JPH0113011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス、あるいはオイル燃焼器等に適用
されるデイジタル燃焼制御装置に関する。

ガス、及び重油等を燃料とした燃焼装置は着火
準備から着火完了までに所定の操作手順があり、
その順序動作を機器作動の確認と併せ進めること
が最も安全、かつ確実とされている。

これら燃焼器の操作要求に対し、従来の装置に
おいては簡単な電気回路、例えばリレーシーケン
ス等を以つて対処していた。しかし、近時、燃焼
装置の機能の向上、あるいは着火、運転時の効率
的かつ安全操作性の立場からワークオリエンテツ
ト的な考え方が採用されつつある。

すなわち、動作の手順を一つ一つ結果の確認を
しながら歩進させる方法で、歩進途中で何か異常
が発見された場合には、動作を速やかに停止させ
て次の正しい指示に従うか、あるいは順序動作
を、安全側に導き、フエイルセイフ動作を行わせ
る。

益々複雑化される装置の動作状況を的確に判断
し歩進させるには、リレー回路ではその構成やス
ピードの点で不充分であり、半導体の特性である
小形、安価、制御の容易性を特徴としたデイジタ
ル制御化が各所で検討される状況にある。

特に燃焼機器の分野においては、ガス及びオイ
ル燃焼器に対して、一般家庭用、業務用、工業用
などそれぞれに応じて各種の動作シーケンスが要
求される。

しかし、何れも着火起動時の基本シーケンス及
び運転中の火炎チエツクなどの基本動作シーケン
スは共通であるので、これら共通の制御回路を集
積化することによつて、小型、安価、信頼性を高
めることが必須の状況にある。

本発明は上記のような状況に対処しなされたも
ので、デイジタル制御化された燃焼装置の半導体
素子の動作故障、特にサーモ要求時に最初にバル
ブ開き動作を行う第１バルブ制御回路のドライブ
用トランジスタのシヨート故障を、着火操作時は
勿論、運転途中においても速やかに検出して、燃
焼装置の安全運転（ガスの場合には第１バルブ制
御回路はパイロツト弁を開く動作をするものであ
るから、電源投入と同時にガスが炉内に漏洩して
いることになり爆発の危険をはらむ）を心がけた
フエイルセーフ型デイジタル燃焼制御装置を提供
することを目的とする。

以下、本発明を図示の実施例について説明す
る。第１図において、SFはシーケンスセレクタ
であり、リサイクルあるいはノンリサイクルの切
替動作を行う。

THは着火を促すサーモ要求信号発生部であ
り、スイツチ動作を行いその信号の出力部に増幅
器Ａ１を介して、アンド回路AN１１をトリガー
ゲートに備えた微分回路１を接続している。サー
モスタツトHSは増幅器Ａ２を介して２入力のナ
ンド回路NA３に接続されている。

FDはフレイム検出部であり、出力側の装置に
よつて焔が確実に点火の状況にあるか否かを光学
的、その他の手段によつて検出する。そのフレイ
ム検出部FDの検出側は増幅器Ａ３、アンド回路
AN１２、微分回路２を介してナンド回路NA１
の入力に接続されている。地震検出装置及び空焚
検出器の論理和信号を発生する信号発生部KR
は、増幅器Ａ４を介してアンド回路AN１２と遅
延回路３に接続され、この遅延回路３の出力側は
前記ナンド回路NA３の他の入力側に接続されて
いる。

プリパージ用シフトレジスタPSRは特定周波
数を分周したプリパージ用クロツク発生部OSC
２からのクロツクに同期して信号のシフトを行う
もので、後述のバルブ開き動作を行わせる時のタ
イミング機能を司どる。そしてその最終出力端子
にはフリツプフロツプ等から成る整合回路MPが
接続され、その整合回路MPの出力端子はトライ
アル用シフトレジスタTSRの入力ゲートに導入
されている。すなわち、このトライアル用シフト
レジスタTSRは前記プリパージ用シフトレジス
タPSRに従続動作するもので、前記整合回路MP
のリセツト端子にはトライアル用シフトレジスタ
TSRの出力端子にインバータ回路IN３を接続し
たその出力端子が接続されている。

トライアル用クロツク発生部OSC１は同じく
分周されたトライアル用シフトレジスタTSRに
クロツクとして入力されている。またアンド回路
AN２は前記トライアル用シフトレジスタTSRの
出力同時条件をとることによつて所定の信号遅延
動作を行わせるもので、その出力信号はいくつか
の論理条件を満足した後、出力装置を作動させ
る。

