(57)【要約】【課題】可燃性の燃料を消費して燃焼する燃焼部と、燃焼部の温度に応じた起電力を発生するサーモカップルと、を有するファンヒータに、２系統の着火検出機能部を設けることなく、燃焼部の失火に対する必要十分な安全対策を施す。【解決手段】サーモカップル５からのＴＣ電圧と基準電圧発生手段７からの常態用基準電圧との差分を規定の増幅率で増幅した差分電圧増幅手段６よりの電圧が予め記憶設定されている正常範囲にあり、燃焼部３が燃焼状態であると判定している時に、動作制御手段４が基準電圧発生手段７の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替え制御し、ＴＣ電圧と異常判定用基準電圧との差分を規定の増幅率で増幅した差分電圧増幅手段６よりの電圧情報に基づいて、差分電圧増幅手段６が正常状態か異常状態かを判定し、異常状態であると判定した場合には、ファンヒータ１の動作を強制的に停止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性の燃料を消費して燃焼する燃焼部と、該燃焼部の温度に応じた起電力を発生するサーモカップルと、を有する燃焼機能付き装置において、
予め定めた常態用基準電圧と異常判定用基準電圧の少なくとも２種類の基準電圧を発生可能な基準電圧発生手段と、
上記サーモカップルより得られる電圧と上記基準電圧発生手段より供給された基準電圧との差分電圧を予め定めた増幅率で増幅して出力する差分電圧増幅手段と、
上記基準電圧発生手段が常態用基準電圧を発生している際に、差分電圧増幅手段より得られる電圧情報に基づいて燃焼部が燃焼状態であるか否かを判定する燃焼状態判定手段と、
上記燃焼状態判定手段が燃焼状態と判定している時に、基準電圧発生手段の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替え、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段より出力される電圧情報に基づいて、差分電圧増幅手段が正常状態か異常状態かを判定する差分電圧増幅状態判定手段と、
上記差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、燃焼機能付き装置の動作を強制停止する停止制御手段と、
を備えることを特徴とする燃焼機能付き装置。
【請求項２】
上記差分電圧増幅状態判定手段は、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段より出力される電圧情報が、予め設定された正常電圧範囲内にあるか、正常電圧範囲を超えるかに基づいて、差分電圧増幅手段の状態を判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼機能付き装置。
【請求項３】
上記差分電圧増幅状態判定手段が判定に用いる正常電圧範囲の上限値と下限値は、外部からの操作で可変設定可能としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼機能付き装置。
【請求項４】
上記差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、この異常状態を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃焼機能付き装置。
【請求項５】
上記報知手段は、可視表示により異常を報知するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の燃焼機能付き装置。
【請求項６】
上記報知手段は、可聴音により異常を報知するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の燃焼機能付き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性の燃料を消費して燃焼する燃焼部と、該燃焼部の温度に応じた起電力を発生するサーモカップルと、を有する燃焼機能付き装置に関し、特に、サーモカップルで発生した電圧が適正な温度情報として信頼できるか否かを判定して機器の信頼性を高める技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスやオイル等の可燃性燃料を消費して燃焼する燃焼機能付き装置として、ファンヒータや給湯機などが知られており、これらの燃焼機能付き装置では、燃焼部の温度を検出するためにサーモカップル（ＴＣ）を用いるものがある。サーモカップルは燃焼部の温度に応じた起電力を発生するが、その電圧は極く低いものであることから、通常はＴＣ電圧増幅手段を設けてＴＣ電圧を適宜な増幅率で増幅した後に燃焼状態判定手段（制御用マイコンなどで構成される）へ供給し、この燃焼状態判定手段が増幅されたＴＣ電圧から燃焼部の温度を演算し、燃焼部が燃焼状態か否か（着火の有無）を判定するのである。
