JP2004037096A - 火炎検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタが持つ本来の機能を損なうことなく、上記シャッタを開閉駆動するソレノイドコイルの温度上昇を効果的に防ぐことのできる機能を備えた火炎検出装置を提供する。
【解決手段】シャッタ駆動回路として、フレームリレー回路の出力がオフ（待機状態）の場合にはソレノイドコイルを間欠的に駆動する間欠駆動手段と、フレームリレー回路の出力がオンの場合にはＵＶチューブにより火炎が検出される都度、ソレノイドコイルを所定時間に亘ってオフ動作させてシャッタを閉じるシャッタ開閉手段とを設ける。特に待機時にはシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとをソレノイドコイルに交互に加えて、シャッタを開けた状態のままソレノイドコイルの温度上昇を防止する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャッタを開閉駆動するソレノイドコイルの不本意な温度上昇を防止する機能を備えた火炎検出装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
紫外線センサの一種である紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）は、紫外線を受けて放電を生起する一対の放電電極を円筒形のガラス管内に封入したもので、例えばガスバーナの燃焼状態をモニタする火炎検出器として用いられる。この種のＵＶチューブを用いた火炎検出装置は、概略的には図４に示すようにＵＶチューブ１の受光部前面に選択的に位置付けられて紫外線の入力を阻止するシャッタ２を備える。そしてＵＶチューブ駆動回路３により高電圧が印加されて駆動されるＵＶチューブ１の放電電流をＵＶレベル検出回路４にて検出し、ＵＶチューブ１が受光した紫外線強度に相当するＵＶ出力電圧（ＵＶレベル）を求めるように構成される。尚、典型的には特公昭４４−１０３９号公報に紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）の構成が示され、また特公昭４７−７８７８号公報にその検出回路が開示される。
【０００３】
ちなみに火炎検出装置においては前記ＵＶチューブ１の自己放電や偽出力を継続するオン故障等を防ぐべく、一般的にはレベル判定回路５を用いて上記ＵＶレベルを検出レベル設定回路６にて設定された判定閾値と比較し、ＵＶレベルが上記判定閾値を越えたときにはシャッタ周期設定回路７の制御の下でシャッタ駆動回路８を駆動して、所定時間に亘って前記ＵＶチューブ１への紫外線の入力を遮断するようにしている。尚、図中２ａは前記シャッタ駆動回路８により通電されて前記シャッタ２を開くソレノイドコイルである。
【０００４】
具体的には、図５にその動作波形を示すようにシャッタ２が開いているときのＵＶチューブ１の放電電流を積分して紫外線強度に対応したＵＶ電圧を求め、このＵＶ電圧が所定の判定閾値Ｖｔｈに達したとき、所定時間Ｔｏｆｆに亘って前記シャッタ２を閉じている。そして上述したＵＶ電圧の検出とシャッタ２の閉動作が周期的に繰り返されるとき、フレームリレー回路９をオン動作させて火炎検出を示すフレームリレー信号を出力するものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでフレームリレー信号がオフのときには、一般的にはシャッタ２を開けた状態に保持し、ＵＶチューブ１にて火炎の発生を監視することになる。そして火炎が検出された後には、上述した如くシャッタ２を周期的に閉じながら火炎の存在／消滅を監視することになる。従ってフレームリレー信号がオフであり、火炎の発生を待ち受ける期間（待機状態）においては、シャッタ２を常に開けておくことが必要なので該シャッタ２を駆動するソレノイドコイル２ａを長期間に亘って通電したままの状態に保つことが必要となる。
【０００６】
すると長期に亘る通電によってソレノイドコイル２ａが発熱して温度上昇することが否めない。しかもこの種のシャッタ２（ソレノイドコイル２ａ）はＵＶチューブ１と共に高温環境下で使用されるものなので、上述したソレノイドコイル２ａの温度上昇は、ソレノイドコイル２ａ自体にダメージを与えることのみならず、シャッタ動作不良の要因ともなる。