(57)【要約】【課題】薪・石油焚燃焼装置の燃焼状態を、１つの火炎検出素子を用いて、できる限り少ない部品で精度よく検出することが可能な燃焼状態検出装置を提供する。【解決手段】燃焼室３の燃焼炎の輻射光を検出し電気抵抗の変化として出力する火炎検出素子１１と、火炎検出素子１１の電気抵抗を閾値判定し燃焼室３内の燃焼状態が着火状態か消火状態かを判定する燃焼状態判定手段１６とを備える。燃焼状態判定手段１６は、パイロットバーナ１０が着火制御状態にある場合における燃焼判定閾値と、パイロットバーナ１０が消火制御状態にある場合における燃焼判定閾値とを異なる値とするように切り変える。【選択図】図１
2009168257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロットバーナにより燃焼室内の薪に着火して薪燃料を燃焼させる薪・石油焚燃焼装置において、燃焼時の燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置であって、
燃焼室の燃焼炎から発せられる輻射光を検出し電気抵抗又は電圧の変化として出力する火炎検出素子と、
前記火炎検出素子の電気抵抗又は出力電圧を閾値判定し、燃焼室内の燃焼状態が着火状態か消火状態かを判定する燃焼状態判定手段と、
を備え、
前記燃焼状態判定手段は、前記パイロットバーナが着火制御状態にある場合における前記燃焼室内の燃焼状態を判定するための前記火炎検出素子の電気抵抗を判定する燃焼判定閾値と、前記パイロットバーナが消火制御状態にある場合における前記燃焼判定閾値とを異なる値とすることを特徴とする燃焼状態検出装置。
【請求項２】
前記火炎検出素子は、光が入射されると抵抗値が減少する抵抗検出型のセンサであり、
前記燃焼状態判定手段は、前記パイロットバーナが着火制御状態にある場合の前記燃焼判定閾値よりも、前記パイロットバーナが消火制御状態にある場合の前記燃焼判定閾値が、大きな抵抗値を判定する閾値となるように切り換えを行うことを特徴とする請求項１記載の燃焼状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイロットバーナにより燃焼室内の薪に着火して薪燃料を燃焼させる薪・石油焚燃焼装置の燃焼状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止のため再生可能な燃料として、木質ペレット燃料が注目されている。木質ペレット燃料は、大鋸屑や鉋屑等の製材廃材や林地残材、古紙といった木質系の副産物、廃棄物を粉砕、圧縮し、成型した固形燃料である。木材の成分であるリグニンを熱で融解し固着させることで成形される。長さは１〜２ｃｍ、直径は６〜１２ｍｍが一般的である。
【０００３】
このようなペレットを燃料として燃焼させる装置として、薪・石油焚燃焼装置が使用される。従来の薪・石油焚燃焼装置としては、例えば、特許文献１〜８，非特許文献１に記載のものが知られている。
【０００４】
一例として、図４に特許文献１に記載の薪・石油焚燃焼装置１００を示す。図４の薪・石油焚燃焼装置１００は、風箱１０１及び一次燃焼室１０２を備えたガンタイプバーナである。一次燃焼室１０２は、外筒１０２ａと内筒１０２ｂから構成された二重筒状に形成されている。外筒１０２ａ及び内筒１０２ｂは、一次燃焼室１０２の風箱１０１側は端壁面１０２ｃで閉塞されており、その反対側は解放されている。端壁面１０２ｃには、木質ペレット燃料を投入するためのペレット供給口１０３が開口形成されている。そして風箱１０１の底面に沿って、一次燃焼室１０２に向かって斜め下方に傾斜した筒状のペレット供給ダクト１０４が設けられている。ペレット供給ダクト１０４の傾斜下部は、ペレット供給口１０３を介して一次燃焼室１０２に連通している。ペレット供給ダクト１０４の傾斜上部には、ペレット供給管１０５から木質ペレット燃料が投入される。投入された木質ペレット燃料は、ペレット供給ダクト１０４の底面をなすガイド板１０４ａ上を転落し、ペレット供給口１０３から一次燃焼室１０２内に投入される。
