JP3971964B2 - Infrared stove with fan - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤熱プレート式バーナからの輻射熱に加え温風によっても暖房を行うファン付赤外線ストーブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃焼用空気を室内から採り、燃焼ガスをそのまま室内に排出する開放型ガス燃焼器具では、室内の換気が不十分な場合には、酸素濃度が低下してしまい、不完全燃焼を起こすおそれがあることから、これらを事前に検知してガスの供給を遮断する不完全燃焼防止装置が備えられる。
例えば、赤熱プレート式のガスバーナからの輻射熱によって暖房を行う赤外線ストーブでは、赤熱プレート式バーナの近傍にセンシングバーナを併設し、センシングバーナで加熱される位置に熱電対を設置して、ここで得られる起電力を、ガス流路に設けたマグネット電磁弁の保持に直接利用している。このため、室内の酸素濃度が低下してくると、センシングバーナの炎がリフトしたり、不鮮明となるため、熱電対への加熱が悪くなってその起電力が低下することで、マグネット電磁弁が閉弁され、燃料ガスの供給が遮断される。
このセンシングバーナは、メインバーナよりも酸素濃度低下に対して、早く燃焼状態が変化するように構成されており、メインバーナが不完全燃焼を起こす前にガスを遮断して、安全を図っている。
【０００３】
本出願人は、こうした赤熱プレート式バーナの燃焼面の近傍に、複数の熱電対素子を直列に接続した直列型熱電対を配設し、ここで得られる電力を利用して、送風ファンを駆動し、輻射熱に加え温風によっても暖房を行うファン付赤外線ストーブを提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、送風ファンを駆動するためには、かなり大型の直列型熱電対をバーナプレート面に隣接しなければならず、火炎の温度を低下させることになり燃焼性能を悪化させてしまう。このため、従来の熱発電を行わないタイプの自然燃焼式赤外線ストーブでは、バーナの一次空気吸入口にホコリ等が詰まって（以下、ダンパー閉塞と呼ぶ）、燃焼用空気を吸込みにくくなった場合でも、燃焼不良とはならなかったのに対して、直列型熱電対を備えたタイプのものでは、燃焼に対する余裕度がなくなり、ダンパー閉塞に対して不完全燃焼を起こしてしまうおそれがあった。
また、赤熱プレート式バーナとセンシングバーナとの一次空気吸入口がそれぞれ異なるため、赤熱プレート式バーナのダンパー閉塞による燃焼不良を、センシングバーナの火炎により加熱される熱電対の起電力に基づいて検出することはできない。
本発明のファン付赤外線ストーブは上記課題を解決し、室内の酸素濃度低下による燃焼不良に加え、ダンパー閉塞による燃焼不良も検出することを目的とする。
【０００５】
【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請求項１記載のファン付赤外線ストーブは、
燃料ガスを燃焼させる赤熱プレート式バーナと、
上記赤熱プレート式バーナの燃焼面に臨んで設けられ、複数の熱電対素子を直列に接続した直列型熱電対と、
上記直列型熱電対から得られる起電力により駆動し、温風を送出する送風ファンと、
上記赤熱プレート式バーナの近傍に配置されるセンシングバーナと、
上記センシングバーナに加熱される第一熱電対と
を備え、上記第一熱電対から得られる起電力に基づいて、室内の酸素濃度低下を検出するファン付赤外線ストーブにおいて、
上記赤熱プレート式バーナで直接加熱される位置に、上記直列型熱電対に隣接され当該直列型熱電対と並設される第二熱電対を備え、
該第二熱電対から得られる起電力に基づいて、該赤熱プレート式バーナの一次空気吸入口の閉塞によって生じる該赤熱プレート式バーナの燃焼不良を検出することを要旨とする。
【０００６】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のファン付赤外線ストーブは、直列型熱電対を赤熱プレート式バーナの燃焼面に臨ませ、ここで得られる電力を利用して送風ファンを駆動し、輻射熱に加え温風によっても暖房を行う。この場合、直列型熱電対により火炎温度が下がり、燃焼の余裕度が低下するため、給気不足（ダンパー閉塞）に対して燃焼状態が悪化しやすい。そこで赤熱プレート式バーナの燃焼状態を第二熱電対で捉えることにより、ダンパー閉塞による燃焼不良を検出する。
一方、室内の酸素濃度低下に対しては、センシングバーナの燃焼状態を第一熱電対で捉えることにより、赤熱プレート式バーナの燃焼不良を事前に防止する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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、以下本発明のファン付赤外線ストーブの好適な一実施形態について説明する。
【０００８】
図２は、自然燃焼式室内開放型のファン付赤外線ストーブの断面概略図であり、図３は、そのシステム構成図である。
ファン付赤外線ストーブ１（以下、単にストーブ１と略称する）は、前面に輻射開口２が設けられた本体ケース３内に、この輻射開口２に対向させて赤熱プレート式のバーナ４を備える。
バーナ４は、燃料ガスと一次空気との混合室を形成するバーナ本体５と、バーナ本体５に装着される多数の炎孔が設けられたセラミックス製の燃焼プレート６とを備えた全一次空気式バーナである。バーナ本体５の基端には、燃料ガスと一次空気とが吸入される吸入口５６が開口し、吸入口５６に臨んでノズル４４が設けられる（図３参照）。
このバーナ４では、ノズル４４から噴出された燃料ガスと、その噴出に伴って吸入口５６から吸入された一次空気とがバーナ本体５内で良好に混合され、その混合気が燃焼プレート６の炎孔から噴出して、燃焼プレート６上で表面燃焼する。
【０００９】
また、バーナ本体５は、上バーナ本体５ａと下バーナ本体５ｂとに上下二段に分割形成される。そして、燃焼プレート６は、上バーナ本体５ａと下バーナ本体５ｂとにそれぞれ左右二枚ずつ設けられる構成であり、全面で燃焼する強火力設定と下バーナ本体５ｂに設けられた二面のみで燃焼する弱火力設定との二種類の火力切替が行える。
【００１０】
本体ケース３内の底部には、バーナ４の燃焼ガスを本体ケース３前面下部に設けられた温風吹出口７から送出する送風ファン８が設けられる。バーナ４の後方には、バーナ４の上方近傍に温風吸込口９を有し、送風ファン８に燃焼ガスを導くファン給気筒１０が設けられる。ファン給気筒１０の後方上部には、複数の上段冷風吸込口１１が設けられ、送出する燃焼ガスを火傷等の危険がない適切な温度にまで冷却するための空気が吸い込まれる。また、本体ケース３後面には、器具外部の空気を本体ケース３内に吸引するための複数の取込口１２が設けられる。
ファン給気筒１０内は途中まで仕切板４６によって、温風吸込口９と連通した温風通路と上段冷風吸込口１１と連通した冷風通路とに分割される。
ファン給気筒１０の前方下部には、後述する直列型熱電対１３の冷接点１３ａの近傍に中段冷風吸込口１４を有した吸込筒１５が連結され、吸込筒１５の下方には下段冷風吸込口１６が開口される。
また、送風ファン８と温風吹出口７とはファン排気筒１７によって連通される。
【００１１】
従って、送風ファン８を駆動すると、温風吸込口９から燃焼ガスが吸引されると共に、取込口１２を介して器具内に吸引された外部空気が上段、中段、下段冷風吸込口１１，１４，１６から吸引される。そして、これらの燃焼ガスと空気とが送風ファン８に吸込まれ均一に混合されて、温風として温風吹出口７から送出される。
【００１２】
バーナ４の燃焼面の前面には、前後二列で配列された複数の熱電対素子を直列に接続した直列型熱電対１３が対向して設けられ、この直列型熱電対１３で発生した起電力が送風ファン８のモータ（ＤＣモータ）８ａや燃焼等を制御するコントローラ１８（後述）の電源として用いられる。
また、器具正面には、向かって左側に点火レバー２１が、右側にバーナ４の火力を切替える切替レバー２２が設けられる。
【００１３】
バーナ４へのガス流路には、図３に示すように、上流から順に、点火レバー２１の操作力によって機械的に開弁され後述する第一熱電対２３からの起電力によって開弁保持されるマグネット電磁弁２４と、点火レバー２１の操作力によって機械的に開閉されるメイン弁２５と、切替レバー２２の操作によって上下両バーナ本体５ａ，５ｂへのガス流路を開弁状態とする第一状態と下バーナ本体５ｂへのガス流路のみを開弁状態とする第二状態とを切替える切替弁２６とが設けられる。
【００１４】
また、バーナ４には、センシングバーナ２７が併設され、センシングバーナ２７の近傍には、マグネット電磁弁２４のコイルと直列に接続され、室内の酸素濃度低下を検出するための第一熱電対２３が設けられる。第一熱電対２３は、主にセンシングバーナ２７の炎により直接加熱され、この際発生する起電力によってマグネット電磁弁２４を開弁保持する。
