(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池電源を発振昇圧させるトランスと、
上記トランスの二次側コイルの一端に電気的に接続される検出用抵抗と、
燃料ガスを燃焼させて燃焼炎を形成し、上記検出用抵抗を介してボディが上記二次側コイルに電気的に接続されるバーナと、
上記二次側コイルの他端に電気的に接続され、上記燃焼炎に先端を臨ませて設けられるフレームロッドとを備え、
上記二次側コイルに電圧を発生させ、上記燃焼炎に流れる電流を上記検出用抵抗での電圧降下に基づいて検出することにより炎の有無を判定するフレームロッド回路において、
上記電池電源により動作する比較回路を備え、該比較回路の電源の正極を上記バーナボディと電気的に接続し、該電源の電圧を分圧した電位と上記検出用抵抗の上記バーナボディの電位より低い電位になる一端電位とを比較する比較回路の出力に基づいて炎の有無を判定することを特徴とするフレームロッド回路。
【請求項２】
上記比較回路の動作電源として上記電池電源を直接用い、上記二次側コイルに発生させる電圧を該電池の電圧に比例して変動するように生成することを特徴とする請求項１記載のフレームロッド回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレームロッドを用いて炎の有無を検出するフレームロッド回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えばガス燃焼装置において、バーナの炎の有無を検知する炎検知素子としてフレームロッドが知られている。
【０００３】
図３は、乾電池により駆動する従来のフレームロッド回路の回路図である。このフレームロッド回路は昇圧用トランスＴの一次側の発振昇圧部と、二次側の炎検知部とから構成される。
発振昇圧部は、昇圧用トランスＴの一次側コイルＴ１、抵抗Ｒ７、ダイオードＤ２及びトランジスタＴｒ３により発振回路を構成し、また電源としての乾電池Ｖと、電源のリップル及びインピーダンスの影響を無くすためのコンデンサＣ２とを備える。トランジスタＴｒ３のベースは抵抗Ｒ７を介して一次側コイルＴ１の一端に接続され、コレクタは一次側コイルＴ１の他端に接続され、エミッタは接地される。また、乾電池Ｖからの電力は一次側コイルＴ１の引き出し点に供給される。
【０００４】
炎検知部は、昇圧用トランスＴの二次側コイルＴ２、フレームロッドＦＲ、抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０、コンデンサＣ６，Ｃ７、ツェナーダイオードＺＤ及びＦＥＴにより構成される。フレームロッドＦＲは二次側コイルＴ２の一端に抵抗Ｒ８を介して接続され、ボディアースされたバーナＢの火炎形成部にその先端を臨ませて設けられる。一方、乾電池Ｖの負極がボディアースされており、二次側コイルＴ２の他端は抵抗Ｒ９を介してバーナＢと電気的に接続されて炎電流の流れるループを形成し、また抵抗Ｒ１０を介してＦＥＴのゲートに接続される。そして、ＦＥＴのドレインには炎検知信号の出力端が設けられ、ソースはボディアースされる。
【０００５】
上述した構成により、乾電池Ｖから電力が供給されると、まず一次側コイルＴ１と抵抗Ｒ７とを介してベース電流が流れることによりトランジスタＴｒ３がオンし、コレクタ電流が流れることにより一次側コイルＴ１にベース電流を増加させる向きの誘導起電力が発生する。そしてコレクタ電流が増加していき飽和電流に達すると誘導起電力の向きが逆転してベース電流を減少させ、トランジスタＴｒ３がオフする。その後、誘導起電力の影響が無くなると再びトランジスタＴｒ３にベース電流が流れる。このような動作が繰り返されることにより、トランジスタＴｒ３が周期的にオン／オフを繰り返して、二次側コイルＴ２に周期的な電圧を発生させる。そのため、バーナＢに火炎が形成されている状態では火炎の整流作用によりダイオードと抵抗とを直列接続した回路に等しくなり、二次側コイルＴ２，抵抗Ｒ８，火炎及び抵抗Ｒ９を通って矢印で示す向きに半波整流された炎電流が流れ、抵抗Ｒ９での電圧降下により点Ａにはボディアースに対してマイナスの電位が発生する。抵抗Ｒ９の電圧はコンデンサＣ６により平滑化され、更に抵抗Ｒ１０及びコンデンサＣ７によるフィルタ回路によりノイズ成分が除去されて、ＦＥＴのゲート・ソース間に印加される。ＦＥＴは通常は導通されているが、ソースに対するゲートの電位差が所定のしきい値を下回ると遮断される。例えばしきい値が０．５Ｖの場合、ソースに対するゲートの電位差が０〜−０．５Ｖでは導通し、−０．５Ｖを下回ると遮断される。従って、バーナＢに火炎が形成されている状態ではＦＥＴが遮断されて炎検知信号の出力がＯｐｅｎとなる。一方、火炎が形成されなくなるとゲート・ソース間の電位差がなくなり、ＦＥＴが導通されて炎検知信号の出力端からＬｏ信号が出力される。従って、炎検知信号の出力端からの信号に基づいて炎の有無を即座に検知することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、炎電流が流れることによる抵抗Ｒ９での電圧降下によりＦＥＴが遮断するようにすることで、炎の有無を検知することができる。しかしながら、ＦＥＴのしきい値は部品毎でのばらつきが大きいため、判定レベルの精度が悪くなってしまうといった問題があった。比較回路を用いれば判定レベルのばらつきを小さくすることができるが、点Ａに発生する電位が電池の負極電位より低いため、この電位を入力するには比較回路駆動用に負電源を付加する必要があり、回路が複雑となってしまう。
