JP3843425B2 - Flame detection device - Google Patents
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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放電出力を受け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とを備えたものであって、
特に上記シャッタ駆動回路においては、
前記フレームリレー回路から火炎検出信号が出力されていないとき、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シャッタを開状態に保ち、
前記フレームリレー回路から火炎検出信号が出力される都度、前記ソレノイドコイルの通電を所定時間に亘り停止させて前記シャッタを閉じ、その後、前記ソレノイドコイルに通電して前記シャッタを開ける
ようにし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。
【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なっている。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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flame detection device having a function of preventing an unintended temperature rise of a solenoid coil that drives a shutter to open and close.
[0002]
[Related background]
An ultraviolet ray detection discharge tube (UV tube), which is a kind of ultraviolet sensor, is formed by enclosing a pair of discharge electrodes in a cylindrical glass tube that generate discharge upon receiving ultraviolet rays. For example, a flame for monitoring the combustion state of a gas burner Used as a detector. A flame detection apparatus using this type of UV tube generally includes a
[0003]
Incidentally, in the flame detection device, the UV level is generally set by the detection
[0004]
Specifically, as shown in FIG. 5, the operation waveform is integrated to obtain the UV voltage corresponding to the UV intensity by integrating the discharge current of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the frame relay signal is off, the
[0006]
Then, it cannot be denied that the
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to effectively prevent an unintended temperature rise of a solenoid coil that opens and closes the shutter without impairing the original function of the shutter. An object of the present invention is to provide a flame detection device having a function capable of performing the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a flame detection apparatus according to the present invention is selectively positioned on the front surface of a light receiving unit of an ultraviolet sensor (for example, a UV tube) that receives a UV ray emitted from a flame and generates a discharge. A shutter mechanism comprising a shutter that blocks the input of ultraviolet light, a solenoid coil that displaces the shutter to allow the input of ultraviolet light to the ultraviolet sensor, and a frame relay that receives a discharge output of the ultraviolet sensor and outputs a flame detection signal A circuit, and a shutter drive circuit that controls energization of the solenoid coil in accordance with the output of the ultraviolet sensor and the output of the frame relay circuit,
Especially in the shutter drive circuit ,
When a flame detection signal is not output from the frame relay circuit, a shutter driving voltage that causes the solenoid coil to generate a force for displacing the shutter from the closed position to the open position and the shutter that has been displaced to the open position are held. Force is alternately generated with the shutter holding voltage generated in the solenoid coil to keep the shutter open.
Each time a flame detection signal is output from the frame relay circuit, energization of the solenoid coil is stopped for a predetermined time and the shutter is closed, and then the solenoid coil is energized and the shutter is opened.
It is characterized in that the the like.
[0009]
That is, when the output of the frame relay circuit is off and in a flame detection standby state (standby state), the solenoid coil is intermittently driven to prevent its temperature rise, and the frame relay circuit During the period when the output is turned on and the flame detection signal is output, the intermittent driving of the solenoid coil described above is stopped, and the solenoid coil is turned on for a predetermined time each time a flame is detected by the ultraviolet sensor. A normal control for opening and closing the shutter by performing an off operation is performed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a main part of a flame detection apparatus according to this embodiment. The same parts as those of the flame detection apparatus shown in FIG. This device is characterized in that a drive
[0012]
Specifically, the
[0013]
The drive
[0014]
Thus, according to the flame detection apparatus configured as described above, when the flame detection apparatus is operated to detect the flame, first, the
[0015]
Then, since the
[0016]
When a flame is generated in such a standby state and the flame is detected by the
[0017]
Then, in response to the output of the
[0018]
Therefore, in the flame detection device that operates as described above, the
[0019]
In order to prevent the temperature of the
[0020]
On the other hand, when the
[0021]
In this regard, as described above, the
[0022]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the intermittent drive cycle of the
[0023]
Although the UV tube has been described as an example here, the present invention can be similarly applied to the case where a semiconductor ultraviolet sensor is used. In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the temperature increase of the solenoid coil during standby for flame detection can be effectively suppressed, and the function of the normal flame detection operation is not hindered. In particular, there are significant practical effects such as stabilization of the operation of the flame detection device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a flame detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the flame detection apparatus shown in FIG. 1 and showing the relationship between the control mode of the shutter drive signal applied to the solenoid coil and the output of the frame relay circuit.
FIG. 3 is a diagram for explaining another form of control of the voltage applied to the solenoid coil and its problems.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a main part of a conventional flame detection device.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the basic operation of the flame detection apparatus.
[Explanation of symbols]
1 UV tube (ultraviolet sensor)
2 Shutter
Claims (1)
この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と、
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と、
前記紫外線センサの放電出力を受け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とを具備し、
前記シャッタ駆動回路は、
前記フレームリレー回路から火炎検出信号が出力されていないとき、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シャッタを開状態に保ち、
前記フレームリレー回路から火炎検出信号が出力される都度、前記ソレノイドコイルの通電を所定時間に亘り停止させて前記シャッタを閉じ、その後、前記ソレノイドコイルに通電して前記シャッタを開ける
ことを特徴とする火炎検出装置。A UV sensor that generates a discharge in response to the UV light emitted by the flame ;
A shutter that is selectively positioned on the front surface of the light receiving portion of the ultraviolet sensor and blocks the input of ultraviolet rays to the ultraviolet sensor ;
A solenoid coil that displaces the shutter to allow input of ultraviolet rays to the ultraviolet sensor;
A frame relay circuit for receiving a discharge output of the ultraviolet sensor and outputting a flame detection signal;
A shutter drive circuit for controlling energization of the solenoid coil in accordance with the output of the ultraviolet sensor and the output of the frame relay circuit ;
The shutter driving circuit includes:
When a flame detection signal is not output from the frame relay circuit, a shutter driving voltage that causes the solenoid coil to generate a force for displacing the shutter from the closed position to the open position and the shutter that has been displaced to the open position are held. Force is alternately generated with the shutter holding voltage generated in the solenoid coil to keep the shutter open.
Each time a flame detection signal is output from the frame relay circuit, energization of the solenoid coil is stopped for a predetermined time to close the shutter, and then the solenoid coil is energized to open the shutter. A flame detection device.
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