JPS62405B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼安全装置に係るもので、燃焼炎を
検知する燃焼検知素子と、この燃焼検知素子の出
力電圧を入力とする電圧比較器とこの電圧比較
器に燃焼検知素子の出力電圧を打ち消す方向に
発振信号を重畳させる電圧比較器などで構成さ
れた発振器と、前記燃焼検知素子の入力により前
記発振器の発振周波数で駆動される前記電圧比較
器の出力信号で駆動される燃料弁を制御する燃
料弁駆動部を備えると共に前記電圧比較器の発
振出力信号を入力とする遅延回路を備え、その遅
延回路の出力を入力とする電圧比較器などで構
成された遅延タイマ回路の出力を前記電圧比較器
の基準電圧端子に接続し、その基準電圧（前記
燃焼検知素子の出力電圧の検知レベル）を、前記
燃焼検知素子による着火検出後に、着火以前の基
準電圧から前記燃焼検知素子の定常出力電圧に近
い基準電圧となるようにステツプ的に変化させる
ように構成することにより、燃焼炎の着火検出と
失火検出の高速化を計るとともに安全性、フエー
ルセーフ性、操作性の向上を計ることにある。

従来、燃焼炎検出素子に熱電対を用いたものと
して湯沸器、風呂釜、ストーブなどに使用されて
いる押し回し安全弁方式がある。この方式は、押
ボタン、つまみ等の押圧で弁が開き、燃料に点火
させると共に着火によつて生じる燃焼炎で加熱さ
れる熱電対で電磁石を動作させ、前記電磁石と係
動するように構成された弁を開位置に保持吸着さ
せる構造である。

また、他の方式として、熱電対起電力で、直接
電磁リレーを動作させ、その接点で、燃料弁点火
器、タイマ等の燃焼制御部品を制御するものもあ
る。これらの安全装置は、いずれも熱電対で燃料
弁等の負荷を直接駆動する方式の為、太い素線径
の材料で熱電対を構成しないと、弁駆動電流が得
られない。従つて、燃焼検知素子の熱容量、すな
わち熱時定数が大きくなる為応答性が問題とな
り、燃料に着火しても熱電対が十分加熱されるま
で、安全弁を吸着保持できず、操作性に問題があ
ると共に、着火応答時間失火応答時間が長いとい
う問題があつた。

本発明は上記従来の問題点を解消するものであ
る。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

１は電源、２は運転スイツチ、３は電源回路、
４は燃焼炎を検知する燃焼検知素子６の出力電圧
を入力とする電圧比較器５よりなる燃焼検出回
路、７は電圧比較器８を有する発振器、９は電
圧比較器５の交流駆動出力信号を入力とする遅
延回路、１０は遅延回路９を入力とする電圧比較
器１１を有する遅延タイマ回路、１２は燃料弁
駆動部、１３は燃料弁である。

運転スイツチ２はガスコツクと連動して作動す
るもので、別にコツク操作により種火に何らかの
方法で点火できるものとし、燃料弁本体も押圧保
持できる構成とする。

１４は電源回路３の変成器で、低電圧端子１４
ａ，１４ｂを有する。１５は全波ブリツジ整流用
ダイオード、１６は平滑用コンデンサ、１７は抵
抗、１８は定電圧ダイオードである。電源回路３
は上記部品で構成され、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃを有
する。

５は電圧比較器で、電源端子５ａ，５ｂ、入
力端子５ｃ，５ｄ、出力端子５ｅを持つ。

８は電圧比較器で、電源端子８ａ，８ｂ、入
力端子８ｃ，８ｄ、出力端子８ｅを持つ。

１９は抵抗、２０はコンデンサ、２１と２２は
抵抗、２３は抵抗、２４はダイオード、２５は抵
抗、２６はダイオード、２７と２８は抵抗であ
る。上記部品で電圧比較器８を有する発振器７
を構成する。

２９はトランジスタで発振器７の発振周波数で
駆動される。３０は抵抗、３１は抵抗で熱電対等
の燃焼検知素子６と直列接続され、５の電圧比較
器の入力に接続されている。

