JPH0743123B2 - 燃焼器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は燃焼炎検出によって燃焼器の制御を行なう、
主として芯上下式燃焼器に適する制御装置に関する。

［従来の技術］ 燃焼器の燃焼状態を検出して燃焼制御を行うためにフォ
トトランジスタやCdsなどの炎センサを用いることは普
通に行われている。出願人は特開昭62-112921号で正常
燃焼炎位置の下限と上限に各々炎センサをのぞませて、
燃焼が正常燃焼範囲から外れた時警報を発すると共に燃
焼器を自動消火する構造の提案を行っている。そして、
警報を受けて取扱者の修復操作で改善できる軽微な異常
に対応するために、時間差を設けて自動消火することも
行われる。

また、具体的な制御方式として点火操作後一定時間は制
御装置の電源を遮断しておき、燃焼炎が正常になる頃に
制御装置を作動させる擬似炎回路の提案を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで叙上の構成の制御方式では実際に作動させると
多くの問題点が存在することが明らかになってきた。例
えば異常状態を検知して自動的に異常時に対応して燃焼
器を消火まで至らしめる時、警報器と時間差を設けて自
動消火させることは取扱者の修復操作に時間を与え、燃
焼炎が操作後正常燃焼炎位置に入れば燃焼器を消火させ
ない特徴がある。しかし、燃焼器の異常で炎がゆれなが
ら小さくなった時には、異常となる燃焼炎位置でも、炎
がゆれるたびに正常燃焼炎位置を検出して復帰するの
で、燃焼器は異常状態でも消火せず、多量の不完全燃焼
ガスを室内に放出することがあった。

また、点火操作後一定時間になるまで強制的に制御装置
を不作動とする制御は、点火操作時に芯の出し過ぎなど
で点火時から異常な立炎燃焼となる状態に全く対応でき
ない重大な欠点があった。

更に、炎センサを用いる制御装置を交流商用電源を用い
ずに乾電池電源を用いる時、従来の自動消火装置駆動構
造では１暖房シーズン中に電池交換せずに継続使用する
ことは困難であり、取扱性が悪くまた電池交換時期に電
圧不足で作動不良を起こすことが多かった。

［課題を解決するための手段］ この発明は叙上の問題点を解決点するための燃焼器を完
成させたもので、バーナ１の正常燃焼炎位置の下限付近
にのぞませた低炎センサ２と、正常燃焼位置の上限付近
にのぞませた高炎センサ３と、低炎センサ２の出力に接
続してセンサ出力を反転するインバータ回路４と、前記
高炎センサ３の出力とインバータ回路４との両出力を入
力とする２入力ノア回路５とを設け、正常燃焼炎位置に
ある炎によってＨ出力となる２入力ノア回路５の出力
は、Ｌ出力時に作動する警報回路６と、遅れタイマ回路
７とに接続し、該遅れタイマ回路７の出力を燃焼停止用
のソレノイド駆動回路８に接続する燃焼器の制御回路に
おいて、２入力ノア回路５と遅れタイマ回路７との間に
抵抗９を取り付け、前記インバータ回路４の出力はダイ
オード10を介して放電抵抗12と並列接続したコンデンサ
11に接続し、該ダイオード10とコンデンサ11との接続点
を電圧検出インバータ13の入力に接続し、該電圧検出イ
ンバータ13の出力は前記抵抗９と遅れタイマ回路７の入
力との間に接続して、正常燃焼炎位置から外れた炎が復
帰した時、遅れタイマ回路７は電圧検出インバータ13の
出力によってリセット動作を遅延させて、異常時に確実
に燃焼器を消火させている。

