JPS613928A - チエツク機能をもの点火器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、点火器に関する。特に高温面点火素子を用い
、それをチェックする機能をもつ点火器に関する、 〔従来の技術〕 従来ガス燃焼炉や器具は、定瞳ノソイａットとよばれる
点火源を用いて来た。定置パイロットは燃焼器具のノ々
−ナーに隣接して、連続的に燃焼する炎を発生し、通常
熱電対や他の感熱素子で監視される。定置パイロットは
極めて低廉でかつ動作が確実である。

しかし、燃料費が急速に上昇するとともに、温水器など
の炉や器具のノ々−ナーの新しい点火方法の探究が意図
されて釆た。この代替点火源の探索は、新製品に定置ノ
ξイロットを使用することは法律違反であるとされる法
律が施行された地域においては避けられないこととなっ
た。

従来から、２種の代替点火源が知られている。

最も簡単に実施できる点火源は、火花点火源と通常呼ば
れるものであった。火花点火源は高電圧が印加される火
花ギャップであり、ギャップを飛ぶ火花が、ガス燃料の
点火源として作用する。定置パイロットが非実用的であ
ったり、現在法律違反となる多ぐの設備で川伝られて来
た。火花点火方式は、その性質から、無線周波の干渉を
発生する傾向があり、しかも、火花は可聴雑音を発生し
、注意を散漫にさせるなどの欠点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

他のタイプの点火源は限定して使用されて来た高温面点
火素子である。高温面点火素子は付勢されて熱を放射す
る高抵抗線のループまたはコイルである。

このタイプの点火素子は、線およびその取付部が破損し
やすいことや極めて短寿命であるなどの欠点を有する。

多年にわたって、他のタイプの高温面点火素子が開発中
であり、その代表的なものは、適当な電圧が印加される
と赤熱光を放つ抵抗体であるＵ字型またｉわん曲構造の
セラミック素子である。セラミック素子に印加される代
表的な電圧は、商用電源電モである。これらの素子は、
通常、炭化珪素から出来ており、その大部分が燃料ガス
が点火する程度まで加熱される。炭化珪素またはその類
似点火源は他の高温面点火素子と同様の欠点を有する。

すなわち限られた寿命をもつ傾向があり、かつ極めて破
損しやすい。いづれの高温面点火素子を用いる場合でも
、点火素子が実際に点火温度に達したかどうか、また点
火素子が破損していないかどうかを示せることが要求さ
れる。

高温面点火素子の初期の使用においては１いづれも点火
素子を流れる電流を測定する電流測定回路を用いようと
した。電流の測定は、点火素子が電気的連続性を有する
かどうかの指示にも転用された。

もし電気的連続性が存在するならば、電流レベルによる
指示を、点火素子が使用燃料の点火温度に達したかどう
かの尺度として用いることができる。

しかし、このタイプの回路は非常に高価であり、多（の
場合に、燃料ガスの点火源として高温面点火素子を使用
することを限定して来た。

このタイプの点火器は、電気的、機械的雑音を発生する
ことなく、したがって火花点火源よりも望ましいもので
ある。

代表的な高温面点火制御装置がハネウェル社に１って型
番８８９Ｃの下に製造・販売されている。

このタイプの装置は高温面点火器を付勢し、炉や器具な
どの）々−ナーへの燃料弁すなわちガス弁を開くのに電
子制御を用いている。ハネウェル社の８８９０のような
機器は高温面点火器を一定時間付勢し、充分に熱を発生
させた後、燃料弁すなわちガス弁を開く。しかしこの装
置では、ガス弁が開かれ、炎が存在ｔしないことが検出
された後にはじめて、点火器が適切に機能していないこ
とを知り、この時点で装置を自動的にシャットダウンす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

炭化珪素のような高温面点火素子は、ガス弁の開作動に
先立って、極めて信頼度高く、シかも低廉な方法でチェ
ックできる。この種の点火素子は、その設計された動作
電圧で充分な時間付勢されると、燃料ガスを点火するに
充分な温度まで発熱することが知られている。次いで、
点火素子が正規の付勢源から切離され、電圧源、点火素
子および点火素子に隣接する電極または回路素子が直列
に接続されると、炎が存在していな（ても、点火素子と
回路素子の間に低レベルの電流が検出される。

