JPH0159496B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス、あるいはオイル燃焼器等に適用
されるデイジタル燃焼制御装置に関する。

ガス、及び重油等を燃料とした燃焼装置は着火
準備から着火完了までに所定の操作手順があり、
その順序動作を機器作動の確認と併せ進めること
が最も安全、かつ確実とされている。

これら燃焼器の操作要求に対し、従来の装置に
おいては簡単な電気回路、例えばリレーシーケン
ス等を以つて対処していた。しかし、近時、燃焼
装置の機能の向上、あるいは着火、運転時の効率
的かつ安全操作性の立場からワークオリエンテツ
ト的な考え方が採用されつつある。

すなわち、動作の手順を一つ一つ結果の確認を
しながら歩進させる方法で、歩進途中で何か異常
が発見された場合には、動作を速やかに停止させ
て次の正しい指示に従うか、あるいは順序動作を
安全側に導き、フエイルセイフ動作を行わせる。

益々複雑化される装置の動作状況を的確に判断
し歩進させるには、リレー回路ではその構成やス
ピードの点で不充分であり、半導体の特性である
小形、安価、制御の容易性を特徴としたデイジタ
ル制御化が各所で検討される状況にある。

特に燃焼機器の分野においては、ガス及びオイ
ル燃焼器に対して、一般家庭用、業務用、工業用
などそれぞれに応じて各種の動作シーケンスが要
求される。

しかし、何れも着火起動時の基本シーケンス及
び運転中の火炎チエツクなどの基本動作シーケン
スは共通であるので、これら共通の制御回路を集
積化することによつて、小型、安価、信頼性を高
めることが必須の状況にある。

本発明は上記のような状況に対処しなされたも
ので、燃焼装置の出力部を構成するフアンモー
タ、安全スイツチヒータ、イグニシヨン回路部、
及び主バルブと入力部を構成するサーモ要求信号
発生部、フレイム検出部、その他とも機能的に結
合させるため、例えばサーモ要求信号が発生され
てから、安全スイツチヒータが点火するまでの歩
進過程に複数のインターロツク条件を設定し、そ
の条件を満足した時にはじめてヒータが点火され
る。また、その点火を電気回路的に確認してから
所定時間経過後にバルブを開き、引続いてイグニ
シヨン制御をスタートさせる。さらに、点火の状
況をフレイム検出器において監視し、仮にミスフ
アイヤが発生した場合には直ちにこれを検出して
初期状態に条件設定を引戻し、再度着火操作を繰
り返す。そして運転途中における失火や燃料量監
視を行うことによつて燃焼装置を常にフエイル・
セーフに導く諸条件を最近のデイジタル制御技術
を駆使することによつて可能としたデイジタル燃
焼制御置を提供することを目的とする。

以下、本発明を図示の実施例について説明す
る。第１図において、SEはシーケンスセレクタ
でリサイクルあるいはノンリサイクルの切替え動
作を行う。

THは着火を促すサーモ要求信号発生部でスイ
ツチ動作を行いその信号の出力部にアンド回路
AN１３をトリガーゲートに備えた微分回路１を
増幅器Ａ１を介して接続している。サーモスタツ
トHSは増幅器Ａ２を介して２入力のナンド回路
NA３に接続されている。

FDはフレイム検出部であり、出力側の装置に
よつて焔が確実に点火の状況にあるか否かを光学
的、その他の手段によつて検出する。そのフレイ
ム検出部FDの検出側は増幅器Ａ３に接続されて
いる。地震検出装置及び空焚検出器の論理和信号
を発生する信号発生部KRは、増幅器Ａ４を介し
てアンド回路AN１２と遅延回路３に接続され、
この遅延回路３の出力側は前記ナンド回路NA３
の他の入力側に接続されている。