マグネット電磁弁２４は、常に閉弁方向に付勢するバネを備え、この付勢力に反して電磁石の吸着力で開弁保持されるが、室内の酸素濃度が低下してくるとセンシングバーナ２７の炎がリフトし始めて、第一熱電対２３の起電力が低下して吸着保持できなくなりガス流路を遮断する。従って、不完全燃焼を未然に防ぐことができる。尚、センシングバーナ２７は、酸素濃度低下に対してバーナ４よりも早く燃焼状態が変化するように構成されているため、バーナ４が不完全燃焼を起こす前に確実にガスを遮断できる。
尚、センシングバーナ２７へのガス流路は、メイン弁２５と切替弁２６との間のガス流路から分岐して形成される。
【００１５】
バーナ４の近傍には、バーナ４へ点火するための点火用バーナ２８が設けられ、点火用バーナ２８の近傍には、点火用バーナ２８へ点火するための点火電極２９が設けられる。点火電極２９は、イグナイタ３０と接続される。
点火用バーナ２８へのガス流路は、メイン弁２５の下流から分岐して設けられ、点火レバー２１を開操作している間のみ開状態となる点火弁５５が設けられる。すなわち、点火用バーナ２８には、点火操作時のみ炎が形成される。
【００１６】
バーナ４の炎に直接熱せられる位置に直列型熱電対１３と隣接して、ダンパー閉塞に基づく不完全燃焼を検出するための第二熱電対３１が設けられる。第二熱電対３１は、直列型熱電対１３を形成している熱電対素子と同一な熱電対素子を一組別熱電対とし、直列型熱電対１３に並設したものである。このため、直列型熱電対１３を作製する際に同時に第二熱電対３１も作製でき、作りやすくコストアップを抑制できる。
この第二熱電対３１からの起電力Ｖｘを検出して判定起電力Ｖ_ref と比較することによって、バーナ４の吸入口５６が閉塞を起こした場合（ダンパー閉塞）の燃焼不良を判断する。ダンパー閉塞が生じて、燃焼用空気が足りなくなってくると、不完全燃焼し始めるため、第二熱電対３１を正常な火炎で適切に加熱できなくなり、起電力は低下する。
また、この判定起電力Ｖ_ref は、ガス種によって適正値が異なるため、器具背面に設けられたスライド式の切替スイッチ４５により複数通りに設定できるようになっている。
尚、バーナ４とセンシングバーナ２７との一次空気吸入口がそれぞれ異なるため、このようなダンパー閉塞による燃焼不良を、センシングバーナ２７の火炎により加熱される第一熱電対２３の起電力に基づいて検出することはできない。
【００１７】
また、第二熱電対３１を直列型熱電対１３と並設している、すなわち、直列型熱電対１３を設置したことにより火炎温度が下がり燃焼不良が生じやすくなったところに第二熱電対３１を配置しているため、燃焼不良をいち早く検出することができる。
【００１８】
ストーブ１本体内には、上述したセンサ類からの信号を入力して各種のアクチュエータ類を駆動制御するコントローラ１８が設けられる。
また、点火レバー２１で点火操作しているときのみＯＮする、つまり点火レバー２１を押し下げている時のみＯＮする点火スイッチ３２と、点火レバー２１での点火操作によりＯＮ保持され、消火操作（点火レバー２１の持ち上げ操作）によりＯＦＦ状態に切り替わる電源スイッチ３３とが設けられており、この点火スイッチ３２及び電源スイッチ３３からのＯＮ信号はコントローラ１８へ入力される。
【００１９】
コントローラ１８は、図１に示すように、主制御部のマイクロコンピュータ３５（以下、単にマイコン３５と呼ぶ）と、マイコン３５に電源を供給する電源回路３６、直列型熱電対１３からの起電力を昇圧させる昇圧回路３７、送風ファン８のモータ８ａを制御するモータ制御回路３８、マグネット電磁弁２４と第一熱電対２３の直列接続を切断するＭｇ回路３９、第二熱電対３１からの起電力を入力する炎検知回路４０、ダンパー閉塞を検出するための判定起電力Ｖ_ref を切替える判定値入力回路４１、表示回路４２、イグナイタスイッチ回路４３等を備える。尚、図中の符号ＣＮはコネクタを示す。
【００２０】
昇圧回路３７は、マイコンの出力ポートｃからのパルス信号によりＯＮ／ＯＦＦするＦＥＴ３（スイッチング素子）、ＦＥＴ３のＯＮ／ＯＦＦにより電圧を誘起するコイルＬ２、コイルＬ２の放電時のインピーダンスを小さくする電解コンデンサＣ３、電荷を蓄える電解コンデンサＣ４、昇圧後の電源から昇圧回路３７側へ電流が流れることを防止するショットキーバリアーダイオードＤ３を備える。
こうした構成の昇圧回路３７では、点火操作（電源スイッチ３３のＯＮ動作）が行われると、マイコン３５が、出力ポートｃからパルス信号をＦＥＴ３へ送信し、そのパルス信号によりＦＥＴ３をＯＮ／ＯＦＦ動作させ、これによりコイルＬ２に電圧を誘起させて直列型熱電対１３からの入力電圧（約１Ｖ）を昇圧して電気エネルギーを蓄えさせる。
【００２１】
ＦＥＴ３がＯＮの時、直列型熱電対１３の起電力により、コイルＬ２に電流が流れ、ＦＥＴ３をＯＦＦすると、コイルＬ２の性質により電流を流し続けようとして電圧が上昇し、電源回路３６およびモータ制御回路３８へ通電される。そして、この電流は、モータ制御回路３８からモータ８ａのコイルへの電源として使われる。
このようにして、昇圧回路３７は、直列型熱電対１３で発生した約１Ｖの起電力をＶＣＣ２（３．５Ｖ）まで昇圧させる。マイコン３５は、昇圧回路３７の出力電圧ＶＣＣ２を入力ポートｄから検知する。尚、抵抗Ｒ４，Ｒ５（各抵抗値は等しい）により入力ポートｄへの入力電圧を半分に分圧することによって、マイコン３５の過電圧による故障を防止している。
【００２２】
マイコン３５は、基本的には、直列型熱電対１３からの起電力を電源として駆動されるものであるが、点火開始時には、必要な電力が直列型熱電対１３からは得られない。このため、その補助電源として、乾電池３４（電圧ＶＣＣ１は１．５Ｖ）が用いられる。そして、直列型熱電対１３から十分な電力が得られるようになった後は、マイコン３５への電源として直列型熱電対１３からの電力を用いる。
尚、モータ８ａへは、十分な電力が得られない点火初期から直列型熱電対１３の起電力のみがそのまま電源として用いられる。
【００２３】
乾電池３４からの起電力ＶＣＣ１（１．５Ｖ）は、電源回路３６の昇圧部３６ｂでＶＤＤ（３Ｖ）に昇圧され、マイコン３５へ供給される。
昇圧部３６ｂは、昇圧専用集積回路であるＩＣ３６ｄと、コイルＬ１と、電解コンデンサＣ２と、ダイオードＤ２と、トランジスタＱ１等を備える。
このような昇圧部３６ｂは、パルス信号によりトランジスタＱ１をＯＮ／ＯＦＦ動作させ、これによりコイルＬ１に電圧を誘起させて、点火初期において乾電池３４からの入力電圧をＶＤＤ（３Ｖ）まで昇圧して、マイコン３５の電源ポートｅや表示回路４２等へ電源として供給する。
【００２４】
点火初期においては、この乾電池３４の電力によりマイコン３５が作動して昇圧回路３７を駆動し、直列型熱電対１３からの起電力を昇圧する（昇圧後の電圧ＶＣＣ２）。この昇圧された電力は、モータ８ａや電源回路３６に導かれる。
電源回路３６には、昇圧部３６ｂへの電源供給を昇圧回路３７からの電力にするか、乾電池３４からの電力にするかを切替える切替部３６ａが形成され、切替部３６ａは、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とを備える。すなわち、乾電池３４の起電力ＶＣＣ１の方が昇圧回路３７からの起電力ＶＣＣ２よりも大きい場合には、昇圧部３６ｂへ供給される電源はダイオードＤ１を通る乾電池３４からの電力となり、昇圧回路３７からの起電力ＶＣＣ２の方が大きくなると昇圧部３６ｂへの供給電源はダイオードＤ２を通る昇圧回路３７からの電力へと切替わる。
このように、マイコン３５への電力供給源を乾電池３４から熱電対１３に切り替えるため、乾電池３４を無駄に消費することがなく、長期に渡って乾電池３４を使用することができる。このため、乾電池交換を頻繁に行う必要もない。
【００２５】
また、昇圧回路３７と切替部３６ａとの間には、昇圧回路３７から供給される電圧（ＶＣＣ２）を所定値（２．５Ｖ）以下に規制するレギュレーションＩＣ３６ｂが備えられる。これに対して、モータ８ａには、電圧規制されないＶＣＣ２が直接供給される。
これによって、マイコン３５の過電圧による故障や誤動作を防止できる。言いかえれば、直列型熱電対１３からの電力を昇圧回路３７でマイコン３５の許容電圧以上に昇圧させることが可能となり、高い電圧で送風ファン８に供給できる。このため、直列型熱電対１３からの起電力だけで要求される風量を得ることが可能となる。
また、送風ファン８のモータ８ａとして用いているＤＣモータは、高い電圧で供給されればされるほど回転数が上がる。このため、特に、本実施形態のような熱発電を利用して低電圧で動作させるシステムのように、モータ８ａとしてＤＣモータを用いている場合、上述したようにしてモータ８ａへ供給する電圧を高めると風量を増すことができ一層効果的である。
尚、レギュレーションＩＣ３６ｂによって、２．５Ｖまでに低下させられた電力は、昇圧部３６ｂで再び、マイコン３５への適切な印可電圧である３Ｖまで昇圧される。
【００２６】
