JPH026408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガスバーナ等を備えた温水器等の燃焼
制御装置に用いる火炎検出装置であり、火炎の有
無の検出手段として圧力スイツチを備え、かつそ
の圧力スイツチの信号を入力して火炎の有無を判
定する手段として電圧比較回路を有するものに関
する。

火炎の有無の検出手段として圧力スイツチを用
いる燃焼器は、例えばパルス燃焼器のように燃焼
によつて燃焼室内の圧力が相当高圧になる燃焼器
である。

パルス燃焼器とは、連続的に燃焼火炎が存在す
る一般の燃焼器とは異なり、時間の経過に対し間
欠的即ちパルス状に火炎が発生する燃焼器であ
る。パルス燃焼器は、種々の方式があるが、例え
ば、燃焼室へのガス状燃料と空気との供給を制御
する弁と、燃焼室と排気管が熱交換器となる。

上記燃焼器の動作は、弁を介して燃料と空気を
燃焼室に供給し、これに点火器で点火すると爆発
燃焼し、その圧力によつて弁は閉じ、一方その燃
焼ガスは排気管を通つて排出される。この排出に
よつて燃焼室は負圧となり、弁が開き、燃料と空
気が吸入され、一方その燃焼室と排気管によつて
生ずる気柱振動によつて排気管中の残燃焼炎又は
高温ガスが燃焼室に戻り、これを点火源として吸
入された燃料は爆発燃焼する。そしてこの圧力上
昇によつて先の燃焼肺ガスを排出する。これを１
サイクルとし、連続的にこのサイクルを繰返すも
のである。つまり燃焼は間欠的即ちパルス状に行
なわれるものである。

燃焼制御装置の内部回路は、いかなる個所・時
点で短絡故障が生じても、危険な状態にならない
ように、フエールセーフ機能を有していなければ
ならない。

［従来の技術］ 燃焼制御装置の火炎の有無を判定する回路には
電圧比較回路が用いられる。

前記圧力スイツチと電圧比較回路との組み合わ
せにおいては、圧力スイツチは火炎有りでONと
なるものが一般に使用され、電圧比較回路の反転
入力端子に接続され、電圧比較回路は圧力スイツ
チがON（火炎有り）でHiレベルを出力するよう
になつている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の組み合わせにおいて、圧力スイツチが
OFFのとき、例えば圧力スイツチに並列に設け
てある抵抗が短絡故障すれば、圧力スイツチが
ONしたことと等価となり、電圧比較器はHiレベ
ルを出力し、誤動作を生ずることになる。

これを解決するために、フレームロツド式で整
流形の火炎検出回路を付加することが考えられ
る。即ち、抵抗とダイオードからなる火炎の等価
回路を圧力スイツチに直列に設け、この直列回路
にコンデンサ或いは抵抗を介して交流を印加する
ように設け、圧力スイツチのONによつて前記交
流が半波整流されることによつてコンデンサ或い
は抵抗に得られる電圧を平滑回路を介して電圧比
較回路に入力させるものが先行技術として提案さ
れている（特公昭63−37289号）。

しかし、上記のものにおいて、火炎等価回路に
流れることができる電流は微少（一般に500μA程
度である）なので、圧力スイツチに流れる電流値
も微少である。このため圧力スイツチが接触不良
を生じやすいという問題が生じる。

接触不良を防止するためには電流値を増大する
必要があるが、電流が整流脈流であり、コンデン
サが交流電源との間に入つているため、火炎等価
回路の抵抗の値を小さくしても電流値はあまり増
大しない。しかも、火炎等価回路の抵抗の値を小
さくした場合、圧力スイツチを短絡するような配
線のリークが生じると、そのリークの抵抗値が大
きくても上記コンデンサに得られる電圧は負電圧
に至ることになり、危険であるという欠点があつ
た。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、圧力スイツチの接触不良とリークに
よる火炎誤検知とを同時に防止することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的を達成するため、先行技術
である特公昭63−37289号に示す火炎検出装置に
おいて、その火炎等価回路の少なくともダイオー
ドに並列に第２の抵抗を設けたものである。

［実施例］ 以下、本発明を図に示す一実施例により説明す
る。

第１図において、１は直流電源、２は燃焼制御
用集積回路であり、例えば、(株)日立製作所製HA
−16605Wである。この集積回路２は、温度検出
回路、タイマ、制御回路、送風機、燃料弁、点火
器等の出力回路（何れも図示せず）及び火炎の有
無を判定する入力回路の電圧比較回路３を内蔵し
ている。