プリパージ用シフトレジスタPRSは特定周波
数を分周したプリパージ用クロツク発生部OS２
からアンド回路AN６を介して与えられるクロツ
クに同期して信号のシフトを行うもので、後述の
バルブ開き動作を行わせる時のタイミング機能を
司どる。そしてその最終出力端子にはフリツプフ
ロツプ等から成る整合回路MPが接続され、その
整合回路MPの出力端子はトライアル用シフトレ
ジスタTSRの入力ゲートに導入されている。す
なわち、このトライアル用シフトレジスタTSR
は前記プリパージ用シフトレジスタPSRに従続
動作するもので、前記整合回路MPのリセツト端
子にはトライアル用シフトレジスタTSRの出力
端子にインバータ回路IN３を接続したその出力
端子が接続されている。

トライアル用クロツク発生部OSC１は同じく
分周されたトライアル用シフトレジスタTSRに
クロツクとして入力されている。またアンド回路
AN２は前記トライアル用シフトレジスタTSRの
出力同時条件をとることによつて所定の信号遅延
動作を行わせるもので、その出力信号はいくつか
の論理条件を満足した後、出力装置を作動させ
る。

まず、出力装置BMはトランジスタＱ１によつ
てドライブされるフアンモータ用出力回路で、例
えばリレーＫ１を負荷接続し生ガスあるいは燃焼
ガスの排気を行う。

SSHは安全スイツチヒータ回路で先ず着火操
作時の安全確認として最初にトランジスタＱ５が
投入されヒータが所定の単位時間動作し、異常時
にはこの単位時間以上の加熱が行われて熱応動ス
イツチ（図示せず）を開いて電源を切り、安全性
を図る。また正常時には上記単位時間内にトラン
ジスタＱ５がオフとなり、次のシーケンス動作に
移行する。炉内の安全確認を行う。

引続いて正常動作時には第１バルブ制御回路Ｖ
１Ｃが投入されトランジスタＱ２の負荷Ｋ２によ
つてバルブが開かれ、それからしばらくしてタイ
マTA、あるいはTBの出力信号が夫々トランジ
スタＱ３及びＱ４に入力されてイグニシヨン制御
回路IGCのドライブや第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃ
の動作を行う。

例えばイグニシヨン制御回路の負荷Ｋ３はノー
マルクローズの接点回路を介してイグニシヨンコ
イルに接続され、接点が開放することによつて点
火動作が行われる。

また、Ｋ２はバルブであり、第１バルブ制御回
路はガス燃料の場合にはパイロツト弁の役割を、
また重油等の場合には主バルブの開閉動作を行
う。

同様に第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃの負荷Ｋ４も
ガスの場合にはメインガス供給弁の開閉を、重油
などの場合には同様主バルブを開閉操作する。な
お、図において、ANはアンド回路、ORはオア
回路、Ｍはフリツプフロツプ回路で構成されたメ
モリ回路、NAはナンド回路である。

このように構成された本発明において、以下第
１図の制御回路ブロツク図、及び第２図のタイム
チヤート図を参照し動作を説明する。この第２図
において、Ａはオイルの正常燃焼状態、Ｂはガス
の正常燃焼状態の場合である。第２図Ａ，Ｂにお
いて、プリイグニシヨンプリパージ期間１、ポス
トイグニシヨン期間２、点火トライフル期間３、
Ｖ２の遅延期間４、電源５、トライアル短縮機能
６、着火確立７、ガス燃焼のみの着火確立後のト
ライアル期間の短縮分８を示す。

今、シーケンスセレクタSEでリサイクルを選
択し、サーモ要求信号発生部THを作動させる
と、その出力信号はＬレベルからＨレベルに反転
し、増幅器Ａ１、微分回路１を介した信号はＨレ
ベルのままでアンド回路AN１４に入力される。

初期条件におけるナンド回路NA１の入力ゲー
トは全てＨレベルにイニシヤルセツトされている
ので、アンド回路AN１４からのＨレベルのトリ
ガー入力信号により、そのナンド回路NA１の出
力はＬに反転し、アンド回路AN３に入力され
る。このため、アンド回路AN３は他の入力ゲー
トのレベル如何に拘らず無条件に出力をＬレベル
に保つので、次段に接続されたナンド回路NA２
の出力はＨに保たれる。

