温度ともいう）Ｔの
上昇に伴なって抵抗値Ｒが大きくなる、いわゆる正特性
のＴ−Ｒ相関を有しており、通電による発熱温度が所定
特性（この例では約１４５０℃）を超えると溶断する。

【００１４】そこで、制御回路９は図２に示すように、
前記抵抗ブリッジ８の平衡状態を検出する通電制御部の
１つとしての、抵抗ブリッジ検出部１１を設け、検出信
号をマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１
４にフィードバックし、通電制御部１３に指示してセラ
ミック点火ヒータ６の温度を約１２５０℃の上限温度と
なるように通電を制御している。このセラミック点火ヒ
ータ６は単位時間当りの抵抗体６ａの発熱量と抵抗体６
ａからセラミック６ｂへの伝熱量のバランス特性から、
立上り温度勾配としては１秒間に１０００℃以下が抵抗
体６ａの過熱を防止でき、加熱立ち上げ時にはこの立ち
上り温度勾配に相当する抵抗値の時間変化量としての立
上り勾配を監視する。

【００１５】このため、抵抗体６ａの加熱立ち上りを監
視する抵抗値勾配検出部１２を設け、抵抗体６ａの両端
電圧を検出して立ち上り温度勾配を１秒間に約９５０℃
とすると共に、この設定値以上の立ち上り勾配になる
と、通電制御部１３は抵抗体６ａへの通電電圧を調節
し、立ち上り温度勾配が９５０℃以下になるように制御
する。マイコン１４は立ち上り勾配の検出条件に応じて
報知信号を出力し、報知器１５はセラミック点火ヒータ
６の交換指示の情報を緻密に報知する。マイコン１４は
器具の運転操作をするコントロール部１０からの指示信
号を受信し、運転制御する。

【００１６】次に、ガス暖房器の作動を説明すると、コ
ントロール部１０で点火操作されると、制御回路９によ
る所定のシーケンスが開始され、送風機４が回転すると
同時に通電制御部１３によりセラミック点火ヒータ６へ
所定電圧の通電をし、燃料点火の準備動作に入る。抵抗
体６ａが通電加熱されてセラミック点火ヒータ６がセラ
ミック６ｂの外表面温度を図４のＣ（一点鎖線）に示す
ように上昇し、上限温度１２５０℃を抵抗ブリッジ検出
部１１の検出信号により検出したマイコン１４は通電制
御部１３に指示し、セラミック点火ヒータ６への通電を
停止する。

【００１７】この初期点火準備動作では、通電中の抵抗
体６ａの加熱速度がセラミック６ｂが抵抗体６ａからの
伝熱により加熱され、外表面に伝熱して熱放射する伝熱
系路の熱バランスが良く、抵抗体６ａは発熱量をセラミ
ック６ｂの外表面から迅速に放射できる。このため、通
電停止後の抵抗体６ａはほぼ上限温度１２５０℃で飽和
し、その後、マイコン１４と通電制御部１３によって供
給電圧をコントロールされ、上限温度１２５０℃を僅か
に変化させるレベルでセラミック６ｂの外表面は燃料に
点火可能な状態に維持される。そして、この加熱立ち上
げにおける抵抗体６ａの立ち上り勾配は設定温度９５０
℃への到達所要時間が１秒以上ある。

【００１８】抵抗体６ａが上限温度１２５０℃（時刻ｔ
１）になると、制御回路９はノズル３からガス燃料をバ
ーナ２に供給し、バーナ２が点火して着火炎を安定に維
持した着火状態に入ると、熱電対７は安定した着火炎に
加熱されて熱起電力を出力する。この出力を受信してバ
ーナ２の着火成功を検出したマイコン１４は、時刻ｔ２
でセラミック点火ヒータ６への通電を停止し、燃料ガス
供給量の増減を指示して燃焼状態を安定燃焼に移行す
る。

【００１９】セラミック６ｂには外表面から空気中の酸
素が侵入し、抵抗体６ａは露出時よりは少量であっても
酸素に接触する。そして、通電中はこの酸素と化学的に
結合して、いわゆる高温酸化により外面を次第に劣化損
傷して細径化する。この細径化は抵抗体６ａの通電抵抗
値を減少させ、抵抗体６ａの通電電流値は順次高くなっ
て発熱量が増加する。実線で示すＡの状態では、所定電
圧を印加すると設定温度９５０℃に到る立ち上げ勾配は
１秒となり、抵抗ブリッジ検出部１１が上限温度１２５
０℃を検出してマイコン１４の判定動作と通電制御部１
３が通電停止を実行する所要制御時間の短時間通電によ
り、抵抗体６ａは図のようにオーバーシュートする。

【００２０】このオーバーシュートでは、抵抗体６ａが
溶断破損する所定温度１４５０℃には余裕を持つように
上限温度１２５０℃を設定する。設定温度９５０℃への
到達時間が１秒以内となる破線で示したＢの状態では、
仮りに上限温度１２５０℃で通電停止すると、オーバー
シュートによって抵抗体６ａは所定温度１４５０℃を超
える。すると、抵抗体６ａの劣化度が著しく、短時間で
溶断破損する。このため、上限温度１２５０℃は所定温
度１４５０℃に対して余裕を持たせ、各検出部１１、１
２や通電制御部１３等の制御誤差時間等のばらつき値に
対する配慮を取っている。