また、バーナ１の正常燃焼炎位置の下限付近にのぞませ
た低炎センサ２と、正常燃焼位置の上限付近にのぞませ
た高炎センサ３と、低炎センサ２の出力に接続してセン
サ出力を反転するインバータ回路４と、前記高炎センサ
３の出力とインバータ回路４との両出力を入力とする２
入力ノア回路５とを設け、正常燃焼炎位置にある炎によ
ってＨ出力となる２入力ノア回路５の出力は、Ｌ出力時
に作動する警報回路６もしくは燃焼停止用のソレノイド
駆動回路８に接続する燃焼器の制御回路において、イン
バータ回路４の出力と２入力ノア回路５の入力との間に
抵抗18を取り付け、着火時に導通する点火スイッチ14を
介して充電されるコンデンサ15に放電抵抗16を並列接続
し、かつ、コンデンサ15の充電ラインに電圧検出インバ
ータ17の入力を接続し、該電圧検出インバータ17の出力
は前記抵抗18と２入力ノア回路５の入力との接続点に接
続して擬似炎回路を構成すると共に、電圧検出インバー
タ17の入力からインバータ回路４の出力と抵抗18との間
に向かうリセットダイオード19を取り付け、低炎センサ
２が正常燃焼炎位置を検出時、強制的に擬似炎回路の動
作を停止するもので、点火直後で異常立炎燃焼を起こす
時の安全性を高めている。

更に、燃焼器の異常を検出して燃焼停止用のソレノイド
駆動回路８に通電し、該ソレノイド駆動回路８が自動消
化装置を作動する燃焼器において、前記ソレノイド駆動
回路８には点滅回路８′を設け、かつ、ソレノイド駆動
回路８によって通電するソレノイド20とソレノイド20で
作動する可動体20′とを設け、該可動体20′は感振おも
り21もしくは消火レバー21′と対向して取り付け、複数
回の可動体20′の移動で感振おもり21もしくは消火レバ
ー21′を振動させ、ゆれが大きくなる感振おもり21もし
くは消火レバー２′の振動で消火装置を作動させ、ソレ
ノイド20の駆動エネルギーがわずかですむようにしたも
のである。

［作用］ 上記の構成であるこの発明は、高炎センサ３と、インバ
ータ回路４で反転した低炎センサ２との出力を２入力ノ
ア回路５で合成し、正常燃焼炎位置に炎がある時は２入
力ノア回路５はＨ出力となっている。そして、高炎セン
サ３が燃焼炎を検出した時と、低炎センサ２が燃焼炎を
検出しなくなった時に、２入力ノア回路５の出力はＬ出
力となり、この出力の変化によって警報回路６は直ちに
作動し、また、燃焼を停止するソレノイド駆動回路８は
遅れタイマ回路７によって、一定時間遅れて作動する。

一方、正常燃焼炎位置に炎が戻れば、２入力ノア回路５
はＨ出力となるので、カウント中の遅れタイマ回路７は
リセットしてカウントを戻し、警報回路６の作動を停止
するものである。

この発明では炎のゆれなどによって、異常燃焼炎位置に
ある炎が、短時間に検出と未検出を繰り返す時には遅れ
タイマ回路７がリセットできず、異常状態の継続と判断
するもので、このような燃焼異常にも対応できるように
なった。

また、従来の擬似炎回路の作動はタイマによって制御さ
れるから、点火時から立炎現象が発生する時には、擬似
炎回路のタイマがカウントアップするまで異常燃焼を継
続していたが、擬似炎回路のタイマを構成するコンデン
サ15は一本のリセットダイオード19を付加することによ
って、低炎センサ２が燃焼炎を検出した時にダイオード
19を介して放電し、擬似炎回路の作動を停止するもの
で、高炎センサ３が異常を検出した時に速やかに安全作
動を行うことが出来るようになった。

更に、この種の安全装置は乾電池を電源として作動して
おり、電池交換の回数を少なくするためにソレノイド駆
動回路８に点滅回路８′を備えている。この為、ソレノ
イド20が作動すると可動体20′は連続的に感振おもり21
もしくは消火レバー21′を振動させ、ゆれが大きくなっ
た時に消火装置が作動するようにしたから、一回の作動
で消火装置を起動させる時よりも、小形のソレノイドの
点滅動作によって消火可能となりソレノイド駆動回路８
の消費電流が非常に少なくなったものである。