そこで、安全スイツチヒータSSHのトランジ
スタＱ５にベース電流が供給されヒータが投入さ
れる。一方、そのヒータと並列に出力された出力
ライは、抵抗Ｒ、バツフア５を介して、Ｌレベル
の信号をインバータ回路IN１，IN２に伝達す
る。

インバータ回路IN１を通過した反転信号Ｈは、
ラツチ回路を介してアンド回路AN４に入力され
る。しかし、そのアンド回路AN４の他の入力ゲ
ートはＬレベルにあるので、結局出力信号はＬ、
メモリ回路Ｍ１，Ｍ２の動作も変化することな
く、メモリ回路Ｍ２の出力信号はＬレベルのま
ま、プリパージ用シフトレジスタPSRの入力に
伝達される。

また、アンド回路AN５の出力はＬであるから
フアンモータ用出力回路BMのトランジスタＱ１
はoff状態に保持されたままである。プリパージ
用シフトレジスタPSRの入力に伝えられたＬ信
号は分周出力されたプリパージ用クロツクOSC2
の信号に同期して前記ナンド回路NA１の出力が
Ｈレベルに切替つた時点より前記プリパージ用シ
フトレジスタPSRのＬ入力をアンド回路AN６を
経たクロツクにより順次出力側にシフトして行
く。この動作が開始されると、その瞬間に前記ア
ンド回路AN１の入力はその１つがＬレベルに反
転するので、出力は当然Ｌレベルとなる。

そして、プリパージ用シフトレジスタPSRの
入力は再びＨに切替わり、Ｈレベルが順次シフト
され、出力が全てＨとなつた時、ナンド回路NA
１の出力もＬからＨに転ずる。この動作はアンド
回路AN３の出力をＨにナンド回路NA２の出力
をＬに切替えるので、このとき前記所定の単位時
間が経過してトランジスタＱ５はoffとなつてヒ
ータは切放されるが、そのコレクタに接続された
他の出力ラインは瞬間Ｈに切替わるので、インバ
ータ回路IN１及びラツチ回路６を介した出力は
アンド回路AN４に一瞬Ｈレベルの同時条件が成
立しメモリＭ１，Ｍ２がＨレベルとなり、アンド
回路AN５の出力はＨとなつてフアンモータ用出
力回路BMのトランジスタＱ１をonに切替える。
そしてその出力Ｋ１が投入されてフアンモータは
回転を始める。かくして炉内の安全事前燃焼が確
認されフアンによつてその燃焼ガスは外部に放出
される。また初期の動作によつてインバータ回路
IN２を介したＨ信号はメモリＭ３，Ｍ４及びタ
イマTA，TBを予めリセツトする。この間にプ
リパージ用シフトレジスタPSRの最初のＬ入力
は所定時間を要して最終出力に到達する、そして
そのＬ信号が送出されると再びその各出力信は引
続いてＨ信号によつて全て埋められＨ信号がシフ
トされ最終端子からＨレベルが整合回路MPの入
力セツト端子に伝えられる。この時、整合回路
MPの出力Ｑ端子は初めてＨレベルに反転しトラ
イアル用シフトレジスタTSRにＨ信号を入力す
る。この動作によりトライアル用クロツク発生部
OSC１のクロツクに同期した信号はシフト動作
を開始する、しかしそのシフト信号はレジスタの
最初の出力端子に達した時インバータ回路IN３
が接続してあるので整合回路MPは直ちにリセツ
トされる。すると、整合回路MPの出力は再度Ｌ
レベルに戻されるのでシフトレジスタTSRの入
力もＬとなり１出力のみのＨ信号のシフト動作を
持続する、その過程においてアンド回路AN７を
介した信号がメモリＭ３をセツトするとアンド回
路AN８の入力Ｈ条件が確立しパイロツト用第１
バルブ制御回路Ｖ１ＣのトランジスタＱ２がon
に転じガスの場合にはパイロツトバルブが開かれ
る。この一連の動作は例えば第２図Ｂの場合に図
示されている通りである。しかして、所定時間後
にアンド回路AN１０の入力条件がＨにセツトさ
れるのでメモリＭ４がセツトされタイマTA，
TBが動作を開始する。タイマTAのタイムアツ
プは即、イグニシヨン制御回路IGCのトランジス
タＱ３をonに反転させ、負荷Ｋ３によつて着火
動作が実行される。そして、引続きタイマTBの
タイムアツプにより第２バルブ制御回路Ｖ２Ｃの
トランジスタＱ４がonに反転しバルブＫ４が作
動して全着火、動作が完了する。

