JPS629808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス、石油などの燃焼機器の燃焼制
御装置に関し、さらに詳しくは、燃焼機器の着
火、失火を検出し、機器の安全動作を保証するた
めの、燃焼安全装置に関するものである。

その目的とするところは、制御装置を構成する
電子部品（特に半導体部品を中心に）のフエール
セーフ化をはかり、制御装置の安全性・信頼性を
向上することである。

第１図は、従来例を示すガス燃焼機の燃焼制御
装置を示す回路図である。

第１図において、１は商用電源であり、運転ス
イツチ２を投入すると、制御回路に商用電源が接
続される。３は主制御回路の電源部であり、絶縁
トランスを含んでおり、主制御回路の直流電源
４、交流電源５を発生する。点火スイツチ６ａ，
６ｂは、機構的に連動構成されており、点火操作
をすると、操作中のみ、スイツチ６ａ，６ｂが閉
成される。

今、点火スイツチ６ａを閉じると、点火装置７
は動作し、点火電極８に火花放電する。点火電極
８は、バーナ９の近傍に取りつけられている。一
方、このとき、スイツチ６ｂも閉じられ電磁弁１
０が動作し、燃料であるガスが供給される。した
がつて、ガスは着火し、火炎１１が形成される。
１２はフレームロツドで、火炎１１中に存在する
イオンによる炎電流を検出するものである。交流
電源５は、バーナ９と、フレームロツド１２、抵
抗器１３，１４、コンデンサ１５、火炎１１より
成る直列回路に供給されるが、炎の整流作用によ
り、コンデンサ１５、抵抗器１４の両端子間に
は、直流電圧が、炎電流検知信号として発生す
る。抵抗器１６，１７により、基準電圧が、炎電
流の基準信号として設けられており、比較器１８
は、この基準信号と、前記炎電流検知信号を比較
し、所定のレベルに炎電流が達すると、抵抗器２
１，２２により、トランジスタ２３を駆動し、リ
レー２４を励磁する。

したがつて、リレー接点２４ａは、閉成され、
点火スイツチ６ｂが開かれても、電磁弁１０は附
勢されつづけ、燃料ガスは、供給される。

抵抗器１９、ダイオード２０は、比較器１８の
ヒシテリシス回路である。また２５はダイオード
である。この状態で、何らかの原因で失火すると
火炎１１が存在しなくなるため、抵抗器１４の端
子間に発生していた炎電流検知信号がなくなり、
比較器１８は、出力がＨ_iとなり、トランジスタ
２３はオフとなつてリレー２４の励磁が停止す
る。したがつて、リレー接点２４ａは開となり、
電磁弁１０は閉じ、ガスの供給は停止されること
になる。しかしながら、例えば、比較器１８の出
力がLoの状態で故障したり、ダイオード２０、
あるいは、トランジスタ２３がシヨート故障した
りすると、失火しても、ガスの供給を遮断するこ
とができず、極めて危険である。特に、前述し
た、比較器１８、トランジスタ２３、ダイオード
２０などの半導体部品は、サージ電圧などの異常
状態に弱く、一方で、家庭で使用される各種燃焼
機器の使用条件は、前述のような異常なサージ電
圧、あるいは、異常高温などの状態におかれる可
能性が極めて高いものである。以上のことから、
電子部品、特に半導体部品を中心にそのフエール
セーフ化が極めて重要であり、必要であつたが、
従来の制御装置では、これが不可能であつた。

本発明は、このような点にかんがみてなされた
ものであつて、第２図に本発明の一実施例を示
す。

第２図において、２６は炎電流検知手段であつ
て、その信号は比較手段２７に送られる。２８は
基準信号発生手段であり、基準信号変化手段２９
によつて、その基準信号レベルが変化させられる
ものである。基準信号変化手段２９は、例えば発
振器などのような一定の周波数で動作するものを
中心に構成することができるが、これに限定され
る必要はない。

比較手段２７の出力信号は、炎電流検知信号が
あるときのみ、基準信号発生手段２８の出力レベ
ル変化に対応して変化する。例えば、基準信号変
化手段２９が、_pの周波数で発振する発振器で
構成されているとき、比較手段２７の出力は、炎
電流検知信号があるときのみ_pの周波数で変化
するのである。