まず、出力装置BMはトランジスタＱ１によつ
てドライブされるフアンモータ用出力回路で、例
えばリレーＫ１を負荷接続し生ガスあるいは燃焼
ガスの排気を行う。

SSHは安全スイツチヒータ回路で先ず着火操
作時の安全確認として最初にトランジスタＱ５が
投入されヒータが単位時間動作し炉内の安全確認
を行う。

引続いて正常動作時には第１バルブ制御回路Ｖ
１Ｃが投入されトランジスタＱ２の負荷Ｋ２によ
つてバルブが開かれ、それからしばらくしてタイ
マTA、あるいはTBの出力信号が夫々トランジ
スタＱ３、及びＱ４に入力されてイグニシヨン制
御回路IGCのドライブや第２バルブ制御回路Ｖ２
Ｃの動作を行う。

例えばイグニシヨン制御回路の負荷Ｋ３はノー
マルクローズの接点回路を介してイグニシヨンコ
イルに接続され、接点が開放することによつて点
火動作が行われる。

また、Ｋ４はバルブであり、第１バルブ制御回
路はガス燃料の場合にはパイロツト弁の役割を、
また重油等の場合には主バルブの開閉動作を行
う。

同様に第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃの負荷Ｋ４も
ガスの場合にはメインガス供給弁の開閉を、重油
などの場合には同様主バルブを開閉操作する。な
お、図においてANはアンド回路、ORはオア回
路、Ｍはフリツプフロツプ回路で構成されたメモ
リ回路、NAはナンド回路である。

このように構成された本発明において、以下第
１図の制御回路ブロツク図、及び第２図のタイム
チヤート図を参照し動作を説明する。この第２図
において、Ａはオイルの正常燃焼状態、Ｂはガス
の正常燃焼状態の場合である。第２図Ａ，Ｂにお
いて、プリイグニシヨンプリパージ期間１、ポス
トイグニツシヨン期間２、点火トライアル期間
３、Ｖ２の遅延期間４、電源５、着火後、次のシ
ーケンス（ポストイグニシヨン）へ早く移行する
トライアル短縮機能６、着火確立７、ガス燃焼の
みの着火確立後のトライアル期間の短縮分８を示
す。

今、シーケンスセレクタSEはシーケンスの動
作を選択するもので、リサイクル時の出力信号は
Ｈレベルに保持されているとする。このような状
態において、先ず、サーモ要求信号発生部THを
作動させると、その出力信号はＬレベルからＨレ
ベルに反転し、増幅器Ａ１、微分回路１を介した
信号はＨレベルのままでアンド回路AN１４に入
力される。

切期条件におけるナンド回路NA１の他の３つ
の入力ゲートは全てＨレベルにイニシヤルセツト
されているので、アンド回路AN１４からのＨレ
ベルのトリガー入力信号により、そのナンド回路
NA１の出力はＬに反転し、アンド回路AN３に
入力される。このため、アンド回路AN３は他の
入力ゲートのレベル如何に拘らず無条件に出力を
Ｌレベルに保つので、次段に接続されたナンド回
路NA２の出力はＨに保たれる。

そこで、安全スイツチヒータSSHのトランジ
スタＱ５にベース電流が供給されヒータが投入さ
れる。一方、そのヒータと並列に出力された出力
ラインは、抵抗Ｒ、バツフア５を介して、Ｌレベ
ルの信号をインバータ回路IN１，IN２に伝達す
る。

インバータ回路IN１を通過した反転信号Ｈは、
ラツチ回路６を介してアンド回路４に入力され
る。しかし、そのアンド回路AN４の他の入力ゲ
ートはＬレベルにあるので、結局出力信号はＬ、
メモリ回路Ｍ１，Ｍ２の動作も変化することな
く、メモリ回路Ｍ２の出力信号はＬレベルのま
ま、プリパージ用シフトレジスタPSRの入力に
伝達される。

また、アンド回路AN５の出力はＬであるから
フアンモータ用出力回路BMのトランジスタＱ１
はoff状態に保持されたままである。プリパージ
用シフトレジスタPSRの入力に伝えられたＬ信
号は分周出力されたプリパージ用クロツクOSC
２の信号に同期して前記ナンド回路NA１の出力
がＨレベルに切替つた時点より前記プリパージ用
シフトレジスタPSRのＬ入力をアンド回路AN６
を経たクロツクにより順次出力側にシフトして行
く。この動作が開始されると、その瞬間に前記ア
ンド回路AN１の入力はその１つがＬレベルに反
転するので、このアンド回路AN１の出力は当然
Ｌレベルとなる。

