JP3057012B2 - 燃料油バーナのための熱表面点火制御器 - Google Patents

燃料油バーナのための熱表面点火制御器

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JP3057012B2
JP3057012B2 JP8265663A JP26566396A JP3057012B2 JP 3057012 B2 JP3057012 B2 JP 3057012B2 JP 8265663 A JP8265663 A JP 8265663A JP 26566396 A JP26566396 A JP 26566396A JP 3057012 B2 JP3057012 B2 JP 3057012B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、燃料
燃焼装置の制御に関し、より詳細には、有孔性を持たず
に全密度まで焼結された熱表面点火器電極を用い、かつ
点火器を予熱し次いで試行点火(その時間の間で送風機
モータにより燃料油および空気が燃焼室に与えられる)
を与える制御組立体を更に含んだ燃料油バーナに関す
る。炎が1秒以内に検出されなければ、装置は付勢解除
され、始動が再び試みられなければならない。
【0002】
【従来の技術】携帯用強制空気灯油ヒータは、典型的
に、燃焼室を取り囲む外側ハウジングを設けている。空
気が燃焼室に強制的に送り込まれる。バーナが燃焼室の
一端に配置され、このバーナは、通常、燃料ノズルを有
し、これはノズルのよって供給される燃料を引き込み、
混合しかつ噴霧するように空気のジェットを与えるエダ
クタ手段としばしば組み合せられる。ノズルは、エダク
タと共に、燃焼可能な燃料−空気混合物を燃焼室に吐き
出す。点火器は、この混合物を点火するように設けら
れ、初期点火の後は連続的な燃焼が生じる。典型的に、
連続燃焼の間に、強制空気熱流がバーナと反対側のヒー
タの端部から生じ、付加的な熱がヒータハウジングの表
面から放射する。
【0003】上述の一般的な形式の携帯用補助ヒータは
直接火花形の点火器とモータとをしばしば設けている。
モータは、通常、燃焼室とエダクタとに空気を供給する
ファンを動作させ、燃料を燃焼室に供給するために燃料
ポンプとエアコンプレッサを作動する。
【0004】携帯用補助ヒータが適切に動作している時
には、バーナが配置される燃焼室の端部近くで燃料の燃
焼が生じる。しかしながら、空気の流れが減少した場合
には、炎が燃焼室の反対側に向かって動き、適切な燃焼
のための酸素の供給が不十分になる。このような状態の
下では、ヒータを止めることが好ましい。ファンの誤動
作のためあるいは燃焼室へのあるいはそれからの空気の
ための通路の閉塞のため、不十分な空気の状態となる。
【0005】不十分な動作および危険な状態の可能性
は、不適切な燃焼状態を表す、バーナの炎の通常以下の
温度低下によっても生じる場合がある。
【0006】また、炎の障害がある時に、携帯用補助ヒ
ータを止めることも所望される。これは、不完全な点
火、燃料ノズルの閉塞あるいは燃料供給の消耗によって
生じ得る。
【0007】更に、多くの従来技術の携帯用の燃料油燃
焼のヒータは点火のための火花ギャップを用いる。(特
定の温度で赤熱する加熱コイルのある種の使用はガス形
燃料の点火を行わせるために十分な温度となる。)
【0008】熱表面点火システム(HSI)は、継続的
なガス口火を置換して取り除いた、ガス衣料乾燥機、ガ
スオーブン、ガス燃焼炉およびボイラーのような装置に
おいてガス点火のため20年以上に渡って使用されてい
る。熱表面形の低電圧(12および24ボルト)点火器
は特許のセラミック/中間金属材料から作られる。これ
ら点火器はガス燃料点火のための小型の低電力組立体に
おいて使用された。その素子は3−5秒以下で点火温度
に達し、約40ワットの電力を用いる。この点火器は強
力な耐酸化性のセラミックと耐熱性の中間金属の合成物
から作られる。従って、熱表面点火器は炎あるいは火花
を持たない。これらは燃料空気混合物を点火するために
必要な温度まで単に加熱する。このような点火器は、点
火器の材料が多孔性でありかつそれらの孔に入り込む油
がバーナの動作に有害である材料を形成してしまうた
め、油燃焼システムにおいては使用されなかった。
【0009】高性能セラミック合成体となるように孔が
なく真密度まで材料を圧縮および焼成した100から2
40VのHSI点火器が開発された。それは1,300
から1,600゜Cのような極めて高温で動作すること
ができる。このような高電圧熱表面点火装置の適用は、
油燃料燃焼ヒータが構成されるべき本発明での使用に対
して特に魅力的である。それらは従来技術のガス炎、加
熱コイルおよび火花ギャップの点火システムに対して特
異な長所を与える。
【0010】いずれの場合でも、従来技術のヒータの誤
動作は不十分あるいは不完全な燃焼または送出燃料の燃
焼の障害を生じさせてしまい、これにより高度に可燃性
の液体あるいは有害な煙の危険な存在を作ってしまう。
従来技術の装置は、携帯用補助ヒータのような装置にお
いて不適切な燃焼あるいは炎の障害の多くのかつ往々好
ましくない結果を回避するために提案された燃料燃焼装
置のための多数の安全制御回路を含んでいる。
