JP2008089195A - Flame current detecting device and combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は炎電流検出装置および燃焼装置に関し、より詳細には、バーナと電極との間に交流電圧を印加することによって発生する炎電流を検出する電流検出手段を備えた炎電流検出装置と、この炎電流検出装置を用いた燃焼装置に関する。 The present invention relates to a flame current detection device and a combustion device, and more specifically, a flame current detection device provided with current detection means for detecting flame current generated by applying an alternating voltage between a burner and an electrode, The present invention relates to a combustion apparatus using the flame current detection apparatus.
近時、給湯器や風呂装置などの小型の燃焼装置においても、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を抑制することが強く望まれており、そのための構成として、いわゆる二段燃焼方式を採用した燃焼装置が提案されている（特許文献１参照） Recently, it has been strongly desired to suppress the emission amount of nitrogen oxide (NOx) generated during combustion even in a small combustion apparatus such as a water heater or a bath apparatus. Combustion devices that employ this method have been proposed (see Patent Document 1).
周知のように、この種の二段燃焼方式は、一次空気と燃料ガスとを酸素不足状態で混合した混合気に点火して一次火炎を発生（一次燃焼）させるとともに、一次燃焼により生じた未燃焼ガスに二次空気を供給して二次火炎を発生（二次燃焼）させることによって未燃ガスを完全燃焼させ、窒素酸化物の発生を抑制している。 As is well known, this type of two-stage combustion system ignites an air-fuel mixture in which primary air and fuel gas are mixed in an oxygen-deficient state to generate a primary flame (primary combustion). By supplying secondary air to the combustion gas and generating a secondary flame (secondary combustion), the unburned gas is completely burned and the generation of nitrogen oxides is suppressed.
このような二段燃焼方式を採用する燃焼装置においては、バーナに供給する空気（一次空気および二次空気）と燃料ガスの供給量を適正に保つ必要がある。換言すれば、これらの供給量を適正に保つことではじめてバーナの燃焼状態が正常状態に保たれ、その結果として、上述した未燃ガスの完全燃焼、ひいては窒素酸化物の発生の抑制が図られる。 In a combustion apparatus that employs such a two-stage combustion method, it is necessary to keep the supply amounts of air (primary air and secondary air) and fuel gas supplied to the burner to an appropriate level. In other words, the combustion state of the burner can be maintained in a normal state only by maintaining these supply amounts appropriately, and as a result, the above-described complete combustion of the unburned gas and the suppression of the generation of nitrogen oxides can be achieved. .
そのため、このような二段燃焼方式を採用する燃焼装置にあっては、バーナの燃焼状態を正常に保つことが重要であり、バーナの燃焼異常を早期かつ正確に検出することが求められている。 Therefore, in a combustion apparatus that employs such a two-stage combustion method, it is important to maintain the combustion state of the burner normally, and it is required to detect burner combustion abnormality early and accurately. .
一方、バーナが燃焼異常に陥ると、バーナに形成される火炎（炎）に変化が現れる。たとえば、バーナに供給される空気（特に一次空気）の量が減少すると、一次燃焼の際に未燃ＣＯ成分が増加するとともに、一次火炎が伸張する（一次火炎の高さが高くなる）。このような火炎の変化は、火炎中に含まれるイオン濃度の変化を伴う。そこで、本願出願人は、火炎中のイオン（炎の整流作用）を利用してバーナへの着火の有無を検出する炎電流検出装置を用いて燃焼異常を検出することを考えるに至った。 On the other hand, when the burner falls into a combustion abnormality, a change appears in the flame (flame) formed in the burner. For example, if the amount of air (particularly primary air) supplied to the burner decreases, unburned CO components increase during primary combustion and the primary flame expands (the height of the primary flame increases). Such a change in flame is accompanied by a change in the concentration of ions contained in the flame. Therefore, the applicant of the present application has come to consider detecting a combustion abnormality using a flame current detection device that detects whether or not the burner is ignited by using ions in the flame (rectifying action of the flame).
ところで、炎電流の電流値を検出可能な炎電流検出装置としては、特許文献２，３に示すような装置が提案されているが、本発明者らは、これらとは異なる構成の炎電流検出装置として、図７に示す炎電流検出装置を考案した。
By the way, as a flame current detection device capable of detecting the current value of the flame current, devices as shown in
図７は、炎電流の電流値を読み取り可能に構成した炎電流検出装置の一例を示している。この炎電流検出装置は、接地されたバーナの金属筐体をアース電極１とするとともに、バーナの火炎形成位置に当該火炎に臨ませて電圧印加電極となるフレームロッド２を配置してなり、これらに交流電圧を印加するための交流電源３がコンデンサ４，５を介して接続される（以下、この回路をフレーム回路と称する）。
FIG. 7 shows an example of a flame current detector configured to be able to read the current value of the flame current. In this flame current detection device, a grounded metal casing of a burner is used as a
そして、バーナ燃焼時にこのフレーム回路に流れる電流（炎電流）を検出するための検出回路として、上記フレームロッド２とアース電極１に対して並列に、コンデンサ６，７と、アノードをアースしたダイオード８とが接続され、このダイオード８のカソード側が演算増幅器９の非反転入力端子に接続される。この演算増幅器９は、直流電圧Ｖｃｃを印加するための直流電源１０および抵抗器１１とともに、フレームロッド２とアース電極１との間に流れる炎電流を電圧データに変換して検出する電流検出手段を構成するもので、上記直流電源１０は抵抗器１１を介して演算増幅器９の非反転端子に接続されている。そして、この演算増幅器９の出力端子は、制御手段１７を構成するマイコンのＡ／Ｄ入力ポートに接続される。
Then, as a detection circuit for detecting a current (flame current) flowing through the frame circuit during burner combustion,
なお、図において符号１２，１３はそれぞれ抵抗器を示し、また、上記演算増幅器９の出力端子と反転入力端子との間には負帰還をかける抵抗器１４が接続されている。さらに、図において鎖線で囲んだ部分は炎の等価回路Ｂを示しており、バーナが燃焼状態（燃焼時）にあり火炎が形成されているときの炎の電気的作用（整流作用）を抵抗１５とダイオード１６に置き換えて表したものである。したがって、バーナが消火状態（非燃焼時）にあるときはこれら抵抗１５とダイオード１６は存在せず、フレームロッド２とアース電極１との間は電気的に開放されている。
In the figure,
次に、このように構成された炎電流検出装置の動作について説明する。この電流検出装置においては、上記交流電源３により正電圧が印加されると、図中に実線の矢印に示すように電流（Ｉｆ，Ｉ＋）が流れ、これに伴ってコンデンサ６，７が電流（Ｉ＋）によって充電される。一方、上記交流電源３により負電圧が印加されると、炎の等価回路には電流は流れず、コンデンサ６，７からの放電が開始され、炎電流の検出回路には、図中の一点鎖線の矢印に示す方向に電流（Ｉ−）が流れる。その際、コンデンサ６，７は、上記（Ｉ＋）と（Ｉ−）の差、すなわち、上記（Ｉｆ）を平均した電流で放電する。
Next, the operation of the flame current detection device configured as described above will be described. In this current detection device, when a positive voltage is applied from the
一方、上記固定抵抗器１１からは、コンデンサ６，７へ充電するために、上記（Ｉｆ）の平均値とバランスした電圧が演算増幅器９の非反転入力端子に入力される。
On the other hand, in order to charge the
その結果、上記演算増幅器９からは炎の等価回路に流れる電流（Ｉｆ）に比例した電圧信号が出力され、この電圧信号を制御手段１７に取り込むことにより、制御手段１７において炎電流の電流値の検出が可能となる。具体的には、制御手段１７は、Ａ／Ｄ入力ポートに入力された電圧信号を電流値に換算するための換算プログラムを備えており、このプログラムに従ってＡ／Ｄ入力ポートに入力された電圧信号を電流値に換算し、この電流値を炎電流の電流値として読み込むように構成されている。 As a result, a voltage signal proportional to the current (If) flowing in the flame equivalent circuit is output from the operational amplifier 9, and the voltage signal is taken into the control means 17, whereby the control means 17 determines the current value of the flame current. Detection is possible. Specifically, the control means 17 includes a conversion program for converting a voltage signal input to the A / D input port into a current value, and the voltage signal input to the A / D input port according to this program. Is converted into a current value, and this current value is read as the current value of the flame current.
