燃焼制御装置
【課題】スタートチェック完了前であっても種々の自己点検を行って異常の有無を知ることのできる小型化可能な燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】コイルへの印加電圧が動作電圧未満で第１接点に接触し、動作電圧以上で第２接点に接触する始動点検リレーＫ１と、始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサＣ１と、コンデンサの放電経路を形成するように配置されたコイルに直列に接続された第１スイッチ素子Ｑ１とを備え、起動信号に従って第１スイッチ素子をオフさせてコイルへの印加電圧を動作電圧未満にし、以って電源から始動点検リレーの第１接点を介してコンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、起動信号に従って第１スイッチ素子をオンさせ、コンデンサを放電させてコイルへの印加電圧を動作電圧以上にし、以って始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号を発生する。
【解決手段】コイルへの印加電圧が動作電圧未満で第１接点に接触し、動作電圧以上で第２接点に接触する始動点検リレーＫ１と、始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサＣ１と、コンデンサの放電経路を形成するように配置されたコイルに直列に接続された第１スイッチ素子Ｑ１とを備え、起動信号に従って第１スイッチ素子をオフさせてコイルへの印加電圧を動作電圧未満にし、以って電源から始動点検リレーの第１接点を介してコンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、起動信号に従って第１スイッチ素子をオンさせ、コンデンサを放電させてコイルへの印加電圧を動作電圧以上にし、以って始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号を発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置を制御する燃焼制御装置に関し、特に起動時に自己を点検する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ、乾燥機、燃焼炉といった燃焼装置を制御する燃焼制御装置が知られている。この燃焼制御装置は、燃焼監視や安全遮断を行うためのプロテクトリレー（燃焼安全制御器）を備えている。プロテクトリレーは、常時開路接点を有する火炎検出リレーを備えており、この火炎検出リレーの接点は、パイロットバーナおよびメインバーナの火炎を検出する火炎検出器からの電気信号に応じて開閉する。火炎検出器は、火炎の有無を検出し、電気信号に変換してプロテクトリレーに送る。この電気信号を火炎検出信号またはフレーム電流と呼ぶ。
【０００３】
パイロットバーナまたはメインバーナが燃焼している間は、火炎検出器からプロテクトリレーへフレーム電流が流れて火炎検出リレーの接点が閉成される。これにより、安全遮断弁の駆動部に電源が供給されて安全遮断弁が開に保持され、燃焼装置への燃料供給が行われる。一方、パイロットバーナおよびメインバーナの燃焼が停止して火炎が消えた場合は、火炎検出器からプロテクトリレーへ流れるフレーム電流が停止され、火炎検出リレーの接点が開放される。これにより、安全遮断弁の駆動部に対する電源の供給が停止されて安全遮断弁が閉止され、燃焼装置への燃料供給が停止される。
【０００４】
このようなプロテクトリレーは、燃焼装置を安全に起動し、運転し、停止させるために、予め規定されたシーケンス（運転手順）を有する。プロテクトリレーは、燃焼装置の起動時の点火操作がなされる前段階において、例えば自己の故障の有無や火炎検出器の異常の有無（火炎検出信号と同等の信号である擬似火炎信号の有無）等を自己点検する。この自己点検は、起動信号をプロテクトリレーに与えて各部に電流を流し、正常に動作するかどうかを確認することにより行われる。この起動前の一連の自己点検を、「スタートチェック」という。そして、スタートチェックにおいて、正常であることが確認されると燃焼装置を起動し、もし何らかの異常があれば安全スイッチを作動させて燃焼装置の起動を阻止する。
【０００５】
安全スイッチは、例えばバイメタル等から構成されており、スタートチェック時の通電量が異常に大きくなると熱変形し、機械的に安全遮断弁を閉じ、且つ、プロテクトリレーをロックアウトする。ロックアウトとは、安全スイッチが作動した後、リセットしないと再度起動できない状態にすることをいう。従来の燃焼制御装置では、安全スイッチが作動した後は、オペレータが安全であることを確保できた場合に、安全スイッチを手動でリセットするように構成されている。
【０００６】
なお、関連する技術として、特許文献１は、実測による点火トランスの１次電流とフレーム電流の大きさから、スパークロッドの異常および点火トランスの異常を区別して診断可能にする燃焼制御装置を開示している。この燃焼制御装置は、燃焼装置のパイロットバーナに臨むスパークロッドに対し点火電流を供給する点火トランスと、パイロットバーナの火炎信号を検出する火炎検出器とを設けて、燃焼開始前のスパークチェックタイミング時に点火トランスに供給される１次電流およびスパークチェックタイミング時の火炎検出器の検出出力に基づくフレーム電流に基づいて、マイクロプロセッサに、スパークロッドまたは点火トランスの異常を検出させる。
【特許文献１】特開平８−１４５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の燃焼制御装置では、機械的に動作する安全スイッチが採用されているので、プロテクトリレー自体が大型になるとともに、安全スイッチが作動した時は、オペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要がある。そこで、安全スイッチが作動してもオペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要がない小型化が可能なプロテクトリレーが望まれている。
【０００８】
また、従来のプロテクトリレーでは、スタートチェック完了前に例えばリレー等の故障といった異常があっても安全スイッチの作動によって電源供給が停止されてしまうため、異常である旨の出力を得ることができない。さらに、擬似火炎やＵＶ異常などといった異常をスタートチェック中に検出する回路が特別に設けられていなかったので、このような異常もスタートチェック完了前において判別できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した要請に応えるとともに上述した問題を解消するためになされたものであり、燃焼装置が点火動作に入る前に該点火に先立って行われるスタートチェックが完了する前であっても種々の自己点検を行って異常の有無を知ることのできる小型化可能な燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る燃焼制御装置は、上記課題を達成するために、
コイルに印加される電圧が動作電圧未満である場合に第１接点に接触し、動作電圧以上になった場合に第２接点に接触する始動点検リレーと、
前記始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの放電経路を形成するように配置された前記始動点検リレーのコイルに直列に接続された第１スイッチ素子と、
燃焼装置を起動する前に自己を点検するスタートチェックを開始させるための起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオフさせることにより前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧未満にし、以って電源から前記始動点検リレーの第１接点を介して前記コンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、前記起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオンさせることにより前記コンデンサを放電させて前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧以上にし、以って前記始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号をアクティブにする制御手段
を備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように、故障が存在しなければ、起動信号に従ってコンデンサを充電し、その後、所定時間の経過後にコンデンサを放電させることにより始動点検リレーの接点を第１接点から第２接点に切り替えてスタートチェック完了信号をアクティブにするが、故障が存在すれば、コンデンサが充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、スタートチェック完了信号はアクティブにならず、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００１２】
また、第２の発明に係る燃焼制御装置は、第１の発明に係る燃焼制御装置において、
前記制御手段は、
接点が閉成することにより警報信号を出力する警報リレーと、
