JPH0584412B2 - - Google Patents
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- JPH0584412B2 JPH0584412B2 JP28356485A JP28356485A JPH0584412B2 JP H0584412 B2 JPH0584412 B2 JP H0584412B2 JP 28356485 A JP28356485 A JP 28356485A JP 28356485 A JP28356485 A JP 28356485A JP H0584412 B2 JPH0584412 B2 JP H0584412B2
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- JP
- Japan
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- flame
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- burner
- combustion
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 32
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/126—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electrical or electromechanical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はガス、石油等の燃焼装置の火炎の燃焼
状態を検出する燃焼検出回路に関するものであ
る。
状態を検出する燃焼検出回路に関するものであ
る。
従来の技術
従来、フアンフータ等の燃焼式暖房器は室内で
燃焼するため、火炎の着火、失火および室内の酸
素濃度の低下、あるいは不完全燃焼の確実な検出
を必要とする。この種の検出センサとしてフレー
ムロツドが広く使用されている。このセンサは火
炎のイオン電流を検出して燃焼状態を検出するも
ので例えば実開昭59−145422号公報にようなもの
がある。この動作を第４図、第５図を用いて説明
する。燃料ガスはノズル１より流出し、混合管２
により空気を混合され、金網で形成した燃焼板３
の内面４に火炎５を形成して燃焼する。６は火炎
５中に挿入されたフレームロツドで、燃焼板３と
の間に直流電源７が印加され、火炎のイオン電流
Ifを抵抗８の両端電位で検出する構成である。空
気中の酸素濃度とイオン電流If、バーナより発生
する一酸化炭素Coの特性を第５図に示す。ここ
でコントローラ（図示せず）は、電流Ifが相対値
で0.5以下の時は不着火、あるいは失火と判断し
て燃料の供給を強制的に停止させる。また、電流
Ifが相対値で７以上の時には酸素不足による異常
燃焼と判断し、燃焼を強制的に停止する。
燃焼するため、火炎の着火、失火および室内の酸
素濃度の低下、あるいは不完全燃焼の確実な検出
を必要とする。この種の検出センサとしてフレー
ムロツドが広く使用されている。このセンサは火
炎のイオン電流を検出して燃焼状態を検出するも
ので例えば実開昭59−145422号公報にようなもの
がある。この動作を第４図、第５図を用いて説明
する。燃料ガスはノズル１より流出し、混合管２
により空気を混合され、金網で形成した燃焼板３
の内面４に火炎５を形成して燃焼する。６は火炎
５中に挿入されたフレームロツドで、燃焼板３と
の間に直流電源７が印加され、火炎のイオン電流
Ifを抵抗８の両端電位で検出する構成である。空
気中の酸素濃度とイオン電流If、バーナより発生
する一酸化炭素Coの特性を第５図に示す。ここ
でコントローラ（図示せず）は、電流Ifが相対値
で0.5以下の時は不着火、あるいは失火と判断し
て燃料の供給を強制的に停止させる。また、電流
Ifが相対値で７以上の時には酸素不足による異常
燃焼と判断し、燃焼を強制的に停止する。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような従来の構成ではバー
ナの不完全燃焼や、着火、失火の検出は可能であ
るが、フレームロツド６にカーボンが付着して燃
焼板３と電気的に数メグオームの不抵抗で導通さ
れた時やロツド近傍の湿度が上昇して絶縁抵抗が
低下した場合には酸度濃度が高くても電流Ifが７
以上となる現象を示し、異常燃焼との区別がつか
なくなる。これに解決する従来の手段として直流
電源７に替えて交流を印加し、火炎の整流特性を