【０００５】
また、端壁面１０２ｃのペレット供給口１０３の下側には、バーナ取付口１０６が開口形成されている。そしてこのバーナ取付口１０６に、着火用パイロットバーナ１０７が取り付けられている。着火用パイロットバーナ１０７は、バーナ取付口１０６を通して内筒１０２ｂ内に灯油を噴射して燃焼させるバーナである。
【０００６】
内筒１０２ｂの底面１０２ｅは、目皿状の穴が多数貫設されている。また、内筒１０２ｂの開口端側には、木質ペレット燃料がこぼれ落ちず、且つ燃焼後の灰分が残留しない適当な嵩積み高さとなる堰板１０８が設けられている。また、外筒１０２ａの開口端側には、絞り截頭円錐板１０２ｄが取り付けられている。木質ペレット燃料は、内筒１０２ｂの底面１０２ｅ上で一次燃焼し、また内筒１０２ｂ内で木質ペレット燃料から発生する可燃性ガスは、内筒１０２ｂの開口端の外部で二次燃焼する。
【０００７】
この薪・石油焚燃焼装置１００では、一次・二次の燃焼空気比率を絞り截頭円錐板１０２ｄの位置で適切に制御しながら、一次燃焼室１０２に不要な灰分を残すことなく木質ペレット燃料をガンタイプのような火炎を形成しながら燃焼させる。木質ペレット燃料の供給と、着火用パイロットバーナ１０７の着火・消火は、木質ペレット燃料の燃焼状態が適切となるように自動調節される。
【０００８】
上記のような薪・石油焚燃焼装置において、着火用パイロットバーナ１０７の着火及び消火を自動で適切に行うためには、一次燃焼室１０２内の木質ペレット燃料の燃焼状態を検出する必要がある。木質ペレット燃料の燃焼状態の検出には、一般に火炎センサや光起電力素子が広く用いられている。火炎センサは、燃焼炎から発する光を検出するものであり、実用レベルでは光電管式や半導体式の光センサが使用されている。光電管式の光センサは、その検出感度が高いものの、高電圧電源が必要であり高価である。一方、半導体式の光センサとしては、感応部にＣｄＳやＣｄＳｅ系の半導体を使用するものが実用レベルにある。これらは、主に燃焼炎から発せられる可視光及び赤外光を検出する。また、光起電力素子は、太陽電池のように、外光の明るさに応じた電圧を発生する素子である。
【０００９】
適切な着火用パイロットバーナ１０７の発停制御を行うために、火炎センサや光起電力素子により検出された光量から、木質ペレット燃料の燃焼状態を判定する装置が燃焼状態検出装置である。従来の燃焼状態検出装置としては、例えば、特許文献９，１０に記載のものが公知である。
【００１０】
図５は、特許文献９に記載の燃焼状態検出装置の回路図である。特許文献９に記載の燃焼状態検出装置１１０は、火炎検出素子１１１から出力されるセンサ出力電圧Ｖｓを第１の閾値電圧Ｖｔｈ１と比較する第１比較器１１２と、センサ出力電圧Ｖｓの交流電圧を増幅する交流増幅器１１３と、交流増幅器１１３の出力電圧を整流する整流回路１１４と、整流回路１１４の出力電圧を第２の閾値電圧Ｖｔｈ２（＝Ｖｔｈ１；この例では第１の閾値電圧Ｖｔｈ１と同一とされている。）と比較する第２比較器１１５と、第１比較器１１２と第２比較器１１５との論理和で炎検出信号を出力するゲート回路１１６とを備えている。火炎検出素子１１１としては、フォトトランジスタを使用している。
【００１１】
図６に炎センサから出力されるセンサ出力電圧Ｖｓの時間変化と、第１比較器１１２，第２比較器１１５，及びゲート回路１１６の出力との関係を示す。着火前においては、火炎検出素子１１１に入射する外光はないので、センサ出力電圧Ｖｓは０である。従って、第１比較器１１２，第２比較器１１５の出力電圧はともにＬレベルである。
【００１２】
