JP4338169B2 - 熱発電制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼機に用いられ熱発電部からの電力を負荷へ供給する熱発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、バーナの燃焼炎に熱発電素子を臨ませ、熱発電素子から発生した起電力を昇圧回路で昇圧し、この昇圧された電力によりファン等のアクチュエータを駆動する燃焼機が知られている。
更に、本願出願人は、燃焼機の作動を統括する燃焼コントローラの電源までも熱発電により賄うものも既に提案している。こうしたものでは、燃焼開始時には所定の起電力が得られないため、十分な熱発電が得られるまでの間だけ乾電池等の補助電源を利用する構成を採用している。
燃焼機の始動後、燃焼コントローラの電源を乾電池等の補助電源から熱発電電源に切り替えるために、図５に示すように、両電源回路の出力をダイオードを介して接続し、出力電圧が高い方の電源回路の電力を燃焼コントローラへ供給するように電源切替部を構成した。
この場合、燃焼コントローラはマイコン等で構成されるため、その電源として安定した電圧が要求されることから、電源切替部の出力を第２昇圧回路で適正電圧にまで昇圧して燃焼コントローラに供給するようにしている。
この第２昇圧回路は、その昇圧動作を行うための電源が必要であり、入力された昇圧すべき電力を自身の電源として利用する負荷となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイオードの順方向電圧降下Ｖｆは、常温において約０．２Ｖであるため、例えば、第２昇圧回路の起動に必要な電圧が０．９Ｖである場合には、乾電池の電圧が１．１Ｖ未満になると第２昇圧回路を起動させることができなくなり、新品の乾電池と交換しなければならない。
しかも、ダイオードは、周囲の温度が低くなるほどその電圧降下Ｖｆが大きくなる特性を持っているため、常温の時では第２昇圧回路を起動させれるだけの残容量があっても、低温時では起動できなくなり、乾電池の交換時期が早く来てしまう。
一方、第２昇圧回路は、起動に必要な電源電圧が０．９Ｖではあるものの、一旦起動した後は、それよりも低い電源電圧（例えば、０．５Ｖ）で作動を維持できるため、乾電池を十分に利用できているとは言えない。
本発明の熱発電制御装置は上記課題を解決し、負荷を確実に起動させると共に負荷のバックアップ電源の使用可能期間を長くすることを目的とする。
【０００４】
【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記載の熱発電制御装置は、
燃焼機の燃焼熱により起電力を発生する熱発電部と、
上記熱発電部で発生した起電力を昇圧する昇圧回路と、
上記熱発電部とは別に設けられる乾電池または蓄電池からなる補助電源回路と、
上記昇圧回路の出力電圧と上記補助電源回路の出力電圧のうち出力電力が高い方の電力を負荷に供給する電源切替部と
を備え、
上記電源切替部から電力供給される負荷の少なくとも１つは、その起動に必要な電圧が起動後に動作を維持するために必要な電圧よりも高い特性を有する負荷であって、
上記燃焼機の始動時に上記電源切替部をバイパスして上記補助電源回路の出力電圧で上記負荷を起動させるバイパス回路を設けたことを要旨とし、
上記課題を解決する本発明の請求項２記載の熱発電制御装置は、
燃焼機の燃焼熱により起電力を発生する熱発電部と、
上記熱発電部で発生した起電力を昇圧する昇圧回路と、
上記熱発電部とは別に設けられる乾電池または蓄電池からなる補助電源回路と、
上記昇圧回路により昇圧された電力が、所定の電圧以上になった場合に、負荷に供給される電力を上記補助電源回路の出力電力から上記昇圧回路の出力電力に切り替える電源切替部と、
を備え、
上記電源切替部から電力供給される負荷の少なくとも１つは、その起動に必要な電圧が起動後に動作を維持するために必要な電圧よりも高い特性を有する負荷であって、
上記燃焼機の始動時に上記電源切替部をバイパスして上記補助電源回路の出力電圧で上記負荷を起動させるバイパス回路を設けたことを要旨とする。
【０００５】
また、本発明の請求項３記載の熱発電制御装置は、上記請求項１または２記載の熱発電制御装置において、
燃焼機の始動操作時のみ上記バイパス回路を閉じるバイパス用スイッチを備えたことを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項４記載の熱発電制御装置は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の熱発電制御装置において、
燃焼機の始動操作時のみ上記昇圧回路を停止させる停止回路を設けたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する本発明の請求項１または２記載の熱発電制御装置は、先ず燃焼機の始動時では、乾電池等の補助電源回路の電力が電源切替部をバイパスして、つまり、電源切替部での電圧降下の影響を受けずに高い電圧を維持した状態で、負荷へ供給されるため、負荷が確実に起動する。