過去の応用例では、炎整流信号を検出するためには炎が
存在１７なければならなかった。

本発明においては、高温面点火素子を点火温度まで加熱
した後、適切な電圧を点火素子に印加することによって
、点火素子と隣接する電極の間を電流が流れ、点火素子
が点火温度に達したことを示す。この電流はまた点火素
子が連続性、を有することを証明する。連続性が存在し
なければ、素子の加熱はあり得ないからである。したが
って、この発明によシ、高温面点火素子を付勢し、その
結果、点火素子が所望の温度に達したかどうかをチェッ
クすることができる。この装置は、ガス弁が開かれると
きには、必ず点火源が存在することをガス弁が実際に開
かれる前に、チェックするととによりガス燃焼装置の安
全運転を行うことを考慮に入れである。炭化珪素の高温
面点火素子が、商用電源電圧で適当な時間にわたって付
勢されるときに、この装置は極めて良好に動作すること
が見出されている。次いで、電圧はマイクロアンペア計
のような電流測定器を通して点火素子に印加される。電
極手段が炭化珪素の点火素子に隣接して設置され、かつ
電圧源の他端に接続されているならば、電流が検出され
るであろう。実際に、炭化珪素の点火素子から約０．４
８　ｍ　（３／１６　　インチ）以下の距離に置かれた
平板は、点火素子が点火温度に達したときに、信頼性の
高い信号を発することが見出されている。この装置の動
作の理論は、導電性媒体としての炎が存在しないことを
除いて炎整流装置に匹敵するものと思われる。

本願発明によれば、 ノ々−ナーの高温面点火素子の連続性と動作温度をチェ
ックする機能をもつ点火器であって、（２つの端部およ
び接続手段をもち、上記点火器に電流を供給すべく該端
部は該接続手段によって電源に接続される抵抗性の高温
面点火素子（以下点火素子と略記する）と、 該点火素子に瞬接して設けられた電極手段と、上記接続
手段によって、上記電源、上記点火素子の一端および上
記電極手段に接続された電流応答手段とからなり、 上記点火器は上記点火素子を燃料の点火温度まで加熱し
、上記電流応答手段は、上記点火素子が上記燃料の点火
温度に達したときに、上記点火素子と上記電極手段との
間を流れる電流に応答することを特徴とする 点火器が提供される。

更に本願発明によれば、 バーナーの高温面点火素子（以下点火素子と略記する）
Ｋ隣接する電極手段をもつ該点火素子の連続性と動作温
度を機能的にチェックする方法において、 上記点火素子を電源ＶＣ接続し、上記点火素子を上記ノ
々−ナーの燃料の点火温度まで加熱し、上記点火素子を
電流応答手段、上記電極手段および上記電源をもつ回路
に接続し、 上記電流応答手段は、上記点火素子が上記燃料の点火温
度に達したことを示す、上記点火素子と上記電極手段と
の間を流れる電流に応答することを特徴とする 点火チェックの方法が提供される。

〔実施例〕

第１図は本発明の点火器の原理を示す構成図である。商
用電源の形式で、電源ｌＯが図示される。

電源１０の一端は、アース１１で接地され、他端１２は
導線１３によりマイクロアンペア計１４に接続されてい
る。

マイクロアンペア計１４は、導線１５により接続手段１
６に接続されている。接続手段１６は双極双投スイッチ
２２を含み、その可動素子２０゜２１は、連動してそれ
ぞれ端子２３．２４および２５．２６の間を移動できる
。端子２３は、導線１５によりマイクロアンペア計１４
１Ｃ接続されている。端子２４は導線１７により導線１
２に接続されている。端子２５は使用されていない。端
子２６はアース１１に接続されている。可動素子２０は
導線３０に接続され、可動素子２１は導線３１に接続さ
れている。

高温面点火素子（以下点火素子と略記する）３２は、締
結手段３４ＫＬり絶縁ブロック３３にはさまれている。

導線３０は点火素子３２の一端に接続され、導線３１は
点火素子３２の他端３５に接続されている。

本発明の構成は電極手段３６を加えることにより完成さ
れる。電極手段３６は締結手段３４１Ｃよって点火素子
３２の近傍に平行して絶縁ブロック３３ｖｃ取りつけら
れた導体板５である。電極手段３６は、試験的装置では
点火素子から約ｏ、　ａ　、ｍ　（１，／ｓインチ）離
して取９つけられた。他の形状の電極手段を用いてもよ
い。電極手段３６はアース１１で接地されて、電源１０
と共通の接地が得られる。

点火素子３２は、高温面点火素子のいかなる種類のもの
でもよいが、実験装置では、市販の炭化珪素のものを用
いた。点火素子の形状は、Ｕ字型、渦巻き型またはわん
１型のいずれでもよい。これらの形状は、すべてよ（知
られているが、いずれの場合でも点火素子は電極手段３
−６　Ｋ隣接して平行に取９つけられる。

