JPS5899614A - 燃焼検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火炎に挿入しその炎電流を検出することにより
火炎の有無、あるいは燃焼状態を検知す構成のフレーム
ロッドセンサを用いた燃焼検知装置に関するものである
。

従来よりこの種のフレームロッド方式による燃焼検知装
置はセンサ部が安価、堅牢で応答性が速い等の特長があ
り、一般に広く使用されている。

第１図はその一例を示すものでブンゼン式ガスバーナに
使用した例である。この構成ではガスは入口、１から流
入し安全弁２全通りノズル３から噴出する。ここで−欠
字気４と混合しバーナ５の炎孔６に火炎７全形成する。

８は火炎Ｔ内に挿入したフレームロッドを示しバーナ５
の炎孔６とフレームロッド８との間に流扛る火炎イオン
電流（以下火炎電流とする）ｉＦｉ炎検知向路９で瑛知
して火炎７、すなわち炎電流ｉＦがなくなった場合にザ
全弁２を閉止する出力を出す。１０は炎検知回路９を駆
動し火＃：電流ｉＦを供給する交流電源を示す。火炎電
流ＩＦはフレームロッド８とバーナ５の接触事故を検出
する目的で交流直流を印加し火炎の整流作用全利用する
方式である。

この場合火炎電流ＩＦの大きさは印加成圧、バ３べ７ン ーナ５の炎孔６とフレームロッド８の距離、火炎の形状
、イオン状態、フレームロッド８とバーナ６の面積等に
より大きく異なる。このためフレーム凸ツド８の取付精
度が厳しく要求され、またバーナ炎孔６の形状により微
妙に変化することから、これらの設計および組立は非常
に高度で複雑であった。またバーナはブンゼンバーナの
中にモラインバーナその他の各種形状のバーナがあり、
ブンゼンバーナ以外のバーナや灯油等のバーナ樽形状は
種々雑多をきわめる。これ等を通して一定の炎電流ｉＦ
の絶対値を検出することは非常に困難であり、このため
現在は火炎電流゛ｉＦの有無、つまり火炎の有無を検知
する火炎検知器として利用されることが多い。しかし最
近の無公害燃焼傾向により火炎の有無はもちろん、火炎
の燃焼状態を監視して常に最適燃焼に保つ燃焼制御、あ
るいは異常燃焼時に自動的に燃焼を停止する燃焼安全機
能が要求されつつある。このためには炎電流１Ｆの絶対
値を検出する必要がある。しかし前述のように機器間あ
るいは製品のバラツキ等により火炎型？８開昭５８−９
９６１４（２） 流ｉＦがなかなか安定して検出できず、機器に応じて検
出回路の設計を行ない、フレームロッド８の取付位置や
検知レベルに高精度の調整を行なわざるを得す、原価を
引き上げるのみでなく信頼性の面でも不安があった。

さらに、炎のインピーダンスが非常に高く火炎電流ｉＦ
が非常に小さいため検知回路のＳ／Ｎ比が所定値まで充
分大きくとれにくいためフレームロッド８とバーナ５と
の間に印加する電圧ヲ高くして火炎電流ｉＦの増加をは
かっていた。しかしフレームロッド８とバーナ５との短
絡の危険性を考慮するとあまり高電圧を印加できず、こ
の火炎電流ｉＦを増加することが課題となっていた。

さらにまた従来の大きな問題として誤動作の発生があげ
られる。第２図において１１はバーナ５□により加熱さ
れる熱交換器等の被加熱部材である。

また１２はケース等の構造体を示し一般にこれ等は金属
部品でありバーナ５と電気的にショートされている。こ
のため火炎電流は通常は図のようにフレームロッド８か
らバーナ５−＞流れるが、リフ６ベージ ト等によシ火炎が伸びた場合は図のｉＦ’のような火炎
電流も流れるため誤動作の原因となった。従来はこれを
解決するためにバーナ５を絶縁物で絶縁する等の方法が
考えられたが構成が複雑であった。

本発明は上記従来の台問題を解消するもので、バーナの
形状に無関係で、またフレームロッドの取付位置に大き
く影響されず低電圧印加であっても大きく、かつ安定し
た火炎電流を検出可能とした燃焼検知装置を提供するこ
とを目的とする。

さらにバーナを極として兼用することなく、したがって
複雑な絶縁構造をなくして耐久性が高く構造の簡単なし
かも安全性の高い燃焼検知装置を提供することを目的と
する。

上記目的を達成するために本発明は２本のフレームロッ
ドを使用し、その一方をコイル状に巻回することによシ
表面積を増加して炎検知電流を大きくするとともに、他
方をコイル状のロッド内に挿入して２つのロッド間の火
炎電流を検知する構成としてバーナ形状やバーナとロッ
ド間の距離に無関係に２つのロッド間隙の管理のみで安
定した出力を得る構成としたものである。