始動後は、バイパス回路が遮断され、電源切替部の機能が働き、昇圧回路の出力電圧が所定の電圧よりも高くなると、電源切替部により補助電源回路からの電源供給を断ち、熱発電部から負荷への作動用電力を賄う。
この際、電源切替部において電圧が多少低下するが、負荷は、動作を維持するのに必要な電圧を得て、作動を継続できる。
尚、請求項１に係る電源切替部は、昇圧回路および補助電源回路の各出力電圧そのものを比較して高い方の電源を用いるものであり、請求項２に係る電源切替部は、熱発電部の昇圧された電圧が所定の電圧以上となったら電源を切り替える構成のものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の熱発電制御装置は、燃焼機の始動操作時という短時間の間だけバイパス用スイッチによってバイパス回路が閉じられるため、始動操作の終了後からは電源切替機能が働いて、昇圧回路の出力電圧が所定の電圧を上回った時点ですぐに電源を切り替えることができる。このようにして、適切な時期に電源切替を行うことができ、無駄に補助電源回路の電力を消耗することがない。
【０００９】
また、本発明の請求項４記載の熱発電制御装置は、燃焼機の始動操作時のみ停止回路が昇圧回路を停止させるため、昇圧回路によって昇圧された電力が補助電源回路へ逆流することはない。
【００１０】
【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、以下本発明の熱発電制御装置の好適な実施形態について説明する。
【００１１】
本発明の一実施形態としての熱発電制御装置について図１〜図４を用いて説明する。
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と呼ぶ）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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、機器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。
【００１４】
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を介して機器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。
【００１５】
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（熱発電部）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（熱発電制御装置）の電源として用いられる。
また、機器正面には、点火レバー２１と、バーナ４の火力を切り替える切替レバー２２とが設けられる。
【００１６】
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り替える切替弁２６とが設けられる。
【００１７】
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の火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の火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燃料ガスを遮断できる。また、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。
【００１８】
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、点火操作時のみ火炎が形成される。
【００１９】
バーナ４の火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タイプの熱電対素子を１組用いて直列型熱電対１３に並設したものである。
バーナ４の吸入口５６が閉塞を起こすと（ダンパー閉塞）、燃焼用空気が不足して不完全燃焼し始め、第二熱電対３１を正常な火炎で適切に加熱できなくなり、起電力が低下する。この第二熱電対３１からの起電力を検出して判定起電力と比較することによって、ダンパー閉塞の燃焼不良を判断する。
【００２０】
ストーブ１本体内には、ストーブ１の動作を制御するコントローラ１８が設けられると共に、点火スイッチ３２，バイパススイッチ４１，電源スイッチ３３も設けられ、この点火スイッチ３２及び電源スイッチ３３からのＯＮ信号がコントローラ１８へ入力される。この点火スイッチ３２は、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するスイッチである。また、バイパススイッチ４１は、後述するバイパス回路４３に備えられ点火スイッチ３２と連動するスイッチである。そして、電源スイッチ３３は、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状態に切り替わるスイッチである。
