JPH0721332B2 - 石油燃焼器の制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、気化ヒータによりバーナボディを加熱し気化
温度に到達したことを検知すると前記ヒータの通電を停
止し且つ燃焼中は燃焼熱のヒートバックにより液体燃料
の気化を行なう石油燃焼器の制御回路に関する。

（ロ） 従来の技術 一般に炎に整流作用があることを利用して、フレームロ
ッドを用いて燃焼状態の良否を検出する技術が特開昭57
−14121号公報、特開昭57−14122号公報等に開示されて
いる。

（ハ） 発明が解決しようとする問題点 しかし、フレームロッドが該ロッドを含む検出回路に異
常事態が発生すると、その異常が発生したか否かを判断
する方法がない。このため異常事態が発生すると、酸欠
状態であるにも拘らず酸欠状態でないと前記検出回路が
判断することもあって思わぬ事故が発生するといった欠
点があった。

そこで、本発明は燃焼中において酸欠等により燃焼熱に
よるヒートバック量が減少してきた場合に、危険な状態
に至る前に燃焼を停止させるようにして、酸欠による事
故発生を防止せんとするものである。

（ニ） 問題点を解決するための手段 このために本発明は、実施例で詳述するように、気化ヒ
ータ（16）によりバーナボディ（３）を加熱し気化温度
に到達したことを検知すると前記ヒータの通電を停止し
且つ燃焼中は燃焼熱のヒートバックにより液体燃料の気
化を行なう石油燃焼器に於いて、室内温度と設定温度と
の差が所定状態となると切換信号を出力する室温検知回
路（32）と、該検知回路（32）からの切換信号に基づき
燃焼状態を強状態から弱燃焼状態に切換える強弱切換回
路（33）と、前記バーナボディ（３）の温度が第１の所
定温度に到達すると出力を反転し該第１の所定温度より
低い第２の所定温度に到達するとその反転された出力を
反転する第１の比較器（23）と、弱燃焼状態のときには
前記バーナボディ（３）の温度が前記第１と第２の所定
温度の間の第３の所定温度に到達すると出力を反転し該
第３の所定温度より低い第４の所定温度に到達するとそ
の反転された出力を反転すると共に強燃焼状態のときに
は下限反転レベルを前記第４の所定温度より低い第５の
所定温度とする第２の比較器（28）と、燃焼を開始して
から所定時間後にタイムアップ信号を出力するタイマ
（38）と、該タイマ（38）からのタイムアップ信号か第
１の所定温度に到達したときの第１の比較器（23）から
の出力により前記ヒータ（16）の通電を停止させるノア
回路（36）と、弱燃焼状態で第４の所定温度に強燃焼状
態では第５の所定温度に到達したときの第２の比較器
（28）からの出力に基いて燃焼を停止させる制御回路
（43）とから構成したものである。

（ホ） 作用 弱燃焼の場合には燃焼炎が小さいがバーナボディ（３）
の近くに形成されるためヒートバック量が大きく、逆に
強燃焼の場合には燃焼炎が大きいがバーナボディ（３）
より遠くに形成されるためヒートバック量が小さいとい
う理由によって、強燃焼の場合の第２の比較器（28）が
反転する温度を弱燃焼の場合より低く設定している。
今、弱燃焼している状態で、酸素濃度の低下に従い炎が
不安定となると、燃焼炎によるバーナボディ（３）への
ヒートバック量が減少し、前記ボディ（３）の温度は低
下してくる。そして第２の所定温度にまで降下してくる
と、第１の比較器（23）は低レベルを出力するが、また
タイマ（38）により所定時間が経過していればノア回路
（36）によって気化ヒータ（16）は通電されない。そし
て更にバーナボディ（３）の温度が低下して第４の所定
温度にまで低下すると第２の比較器（28）は低レベルを
出力し、リレー制御回路（43）によって燃焼は停止する
ことになる。

また室温検知回路（32）によって室内検知温度が設定温
度に到達していない場合には、強弱切換回路（33）によ
り強燃焼となっている。この強燃焼状態に於いて前述の
ようなヒートバック量が減少して、バーナボディ（３）
の温度が低下して第４の所定温度になっても第２の比較
器（28）の出力は反転しない。そして更に温度が低下し
て第５の所定温度まで低下すると、前述の如く第２の比
較器（28）は低レベルを出力し、リレー制御回路（43）
によって燃焼は停止する。

