(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバーナの炎口近傍に設けられた熱電対と、該熱電対の熱起電力を増幅する増幅器と、該増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に周期的に切替える入力切替手段と、該増幅器に前記熱電対の熱起電力を入力したときの出力値を用いてガスバーナの炎の有無を判定する燃焼判定手段と、前記基準電圧の入力に対する前記増幅器の出力値が所定の範囲内にない場合と前記増幅器の出力の周期が前記増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる場合との少なくとも一方に該当する場合に回路が故障していると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする炎検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバーナの炎を検出する炎検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガスバーナの炎を検出する炎検出回路（以下、回路とする）として、ガスバーナの炎口近傍に設けた熱電対の熱起電力を増幅器で増幅して出力し、その出力値と所定の閾値とを比較することによりガスバーナの炎の有無を判定するものが知られている。一方、この回路において故障が生じ、入力値に関係なく前記所定の閾値を超えた電圧が増幅器から出力され続けるような場合には、ガスバーナの炎の有無にかかわらず炎があると判定されてしまい、誤判定の可能性が高くなるといった問題があった。
【０００３】
そこで従来は、トランジスタにより熱電対と増幅器との接続を連続的にＯＮ・ＯＦＦすることにより熱電対の熱起電力と０Ｖとを周期的に交互に増幅器に入力し、すなわち熱電対の熱起電力をパルス状の出力にして増幅器に入力し、該増幅器の出力値を所定の間隔ごとに検出して、トランジスタのＯＦＦ時、すなわち増幅器に０Ｖを入力しているときの増幅器の出力値が０Ｖ付近の所定の範囲から外れた場合に増幅器が入力値に関係のない出力をしているとして増幅器の故障と判定し、ガスバーナへのガスの供給を停止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、回路の故障には、前述のような、増幅器への入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧が増幅器から出力される場合のほか、増幅器の増幅度が変化して誤差の範囲から外れる場合および増幅器の出力が発振する場合がある。
【０００５】
増幅器の増幅度が小さくなり誤差の範囲から外れた場合には、ガスバーナの炎が点火していても熱電対の熱起電力が増幅器で十分に増幅されず、増幅器の出力が小さくなるため炎が検出されず、ガスバーナへのガスの供給が停止されガスバーナが使用できなくなる可能性がある。また、増幅器の増幅度が大きくなり誤差の範囲から外れた場合には、ガスバーナの炎が消えているときでも熱電対のわずかな起電力あるいはノイズが大きく増幅され、炎を検出したと誤判定する可能性が高くなるといった問題がある。しかしこれらの場合前記従来技術では、トランジスタのＯＦＦ時、すなわち増幅器に０Ｖを入力しているとき、入力値が０Ｖであるため誤差の範囲を外れた増幅度で増幅されても増幅器の出力値は０Ｖであり、前記所定の範囲を外れないため回路の故障と判断されない。また、増幅器の出力が発振した場合、出力を所定の間隔で検出しているので発振の周期によっては検出した出力値が０Ｖ付近の所定の範囲から外れない場合があり、増幅器の異常にもかかわらず異常発振の電圧を熱電対の電圧と判断し、誤検知するおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、増幅器への入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧が増幅器から出力され続けるといった回路の故障の有無に加え、増幅器の増幅度が変化し許容範囲から外れるといった回路の故障の有無および増幅器の出力が発振するといった回路の故障の有無も判定可能な炎検出回路を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ガスバーナの炎口近傍に設けられた熱電対と、該熱電対の熱起電力を増幅