【0011】従って、米国特許第3,713,766号
においては、所定の時間期間の後に点火が開始されなけ
れば電力を取り除くバイメタルの熱スイッチによって予
備試行点火期間が決定される。バイメタルの接点の手動
の再設定が再起動のために必要である。しかしながら、
バーナの動作時に、何等かの理由で炎が消えたら、新た
な試行期間が自動的に再開始される。これは、燃焼室内
で作られた燃料が点火されると危険となってしまう。更
に、炎を検出するフォトセルが動作時に短絡されたら、
フォトセルが短絡されたことを回路が検出され得ないた
めに、バーナは連続して動作することになる。このよう
な場合において、炎がある時にフォトセルの抵抗は短絡
状態と同様に極めて低いために装置は炎があると看做
す。この制御は始動のために燃焼室を暗くする必要があ
る。しかしながら、この制御は始動が燃焼室内の光のた
めに拒否される場合にロックアウトしないとしたら、好
ましくない結果が生じてしまう。従って、覆いが取り外
された場合に、人間が光を阻止するために十分な程ふさ
ぐならば、制御はモータを始動することができる。更
に、火花点火は付与されるライン電圧の各サイクルの間
に絶えず与えられる。また、電気火花点火回路が設けら
れている。
【0012】米国特許第3,651,327号において
は、炎の揺らぎによる揺らぎ制御信号は整流され、リレ
ーで構成される制御装置を付勢する。この回路は完全に
DC回路である。それは炎の存在あるいは不在にのみ応
動し、試行点火期間のための個別の回路を必要とする。
【0013】米国特許第3,672,811号において
は、フォトセルが動作時に短絡した場合に炎の損失の検
出を行わない明かなガス形ヒータを開示する。従って、
燃料の流れおよび空気の送風の停止が生じる。それは、
また、連続的な火花が与えられるような火花ギャップ点
火を用いる。熱表面点火は行っていない。
【0014】米国特許第3,741,709号において
は、フォトセルが動作の間に短絡した場合に制御システ
ムを停止することを行なっていない。点火予熱期間も点
火試行期間も無く、一定の点火であり、熱表面点火装置
が設けられていない。
【0015】米国特許第3,393,039号において
は、点火期間の間に始動に失敗したら、抵抗ヒータは電
力を取り去るように熱接点装置の接点を開く。それはA
C電圧のみを使用し、炎の熱を検出することによって回
路の連続動作を行わせるように機械的リレーを使用し、
そして自動的な再始動の機能を有する。動作時に炎が消
えた場合にそれは停止されない。それは単に点火しよう
と試み続ける。熱表面点火の機能は設けられていない。
【0016】米国特許第3,537,804号において
は、火花ギャップでも口火炎でもなく点火器コイルを用
いている。点火器コイルの温度はフォトセルによって感
知され、適切な温度になった時に、燃料弁が開かれる。
それは、炎が生じなかった場合に加熱素子が電力を除去
するためにバイメタルの接点を開くような試行点火機能
を有している。動作時にフォトセルが短絡したら、シス
テムは単に再起動を試みようとし、回路内の加熱素子が
所定の温度に達した後にバイメタルのスイッチが開かれ
ない限り停止しない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、燃焼室と関連しかつ実質的に有孔性を持たずに全密
度に焼結された熱表面点火器素子を用いる燃料油形のバ
ーナを提供することにある。
【0018】本発明の他の目的は、点火器および送風機
モータの両者をドライブするために100から240ボ
ルトのACライン電圧を用い、なおもそのAC電圧の点
火器および送風機モータへの付与を制御するためにその
制御回路で低DC電圧を用いる燃料油形のバーナを提供
することである。
【0019】本発明の更に他の目的は、ファン送風機モ
ータを付勢解除して保持する時定数回路に実質的に電圧
が与えられないようにするようにオン状態にバイアスさ
れるトランジスタを用い、このトランジスタは、炎検出
フォトセルからの十分な大きさの各負の入力パルスを受
けた時にオフにされ、時定数回路を充電された状態に維
持するための電圧をその時定数回路に与え、それによっ
て適切な炎が検出された時にファン送風機モータを付勢
し続けるようにするAC結合入力を有している。
【0020】本発明の今1つの目的は、炎が失われた時
にトランジスタをオン状態にバイアスしそれにより自動
的再起動を防止して装置の手動的再始動を必要とさせる
ように働くロックアウト回路を提供することである。し
かしながら、それは、たとえ炎が燃焼室内に存在すると
しても再起動を可能にする。これにより、過度の燃料の
取り込み状態での安全で、より制御された燃焼が可能と
なる。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、有孔性を持た
せずに全密度に製造される熱表面点火器素子を有する燃
料油形のバーナに関する。送風機は空気を燃焼室に与
え、AC対DC変換回路はAC電力をDC電圧出力に変
換する。第1の制御スイッチはAC電源と熱表面点火器
電極との間に接続され、AC電力を熱表面点火器電極に
選択的に与える。第2の制御スイッチはAC電源と送風
機との間に接続され、その送風機を選択的にドライブす
