JPH0894074A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石油等のフレームを有する燃焼装置の燃焼制
御装置の電磁ポンプとフレームロッドとの電源を共用化
しマイクロコンピュータへの入力へのアナログ入力端子
数の削減をする。 【構成】 フレームロッドセンサ２３と電磁ポンプ１０
９との印加電圧を共通の直流電圧Ｖ３から供給すると同
時に、運転スイッチ５の開閉でこの直流電圧Ｖ３の供給
／遮断を行うような構成にすることによって、マイクロ
コンピュータ１２は直流電圧Ｖ３モニターする電源モニ
ター部７の出力だけを入力し、その入力情報を運転のオ
ン／オフ情報、フレームロッド電流計の補正、電磁ポン
プ１０９の印加電圧異常の検出といった多目的に使用す
ることで、入力端子の本数を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油等の燃焼機器の燃
焼制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の燃焼機器は図２に示す如
く、外装１０１及び置台１０２で囲まれた空間内部にバ
ーナ１０３、温風用のファン１０４とそのモータ１０
５、これら全体の制御を行うコントローラ１０６を設け
て構成してあり、モータ１０５により室内空気Ａを燃焼
ガスＢに混合させ適度な温度の温風Ｃとしてルーバー１
０７より排出し、室内の暖房に供するような構成になっ
ている。

【０００３】また、バーナ１０３は図３に示す如く燃焼
用灯油を気化する気化筒１０８、灯油を一定量供給する
電磁ポンプ１０９、燃焼用空気を送るバーナモータ１１
０、気化灯油に着火させるための点火電極１１１、フレ
ームロッド１１２に代表される燃焼炎Ｄの状態を監視す
る燃焼検知センサーなどで構成してあり、電磁ポンプ１
０９で灯油を気化筒１０８に送り、気化された灯油に点
火電極１１１で着火し、燃焼する。燃焼の状況はフレー
ムロッド１１２でモニターし、着火、失火および酸欠等
の異常燃焼等も監視するようになっている。

【０００４】しかしこのような燃焼機器では、電磁ポン
プ１０９に印加する電源電圧が異常に高くなると気化筒
１０８に供給される灯油の量が過剰になり異常燃焼を引
き起こしたり、燃焼状況を監視するフレームロッドも電
源電圧が変動すると検出精度があてにならないと言う課
題があるために、電磁ポンプ１０９の電源電圧をモニタ
ーしたり、燃焼検知センサーの電源電圧の変動を検出し
て燃焼検知センサーの検出結果を補正したりして、安全
の精度の向上を図るようになってきている。

【０００５】また上記のような燃焼機器の制御そのもの
は、主にマイクロコンピュータを主体とする制御装置で
構成されるのが当たり前になってきており、上記の様な
安全の精度の向上のための要求もあり、多数の入出力端
子を備えたマイクロコンピュータが必要となってきてい
る。

【０００６】図４は上記燃焼機器が備える制御装置の従
来の実施例を説明するもので、１１３は商用電源、１１
４は少なくとも、アナログ／デジタル変換部（以後Ａ／
Ｄ変換部と称す）１１５、１１６を内蔵し、このＡ／Ｄ
変換部のそれぞれに接続されたアナログ入力端子１１
７、１１８およびデジタル入力端子（以後入力端子と称
す）１１９、１２０とデジタル出力端子（以後出力端子
と称す）１２１、１２２を備えたマイクロコンピュー
タ、１２３はオン／オフスイッチ１２４と抵抗１２５と
からなる運転スイッチで、上記マイクロコンピュータ１
１４の入力端子１１９に接続している。

【０００７】１２６はフレームロッドセンサでフレーム
ロッド１１２とバーナ１０３により電極を構成し、この
電極間に流れる炎電流Ｉｆを検出するものである。１２
７はフレームロッドセンサ１２６に電源を供給する電源
回路で、トランス１２８の２次側１２８−１、整流ダイ
オードブリッジ１２９、平滑コンデンサ１３０により直
流電圧Ｖ１を得て上記フレームロッドセンサ１２６に印
加している。

【０００８】１３２はフレームロッドセンサ１２６と直
列に挿入された抵抗１３３により炎電流Ｉｆを電圧に変
換するフレームロッド電流計測部でマイクロコンピュー
タ１１４のアナログ入力端子１１７に接続している。１
３４は電源回路１２７の出力をモニターするフレームロ
ッド電源電圧モニター部で、前記直流電圧Ｖ１を分圧す
る抵抗１３５、１３６で構成され、マイクロコンピュー
タ１１４のアナログ端子１１８に接続している。１３
７、１３８は演算増幅器でそれぞれの入力信号をインピ
ーダンス変換している。