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シャッタが持つ本来の機能を損なうことなく、上記シャッタを開閉駆動するソレノイドコイルの不本意な温度上昇を効果的に防ぐことのできる機能を備えた火炎検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る火炎検出装置は、火炎が発する紫外線を受けて放電を生起する紫外線センサ（例えばＵＶチューブ）の受光部前面に選択的に位置付けられて上記紫外線センサへの紫外線の入力を遮断するシャッタおよびこのシャッタを変位させて前記紫外線センサへの紫外線の入力を許容するソレノイドコイルからなるシャッタ機構と、前記紫外線センサの出力に応じてオン／オフ動作を繰り返すことにより火炎検出信号を出力するフレームリレー回路と、前記紫外線センサの出力および前記フレームリレー回路の出力に応じて前記ソレノイドコイルの通電を制御するシャッタ駆動回路とを備えたものであって、特に上記シャッタ駆動回路として、前記フレームリレー回路の出力がオフの場合には前記ソレノイドコイルを間欠的に駆動する間欠駆動手段、および前記フレームリレー回路の出力がオンの場合には前記紫外線検出用放電管により火炎が検出される都度、前記ソレノイドコイルを所定時間に亘ってオフ動作させて前記シャッタを閉じるシャッタ開閉手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
即ち、前記フレームリレー回路の出力がオフで、火炎検出の待ち受け状態（待機状態）である場合には、前記ソレノイドコイルを間欠的に駆動することでその温度上昇を防ぎ、また前記フレームリレー回路の出力がオンして火炎検出信号を出力している期間においては、上述したソレノイドコイルの間欠的な駆動を停止し、前記紫外線センサにより火炎が検出される都度、前記ソレノイドコイルを所定時間に亘ってオフ動作させることでシャッタを開閉する通常制御を実行することを特徴としている。
【００１０】
尚、前記ソレノイドコイルの間欠的な駆動については、例えば前記シャッタを閉位置から開位置へと変位させる力を前記ソレノイドコイルに生起するシャッタ駆動電圧と、開位置に変位した前記シャッタを保持する力を前記ソレノイドコイルに生起するシャッタ保持電圧とを交互に発生させ、これによって前記シャッタを開位置に保持したまま、即ち、シャッタを開けたまま前記ソレノイドコイルへの印加電圧を間欠的に変化させることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１はこの実施形態に係る火炎検出装置の要部概略構成を示すもので、前述した図４に示した火炎検出装置と同一部分には同一符号を付して示してある。この装置が特徴とするところは、前記ソレノイドコイル２ａにシャッタ駆動電圧を印加するシャッタ駆動回路８に、そのシャッタ駆動電圧を変化させる駆動電圧制御部１１を設けると共に、この駆動電圧制御部１１の動作周期を設定する間欠駆動回路１２を設け、これらの駆動電圧制御部１１および間欠駆動回路１２を、前記フレームリレー回路９のオン／オフ状態に応じて選択的に駆動するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
具体的には前記シャッタ駆動回路８は、前記シャッタ２をその閉位置から破線で示す開位置へと変位させる力をソレノイドコイル２ａに生起するシャッタ駆動電圧Ｖｏｎを発生するように構成されている。そして前述したようにシャッタ周期設定回路７からの出力を受けてオフ制御され、上記シャッタ駆動電圧Ｖｏｎの発生を停止するものと綯っている。このようなシャッタ駆動回路８に対して前記駆動電圧制御部１１は上記シャッタ駆動回路８の動作条件を変更することで、前記シャッタ駆動電圧Ｖｏｎに代えて前記ソレノイドコイル２ａにより開位置に変位したシャッタ２を、その開位置に保持し得るだけ力を前記ソレノイドコイル２ａに生起するシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄ（＜Ｖｏｎ）を発生させるように構成される。
【００１３】
この駆動電圧制御部１１は、例えば前記シャッタ駆動回路８に設けられた電圧発生回路（図示せず）の回路定数を変更して、その発生電圧を変更設定するスイッチ回路等からなる。そして前記間欠駆動回路１２は、所定の周期で上記駆動電圧制御部１１をオン動作させる発振回路等からなる。特にこの間欠駆動回路１２は、前記フレームリレー回路９がオフ状態であるとき、即ち、火炎検出の待ち受け状態（待機状態）である場合にだけ、前記駆動電圧制御部１１をオン動作させる信号を出力するように構成される。
【００１４】
かくしてこのように構成された火炎検出装置によれば、火炎を検出するべく火炎検出装置を作動させると、先ずシャッタ駆動回路８が作動してソレノイドコイル２ａが駆動され、これによってシャッタ２が開けられる。そしてＵＶチューブ１による火炎検出が開始される。このとき、火炎が発生していない場合には当然のことながらＵＶチューブ１にて火炎が検出されることがないので前述したシャッタ周期設定回路７はシャッタ閉じ信号を出力することがない。従ってシャッタ駆動回路８はソレノイドコイル２ａの通電を継続し、シャッタ２を開き状態に保つことになる。この状態が火炎検出の待ち受け状態（待機状態）である。またこの場合、前記フレームリレー回路９も前記シャッタ閉じ信号を受けることがないのでオフ状態に保たれ、火炎検出信号を出力することがない。
【００１５】
