CN105716109A - 点火装置及燃烧控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点火装置及燃烧控制装置。在兼作火花棒和火焰棒的单棒式燃烧控制装置中防止触电或者火焰检测电路的故障。本发明的点火装置(2)的特征在于，包括：点火变压器(20)，其具有相互磁耦合的一次侧线圈和二次侧线圈；第1端子(P1)及第2端子(P2)，其分别与一次侧线圈(L1)的两端连接；第3端子(P3)，其与二次侧线圈(L2)的一端连接；第4端子(P4)，其用以输出流至电极棒的电流；第5端子(P5)，其用以与基准电位连接；限压元件(21)，其连接在点火变压器的二次侧线圈的另一端与第5端子之间，限制二次侧线圈的另一端的电压；以及限流电路(22)，其连接在二次侧线圈的另一端与第4端子之间，限制流至第4端子的电流。

Description

点火装置及燃烧控制装置

技术领域

本发明涉及一种点火装置及燃烧控制装置，尤其涉及一种连接兼作火花棒和火焰棒的电极棒的点火装置以及配备有该点火装置的燃烧控制装置。

背景技术

在燃烧炉、干燥炉及锅炉等燃烧装置中，作为用以控制燃烧室内的燃烧的燃烧控制装置，包括：点火装置，其用以点燃燃烧器；以及燃烧器控制器(保护继电器)，其用以控制经由点火装置的燃烧器的点火、监视燃烧器的燃烧、以及对控制去往燃烧器的燃料的供给和停止的安全截止阀进行控制。

点火装置具有点火用变压器(以下，称为“点火变压器”)，通过将点火变压器的二次侧线路的一端连接至点火用电极棒(以下，称为“火花棒”)来使火花棒产生例如数kV～十几kV的高电压。此外，燃烧器控制器具有用以监视燃烧器的燃烧的火焰检测电路。火焰检测电路与火焰检测用电极棒(以下，称为“火焰棒”)电连接，输入从火焰棒输出的火焰检测信号，并根据该火焰检测信号来判定有无火焰。

一直以来，普通的燃烧控制装置中的火花棒和火焰棒大多是分开设置的。然而，小型燃烧装置在结构上大多难以确保火花棒和火焰棒的空间，市场需要更小的燃烧控制装置。

例如，在专利文献1中揭示有一种单棒式燃烧控制装置，其通过将发火电路(点火电路)和火焰检测电路经由切换继电器分别连接至火花塞的电极棒(棒体)，来以一根棒进行发火和火焰检测。

然而，在专利文献1中所揭示的燃烧控制装置中，需要用以在点火电路与火焰检测电路之间切换一根棒的连接目标的切换继电器。

另一方面，在本申请发明之前，本申请发明者等人开发了一种不同于上述专利文献1中所揭示的燃烧控制装置的单棒式燃烧控制装置(参考非专利文献1)。该燃烧控制装置具有如下构成：将兼作火花棒和火焰棒的一根棒连接至点火变压器的二次侧线圈的一端，并且将点火变压器的二次侧线圈的另一端经由信号线(电缆)而连接至燃烧器控制器内的火焰检测电路。根据该燃烧控制装置，由于无须像上述专利文献1中所记载的燃烧控制装置那样切换棒体的连接目标，因此不需要切换用继电器。

在本申请发明者所开发的燃烧控制装置中，由于将点火变压器的二次侧线圈的另一端经由信号线而连接至燃烧器控制器内的火焰检测电路，因此，为了防止因高电压而引起的火焰检测电路的故障或错误动作，在连接点火装置与火焰检测电路的信号线上连接有保护元件(放电器(アレスタ))。

此外，在本申请发明者所开发的燃烧控制装置中，尽量减小点火装置的容量(所产生的高电压火花的能量)，并且将具有火焰检测电路的燃烧器控制器与点火装置组装在一个壳体内，由此来避免发生触电或者外围设备的错误动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-295829号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】バーナコントローライグナイタ付きプロテクトリレーFRL100B，FRL101B取扱説明書」、2010年9月改訂9版、アズビル株式会社(《燃烧器控制器带点火器的保护继电器FRL100B、FRL101B使用说明书》，2010年9月第9修订版，阿自倍尔株式会社)。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在本申请发明者所开发的燃烧控制装置中，在连接点火装置与火焰检测电路的信号线上所连接的上述限压元件发生开路故障、或者点火变压器的二次侧线路发生接地不良的情况下，点火变压器的二次侧的高电压会被施加至上述信号线，从而有发生触电或者火焰检测电路的故障之虞。

