(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部の燃焼状態を制御する燃焼制御部と、
漏出した燃料ガス及び不完全燃焼により発生する不完全燃焼ガスの両方を検出対象ガスとして前記検出対象ガスを検出するガス検出部と、
前記ガス検出部が前記検出対象ガスを検出すると報知動作を行う報知部とを備え、
前記ガス検出部は、前記検出対象ガスに感応して電気的特性値が変化する感ガス体と、前記感ガス体を加熱するヒータと、前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御回路と、前記感ガス体の電気的特性値から前記検出対象ガスを検出する検出回路とを備え、
燃焼時及び燃焼停止時のそれぞれにおいて、前記ヒータ制御回路が前記ヒータへの通電を制御することによって、燃料ガスに対する感度が低温時に比べて高感度となる温度範囲に前記感ガス体が加熱される高温期間と、不完全燃焼ガスに対する感度が前記高温期間に比べて高感度となる温度範囲に前記感ガス体が加熱される低温期間とが、周期的に設けられており、
前記ヒータ制御回路は、前記高温期間及び前記低温期間の繰り返しの周期において前記高温期間以外の期間が燃焼停止時には燃焼時に比べて長くなるように、前記ヒータへの通電を制御しており、
前記検出回路は、前記高温期間及び前記低温期間のそれぞれで前記感ガス体の電気的特性値から前記検出対象ガスの検出を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼時において、前記ヒータ制御回路は、前記高温期間と前記低温期間とが交互に繰り返すように前記ヒータへの通電を制御しており、
前記燃焼停止時において、前記ヒータ制御回路は、前記高温期間と、前記低温期間と、前記ヒータへの通電を停止する停止期間とが周期的に繰り返すように前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御回路が、前記燃焼停止時は前記燃焼時に比べて前記低温期間を長くするように前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼停止時に前記ガス検出部が燃料ガスを検出すると、前記報知部が、燃料の漏出を報知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記燃焼停止時に前記ガス検出部が燃料ガスを検出すると、前記燃焼制御部が、前記燃焼部による燃料への着火を禁止することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスを燃焼させる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃性ガスを燃焼させる燃焼機器において、ガス供給路からのガス漏れや不完全燃焼を検出するために、可燃性ガスや不完全燃焼ガスを検出可能なガス検知装置を備えたものがあった（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスファンヒータのように置き場所を変更できる燃焼装置に可燃性ガスを供給するためには、燃焼装置及びガス栓の接続口にそれぞれ適合した接続具を有するガスコードが使用される。ここで、燃焼装置の接続口に適合した接続具を有する正規のガスコードが使用されず、接続口に適合した接続具が設けられていないゴム管が燃焼装置の接続口に接続された場合、ゴム管と接続口との接続状態が完全で無いため、ゴム管が接続口から外れて燃料ガスが漏れる可能性があった。上記特許文献に開示された燃焼装置は、ガス漏れを検出するためのガス検知装置を備えているが、このガス検知装置は燃焼中のガス漏れを検出するためのもので、燃焼停止時は電力消費を低減するためにガス検知装置を停止させているので、燃焼停止時にガス漏れの検知が行えないという問題があった。
【０００５】
また特許文献１に記載の燃焼機器において、燃焼停止時にガス検知装置が停止されると、ガス検知装置が備える感ガス体に水分が付着し、付着した水分の影響で燃焼開始時は感ガス体の感度が変化し、検知性能が低下する可能性があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、消費電力を抑制しつつ、燃焼停止時においても検出対象ガスを検出可能な燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、燃料を燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部の燃焼状態を制御する燃焼制御部と、漏出した燃料ガス及び不完全燃焼により発生する不完全燃焼ガスの両方を検出対象ガスとして前記検出対象ガスを検出するガス検出部と、前記ガス検出部が前記検出対象ガスを検出すると報知動作を行う報知部を備える。前記ガス検出部は、前記検出対象ガスに感応して電気的特性値が変化する感ガス体と、前記感ガス体を加熱するヒータと、前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御回路と、前記感ガス体の電気的特性値から前記検出対象ガスを検出する検出回路とを備える。