【０００３】
このように、サーモカップルからＴＣ電圧増幅手段を経て燃焼状態判定手段で着火検出を行うような着火検出機能部を設けた場合、着火検出機能部のどこか一部のみに故障が発生しても適正な着火検出を期せない。たとえば、ファンヒータの稼働中に何らかの原因で失火し、サーモカップルの検出電圧が低下したにも拘わらず、ＴＣ電圧増幅手段が故障していたために、燃焼状態であるかのような増幅ＴＣ電圧が燃焼状態判定手段に供給されてしまい、燃焼状態判定手段が着火状態であると誤判断して燃料ガスが供給され続けた場合、室内に充満した燃料ガスに引火して二次災害が引き起こされる危険性もある。そこで、従来の燃焼機能付き装置では、安全対策のために着火検出機能部を２系統設けておくことが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃焼機能付き装置の如く、２系統の着火検出機能部を設けることはコスト上大きな問題である。とはいえ、機器動作中の失火といった非常に危険な状態を的確に検出できないで、可燃性燃料が放出され続けるようでは、安全対策上問題である。
【０００５】
そこで、本発明は、２系統の着火検出機能部を設けることなく、比較的安価に必要十分な安全対策を施せる燃焼機能付き装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上気課題を解決するために、請求項１に係る発明は、可燃性の燃料を消費して燃焼する燃焼部と、該燃焼部の温度に応じた起電力を発生するサーモカップルと、を有する燃焼機能付き装置において、予め定めた常態用基準電圧と異常判定用基準電圧の少なくとも２種類の基準電圧を発生可能な基準電圧発生手段と、上記サーモカップルより得られる電圧と上記基準電圧発生手段より供給された基準電圧との差分電圧を予め定めた増幅率で増幅して出力する差分電圧増幅手段と、上記基準電圧発生手段が常態用基準電圧を発生している際に、差分電圧増幅手段より得られる電圧情報に基づいて燃焼部が燃焼状態であるか否かを判定する燃焼状態判定手段と、上記燃焼状態判定手段が燃焼状態と判定している時に、基準電圧発生手段の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替え、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段より出力される電圧情報に基づいて、差分電圧増幅手段が正常状態か異常状態かを判定する差分電圧増幅状態判定手段と、上記差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、燃焼機能付き装置の動作を強制停止する停止制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の燃焼機能付き装置において、上記差分電圧増幅状態判定手段は、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段より出力される電圧情報が、予め設定された正常電圧範囲内にあるか、正常電圧範囲を超えるかに基づいて、差分電圧増幅手段の状態を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載の燃焼機能付き装置において、上記差分電圧増幅状態判定手段が判定に用いる正常電圧範囲の上限値と下限値は、外部からの操作で可変設定可能としたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の燃焼機能付き装置において、上記差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、この異常状態を報知する報知手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、上記請求項４に記載の燃焼機能付き装置において、上記報知手段は、可視表示により異常を報知するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、上記請求項４に記載の燃焼機能付き装置において、上記報知手段は、可聴音により異常を報知するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係る燃焼機能付き装置をファンヒータに適用した実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