また、二次側コイルＴ２に生じる電圧は乾電池電圧の変動に比例して変動するため、炎抵抗が等しい状態であっても乾電池電圧が変動すると点Ａの電位も変動してしまう。つまり全く同じ燃焼状態であっても異なる燃焼状態と検出していることになり、検出精度上好ましくない。安定化電源回路を用いて定電圧化すれば乾電池電圧の変動による影響を無くすことができるが、コストが大幅に高くなってしまう。
本発明のフレームロッド回路は上記課題を解決し、簡単な回路構成により判定精度を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載のフレームロッド回路は、
電池電源を発振昇圧させるトランスと、
上記トランスの二次側コイルの一端に電気的に接続される検出用抵抗と、
燃料ガスを燃焼させて燃焼炎を形成し、上記検出用抵抗を介してボディが上記二次側コイルに電気的に接続されるバーナと、
上記二次側コイルの他端に電気的に接続され、上記燃焼炎に先端を臨ませて設けられるフレームロッドとを備え、
上記二次側コイルに電圧を発生させ、上記燃焼炎に流れる電流を上記検出用抵抗での電圧降下に基づいて検出することにより炎の有無を判定するフレームロッド回路において、
上記電池電源により動作する比較回路を備え、該比較回路の電源の正極を上記バーナボディと電気的に接続し、該電源の電圧を分圧した電位と上記検出用抵抗の上記バーナボディの電位より低い電位になる一端電位とを比較する比較回路の出力に基づいて炎の有無を判定することを要旨とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項２記載のフレームロッド回路は、請求項１記載のフレームロッド回路において
上記比較回路の動作電源として上記電池電源を直接用い、上記二次側コイルに発生させる電圧を該電池の電圧に比例して変動するように生成することを要旨とする。
【００１０】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のフレームロッド回路は、電池電圧を発振昇圧させるトランスの二次側コイルに電圧を発生させ、バーナに形成される燃焼炎に流れる電流を検出用抵抗での電圧降下に基づいて検出することにより炎の有無を判定する。また電池電源により動作する比較回路により、その電源の電圧を分圧した電位と検出用抵抗のバーナボディの電位より低い電位になる一端電位とを比較する。比較回路の電源の正極をバーナボディと電気的に接続しているためこの一端電位はこの電源の正極電位より低くなり、更にこの電源の負極電位を下回らないように検出用抵抗の抵抗値を設定することで、この電源の正極電位と負極電位とによる範囲内にすることができる。従って、比較回路用の電源を新たに設ける必要がない。
【００１２】
更に、上記構成を有する本発明の請求項２記載のフレームロッド回路は、比較回路の動作電源として電池電源を直接用い、二次側コイルに発生させる電圧を電池の電圧に比例して変動するように生成する。そのため炎の抵抗が一定であっても電池電圧の変動により炎電流が変動してしまうが、比較する電位がいずれも電池電圧に比例して変動することから、電池電圧が変動しても判定結果に影響しない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明のフレームロッド回路の好適な実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例としてのフレームロッド回路の回路図である。このフレームロッド回路はガス湯沸器やガスこんろ等乾電池を電源とした燃焼器具に用いられるもので、昇圧用トランスＴの一次側の発振昇圧部と、二次側の炎検知部とから構成される。
【００１４】
発振昇圧部は、昇圧用トランスＴの一次側コイルＴ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１及びトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２により発振回路を構成し、また電源としての乾電池Ｖと、電源のリップル及びインピーダンスの影響を無くすためのコンデンサＣ２とを備える。そして乾電池Ｖからの電力は、チョークコイルＬを介して一次側コイルＴ１の中点に、またチョークコイルＬから抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに、また抵抗Ｒ１からベース駆動コイルＴ３を介してトランジスタＴｒ２のベースに供給される。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は同じ特性のものが使用され、それぞれのコレクタは一次側コイルＴ１の両端に接続され、それぞれのエミッタは共に接地され対称形となっている。
尚、コンデンサＣ１は発振の共振用コンデンサで、発振を安定させるためのものである。
【００１５】
炎検知部は、昇圧用トランスＴの二次側コイルＴ２、フレームロッドＦＲ、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５、ダイオードＤ１及びコンパレータＣＰにより構成される。フレームロッドＦＲは二次側コイルＴ２の一端に抵抗Ｒ２を介して接続され、ボディアースされたバーナＢの火炎形成部にその先端を臨ませて設けられる。一方、乾電池Ｖの正極がボディアースされており、二次側コイルＴ２の他端は抵抗Ｒ３を介してバーナＢと電気的に接続されて炎電流の流れるループを形成し、また抵抗Ｒ４を介してコンパレータＣＰの非反転入力側に接続される。そして、コンパレータＣＰの反転入力側には電池電圧を抵抗Ｒ５，Ｒ６により分圧した電位値が判定用基準電位として入力される。