時刻ｔ１でパイロットバーナによる着火が行われると、強い外光が火炎検出素子１１１に入射され、センサ出力電圧Ｖｓはすぐに飽和値Ｖｓａｔに達する。このとき、センサ出力電圧Ｖｓが第１の閾値電圧Ｖｔｈ１を超える時刻ｔ２において、第１比較器１１２の出力はＨレベルとなる。その後、着火が終わるとパイロットバーナが停止される。そして、ペレット燃料の燃焼が安定化してくると、火炎内の輝炎が不輝炎へと移行してゆくに従って火炎の輝度が減少する。それに伴ってセンサ出力電圧Ｖｓは減少し、時刻ｔ３において飽和値Ｖｓａｔ以下となり、時刻ｔ４以降は第１の閾値電圧Ｖｔｈ１以下となる。従って、時刻ｔ４において、第１比較器１１２の出力はＨレベルからＬレベルに移行する。一方、時刻ｔ３からｔ４にかけてはセンサ出力電圧Ｖｓは大きく変化するため、時刻ｔ３において整流回路１１４の出力電圧は第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きくなり、第２比較器１１５の出力はＨレベルとなる。また、時刻ｔ４以降の火炎が安定した状態においては、火炎の揺らぎによって、火炎の輝度は常時変動するため、センサ出力電圧Ｖｓも脈動する。従って、この脈動が交流増幅器１１３により増幅されたのち整流回路１１４で整流され出力される。従って、時刻ｔ４以降も整流回路１１４の出力電圧は第２の閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きくなり、第２比較器１１５の出力はＨレベルとなる。故に、ゲート回路１１６の出力は、時刻ｔ２にＨレベルとなり、それ以降はＨレベルが維持される。
【００１３】
その後、ペレット燃料の燃焼が全体に広がってくると、再び火炎の輝度が上昇する。それに伴い、センサ出力電圧Ｖｓは上昇して時刻ｔ５で第１の閾値電圧Ｖｔｈ１を超え、時刻ｔ６で再び定常的に飽和値Ｖｓａｔになる。従って、時刻ｔ５以降は第１比較器１１２の出力はＨレベルとなる。また、時刻ｔ６以降は、第２比較器１１５の出力はＬレベルとなる。また、ゲート回路１１６の出力は、時刻ｔ５以降もＨレベルに維持される。
【００１４】
また、特許文献１０の燃焼状態検出装置は、火炎センサの出力電圧の直流成分と交流成分とを異なる増幅率で増幅し、増幅された出力電圧を整流して閾値判定することで燃焼状態検出を行う技術が記載されている。図７に特許文献１０の燃焼状態検出装置１２０の回路構成を示す。火炎検出素子１１１のセンサ出力電圧Ｖｓは、増幅回路１２１に入力される。
【００１５】
増幅回路１２１は、差動アンプ１２２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ１、及びダイオードＤ１を備えている。センサ出力電圧Ｖｓの交流成分の増幅率は、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ１で構成された帰還回路により、β＝１＋Ｒ１／Ｒ２で決定される。一方、直流成分の出力レベルは、抵抗Ｒ１，Ｒ３及びダイオードＤ１で構成された回路により決定される。従って、増幅回路１２１は、センサ出力電圧Ｖｓの交流成分の谷点電圧Ｖ１を基準として、交流成分が増幅され、脈流電圧Ｖ２が整流回路１２３に出力される。整流回路１２３は、脈流電圧Ｖ２の交流成分を平滑化し、平滑化電圧Ｖ３を比較器１２４に出力する。比較器１２４は、この平滑化電圧Ｖ３を閾値電圧Ｖｔｈと比較し、平滑化電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｔｈ以下であればＬレベル、閾値電圧Ｖｔｈ以上であればＨレベルの炎検出信号を出力する。
【特許文献１】実用新案登録第３０８８９４２号明細書
【特許文献２】特公昭４２−１６１００号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８２５６号公報
【特許文献４】特開２００４−３１６９９７号公報
【特許文献５】特許第３４３７９５１号明細書
【特許文献６】特公平７−２３７６７号公報
【特許文献７】特許第３０９８２４０号明細書
【特許文献８】特公平７−１５３２３号公報
【特許文献９】実開昭６０−３７８３９号公報
【特許文献１０】実開昭６０−４１８３３号公報