［実施例］ 図に示す実施例によってこの発明を説明すると、１は芯
上下式石油燃焼器の複筒式燃焼筒からなるバーナ、２は
バーナ１の正常燃焼炎位置の下限付近にのぞませた低炎
センサ、３は同じく上限付近にのぞませた高炎センサで
あり、該炎センサ２・３はフォトトランジスタで構成さ
れ、受光時導通状態となる。22はバーナ１に向かって芯
上下操作を行う芯上下軸、23は芯上下軸22と連動して燃
焼時に閉路となる運転スイッチ、26はバーナ１に着火す
るための点火装置を構成する点火ヒータ、14は点火スイ
ッチ、24は点火装置に使用する乾電池電源であり、芯上
げ操作によって芯上下軸22を回転すると図示せざる芯が
バーナ１内に突出すると共に、運転スイッチ23を閉路と
し、次に、点火操作を行うと、点火スイッチ14が閉路と
なり、点火ヒータ26は乾電池電源24から通電されてバー
ナ１の燃焼を開始する。

２′は前記低炎センサ２のプルダウン抵抗、３′は高炎
センサ３のプルダウン抵抗であり、炎センサ２・３とプ
ルダウン抵抗２′・３′との直列回路は乾電池電源24に
接続されており、該炎センサ２・３の出力は光未検出時
にＬ出力となり、また、光検出時にＨ出力となる。

４は低炎センサ２の出力に接続したインバータ回路、18
はインバータ回路４の出力に接続した抵抗、５は低炎セ
ンサー３の出力と高炎センサ３の出力とを合成する２入
力ノア回路であり、該高炎センサ３の出力は直接、ま
た、低炎センサ２の出力はインバータ回路４と抵抗18を
介して２入力ノア回路５の各々の入力に接続され、両信
号を合成する。従って、低炎センサ２が燃焼を検出して
Ｈ出力となった時に、この出力はインバータ回路４で反
転し、更に、２入力ノア回路５で反転するもので、正常
燃焼時において２入力ノア回路５の出力はＨ出力となっ
ている。

６は圧電振動子25を駆動する警報回路であり、該警報回
路６にはダイオードを入力部に持つフリッカ回路６′を
有し、２入力ノア回路５の出力はフリッカ回路６′を介
して警報回路６に接続されている。この為、異常時に２
入力ノア回路５の出力がＬ出力に変わると、警報回路６
のフリッカ回路６′が作動して圧電振動子25は継続音を
発生して警告する。

８は燃焼停止用のソレノイド20を駆動するソレノイド駆
動回路、７はソレノイド駆動回路８の前段に接続した遅
れタイマ回路であり、該遅れタイマ回路７の入力部には
リセット用インバータ７′が取付けてあり、前記２入力
ノア回路５の出力は抵抗９を介して遅れタイマ回路７の
リセット用インバータ７′の入力に接続されている。

この為、異常時に２入力ノア回路５の出力がＬ出力に変
わると、ソレノイド駆動回路８に向う抵抗９を介して遅
れタイマ回路７のリセット用インバータ７′の出力がＨ
出力となり、該リセット用インバータ７′のＨ出力を受
けて抵抗とコンデンサの時定数からなる遅れタイマ回路
７が作動を開始する。そして、一定時間２入力ノア回路
５の出力がＬ出力を保持すると、遅れタイマ回路７の出
力はＨ出力からＬ出力に切換わり、該遅れタイマ回路７
の出力がＬ出力になればソレノイド駆動回路８がソレノ
イド20を駆動する。

21は感振おもり、21′は感振おもり21が転倒時に可動す
る消火レバーであり、実施例の石油燃焼器は芯上下軸22
に巻き上げバネと連動する歯車28が取付けてあり、消火
レバー21′が歯車28と係合して芯上げ位置を保持してい
る。前記燃焼停止用のソレノイド20は感振おもり21もし
くは消火レバー21′と対向して取付けてあり、ソレノイ
ド20が駆動すると感振おもり21もしくは消火レバー21′
を押圧し、歯車28と消火レバー21′との係合が外れてバ
ーナ１は消火する。

10はインバータ回路４の出力に前記抵抗18を介して接続
したダイオード、11は該ダイオード10を介して充電され
るコンデンサ、12はコンデンサ10と並列接続した放電抵
抗であり、該ダイオード10とコンデンサ11との接続点を
電圧検出インバータ13の入力に接続し、該電圧検出イン
バータ13の出力は遅れタイマ回路７の入力部のリセット
用インバータ７′の入力に接続している。

