JPH0611513Y2 - 燃焼制御器における電池消耗検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はガス爆発を防止するための燃焼制御器における
電池消耗検出装置に係わり、特に、電池を長時間使用可
能にする電池消耗検出装置に関する。

［従来の技術］ 電池を電源とする燃焼制御器において、消耗により電池
電圧が低下すると、携帯ラジオやテープレコーダの場合
とは異なり、イグナイタからスパークが飛ばず、また、
火炎検知装置が動作しない状態でガス弁を開く可能性が
あるため甚だ危険である。

そのため、従来、電源投入時に電池電圧を検出し、電池
電圧が規定値より低い場合には、それを表示すると共に
次の燃焼制御シーケンスをインターロックすることが行
われていた。

従来の電池消耗検出装置を第７図に示す。

図において、１は電池陽極接続端子を示し、他の三角記
号も同様である。

電池電圧が抵抗器２および３により分圧され、比較器７
の反転入力端子に加えられている。定電圧回路で得られ
る基準電圧８が比較器７の非反転入力端子に加えられて
いる。

比較器７の出力はフリップフロップ１０のセット端子に
加えられている。なお、比較器７はオープンコレクター
出力であるのでプルアップ抵抗器４が電源と出力端子間
に接続されている。

電源とグランド間に接続された抵抗器５とコンデンサ６
の直列回路の１次遅れ電圧がインバータ９により反転お
よび整形されてフリップフロップ１０のリセット端子に
加えられている。

この回路において、電源投入後、コンデンサ６が充電さ
れるとフリップフロップ１０のリセット端子はＬとな
り、その後、基準電圧と電池電圧の分圧された値とが比
較され、電池電圧が規定値以下であるときにフリップフ
ロップ１０のセット端子にＨ電圧が加わり、フリップフ
ロップはセットされＱ端子出力はＨとなり、この出力が
その後の燃焼制御シーケンスを禁止し、また、ガス弁を
閉じる。

電池電圧が最も低くなるのはガス弁の吸引コイルが通電
されているときで、そのときの電池電圧が規定値以下で
あると燃焼制御シーケンスが禁止されることになる。

［考案が解決しようとする課題］ 上記従来の回路では、ガス弁の吸引コイルが通電されて
いるときの電源電圧の規定値に対する大小関係が判断さ
れて、電源電圧が規定値より低い場合はフリップフロッ
プ１０にＱ端子出力がＨの状態として記憶される。その
状態ではガス弁を開くことが禁止される。

ところで、フリップフロップは電源あるいは入力端子に
ノイズが加わり出力が反転すると、その状態はノイズが
なくなっても回復されない。

第５図に燃焼制御器における火炎検出用熱電対起電力の
着火時の変化を示しているが、図から明らかなようにイ
グナイター作動期間には高周波のノイズが発生してい
る。

従来の回路において、ガス弁の吸引コイル通電が終了
し、電源電圧が上昇したとき上述の電源電圧の規定値に
対する大小関係において、電源電圧が低下していないと
判断される状態であればイグナイタのノイズによりフリ
ップフロップ１０のＱ端子出力がＨの状態からＬの状態
に反転しその状態が保持される恐れがある。

その場合イグナイタでアークが飛ばず、また、火炎検知
装置が動作しない状態でガス弁を開く可能性があるため
甚だ危険である。

ガス爆発を防止するために従来の回路では、ガス弁の吸
引コイル通電が終了し、電源電圧が上昇したときの電源
電圧の状態が判断されなければならない。その場合、電
源電圧はさほど下がらず、消耗していない電池の電圧と
の差は小さい。

電池接続の等価回路を第４図（ａ）に示す。電池の起動
力をＶ_０で、電池の内部抵抗をｒ_０で、また、回路のイ
ンピーダンスをｒで示すと、電源電圧ＶはＶ＝Ｖ_０×ｒ
／（ｒ＋ｒ_０）となるが、Ｖ_０およびｒ_０の使用時間に
伴う変化はアルカリ電池やマンガン電池で異なる。

通常、燃焼制御器はアルカリ電池およびマンガン電池の
双方が使用可能であり、上述の安全を考慮して、電池寿
命限度の電源電圧を実際使用可能電源電圧より大幅に高
くしなければならない。