る。炎検出器は燃焼室と関連し、炎を検出した場合に信
号を発生する。制御組立体はDC出力電圧と炎検出器と
に結合され、点火器予熱期間および点火試行期間を始め
ることによって燃料油の燃焼を開始して維持する。この
制御組立体は、点火器予熱時間として知られている第1
の所定の時間期間の間熱表面点火器を予熱するようにA
C電圧を点火器に与えるために第1の制御スイッチにへ
の第1の信号を発生する。それは、また、試行点火時間
期間として知られている第2の時間期間の間熱を与え
る。それは、更に、試行点火期間の初めで炎試験期間と
して知られている試行点火期間の直後の極めて短い時間
期間の間燃焼室に空気と燃料の両者を導入するためモー
タに対する第2の信号を発生する。それは、炎試験期間
時に点火が生じなかった場合に、ファン送風機モータを
付勢解除し、バーナへの燃料の供給を止める。
【0022】フォトセルは炎検出器として働き、AC出
力信号と周囲光によって影響されるDC成分出力信号と
の両者を発生させる。AC信号は炎の揺らぎに依存する
周波数を有する。フォトセル炎制御回路はフォトセルか
らの出力信号を受けるコンデンサを含んでいる。それ
は、周囲光のために燃料油バーナ送風機モータがDC信
号によって付勢されないようにフォトセルによって発生
されるDC電圧成分を阻止する。それは、第1の時定数
回路に結合されかつ第1の所定の予熱時間期間の間予熱
器を予熱する第1の信号を発生する第1のドライブ回路
を含んでいる。それは第2の所定の試行点火時間期間の
間点火器を加熱し続ける。第2の時定数回路が第2のド
ライブ回路に結合され、送風機モータを付勢して実質的
に第2の点火試行時間期間の間だけで燃料油と空気を与
える。第3の時定数回路はフォトセルと第2のドライブ
回路との間に結合され、フォトセルによって炎が検出さ
れた場合に送風機を付勢される状態に維持する。
【0023】制御組立体の炎感知回路は、ACピーク対
ピーク振幅および炎周波数が所定の制限値内にある場合
に、第3の時定数回路を充電された状態に維持するため
にフォトセルAC出力ピーク対ピーク振幅電圧を受け
る。トランジスタは充電が第3の時定数回路によって維
持されないようにするためにオン状態にバイアスされて
いる。それは、また、充電が第3の時定数回路で維持さ
れるようにする信号を与えるオフ状態を有している。フ
ォトセルからの振幅および周波数の炎信号が所定の範囲
内にあれば、トランジスタは信号周波数の各1つ置きの
1/2サイクルでオフにされ、それによって充電電圧が
第3の時定数回路に与えられることができるようにし、
充電状態を維持して送風機を付勢された状態に保持す
る。このようにして、フォトセルから信号を受ける炎感
知回路は周波数に対する感受性を有している。従って、
炎周波数が所定の範囲内にあるならば、第3の時定数回
路は充電状態に留まり、炎周波数が所定の制限値よりも
低い時には、第3の時定数回路は放電し、これにより送
風機モータが付勢解除されるようにする。同様に態様
で、炎振幅が所定の制限値内になるために不十分な大き
さである時には、第3の時定数回路は放電し、送風機モ
ータは付勢解除される。
【0024】ロックアウト回路は送風機ドライブ回路と
炎感知回路のトランジスタとの間に結合され、フォトセ
ルからの信号によっては打ち勝つことができない大きさ
の電圧でそれをオン位置にロックする。これは、最初に
AC電圧を止めてそれを再付与し装置が初めからリサイ
クルさせなければならないといった必要性なしで再始動
を防止する。
【0025】従って、本発明は従来技術に対して多くの
長所を与える。最初に、それは油を吸収せずかつ熱表面
点火器の機能を抑制せずに油に点火することができる熱
表面点火器を用いる。第2に、それは、加熱器予熱時間
期間と、点火試行期間と、炎が生じなければ点火器組立
体だけでなくファン送風機組立体への電圧を取り去り空
気および燃料が燃焼室へ与えられなくすることによって
システムを止める後続の炎試験期間とを有する極めて簡
単な電子回路を具備する。システムは、また、フォトセ
ル信号によるモータの再始動を防止するようにロックア
ウトを行う(装置を差し込んだままでカバーを取り除く
場合に)。更に、それは、交流電力が利用可能である場
所でヒータの広範囲の使用を可能にする点火器にACラ
イン電圧を与える。それは、また、点火器および送風機
モータへは高AC電圧を、小形の集積回路で形成され得
る制御回路へは低DC電圧を使用可能とする。更に、そ
れは、炎検出器として、炎の確立状態を決定するために
検出されるACレベルと周波数との両者を与えるフォト
セルを用いている。時定数回路は送風機モータへのドラ
イブ状況を制御するために使用される。炎の振幅および
周波数が共に正しければ、炎信号のAC部分は各サイク
ルでトランジスタをオフにする。トランジスタがオフに
なる各時間で、充電電圧が時定数回路に与えられる。こ
れは時定数回路が充電状態に維持されて、ファン送風機
モータを動作可能にしているドライブ回路に適切な電圧
を与えることを可能にする。炎の周波数は正しいが、振
幅が余りにも低ければ、各サイクルにトランジスタのベ
ースに電圧は与えられるが、この電圧はトランジスタを
オフにするには不十分な大きさのものであり、従ってそ
れが放電することができるようにし送風機モータを停止