この為、低炎センサ２が炎を検出した時のインバータ回
路４の出力はＬ出力であり、コンデンサ11には電圧が供
給されず、電圧検出インバータ13の出力は２入力ノア回
路５と同じＨ出力となる。従って、遅れタイマ回路７や
ソレノイド駆動回路は不作動である。

ところで、低炎センサ２が炎不検出となってインバータ
４の出力がＨ出力となると、２入力ノア回路５は反転し
てＬ出力となり、一方、ダイオード10を介してコンデン
サ11は瞬間的に充電して電圧検出インバータ13の入力が
Ｈ出力になる。この為、電圧検出インバータ13の出力は
２入力ノア回路５と同じＬ出力となって、遅れタイマ回
路７が作動を開始する。

次に、遅れタイマ回路７の作動中に低炎センサ２が再び
炎を検出して、インバータ４が正常のＬ出力となると、
２入力ノア回路５の出力は直ぐにＨ出力に戻るが、ダイ
オード10を介してインバータ４の出力に接続されたコン
デンサ11は抵抗12を介して放電中となり、しばらくは高
電圧を続けて電圧検出インバータ13はＬ出力を維持しす
る。

この時、２入力ノア回路５の出力と電圧検出インバータ
13の出力の間に抵抗９があるから、電圧検出インバータ
13の出力が優先し、該電圧検出インバータ13が反転する
まで遅れタイマ回路７の入力はしばらくの間Ｌ電位を維
持し、電圧検出インバータ13が反転してはじめて、遅れ
タイマ回路７の入力がＨ出力になり、遅れタイマ回路７
がリセットするものである。

従って、炎のちらつきで低炎センサ２が炎なしから炎あ
りを検出し、再び炎なしを繰り返す時でも、一番始めの
炎なしから遅れタイマ回路７で設定した時間が過ぎれば
燃焼器は自動消火し、いつまでも不完全燃焼ガスを排出
しつづけることはなくなった。

15は点火スイッチ14操作時にダイオード27を介して充電
されるコンデンサ、16はコンデンサ15と並列接続した放
電抵抗、17はコンデンサ15の充電電圧を検出する電圧検
出インバータであり、該電圧検出インバータ17の出力は
前記２入力ノア回路５のインバータ４側の入力に接続し
て擬似炎回路を構成するものである。この為、運転スイ
ッチ23を閉路とした直後は低炎センサ２が炎を検出して
いないから２入力ノア回路５の出力は異常信号であるＬ
出力となっており、警報回路６が作動する。

次に、点火スイッチ14を閉路にすると点火ヒータ26が赤
熱すると共にダイオード27を介してコンデンサ15に充電
する。従って、電圧検出インバータ17の出力はＬ出力と
なり、この出力は低炎センサ２側の２入力ノア回路５の
入力に接続されているので擬似炎信号を作り出し、２入
力ノア回路５の出力は正常を示す出力となり、警報回路
６の作動を停止する。

尚、電圧検出インバータ13・17はオープンドレイン形と
かオープンコレクタ形と呼ばれる出力のＨ電圧がインバ
ータの内部から供給できないタイプのインバータが適し
ているが、インバータからＨ電圧が出力されるものにつ
いては、Ｈ出力阻止用のダイオード13′・17′を出力に
接続することによって同じ機能が得られるものである。

19は電圧検出インバータ17の入力からインバータ回路４
の出力に向けて接続したリセットダイオードであり、点
火操作後低炎センサ２が炎を検出するとインバータ回路
４の出力はＬ出力となり、コンデンサ15の電圧はリセッ
トダイオード19を介して放電する。

この為、電圧検出インバータ17の出力は反転して擬似炎
回路の作動を止めるので、２入力ノア回路５は両炎セン
サ２・３の出力によって作動するようになり、低炎セン
サ２のインバータ回路４の出力は、擬似炎回路の出力で
ある電圧検出インバータ17に代って、引き続いてソレノ
イド駆動回路８の不作動に保持するものである。