【００２１】
コントローラ１８は、図１に示すように、主要構成部として、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），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する第１昇圧回路３７，第１昇圧回路３７の出力電圧で送風ファン８のモータ８ａを駆動するモータ駆動回路３８，電源回路３６の出力電圧を昇圧する第２昇圧回路４２，電源回路３６の電源切替部３６ａ（後述）をバイパスして乾電池３４（補助電源）からマイコン３５へ電力を供給するバイパス回路４３，第１昇圧回路３７を停止させる停止回路４５，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マグネット回路３９，第二熱電対３１からの起電力を入力する炎検知回路４０を備える。尚、図中の符号ＣＮはコネクタを示す。
【００２２】
ここで、本実施形態の各回路を詳述する前に主要回路の電源供給系および制御指令系の関連について図４を用いて簡単に説明する。
コントローラ１８では、バーナ４の燃焼熱を利用して送風ファン８を回転駆動するために、直列型熱電対１３（以下、単に熱電対１３と呼ぶ）から発生した電力（熱起電力は約１Ｖ）を第１昇圧回路３７でＶＣＣ２（３．５Ｖ）まで昇圧して、モータ駆動回路３８を介して送風ファン８のモータ８ａに供給する。
一方、送風ファン８だけでなくマイコン３５にも熱電対１３の出力で電源供給したいが、燃焼機の始動時には、マイコン３５の起動に必要な熱起電力が得られない。そこで、補助電源として乾電池３４を用いて、二つの電源を切り替えてマイコン３５に供給する。
【００２３】
以下、マイコン３５への電源供給について説明する。
コントローラ１８には、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備えた電源切替部３６ａが設けられる。熱電対１３から発生した電力は、第１昇圧回路３７で昇圧された後、レギュレーションＩＣ３６ｂで２．５Ｖ以下に規制されて電源切替部３６ａに供給される。一方、乾電池３４の電力（電圧は１．５Ｖ）は、電源スイッチ３３を介して電源切替部３６ａに供給される。そして、熱電対１３側の電源ルートからの入力電圧と乾電池３４側の電源ルートからの入力電圧とのうち電圧が高い方の電源が、第２昇圧回路４２で昇圧されてマイコン３５へ供給される。従って、マイコン３５は、燃焼機の始動直後は乾電池３４から電源供給され、熱電対１３から所定の出力電圧が得られるようになると熱電対１３から電源供給される。
【００２４】
レギュレーションＩＣ３６ｂは、第１昇圧回路３７の出力電圧を上限２．５Ｖまでに規制することで、マイコン３５の許容電圧を上回る電力が第１昇圧回路３７からそのままマイコン３５へ供給されて故障することを防止している。
第２昇圧回路４２は、この規制された電圧をマイコン３５の適正電圧ＶＤＤ（３Ｖ）まで昇圧する役割およびマイコン３５に安定した電源電圧を供給する役割を果たしている。
【００２５】
電源切替部３６ａは、電圧降下を生じる素子であるダイオードを用いているため、そのぶん第２昇圧回路４２への出力電圧が低下してしまい、電源切替部３６の入力電圧がある程度高くないと第２昇圧回路４２を起動させることができない。
一方、第２昇圧回路４２は、その動作保持電圧（０．５Ｖ）が起動電圧（０．９Ｖ）よりも低い特性を有するため、一旦起動すれば低い電圧でも動作を維持できる。
そこで、第２昇圧回路４２の起動時にバイパス回路４３のバイパススイッチ４１を閉じて電源切替部３６ａをバイパスし、乾電池３４から第２昇圧回路４２へ直接電源供給する構成にしている。この結果、残容量が少なくなった乾電池３４でも第２昇圧回路４２を起動できる。
また、第２昇圧回路４２は、一旦起動すると低電圧で動作を維持できるため、その後バイパススイッチ４１を開いてもそのまま昇圧動作を継続できる。
この場合、燃焼機の運転を開始すると同時にマイコン３５の電力を供給するために、点火操作とバイパススイッチ４１の閉動作とを連動させている。
【００２６】
また、第１昇圧回路３７で昇圧された電力がバイパス回路４３を通って乾電池３４に逆流して起きる乾電池３４の液漏れ故障を防止するために、バイパス回路４３が閉じている間は第１昇圧回路３７を停止させる停止回路４５が設けられる。
【００２７】
次に、コントローラ１８の各回路について図１を用いて詳述する。
第１昇圧回路３７は、マイコン３５の出力ポートｃからのパルス信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子としてのＦＥＴ１、ＦＥＴ１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Ｃ２、電荷を蓄える電解コンデンサＣ３、昇圧後の電源から第１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。