しかしながら、このような炎電流検出装置を用いて炎電流の電流値を検出する構成では、交流電源３の電圧がばらつくと炎電流の検出値もばらつくため、炎の状態を正確に検出することができないという問題があった。
However, in the configuration in which the flame current detection value is detected using such a flame current detection device, if the voltage of the
すなわち、本出願において提案する炎電流検出装置は、上述したように、炎電流の検出値からバーナに形成される炎の状態を検出することを目的とするものである。ところが、この種の電流検出装置における交流電源３には、通常、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）を一旦直流（たとえばＤＣ１５Ｖ）に変換した後、この直流電源をＤＣ−ＤＣコンバータで発振して所定の交流電源（たとえばＡＣ８０Ｖ）としていることから、たとえば、８０Ｖの交流電源の生成を目的としたＤＣ−ＤＣコンバータに６４Ｖのトランスが取り付けられたような場合には、交流電源３では所期の電圧（ＡＣ８０Ｖ）が得られず、その結果、電流検出値にずれが生じる。
In other words, the flame current detection device proposed in the present application aims to detect the state of the flame formed in the burner from the detection value of the flame current as described above. However, the
具体的には、通常、炎の抵抗値（炎の等価回路に示す固定抵抗器１５の抵抗値）は、炎の状態により数ＭΩから数十ＭΩ程度であることから、上述したように、交流電源３の電圧を８０Ｖとすると、炎に流れる電流（フレーム電流）は数μＡから十数μＡ程度と微小である。炎電流検出装置は、このように微小な電流値の検出を目的としていることから、たとえば交流電源３の電圧が上下に２０Ｖ程度ばらつくと、検出しようとする電流値の変化量に対して電圧のばらつきが大きすぎるため、検出した電流値に基づいて炎の状態を正確に把握することができない。
Specifically, the resistance value of the flame (the resistance value of the
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、電極に印加する交流電圧のばらつきによって電流検出値が変動しない炎電流検出装置を提供することにより、二段燃焼方式を採用する燃焼装置において、バーナの燃焼異常を正確に検出可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and adopts a two-stage combustion method by providing a flame current detection device in which the current detection value does not vary due to variations in the AC voltage applied to the electrodes. It is an object of the present invention to make it possible to accurately detect a burner combustion abnormality.
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の炎電流検出装置は、バーナと、バーナの炎に臨ませる電極と、上記バーナと上記電極との間に交流電圧を印加することによって発生する炎電流を電圧データに変換して検出する電流検出手段とを備えた炎電流検出装置において、上記バーナと上記電極に対して並列に、擬似炎電流を常時流す擬似炎回路を設けるとともに、上記交流電圧として標準電圧を印加したときに上記擬似炎回路に流れる標準擬似炎電流値を予め記憶しておく標準擬似炎電流記憶手段を設けてなり、制御手段が、バーナの燃焼時と非燃焼時のそれぞれにおける上記電流検出手段の検出電流値と、上記標準擬似炎電流記憶手段に記憶された標準擬似炎電流値とに基づいて実際の炎電流を算出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a flame current detection device according to
そして、この請求項１に記載の炎電流検出装置は、その好適な実施態様として、上記制御手段による実際の炎電流の算出が以下の近似式によって行なわれることを特徴とする。
記
（実際の炎電流）≒（標準擬似炎電流値／非燃焼時検出電流値）×（燃焼時検出電流値−非燃焼時検出電流値）
As a preferred embodiment of the flame current detection apparatus according to
(Actual flame current) ≒ (standard simulated flame current value / current value detected during non-combustion) x (current value detected during combustion-current value detected during non-combustion)
すなわち、請求項１および２に係る炎電流検出装置は、バーナ（アース電極）と電極（電圧印加電極）に対して並列に擬似炎電流を常時流す擬似炎回路が設けられることから、バーナが消火状態（非燃焼時）にあり、バーナに炎がない状態でも上記擬似炎回路には電流が流れ、上記電流検出手段においてこの状態での電流値の検出が可能とされている。
That is, in the flame current detection device according to
このような構成を前提に、請求項１に係る炎電流検出装置では、バーナが消火状態にあるときに上記電流検出手段で実際に検出される非燃焼時検出電流値と、上記標準擬似炎電流記憶手段に記憶された標準擬似炎電流値（交流電圧としてばらつきのない標準電圧を印加したときに上記擬似炎回路に流れる電流値）とに基づいて、制御手段が上記交流電圧のばらつき状態（補正係数）を求める。そして、制御手段は、このばらつき状態と、バーナの燃焼時および非燃焼時のそれぞれにおける上記電流検出手段の検出電流値とに基づいてバーナ燃焼時における実際の炎電流値を算出する。
On the premise of such a configuration, in the flame current detection device according to
具体的には、請求項２に示すように、バーナ燃焼時に電流検出手段で検出される検出電流値（燃焼時検出電流値）からバーナ非燃焼時に電流検出手段で検出される検出電流値（非燃焼時検出電流値）を減算することにより擬似炎回路に流れる電流分を取り除いた電流値（計算上得られる炎電流の電流値）を求め、この計算値に、バーナ非燃焼時に求めた上記補正係数を乗じることにより、実際の炎電流を算出する。
Specifically, as shown in
また、本発明の請求項３に記載の炎電流検出装置は、請求項１または２に記載の炎電流検出装置において、上記交流電圧の印加状態をオン／オフ可能なスイッチ手段を備え、上記バーナの非燃焼時において、このスイッチ手段によって上記交流電圧の印加状態を切り替えた際における上記電流検出手段の出力信号の変化状態に基づいて炎電流検出装置における回路部品の故障有無を判定する故障判定手段を備えたことを特徴とする。
The flame current detection device according to
すなわち、請求項３に記載の炎電流検出装置は、請求項１または２に記載の炎電流検出装置においてはバーナが消火状態にあるときでも上記擬似炎回路に電流を流すことができるという特徴を利用して、バーナの非燃焼時に故障判定手段が回路部品の故障の有無を判定する。具体的には、たとえば、交流電圧をオフからオンに切り替えた際の電圧信号の立ち上がり時間や電圧レベルのピーク値などを監視し、それらの値が正常か否かを判断し、正常でない場合には、さらに異常な値を示した原因となる回路部品を特定する。
That is, the flame current detection device according to
また、請求項４に記載の炎電流検出装置は、請求項１から３のいずれかに記載の炎電流検出装置において、上記バーナの非燃焼時における検出電流値と、予め記憶された非燃焼時における基準電流値との比較結果に基づいて上記バーナと上記電極との間の絶縁劣化状態を判定する絶縁劣化判定手段を備え、絶縁劣化判定手段によって絶縁劣化と判定した場合に、その旨を所定の報知手段において報知するか、あるいは、上記制御手段における炎検出電流の電圧データ閾値を変更するかの少なくともいずれか１つを実行することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flame current detection device according to any one of the first to third aspects, wherein the burner is in a non-burning state and a pre-stored non-burning time in the non-burning state. Insulation deterioration determination means for determining an insulation deterioration state between the burner and the electrode based on a comparison result with a reference current value in the case where the insulation deterioration determination means determines that the insulation deterioration has occurred. It is characterized in that at least one of notification by the notification means or change of the voltage data threshold value of the flame detection current in the control means is executed.