ところで、レギュレーションＩＣ３６ｂ及び切替部３６ａを昇圧部３６ｂの後に配置した回路も考えられる。尚、この場合にはレギュレーションＩＣ３６ｂとして電圧（ＶＣＣ２）を３Ｖ以下に規制するものを用いる。しかしながら、こうした場合には、昇圧部３６ｂからの電力とレギュレーションＩＣ３６ｂからの電力とを切替えるダイオードの特性が、各素子ごとにばらつきを含んでいるし、また温度等によってもばらつくためマイコン３５に供給する電圧が一定しなくなってしまう。これに対して本実施形態の電源回路３６では、各種条件により特性がばらついてしまうダイオードＤ１，Ｄ２の後に昇圧部３６ｂを配置しているため、マイコン３５へ供給する電圧を一定として、その動作を安定させることができる。
【００２７】
Ｍｇ回路３９は、直列に接続したマグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との接続を遮断する回路である。
Ｍｇ回路３９は、マグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との接続を開閉するスイッチング素子としてのＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、ＦＥＴ１と接続されるトランジスタＱ２、電解コンデンサＣ５、コンデンサＣ６等を備える。
トランジスタＱ２は、マイコン３５の出力ポートａからのパルス信号によりオンオフする。トランジスタＱ２がオンしている時は、電源回路３６からの出力電圧ＶＤＤがＦＥＴ１に印可されてＦＥＴ１もオンする。そして、トランジスタＱ２がオフしても、電解コンデンサＣ５に電荷が溜まるまでは電流が流れるため、ＦＥＴ１には高い電圧が印可され一定時間ＦＥＴ１はオンする。つまり、ＦＥＴ１は、出力ポートａから所定周期の連続したパルス信号が出力されている間はオンし、パルス信号が出力されなくなるとコンデンサＣ６により直流信号が遮断されるためオフする。
ＦＥＴ２は、出力ポートｂからのレベル信号がｈｉｇｈの場合にＯＮし、ｌｏｗの場合にＯＦＦする。
【００２８】
このような構成のＭｇ回路は、第二熱電対３１からの入力電圧に基づいて燃焼不良が生じていると判断される場合や、後述するように消火操作が行われた場合に、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオフする。これによって、マグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との接続は遮断され、マグネット電磁弁２４は瞬時に閉弁してガス流路を遮断する。
【００２９】
ＦＥＴを二つ備えているのは、万が一どちらか一つが故障しても確実にガス流路を遮断できるようにするためである。つまり、一つしか備えていない場合、ＯＮ故障が発生すると、不完全燃焼時でも燃料ガスの供給を遮断できなくなってしまうが、二つ備えていれば、一つが故障しても他方のＦＥＴで確実にマグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との接続を遮断でき、安全性が向上する。
また、出力ポートａからＦＥＴ１への回路の途中に、コンデンサＣ６とトランジスタＱ２と電解コンデンサＣ５とを設けて、パルス信号の有無でＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦしている。このため、マイコンが故障してｈｉｇｈのレベル信号やｌｏｗのレベル信号になったまま切り換わらなくなってしまった場合にも確実にマグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との接続を遮断することができる。
【００３０】
炎検知回路４０は、第二熱電対３１からの起電力をオペアンプ４１ａで増幅してマイコン３５の入力ポートｆに入力する。そして、この第二熱電対３１の起電力に基づいて、主にダンパー閉塞による不完全燃焼防止制御を行う。
モータ制御回路３８は、マイコン３５の出力ポートｇからのｈｉｇｈ−ｌｏｗのレベル信号によりＯＮ／ＯＦＦするＦＥＴ４を備えており、このＦＥＴ４をオンオフしてモータ８ａのコイルへの電力の給断を切替える。例えば、第二熱電対３１からの入力電圧に基づいて燃焼不良が生じていると判断した場合などに、レベル信号をｈｉｇｈからｌｏｗに切替えてモータを停止させる。
【００３１】
判定値入力回路４１は、固定抵抗Ｒ０と切替抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを備え、切替スイッチ４５を操作すると固定抵抗と切替抵抗との接続が切替わり、固定抵抗と切替抵抗との接続点Ａの電位Ｖａが変化する構成である。
この電位Ｖａは、マイコン３５の入力ポートｈに入力される。そして、Ｖａに基づいて判定起電力Ｖ_ref が設定される。
【００３２】
次に点火動作について説明する。
点火レバー２１を押し下げていくと、まずメイン弁２５が開弁されると共に、電源スイッチ３３がＯＮして電源回路３６に電源が供給される。次に、点火スイッチ３２がＯＮし、イグナイタ３０を動作させて点火電極２９を連続スパークさせる。更に、押し下げると順に、点火弁５５、マグネット電磁弁２４が開弁されバーナ４と点火用バーナ２８とセンシングバーナ２７へのガス流路が開放され、燃料ガスが供給される。
そして、点火用バーナ２８に着火した炎が、バーナ４やセンシングバーナ２７に火移りしていく。つまり、点火操作器である点火レバー２１を操作していくと、メイン弁２５の開弁→点火器としてのイグナイタ３０の作動開始→点火弁５５の開弁→マグネット電磁弁２４の開弁の順に動作してバーナ４に点火するのである。
センシングバーナ２７やバーナ４に点火されると、加熱される第一熱電対２３から起電力が発生しマグネット電磁弁２４を吸着保持する。そして、点火レバー２１から手を離すと、マグネット電磁弁２４は、閉弁可能状態となる。つまり、弁体を押しているスピンドル（図示略）が後退し、電磁力でのみ開弁が継続される状態となる。従って、第一熱電対２３からの起電力が所定の吸着保持電圧値以下となるとマグネット電磁弁２４は閉弁される。
尚、点火レバー２１を離すと、点火弁５５が閉弁して点火用バーナ２８へのガス流路は閉じられる。
【００３３】
ここで、従来のストーブにおけるホットスタート（急再点火動作）について述べる。
点火動作が消火後から短時間で行われた場合（第一熱電対２３からの起電力が吸着保持電圧以下となる前）、マグネット電磁弁２４が開弁状態になっているわけであるから点火動作によりメイン弁２５が開弁されると、その開弁にあわせて燃料ガスは放出されてしまう。そして、その後にイグナイタ３０が作動して点火用バーナ２８を介して点火されるため、その間に燃焼プレート６の前面に溜まった燃料ガスへの急激な着火となり、着火音や火炎が大きくなってしまう。
これに対して、本実施形態では、消火と同時にＦＥＴ１，２をオフしてマグネット電磁弁２４を閉弁しているため、このような不都合は生じない。
【００３４】
ここで、消火時にマイコン３５が行うマグネット電磁弁２４の強制閉弁制御について図４に示すフローチャートを用いて説明する。
点火レバー２１を消火操作すると、メイン弁２５が閉弁してバーナ４及びセンシングバーナ２７へのガス流路が遮断されると共に、電源スイッチ３３がＯＦＦされる（Ｓ１）。
そして、電源スイッチ３３がＯＦＦされたことを検出すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、出力ポートａから出力していたパルス信号を停止させてＦＥＴ１をオフすると共に、出力ポートｂからのレベル信号をｌｏｗにしてＦＥＴ２をオフすることによって、マグネット電磁弁２４を強制的に閉弁させる（Ｓ３）。
【００３５】
このように、消火操作後には、第一熱電対２３とマグネット電磁弁２４との間の接続を強制的に切断しているため、第一熱電対２３の起電力がマグネット電磁弁２４の吸着保持電圧よりも大きい消火初期においても、マグネット電磁弁２４が一時的に開弁状態となってしまうことはない。従って、点火時には、マグネット電磁弁２４は常に閉弁しているので、ホットスタートを行っても、点火電極２９からのスパーク放電が燃料ガスの放出よりも遅れてしまうことを防止できる。すなわち、大きな着火音や大きな火炎が生じる遅点火は起こり得ないので、快適に使用することができる。
また、マグネット電磁弁２４と第一熱電対２３との間の接続をオンオフするスイッチング素子として用いているＦＥＴには、機械的寿命がないため、故障する確率が減少し信頼性が向上する。更に、ＦＥＴは導通時には極めて低抵抗であるため、そこでの電圧降下は非常に小さく、マグネット電磁弁２４を開弁保持するのに十分なコイル電流が得られるので、マグネット電磁弁２４を安定して動作させることができ、一層信頼性が増す。
【００３６】
次に、マイコン３５が行う燃焼不良検出の制御について図５に示すフローチャートを用いて説明する。第二熱電対３１からの起電力Ｖｘを判定起電力Ｖ_ref と比較することによって、主にダンパー閉塞に基づく不完全燃焼を検出する。
