JPS6161011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼制御装置の火焔検出回路等の誤動
作に対し、安全側の動作する燃焼器の安全起動装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年燃焼制御分野では、半導体の制御器および
スイツチング機器を多く使用する傾向にある。燃
焼装置における火焔検出器にも、この半導体のス
イツチ類および素子類が使用されるが、これらの
半導体の故障は不幸にして、制御系を非安全状態
にすることが多い。通常このような非安全状態
は、これらのスイツチ素子が本来非導通であるべ
きときに、故障によつて短絡もしくは導通状態に
なつた場合に発生する。このような誤動作を検出
する方法も数多くあるが一般には複雑で高価なも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

通常燃焼器の起動は、たとえばサーモスタツト
（熱要求スイツチ）が閉成されることによつてパ
イロツトバーナが点火し、この点火が確認されて
から主バーナに燃料が供給される過程をとるが、
もし火焔検出器等の故障によつて火焔の存在が誤
認されると実際には火焔がないのにもかかわら
ず、主バーナに燃料が供給されるおそれがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では半導体スイツチ素子として例えばシ
リコン制御整流器（以下SCRと呼ぶ）を利用
し、これを通常の電磁式制御リレーを直列に接続
する。この半導体スイツチ素子は他の形式のスイ
ツチ素子であつてもかまわないが、もしこのスイ
ツチ素子が故障して導通状態になれば電磁リレー
は付勢され、これは火焔が存在するとしたときの
状態と同様である。本発明では燃焼装置の起動に
あたつて、実際には存在していない火焔を、存在
するものと誤認したまま主燃料弁を開成すること
のないようにするため、弁装置を制御リレーの常
閉接点と組合せて設置することにより、火焔が存
在しないのに存在するとして検出あるいは指示さ
れる場合には主燃料弁は開成しないようになつて
いる。パイロツト弁の最初の励磁は全波交流電圧
を印加して行うが、これは正常な“火焔なし”の
条件下においてのみ行われるようになつている。
パイロツト弁が開成されると下流の主燃料弁に燃
料供給圧力が付与され、次いで火焔の存在が検出
されるとリレーが動作して主燃料弁の駆動回路に
並列に設けられた短絡回路を開成する。こうして
主燃料弁の駆動部へ電圧が付勢され、かつ、所定
の燃料供給圧力が付与されていると主燃料弁が開
成して、燃焼バーナに対する燃料供給が可能とな
る。主燃料弁の駆動回路の短絡回路が開成された
ときはパイロツト弁の駆動回路と主燃料弁の駆動
回路は直列接続となつてともに片波交流電圧で励
磁される。この片波交流電圧の印加によつて、正
常な起動手順にしたがつた全波交流電圧の励磁で
得られたパイロツト弁の開成状態を維持すること
ができるが、閉成状態のパイロツト弁を開成する
力は得られない。したがつてリレーやスイツチの
故障の場合において、起動に際して、誤つてパイ
ロツト弁を作動することを防止し、以つて主燃料
弁の開成を阻止することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

本発明実施例は燃焼装置、とくに天然ガスもし
くはこれに類するガスを燃焼する装置に有用であ
る。

第１図において、符号１０で図示する主バーナ
はパイロツト・バーナ１１と一緒に組合わせて設
置されており、それぞれ燃料の配管１２および１
３を介して、符号１４で図示する弁装置に接続さ
れている。弁装置１４は燃料入口１５および２つ
の出口１６および１７を有している。燃料入口１
５はパイロツト弁装置２０に配管されており、ま
たパイロツト弁装置２０は一対の導線２１および
２２に接続されたソレノイドコイルを有してい
る。入口１５から入つた燃料はすべてパイロツト
弁装置２０を経て配管２３に流れ、一部は分枝配
管２４から出口１７を経てパイロツト配管１３へ
と流れる。また配管２３のもう一方の分枝配管２
５は主燃料弁装置３０と連結している。この主燃
料弁装置３０は、供給される燃料の圧力により作
動すなわち応答する装置（図示せず）および導線
３１および３２に接続されたソレノイドコイルを
を有している。主燃料弁装置３０を開成するため
には、導線３１および３２に対する電力付勢だけ
ではなく配管２５内に所定の燃料供給圧力の付与
が必要である。主燃料弁装置３０が開成すると燃
料は出口１６を経て主バーナ１０に供給される。

弁装置１４として一つにまとめられている装置
のなかのパイロツト弁と、燃料の圧力により作動
すなわち応答する装置を組込んだ主燃料弁装置３
０は弁の分野では、例えば、実公昭52−37319号
公報に開示されているように公知であるが、この
種の弁は通常の場合、主バーナ１０の安全起動装
置として第２図に関連して開示する方法のような
動作を行なうことはない。

第２図において一対の付勢導線４０および４１
から本安全起動装置の全体に電力が供給される。
家庭用ガス器具もしくはこれに類する装置とし
て、普通付勢導線４０および４１の間に付与され
る電圧レンジは２４〔ボルト〕の全波交流電圧で
ある。この電圧は導線４２および４３を介して火
焔検出増幅器４４に印加される。この火焔検出増
幅器４４の正確な構成は本発明での本質的事項で
はないが、要は一般的に４８として図示した火焔
検出器と導線４６および４７で接続され、入力導
線４５によつて入力される信号に正しく応答する
ものであればよい。

火焔検出増幅器４４および火焔検出器４８とし
て紫外線検出装置、可視光線検出装置、赤外線検
出装置、火焔の電流整流作用を利用したフレーム
ロツドと増幅器その他各種の検出装置を使用する
ことができる。これらの装置はすべてこの分野で
周知であり説明は省略するが、ここで重要なこと
は、火焔検出器４８が火焔の存在を感知したとき
に、火焔検出増幅器４４に信号入力されて出力導
線５０に信号が出力されることである。導線５０
はSCR５２のゲート５１に接続されており、さ
らに、SCR５２のアノードは付勢導線４０と接
続しているリレー５３に直に接続されている。リ
レー５３は常閉接点５４および常開接点５５を有
している。SCR５２は更にそのカソードを付勢
導線４１に接続するための導線５６を有してい
る。

付勢導線４０に接続した導線５７には符号６０
で示された熱要求スイツチ装置が接続されてい
る。このスイツチは燃焼装置の起動、停止を行う
ものとして単なる手動スイツチでもよいが一般的
には通常のサーモスタツトと考えればよい。この
図ではこの熱要求スイツチ装置６０（以下、サー
モスタツト６０とよぶ。）はバイメタル６１およ
び一対の接点６２および６３をもつたバイメタル
駆動式サーモスタツトとして略示してあり、これ
によつて付勢導線４０から導線６４への電力供給
回路を構成している。導線６４には、この図では
ダイオードとして示した整流素子６５が接続され
ている。このダイオード６５は導線３１および３
２を介して主燃料弁装置３０（詳しくは駆動用ソ
レノイドコイル「以下主燃料弁コイルとよぶ」）
に接続される。導線３２はさらに導線２１および
２２を経てパイロツト弁装置２０（詳しくは駆動
用ソレノイドコイル「以下パイロツト弁コイルと
よぶ」）に接続される。ここで重要な点は、ダイ
オード６５、主燃料弁コイルおよびパイロツト弁
コイルが導線６４と付勢導線４１の間に一つの直
列回路として接続されることである。

主燃料弁コイルの両端にはフリーホイーリング
ダイオード６６が通常のやり方で取り付けられて
いる。リレーの常閉接点５４は共通接続点７０に
接続され、また常開接点５５もこの点に接続され
る。常開接点５５にはさらに別のダイオード７１
が接続されていて、この常開接点５５が閉成され
たときに、パイロツト弁コイルに対してフリーホ
イーリングの動作が得られるようになつている。
符号７２で示した点火装置は常閉接点５４と常開
接点５５との共通接続点７０に接続した導線７３
および付勢導線４１に接続されて、電力付勢がさ
れるように配置されている。この点火装置７２に
は火花放電のギヤツプ７４があつて、第１図にお
けるパイロツト・バーナ１１から出る燃料に対
し、バーナの近傍で火花を出してこれに点火す
る。火焔検出器４８はこのパイロツト・バーナの
火焔を検出する。

〔動 作〕

第１図に示す弁装置の動作は既に述べた通りで
あるが、ここで簡単に述べる。配管１５から供給
された燃料はソレノイドコイル駆動のパイロツト
弁装置２０で制御され、パイロツト・バーナ１１
に燃料を供給するとともに、主燃料弁装置３０に
対して燃料の供給圧を付与する。主燃料弁装置３
０に、燃料の供給圧が付与され、かつ、電力付勢
がされると弁が開成して燃料を主バーナ１０に供
給し、もしパイロツト・バーナ１１が点火装置７
２によつて正常に着火されているときは、このパ
イロツト・バーナによつて主バーナ１０が点火さ
れる。第２図に実施例の安全起動装置の制御を行
う回路を示す。

第２図において付勢導線４０および４１に電力
が供給されると火焔検出増幅器４４は動作状態と
なり、火焔検出器４８の信号に応答する。もし火
焔の存在が検出されると導線５０には電圧信号が
出力される。サーモスタツト６０が開成している
とき、たとえば室温が充分高くて燃焼装置の運転
を停止状態にするようサーモスタツト６０がオフ
状態にあるときには、パイロツト弁コイルおよび
主燃料弁コイルのいずれにも電力は供給されない
ので、主バーナ１０およびパイロツト・バーナ１
１のいずれに対しても燃料は供給されない。しか
しサーモスタツト６０が閉成されると、全波の交
流電圧が導線６４と常閉接点５４を経てパイロツ
ト弁コイルに供給され、パイロツト弁はこの電圧
に直ちに応答する。これと同時に共通接続点７０
にも電力が供給されるから点火装置７２も付勢さ
れ、火花もしくはそれに類する着火源がギヤツプ
７４に発生し、パイロツト・バーナからの燃料が
点火される。

このパイロツト火焔がパイロツト・バーナに確
立すると火焔検出器４８はたゞちにその火焔を検
出し、さらに火焔増幅器４４が動作して導線５０
に信号電圧を出力してSCR５２を導通状態に制
御する。SCR５２が導通すると、リレー５３が
付勢され、たゞちに常閉接点５４は開成し、常開
接点５３は閉成する。さきに述べたように火焔検
出器４８および火焔検出増幅器の型式に限定はな
いが、本実施例の装置では火焔の整流作用を用い
た検出器とこの整流電流を増幅して応答する増幅
器とを想定している。この種の装置はパイロツ
ト・バーナおよび主バーナを断続的に点火するの
にきわめて簡単で比較的安価な機器であり、省エ
ネルギーの要求にも適合するものである。

リレー５３が付勢され常閉接点５４が開成し、
常開接点５５が閉成するとダイオード６５と主燃
料弁コイルの直列回路の両端を結んだ短絡回路が
開成する。こうして主燃料弁コイルにはダイオー
ド６５を介して半波交流電圧が印加されさらにこ
れと直列に接続されたパイロツト弁コイルにも同
じ半波交流電圧が印加される。パイロツト弁装置
はこれが閉成状態のとき、所定の全波交流電圧が
コイルに印加されると開成し、次いで印加電圧が
より減衰した半波交流電圧になつたときその開成
状態を維持することができるが、閉成状態から
は、その半波交流電圧を印加してもこれを開成す
ることはできないように設計されている。このた
めにパイロツト弁コイルの両端子間には常開接点
５５の閉成によつてフリーホイーリングダイオー
ドとして機能するダイオード７１を設けてある。
またこれは同時に点火動作を停止するよう機能し
ている。ダイオード６６は主燃料弁コイルのフリ
ーホイーリングダイオードとして動作する。主燃
料弁装置３０が作動するとただちに燃料が主バー
ナ１０に供給され、装置は正常に動作する。

燃焼制御用に半導体スイツチを使用する場合の
問題の一つとして半導体スイツチが故障し、多く
の場合に短絡もしくは導通状態のままになること
が挙げられる。もしSCR５２が故障してこのよ
うな短絡もしくは導通状態となつたときは、リレ
ー５３には連続して電流が流れ付勢状態が続き、
常閉接点５４の開成、常開接点５５の閉成の状態
が保持される。もし本装置がそのとき燃焼動作中
であり、（サーモスタツト６０は閉成）火焔が存
在しているならば、このような誤動作があつても
問題は生じない。そしてサーモスタツト６０が開
成すれば主燃料弁装置は弁を閉成し燃料の流入を
遮断することができる。

サーモスタツト６０が開成しているとき、
SCR５２が故障して導通状態になつていると
き、リレー５３は常閉接点５４を開成し常開接点
５５を閉成状態に保持している。こゞでサーモス
タツト６０が閉成した場合は、常閉接点５４が開
成しているためパイロツト弁コイルにはダイオー
ド６５と主燃料弁コイルが直列接続となつている
ため半波交流電圧が印加されるが、さきに述べた
ようにこの減衰した電圧を印加してもパイロツト
弁装置が開成することは不可能であり、パイロツ
ト弁装置が開成しないと主燃料弁装置３０の燃料
圧力により作動する応動体を作動させるに必要な
燃料圧力が配管２３に付与されないため、主燃料
弁装置の開成は阻止される。つまり燃焼装置が起
動しようとするときに、リレー５３が付勢されて
しまうような種類の故障が生じていてもパイロツ
ト弁および主燃料弁は動作できないことは明らか
である。

本安全起動装置は、現在技術を改良し、電子的
な制御素子に共通した故障を検出する燃焼器の安
全起動装置を提供している。半波および全波交流
駆動形式で互に直列接続されているパイロツト弁
装置および主燃料弁装置と組合せた簡単なリレー
配置法は、いろいろな装置たとえば家庭用燃焼炉
に見られるような多種多様の燃焼バーナに必要な
安全機能を提供するものである。本実施例装置は
簡単でかつ安価な構成であつて最も単純な形を示
している。しかしながら本発明と同一の結論に達
するような回路上の各種の変更は可能であること
は明らかである。従つて本発明の技術的範囲は実
施例に限定されるべきではない。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明の燃焼器の安全起動装置に
よれば火焔検出装置内の回路もしくは機器の故障
などによりその信号出力リレーを不都合に付勢す
る如き誤動作が発生しても、その際主燃料供給弁
が開成する事態を阻止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例装置の一部を為す
パイロツト弁および主燃料弁を一体化した燃焼器
の弁装置の代表的な計装図を示し、さらに第２図
は、本発明の一実施例装置であり起動時安全確認
動作を行う回路の接続図である。 図において、１０……主バーナ、１１……パイ
ロツト・バーナ、１４……弁装置、２０……パイ
ロツト弁装置、３０……主燃料弁装置、４４……
火焔検出増幅器、４８……火焔検出器、５２……
シリコン制御整流器（SCR）、５３……リレー、
５４……常閉接点、５５……常開接点、６０……
サーモスタツト、７２……点火装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常閉接点を持つリレーを含み、交流電源から
   駆動電力を受け、さらに火焔検出器からの火焔検
   出信号に応答して上記リレーを付勢する火焔応答
   スイツチ装置と、第一コイルを内蔵し、この第一
   コイルに全波交流電力が印加されたとき開成が可
   能であり、かつ、上記第一コイルに半波交流電力
   が印加されたとき開成状態を維持することが可能
   であるパイロツト弁装置と、このパイロツト弁装
   置の下流側に配置され、圧力応動体および第二コ
   イルを内蔵し、この圧力応動体に上記パイロツト
   弁装置を通して、燃料圧力が印加され、かつ、上
   記第二コイルに駆動電力が印加されたとき開成可
   能な主弁装置と、整流素子と上記第一コイルと上
   記第二コイルとからなる直列回路と、熱要求に応
   じてこの直列回路を上記交流電源に接続する熱要
   求スイツチとを備え、上記常閉接点は上記整流素
   子と上記第二コイルとからなる直列回路に並列接
   続され、上記熱要求スイツチが閉成すると最初に
   上記パイロツト弁装置を付勢し、上記リレーが最
   初に付勢されていないときに限り燃焼動作を可能
   とした燃焼器の安全起動装置。