すなわち、この請求項４に記載の炎電流検出装置も、上述した請求項３に記載の炎電流検出装置と同様に、請求項１から３に記載の炎電流検出装置では、バーナが消火状態にあるときでも擬似炎回路に電流が流れることを利用している。具体的には、バーナ非燃焼時の検出電流値と、予め記憶された非燃焼時における基準電流値（バーナと電極間に絶縁劣化がないときの電流値）との比較結果に基づいて絶縁劣化判定手段がバーナと電極との間の絶縁劣化状態を判定する。
That is, the flame current detection device according to
また、請求項５に記載の燃焼装置は、請求項１から４のいずれかに記載の炎電流検出装置が搭載される燃焼装置であって、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行なう燃焼装置において、前記一次燃焼の火炎中に第１イオン電流検出部材を設け、前記一次燃焼の火炎の基部に二次空気を供給する二次空気供給口を設け、前記二次空気供給口の近傍に第２イオン電流検出部材を設け、前記第１イオン電流検出部材が第１の炎電流検出装置の前記電極として、前記第２イオン電流検出部材が第２の炎電流検出装置の前記電極としてそれぞれ構成され、前記第１および第２の炎電流検出装置のそれぞれにおいて算出された炎電流値を基に、供給される空気と燃料ガスのうち少なくとも１つを制御することを特徴とする。
A combustion apparatus according to
すなわち、請求項５に記載の燃焼装置は、二段燃焼方式を採用する燃焼装置において、一次燃焼の火炎中に第１イオン電流検出部材（第１の炎電流検出装置の電圧印加電極）を設けるとともに、二次空気供給口の近傍に第２イオン電流検出部材（第２の炎電流検出装置の電圧印加電極）を設けて、それぞれの炎電流検出装置で炎電流を検出し、バーナに供給される空気と燃料ガスのうちの少なくとも一方を制御するので、バーナの燃焼状態を正常状態に保つことができる。
That is, the combustion apparatus according to
請求項１に記載の炎電流検出装置によれば、制御手段が、バーナの燃焼時と非燃焼時のそれぞれにおける電流検出手段の検出電流値と標準擬似炎電流値とに基づいて実際の炎電流を算出するので、バーナと電極との間に印加される交流電圧にばらつきがあっても炎電流の検出値が変化しない炎電流検出装置を提供できる。
According to the flame current detection device of
しかも、このような炎電流検出装置は、炎電流を電圧データに変換して検出する電流検出手段を備えた炎電流検出装置に対して、ハードウェア上、擬似炎回路（具体的には、抵抗器とダイオード）を追加するだけで実現できるので、交流電圧のばらつきの影響を受けない炎電流検出装置を低コストで提供できる。 Moreover, such a flame current detection device has a hardware-like pseudo flame circuit (specifically, a resistance), compared to a flame current detection device provided with current detection means for detecting flame current by converting it into voltage data. Therefore, it is possible to provide a flame current detection device that is not affected by variations in AC voltage at a low cost.
また、ソフトウェアの面でも、実際の炎電流を算出するための演算は、請求項２に記載したとおりの簡単な数式で済むので、制御手段の記憶領域に掛ける負担が少なく、この点でもコスト上昇を抑えることができる。
Also, in terms of software, the calculation for calculating the actual flame current is a simple mathematical formula as described in
請求項３に記載の炎電流検出装置によれば、バーナの非燃焼時に、故障判定手段が電流検出手段の出力信号の変化状態に基づいて回路部品の故障有無を判定するので、回路部品の故障や不良を早期に発見することができる。
According to the flame current detection device of
請求項４に記載の炎電流検出装置によれば、バーナの非燃焼時に、絶縁劣化判定手段がバーナと電極との間の絶縁劣化状態を判定し、絶縁劣化と判定した場合には、その旨を所定の報知手段において報知するか、制御手段における炎検出電流の電圧データ閾値を変更するかの少なくともいずれか一方の処理を実行するので、絶縁劣化の早期発見や、絶縁劣化に伴う着火検出ミスの発生を低減することができる。 According to the flame current detection device of the fourth aspect, when the insulation deterioration determining means determines the insulation deterioration state between the burner and the electrode at the time of non-burning of the burner, and if it is determined as insulation deterioration, that is the effect. Is notified by a predetermined notification means, or at least one of the process of changing the voltage data threshold value of the flame detection current in the control means is executed, so that early detection of insulation deterioration or ignition detection error due to insulation deterioration is performed. Can be reduced.
請求項５に記載の燃焼装置によれば、二段燃焼方式の燃焼装置において、バーナの燃焼状態が正常状態に保たれることから、未燃ガスの完全燃焼を図ることができ、窒素酸化物の発生が少ない燃焼装置を提供できる。
According to the combustion apparatus of
実施形態１
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る炎電流検出装置の概略構成を示す回路図である。この炎電流検出装置は、電極に印加される交流電圧のばらつきをキャンセルして、炎電流の検出値にばらつきを生じないようにするために、先に図７に示した電流検出装置にハードウェア、ソフトウェアの両面から改良を加えたものである。したがって、回路構成が共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flame current detection apparatus according to the present invention. In order to cancel the variation in the AC voltage applied to the electrode and prevent the variation in the detected value of the flame current, this flame current detection device has a hardware This is an improvement from both sides of the software. Therefore, parts having the same circuit configuration are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
具体的には、ハード面の改良点として、本発明の炎電流検出装置では、図１に示すように、アース電極（バーナの金属筐体）１とフレームロッド（電極）２に対して並列に擬似炎回路Ａを設けている。 Specifically, as an improvement in hardware, in the flame current detection device of the present invention, the ground electrode (burner metal casing) 1 and the frame rod (electrode) 2 are arranged in parallel as shown in FIG. A simulated flame circuit A is provided.