そして、燃焼時及び燃焼停止時のそれぞれにおいて、前記ヒータ制御回路が前記ヒータへの通電を制御することによって、燃料ガスに対する感度が低温時に比べて高感度となる温度範囲に前記感ガス体が加熱される高温期間と、不完全燃焼ガスに対する感度が前記高温期間に比べて高感度となる温度範囲に前記感ガス体が加熱される低温期間とが、周期的に設けられている。前記ヒータ制御回路は、前記高温期間及び前記低温期間の繰り返しの周期において前記高温期間以外の期間が燃焼停止時には燃焼時に比べて長くなるように、前記ヒータへの通電を制御している。前記検出回路は、前記高温期間及び前記低温期間のそれぞれで前記感ガス体の電気的特性値から前記検出対象ガスを検出することを特徴とする。ここにおいて、燃料には、メタンを主成分とする都市ガスやプロパンガスなどのガス燃料や、石油ストーブや石油ファンヒータで使用される灯油などの液体燃料が含まれる。そして、燃料がガス燃料の場合は、ガス燃料それ自体がガス検出部によって検出される燃料ガスとなり、燃料が液体燃料の場合は、液体燃料が気化して発生したガスがガス検出部によって検出される燃料ガスとなる。
【０００８】
請求項２の発明では、前記燃焼時において、前記ヒータ制御回路は、前記高温期間と前記低温期間とが交互に繰り返すように前記ヒータへの通電を制御してもよい。また、前記燃焼停止時において、前記ヒータ制御回路は、前記高温期間と、前記低温期間と、前記ヒータへの通電を停止する停止期間とが周期的に繰り返すように前記ヒータへの通電を制御してもよい。
【０００９】
請求項３の発明では、前記ヒータ制御回路が、前記燃焼停止時は前記燃焼時に比べて前記低温期間を長くするように前記前記ヒータへの通電を制御してもよい。
【００１０】
請求項４の発明は、前記燃焼停止時に前記ガス検出部が燃料ガスを検出すると、前記報知部が、燃料の漏出を報知してもよい。
【００１１】
請求項５の発明は、前記燃焼停止時に前記ガス検出部が燃料ガスを検出すると、前記燃焼制御部が、前記燃焼部による燃料への着火を禁止してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、燃焼停止時において、ヒータ制御回路は、ヒータに通電して、検出対象ガスに対する感度が検出対象ガス以外のガスに対する感度よりも高くなるような温度範囲に感ガス体を加熱する加熱期間を間欠的に設けている。そして、ガス検出回路は、感ガス体が上記温度範囲に加熱された状態で感ガス体の電気的特性値から検出対象ガスを検出しているので、燃焼停止時においても、検出対象ガスの検出が可能になる。またヒータ制御回路は、燃焼停止時において加熱期間を間欠的に設けているので、感ガス体を上記温度範囲に加熱し続ける場合に比べて消費電力を低減でき、また感ガス体に高い電力が供給される期間が短縮されるから、感ガス体の劣化を抑制できる。また、ヒータへの通電を停止する間に感ガス体に付着した水分の影響を受けて、通電開始直後は感ガス体の感度が変化する可能性があるが、本実施形態では燃焼停止中も感ガス体を加熱する期間を間欠的に設けているので、感ガス体に付着した水分を蒸発させることによって、水分の影響による感度の変化を抑制できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、停止期間を設けることでヒータを加熱し続ける場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、燃焼停止時には燃焼時に比べて低温期間を長くすることで、単位時間あたりの消費電力を低減することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、燃焼停止時にも燃料の漏出をユーザに報知することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、燃焼停止時に燃料ガスが検出されると燃料への着火が禁止されるので、漏れた燃料に引火する可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の燃焼装置に用いられるガス検出部の概略的な回路図である。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】同上に用いられる感ガス部を収納したパッケージの断面図である。
【図４】同上に用いられるパッケージが外ケースに収納された状態の一部を破断した斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は同上の燃焼時におけるガス検出部の動作を説明するタイムチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は同上に用いられるガス検出部のヒータに印加されるヒータ電圧の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を、燃料ガス（例えば都市ガス）を燃焼させて室内を暖房するガスファンヒータのような暖房装置に適用した実施形態について図１〜図６を参照して説明する。尚、本発明に係る燃焼装置を暖房装置に限定する趣旨のものではなく、燃料の燃焼部を備えた燃焼装置であれば、燃料の燃焼熱で水を温める給湯装置や、ガスコンロなどのガス調理器でもよい。