する増幅器と、該増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に周期的に切替える入力切替手段と、該増幅器に前記熱電対の熱起電力を入力したときの出力値を用いてガスバーナの炎の有無を判定する燃焼判定手段と、前記基準電圧の入力に対する前記増幅器の出力値が所定の範囲内にない場合と前記増幅器の出力の周期が前記増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる場合との少なくとも一方に該当する場合に回路が故障していると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、回路の故障により、増幅器への入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧が増幅器から出力されている場合には、所定の基準電圧を周期的に増幅器に入力すると、増幅器からは入力電圧とは無関係に所定の閾値を超えた電圧が出力され続けるため増幅器の出力の周期が増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる。したがって増幅器の出力の周期が増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる場合に回路が故障していると判定することができる。また、回路の故障により増幅度が変化し誤差の範囲から外れている場合には、所定の基準電圧を増幅器に入力すると、増幅度が変化しているため増幅器は所定の範囲内にない値を出力する。したがって前記基準電圧の入力に対する前記増幅器の出力値が所定の範囲内にない場合に回路が故障していると判定することができる。さらに増幅器の出力が発振した場合も、発振した増幅器の出力の周期は増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる。したがって増幅器の出力の周期が増幅器への入力を所定の基準電圧の入力に切替える周期と異なる場合に回路が故障していると判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は熱電対であり、ガスバーナ６付近に設けられていて、ガスバーナ６の炎によって熱せられると熱起電力が生じる。増幅器２はスイッチ３を介して熱電対１と、スイッチ４を介して直流電源９と接続されており、入力された電圧を増幅して制御・判定装置５に出力する。
【００１０】
スイッチ３は熱電対１と増幅器２との間に設けられ、スイッチ３をＯＮにすることにより熱電対１と増幅器２とが接続され、スイッチ３をＯＦＦにすることによって熱電対１と増幅器２との接続が切断される。スイッチ４は直流電源９と増幅器２との間に設けられ、スイッチ４をＯＮにすることにより直流電源９と増幅器２とが接続され、スイッチ４をＯＦＦにすることにより直流電源９と増幅器２との接続が切断される。
【００１１】
したがって、スイッチ３をＯＮにし、スイッチ４をＯＦＦにすることにより増幅器２に熱起電力による電圧Ｖtcが入力される。また、増幅器２とスイッチ３との間が抵抗１０を介して接地されているため、スイッチ３とスイッチ４との双方をＯＦＦにすることにより増幅器２に０Ｖが入力され、スイッチ３をＯＦＦにし、スイッチ４をＯＮにすることにより増幅器２に直流電源９の電圧である基準電圧Ｖb（本実施の形態では増幅器２の出力が０．５Ｖとなるような電圧）が入力される。
【００１２】
スイッチ３およびスイッチ４のＯＮ・ＯＦＦの切替えの制御は制御・判定装置５によっておこなわれる。また、制御・判定装置５は増幅器２の出力値を記憶し、この記憶した値を計算処理した値と所定の閾値とを比較することによりガスバーナ６の炎の有無を判定する。
【００１３】
熱電対１の２つの端子間には抵抗７及びコンデンサ８が設けられ、抵抗７は熱電対１が断線した場合に回路が破損しないように設けられており、コンデンサ８は熱起電力に重畳される高周波成分をカットするように設けられている。
【００１４】
本実施の形態の炎検出回路による炎検出は、制御・判定装置５がスイッチ３およびスイッチ４のＯＮ・ＯＦＦの切替えを制御し、第１段階、第２段階、第３段階からなる１工程を繰り返すことによっておこなう。
【００１５】