３２，３３，３４，３５，３６は抵抗で電圧比
較器５の入力端子５ａ，５ｂに接続して、燃焼
検出回路４を構成している。

３７はダイオード、３８は抵抗、３９はタイマ
用コンデンサ、４０は抵抗であり、前記電圧比較
器５の出力端子５ｅにダイオード３７を接続し
てなる電圧比較器５の交流駆動出力信号を入力
とする遅延回路９を構成する。

１１は電圧比較器で電源端子１１ａ，１１
ｂ、入力端子１１ｃ，１１ｄ、出力端子１１ｅを
持つ。

遅延回路９を入力として電圧比較器１１に接
続している。

４１，４２，４３，４４，４５は抵抗、４６は
ダイオードで、上記部品で遅延タイマ回路１０を
構成する。

ダイオード４６は電圧比較器５の入力端子５
ｄに接続されている。

４７と４８は抵抗、４９はダイオード、５０，
５１，５２は抵抗、５３と５４はトランジスタ、
５５と５６は抵抗、５７は結合コンデンサで電力
増幅回路を構成し、変成器５８に接続されてい
る。

５９と６０は整流用ダイオード、６１は平滑用
コンデンサであり、燃料弁駆動部１２は上記部品
で構成され、燃料弁１３を構成する電磁石６２の
巻線６３への出力端子ＤとＦを有する。

次に動作を説明する。

ガスコツクを操作することにより、運転スイツ
チ２がオンすると共に、種火への点火が圧電点火
または点火器等の放電により点火される。

電流は運転スイツチ２を通り、電源回路３に加
わり、変成器１４で低電圧となり、全波ブリツジ
ダイオード１５で全波整流され、平滑用コンデン
サ１６で平滑され、定電圧ダイオード１８で定電
圧化された直流電圧が出力端子Ａ，Ｂに得られる
と共に、Ｃ端子にも平滑された電圧が得られ、こ
れらが、燃焼検出回路４、発振器７、遅延タイマ
回路１０及び燃料弁駆動部１２の電源となる。

発振器７は電圧比較器８の入力端子８ｃに抵
抗２１，２２が接続されており、抵抗２１の抵抗
値をR₂₁、抵抗２２の抵抗値をR₂₂とすると、
Ｒ_２２／Ｒ_２１＋Ｒ_２２×（Ａ−Ｂ間電圧）で設定され
た基準電 圧Ｖ_s5で設定されており、もう一方の入力端子８
ｄに抵抗１９とコンデンサ２０が接続されてお
り、抵抗１９を通してコンデンサ２０に充電され
て、８ｄの電位が８ｃの基準電圧より高くなる
と、出力端子８ｅはＬ（オン）となる。なお電圧
比較器８の基本動作を参考に説明すると下記の
通りとなる。

入力端子８ｃ，８ｄの電圧をＶ_8c，Ｖ_8dとする
と、 (イ) Ｖ_8d＜Ｖ_8cのとき、出力端子８ｅはＨ（オ
フ） (ロ) Ｖ_8d＞Ｖ_8cのとき、出力端子８ｅはＬ（オ
ン） ８ｅがＬ（オン）となると、８ｃの基準電圧が抵
抗２３の抵抗値をR₂₃とすると、 （Ｒ_２２とＲ_２３の並列抵抗）／（Ｒ_２２とＲ_２３の並
列抵抗）＋Ｒ_２１ ×（Ａ−Ｂ間電圧） すなわち、 で設定された基準電圧Ｖ_S6まで電位が下がる。

すると、コンデンサ２０の電荷が抵抗２５を通
して放電される。放電により入力端子８ｄの電位
が入力端子８ｃの電位より下がると、出力端子８
ｅはＨ（オフ）となる。この状態を第５図に示
す。

このように、基準電圧Ｖ_S5とＶ_S6の設定と、コ
ンデンサ２０と抵抗１９の充電時定数C₂₀×R₁₉で
得られる時間T₁とコンデンサ２０と抵抗２５の
放電時定数C₂₀×R₂₅で得られる時間T₂で出力端
子８ｅがＨ（オフ）、Ｌ（オン）を繰返し発振
し、トランジスタ２９が電圧比較器８のＨ（オ
フ）時にオフ、Ｌ（オン）時にオンしてオンオフ
する発振器７が得られる。

ここでT₁＝T₂となるようにC₂₀×R₁₉とC₂₀×
R₂₅の時定数及び、抵抗値R₂₁，R₂₂，R₂₃，R₂₅を
各々設定することにより、矩形波のduty1：１の
発振周波数で動作する発振器７を得ることができ
る。

