JPH05157229A - 燃焼機器 - Google Patents

燃焼機器

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JPH05157229A
JPH05157229A JP32166391A JP32166391A JPH05157229A JP H05157229 A JPH05157229 A JP H05157229A JP 32166391 A JP32166391 A JP 32166391A JP 32166391 A JP32166391 A JP 32166391A JP H05157229 A JPH05157229 A JP H05157229A
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Masaatsu Inoue
雅篤 井上
Ichiro Nasu
一郎 奈須
Toshihiro Horiuchi
敏弘 堀内
Shinji Miyauchi
伸二 宮内
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼状態を検出できる炎電流検出回路を有す
る燃焼機器において、燃焼状態の検出精度を向上し、部
品相互間のばらつきの影響を少なくして安価にする。 【構成】 一端を機器のフレームグランドに接続した直
流電源14の他端にカレントミラー回路15を介してフ
レームロッド1を接続する。フレームロッド電流が流れ
る炎を発生させるバーナー2をフレームグランドに接続
する。カレントミラー回路15の出力端とフレームグラ
ンド間に抵抗16を接続し、抵抗16の両端電圧を炎検
出信号として取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯機などの燃焼状態
を検出できる炎電流検出回路を有する燃焼機器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、燃焼機器の炎検出回路は、フレー
ムロッドとバーナに交流電圧を印加し、炎電流による整
流作用を利用して炎の有無を検出していた。
【0003】図3は従来の炎検出回路で、フレームロッ
ド1とバーナ2の間に交流電源3により交流電圧を印加
し、FET(Nチャネル)4のオン・オフ頻度を変化さ
せることにより、変化する抵抗5とコンデンサ6の充電
電圧をマイクロコンピュータで構成した機器の制御部7
に入力し、炎の有無を判断するものであった。バーナ2
に炎のない場合は、コンデンサ8、抵抗9、コンデンサ
10の経路で充電され、同様の経路で放電されるため、
FET4のゲート−ソース間電圧は図4の曲線aの波形
となり、50%の頻度でオン・オフを繰り返し、コンデ
ンサ6は、抵抗5による充電電流で充電され、FET4
のオン抵抗分だけで放電するため、コンデンサ6の充電
電圧は小さく制御部7への入力はLoとなる。また、バ
ーナ着火状態においては、炎の整流作用により充電時、
コンデンサ8、フレームロッド1、炎A、バーナ2とい
った電流経路ができコンデンサ10の充電電流は減少
し、FET4のゲート−ソース間電圧は、図4の曲線b
のように負成分の多い電圧波形となり、FET4のオン
頻度が減少し、コンデンサ6の放電電流よりも充電電流
が多くなり、制御部7への入力がHiとなるものであっ
た。
【0004】図5はその他の従来例で、図3の例と同様
に、フレームロッド1とフレームグランドに接続された
バーナー2に交流電源3により交流電圧を印加し、炎の
発生により流れるフレームロッド電流を抵抗12で電圧
に変換し、制御部7でそのレベルを検出し、燃焼状態を
判定するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の燃焼
装置は、炎検出回路によってバーナ2の着火状態を検出
し、その検出出力信号に基づいて着火、消火の判定を行
い、その判定結果に応じて機器の運転を制御する制御部
7によって燃焼の制御を行うものであるため、炎検出回
路は燃焼機器の安全運転に不可欠なもので、高い信頼性
と性能が要求されるものである。たとえば、実際には着
火状態であっても消火の判定を行えば、燃焼動作を中止
させてしまい、反対に実際には消火状態であっても着火
の判定を行えば、燃料を供給しつづけるといった大変危
険な状態に陥るといった課題があるために、着火あるい
は不着火を検出することが最優先となっており、着火状
態において、バーナ2へ充分な空気が送られないといっ
た不完全燃焼状態を継続しながら燃焼をしつづけるとい
った課題については、炎検出回路の個々の部品ばらつき
やコスト高といった課題もあり充分な対策が施されてい
ないという問題があった。
【0006】また、図5の従来例においては、回路構成
上、フレームグランドと接続したバーナー2と、マイコ
ン7の回路グランドと同じにできないため、回路グラン
ドとフレームグランドの間に充分な絶縁対策を施すこと
が必要であった。もともと、フレッムロッド1とバーナ
ー2間は炎が発生して炎電流が流れている状態において