第４図（ｂ）および（ｃ）にマンガン電池の使用時間に
対する電圧低下曲線を示す。

図（ｂ）は負荷抵抗２０Ω放電様式：４時間／日間欠の
場合を示し、図（ｃ）は負荷抵抗１０Ω放電様式：４時
間／日間欠の場合を示す。

図から分かるようにマンガン電池では、電池電圧の使用
限度の値により電池寿命が大きく異なってくる。

従って、従来の燃焼制御器における電池消耗検出装置で
は安全を考慮して電池寿命を実際使用可能の寿命より著
しく短くせざるを得なかった。

また、イグナイタで発生するノイズによる上記不利を避
けるためには、高価なノイズ除去装置を付けなければな
らないという問題があった。

本考案は上記問題点を解決するためになされたもので電
池寿命を実際使用可能の寿命に近づける燃焼制御器にお
ける電池消耗検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案による燃焼制御器における電池消耗検出装置は、
基準電圧を演算増幅器または比較器の一方の入力端子に
入力し、電池電圧を一定比に分圧した電圧または電池電
圧から一定値を減じた電圧を前記演算増幅器または比較
器の他方の入力端子に入力し、前記演算増幅器または比
較器の出力を能動素子を介して前記演算増幅器または比
較器の入力端子に正帰還し、電池電圧が、イグナイタが
動作可能である範囲に決められた所定のしきい値電圧よ
り低下した状態を、前記演算増幅器または比較器の出力
に保持させるものである。

また、上記燃焼制御器における電池消耗検出装置におい
て、能動素子としてバイポーラトランジスタを使用する
ものである。

［作用］ 一旦、電池消耗を検出する演算増幅器または比較器が電
池電圧の低下を検出し、電池電圧低下の状態を出力する
と、その出力は能動素子により演算増幅器または比較器
の入力に正帰還され、電池電圧が上昇しても出力の状態
は変化しなくなる。

ノイズにより、演算増幅器または比較器の出力が瞬時に
反転しても、前記正帰還用能動素子にノイズ周波数より
十分低い遮断周波数のものを用いれば、正帰還用能動素
子の状態は変化せず、演算増幅器または比較器の入力の
状態にノイズが及ぼす影響がなくなれば、演算増幅器ま
たは比較器の出力の状態は元の状態となる。

正帰還用能動素子のベースまたはゲートにＲＣ一次遅れ
回路の電圧が加えれるようにすれば、耐ノイズ性はさら
に高められる。

このようにイグナイタによるノイズ誤動作がなくなるの
で、ガス弁吸引コイル通電時の電池電圧で電池消耗を検
出させることができる。

従って、電池寿命をイグナイタ動作可能の範囲に限れ
ば、電池消耗検出装置がインターロックしないときは確
実にガスの着火が行われることになる。

このようにして、電池はイグナイタ動作可能の限界まで
使えるようになり、電池を安全かつ有効に使用すること
が可能となる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本考案実施例の燃焼制御器における電池消耗検出装
置を示す回路図である。

図において７は比較器であり、電池電圧が抵抗器２およ
び３により分圧され、比較器７の非反転入力端子に加え
られている。

また、定電圧回路で得られる基準電圧源８の電圧が抵抗
器１１および１２で分圧され比較器７の反転入力端子に
加えられている。

比較器７の反転および非反転入力端子間に接続されてい
るコンデンサ１３はノイズ除去用のものである。

比較器７の反転入力端子と電源間に接続されているトラ
ンジスタ１４のベースには比較器７の出力端子と電源間
に接続されている抵抗器１６および１５の直列回路の接
続点が接続されており、抵抗器１６に並列にコンデンサ
１７が接続されている。

抵抗器１５，１６およびコンデンサ１７の直並列回路は
電源の＋端子と比較器７の出力端子間で一次遅れ回路を
構成している。

２３は比較器であり、定電圧回路で得られる基準電圧源
２０の電圧が抵抗器２１および２２で分圧され非反転入
力端子に加えられている。

比較器２３の出力端子は、電源とグランド間のトランジ
スタ２７，抵抗器２６，保持コイル３０およびトランジ
スタ３１の直列回路におけるトランジスタ２７のベース
に抵抗器２５を介して接続されている。また、抵抗器２
４を介して電源に接続されている。