前記警報リレーのコイルに直列に接続され、前記起動信号に従ってオンした場合に前記警報リレーの接点が閉成されない大きさの電流を該警報リレーのコイルに流す第２スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子がオンすることにより発生される低レベルの電圧または前記第２スイッチ素子がオフすることにより発生される高レベルの電圧と所定の基準電圧とを比較し、該電圧が基準電圧より小さい場合に前記第１スイッチ素子をオフさせ、そうでない場合に前記第１スイッチ素子をオンさせるコンパレータ
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように、何らかの故障により第２スイッチ素子がオンされても低レベルの電圧が発生されなければ第１スイッチ素子はオンにされたままになる。その結果、コンデンサは充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、スタートチェック完了信号はアクティブにならず、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００１４】
また、第３の発明に係る燃焼制御装置は、第１または第２の発明に係る燃焼制御装置において、
前記始動点検リレーの第１接点と前記コンデンサとの間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が開放される第１火炎検出リレーと、
前記始動点検リレーの第２接点にコイルが接続され、接点が閉成されることにより点火が正常に完了したことを表すイグニッション完了信号を出力するイグニッショントライアルリレーと、
前記イグニッショントライアルリレーのコイルと接地との間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が閉成される第２火炎検出リレー
をさらに備えたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、スタートチェック完了前に火炎が検出されるとコンデンサは充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、擬似火炎やＵＶ異常などといった異常をスタートチェック完了前において判別できる。また、スタートチェック完了後に火炎が検出されるとスタートチェック完了信号はアクティブになるが、火炎が検出されないとスタートチェック完了信号はアクティブにならない。従って、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まず、これにより、安全性が確保されている。
【００１６】
さらに、第４の発明に係る燃焼制御装置は、第２の発明に係る燃焼制御装置において、
前記起動信号によって前記第１スイッチ素子がオフにされてから前記所定時間の計時を開始し、該所定時間が経過したときに前記警報リレーのコイルに電源を供給し、以って接点を閉成させて警報信号を出力させるタイマをさらに備えたことを特徴としている。
【００１７】
これにより、スタートチェック完了前であっても、起動信号が入力されてから所定時間が経過してもスタートチェック完了信号が出力されなければ警報信号が出力される。従って、スタートチェック完了前であっても何らかの故障が存在することをユーザに知らせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る燃焼制御装置によれば、スタートチェック完了前であっても種々の自己点検を行って異常の有無を知ることのできる小型化可能な燃焼制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の構成を示す回路図である。この燃焼制御装置は、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、コンデンサＣ１、トランジスタＱ１およびＱ２、コンパレータＵ１、リセットスイッチＳ１、始動点検リレーＫ１、警報リレーＫ２ｓｅｔ、警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔ、第１火炎検出リレーＫ３ａ、第２火炎検出リレーＫ３ｂ、イグニッショントライアルリレーＫ４、点火回路１０およびタイマ２０から構成されている。
【００２１】
トランジスタＱ１は本発明の第１スイッチ素子に対応する。このトランジスタＱ１のコレクタは始動点検リレーＫ１のコイルの一方の端子に接続され、エミッタは接地され、ベースはコンパレータＵ１の出力端子に接続されている。始動点検リレーＫ１のコイルの他方の端子は、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の各一方の端子に接続されている。コンデンサＣ１の他方の端子は接地されている。抵抗Ｒ１の他方の端子は第１火炎検出リレーＫ３ａの接点の端子ｂに接続されている。
【００２２】
第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂは、トランスファ接点（ｃ接点）構造を有する２極リレーから構成されており、それらの接点は、図示しない１つのコイルが駆動されることにより連動して作動する。具体的には、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点は、図示しない火炎検出器からの火炎検出信号が存在しない場合（コイルにフレーム電流が流れない場合）は端子ｂに接触し、火炎検出信号が存在する場合（コイルにフレーム電流が流れる場合）は開放端である端子ａに接触する。この明細書では、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点が端子ｂに接触することを「接点が閉成される」と呼び、開放端である端子ａに接触することを「接点が開放される」と呼ぶ。この第１火炎検出リレーＫ３ａの接点の共通端子ｃは、始動点検リレーＫ１の接点の端子ｂに接続されている。
【００２３】
同様に、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点は、火炎検出器からの火炎検出信号が存在しない場合は開放端である端子ｂに接触し、火炎検出信号が存在する場合は端子ａに接触する。この明細書では、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点が端子ｂに接触することを「接点が閉成される」と呼び、開放端である端子ａに接触することを「接点が開放される」と呼ぶ。この第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の共通端子ｃは接地されている。
【００２４】
始動点検リレーＫ１はトランスファ接点（ｃ接点）構造を有する。始動点検リレーＫ１の接点は、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧（接点をオンするのに必要な電圧）が印加されない場合は端子ｂに接触し、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧が印加された場合は端子ａに接触する。この始動点検リレーＫ１の端子ｂは、本発明の第１接点に対応し、端子ｂは第２接点に対応する。始動点検リレーＫ１の接点の共通端子ｃは電源ＶＤＤに接続されている。始動点検リレーＫ１の接点の端子ａに流れる信号を「スタートチェック完了信号」という。
【００２５】
始動点検リレーＫ１の接点の端子ａは、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）およびイグニッショントライアルリレーＫ４の一方の端子に接続されている。コンパレータＵ１の反転入力端子（−）には基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。コンパレータＵ１の出力端子は、上述したように、トランジスタＱ１のベースに接続されている。また、コンパレータＵ１の出力端子は、抵抗Ｒ６を介して電源ＶＤＤにプルアップされている。
【００２６】
コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）と始動点検リレーＫ１のコイルの他方の端子（始動点検リレーＫ１のコイルと抵抗Ｒ１との接続点）との間には抵抗Ｒ２が接続されている。また、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ３を介して電源ＶＤＤに接続されるとともに、抵抗Ｒ４の一方の端子に接続されている。この抵抗Ｒ４の他方の端子は、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルの一方の端子に接続され、このコイルの他方の端子はトランジスタＱ２のコレクタに接続されている。警報リレーＫ２ｓｅｔの接点（図示は省略）は、この警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに所定の動作電圧が印加されることにより閉成して警報信号を発生する。
【００２７】
トランジスタＱ２は本発明の第２スイッチ素子に対応する。このトランジスタＱ２のエミッタは接地され、ベースは第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の端子ａに接続されている。また、トランジスタＱ２のベースには、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルの他方の端子、抵抗Ｒ５の一方の端子および点火回路１０が接続されている。イグニッショントライアルリレーＫ４の接点（図示は省略）は、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルに所定の動作電圧が印加されることにより閉成され、「イグニッション完了信号」を発生する。抵抗Ｒ５の他方の端子は、警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔのコイルを介して電源ＶＤＤに接続されるとともに、リセットスイッチＳ１を介して接地されている。