【００２８】
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は、乾電池３４から第２昇圧回路４２を介して電源供給されて、出力ポートｃからパルス信号をＦＥＴ１へ送信し、そのパルス信号によりＦＥＴ１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熱電対１３からの入力電圧（約１Ｖ）を昇圧する。以下、この昇圧された電力の電圧をＶＣＣ２として表す。本実施形態では、熱電対１３で発生した起電力を第１昇圧回路３７により３．５Ｖまで昇圧させるように構成される。
【００２９】
この昇圧（ＶＣＣ２）された電力は、電源回路３６およびモータ駆動回路３８へ供給される。マイコン３５は、第１昇圧回路３７の出力電圧ＶＣＣ２を入力ポートｄから検知する。この検知電圧に基づいてＦＥＴ１のスイッチング周波数やデューティ比（１周期中のオン時間の割合）を調整して出力電圧ＶＣＣ２が所定の電圧になるようにする。
尚、抵抗Ｒ１，Ｒ２（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。
【００３０】
電源回路３６には、第２昇圧回路４２への電源供給を第１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り替える電源切替部３６ａが設けられ、電源切替部３６ａは、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備える。
また、第１昇圧回路３７と電源切替部３６ａとの間には、第１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が設けられる。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。
【００３１】
電源切替部３６ａでは、第１昇圧回路３７から供給されたレギュレーションＩＣ３６ｂの出力電圧よりも、乾電池３４の起電力の方が大きい場合には、第２昇圧回路４２へ供給される電源（電圧はＶＣＣ２）はダイオードＤ１を通る乾電池３４からの電力となり、第１昇圧回路３７側の出力電圧の方が大きくなると第２昇圧回路４２への供給電源はダイオードＤ２を通る第１昇圧回路３７からの電力へと切り替わる。
【００３２】
第２昇圧回路４２への入力電圧ＶＣＣ１（乾電池３４が供給電源の場合は１．５Ｖ）は、第２昇圧回路４２でＶＤＤ（３Ｖ）に昇圧され、マイコン３５へ供給される。
第２昇圧回路４２は、入力された電力を自身の電源として作動する昇圧専用集積回路であるＩＣ４２ａと、コイルＬ１と、電解コンデンサＣ１と、ダイオードＤ４と、トランジスタＱ１等を備える。
こうした構成の第２昇圧回路４２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、入力電圧ＶＣＣ１をＶＤＤ（３Ｖ）まで昇圧して、マイコン３５の電源ポートｅ等へ電源として供給する。
【００３３】
第１昇圧回路３７の出力電圧は、マイコン３５の許容電圧より高い３．５Ｖであるが、レギュレーションＩＣ３６ｂによって２．５Ｖ以下に制限された後、第２昇圧回路４２で再びマイコン３５への適切な印加電圧である３Ｖまで昇圧されるため、マイコン３５の過電圧による故障や誤動作を防止できる。
従って、第１昇圧回路３７の出力電圧をマイコン３５の許容電圧以上にして、高い電圧で送風ファン８に供給することが可能となる。このため、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。
【００３４】
また、送風ファン８のモータ８ａとして用いられるＤＣモータは、供給電圧が高い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モータを用いる場合では、上述のようにしてモータ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。
【００３５】
バイパス回路４３は、点火スイッチ３２と連動するバイパススイッチ４１を備え、その一端を乾電池３４に接続し、他端を第２昇圧回路４２と電源回路３６との間に接続した回路である。
点火レバー２１が押し下げられている間は、バイパススイッチ４１がＯＮして、乾電池３４からの電力は、電源切替部３６ａをバイパスして直接第２昇圧回路４２へ送られる。従って、電源切替部３６ａのダイオードによる電圧降下（冬場では約０．３Ｖ低下）の影響を受けることなく、高い電圧を維持したまま第２昇圧回路４２へ供給されるため、第２昇圧回路４２（起動電圧は０．９Ｖ）を確実に起動させることができる。
例えば、乾電池３４の電圧が１．０Ｖの場合では、電源切替部３６ａをバイパスしないと電圧降下により第２昇圧回路４２への印加電圧が０．７Ｖとなり、第２昇圧回路４２の必要起動電圧（０．９Ｖ）を下回って、起動させることができないが、本実施形態では、電源切替部３６ａをバイパスするため、第２昇圧回路４２への印加電圧がその起動電圧以上となり、乾電池３４の残容量が少なくても起動できる。