トランジスタ３１は他の制御回路によりガス弁の開閉を
制御するために設けているが、トランジスタの代わりに
リレーを用いてもよい。

さらに、比較器２３の出力端子は、コンデンサ２９を介
してグランドに、また、ダイオード２８を介して比較器
７の出力端子に接続されている。

保持コイル３０の巻かれているガス弁は第３図に示すよ
うに２重コイル式となっている。

図において、ａは弁、ｂはコイルバネ、ｃは磁性体で作
られたプランジャ、ｄは磁性体でつくられたヨーク、ｅ
はバルブロッド、ｆはスペーサ、ｇはディスクである。

ヨークｄとプランジャｃとで形成される磁気回路に同方
向の起磁力を加えるように吸着コイル３２と保持コイル
３０が巻かれている。

プランジャｃの上下動はスペーサｆ，ディスクｇおよび
バルブロッドｅを介して弁ａに伝えられる。弁ａの上に
は図示していないバルブポートが配置されており、図の
ように弁ａが上昇しているときはガス弁が閉じられてい
る。

このとき、ヨークｄとプランジャｃとの間の隙間が大き
く、磁気回路の磁気抵抗が大きく、保持コイル３０のみ
の起磁力では磁気回路を通る磁束が小さいためヨークｄ
とプランジャｃの吸引力はコイルバネｂの弾力より小さ
く弁は閉じられた状態に保たれる。

この状態で、吸着コイル３２に大きい電流を流すと、磁
気回路を通る磁束が大きくなりヨークｄとプランジャｃ
の吸引力はコイルバネｂの弾力に打勝ちプランジャｃが
下降し、弁が開かれる。

そして、ヨークｄとプランジャｃとの間の隙間が小さく
なるので、磁気回路の磁気抵抗が小さくなり磁気回路を
通る磁束が大きくなるため、吸着コイル３２の電流を切
ってもヨークｄとプランジャｃの吸引力はコイルバネｂ
の弾力より大きく弁は開かれた状態に保たれる。

さらに、その状態で、保持コイル３０の電流をきると起
磁力が０となりコイルバネｂの弾力により弁ａおよびプ
ランジャｃが上昇し弁が閉じられる。

このように、２重コイル式ガス弁は吸着コイルに電流を
流すことにより弁が開かれ、保持コイルに流れる電流を
切ることにより弁が閉じられる。

第１図の回路おいて、電源投入直後にはコンデンサ１７
が充電されておらず、トランジスタ１４のベース電圧が
高くトランジスタ１４は遮断されている。

抵抗器２と３で分圧された電池電圧と抵抗器１１と１２
で分圧された基準電圧源８の電圧とが比較器７で比較さ
れ、電池電圧が基準値に達しない場合は比較器７の出力
がＬとなり、基準値以上の場合は比較器７の出力がＨと
なるように構成されており、電池電圧が上記基準値以上
のときイグナイタは点火可能のように設計されている。

抵抗器２の代わりにダイオードまたはツェナーダイオー
ド等を順方向に接続し、電池電圧から一定値を減じた電
圧を比較してもよい。

図示していない電源スイッチが投入されると、イグナイ
タが作動し、また、吸着コイルも作動する。

そのとき電池電圧が低下し上記基準値以下となると比較
器７の出力トランジスタが導通する。

（比較器７はオープンコレクター出力） すると、抵抗器１６および１５に電流が流れ、また、コ
ンデンサ１７が充電されトランジスタ１４のベース電圧
が低下しトランジスタ１４が導通する。トランジスタ１
４のコレクタ電流により比較器７の反転入力端子の電圧
は高くなり、それ以後、吸着コイルがオフとなり電池電
圧が上昇しても比較器７の出力Ｌの状態が持続する。

コンデンサ１７は電源投入時の不安定状態をラッチする
のを禁止するために設けられいるが、コンデンサ１７の
代わりに想像線で示しているコンデンサ１８または１９
を用いることもできる。

このようにして、吸着コイルの作動時に電池電圧が基準
値以下となる場合は比較器７の出力Ｌの状態がラッチさ
れる。

比較器２３は負帰還されており非反転入力端子と反転入
力端子の電圧は等しくなり、また、非反転入力端子には
一定電圧が加えられている。従って、保持コイル３０と
抵抗器２６の接続点の電圧は一定となり、トランジスタ
３１が導通しているときは保持コイル３０に一定電流が
流れる。ただし、上述のように吸着コイル作動時に電池
電圧が基準値以下となり比較器７の出力がＬとなるとき
は、ダイオード２８に電流が流れトランジスタ２７のベ
ース電圧が低くなりトランジスタ２７が遮断されて、保
持コイルに電流が流れず、ガス弁が閉じられる。

第２図にイグナイタの回路を示す。

トランジスタ４０が図示していない制御回路により導通
されると、トランジスタ４２のベース電流がトランス４
１のコイル４１ａおよび抵抗器４３を通って流れ、トラ
ンジスタ４２が導通する。