ファンヒータ１は、吸気口より外気を取り込んで排気口より排出する送風手段として機能するファンモータ２、ファンモータ２により形成される送風路に設けられる燃焼部３と、を備え、ファンモータ２への風量制御や燃焼部３への燃料供給制御を動作制御手段４によって行う。なお、動作制御手段４は、マイクロコンピュータ等から構成されるもので、ファンヒータ１における種々の制御を統括的に行うものであり、ファンモータ２や燃焼部３への制御だけでなく、安全面を考慮した種々の制御も行う。以下、動作制御手段４の諸機能について詳述する。
【００１４】
燃焼部３には、その温度に応じた起電力を発生するサーモカップル５を設けてあり、このサーモカップル５から得られる電圧（以下、ＴＣ電圧という）を受けた差分電圧増幅手段６は、基準電圧発生手段７より供給される基準電圧とＴＣ電圧との差分電圧を適宜増幅して動作制御手段４へ供給する。そして、差分電圧増幅手段６より供給された電圧を受けた動作制御手段４は、これを燃焼部３の温度情報として用いることで、燃焼部３が燃焼状態であるか否かを判定する。
【００１５】
上記基準電圧発生手段７は、予め定めた常態用基準電圧と異常判定用基準電圧の少なくとも２種類の基準電圧を発生可能であり、動作制御手段４からの制御指令に応じて、常態用基準電圧もしくは異常判定用基準電圧のどちらかを差分電圧増幅手段６へ供給するのである。
【００１６】
よって、動作制御手段４が燃焼部３の燃焼状態を判定する時には、基準電圧発生手段７に常態用基準電圧を発生させ、差分電圧増幅手段６から供給される常態判定用電圧（サーモカップル５からのＴＣ電圧と基準電圧発生手段７からの常態用基準電圧との差分を規定の増幅率で増幅した電圧）が、予め記憶設定されている正常範囲にあるか否かに基づいて燃焼部３が燃焼状態か否かを判定することができる。よって、ファンヒータ１を駆動させている筈なのに燃焼部３が燃焼状態ではないと動作制御手段４が判定した場合には、燃焼部３が失火するなどした危険な状態にあると推定できるので、ファンモータ２を停止させたり燃焼部３への燃料供給を停止させたりして、ファンヒータ１の動作を強制的に停止したり、この状態を使用者に報知したりすれば、機器の安全性を高めることができる。
【００１７】
しかし、各種電子部品から構成される差分電圧増幅手段６が故障して、適正な常態判定用電圧が動作制御手段４へ供給されていないような場合、特に、ファンヒータ１の稼働中に燃焼部３が失火しているにも拘わらず、差分電圧増幅手段６から燃焼状態と判定される常態判定用電圧が動作制御手段４へ供給されていた場合には、動作制御手段４で失火を検出できないことから燃焼部３へ可燃性燃料が供給され続けることとなり、大変危険である。
【００１８】
そこで、本実施形態に係るファンヒータ１においては、差分電圧増幅手段６からの常態判定用電圧に基づいて動作制御手段４が燃焼状態と判定している時に、予め設定したタイミングで動作制御手段４が基準電圧発生手段７の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替え制御し、差分電圧増幅手段６から供給される異常判定用電圧（サーモカップル５からのＴＣ電圧と基準電圧発生手段７からの異常判定用基準電圧との差分を規定の増幅率で増幅した電圧）情報に基づいて、差分電圧増幅手段６が正常状態か異常状態かを判定し、差分電圧増幅手段６が異常状態であると判定した場合には、ファンモータ２を停止させたり燃焼部３への燃料供給を停止させたりして、ファンヒータ１の動作を強制的に停止する。
【００１９】