（ヘ） 実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づき詳述する。（１）
は給気筒で、該給気筒（１）の上面開口（２）を介して
給気されるバーナボディ（３）内には後述のバーナモー
タ（４）により回転する回転軸（５）に固定される円す
い状のロータリコーン（６）、ロータリプレート（７）
及び拡散混合板（８）が配設される。（９）は周側面に
炎口（10）が所定間隔を存して穿設されるバーナヘッド
で、周側面の内外に金網（11）が固定されている。（1
2）は電磁ポンプで、給油管（13）を介して前記コーン
（６）上に灯油を供給する。（14）は前記炎口（10）に
臨んで配設される点火プラグ、（15）はバーナヘッド
（９）に形成される炎のイオン電流を検出するフレーム
ロッドである。（16）は前記バーナボディ（３）を加熱
するための気化ヒータ、（17）は該ヒータ（16）により
加熱されたバーナボディ（３）の温度を検知する負特性
のバーナサーミスタである。

（18）は使用者により操作される運転スイッチで、該ス
イッチ（18）が閉成されるとトランス（19）、定電圧回
路（20）により制御回路（21）にDC電源が供給される。

次に第１図に基づき前記制御回路（21）について、詳述
する。抵抗（22）は一端がＶ_DD電源に接続され他端が前
記バーナサーミスタ（17）に接続され、該抵抗（22）と
バーナサーミスタ（17）との接続点は第１の制御手段で
ある第１の比較器（23）の反転入力端子に接続されてい
る。該比較器（23）の非反転入力端子は抵抗（24）と
（25）との接続点に接続され、該非反転入力端子と出力
端子との間にはディファレンシャル用の帰還抵抗（26）
が設けられている。（27）は比較器（23）の出力端子に
接続されるプルアップ用抵抗である。（28）は第２の制
御手段である第２の比較器で、反転入力端子は前記抵抗
（22）とバーナサーミスタ（17）との接続点に接続さ
れ、非反転入力端子は抵抗（29）と（30）との接続点に
接続され、また非反転入力端子と出力端子との間にはデ
ィファレンシャル用の帰還抵抗（31）が設けられてい
る。

（32）は室温検知回路で、使用者により任意に設定され
た設定温度と室内検知温度とを比較し設定温度の方が高
ければ強弱切換回路（33）に切換信号を出力する。この
とき切換回路（33）は第４リレー（34）を消磁しそのス
イッチ（34A）を開成して電磁ポンプ（12）を強発振さ
せて灯油供給量を多くするように制御すると共に、高レ
ベルを出力する。従ってこの強燃焼状態にあっては、前
記第２の比較器（28）の非反転入力端子のレベルは抵抗
（29）（35）との合成抵抗値及び抵抗（30）の抵抗値と
の分割電位となる。一方室内検知温度が設定温度以上と
なれば、強弱切換回路（33）は第４リレー（34）を励磁
させそのスイッチ（34A）を閉成して前記ポンプ（12）
を弱発振させて灯油供給量を少なくするように制御する
と共に低レベルを出力する。このため、この弱燃焼状態
にあっては前記第２の比較器（28）の非反転入力端子の
レベルは抵抗（30）（35）の合成抵抗値及び抵抗（29）
の抵抗値の分割電位となる。

従って前記比較器（23）は、前記バーナボディ（３）の
温度が第１の所定温度に上昇すると高レベル出力を出力
し該第１の所定温度より低い第２の所定温度に降下する
と低レベル出力を出力する。また第２の比較器（28）
は、弱燃焼状態にあってはバーナボディ（３）の温度が
前記第１と第２の所定温度の間の第３の所定温度に上昇
すると高レベルを出力し、第３の所定温度より低く前記
第２の所定温度より低い第４の所定温度に降下すると低
レベルを出力するものである。また一方強燃焼状態にあ
ってはバーナボディ（３）温度が前記第３の所定温度よ
り低い第６の所定温度に上昇すると高レベルを出力し、
第４の所定温度より低い第５の所定温度に降下すると低
レベルを出力するものである。このように強燃焼の場合
の第２の比較器（28）が反転する温度を弱燃焼より低く
設定したのは、弱燃焼の場合には燃焼炎が小さいがバー
ナボディ（３）の近くに形成されるためヒートバック量
が大きく、逆に強燃焼の場合には燃焼炎が大きいがバー
ナボディ（３）より遠くに形成されるためヒートバック
量が小さいという理由による。