〔動作〕

動作原理は、第１図の構成を参照して容易に理解されよ
う。可動素子２０．２１は最初第１図に示される位置に
あシ、電源ｌｏは点火素子３２の端部３４．３５に直接
に接続されている。この状態で点火素子３２は、燃料ガ
スの点火温度まで充分に赤熱される。この時点で可動素
子２ｏが端子２３を導線３０に、端子２５を端子３１に
接続する位置に接続手段１６が動（と、第２の動作モー
）′になる。第２の動作モーｒでは、アース１１から電
源１０．導線１３．マイクロアンペア計１４を通る直列
回路が形成される。この直列回路は、導体１５から可動
素子２０を通って導線３ｏへ、更に、点火素子３２の端
部３４へ接続される。点火素子３２の他端３５は開路さ
れている。この状１　　　　　態では通常電流が流れな
いと思われる。しかし、点火素子３２と電極手段３６０
間を通ってアース１１へ電流が流れ電気回路が完成され
ていることが見出される。この電気回路は、点火素子３
２が充分に加熱され、その近傍の空気がイオン化された
ときにのみ完成される。これにエフ２つの重要なことが
証明される。第１１ＣＡ火累子３２が電源ｌＯにより付
勢されたときに、連続性を有していることが証明される
。第２ＧＣ点火素子３２は燃料を点火するに充分な温度
まで加熱されたことが証明される。実験でｉ電極手段３
６は市販の点火素子３２から約０．４８　ａｎｍ　（３
７１６インチ）の距ｌｌｌまで離れても作動することが
見出されている。

第１図の構成を見れば点火素子３２の連続性のチェック
と加熱の検証ができることが認識されよう。この情報は
、ノ々−ナー制御装ｆｉｉｖｃおいて容易に把握できる
ので、この概念は燃料が燃焼基に入るのを許す前に、燃
料ガスのノ々−ナーの点火素子の連続性と動作温度を機
能的にチェックする装置の基礎として、用いられる。

第２図は本発明を利用可能とするノ々−ナー装置　　　
′３９のブロック図である。商用電源１０が接続手段４
０を通じて整、流センサ／スイッチ手段４１へ電力を供
給する。整流センサ／スイッチ手段４１は、どのような
接続手段と電流応答手段からなるものでもよい。これら
の手段は、第１図では接続手段１６とマイクロアンペア
計１４が相当するものである。点火素子アッセンブリ４
２は、第１図では導線３０．３１を含んだ点火素子３２
と電極手段３６が相当する。導線３０．３１は点火素子
アッセンブリ４２を整流センサ／スイッチ手段４１に接
続する手段４３として示される。整流センサ／スイッチ
手段４１は、任意の電気的手段４４を経て、ノ々−ナー
装置のガス弁４５１Ｃ接続される。

ノ々−ナー装＃３９は、一般にサーモスタット４７と低
電圧電源４８をもつ。通常低電圧電源４８は商用電源１
０から導出され、サーモスタット４７の指令によりガス
弁４５を安全に開かせるためのエネルギーをノ々−ナー
装置に供給する逓降トランスである。

第３図は、本発明を利用した代表的なバーナー制御装置
１１１５０の構成図である。電源ｌＯはアース１１で接
地され、導体５１．５２を通じて電流応答手段／接続手
段５３に電力を供給する。電流応答手段／接続手段５３
は一対の導線５４．５５にＬリサーモスタット４７に接
続されている。電流応答手段／接続手段５３は更に導線
５６．５７をもち、ノ々−ナー６０への燃料ガスの流れ
を制御するガス弁４５へ接続されている。ノ々−ナーは
アース１１で接地されている。第３図の装置は、電流応
答手段／接続手段５３に接続された点火素子３２によっ
て完成される。第３図の装着の動作は、実質的には、第
２図の装置１に同じである。バーナー６０の動作を要求
するサーモスタット４７が閉じると電流応答手段／接続
手段５３によって電力が導線３Ｑ、３１を通って点火素
子３２を付勢するように供給される。点火素子３２が所
定時間加熱されると、電流応答手段／接続手段５３は、
第１図と同様に点火素子３２と接地された電極手段３６
またはアース１１の間に電圧を印加する。点火素子３２
が充分な連続性を有し、かつ充分な熱を発生すると整流
された微小電流が電流応答手段／接続手段５３から点火
素子３２を通って電極手段３６へ流れる。この電流は点
火素子３２が適切に加熱されたことを示し、また導１ｉ
１５６．５７を通ってガス弁４５にエネルギーを供給す
る。ガス弁４５が開かれるとノ々−ナー６０１Ｃ燃料が
供給される。

ノ々−ナー６０では点火素子３２に接したガスによって
炎が発生する。

ここで装置は正常動作状態に入り、周知の炎整流原理Ｖ
Ｃよって連続的にチェックされる。これらの原理は先に
述べたハネウェル社５８９（１高温面点火制御（Ｈｏｔ
　５ｕｒｆａｃｅ　Ｉｇｎｉｔｉｏｎ　０ｏｎｔｒｏｌ
　）　　において実施されている。上述のように、本発
明は、この種の制御に適応し得るもので、単に当初、点
火源として機能し、次いで炎整流センサとして機能する
ものとは異なり、ガス弁の開動作に先立って点火素子３
２の検証を可能にする機能を有する。