【００３６】
そして、点火レバー２１から手が離されると、第２昇圧回路４２への印加電圧が電源切替部３６ａの電圧降下により低下するが、第２昇圧回路４２は、動作保持電圧（０．５Ｖ）が起動電圧（０．９Ｖ）よりも低いため、一旦起動してしまえば作動を継続できる。
このようにして、マイコン３５は乾電池３４から第２昇圧回路４２を介して電力供給される。
【００３７】
停止回路４５は、点火スイッチ３２とダイオードＤ５とを直列に接続し、ダイオードＤ５の一端を第１昇圧回路３７のＦＥＴ１のゲートに接続した回路である。従って、点火スイッチ３２がＯＮしている間は、ＦＥＴ１は、そのゲートがｌｏｗレベルになるためＯＦＦになり、第１昇圧回路３７が停止する。
このように、バイパス回路４３が閉じている間は、停止回路４５を閉じて第１昇圧回路３７を停止させているため、第１昇圧回路３７によって昇圧された電力がバイパス回路４３を通って乾電池３４に逆流するということはなく、乾電池３４の液漏れ等の故障を防止できる。
例えば、バイパス回路４３が閉じている間も第１昇圧回路３７が作動する場合では、乾電池３４が逆流により故障するおそれがあり、特に、バーナ４の消火後すぐに再点火操作をした場合には、熱電対１３の起電力があまり低下しておらず、第１昇圧回路３７の出力電圧が高いため、乾電池３４がすぐに故障する可能性が高い。これに対して本実施形態では、そのような不具合はない。
符号ｆは、マイコン３５の入力ポートで、点火スイッチ３２のＯＮ動作によりｈｉｇｈレベルを入力して、マイコン３５のスリープ状態を解除して起動させるためのものである。
【００３８】
マグネット回路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ＦＥＴ３，ＦＥＴ４と、ＦＥＴ３に接続されるトランジスタＱ２，電解コンデンサＣ４，コンデンサＣ５等を備える。
トランジスタＱ２は、マイコン３５の出力ポートｇからのパルス信号によりＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタＱ２がＯＮしている時は、電源回路３６からの出力電圧ＶＤＤがＦＥＴ３に印加されてＦＥＴ３もＯＮする。そして、トランジスタＱ２がＯＦＦしても、電解コンデンサＣ４に電荷が溜まるまでは電流が流れるため、ＦＥＴ３には高い電圧が印加され一定時間ＦＥＴ３はＯＮする。つまり、ＦＥＴ３は、出力ポートｇ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ＯＮし、パルス信号が出力されなくなるとコンデンサＣ５により直流信号が遮断されるためＯＦＦする。
ＦＥＴ４は、出力ポートｈからのレベル信号がｈｉｇｈの場合にＯＮし、ｌｏｗの場合にＯＦＦする。
【００３９】
このような構成のマグネット回路３９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、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４をＯＦＦ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。
【００４０】
マグネット回路３９に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ｇからＦＥＴ３への回路の途中に、コンデンサＣ５とトランジスタＱ２と電解コンデンサＣ４とを設けて、パルス信号の有無でＦＥＴ３をＯＮ／ＯＦＦしている。このため、マイコン３５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。
【００４１】
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４０ａで増幅してマイコン３５の入力ポートｂ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。
【００４２】
モータ駆動回路３８は、マイコン３５の出力ポートａからのｈｉｇｈ−ｌｏｗのレベル信号によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子としてのＦＥＴ２を備えており、このＦＥＴ２をＯＮ／ＯＦＦしてモータ８ａのコイルへの電力の給断を切り替える。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に切り替えてモータ８ａを停止させる。
【００４３】
次に点火動作と電源供給の流れについて説明する。
点火レバー２１を押し下げていくと、先ずメイン弁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。この点火スイッチ３２のＯＮに連動してバイパススイッチ４１もＯＮになり、バイパス回路４３が閉じて、乾電池３４の電圧が第２昇圧回路４２へそのまま印加される。この印加電圧は、電源切替部３６ａで電圧降下しないため、乾電池３４の電圧が第２昇圧回路４２の起動電圧以上あれば、これを起動させることができる。そして、乾電池３４の電力は第２昇圧回路４２で昇圧され、マイコン３５の電源（電圧ＶＤＤ）を作動させる。