（36）はノア回路で、一方の入力端子は抵抗（37）を介
して前記第１の比較器（23）に接続され、他方の入力端
子は後述のタイマ（38）に接続されており、出力端子は
抵抗（39）を介してトランジスタ（40）のベースに接続
されている。該トランジスタ（40）のエミッタは接地さ
れ、コレクタは第１リレー（41）を介してＶ_DD電源に接
続されている。該リレー（41）が励磁すると、そのスイ
ッチ（41A）が閉成し気化ヒータ（16）を通電させる。

また第２の比較器（28）の出力端子は、抵抗（42）を介
してＶ_DD電源に接続すると共に、タイマ（38）及びリレ
ー制御回路（43）に接続される。タイマ（38）は、前記
比較器（28）の高レベル出力を入力したときから計数し
所定時間例えば20分間経過したときに高レベルのタイム
アップ信号を前記ノア回路（36）に出力する。前記リレ
ー制御回路（43）は前記第２の比較器（28）の高レベル
出力を受けると第２リレー（44）を励磁させそのスイッ
チ（44A）を閉成しバーナモータ（４）及び温風吹出フ
ァンモータ（45）を運転させ、バーナボディ（３）内に
空気を送りプリパージを開始させる。そしてこの制御回
路（43）は、高レベル出力を受けてから約10秒後に第３
リレー（46）を励磁させそのスイッチ（46A）を閉成
し、電磁ポンプ（12）及び点火プラグ（14）に通電し、
点火動作を開始する。

（47）はオア回路で、一方の入力端子は前記抵抗（37）
を介して第１の比較器（23）の出力端子に他方の入力端
子はインバータ（48）を介してタイマ（38）とノア回路
（36）の入力端子との接続点に接続されている。（49）
は換気すべきことを促すための警告灯で、一端は前記オ
ア回路（47）の出力端子に他端は抵抗（50）を介してＶ
_DD電源に接続されている。

（51）は燃焼停止回路で、室温検知回路（32）より室内
検知温度が設定温度より２℃上廻った場合の燃焼停止信
号を受けるとタイマ（38）及びリレー制御回路（43）に
リセット信号を送るものである。リレー制御回路（43）
はこのリセット信号を受けると、第３リレー（46）を直
ちに消磁してそのスイッチ（46A）を開成し電磁ポンプ
（12）は運転を停止し、また約１分間ポストパージを行
なった後第２リレー（44）を消磁してそのスイッチ（44
A）を開成し温風吹出ファンモータ（45）及びバーナモ
ータ（４）の運転を停止させる構成である。

以上の構成により以下動作について説明する。先ず使用
者が運転スイッチ（18）を閉成すると、トランス（1
9）、定電圧回路（20）により制御回路（21）にDC電源
が供給される。従ってバーナボディ（３）は温度が低い
ためバーナサーミスタ（17）の抵抗値は大きく、両比較
器（23）（28）は共に低レベル出力を出力し、タイマ
（38）も低レベル出力である。従ってノア回路（36）は
両入力とも低レベルであるから、高レベルを出力してト
ランジスタ（40）を導通させて第１リレー（41）を励磁
させそのスイッチ（41A）を閉成させて気化ヒータ（1
6）に通電する。従ってバーナボディ（３）は加熱され
て昇温する。このとき室内検知温度より設定温度の方が
高いことを室温検知回路（32）が検知するため、強弱切
換回路（33）は第４リレー（34）を消磁してそのスイッ
チ（34A）を開成して電磁ポンプ（12）を強発振可能と
している。また切換回路（33）は高レベルを出力するか
ら、第２の比較器（28）の基準レベルは抵抗（29）、
（35）の合成抵抗値と抵抗（30）の抵抗値との分割電位
となって、反転する電位のレベルは弱燃焼に比して夫々
高く言い換えれば温度は低く設定される。さて前述の昇
温に伴い前記サーミスタ（17）の抵抗値が小さくなって
第４図に示す如く第６の所定温度に到達すると、第２の
比較器（28）は出力を反転して高レベルを出力する。こ
のためリレー制御回路（43）は第２リレー（44）を励磁
してそのスイッチ（44A）を閉成し、バーナモータ
（４）及び温風吹出ファンモータ（45）を運転させ、バ
ーナボディ（３）に空気を送りプリパージを開始する。
そしてこのときから約10秒が経過すると、リレー制御回
路（43）は第３リレー（46）を励磁してそのスイッチ
（46A）を閉成するので、電磁ポンプ（12）及び点火プ
ラグ（14）が通電され点火動作を開始する。即ち給油管
（13）を介してロータリコーン（６）上に灯油が滴下
し、バーナボディ（３）内でロータリプレート（７）及
び拡散混合板（８）により気化ガスと燃焼空気との混合
気が作られ、これが炎口（10）より噴出し点火プラグ
（14）により着火され、燃焼が開始することになる。

一方前記第２の比較器（28）の高レベル出力によりタイ
マ（38）は経時動作を開始するが、20分間を経過するま
では該タイマ（38）は低レベルを出力するのでインバー
タ（48）により反転されてオア回路（47）は高レベルを
出力し警告灯（49）は点灯しない。

そして燃焼が開始されても気化ヒータ（16）は通電され
ており、更には燃焼炎によりバーナボディ（３）が加熱
されてこのヒートバックによっ温度上昇する。このとき
第１の所定温度に到達すると、サーミスタ（17）の抵抗
値が減少し第１の比較器（23）は高レベルを出力する。
従ってトランジスタ（40）は非導通となり第１リレー
（41）は消磁し、そのスイッチ（41A）が開成して気化
ヒータ（16）は非通電となる。やがて第２の比較器（2
8）が高レベルを出力してから約20分間が経過すると、
タイマ（38）より高レベルのタイムアップ信号が出力さ
れてノア回路（36）の出力を低レベルに保持し、気化ヒ
ータ（16）の非通電状態を保持することになる。この20
分間については、バーナボディ（３）の温度が安定する
までの時間を考慮したものであり、更には燃焼が開始さ
れてから酸欠状態となってフレームセンサ（15）が異常
状態を検知する前に気化ヒータ（16）を非通電とするこ
とを考慮したものである。

このようにして燃焼が行なわれて、酸素濃度が低下する
と、フレームロッド（15）と炎の間の抵抗が増加し炎電
流が低下する。これは酸素濃度の低下により赤火となっ
たり炎のリフティング状態となったりするためである。
ここで何らかの事故により、フレームロッド（15）がバ
ーナヘッド（９）や金網（11）に接触したり、赤火によ
るススの発生により現実の炎の状態よりも多く炎電流を
検知することとなって、酸素濃度が低下しても炎電流が
低下せずフレームロッド（15）では斯る異常状態を検知
できない。

しかし、酸素濃度の低下に従い炎が不安定となると、燃
焼炎によるバーナボディ（３）へのヒートバック量が減
少し、バーナボディ（３）の温度は低下する。このと
き、室内検知温度が設定温度より２℃程上廻っていない
場合は、室温検知回路（32）が燃焼停止信号を出力して
いないので、燃焼停止回路（51）はリセット信号をタイ
マ（34）及びリレー制御回路（43）に送出していないの
で燃焼は停止になっていない。やがてバーナボディ
（３）の温度が第３図に示すように第２の所定温度にま
で降下してくると、第１の比較器（23）は低レベル出力
に反転する。このため、前記タイマ（38）の高レベル出
力はインバータ（48）により反転されているので、オア
回路（47）の両入力は低レベルであるから警告灯（49）
は点灯し、使用者に異常燃焼が行なわれているので換気
を促す。またこのとき、ノア回路（36）はタイマ（38）
からの入力が高レベルであるから、トランジスタ（40）
を非導通としており、第１リレー（41）を励磁させない
から気化ヒータ（16）は通電されない。そして更にバー
ナボディ（３）の温度が低下し、第４の所定温度に低下
しても第２の比較器（28）の出力は反転しないが、第５
の所定温度にまで低下すると、第２の比較器（28）の出
力は反転して低レベルとなるので、タイマ（38）はリセ
ットされると共にリレー制御回路（43）は第３リレー
（46）を消磁して電磁ポンプ（12）の運転を停止し、更
にポストパージを行なった後第２リレー（44）を消磁し
て温風吹出ファンモータ（45）及びバーナモータ（４）
の運転を停止させることになる。

以上は強燃焼状態のときに異常事態が発生した場合であ
るが、次に弱燃焼状態のときに異常事態が発生した場合
について以下述べる。尚この弱燃焼の場合には燃焼炎は
小さいがバーナボディ（３）の近くに形成されるためヒ
ートバック量が大きいために、強燃焼状態のときより弱
燃焼状態の方が第２の比較器（28）の反転する電位のレ
ベルを低く設定しており、言い換えれば温度は高く設定
している。この弱燃焼状態は室内検知回路（32）により
室内検知温度が設定温度に達したことが検知されたとき
に、強弱切換回路（33）が第４リレー（34）を励磁して
そのスイッチ（34A）を閉成して電磁ポンプ（12）を弱
発振させることにより行なわれる。このとき強弱切換回
路（33）は、低レベルを出力するので第２の比較器（2
8）の基準レベルは抵抗（30）（35）の合成抵抗値と抵
抗（29）の抵抗値との分割電位となり、前述の如く第２
の比較器（28）の反転する電位のレベルは低く設定さ
れ、言い換えれば温度は高く設定されている。

ここで、この弱燃焼状態に於いて酸素濃度が低下しても
炎電流が低下せずフレームロッド（15）では斯る異常状
態を検出できないような事態が発生すると、バーナボデ
ィ（３）の温度は低下することになる。そして温度低下
によって第３図に示す第２の所定温度になると、第１の
比較器（23）の出力は低レベルとなり、前述の如く警告
灯（49）は点灯し、使用者に異常燃焼が行なわれている
ので換気を促す。またノア回路（36）はタイマ（38）か
らの入力が高レベルであるから、トランジスタ（40）は
非導通で第１リレー（41）は消磁しており気化ヒータ
（16）は通電されない。そして更にバーナボディ（３）
の温度が低下して第４の所定温度になると第２の比較器
（28）の出力は反転して低レベルとなる。従ってタイマ
（38）はリセットされると共にリレー制御回路（43）は
第３リレー（46）を消磁して電磁ポンプ（12）の運転を
停止し、ポストパージを行なった後第２リレー（44）を
消磁して温風吹出ファンモータ（45）及びバーナモータ
（４）の運転を停止させることになる。

（ト） 発明の効果 以上のように本発明は、燃焼中において酸欠等により燃
焼炎によるヒートバック量が減少してきた場合に危険な
状態に至る前に燃焼を停止させることができるから、酸
欠による事故発生を防止できて安全である。然も、弱燃
焼の場合には燃焼炎は小さいがバーナボディの近くに形
成されるためヒートバック量が大きく、強燃焼の場合に
は燃焼炎は大きいが、バーナボディの遠くに形成される
ことを考慮して、バーナボディの温度を検知して所定温
度に到達した際に燃焼を停止させるにつき、その判定温
度を強燃焼状態より弱燃焼状態の方を高くしたから、よ
り確実に酸欠による事故発生を防止できる。従って特に
フレームロッド等を用いて燃焼状態の良否を検出するよ
うな燃焼状態検出装置を有する燃焼器にあっては、斯る
検出装置が故障した場合に特に顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御回路図、第２図は
燃焼制御に係る制御回路図、第３図はバーナ部分を示す
縦断面図、第４図は燃焼とバーナボディ温度との関係図
である。 （３）……バーナボディ、（16）……気化ヒータ、（1
7）……バーナサーミスタ、（21）……制御回路、（2
3）……第１の比較器、（28）……第２の比較器、（3
2）……室温検知回路、（33）……強弱切換回路、（3
6）……ノア回路、（38）……タイマ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 好夫 群馬県邑楽郡大泉町大字坂田180番地 東 京三洋電機株式会社内 (72)発明者 大澤 岳史 群馬県邑楽郡大泉町大字坂田180番地 東 京三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−37628（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気化ヒータによりバーナボディを加熱し気
   化温度に到達したことを検知すると前記ヒータの通電を
   停止し且つ燃焼中は燃焼熱のヒートバックにより液体燃
   料の気化を行なう石油燃焼器に於いて、室内温度と設定
   温度との差が所定状態となると切換信号を出力する室温
   検知回路と、該検知回路からの切換信号に基づき燃焼状
   態を強状態か弱燃焼状態かに切換える強弱切換回路と、
   前記バーナボディの温度が第１の所定温度に到達すると
   出力を反転し該第１の所定温度より低い第２の所定温度
   に到達するとその反転された出力を反転する第１の制御
   手段と、弱燃焼状態のときには前記バーナボディの温度
   が前記第１と第２の所定温度の間の第３の所定温度に到
   達すると出力を反転し該第３の所定温度より低い第４の
   所定温度に到達するとその反転された出力を反転すると
   共に強燃焼状態のときには下限反転レベルを前記第４の
   所定温度より低い第５の所定温度とする第２の制御手段
   と、燃焼を開始してから所定時間後にタイムアップ信号
   を出力するタイマと、該タイマからのタイムアップ信号
   か第１の所定温度に到達したときの第１の制御手段から
   の出力により前記ヒータの通電を停止させる回路と、弱
   燃焼状態で第４の所定温度に強燃焼状態では第５の所定
   温度に到達したときの第２の制御手段からの出力に基い
   て燃焼を停止させる制御回路とから成る石油燃焼器の制
   御回路。