【００２１】しかし、抵抗体６ａはセラミックで収納し
て長寿命化を図っても、使用経過に併う劣化現象を避け
ることはできず、一度９５０℃の立ち上り温度勾配を検
出した状態からの劣化速度は加速度を有して早くなる。
そこで、マイコン１４は報知器１５に指示し、セラミッ
ク点火ヒータ６が相当の使用劣化状態にあり、部品交換
のための手配準備を要する旨の報知をする。しかし、点
火動作には燃料ガスの正常な供給がないときの繰り返し
動作時等、立ち上り勾配の検出条件が悪いときもあり、
所定回数の検出後に初めて前記報知を実行する。設定温
度９５０℃にはこの余裕も与えておく。

【００２２】報知器１５による報知後は、加熱立ち上げ
の通電電圧は検出回数に応じて順次ダウンし、点火所要
時間も次第に長くなって使用上からも交換の必要を認識
できるようにする。しかし、設定温度９５０℃の設定値
によって、点火機能の延長を図ることにより、急に器具
が使用不能になる不便を回避できる。そして、更に使用
経過して検出回数が第２の設定回数になると、交換を強
く要請するタイミングとなり、報知器１５はその旨を報
知する。このときには、点火所要時間も相当長くなり、
使用上も不便を感じるレベルにマッチングさせ、速やか
な交換を使用上からも催促できる。

【００２３】次に、本発明の他の実施例を説明すると、
抵抗値勾配検出部は、点火用ヒータの抵抗体の加工上に
おける抵抗値のばらつきが発生したとき、通電制御部１
３が同一電圧を印加すると加熱立ち上り時間に長短が生
じ、点火動作の遅い器具が出て問題になる。このとき、
抵抗値勾配検出部が検出する立ち上り勾配は、抵抗体の
上記ばらつきによる特性値に他ならない。そして、通電
制御部１３はこの特性値に対応して通電電圧を標準値に
設定し、点火用ヒータが加工上のばらつきを有しても標
準点火所要時間を提供でき、かつ所定寿命の維持を図れ
る。

【００２４】また、通電制御部１３への供給電源電圧が
不安定で、規定電圧以下のとき等には点火所要時間も延
びるが、抵抗値勾配検出部の立ち上り勾配によって通電
電圧を調節すると、検出後の加熱条件を標準値に回復で
き、供給電源電圧による不安定な点火特性を回避でき
る。更に、この点火用ヒータを備えた燃焼器具の受電電
圧の状態を検出でき、器具の制御電圧を安定化させる効
果も期待できる。特に、電源電圧不足による点火失敗を
明確に検出でき、報知器によってその旨を報知し、器具
故障の誤判定を失くせる。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の点火ヒ
ータ制御装置の請求項１は、点火用ヒータの発熱体に収
納した抵抗体の加熱立ち上り時における単位時間当りの
抵抗値の変化量を立ち上り勾配として抵抗値勾配検出部
により検出し、通電制御部が抵抗体の加工上のばらつき
特性、使用劣化状態を検出でき、また点火用ヒータを備
えた燃焼器具への入力電源電圧を検出できることによ
り、点火用ヒータの点火特性を良好に入手して寿命の延
長を図ったり、器具制御電圧の安定化が可能となる。

【００２６】また、本発明の請求項２では、抵抗値勾配
検出部の検出信号に応じて点火用ヒータの特性状態を緻
密に報知でき、点火用ヒータの劣化に併う交換を適切な
余裕期間をもって親切に報知することにより、点火用ヒ
ータの劣化損傷によって不意に器具使用不能となる事態
を回避して使用性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の点火ヒータ制御装置の一実施例を示す
構成図

【図２】同制御回路図

【図３】同装置の抵抗体の特性図

【図４】同点火用ヒータの特性図

【符号の説明】

６セラミック点火ヒータ６ａ抵抗体６ｂセラミック１２抵抗値勾配検出部１３通電制御部１４マイクロコンピュータ１５報知器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白井豊大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者上原一仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡野豊大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通電加熱温度と抵抗値が正特性を有する抵
抗体と、収納した前記抵抗体からの伝熱により加熱さ
れ、外表面から熱放射して燃料を加熱点火する発熱体よ
り成る点火用ヒータを備え、点火用ヒータの加熱立ち上
げ時に抵抗体の抵抗値の時間変化量としての立ち上り勾
配を検出する抵抗値勾配検出部と、抵抗値勾配検出部が
検出する立ち上り勾配に応じて抵抗体および点火用ヒー
タを有した器具の通電を制御する通電制御部を備えた点
火ヒータ制御装置。
【請求項２】抵抗値勾配検出部が検出する立ち上り勾配
に応じて点火用ヒータの特性状態を報知する報知器を備
えた請求項１記載の点火ヒータ制御装置。