電圧比較回路３は出力端子４がHiレベルのと
き火炎有りとして動作する。電圧比較回路３は反
転入力端子５及び非反転入力端子６の電圧が0V
のとき第２図の如く負のオフセツト電圧ｆを有す
るものを使用する。非反転入力端子６はグランド
に接続されている。

１０は燃焼室の圧力を検出して作動する圧力ス
イツチであり、圧力が高いとき即ち火炎有りのと
きONとなる。１１は火炎の等価回路であり、ダ
イオード１２と抵抗１３，１４とからなる。抵抗
１３，１４の値は例えば両者同一で、例えばそれ
ぞれ22KΩである。

１５は交流電源、１６は昇圧トランスで２次側
に商用交流電源程度以上の100〜200Vの電圧を出
力する。１７はインピーダンス回路網としてのコ
ンデンサ、１８は負荷抵抗である。抵抗１９，２
０、コンデンサ２１，２２により平滑回路が構成
される。２３，２４は抵抗であり、バイアス電圧
を与える。

ここで、圧力スイツチ１０、火炎等価回路１１
を除き、Ｂ点及びＧ点にそれぞれ火炎に接触する
電極を設ければ、トランス１６、コンデンサ１
７、平滑回路、抵抗２３，２４の構成は、フレー
ムロツド式火炎検出装置と同一である。

かかる構成の動作を第２図と共に説明する。第
２図のＡ，Ｂ，５，６，４は第１図のＡ，Ｂ，
５，６，４の各点の電圧波形を示すものである。
１０は圧力スイツチ１０の動作を示す。

交流電源１５は昇圧トランス１６により昇圧さ
れ、その交流はコンデンサ１７、火炎等価回路１
１を介して圧力スイツチ１０に印加されている。
点火動作が開始されるまでは火炎が無いので圧力
スイツチ１０はOFFしている。従つて、この状
態ではコンデンサ１７の両端には交流波形そのま
まが現われる。ここで抵抗１９，２０とコンデン
サ２１，２２による平滑回路を通すことにより交
流分が除去され、結果としてコンデンサ１７の両
端には直流成分は得られない。一方、抵抗２３，
２４の分圧電位は0Vよりも高く設定してあるの
で、この状態では電圧比較回路３はLoレベルを
出力する。

Loレベルの出力に伴ない集積回路２によつて
公知の点火器が駆動され、点火されると燃焼室内
の圧力が上昇することによつて、圧力スイツチ１
０はt₁時点でONする。これによつて、Ｂ点が交
流のプラス側のとき（交流の正の半サイクルのと
き）は、抵抗１４、ダイオード１２を介した抵抗
１３の並列回路から圧力スイツチ１０の方向に電
流が流れる。Ｇ点が交流のプラス側のとき（交流
の負の半サイクルのとき）は圧力スイツチ１０か
ら抵抗１４へと電流が流れる。圧力スイツチ１０
を流れる電流値は、正の半サイクルのときの方が
負の半サイクルのときよりも大となるように抵抗
１３，１４は設定される。このためコンデンサ１
７は抵抗１９に向いた側が負となるように充電さ
れる。従つて、Ｂ点の電圧は第２図Ｂの如く時点
t₁より正負半サイクルで夫々の方向に流れる電流
の実質的な差に対応する直流電圧だけ負側（下
方）に偏位する。この直流負電圧は前記平滑回路
により平滑され、反転入力端子５の入力電圧は、
オフセツト電圧ｆよりも低い負電圧となる。一
方、非反転入力端子６の電圧は0Vで一定である。
従つて、t₂時点で電圧比較回路３の出力端子４は
Hiレベルとなり、火炎有り信号を出力する。こ
れにより制御回路は、点火し燃焼が継続している
ことを確認し、燃料の供給を継続させる。

以上は正常に動作した場合である。

今、圧力スイツチ１０がOFFの状態でコンデ
ンサ２１又は抵抗２４又は電圧比較回路３（特に
反転入力端子側）が短絡故障した場合を考える。
この場合は反転入力端子５の電圧は0Vに低下す
るのみであり、（−）fVまでは低下しないので、
電圧比較回路３は反転せず、火炎有り信号を出力
しない。このため、この短絡故障が点火動作中や
燃焼中に生じても、或いは点火しないとか火炎が
途中で消炎するとかしても、電圧比較回路３は圧
力スイツチ１０の出力に基づいて火炎無し信号の
Loレベルを出力する。従つてタイマーによる一
定時間後、制御回路は点火動作又は燃焼動作を停
止するので、安全である。

尚、Ｃ−圧力スイツチ１０−Ｇ間は安全規格で
定められた所定の絶縁距離（例えば、米国AGA
規格では0.8mm）を有するように設計され、短絡
はないものとする。またUL規格品の圧力スイツ
チ１０の短絡故障はないものとする。