この擬似炎回路Ａは、バーナが消火状態（非燃焼時）にあるときにもフレーム回路に電流（バイアス電流）が流れるようにするために設けた回路であって、具体的には、図示のように、炎の等価回路と同様の回路構成、すなわち抵抗器１８とダイオード１９の直列回路で構成され、この直列回路をアース電極１とフレームロッド２に並列に接続することにより構成されている。なお、この抵抗器１８としては、炎の抵抗成分（上記抵抗１５）と同程度の抵抗値（たとえば３６ＭΩ程度）の抵抗器が用いられる。
The simulated flame circuit A is a circuit provided to allow a current (bias current) to flow through the frame circuit even when the burner is in a fire extinguishing state (non-combustion). Thus, it is configured by a circuit configuration similar to the flame equivalent circuit, that is, a series circuit of a
一方、ソフト面の改良点としては、第１に、演算増幅器９から出力される電圧信号に基づいて炎電流を検出するにあたり、制御手段１７において、交流電源３の電圧のバラツキをキャンセルする処理が実行される。以下、その手順を説明する。
On the other hand, as a software improvement, first, in detecting the flame current based on the voltage signal output from the operational amplifier 9, the control means 17 cancels the voltage variation of the
まず、制御手段１７を構成するマイコンの所定の記憶領域（標準擬似炎電流記憶手段）に、上記フレーム回路に交流電圧として標準電圧を印加したときに擬似炎回路Ａに流れる電流値（標準擬似炎電流値）を予め記憶させておく。ここで、この標準電圧は、ばらつきのない交流電源３の出力電圧を意味する。本実施形態では、上記交流電源３として交流８０Ｖを出力する電源が用いられるので、上記標準電圧は交流８０Ｖとされる。
First, the current value (standard pseudo flame) that flows in the pseudo flame circuit A when a standard voltage is applied as an AC voltage to the frame circuit in a predetermined storage area (standard pseudo flame current storage means) of the microcomputer constituting the control means 17. Current value) is stored in advance. Here, this standard voltage means the output voltage of the
この標準擬似炎電流値には、予め実験等によって取得したデータが用いられる。具体的には、ばらつきのない交流電源３を用意し、バーナが消火状態（非燃焼時）にあるときにフレーム回路に交流電圧を印加して、その際に擬似炎回路Ａに流れる電流値（より詳細には、この状態で演算増幅器９から出力される電圧信号に基づいて制御手段１７が換算した電流値）を取得しておき、そのデータを予め標準擬似炎電流記憶手段に記憶させておく。
For this standard simulated flame current value, data acquired in advance through experiments or the like is used. Specifically, an
つまり、この標準擬似炎電流値は、同一規格の炎電流検出装置には共通のデータが用いられる。したがって、この標準擬似炎電流値は、ＲＯＭなどの不揮発性のメモリに予め記憶させておかれる。 In other words, common data is used for the standard pseudo flame current value for the flame current detectors of the same standard. Therefore, the standard pseudo flame current value is stored in advance in a non-volatile memory such as a ROM.
一方、個々の炎電流検出装置では、バーナが消火状態（非燃焼時）にあるときに、制御手段１７が、上記擬似炎回路Ａに流れる電流の電流値（非燃焼時検出電流値）を上記演算増幅器９の出力信号に基づいて電流値に換算し、その値をマイコン内の所定の記憶領域に記憶する。すなわち、この非燃焼時検出電流値は、交流電源３にばらつきがあることを前提に（換言すれば、交流電源３にばらつきがあると否とに関係なく）、個々の炎電流検出装置ごとに演算・記憶される。そのため、この非燃焼時検出電流値を記憶する記憶領域としては、個々の炎電流検出装置ごとにデータの書き込みが可能な記憶領域が好適に用いられる。
On the other hand, in each flame current detection device, when the burner is in a fire extinguishing state (non-combustion), the control means 17 determines the current value of the current flowing through the simulated flame circuit A (non-combustion detection current value) as described above. The current value is converted based on the output signal of the operational amplifier 9, and the value is stored in a predetermined storage area in the microcomputer. That is, this non-combustion detected current value is based on the premise that the
なお、この非燃焼時検出電流値の演算・記憶は、予め工場出荷前に装置ごとに行わせることも可能であるが、本実施形態に示す炎電流検出装置では、装置の施工後に制御手段１７に電源が投入された時点など、所定のタイミングで行われるようにプログラムされる。 The calculation and storage of the non-combustion detected current value can be performed for each apparatus in advance before shipment from the factory, but in the flame current detection apparatus shown in the present embodiment, the control means 17 is applied after the apparatus is installed. It is programmed to be performed at a predetermined timing such as when power is turned on.
そして、このように標準擬似炎電流値と非燃焼時検出電流値とが制御手段１７に記憶されている状態で、バーナが燃焼状態にあるときに、制御手段１７は、演算増幅器９からの電圧信号に基づいて炎電流（燃焼時検出電流値）を演算するが、その際、交流電源３のばらつきを以下の近似式によってキャンセルして実際の炎電流を算出する。
When the burner is in the combustion state with the standard simulated flame current value and the non-combustion detected current value being stored in the control means 17 as described above, the control means 17 The flame current (the detected current value at the time of combustion) is calculated based on the signal. At this time, the actual flame current is calculated by canceling the variation of the
記
（実際の炎電流）≒（標準擬似炎電流値／非燃焼時検出電流値）×（燃焼時検出電流値−非燃焼時検出電流値）
(Actual flame current) ≒ (standard simulated flame current value / current value detected during non-combustion) x (current value detected during combustion-current value detected during non-combustion)
すなわち、本発明の炎電流検出装置では、アース電極１とフレームロッド２に対して平行に、擬似炎電流を常時流す擬似炎回路Ａが設けられているため、演算増幅器９から出力される電圧信号に基づいて演算された燃焼時検出電流値には炎の等価回路Ｂに流れる電流分と擬似炎回路Ａに流れる擬似炎電流（バイアス電流）分が含まれるので、燃焼時検出電流値から非燃焼時検出電流値を減算する。
That is, in the flame current detection device of the present invention, since the pseudo flame circuit A that constantly feeds the pseudo flame current is provided in parallel to the
しかし、このままでは交流電源３にばらつきがあると制御手段１７で演算される電流値（読込電流値）も電圧に応じて変動するため、正確な電流値を検出することができない。具体的には、図２に示すように、交流電圧が標準電圧（ＡＣ８０Ｖ）よりも高い場合（図２ではＡＣ９６Ｖの場合を示す）には、制御手段１７の読込電流値は標準電圧の場合よりも高くなり、反対に交流電圧が標準電圧よりも低い場合（図２ではＡＣ６４Ｖの場合を示す）には、制御手段１７の読込電流値も低くなる。
However, if the
そのため、本発明の炎電流検出装置では、このような交流電源３のばらつきを補正するため、制御手段１７では、標準擬似炎電流値を非燃焼時検出電流値で除算して補正係数を求め、この補正係数を、燃焼時検出電流値から非燃焼時検出電流値を減算したものに乗じて交流電源３のばらつきをキャンセルした電流値、すなわち、実際の炎電流値を算出する。
Therefore, in the flame current detection device of the present invention, in order to correct such variations in the
このように、本発明の炎電流検出装置では、アース電極１とフレームロッド２に対して並列に擬似炎回路Ａを設けて、バーナ非燃焼時にこの擬似炎回路Ａに擬似炎電流が流れるようにしているから、制御手段１７の標準擬似炎電流記憶手段に標準擬似炎電流値を記憶させておき、この標準擬似炎電流値と、バーナの燃焼時および非燃焼時のそれぞれにおける制御手段１７の検出電流値（燃焼時検出電流値と非燃焼時検出電流値）とに基づいて実際の炎電流を算出することができる。
As described above, in the flame current detection device of the present invention, the pseudo flame circuit A is provided in parallel to the
実施形態２
次に、本発明の炎電流検出装置の他の実施形態について図３に基づいて説明する。この第２の実施形態に示す炎電流検出装置は、制御手段１７において、炎電流検出装置における回路部品の故障有無の判定や、上記アース電極１とフレームロッド２との間の絶縁劣化状態の判定を行えるようにしたものであって、上述した実施形態１に示す炎電流検出装置のフレーム回路に対する交流電圧の印加状態をオン／オフ可能なスイッチ手段２０を追加するとともに、制御手段１７のソフトウェアにこれらの判定を行うためのプログラムが追加されている。なお、その他の構成については、上述した実施形態と同様であるので、共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the flame current detection device of the present invention will be described with reference to FIG. In the flame current detection device shown in the second embodiment, the control means 17 determines whether or not a circuit component has failed in the flame current detection device, and determines the insulation deterioration state between the
スイッチ手段２０は、上述したように、フレーム回路に対する交流電圧の印加状態をオン／オフするための手段であって、図３に示すように、フレーム回路の交流電源３とコンデンサ４の間に配設される。また、このスイッチ手段２０としては、制御手段１７によってそのオン／オフの切り替えが制御できる素子（たとえば、トランジスタ等のスイッチング機能を有する素子）が用いられる。
As described above, the switch means 20 is a means for turning on / off the application state of the AC voltage to the frame circuit, and is arranged between the
一方、制御手段１７には、炎電流検出装置の回路部品の故障有無を判定するためのプログラムと（故障判定手段）と、絶縁劣化状態の判定を行うためのプログラム（絶縁劣化判定手段）が記憶される。 On the other hand, the control means 17 stores a program (failure determination means) for determining whether or not a circuit component of the flame current detection device is faulty, and a program (insulation deterioration determination means) for determining an insulation deterioration state. Is done.