【非特許文献１】財団法人日本燃焼機器検査協会，「ペレット燃料・ペレットストーブ・ペレットボイラーについて  ペレットストーブ構造図」，［online］，２００７年，財団法人日本燃焼機器検査協会，［平成19年10月20日検索］インターネット〈URL：http://www.jhia.or.jp/fr-pellet.htm〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、薪・石油焚燃焼装置によりペレット燃料を実際に燃焼させた場合、燃焼状態のプロファイルは概ね図１のようになる。図１（ａ）は火炎センサの出力電圧であり、図１（ｂ）はパイロットバーナの発停状態、図１（ｃ）はペレット燃料の有炎燃焼量、図１（ｅ）はペレット燃料の供給状態である。
【００１７】
まず、消火状態からパイロットバーナを点火すると（ｔ１）、パイロットバーナの火炎により燃焼室内の輝度が著しく増加する。従って、このとき火炎センサの素子抵抗は最小となる。
【００１８】
パイロットバーナを消火すると（ｔ２）、消火直後にパイロットバーナの火炎が消滅するため、燃焼室内の輝度は急激に減少する。しかし、このとき燃焼室内のペレット燃料が引火されているので、燃焼室内の輝度は０にはならず有限の値をとる。そして、パイロットバーナが消火された後暫くはペレット燃料の燃焼が持続して火勢が維持されるが、その後徐々に火勢が衰えてゆき、最終的には火炎が消失して無炎燃焼状態となる（ｔ４）。従って、燃焼室内の輝度は徐々に減少してゆき、火炎が消失した時点（ｔ３）で、ある一定のレベル（無炎燃焼状態の輝度）まで急速に減少する。また、有炎燃焼を行っている間は火炎の揺らぎによって輝度値は脈動するが、有炎燃焼量の減少に伴って脈動幅も減少する。
【００１９】
以上のような薪・石油焚燃焼装置の燃焼状態を、上述した従来の燃焼状態検出装置１１０又は燃焼状態検出装置１２０で検出する場合、パイロットバーナが消火された後の有炎燃焼状態において、燃焼量全体の減少と共に火炎の揺らぎも減少するため、図１（ａ）に示したようにセンサ出力電圧Ｖｓは直流成分が漸減すると同時に交流成分も漸減する。交流成分が漸減すると、火炎燃焼中であるにも関わらずセンサ出力電圧Ｖｓの交流成分を増幅・整流された後の電圧が閾値電圧を下回る事態が生じるおそれがある。そこで、交流増幅器１１３又は増幅回路１２１の交流増幅率を大きくする必要があるが、あまり増幅率を大きく設定しすぎると、迷光や電気的雑音などの影響による誤作動も同時に生じやすくなり、不都合が生じるという問題がある。
【００２０】
また、上述の従来の燃焼状態検出装置１１０又は燃焼状態検出装置１２０は、パイロットバーナの燃焼とペレット燃料の燃焼を区別することなく燃焼状態の検出を行っている。そのため、例えばパイロットバーナが途中で消火してしまった場合でも、ペレット燃料が火炎燃焼していれば燃焼状態と判定される。従って、バーナの点火異常を正確に検出することができないという問題がある。
【００２１】
そこで、かかる問題を解決するため、低感度の火炎センサと高感度の火炎センサを２種類設け、低感度の火炎センサによりパイロットバーナの点火状態を検出し、高感度の火炎センサによりペレット燃料の燃焼状態を検出するような構成とすることが考えられる。この場合、低感度の火炎センサの消火判定閾値をある程度高めに設定しておくことによって、パイロットバーナの着火異常も精度よく検出することが可能である。また、高感度の火炎センサの消火判定閾値を最小量の有炎燃焼の輝度よりも小さく、無炎燃焼の輝度よりも大きい適値に設定すれば、ペレット燃料の有炎燃焼の有無も正確に検出することができる。
【００２２】
しかしながら、この場合、低感度の火炎センサと高感度の火炎センサの２つが必要となるため、製造コストの増加を招く。また、火炎センサを２つにすることで、各火炎センサの出力電圧を増幅・判定する回路が２系統必要となり部品点数の増加を招く。そして、部品点数の増加は故障率又は不良発生率の増加にも繋がる。