させる。送風機モータを停止する信号は高レベルの論理
信号であり、これは、また、トランジスタのベースに入
力として戻され、それによりそれをオン位置にロック
し、時定数回路を放電状態に保持する。このようにし
て、主スイッチをオフにし次いでAC電圧を再付与する
ことによってAC電圧を装置から切らなくとも装置は再
始動できなくなり、これにより偶発的な再始動が防止さ
れる。
【0026】従って、本発明は、燃料油燃焼室と、AC
ライン電圧を与える電源と、燃焼室に関連し、実質的に
有孔性を持たずに全密度まで焼結されている熱表面点火
器電極素子と、燃焼室に燃料油と空気とを与えるためモ
ータによってドライブされるファン送風機と、DC電圧
出力を与えるためにAC電源に結合されたAC対DC変
換器と、AC電源と熱表面との間に結合された第1の制
御可能なスイッチと、AC電源とファン送風機モータと
の間に結合された第2の制御可能なスイッチと、燃焼出
に関連し、炎が検出された場合に電気信号を発生する炎
検出器と、DC出力電圧、炎検出器ならびに第1および
第2の制御可能なスイッチに結合され、第1の所定の予
熱期間の間AC電圧で熱表面点火器を加熱し、第2の所
定の試行点火期間の間に送風機モータを付勢しかつ熱表
面点火器を加熱し続け、試行点火期間の初めで試行点火
の直後の短い炎試験期間の間でのみファン送風機モータ
を付勢する制御組立体とを含んだ燃料油形のバーナに関
する。炎が生じてはいるが、適当な振幅および周波数の
AC信号をフォトセルが発生するためには不十分である
か、あるいは炎が消えている場合には、装置は燃料およ
び空気の供給を停止することにより切られる。切られた
後は、装置はサービスマンに対するヒータの安全性を与
えるように偶然の再始動を防止するロックアップモード
を与える。本発明の上述した目的および他の目的は、添
付図面に関連した以下の記載により詳細に示されてい
る。図面において、同様の参照番号は同様の要素を表
す。
【0027】
【発明の実施の形態】図1は新規な燃料油形バーナ10
の概略ブロック図であり、これは燃焼ハウジング12を
示しており、その内部には点線で燃焼室13が設けら
れ、その一端には熱表面点火器14とそれに密に近接し
て炎感知器すなわちフォトセル18が位置決めされてい
る。ハウジング12内には送風機モータ16が設けら
れ、これは燃焼室12のための空気を供給するだけでな
く、燃料油をも供給する。点火装置20は熱表面点火器
14に結合されて、電圧源24からのACライン電圧を
線25を介して点火器14に選択的に結合する。ライン
電圧は110Vあるいは220Vであってもよい。同様
の態様で、モータドライバスイッチ22は線25の交流
電圧を送風機モータ16に選択的に結合し、燃料と空気
を燃焼室12に与えるようにする。
【0028】AC電圧源24は、また、線28にDC出
力電圧信号を発生する周知のAC対DC変換器26にス
イッチ27を介して結合される。典型的に、このDC電
圧は線28で12Vであってもよい。110VのACラ
イン電圧が与えられる場合に、R10は2.7Kオー
ム、5Wの値を有している。220VのACライン電圧
が使用される場合には、R10は5.5Kオーム、10
Wの値を有する。
【0029】スイッチ27が閉ざされて、電圧源24か
らの電圧がAC/DC変換器26に供給されると、線2
8でのDC電圧は第1の時定数回路32と第2の時定数
回路34を充電し始める。単に例として、第1の時定数
回路32の時定数は約10秒であってもよい。その出力
はNANDゲートドライバ36に供給され、線38での
その論理低状態出力はトライアックスイッチ20すなわ
ち点火器ドライバを閉じ、そして熱表面点火器14へ線
25のACライン電圧を与えてそれを加熱するようにす
る。ブロック32によって表される時定数回路TC1は
ほぼ10秒の間持続する時間期間を有する。最初の5秒
は、点火器14が適当な温度までもたらされるようにす
る予熱期間である。
【0030】第1の時定数回路32が機能し始めると同
時に、ブロック34で表される時定数回路TC2が機能
し始める。その時定数期間はほぼ5秒であり、線40で
NANDゲート42に結合される。これは、ダイオート
45を含みかつNANDドライバ46の入力とブロック
48によって表される第3の時定数回路TC3に結合さ
れる線44に出力を生じさせない。5秒の時定数が経過
すると、点火器14が点火の試みのための適当な温度に
達するだけでなく、線40での第2の時定数回路34の
出力は低状態となり、線44でのNANDゲート42か
らダイオート45を通り第3の時定数回路48およびN
ANDドライバ46への出力を高状態にする。これはN
ANDドライバ46から線47を通りモータドライバ回
路22への出力を低状態にし、それを可能化する。この
時に、ドライバ回路22は線25でのAC電圧を送風機
モータ16に結合し、それは燃料油と空気を燃焼室12
に与えることを開始させる。
【0031】ブロック43によって表される第3の時定
数回路TC3は、例えば0.6から0.95秒といった
極めて短い時定数期間を有している。その時間期間すな
わち炎試験期間内で炎が検出されなければ、第3の時定
数回路48は放電して、高状態出力がNANDドライバ
46によって線47に作られるようにし、これはモータ