３０は交流結合手段であり、例えば、トラン
ス、コンデンサなどで構成され、燃料供給装置３
１に炎電流検知信号が伝達される。

燃料供給装置３１は、交流結合手段３０の出力
がある時のみ作動する。３２は炎電流制限手段で
あり、炎電流検知信号が過大になりすぎて、比較
手段２７の正常動作を阻害したり、破壊したりす
ることを防止するものである。炎のイオン濃度、
すなわち炎電流は、燃焼量の大きさ、空燃比、ガ
スの種類、周囲温度などによつて、大きく影響さ
れ、炎電流検知信号は極めて広範囲に変動するた
め、この炎電流制限手段３２を設けることによ
り、比較手段２７の動作を、全ての条件下で、正
常に保つことができるものである。

本発明は、以上のように炎電流信号を、交流信
号に変換し、燃料供給装置に伝達するよう構成し
ているから、その構成部品（特に電子部品）が常
にその機能を果たしていないと正常に動作して燃
料供給装置を附勢することができないという燃焼
制御装置を提供することができるものである。

第３図はその具体的な回路図である。抵抗器１
３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ、コンデンサ１
５、フレームロツド１２などにより、炎電流検知
手段２６が構成され、抵抗器３３ａ，３３ｂ，３
４ａ，３４ｂ，３５により、基準信号発生手段２
８が構成されている。３６はＮチヤンネル接合型
電界効果トランジスタ（以後Ｊ−FETと称す）
であり、比較手段２７を構成し、ゲート電流制限
用の抵抗器３７を介して、炎検知信号が、ゲート
に供給される。

前記Ｊ−FET３６は、基準電圧であるソース
電位（抵抗器３５の端子電圧）によつて定まる電
圧まで、炎電流検知信号（Ｊ−FETのゲート電
位）が大きくなると、ドレイン電流が流れる。

また、前記Ｊ−FET３６は、ゲートソース間
のダイオード作用により、前記ゲート電圧を制限
する役割を果たすようになつている。すなわち、
抵抗器１３ａ，１３ｂの抵抗値を、抵抗器３７，
３５の抵抗値に比べ、十分大きくしておけば、ゲ
ート電位は、炎電流がいくら大きくなつても（炎
インピーダンスがいくら小さくなつても）、ソー
ス電位によつて決まる値に制限されるものであ
る。

つまり、Ｊ−FET３６を比較手段として使用
することにより、炎電流制限手段３２を兼用する
ことができる。

一方、抵抗器３８〜４２、コンデンサ４３，４
４、トランジスタ４５，４６は、マルチバイブレ
ータ回路であつて、トランジスタ４７を介して、
前記基準信号発生回路を変化させる基準信号変化
手段２９を形成している。したがつて、前記Ｊ−
FET３６のソース電位である基準信号は、前記
マルチバイブレータ回路の動作周波数で決まる周
波数_pで、変化することになる。

トランジスタ４７がオフのときのソース電位Ｖ
_s1によつて、ゲート電位は、炎電流がいくら大き
くてもＶ_s1より少し大きい値Ｖ_s1に制限されてい
るから、前記トランジスタ４７がオンのときのソ
ース電位Ｖ_s2を前記Ｖ_s1′よりもカツトオフ電圧Ｖ
_GSOFF（Ｊ−FFT３６の）だけ高く設定しておけ
ば、このとき、Ｊ−FET３６を、カツトオフに
することができる。

第５図は、この様子を図示したものであつて、
横軸は、炎インピーダンスＲ、縦軸は、検知信
号電圧Ｖであり、ＶはＲが小さくなつてく
るにつれて、実線のように大きくなつてくる。そ
してＪ−FET３６は、Ｒ＝Ｒ_sで、ソース電
位Ｖ_s＝Ｖ_s1のとき導通し、一方、Ｖ_s＝Ｖ_s2のと
きオフとなる。

さらに、Ｒが減少しても、Ｖは、破線のよ
うに変化せず、Ｖ＝Ｖ_s1′で制限されるのであ
る。したがつて、Ｒ＜Ｒ_sのとき、Ｊ−FET
３６は、_pなる周波数で、オンオフ動作するこ
とになる。トランジスタ５０は、抵抗器４８，４
９を介して、Ｊ−FET３６によりオン、オフさ
れ、交流結合手段であるトランス５１に電流を流
す。トランス５１の出力はダイオード５２、コン
デンサ５３により整流され、燃料供給装置３１の
電磁弁１０を附勢し、ガスをバーナ９に供給する
ものである。また、マルチバイブレータの動作周
期Ｔ_p（＝１／_ｐ）は、Ｖの脈動を小さくおさえる ため、炎検知回路の時定数τ（コンデンサ１５の
充電時定数）に比べて十分小さくする方がよい。
点火時は、スイツチ６ｂ、抵抗器５４を介して、
スイツチ６ｂが閉じられている間、マルチバイブ
レータ出力を、直接、トランジスタ５０に伝え、
前記電磁弁１０を開くものである。５５はコンデ
ンサ、５６は抵抗器である。

以上のような回路構成により、本発明を、実施
することができ、火炎１１のインピーダンスＲ
が、所定の値Ｒ_sより小さくなつたとき、マル
チバイブレータの発振周波数_pは、Ｊ−FET３
６のオンオフ動作を通じて、トランス５１に信号
を送つているから特に半導体部品のオープンある
いはシヨート故障に対し、確実にフエールセーフ
化を実現できる。さらにまた、トランス５１の出
力により、電磁弁１０を附勢するように構成され
ているから、制御装置全体としての安全性・信頼
性を、極めて高いものにすることが可能である。
なお、１は商用電源、２は運転スイツチ、３は電
源部、４は直流電源、５は交流電源、７は点火装
置、８は点火電極、６ｂはスイツチである。

第４図は、本発明の他の実施例であつて、第３
図と同符号は同一物を示している。なお第４図に
おいてはトランス５１の２次側回路は、省略して
いる。

この実施例では、着火・失火レベルの精度を高
くするため、高入力インピーダンスの比較器５７
を用いており、また炎電流制限手段３２として、
ダイオード５８，５９を設けている。また６０
は、トランジスタであり、点火時に、マルチバイ
ブレータの出力を出力トランジスタ５０に伝える
ためのものである。回路の動作については、第３
図の実施回路例と同様であり省略する。

以上のように、本発明によれば、炎電流の基準
信号を基準信号変化手段によつて任意の周波数で
変化させ、炎検知信号があるとき、前記周波数の
信号が比較器出力として出力され、その出力信号
により燃料供給装置を附勢するように構成してい
るため、半導体部品などの主要部品が正常な機能
を有していて、かつ炎信号が存在するときのみ燃
料供給装置を附勢するようにすることができるも
のである。したがつて、特に、半導体部品のフエ
ールセーフ化を確実に、実現することができ、厳
しい環境条件下にて使用される家庭用燃焼機器の
燃焼制御装置を、極めて安全で、信頼性が高く、
かつ適用範囲の広いものにすることができる。さ
らに、このような安全性を維持しつつ、炎電流の
失火判定レベル（Ｒ_s）を任意に設定できると
いう特徴を有しており、室内排気型の燃焼機器に
適用した場合には、酸欠状態の判定にも応用する
ことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃焼制御装置の回路図、第２図
は本発明の一実施例による燃焼制御装置のブロツ
ク図、第３図は同装置の回路図、第４図は同装置
の他の実施例による回路図、第５図は第３図に示
す回路図の動作説明図である。 ２６……炎電流検出手段、２７……比較手段、
２８……基準信号発生手段、２９……基準信号変
化手段、３０……交流結合手段、３１……燃料供
給装置、３２……炎電流制限手段、３６……接合
型電界効果トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炎電流を検出する炎電流検出手段と、基準信
   号発生手段と、前記炎電流検出手段と基準信号発
   生手段との両出力信号を比較する比較手段と、前
   記基準信号を任意の周期で変化させる基準信号変
   化手段と、前記比較手段の出力により制御される
   燃料供給装置とからなることを特徴とする燃焼制
   御装置。 ２ 炎電流検出手段からの信号は同信号を所定の
   レベルで制限する炎電流制限手段を介して比較手
   段に送られるよう構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。 ３ 比較手段を接合型電界効果トランジスタで構
   成し、前記接合型電界効果トランジスタにより炎
   電流制限手段を兼用したことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の燃焼制御装置。 ４ 比較手段の出力により、交流結合手段を介し
   て燃料供給装置を制御するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼制御装
   置。