もインピーダンスが高いために、フレームグランドと回
路グランドの間にはそれ以上の絶縁耐圧が要求される。
このような回路構成において、絶縁が劣化すると回路グ
ランドからフレームグランドに微少電流が流れ、あたか
も炎電流が流れたものと誤判定を行うといったことが考
えられる。屋内で使用するファンヒータなどの機器につ
いてはこのような問題はほとんどないものの、屋外設置
を目的とした給湯機においては、フレームグランドを大
地アースした状態で回路グランドを負極としたリモコン
ケーブルを屋内外に施工するため、雨などの自然現象も
含めて絶縁を確保することが非常に困難となるといった
課題があった。
【0007】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
状態の検出精度を向上し、部品相互間のばらつきの影響
を少なくして安価にすることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一端を機器のフレームグランドに接続した
直流電源と、前記直流電源の他端にカレントミラー回路
を介して接続したフレームロッドと、前記フレームグラ
ンドに接続されフレームロッド電流が流れる炎を発生さ
せるバーナーと、前記カレントミラー回路の出力端と前
記フレームグランド間に接続された抵抗とを備え、前記
抵抗の両端電圧を炎検出信号として取り出すようにした
炎電流検出回路を有することを第1の課題解決手段とし
ている。
【0009】また、上記第1の課題解決手段のカレント
ミラー回路は、フレームロッドに接続されベースとコレ
クタを短絡した第1のトランジスタと、前記第1のトラ
ンジスタのエミッタと直流電源間に接続した第1の抵抗
と、ベースを第1のトランジスタのベースに接続した第
2のトランジスタと、前記第2のトランジスタのエミッ
タと直流電源間に接続した第2の抵抗とを備え、前記第
2のトランジスタのコレクタを一端をフレームグランド
に接続した抵抗に接続したことを第2の課題解決手段と
している。
【0010】
【作用】本発明は上記した第1および第2の課題解決手
段により、炎の燃焼状態に応じて変化するフレームロッ
ド電流に等しい電流が第2のトランジスタのコレクタ電
流として流れるため、第2のトランジスタのエミッタと
フレームグランドとの間に接続した抵抗の電圧つまりエ
ミッタ電圧は、フレームロッド電流と相関関係があり、
この電圧のレベルを検出することで、バーナの着火状態
や燃焼状態の判定を行うことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照しなが
ら説明する。なお、従来と同じ構成のものは同一符号を
付して説明を省略する。
【0012】図に示すように、直流電源14は、一端を
機器のフレームグランドに接続し、他端をカレントミラ
ー回路15を介してフレームロッド1に接続している。
カレントミラー回路15の出力端とフレームグランド間
に抵抗16を接続し、抵抗16の両端電圧を炎検出信号
として取り出し、制御部7に入力するようにしている。
【0013】カレントミラー回路15は、フレームロッ
ド1に接続されベースとコレクタを短絡した第1のトラ
ンジスタ17と、第1のトランジスタ17のエミッタと
直流電源14との間に接続した第1の抵抗18と、ベー
スを第1のトランジスタ17のベースに接続した第2の
トランジスタ19と、第2のトランジスタ19のエミッ
タと直流電源14との間に接続した第2の抵抗20とで
構成し、第2のトランジスタ19のコレクタを抵抗16
に接続している。なお21はコンデンサである。
【0014】上記構成において動作を説明すると、バー
ナ2が着火状態になると、フレームロッド1、炎A、バ
ーナ2の向きに電流が流れる整流作用が生じ、第1のト
ランジスタ17のコレクタ電流には、フレームロッド1
に流れる電流に等しい電流が流れ、コレクタ電流/hF
Eに等しいベース電流が流れることになる。このとき、
第1のトランジスタ17のエミッタ電位はベース電位よ
りも1VF(約0.6V)上がった点にあり、ベース電位
が第1のトランジスタ17のベース電位に等しい第2の
トランジスタ19のエミッタ電位は第1のトランジスタ
17のエミッタ電位に等しくなる。第1および第2の抵
抗18,20の抵抗値を等しくすると各抵抗に流れる電
流は、 電流=(電源電圧−エミッタ電圧)/抵抗値 となり、また、この電流がエミッタ電流となる第1のト
ランジスタ17のコレクタ電流は、第2のトランジスタ
19のコレクタ電流に比べ、第1および第2のトランジ
スタ17,19において等しいエミッタ電流に第2のト
ランジスタ19のベース電流分だけ多いということにな
るが、hFEが通常200以上ある小信号トランジスタ
においては、この場合のベース電流は微少であり充分無
視できる値である。
【0015】炎を流れる炎電流は、図2に示すように、
燃焼中の燃焼状態(酸素の濃度)と相関関係があり、燃
焼状態が良い(酸素濃度が高い)と炎電流が多く流れ、
逆に燃焼状態が悪いと炎電流は減少する。