ドライバ回路22を不作動にして送風機モータ16から
AC電圧25を取り去り、これによってシステムの動作
を停止させる。このような場合に、再起動を試みるため
には、スイッチ27が開かれて、全ての回路を始動状態
にし、次いで再起動を試みるために閉ざされるようにさ
れなければならない。
【0032】しかしながら、炎がフォトセル18によっ
て検出されかつ適切な信号が線52に存在すれば、フォ
トセル炎制御回路50は線54にダイオート56を介し
第3の時定数回路48への間欠パルスを生じさせ、それ
をその充電された状態に維持し、それによってNAND
ドライバ46から線47に適切な出力信号を与えて、ス
イッチ22がAC電圧を送風機モータ16に与えるよう
に維持する。
【0033】第1の時定数32が終了した後、線38の
NANDゲートドライバ36の出力はダイオート39を
介してNANDゲートドライバ42の入力に結合され
る。それはダイオート45を通る第3の時定数回路48
への線44の出力を低状態にする。時定数回路48がフ
ォトセル炎制御回路50からの入力を受けなければ、そ
れは1秒以内で放電し、それによって前に述べたように
送風機モータ16への電力を除去する。
【0034】従って、上述のような図1の回路を用いる
ことによって従来技術に対して幾つかの利点が得られ
る。最初に、油燃焼システムに熱表面点火器を用いるこ
とは新規である。これら燃焼システムはガスシステムと
共に使用されてはいたが、炭素形成物が数回の使用の後
にそれらの使用を阻止してしまうため油と共には使用さ
れていなかった。第2に、点火器および送風機モータの
両者にACライン電圧を与えるようにして使用すること
は従来技術では見い出され得なかった融通性を与える。
第3に、制御回路に対して低DC電圧の使用は、点火器
および送風機モータ用の電源として高交流電圧を使用可
能にした状態で制御回路の構成に簡便さと経済性を与え
る。第4に、第3の時定数回路の使用は新規である。第
1の時定数回路は熱表面点火器を予熱し、この予熱期間
の終了で、第2の時定数回路43は燃料および空気を与
えるための送風機モータをオンにする。点火試行期間の
終了で、第1の時定数回路はダイオート39およびNA
NDゲート42を介して出力を発生し、炎が検出されな
かった場合に第3の時定数回路48を放電させるように
する。第3の時定数回路48が1秒の期間以内で放電す
るならば、線47でのドライバ46の出力はスイッチ2
2を開き、送風機モータ16への電力を取り去る。第3
の時定数回路48のこの1秒以内の放電時間を炎試行期
間と呼ぶ。
【0035】更に、フォトセル炎制御回路50は図2に
関連して以下に述べるように独特の態様で機能する。最
後に、第3の時定数回路48によって「炎無し」状態が
検出された時に、燃焼室12内の燃料の蓄積がないよう
にするために、送風機モータへの電力を除去する線47
のドライバ46からの出力信号は、ロックアウト回路4
9、線51を介してフォトセル炎制御回路50に与えら
れてそれを無能化し、それが、送風機モータ16を維持
しかつモータの突然の再起動によるサービスマンに対す
る突発事故を生じさせる可能性がある誤信号を第3の時
定数回路へ与えるようには使用され得ないようにする。
【0036】図2は図1のブロック図の詳細を示し、本
発明の完全な回路図である。又図3は、本発明で使用さ
れる公知の熱表面点火器の概略図で、14は点火器、5
8は過熱表面点火器素子、60はベースをそれぞれ示
す。図1から理解できるように、起動時にスイッチ27
が閉じられると、24でのACライン電圧が線25を介
して点火器ドライバ20、モータドライバ22およびA
C対DC変換器26に与えられる。線28に12Vの電
圧がAC対DC変換器26により発生される。CMOS
論理スレッショルドに達すると、第1の時定数回路32
および第2の時定数回路34が充電し始める。第1の時
定数回路32のコンデンサC6および抵抗R9の接続点
はNANDゲート36の入力として接続されている。他
の入力は12VのDC電圧である。これにより、ピン1
0すなわち線38に実質的に接地電位となる出力が生じ
る。線38のこの接地電位は点火器ドライバ回路20の
光学的回路23に与えられ、トライアック21にゲート
電圧を生じさせてそれをオンにする。これはACライン
電圧を点火器14に与えるようにし、予熱段階を始めさ
せる。
【0037】同時に、第2の時定数回路34はC5とR
6の接続点での線40に減少する電圧を発生している。
この電圧は第2のNANDゲート42の1つの入力とし
て与えられる。同様、他の入力は12VのDC電圧であ
る。これは、時定数電圧がゲート42をオンにするレベ
ルに落ちるまで、第3のNANDゲート46の入力とし
て与えられる、NANDゲート42から線44、ダイオ
ート45を通る出力を低状態にする。これはNANDゲ
ート46への入力を低にするため、第2の時定数回路3
4が低下し始める時には、線47に高状態の出力が発生
され、これはモータドライバ回路22に与えられる。こ
の回路を活性化するためには接地電位を必要とするの
で、高状態の出力は回路を活性化できない。しかしなが
ら、第2の時定数回路からの電圧がその論理スレッショ
ルドのCMOSレベルまで低下すると、NANDゲート