【００２８】
警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔの接点（図示は省略）は、この警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔのコイルに所定の動作電圧が印加されることにより作動して警報信号の発生を停止させる。リセットスイッチＳ１は、押下によりオンするスイッチであり、このリセットスイッチＳ１がオンされることにより警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔに電流が流れて所定の動作電圧が印加される。従って、ユーザは、リセットスイッチＳ１を押下することにより警報信号の発生を停止させることができる。
【００２９】
点火回路１０は、燃焼装置の起動時に、図２（ａ）に示すような、スタートチェックの開始およびイグニッショントライアルの開始を規定する起動信号を発生する。この点火回路１０で発生された起動信号は、トランジスタＱ２のベースに供給される。
【００３０】
タイマ２０は、点火回路１０によって起動信号が発生されてからイグニッショントライアルが完了するまでの時間（図２に示す時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの時間）が経過しても始動点検リレーＫ１の接点が端子ｂに接触された状態から端子ａに接触された状態に切り替わらない場合に、電源ＶＤＤを警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に供給する。これにより、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに電流が流れて、警報信号が発生される。
【００３１】
次に、上記のように構成される本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３２】
まず、正常時の動作を説明する。点火回路１０から、図２（ａ）に示すような、時刻Ｔ０で立ち上がる起動信号が出力されるとスタートチェックが開始される。すなわち、起動信号がＨレベルになると、トランジスタＱ２はオンする。これにより、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に電流が流れる。この際、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに流れる電流は、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４によって、警報リレーＫ２ｓｅｔの接点が閉成しないように制限されている。
【００３３】
上記電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に流れる電流によって、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、図２（ｂ）に示すように、電源ＶＤＤの電圧を抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とによって抵抗分割することにより得られる低レベル（以下、「Ｌレベル」という）の電圧が印加される。その結果、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）に印加される電圧は、反転入力端子（−）に印加されている基準電圧Ｖｒｅｆより低くなるので、コンパレータＵ１は、図２（ｃ）に示すように、Ｌレベルの信号を出力する。このＬレベルの信号がトランジスタＱ１のベースに与えられることによって、図２（ｄ）に示すように、トランジスタＱ１はオフになる。その結果、コンデンサＣ１には、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点および抵抗Ｒ１を順次経由して電流が流れ込み、コンデンサＣ１は徐々に充電される。
【００３４】
この状態から所定時間が経過して時刻Ｔ１に至ると、点火回路１０は、図２（ａ）に示すように、起動信号をＬレベルに変化させる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間は、コンデンサＣ１の充電に十分な時間となるように予め定められている。起動信号がＬレベルに変化することにより、トランジスタＱ２のベースにはＬレベルの信号が与えられるので、トランジスタＱ２はオフする。その結果、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に流れている電流が遮断され、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、図２（ｂ）に示すように、Ｈレベルの電圧が印加される。その結果、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）に印加される電圧は、反転入力端子（−）に印加されている基準電圧Ｖｒｅｆより高くなり、図２（ｃ）に示すように、コンパレータＵ１はＨレベルの信号を出力する。
【００３５】
コンパレータＵ１から出力されるＨレベルの信号がトランジスタＱ１のベースに与えられることによりトランジスタＱ１はオンする。その結果、コンデンサＣ１にチャージされている電荷は、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を経由して放電され、始動点検リレーＫ１のコイルに電流が流れる。この始動点検リレーＫ１のコイルに流れる電流により、該コイルの動作電圧以上の電圧が印加され、始動点検リレーＫ１の接点は端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に切り替えられる。その結果、図２（ｅ）に示すように、スタートチェック完了信号がアクティブ（Ｈレベル）にされ、スタートチェックが完了する。
【００３６】
スタートチェックが完了すると、次いで、イグニッショントライアルが実行される。イグニッショントライアルの期間は、起動信号によって規定される時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間であり、この期間に、パイロットバーナが点火される手順になっている。このイグニッショントライアルの期間に、図２（ｆ）に示すように、図示しない火炎検出器から火炎を検出した旨を表すＨレベルの火炎検出信号が出力されると、第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂの各接点は、端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に切り替えられる。その結果、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の端子ａは接地され、その電位は、図２（ｈ）に示すように、ＨレベルからＬレベルに変化する。
【００３７】
これにより、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂを順次経由して接地へ電流が流れる。その結果、イグニッショントライアルリレーＫ４の接点（図示しない）が作動し、図２（ｇ）に示すように、イグニッション完了信号が、図示しない制御回路によって起動信号の時刻Ｔ２に同期されてアクティブ（Ｈレベル）にされる。以上の動作によりイグニッショントライアルが完了し、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進む。
【００３８】
なお、イグニッショントライアルの期間中に、火炎検出信号がＨレベルにならなければ、点火回路１０から、図２（ａ）に示すような、時刻Ｔ２で立ち上がる信号が出力される。これにより、トランジスタＱ２はオンし、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に電流が流れる。これにより、コンパレータＵ１の出力がＬレベルになり、トランジスタＱ１はオフする。その結果、始動点検リレーＫ１のコイルに流れる電流は停止されるので、始動点検リレーＫ１の接点は、端子ａに接触された状態から端子ｂに接触される状態に戻り、初期状態と同じ状態になる。この場合、イグニッション完了信号はアクティブにされないので、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まず、燃焼装置の起動は抑止される。また、この場合、イグニッショントライアルが完了するまでに始動点検リレーＫ１の接点が端子ｂに接触された状態から端子ａに接触された状態に切り替わらないことになるので、タイマ２０から警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に電源ＶＤＤが供給されることにより、警報リレーＫ２ｓｅｔの接点が作動して警報信号を発生する。
【００３９】
次に、異常時の動作を説明する。本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置では、如何なる故障が発生しても始動点検リレーＫ１の接点が端子ａに接触された状態になってスタートチェック完了信号がアクティブになることを防ぎ、以って燃焼制御装置による起動シーケンスが次の段階に進むことを阻止するという思想に基づいて安全性を確保している。
【００４０】