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、薪・石油焚燃焼装置の燃焼状態を、１つの火炎検出素子（火炎センサ等）を用いて、できる限り少ない部品で精度よく検出することが可能な燃焼状態検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係る燃焼状態検出装置の第１の構成は、パイロットバーナにより燃焼室内の薪に着火して薪燃料を燃焼させる薪・石油焚燃焼装置において、燃焼時の燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置であって、燃焼室の燃焼炎から発せられる輻射光を検出し電気抵抗又は電圧の変化として出力する火炎検出素子と、前記火炎検出素子の電気抵抗又は出力電圧を閾値判定し、燃焼室内の燃焼状態が着火状態か消火状態かを判定する燃焼状態判定手段と、を備え、前記燃焼状態判定手段は、前記パイロットバーナが着火制御状態にある場合における前記燃焼室内の燃焼状態を判定するための前記火炎検出素子の電気抵抗を判定する閾値（以下「燃焼判定閾値」という。）と、前記パイロットバーナが消火制御状態にある場合における前記燃焼判定閾値とを異なる値とすることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、パイロットバーナが着火制御状態にある場合とそれ以外の場合とで燃焼判定閾値を切り替えることにより、パイロットバーナの着火状態と薪燃料の燃焼状態とを精度よく検出することができる。それと共に、火炎検出素子は１個であるため、最小の部品点数で構成することが可能である。
【００２６】
ここで、「薪燃料」とは、固形の燃料のことをいい、木質ペレット燃料、木材チップなどが含まれる。「パイロットバーナ」とは、霧状又は気体状の燃料（灯油、天然ガス等）を噴射して燃焼させる装置をいい、灯油バーナ、軽油バーナ、ガソリンバーナ、ガスバーナなどが含まれる。「火炎検出素子」としては、ＣｄＳセル、ＣｄＳｅセル、光起電力素子、焦電素子、紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）、フォトトランジスタ等の火炎検出素子や光起電力素子を使用することができる。「燃焼判定閾値」とは、燃焼室内の燃焼状態を判定するための火炎検出素子の電気抵抗を判定する閾値をいい、燃焼状態が消火状態であることを判定する消火判定閾値と、燃焼状態が着火状態であることを判定する着火判定閾値との双方が含まれる。尚、燃焼判定閾値は「電気抵抗又は出力電圧を判定する閾値」であればよく、必ずしも電気抵抗又は出力電圧そのものである必要はなく、電圧により電気抵抗を検出する場合には電圧閾値、電流により電気抵抗を検出する場合には電流閾値が用いられる。
【００２７】
本発明に係る燃焼状態検出装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記火炎検出素子は、光が入射されると抵抗値が減少する抵抗検出型のセンサであり、前記燃焼状態判定手段は、前記パイロットバーナが着火制御状態にある場合の前記燃焼判定閾値よりも、前記パイロットバーナが消火制御状態にある場合の前記燃焼判定閾値が、大きな抵抗値を判定する閾値となるように切り換えを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、パイロットバーナが着火制御状態にある場合とそれ以外の場合とで燃焼判定閾値を切り替えることにより、パイロットバーナの着火状態と薪燃料の燃焼状態とを精度よく検出することができ、同時に火炎検出素子は１個であるため、最小の部品点数で構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３０】
図２は、本発明の実施例１に係る薪・石油焚燃焼装置の構成図である。薪・石油焚燃焼装置１は、風箱２、燃焼室３、及び制御ボード４を備えている。燃焼室３は、箱状の容器であり、内部が上下２室に区画されている。上側区画が燃焼室５、下側区画が送風室６である。燃焼室５と送風室６とは、目皿穴が多数貫設された目皿状の底板７により区画されている。燃焼室５はペレット燃料を一時的に貯留し燃焼させる室である。また、送風室６は、燃焼室５に底面から燃焼用の空気を送風する室である。尚、底板７に貫設された目皿穴の径は小さく、ペレット燃料はこの目皿穴を通過することはできない。