此外，出于确保安全的观点考虑，在像上述那样将点火装置与燃烧器控制器一体化的情况下，无法像以往那样采用仅将点火装置设置在燃烧器附近、将燃烧器控制器安装在设置在远离点火装置的位置的控制盘上这样的设备配置，从而还存在燃烧控制装置内的设备配置的自由度降低的问题。

本发明的目的在于在兼作火花棒和火焰棒的单棒式燃烧控制装置中防止触电或者火焰检测电路的故障。

此外，本发明的另一目的在于提高构成燃烧控制装置的设备的配置的自由度。

解决问题的技术手段

本发明的点火装置(2)的特征在于，包括：点火变压器(20)，其具有相互磁耦合的一次侧线圈和二次侧线圈；第1端子(P1)及第2端子(P2)，所述第1端子(P1)及第2端子(P2)分别与一次侧线圈(L1)的两端连接；第3端子(P3)，其与二次侧线圈(L2)的一端连接；第4端子(P4)，其用以输出流至电极棒的电流；第5端子(P5)，其用以与基准电位连接；限压元件(21)，其连接在二次侧线圈的另一端与第5端子之间，限制二次侧线圈的另一端的电压；以及限流电路(22)，其连接在二次侧线圈的另一端与第4端子之间，限制流至第4端子的电流。

在上述点火装置中，限流电路也可包括连接在二次侧线圈的另一端与第4端子之间的电阻器(R)。

在上述点火装置中，限流电路也可包括并联在二次侧线圈的另一端与第4端子之间的多个电阻器(R1、R2)。

在上述点火装置中，点火变压器、限压元件及限流电路也可由一个外壳(10)覆盖。

本发明的燃烧控制装置(1)包括：上述点火装置(2)；电极棒(4)，其与上述点火装置的第3端子连接；以及燃烧器控制器(5)，其控制配置在电极棒附近的燃烧器的燃烧，燃烧器控制器也可包括：点火电路(30)，其为了对燃烧器点火而对点火装置的第1端子及第2端子施加电压；以及火焰检测电路(31)，其利用信号线(6)与点火装置的第4端子连接，根据在信号线中流通的电流来检测火焰。

再者，在上述说明中，作为一例，以带括号的参考符号表示对应于发明的构成要素的附图上的构成要素。

发明的效果

通过以上所说明的内容，根据本发明，可在兼作火花棒和火焰棒的单棒式燃烧控制装置中防止触电或者火焰检测电路的故障。

此外，根据本发明，构成燃烧控制装置的设备的配置的自由度提高。

附图说明

图1为表示配备有本发明的一实施方式的点火装置的燃烧控制装置的构成的图。

图2为表示使用电阻器作为限流电路的点火装置的构成的图。

图3为表示本发明的一实施方式的点火装置的实现例的图。

图4为用以说明本发明的点火装置的限压元件等发生开路故障的情况下的燃烧控制装置的动作的图。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。

〈配备有本发明的点火装置的燃烧控制装置的构成〉

图1为表示配备有本发明的一实施方式的点火装置的燃烧控制装置的构成的图。

该图所示的燃烧控制装置1例如是用以在燃烧炉或干燥炉、锅炉等燃烧装置中控制燃烧室内的燃烧器的燃烧的装置。

燃烧控制装置1具有以一根电极棒兼作火花棒和火焰棒的结构，所述火花棒用以对配置在燃烧装置的燃烧室内的燃烧器点火，所述火焰棒用以检测燃烧室内的燃烧器所产生的火焰。具体而言，燃烧控制装置1包括点火装置2、燃烧器控制器3及电极棒(棒体)4。点火装置2和燃烧器控制器3例如为独立装配的独立装置，经由信号线而相互连接。

电极棒4具有作为火花棒的功能和作为火焰棒的功能。电极棒4的一端与后文叙述的点火装置2内的点火变压器的二次侧线圈L2的一端连接。此外，在燃烧控制装置1被组装进燃烧炉等燃烧装置的情况下，电极棒4的另一端被配设在燃烧装置的燃烧室内的燃烧器5附近。