続いて燃焼検出前の燃焼検出回路４の動作を第
６図を利用して説明する。

電圧比較器５の入力端子５ｄは抵抗３２と３
３で設定された基準電圧Ｖ_S1＝Ｒ_３３／Ｒ_３２＋Ｒ_３３
×（Ａ− Ｂ間電圧Ｖ_AB）に設定されており、抵抗３５と３
６及び３４でその基準電圧Ｖ_S1に対する電圧比較
器５の部品バラツキによる入力オフセツト調整
を行ない、入力端子５ｃに接続されている。

入力端子５ｄの基準電圧Ｖ_S1に対して、入力端
子５ｃの電位は、燃焼検知素子６の起電力を受け
ない時には、抵抗３０と３１の抵抗値R₃₀とR₃₁で
設定された電圧e₂＝Ｒ_３１／Ｒ_３０＋Ｒ_３１×（R₃₂の
両端電圧す なわちＶ_AB−Ｖ_S1）が電圧比較器の入力端子５
ｃと５ｄ間に発振器７の発振周波数でオン・オフ
するトランジスタ２９により駆動されるため、基
準電圧Ｖ_S1に発振信号e₂が重畳されたものとな
る。

ところが、入力端子５ｃの電位が入力端子５ｄ
の電位より高いため、出力端子５ｅはＬ（オン）
となり、トランジスタ５３がオンして、結合コン
デンサ５７へ一時的に充電電流が流れ変成器５８
に通電されるがすぐに流れなくなり、変成器５８
には交流電流が流れないため燃料弁１３の巻線６
３には通電されない。

第７図は燃焼検出後を示し、燃焼炎により加熱
され、燃焼検知素子６に熱起電力が発生し、入力
端子５ｃに入力電圧e₁が印加されると、入力端子
５ｃの電位が入力端子５ｄの電位Ｖ_S1より下がる
ため、出力端子５ｅがＨ（オフ）となる。ところ
が入力端子５ｃと５ｄ間に発振器７の発振信号が
重畳されているので、抵抗３１の両端電圧e₂によ
り出力端子５ｅがＬ（オン）、Ｈ（オフ）を繰返
し、発振周波数と連動して動作する。

出力端子５ｅがＬ（オン）時にトランジスタ５
３がオンし、出力端子５ｅがＨ（オフ）時にトラ
ンジスタ５４がオンし、トランジスタ５３と５４
が交互にオン・オフし、結合コンデンサ５７を通
して変成器５８に交流電流が流れる。変成器５８
の二次側で全波整流、平滑され、端子Ｄ，Ｅに直
流電源が得られ、燃料弁１３の巻線６３へ通電さ
れる。この通電される時間は第２図に示すt₁とな
る。

巻線６３へ通電されることにより、コツク操作
で押圧された燃料弁１３の電磁石６２が吸着保持
される。そこで、コツク操作でメーンバーナへの
通路を開くことにより、メーンバーナへ着火され
る。

一方、電圧比較器５の出力端子５ｅがＨ（オ
フ）の時、ダイオード３７を通して、遅延回路９
に入力される。タイマ用コンデンサ３９の電圧は
抵抗３８と４０で分割された電圧でC₃₉とR₄₀の時
定数によりＶ_C1＝Ｒ_４０／Ｒ_３８＋Ｒ_４０×（５ｅのＨ
（オフ） 時電圧）×（１−ｅ−Ｒ_３８＋Ｒ_４０／Ｃ_３９Ｒ_３８Ｒ
_４０ｔ）で上昇する。

抵抗４１と４２で設定された基準電圧 が電圧比較器１１の入力端子１１ｄに接続され
ており、入力端子１１ｃへの入力電圧Ｖ_C39がＶ_S
３よりt₂時間を経て高くなると、出力端子１１ｅ
はＬ（オン）となる。従つて、燃焼していない時
は出力端子５ｅがＬ（オン）のため、遅延回路９
に入力されないので、入力端子１１ｃの電圧は入
力端子１１ｄより低いため、出力端子１１ｅはＨ
（オフ）である。この状態を第３図に示す。

