JPH0437330B2 - - Google Patents
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- JPH0437330B2 JPH0437330B2 JP60082836A JP8283685A JPH0437330B2 JP H0437330 B2 JPH0437330 B2 JP H0437330B2 JP 60082836 A JP60082836 A JP 60082836A JP 8283685 A JP8283685 A JP 8283685A JP H0437330 B2 JPH0437330 B2 JP H0437330B2
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- JP
- Japan
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- current
- flame
- combustion
- voltage
- circuit
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/12—Flame sensors with flame rectification current detecting means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はガス、石油等の燃焼装置の火炎によ
り、その燃焼状態を検出する燃焼検出装置に関す
るものである。
り、その燃焼状態を検出する燃焼検出装置に関す
るものである。
従来の技術
従来、フアンヒータ等の燃焼式暖房器は室内で
燃焼するため、炎の着火、失火および室内の酸素
を濃度の低下、あるいは不完全燃焼の確実な検出
を必要とする。この種の検知センサとしてフレー
ムロツドセンサが広く使用されている。このセン
サは火炎のイオン電流を計測して燃焼状態を検出
するもので、例えば実開昭59−145422号公報のよ
うなものがある。この動作を第３図、第４図を用
いて説明する。
燃焼するため、炎の着火、失火および室内の酸素
を濃度の低下、あるいは不完全燃焼の確実な検出
を必要とする。この種の検知センサとしてフレー
ムロツドセンサが広く使用されている。このセン
サは火炎のイオン電流を計測して燃焼状態を検出
するもので、例えば実開昭59−145422号公報のよ
うなものがある。この動作を第３図、第４図を用
いて説明する。
第３図はガスバーナの構成図を示し、燃焼ガス
はノズル１より噴出し、混合管２により空気と混
合され、金網で形成された燃焼板３の内面４に火
炎５を形成して燃焼する。６は火炎５中に挿入さ
れたフレームロツドで、燃焼板３との間に直流電
源７を印加し、火炎のイオン電流Ifを抵抗８の両
端の電圧降下として検出する構成としている。
はノズル１より噴出し、混合管２により空気と混
合され、金網で形成された燃焼板３の内面４に火
炎５を形成して燃焼する。６は火炎５中に挿入さ
れたフレームロツドで、燃焼板３との間に直流電
源７を印加し、火炎のイオン電流Ifを抵抗８の両
端の電圧降下として検出する構成としている。
空気中の酸素濃度とイオン電流If、およびバー
ナより発生する一酸化炭素（CO）の特性を第４
図に示す。ここでコントローラ（図示せず）は電
流Ifが相対値で0.5以下の時は不着火あるいは失
火と判断し、また電流Ifが７以上の時は酸素濃度
不足等による異常燃焼と判断して燃料の供給を強
制的に停止させる。
ナより発生する一酸化炭素（CO）の特性を第４
図に示す。ここでコントローラ（図示せず）は電
流Ifが相対値で0.5以下の時は不着火あるいは失
火と判断し、また電流Ifが７以上の時は酸素濃度
不足等による異常燃焼と判断して燃料の供給を強
制的に停止させる。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような従来の構成では、バ
ーナの不完全燃焼や着火、失火の検出ができる
が、炎電流の値は一般に数マイクロアンペアと微
少であるため、フレームロツド６にカーボンが付
着して燃焼板３と電気的に導通されたり、バーナ
内部の湿度が上昇して空気の抵抗値が小さくなつ
たときには酸素濃度が高くても炎電流Ifが第４図
の相対値７以上となる現象が発生し、異常燃焼と
の区別がつかないという課題があつた。
ーナの不完全燃焼や着火、失火の検出ができる
が、炎電流の値は一般に数マイクロアンペアと微