まず、抵抗Ｒ３または抵抗Ｒ４に故障がある場合について説明する。今、抵抗Ｒ４がオープン故障している場合を考える。この場合、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３を介してＨレベルの信号が供給される。従って、コンパレータＵ１はＨレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１はオンされる。その結果、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地へ電流が流れる。この電流によって、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧が印加されると、始動点検リレーＫ１の接点がオンし、スタートチェック完了信号がアクティブにされてしまう。
【００４１】
そこで、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地へ流れる電流を抵抗Ｒ１によって制限し、始動点検リレーＫ１のコイルに印加される電圧が動作電圧以下になるように、抵抗Ｒ１の抵抗値が設定されている。換言すれば、始動点検リレーＫ１の接点は、コンデンサＣ１の放電に起因する電圧がそのコイルに印加された場合にのみ端子ａに接触される状態に変化するようになっている。従って、抵抗Ｒ４がオープン故障しても、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４２】
また、抵抗Ｒ３がオープン故障している場合は、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を経由してＨレベルの信号が供給される。従って、上述した抵抗Ｒ４がオープン故障した場合と同様の動作により、抵抗Ｒ３がオープン故障しても、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４３】
また、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の少なくとも１つが短絡故障している場合は、スタートチェック期間において、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに流れる電流を制限できなくなる。その結果、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに印加される電圧が動作電圧以上になるので、警報リレーＫ２ｓｅｔの図示しない接点が閉成し、警報信号が発生される。従って、ユーザはスタートチェック完了前であっても、故障を知ることができる。
【００４４】
この場合、コンパレータＵ１の出力が常にＨレベルになるような故障モードであれば、トランジスタＱ１は常にオンされているので、コンデンサＣ１に電荷がチャージされない。一方、コンパレータＵ１の出力が常にＬレベルになるような故障モードであれば、トランジスタＱ１は常にオフされているので、始動点検リレーＫ１のコイルには電流が流れない。従って、何れの場合であっても始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４５】
次に、コンデンサＣ１へチャージが行われない故障が発生した時の動作を説明する。この原因としては、またはトランジスタＱ１のショート故障が考えられる。この場合、始動点検リレーＫ１のコイルに放電電流が流れることはないので、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化することはない。また、始動点検リレーＫ１のコイルの断線の場合も、始動点検リレーＫ１のコイルに放電電流が流れることはないので、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化することはない。従って、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４６】
次に、タイマ２０が故障した時の動作を説明する。タイマ２０が故障することにより、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に電源ＶＤＤが供給される状態になると、電源ＶＤＤからタイマ２０、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ２、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地に電流が流れる可能性がある。この場合、始動点検リレーＫ１のコイルに、その接点をオンするのに必要な動作電圧が印加されると、始動点検リレーＫ１の接点がオンし、タイマ２０が故障しているにも拘わらず、スタートチェック完了信号がアクティブにされてしまう。
【００４７】
そこで、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ４の各抵抗値が下記式（１）を満足するように決定されている。これにより、タイマ２０が故障しても始動点検リレーＫ１の接点はオンしないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００４８】
【数１】
次に、スタートチェック完了前に、擬似火炎やＵＶ異常が発生した場合の動作を説明する。スタートチェック完了前に、擬似火炎やＵＶ異常が発生すると、第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂの各接点は、端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に変化するので、コンデンサＣ１に電荷がチャージされることはない。従って、始動点検リレーＫ１の接点は、オンしないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置によれば、安全スイッチとして機能する部分を電気回路によって構成したので、プロテクトリレーを小型化することができ、ひいては燃焼制御装置を小型化することができる。機械式の安全スイッチではないので、安全スイッチが作動した時には遠隔から電気的にリセット操作を行うように構成することができる。この構成によれば、オペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要はない。
【００５０】
また、スタートチェック完了前に例えばリレー等の故障といった異常が検出された場合であっても電源供給が停止されることはないので、スタートチェック完了前であっても異常である旨の出力を得ることができる。さらに、擬似火炎やＵＶ異常などがスタートチェック完了前に発生しても、それを判別して燃焼制御装置による起動シーケンスが次の段階に進むのを阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗
Ｃ１ コンデンサ
Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ
Ｕ１ コンパレータ
Ｓ１ リセットスイッチ
Ｋ１ 始動点検リレー
Ｋ２ｓｅｔ 警報リレー
Ｋ２ｒｅｓｅｔ 警報リセットリレー
Ｋ３ａ 第１火炎検出リレー
Ｋ３ｂ 第２火炎検出リレー
Ｋ４ イグニッショントライアルリレー
１０ 点火回路
２０ タイマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置を制御する燃焼制御装置に関し、特に起動時に自己を点検する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ、乾燥機、燃焼炉といった燃焼装置を制御する燃焼制御装置が知られている。この燃焼制御装置は、燃焼監視や安全遮断を行うためのプロテクトリレー（燃焼安全制御器）を備えている。プロテクトリレーは、常時開路接点を有する火炎検出リレーを備えており、この火炎検出リレーの接点は、パイロットバーナおよびメインバーナの火炎を検出する火炎検出器からの電気信号に応じて開閉する。火炎検出器は、火炎の有無を検出し、電気信号に変換してプロテクトリレーに送る。この電気信号を火炎検出信号またはフレーム電流と呼ぶ。
【０００３】
パイロットバーナまたはメインバーナが燃焼している間は、火炎検出器からプロテクトリレーへフレーム電流が流れて火炎検出リレーの接点が閉成される。これにより、安全遮断弁の駆動部に電源が供給されて安全遮断弁が開に保持され、燃焼装置への燃料供給が行われる。一方、パイロットバーナおよびメインバーナの燃焼が停止して火炎が消えた場合は、火炎検出器からプロテクトリレーへ流れるフレーム電流が停止され、火炎検出リレーの接点が開放される。これにより、安全遮断弁の駆動部に対する電源の供給が停止されて安全遮断弁が閉止され、燃焼装置への燃料供給が停止される。
【０００４】
このようなプロテクトリレーは、燃焼装置を安全に起動し、運転し、停止させるために、予め規定されたシーケンス（運転手順）を有する。プロテクトリレーは、燃焼装置の起動時の点火操作がなされる前段階において、例えば自己の故障の有無や火炎検出器の異常の有無（火炎検出信号と同等の信号である擬似火炎信号の有無）等を自己点検する。この自己点検は、起動信号をプロテクトリレーに与えて各部に電流を流し、正常に動作するかどうかを確認することにより行われる。この起動前の一連の自己点検を、「スタートチェック」という。そして、スタートチェックにおいて、正常であることが確認されると燃焼装置を起動し、もし何らかの異常があれば安全スイッチを作動させて燃焼装置の起動を阻止する。
【０００５】
安全スイッチは、例えばバイメタル等から構成されており、スタートチェック時の通電量が異常に大きくなると熱変形し、機械的に安全遮断弁を閉じ、且つ、プロテクトリレーをロックアウトする。ロックアウトとは、安全スイッチが作動した後、リセットしないと再度起動できない状態にすることをいう。従来の燃焼制御装置では、安全スイッチが作動した後は、オペレータが安全であることを確保できた場合に、安全スイッチを手動でリセットするように構成されている。