42は線44に高状態の出力を生じさせ、これはダイオ
ート45に第3のNANDゲート46の入力として与え
られる。これはモータ駆動回路22への線47での出力
を低状態にする。これにより光学的回路17が付勢さ
れ、ゲート電圧をトライアック15に与え、ACライン
電圧を送風機モータに与えて燃料および空気を燃焼室に
供給させるようにする。
【0038】第2のNANDゲート42からの高出力が
送風機モータを始動するように第3のNANDゲート4
6を付勢している際に、それは、更に、並列コンデンサ
C3および抵抗R12を含んだ第3の時定数回路を充電
する。この時定数回路は極めて高速で0.6から0.9
5秒の時間期間の間持続する。第3の時定数回路48は
実質的に第1の時定数回路32の放電が終了すると同時
に放電を開始する。それが終了すると、低状態の信号が
第1のNANDゲート36に入力され、線38に高状態
の出力を生じさせ、これは点火器14への加熱付勢状態
を停止させる。それはまたダイオート39を介して線4
0にも与えられ、NANDゲート42の出力を低状態に
し、その信号は線44、ダイオート45を介して第3の
NANDゲート46の入力および第3の時定数回路48
に与えられる。その時までに、炎が検出されなければ、
第3の時定数回路48は低状態の電圧まで放電し、これ
により線47での第3のNANDゲート46の出力を高
状態にし、ドライバゲート22を無能化して送風機モー
タ16への電力を取り去る。このようにして、装置は無
能化される。同時に、第3のNANDゲート46からの
線47上の無能化出力(高状態の信号)はダイオートD
5および抵抗R13からなるロックアップ回路49に与
えられ、フォトセル炎制御回路50のトランジスタQ1
のベースに与えられる出力を線51に生じさせる。この
大きな信号はトランジスタQ1をオンにし、ダイオート
56への線54を実質的に接地レベルにし、このように
して第3の時定数回路48がフォトセル炎制御回路50
のトランジスタQ1を介しては充電され得ないようにす
る。このようにして、当該回路は効果的に無能化され、
その状態にロックされるようになる。
【0039】再起動のためには、スイッチ27が開かれ
て回路の全てが初期化され、そしてスイッチ27は再度
プロセスの全てにわたって再始動を開始するように再び
閉じられることが必要である。
【0040】点火試行期間の直後の炎試験期間の間に、
炎がフォトセル18によって検出されたら、線52での
信号はコンデンサC1を介してフォトセル炎制御回路5
0のトランジスタQ1のベースに与えられる。フォトセ
ル18はAC出力電圧を発生するために、炎の揺らめき
あるいは変動が原因で、フォトセル18からの出力のピ
ーク対ピーク振幅が充分に高ければ、負に進行するパル
スがコンデンサC1を介してQ1のベースへ与えられ、
これによりそれをオフにする。それがオフにされると、
線28での12VのDC信号は抵抗R4を介してダイオ
ート56に与えられ、コンデンサC3、従って第3の時
定数回路48を充電する。従って、フォトセル18から
受けられた波形の負のサイクル毎(典型的には、30ヘ
ルツの支配的な周波数)の間に、トランジスタQ1はオ
フになって、線28でのDC電圧電源からのDC電圧が
抵抗R4を介してコンデンサC3を充電するために使用
されるようにする。このコンデンサC3は上述のように
急速に放電される。コンデンサC3が正のサイクルでの
放電よりも速く連続して再充電されることができる程充
分な範囲内に周期が存在する限り、送風機モータはオン
に留まる。
【0041】更に、線52上のフォトセル18からの炎
信号のDC成分はコンデンサC1で阻止されるために、
周囲光は回路を作動させ得ない。しかしながら、炎が極
めて小さく、コンデンサC1を通過する信号のピーク対
ピーク振幅がQ1のベースでのバイアスに打ち勝ってそ
れをオフにする程には充分ではないならば、コンデンサ
C3および第3の時定数回路48は放電し、当該装置は
オフにされる。従って、フォトセルによって検出されか
つトランジスタQ1にライン52を介して与えられる信
号の周波数とピーク対ピーク振幅との両者は、回路が電
力を送風機モータに供給し続けるために所定の範囲内に
存在する必要がある。
【0042】同様に、第1の時定数回路32は約10秒
の時定数期間を有する。第2の時定数回路34は約5秒
の時定数期間を有し、第3の時定数回路48は約0.6
から0.95秒の時定数期間を有する。更に、図2から
理解できるように、ライン47でのNANDゲート46
の出力は、それが高状態で、送風機モータ回路22を無
能化する時に、ロックアップ回路49およびダイオート
D5を介してフォトセル炎制御回路50のトランジスタ
Q1のベースをバイアスし、それが偽信号によりオンに
ならないようにするためにも与えられる。従って、当該
回路はスイッチ27によりAC電圧を取り去らずに再起
動を防止するようにロックされる。
【0043】従って、要約すれば、電源を入れると、D
C供給電圧は0から12Vになり、CMOS論理スレッ
ショルドに達すると、3つのNANDゲート36、42
および46が初期化される。NANDゲート36はAC
ライン電圧を点火器組立体14に供給する点火器ドライ
バ回路20のトライアック21をオンにする。ほぼ4.