すなわち、燃焼部３が燃焼状態か否かを判定するための温度情報を出力する差分電圧増幅手段６が故障などして、差分電圧を得る機能や所定の増幅率で増幅する機能が損なわれてしまった場合には、サーモカップル５からのＴＣ電圧と基準電圧発生手段７からの状態判定用電圧とから得られる電圧情報がたまたま燃焼部３の燃焼状態と判定できるものであったとしても、基準電圧発生手段７が発生する基準電圧を異常判定用基準電圧に変更した状態で差分電圧増幅手段６から得られる電圧情報によれば、差分電圧増幅手段６の機能が損なわれていることを的確に判定できるので、差分電圧増幅手段６が異常状態と判定された場合、すなわち、燃焼部３の燃焼状態を的確に判定できない場合に、ファンヒータ１の動作停止制御を行うようにすれば、従来の如く、着火検出機能部を２系統設けることなく、失火を検出できないまま燃料供給を続けてしまうような危険を回避でき、比較的安価に必要十分な安全対策を施せるのである。
【００２０】
また、本実施形態に係るファンヒータ１においては、動作制御手段４が、「基準電圧発生手段が常態用基準電圧を発生している際に、差分電圧増幅手段より得られる電圧情報に基づいて燃焼部が燃焼状態であるか否かを判定する燃焼状態判定手段」としての機能と、「燃焼状態判定手段が燃焼状態と判定している時に、基準電圧発生手段の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替え、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段より出力される電圧情報に基づいて、差分電圧増幅手段が正常状態か異常状態かを判定する差分電圧増幅状態判定手段」としての機能と、「差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、燃焼機能付き装置の動作を強制停止する停止制御手段」としての機能を統括的に担うものとしたが、ロジック回路等で燃焼状態判定手段と差分電圧増幅状態判定手段と停止制御手段を個別に組み込むようにしても良い。
【００２１】
また、差分電圧増幅手段６が正常状態であるか異常状態であるかを判断するに際しては、サーモカップル５からのＴＣ電圧と基準電圧発生手段７からの異常判定用基準電圧とを受けた差分電圧増幅手段６より出力される電圧情報が予め設定された正常温電圧範囲内にあるか、正常電圧範囲を超えるかを判断基準としても良いし、通常では起こり得ない急激な単位時間当りの出力電圧変動が生じているか否かを判断基準としても良く、基準電圧発生手段７の発生電圧を異常判定用基準電圧に切り替えて差分電圧増幅手段６より得られる温度情報から差分電圧増幅手段６の異常状態を判断できれば、如何様な判断基準を採用しても良い。
【００２２】
なお、このような差分電圧増幅手段６の状態判定に用いる異常判定電圧の正常電圧範囲の上限値と下限値は、動作制御手段４自身の記憶領域に記憶保持するようにしても良いし、不揮発性ＲＡＭなどより構成した記憶手段８に記憶させておき、この記憶手段８から正常電圧範囲の上限値と下限値を動作制御手段４が読み出すようにしても良い。
【００２３】
また、本実施形態においては、常態用基準電圧と異常判定用基準電圧の２種類の基準電圧を発生する基準電圧発生手段７を用いたが、２種類以上の異常判定用基準電圧を発生可能なものを用いても良い。このように、複数種類の異常判定用基準電圧を用いて差分電圧増幅手段６の状態判定を夫々行うようにすれば、差分電圧増幅手段６の機能が損なわれているにも拘わらず、基準電圧発生手段７で発生させた全種類の異常判定用基準電圧により得られた異常判定用電圧が全て正常と判定されるような偶然が引き起こされる可能性は極めて低く、事実上起こり得ないと考えて良いので、差分電圧増幅手段６の異常判定の信頼性を一層高めることができる。
【００２４】
また、基準電圧発生手段７の発生する基準電圧を切り替えて差分電圧増幅手段６の状態判定を行うタイミングも特に限定されるものではなく、例えば、燃焼部３が正常な燃焼状態であると判定されたら、所定時間後に差分電圧増幅手段６の状態判定を行い、差分電圧増幅手段６が正常状態と判定されたら、所定時間後に再び燃焼部３の燃焼状態を判定するように、燃焼部３の燃焼状態の判定と差分電圧増幅手段６の状態判定とを交互に繰り返すようにしても良い。或いは、燃焼部３の燃焼状態の判定を常時行い、タイマ割込等で予め定めた所定時間毎に差分電圧増幅手段６の状態判定を行うようにしても良い。
【００２５】
何れにしても、差分電圧増幅手段６に異常が発生して、燃焼部３の燃焼状態を適正に判定できなくなってから極めて危険な状態となる前（例えば、燃焼部３が失火して可燃性燃料のみが噴出される数秒の間など）に差分電圧増幅手段６の異常を検出し、ファンヒータ１の停止制御を行えれば、どのようなタイミングで差分電圧増幅手段６の状態判定を行っても良い。
【００２６】