第４図と第５図は本発明の概念を利用した装置１　　　
の２種類の動作シーケンスの流れ図を示す。

流れ図はおよそ自明であるが、簡単に敷桁する。

第４図において、サーモスタットはブロック６５で示す
ように加熱を要求する。ブロック６６で点火素子は一定
時間付勢される。ブロック６７で装置は点火素子と電極
手段の間の整流信号を検知するように動作する。もし、
整流信号が検出されなければ、信号６８により論理ブロ
ック６９でガス弁が閉じたままに保たれ、更に加熱を要
求する信号７０がブロック６６に送り返えされる。

こ＼で点火素子は単に付勢されるのみでなく、ガス弁の
動作に先立ってチェックされることが明白である。もし
、ブロック６７で整流信号が存在するならば、信号７１
によりブロック７２でガス弁が開かれ、装置は正常な運
転サイクル７３を開始する。ブロック７４で、装置はサ
ーモスタットからの加熱要求が満されているかどうかを
連続的にチェックする。要求が満されていたいと信号７
５により装置は整流信号を供給し続は装置は加熱要求を
継続する。サーモスタットが満足するだけの熱が供給さ
れると、信号７６にエリブロック７７で装置はガス弁を
閉止し、次の加熱要求を待って待機する。

第５図に、点火素子の連続性と動作温度を機能的にチェ
ックすることに加えて、点火素子をノ＼ネウエル社８８
９０加熱面点火制御に開示された炎整流モードに類似し
た炎整流モーＰ装置（シーケンスを示す。ブロック８０
でサーモスタットは加熱を要求する。加熱要求はブロッ
ク８１で点火素子を加熱する。

ブロック８２でや火素子は、一定時間経過後整流信号を
発生する。もし、整流信号が受信これないならば、信号
８３によりブロック８４で示されるＬうにガス弁は閉じ
た咬まに保たれる。もし、整流信号がブロック８２で受
信されるならば、信号８６がガス弁全開（か、開状態を
継続すべきことを示す論理ブロック８７に与えられる。

ブロック９０で１ｉ流信号が検証される。もし整流信号
が、受信されないならば信号９１にエリブロック８１で
点火素子が再び加熱ばれる。もし整流信号が受信される
ならば、装置は正常運転状態ｖｃあり信号９２にエリ、
ブロック９３で、点火器の′電源をオフにする。この機
能は点火素子の寿命を延ばすために付加される。代表的
な高温面点火素子は、限られた寿命をもち、運転サイク
ルの間にその電源をオフすることにより寿命を憔ばすこ
とができる。

点火孝子の電源がオフになっても、それは炎整流用フレ
ームロッドとして機能し、ブロック９４で示されるよう
に装置は運転信号を与え続ける。装加熱要求が満されて
いるかどうかの定常的チェックが行われる。もし加熱要
求が満足されなければ、信号９６により運転状態を継続
する。もし加熱要求が満足これるならば、信号９７によ
りブロック９８でガス弁を閉止する。

第１図に示された発明は実際の運転装、＃において、種
々の構成に応用できることは明らかである。

この発明の応用例として、異なる構成の装置を示した。

本出願人は、その発明の範囲が特許請求の範囲ＫＪ：つ
てのみ限定されることを希望する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を示す構成図である。 第２図は本発明を利用した装置のブロック図である。第
３因は本発明を利用した装置の構成図である。第４図と
第５図は本発明の概念を用いた異なる論理シーケンスの
流れ図である。 ｌＯ：゛電源 １４：マイクロアンペア計 ２０．２１　：　５Ｔ動素子 ３２：高温面点火素子 ３６：電極手段 ４１：整流センサ／スイッチ手段 ４２：点火素子アッセンブリ ４５：ガス弁 ４７：サーモスタット ４８：低電圧電源 ５３：電流応答手段 ６０：バーナー 特許出願人　ハネウェル・インコーポレーテツド代理人
　弁理士　　松　　下　義　　治Ｆｉｇ、　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バーナーの高温面点火素子の連続性と動作温度を
   チェックする機能をもつ点火器であって、２つの端部お
   よび接続手段をもち、上記点 火器に電流を供給すべく該端部は該接続手段によって電
   源に接続される抵抗性の高温面点火素子（以下点火素子
   と略記する）と、該点火素子に隣接して設けられた電極
   手段と、上記接続手段によって上記電源、上記点火素子
   の一端および上記電極手段に接続される電流応答手段と
   からなり、上記点火器は上記点火素子を燃料の点火温度
   まで加熱し、上記電流応答手段は、上記点火素子が、上
   記燃料の点火温度に達したときに、上記点火素子と上記
   電極手段との間を流れる電流に応答することを特徴とす
   る点火器。