【００１６】
上述した構成により、乾電池ＶからチョークコイルＬを介して電力が供給されると、トランジスタのｈFE（直流電流増幅率）や一次側コイルＴ１のばらつき等によりトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のいずれか一方が先にオンする。そして、オンした方のトランジスタのコレクタ電流が増加していき飽和電流に達すると、ベース駆動コイルＴ３に発生する誘導起電力によりそのトランジスタのベース電流が減少してオフすると共に、他方のトランジスタにベース電流が流れてオンする。そしてこのトランジスタのコレクタ電流が飽和電流に達すると、ベース駆動コイルＴ３に発生する誘導起電力によりこのトランジスタのベース電流が減少してオフすると共に、他方のトランジスタにベース電流が流れてオンする。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２には電源からチョークコイルＬを介して電流が流れるため、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオンした際に流れる電流の立ち上がりが緩やかとなり、過剰な電流が流れることが防止され発熱による電力損失が低減される。更に、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が交互にオン／オフを繰り返すことにより一次側コイルＴ１に正逆方向の磁力が交互に発生し、二次側コイルＴ２に電池電圧に比例した大きさの正弦波電圧が発生する。そのため、バーナＢに火炎が形成されている状態では火炎の整流作用によりダイオードと抵抗とを直列接続した回路に等しくなり、二次側コイルＴ２，抵抗Ｒ２，火炎及び抵抗Ｒ３を通って矢印で示す向きに半波整流された炎電流が流れ、点Ｅの電位は乾電池Ｖの正極電位に対して抵抗Ｒ３での電圧降下分だけ低くなる。そしてこの電位が乾電池Ｖの負極電位を下回らないように抵抗Ｒ３の抵抗値が設定されている。また、この電位はコンデンサＣ３により平滑化され、コンパレータＣＰの非反転入力側に入力される。そして、反転入力側に入力されている判定用基準電位を下回ることで、コンパレータＣＰの出力がＬｏとなる。一方、火炎が形成されなくなると点Ｅの電位は乾電池Ｖの正極電位に等しくなり、判定用基準電位を上回ってコンパレータＣＰの出力がＯｐｅｎとなる。
【００１７】
電池電圧が変動すると、二次側コイルＴ２に生じる電圧もそれに比例して変動し、炎抵抗が同じ値であっても炎電流が変動して点Ｅの電位が変動するが、点Ｅの電位は乾電池Ｖの正極電位から炎電流による抵抗Ｒ３の電圧降下分を差し引いたもので、それぞれ電池電圧の変動に比例して変動する。一方、判定用基準電位も電池電圧の分圧値であり電池電圧の変動に比例して変動するため、電池電圧の変動による判定性能への影響が打ち消される。
【００１８】
以上説明したように、本実施例のフレームロッド回路によれば、乾電池Ｖの正極をボディアースし、正極電位から抵抗Ｒ３に炎電流が流れることによる電圧降下分を差し引いた電位を読み取る構成により、負電源を新たに付加することなく簡単な構成によりコンパレータＣＰにより炎電流による電圧降下分を検出することが可能となるため、判定レベルのばらつきを小さくすることができる。また、乾電池Ｖの電圧変動が炎検知の判定に影響しないため判定精度が高く、安全性を高くすることができる。更に、炎電流即ち炎抵抗の大きさに基づいた不完全燃焼等の判定にも利用可能となる。
【００１９】
また、発振昇圧部にはチョークコイルＬを介して電流を流す構成により、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオンした際の電流の立ち上がりが緩やかとなり、過剰な電流が流れることを防いで熱による電力の損失を極めて少なくすることができる。従って、フレームロッドＦＲにより常時炎検知しても乾電池Ｖの寿命を十分長くすることが可能となる。更に、半波整流される信号のデューティ比を高くすることで平滑化に必要なコンデンサＣ３の容量を小さくすることができるため、着火及び失火に対する応答性をより高くすることができる。加えて、一次側コイルＴ１の電圧が正負に振動することで、二次側コイルＴ２への出力効率を高くすることができる。
【００２３】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のフレームロッド回路によれば、比較回路用の電源を新たに設ける必要がないため簡単な回路構成により判定レベルのばらつきを小さくすることができる。
【００２５】
更に、本発明の請求項２記載のフレームロッド回路によれば、簡単な回路構成により電池電圧の変動による判定結果への影響をなくすことができるため、燃焼状態の検出精度が高くなり安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのフレームロッド回路の回路図である。
【図２】従来例としてのフレームロッド回路の回路図である。
【図１】
0003862834.tif 000002
【図２】
0003862834.tif 000003