また、点火スイッチ３２がＯＮしている間は、停止回路４５が閉じており、第１昇圧回路３７は、ＦＥＴ１がＯＦＦになって作動しない。
【００４４】
更に、点火レバー２１を押し下げると、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に着火した火炎が、バーナ４やセンシングバーナ２７に火移りしていく。
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。
【００４５】
そして、点火レバー２１から手を離すと、点火スイッチ３２がＯＦＦし、イグナイタ３０の動作を停止させる。
これにより、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。一方、マグネット電磁弁２４は、閉弁可能状態となり、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になると閉弁される。
また、この点火スイッチ３２のＯＦＦにより、停止回路４５がＯＦＦして第１昇圧回路３７が作動し、熱電対１３からの起電力が昇圧される（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。
しかも、点火スイッチ３２のＯＦＦに連動してバイパススイッチ４１もＯＦＦになり、バイパス回路４３が開くため、乾電池３４からの電流は、電源切替部３６ａのダイオードＤ１→第２昇圧回路４２→マイコン３５と流れて、マイコン３５の作動を継続させる。
【００４６】
このように、第２昇圧回路４２への供給電力が電源切替部３６ａを通るため、第２昇圧回路４２への供給電源が切替可能になり、第１昇圧回路３７からの電源電圧の方が乾電池３４の起電力よりも大きくなると、供給電源はダイオードＤ２を通る第１昇圧回路３７からの電力へと切り替わる。
【００４７】
従って、バーナ４の燃焼中、乾電池３４を使わずに、熱電対１３の熱起電力により第２昇圧回路４２，マイコン３５，第１昇圧回路３７等の回路の作動を維持し、マイコン３５がモータ駆動回路３８のＦＥＴ２をＯＮして第１昇圧回路３７からモータ８ａへ直接電源供給する。これにより送風ファン８が回転して、温風による暖房が行われる。
尚、突風等により熱電対１３の起電力が突然下がっても、電源切替部３６ａでマイコン３５への供給電源が自動的に乾電池３４に切り替わるため、マイコン３５の作動が停止してしまうことはない。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のストーブ１は、乾電池３４の電力は、点火操作時に電源切替部３６ａをバイパスするため、そこでの電圧降下を受けずに高い電圧を維持して第２昇圧回路４２を起動させることができる。
従って、第２昇圧回路４２の起動に必要な乾電池電圧が、電源切替部３６ａでの電圧降下による影響を受ける場合よりも低くなり、乾電池３４の使用可能最低電圧が下がって、長期に渡って乾電池３４を使用できる。このため、乾電池交換を頻繁に行う必要がない。
しかも、電源切替部３６ａのダイオードの周囲の温度が下がって電圧降下が大きくなっても、これをバイパスしているため、温度に関係なく確実に第２昇圧回路４２を起動でき、マイコン３５を作動させることができる。
更に、第２昇圧回路４２は動作保持電圧が起動電圧よりも低いため、一旦起動すると、電源切替部３６ａをバイパスしなくても、電圧降下した低い電圧で作動を維持できて、電源切替部３６ａを作動できる。
【００４９】
加えて、電源切替部３６ａが二つのダイオードＤ１，Ｄ２を備えて適切な供給電源に自動的に切り替えるため、熱電対１３を可能な限り供給電源として用いることができ、乾電池３４を無駄に消費することがなく、その使用可能期間が一層長くなる。
更に、バイパス回路４３を開いて電源切替可能状態にするタイミングを点火スイッチ３２のＯＦＦ時としているため、乾電池３４を使用する時間が短く、乾電池３４の消耗を抑制できる。しかも、バイパス回路４３を開くタイミングを決めるためのタイマーを設ける必要もなく、製造コストが低くなる。
【００５０】
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。
例えば、本発明の電源切替部は、電流が流れると電圧降下を生じる素子を備えた構成であり、本実施形態のダイオードに代えてトランジスタを用いてもよい。
また、機械的にバイパス回路４３を開閉するバイパススイッチ４１に代えて、電気的に回路を開閉するトランジスタ等のスイッチング素子を用いてもよい。
また、乾電池３４の代わりに蓄電池を用いてもよい。この場合には、熱電対１３から電流が逆流しても構わないため、逆流防止用の停止回路４５を備えなくてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では点火スイッチ３２のＯＦＦ時にバイパス回路４３を開いたが、これに代えて、点火スイッチ３２がＯＮしてから所定時間経過後にしてもよい。