種火に着火してt₂時間後に出力端子１１ｅがＬ
（オン）すると、電圧比較器５の入力端子５ｄ
の基準電圧Ｖ_S1＝Ｒ_３３／Ｒ_３２＋Ｒ_３３×Ｖ_ABは抵抗
３３と並 列に抵抗４５が挿入されたことになるので、Ｖ_S1
は、 で示されるＶ_S1より低い電位となる。

すると、第２図に示すように、着火検出時のＶ
_S1に比べ、着火後、出力端子１１ｅがオンするこ
とにより、入力端子５ｄがＶ_S2になるため、燃焼
検出素子６の出力電圧に対して、定常出力電圧に
近い電圧が基準電圧となり、入力端子５ｄに設定
されることになり、たとえば、燃焼炎が失火した
場合に燃焼検出素子６の出力電圧の降下時、入力
端子５ｃの入力電圧が、高い時に、出力端子５ｅ
がＬ（オン）となり、発振器７の発振周波数で係
動しなくなり、t₃時間で燃料弁駆動部１２が動作
を停止し、燃料弁１３の巻線６３への通電が断た
れ、ガス遮断される。

従つて、入力端子５ｄの基準電圧がＶ_S2になる
ことにより失火検出レベルをずらして応答を早く
しようとするものである。

また、出力端子１１ｅの出力は、出力端子５ｅ
の出力がＬ（オン）になつて燃料弁１３が遮断さ
れると、遅延回路９へ入力されないので、Ｖ_C39
は抵抗４０を通して放電してｖ_C2＝Ｖ_C39e−
ｔ／Ｃ_３９Ｒ_４０で降下する。ところが、入力端子１１
ｄの 基準電圧は、 とＶ_S3より下つているため、ｖ_C2がＶ_S4より下つ
て出力端子１１ｅがＨ（オフ）するまでt₄時間だ
け入力端子５ｄの基準電圧Ｖ_S2を維持し、熱起電
力の残留電圧で電圧比較器５が再動作しないよ
うに設定されている。

従つて、本発明では、失火検出レベルにおいて
従来と比べ高くしてあるので、失火応答時間が早
くできるものである。すなわち、従来は第２図に
おいて時間t₅、本発明は時間t₃と早くできる。な
お、第２図において、１００は着火検出レベル、
１０１は失火検出レベル、１０２は従来の失火検
出レベル、１０３は燃焼検知素子６の熱起電力波
形、５ｃは入力端子５ｃの電圧波形、５ｄは入力
端子５ｄの電圧波形であり、上述レベルＶ_S1とＶ
_S2とからなる。第３図において、１１ｃは入力端
子１１ｃの電圧波形であり、ｖ_C1とｖ_C2とからな
る。１１ｄは入力端子１１ｄの電圧波形であり、
上述レベルＶ_S3とＶ_S4とからなる。１１ｅは出力
端子１１ｅの電圧波形である。

また、前記燃料駆動部１２において、結合コン
デンサ５７と変成器５８の共振で得られる初期振
動周波数と前記発振器７の発振周波数を合致させ
ることにより、効率のよい正弦波交流が変成器５
８に得られる。

また、燃料弁駆動部１２において、第４図に示
すように、電圧比較器が発振周波数で係動する
出力端子５ｅがＨ（オフ）の時、トランジスタ５
４を通して結合コンデンサ５７を介して充電し、
Ｌ（オン）の時にトランジスタ５３を通して結合
コンデンサ５７の電荷を放電するようにした電力
増幅回路を構成することにより、部品点数も少な
く、且つ、トランジスタ５３と５４のオンオフを
確実にさせることができるものである。６５，６
６，６７は抵抗である。

次に第１図に於ける部品故障時の安全性、フエ
ルセーフ性の説明を行う。

燃焼検知素子６の断線、短絡故障はいずれも燃
焼炎が発生しても、起電力が発生しない為、電圧
比較器５の出力端子５ｅがオンオフせず、発振
器７の発振周波数で駆動されないため、燃料弁１
３には通電されない。

また、発振器７が発振しない電圧比較器８の
断線、短絡故障及び電圧比較器５の断線、短絡
故障時にも発振が変成器５８に伝わらない為、燃
料弁１３には通電されない。

また、トランジスタ５３，５４の断線、短絡故
障時でも同様である。要するに各部品故障時に発
振系が成立しないので安全性を確保できる。

以上のように本発明の燃焼安全装置によれば次
の効果を奏する。

(1) 燃焼炎を検知する燃焼検出素子の出力電圧を
入力とする電圧比較器を動作させると共に、発
振器の発振周波数を重畳させて、燃料弁駆動部
に交流成分を印加することにより、あらゆる部
品の故障に対する安全性、フエールセーフ性が
確保できる。