そして、プリパージ用シフトレジスタPSRの
入力は再びＨに切替わり、Ｈレベルが順次シフト
され、出力が全てＨとなつた時、アンド回路AN
１の出力もＬからＨに転ずる。

一方、上記アンド回路AN１の出力がＬレベル
になると、ナンド回路NA１の出力がＨとなつ
て、アンド回路AN３の出力をＨにナンド回路
NA２の出力をＬに切替えるのでトランジスタＱ
５はoffとなつてヒータは切放されるがそのコレ
クタに接続された他の出力ラインは瞬間Ｈに切替
わるのでインバータ回路IN１及びラツチ回路６
を介した出力はアンド回路AN４に一瞬Ｈレベル
の同時条件が成立しメモリＭ１，Ｍ２がＨレベル
となりアンド回路AN５の出力はＨとなつてフア
ンモータ用出力回路BMのトランジスタＱ１をon
に切替える。そしてその出力Ｋ１が投入されてフ
アンモータは回転を始めるか、かくして炉内の安
全事前燃焼が確認されフアンによつてその燃焼ガ
スは外部に放出される。また初期の動作によつて
インバータ回路IN２を介したＨ信号はメモリＭ
３，Ｍ４及びタイマTA，TBを予めリセツトす
る。この間にプリパージ用シフトレジスタPSR
の最初のＬ入力は所定時間を要して最終出力に到
達する、そしてそのＬ信号が送出されると再びそ
の各出力信号は引続いてＨ信号によつて全て埋め
られＨ信号がシフトされ最終端子からＨレベルが
整合回路MPの入力セツト端子に伝えられる。こ
の時、整合回路MPの出力Ｑ端子は初めてＨレベ
ルに反転しトライアル用シフトレジスタTSRに
Ｈ信号を入力する。この動作によりトライアル用
クロツク発生部OSC１のクロツクに同期した信
号はシフト動作を開始する、しかしそのシフト信
号はレジスタの最初の出力端子に達した時インバ
ータ回路IN３が接続してあるので整合回路MPは
直ちにリセツトされ該整合回路の出力は再度Ｌレ
ベルに戻される。

上記シフト動作を開始したシフトレジスタ
TSRの各段出力信号が全てＨになると、アンド
ゲートAN２の出力信号もＨとなる。このため、
インバータ回路IN３の出力信号とアンドゲート
AN２の出力信号の論理積によつてアンドゲート
AN７の出力信号もＨとなり、このアンドゲート
AN７の出力信号がメモリＭ３をセツトするとア
ンド回路AN８の入力Ｈ条件が確立しパイロツト
用第１バルブ制御回路Ｖ１ＣのトランジスタＱ２
がonに転じガスの場合にはパイロツトバルブが
開かれる。この一連の動作は例えば第２図Ｂの場
合に図示されている通りである。しかして、所定
時間後にアンド回路AN１０の入力条件がＨにセ
ツトされるのでメモリＭ４がセツトされタイマ
TA，TBが動作を開始する。タイマTAのタイム
アツプは即、イグニシヨン制御回路IGCのトラン
ジスタＱ３をonに反転させ、負荷Ｋ３によつて
着火動作が実行される。そして引続きタイマTB
のタイムアツプにより第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃ
のトランジスタＱ４がonに反転しバルブＫ４が
作動して全着火、動作が完了する。

またもし着火に失敗があつた場合には、着火状
況をフレイム検出器FDが監視しているのでミス
フアイアが確認されると直ちに微分回路２よりＨ
レベルの出力パルス信号が発生され、ナンド回路
NA１の第１、第２入力ゲートをＬに切替える、
従つてその出力は再度Ｈに転じ、ナンド回路NA
２の出力を一旦Ｌに切替えトランジスタＱ５を
offの状態に戻しその出力をＨレベルに切換え、
再度プリパージ用シフトレジスタPSRに振り出
しに戻つた時の信号Ｈを与え再着火、動作が行わ
れる。この際アンド回路AN８の第１ゲート、す
なわちサーモ要求信号発生部THからのラインは
先のフレイム検出信号Ｈ信号によつて瞬時にＬに
反転されるので第１バルブ制御回路Ｖ１Ｃのトラ
ンジスタＱ２はoffされる。勿論メモリＭ３，Ｍ
４、タイマTA，TBはインバータ回路IN２のＨ
信号によつてその間にリセツトされる。かくし
て、ミスフアイア時にはこのような着火リサイク
ル動作が所定回数続けられ着火に成功した場合に
は正常動作を、また着火しない場合には、アラー
ム信号を出力し鳴報その他の手段によつて故障を
伝達する。