バーナ１の燃焼にともない炎が大きくなって高炎センサ
３が炎を検出すると、低炎センサ２の出力との間で合成
信号を作り出す,2入力ノア回路５の一方の高炎センサ３
側入力がＨ信号となり、該２入力ノア回路５の出力はＬ
出力となって異常信号を発生するものであり、低炎セン
サ２が炎を検出した時点で擬似炎回路が不作動となって
いるので、点火時直後の異常立炎にも対応できる。

また、点火に失敗するなどによってコンデンサ15が放電
状態となっても、まだ低炎センサ２が炎を検出しない時
には、コンデンサ15の放電を電圧検出インバータ17が検
出して２入力ノア回路５の出力を反転させるので、警報
回路６が作動して取扱者に異常状態にあることを知ら
せ、また、１〜２分の遅れタイマ回路７を介して燃焼停
止用のソレノイド駆動回路８を作動させる。従って、警
報回路６が作動した後そのまま放置すればバーナ１は自
動消火する。

８′はソレノイド駆動回路８に設けたソレノイド20の点
滅回路、８″は点滅回路８′の信号に従ってソレノイド
20をパルス駆動する出力トランジスタ、20′は感振おも
り21もしくは消火レバー21′と対向するソレノイド20で
駆動される可動体であり、入力部にダイオードを持つソ
レノイド20は点滅回路８′によって断続して通電される
ものである。

この発明はソレノイド20の可動体20′が感振おもり21も
しくは消火レバー21′を押す時、消火装置がすぐに作動
する程強く押すものではなく接触する程度であり、感振
おもり21や消火レバー21′はソレノイド20の可動体20′
に触れるたびに少しずつ振動し、可動体20′の動きと同
期して揺れが大きくなった時に自動消火装置を作動する
ことができたものである。この為、ソレノイド20は出力
の小さな小形のものが使用でき、しかも断続的に通電さ
れるから使用する電気エネルギーはごくわずかですみ、
乾電池電源24を用いる芯上下式石油燃焼器にも、乾電池
の消耗を気違うことなく使用できる。

更に、低炎センサ２と高炎センサ３とによる異常炎検出
装置を芯上下式石油燃焼器などに実施する時には電源は
乾電池であり、消火装置を起動するソレノイド駆動回路
８は大電流を消費して短期間で使用不可となる。この発
明は感振おもり21や消火レバー21′を駆動するソレノイ
ド20は力によって直接感振おもり21や消火レバー21′を
駆動するのではなく、可動体20′が何回も感振おもり21
や消火レバー21′をたたいて振動を大きくし、消火装置
を作動させたから、ソレノイド20を駆動する電気エネル
ギーは非常に少なくなり、乾電池を電源とする芯上下装
置を使う燃焼器にも利用できるようになり、応用範囲が
広がったものである。

［効果］ 従来では正常燃焼炎位置から炎の高さが外れると、警報
回路６が作動し、遅れタイマ回路７により少し遅れてソ
レノイド駆動回路８が作動する。そして、実質的に炎の
高さが異常に低くとも、燃焼炎のゆれなどによって炎が
正常燃焼位置に一度復帰すれば正常燃焼と判断して燃焼
を継続するものであり、この時、不完全燃焼ガスを排出
続けることになる。この発明は異常から正常に変わる低
炎センサ２の信号を使って遅れタイマ回路７の復帰を遅
らせており、炎のゆれなどで正常と異常を繰り返す時に
は、一番始めの異常信号発生時から遅れタイマ回路７で
設定した時間が過ぎれば燃焼器は消火するようになり、
いつまでも不完全燃焼ガスを排出しながら燃焼を継続す
るトラブルが防止できた。

