特許 6376585 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6376585

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/14 20060101AFI20180813BHJP

【ＦＩ】

   F23N5/14 340A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-182223(P2013-182223)

(22)【出願日】2013年9月3日

(65)【公開番号】特開2015-49007(P2015-49007A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】特許業務法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】岩田 一貴

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２６３４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０２８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１１２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２４１２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２５６４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｎ １／０８−１／１０

Ｆ２３Ｎ ５／０２−５／１６

Ｆ２３Ｎ ５／２０−５／２２

Ｆ２３Ｑ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナの点火炎口に臨ませてヒータが配置され、ヒータを通電加熱することでバーナに点火し、点火後のヒータへの通電加熱を停止してからのヒータの抵抗値変化に基づき失火の有無を判別する燃焼装置であって、
点火後のヒータへの通電加熱停止からヒータの抵抗値が変化して安定するまでの間は、ヒータの実際の抵抗値変化特性としてヒータへの通電加熱停止後の各時点でのヒータの抵抗値や抵抗変化率を計測し、この計測抵抗値や計測抵抗変化率と、失火していない状態でのヒータの抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性から求められる各時点での基準抵抗値や基準抵抗変化率とを比較して、計測抵抗値が基準抵抗値を下回ったときや、計測抵抗変化率が基準抵抗変化率を上回ったときに、失火したと判断するようにし、
点火前のヒータの雰囲気温度を検知し、検知した雰囲気温度に応じて前記基準変化特性を可変設定することを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

点火前のヒータの雰囲気温度をヒータへの通電加熱前のヒータの抵抗値及び抵抗値変化量から検知することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒータを用いてバーナの点火と失火検知とを行うコンロ等の燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１により、給湯器等の燃焼装置において、バーナの炎口の一部に臨ませてヒータを配置し、ヒータを通電加熱することでバーナに点火し、点火後のヒータへの通電加熱を停止してからのヒータの抵抗値変化に基づき失火の有無を判別するものが知られている。

【0003】

具体的に説明すれば、点火後にヒータへの通電加熱を停止すると、ヒータの抵抗値は一定値になるまで経時的に減少し、その後一定値で安定する。この状態で失火すると、ヒータの抵抗値が一定値から減少するから、この抵抗値変化で失火を検知できる。また、特許文献１には開示されていないが、点火後のヒータへの通電加熱停止からヒータの抵抗値が変化して安定するまでの間は、失火すると、ヒータの抵抗値が失火していない状態に比べ大きく減少するから、この抵抗値変化で失火を検知するために、ヒータの実際の抵抗値変化特性と、失火していない状態でのヒータの抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性とを比較して失火の有無を判別することが考えられる。例えば、ヒータの抵抗値変化特性として通電加熱停止後の各時点でのヒータの抵抗値や抵抗変化率を計測し、この計測抵抗値や計測抵抗変化率と各時点での基準抵抗値や基準抵抗変化率とを比較して、計測抵抗値が基準抵抗値を下回ったときや、計測抵抗変化率が基準抵抗変化率を上回ったときに、失火したと判断すればよい。

【0004】

ところで、燃焼装置では、ホットスタート（消火してから然程時間が経っておらずバーナが熱いうちに点火すること）を行うことがある。ホットスタート時には、バーナからヒータが受ける輻射熱でヒータの雰囲気温度がかなり高くなり、コールドスタート（消火してから時間が経ってバーナが冷えた状態で点火すること）時の如くヒータの雰囲気温度が低いときに比べ、ヒータへの通電加熱停止後のヒータの抵抗値変化が比較的小さくなり、失火時のヒータの抵抗値変化も小さくなって、失火判別の精度が悪くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１−２６３４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、ホットスタート時も失火の有無を精度良く判別できるようにした燃焼装置を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、バーナの点火炎口に臨ませてヒータが配置され、ヒータを通電加熱することでバーナに点火し、点火後のヒータへの通電加熱を停止してからのヒータの抵抗値変化に基づき失火の有無を判別する燃焼装置であって、点火後のヒータへの通電加熱停止からヒータの抵抗値が変化して安定するまでの間は、ヒータの実際の抵抗値変化特性としてヒータへの通電加熱停止後の各時点でのヒータの抵抗値や抵抗変化率を計測し、この計測抵抗値や計測抵抗変化率と、失火していない状態でのヒータの抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性から求められる各時点での基準抵抗値や基準抵抗変化率とを比較して、計測抵抗値が基準抵抗値を下回ったときや、計測抵抗変化率が基準抵抗変化率を上回ったときに、失火したと判断するようにし、点火前のヒータの雰囲気温度を検知し、検知した雰囲気温度に応じて前記基準変化特性を可変設定することを特徴とする。