【００１９】
図２は燃焼装置１のブロック図であり、制御回路部１０と、燃焼部１１と、燃料供給部１２と、送風部１３と、ガス検出部１４と、操作部１５と、報知部１６と、電源回路部１７とを備える。
【００２０】
燃焼装置１のガス接続口１８は、部屋内に設けられたガス栓Ｐ１に、ゴム管の両端に接続具が設けられたガスコードＨ１を介して接続される。ガス栓Ｐ１からガスコードＨ１を介してガス接続口１８に供給された燃料ガス（例えばメタン（ＣＨ４）を主成分とする都市ガス１２Ａ，１３Ａなど）は燃料供給部１２に送られる。
【００２１】
燃料供給部１２は、ガス接続口１８と燃焼部１１との間のガス供給路に設けられ、制御回路部１０から入力される制御信号に応じて、燃焼部１１への燃料ガスの供給量を調整する。
【００２２】
燃焼部１１は、燃料供給部１２を介して供給される燃料ガスを燃焼させるバーナからなり、バーナの燃焼熱によって空気を暖める。
【００２３】
送風部１３は、燃焼装置本体（図示せず）の背面側に設けられた吸気口から外気を吸い込み、内部に吸い込んだ空気を燃焼装置本体の前面側に設けられた送風口から外部へと送風する。吸気口と送風口との間の空気の流路には燃焼部１１が配置され、吸気口から導入された外気は燃焼部１１の燃焼熱によって暖められた後、送風口から外部に送風される。
【００２４】
ガス検出部１４は、ガス供給路（例えばガスコードＨ１とガス接続口１８との接続部分や燃焼装置本体内のガス配管など）から漏出する燃料ガス（例えばメタンなど）と、不完全燃焼により発生する不完全燃焼ガス（例えば一酸化炭素）の両方を検出対象ガスとする。ガス検出部１４は、燃料ガス及び不完全燃焼ガスの検出動作を行い、検出結果を制御回路部１０に出力する。
【００２５】
操作部１５は燃焼装置本体の表面に設けられ、暖房運転の開始操作、停止操作や暖房温度の設定操作など各種の操作を行うために設けられている。
【００２６】
報知部１６は、例えばビープ音や音声メッセージなどの報知音を出力するスピーカからなり、制御回路部１０からの出力信号により所望の報知音を出力する。
【００２７】
制御回路部１０は例えばマイクロコンピュータを構成要素として備え、操作部１５からの操作入力、及び、ガス検出部１４の検出結果に応じて、燃焼装置１の全般的な動作を制御する。
【００２８】
電源回路部１７は、商用交流電源ＡＣから電源の供給を受けて、上述の各部に動作電力を供給する。
【００２９】
次に、図１のブロック図を参照してガス検出部１４の構成をより詳細に説明する。このガス検出部１４は、感ガス体２０と、ヒータ２１と、中心電極２２と、サーミスタ２３と、信号処理回路２４と、定電圧回路２５とを備える。
【００３０】
定電圧回路２５は、電源回路部１７から電源供給を受けて一定の直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を生成し、信号処理回路２４などに動作電圧を供給する。
【００３１】
感ガス体２０は、例えば酸化錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物半導体の焼結体からなり、雰囲気中の検出対象ガスに感応して電気的特性値である電気抵抗が変化する。検出対象ガスの濃度が高くなるほど、感ガス体２０の酸化還元反応によって、感ガス体２０の電気抵抗は小さくなる。この種の感ガス体２０では、検出対象ガスの種類によって、ガス感度が高感度となる温度範囲が異なっている。例えば４００℃付近の比較的高温の温度範囲では、不完全燃焼ガスである一酸化炭素の感度に比べて、燃料ガスであるメタンの感度が十分高感度であり、この温度範囲における抵抗値変化からメタンを選択的に検知することが可能となっている。また８０℃付近の比較的低温の温度範囲では、燃料ガスであるメタンの感度に比べて、不完全燃焼ガスである一酸化炭素の感度が十分高感度であり、この温度範囲における抵抗値変化から一酸化炭素を選択的に検知することが可能となっている。尚、検出対象ガスに対する感度が他のガス種に比べて高感度となる温度範囲は、要求されるガス検知精度、感ガス体２０の組成、検出対象ガスの種類やその検出対象ガスに対して想定されるガス検知時（警報発報時）の濃度などに応じて適宜設定される。
【００３２】
感ガス体２０の材料である金属酸化物半導体には、雑ガスに対する感度を低減させる触媒を担持していることが好ましい。このような触媒としては、パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）等がある。これらの触媒は一種類が単独で用いられてもよいし、２種類以上が併用して用いられてもよい。特に触媒としてＰｄが用いられる場合、感ガス体２０の応答性が向上する。すなわち、検出対象ガスのガス濃度が上昇するのに伴って、感ガス体２０の電気抵抗が変化し始めてから、電気抵抗が安定するまでに要する時間が短縮される。