【００３１】
燃焼室５の風箱２と反対側には、ペレット燃料が燃焼室５から溢れ出るのを防止するための堰部材５ｃが設けられている。燃焼室５の風箱２側の側壁５ａの上部には、燃焼室５にペレット燃料を投入するためのペレット供給ダクト８が設けられている。また、側壁５ａのペレット供給ダクト８の下部には、バーナ取付口５ｂが開口形成されている。
【００３２】
ペレット供給ダクト８は、燃焼室５に向かって斜め下方に傾斜した通路であり、ペレット燃料はペレット供給ダクト８の傾斜上部に投入されると、ペレット供給ダクト８の底板上を転がって燃焼室５に投入される。
【００３３】
また、バーナ取付口５ｂは、風箱２に設けられたバーナ設置室９に連通している。バーナ設置室９内には、パイロットバーナ１０と火炎検出素子１１が設置されている。パイロットバーナ１０は、灯油を空気と混合噴霧することにより燃焼させるガンタイプバーナであり、その火炎噴射ノズルは、バーナ取付口５ｂを通して燃焼室５の内部に向けられている。火炎検出素子１１は、パイロットバーナ１０の後方に設置されており、パイロットバーナ１０の噴射する火炎と燃焼室５内のペレット燃料の燃焼時の火炎を検出する。尚、本実施例においては、火炎検出素子１１としてＣｄＳセル又はＣｄＳｅセルが使用されているものとする。また、バーナ設置室９は、送風機（図示せず）から空気が供給されており、その空気はバーナ取付口５ｂを通って燃焼室５へ送風される。
【００３４】
制御ボード４は、薪・石油焚燃焼装置１全体の動作制御を行う回路基板である。制御ボード４は、バーナ制御部１５及び燃焼状態判定部１６を備えている。尚、図２では、本発明に関係のある機能部分のみ図示されている。バーナ制御部１５は、パイロットバーナ１０の発停制御を行う回路である。燃焼状態判定部１６は、火炎検出素子１１の出力電圧とバーナ制御部１５の出力するパイロットバーナ１０の発停信号に基づいて、燃焼室３内のペレット燃料の燃焼状態及びパイロットバーナ１０の燃焼状態を判定する回路である。
【００３５】
本実施例の燃焼状態検出装置は、制御ボード４に搭載されたバーナ制御部１５及び燃焼状態判定部１６から構成される。
【００３６】
図３は、燃焼状態判定部１６の回路構成を示す図である。燃焼状態判定部１６は、比較器２０、抵抗Ｒ１〜Ｒ８、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２、及び出力トランジスタＱ１を備えている。ここで、抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ１よりも抵抗値が小さく（Ｒ２＜Ｒ１）、また抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ４よりも抵抗値が小さく（Ｒ３＜Ｒ４）設定されている。
【００３７】
火炎検出素子１１と抵抗Ｒ１は、電源電圧ノードＶｄと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続されている。火炎検出素子１１と抵抗Ｒ１の共通接続ノードＡの電圧をセンサ出力電圧Ｖｓと呼ぶ。火炎検出素子１１は、赤外から可視領域の外光が入射すると、その輝度に応じて抵抗値が減少するが、その抵抗値の変化はセンサ出力電圧Ｖｓとして出力される。センサ出力電圧Ｖｓは、比較器２０のプラス側入力端子に入力される。また、ＭＯＳトランジスタＭ１のチャネル及び抵抗Ｒ２は、共通接続ノードＡと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗Ｒ１に並列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートには、バーナ制御部１５からインバータ１７を介してパイロットバーナ１０の発停信号Ｓが入力される。
【００３８】
抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ４は、電源電圧ノードＶｄと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続されており、その共通接続ノードＢには、所定の閾値電圧Ｖｔｈが発生する。この閾値電圧Ｖｔｈは比較器２０のマイナス側入力端子に入力される。また、ＭＯＳトランジスタＭ２のチャネル及び抵抗Ｒ３は、共通接続ノードＢと接地ノードＧＮＤとの間に、抵抗Ｒ４に並列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートには、バーナ制御部１５からパイロットバーナ１０の発停信号Ｓが入力される。発停信号Ｓは、パイロットバーナ１が着火制御状態にあるときはＨレベル、それ以外はＬレベルであるとする。
【００３９】
比較器２０は、センサ出力電圧Ｖｓと閾値電圧Ｖｔｈを比較して、その結果を２値信号として出力する。出力トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ８は、比較器２０の出力電圧を外部回路に出力する出力バッファ回路を構成している。比較器２０の出力電圧は、この出力バッファ回路を通して出力端子ＯＵＴから外部出力回路（バーナ制御部１５等）に出力される。
【００４０】
以上のように構成された本実施例の燃焼状態検出装置について、以下その動作を図１，図３を参照しながら説明する。尚、図１（ｄ）は出力端子ＯＵＴの出力レベルである。
【００４１】
初期状態では、燃焼室５にはペレット燃料が投入されており、着火はされていない状態にあるものとする。また、燃焼室５には、送風機（図示せず）により、燃焼強の空気が送風されている。また、バーナ制御部１５が出力する発停信号ＳはＬレベルであり、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフ（非導通），Ｍ２はオン（導通）状態である。
【００４２】
この初期状態においては、火炎検出素子１１には火炎からの輻射光は入力されていない。従って、火炎検出素子１１には僅かな暗電流が流れるのみであり、センサ出力電圧Ｖｓはほぼ０Ｖである。従って、比較器２０の出力はＬレベルであり、出力端子ＯＵＴからはＨレベルの電圧（非燃焼状態）が出力される。
【００４３】
時刻ｔ１において、バーナ制御部１５はパイロットバーナ１０を点火する。このとき、発停信号ＳはＨレベルとされ、ＭＯＳトランジスタＭ１はオン（導通），Ｍ２はオフ（非導通）状態となる。従って、共通接続ノードＡには、電源電圧Ｖｄを火炎検出素子１１の抵抗（以下Ｒsと記す。）と抵抗Ｒ１で分圧した電圧Ｒ１Ｒ２／（Ｒ１Ｒ２＋Ｒs（Ｒ１＋Ｒ２））・Ｖｄがセンサ出力電圧Ｖｓとして出力され、火炎検出素子１１は低感度の火炎センサとして機能する。また、共通接続ノードＢの閾値電圧Ｖｔｈは点火判定閾値Ｖｔｈ１＝Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ７）・Ｖｄとなる。
【００４４】
パイロットバーナ１０が正常に点火されると、その噴射炎の発する炎光が火炎検出素子１１に入力され、火炎検出素子１１の抵抗Ｒsが減少する。従って、センサ出力電圧Ｖｓは上昇し、点火判定閾値Ｖｔｈ１を超える。これにより、比較器２０の出力はＨレベルとなり、出力端子ＯＵＴからはＬレベルの電圧（燃焼状態）が出力される。
【００４５】
もし、パイロットバーナ１０が正常に点火されなかった場合には、センサ出力電圧Ｖｓは上昇せず、出力端子ＯＵＴからはＨレベルの電圧（非燃焼状態）が出力される。このとき、低感度の火炎センサとして機能するため、迷光が火炎検出素子１１に入射したり電圧ノイズが発生した場合でも誤検出を生じにくくなっている。
【００４６】
次に、時刻ｔ２においてバーナ制御部１５はパイロットバーナ１０を消火する。このとき、発停信号ＳはＬレベルとされ、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフ（非導通），Ｍ２はオン（導通）状態となる。この場合、共通接続ノードＡには、電源電圧Ｖｄを火炎検出素子１１の抵抗と抵抗Ｒ１Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）（＜Ｒ１）で分圧した電圧Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒs）・Ｖｄがセンサ出力電圧Ｖｓとして出力され、火炎検出素子１１は高感度の火炎センサとして機能する。従って、パイロットバーナ１０の噴射炎に比べて輝度の小さいペレット燃料の燃焼炎の輻射光を、感度よく検出することができる。