少であるため、フレームロツド６にカーボンが付
着して燃焼板３と電気的に導通されたり、バーナ
内部の湿度が上昇して空気の抵抗値が小さくなつ
たときには酸素濃度が高くても炎電流Ifが第４図
の相対値７以上となる現象が発生し、異常燃焼と
の区別がつかないという課題があつた。
これを解決する手段として直流電源７に変えて
交流を印加し、火炎の整流特性を利用して検出す
る手段が実用化されている。第５図にこの特性を
示す。第５図でＡは印加電圧波形、Ｂは火炎に流
れる電流Ｉの波形を示す。
交流を印加し、火炎の整流特性を利用して検出す
る手段が実用化されている。第５図にこの特性を
示す。第５図でＡは印加電圧波形、Ｂは火炎に流
れる電流Ｉの波形を示す。
火炎に流れる電流Ｉは、ロツド６に、燃焼板
３にを印加した時に多く流れ、この逆方向に印
加した時の電流が少ない整流特性があることが知
られている。コントローラはこの交流電流を平滑
して直流分の電流If′により燃焼状態を検出する。
この構成であると仮にロツド６にカーボンが付着
してシヨートすると正負両方向共に電流が流れる
ために整流特性がなくなり平滑された直流電流
If′は減少してほとんど零になるためロツド６の
絶縁劣下を検出できる。
３にを印加した時に多く流れ、この逆方向に印
加した時の電流が少ない整流特性があることが知
られている。コントローラはこの交流電流を平滑
して直流分の電流If′により燃焼状態を検出する。
この構成であると仮にロツド６にカーボンが付着
してシヨートすると正負両方向共に電流が流れる
ために整流特性がなくなり平滑された直流電流
If′は減少してほとんど零になるためロツド６の
絶縁劣下を検出できる。
しかしこの手段は電流If′が直流印加時の電流If
よりも大幅に小さな値となり（１／５〜１／10）
検出回路はＳ／Ｎ比の良い高価な回路を必要とす
るという課題がある。
よりも大幅に小さな値となり（１／５〜１／10）
検出回路はＳ／Ｎ比の良い高価な回路を必要とす
るという課題がある。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明の燃焼検出装
置は、火炎に挿入された一対のフレームロツドセ
ンサの電極間に電源回路により一定周期の交流電
圧を印加する構成とし、フレームロツドセンサと
直列に接続した炎電流検出抵抗を設け、この抵抗
に流れる電流を電流計測回路により計測する構成
とし、電流計測回路には、交流電圧と同期してフ
レームロツドセンサに正方向に電圧を印加したと
きに流れる正電流により炎の燃焼状態を検出する
正電流検知回路と、負方向に電圧を印加したとき
に流れる負電流によりフレームロツドセンサの絶
縁劣下を検出する負電流検知回路とを有する構成
である。
置は、火炎に挿入された一対のフレームロツドセ
ンサの電極間に電源回路により一定周期の交流電
圧を印加する構成とし、フレームロツドセンサと
直列に接続した炎電流検出抵抗を設け、この抵抗
に流れる電流を電流計測回路により計測する構成
とし、電流計測回路には、交流電圧と同期してフ
レームロツドセンサに正方向に電圧を印加したと
きに流れる正電流により炎の燃焼状態を検出する
正電流検知回路と、負方向に電圧を印加したとき
に流れる負電流によりフレームロツドセンサの絶
縁劣下を検出する負電流検知回路とを有する構成
である。
作 用
本発明は上記の構成により、着火、失火や不完
全燃焼等の燃焼状態のチエツクは正電流検出回路
によりおこない、フレームロツドセンサのシヨー
トや絶縁劣下は負電流検知回路でおこなう事によ
り、各々別個に検出可能とし、両者とも直流の電
流値を直接検出可能とする作用を有する。
全燃焼等の燃焼状態のチエツクは正電流検出回路
によりおこない、フレームロツドセンサのシヨー
トや絶縁劣下は負電流検知回路でおこなう事によ
り、各々別個に検出可能とし、両者とも直流の電
流値を直接検出可能とする作用を有する。
実施例
以下本発明の実施例を第１図、第２図に基づい
て説明していく。第１図は本発明燃焼検出装置の
一実施例を示す回路図で、交流電源９にフレーム
ロツドセンサ１０および電流検出抵抗１１の直列
回路が接続されている。フレームロツドセンサ１
０はここでは一方の電極をフレームロツド１２、
他方の電極を導電性のバーナ１３により構成して
いるが、これは２本のフレームロツドで構成して
もよい。
て説明していく。第１図は本発明燃焼検出装置の
一実施例を示す回路図で、交流電源９にフレーム
ロツドセンサ１０および電流検出抵抗１１の直列
回路が接続されている。フレームロツドセンサ１