【０００６】
なお、関連する技術として、特許文献１は、実測による点火トランスの１次電流とフレーム電流の大きさから、スパークロッドの異常および点火トランスの異常を区別して診断可能にする燃焼制御装置を開示している。この燃焼制御装置は、燃焼装置のパイロットバーナに臨むスパークロッドに対し点火電流を供給する点火トランスと、パイロットバーナの火炎信号を検出する火炎検出器とを設けて、燃焼開始前のスパークチェックタイミング時に点火トランスに供給される１次電流およびスパークチェックタイミング時の火炎検出器の検出出力に基づくフレーム電流に基づいて、マイクロプロセッサに、スパークロッドまたは点火トランスの異常を検出させる。
【特許文献１】特開平８−１４５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の燃焼制御装置では、機械的に動作する安全スイッチが採用されているので、プロテクトリレー自体が大型になるとともに、安全スイッチが作動した時は、オペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要がある。そこで、安全スイッチが作動してもオペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要がない小型化が可能なプロテクトリレーが望まれている。
【０００８】
また、従来のプロテクトリレーでは、スタートチェック完了前に例えばリレー等の故障といった異常があっても安全スイッチの作動によって電源供給が停止されてしまうため、異常である旨の出力を得ることができない。さらに、擬似火炎やＵＶ異常などといった異常をスタートチェック中に検出する回路が特別に設けられていなかったので、このような異常もスタートチェック完了前において判別できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した要請に応えるとともに上述した問題を解消するためになされたものであり、燃焼装置が点火動作に入る前に該点火に先立って行われるスタートチェックが完了する前であっても種々の自己点検を行って異常の有無を知ることのできる小型化可能な燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る燃焼制御装置は、上記課題を達成するために、
コイルに印加される電圧が動作電圧未満である場合に第１接点に接触し、動作電圧以上になった場合に第２接点に接触する始動点検リレーと、
前記始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの放電経路を形成するように配置された前記始動点検リレーのコイルに直列に接続された第１スイッチ素子と、
燃焼装置を起動する前に自己を点検するスタートチェックを開始させるための起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオフさせることにより前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧未満にし、以って電源から前記始動点検リレーの第１接点を介して前記コンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、前記起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオンさせることにより前記コンデンサを放電させて前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧以上にし、以って前記始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号をアクティブにする制御手段
を備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように、故障が存在しなければ、起動信号に従ってコンデンサを充電し、その後、所定時間の経過後にコンデンサを放電させることにより始動点検リレーの接点を第１接点から第２接点に切り替えてスタートチェック完了信号をアクティブにするが、故障が存在すれば、コンデンサが充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、スタートチェック完了信号はアクティブにならず、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００１２】
また、第２の発明に係る燃焼制御装置は、第１の発明に係る燃焼制御装置において、
前記制御手段は、
接点が閉成することにより警報信号を出力する警報リレーと、
前記警報リレーのコイルに直列に接続され、前記起動信号に従ってオンした場合に前記警報リレーの接点が閉成されない大きさの電流を該警報リレーのコイルに流す第２スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子がオンすることにより発生される低レベルの電圧または前記第２スイッチ素子がオフすることにより発生される高レベルの電圧と所定の基準電圧とを比較し、該電圧が基準電圧より小さい場合に前記第１スイッチ素子をオフさせ、そうでない場合に前記第１スイッチ素子をオンさせるコンパレータ
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように、何らかの故障により第２スイッチ素子がオンされても低レベルの電圧が発生されなければ第１スイッチ素子はオンにされたままになる。その結果、コンデンサは充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、スタートチェック完了信号はアクティブにならず、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００１４】
また、第３の発明に係る燃焼制御装置は、第１または第２の発明に係る燃焼制御装置において、
前記始動点検リレーの第１接点と前記コンデンサとの間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が開放される第１火炎検出リレーと、
前記始動点検リレーの第２接点にコイルが接続され、接点が閉成されることにより点火が正常に完了したことを表すイグニッション完了信号を出力するイグニッショントライアルリレーと、
前記イグニッショントライアルリレーのコイルと接地との間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が閉成される第２火炎検出リレー
をさらに備えたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、スタートチェック完了前に火炎が検出されるとコンデンサは充電されないので、所定時間が経過してもコンデンサは放電されず、始動点検リレーの接点は第１接点から第２接点に切り替わらない。従って、擬似火炎やＵＶ異常などといった異常をスタートチェック完了前において判別できる。また、スタートチェック完了後に火炎が検出されるとスタートチェック完了信号はアクティブになるが、火炎が検出されないとスタートチェック完了信号はアクティブにならない。従って、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まず、これにより、安全性が確保されている。
【００１６】
さらに、第４の発明に係る燃焼制御装置は、第２の発明に係る燃焼制御装置において、
前記起動信号によって前記第１スイッチ素子がオフにされてから前記所定時間の計時を開始し、該所定時間が経過したときに前記警報リレーのコイルに電源を供給し、以って接点を閉成させて警報信号を出力させるタイマをさらに備えたことを特徴としている。
【００１７】
これにより、スタートチェック完了前であっても、起動信号が入力されてから所定時間が経過してもスタートチェック完了信号が出力されなければ警報信号が出力される。従って、スタートチェック完了前であっても何らかの故障が存在することをユーザに知らせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る燃焼制御装置によれば、スタートチェック完了前であっても種々の自己点検を行って異常の有無を知ることのできる小型化可能な燃焼制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の構成を示す回路図である。この燃焼制御装置は、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、コンデンサＣ１、トランジスタＱ１およびＱ２、コンパレータＵ１、リセットスイッチＳ１、始動点検リレーＫ１、警報リレーＫ２ｓｅｔ、警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔ、第１火炎検出リレーＫ３ａ、第２火炎検出リレーＫ３ｂ、イグニッショントライアルリレーＫ４、点火回路１０およびタイマ２０から構成されている。
【００２１】
トランジスタＱ１は本発明の第１スイッチ素子に対応する。このトランジスタＱ１のコレクタは始動点検リレーＫ１のコイルの一方の端子に接続され、エミッタは接地され、ベースはコンパレータＵ１の出力端子に接続されている。始動点検リレーＫ１のコイルの他方の端子は、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の各一方の端子に接続されている。コンデンサＣ１の他方の端子は接地されている。抵抗Ｒ１の他方の端子は第１火炎検出リレーＫ３ａの接点の端子ｂに接続されている。