するとフレーリレー回路９がオフ状態であるので、前述した間欠駆動回路１２の制御の下で駆動電圧制御回路１１が所定の周期で駆動される。この結果、シャッタ駆動回路８が発生する電圧が前述したシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとに交互に変更され、この周期的に変化する電圧が図２に示すようにソレノイドコイル２ａに印加される。即ち、ソレノイドコイル２ａが、シャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとにより間欠駆動される。そしてシャッタ２は、シャッタ駆動電圧Ｖｏｎによってソレノイドコイル２ａに生起される力により該ソレノイドコイル２ａ側に引き込まれて開位置に確実に変位し、その後のシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄによって上記開位置に保持される。この保持状態においてソレノイドコイル２ａに熱的な振動が加わって上記シャッタ２の開位置での保持が不安定になっても、その後に加えられるシャッタ駆動電圧Ｖｏｎによって、再びシャッタ２が開位置に速やかに引き込まれるので、シャッタ２の開位置での保持が長期に亘って安定に保持される。
【００１６】
さてこのような待機状態において火炎が発生し、この火炎がＵＶセンサ１によって検出されると、これに伴って前記シャッタ周期設定回路７は所定の時間に亘ってシャッタ閉じ信号を出力する。するとこの閉じ信号を受けて前記シャッタ駆動回路８は、図２に示すように前記ソレノイドコイル２ａの通電駆動を停止するので、シャッタ２はソレノイドコイル２ａによる開位置での保持が解除されて閉じ位置に復帰する。この結果、ＵＶチューブ１への火炎からの紫外線の入力が遮断される。このとき前記シャッタ周期設定回路７から閉じ信号が出力されることで、前記フレームリレー回路９はオン状態となり、火炎検出信号を出力する。
【００１７】
するとこのフレームリレー回路９の出力を受けて前記間欠駆動回路１２がその動作を停止させ、駆動電圧制御部１１の作動を禁止する。この結果、シャッタ駆動回路８は、前記シャッタ周期設定回路７からのシャッタ閉じ信号がなくなる都度、前述したシャッタ駆動電圧Ｖｏｎを発生することになる。そしてこのシャッタ駆動電圧Ｖｏｎによりソレノイドコイル２ａを駆動してシャッタを開き、ＵＶチューブ１による火炎検出を再開させる。そして所定レベルの火炎（紫外線）が検出される都度、前述したように所定時間に亘ってソレノイドコイル２ａの通電駆動を停止するので、シャッタ２の開閉とＵＶチューブ１による断続的な火炎検出が繰り返し実行されることになる。そしてフレームリレー回路９は、上記シャッタ２の開閉が繰り返される期間に亘ってフレームリレー信号（火炎検出信号）を出力し続けることになる。
【００１８】
従って上述した如く動作する火炎検出装置においては、火炎検出の待機時にはソレノイドコイル２ａをシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとにより交互に間欠駆動するので、ソレノイドコイル２ａをシャッタ駆動電圧Ｖｏｎにて連続的に駆動する場合に比較して、ソレノイドコイル２ａの発熱を抑え、その温度上昇を効果的に防ぐことが可能となる。しかも間欠的にソレノイドコイル２ａの駆動電圧を上述したシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄに低下させた分、その消費電力を抑えることも可能となる。またこのようにしてソレノイドコイル２ａの駆動電圧を間欠的に変化させても、前述したようにシャッタ２を開位置に安定に保つことができるので、その待機時に火炎の発生を速やかに検出する機能を損なうことがない等の効果が奏せられる。
【００１９】
尚、待機時におけるソレノイドコイル２ａの温度上昇を防止するために、例えば図３（ａ）に示すようにソレノイドコイル２ａにシャッタ駆動電圧Ｖｏｎを印加してシャッタ２を開けた後、上記ソレノイドコイル２ａに加える電圧を前述したシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄに変更することが考えられる。しかしこのように制御の場合には上記シャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄは開位置にあるシャッタ２を保持し得る程度の弱い力しかソレノイドコイル２ａに生起しないので、何等かの原因により熱的な振動が加わると、これによってシャッタ２が閉じることがある。そしてシャッタ２が閉じると、火炎が発生してもその火炎から発せられる紫外線がシャッタ２により遮断されるので、ＵＶチューブ１による火炎検出ができなくなることになる。
【００２０】