０はここでは一方の電極をフレームロツド１２、
他方の電極を導電性のバーナ１３により構成して
いるが、これは２本のフレームロツドで構成して
もよい。
定電圧ダイオード１４，１５は交流電源９を定
電圧にするためのものである。フレームロツドセ
ンサ１０と電流検出抵抗１１の接続点の電位は演
算増幅器１６に入力されフレームロツドセンサ１
０に流れる電流Ifを検出している。演算増幅器１
６は直流電源１７により駆動されボルテージフオ
ロア回路を構成しており、炎電流Ifに比例した出
力電圧lgに変換され電流計測回路１７に入力す
る。
電圧にするためのものである。フレームロツドセ
ンサ１０と電流検出抵抗１１の接続点の電位は演
算増幅器１６に入力されフレームロツドセンサ１
０に流れる電流Ifを検出している。演算増幅器１
６は直流電源１７により駆動されボルテージフオ
ロア回路を構成しており、炎電流Ifに比例した出
力電圧lgに変換され電流計測回路１７に入力す
る。
電流計測回路１８は、正電流検知回路１９と負
電流検知回路２０により構成され、各々の出力
Ｘ，Ｙを出す。バーナのコントローラ（図示せ
ず）は交流電源９と同期して各々の出力Ｘ，Ｙの
値を読み込む構成としている。
電流検知回路２０により構成され、各々の出力
Ｘ，Ｙを出す。バーナのコントローラ（図示せ
ず）は交流電源９と同期して各々の出力Ｘ，Ｙの
値を読み込む構成としている。
ここでは正電流検知回路１９は基準電位lcに対
して演算増幅器２１、抵抗２２，２３により反転
増幅回路を構成し、電位Ｘはバーナの燃焼状態に
応じたアナログ電圧として出力する構成とし、負
電流検知回路２０は電位lgとしきい値ldとを電圧
比較器２４により比較し、ハイあるいはローのデ
ジタル信号として出力Ｙを出す。
して演算増幅器２１、抵抗２２，２３により反転
増幅回路を構成し、電位Ｘはバーナの燃焼状態に
応じたアナログ電圧として出力する構成とし、負
電流検知回路２０は電位lgとしきい値ldとを電圧
比較器２４により比較し、ハイあるいはローのデ
ジタル信号として出力Ｙを出す。
電流計測回路１８はこの構成に限られる事はな
く、例えば演算増幅器１６の出力lgをアナログ／
デジタル変換回路によりデジタル値に変換し、電
流検出回路１８はマイクロコンピユータなどのプ
ログラム内で構成してもよい。
く、例えば演算増幅器１６の出力lgをアナログ／
デジタル変換回路によりデジタル値に変換し、電
流検出回路１８はマイクロコンピユータなどのプ
ログラム内で構成してもよい。
次に動作を説明する。第２図は第１図の回路の
各部の特性は計を示し、第５図Ａは交流電源９の
電圧波形lACを示し、定電圧ダイオード１４，１
５によりＺ＋、Ｚ−にクリツプされている。
各部の特性は計を示し、第５図Ａは交流電源９の
電圧波形lACを示し、定電圧ダイオード１４，１
５によりＺ＋、Ｚ−にクリツプされている。
第２図Ｄはフレームロツドセンサ１０に流れる
炎イオン電流Ifの状態を示す。炎電流Ifは第１図
の矢印で示す方向を正方向、逆の方向を負方向と
して説明する。電流Ifは交流電圧lACに同期して正
負に切り替わる。
炎イオン電流Ifの状態を示す。炎電流Ifは第１図
の矢印で示す方向を正方向、逆の方向を負方向と
して説明する。電流Ifは交流電圧lACに同期して正
負に切り替わる。
正方向電流If＋は第４図と同様にバーナの燃焼
状態に応じて電流値が変化する。負方向の電流If
−は第５図で説明した火炎の整流特性により通常
は非常に小さな値であるが、フレームロツドセン
サ１０へのカーボン等の付着により絶縁劣下した
ときには電流If−が増加してくる。
状態に応じて電流値が変化する。負方向の電流If
−は第５図で説明した火炎の整流特性により通常
は非常に小さな値であるが、フレームロツドセン
サ１０へのカーボン等の付着により絶縁劣下した
ときには電流If−が増加してくる。
第２図Ｅは演算増幅器１６の出力電圧lgの特性
を示す。演算増幅器１６の電源１７のマイナス電
位とフレームロツドセンサ１０の一方の電極であ
るバーナ１３が接続されているために、交流電圧
lACと同期して正負に変化する電流Ifに対応する出
力電圧egは直流電源１７のマイナス電位からの
正の電圧値に変換されて出力される。
を示す。演算増幅器１６の電源１７のマイナス電
位とフレームロツドセンサ１０の一方の電極であ
るバーナ１３が接続されているために、交流電圧
lACと同期して正負に変化する電流Ifに対応する出
力電圧egは直流電源１７のマイナス電位からの