点火装置(点火器)2是以一根电极棒4兼作火花棒和火焰棒的单棒式点火装置，具有如下功能：通过产生火花来经由电极棒4对燃烧器5点火，并且将在产生火焰时流至电极棒4(火焰棒)的火焰电流输出至外部。具体而言，点火装置2包括外部端子P1～P5、点火变压器20、限压元件21及限流电路22。

点火变压器20是根据施加至一次侧线圈L1的电压来使二次侧线圈L2产生与一次侧线圈L1和二次侧线圈L2的匝数比相应的电压(例如数kV～十几kV的高电压)的零件。

外部端子P1、P2是用以对点火变压器20的一次侧线圈L1的两端供给电压的输入端子。外部端子P1与点火变压器20的一次侧线圈L1的一端连接，外部端子P2与一次侧线圈L1的另一端连接。

外部端子P3是用以输出点火变压器20的二次侧线圈L2中所产生的高电压的输出端子。外部端子P3与电极棒4的一端连接，并且与点火变压器20的二次侧线圈L2的一端连接。

外部端子P4是用以输出流至电极棒4(火焰棒)的电流的端子，利用信号线6与后文叙述的燃烧器控制器3的外部端子F连接。例如，在燃烧器5燃烧时，通过从后文叙述的燃烧器控制器3的火焰检测电路31对外部端子F、G间施加电压，而火焰电流If以经过外部端子F、信号线6、外部端子P4、限流电路22、点火变压器20的二次侧线圈L2、外部端子P3、电极棒4并通过燃烧器5的火焰的方式流通。

外部端子P5是用以与基准电位(例如地电位(接地))连接的端子。

限压元件21连接在点火变压器20的二次侧线圈L2的另一端即二次侧线圈L2的与外部端子P3连接的端子的相反一侧的端子与外部端子P5之间。限压元件21是将点火变压器20的二次侧线圈L2中所产生的电压限制(箝位)在指定电压(例如600V)的元件。作为限压元件21，例如可例示气体放电器。由此，可限制经由限流电路22、外部端子P4、信号线6、外部端子F而施加至火焰检测电路31的电压，从而保护火焰检测电路31。

限流电路22连接在点火变压器20的二次侧线圈的另一端即二次侧线圈的与外部端子P3连接的端子的相反一侧的端子与外部端子P4之间，限制流至外部端子P4的电流。

具体而言，限流电路22是限制流至点火变压器20的二次侧线圈的另一端与外部端子P4之间的电流的高阻抗电路。作为限流电路22，可例示如图2所示那样连接在点火变压器20的二次侧线圈L2的另一端与外部端子P4之间的电阻器R。此处，电阻器R也可设为将多个电阻元件并联而成的构成。

图3表示本发明的点火装置的具体实现例。

如该图所示，以一个外壳10覆盖作为点火装置2的构成零件的点火变压器20、限压元件21及限流电路22。再者，在图3中，例示有通过将电阻元件R1与电阻元件R2并联来实现作为限流电路22的电阻器R的情况。

此处，作为外壳10，可例示由绝缘性、耐冲击性及耐热性优异的聚碳酸酯等材料构成的壳体。如上所述，通过以一个外壳10覆盖点火装置2的各构成零件，可避免除连接电极棒4的部位以外的产生高电压的部分露出至外壳10的外部。

接着，对燃烧器控制器3进行说明。

燃烧器控制器(保护继电器)3是控制燃烧器5的点火、监视燃烧器5的燃烧、以及对控制去往燃烧器的燃料的供给和停止的安全截止阀进行控制的装置。具体而言，如图1所示，燃烧器控制器3包括：多个外部端子IGp、IGn、F及G；点火电路30；火焰检测电路31；控制部32；以及其他未图示的接口电路等。

点火电路30在对燃烧器5进行点火时，通过从外部端子IGp与外部端子IGn之间输出交流电压来使点火装置2中的点火变压器20的二次侧线圈L2产生高电压，从而在电极棒4与燃烧器5之间产生火花。上述交流电压例如为基于50Hz或60Hz的商用交流电源的交流电压。