5から5.5秒の点火器予熱時間の後に、第3のNAN
Dゲート46は、ACライン電圧をモータ16に供給す
る送風機モータドライバ回路22のトライアック15を
オンにする。点火器14は、第1の時定数回路32の消
失によりオフにされる前に、ほぼ3.5から5秒以上の
点火試行時間の間オンに留まる。送風機モータ16がオ
ンにされると、それは当該技術で周知の態様でサイフォ
ンノズルに空気を供給し、それは燃料油を供給源から吸
い上げ、同時にモータシャフトに取り付けられたファン
は二次燃焼空気を燃焼室組立体に送り込む。点火試行期
間の間に、全てのシステムが準備完了であれば、霧状の
燃料が点火器14によって点火され、燃焼室12内で炎
が確定される。フォトセル18は燃焼室12内の炎を監
視するために燃焼室の後部に位置決めされている。フォ
トセル18が充分な量の燃焼室の炎を感知するならば、
多周波数で可変振幅の炎信号がフォトセル炎制御回路5
0に供給され、送風機モータドライバ回路22はオンに
なって留まる。ある理由で、燃焼室内で充分な炎が設定
されなければ、送風機モータドライバ回路22は、点火
試行期間が第3の時定数回路48によって経過した後1
秒以内にNANDゲート46によってオフにされる。例
えば燃料切れのための「通常のシャットダウン」の後に
は、制御はロックアウト回路49による信号によって安
全性の配慮のためロックアウトモードに入り、送風機モ
ータは、スイッチ27によって電力が取り除かれ、その
後再付与されるまでオンにされ得ない。
【0044】本発明は好適実施例に関連して記載された
が、本発明の範囲を上述した特定の形態に制限するつも
りはなく、特許請求の範囲によって定められるような発
明の精神および範囲内に含まれることができるような別
形態、変更および等価形態を網羅することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の対応する回路図である。
【図3】本発明で使用される公知の熱表面点火器の概略
図である。
【符号の説明】
13 燃焼室 14 熱表面点火器 16 送風機モータ 18 フォトセル 20 点火器ドライバ 22 モータドライバ 24 AC電圧源 26 AC/DC変換器 32 第1の時定数回路 34 第2の時定数回路 36 NANDゲート 42 NANDゲート 46 NANDゲート 48 第3の時定数回路 49 ロックアウト回路 50 フォトセル炎制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/20 F23N 7/22

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料油バーナにおいて、 燃料油燃焼室と、 少なくとも100ボルトのAC電圧を与える電源と、 上記燃焼室と関連している熱表面点火器電極と、 DC電圧出力を与えるため上記AC電源に結合されたA
    C/DC変換器と、 上記AC電源と上記熱表面点火器との間に結合された第
    1の制御可能なスイッチと、 上記燃焼室と関連し、炎を検出した場合に電気信号を発
    生するようにした炎検出器と、を有し、 上記熱表面点火器電極は、 実質的に孔がなく真密度に焼
    成されており、更に燃料油と空気とを上記燃焼室に与え
    るためモータによって駆動されるファン送風機と、 上記AC電源と上記ファン送風機モータの間に結合され
    た第2の制御可能なスイッチと、 上記DC出力電圧、上記炎検出器ならびに上記第1およ
    び第2の制御可能なスイッチに結合された制御組立体
    と、を有し、 上記制御組立体は、 第1の所定の予熱期間および第2の
    所定の試行点火期間の両期間に上記熱表面点火器を上記
    AC電圧で加熱するように上記第1の制御可能なスイッ
    チを付勢し、かつ第2の所定の試行点火期間の間だけで
    上記送風機モータを上記AC電圧で動作するように上記
    第2の制御可能なスイッチを付勢し、かつ上記ファン送
    風機モータが上記試行点火期間の初めでのみ上記AC電
    圧で付勢され、この付勢が、上記試行点火期間及び上
    試行点火期間直後の第3の所定の炎試験期間の間持続す
    るようにし、上記炎試験期間の間に点火が生じなかった
    ならば上記ファン送風機モータを付勢解除するよう制御
    する、 ことを特徴とする燃料油バーナ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の燃料油バーナにおいて、
    上記制御組立体は、 第1の所定の時間期間の間上記熱表面点火器を予熱しか
    つ第2の所定の試行点火時間期間の間上記点火器が上記
    予熱状態を維持するように上記AC電圧を上記点火器に
    与えるための上記第1の制御可能なスイッチへの第1の
    信号を発生する第1の時定数回路と、 上記第2の所定の時間期間で始まり、上記AC電圧を上
    記送風機モータに与えるための上記第2の制御可能なス
    イッチへの第2の信号を発生する第2の時定数回路と、 上記第2の時定数回路と関連しており、炎が検出された
    場合に上記ファン送風機モータを動作し続けるようにす
    るかあるいは上記炎が所定の第3の時間期間内で検出さ
    れなかった場合に上記送風機モータを付勢解除する第3
    の時定数回路と、 を含んだことを特徴とする燃料油バーナ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の燃料油バーナにおいて、 上記炎検出器としてフォトセルを更に含み、上記フォト