【００３３】
図３に示すように、感ガス体２０の内部にはヒータ２１と中心電極２２とが埋設される。ヒータ２１は貴金属線（例えば白金線）をコイル状に巻回して形成されている。中心電極２２は棒状の貴金属線（例えば白金線）からなり、コイル状に形成されたヒータ２１の中心を貫通するように配置されている。図１中に感ガス体２０の等価回路を示してあり、ヒータ２１の電気抵抗をＲｈとし、ヒータ２１の一端と中心電極２２との間の感ガス体２０の電気抵抗をＲｓとしている。
【００３４】
この感ガス体２０は図３及び図４に示すようにベース３１とケース３２とからなるパッケージ３０内に収納されている。ベース３１は絶縁性の樹脂により円盤状に形成され、３本のリード端子３３ａ，３３ｂ，３３ｃがベース３１を厚み方向に貫通するように設けられている。ヒータ２１の両端はそれぞれリード端子３３ａ，３３ｂに溶接され、中心電極２２の一端はリード端子３３ｃに溶接されている。ケース３２は金属材料により、円筒状の筒部３２ａと、筒部３２ａの上端部から内側に張り出すように設けられた上板部３２ｂとを一体に備えている。上板部３２ｂの中央には通気用の貫通孔３２ｃが設けられ、この貫通孔３２ｃには塵や埃の侵入を抑制するために例えばステンレス製の金網３４が取り付けられている。
【００３５】
そして、このパッケージ３０は、合成樹脂製の外ケース４０内に収納されている。外ケース４０は、筒部３２ａの外径よりも内径が若干大きめに形成された円筒状の筒部４０ａと、筒部４０ａの上端部から内側に張り出すように設けられた上板部４０ｂとを一体に備えている。上板部４０ｂの中央には通気用の開口４０ｃが設けられ、この開口４０ｃには例えばステンレス製の金網４１が取り付けられている。外ケース４０の内部には、貫通孔３２ｃを内側に向けた状態でパッケージ３０が収納されており、貫通孔３２ｃと開口４０ｃとの間のガス流路にはフィルタ４２が配置されている。このフィルタ４２は例えば活性炭、シリカゲル等で形成され、また活性炭とシリカゲルとを組み合わせた材料で形成されても良い。フィルタ４２が設けられていると、開口４０ｃから外ケース４０内に流入したガスに含まれる雑ガス（例えばＮＯｘ、アルコールのような有機溶剤の蒸気等）や被毒ガス（例えばシリコン蒸気等）がフィルタ４２に除去される。これにより、パッケージ３０内に流入する雑ガスや被毒ガスが低減されるから、雑ガスによる誤検知が抑制され、また感ガス体２０が被毒ガスによって被毒されにくくなる。
【００３６】
ヒータ２１は、上述のように感ガス体２０の内部に埋設されており、その両端は感ガス体２０の外部に露出している。そして、ヒータ２１はスイッチング素子Ｑ１を介して定電圧回路２５の出力端子間に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）からなり、そのゲート電極は信号処理回路２４の出力端子Ｔ１に接続され、信号処理回路２４からの出力信号に応じてオン／オフが切り替えられる。信号処理回路２４は、出力端子Ｔ１からスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に出力するデューティ信号のパルス幅を制御することで、ヒータ２１に印加される電圧の平均値及び消費電力を調整し、それによって感ガス体２０の温度を制御する。例えば信号処理回路２４は、燃料ガスを検知する高温期間では、ヒータ２１に印加される電圧の平均値を約０．９Ｖ、消費電力を約１５０ｍＷとすることで、感ガス体２０の温度を約４００℃に制御する。また信号処理回路２４は、不完全燃焼ガスを検知する低温期間では、ヒータ２１に印加される電圧の平均値を約０．２Ｖ、消費電力を約３６ｍＷとすることで、感ガス体２０の温度を約８０℃に制御する。ここにおいて、信号処理回路２４とスイッチング素子Ｑ１とで、ヒータ２１への通電を制御するヒータ制御回路が構成される。
【００３７】
また中心電極２２の両端は感ガス体２０の外部に露出している。中心電極２２の一方の端部は、負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してそれぞれ信号処理回路２４の出力端子Ｔ２，Ｔ３に電気的に接続されるとともに、信号処理回路２４のＡ／Ｄ入力端子Ｔ４に接続される。信号処理回路２４は、出力端子Ｔ２又はＴ３から一定電圧を出力し、負荷抵抗Ｒ１又はＲ２と感ガス体２０との直列回路に一定電圧を印加した状態で、中心電極２２の電圧Ｖ１をＡ／Ｄ入力端子Ｔ４から取り込んでいる。ここで、感ガス体２０の電気抵抗が検出対象ガスのガス濃度に応じて変化すると、負荷抵抗Ｒ１又はＲ２と感ガス体２０との分圧比が変化して、中心電極２２の電圧Ｖ１が変化する。例えば検出対象ガスのガス濃度が上昇すると、感ガス体２０の電気抵抗が減少するので、分圧比の変化によって中心電極２２の電圧Ｖ１は低下する。信号処理回路２４は、出力端子Ｔ２又はＴ３から一定電圧を出力している状態で、Ａ／Ｄ入力端子Ｔ４に入力される電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換して取り込んでおり、この電圧Ｖ１から感ガス体２０の抵抗値を求めることができる。