また、断線故障を生じた場合は火炎等価回路１
１による整流作用が得られないので、安全であ
る。尚、非反転入力端子６とグランド間の断線に
ついては、例えば電圧比較回路をもう一つ設け、
２重回路にして対処する。

さて、前述の特公昭63−37289号に示すように、
火炎等価回路１１が本発明における抵抗１４を備
えない場合について考えると、圧力スイツチ１０
を流れる電流の大きさは、抵抗１３，１８，１
９，２０，２３，２４の値によつて定まる。従つ
て抵抗１３を小さくしても圧力スイツチ１０を流
れる電流値はそれ程には大とならないが、それで
も抵抗１３を小さくするとＣ点でリークした場
合、そのリーク抵抗が大きくてもＢ点の電位は負
になり電圧比較回路３がHiレベルを出力してし
まう。これを防止するため、結局抵抗１３は大き
くしておかなければならないことになる。すなわ
ち、このように抵抗１３の値を大きくすると接触
不良を生じやすく一方抵抗１３の値を小さくする
とリークに弱くなるということであり、両者を両
立させることができない。

ところが、本発明においては、並列に抵抗１４
を設けているので、圧力スイツチ１０を流れる電
流値を大きくできる。従つて抵抗１３の値を大き
くしなくてもよい。また、このように正の半サイ
クル、負の反サイクルのそれぞれの電流値の差で
Ｂ点に負電圧を発生するようにしているので、つ
まりリーク時は負の半サイクルにおいても電流が
流れるので、少しでもリークしていれば、Ｂ点は
電圧比較回路３を反転させるに足るだけの大きい
負の電圧値が得られない。従つてリーク故障時で
は火炎有り信号は出力しない。

例えば、印加交流電圧を120V、抵抗１３，１
４を各々22KΩとすると、圧力スイツチ１０に５
ｍＡが得られ、（この程度で接触不良は一般に防
止できる）リーク抵抗200KΩのリークに対して
は火炎誤検知を防止できるものである。なお、一
般に抵抗１３と１４の値は同一の程度が良いと考
えられる。

抵抗１４はダイオード１２のみに並列に設ける
ことも考えられる。しかし第１図に示す実施例の
構成の方が抵抗１３，１４の設定が容易と考えら
れる。

尚、フレームロツド式火炎検出装置とパルス燃
焼器を組み合わせる場合は、交流の正の半サイク
ルを火炎に十分に印加できるように、パルス燃焼
の周波数よりも印加交流の周波数を十分に大きく
する。例えば、パルス燃焼の周波数が50〜80Hzの
場合、例えば200Hz程度以上の交流の印加を必要
とする。

前記第１図の実施例において、コンデンサ１７
の容量はトランス１６によつて印加される交流の
周波数の大きさに反比例する。このため、圧力ス
イツチ１０の接点が接触不良を生じないような大
きな電流を流そうとし、また周波数を商用交流電
源の周波数（50Hz、60Hz）と同一にすると、コン
デンサ１７の容量は大きくなり、高価となる。第
３図に示す実施例はこの点を改良するためになさ
れたものである。

第３図において、２６は交流電源で、例えば
24Vの低電圧である。なお他の構成は第１図と同
様である。

かかる構成によれば、Ｂ点の最高電圧は〔（交
流電源２６の電圧×抵抗１３の値）／（抵抗１３
の値＋抵抗２７の値）〕である。この電圧は平滑
回路で平滑され、負電圧となる。

このように第３図の実施例では抵抗２７を用い
ているので、安価にできるものである。なお、抵
抗２７を用いればコンデンサ方式に比べ火炎検知
の感度が悪くなり、特に圧力スイツチを用いない
一般のフレームロツド式火炎検出回路では火炎が
高インピーダンスであることから従来は抵抗方式
は用いることができなかつたが、圧力スイツチを
用いるものでは火炎等価回路１１の抵抗１３は人
為的に設定するものであるので、低インピーダン
スにでき、十分に使用することができ、また圧力
スイツチ１０の接点の接触不良を生じないような
大きな電流を流すことができるものである。

第４図に示す他の実施例を説明する。圧力スイ
ツチ１０Ｂは、火炎有りでOFFとなるものを使
用する。火炎等価回路１１は圧力スイツチ１０Ｂ
に並列に設けられ、しかもその接続点は圧力スイ
ツチ１０Ｂの接続端子１０ａ，１０ｂの位置であ
る。他の構成は第３図の実施例と同様である。