火焰检测电路31通过对外部端子F、G间施加电压来检测从外部端子F流至信号线6的火焰电流而检测火焰。例如，若在燃烧器5点火而产生有火焰的状态下，对外部端子F、G间施加电压，则火焰电流If从地电位起通过外部端子G、火焰检测电路31、外部端子F、信号线6、外部端子P4、限流电路22、点火变压器20的二次侧线圈L2、外部端子P3、电极棒4以及燃烧器5的火焰，从而流入地电位(接地)。火焰检测电路31例如在内部具有火焰电流检测用电容(未图示)，对该电容充入与在信号线6中流通的火焰电流相应的电荷。火焰检测电路31根据该电容的电荷量来输出火焰检测信号Vf。例如，在该电容的电荷量超过阈值的情况下，输出表示有火焰的火焰检测信号Vf(例如高电平的信号)，在该电荷量未超过阈值的情况下，输出表示无火焰的火焰检测信号Vf(例如低电平的信号)。

此处，火焰检测电路31被设计为，只要在信号线6中流通的电流为例如数μA以上，即可正常地检测火焰。例如，火焰检测电路31的输入阻抗被设计成数MΩ。

控制部32是进行燃烧器控制器3的统括性控制的功能部，例如由微控制器等程序处理装置构成。

具体而言，控制部32控制点火电路30及火焰检测电路31。

例如，控制部32对点火电路30进行控制，由此来使点火装置2动作而从电极棒4产生火花。

此外，控制部32根据火焰检测电路31所产生的火焰检测信号Vf来判定有无燃烧器5所产生的火焰(火焰判定)。具体而言，在火焰检测信号Vf例如为高电平的情况下，控制部32判定为由燃烧器5产生有火焰，在火焰检测信号Vf例如为低电平的情况下，判定为未产生有火焰。

进而，在对燃烧器5进行点火的情况下，控制部32对控制向燃烧器5的燃料8的供给和停止的安全截止阀(气阀)7进行控制而将燃料8供给至燃烧器5，并且，在停止燃烧器5的燃烧的情况下，控制部32控制安全截止阀7而停止向燃烧器5的燃料8的供给。

〈配备有本发明的点火装置的燃烧控制装置的动作〉

首先，对通常动作时进行说明。

例如，在对燃烧器5进行点火的情况下，燃烧器控制器3的点火电路30对外部端子IGp与外部端子IGn之间供给交流电压，由此，从外部端子IGp、IGn输出交流电压。所输出的交流电压被施加至点火变压器20的一次侧线圈的两端。点火变压器20在二次侧线圈的两端产生与施加至一次侧线圈的两端的电压和一次侧线圈与二次线圈的匝数比相应的高电压，该高电压被供给至电极棒4。由此，在电极棒4与燃烧器5之间的空间(以下，称为“火花隙”)内产生火花，从而点燃被供给至燃烧炉内的燃料与空气的混合气体。

点火后，火焰检测电路31对外部端子F、G间施加电压，由此来检测火焰。例如，在燃烧器5点火而产生有火焰的情况下，由于火焰电流像所述那样在信号线6中流通，因此火焰检测电路31内的电容得以充电，并根据充电量来输出火焰检测信号Vf。继而，控制部32例如在点火动作结束的时刻，根据火焰检测信号Vf来判定有无火焰。

接着，对限压元件21或外部端子P5发生了开路故障的情况进行说明。

图4为用以说明本发明的点火装置的限压元件等发生了开路故障的情况下的燃烧控制装置的动作的图。

如前所述，在以往的单棒式燃烧控制装置中，在限压元件21发生了故障的情况下或者外部端子P5发生开路故障的情况下，当人体M接触信号线6时，有触电之虞，此外，即便是在人体M不接触信号线6的情况下，也有高电压被施加至燃烧器控制器3的外部端子F而导致火焰检测电路31发生故障之虞。

相对于此，在配备有点火装置2的燃烧控制装置1中，在像图4所示那样人体M在限压元件21或外部端子P5发生开路故障而导致点火装置2的二次侧线圈中产生高电压的状态下接触信号线6的情况下，电流会经由上述限流电路而流至人体M。但通过将限流电路22的阻抗即电阻器R设定为适当的电阻值(例如1MΩ以上的电阻值)，可减小流至人体M的电流，从而可减小对人体的生理性损伤。

此外，在配备有点火装置2的燃烧控制装置1中，通过将电阻器R设定为例如电阻1MΩ以上的高阻抗，即便在限压元件21或外部端子P5发生开路故障而导致点火装置2的二次侧线圈L2中产生高电压的情况下，也可防止高电压被施加至火焰检测电路31。再者，由于火焰检测电路31可利用数μA程度的电流来检测火焰，因此，即便插入有1MΩ以上的电阻器R，对火焰检测动作的影响也较小。