【００３８】
また、サーミスタ２３と抵抗Ｒ３との直列回路が定電圧回路２５の両端間に接続され、サーミスタ２３及び抵抗Ｒ３の接続点の電圧Ｖ２は信号処理回路２４のＡ／Ｄ入力端子Ｔ５に入力されている。サーミスタ２３の電気抵抗は温度に応じて変化するので、温度変化に応じてサーミスタ２３と抵抗Ｒ３との分圧比が変化し、それによって電圧Ｖ２の値が変化する。信号処理回路２４の内蔵メモリ（図示せず）には、雰囲気温度と電圧Ｖ２との関係を示す検量線データが予め記憶されている。信号処理回路２４は、この検量線データと、Ａ／Ｄ入力端子Ｔ５から取り込んだ電圧Ｖ２の値とをもとに、雰囲気温度を求めることができる。感ガス体２０は温湿度の影響を受けてその電気抵抗が変化するため、信号処理回路２４は、サーミスタ２３を用いて検出した雰囲気温度をもとに、感ガス体２０の電気抵抗を補正している。
【００３９】
ところで、上述の感ガス体２０は適宜の手法で作製される。例えば感ガス体２０に含まれる酸化物半導体がＳｎＯ２である場合、適宜の手法で調製されたＳｎＯ２の粉末が用いられる。例えばＳｎＣｌ４の水溶液をＮＨ４で加水分解してスズ酸ゾルを調製する。このスズ酸ゾルを風乾した後、例えば５５０〜７００℃の空気雰囲気中で０．５〜３時間焼成する。この焼成により得られたＳｎＯ２の塊状物が粉砕されると、ＳｎＯ２の粉末が得られる。粉末状のＳｎＯ２にパラジウム（Ｐｄ）を担持させるためには、ＳｎＯ２の粉末にＰｄの王水溶液を含浸させ、例えば５００℃の空気雰囲気中で１時間焼成する。Ｐｄの担持量は例えばＳｎＯ２に対して１．７質量％とすることができる。またＰｄに加えて、タングステン（Ｗ）をＳｎＯ２に対して５質量％担持させても良い。またＰｄ及びＷに加えて、ＳｎＯ２に白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、セリウム（Ｃｅ）、モリブデン（Ｍｏ）の内の１つ又は複数を、ＳｎＯ２に対して０．５質量％程度担持させても良い。骨材が使用される場合は、ＳｎＯ２の粉末とアルミナ（α−アルミナ）等の骨材の粉末とを混合する。この混合物に、ポリエチレングリコール、グリセリン、テルピネオール等の有機溶剤が加えられると、ペースト状の混合物が調製される。このペースト状の混合物が、リード端子３３ａ〜３３ｃに支持されたヒータ２１及び中心電極２２の周囲に塗布され、例えば５００℃の空気雰囲気中で１時間焼成されると、感ガス体２０が形成される。
【００４０】
尚、感ガス体２０は平板状、球状（楕円球状を含む）等の適宜の形状に形成され、また感ガス体２０の寸法も適宜設計される。本実施形態では、図３に示すように感ガス体２０は長手方向の径が略０．５ｍｍ、短手方向の径が略０．３ｍｍの楕円球状に形成されている。感ガス体２０が球状に形成されると、感ガス体２０が平板状や円筒状に形成される場合と比べて感ガス体２０の小型化が可能であり、その結果、感ガス体２０の熱容量を低減することができる。
【００４１】
次に、本実施形態の燃焼装置１の動作について説明する。先ず燃焼運転時における燃焼装置１の動作について説明する。ユーザが操作部１５を用いて運転開始の操作を行うと、制御回路部１０は、燃料供給部１２から燃料供給を開始させるとともに、燃焼部１１に燃料供給部１２から供給された燃料ガスを燃焼させ、燃焼熱で暖められた空気を送風部１３により送風させる。制御回路部１０は、操作部１５からの指示内容に応じて、燃料供給部１２からの燃料ガスの供給量を制御するとともに、送風部１３からの送風量を制御することで、暖房量を調節している。
【００４２】
この燃焼時において、ガス検出部１４は、制御回路部１０からの制御命令に従って、燃料ガス及び不完全燃焼ガスの検出を定期的に行っている。
【００４３】
図５はガス検出部１４の動作を説明するタイミングチャートであり、同図（ａ）はヒータ２１に印加される電圧（以下、この電圧をヒータ電圧と言う。）の平均値、同図（ｂ）はガス検出を行うタイミング、同図（ｃ）は使用する負荷抵抗をそれぞれ示している。
【００４４】
ガス検出部１４の信号処理回路２４は、出力端子Ｔ１から出力するデューティ信号のデューティ比を調整することによって、ヒータ電圧の平均値が約０．９Ｖとなる期間Ｔａ（約５秒）と、約０．２Ｖとなる期間Ｔｂ（約２０秒）を交互に設けている。ここで、期間Ｔａでは感ガス体２０は約４００℃に加熱され、期間Ｔｂでは感ガス体２０は約８０℃に加熱されており、期間Ｔａが高温期間、期間Ｔｂが低温期間となる。信号処理回路２４は、高温期間Ｔａが終わる直前のタイミングで燃料ガスの検出を行い、また低温期間Ｔｂが終わる直前のタイミングで不完全燃焼ガスの検出を行っている。また信号処理回路２４は、高温期間Ｔａから低温期間Ｔｂに切り替わった時点から所定時間Ｔｅ（約０．６秒）が経過したタイミングで、雑ガスである水素ガスの検出を行っている。
【００４５】