かかる構成の動作は、圧力スイツチ１０Ｂの動
作が異なるのみで、他の動作は第３図と同様であ
る。本構成によれば、圧力スイツチ１０Ｂが火炎
を検出してOFFすると、火炎等価回路１１に通
電され火炎電流が流れるので、電圧比較回路３は
火炎を検出する。Ｂ−Ｇ間、又は圧力スイツチ１
０Ｂが短絡故障すれば火炎等価電流が得られない
ので、安全である。なお、火炎等価回路１１を圧
力スイツチ１０Ｂに並列接続するので、その接続
点と圧力スイツチ１０Ｂの間で断線を生ずると誤
動作を生ずる。しかし、圧力スイツチ１０Ｂの接
続端子１０ａ，１０ｂは肉厚部材で有り、特に端
子１０ｂと等価回路の抵抗との接続は筺体へのね
じ締め固定によるので安全である。他の部分の断
線に対しては第１図の実施例と同様である。

［発明の効果］ 以上説明の如く本発明によれば、圧力スイツチ
と電圧比較回路との組合せにおいて、抵抗等の短
絡故障に対し安全であつて、しかも圧力スイツチ
の接触不良及びリークによる火炎検出を矛盾なく
防止できる火炎検出装置を得ることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の火炎検出装置の回
路図である。第２図は第１図の各部の電圧波形を
示す図、第３図は本発明の他の実施例の火炎検出
装置の要部の回路図、第４図は本発明の更に他の
実施例の火炎検出装置の要部の回路図である。 １……直流電源、２……燃焼制御用集積回路、
３……電圧比較回路、１０，１０Ｂ……圧力スイ
ツチ、１１……火炎等価回路、１２……ダイオー
ド、１３，１４……抵抗、１５……交流電源、１
６……昇圧トランス、１７……コンデンサ、２６
……交流電源、２７……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室内の燃焼による圧力増大に感じONし
   て火炎有りの信号を発する圧力スイツチと、該圧
   力スイツチの信号を反転入力端子に入力する電圧
   比較回路とからなり、該電圧比較回路は前記圧力
   スイツチの火炎有りの信号に基づいてHiレベル
   の信号を出力するものである火炎検出装置におい
   て、 前記電圧比較回路は負のオフセツト電圧を有す
   るものとし、その非反転入力端子をグランドのみ
   に接続し、ダイオードと第１の抵抗と直列に接続
   しかつ少なくともダイオードに並列に第２の抵抗
   を設けてなる火炎等価回路を設け、該火炎等価回
   路と前記圧力スイツチの接点と交流電源とインピ
   ーダンス回路網とを直列に設け、前記インピーダ
   ンス回路網の出力を平滑回路及びバイアス回路を
   介して前記反転入力端子に接続し、前記第１の抵
   抗の値と前記第２の抵抗の値は、前記ダイオード
   をも経由して前記接点を流れる電流値が前記ダイ
   オードを経由しないで前記方向とは逆方向に前記
   接点を流れる電流値よりも大きくなるように設定
   したことを特徴とする火炎検出装置。 ２ 前記第２の抵抗は前記第１の抵抗と前記ダイ
   オードの直列回路に並列に設けていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の火炎検出装
   置。 ３ 燃焼室内の燃焼による圧力増大に感じOFF
   して火炎有りの信号を発する圧力スイツチと、該
   圧力スイツチの信号を反転入力端子に入力する電
   圧比較回路とからなり、該電圧比較回路は前記圧
   力スイツチの火炎有りの信号に基づいてHiレベ
   ルの信号を出力するものである火炎検出装置にお
   いて、 前記電圧比較回路は負のオフセツト電圧を有す
   るものとし、その非反転入力端子をグランドのみ
   に接続し、ダイオードと第１の抵抗とを直列に接
   続しかつ少なくともダイオードに並列に第２の抵
   抗を設けてなる火炎等価回路を設け、該火炎等価
   回路と前記圧力スイツチの接点とを並列に接続し
   た回路を交流電源とインピーダンス回路網とに直
   列に設け、前記インピーダンス回路網の出力を平
   滑回路及びバイアス回路を介して前記反転入力端
   子に接続し、前記第１の抵抗の値と前記第２の抵
   抗の値は、前記ダイオードをも経由して前記接点
   を流れる電流値が前記ダイオードをを経由しない
   で前記方向とは逆方向に前記接点を流れる電流値
   よりも大きくなるように設定したことを特徴とす
   る火炎検出装置。 ４ 前記インピーダンス回路網は抵抗であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第３項
   に記載の火炎検出装置。 ５ 前記インピーダンス回路網はコンデンサであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第３項に記載の火炎検出装置。