【0008】

ここで、点火前のヒータの雰囲気温度が高いホットスタート時には、失火していない状態でのヒータの抵抗値変化が比較的小さくなって、失火時のヒータの抵抗値変化も小さくなるが、本発明によれば、基準変化特性をヒータの雰囲気温度に応じて可変設定するため、ホットスタート時にも失火の有無を精度良く判別できる。

【0009】

尚、ヒータの雰囲気温度は、熱電対等の温度センサで検知してもよいが、これではコストダウンを図る上で不利である。ここで、通電加熱前のヒータの抵抗値はヒータの雰囲気温度によって変化するから、通電加熱前のヒータの抵抗値からヒータの雰囲気温度を検知することができる。これによれば、温度センサが不要となり、コストダウンを図ることができる。

【0010】

但し、ヒータへの通電加熱途中で点火操作を中断した後に直ぐに再点火操作した場合、点火操作中断までのヒータへの通電による加熱でヒータ自体の温度とヒータの雰囲気温度とが異なってしまう場合がある。この場合、通電加熱前はヒータ自体の温度がヒータの雰囲気温度に近づくように変化し、ヒータの抵抗値も変化する。そのため、本発明においては、点火前のヒータの雰囲気温度をヒータへの通電加熱前のヒータの抵抗値及び抵抗値変化量から検知することが望ましい。これによれば、温度センサが不要となると共に、ヒータの雰囲気温度を精度良く検知できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態のコンロの切断側面図。

【図2】図１のＩＩ―ＩＩ線で切断し天板を省略した状態の切断平面図。

【図3】ヒータの抵抗値変化を示すグラフ。

【図4】ヒータへの通電加熱停止からのヒータの抵抗値変化を示すグラフ。

【図5】図２のコントローラが行う制御内容を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１及び図２を参照して、Ｐは図示省略したコンロ本体の上面を覆う天板であり、天板Ｐに開設したバーナ用開口Ｐ１に臨ませてコンロバーナ１が設置されている。コンロバーナ１は、バーナ用開口Ｐ１に挿通されるバーナボディ２と、バーナボディ２上のバーナヘッド３とを備えている。バーナヘッド３の外周面には、上下２段の炎口４Ｕ，４Ｌが周方向に間隔を存して多数開口している。また、図示しないが、天板Ｐ上には、バーナ用開口Ｐ１を囲うようにして五徳が載置される。バーナボディ２及びバーナヘッド３で囲われる内周空間には、五徳に載せる被加熱物の底面に当接する鍋底センサＳが設けられている。

【0013】

バーナボディ２は、外側の筒体２１と中間の筒体２２と内側の筒体２３との内外３重の筒体で構成されている。バーナヘッド３は、バーナボディ２の外側筒体２１の上端に着座する環状の下ヘッド部材３１と、内周にバーナボディ２の中間筒体２２に嵌合する筒部３２ａを垂設した環状の中間ヘッド部材３２と、内周にバーナボディ２の内側筒体２３に嵌合する筒部３３ａを垂設した環状の上ヘッド部材３３とで構成されている。下ヘッド部材３１には、バーナ用開口Ｐ１を覆うカバーリングＲを外挿し、バーナ用開口Ｐ１からの煮こぼれ汁の侵入をカバーリングＲで防止できるようにしている。