一方、燃焼装置のサーモ要求信号発生時にガス
燃料の場合にはパイロツト焔、重油燃料の場合に
はバルブの制御を実行する第１バルブ制御回路Ｖ
１ＣのトランジスタＱ２にコレクタ・エミツタ間
シヨート故障が発生した場合には、トランジスタ
Ｑ２のコレクタ電位は常時Ｌレベルに安定したま
まになつてしまうので、オア回路OR２の入力ゲ
ートはＬ信号となり、また他の回路が全て正常動
作している場合にはメモリ回路Ｍ３はＨになつて
いるので、サーモ要求信号発生後のアンド回路
AN８への入力信号は当然Ｌとなりその出力信号
もＬとなる。すなわち通常はオア回路OR２の２
つの入力ゲートのうちどちらかの１ゲートはＨレ
ベルに保持されているべきものが、この故障の場
合のみは両ゲート共Ｌに安定してしまうためアン
ド回路AN３の出力は直ちにＬに切替わり、同時
にナンド回路NA２の出力もＨに反転して安全ス
イツチヒータSSHは投入されたままとなる。す
なわちアラーム回路ALは前記安全スイツチヒー
タSSHと並列に接続されているので速やかに装
置故障を外部に告げることになる。他の事例とし
て正常動作を続行中の場合にも何らかの原因によ
りトランジスタＱ２にシヨート故障が発生すると
同様の動作手順によつて警報動作を遅退なく実行
に移す。また燃料切れを検出された場合にもナン
ド回路NA１の出力をＬに反転させ、アンド回路
AN８の出力をＬに落しアンド回路AN５の出力
をＬにさせるのでフアンモータ用出力回路BM、
第１バルブ制御回路Ｖ１Ｃ、イグニシヨン制御回
路IGC、第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃは当然offに
切替えられフエイルセイフ動作を行う。

以上のように、本発明によれば、着火操作時あ
るいは運転燃焼中の第１バルブ制御回路Ｖ１Ｃ
（ガスの場合はパイロツト弁）を作動させるトラ
ンジスタＱ２のシヨート故障を速やかに発見する
ことが可能である。また本発明は誰れでも間違い
なく安全運転が行えると共に、ミスフアイヤの場
合にも常にフレイム検出器との連動々作によつて
安全確認動作を行わせることが出来るので、運転
の信頼性確保と相俟つて、高機能のデイジタル燃
焼制御装置を比較的簡単な回路によつて構成でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部の回路構成を示すデイジ
タル燃焼制御装置のブロツク図、第２図は第１図
のタイムチヤート図である。 SE…シーケンスセレクタ、TH…サーモ要求信
号発生部、FD…フレイム検出部、PSR…プリパ
ージ用シフトレジスタ、MP…整合回路、TSR…
トライアル用シフトレジスタ、BM…フアンモー
タ用出力回路、SSH…安全スイツチヒータ、Ｖ
１Ｃ…第１バルブ制御回路、IGC…イグニシヨン
制御回路、Ｖ２Ｃ…第２バルブ制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プリパージ期間を定めるプリパージ用シフト
   レジスタPSRの各段出力の論理積を得るアンド
   回路AN１と、トライアル期間を定めるトライア
   ル用シフトレジスタTSRの各段出力の論理積を
   得るアンド回路AN２と、前記プリパージ用シフ
   トレジスタPSRの出力信号と前記アンド回路AN
   ２からの正常信号との論理積を得るアンド回路
   AN７と、前記アンド回路AN７の出力信号でセ
   ツトされるメモリ回路Ｍ３と、燃焼装置の初期着
   火を促がすサーモ要求信号発生部THの出力信号
   に基づく熱要求信号と前記メモリ回路Ｍ３の出力
   信号との論理積を得るアンド回路AN８と、前記
   アンド回路AN８の出力信号で駆動されるパイロ
   ツト用第１バルブ制御回路Ｖ１Ｃのトランジスタ
   Ｑ２と、前記アンド回路AN８の出力信号と前記
   トランジスタＱ２のコレクタ出力信号との論理和
   を得るオア回路OR２と、前記熱要求信号と着火
   状況を監視しているフレイム検出器FDの出力信
   号に基づく火炎存在信号と前記アンド回路AN１
   の出力信号および前記アンド回路AN２の出力信
   号との論理積を得るナンド回路NA１と、前記オ
   ア回路OR２の出力信号と前記ナンド回路NA１
   の出力信号との論理積を得るアンド回路AN３
   と、前記アンド回路AN３の出力信号を入力して
   作動する安全スイツチヒータSSHおよびアラー
   ム発生回路ALとを備えたデイジタル燃焼制御装
   置。