信号処理回路２４は、高温期間Ｔａにおいて出力端子Ｔ２から一定電圧を出力させ、出力端子Ｔ３の出力をゼロとすることで、負荷抵抗Ｒ１と感ガス体２０との直列回路に一定電圧を印加する。高温期間Ｔａが終了する直前の時刻ｔ１（図５（ｂ）の○印の時点）で、信号処理回路２４はＡ／Ｄ入力端子Ｔ４，Ｔ５に入力される電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれＡ／Ｄ変換し、電圧Ｖ２から求めた周囲温度をもとに電圧Ｖ１の温度補正を行う。そして、信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１と、燃料ガスであるメタンの検出レベル（例えば５０００ｐｐｍ）に対応して設定された第１基準電圧との高低を比較する。信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１が第１基準電圧を下回ると、燃料ガスの濃度が検出レベルを超えていることからガス漏れ発生と判断し、ガス漏れの検知信号を制御回路部１０に出力する。制御回路部１０は、ガス検出部１４からガス漏れの検知信号が入力されると、燃焼部１１及び燃料供給部１２の動作を停止させて、燃料ガスの燃焼を停止させ、且つ、報知部１６により燃料ガスのガス漏れを報知させる。尚、燃料ガスであるメタンの検出レベルは、通常、爆発下限界（ＬＥＬ：Lower Explosive Limit）である５００００ｐｐｍの１０分の１の濃度である５０００ｐｐｍに設定されている。
【００４６】
また信号処理回路２４は、低温期間Ｔｂに切り替わった後も所定時間Ｔｅが経過するまでは、出力端子Ｔ２から一定電圧を出力させ、出力端子Ｔ３の出力をゼロとすることで、負荷抵抗Ｒ１と感ガス体２０との直列回路に一定電圧を印加する。低温期間Ｔｂに切り替わってから所定時間Ｔｅが経過した時点（図５（ｂ）の△印の時点）で、信号処理回路２４は、Ａ／Ｄ入力端子Ｔ４，Ｔ５に入力される電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれＡ／Ｄ変換し、電圧Ｖ２から求めた周囲温度をもとに電圧Ｖ１の温度補正を行う。そして、信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１と、雑ガスである水素ガスの検出レベルに対応して設定された第３基準電圧との高低を比較する。信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１が第３基準電圧を下回ると、水素ガスの濃度が検出レベルを超えていることから雑ガスが存在すると判断し、不完全燃焼ガスや燃料ガスの検知レベルを変更するなどして雑ガスによる誤検知が起こりにくくする。
【００４７】
また信号処理回路２４は、低温期間Ｔｂにおいて雑ガスの検出動作が終了すると、出力端子Ｔ３から一定電圧を出力させ、出力端子Ｔ２の出力をゼロとすることで、負荷抵抗Ｒ２と感ガス体２０との直列回路に一定電圧を印加する。そして、低温期間Ｔｂが終了する直前の時刻ｔ２（図５（ｂ）の●印の時点）で、信号処理回路２４は、Ａ／Ｄ入力端子Ｔ４，Ｔ５に入力される電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれＡ／Ｄ変換し、電圧Ｖ２から求めた周囲温度をもとに電圧Ｖ１の温度補正を行う。信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１と、不完全燃焼ガスである一酸化炭素の検出レベル（例えば３００ｐｐｍ）に対応して設定された第２基準電圧との高低を比較する。信号処理回路２４は、温度補正後の電圧Ｖ１が第２基準電圧を下回ると、不完全燃焼ガスの濃度が検出レベルを超えていることから不完全燃焼発生と判断し、不完全燃焼の検知信号を制御回路部１０に出力する。制御回路部１０は、ガス検出部１４から不完全燃焼の検知信号が入力されると、燃焼部１１及び燃料供給部１２の動作を停止させて、燃料ガスの燃焼を停止させ、且つ、報知部１６により不完全燃焼の発生を報知させる。
【００４８】
以上のように燃焼時において、ガス検出部１４の信号処理回路２４は、高温期間Ｔａと低温期間Ｔｂとを交互に繰り返すことによって、燃料ガス及び不完全燃焼ガスの有無を逐次検知している。ここにおいて、信号処理回路２４と負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２とで、感ガス体２０の電気的特性値から検出対象ガスの検出を行う検出部が構成される。尚、燃料ガス、不完全燃焼ガス及び水素ガスの検出レベルにそれぞれ対応した第１基準電圧、第２基準電圧、第３基準電圧は、信号処理回路２４を構成するマイクロコンピュータの内部メモリに予め設定されている。
【００４９】
次に燃焼装置１の燃焼停止時における動作について説明する。ユーザが操作部１５を用いて運転停止の操作を行うと、制御回路部１０は、燃料供給部１２による燃料供給を停止させて、燃焼部１１での燃焼を停止させるとともに、送風部１３による送風動作を停止させる。
【００５０】
ガス検出部１４は、燃焼停止時においても制御回路部１０からの制御命令に従って、燃料ガスの検出を行っている。図６（ｂ）は、燃焼停止時においてヒータ２１に印加されるヒータ電圧の平均値を示すタイムチャートである。ガス検出部１４の信号処理回路２４は