【００３７】
上述したような点火動作が終了すると（Ｓ１）、タイマーをスタートさせる（Ｓ２）。点火から４分経過するまでは、燃焼不良検出は行わずに待機する（Ｓ３：ＮＯ）。４分経過すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、燃焼不良検出をし始めるわけであるが、経過時間Ｔによって判定起電力Ｖ_ref を変化させる（Ｓ４〜Ｓ７）。
経過時間Ｔが４分から８分の間は、判定起電力Ｖ_ref を１０ｍＶに設定する（Ｓ４）。そして、この判定起電力Ｖ_ref と第二熱電対３１からの起電力Ｖｘを比較し、第二熱電対３１からの起電力Ｖｘの方が大きい場合には、燃焼状態が正常であると判断して、燃焼を継続させると共に、燃焼不良検出を継続する（Ｓ８：ＹＥＳ）。
これに対して、第二熱電対３１の起電力Ｖｘが小さい（Ｖｘが１０秒間以上、Ｖ_ref 以下を継続した）場合には（Ｓ８：ＮＯ）、燃焼不良となっていると判断する（Ｓ９）。そして、燃焼不良と判断された場合には、出力ポートａからのパルス信号を止めて、ＦＥＴ１をオフすると共に、出力ポートｂの出力レベルをｌｏｗにして、ＦＥＴ２をオフしてマグネット電磁弁２４を強制的に閉弁させる。
ステップ４での経過時間Ｔが８分から１２分の間は、判定起電力Ｖ_ref を１４ｍＶに切替え（Ｓ６）、経過時間Ｔが１２分を超えると、判定起電力Ｖ_ref を１６ｍＶに切替えて（Ｓ７）、同様な制御を行う。
【００３８】
経過時間Ｔと第二熱電対３１からの起電力Ｖｘ及び判定起電力Ｖ_ref との関係は、図６に示すグラフの様になる。
本実施形態のようなセラミックス製の赤熱プレート式のバーナ４は、点火後にプレート面の温度が上昇して安定するのに長い時間がかかるため、従来のように判定起電力Ｖ_ref として、一つの基準（例えば、Ｖ_ref ＝１６ｍＶ）しか持たなかった場合には、燃焼不良を検出し始めるのに長い時間を待たねばならず、この待機時間における不完全燃焼が大きな問題となる可能性があった。
これに対して、本実施形態のストーブ１では、判定起電力Ｖ_ref として複数の基準を持ち、点火初期ほど低い値を用いているので、第二熱電対３１の起電力Ｖｘが上昇中である点火初期段階からの燃焼不良検出が可能となり、安全性が向上する。そして、点火後、所定時間が経過した後には、判定起電力を従来と同じような大きなしきい値に切替えるので、燃焼不良を確実に検出できる。
【００３９】
判定起電力Ｖ_ref は、ガス種によって異なるものである。例えば、１２分超過後の判定起電力Ｖ_ref は、ＬＰガスの場合は１６ｍＶであり、都市ガス（１３Ａ）の場合は１３ｍＶであり、その他ガス（６Ｃ）の場合は９ｍＶである。このため、器具背面に設けられた切替スイッチ４５を操作して判定起電力Ｖ_ref を設定しなおすことを可能としている。
また、時間経過と共に変化する複数の判定起電力間の比率は、何れのガス種に対してもほぼ等しくなる。例えば、１２分超過後の判定起電力をＶ_ref （１）、８分から１２分の間の判定起電力をＶ_ref （２）、４分から８分の間の起電力Ｖ_ref （３）とすると、その比は、
Ｖ_ref （１）：Ｖ_ref （２）：Ｖ_ref （３）＝１：０．８７５：０．６２５
となる。このため、一つの判定起電力、例えば、１２分超過後の判定起電力Ｖ_ref （１）を設定することによって、他の判定起電力Ｖ_ref （２），Ｖ_ref （３）は予め設定されているこの比率に応じて自動的に設定されるようする。
【００４０】
ここで本実施形態における判定起電力Ｖ_ref の設定方法について述べる。
切替スイッチ４５を操作して、固定抵抗Ｒ０と切替抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３との接続を切替えると、その接続点Ａの電位Ｖａは変化する。電位Ｖａは、次式により求まる。
Ｖａ＝ＶＤＤ×ｒｘ／（ｒ０＋ｒｘ）
ｒ０：固定抵抗Ｒ０の抵抗（Ω）
ｒｘ：切替抵抗Ｒｘ（ｘ＝１，２，３）の抵抗（Ω）
切替抵抗Ｒ１はＬＰガス用であり、切替抵抗Ｒ２は都市ガス（１３Ａ）用であり、切替抵抗Ｒ３はその他ガス（６Ｃ）用である。
マイコン３５は、入力されるこの３種類の電位Ｖａに対する１２分超過後の判定起電力Ｖ_ref （１）を記憶しており、入力された電位Ｖａに応じて判定起電力Ｖ_ref （１）を設定する。そして、Ｖ_ref （２）とＶ_ref （３）は、Ｖ_ref （１）との比率に応じて計算し設定する。尚、この比率（関係）は、マイコン３５に備えられたメモリーに記憶されている。
従って、判定起電力を再設定する際には、全ての判定起電力を設定しなおす必要はなく、複数あるうちの一つの判定起電力の再設定をするだけでよいため使い勝手が良い。
【００４１】
また、各ガス種毎に時間経過に応じたＶ_ref をそれぞれ記憶した場合、すなわち、各ガス種毎に（Ｖ_ref （１），Ｖ_ref （２），Ｖ_ref （３））を記憶した場合と比べると、記憶するデータの数が少なくてすむ。つまり、各ガス種毎にＶ_ref をそれぞれ記憶した場合には、（ガス種数）×（各ガス種における判定起電力Ｖ_ref 数）個のパラメータを記憶する必要があるのに対して、本実施形態の場合は、各時間ごとの比の値を固定的に記憶することと、ガス種数個のＶ_ref （１）のパラメータを設定できるようにするだけで良い。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のファン付赤外線ストーブ１は、室内の酸素濃度低下を検出するための第一熱電対２３の他に、バーナ４に直接加熱される位置に第二熱電対３１を配設することにより、ダンパー閉塞による不完全燃焼をも検出し、燃料ガスの供給を遮断することが可能となる。このため、バーナ４の前面に熱発電用の直列型熱電対１３を設置したことにより燃焼に対する余裕度が少なくなった本実施形態のようなガス器具でも安全に使用できる。
更に、ダンパー閉塞であると検出された後にバーナ４への燃料ガスの供給を遮断する安全装置としては、室内の酸素不足による不完全燃焼が生じた際に使用されるマグネット電磁弁２４を利用しているためコストアップを抑制できる。
【００４３】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のファン付赤外線ストーブによれば、室内の酸素濃度低下による燃焼不良に加え、赤熱プレート式バーナの一次空気吸入口の閉塞による燃焼不良も検出することができる。このため、熱発電用の直列型熱電対を赤熱プレート式バーナの燃焼面近傍に設けたことにより、燃焼に対する余裕度が低下してしまったファン付赤外線ストーブを安全に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態としてのコントローラの回路図である。
【図２】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブの断面概略図である。
【図３】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブのシステム構成図である。
【図４】マグネット電磁弁の強制閉弁制御を示したフローチャートである。
【図５】燃焼不良検出制御を示したフローチャートである。
【図６】点火開始からの経過時間と第二熱電対の起電力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ファン付赤外線ストーブ、４…バーナ、８…送風ファン、１３…直列型熱電対、１８…コントローラ、２３…第一熱電対、２７…センシングバーナ、３１…第二熱電対、３５…マイコン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared stove with a fan that performs heating not only by radiant heat from a red hot plate burner but also by warm air.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an open type gas combustion appliance that takes combustion air from the room and exhausts the combustion gas as it is, if the indoor ventilation is insufficient, the oxygen concentration decreases, causing incomplete combustion Therefore, an incomplete combustion prevention device that detects these in advance and shuts off the gas supply is provided.