【0014】

中間ヘッド部材３２の上面外周部には、上ヘッド部材３３が着座する上環状壁３２ｂが立設されている。上環状壁３２ｂには、その上端面から下方に窪む上段炎口４Ｕとなる溝が周方向の間隔を存して多数形成されており、これらの溝の上端が上ヘッド部材３３により閉塞されることで、中間ヘッド部材３２と上ヘッド部材３３との間に上段炎口４Ｕが画成される。

【0015】

中間ヘッド部材３２の下面外周部には、下ヘッド部材３１に着座する下環状壁３２ｃが垂設されている。下環状壁３２ｃには、その下端面から上方に窪む下段炎口４Ｌとなる溝が周方向の間隔を存して多数形成されており、これらの溝の下端が下ヘッド部材３１により閉塞されることで、下ヘッド部材３１と中間ヘッド部材３２との間に下段の炎口４Ｌが画成される。

【0016】

また、中間ヘッド部材３２の周囲一箇所には、上段炎口４Ｕ及び下段炎口４Ｌではなく、径方向内方への窪み部３２ｄが形成されている。そして、下ヘッド部材３１の上面内周部に、窪み部３２ｄの径方向内方端に位置する筒部３２ａに一体の壁部に隙間を存して対向する壁部３１ａを突設して、この壁部３１ａに点火炎口４Ｉを形成し、この点火炎口４Ｉに臨ませてセラミックヒータ等からなるヒータ５を配置している。尚、ヒータ５は、下ヘッド部材３１に形成した上下方向の貫通孔３１ｂに挿通されている。また、ヒータ５に煮こぼれがかからないように、中間ヘッド部材３２に、ヒータ５の配置部を上方及び外方から覆うカバー部３２ｅを形成している。

【0017】

コンロバーナ１は、更に、バーナボディ２の中間筒体２２と内側筒体２３との間の空間に連通する上段炎口４Ｕ用の第１混合管６Ｕと、バーナボディ２の外側筒体２１と中間筒体２２との間の空間に連通する下段炎口４Ｌ用及び点火炎口４Ｉ用の第２混合管６Ｌとを備える。第１混合管６Ｕには、共通のガス供給路７から分岐した第１分岐路７Ｕを介して燃料ガスが供給され、第２混合管６Ｌには、ガス供給路７から分岐した第２分岐路７Ｌを介して燃料ガスが供給される。そして、第１と第２の各混合管６Ｕ，６Ｌ内で燃料ガスと各混合管６Ｕ，６Ｌに吸い込まれる一次空気とが混合され、第１混合管６Ｕからの混合気がバーナボディ２の中間筒体２２と内側筒体２３との間の空間及び中間ヘッド部材３２と上ヘッド部材３３との間の空間を介して上段炎口４Ｕから噴出し、第２混合管６Ｌからの混合気がバーナボディ２の外側筒体２１と中間筒体２２との間の空間及び下ヘッド部材３１と中間ヘッド部材３２との間の空間を介して下段炎口４Ｌ及び点火炎口４Ｉから噴出するようにしている。

【0018】

ガス供給路７は、点火操作で開弁され消火操作で閉弁される主弁８が介設され、第１と第２の各分岐路７Ｕ，７Ｌには、火力調節のための第１と第２の各流量調節弁９Ｕ，９Ｌが介設されている。

【0019】

また、コンロバーナ１には、ヒータ５と主弁８とを制御するコントローラＣが設けられている。コントローラＣには、コンロ本体に設けられた点消火操作子による点火操作や消火操作の信号やヒータ５の抵抗値が入力される。

【0020】

図３を参照して、点火操作で後述する如くヒータ５を通電加熱すると、ヒータ５の抵抗値が経時的に増加し、コンロバーナ１に着火されると（図３中、ｔ１のとき）、ヒータ５の抵抗値の増加率が急に大きくなる。その後ヒータ５への通電加熱を停止すると（図３中、ｔ２のとき）、ヒータ５の抵抗値は一定値になるまで（図３中、ｔ３まで）経時的に減少し、その後一定値で安定する。この状態で失火すると（図３中、ｔ４のとき）、ヒータ５の抵抗値が一定値から減少して、この抵抗値変化で失火を検知できる。尚、ヒータ５の抵抗値を計測するために微弱な電流を通しており、通電加熱を停止したときも、計測用の通電は停止しない。