、スイッチング素子Ｑ１を駆動するデューティ信号のデューティ比を調整することによって、ヒータ電圧の平均値が約０．９Ｖとなる期間Ｔａ（約５秒）と、約０．２Ｖとなる期間Ｔｂ（約２０秒）と、ヒータ２１への通電を停止する停止期間Ｔｃ（約１００秒）とを、Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃの順番で周期的に繰り返している（１２５秒周期）。期間Ｔａでは感ガス体２０は約４００℃に加熱され、期間Ｔｂでは感ガス体２０は約８０℃に加熱される。そして、ガス検出部１４の信号処理回路２４は、高温期間Ｔａが終了する直前のタイミングで、上述と同様の検出処理を行って、燃料ガスの有無を検出している。この場合、ガス検出部１４の消費電力は期間Ｔａで１５０ｍＷ、期間Ｔｂで３６ｍＷ、期間Ｔｃで１８ｍＷであり、単位時間あたりの平均消費電力は約２７ｍＷ／秒となる。尚、センサ電圧がゼロの期間Ｔｃでも、信号処理回路２４や定電圧回路２５などの消費電力によって１８ｍＷの待機電力が発生している。
【００５１】
一方、図６（ａ）は通常の燃焼時におけるヒータ電圧の平均値を示し、ヒータ電圧の平均値が約０．９Ｖとなる期間Ｔａ（５秒）と、平均値が約０．２Ｖとなる期間Ｔｂ（２０秒）とが交互に繰り返されている（２５秒周期）。この場合、ガス検出部１４の消費電力は期間Ｔａで１５０ｍＷ、期間Ｔｂで３６ｍＷとなり、単位時間あたりの平均消費電力は約６０ｍＷ／秒となっている。
【００５２】
このように、燃焼停止時において感ガス体２０を比較的高温に加熱する高温期間と、比較的低温に加熱する低温期間と、加熱を停止する停止期間とを周期的に繰り返すことで、燃焼時に比べて消費電力を低減しつつ、燃焼停止時においても燃料ガスの有無を検出できる。尚、停止期間Ｔｃを設けることによって検出対象ガスである燃料ガスの検知性能は低下するが、最低限の検知性能を維持できる範囲で燃料ガスの検出を行う高温状態に加熱する期間を間欠的に設ければ良い。検出対象ガスがメタンのような燃料ガスであれば、爆発下限界の４分の１の濃度を少なくとも検出できる程度に、感ガス体２０を間欠的に加熱すればよい。
【００５３】
また、信号処理回路２４は、スイッチング素子Ｑ１を駆動するデューティ信号のデューティ比を調整することによって、ヒータ電圧の平均値を図６（ｂ）に示すようなパターンで変化させているが、ヒータ電圧の印加パターンはこれに限定されない。すなわち、ガス検出部１４の信号処理回路２４は、燃焼停止時においても検出対象ガスである燃料ガスを検出できるように、感ガス体２０を高温状態に加熱する期間を間欠的に設けることができるのであれば、図６（ｂ）に示す印加パターンに限定されない。例えば図６（ｃ）に示すように、ヒータ電圧の平均値が約０．９Ｖとなる期間Ｔａ（５秒）と、平均値が約０．２Ｖとなる期間Ｔｄとを交互に設け、期間Ｔｄの長さを燃焼時に比べて長い時間（例えば５５秒）に設定してもよい（６０秒周期）。この場合、ガス検出部１４の消費電力は期間Ｔａで１５０ｍＷ、期間Ｔｄで３６ｍＷであり、単位時間あたりの平均消費電力は約４６ｍＷ／秒となるので、燃焼時よりも平均消費電力を低減できる。したがって、図６（ｃ）に示すように低温期間を燃焼時よりも長くすることで、燃焼時に比べて消費電力を低減しつつ、燃焼停止時においても燃料ガスの有無を検出できる。
【００５４】
上述のように本実施形態の燃焼装置１は、燃焼部１１と、制御回路部１０（燃焼制御部）と、ガス検出部１４と、報知部１６とを備える。燃焼部１１は燃料（例えば都市ガスのような燃料ガス）を燃焼させる。燃焼制御部たる制御回路部１０は燃焼部１１の燃焼状態を制御する。ガス検出部１４は、漏出した燃料ガス、及び、不完全燃焼により発生する不完全燃焼ガスのうち少なくとも何れか一方を検出対象ガスとして、検出対象ガスの検出を行う。報知部１６はガス検出部１４が検出対象ガスを検出すると報知動作を行う。ガス検出部１４は感ガス体２０とヒータ２１とヒータ制御回路（信号処理回路２４及びスイッチング素子Ｑ１からなる）と検出回路（信号処理回路２４及び負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる）とを備える。感ガス体２０は、検出対象ガスに感応して電気的特性値（例えば電気抵抗）が変化する。ヒータ２１は、検出対象ガスに対する感度が検出対象ガス以外のガスに対する感度よりも高くなるような温度範囲に感ガス体２０を加熱する。ヒータ制御回路（信号処理回路２４及びスイッチング素子Ｑ１からなる）はヒータ２１への通電を制御する。検出回路（信号処理回路２４及び負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる）は感ガス体２０の電気的特性値から検出対象ガスを検出する。そして、燃焼停止時において、ヒータ制御回路は、ヒータ２１に通電して感ガス体２０を上記の温度範囲に加熱する加熱期間を間欠的に設け、ガス検出回路は、感ガス体２０が上記の温度範囲に加熱された状態で感ガス体２０の電気的特性値から検出対象ガスの検出を行っている。
【００５５】