For example, in an infrared heater that heats by radiant heat from a red-hot plate type gas burner, a sensing burner is provided near the red-hot plate type burner, and a thermocouple is installed at a position heated by the sensing burner. The electromotive force is directly used to hold a magnet solenoid valve provided in the gas flow path. For this reason, when the oxygen concentration in the room decreases, the flame of the sensing burner lifts or becomes unclear, so the heating to the thermocouple deteriorates and the electromotive force decreases, so the magnet solenoid valve The valve is closed and the supply of fuel gas is shut off.
This sensing burner is configured so that the combustion state changes faster than the main burner when the oxygen concentration decreases, and the gas is shut off before the main burner causes incomplete combustion to ensure safety. .
[0003]
The present applicant arranges a series-type thermocouple in which a plurality of thermocouple elements are connected in series in the vicinity of the combustion surface of such a red-hot plate burner, and drives the blower fan using the electric power obtained here. In addition, we proposed an infrared stove with a fan that heats not only radiant heat but also warm air.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to drive the blower fan, a fairly large series thermocouple must be adjacent to the burner plate surface, which lowers the flame temperature and degrades the combustion performance. For this reason, in a natural combustion infrared heater that does not perform conventional thermoelectric generation, even if the primary air inlet of the burner is clogged with dust (hereinafter referred to as damper blockage), it becomes difficult to suck in combustion air. However, in the case of the type equipped with the series thermocouple, there was no allowance for combustion and there was a risk of causing incomplete combustion due to damper blockage.
In addition, because the primary air inlets of the red-hot plate burner and the sensing burner are different from each other, the combustion failure due to the damper blockage of the red-hot plate burner is detected based on the electromotive force of the thermocouple heated by the flame of the sensing burner. It is not possible.
The infrared stove with a fan of the present invention solves the above-described problems, and aims to detect a combustion failure due to a damper blockage in addition to a combustion failure due to a decrease in indoor oxygen concentration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An infrared heater with a fan according to claim 1 of the present invention for solving the above-described problems is provided.
A red hot plate burner that burns fuel gas,
A series-type thermocouple provided facing the combustion surface of the red-hot plate burner, in which a plurality of thermocouple elements are connected in series,
A fan that is driven by an electromotive force obtained from the series thermocouple and sends out warm air;
A sensing burner disposed in the vicinity of the red hot plate burner;
A first thermocouple heated by the sensing burner;
In an infrared heater with a fan that detects a decrease in oxygen concentration in the room based on the electromotive force obtained from the first thermocouple,
In the position where it is heated directly by the above-mentioned red hot plate Adjacent to the series-type thermocouple and juxtaposed with the series-type thermocouple A second thermocouple,
Based on the electromotive force obtained from the second thermocouple, the gist is to detect the combustion failure of the red hot plate burner caused by the blockage of the primary air inlet of the red hot plate burner.
[0006]
The infrared stove with a fan according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration has a series thermocouple facing the combustion surface of the red hot plate burner, drives the blower fan using the electric power obtained here, and radiant heat In addition to this, it is also heated by warm air. In this case, the flame temperature is lowered by the serial thermocouple, and the combustion margin is lowered, so that the combustion state is likely to deteriorate due to insufficient supply of air (damper blockage). Therefore, by detecting the combustion state of the red hot plate type burner with the second thermocouple, the combustion failure due to the damper blockage is detected.
On the other hand, with respect to a decrease in indoor oxygen concentration, the combustion state of the sensing burner is captured by the first thermocouple to prevent in advance the burning failure of the red hot plate burner.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the infrared heater with fan of the present invention will be described below.
[0008]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a naturally-burning indoor open type fan-mounted infrared heater, and FIG. 3 is a system configuration diagram thereof.
An infrared heater 1 with a fan (hereinafter simply referred to as a heater 1) includes a red plate burner 4 facing the radiation opening 2 in a main body case 3 provided with a radiation opening 2 on the front surface.
The burner 4 is an all-primary air type equipped with a burner body 5 that forms a mixing chamber for fuel gas and primary air, and a ceramic combustion plate 6 provided with a number of flame holes attached to the burner body 5. It is a burner. A suction port 56 through which fuel gas and primary air are sucked opens at the base end of the burner body 5, and a nozzle 44 is provided facing the suction port 56 (see FIG. 3).
In the burner 4, the fuel gas ejected from the nozzle 44 and the primary air sucked from the suction port 56 along with the ejection are well mixed in the burner body 5, and the mixed gas is the flame of the combustion plate 6. It is ejected from the hole and is subjected to surface combustion on the combustion plate 6.
[0009]
Further, the burner body 5 is divided into upper and lower stages and divided into an upper burner body 5a and a lower burner body 5b. The combustion plate 6 is configured to be provided on the upper burner main body 5a and the lower burner main body 5b on the left and right sides, respectively, and the combustion plate 6 burns on only two surfaces provided on the entire surface and the lower burner main body 5b. Two types of thermal power switching can be performed with low thermal power setting.
[0010]
A blower fan 8 is provided at the bottom of the main body case 3 to send the combustion gas of the burner 4 from a hot air outlet 7 provided at the lower front of the main body case 3. Behind the burner 4, there is provided a fan supply cylinder 10 that has a hot air inlet 9 near the upper part of the burner 4 and guides combustion gas to the blower fan 8. A plurality of upper-stage cold air inlets 11 are provided in the upper rear portion of the fan supply cylinder 10 to suck in air for cooling the delivered combustion gas to an appropriate temperature without risk of burns and the like. The rear surface of the main body case 3 is provided with a plurality of intakes 12 for sucking air outside the instrument into the main body case 3.
The fan supply cylinder 10 is divided into a hot air passage communicating with the hot air suction port 9 and a cold air passage communicating with the upper cold air suction port 11 by the partition plate 46 halfway.
A suction cylinder 15 having a middle-stage cold air suction port 14 is connected to a lower front portion of the fan supply cylinder 10 in the vicinity of a cold junction 13a of a serial thermocouple 13 to be described later, and a lower-stage cold wind suction port is provided below the suction cylinder 15. 16 is opened.
Further, the blower fan 8 and the hot air outlet 7 are communicated with each other by a fan exhaust cylinder 17.
[0011]
Accordingly, when the blower fan 8 is driven, the combustion gas is sucked from the hot air inlet 9 and the external air sucked into the instrument through the inlet 12 is the upper, middle, and lower cold air inlets 11 and 14. , 16 are sucked. These combustion gases and air are sucked into the blower fan 8 and mixed uniformly, and are sent out from the hot air outlet 7 as hot air.
[0012]
In front of the combustion surface of the burner 4, a series thermocouple 13 in which a plurality of thermocouple elements arranged in two rows in the front and rear are connected in series is opposed to each other, and an electromotive force generated by the series thermocouple 13 is provided. Is used as a power source for a motor (DC motor) 8a of the blower fan 8 and a controller 18 (described later) for controlling combustion and the like.
Further, on the front side of the appliance, an ignition lever 21 is provided on the left side, and a switching lever 22 for switching the heating power of the burner 4 is provided on the right side.
[0013]
As shown in FIG. 3, the gas flow path to the burner 4 is mechanically opened by the operating force of the ignition lever 21 in order from the upstream and is held open by an electromotive force from a first thermocouple 23 described later. The magnet solenoid valve 24, the main valve 25 that is mechanically opened and closed by the operating force of the ignition lever 21, and the gas flow path to the upper and lower burner bodies 5a and 5b are opened by operating the switching lever 22. A switching valve 26 is provided for switching between one state and a second state in which only the gas flow path to the lower burner body 5b is opened.