【００４７】
また、共通接続ノードＢの閾値電圧Ｖｔｈは消火判定閾値Ｖｔｈ２＝Ｒ３Ｒ４／（Ｒ３Ｒ４＋Ｒ７（Ｒ３＋Ｒ４））・Ｖｄとなる。ここで、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１である。すなわち、消火判定閾値Ｖｔｈ２は点火判定閾値Ｖｔｈ１よりも小さい値に設定される。具体的な消火判定閾値Ｖｔｈ２及び点火判定閾値Ｖｔｈ１の設定は、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ７の比を調節して行えばよい。
【００４８】
バーナを連続して運転したい場合は、パイロットバーナの停止後にペレット燃料の燃焼炎確認後、バーナへペレット燃料を連続供給することで燃焼が維持される。バーナを消火したい場合は、ペレット燃料の供給を停止する（図１右側部）。
【００４９】
ペレット燃料の燃焼が進行するに従って火力は弱まり、ペレット燃料の燃焼炎の輻射光の輝度も徐々に減少する。そして、時刻ｔ３においてペレット燃料の有炎燃焼が終了し無炎燃焼となる。ペレット燃料の有炎燃焼が終了すると、ペレット燃料の輻射光の輝度が急激に減少するため、センサ出力電圧Ｖｓも急激に減少する。そして、時刻ｔ４においてセンサ出力電圧Ｖｓが消火判定閾値Ｖｔｈ２を下回ると、比較器２０の出力はＬレベルとなり、出力端子ＯＵＴからはＨレベルの電圧（非燃焼状態）が出力される。
【００５０】
以上の動作をまとめると、本実施例の燃焼状態検出装置は次のように動作する。
【００５１】
【表１】
2009168257.tif 000003
ここで、Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２は、それぞれ閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を抵抗換算した閾値である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】薪・石油焚燃焼装置により木質ペレット燃料を実際に燃焼させた場合の燃焼状態のプロファイルである。
【図２】本発明の実施例１に係る薪・石油焚燃焼装置の構成図である。
【図３】燃焼状態判定部１６の回路構成を示す図である。
【図４】特許文献１に記載の薪・石油焚燃焼装置を示す図である。
【図５】特許文献９に記載の燃焼状態検出装置の回路図である。
【図６】炎センサから出力されるセンサ出力電圧Ｖｓの時間変化と、第１比較器１１２，第２比較器１１５，及びゲート回路１１６の出力との関係を示す図である。
【図７】特許文献１０の燃焼状態検出装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  薪・石油焚燃焼装置
２  風箱
３  燃焼室
４  制御ボード
５  燃焼室
５ａ  側壁
５ｂ  バーナ取付口
５ｃ  堰部材
６  送風室
７  底板
８  ペレット供給ダクト
９  バーナ設置室
１０  パイロットバーナ
１１  火炎検出素子
１５  バーナ制御部
１６  燃焼状態判定部
１７  インバータ
２０  比較器
Ｒ１〜Ｒ８  抵抗
Ｍ１，Ｍ２  ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１  トランジスタ
Ａ  共通接続ノード
Ｂ  共通接続ノード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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