このように、燃焼停止時において、ヒータ制御回路は、ヒータ２１に通電して、感ガス体２０を上記の温度範囲に加熱する加熱期間を間欠的に設けている。そして、ガス検出回路は、感ガス体２０が上記の温度範囲に加熱された状態で感ガス体２０の電気的特性値から検出対象ガスを検出しているので、燃焼停止時においても、検出対象ガスの検出が可能になる。また燃焼停止時においてヒータ制御回路はヒータ２１を間欠的に加熱しているので、ヒータ２１を加熱し続ける場合に比べて消費電力を低減でき、また感ガス体２０に高電力が供給される期間が短縮されるから、感ガス体２０の劣化を抑制できる。また、ヒータ２１への通電を停止する間に感ガス体２０に付着した水分の影響を受けて、通電開始直後は感ガス体２０の感度が変化する可能性があるが、本実施形態では燃焼停止中も感ガス体２０を加熱する期間を間欠的に設けているので、感ガス体２０に付着した水分を蒸発させることによって、水分の影響による感度の変化を抑制できる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、ガス検出部１４が燃料ガス及び不完全燃焼ガスの両方を検出対象ガスとしており、燃焼停止時において、ヒータ制御回路は、燃料ガスに対する感度が低温時に比べて高感度となる高温期間と、不完全燃焼ガスに対する感度が高温期間に比べて高感度となる低温期間と、ヒータ２１への通電を停止する停止期間とを周期的に繰り返すようにヒータ２１への通電を制御している（図６（ｂ）参照）。
【００５７】
このように、燃焼停止時はヒータ２１への通電を停止する停止期間を設けることで、ヒータ２１を加熱し続ける場合に比べて消費電力を低減することができる。
【００５８】
また、上述の実施形態において、ガス検出部１４が燃料ガス及び不完全燃焼ガスの両方を検出対象ガスとし、燃焼時及び燃焼停止時のそれぞれで、ヒータ制御回路は、燃料ガスに対する感度が低温時に比べて高感度となる高温期間と、不完全燃焼ガスに対する感度が高温期間に比べて高感度となる低温期間とが交互に繰り返すようにヒータ２１への通電を制御し、且つ、燃焼停止時は燃焼時に比べて低温期間を長くすることも好ましい。
【００５９】
これにより、燃焼停止時には燃焼時に比べて低温期間を長くすることで、単位時間あたりの消費電力を低減することができる。
【００６０】
また、上述の実施形態において、ガス検出部１４が少なくとも燃料ガスを検出対象ガスとし、燃焼停止時にガス検出部１４が燃料ガスを検出すると、報知部１６が、燃料の漏出を報知することも好ましい
これにより、燃焼停止時において燃料ガスが検出されると、報知部１６が報知動作を行うことによって、燃料の漏出をユーザに知らしめることができる。
【００６１】
また、上述の実施形態において、ガス検出部１４が少なくとも燃料ガスを検出対象ガスとし、燃焼停止時にガス検出部１４が燃料ガスを検出すると、燃焼制御部が、燃焼部１１による燃料への着火を禁止することも好ましい。
【００６２】
これにより、燃焼停止時に燃料の漏出が検出されると燃料への着火が禁止されるので、漏れた燃料に引火する可能性を低減できる。
【００６３】
尚、上述の実施形態ではガス検出部１４が、金属酸化物半導体を用いた感ガス体２０を備え、検出対象ガスのガス濃度に応じて変化する感ガス体２０の電気抵抗をもとに、検出対象ガスを検出しているが、検出対象ガスに感応して電気的特性値が変化するのであれば、電気抵抗以外の電気的特性値をもとに検出対象ガスを検出してもよい。また感ガス体２０を金属酸化物半導体ガスセンサに限定する趣旨のものではなく、接触燃焼式の感ガス体を備えていても良く、上述と同様、燃焼停止時において感ガス体を所定の温度範囲に加熱する加熱期間を間欠的に設けることで、燃焼停止時にも検出対象ガスの検知が可能になり、また加熱期間を間欠的に設けることでヒータ２１を加熱し続ける場合に比べて消費電力を低減できる。
【００６４】
また本実施形態では、燃料として都市ガスを用いる燃焼装置のガス検出部に本発明を適用する場合について例示したが、ガス燃料は、メタンを主成分とする都市ガスに限定されるものではなく、例えばプロパンガスでもよい。また本発明を、燃料として液体燃料を用いる燃焼装置用のガス検出部に適用することも可能である。この場合は、液体燃料を気化させたガスが燃料ガスとしてガス検出部に検出されることになる。また本発明は、上記の実施形態において例示したガスファンヒータ以外に、ガスストーブ、石油ファンヒータ、石油ストーブ、給湯装置等、種々の燃焼装置のガス検出部に適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  燃焼装置
１１  燃焼部
１２  燃料供給部
１４  ガス検出部
１６  報知部
２０  感ガス体
２１  ヒータ
２４  信号処理回路（ヒータ制御回路，検出回路）
Ｑ１  スイッチング素子（ヒータ制御回路）
Ｒ１，Ｒ２  負荷抵抗（検出回路）
【図１】
0006001289.tif 000002
【図２】
0006001289.tif 000003
【図３】
0006001289.tif 000004
【図４】
0006001289.tif 000005
【図５】
0006001289.tif 000006
【図６】
0006001289.tif 000007