利用して検出する方法があつた。第６図にこの特
性を示す。
ナの不完全燃焼や、着火、失火の検出は可能であ
るが、フレームロツド６にカーボンが付着して燃
焼板３と電気的に数メグオームの不抵抗で導通さ
れた時やロツド近傍の湿度が上昇して絶縁抵抗が
低下した場合には酸度濃度が高くても電流Ifが７
以上となる現象を示し、異常燃焼との区別がつか
なくなる。これに解決する従来の手段として直流
電源７に替えて交流を印加し、火炎の整流特性を
利用して検出する方法があつた。第６図にこの特
性を示す。
第６図でＡがフレームロツド６への印加電圧、
Ｂが炎電流特性を示す。火炎に流れる電流Ifはロ
ツド６に、燃焼板３にを印加した時に多く流
れ、逆方向に印加した時には電流Ifが非常に少な
くなる整流特性があることが知られている。コン
トローラはこの交流電流を平滑して直流分の電流
If′により燃焼状態を判定する。ここでロツド６
にカーボンが付着してシヨートされると整流特性
がなくなり平滑電流If′は低下することを利用し
てロツド６のシヨートを判別するものである。
Ｂが炎電流特性を示す。火炎に流れる電流Ifはロ
ツド６に、燃焼板３にを印加した時に多く流
れ、逆方向に印加した時には電流Ifが非常に少な
くなる整流特性があることが知られている。コン
トローラはこの交流電流を平滑して直流分の電流
If′により燃焼状態を判定する。ここでロツド６
にカーボンが付着してシヨートされると整流特性
がなくなり平滑電流If′は低下することを利用し
てロツド６のシヨートを判別するものである。
しかしこの手段では電流If′が直流印加時の電
流If′よりも大幅に小さな値となり（1/5〜1/10）、
検出回路が雑音時の影響による誤検出を行なう可
能性が有る。
流If′よりも大幅に小さな値となり（1/5〜1/10）、
検出回路が雑音時の影響による誤検出を行なう可
能性が有る。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の燃焼検出
回路は、バーナの燃焼火炎に挿入されたフレーム
ロツドとバーナとの間の炎イオン電流により火炎
の燃焼状態を検出する構成において、直流電流と
この直流電流を分圧して得られた基準電圧を有す
る電源回路部と、基準電圧から炎電流検出抵抗を
介してフレームロツドに接続された炎検出回路部
と、バーナに接続され外部の制御信号に応じてバ
ーナの電位を直流電流のプラス電位とマイナス電
位に切替えるスイツチング回路部と、炎電流検出
抵抗の両端電位を増幅する増幅回路部とからなる
構成とした。
回路は、バーナの燃焼火炎に挿入されたフレーム
ロツドとバーナとの間の炎イオン電流により火炎
の燃焼状態を検出する構成において、直流電流と
この直流電流を分圧して得られた基準電圧を有す
る電源回路部と、基準電圧から炎電流検出抵抗を
介してフレームロツドに接続された炎検出回路部
と、バーナに接続され外部の制御信号に応じてバ
ーナの電位を直流電流のプラス電位とマイナス電
位に切替えるスイツチング回路部と、炎電流検出
抵抗の両端電位を増幅する増幅回路部とからなる
構成とした。
作 用
本発明は上記の構成により、着火、失火や不完
全燃焼等の燃焼状態のチエツクはフレームロツド
に、バーナに方向に電圧を印加して行ない、
フレームロツドとバーナとの絶縁劣化の検出はフ
レームロツドに、バーナに電圧を印加するよ
うにスイツチング回路により定期的に切替えるこ
とにより両者共直流電圧の絶対値を直接検出する
という作用を有する。
全燃焼等の燃焼状態のチエツクはフレームロツド
に、バーナに方向に電圧を印加して行ない、
フレームロツドとバーナとの絶縁劣化の検出はフ
レームロツドに、バーナに電圧を印加するよ
うにスイツチング回路により定期的に切替えるこ
とにより両者共直流電圧の絶対値を直接検出する
という作用を有する。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図から第３図を用
いて説明する。第１図は本発明の一実施例の燃焼
検出回路を示す回路図で、９は電源電圧ecを供給
する直流電流１０とこれを抵抗１１，１２で分圧
して基準電圧eaを得る電源回路部である。１３は
電圧eaを安定化するコンデンサを示す。１４は炎
検知回路部で、基準電圧eaから炎電流検出抵抗１
５を介してフレームロツド１６に接続されてい
る。一方バーナ１７はスイツチング回路部１８に
より直流電流のマイナス電位egとプラス電位ecに
切替え接点１９に接続される。切替接点１９は外
部信号（図示せず）により定期的にバーナ１４の
電位を切替える。増幅回路部２０は炎電流検出抵
抗１５の両端の電圧降下を増幅して出力電圧epを
得る増幅回路で、演算増幅器２１と抵抗２２，２