そこで、まず故障判定手段について説明する。この故障判定手段は、バーナの非燃焼時において、上記スイッチ手段２０によってフレーム回路への交流電圧の印加状態を切り替え、その際における演算増幅器９の出力信号（電圧信号）の変化状態に基づいて炎電流検出装置における回路部品の故障有無を判定する。 First, the failure determination means will be described. This failure determination means switches the application state of the AC voltage to the frame circuit by the switch means 20 when the burner is not burning, and the flame is determined based on the change state of the output signal (voltage signal) of the operational amplifier 9 at that time. It is determined whether or not a circuit component has failed in the current detection device.
すなわち、本発明の炎電流検出装置においてはフレーム回路に流れる電流を検出するための回路には抵抗器１２，１３やコンデンサ６，７などが含まれており、これらの抵抗値や容量などは予め分かっているのでこれら検出回路の時定数は予め特定される。また、同様に直流電源１０の電圧値や抵抗器１１，１８などの抵抗値も予め分かっているので、バーナ非燃焼時における擬似炎電流値（演算増幅器９からの出力電圧）も予め特定される。
That is, in the flame current detection device of the present invention, the circuit for detecting the current flowing through the frame circuit includes
そこで、この故障判定手段には、これら予め把握できる要素に基づいて、バーナが非燃焼状態にあるときにフレーム回路に交流電圧を印加したときに演算増幅器９から出力される電圧信号の出力電圧の立ち上がり時間やそのピーク値などを実験や計算によって予め特定しておき、それらの値と、これらの値に異常があったときに予測される故障部位を特定するためのデータを制御手段１７の所定の記憶領域（たとえば、ＲＯＭなどの不揮発性の記憶領域）に記憶させておく。 Therefore, based on these elements that can be grasped in advance, the failure determination means determines the output voltage of the voltage signal output from the operational amplifier 9 when an AC voltage is applied to the frame circuit when the burner is in the non-burning state. The rise time, its peak value, etc. are specified in advance by experiment or calculation, and those values and data for specifying a failure site predicted when these values are abnormal are specified by the control means 17. Are stored in a storage area (for example, a non-volatile storage area such as a ROM).
そして、これらのデータの存在を前提に、制御手段１７は、バーナが非燃焼時にあるときに、上記スイッチ手段２０をオフにしてフレーム回路への交流電圧の印加を一旦停止させた後、所定時間経過後に再びスイッチ手段２０をオンにしてフレーム回路に交流電圧の印加を開始させ、その際に、演算増幅器９から出力される電圧信号の変化状態（具体的には、出力電圧の立ち上がり時間やピーク値）を検出する。 On the premise of the existence of these data, the control means 17 turns off the switch means 20 and temporarily stops the application of the AC voltage to the frame circuit when the burner is not burning, and then for a predetermined time. After the elapse of time, the switch means 20 is turned on again to start application of an AC voltage to the frame circuit. At this time, the change state of the voltage signal output from the operational amplifier 9 (specifically, the rise time or peak of the output voltage) Value).
そして、このように検出した値と、予め記憶しておいたこれらに対応するデータとを比較して検出値に異常がないか否かを判定するとともに、異常があれば、当該異常のあった検出値に対応して予測される故障部位を特定して、図示しない所定の報知手段（たとえば、本装置が取り付けられる燃焼装置の表示手段など）を通じて当該故障部位や故障状況などを表示する。 Then, the detected value is compared with the data corresponding to these stored in advance to determine whether or not the detected value is abnormal. If there is an abnormality, the abnormality is present. A failure part predicted corresponding to the detected value is specified, and the failure part, the failure state, and the like are displayed through predetermined notifying means (not shown) (for example, display means of a combustion apparatus to which the present apparatus is attached).
たとえば、スイッチ手段２０をオンにして交流電圧を印加した際に、演算増幅器９からの電圧信号の立ち上がりが記憶しておいたデータよりも早い場合には、抵抗器１２，１３などの短絡が予想されるので故障部位としてこれらを表示し、また、演算増幅器９からの電圧信号が０Ｖのままであれば抵抗器１１が外れていることなどが予測されるので、その旨を表示させることができる。
For example, when the switch means 20 is turned on and an AC voltage is applied, if the rise of the voltage signal from the operational amplifier 9 is earlier than the stored data, a short circuit of the
このように、本実施形態に示す炎電流検出装置では、フレーム回路にスイッチ手段２０を設けるとともに、制御手段１７に故障判定手段を構成するプログラムやデータを記憶させておくだけで、故障判定手段が回路部品の故障有無を自動的に判定するので、回路部品の故障や不良を早期に発見することができる。しかも、上述した実施形態１の炎電流検出装置に対してハード面でスイッチ手段２０を追加するのみで安価に実現できる。 As described above, in the flame current detection apparatus shown in the present embodiment, the switch means 20 is provided in the frame circuit, and the failure determination means can be operated only by storing the program and data constituting the failure determination means in the control means 17. Since the presence / absence of the failure of the circuit component is automatically determined, the failure or failure of the circuit component can be detected at an early stage. Moreover, it can be realized at low cost simply by adding the switch means 20 in terms of hardware to the flame current detection device of the first embodiment described above.