[0014]
In addition, the burner 4 is provided with a sensing burner 27. In the vicinity of the sensing burner 27, a first thermocouple 23 is connected in series with the coil of the magnet solenoid valve 24 to detect a decrease in oxygen concentration in the room. Provided. The first thermocouple 23 is directly heated mainly by the flame of the sensing burner 27, and the magnet electromagnetic valve 24 is held open by the electromotive force generated at this time.
The magnet solenoid valve 24 is provided with a spring that always urges in the valve closing direction, and is held open by the adsorption force of the electromagnet against this urging force. However, when the indoor oxygen concentration decreases, the sensing burner 27 As the flame begins to lift, the electromotive force of the first thermocouple 23 decreases and cannot be held by adsorption, thereby blocking the gas flow path. Therefore, incomplete combustion can be prevented beforehand. Since the sensing burner 27 is configured so that the combustion state changes earlier than the burner 4 with respect to the decrease in oxygen concentration, the gas can be reliably shut off before the burner 4 causes incomplete combustion.
The gas flow path to the sensing burner 27 is formed by branching from the gas flow path between the main valve 25 and the switching valve 26.
[0015]
An ignition burner 28 for igniting the burner 4 is provided in the vicinity of the burner 4, and an ignition electrode 29 for igniting the ignition burner 28 is provided in the vicinity of the ignition burner 28. The ignition electrode 29 is connected to the igniter 30.
The gas flow path to the ignition burner 28 is branched from the downstream side of the main valve 25, and an ignition valve 55 that is opened only while the ignition lever 21 is opened is provided. That is, a flame is formed in the ignition burner 28 only during the ignition operation.
[0016]
A second thermocouple 31 for detecting incomplete combustion based on damper blockage is provided adjacent to the series-type thermocouple 13 at a position where it is directly heated by the flame of the burner 4. The second thermocouple 31 is a thermocouple element that is the same as the thermocouple element forming the series thermocouple 13, and is provided in parallel with the series thermocouple 13. For this reason, the second thermocouple 31 can be manufactured at the same time when the series-type thermocouple 13 is manufactured, making it easy to manufacture and suppressing an increase in cost.
The electromotive force Vx from the second thermocouple 31 is detected to determine the electromotive force V _ref By comparing with the above, it is determined whether or not the combustion failure occurs when the suction port 56 of the burner 4 is closed (damper closed). When the damper is clogged and the combustion air becomes insufficient, incomplete combustion starts, so that the second thermocouple 31 cannot be heated properly with a normal flame, and the electromotive force decreases.
Also, this judgment electromotive force V _ref Since the appropriate value varies depending on the gas type, a plurality of types can be set by a slide-type changeover switch 45 provided on the back of the instrument.
Since the primary air inlets of the burner 4 and the sensing burner 27 are different from each other, the combustion failure due to such a damper blockage is detected based on the electromotive force of the first thermocouple 23 heated by the flame of the sensing burner 27. I can't do it.
[0017]
Further, the second thermocouple 31 is juxtaposed with the series thermocouple 13, that is, the second thermocouple 31 is placed where the flame temperature is lowered and combustion failure is likely to occur due to the installation of the series thermocouple 13. Therefore, the combustion failure can be detected quickly.
[0018]
In the main body of the stove 1, a controller 18 is provided that inputs signals from the above-described sensors and drives and controls various actuators.
Further, the ignition switch 32 that is turned on only when the ignition lever 21 is ignited, that is, is turned on only when the ignition lever 21 is depressed, and is held ON by the ignition operation of the ignition lever 21, and the fire extinguishing operation (ignition lever And a power switch 33 that is switched to an OFF state by a lifting operation), and an ON signal from the ignition switch 32 and the power switch 33 is input to the controller 18.
[0019]
As shown in FIG. 1, the controller 18 generates an electromotive force from a microcomputer 35 (hereinafter simply referred to as a microcomputer 35) of the main control unit, a power supply circuit 36 that supplies power to the microcomputer 35, and the serial thermocouple 13. The electromotive force from the booster circuit 37 for boosting, the motor control circuit 38 for controlling the motor 8a of the blower fan 8, the Mg circuit 39 for disconnecting the serial connection of the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23, and the electromotive force from the second thermocouple 31. Input flame detection circuit 40, determination electromotive force V for detecting damper blockage _ref A judgment value input circuit 41, a display circuit 42, an igniter switch circuit 43, and the like. In addition, the code | symbol CN in a figure shows a connector.
[0020]
The step-up circuit 37 includes an FET 3 (switching element) that is turned ON / OFF by a pulse signal from the output port c of the microcomputer, a coil L2 that induces a voltage by turning ON / OFF the FET 3, and an electrolytic capacitor that reduces the impedance at the time of discharging of the coil L2. C3, an electrolytic capacitor C4 for storing electric charge, and a Schottky barrier diode D3 for preventing current from flowing from the boosted power source to the booster circuit 37 side.
In the booster circuit 37 having such a configuration, when an ignition operation (ON operation of the power switch 33) is performed, the microcomputer 35 transmits a pulse signal from the output port c to the FET 3, and the FET 3 is turned ON / OFF by the pulse signal. Thus, a voltage is induced in the coil L2, and the input voltage (about 1V) from the series thermocouple 13 is boosted to store electric energy.
[0021]
When the FET 3 is ON, current flows through the coil L2 due to the electromotive force of the series thermocouple 13, and when the FET 3 is turned OFF, the voltage rises in an attempt to continue to flow current due to the nature of the coil L2, and the power supply circuit 36 and motor control The circuit 38 is energized. This current is used as a power source from the motor control circuit 38 to the coil of the motor 8a.
In this way, the booster circuit 37 boosts the electromotive force of about 1V generated by the series thermocouple 13 to VCC2 (3.5V). The microcomputer 35 detects the output voltage VCC2 of the booster circuit 37 from the input port d. Note that the input voltage to the input port d is divided in half by the resistors R4 and R5 (each resistance value is equal), thereby preventing the microcomputer 35 from being damaged due to overvoltage.
[0022]
The microcomputer 35 is basically driven by using the electromotive force from the series thermocouple 13 as a power source, but the necessary power cannot be obtained from the series thermocouple 13 at the start of ignition. For this reason, a dry battery 34 (voltage VCC1 is 1.5 V) is used as the auxiliary power source. Then, after sufficient power is obtained from the series thermocouple 13, the power from the series thermocouple 13 is used as a power source for the microcomputer 35.
Note that only the electromotive force of the series thermocouple 13 is used as a power source for the motor 8a from the beginning of ignition at which sufficient power cannot be obtained.
[0023]
The electromotive force VCC1 (1.5V) from the dry battery 34 is boosted to VDD (3V) by the booster 36b of the power supply circuit 36 and supplied to the microcomputer 35.
The step-up unit 36b includes an IC 36d that is a step-up integrated circuit, a coil L1, an electrolytic capacitor C2, a diode D2, a transistor Q1, and the like.
Such a boosting unit 36b causes the transistor Q1 to be turned ON / OFF by a pulse signal, thereby inducing a voltage in the coil L1, and boosting the input voltage from the dry battery 34 to VDD (3V) in the early stage of ignition, The power is supplied to the power port e of the microcomputer 35, the display circuit 42, and the like.
[0024]
In the initial stage of ignition, the microcomputer 35 is operated by the power of the dry battery 34 to drive the booster circuit 37 to boost the electromotive force from the series thermocouple 13 (voltage VCC2 after boosting). The boosted power is guided to the motor 8a and the power supply circuit 36.
The power supply circuit 36 includes a switching unit 36a that switches between power supply to the boosting unit 36b from power from the boosting circuit 37 or power from the dry battery 34. The switching unit 36a includes the diode D1 and the diode D1. D2. That is, when the electromotive force VCC1 of the dry battery 34 is larger than the electromotive force VCC2 from the booster circuit 37, the power supplied to the booster 36b is the power from the dry battery 34 that passes through the diode D1. When the electromotive force VCC2 becomes larger, the power supply to the booster 36b is switched to the power from the booster circuit 37 passing through the diode D2.
Thus, since the power supply source to the microcomputer 35 is switched from the dry battery 34 to the thermocouple 13, the dry battery 34 can be used for a long time without wasting the dry battery 34. For this reason, it is not necessary to perform dry battery replacement frequently.
[0025]
In addition, a regulation IC 36b that regulates the voltage (VCC2) supplied from the booster circuit 37 to a predetermined value (2.5V) or less is provided between the booster circuit 37 and the switching unit 36a. On the other hand, VCC2 that is not voltage regulated is directly supplied to the motor 8a.
