JPS5834724B2 - ネンシヨウアンゼンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱電対を用いた燃焼安全装置に関するものであ
る。

燃焼炎検知センサに熱電対を用いた方式としてガス風呂
釜、ガス瞬間湯沸器などに使用されている押し廻し安全
弁方式がある。

従来から使われているこの方法は、押しボタン、つまみ
等の押圧で弁が開き、燃料に点火すると共に着火によっ
て生じる燃焼炎で電磁石を動作させ、上記電磁石と連動
するように構成された弁を開位置に保持吸着させる構造
である。

また他の方式として、熱電対超電力で直接電磁リレーを
動作させその接点でガス弁等の燃焼制御器（例えば、点
火器、タイマなど）を制御するものもある。

しかしこれらの熱電対を使った方式は応答速度が遅い為
、着火しているにもかかわらず燃焼検出が遅れ、点火操
作に手間取る。

特に電磁石で弁を開位置に保持させる安全弁方式は周知
の如く燃料に着火し、熱電対が加熱して熱超電力が所定
の値に達する！で押しボタン、つ１み等の押圧を継続し
なげれば弁、すなわち電磁石が吸着保持できず、点火着
火操作が面倒である。

筐た、燃焼炎の有無にかかわらず電源スイツチを投入す
るとタイマ一方式により点火操作後一定時間弁を開位置
に保持して点火操作を簡単にした方式もあるが、点火器
の故障時等には燃料が放出され、再点火時に爆発の危険
がある。

一方、燃焼炎が風など何らかの原因により失火した場合
は、熱超電力が低下して弁（電磁石）を吸着保持できな
くなり、閉じて燃料回路を遮断し燃料の流出を防止する
のであるが、燃焼炎が消えても熱電対自身のもつ熱容量
の為、すぐには弁を閉じるだけの熱超電力の低下をきた
さないので、燃焼炎が消え弁が閉じる渣での間（約１分
根度）は燃料の流出はやむを得ない。

特に密閉機器では流出した燃料が機内に充満し、次回の
点火スパークで爆発点火する危険があった。

本発明は燃焼炎検出セ／すとして熱電対を用い着火によ
って生じる熱超電力の立ち上り、及び失火によって生じ
る熱超電力の降下を検出して燃料弁を瞬時に動作させ、
従来方式の欠点であった所の点火操作に手間取る問題、
またはタイマ式の場合はタイマ時間燃料流出の危険性が
ある問題、そして失火時には燃料弁を作動する壕での時
間が長いという問題などを無くし、しかもフェールセー
フ化を計るということを意図したものである。

以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて説明する。

図において１は電源、４は運転スイッチ、３は点火スイ
ッチ、２は点火器、６は電源回路、１２は熱電対増巾回
路、２１は制御回路、４１は押し廻し安全弁本体、２５
はメインバーナ、２８はパイロットバーナであり、２７
は点火器２の点火電極である。

２６はパイロットバーナ２８の炎によって熱せられる熱
電対である。

２９は電磁石で、熱電対２６と直結された巻線３１（以
下熱電対巻線という）と、制御回路２１と直結された巻
線３０（以下補助巻線と呼ぶ）とを持ち、これらの巻線
によって励磁される。

３４は可動鉄片で、３５の燃料弁と連結され、この弁３
５はバネ３３により３６の弁座に押しあてられる。

４３はバネ４２を介して突出方向に附勢された押し廻し
ボタンで、３７のロンドが固着され、さらに４０の円形
コックが連係されている。

３９は円形コック４０に形成した小穴で、押し廻しボタ
ン４３を最初の停止位置から左へ９００押し廻すことに
よりパイロットバーナ２６へ導びかれる燃料パイプと連
結される。

３６は円形コック４０に形成した大穴で、押し廻しボタ
ン４３を初期の位置から１８００押し廻すと、メインバ
ーナ２５へ通ずる燃料パイプへ連結される。

３２は押し廻し燃料弁本体４１へ燃料を入れる穴であり
、弁３５により燃料回路を開開する。

電源は５の変圧器で電圧を下げ、１の整流器で全波整流
した後、８のコンデンサで平滑し、増巾器１２と、制御
器２１の直流電源を作る。

１１はオペアンプで、９，１０，１６，１７の抵抗で増
巾器１２を構成する。

制御器２１は熱電対状態検出器と、タイマ回路とから構
成される。

前記熱電対状態検出器はオペアンプ１１の出力を入力と
する第一のコンデンサ１４と抵抗１３とで形成される微
分回路と、微分回路の出力を検知するトランジスタ１８
．２３と、抵抗１５，１９．２０とで構成される。

また前記タイマ回路は第二のコンデンサ２４、抵抗２２
により構成される。

前記熱電対状態検出器は熱電対の出力の立上り及び降下
の勾配、つｔり熱起電力の時間変化を検知する。

上記構成の動作を説明すると、押し廻しボタン４３を最
初の停止位置から押し９０°回転することにより、連動
する電源スィッチ４及び、点火スイッチ３が閉じて点火
電極２７に放電火花が生じる。

そして押し廻しボタン４３に連結されたロンド３７によ
り弁３５は開かれて、可動鉄片３４は電磁石２９に押し
あてられると共に、燃料人口３２から入って来ている燃
料は小穴３９まで達し、パイロットバーナ２８から出て
放電火花により着火される。

一方、電源トランス５を含む電源回路６によって発生さ
れた直流電圧は、制御器２１にかいては熱電対２６の超
電力が発生していないので、増巾器１２の出力ば０（電
源６の中点電位）にあり、１３の抵抗を通じてコンデン
サ１４に十分充電されるまではトランジスタ１８はベー
ス電位が低いのでオンし、コンデンサ２４は充電される
。

この時、電磁石２９は補助巻線３０に電流が流れるので
１舜励磁されるが時間か短かいので吸着保持はしない。

コンデンサ１４が十分充電されるど、トランジスタ１８
はベース電位が高くなりオフする。

又、トランジスタ２３は熱電対２６の起電力が無い間は
ベース電位が低いのでオフしているが、押し廻しボタン
４３を押七廻して着火さ−ｉＮた燃焼炎で熱電対２６カ
縣せられて生じた熱起電力の立ち上りをオペアンプ１１
が検出する為、わずかな熱起電力の発生でも負荷抵抗１
６．１７に電流を流し、トランジスタ２３はオンする。

従って、従来の熱電対のみの巻線の方式に比べ極めて早
く炎が検出される。

そして、コンデンサ２４に充電されていた電荷は補助巻
線３０、抵抗２２を通じて放電されるので、熱電対巻線
３１と同方向の起磁力が発生し、電磁石２９は押し廻し
ボタン４３によって押し付けられている可動鉄片３４に
吸着する。

従って、弁３５は弁座３６から離れた状態、すなわち弁
開の状態を保つ。

この時は押し廻しボタン４３の押圧を解除しても弁３５
は閉じることはない。

そして、押し廻しボタ／４３を初期の位置から１８０゜
の位置に廻せば、円形コンク４０の大穴３８から燃料が
メインバーナ２５に流れ、主燃料に入る。

着火されてから数１０秒の間は昔だ熱電対２６はそれ自
体では自らの熱容量の為、可動鉄片３４をバネ圧以上の
力で保持吸着できるだけの熱起電力に達し得ないが、コ
ンデンサ２４が放電し、可動鉄片３４を吸着保持できな
くなる電位に下がる筐でには熱電対２６は十分熱せられ
るので、可動鉄片３４は熱電対巻線３１によって保持は
継続される。

一方、燃焼中に風、その他の原因により失火すると、オ
ペアンプ１１で増巾された熱起電力は急激に低下すると
同時に抵抗１６．１７の端子電圧も下る。

従って、状態検出器を構成するコンデンサ１４と抵抗１
３を含む微分回路により、トランジスタ１８のペースに
電流が流れ、オンする。

（しかし熱起電力の緩慢な変化に対してはコンデンサ１
４と抵抗１３の微分回路には影響を与えないため、トラ
ンジスタ１８は動作せず、誤動作は起こらない。

）そして、トランジスタ１８がオンによって導びかれた
電流は抵抗２２よりも端子電位の低いコンデンサ２４に
多く流れ込み、補助巻線３０に熱電対巻線３１と逆向き
の電流が流れ、これより電磁石２９は磁力を失い、バネ
圧によって弁３５は閉じられて燃料回路が遮断され燃料
の流出は防がれる。

次に部品の故障時のフェールセーフについて簡単に説明
する。

オペアンプ１１の断線の時はトランジスタ１８は不動作
の為、コンデンサ２４へ電荷は充電されず、よって補助
巻線３０には電流が流れず安全である。

筺た、オペアンプ１１の出力が常時出る（短絡）故障時
はコンデンサ２４に充電されないので、トランジスタ１
８はオンされず、補助巻線３０に電流が流れないので安
全である。

上記の状態はトランジスタ１８についても同様のことが
いえ、安全である。

このように本発明によれば点火操作力卵常に簡単になり
、従来では熱電対が充分な温度、すなわち起電力に達す
る筐で押圧を継続しなければならなかったが、この手間
が省けて使い勝手が向上する。

筐た、着火を検出してから弁をタイマ回路により開状態
に保持する為、従来の電源スィッチの投入により一定期
間タイマで保持する方式に比べ点火器故障時等に於ける
燃料流出が防げるので安全性が一段と良い。

さらに、失火時は第一のコンデンサを含む燃焼状態検出
器を用いる為、失火応答速度が２秒程度に短縮でき、極
めて安全性が高い。

特に密閉機器に使用する場合では、従来の熱電対方式に
よると失火検出６００秒程かかり、燃料がその間流出し
、再点火時に爆発点火する危険があってこのような構成
の機器には使えなかったが本発明では使えるようになっ
た。

昔た、熱電対の持つフェールセーフ性により、フレーム
ロンドなどに比べて誤動作が少ないメリツトを充分生か
すことができるので、機器動作の信頼性が極めて高くな
る。

なお、実施例として２巻線形の燃料弁について説明した
が、１巻線形の通常の電磁弁、１００■制御弁について
も同等の効果を有するのは当然である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す回路図である。 ４・・・・・運転スイッチ、１４・・・・・・コンデフ
サ−２６・・・・・・熱電対、３５・・・・・・燃料弁
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 運転スイッチの操作により着火され、この着火によ
   って生じる燃焼炎で力融される位置に配置して燃焼炎を
   検出する熱電対と、前記熱電対の出力を増巾する増巾器
   と、前記増巾器の出力を入力とする第一のコンデンサと
   抵抗による微分回路と前記微分回路の出力を検知する手
   段とを有し前記熱電対の出力立上り及び降下の勾配を検
   出する熱電対状態検出器と、前記熱電対の炎検出時に前
   記熱電対状態検出器の出力で充電される第二のコンデン
   サと、前記熱電対の炎検出の出力で前記第二のコンデン
   サを放電させて一定時間燃料弁に励磁を加えるタイマー
   回路からなる燃焼安全装置。