またもし着火に失敗があつた場合には、着火状
況をフレイム検出器FDが監視しているので、ミ
スフアイアが確認されると直ちに微分回路２より
Ｈレベルの出力パルス信号が発生され、ナンド回
路NA１の第１、第２入力ゲートをＬに切替え
る、従つてその出力は再度Ｈに転じ、ナンド回路
NA２の出力を一旦Ｌに切替えトランジスタＱ５
をoffの状態に戻しその出力をＨレベルに切換え、
再度プリパージ用シフトレジスタPSRに振り出
しに戻つた時の信号Ｈを与え再着火、動作が行わ
れる。この際アンド回路AN８の第１ゲード、す
なわちサーモ要求信号発生部THからのラインは
先のフレイム検出信号Ｈ信号によつて瞬時にＬに
反転されるので第１バルブ制御回路Ｖ１Ｃのトラ
ンジスタＱ２はoffされる。勿論メモリＭ３，Ｍ
４、タイマTA，TBはインバータ回路IN２のＨ
信号によつてその間にリセツトされる。かくし
て、ミスフアイア時にはこのような着火リサイク
ル動作が所定回数続けられ着火に成功した場合に
は正常動作を、また着火しない場合にはアラーム
信号を出力し鳴報その他の手段によつて故障を伝
達する。

一方、燃焼装置のサーモ要求信号発生時にガス
燃料の場合にはパイロツト焔、重油燃料の場合に
はバルブの制御を実行する第１バルブ制御回路Ｖ
１ＣのトランジスタＱ２にコレクタ・エミツタ間
シヨート故障が発生した場合には、トランジスタ
Ｑ２のコレクタ電位は常時Ｌレベルに安定したま
まになつてしまうので、オア回路OR２の入力ゲ
ートはＬ信号となり、また他の回路が全て正常動
作している場合にはメモリ回路Ｍ３はＨになつて
いるので、サーモ要求信号発生後のアンド回路
AN８への入力信号は当然Ｌとなりその出力信号
もＬとなる。すなわち通常はオア回路OR２の２
つの入力ゲートのうちどちらかの１ゲートはＨレ
ベルに保持されているべきものが、この故障の場
合のみは両ゲート共Ｌに安定してしまうためアン
ド回路AN３の出力は直ちにＬに切替わり、同時
にナンド回路NA２の出力もＨに反転して安全ス
イツチヒータSSHは単位時間経過後も引続いて
強制的に投入されたままとなる。すなわちアラー
ム回路ALは前記安全スイツチヒータSSHと並列
に接続されているので速やかに装置故障を外部に
告げることになる。従つて、アンド回路AN８、
オア回路OR２、アンド回路AN３等により、第
１バルブ制御回路VICが単位時間を越えて動作し
た場合に、これを検出して安全スイツチヒータ回
路SSHを引続いて強制的に動作させるための制
御回路が構成される。他の事例として正常動作を
続行中の場合にも何らかの原因によりトランジス
タＱ２にシヨート故障が発生すると同様の動作手
順によつて警報動作をを遅滞なく実行に移す。ま
た燃料切れを検出された場合にもナンド回路NA
１の出力をＬに反転させ、アンド回路AN８の出
力をＬに落しアンド回路AN５の出力をＬにさせ
るのでフアンモータ用出力回路BM、第１バルブ
制御回路Ｖ１Ｃ、イグニシヨン制御回路IGC、第
２バルブ制御回路Ｖ２Ｃは当然offに切替えられ
フエイルセイフ動作を行う。