As a result, failure and malfunction due to overvoltage of the microcomputer 35 can be prevented. In other words, the electric power from the series thermocouple 13 can be boosted by the booster circuit 37 to a voltage higher than the allowable voltage of the microcomputer 35, and can be supplied to the blower fan 8 at a high voltage. For this reason, it becomes possible to obtain the air volume required only by the electromotive force from the series thermocouple 13.
Further, the rotational speed of the DC motor used as the motor 8a of the blower fan 8 increases as the voltage is supplied at a higher voltage. Therefore, in particular, when a DC motor is used as the motor 8a as in a system that operates at a low voltage using thermoelectric generation as in the present embodiment, the voltage supplied to the motor 8a as described above is used. Increasing the air volume can increase the air volume and is more effective.
The power reduced to 2.5V by the regulation IC 36b is boosted again to 3V, which is an appropriate voltage applied to the microcomputer 35, by the booster 36b.
[0026]
Incidentally, a circuit in which the regulation IC 36b and the switching unit 36a are arranged after the boosting unit 36b is also conceivable. In this case, a regulation IC 36b that regulates the voltage (VCC2) to 3 V or less is used. However, in such a case, the characteristics of the diode for switching between the power from the booster 36b and the power from the regulation IC 36b include variations for each element, and are supplied to the microcomputer 35 because it varies depending on the temperature and the like. The voltage will not be constant. On the other hand, in the power supply circuit 36 according to the present embodiment, the booster 36b is arranged after the diodes D1 and D2 whose characteristics vary depending on various conditions. It can be stabilized.
[0027]
The Mg circuit 39 is a circuit that cuts off the connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23 connected in series.
The Mg circuit 39 includes FET1, FET2 as switching elements that open and close the connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23, a transistor Q2, an electrolytic capacitor C5, a capacitor C6, and the like connected to the FET1.
The transistor Q2 is turned on / off by a pulse signal from the output port a of the microcomputer 35. When the transistor Q2 is on, the output voltage VDD from the power supply circuit 36 is applied to the FET 1 and the FET 1 is also turned on. Even when the transistor Q2 is turned off, a current flows until electric charge is accumulated in the electrolytic capacitor C5. Therefore, a high voltage is applied to the FET1, and the FET1 is turned on for a certain time. That is, the FET 1 is turned on while a continuous pulse signal having a predetermined period is output from the output port a, and is turned off when the pulse signal is not output because the DC signal is blocked by the capacitor C6.
The FET 2 is turned on when the level signal from the output port b is high, and turned off when the level signal is low.
[0028]
In the Mg circuit having such a configuration, when it is determined that a combustion failure has occurred based on the input voltage from the second thermocouple 31, or when a fire extinguishing operation is performed as described later, FET1 and FET2 Turn off. Thereby, the connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23 is cut off, and the magnet solenoid valve 24 is instantly closed to shut off the gas flow path.
[0029]
The reason for providing two FETs is to ensure that the gas flow path can be shut off even if one of them fails. In other words, if there is only one, if an ON failure occurs, it will not be possible to shut off the fuel gas supply even during incomplete combustion. The connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23 can be reliably cut off, and the safety is improved.
Further, a capacitor C6, a transistor Q2, and an electrolytic capacitor C5 are provided in the middle of the circuit from the output port a to the FET 1, and the FET 1 is turned on / off by the presence or absence of a pulse signal. For this reason, even when the microcomputer breaks down and the high level signal or the low level signal is not switched, the connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23 can be surely cut off. it can.
[0030]
The flame detection circuit 40 amplifies the electromotive force from the second thermocouple 31 by the operational amplifier 41 a and inputs it to the input port f of the microcomputer 35. Then, based on the electromotive force of the second thermocouple 31, incomplete combustion prevention control is performed mainly due to damper blockage.
The motor control circuit 38 includes an FET 4 that is turned on / off by a high-low level signal from the output port g of the microcomputer 35. The FET 4 is turned on / off to switch power supply to and from the coil of the motor 8a. For example, when it is determined that a combustion failure has occurred based on the input voltage from the second thermocouple 31, the level signal is switched from high to low to stop the motor.
[0031]
The determination value input circuit 41 includes a fixed resistor R0 and switching resistors R1, R2, and R3. When the changeover switch 45 is operated, the connection between the fixed resistor and the switching resistor is switched, and the connection point A between the fixed resistor and the switching resistor A The potential Va changes.
This potential Va is input to the input port h of the microcomputer 35. And based on Va, the determination electromotive force V _ref Is set.
[0032]
Next, the ignition operation will be described.
When the ignition lever 21 is pushed down, the main valve 25 is first opened and the power switch 33 is turned on to supply power to the power circuit 36. Next, the ignition switch 32 is turned on, the igniter 30 is operated, and the ignition electrode 29 is continuously sparked. Further, when pressed down, the ignition valve 55 and the magnet electromagnetic valve 24 are opened in sequence, the gas flow paths to the burner 4, the ignition burner 28, and the sensing burner 27 are opened, and fuel gas is supplied.
Then, the flame ignited by the ignition burner 28 is transferred to the burner 4 and the sensing burner 27. That is, when the ignition lever 21 that is an ignition operation device is operated, the main valve 25 is opened, the igniter 30 as an igniter 30 is started to operate, the ignition valve 55 is opened, and the magnet solenoid valve 24 is opened. It operates to ignite the burner 4.
When the sensing burner 27 or the burner 4 is ignited, an electromotive force is generated from the heated first thermocouple 23 to hold the magnet electromagnetic valve 24 by suction. Then, when the hand is released from the ignition lever 21, the magnet electromagnetic valve 24 is brought into a valve closeable state. That is, the spindle (not shown) that pushes the valve body is retracted, and the valve is opened only by electromagnetic force. Accordingly, when the electromotive force from the first thermocouple 23 becomes equal to or lower than a predetermined adsorption holding voltage value, the magnet electromagnetic valve 24 is closed.
When the ignition lever 21 is released, the ignition valve 55 is closed and the gas flow path to the ignition burner 28 is closed.
[0033]
Here, the hot start (rapid reignition operation) in the conventional stove will be described.
When the ignition operation is performed in a short time after extinguishing the fire (before the electromotive force from the first thermocouple 23 becomes equal to or lower than the adsorption holding voltage), the magnet solenoid valve 24 is in an open state so that the ignition is performed. When the main valve 25 is opened by the operation, the fuel gas is released in accordance with the opening. After that, the igniter 30 is operated and ignited through the ignition burner 28, so that the fuel gas accumulated on the front surface of the combustion plate 6 during that time is suddenly ignited, and the ignition sound and flame are increased. .
On the other hand, in this embodiment, since the FETs 1 and 2 are turned off and the magnet electromagnetic valve 24 is closed simultaneously with extinguishing the fire, such inconvenience does not occur.
[0034]
Here, the forced valve closing control of the magnet solenoid valve 24 performed by the microcomputer 35 during fire extinguishing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the ignition lever 21 is extinguished, the main valve 25 is closed, the gas flow path to the burner 4 and the sensing burner 27 is shut off, and the power switch 33 is turned off (S1).
When it is detected that the power switch 33 is turned off (S2: YES), the pulse signal output from the output port a is stopped to turn off the FET 1, and the level signal from the output port b is set to low. The magnet electromagnetic valve 24 is forcibly closed by turning off the FET 2 (S3).
[0035]
Thus, after the fire extinguishing operation, since the connection between the first thermocouple 23 and the magnet electromagnetic valve 24 is forcibly disconnected, the electromotive force of the first thermocouple 23 is held by the magnet electromagnetic valve 24 by suction. Even in the early fire extinguishing period, which is greater than the voltage, the magnet solenoid valve 24 is not temporarily opened. Therefore, since the magnet electromagnetic valve 24 is always closed at the time of ignition, it is possible to prevent the spark discharge from the ignition electrode 29 from being delayed from the release of the fuel gas even if hot start is performed. That is, since a slow ignition that generates a loud ignition sound or a large flame cannot occur, it can be used comfortably.
Further, since the FET used as a switching element for turning on / off the connection between the magnet solenoid valve 24 and the first thermocouple 23 has no mechanical life, the probability of failure is reduced and the reliability is improved. Further, since the FET has a very low resistance when conducting, the voltage drop there is very small, and a coil current sufficient to hold the magnet solenoid valve 24 open can be obtained. It can be operated and the reliability is further increased.