正の電圧値に変換されて出力される。
電流If＋に対応する電位egは火炎の燃焼状態に
応じてlg＋′あるいはlg＋″というふうに変化し、
この値に応じてコントローラ（図示せず）はバー
ナの着火、失火の検知、あるいは燃焼の供給量や
空気量を可変するなどの各種の燃焼制御を行う。
応じてlg＋′あるいはlg＋″というふうに変化し、
この値に応じてコントローラ（図示せず）はバー
ナの着火、失火の検知、あるいは燃焼の供給量や
空気量を可変するなどの各種の燃焼制御を行う。
また電流If−に対応する電位lg−は、フレーム
ロツドセンサ１０の絶縁劣下により電流If−が増
加するためにlg−′に上昇し、負電流検知回路２
０はこの電位lg−がしきい値ld以上になれば絶縁
劣下と判断する。ここでは比較器２４は正常時に
は出力Ｙはローレベル、絶縁劣下として出力lg−
がしきい値ld以上になれば出力Ｙはハイレベルに
なる。
ロツドセンサ１０の絶縁劣下により電流If−が増
加するためにlg−′に上昇し、負電流検知回路２
０はこの電位lg−がしきい値ld以上になれば絶縁
劣下と判断する。ここでは比較器２４は正常時に
は出力Ｙはローレベル、絶縁劣下として出力lg−
がしきい値ld以上になれば出力Ｙはハイレベルに
なる。
また電流If−の値に応じて電流If＋の検出値を
補正することも可能であり、この時は高湿度条件
や、フレームロツドセンサの絶縁劣下が有る程度
進んでも確実な燃焼状態検知が可能となる。
補正することも可能であり、この時は高湿度条件
や、フレームロツドセンサの絶縁劣下が有る程度
進んでも確実な燃焼状態検知が可能となる。
発明の効果
以上の説明したように本発明の燃焼検出装置は
以下に示すような効果を有する。
以下に示すような効果を有する。
(1) 燃焼状態のチエツクは交流電源lACの正の半
サイクルＺ＋を印加したときの炎電流If＋の直
流絶対値で検出するために、従来の交流電流を
平滑する構成に比べて負方向の電流ロスがなく
なり、大きな電流値での検出が可能となり、簡
単な構成の電流計測回路でよく、またノイズ等
により外乱の影響も受けにくい。
サイクルＺ＋を印加したときの炎電流If＋の直
流絶対値で検出するために、従来の交流電流を
平滑する構成に比べて負方向の電流ロスがなく
なり、大きな電流値での検出が可能となり、簡
単な構成の電流計測回路でよく、またノイズ等
により外乱の影響も受けにくい。
(2) フレームロツドセンサの絶縁劣下の検出は交
流電源lACの負の半サイクルＺ−を印加したと
きの炎電流If−の直流絶対値を計測し、火炎の
整流作用を利用して行うために、フレームロツ
ドセンサが完全にシヨートせずにカーボン付着
等による数メグオームの大抵抗によるシヨート
であつても確実に検出可能となり、信頼性の高
いシヨートチエツクが実現できる。
流電源lACの負の半サイクルＺ−を印加したと
きの炎電流If−の直流絶対値を計測し、火炎の
整流作用を利用して行うために、フレームロツ
ドセンサが完全にシヨートせずにカーボン付着
等による数メグオームの大抵抗によるシヨート
であつても確実に検出可能となり、信頼性の高
いシヨートチエツクが実現できる。
(3) 交流電源は商用電源を絶縁トランスを介して
印加するだけでよく、発信回路などの交流発生
回路を必要とせず簡単な構成で実現できる。
印加するだけでよく、発信回路などの交流発生
回路を必要とせず簡単な構成で実現できる。
(4) 同様に各々の検出を交流の半サイクル毎に周
期的に常に行う構成であるため、燃焼のどの状
態であつても常時監視されており、安全性の高
い燃焼検出装置を提供する事ができる。
期的に常に行う構成であるため、燃焼のどの状
態であつても常時監視されており、安全性の高
い燃焼検出装置を提供する事ができる。
このように従来技術の直流印加方式、交流印加
平滑検出方式の各々の利点を併せ持つた有用な効
果が得られるものである。
平滑検出方式の各々の利点を併せ持つた有用な効
果が得られるものである。
第１図は本発明燃焼検出装置の一実施例を示す
回路図、第２図はその動作を説明する特性図、第
３図は従来例を説明する構成図、第４図はその特
性図、第５図は他の従来例を説明する特性図であ
る。 ９……交流電源回路、１０……フレームロツド
センサ、１１……炎電流検出抵抗、１２……フレ
ームロツド（フレームロツドセンサの電極）、１
３……バーナ（フレームロツドセンサの電極）、
１８……電流計測回路、１９……正電流検知回
路、２０……負電流検知回路、If……炎イオン電
流。