また、本実施形態では第１昇圧回路３７の出力電圧を規制するレギュレーションＩＣ３６ｂの出力電圧と乾電池３４の出力電圧とを比較して高い方の電源を用いていたが、例えば、一方の電圧が他方の電圧より所定電圧以上上回った時など、予め電源切替用の大小関係を設定しておき、これに対して電圧が上回っている方の電源を用いる構成にしてもよい。
また、レギュレーションＩＣ３６ｂを設けずに第１昇圧回路３７からの電力を直接電源切替部３６へ供給してもよい。
尚、本実施形態の第１昇圧回路３７が本発明の昇圧回路に相当し、本実施形態の第２昇圧回路４２，マイコン３５が本発明の負荷に相当する。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１または２記載の熱発電制御装置によれば、燃焼機の始動時に電源切替部をバイパスすることで電源切替部での電圧降下の影響を受けずに、補助電源回路によって負荷を確実に起動させることができる。この結果、補助電源回路の使用可能期間が長くなる。
また、一旦負荷が起動すると、電源切替部をバイパスさせなくても負荷の駆動を維持できると共に、電源切替機能を働かせるため、熱発電状態に応じた適切なタイミングで電源切替でき、補助電源回路の消耗を防止できる。
【００５３】
更に、本発明の請求項３記載の熱発電制御装置によれば、燃焼機の始動操作時のみバイパス回路を閉じるため、早い時期に電源切替可能状態にすることができ、補助電源回路を長く使用できる。
また、始動操作に連動してバイパス回路を閉じるため、特別なバイパス開閉用のタイマー等を設ける必要がなく廉価に構成できる。
【００５４】
更に、本発明の請求項４記載の熱発電制御装置によれば、燃焼機の始動操作時のみ昇圧回路を停止させるため、昇圧回路によって昇圧された電力が補助電源回路へ逆流することがなく、補助電源回路の故障を防止できる。
また、始動操作に連動して停止回路を閉じるため、特別な停止回路開閉用のタイマー等を設ける必要がなく製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態としての熱発電制御回路図である。
【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】本実施形態の主要回路の電力供給系および制御指令系の関連を示した説明図である。
【図５】従来例の熱発電制御回路の説明図である。
【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、８ａ…モータ、１３…直列型熱電対、１８…コントローラ、３２…点火スイッチ、３４…乾電池、３５…マイコン、３６…電源回路、３６ａ…電源切替部、３７…第１昇圧回路、３８…モータ駆動回路、４１…バイパススイッチ、４２…第２昇圧回路、４３…バイパス回路、４５…停止回路。

Claims (4)

1. 燃焼機の燃焼熱により起電力を発生する熱発電部と、
   上記熱発電部で発生した起電力を昇圧する昇圧回路と、
   上記熱発電部とは別に設けられる乾電池または蓄電池からなる補助電源回路と、
   上記昇圧回路の出力電圧と上記補助電源回路の出力電圧のうち出力電力が高い方の電力を負荷に供給する電源切替部と
   を備え、
   上記電源切替部から電力供給される負荷の少なくとも１つは、その起動に必要な電圧が起動後に動作を維持するために必要な電圧よりも高い特性を有する負荷であって、
   上記燃焼機の始動時に上記電源切替部をバイパスして上記補助電源回路の出力電圧で上記負荷を起動させるバイパス回路を設けたことを特徴とする熱発電制御装置。
2. 燃焼機の燃焼熱により起電力を発生する熱発電部と、
   上記熱発電部で発生した起電力を昇圧する昇圧回路と、
   上記熱発電部とは別に設けられる乾電池または蓄電池からなる補助電源回路と、
   上記昇圧回路により昇圧された電力が、所定の電圧以上になった場合に、負荷に供給される電力を上記補助電源回路の出力電力から上記昇圧回路の出力電力に切り替える電源切替部と、
   を備え、
   上記電源切替部から電力供給される負荷の少なくとも１つは、その起動に必要な電圧が起動後に動作を維持するために必要な電圧よりも高い特性を有する負荷であって、
   上記燃焼機の始動時に上記電源切替部をバイパスして上記補助電源回路の出力電圧で上記負荷を起動させるバイパス回路を設けたことを特徴とする熱発電制御装置。
3. 燃焼機の始動操作時のみ上記バイパス回路を閉じるバイパス用スイッチを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の熱発電制御装置。
4. 燃焼機の始動操作時のみ上記昇圧回路を停止させる停止回路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱発電制御装置。

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