なお、上述した故障判定を行うタイミングについては、制御手段１７のプログラム上で任意に設定可能であるが、たとえば、予め定めた一定時間ごとにバーナの非燃焼時を狙って実行するように設定したり、バーナの炎が消火されるたびに実行したりするように設定することができる。 Note that the timing for performing the above-described failure determination can be arbitrarily set on the program of the control means 17, but for example, it is set so as to be executed at a predetermined fixed time aiming at the non-burning time of the burner. Or can be set to run every time the burner flame is extinguished.
次に、絶縁劣化判定手段について説明する。この絶縁劣化判定手段は、制御手段１７が、バーナの非燃焼時における検出電流値と、予め記憶された非燃焼時における基準電流値とを比較し、その比較結果に基づいてアース電極１とフレームロッド２との間の絶縁劣化状態を判定する。
Next, the insulation deterioration determining means will be described. In this insulation deterioration determining means, the control means 17 compares the detected current value when the burner is not burned with a pre-stored reference current value when the burner is not burned, and the
具体的には、まず、制御手段１７の所定の記憶領域（たとえばＲＯＭなどの不揮発性の記憶領域）に、アース電極１とフレームロッド２との間の絶縁劣化がない状態で検出される擬似炎電流値を基準電流値として記憶させておく。すなわち、この基準電流値は、工場出荷時または装置設置後の積算稼動時間が短い適当な時期、換言すれば、アース電極１とフレームロッド２との間に絶縁劣化が生じる前に、バーナの非燃焼時に、スイッチ手段２０をオンにして、そのときの演算増幅器９の出力電圧から擬似炎回路Ａに流れる電流値を演算して記憶させておく。
Specifically, first, a pseudo flame is detected in a predetermined storage area of the control means 17 (for example, a non-volatile storage area such as a ROM) without insulation deterioration between the
そして、この基準電流値のデータが存在することを前提として、制御手段１７は、バーナが非燃焼時にあるときに、上記スイッチ手段２０をオンにしてフレーム回路に交流電圧を印加して、その際に、演算増幅器９から出力される電圧信号に基づいて擬似炎電流値を演算し、この値と基準電流値を比較して絶縁劣化の有無を判定する。 On the assumption that the reference current data exists, the control means 17 turns on the switch means 20 and applies an AC voltage to the frame circuit when the burner is not in combustion, Further, a pseudo flame current value is calculated based on the voltage signal output from the operational amplifier 9, and this value is compared with a reference current value to determine the presence or absence of insulation deterioration.
すなわち、アース電極１とフレームロッド２との間の埃や水分などが付着して両者の間の絶縁状態が劣化すると、電気的にみればこれらの間に電気抵抗が並列に接続されたのと同じ状況になることから、このような場合には制御手段１７で読み取られる擬似炎電流値が低下することとなる。絶縁劣化判定手段は、このような特性を利用して絶縁劣化の有無を判定するものであり、具体的には、擬似炎電流値と基準電流値とを比較して、擬似炎電流値が予め設定した所定量以上に基準電流値を下回ると、アース電極１とフレームロッド２との間に絶縁劣化が発生していると判定する。
That is, when dust or moisture between the
なお、制御手段１７では、このようにアース電極１とフレームロッド２との間に絶縁劣化が発生していると判定すると、その旨を所定の報知手段（たとえば、本装置が取り付けられる燃焼装置の表示手段など）において報知するか、あるいは、制御手段１７における炎検出電流の電圧データ閾値を変更するかの少なくともいずれか一方の処理を実行する。
When the control means 17 determines that the insulation deterioration has occurred between the
なお、ここで、「制御手段１７における炎検出電流の電圧データ閾値」とは、本発明の炎電流検出装置を用いて炎の有無を検出する際における「炎あり」との判断を行うために設定される演算増幅器９の出力電圧に対する閾値を意味する。すなわち、本発明の炎電流検出装置は、上述したように、炎の燃焼状態を確認できるように演算増幅器９の出力電圧に基づいて炎電流の具体的な電流値まで制御手段１７に読み込み可能に構成しているが、従来品のように炎の有無の検出も当然行うので、絶縁劣化がある場合には、演算増幅器９からの出力電圧に対する閾値を一定のレベル変更（より詳細には、絶縁劣化した場合、抵抗器１１（図３参照）を流れる電流量が減少し、抵抗器１１における電圧降下分が減少するため、演算増幅器９や制御手段１７に入力される電圧は上昇する。そのため、絶縁劣化前と比較した場合、実際の炎電流が流れても制御手段１７への入力電圧値が高めになる。これに対応するため炎有無判定の電圧閾値を一定レベル上げる。）して、バーナが燃焼状態にあるのに未着火と誤判断するのを防止する。
Here, the “voltage data threshold value of the flame detection current in the control means 17” is used to determine “there is a flame” when detecting the presence or absence of flame using the flame current detection device of the present invention. It means a threshold value for the output voltage of the operational amplifier 9 to be set. That is, as described above, the flame current detection device of the present invention can be read into the control means 17 up to a specific current value of the flame current based on the output voltage of the operational amplifier 9 so that the combustion state of the flame can be confirmed. However, since the presence of flame is naturally detected as in the conventional product, if there is insulation degradation, the threshold for the output voltage from the operational amplifier 9 is changed to a certain level (more specifically, insulation In the case of deterioration, the amount of current flowing through the resistor 11 (see FIG. 3) decreases and the voltage drop in the
このように、本実施形態に示す炎電流検出装置では、制御手段１７に絶縁劣化判定手段を構成するプログラムやデータを記憶させておくだけで、アース電極１とフレームロッド２との間の絶縁劣化を自動的に発見でき、しかも、絶縁劣化があると判断された場合に「炎あり」の判定を行う電圧データ閾値を変更するので、絶縁劣化に伴う着火検出ミスの発生を低減することができる。
As described above, in the flame current detection apparatus shown in the present embodiment, the insulation deterioration between the
なお、この絶縁劣化の判定を行うタイミングについても、上述した故障判定のタイミングと同様、制御手段１７のプログラム上で任意に設定可能である。したがって、たとえば、予め定めた一定時間ごとにバーナの非燃焼時を狙って実行するように設定したり、バーナの炎が消火されるたびに実行したりするように設定することができる。また、この絶縁劣化の判定については、スイッチ手段２０との連動を要しないので、上述した実施形態１に示す炎電流検出装置の制御手段１７において実施するようにすることもできる。 Note that the timing for determining the insulation deterioration can be arbitrarily set on the program of the control means 17 as in the case of the above-described failure determination timing. Therefore, for example, it can be set so as to be executed aiming at a non-burning time of the burner every predetermined time, or to be executed every time the flame of the burner is extinguished. In addition, since the determination of the insulation deterioration does not require interlocking with the switch means 20, it can be performed in the control means 17 of the flame current detection device described in the first embodiment.
実施形態３
次に、本発明の第３の実施形態について図４および図５に基づいて説明する。この第３の実施形態は、本発明の炎電流検出装置を、二段燃焼方式を採用した燃焼装置の燃焼制御に利用する場合を示している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment shows a case where the flame current detection device of the present invention is used for combustion control of a combustion device adopting a two-stage combustion method.