此外，在配备有点火装置2的燃烧控制装置1中，通过将电阻器R设定为电阻1MΩ以上的高阻抗，即便在点火变压器20的二次侧线圈L2在限压元件21或外部端子P5发生开路故障的状态下产生了高电压的情况下，该高电压也会被火花隙的电阻和电阻器R电阻分压，使得施加至火花隙的电压变小。由此，可防止燃烧器5在限压元件21或外部端子P5发生了开路故障的状态下误点火。

〈配备有本发明的点火装置的燃烧控制装置的效果〉

以上，根据本发明的点火装置，在兼作火花棒和火焰棒的单棒式点火装置中，通过在点火变压器的二次侧线圈的一端与输出流至该二次侧线圈的电流的外部端子之间设置限流电路，即便在与连结点火装置与燃烧器控制器的火焰检测电路的信号线连接的限压元件等发生了开路故障的情况下，也可防止触电或者火焰检测电路的故障。

具体而言，如前所述，通过使用适当电阻值的电阻器R作为限流电路22，可防止触电和火焰检测电路31的故障而不会对针对火焰检测电路31的火焰检测动作产生不良影响，并且可防止燃烧器5误点火。

此外，根据本发明的点火装置，通过以并联的多个电阻元件来实现作为限流电路的电阻器，与仅设置一个电阻元件的情况相比，可减小每一电阻元件的功耗，从而可使用额定功率较小的电阻元件作为电阻器R。

此外，根据本发明的点火装置，通过以一个外壳10覆盖构成点火装置的点火变压器20、限压元件21及限流电路22，可进一步提高防触电效果。

进而，根据配备有本发明的点火装置的燃烧控制装置，由于可独立地装配点火装置2和燃烧器控制器3而制成独立装置，因此可采用例如仅将点火装置2设置在燃烧器5附近、将燃烧器控制器3安装在设置在远离点火装置2的位置的控制盘上这样的设备配置，使得燃烧控制装置内的设备配置的自由度提高。

以上，根据实施方式对本发明者等人所作发明进行了具体说明，但本发明并不限定于此，当然可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，作为限流电路22，例示了连接在点火变压器20的二次侧线圈的另一端与外部端子P4之间的电阻器R，但只要为限制流至外部端子P4的电流的高阻抗电路，则也可为其他电路构成。例如，也可为组合有线圈或电容器的电路。

符号说明

1燃烧控制装置

2点火装置

3燃烧器控制器

4电极棒

5燃烧器

6信号线

P1～P5外部电极

10外壳(壳体)

20点火变压器

L1一次侧线圈

L2二次侧线圈

21限压元件

22限流电路

30点火电路

31火焰检测电路

IGp、IGn、F、G外部端子。

Claims (5)

1.一种点火装置，其特征在于，包括：

点火变压器，其具有相互磁耦合的一次侧线圈和二次侧线圈；

第1端子及第2端子，所述第1端子及第2端子分别与所述一次侧线圈的两端连接；

第3端子，其与所述二次侧线圈的一端连接；

第4端子，其用以输出流至电极棒的电流；

第5端子，其用以与基准电位连接；

限压元件，其连接在所述二次侧线圈的另一端与所述第5端子之间，限制所述二次侧线圈的另一端的电压；以及

限流电路，其连接在所述二次侧线圈的另一端与所述第4端子之间，限制流至所述第4端子的电流。

2.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，

所述限流电路包括连接在所述二次侧线圈的另一端与所述第4端子之间的电阻器。

3.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，

所述限流电路包括并联连接在所述二次侧线圈的另一端与所述第4端子之间的多个电阻器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的点火装置，其特征在于，

所述点火变压器、所述限压元件以及所述限流电路由一个外壳覆盖。

5.一种燃烧控制装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的点火装置；

电极棒，其与所述点火装置的所述第3端子连接；以及

燃烧器控制器，其控制配置在所述电极棒附近的燃烧器的燃烧，

所述燃烧器控制器包括：

点火电路，其为了对所述燃烧器点火而对所述点火装置的所述第1端子及所述第2端子施加电压；以及

火焰检测电路，其利用信号线与所述点火装置的所述第4端子连接，根据在所述信号线中流通的电流来检测火焰。