以上のように、本発明によれば、着火を促すサ
ーモ要求信号発生からフアンモータの回転、炉内
安全スイツチヒータのon動作、併せてパイロツ
トバルブの開に続くイグニシヨン制御回路の動作
によるパイロツト着火、メインバルブ開放動作と
一連のシーケンス動作をプリパージ用シフトレジ
スタのタイマー作用、及びトライアル用シフトレ
ジスタ順序動作と連動させ、極めて正確なタイミ
ング動作によつて着火、完全フアイヤに導くので
誰れでも間違いなく安全運転が行えると共にミス
フアイヤの場合にも、常にフレイム検出器との連
動動作によつて安全確認動作を行わせることが出
来るほか、燃料切れ等の場合にも同様負荷出力を
フエイルセイフ動作に導くので運転の信頼性確保
と相俟つて、高機能のデイジタル燃焼制御装置を
比較的簡単な回路によつて構成でき、またサーモ
要求信号によつて、先ず、安全スイツチヒータ回
路による安全確認のための動作が行われるので、
安全性がより向上し、特にサーモ要求信号が与え
られた時点で、第１バルブ制御回路が故障して、
バルブが開放されていたような場合は、単位時間
を越えると電源が切れてバルブが閉ざされるの
で、安全を保つことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部の回路構成を示すデイジ
タル燃焼制御装置のブロツク図、第２図は第１図
のタイムチヤート図である。 SE…シーケンスセレクタ、TH…サーモ要求信
号発生部、FD…フレイム検出部、PSR…プリパ
ージ用シフトレジスタ、MP…整合回路、TSR…
トライアル用シフトレジスタ、BM…フアンモー
タ用出力回路、SSH…安全スイツチヒータ、Ｖ
１Ｃ…第１バルブ制御回路、IGC…イグニシヨン
制御回路、Ｖ２Ｃ…第２バルブ制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼装置の初期着火を促すサーモ要求信号発
   生部と、そのサーモ要求信号発生部より出力され
   たトリガー信号によつて投入され、所定の単位時
   間に動作される安全スイツチヒータ回路と、前記
   安全スイツチヒータ回路の作動指令を受けて信号
   移送動作を開始するプリパージ用シフトレジスタ
   と、そのプリパージ用シフトレジスタを構成する
   各フリツプ・フロツプの同一出力端子より導出さ
   れ複数ゲート入力端子に接続し、その出力信号で
   上記安全スイツチヒータ回路を上記単位時間経過
   後に停止させる第１アンド回路と、その第１アン
   ド回路の出力信号、及び前記サーモ要求信号等よ
   り所定の論理を経て起動されるフアンモータ用出
   力回路と、前記プリパージ用シフトレジスタを歩
   進させるプリパージ用クロツク発生部と、前記プ
   リパージ用シフトレジスタの最終出力端子に接続
   され記憶動作を行う整合回路と、その整合回路の
   出力端子を入力信号として接続すると共に１つの
   出力端子からの反転信号をリセツト端子に接続し
   たトライアル用シフトレジスタと、そのトライア
   ル用シフトレジスタを構成する各フリツプ・フロ
   ツプの同一極出力端子より導出され各入力端子に
   接続した第２アンド回路と、前記トライアル用シ
   フトレジスタを歩進させるトライアル用クロツク
   発生部と、前記第２アンド回路の出力信号を受け
   て起動される第１バルブ制御回路と、その第１バ
   ルブ制御回路の動作後、所定時間経過して後投入
   されるイグニシヨン制御回路、及び第２バルブ制
   御回路と、前記イグニシヨン制御回路によつて点
   火されるべきフレイムを自動検出し前記着火の順
   序動作の繰り返し、及び失火時の前記各出力装置
   のフエイルセイフ出力信号を発生するフレイム検
   出部と、上記第１バルブ制御回路が上記サーモ要
   求信号発生時から上記単位時間を越えて動作した
   ことを検出して上記安全スイツチヒータ回路を強
   制的に引続いて動作させる制御回路とを備えたこ
   とを特徴とするデイジタル燃焼制御装置。