一方、シャッタ駆動回路８自体を、前述したシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとを交互に発生するように構成すると、図３（ｂ）に示すように火炎が検出されてフレームリレー回路９がオン動作し、シャッタ２を開閉しながらＵＶチューブ１により断続的に火炎（紫外線）を検出して場合においても、熱的な振動によってシャッタ２が閉じることがある。即ち、シャッタ２を開けてＵＶチューブ１による紫外線検出を行っている際、ソレノイドコイル２ａに印加される駆動電圧がシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄに変更されると、このときに加わる熱的な振動によってシャッタ２が閉じ、ＵＶチューブ１による火炎（紫外線）検出が中断される虞がある。するとＵＶチューブ１による検出出力が所定のレベルまで高まることがなくなるので、前述したシャッタ周期設定回路７がシャッタ閉じ信号を出力することがなくなる。そしてこれに伴ってフレームリレー回路９をオフ動作するので、火炎が存在するにも拘わらず火炎が消滅したと誤判定すると言う不具合を招来する。
【００２１】
この点、前述したようにフレームリレー回路９がオフ状態であり、火炎検出の待機状態の場合にだけ、前述したようにソレノイドコイル２ａをシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとを用いて間欠駆動する本装置によれば、上述した不具合を招来することがない。そして待機時におけるソレノイドコイル２ａの温度上昇を効果的に抑え、フレームリレー回路９がオン動作して火炎検出を断続して実行している期間にはソレノイドコイル２ａをシャッタ駆動電圧Ｖｏｎだけを用いて駆動してシャッタ２を開閉駆動することができる。従って火炎検出の機能を損なうことなしにソレノイドコイル２ａの温度上昇を抑えて、その動作安定化を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばシャッタ駆動電圧Ｖｏｎとシャッタ保持電圧Ｖｈｏｌｄとを用いたソレノイドコイル２ａの間欠駆動の周期は、シャッタ２の復帰力やソレノイドコイル２ａの仕様（磁気力）に応じて定めれば良いものである。また待機時に、ソレノイドコイル２ａを所定の周期で短時間ずつオフ制御することも可能である。但しこの場合には、ソレノイドコイル２ａのオフ時にシャッタ２が閉じられるので、この期間に火炎が発生した場合、シャッタ２が開くまでその火炎検出タイミングに若干の遅れが生じることになる。従って前述したようにシャッタ２が開き放しの状態となるようにソレノイドコイル２ａを間欠駆動することが好ましい。
【００２３】
またここではＵＶチューブを例に説明したが、半導体紫外線センサを用いる場合にも同様に適用することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、火炎検出の待機時におけるソレノイドコイルの温度上昇を効果的に抑えることができ、しかも通常の火炎検出動作の機能を妨げることがないので、簡易にして効果的に火炎検出装置の動作安定化を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る火炎検出装置の要部概略構成図。
【図２】図１に示す火炎検出装置の動作を示すタイミング図であって、ソレノイドコイルに印加するシャッタ駆動信号の制御形態とフレームリレー回路の出力との関係を示す図。
【図３】ソレノイドコイルに印加する電圧の別の制御形態と、その問題点を説明する為の図。
【図４】従来の火炎検出装置の要部概略構成図。
【図５】火炎検出装置の基本動作を示す波形図。
【符号の説明】
１　ＵＶチューブ（紫外線センサ）
２　シャッタ
２ａ　ソレノイドコイル
７　シャッタ周期設定回路
８　シャッタ駆動回路
９　フレームリレー回路
１１　駆動電圧制御部
１２　間欠駆動回路

Claims (2)

1. 火炎が発する紫外線を受けて放電を生起する紫外線センサの受光部前面に選択的に位置付けられて上記紫外線センサへの紫外線の入力を遮断するシャッタおよびこのシャッタを変位させて前記紫外線センサへの紫外線の入力を許容するソレノイドコイルからなるシャッタ機構と、
   前記紫外線センサの出力に応じてオン／オフ動作して火炎検出信号を出力するフレームリレー回路と、
   前記紫外線センサの出力および前記フレームリレー回路の出力に応じて前記ソレノイドコイルの通電を制御するシャッタ駆動回路であって、前記フレームリレー回路の出力がオフの場合には前記ソレノイドコイルを間欠的に駆動する間欠駆動手段、および前記フレームリレー回路の出力がオンの場合には前記紫外線センサにより火炎が検出される都度、前記ソレノイドコイルを所定時間に亘ってオフ動作させて前記シャッタを閉じるシャッタ開閉手段を備えたシャッタ駆動回路とを具備したことを特徴とする火炎検出装置。
2. 前記シャッタ駆動回路の間欠駆動手段は、前記シャッタを閉位置から開位置へと変位させる力を前記ソレノイドコイルに生起するシャッタ駆動電圧と、開位置に変位した前記シャッタを保持する力を前記ソレノイドコイルに生起するシャッタ保持電圧とを交互に発生させて前記ソレノイドコイルを間欠駆動するものである請求項１に記載の火炎検出装置。

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