なお、差分電圧増幅手段６の状態判定を行うのは、差分電圧増幅手段６から供給される常態判定用電圧が予め記憶設定されている正常範囲にあると判定されている時（燃焼状態と判定した直後から次回の燃焼状態判定結果が出るまでの間）だけで良く、ファンヒータ１の稼働中であるにも拘わらず燃焼部５が燃焼状態になければ、燃焼状態判定手段が燃焼部５の失火を検出できるので、通常の安全対策として機能停止制御などを行うからである。
【００２７】
また、例えば、ファンヒータ１の操作パネルを介して正常電圧範囲の上限値や下限値を入力したり、送受信部９を介してリモコン１０から正常電圧範囲の上限値や下限値を送信したり、外部からの操作によって使用者が任意に設定できるようにすれば、ファンヒータ１の使用状況等に応じて、正常電圧範囲を所望の値に設定できるので、使用上の利便性を高めることができる。
【００２８】
加えて、差分電圧増幅手段６が異常状態であると判定されて、燃焼部３の適正な燃焼状態を判定できなくなった場合、ファンヒータ１としての動作を強制停止するだけでなく、差分電圧増幅手段６の異常状態を報知手段１１により報知するように構成しておけば、ファンヒータ１が強制停止したことを利用者へ気付かせることが容易となる。例えば、報知手段１１による報知としては、ファンヒータ１本体の適所に設けたＬＥＤ表示器１１ａを点灯或いは点滅させて可視表示させても良いし、ブザー１１ｂで警告音（可聴音）を鳴らすようにしても良い。また、利用者の手近に置かれる可能性の高いリモコン１０の液晶表示器１０ａに表示させるような報知手段としても良い。
【００２９】
なお、上述した本実施形態では、燃焼機能付き装置の一具体例であるファンヒータに適用した形態を示したが、これに限定されるものではなく、ファンヒータや給湯機はもとより、ガスコンロや小型湯沸器など、サーモカップルによって燃焼部の温度検出を行う機能を備えていれば本発明を適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る燃焼機能付き装置によれば、燃焼部が燃焼状態か否かを判定するための温度情報を出力する差分電圧増幅手段が故障などして、差分電圧を得る機能や所定の増幅率で増幅する機能が損なわれてしまった場合には、サーモカップルからの電圧と基準電圧発生手段からの状態判定用電圧とから得られる電圧情報がたまたま燃焼部の燃焼状態であると燃焼常態判定手段により判定できるものであったとしても、基準電圧発生手段が発生する基準電圧を異常判定用基準電圧に変更した状態で差分電圧増幅手段から得られる電圧情報によれば、差分電圧増幅手段の機能が損なわれていることを差分電圧増幅状態判定手段により的確に判定できるので、差分電圧増幅手段が異常状態と判定された場合、すなわち、燃焼部の燃焼状態を的確に判定できない場合に、停止制御手段が燃焼機能付き装置の動作を強制停止するので、従来の如く、着火検出機能部を２系統設けることなく、失火を検出できないまま燃料供給を続けてしまうような危険を回避でき、比較的安価に必要十分な安全対策を施せるのである。
【００３１】
また、請求項２に係る燃焼機能付き装置によれば、差分電圧増幅手段より得られる電圧情報が、予め設定された正常電圧範囲内にあるか、正常電圧範囲を超えるかに基づいて、差分電圧増幅状態判定手段が差分電圧増幅手段の状態判定を行うことができる。
【００３２】
また、請求項３に係る燃焼機能付き装置によれば、差分電圧増幅状態判定手段が判定に用いる正常電圧範囲の上限値と下限値は、外部からの操作で可変設定可能としたので、燃焼機能付き装置の使用状況等に応じて、使用者が任意に設定することも可能となり、使用上の利便性を高めることができる。
【００３３】
また、請求項４に係る燃焼機能付き装置によれば、差分電圧増幅状態判定手段によって差分電圧増幅手段が異常状態であると判定されることに基づき、この異常状態を報知する報知手段を備えるものとしたので、燃焼部の燃焼状態を適正に判定できなくなって燃焼機能付き装置を強制停止したことを可視表示（請求項５）や可聴音（請求項６）により報らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼機能付き装置をファンヒータに適用した実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１　　ファンヒータ
２　　ファンモータ
３　　燃焼部
４　　動作制御手段
５　　サーモカップル
６　　差分電圧増幅手段
７　　基準電圧発生手段
【図１】
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