【０００９】１３９は前記電磁ポンプ１０９に電源を供
給する電源回路で、トランス１２８の２次側１２８−
２、整流ダイオード１４０、平滑コンデンサ１４１で構
成され、非安定直流電圧Ｖ２を出力し、さらに定電圧電
源回路１４２により安定した直流電圧Ｖ２を得て、電磁
ポンプ１０９の印加電圧としている。

【００１０】１４３は直流電圧Ｖ２をモニターする電磁
ポンプ印加電圧モニター部で、抵抗１４４、ツェナーダ
イオード１４５、フォトカプラ１４６のＬＥＤ１４６Ｄ
を直列に接続して構成され、このフォトカプラ１４６の
フォトトランジスタ１４６Ｔはマイクロコンピュータ１
１４の入力端子１２０に接続している。ここで、出力電
圧Ｖ２がツェナーダイオード１４５のツェナー電圧Ｖｚ
より高くなると、ツェナーダイオード１４５に流れる電
流でＬＥＤ１４６Ｄが発光し、フォトトランジスタ１４
６Ｔがオンする。

【００１１】出力端子１２１には、抵抗１４７とフォト
カプラ１４８のＬＥＤ１４８Ｄが直列に接続され、フォ
トカプラ１４８のフォトトランジスタ１４８Ｔは、上記
電磁ポンプ１０９を駆動するトランジスタ１４９のベー
ス端子に接続されている。１５０、１５１はトランジス
タ１４９のベース抵抗。また、出力端子１２２は、トラ
ンジスタ１５２のベース端子に接続されている。１５３
は常開型の接点１５３Ａを備えた安全リレーで、前記ト
ランジスタ１５２によって駆動される。前記接点１５３
Ａは、上記電源回路１３９と定電圧回路１４２との間に
直列に配設され、運転停止時には接点１５３Ａが開にな
り定電圧回路１４２への給電を遮断することで、電磁ポ
ンプ１０９を確実に停止させようとするものである。

【００１２】一方、マイクロコンピュータ１１４のプロ
グラムの動作を機能ブロックで表すと、アナログ入力端
子１１７に入力されているフレームロッド電流計測部１
３２の出力電圧をデジタル量Ｉｆ’に変換するＡ／Ｄ変
換部１１５と、アナログ入力端子１１８の電圧をデジタ
ル量Ｖ１’に変換するＡ／Ｄ変換部１１６と、このＩ
ｆ’とＶ１’を用いてＩｆ’／Ｖ１’の演算を行うフレ
ームロッド信号演算部１５４と、入力端子１１９の信号
を受けて運転のオン／オフを判定する運転制御部１５５
と、出力端子１２１にパルス信号を出力するポンプ信号
出力部１５６と、入力端子１２０の信号を受けて電磁ポ
ンプ印加電圧の異常を判定しその結果を上記ポンプ信号
出力部１５６に出力するポンプ電圧異常判定部１５７
と、上記運転制御部１５５とフレームロッド信号演算部
１５４からの情報を受けて燃焼のタイミングやシーケン
シャル制御を行ない、ポンプ信号出力部１５６や出力端
子１２２に信号を出力する燃焼制御部１５８から構成さ
れている。

【００１３】上記構成で、入力端子１１９よりマイクロ
コンピュータ１１４に取り込まれた運転スイッチ１２３
の情報は、運転制御部１５５で判定され、燃焼制御部１
５８に伝えられる。燃焼制御部１５８はこれを受けて、
運転オンの場合は安全リレー１５３をオン、運転オフの
場合は安全リレー１５３をオフする信号を出力端子１２
２より出力すると同時に、運転オン時は気化筒１０８の
予熱やプリパージ動作等の所定の処理を行った後、出力
端子１２１からパルス信号を出力して電磁ポンプ１０９
を駆動する。

【００１４】ここで、入力端子１２０の信号が”Ｌ”、
すなわち電磁ポンプ１０９の印加電圧Ｖ２がツェナー電
圧Ｖｚより高い場合は、ポンプ電圧異常判定部１５７で
異常と判定され、上記パルス信号の出力は中止される。
逆に、入力端子１２０の信号が”Ｈ”の場合はパルス信
号の出力は継続される。