トランジスタ４２のコレクタ電流がコイル４１ｂに流れ
ると、コイル４１ａに起電力が発生しトランジスタ４２
のベース電圧が低くなりトランジスタ４２が遮断され
る。

このようにして、コイル４１ｂに断続的に電流が流れる
と、コイル４１ｃに起電力が発生し、ダイオード４４お
よびトランス４９のコイル４９ａに電流が流れコンデン
サ４８が充電される。

すると、２端子サイリスタ４６の端子間電圧が高くなり
一定値を越えると、２端子サイリスタ４６が導通し、コ
ンデンサ４８の電荷は急速に放電し、トランス４９の２
次コイル４９ｂに高電圧が発生しバーナ５０と電極間に
アークが飛ぶ。

このアークによりガスが着火される。

なお、ダイオード４７はコイル４９ａの逆起電圧によ
り、逆耐圧を越える電圧が２端子サイリスタ４６に加わ
らないようにするため設けられており、抵抗器４５はイ
グナイタ停止時にコンデンサ４８の電荷を放電させるた
めに設けられている。

第６図にこの実施例の電池消耗検出装置が応用された燃
焼制御器の作動のタイムチャートを示す。

電源スイッチ投入後２乃至６秒の間イグナイタが作動す
る。その間０．２乃至０．３秒の間吸着コイルに電流が
流れガス弁が開かれる。

ガスが着火しバーナの火炎部に配置されているパイロッ
トサーモカップルの起電力が規定値より高くなると着火
が検出される。電源投入から３６秒の間、燃焼室の上部
に配置されている酸欠または排気路閉塞検出用の不燃防
止サーモカップルにより酸欠または排気路閉塞が検出さ
れる。

異状がある場合は異状表示用ＬＥＤにより表示される。

このように、吸着コイルオン期間は電源投入の初期であ
り、そのとき電池電圧が低下するが、電池消耗検出装置
が保持コイルの電流を禁止する電圧より高ければガス弁
は開かれた状態になるが、イグナイタが作動しガスに着
火されるのでガス爆発は発生しない。

本考案の実施例は以上のように構成されているが考案は
これに限られず、例えば、能動素子としてサイリスタ等
も使用可能である。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案による電池消耗検出装置はイ
グナイタで発生するノイズに影響されることなく電池消
耗を確実に検出するので、電池寿命を使用可能の限界に
近付けることができ、電池使用期間を長くするという効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例である電池消耗検出装置の回路
図、第２図はイグナイタの回路図、第３図は２重コイル
式ガス弁の断面図、第４図（ａ）はマンガン電池の使用
状態を示す等価回路、第４図（ｂ）および（ｃ）はマン
ガン電池の放電特性を示すグラフ、第５図はイグナイタ
作動時に熱電対起電力の増幅器出力電圧を示すグラフ、
第６図は本考案が適用された燃焼制御器の作動を示すタ
イムチャート、第７図は従来の電池消耗検出装置を示す
回路図である。 １…電池陽極接続端子、２，３，４，５…抵抗器、６…
コンデンサ，７…比較器、８…基準電圧源、９…インバ
ータ、１０…フリップフロップ、１１，１２…抵抗器、
１３…コンデンサ、１４…トランジスタ、１５，１６…
抵抗器、１７…コンデンサ、２０…基準電圧源、２１，
２２…抵抗器、２３…比較器、２４，２５，２６…抵抗
器、２７…トランジスタ、２８…ダイオード、２９…コ
ンデンサ、３０…保持コイル、３１…トランジスタ、３
２…吸着コイル。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基準電圧を演算増幅器または比較器の一方
   の入力端子に入力し、電池電圧を一定比に分圧した電圧
   または電池電圧から一定値を減じた電圧を前記演算増幅
   器または比較器の他方の入力端子に入力し、前記演算増
   幅器または比較器の出力を能動素子を介して前記演算増
   幅器または比較器の入力端子に正帰還し、電池電圧が、
   イグナイタが動作可能である範囲に決められた所定のし
   きい値電圧より低下した状態を、前記演算増幅器または
   比較器の出力に保持させることを特徴とする燃焼制御器
   における電池消耗検出装置。
2. 【請求項２】能動素子がバイポーラトランジスタである
   請求項１の燃焼制御器における電池消耗検出装置。
3. 【請求項３】前記バイポーラトランジスタのベースに、
   コンデンサおよび抵抗器の直列回路または直並列回路の
   接続点を接続することにより一次遅れ回路の電圧が印加
   されている請求項２の燃焼制御器における電池消耗検出
   装置。