以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

第３図にブンゼン式ガスバーナの火炎検知器に実施した
例を示す。フレームロッド１３はコイル状に巻回された
外ロッド１４と内ロッド１６を有し、絶縁ガイシ１６に
より互いに電気的に絶縁されている。また絶縁ガイシ１
６はフレームロッド１３と絶縁を保ちながらケース等の
構造体１７に取付けられている。検知回路９は前記外ロ
ッド１４と内ロッド１５間に電圧を印加してその間の火
炎電流を検知する。安全弁２の動作は従来の第１図と同
一であるためここでの説明は省く。

第４図は印加電圧Ｖｙと火炎電流ｉＦの関係が２本のフ
レームロッドの面積比によってどのような特性を示すか
を表わしたものである。図において横軸ＶＦはフレーム
ロッドの印加電圧を示し、内ロッド１５に■、外ロッド
１４にｅを印加した場合を＋Ｖｙ、逆に印加した場合を
−Ｖ’ｙで示している。縦軸ｉＦは火炎電流を示し第３
図に示す方向のｉＦを＋ｉＦ、逆を−ｉＦで示す。つま
り第４図は火炎の整流特性を示すものである。ここでム
・Ｂ、　　Ｏは各々のフレームロッド１４，１５の面積
比を変化させたものであり、面積比はム＞　Ｂ　＞’０
となる。つまり曲線Ｃは２本のフレームロット１４゜１
５の面積はほぼ等しいとき、曲線ムは２本のロッド面積
の比が大きいときを示し、＋ｉＦの特性は面積比にほと
んど影響されないことがら面積比が大きい程整流作用が
大きいと言える。

本実施例のフレームロット構成の場合は、内ロッド１６
が直線であるのに対して外ロッド１４はコイル状に巻か
れているため面積比は非常に大きくなる。

ここで各フレームロッド１４と１６との間に交流電圧を
印加した場合、第４図の特性によりｖｌの＋と−で炎電
流ｉＦにアンバランスが発生する。

検知回路白はこれを平滑して直流電圧として検出するた
め特性Ｃはほとんど出方の直流電圧は零となってしまう
が、特性ムは大きい直流出方を得る特開昭５８−９９６
１４（３） ことができる。

これは従来の第１図に示す構成の欠点を解消するもので
ある。すなわち従来の構成では一般にはバーナ５はフレ
ームロッド８より十分に面積が太きいと考え第４図Ｑム
特性を期待しているものであるが、バーナ５の形状によ
りその面積も種々に変化して特性が安定しなかった。捷
たロットの取付位置によりバーナとの距離が変化して火
炎電流の値も大きいバラツキが発生したのであるが、上
述の実施例はこの欠点を解消することができる。

さらに外ロッド１４のコイル巻径とロッド径おヨヒ内ロ
ッド１６のロッド径を管理するのみでよく、取付方向や
取付位置に高い精度を必要とせず、組立が容易で故障し
にくい効果を有する。

次に本発明の他の実施例について第５図に基づき説明す
る。この実施例では１次空気４はファンモータ１８によ
り回転するファン１９により強制的に供給さｎる。２ｏ
は燃焼状態監視回路で火炎電流ｉＦ　ｆ検出してその大
きさに応じた燃焼状態信号を出力する。２１はバーナ５
へ供給される−９へ一ン゛ 欠字気４の量を制御するダンパモータ２２を駆動する送
風制御回路を示す。この構成では、バーナ５が常に最適
燃焼状態になるように１次空気量を自動制御することが
できる。

以下上記構成における制御回路の一例を第６図に基づき
説明する。

フレームロッドセンサ１４９１５と抵抗２３゜２４の直
列回路が交流電源１ｏに接続され、抵抗２３．２４の分
圧電位はコンデンサ２５により平滑されＮチャンネル液
分型電界効果トランジスタ（以下ＦＩＣＴと呼ぶ）２６
のゲートに入力される。

ＦＥＴ２６のドレインは抵抗２７全通して直流電源２８
の十電位へ、またソースは直流電源２８の一電位へ接続
されている。同時にＦＩＣＴ２６のドレインと抵抗２７
の接続点は抵抗２７を介して演算増幅器３ｏの負入力端
子に接続され、演算増幅器３ｏの正入力端子は電位ｅｌ
Ｌが入力されている。

また出力は抵抗３１により負入力端子へ負帰還され、演
算増幅器３０は反転増幅回路を構成している。

　０ 今、火炎が正常に燃焼しているときは火炎電流ｉＦは大
きく、このためＦＥＴ２６のゲート電位ｅｂは高くなる
。これによりＦＥＴ２６は導通しドレイン電位ｅ０は低
下する。これにより演算増幅幅器３ｏの出力電位６６は
電位ｅ０と６１の差を抵抗３１．と２９の比の増幅率□
で反転増幅して出力する。