第１段階では、制御・判定装置５の制御により、スイッチ３をＯＮにし、スイッチ４をＯＦＦにする。これにより増幅器２には熱電対１の熱起電力による電圧Ｖtcが入力され、電圧Ｖが制御・判定装置５に出力される。この電圧Ｖは、電圧Ｖtcがこの増幅器２によって正確に増幅されたときの値、例えば増幅器２の増幅を１３０倍とすれば１３０・Ｖtcと、増幅器２に０Ｖが入力されたときの出力値、すなわちオフセット電圧Ｖoとを足し合わせた値（Ｖo＋１３０・Ｖtc）である。そして、出力された電圧Ｖは制御・判定装置５によって記憶される。
【００１６】
次に第２段階では、制御・判定装置５の制御により、スイッチ３、スイッチ４の双方をＯＦＦにする。これにより増幅器２には０Ｖが入力され、オフセット電圧Ｖoが制御・判定装置５に出力される。出力されたオフセット電圧Ｖoは制御・判定装置５に記憶される。
【００１７】
第３段階では、制御・判定装置５の制御により、スイッチ３をＯＦＦにし、スイッチ４をＯＮにする。これにより増幅器２には基準電圧Ｖbが入力され、増幅された電圧Ｖb´が出力される。出力された電圧Ｖb´は制御・判定装置５によって記憶される。
【００１８】
制御・判定装置５は１工程終了後、第１段階で記憶された電圧Ｖから第２段階で記憶されたオフセット電圧Ｖoを引くことにより、熱電対１の起電力である電圧Ｖtcがこの増幅器２によって正確に増幅されたときの値１３０・Ｖtcを計算し、１３０・Ｖtcと所定の閾値とを比較することによって炎の有無を判定する。次に制御・判定装置５は第３段階で記憶した電圧Ｖb´からオフセット電圧Ｖoを引いた値（Ｖb´−Ｖo）が所定の範囲内にあるか否かを判定する。前記の値（Ｖb´−Ｖo）が所定の範囲内にない場合には増幅器２の増幅度が正常でなく、回路が故障していると判定する。
【００１９】
本実施形態では、以上の３つの段階を各段階５msecずつおこない、この３つの段階による１５msecの１工程を炎検出中繰り返すことにより、増幅器２の増幅度の異常による回路の故障の有無を判定する。さらに制御・判定装置５は、炎検出中にわたって増幅器２の出力値の立ち上がり時、すなわち第２段階から第３段階への移行により増幅器２の出力値がオフセット電圧Ｖoから基準電圧Ｖbに立ち上がる時を検知し、該立ち上がり時の周期が増幅器２への入力を所定の基準電圧Ｖbの入力に切替える周期（ここでは１５msec）と同期しているか否かを判定する。増幅器２の出力値の立ち上がり時の周期が増幅器２への入力を所定の基準電圧Ｖbの入力に切替える周期と同期しない場合には、入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧を増幅器が出力しているかまたは増幅器の出力が発振しており、回路が故障していると判定する。
【００２０】
なお、１工程中の各段階の順番は必ずしも前記第１段階、第２段階、第３段階の順でなくともよい。例えば、前記第１段階、第２段階、第３段階の順を 第１段階、第３段階、第２段階の順にしてもよい。この場合、炎の有無の判定および増幅器２の増幅度の異常による回路の故障の判定に関しては上記実施の形態と同様に行う。また、入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧を増幅器が出力しているかまたは増幅器の出力が発振している回路の故障の判定に関しては、制御・判定装置５が、炎検出中にわたって増幅器２の出力値の立ち下り時、すなわち第２段階から第３段階への移行により増幅器２の出力値が基準電圧Ｖbからオフセット電圧Ｖoに落ち込む時を検知し、該立ち下り時の時間間隔が増幅器２への入力を所定の基準電圧Ｖbの入力に切替える周期（ここでは１５msec）と同じか否かを判定することによって行う。増幅器２の出力値の立ち下り時の時間間隔が増幅器２への入力を所定の基準電圧Ｖbの入力に切替える周期と異なる場合には、入力値に関係なく所定の閾値を超えた電圧を増幅器が出力しているかまたは増幅器の出力が発振しており、回路が故障していると判定する。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、増幅器への入力値に関係なく所定の閾値を超えた一定電圧が増幅器から出力され続けるといった回路の故障の有無に加え、増幅器の増幅度が変化し許容範囲から外れるといった回路の故障の有無および増幅器の出力が発振するといった回路の故障の有無も判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【符号の説明】
１  熱電対
２  増幅器
５  制御・判定装置
６  ガスバーナ
【図１】
0003850606.tif 000002