【0021】

また、点火後のヒータ５への通電加熱停止からヒータ５の抵抗値が変化して安定するまでの間は、ヒータ５の実際の抵抗値変化特性と、失火していない状態でのヒータ５の抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性とを比較して失火の有無を判別できる。

【0022】

ところで、コンロでは、ホットスタートを行うことがある。ホットスタート時には、バーヘッド３からヒータ５が受ける輻射熱でヒータ５の雰囲気温度が高くなる。特に、本実施形態のように、ヒータ５を覆うカバー部３２ｅを設けるものでは、カバー部３２ｅ内に熱がこもり、ホットスタート時にヒータ５の雰囲気温度がかなり高くなる。そして、ヒータ５への通電加熱停止からのヒータ５の抵抗値変化は、ヒータ５の雰囲気温度によって異なり、コールドスタート時の如くヒータ５の雰囲気温度が低いときは、図４のＣ１，Ｃ２（Ｃ１は失火していない場合、Ｃ２は失火した場合）のようになるが、ホットスタート時には図４のＨ１，Ｈ２（Ｈ１は失火していない場合、Ｈ２は失火した場合）のようになる。即ち、ホットスタート時には、コールドスタート時に比べ、ヒータ５への通電加熱停止後のヒータ５の抵抗値変化が比較的小さくなり、失火時のヒータ５の抵抗値変化も小さくなって、失火判別の精度が悪くなる。そこで、本実施形態では、点火前のヒータ５の雰囲気温度を検知し、検知した雰囲気温度に応じて基準変化特性を可変設定する。即ち、ヒータ５の雰囲気温度が高いときは、図４の特性線ＨＳのように、失火していない状態でのヒータ５の抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性を設定する。また、ヒータ５の雰囲気温度が低いときは、図４の特性線ＣＳのように、失火していない状態でのヒータ５の抵抗値変化特性に基づいて設定される所定の基準変化特性を設定する。

【0023】

以下、図５を参照して、コントローラＣによる制御について、詳述する。先ず、使用者により点火操作がなされると、ＳＴＥＰ１で、ヒータ５の抵抗値及び所定時間におけるヒータ５の抵抗値変化量を計測する。そして、計測抵抗値及び抵抗値変化量から、点火前のヒータ５の雰囲気温度を検知する。

【0024】

ここで、ヒータ５の雰囲気温度は、熱電対等の温度センサで検知してもよいが、これではコストダウンを図る上で不利である。一方、通電加熱前のヒータ５の抵抗値はヒータの雰囲気温度によって変化するから、通電加熱前のヒータ５の抵抗値からヒータ５の雰囲気温度を検知することができる。これによれば、温度センサが不要となり、コストダウンを図ることができる。

【0025】

但し、ヒータ５への通電加熱途中で点火操作を中断した後に直ぐに再点火操作した場合、点火操作中断までのヒータ５への通電による加熱でヒータ５自体の温度とヒータ５の雰囲気温度とが異なってしまい、ヒータ５の抵抗値だけではヒータ５の雰囲気温度を正確に検知できなくなる。この場合、通電加熱前はヒータ５自体の温度がヒータ５の雰囲気温度に近づくように変化し、ヒータ５の抵抗値も変化する。そのため、本実施形態においては、点火前のヒータ５の雰囲気温度をヒータ５への通電加熱前のヒータ５の抵抗値及び抵抗値変化量から検知する。

【0026】

具体的には、計測抵抗値が比較的小さく、計測抵抗値が変化しないときには、ヒータ５の雰囲気温度が低いと検知し、計測抵抗値が比較的大きく、計測抵抗値が変化しないときには、ヒータ５の雰囲気温度が高いと検知する。但し、ヒータ５自体の温度とヒータ５の雰囲気温度とが異なって、ヒータ５自体の温度がヒータ５の雰囲気温度に近づくように変化する場合のように、計測抵抗値が比較的大きいが、計測抵抗値が減少変化したときは、ヒータ５の雰囲気温度が低いと検知する。これによれば、温度センサが不要となると共に、ヒータ５の雰囲気温度を精度良く検知できる。

【0027】

上記の如くヒータ５の雰囲気温度を検知すると、次に、ＳＴＥＰ２で、検知した雰囲気温度に応じて、基準変化特性を設定する。続いて、ＳＴＥＰ３でヒータ５を通電加熱すると共に、ＳＴＥＰ４で主弁８を開弁して、コンロバーナ１に点火する。そして、ＳＴＥＰ５で、主弁８の開弁から所定時間内にコンロバーナ１に着火されたか否か、即ち、ヒータ５の抵抗値の増加率が急に大きくなったか否かを判別する。

【0028】

コンロバーナ１が着火すると、ＳＴＥＰ６でヒータ５への通電加熱を停止し、ＳＴＥＰ７で、ヒータ５の実際の抵抗値変化特性と、ＳＴＥＰ２で設定した基準変化特性とを比較して失火の有無を判別する。例えば、ヒータ５の抵抗値変化特性として通電加熱停止後の各時点でのヒータ５の抵抗値や抵抗変化率を計測し、この計測抵抗値や計測抵抗変化率と各時点での基準抵抗値や基準抵抗変化率とを比較して、計測抵抗値が基準抵抗値を下回ったときや、計測抵抗変化率が基準抵抗変化率を上回ったときに、失火したと判断する。

【0029】

より具体的に説明すると、ヒータ５の雰囲気温度が低い場合は、図４の特性線ＣＳから求められる基準抵抗値を計測抵抗値が下回ったときや、図４の特性線ＣＳから求められる基準抵抗変化率を計測抵抗率変化が上回ったときに、失火したと判断し、ヒータ５の雰囲気温度が高い場合は、図４の特性線ＨＳから求められる基準抵抗値を計測抵抗値が下回ったときや、図４の特性線ＨＳから求められる基準抵抗変化率を計測抵抗変化率が上回ったときに、失火したと判断する。そして、失火したときは、ＳＴＥＰ８で主弁８を閉弁して、ＳＴＥＰ９で燃焼停止する。

【0030】

一方、計測抵抗値が基準抵抗値以上であるときや、計測抵抗変化率が基準抵抗変化率以下であるときは、失火していないと判断して、ＳＴＥＰ１０で、ヒータ５の抵抗値が一定値で安定したか否かを判別する。ヒータ５の抵抗値が一定値で安定すると、ＳＴＥＰ１１で通常制御に移る。即ち、ヒータ５の抵抗値が一定値から減少したとき、失火と判断して燃焼停止する制御を行う。ＳＴＥＰ１０でヒータ５の抵抗値が安定していないと判断すると、ＳＴＥＰ７に戻る。

【0031】

また、ＳＴＥＰ５でコンロバーナ１が着火していないと判断すると、ＳＴＥＰ１２で主弁８を閉弁して、ＳＴＥＰ１３で着火の判別を所定回数Ｎ行ったか否かを判別し、所定回数Ｎ行うまではＳＴＥＰ１に戻り、所定回数Ｎ行っているとＳＴＥＰ９に進んで燃焼停止する。

【0032】

ここで、点火前のヒータ５の雰囲気温度が高いホットスタート時には、失火していない状態でのヒータ５の抵抗値変化が比較的小さくなって、失火時のヒータ５の抵抗値変化も小さくなるが、本実施形態によれば、基準変化特性をヒータ５の雰囲気温度に応じて可変設定するため、ホットスタート時にも失火の有無を精度良く判別できる。

【0033】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、上下２段の炎口４Ｕ，４Ｌを有するが、炎口は１段であってもよい。また、上記実施形態は、コンロに本発明を適用したものであるが、給湯器、グリル、暖房機、工業炉等の他の燃焼装置、また、ヒータを覆うカバー部を設けない燃焼装置にも同様に本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0034】

１…コンロバーナ、４Ｉ…点火炎口、５…ヒータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】