図４は、同燃焼装置の概略構成を示すブロック図である。図において、１００は燃焼装置のコントローラであり、このコントローラ１００には、燃焼装置各部を制御するためのプログラムを搭載したマイコンと所定のデータを記憶したメモリ（記憶領域）が備えられている。また、コントローラ１００には、後述するように第１および第２の炎電流検出装置１０１ａ，１０１ｂが接続される。なお、本実施形態では、これら炎電流検出装置１０１ａ，１０１ｂの制御手段１７としてコントローラ１００のマイコンが利用される。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the combustion apparatus. In the figure,
また、この他、コントローラ１００にはバーナへの点火手段を構成するイグナイタ１０２、バーナに燃焼用の空気を送る送風機１０３、バーナへの燃料ガスの供給／遮断を切り替える燃料ガス供給弁１０４およびバーナに供給する燃料ガスの供給量を調節する燃料ガス比例弁１０５が設けられているが、これらの構成は周知であるので説明を省略する。
In addition, the
図５は、二段燃焼方式の燃焼装置におけるバーナの概略構成を示す説明断面図である。
この種の二段燃焼方式のバーナ（以下、単にバーナと称する）２１においては、上述したように、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気を一次燃焼させ、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行なわせている。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing a schematic configuration of a burner in a two-stage combustion type combustion apparatus.
In this type of two-stage combustion type burner (hereinafter simply referred to as a burner) 21, as described above, an oxygen-deficient mixture obtained by mixing primary air and fuel gas is subjected to primary combustion, and further to secondary combustion. Secondary combustion is performed by supplying air.
図５において、２２は一次燃焼によって生じる一次火炎を、２３は二次燃焼によって生じる二次火炎を示しており、また、２４は一次空気と燃料ガスが混合してなる混合気が送り込まれるガス供給室を、２５はガス供給室２４にある混合気を一次火炎２２の形成位置に供給する混合気供給口を、２６は二次空気供給口をそれぞれ示している。
In FIG. 5, 22 indicates a primary flame generated by primary combustion, 23 indicates a secondary flame generated by secondary combustion, and 24 indicates a gas supply to which an air-fuel mixture formed by mixing primary air and fuel gas is sent.
そして、本実施形態では、このようなバーナ２１における燃焼状態を検出するために２台の炎電流検出装置１０１ａ，１０１ｂを用いている。すなわち、第１の炎電流検出装置１０１ａのフレームロッド（第１イオン電流検出部材）２ａが一次燃焼の火炎中、より詳細には、図５に示すように一次火炎２２の中央部に配設され、第２の炎電流検出装置１０１ｂのフレームロッド（第２イオン電流検出部材）２ｂが二次空気供給口２６の近傍に配設される。
And in this embodiment, in order to detect the combustion state in such a
ここで、第１の炎電流検出装置１０１ａのフレームロッド２ａは、一次火炎２２内に配置されるが、一次火炎２４の内部には未燃の混合気が含まれるため、フレームロッド２ａが配置される部分の温度は低く、このフレームロッド２ａは、全体としてあまり高温にはならないことから、熱によって劣化するのが防止される。一方、第２の炎電流検出装置１０１ｂのフレームロッド２ｂも、二次空気供給口２６から供給（噴射）される二次空気が当たる位置に配置されていることから二次火炎２３に晒されることなく二次空気で包まれるため、フレームロッド２ｂの温度上昇も抑制され、熱による劣化が防止される。
Here, the
図６は、第１の炎電流検出装置１０１ａにおける制御手段１７の読込電流値と第２の炎電流検出装置１０１ｂにおける制御手段１７の読込電流値と一酸化炭素ＣＯの量の関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the read current value of the control means 17 in the first flame
この図６では、一酸化炭素ＣＯの排出量の規制値を、環境基準に適合するように予め設定している。すなわち、この排出ＣＯ量の規制値（閾値）は、第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値と第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値の差（μＡ）に対応させている。
In FIG. 6, the regulation value for the emission amount of carbon monoxide CO is set in advance so as to conform to environmental standards. That is, the regulation value (threshold value) of the exhausted CO amount corresponds to the difference (μA) between the read current value of the second flame current detection device 101b and the read current value of the first flame
図６に示すように、バーナ２１が正常燃焼している時（排出ＣＯ量が少ない時）は、一次火炎２２中には燃焼によって発生した一酸化炭素ＣＯイオンが多く存在しているため、第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値（イオン電流検出値）は高くなる。一方、第２の炎電流検出装置１０１ｂのフレームロッド２ｂはその大部分が二次空気に包まれていることから、周囲におけるイオン発生量が極めて少なく、一酸化炭素ＣＯや水素Ｈの燃焼を主とする二次火炎２３が存在しても、第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値は第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値よりかなり低くなる。
As shown in FIG. 6, when the
ここで、何らかの原因で送風機１０３によって供給される空気量のみが減少すると、未燃ＣＯ成分の排出量が増加すると共に、一次火炎２２の伸長によって一次火炎２２内に設置される第１の炎電流検出装置１０１ａのフレームロッド２ａの未燃焼の混合気に包まれる部分が増えるばかりか、燃焼温度が低下して一次火炎２２のイオン濃度が減少するため、第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値は下がる。
Here, if only the amount of air supplied by the
その一方、第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値は、一次火炎２２で空気不足により発生した一炭化水素ＣＯ成分が第２の炎電流検出装置１０１ｂのフレームロッド２ｂまで到達するため、第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値は上昇する。つまり、第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値と第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値の差は送風機１０３によって供給される空気量（風量）の減少と共に増大する。
On the other hand, the read current value of the second flame current detection device 101b is obtained because the one hydrocarbon CO component generated due to air shortage in the
そこで、一酸化炭素ＣＯの排出濃度の規制値Ｘ（図６参照）に対応する両読込電流値の差Ｄの演算値を予め実験によって求めておき、これを閾値として燃焼装置の制御手段コントローラ１００に備えたメモリに記憶させておく。
Therefore, a calculation value of the difference D between the two read current values corresponding to the regulation value X (see FIG. 6) of the emission concentration of carbon monoxide CO is obtained in advance by experiment, and this is used as a threshold value to control the
そして、コントローラ１００は、第２の炎電流検出装置１０１ｂの読込電流値と第１の炎電流検出装置１０１ａの読込電流値の差を演算し、さらに演算値と上記メモリに記憶された閾値とを比較する。
Then, the
ここで、上記比較の結果、演算値が閾値よりも小さければ、コントローラ１００はバーナ２１の燃焼状態は正常であると判定する。これに対し、演算値が閾値に達するか、又は、演算値が閾値を超えていればバーナ２１は異常燃焼であると判定する。
If the calculated value is smaller than the threshold value as a result of the comparison, the
そして、燃焼が異常であると判定した場合には、送風機１０３の送風量を増加させるか、燃料ガス比例弁１０４の弁開度を絞ってバーナ２１に供給される燃料ガス量を減少させて燃焼状態を正常化させる。なお、その際、閾値に幅ｄを持たせ、演算値が閾値領域（図６）に入ると燃焼が異常であると判定するようにしてもよい。すなわち、規制値Ｘよりも一酸化炭素ＣＯ濃度が小さい側に所定の幅ｄを設定し、演算値が規制値Ｘに達する以前に燃焼が異常であると判定するようにしてもよい。
If it is determined that the combustion is abnormal, the combustion is performed by increasing the amount of air blown from the
さらに、燃焼が異常であると判定し、上記の処理を実行した後、燃焼が正常化されると、コントローラ１００は、演算値が閾値に達しないように送風機１０３や燃料ガス比例弁１０５の弁開度を調整する。そして、適正なメンテナンスを行うことができるように、コントローラ１００が燃焼異常であると判定した際に、所定の報知手段（たとえば、燃焼装置の表示手段）に警報を表示するなどして、使用者に注意を喚起する。
Further, after determining that the combustion is abnormal and performing the above processing, when the combustion is normalized, the
このように、本実施形態に示す燃焼装置では、二段燃焼方式を採用する燃焼装置において、一次燃焼の火炎中に第１イオン電流検出部材を設けるとともに、二次空気供給口の近傍に第２イオン電流検出部材を設けて、それぞれの炎電流検出装置で炎電流を検出し、バーナに供給される空気と燃料ガスのうちの少なくとも一方を制御するので、バーナの燃焼状態を正常状態に保つことができ、未燃ガスの完全燃焼を図ることができ、窒素酸化物の発生が少ない燃焼装置を提供できる。 As described above, in the combustion apparatus shown in the present embodiment, in the combustion apparatus adopting the two-stage combustion method, the first ion current detection member is provided in the flame of the primary combustion, and the second in the vicinity of the secondary air supply port. By providing an ion current detection member, each flame current detection device detects the flame current and controls at least one of air and fuel gas supplied to the burner, so that the combustion state of the burner is maintained in a normal state. Therefore, it is possible to provide a combustion apparatus that can achieve complete combustion of unburned gas and generate less nitrogen oxides.
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。 Note that the above-described embodiments merely show preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design changes can be made within the scope thereof.
たとえば、上述した実施形態では、本発明の炎電流検出装置を二段燃焼方式の燃焼装置に適用した場合を示したが、本発明は通常の燃焼方式の燃焼装置に適用することもできる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the flame current detection device of the present invention is applied to a two-stage combustion type combustion device is shown, but the present invention can also be applied to a normal combustion type combustion device.
１ アース電極（バーナ）
２ フレームロッド（電極）
３ 交流電源
４〜７ コンデンサ
８ ダイオード
９ 演算増幅器
１０ 直流電源
１１〜１４ 抵抗器
１５ 抵抗（炎の等価回路）
１６ ダイオード（炎の等価回路）
１７ 制御手段
１８ 抵抗器（擬似炎回路）
１９ ダイオード（擬似炎回路）
２０ スイッチ手段
２１ 二段燃焼方式のバーナ
２２ 一次火炎
２３ 二次火炎
２４ ガス供給室
２５ 混合気供給口
２６ 二次空気供給口
１００ コントローラ
１０１ａ 第１の炎電流検出装置
１０１ｂ 第２の炎電流検出装置
Ａ 擬似炎回路
Ｂ 炎の等価回路
1 Ground electrode (burner)
2 Frame rod (electrode)
3 AC power supply 4-7
16 Diode (equivalent circuit of flame)
17 Control means 18 Resistor (pseudo flame circuit)
19 Diode (pseudo flame circuit)
20 Switch means 21 Two-
Claims (5)
前記バーナと前記電極に対して並列に、擬似炎電流を常時流す擬似炎回路を設けるとともに、前記交流電圧として標準電圧を印加したときに前記擬似炎回路に流れる標準擬似炎電流値を予め記憶しておく標準擬似炎電流記憶手段を設けてなり、
制御手段が、バーナの燃焼時と非燃焼時のそれぞれにおける前記電流検出手段の検出電流値と、前記標準擬似炎電流記憶手段に記憶された標準擬似炎電流値とに基づいて実際の炎電流を算出することを特徴とする炎電流検出装置。 Flame current provided with a burner, an electrode to be exposed to the flame of the burner, and current detection means for detecting flame current generated by applying an AC voltage between the burner and the electrode by converting the current into voltage data In the detection device,
In parallel with the burner and the electrode, there is provided a pseudo flame circuit that constantly flows a pseudo flame current, and a standard pseudo flame current value that flows through the pseudo flame circuit when a standard voltage is applied as the AC voltage is stored in advance. A standard simulated flame current storage means
The control means calculates the actual flame current based on the detected current value of the current detecting means when the burner is burned and when not burned, and the standard simulated flame current value stored in the standard simulated flame current storage means. A flame current detection device characterized by calculating.
記
（実際の炎電流）≒（標準擬似炎電流値／非燃焼時検出電流値）×（燃焼時検出電流値−非燃焼時検出電流値） 2. The flame current detection apparatus according to claim 1, wherein the actual flame current is calculated by the control means according to the following approximate expression.
(Actual flame current) ≒ (standard simulated flame current value / current value detected during non-combustion) x (current value detected during combustion-current value detected during non-combustion)
前記バーナの非燃焼時において、このスイッチ手段によって前記交流電圧の印加状態を切り替えた際における前記電流検出手段の出力信号の変化状態に基づいて炎電流検出装置における回路部品の故障有無を判定する故障判定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の炎電流検出装置。 Switch means capable of turning on / off the application state of the AC voltage;
A failure that determines whether or not a circuit component has failed in the flame current detection device based on a change state of an output signal of the current detection means when the application state of the AC voltage is switched by the switch means when the burner is not burned. The flame current detection device according to claim 1, further comprising a determination unit.
絶縁劣化判定手段によって絶縁劣化と判定した場合に、その旨を所定の報知手段において報知するか、あるいは、前記制御手段における炎検出電流の電圧データ閾値を変更するかの少なくともいずれか１つを実行することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の炎電流検出装置。 Insulation deterioration determination means for determining an insulation deterioration state between the burner and the electrode based on a comparison result between a detected current value of the burner during non-burning and a reference current value stored in advance during non-burning. Prepared,
When it is determined that the insulation deterioration is caused by the insulation deterioration determining means, at least one of notifying the fact in the predetermined notifying means or changing the voltage data threshold value of the flame detection current in the control means is executed. The flame current detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行なう燃焼装置において、
前記一次燃焼の火炎中に第１イオン電流検出部材を設け、前記一次燃焼の火炎の基部に二次空気を供給する二次空気供給口を設け、前記二次空気供給口の近傍に第２イオン電流検出部材を設け、
前記第１イオン電流検出部材が第１の炎電流検出装置の前記電極として、前記第２イオン電流検出部材が第２の炎電流検出装置の前記電極としてそれぞれ構成され、
前記第１および第２の炎電流検出装置のそれぞれにおいて算出された炎電流値を基に、供給される空気と燃料ガスのうち少なくとも１つを制御することを特徴とする燃焼装置。 A combustion apparatus in which the flame current detection device according to any one of claims 1 to 4 is mounted,
In a combustion apparatus in which a mixture of primary air and fuel gas in an oxygen-deficient state undergoes primary combustion, and further receives secondary air supply to perform secondary combustion.
A first ion current detection member is provided in the primary combustion flame, a secondary air supply port for supplying secondary air to the base of the primary combustion flame is provided, and a second ion is provided in the vicinity of the secondary air supply port. Provide a current detection member,
The first ion current detection member is configured as the electrode of the first flame current detection device, and the second ion current detection member is configured as the electrode of the second flame current detection device,
A combustion apparatus that controls at least one of supplied air and fuel gas based on a flame current value calculated in each of the first and second flame current detectors.
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