【００２２】
第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂは、トランスファ接点（ｃ接点）構造を有する２極リレーから構成されており、それらの接点は、図示しない１つのコイルが駆動されることにより連動して作動する。具体的には、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点は、図示しない火炎検出器からの火炎検出信号が存在しない場合（コイルにフレーム電流が流れない場合）は端子ｂに接触し、火炎検出信号が存在する場合（コイルにフレーム電流が流れる場合）は開放端である端子ａに接触する。この明細書では、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点が端子ｂに接触することを「接点が閉成される」と呼び、開放端である端子ａに接触することを「接点が開放される」と呼ぶ。この第１火炎検出リレーＫ３ａの接点の共通端子ｃは、始動点検リレーＫ１の接点の端子ｂに接続されている。
【００２３】
同様に、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点は、火炎検出器からの火炎検出信号が存在しない場合は開放端である端子ｂに接触し、火炎検出信号が存在する場合は端子ａに接触する。この明細書では、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点が端子ｂに接触することを「接点が閉成される」と呼び、開放端である端子ａに接触することを「接点が開放される」と呼ぶ。この第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の共通端子ｃは接地されている。
【００２４】
始動点検リレーＫ１はトランスファ接点（ｃ接点）構造を有する。始動点検リレーＫ１の接点は、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧（接点をオンするのに必要な電圧）が印加されない場合は端子ｂに接触し、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧が印加された場合は端子ａに接触する。この始動点検リレーＫ１の端子ｂは、本発明の第１接点に対応し、端子ｂは第２接点に対応する。始動点検リレーＫ１の接点の共通端子ｃは電源ＶＤＤに接続されている。始動点検リレーＫ１の接点の端子ａに流れる信号を「スタートチェック完了信号」という。
【００２５】
始動点検リレーＫ１の接点の端子ａは、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）およびイグニッショントライアルリレーＫ４の一方の端子に接続されている。コンパレータＵ１の反転入力端子（−）には基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。コンパレータＵ１の出力端子は、上述したように、トランジスタＱ１のベースに接続されている。また、コンパレータＵ１の出力端子は、抵抗Ｒ６を介して電源ＶＤＤにプルアップされている。
【００２６】
コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）と始動点検リレーＫ１のコイルの他方の端子（始動点検リレーＫ１のコイルと抵抗Ｒ１との接続点）との間には抵抗Ｒ２が接続されている。また、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ３を介して電源ＶＤＤに接続されるとともに、抵抗Ｒ４の一方の端子に接続されている。この抵抗Ｒ４の他方の端子は、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルの一方の端子に接続され、このコイルの他方の端子はトランジスタＱ２のコレクタに接続されている。警報リレーＫ２ｓｅｔの接点（図示は省略）は、この警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに所定の動作電圧が印加されることにより閉成して警報信号を発生する。
【００２７】
トランジスタＱ２は本発明の第２スイッチ素子に対応する。このトランジスタＱ２のエミッタは接地され、ベースは第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の端子ａに接続されている。また、トランジスタＱ２のベースには、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルの他方の端子、抵抗Ｒ５の一方の端子および点火回路１０が接続されている。イグニッショントライアルリレーＫ４の接点（図示は省略）は、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルに所定の動作電圧が印加されることにより閉成され、「イグニッション完了信号」を発生する。抵抗Ｒ５の他方の端子は、警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔのコイルを介して電源ＶＤＤに接続されるとともに、リセットスイッチＳ１を介して接地されている。
【００２８】
警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔの接点（図示は省略）は、この警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔのコイルに所定の動作電圧が印加されることにより作動して警報信号の発生を停止させる。リセットスイッチＳ１は、押下によりオンするスイッチであり、このリセットスイッチＳ１がオンされることにより警報リセットリレーＫ２ｒｅｓｅｔに電流が流れて所定の動作電圧が印加される。従って、ユーザは、リセットスイッチＳ１を押下することにより警報信号の発生を停止させることができる。
【００２９】
点火回路１０は、燃焼装置の起動時に、図２（ａ）に示すような、スタートチェックの開始およびイグニッショントライアルの開始を規定する起動信号を発生する。この点火回路１０で発生された起動信号は、トランジスタＱ２のベースに供給される。
【００３０】
タイマ２０は、点火回路１０によって起動信号が発生されてからイグニッショントライアルが完了するまでの時間（図２に示す時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの時間）が経過しても始動点検リレーＫ１の接点が端子ｂに接触された状態から端子ａに接触された状態に切り替わらない場合に、電源ＶＤＤを警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に供給する。これにより、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに電流が流れて、警報信号が発生される。
【００３１】
次に、上記のように構成される本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３２】
まず、正常時の動作を説明する。点火回路１０から、図２（ａ）に示すような、時刻Ｔ０で立ち上がる起動信号が出力されるとスタートチェックが開始される。すなわち、起動信号がＨレベルになると、トランジスタＱ２はオンする。これにより、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に電流が流れる。この際、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに流れる電流は、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４によって、警報リレーＫ２ｓｅｔの接点が閉成しないように制限されている。
【００３３】
上記電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に流れる電流によって、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、図２（ｂ）に示すように、電源ＶＤＤの電圧を抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とによって抵抗分割することにより得られる低レベル（以下、「Ｌレベル」という）の電圧が印加される。その結果、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）に印加される電圧は、反転入力端子（−）に印加されている基準電圧Ｖｒｅｆより低くなるので、コンパレータＵ１は、図２（ｃ）に示すように、Ｌレベルの信号を出力する。このＬレベルの信号がトランジスタＱ１のベースに与えられることによって、図２（ｄ）に示すように、トランジスタＱ１はオフになる。その結果、コンデンサＣ１には、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点および抵抗Ｒ１を順次経由して電流が流れ込み、コンデンサＣ１は徐々に充電される。
【００３４】