この実施例では送風制御回路２１を直流ダンパモータ２
２の回転方向を切替えるウィンドコンパレータ方式を採
用したが、送風モータ１８を交流、モータとして位相制
御を行なう方式あるいは他の方式等でももちろんよい。

回路中の比較器３２．３３はウィンドコンパレータを構
成し、各々はオープンコレクタ出カッ一般周知のコンパ
レータである。燃焼状態監視回路２ｏの出力６６は比較
器３２．３３の正、負入力端子に各々接続されている。

また分圧抵抗３４゜３５．３６で分圧された電位ｅｌｆ
　＋　６ｇも図のように各々の入力端子に接続されてい
る。さらに両比較器の出力は各々抵抗３７．３８ｅ通し
て電源２８の十電位に接続される−と共にダンパモータ
２２に接続さｎている。

今、正常燃焼時の電位６６は、６（＞ｅｄ＞ｅ、の関係
になるように設計されている。このとき比較器３２は低
出力となり抵抗３７全通して比較器３２へ電流が流れ込
む。同様に比較器３１も低出力となり、抵抗３８を通し
て比較器３３に電流を流す。この為、ダンパモータ２２
の両端に電位差はなくダンパモータ２２は回転しない。

次に空気不足となり不完全燃焼になった場合は火炎電流
ＩＦは小さくなる。このため電位’ｂは低下し、従って
θ。は上昇し、ｌｅｄは低下する。

これによりｏｆ；＞ｅ、’＞ａｄ　　となり、比較器３
２は低出力、比較器３３は高出力（オープン）となる。

このため電流は抵抗３８．ダンパモータ２２．比ｉ器３
２へ流れダンパモータ２２が回転してダンパを開成する
。これにより正常燃焼に戻ると再度ｅｆ　＞＋５ｄ　＞
　６ｇ　の関係となりその点でダンパモータ３２は停止
する。

尚、この実施例ではダンパモータ２２によシ燃焼制御を
行なう方式であるが、これ以外に燃焼状態監視回路２０
の出力ｅｄに、より異常燃焼が発生した時に燃焼を停止
させる方法、またはブザーその他の報知をする方法、あ
るいは換気扇を自動運転させる方法等種々考えられる。

また図示していないがバーナの失火等により火炎電流Ｉ
Ｆがなくなった場合は第３図のように安全弁２を閉止す
る回路も併用することは言うまでもない０以上のように
本発明によれば次の効果を得る。

（１）　　互いに絶縁さ扛た２本のフレームロッドを使
用し一方をコイル状に形成しその内部に他方のフレーム
ロッドを設ける構成としたので２本のフレームロッドの
面積比を大きくとることができ、このため火炎整流効果
が大きく、これを平滑した出力電圧を高くできるため検
知回路のＳ／Ｎ比填；大きく確実な動作を行なうことが
できる〇 シ）またバーナを極として兼用していないため・（−ナ
の形状や面積が変化−しても整流効果は変わらないため
安定した出力を得ることができると１３ベーノ′ とともにバーナを絶縁するために複雑な構造とする必要
がない。

（３）さらに互いのロッド間の距離等の寸法管理のみで
フレームロッドの増付位置、取付方向の影響がなく、部
品加工及びそれらの組立が容易となり、信頼性の高い安
全装置となる。　　゛（４）　　さらに本発明の特有の
効果として、２本のフレームロッドが共にバーナやケー
スと絶縁されているため、例えば火炎がリフトしてバー
ナと同電位のケース等−に接して電流がバイパスするこ
とによる誤動作がなくなり、きわ恰て一安全性が高いも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の燃焼検知装置の構成図およ
び動作説明図、第３図は本発明の一実施例である燃焼検
知装置の構成図、第４図は同装置の整流効果を示す特性
図、第６図は本発明の他の実施例の燃焼検知装置の構成
図、第６図は同装置の制御回路図である。 ７・・・・・・火炎、１３・・・・・・フレームロッド
、１４、・・　４ ・・・外ロッ）’（第１のフレームロッド）、１Ｂ・・
・・・・内ロッド（第２のフレームロッド）、１６・・
・・・・絶縁ガイシ（絶縁体）、２ｏ・・・・・・燃焼
状態監視回路、ｉＦ・・・・・・炎電流。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁体により互いに電気的に絶縁されて保持され
   る第１のフレームロッド部と第２のフレームロッド部と
   を対向して設け、前記第１のフレームロッドは前記第２
   のフレームロッドより延長して長さを大きく形成すると
   ともに前記第１ノフレームロンドと第２のフレームロン
   トトノ間に流通する火炎電流により火炎の燃焼状態を監
   視する燃焼状態監視回路を設けてなる燃焼検知装置。
2. （２）　　第１のフレームロッドをコイル状に形成し、
   第２のフレームロッドを前記第１のフレームロッドの内
   側へ直線状に配してなる特許請求の範囲第１項記載の燃
   焼検知装置。