【００１５】一方、燃焼の状況を示す炎電流Ｉｆは、フ
レームロッド電流計測部１３２で電圧に変換された後、
電源電圧Ｖ１の変動やばらつきをキャンセルするため
に、アナログ入力端子１１８に入力された電圧を使って
フレームロッド信号演算部１５４で演算処理を行った
後、着火、失火、酸欠等の燃焼状態の検出に使用され
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】マイクロコンピュータ
にとって、入出力端子は、外部のセンサーから情報を受
け取ったり、表示やモータを駆動したりするための目や
手足であるが、パッケージ形状や組立性の困難さから無
制限に増やせるものではなく、また入出力端子の増加は
コストアップの重要な要因にもなる。

【００１７】しかしながら、上記のような従来構成で
は、電磁ポンプ印加電圧モニター部からの情報を受け取
る入力端子、フレームロッド印加電圧モニター用の入力
端子、運転スイッチの入力端子のそれぞれが、マイクロ
コンピュータの入力端子を個別に占有し、必ずしも効率
がいいとはいいがたい。

【００１８】また、上記のような燃焼器の制御装置に
は、運転スイッチがオフの時は絶対に勝手に燃焼しては
いけないと言う安全性が求められるため、運転スイッチ
に連動して電磁ポンプの電源を遮断する手段として安全
リレーを設け、その駆動用にマイクロコンピュータの出
力端子を専用に割り当てている。

【００１９】本発明は上記課題を解決するもので、第１
の目的は、マイクロコンピュータの端子に割り当てを必
要とする入力端子数を節約することにある。

【００２０】第２の目的は、安全性を確保しつつ安全リ
レーを廃止することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の第１の目
的を達成するために、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ッドセンサ
と、このフレームロッドセンサの電極間に流れる炎電流
を計測し前記フレームロッドセンサに印加する直流電圧
に応じて上記炎電流を比例演算処理するフレームロッド
信号演算部と、燃焼部に燃料を供給する電磁ポンプと、
この電磁ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、前記電磁
ポンプに印加する直流電圧に応じてポンプ駆動信号を制
御するポンプ信号制御部と、すくなくとも前記フレーム
ロッドセンサと前記電磁ポンプとに共通の直流電圧を印
加する電源回路と、上記直流電圧に比例した出力を出す
電圧モニター部とを備えたものである。

【００２２】また第２の目的を達成するために、運転機
能を持ったスイッチと、入力電圧に応じて運転のオン／
オフを行う運転制御部と、燃焼部に燃料を供給する電磁
ポンプと、この電磁ポンプを駆動するポンプ駆動回路と
前記電磁ポンプに印加する直流電圧に応じてポンプ駆動
信号を制御するポンプ信号制御部と、前記電磁ポンプに
直流電圧を印加する電源回路と、上記直流電圧に比例し
た出力を出す電圧モニター部とを備え、上記運転機能を
持ったスイッチを前記電源回路の前段に直列に配設した
ものである。

【００２３】

【作用】本発明は上記した第１の課題解決手段により、
フレームロッドセンサと電磁ポンプとの印加電圧を同時
に電圧モニター部からマイクロコンピュータに入力する
ことになるので、入力端子数は少なくて済むようにな
る。

【００２４】また、電圧モニター部がモニターする電源
回路の前段に運転スイッチを配設したものにあっては、
電圧モニター部からの情報によって、運転のオン／オフ
も判定することが出来るようになる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１に基づいて説明
する。図中、前述した従来例と同様な部分には同一符号
を付しその説明を省略する。

【００２６】１は、トランス２、整流ダイオードブリッ
ジ３、平滑コンデンサ４により直流電圧を出力する電源
回路で、この電源回路１の出力は運転スイッチ５を介し
て定電圧電源６に接続している。定電圧電源６の出力は
電磁ポンプ１０９とフレームロッドセンサ１２６に所定
電圧Ｖ３を印加すると同時に、電源モニター部７によっ
て定電圧電源６の出力電圧Ｖ３をモニターしている。１
２はマイクロコンピュータで、少なくともアナログ入力
端子１３、１４および出力端子１５を備えている。本実
施例では、上記所定電圧Ｖ３は約ＤＣ２０ｖに設定され
ているものとする。

【００２７】上記電源モニター部７は、前記出力電圧Ｖ
３を分圧する抵抗８、９で構成され、この抵抗８、９は
前記出力電圧Ｖ３がＤＣ２０ｖの時に電源モニター部７
の出力がＤＣ２．５ｖになるように設定されており、マ
イクロコンピュータ１２のアナログ入力端子１３に接続
している。

【００２８】２３は、印加される電源電圧が変動すると
出力も変動してしまうタイプの燃焼検知センサーで、本
実施例ではフレームロッド１１２を用いて説明する。１
０は、燃焼検知センサー２３と直列に挿入された抵抗１
１により炎電流Ｉｆを電圧に変換するフレームロッド電
流計測部で、マイクロコンピュータ１２のアナログ入力
端子１４に接続している。

【００２９】２４は、ポンプ駆動用トランジスタと抵抗
とで構成されるポンプ駆動回路で、マイクロコンピュー
タ１２の出力端子１５から出力される信号を受けて、電
磁ポンプ１０９を駆動する。

【００３０】次に、マイクロコンピュータ１２のプログ
ラムの動作を機能ブロックで表すと、１６、１７はアナ
ログ入力端子１３、１４に接続されたＡ／Ｄ変換部で、
Ａ／Ｄ変換部１７の出力は、フレームロッド信号演算部
１９に接続されている。一方のＡ／Ｄ変換部１６の出力
は、運転制御部１８、入力異常判定部２６、フレームロ
ッド信号演算部１９及びポンプ電圧異常判定部２０のそ
れぞれに接続している。

【００３１】上記運転制御部１８は、アナログ入力端子
１３の入力電圧が、たとえばＶａ以上Ｖｂ以下といった
所定の範囲にある場合に運転オン、それ以外の場合に運
転オフと判定するもので、その出力は燃焼制御部２１接
続されている。

【００３２】上記入力異常判定部２６は、アナログ入力
端子１３のショート不良やオープン不良を検出するもの
で、入力電位がＶｃを越えて極端に高い場合、あるいは
運転オフレベルであるＶｂよりは低いが中途半端に電圧
がかかっている場合に異常と判定するものである。

【００３３】上記フレームロッド信号演算部１９は、従
来実施例同様、アナログ入力端子１３の入力電圧を用い
てアナログ入力端子１４の入力電圧に比例演算を行う。

【００３４】２５はポンプ信号制御部で、前記ポンプ電
圧異常判定部２０とポンプ信号出力部２２とから構成さ
れる。

【００３５】上記ポンプ電圧異常判定部２０は、アナロ
グ入力端子１３の入力電圧が、たとえばＶｃ以上といっ
た所定のレベル以上の場合に異常と判定し、ポンプ信号
の出力を抑制するように作用するもので、その出力はポ
ンプ信号出力部２２に接続されている。

【００３６】上記ポンプ信号出力部２２は、燃焼制御部
２１からの指示を受けて、出力端子１５に電磁ポンプ駆
動信号を出力する。

【００３７】以上の構成において、実施例の動作を説明
する。ここで上記Ｖａ、ＶｂおよびＶｃの値として仮に
ＤＣ４ｖ、ＤＣ１ｖ、ＤＣ３ｖにそれぞれ設定されてい
るとする。

【００３８】まず運転スイッチ５がオンされると、定電
圧電源６からＤＣ２０ｖが出力され、前記電源モニター
部７によってＤＣ２．５ｖに分圧されて、アナログ入力
端子１３に入力される。運転制御部１８は、アナログ入
力端子１３の電圧がＤＣ１ｖから４ｖの範囲に入ってい
るので運転オンと判定し、燃焼制御部２１に運転開始の
指示を出す。

【００３９】燃焼制御部２１はこれを受けて、気化筒１
０８の予熱やプリパージ動作等の所定の処理を行った
後、ポンプ信号出力部２２を介して出力端子１５からパ
ルス信号を出力し、電磁ポンプ１０９を駆動する。ここ
で、ポンプ電圧異常判定部２０はアナログ入力端子１３
の電圧がＤＣ３ｖより低い場合は正常と判断するが、Ｄ
Ｃ３ｖ以上の場合は電磁ポンプ１０９の印加電圧が異常
に高すぎると判断し、上記ポンプ信号出力部２２にパル
ス信号の出力中止を指示する。

【００４０】正常に電磁ポンプ１０９が駆動され、燃焼
を開始した場合は、フレームロッド電流計測部１０にて
電圧に変換されたフレームロッド電流をアナログ入力端
子１４から取り込み、フレームロッド信号演算部１９で
アナログ入力端子１３の電圧を使って補正処理される。

【００４１】ここで、Ａ／Ｄ変換部１６及び１７はマイ
クロコンピュータ１２に内蔵されているものとして説明
したが、Ａ／Ｄ変換を行う回路をマイクロコンピュータ
１２の外で構成する場合は、マイクロコンピュータ１２
にＡ／Ｄ変換部を備えている必要はない。