この状態から所定時間が経過して時刻Ｔ１に至ると、点火回路１０は、図２（ａ）に示すように、起動信号をＬレベルに変化させる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間は、コンデンサＣ１の充電に十分な時間となるように予め定められている。起動信号がＬレベルに変化することにより、トランジスタＱ２のベースにはＬレベルの信号が与えられるので、トランジスタＱ２はオフする。その結果、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に流れている電流が遮断され、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、図２（ｂ）に示すように、Ｈレベルの電圧が印加される。その結果、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）に印加される電圧は、反転入力端子（−）に印加されている基準電圧Ｖｒｅｆより高くなり、図２（ｃ）に示すように、コンパレータＵ１はＨレベルの信号を出力する。
【００３５】
コンパレータＵ１から出力されるＨレベルの信号がトランジスタＱ１のベースに与えられることによりトランジスタＱ１はオンする。その結果、コンデンサＣ１にチャージされている電荷は、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を経由して放電され、始動点検リレーＫ１のコイルに電流が流れる。この始動点検リレーＫ１のコイルに流れる電流により、該コイルの動作電圧以上の電圧が印加され、始動点検リレーＫ１の接点は端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に切り替えられる。その結果、図２（ｅ）に示すように、スタートチェック完了信号がアクティブ（Ｈレベル）にされ、スタートチェックが完了する。
【００３６】
スタートチェックが完了すると、次いで、イグニッショントライアルが実行される。イグニッショントライアルの期間は、起動信号によって規定される時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間であり、この期間に、パイロットバーナが点火される手順になっている。このイグニッショントライアルの期間に、図２（ｆ）に示すように、図示しない火炎検出器から火炎を検出した旨を表すＨレベルの火炎検出信号が出力されると、第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂの各接点は、端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に切り替えられる。その結果、第２火炎検出リレーＫ３ｂの接点の端子ａは接地され、その電位は、図２（ｈ）に示すように、ＨレベルからＬレベルに変化する。
【００３７】
これにより、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、イグニッショントライアルリレーＫ４のコイルおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂを順次経由して接地へ電流が流れる。その結果、イグニッショントライアルリレーＫ４の接点（図示しない）が作動し、図２（ｇ）に示すように、イグニッション完了信号が、図示しない制御回路によって起動信号の時刻Ｔ２に同期されてアクティブ（Ｈレベル）にされる。以上の動作によりイグニッショントライアルが完了し、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進む。
【００３８】
なお、イグニッショントライアルの期間中に、火炎検出信号がＨレベルにならなければ、点火回路１０から、図２（ａ）に示すような、時刻Ｔ２で立ち上がる信号が出力される。これにより、トランジスタＱ２はオンし、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルおよびトランジスタＱ２を順次経由して接地に電流が流れる。これにより、コンパレータＵ１の出力がＬレベルになり、トランジスタＱ１はオフする。その結果、始動点検リレーＫ１のコイルに流れる電流は停止されるので、始動点検リレーＫ１の接点は、端子ａに接触された状態から端子ｂに接触される状態に戻り、初期状態と同じ状態になる。この場合、イグニッション完了信号はアクティブにされないので、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まず、燃焼装置の起動は抑止される。また、この場合、イグニッショントライアルが完了するまでに始動点検リレーＫ１の接点が端子ｂに接触された状態から端子ａに接触された状態に切り替わらないことになるので、タイマ２０から警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に電源ＶＤＤが供給されることにより、警報リレーＫ２ｓｅｔの接点が作動して警報信号を発生する。
【００３９】
次に、異常時の動作を説明する。本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置では、如何なる故障が発生しても始動点検リレーＫ１の接点が端子ａに接触された状態になってスタートチェック完了信号がアクティブになることを防ぎ、以って燃焼制御装置による起動シーケンスが次の段階に進むことを阻止するという思想に基づいて安全性を確保している。
【００４０】
まず、抵抗Ｒ３または抵抗Ｒ４に故障がある場合について説明する。今、抵抗Ｒ４がオープン故障している場合を考える。この場合、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、電源ＶＤＤから抵抗Ｒ３を介してＨレベルの信号が供給される。従って、コンパレータＵ１はＨレベルの信号を出力し、トランジスタＱ１はオンされる。その結果、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地へ電流が流れる。この電流によって、始動点検リレーＫ１のコイルに動作電圧が印加されると、始動点検リレーＫ１の接点がオンし、スタートチェック完了信号がアクティブにされてしまう。
【００４１】
そこで、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地へ流れる電流を抵抗Ｒ１によって制限し、始動点検リレーＫ１のコイルに印加される電圧が動作電圧以下になるように、抵抗Ｒ１の抵抗値が設定されている。換言すれば、始動点検リレーＫ１の接点は、コンデンサＣ１の放電に起因する電圧がそのコイルに印加された場合にのみ端子ａに接触される状態に変化するようになっている。従って、抵抗Ｒ４がオープン故障しても、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４２】
また、抵抗Ｒ３がオープン故障している場合は、コンパレータＵ１の非反転入力端子（＋）には、電源ＶＤＤから始動点検リレーＫ１の接点、第１火炎検出リレーＫ３ａの接点、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を経由してＨレベルの信号が供給される。従って、上述した抵抗Ｒ４がオープン故障した場合と同様の動作により、抵抗Ｒ３がオープン故障しても、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４３】
また、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の少なくとも１つが短絡故障している場合は、スタートチェック期間において、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに流れる電流を制限できなくなる。その結果、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルに印加される電圧が動作電圧以上になるので、警報リレーＫ２ｓｅｔの図示しない接点が閉成し、警報信号が発生される。従って、ユーザはスタートチェック完了前であっても、故障を知ることができる。
【００４４】
この場合、コンパレータＵ１の出力が常にＨレベルになるような故障モードであれば、トランジスタＱ１は常にオンされているので、コンデンサＣ１に電荷がチャージされない。一方、コンパレータＵ１の出力が常にＬレベルになるような故障モードであれば、トランジスタＱ１は常にオフされているので、始動点検リレーＫ１のコイルには電流が流れない。従って、何れの場合であっても始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化しないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４５】
次に、コンデンサＣ１へチャージが行われない故障が発生した時の動作を説明する。この原因としては、またはトランジスタＱ１のショート故障が考えられる。この場合、始動点検リレーＫ１のコイルに放電電流が流れることはないので、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化することはない。また、始動点検リレーＫ１のコイルの断線の場合も、始動点検リレーＫ１のコイルに放電電流が流れることはないので、始動点検リレーＫ１の接点は端子ａに接触される状態に変化することはない。従って、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。
【００４６】
次に、タイマ２０が故障した時の動作を説明する。タイマ２０が故障することにより、警報リレーＫ２ｓｅｔのコイルと抵抗Ｒ４との接続点に電源ＶＤＤが供給される状態になると、電源ＶＤＤからタイマ２０、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ２、始動点検リレーＫ１のコイルおよびトランジスタＱ１を順次経由して接地に電流が流れる可能性がある。この場合、始動点検リレーＫ１のコイルに、その接点をオンするのに必要な動作電圧が印加されると、始動点検リレーＫ１の接点がオンし、タイマ２０が故障しているにも拘わらず、スタートチェック完了信号がアクティブにされてしまう。