回路図、第２図はその動作を説明する特性図、第
３図は従来例を説明する構成図、第４図はその特
性図、第５図は他の従来例を説明する特性図であ
る。 ９……交流電源回路、１０……フレームロツド
センサ、１１……炎電流検出抵抗、１２……フレ
ームロツド（フレームロツドセンサの電極）、１
３……バーナ（フレームロツドセンサの電極）、
１８……電流計測回路、１９……正電流検知回
路、２０……負電流検知回路、If……炎イオン電
流。
Claims (1)
- １ 燃焼火炎に挿入され炎イオン電流により火炎
の燃焼状態を検出するフレームロツドセンサと、
前記フレームロツドセンサの電極間に交流電圧を
印加する交流電源と、前記フレームロツドセンサ
と直列に接続された炎電流検出抵抗と、前記検出
抵抗を流れる電流を計測する電流計測回路を有
し、前記電流計測回路は、交流電圧と同期して前
記フレームロツドセンサに正方向に電圧を印加し
た時に流れる正電流により火炎の燃焼状態を検出
する正電流検知回路と、負方向に電圧を印加した
時に流れる負電流によりフレームロツドセンサの
絶縁劣下を検出する負電流検知回路とからなる燃
焼検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082836A JPS61243216A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 燃焼検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082836A JPS61243216A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 燃焼検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61243216A JPS61243216A (ja) | 1986-10-29 |
| JPH0437330B2 true JPH0437330B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=13785485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60082836A Granted JPS61243216A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 燃焼検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61243216A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0429238Y2 (ja) * | 1987-09-25 | 1992-07-15 | ||
| US5439374A (en) * | 1993-07-16 | 1995-08-08 | Johnson Service Company | Multi-level flame curent sensing circuit |
| GB2286888A (en) * | 1994-02-23 | 1995-08-30 | Cambridge Consultants | Capacitive combustion sensor |
| NL1024388C2 (nl) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Betronic Design B V | Vlambewakingssysteem. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS532728A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-11 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Flame detector |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP60082836A patent/JPS61243216A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61243216A (ja) | 1986-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |