JPS631497B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルス燃焼器の火炎を検出するための
フレームロツド式火炎検知装置に関するものであ
る。

パルス燃焼器とは、時間の経過に対し連続的に
燃焼火炎が存在する一般の燃焼器とは異なり、間
欠的即ちパルス状に火炎が発生する燃焼器であ
る。パルス燃焼器は、種々の方式があるが、例え
ば、燃焼室へのガス状燃料と空気との供給を制御
する弁と、燃焼室と、燃焼室とによつて所定の周
期の気柱振動を生ずるように設けた排気管とより
なる。一般に燃焼室と排気管が熱交換器となる。
その動作は、弁を介して燃料と空気を燃焼室に供
給し、これに点火器で点火すると爆発燃焼し、そ
の圧力によつて弁は閉じ、一方その燃焼ガスは排
気管を通つて排出される。この排出によつて燃焼
室は負圧となり、弁が開き、燃料と空気が吸入さ
れ、一方燃焼室と排気管によつて生ずる気柱振動
によつて排気管中の残燃焼炎又は高温ガスが燃焼
室に戻り、これを点火源として吸入された燃料は
爆発燃焼する。そしてこの圧力上昇によつて先の
燃焼排ガスを排出する。これを１サイクルとし、
連続的にこのサイクルを繰返すものである。つま
り燃焼は間欠的即ちパルス状に行なわれるもので
ある。

このパルス燃焼の周波数は一般に50Hz〜80Hzで
ある。

さて、燃焼器の燃焼炎の有無の検出手段として
は種々あるが、燃焼炎が黄炎でなく、かつ家庭用
の燃焼器にあつては、フレームロツド式火炎検知
装置が用いられる。これは火炎に接触するように
設けた一対の電極間に交流を印加し、火炎の整流
作用によつて前記電極間に生ずる交流の変化を信
号として、火炎の有無を検出するものである。し
たがつて火炎の検出は交流波形の正の半波におい
て行なわれる。

このパルス燃焼器の火炎も黄炎ではないので、
前記フレームロツド式火炎検出装置の適用が考え
られる。

しかし従来のものにおいては、検出できたり、
検出できなかつたりが生じ、極めて不完全で、検
出の精度の点において不適当であつた。

このため、パルス燃焼による爆発による圧力上
昇に着目し、圧力上昇によつて燃焼炎の有無を検
出することが行なわれていた。しかし圧力スイツ
チは接点を有するため故障を生じやすいし、また
圧力スイツチ内に入つた燃焼ガスが凝縮し誤動作
を生じさせるなど、信頼性の低いものである。

連続燃焼火炎を有するフレームロツド式火炎検
知回路を参考までに第１図により説明する。１は
商用交流電源で、絶縁トランスにより１次側と２
次側を絶縁する。トランス２の２次側はコンデン
サ３を通して電極４に接続され、火炎５に挿入さ
れている。バーナ６はアースされており、負荷抵
抗７により電気回路が形成される。抵抗８，９と
コンデンサ１０，１１により平滑回路が構成さ
れ、その出力は抵抗ブリツジ１２を通して比較器
１３に入力される。比較器１３の出力１４は火炎
検出信号が得られ、一般に燃焼制御回路に与えら
れる。１９は直流電源である。

かかる構成において、まず火炎５がない場合に
ついて説明する。電極４には商用交流電源１から
コンデンサ３を通して50Hz又は60Hzが供給されて
いる。火炎５が存在しない抵抗７の両端には交流
波形そのままが表われる。ここで抵抗８，９とコ
ンデンサ１０，１１による平滑回路を通すことに
より交流分は除去され、結果として直流成分はコ
ンデンサ１１の両端に得られない。抵抗ブリツジ
１２の抵抗１５，１６の分圧電位は抵抗１７，１
８の分圧電位よりも大きく設定しておく。したが
つて比較器１３の負入力の方が正入力よりも大と
なり、出力１４にはロウレベルが表われる。この
状態は火炎なしとなる。

次に火炎５がある場合、コンデンサ３を通じて
流れる交流電流は火炎５の整流性により、電極４
から火炎５、バーナ６、そして負荷抵抗７の方向
に直流電流（これを検出電流という）が流れる。
その結果、負荷抵抗７の両端には交流波形に加え
て、負の直流成分の電圧を生じる。この波形を平
滑することにより、コンデンサ１１の両端には負
方向への電位を生じ、比較器１３の負入力の電位
を下げることになる。この時正入力側よりも負入
力の電位の方が低くなることにより、比較器１３
の出力１４はハイレベルとなり火炎５の存在を確
認できる。

本発明は、パルス燃焼器の火炎の検出をフレー
ムロツド式火炎検出回路によつて行なうことを目
的とする。

本発明は、パルス燃焼の周波数よりも高い周波
数の交流を発生する発振回路を設け、これを火炎
に印加する交流電源としたものであり、１回のパ
ルス燃焼による火炎に対し交流の正の半波が十分
に印加されるようにし、検出の精度を向上させる
ものである。

従来では、火炎に印加する交流として商用交流
60Hzを用いていたので、その周波数がパルス燃焼
の周波数（50Hz〜80Hz）と近接し、かつ商用交流
の位相とパルス燃焼の位相には相関がないので、
交流の負の半サイクルのとき火炎が存在する場合
があり、この場合は火炎を検出できないものであ
る。これを第２図により説明すると、Ａはパルス
燃焼の火炎の存在を示す波形で、ハイレベルの
間、火炎が存在する。なお、１サイクルにおける
燃焼時間が不明なので、図においては燃焼時間と
膨脹、排出、吸入の非燃焼時間とが同一であると
して示している。この火炎の発生周波数に近い周
波数を有する交流電源から火炎に印加される交流
の波形をＢとＣに示す。Ｂは交流の正の半波（以
下、火炎検知電圧という）の位相と火炎の位相が
同一の場合であり、Ｃは位相が180゜ずれ、逆にな
つた場合である。火炎の位相と交流の正の半波の
位相の間には相関がないので、Ｂ又はＣ及びその
中間が生ずる。Ｂの場合は火炎に電圧を印加でき
る（以下、重なりという）ので火炎を検出できる
が、Ｃの場合は交流の正の半波のときに火炎が存
在しないので、火炎が存在するにもかかわらず、
検出できない。またパルス燃焼の周波数よりも交
流の周波数が大きい場合（例えば、パルス燃焼が
50Hz、交流が60Hzの場合）は、前記重なりが生じ
やすいが、位相のずれによつては重なりが不十分
で検出はできない。またパルス燃焼の周波数が交
流の周波数よりも大きい場合はますます重なりが
生じにくくなり、検出ができない。

以下、本発明を第３図に示す一実施例により説
明する。第１図と同一番号は第１図と同一物を示
す。２０はパルス燃焼器の燃焼室であり、一端に
弁２１を有する燃料と空気の入口２２を有し、他
端に排気管２３を有する。点火器は図示していな
い。燃焼室２０はアースされている。２４はパル
ス燃焼の火炎である。２５は発振回路で、周波数
は200Hz、50V〜150Vの電圧を出力し、電圧が高
い程検出電流が多く流れ、動作が安定する。発振
回路２５は図の如くインダクタンスによる発振回
路の例である。２６は直流電源で、例えば12Vで
あり、直流電源１９や燃焼制御回路（図示せず）
と同一にできる。

かかる構成において、電源の変動等によつて微
小のコレクタ電流が発振回路２５のトランジスタ
２７のコレクタに流れるとトランス２８のａ点の
電圧が下がる。この時、トランス２８のｂ点も同
様に下がるように動作するが、このｂ点は電源２
６に固定であるので、ｂ点と反対の点ｃ点が上昇
し見かけ上ａ点とｂ点の電位の関係がｂ点とｃ点
の電位差にあらわれる。ｃ点の電圧上昇はコンデ
ンサ２９を通じてトランジスタ２７のベースに伝
わり、トランジスタ２７のコレクタ電流はさらに
流れ、トランジスタ２７は瞬時にON状態とな
る。このあと、コンデンサ３０に蓄えられた電荷
がトランス２８を通じて放出されるとｃ点の電位
が徐々に低下しはじめ、この変化がコンデンサ２
９を通じてトランジスタ２７のベースに伝わる
と、トランジスタ２１はOFFの方向に進みコレ
クタ電位の上昇、ｃ点の低下、ベース電位の低
下、トランジスタ２７のOFFとなる。次にトラ
ンジスタ２７が完全に遮断状態となると、抵抗３
１とコンデンサ２９による時定数回路によりトラ
ンジスタ２７のベース電位は次第に上昇する。こ
のベース電位がトランジスタ２７のベース−エミ
ツタ電位をこえると、トランジスタ２７は再び導
通を開始し、微小電流がコレクタに流れ始めるこ
とになる。これで最初の部分に戻つたことにな
り、連続的な発振をくり返すことになる。このと
きトランス２８の２次側に巻線を設ければ火炎検
知用の高圧の交流波形が得られることになる。こ
の時の発振周波数はコンデンサ２５とトランス２
８のインダクタンスによつてほぼ決定される。

そして前記発振周波数を燃焼パルスの周波数よ
りも十分に大きい適当な値に設定することによ
り、少なくとも第４図のＡとＢの関係又は同Ａと
Ｃの関係に示す如く、各火炎と交流の各正の半波
（火炎検出電圧）とが重なることになり、火炎を
検出できるものである。第４図のＡは第２図のＡ
と同一であり、Ｂ，Ｃ，Ｄは負側を省略して示し
た火炎検出用の交流波形である。

例えば、パルス燃焼の周波数が前記の如く50Hz
〜80Hzのとき、発振回路２５の発振周波数を200
Hzとすると、精度良く火炎を検出できた。

発振周波数はこれよりも大きくても良く、発振
回路２５の設計しやすい周波数とすれば良い。例
えば、800Hzでもよい、発振周波数を大きくする
ことによつて１つの火炎に正の半波を複数重ねる
ことができる。また発振周波数の増加に伴い、火
炎検知回路３５の検知感度を設定すれば良い。

上記説明はパルス燃焼の周波数に対する発振回
路２５の発振周波数の関係で説明しているが、正
しくはこの他に１つのサイクルにおける火炎の持
続時間と火炎検知電圧の持続時間の関係が必要で
ある。しかし本発明者は前記火炎の持続時間を知
らないので、上記の如く説明するものである。

上記では、各火炎に対してそれぞれ火炎検知電
圧が重なるように設計しているように説明した
が、第４図のＡとＤの関係の如く火炎と火炎検知
電圧との重なりが時々生じなくても、火炎検知回
路２５との関係においては火炎の検出が可能であ
る。即ち、前記重なりが連続した途中において数
回の重なりの欠けがあつても（第４図Ｄでは二
つ）、この重なりの欠けによる比較器１３の負入
力の入力電圧の上昇が出力端子１４に火炎無し信
号（ロウレベル）を出力するレベル以上にならな
ければ良いものである。したがつて発振周波数は
この程度まで低下させることができる。

発振回路は上記の構成に限定されるものではな
い。その他、非安定マルチバイブレータやタイマ
ICなどにより構成できる。トランスはステツプ
アツプトランスなどで構成できる。

以上の如く本発明によれば、パルス燃焼の火炎
に対し火炎検知電圧を重ねさせることができるの
で、確実に火炎を検出できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフレームロツド式火炎検知装置
の回路図、第２図はパルス燃焼火炎と印加交流電
圧の波形図、第３図は本発明の一実施例のパルス
燃焼用火炎検知装置の回路図、第４図はパルプ燃
焼火炎と印加交流電圧の波形図である。 ３……コンデンサ、４……電極、１２……ブリ
ツジ回路、１３……比較器、１４……出力端子、
２０……燃焼室、２４……火炎、２５……発振回
路、１９，２６……直流電源、２８……トラン
ス、３５……火炎検知回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 間欠的に火炎が発生するパルス燃焼の火炎に
   接触可能に配置が可能である一対の端子と、所定
   の周波数と所定の電圧を有する交流を一対の端子
   の間に供給する交流発生回路と、前記火炎の発生
   時期と前記交流の火炎検出電圧の発生時期とが重
   なつて前記火炎の整流作用によつて前記端子間に
   得られる信号を入力して火炎の有無の信号を出力
   する火炎検知回路とよりなり、前記交流発生回路
   の発生周波数は、前記火炎のおのおのに前記火炎
   検出電圧の一部が少くとも一つ重なるか、前記火
   炎のパルスが連続している一群において前記重な
   りが生じない火炎が生じた場合において、前記火
   炎検知回路が火炎有り信号を出力可能なように、
   前記不重なりが連続して生じないように、前記交
   流発生回路の発生周波数を設けたことを特徴とす
   るパルス燃焼用火炎検知装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記発生周
   波数は前記火炎の発生周波数の2.5倍以上である
   ことを特徴とするパルス燃焼用火炎検知装置。