【００４７】
そこで、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ４の各抵抗値が下記式（１）を満足するように決定されている。これにより、タイマ２０が故障しても始動点検リレーＫ１の接点はオンしないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００４８】
【数１】
次に、スタートチェック完了前に、擬似火炎やＵＶ異常が発生した場合の動作を説明する。スタートチェック完了前に、擬似火炎やＵＶ異常が発生すると、第１火炎検出リレーＫ３ａおよび第２火炎検出リレーＫ３ｂの各接点は、端子ｂに接触された状態から端子ａに接触される状態に変化するので、コンデンサＣ１に電荷がチャージされることはない。従って、始動点検リレーＫ１の接点は、オンしないので、スタートチェック完了信号がアクティブにされることはなく、燃焼制御装置による起動シーケンスは次の段階に進まない。これにより、安全性が確保されている。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置によれば、安全スイッチとして機能する部分を電気回路によって構成したので、プロテクトリレーを小型化することができ、ひいては燃焼制御装置を小型化することができる。機械式の安全スイッチではないので、安全スイッチが作動した時には遠隔から電気的にリセット操作を行うように構成することができる。この構成によれば、オペレータが現場に出向いて手動でリセット操作を行う必要はない。
【００５０】
また、スタートチェック完了前に例えばリレー等の故障といった異常が検出された場合であっても電源供給が停止されることはないので、スタートチェック完了前であっても異常である旨の出力を得ることができる。さらに、擬似火炎やＵＶ異常などがスタートチェック完了前に発生しても、それを判別して燃焼制御装置による起動シーケンスが次の段階に進むのを阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗
Ｃ１ コンデンサ
Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ
Ｕ１ コンパレータ
Ｓ１ リセットスイッチ
Ｋ１ 始動点検リレー
Ｋ２ｓｅｔ 警報リレー
Ｋ２ｒｅｓｅｔ 警報リセットリレー
Ｋ３ａ 第１火炎検出リレー
Ｋ３ｂ 第２火炎検出リレー
Ｋ４ イグニッショントライアルリレー
１０ 点火回路
２０ タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに印加される電圧が動作電圧未満である場合に第１接点に接触し、動作電圧以上になった場合に第２接点に接触する始動点検リレーと、
前記始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの放電経路を形成するように配置された前記始動点検リレーのコイルに直列に接続された第１スイッチ素子と、
燃焼装置を起動する前に自己を点検するスタートチェックを開始させるための起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオフさせることにより前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧未満にし、以って電源から前記始動点検リレーの第１接点を介して前記コンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、前記起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオンさせることにより前記コンデンサを放電させて前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧以上にし、以って前記始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号をアクティブにする制御手段
を備えたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
接点が閉成することにより警報信号を出力する警報リレーと、
前記警報リレーのコイルに直列に接続され、前記起動信号に従ってオンした場合に前記警報リレーの接点が閉成されない大きさの電流を該警報リレーのコイルに流す第２スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子がオンすることにより発生される低レベルの電圧または前記第２スイッチ素子がオフすることにより発生される高レベルの電圧と所定の基準電圧とを比較し、該電圧が基準電圧より小さい場合に前記第１スイッチ素子をオフさせ、そうでない場合に前記第１スイッチ素子をオンさせるコンパレータ
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記始動点検リレーの第１接点と前記コンデンサとの間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が開放される第１火炎検出リレーと、
前記始動点検リレーの第２接点にコイルが接続され、接点が閉成されることにより点火が正常に完了したことを表すイグニッション完了信号を出力するイグニッショントライアルリレーと、
前記イグニッショントライアルリレーのコイルと接地との間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が閉成される第２火炎検出リレー
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記起動信号によって前記第１スイッチ素子がオフにされてから前記所定時間の計時を開始し、該所定時間が経過したときに前記警報リレーのコイルに電源を供給し、以って接点を閉成させて警報信号を出力させるタイマをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼制御装置。
【請求項１】
コイルに印加される電圧が動作電圧未満である場合に第１接点に接触し、動作電圧以上になった場合に第２接点に接触する始動点検リレーと、
前記始動点検リレーの第１接点に接続され、故障が存在しない場合に充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの放電経路を形成するように配置された前記始動点検リレーのコイルに直列に接続された第１スイッチ素子と、
燃焼装置を起動する前に自己を点検するスタートチェックを開始させるための起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオフさせることにより前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧未満にし、以って電源から前記始動点検リレーの第１接点を介して前記コンデンサを充電させ、所定時間の経過後に、前記起動信号に従って前記第１スイッチ素子をオンさせることにより前記コンデンサを放電させて前記始動点検リレーのコイルに印加される電圧を動作電圧以上にし、以って前記始動点検リレーの接点を第２接点に切り替えることによりスタートチェック完了信号をアクティブにする制御手段
を備えたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
接点が閉成することにより警報信号を出力する警報リレーと、
前記警報リレーのコイルに直列に接続され、前記起動信号に従ってオンした場合に前記警報リレーの接点が閉成されない大きさの電流を該警報リレーのコイルに流す第２スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子がオンすることにより発生される低レベルの電圧または前記第２スイッチ素子がオフすることにより発生される高レベルの電圧と所定の基準電圧とを比較し、該電圧が基準電圧より小さい場合に前記第１スイッチ素子をオフさせ、そうでない場合に前記第１スイッチ素子をオンさせるコンパレータ
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記始動点検リレーの第１接点と前記コンデンサとの間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が開放される第１火炎検出リレーと、
前記始動点検リレーの第２接点にコイルが接続され、接点が閉成されることにより点火が正常に完了したことを表すイグニッション完了信号を出力するイグニッショントライアルリレーと、
前記イグニッショントライアルリレーのコイルと接地との間に設けられ、火炎が検出された場合に接点が閉成される第２火炎検出リレー
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記起動信号によって前記第１スイッチ素子がオフにされてから前記所定時間の計時を開始し、該所定時間が経過したときに前記警報リレーのコイルに電源を供給し、以って接点を閉成させて警報信号を出力させるタイマをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２４２４８８（Ｐ２００６−２４２４８８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９７７９（Ｐ２００５−５９７７９）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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