[0036]
Next, the control of the combustion failure detection performed by the microcomputer 35 will be described using the flowchart shown in FIG. The electromotive force Vx from the second thermocouple 31 is determined as the electromotive force V _ref To detect incomplete combustion mainly due to damper blockage.
[0037]
When the ignition operation as described above is completed (S1), a timer is started (S2). Until the lapse of 4 minutes from ignition, the process waits without detecting defective combustion (S3: NO). When 4 minutes elapse (S3: YES), the combustion failure detection starts, but the judgment electromotive force V is determined by the elapsed time T. _ref Is changed (S4 to S7).
When the elapsed time T is between 4 minutes and 8 minutes, the judgment electromotive force V _ref Is set to 10 mV (S4). And this judgment electromotive force V _ref And the electromotive force Vx from the second thermocouple 31. If the electromotive force Vx from the second thermocouple 31 is larger, it is determined that the combustion state is normal and combustion is continued. The combustion failure detection is continued (S8: YES).
On the other hand, the electromotive force Vx of the second thermocouple 31 is small (Vx is 10 seconds or more, V _ref If the following has been continued) (S8: NO), it is determined that there is a combustion failure (S9). When it is determined that the combustion is defective, the pulse signal from the output port a is stopped, the FET 1 is turned off, the output level of the output port b is set low, the FET 2 is turned off, and the magnet solenoid valve 24 is turned off. Force the valve to close.
When the elapsed time T in Step 4 is between 8 minutes and 12 minutes, the judgment electromotive force V _ref Is switched to 14 mV (S6), and when the elapsed time T exceeds 12 minutes, the judgment electromotive force V _ref Is switched to 16 mV (S7), and the same control is performed.
[0038]
Elapsed time T, electromotive force Vx from second thermocouple 31 and determination electromotive force V _ref Is as shown in the graph of FIG.
The red-hot plate burner 4 made of ceramic as in the present embodiment takes a long time for the plate surface temperature to rise and stabilize after ignition. _ref As one criterion (eg V _ref = 16 mV), it was necessary to wait a long time to start detecting a defective combustion, and incomplete combustion during this waiting time could be a big problem.
On the other hand, in the stove 1 of this embodiment, the judgment electromotive force V _ref Since the lower value is used in the initial stage of ignition, the combustion failure can be detected from the initial stage of ignition where the electromotive force Vx of the second thermocouple 31 is increasing, and the safety is improved. And after predetermined time passes after ignition, since the determination electromotive force is switched to the big threshold value like the past, a combustion failure can be detected reliably.
[0039]
Determination electromotive force V _ref Varies depending on the gas type. For example, determination electromotive force V after exceeding 12 minutes _ref Is 16 mV for LP gas, 13 mV for city gas (13A), and 9 mV for other gases (6C). For this reason, the determination electromotive force V is obtained by operating the changeover switch 45 provided on the back of the instrument. _ref Can be set again.
Further, the ratio between the plurality of determination electromotive forces that change with the passage of time is substantially the same for any gas type. For example, the determination electromotive force after exceeding 12 minutes is V _ref (1) The determination electromotive force between 8 minutes and 12 minutes is V _ref (2) Electromotive force V between 4 and 8 minutes _ref If (3), the ratio is
V _ref (1): V _ref (2): V _ref (3) = 1: 0.875: 0.625
It becomes. For this reason, one judgment electromotive force, for example, judgment electromotive force V after exceeding 12 minutes _ref By setting (1), other judgment electromotive force V _ref (2), V _ref (3) is automatically set according to this preset ratio.
[0040]
Here, the determination electromotive force V in the present embodiment _ref The setting method is described.
When the changeover switch 45 is operated to switch the connection between the fixed resistor R0 and the changeover resistors R1, R2, and R3, the potential Va at the connection point A changes. The potential Va is obtained by the following equation.
Va = VDD × rx / (r0 + rx)
r0: Resistance of fixed resistor R0 (Ω)
rx: resistance (Ω) of the switching resistor Rx (x = 1, 2, 3)
The switching resistor R1 is for LP gas, the switching resistor R2 is for city gas (13A), and the switching resistor R3 is for other gas (6C).
The microcomputer 35 determines the determination electromotive force V after 12 minutes with respect to these three types of input potential Va. _ref (1) is stored, and the determination electromotive force V is determined according to the input potential Va. _ref Set (1). And V _ref (2) and V _ref (3) is V _ref Calculate and set according to the ratio with (1). This ratio (relationship) is stored in a memory provided in the microcomputer 35.
Therefore, when resetting the determination electromotive force, it is not necessary to reset all the determination electromotive forces, and it is only necessary to reset one of the determination electromotive forces.
[0041]
In addition, V corresponding to the passage of time for each gas type _ref , I.e., for each gas type (V _ref (1), V _ref (2), V _ref Compared with the case of storing (3)), the number of data to be stored can be reduced. That is, V for each gas type _ref (Number of gas types) × (determination electromotive force V for each gas type) _ref In the case of this embodiment, the ratio value for each time is fixedly stored, and several V types of gas types are stored. _ref It is only necessary to set the parameter (1).
[0042]
As described above, the fan-equipped infrared stove 1 according to the present embodiment has the second thermocouple 31 at a position directly heated by the burner 4 in addition to the first thermocouple 23 for detecting a decrease in the indoor oxygen concentration. By disposing, it is possible to detect incomplete combustion due to damper blockage and shut off the supply of fuel gas. For this reason, it is possible to safely use the gas appliance as in the present embodiment in which the margin for combustion is reduced by installing the series thermocouple 13 for thermoelectric generation on the front surface of the burner 4.
Further, as a safety device for shutting off the supply of fuel gas to the burner 4 after it is detected that the damper is closed, a magnet electromagnetic valve 24 used when incomplete combustion occurs due to insufficient oxygen in the room is used. Therefore, cost increase can be suppressed.
[0043]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the infrared heater with fan according to claim 1 of the present invention, in addition to the combustion failure due to the decrease in indoor oxygen concentration, the combustion failure due to the blockage of the primary air inlet of the red hot plate burner is also detected. can do. For this reason, by providing the series thermocouple for thermoelectric generation near the combustion surface of the red hot plate burner, the fan-equipped infrared stove whose margin for combustion has been reduced can be used safely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a controller as an embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fan-equipped infrared heater as the present embodiment.
FIG. 3 is a system configuration diagram of an infrared heater with a fan according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating forced valve closing control of a magnet electromagnetic valve.
FIG. 5 is a flowchart showing defective combustion detection control.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the elapsed time from the start of ignition and the electromotive force of the second thermocouple.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared stove with a fan, 4 ... Burner, 8 ... Blower fan, 13 ... Series thermocouple, 18 ... Controller, 23 ... First thermocouple, 27 ... Sensing burner, 31 ... Second thermocouple, 35 ... Microcomputer.

Claims (1)

燃料ガスを燃焼させる赤熱プレート式バーナと、
上記赤熱プレート式バーナの燃焼面に臨んで設けられ、複数の熱電対素子を直列に接続した直列型熱電対と、
上記直列型熱電対から得られる起電力により駆動し、温風を送出する送風ファンと、
上記赤熱プレート式バーナの近傍に配置されるセンシングバーナと、
上記センシングバーナに加熱される第一熱電対と
を備え、上記第一熱電対から得られる起電力に基づいて、室内の酸素濃度低下を検出するファン付赤外線ストーブにおいて、
上記赤熱プレート式バーナで直接加熱される位置に、上記直列型熱電対に隣接され当該直列型熱電対と並設される第二熱電対を備え、
該第二熱電対から得られる起電力に基づいて、該赤熱プレート式バーナの一次空気吸入口の閉塞によって生じる該赤熱プレート式バーナの燃焼不良を検出することを特徴とするファン付赤外線ストーブ。A red hot plate burner that burns fuel gas,
A series-type thermocouple provided facing the combustion surface of the red-hot plate burner, in which a plurality of thermocouple elements are connected in series,
A fan that is driven by an electromotive force obtained from the series thermocouple and sends out warm air;
A sensing burner disposed in the vicinity of the red hot plate burner;
A first thermocouple heated by the sensing burner, and an infrared heater with a fan that detects a decrease in oxygen concentration in a room based on an electromotive force obtained from the first thermocouple,
A second thermocouple that is adjacent to the series thermocouple and is juxtaposed with the series thermocouple at a position that is directly heated by the red hot plate burner,
An infrared stove with a fan, characterized in that, based on an electromotive force obtained from the second thermocouple, a combustion failure of the red hot plate burner caused by blocking of a primary air inlet of the red hot plate burner is detected.

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