【0016】本発明はこの現象を利用したもので、燃焼
状態と相関関係にある炎電流を流す第1のトランジスタ
17のコレクタ電流に等しいコレクタ電流を第2のトラ
ンジスタ19に流し、その電流を抵抗16、コンデンサ
21で電圧に交換し、制御部7を構成するマイクロコン
ピュータのAD回路でレベルを判定し、着火、不着火の
みならず不完全燃焼などの燃焼状態を検出するものであ
る。なお、上記説明においては、レベルを検出するAD
回路をマイクロコンピュータに内蔵しているが、コンパ
レータ(電圧比較器)を用いて、外付けのAD回路を構
成しても同等の機能を果たせることができる。また、コ
ンデンサ21は、抵抗16に発生する電圧の平滑を目的
とするものであり、出力電圧が安定している場合はなく
ても特に問題はない。
【0017】
【発明の効果】以上の実施例から明かなように本発明に
よれば、炎中を流れる炎電流に等しい電流を取り出し、
電圧に変換してレベルの判定を行うために、燃焼状態検
出において精度の高い判定を行うことができるととも
に、第1および第2の抵抗の抵抗値を(抵抗に流れる電
流によって発生する抵抗両端の電圧)≫(第2のトラン
ジスタのVBE)の関係が成り立つ程度に大きくとれ
ば、部品素子間で問題となる第2のトランジスタのVB
Eばらつきも無視して考えられ、第1および第2のトラ
ンジスタに流れるコレクタ電流は第1および第2の抵抗
の精度に依存するため、hFEを等しくする必要もな
く、精度良く燃焼状態を検出できる割には、部品相互間
のばらつきを気にする必要がなく安価なコストで回路を
構成することが可能である。また、フレームグランドと
回路グランドが共通のため、各グランド間で絶縁対策保
護を施す必要がなく、大地アースが回路グランドとなる
ためにノイズに対しても効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の燃焼装置の回路図
【図2】同燃焼装置の炎電流と燃焼状態(酸素濃度)の
相関特性図
【図3】従来の燃焼装置の炎検出回路の一例の回路図
【図4】同炎検出回路の要部電圧波形図
【図5】従来の燃焼装置の炎検出回路の他の例の回路図
【符号の説明】
1 フレームロッド 2 バーナー 14 直流電源 15 カレントミラー回路 16 抵抗
フロントページの続き (72)発明者 宮内 伸二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端を機器のフレームグランドに接続した
    直流電源と、前記直流電源の他端にカレントミラー回路
    を介して接続したフレームロッドと、前記フレームグラ
    ンドに接続され前記フレームロッド電流が流れる炎を発
    生させるバーナーと、前記カレントミラー回路の出力端
    と前記フレームグランド間に接続された抵抗とを備え、
    前記抵抗の両端電圧を炎検出信号として取り出すように
    した炎電流検出回路を有する燃焼機器。
  2. 【請求項2】カレントミラー回路は、フレームロッドに
    接続されベースとコレクタを短絡した第1のトランジス
    タと、前記第1のトランジスタのエミッタと直流電源間
    に接続した第1の抵抗と、ベースを前記第1のトランジ
    スタのベースに接続した第2のトランジスタと、前記第
    2のトランジスタのエミッタと前記直流電源間に接続し
    た第2の抵抗とを備え、前記第2のトランジスタのコレ
    クタを一端をフレームグランドに接続した抵抗に接続し
    た請求項1記載の燃焼機器。
  3. 【請求項3】第1の抵抗の抵抗値と第2の抵抗の抵抗値
    は、フレームロッドに通常の検出電流が流れた状態で抵
    抗両端に発生する電圧が第1および第2のトランジスタ
    のベース−エミッタ間電圧に比べ充分高くなるような抵
    抗値とした請求項2記載の燃焼機器。
  4. 【請求項4】第2のトランジスタのコレクタとフレーム
    グランド間に接続した抵抗両端の電圧を検出し、バーナ
    ーの燃焼状態を判定する制御部を有する請求項2記載の
    燃焼機器。
JP32166391A 1991-12-05 1991-12-05 燃焼機器 Expired - Lifetime JP2830555B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7135050B2 (en) 2000-08-25 2006-11-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen generator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7135050B2 (en) 2000-08-25 2006-11-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen generator

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