３により構成される非反転増幅回路である。
いて説明する。第１図は本発明の一実施例の燃焼
検出回路を示す回路図で、９は電源電圧ecを供給
する直流電流１０とこれを抵抗１１，１２で分圧
して基準電圧eaを得る電源回路部である。１３は
電圧eaを安定化するコンデンサを示す。１４は炎
検知回路部で、基準電圧eaから炎電流検出抵抗１
５を介してフレームロツド１６に接続されてい
る。一方バーナ１７はスイツチング回路部１８に
より直流電流のマイナス電位egとプラス電位ecに
切替え接点１９に接続される。切替接点１９は外
部信号（図示せず）により定期的にバーナ１４の
電位を切替える。増幅回路部２０は炎電流検出抵
抗１５の両端の電圧降下を増幅して出力電圧epを
得る増幅回路で、演算増幅器２１と抵抗２２，２
３により構成される非反転増幅回路である。
次に回路動作を説明する。今接点１９が第１図
の様にａ側に接続されている時、火炎は第１図の
等価回路Ｍの様に、抵抗RfとダイオードDfを有
する整流回路となるため、炎電流Ifは基準電位ea
から検知抵抗１５、フレームロツド１６，Df，
Rf、バーナ１７、接点ａを通りグランド電位eg
に流れる。（第１図矢印の方向）以上により検知
抵抗１５の両端にはeb＝If×Ｒ１５の電圧降下が
発生する。このため増幅回路部２０はこの電位eb
を増幅して出力ecを得る。第１図の回路構成では
出力epは次式になる。
の様にａ側に接続されている時、火炎は第１図の
等価回路Ｍの様に、抵抗RfとダイオードDfを有
する整流回路となるため、炎電流Ifは基準電位ea
から検知抵抗１５、フレームロツド１６，Df，
Rf、バーナ１７、接点ａを通りグランド電位eg
に流れる。（第１図矢印の方向）以上により検知
抵抗１５の両端にはeb＝If×Ｒ１５の電圧降下が
発生する。このため増幅回路部２０はこの電位eb
を増幅して出力ecを得る。第１図の回路構成では
出力epは次式になる。
ep＝ea−（１＋R23／R22）×eb
今、炎抵抗Rfは第５図に説明したように火炎
の燃焼状態に応じて変化する。つまり炎電流Ifが
変化し、出力epが変化する。このため出力電位ep
の値により炎の燃焼状態が判別できる。
の燃焼状態に応じて変化する。つまり炎電流Ifが
変化し、出力epが変化する。このため出力電位ep
の値により炎の燃焼状態が判別できる。
接点１９がｂ側に接続された場合には、電流If
は直流電流ecから接点ｂ、バーナ１７、Rf，Df、
フレームロツド１６、検知抵抗１５から基準電位
eaに流れようとするが、火炎の等価回路がＭの状
態であるため、ダイオードDfが逆バイアスされIf
はほとんど流れない。以上から検知抵抗１５の電
圧降下ebはほとんどOVとなり、出力ep＝eaとな
る。
は直流電流ecから接点ｂ、バーナ１７、Rf，Df、
フレームロツド１６、検知抵抗１５から基準電位
eaに流れようとするが、火炎の等価回路がＭの状
態であるため、ダイオードDfが逆バイアスされIf
はほとんど流れない。以上から検知抵抗１５の電
圧降下ebはほとんどOVとなり、出力ep＝eaとな
る。
しかしこの時フレームロツド１６とバーナ１７
の間の絶縁が劣下していると、等価回路はＭと並
列にＮの漏れ抵抗Rlが接続された形となる。この
時には抵抗Rlを通じて炎電流Ifが図の矢印とは逆
方向に流れる。このため検知抵抗１５には電位降
下−ebが発生し、出力epは基準電位eaよりも高い
値となる。第２図に炎電流Ifと出力電位epの関係
を示す。図で第１図の矢印方向に流れる電流Ifを
＋If、逆方向を−Ifとして示し、Ｘ域は接点１９
がａ側に、Ｙ域はｂ側に接続された状態を示す。
また図では基準電位eaと直流電源ecの関係をea＝
ec／２とした場合であるがこれ以外であつてもよい。
の間の絶縁が劣下していると、等価回路はＭと並
列にＮの漏れ抵抗Rlが接続された形となる。この
時には抵抗Rlを通じて炎電流Ifが図の矢印とは逆
方向に流れる。このため検知抵抗１５には電位降
下−ebが発生し、出力epは基準電位eaよりも高い
値となる。第２図に炎電流Ifと出力電位epの関係
を示す。図で第１図の矢印方向に流れる電流Ifを
＋If、逆方向を−Ifとして示し、Ｘ域は接点１９
がａ側に、Ｙ域はｂ側に接続された状態を示す。
また図では基準電位eaと直流電源ecの関係をea＝
ec／２とした場合であるがこれ以外であつてもよい。
今火炎がない時、消火している時はIfは零である
ためＸ，Ｙ域共出力ep＝eaとなる。バーナが燃焼
すると火炎が発生し、Ｘ域では電流Ifが大きく流
れ、Ｏ点、Ｙ域ではほとんど流れないＰ点にな
る。以上からＸ域で出力epが電位ed以下であれば
燃焼中、ed以上では失火と判定できる。また電位