(2) 発振器の発振周波数と結合コンデンサと変成
器の共振回路の周波数と合致させることによ
り、正弦波交流が得られ、変成器としての効率
を最大限に利用することができ、小型変成器で
大容量の電流を得ることができる。

(3) 燃焼検知素子の出力電圧を電圧比較器の入力
に印加しているため、数mVで電圧比較器を動
作させることができるので、応答性を高速化す
ることができ、着火応答時間、失火応答時間を
高速にできる。

(4) 失火応答が高速となるので、ガス流出の時間
が従来に比べ短くなり、より安全となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は電圧比較器の動作波形図、第３図ａ，ｂは
電圧比較器の動作波形図、第４図は他の実施例
を示す要部回路図、第５図ａ，ｂは電圧比較器
の入力側と出力側の動作波形図、第６図ａ，ｂは
電圧比較器の燃焼検出前の入力側と出力側の動
作波形図、第７図ａ，ｂは電圧比較器の燃焼検
知後の入力側と出力側の動作波形図である。 ４……燃焼検出回路、５……電圧比較器、６
……燃焼検知素子、７……発振器、８……電圧比
較器、９……遅延回路、１１……電圧比較器
、１２……燃料弁駆動部、５３，５４……トラ
ンジスタ（スイツチング素子）、５７……結合コ
ンデンサ、５８……変成器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼炎を検知する燃焼検知素子と、この燃焼
   検知素子の出力電圧を入力とする電圧比較器
   と、この電圧比較器に燃焼検知素子の出力電圧
   を打ち消す方向に発振信号を重畳させる電圧比較
   器などで構成された発振器と、前記燃焼検知素
   子の入力により前記発振器の発振周波数で駆動さ
   れる前記電圧比較器の出力信号で駆動される燃
   料弁を制御する燃料弁駆動部を備えると共に前記
   電圧比較器の発振出力信号を入力とする遅延回
   路を備え、その遅延回路の出力を入力とする電圧
   比較器などで構成された遅延タイマ回路の出力
   を前記電圧比較器の基準電圧端子に接続し、そ
   の基準電圧（前記燃焼検知素子の出力電圧の検知
   レベル）を前記燃焼検知素子による着火検出後
   に、着火以前の基準電圧から前記燃焼検知素子の
   定常出力電圧に近い基準電圧となるようにステツ
   プ的に変化させるように構成した燃焼安全装置。 ２ 燃料弁駆動部において、発振器の発振周波数
   で作動する電圧比較器の出力状態がＬ（オン）
   の時、一方のスイツチング素子を通して結合コン
   デンサを介して充電し、Ｈ（オフ）の時にもう一
   方のスイツチング素子を通して結合コンデンサを
   介して放電するように構成した電力増幅回路に変
   成器を結合し、その二次側で直流成分を得るよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の燃焼安全装置。 ３ 電力増幅回路において、結合コンデンサと変
   成器とのLC共振の切期振動周波数と発振器の発
   振周波数とを合致させ、変成器に正弦波交流を得
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の燃焼安全装置。 ４ 燃料弁駆動部において、発振器の発振周波数
   で作動する電圧比較器の出力状態が、Ｈ（オ
   フ）の時、一方のスイツチング素子を通して結合
   コンデンサを介して充電し、Ｌ（オン）の時にも
   う一方のスイツチング素子を通してコンデンサを
   介して放電するように構成した電力増幅回路に変
   成器を結合し、その二次側で直流成分を得るよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の燃焼安全装置。 ５ 電力増幅回路において、発振器の発振周波数
   とLC共振の振動周波数とを合致させ、変成器に
   正弦波交流を得るようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の燃焼安全装置。 ６ 電圧比較器の出力のＬ（オン）により、燃
   焼炎の失火検出レベルを燃焼検知素子の出力電圧
   の着火検出レベルより高くして、失火検出を高速
   とならしめるべく電圧比較器に接続したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼安全
   装置。