【００４２】またポンプ電圧異常判定部２０は、アナロ
グ入力端子１３の電圧の情報をポンプ信号出力部２２に
フィードバックするものであれば、例えばアナログ入力
端子１３の電圧に応じて電磁ポンプ１０９に出力するパ
ルス幅を変更するパルス幅変更手段のようなものであっ
てもかまわない。

【００４３】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、従来
構成では、運転スイッチのオン／オフ情報、電磁ポンプ
１０９に印加される異常電圧情報、フレームロッドの電
源電圧情報を、それぞれ別々の専用の入力端子からマイ
クロコンピュータ１１４に取り込んでいたのに対して、
本発明では電源モニター部７の電圧を取り込むアナログ
入力端子１３だけで上記３つの情報を取り込むことが出
来るようになる。

【００４４】すなわち、フレームロッドセンサと電磁ポ
ンプとの印加電圧を共通の直流電圧Ｖ３から供給すると
同時に、運転スイッチの開閉でこの直流電圧Ｖ３の供給
／遮断を行うような構成にすることによって、マイクロ
コンピュータ１２は直流電圧Ｖ３モニターする電源モニ
ター部７の出力だけを入力し、その入力情報を運転のオ
ン／オフ情報、フレームロッド電流計の補正、電磁ポン
プの印加電圧異常の検出といった多目的に使用すること
で、入力端子の本数を削減出来るという効果がある。

【００４５】さらに運転スイッチ５は、電源回路１と定
電圧電源６との間に直列に配設しているので、運転のオ
ン／オフを指示するだけでなく、運転スイッチが開時す
なわち運転オフ時には定電圧電源６への給電を遮断し、
電磁ポンプ１０９を確実に停止させることが出来る。こ
れによって、運転スイッチがオフの時は絶対に勝手に燃
焼してはいけないと言う安全性を損なうことなく、従来
の安全リレーを廃止出来るという効果がある。

【００４６】また、電源モニター部７の出力をアナログ
入力端子で受けて、運転オン／オフに関してはＶａから
Ｖｂの範囲、ポンプ電圧の異常判定にはＶｃ以上と言っ
たように、単純にＨｉ／Ｌｏで信号処理するのに対し
て、ノイズ等の誤動作を受けにくいという効果もある。

【００４７】さらに本発明のように、入力すべき情報量
を変えずに、入力端子数を削減することで、ショート不
良やオープン不良といった入力端子そのものに対しての
異常処理も、入力端子数を削減した分だけ簡素化出来る
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における燃焼制御装置を説明す
る回路図

【図２】本発明ならびに従来例に用いる燃焼機器の断面
図

【図３】同燃焼機器のバーナ部を示す構造説明図

【図４】従来例の燃焼制御装置を説明する回路図

【符号の説明】

１ 電源回路 ５ 運転スイッチ ７ 電圧モニター部 １８ 運転制御部 １９ フレームロッド信号演算部 ２３ フレームロッドセンサ ２４ ポンプ駆動回路 ２５ ポンプ信号制御部 １０９ 電磁ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ッドセンサと、この
   フレームロッドセンサの電極間に流れる炎電流を計測し
   前記フレームロッドセンサに印加する直流電圧に応じて
   上記炎電流を比例演算処理するフレームロッド信号演算
   部と、燃焼部に燃料を供給する電磁ポンプと、この電磁
   ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、前記電磁ポンプに
   印加する直流電圧に応じてポンプ駆動信号を制御するポ
   ンプ信号制御部と、すくなくとも前記フレームロッドセ
   ンサと前記電磁ポンプとに共通の直流電圧を印加する電
   源回路と、上記直流電圧に比例した出力を出す電圧モニ
   ター部とから構成された燃焼制御装置。
2. 【請求項２】運転機能を持ったスイッチと、入力電圧に
   応じて運転のオン／オフを行う運転制御部と、燃焼部に
   燃料を供給する電磁ポンプと、この電磁ポンプを駆動す
   るポンプ駆動回路と前記電磁ポンプに印加する直流電圧
   に応じてポンプ駆動信号を制御するポンプ信号制御部
   と、前記電磁ポンプに直流電圧を印加する電源回路と、
   上記直流電圧に比例した出力を出す電圧モニター部とを
   備え、上記運転機能を持ったスイッチを前記電源回路の
   前段に直列に配設したことを特徴とする燃焼制御装置。