ef以下であれば異常燃焼と判断して燃焼を停止す
ることも可能である。さらに電位efを常に保つよ
うに空気量や燃料の量を制御する空燃比制御にも
利用できる。
ためＸ，Ｙ域共出力ep＝eaとなる。バーナが燃焼
すると火炎が発生し、Ｘ域では電流Ifが大きく流
れ、Ｏ点、Ｙ域ではほとんど流れないＰ点にな
る。以上からＸ域で出力epが電位ed以下であれば
燃焼中、ed以上では失火と判定できる。また電位
ef以下であれば異常燃焼と判断して燃焼を停止す
ることも可能である。さらに電位efを常に保つよ
うに空気量や燃料の量を制御する空燃比制御にも
利用できる。
Ｙ域では電位eg以上になればフレームロツド１
６とバーナ１７の絶縁が劣下していると判断でき
るものである。
６とバーナ１７の絶縁が劣下していると判断でき
るものである。
以上の様に出力epの処理のみで種々の制御信号
として利用可能となる。
として利用可能となる。
Ｘ，Ｙ域の切替は外部信号により接点１９を切
替えるのみでよい。
替えるのみでよい。
第３図に別の実施例を示す。ここでは基準電位
eaを定電圧ダイオード２４と抵抗２５により安定
化している。これは第２図のＸ域の出力により
種々の制御を行なうため高精度を要する場合で直
流電流１０の電位ecが変化しても電流＋Ifに影響
しない。Ｙ域では絶縁不良の判定のみであるため
電圧変動が多少あつても大きな問題とはならな
い。
eaを定電圧ダイオード２４と抵抗２５により安定
化している。これは第２図のＸ域の出力により
種々の制御を行なうため高精度を要する場合で直
流電流１０の電位ecが変化しても電流＋Ifに影響
しない。Ｙ域では絶縁不良の判定のみであるため
電圧変動が多少あつても大きな問題とはならな
い。
スイツチング回路部１８は、演算増幅部２６に
より構成している。演算増幅器２６は出力がプツ
シユプル構成のものを使用しており、ハイ出力の
時は電位ecを、ロー出力時は電位egを出力するも
のである。抵抗２７，２８は入力電位ehを得るも
ので、入力電位eiがei＞ehの時、出力電位はハイ、
ei＜ehの時はロー出力となる。つまり入力電位ei
により第１図の接点１９の替りの働きをする。演
算増幅器２６の替りに論理ゲート回路であつても
よい。
より構成している。演算増幅器２６は出力がプツ
シユプル構成のものを使用しており、ハイ出力の
時は電位ecを、ロー出力時は電位egを出力するも
のである。抵抗２７，２８は入力電位ehを得るも
ので、入力電位eiがei＞ehの時、出力電位はハイ、
ei＜ehの時はロー出力となる。つまり入力電位ei
により第１図の接点１９の替りの働きをする。演
算増幅器２６の替りに論理ゲート回路であつても
よい。
発明の効果
以上説明したように本発明の燃焼検出回路は次
のような効果を有する。
のような効果を有する。
(1) フレームロツド１６には直流電圧が印加され
ているため、火炎電流の絶対値が検出可能とな
る。従つて交流印加による実効電流値を検出す
るよりも同電圧で大きな電流出力が得られ信頼
性が高い。
ているため、火炎電流の絶対値が検出可能とな
る。従つて交流印加による実効電流値を検出す
るよりも同電圧で大きな電流出力が得られ信頼
性が高い。
(2) スイツチング回路部の切替えによりフレーム
ロツドに逆電圧が印加され、火炎の整流特性の
有無を判定しフレームロツドの絶縁劣下を検知
できるため、交流印加方式と同等の高精度の絶
縁劣下検出が可能となり安全性が高い。
ロツドに逆電圧が印加され、火炎の整流特性の
有無を判定しフレームロツドの絶縁劣下を検知
できるため、交流印加方式と同等の高精度の絶
縁劣下検出が可能となり安全性が高い。
(3) 燃焼状態検知と絶縁劣下検知は外部回路から
の出力により任意の時に任意の検知に切替えら
れ、必要な時に必要な信号が即検出できる。さ
らに出力はepの電位のみで判定可能であり、マ
イクロコンピユータへ入力して使用する場合は
１つのＡ／Ｄ入力で良く簡単な回路構成とな
る。
の出力により任意の時に任意の検知に切替えら
れ、必要な時に必要な信号が即検出できる。さ
らに出力はepの電位のみで判定可能であり、マ
イクロコンピユータへ入力して使用する場合は
１つのＡ／Ｄ入力で良く簡単な回路構成とな
る。
(4) バーナ１７の電位は電源ecかグランドegのい
ずれかであり、常に低インピーダンスの電源１
０に接続される構成のため、バーナが燃焼機の
機体と同一電位であつてもこれがアンテナとな
りハム等のノイズの影響を受けることがなく安
定した信号検出が可能である。
ずれかであり、常に低インピーダンスの電源１
０に接続される構成のため、バーナが燃焼機の
機体と同一電位であつてもこれがアンテナとな