    セルは、周囲光によって影響されるDC成分と、炎の量
    に依存するACピーク対ピーク振幅と、炎の揺らぎに依
    存する周波数とを有するAC出力信号を発生することを
    特徴とする燃料油バーナ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の燃料油バーナにおいて、
    上記制御組立体は、 上記検出された炎に応じて上記ファン送風機モータを付
    勢および付勢解除するための出力信号を発生するフォト
    セル炎制御回路と、 上記炎制御回路のための上記フォトセル出力信号を受
    け、上記フォトセルによって発生された上記DC電圧成
    分を阻止し、かつ上記燃料油バーナ送風機モータが周囲
    光のため上記DCレベルによって付勢されないようにす
    るコンデンサと、 を更に含んだことを特徴とする燃料油バーナ。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の燃料油バーナにおいて、
    上記制御組立体は、 上記第1の制御可能なスイッチに結合された第1のドラ
    イブ回路と、 上記送風機モータに結合された第2のドライブ回路と、
    を更に含んでおり、 上記第1の時定数回路は、上記第1のドライブ回路に結
    合されており、上記点火器が上記第1の所定の時間期間
    の間予熱するようにしかつ上記第2の所定の試行点火時
    間期間の間加熱を続けるように上記第1の信号を発生
    し、 上記第2の時定数回路は、上記第2のドライブ回路に結
    合されており、上記送風機モータを付勢して上記第2の
    試行点火時間期間の初めに上記燃料油と空気とを与え、 上記第3の時定数回路は、上記フォトセルと上記第2の
    ドライブ回路との間に結合されており、上記炎が上記第
    3の炎試験時間期間の終了よりも遅くなく上記フォトセ
    ルによって検出されるならば、上記送風機を上記付勢さ
    れる状態に維持する、 ことを特徴とする燃料油バーナ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の燃料油バーナにおいて、
    上記フォトセル炎検出回路は、 上記フォトセルACピーク対ピーク振幅と上記炎の揺ら
    ぎに依存する上記周波数を受けかつ感知し、上記ACピ
    ーク対ピーク振幅と上記揺らぎ周波数が所定制限値内に
    ある場合に上記第3の時定数回路を充電された状態に維
    持する感知回路を更に含んだことを特徴とする燃料油バ
    ーナ。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の燃料油バーナにおいて、
    上記感知回路は、 上記第3の時定数回路に結合され、上記第3の時定数回
    路の上記充電を維持するために十分ではない信号を与え
    るようにオン状態にバイアスされかつ上記第3の時定数
    回路の上記充電を維持するための信号を与えるようにオ
    フ状態にバイアスされるトランジスタを含んでおり、 上記コンデンサは、上記所定の範囲制限値内の振幅およ
    び周波数の炎信号が上記第3の時定数回路の上記充電を
    維持するように上記信号周波数の各サイクルで上記トラ
    ンジスタをオフにしそれにより上記送風機モータを付勢
    される状態に維持するように上記トランジスタに結合さ
    れている、 ことを特徴とする燃料油バーナ。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の燃料油バーナにおいて、
    上記感知回路は周波数に対して感受性を有することを特
    徴とする燃料油バーナ。
  9. 【請求項9】 請求項記載の燃料油バーナにおいて、
    上記感知回路は振幅に対して感受性を有することを特徴
    とする燃料油バーナ。
  10. 【請求項10】 請求項8記載の燃料油バーナにおい
    て、上記炎周波数が上記所定の範囲内にある時には上記
    第3の時定数回路は充電状態に留まり、上記炎周波数が
    上記所定の制限値よりも低い時には上記第3の時定数回
    路は放電し、それにより上記送風機モータを付勢解除さ
    せるようにしたことを特徴とする燃料油バーナ。
  11. 【請求項11】 請求項7記載の燃料油バーナにおい
    て、 上記第2のドライブ回路と上記フォトセル炎制御回路と
    の間に結合され、動作時に炎が消えた時に上記トランジ
    スタをオンにして上記第3の時定数回路を充電させない
    ようにし、それによって上記送風機モータを付勢解除す
    るようなロックアウト回路を更に含んだことを特徴とす
    る燃料油バーナ。
  12. 【請求項12】 請求項7記載の燃料油バーナにおい
    て、上記ロックアウト回路は上記炎制御回路と上記第2
    のドライブ回路との間にダイオートを含んでおり、これ
    はモータの突発的な再起動を防止するように上記第3の
    時定数回路に充電電圧を与えるために上記トランジスタ
    がオフにならないようにするバイアス電圧を上記トラン
    ジスタに与えることを特徴とする燃料油バーナ。
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