また、正常燃焼炎位置から炎の高さが外れた時に警報回
路６などを作動させる構成は、点火時の低炎を検出して
異常信号を出すものである。この為、従来では点火操作
から一定時間までは、擬似炎回路の作動を停止して異常
信号が出ないようにしているが、点火直後から異常立炎
燃焼となるトラブルには全く対応できないものである。
この発明では擬似炎回路を構成するコンデンサ15の電荷
を、低炎センサ２が燃焼炎を検出した時にリセットダイ
オード19を介して強制放電し、擬似炎回路の作動を停止
するから、短時間で炎が高炎センサ３に届く時でも確実
に異常信号を出すことが出来るようになったものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明品の回路図、第２図は燃焼器の正面図
である。 １……バーナ、２……低炎センサ、３……高炎センサ、
４……インバータ回路、５……２入力ノア回路、６……
警報回路、７……遅れタイマ回路、８……ソレノイド駆
動回路、８′……点滅回路、９……抵抗、10……ダイオ
ード、11……コンデンサ、12……放電抵抗、13……電圧
検出インバータ、14……点火スイッチ、15……コンデン
サ、16……放電抵抗、17……電圧検出インバータ、18…
…抵抗、19……リセットダイオード、20……ソレノイ
ド、20′……可動体、21……感振おもり、21′……消火
レバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナ１の正常燃焼炎位置の下限付近にの
   ぞませた低炎センサ２と、正常燃焼位置の上限付近にの
   ぞませた高炎センサ３と、低炎センサ２の出力に接続し
   てセンサ出力を反転するインバータ回路４と、前記高炎
   センサ３の出力とインバータ回路４との両出力を入力と
   する２入力ノア回路５とを設け、正常燃焼炎位置にある
   炎によってＨ出力となる２入力ノア回路５の出力は、Ｌ
   出力時に作動する警報回路６と、遅れタイマ回路７とに
   接続し、該遅れタイマ回路７の出力を燃焼停止用のソレ
   ノイド駆動回路８に接続する燃焼器の制御回路におい
   て、 ２入力ノア回路５と遅れタイマ回路７との間に抵抗９を
   取り付け、前記インバータ回路４の出力はダイオード10
   を介して放電抵抗12と並列接続したコンデンサ11に接続
   し、該ダイオード10とコンデンサ11との接続点を電圧検
   出インバータ13の入力に接続し、該電圧検出インバータ
   13の出力は前記抵抗９と遅れタイマ回路７の入力との間
   に接続して、正常燃焼炎位置から外れた炎が復帰した
   時、遅れタイマ回路７は電圧検出インバータ13の出力に
   よってリセット動作を遅延させてなる燃焼器の制御装
   置。
2. 【請求項２】バーナ１の正常燃焼炎位置の下限付近にの
   ぞませた低炎センサ２と、正常燃焼位置の上限付近にの
   ぞませた高炎センサ３と、低炎センサ２の出力に接続し
   てセンサ出力を反転するインバータ回路４と、前記高炎
   センサ３の出力とインバータ回路４との両出力を入力と
   する２入力ノア回路５とを設け、正常燃焼炎位置にある
   炎によってＨ出力となる２入力ノア回路５の出力は、Ｌ
   出力時に作動する警報回路６もしくは燃焼停止用のソレ
   ノイド駆動回路８に接続する燃焼器の制御回路におい
   て、 インバータ回路４の出力と２入力ノア回路５の入力との
   間に抵抗18を取り付け、着火時に導通する点火スイッチ
   14を介して充電されるコンデンサ15に放電抵抗16を並列
   接続し、かつ、コンデンサ15の充電ラインに電圧検出イ
   ンバータ17の入力を接続し、該電圧検出インバータ17の
   出力は前記抵抗18と２入力ノア回路５の入力との接続点
   に接続して擬似炎回路を構成すると共に、電圧検出イン
   バータ17の入力からインバータ回路４の出力と抵抗18と
   の間に向かうリセットダイオード19を取り付け、低炎セ
   ンサ２が正常燃焼炎位置を検出時、強制的に擬似炎回路
   の動作を停止することを特徴とする燃焼器の制御装置。
3. 【請求項３】燃焼器の異常を検出して燃焼停止用のソレ
   ノイド駆動回路８に通電し、該ソレノイド駆動回路８が
   自動消火装置を作動する燃焼器において、 前記ソレノイド駆動回路８には点滅回路８′を設け、か
   つ、ソレノイド駆動回路８によって通電するソレノイド
   20とソレノイド20で作動する可動体20′とを設け、該可
   動体20′は感振おもり21もしくは消火レバー21′と対向
   して取り付け、複数回の可動体20′の移動で感振おもり
   21もしくは消火レバー21′を振動させ、ゆれが大きくな
   る感振おもり21もしくは消火レバー21′の振動で消火装
   置を作動させることを特徴とする燃焼器の制御装置。