りハム等のノイズの影響を受けることがなく安
定した信号検出が可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す燃焼検出回路
の回路図、第２図は同特性図、第３図は同他の実
施例を示す回路図、第４図は従来例を示すバーナ
の構成図、第５図は同特性図、第６図はフレーム
ロツドに交流を印加した場合の特性図を示す。 ９……電源回路部、１０……直流電流、１４…
…炎検知回路部、１５……炎電流検出抵抗、１６
……フレームロツド、１７……バーナ、１８……
スイツチング回路部、２０……増幅回路部、ea…
…基準電位、If……炎イオン電流。
の回路図、第２図は同特性図、第３図は同他の実
施例を示す回路図、第４図は従来例を示すバーナ
の構成図、第５図は同特性図、第６図はフレーム
ロツドに交流を印加した場合の特性図を示す。 ９……電源回路部、１０……直流電流、１４…
…炎検知回路部、１５……炎電流検出抵抗、１６
……フレームロツド、１７……バーナ、１８……
スイツチング回路部、２０……増幅回路部、ea…
…基準電位、If……炎イオン電流。
Claims (1)
- １ バーナの燃焼火炎に挿入され、前記バーナと
の間の炎イオン電流により火炎の燃焼状態を検出
するフレームロツドと、直流電流とこの直流電流
を分圧して基準電位を得る構成の電源回路部と、
前記基準電位から炎電流検出抵抗を介して前記フ
レームロツドに接続された炎検知回路部と、前記
バーナに接続され、外部の制御信号に応じて前記
バーナの電位を前記直流電源のプラス電位とマイ
ナス電位に切替えるスイツチング回路部と、前記
炎電流検出抵抗の両端電位を増幅する増幅回路部
とからなる燃焼検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356485A JPS62142922A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 燃焼検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356485A JPS62142922A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 燃焼検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142922A JPS62142922A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH0584412B2 true JPH0584412B2 (ja) | 1993-12-01 |
Family
ID=17667162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28356485A Granted JPS62142922A (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 燃焼検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142922A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0713532B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1995-02-15 | 松下電器産業株式会社 | 燃焼検出回路 |
| DE4309454C2 (de) * | 1993-03-24 | 1997-03-06 | Dungs Karl Gmbh & Co | Ionisationsflammenwächter |
| US8986000B2 (en) | 2010-10-15 | 2015-03-24 | Honeywell International, Inc. | Flare pilot detection and ignition system |
| CN103857962A (zh) * | 2012-01-18 | 2014-06-11 | 霍尼韦尔国际公司 | 火炬引燃检测和点火系统 |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP28356485A patent/JPS62142922A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142922A (ja) | 1987-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |