JP2009275944A - 燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】火炎検知手段の異常とバーナ部取り付け周辺の異常高温を判定できる燃焼状態検出装置を提供する。
【解決手段】
炎検知部２の出力と比較して判定するための基準レベルを、炎の有無を判定する第１レベルと、燃焼中に炎検知部２の火炎検知手段３の異常発生の可能性を判定する第２レベルと、燃焼状態から燃焼停止状態になった時、バーナ部１取り付け周辺の異常高温を判定する第３レベルに切り替えるので、燃焼中の火炎の一時的な変化で異常発生と誤判定することがなく、叉、異常高温検知手段を必要とせずにバーナ部１取り付け周辺の異常温度判定することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、燃焼機器の燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置に関するものである。

従来よりこの種のものに於いは、例えば、火炎の有無を検出する火炎検知手段が設けられており、この火炎検知手段としてＣｄＳや半導体光センサなどの火炎センサが用いられ、この火炎センサが火炎の光量を検出してハイ信号叉はロウ信号を発し、この信号によりする火炎の有無を判断して燃焼中に火炎が消失すれば、燃料の供給を停止するものである。

つまりこの火炎センサは、燃焼中で火炎がある時は、その火炎の光により火炎センサの出力が基準レベルより高くなり、この基準レベルより高いハイ信号により炎があることを判断し、叉、火炎が消失している時は、その火炎の光がないことにより火炎センサの出力が基準レベルより低くなり、この基準レベルより低いロウ信号により炎がないことを判断するものである。

そしてこの火炎センサの断線故障及び短絡故障の検知については、燃焼中に火炎センサの出力が基準レベルより低いと火炎センサの断線故障と判断し、燃焼停止中に火炎センサの出力が基準レベルより高いと火炎センサの短絡故障と判断していた。

また、メンテナンス等で燃焼バーナ部を一旦取り外して再度取り付けた時、取付が不備でそのままの状態で燃焼運転すると、燃焼バーナ取り付け部から高温の排気ガスが漏れてバーナ部及びバーナ部の受け側が異常高温になってしまうため、バーナ部及びバーナ部の受け側に温度ヒューズやサーモスタット等を取り付け、排気ガスの漏れがあった場合に作動させて、燃焼運転を停止させていた。

ところでこの従来のものでは、燃焼中に火炎センサへの入力を一時的に断ち、この時火炎センサの出力が基準レベルより高いハイ信号の時、火炎センサの異常と判断して燃焼を停止させるが、火炎センサへの入力を一時的に断った時、ノイズにより火炎センサの出力が基準レベルより高いハイ信号と誤検知されて燃焼を停止させてしまうことがあり、これを防止するため基準レベルを一時的に異常燃焼と判定するレベルである第２基準値に切り替え、この時、炎有りとの火炎センサの出力があった時、火炎センサの異常と判断して燃焼を停止させていた。（例えば、特許文献１参照）
特開平１１−２４１８２１号公報

ところでこの従来の燃焼状態検出装置では、異常燃焼と判定するレベルである第２基準値に基準レベルを切り替えて、この時、炎有りとの火炎センサの出力があった時、火炎センサの異常と判断して燃焼を停止させていたが、火炎の一時的な変化により偶然火炎センサの出力が炎有りとなり、火炎センサが異常ではないのに異常と判断してしまうことがあった。

また、この炎検知とは別に、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによるバーナ部及びバーナ部の受け側の異常高温を検知して燃焼運転を停止させる異常高温検知手段が必要であった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、特にその構成を請求項１では、バーナ部の燃焼状態に応じて出力を変化させる火炎検知手段を備えた炎検知部と、前記炎検知部からの出力値と基準値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号叉は炎無し信号を出力する炎判定部を備えた異常判定部と、該異常判定部からの炎有り信号叉は炎無し信号とその時の燃焼運転叉は燃焼停止状態とが一致するかしないかにより、燃焼状態及び火炎検知手段の正常叉は異常を判定する制御部とを備え、前記制御部は、燃焼状態中に炎判定部の基準値を、炎の有無を判定する第１レベルの基準値から火炎検知手段が正常時では到達せず異常時には到達する第１レベルより高い第２レベルに切り替え、前記炎判定部が第２レベルの基準値と炎検知部からの出力値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号を出力した時、燃焼状態中に火炎検知手段に異常が発生した可能性があるとして燃焼運転を一旦停止して消火し、消火状態で炎判定部の基準値を第２レベルから第１レベルに切り替え、その消火状態で前記炎判定部が第１レベルの基準値と炎検知部からの出力値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号を出力した時、燃焼状態中に火炎検知手段に異常が発生したと判断するするものである。

又請求項２に係る燃焼状態検出装置では、特にその構成を請求項１の燃焼状態検出装置において、前記火炎検知手段は、炎の光を受光することにより出力するセンサを備え、異常判定部には、炎検知部の第１レベルの基準値よりも低く、燃焼停止後に正常な火炎検知手段が出力するレベルよりも高い第３レベルを基準レベルとし、この第３レベルの基準レベルと燃焼停止後の炎検知部の出力を比較し、炎検知部の出力が基準レベルより高い時、異常信号を出力する異常温度判定部を備え、前記制御部は異常温度判定部からの異常信号の出力が所定時間継続した時、バーナ部の取り付け周辺に排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断するものである。

又請求項３に係る燃焼状態検出装置では、特にその構成を請求項２の燃焼状態検出装置において、前記火炎検知手段は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの半導体光センサを備えたものである。

この発明の請求項１によれば、火炎検知手段の出力が基準レベルより高いか低いかにより炎の有無を検知し、燃焼開始前に火炎検知手段が故障していた時は燃焼開始前の火炎検知手段の出力が炎有りの状態、叉は燃焼開始後の火炎検知手段の出力が炎無しの状態の時に、火炎検知手段に異常が発生したと判断すると共に、燃焼中に基準レベルを通常の炎の有無を判断する第１のレベルよりも高いレベルで正常では到達せず異常時に到達する第２のレベルに切り替えて、その切り替えた基準レベルで火炎検知手段の出力が炎有りの状態の時、燃焼中に火炎検知手段に異常が発生した可能性があると判断し、一旦燃焼停止して元の通常の炎の有無を判断する第１のレベルに基準レベルを切り替えて、火炎検知手段の出力が炎有りの状態であった時、燃焼中に火炎検知手段に異常が発生したと判断するので、燃焼中に火炎の一時的な変化により偶然火炎検知手段の出力が第２のレベルの基準レベルに対して炎有りとなっても、すぐに異常と判断せず、一旦燃焼停止して再度火炎検知手段の出力を確認することで燃焼中の火炎検知手段の異常発生を確実に判定できるものである。

又本発明の請求項２に記載の燃焼状態検出装置によれば、請求項１の燃焼状態検出装置に於いて、火炎検知手段は、炎の光を受光することにより出力するセンサを備え、該センサは、受光していない時に半導体光センサ自体の温度が高くなるにつれて微小出力が大きくなる特性を利用して、燃焼中から燃焼停止した後の半導体光センサからなる火炎検知手段の出力が、燃焼停止後に正常な火炎検知手段が出力するレベルよりも高い第レベルより高くその状態が所定時間継続した時、排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断するので、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによるバーナ部及びバーナ部の受け側の異常高温を検知して燃焼運転を停止させる異常高温検知手段を必要とせずに異常温度判定することができるものである。

又本発明の請求項３に記載の燃焼状態検出装置によれば、請求項２の燃焼状態検出装置に於いて、火炎検知手段は、火炎検知手段は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの半導体光センサを備え、この半導体光センサは、受光していない時に半導体光センサ自体の温度が高くなるにつれて微小出力が大きくなる特性が大きく、燃焼中から燃焼停止した後の半導体光センサからなる火炎検知手段の出力が、燃焼停止後に正常な火炎検知手段が出力するレベルよりも高い第３レベルより高くその状態が所定時間継続した時、排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断しやすいので、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによるバーナ部及びバーナ部の受け側の異常高温を検知して燃焼運転を停止させる異常高温検知手段を必要とせずに異常温度判定することがより確実にできるものである。

次に、本発明に係る発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は燃焼機器のバーナ部で、気化された燃油と燃焼用空気とが混合されてその混合気が燃焼するものである。
２は炎検知部で、バーナ部１の火炎の有無により出力値が変化する火炎検知手段３を有し、該火炎検知手段３はフォトダイオードやフォトトランジスタなどからなる半導体光センサが用いられ、この火炎検知手段３は燃焼機器のバーナ部１を取り付けるバーナ取付部（図示せず）から排気ガス漏れが発生した時高温になり、且つバーナ部１が燃焼停止状態の時に火炎センサに入る光が最も少ない位置に取り付けられるものである。

また、この炎検知部２はバーナ部１が燃焼中で火炎がある時は、その火炎の光により出力が基準レベルより高くなり、バーナ部１が燃焼停止中で火炎がない時は、その火炎の光がないことにより出力が基準レベルより低くなるものである。

４は異常判定部で、炎判定部５と異常温度判定部６とからなり、前記炎判定部５は、炎検知部２からの出力を基準レベルと比較し、炎検知部２の出力が基準レベルより高いときはバーナ部１が燃焼中で火炎がある時と判定して炎有り信号を出力し、炎検知部２の出力が基準レベルより低いときはバーナ部１が燃焼停止中で火炎がない時と判定して炎無し信号を出力するものである。

また、異常温度判定部６は、前記火炎検知手段３のフォトダイオードやフォトトランジスタなどからなる半導体光センサは、受光していないときに半導体光センサの温度が高くなるにつれて大きくなる微小出力があり、その半導体光センサからの微小出力により、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによる異常高温を判定して異常高温信号を出力するものである。

７は制御部で、バーナ部１の燃焼を制御し、異常判定部４の出力信号によりバーナ部１の炎の有無、炎検知部２の火炎検知手段３の異常判定、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによる異常高温判定を行うものである。

次に、炎判定について図２に示すフローチャートにしたがって説明する。
まず燃焼停止状態では炎がないので、炎検知部２の出力は基準レベルより低いロウ信号であり、炎検知部２から出力されたロウ信号が異常判定部４の炎判定部５に入力され、炎判定部５は基準レベルと比較した結果、炎が無いことを判定して炎無し信号を制御部７に出力する。（Ｓ１）

この時、炎検知部２の火炎検知手段３の出力が基準レベルより高いハイ信号で、炎検知部２から出力されたハイ信号が異常判定部４の炎判定部５に入力され、炎判定部５は基準レベルと比較した結果、炎が有ると判定して炎有り信号を制御部７に出力した場合、制御部７は炎検知部２の火炎検知手段３に異常が発生したと判定し（Ｓ２）、燃焼を停止した状態で表示部（図示せず）に火炎検知手段３の異常発生を表示する。（Ｓ３）

（Ｓ１）で、炎判定部５が基準レベルと比較した結果、炎が無いことを判定して炎無し信号を制御部７に出力した時、制御部７は炎が無いことと炎検知部２の火炎検知手段３が正常と判断して（Ｓ４）、燃焼を開始する。（Ｓ５）

そして燃焼が開始されると、炎検知部２の出力は、基準レベルより低いロウ信号から基準レベルより高いハイ信号となり、炎検知部２からの出力が異常判定部４の炎判定部５に入力され、炎判定部５は基準レベルと比較した結果、炎が有ると判定して炎有り信号を制御部７に出力する。

制御部７は、炎判定部５から炎有り信号が出力されたかを確認し（Ｓ６）、炎判定部５から炎有り信号が出力されていれば、その状態から燃焼が安定するまでの所定時間経過した後（Ｓ７）、炎判定部５の基準レベルを今まで設定されていた正常燃焼時の第１レベルから異常判定レベルの第２レベルに切り替えて（Ｓ８）、炎判定部５で炎検知部２の出力が第２レベルである基準レベルより低いか高いか判定し、その結果、炎検知部２の出力が基準レベルより高いハイ信号で、炎判定部５から炎有り信号が制御部７に出力された時（Ｓ９）、制御部７は火炎検知手段３に短絡状態等の異常が発生している可能性があると判断する。

（Ｓ９）で、火炎検知手段３に短絡状態等の異常が発生している可能性があると判断した場合、燃焼を停止して（Ｓ１０）、完全に消火するまでの所定時間経過した後（Ｓ１１）、炎判定部５の基準レベルを異常判定レベルの第２レベルから正常燃焼時の第１レベルに切り替えて（Ｓ１２）、（Ｓ１）で炎判定部５は炎検知部２の出力が基準レベルより低いロウ信号であるか判定し、その結果、炎判定部５から制御部７に炎無し信号が出力されれば、炎のちらつき等により一時的に火炎検知手段３の出力が第２レベルである基準レベルより高くなって異常が発生したわけではないと判断し（Ｓ４）、叉、炎判定部５から制御部７に炎有り信号が出力されれば、燃焼中に火炎検知手段３に短絡状態等の異常が発生したと判断する。（Ｓ２）

叉（Ｓ５）で燃焼を開始しても、炎判定部５から炎有り信号が出力されずに炎無し信号が出力され続けていれば（Ｓ６）、制御部７は火炎検知手段３に断線状態等の異常が発生したと判断して燃焼を停止して（Ｓ１０）、（Ｓ１１）へと進む。

叉（Ｓ９）で、炎検知部２の出力が基準レベルより低いロウ信号で、炎判定部５から炎無し信号が制御部７に出力された時、制御部７は火炎検知手段３は正常と判断して、炎判定部５の基準レベルを異常判定レベルの第２レベルから正常燃焼時の第１レベルに切り替えて（Ｓ１３）、（Ｓ６）に戻るものである。

次に、異常温度判定について図３に示すフローチャートにしたがって説明する。
まず燃焼状態から燃焼停止状態になったか確認し（Ｓ１４）、炎が完全に消えた状態となるために所定時間経過した後に（Ｓ１５）、制御部７は異常判定部４の異常温度判定部６から異常信号が出力されたかどうか確認する。（Ｓ１６）

この時、異常温度判定部６は炎検知部２の第１レベルよりも低く、燃焼停止後に正常な火炎検知手段３が出力するレベルよりも高い第３レベルを基準レベルとし、この第３レベルの基準レベルと（Ｓ１５）で所定時間経過した後の炎検知部２の出力を比較し、炎検知部２の出力が基準レベルより高い時、異常温度判定部６は制御部７に異常信号を出力するものである。

制御部７は（Ｓ１６）で、異常温度判定部６から異常信号が出力されない時は（Ｓ１４）に戻り、異常温度判定部６から異常信号が出力された時は、着火及び消火時のセンサ電流の変化による誤動作やノイズ混入による誤動作を防止するため、異常温度判定部６からの異常信号の出力が所定時間継続するか確認し（Ｓ１７）、異常信号の出力が所定時間継続しない時は（Ｓ１６）に戻り、異常信号の出力が所定時間継続した時は、排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断して（Ｓ１８）、燃焼を停止した状態で表示部に異常高温発生を表示するものである。（Ｓ１９）

尚、炎判定での火炎検知手段３の異常発生表示及び異常温度判定での異常高温発生表示後は、異常内容を修理、点検等により解消して異常発生表示がリセットされるまで燃焼運転は禁止されるものである。

また、本実施例では異常判定部４を炎判定部５と異常温度判定部６とから構成したがこれに限定されるものではなく、異常判定部４が基準レベルとして第１レベル、第２レベル、第３レベルを有し、炎判定及び火炎検知手段３の異常判定を行う時には第１レベルと第２レベルを用い、異常温度判定を行う時には第３レベルを用いて炎検知部２の出力と比較して炎有り信号、炎無し信号、異常信号を制御部７に出力するようにしてもよいものである。

以上のように半導体光センサからなる火炎検知手段３の出力が基準レベルより高いか低いかにより炎の有無を検知し、燃焼開始前に火炎検知手段３が故障していた時は燃焼開始前の火炎検知手段３の出力が炎有りの状態、叉は燃焼開始後の火炎検知手段３の出力が炎無しの状態の時に、火炎検知手段３に異常が発生したと判断すると共に、燃焼中に基準レベルを通常の炎の有無を判断する第１のレベルよりも高いレベルで正常では到達せず異常時に到達する第２のレベルに切り替えて、その切り替えた基準レベルで火炎検知手段３の出力が炎有りの状態の時、燃焼中に火炎検知手段３に異常が発生した可能性があると判断し、一旦燃焼停止して元の通常の炎の有無を判断する第１のレベルに基準レベルを切り替えて、火炎検知手段３の出力が炎有りの状態であった時、燃焼中に火炎検知手段３に異常が発生したと判断するので、燃焼中に火炎の一時的な変化により偶然火炎検知手段３の出力が第２のレベルの基準レベルに対して炎有りとなっても、すぐに異常と判断せず、一旦燃焼停止して再度火炎検知手段３の出力を確認することで燃焼中の火炎検知手段３の異常発生を確実に判定できるものである。

また半導体光センサは、受光していない時に半導体光センサ自体の温度が高くなるにつれて微小出力が大きくなる特性を利用して、燃焼中から燃焼停止した後の半導体光センサからなる火炎検知手段３の出力が、燃焼停止後に正常な火炎検知手段３が出力するレベルよりも高い第３レベルより高くその状態が所定時間継続した時、排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断するので、燃焼バーナ取り付け部からの排気ガスの漏れによるバーナ部及びバーナ部の受け側の異常高温を検知して燃焼運転を停止させる異常高温検知手段を必要とせずに異常温度判定することができるものである。

この発明の一実施例を付した燃焼状態検出装置を示す概略構成図。 同炎判定のフローチャート図。 同異常高温判定のフローチャート図。

符号の説明

１ バーナ部
３ 火炎検知手段
２ 炎検知部
４ 異常判定部
７ 制御部

Claims (3)

1. バーナ部の燃焼状態に応じて出力を変化させる火炎検知手段を備えた炎検知部と、前記炎検知部からの出力値と基準値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号叉は炎無し信号を出力する炎判定部を備えた異常判定部と、該異常判定部からの炎有り信号叉は炎無し信号とその時の燃焼運転叉は燃焼停止状態とが一致するかしないかにより、燃焼状態及び火炎検知手段の正常叉は異常を判定する制御部とを備え、前記制御部は、燃焼状態中に炎判定部の基準値を、炎の有無を判定する第１レベルの基準値から火炎検知手段が正常時では到達せず異常時には到達する第１レベルより高い第２レベルに切り替え、前記炎判定部が第２レベルの基準値と炎検知部からの出力値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号を出力した時、燃焼状態中に火炎検知手段に異常が発生した可能性があるとして燃焼運転を一旦停止して消火し、消火状態で炎判定部の基準値を第２レベルから第１レベルに切り替え、その消火状態で前記炎判定部が第１レベルの基準値と炎検知部からの出力値とを比較し、その大小判断に基づいて火炎の有無を判定して炎有り信号を出力した時、燃焼状態中に火炎検知手段に異常が発生したと判断することを特徴とする燃焼状態検出装置。
2. 前記火炎検知手段は、炎の光を受光することにより出力するセンサを備え、異常判定部には、炎検知部の第１レベルの基準値よりも低く、燃焼停止後に正常な火炎検知手段が出力するレベルよりも高い第３レベルを基準レベルとし、この第３レベルの基準レベルと燃焼停止後の炎検知部の出力を比較し、炎検知部の出力が基準レベルより高い時、異常信号を出力する異常温度判定部を備え、前記制御部は異常温度判定部からの異常信号の出力が所定時間継続した時、バーナ部の取り付け周辺に排気ガス漏れ等による異常高温が発生したと判断することを特徴とする請求項１記載の燃焼状態検出装置。
3. 前記火炎検知手段は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの半導体光センサを備えたことを特徴とする請求項２記載の燃焼状態検出装置。

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