特許 7466297 燃焼コントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-04

(45)【発行日】2024-04-12

(54)【発明の名称】燃焼コントローラ

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/12 20060101AFI20240405BHJP

   F23N 5/24 20060101ALI20240405BHJP

【ＦＩ】

F23N5/12 B

F23N5/24 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019210654

(22)【出願日】2019-11-21

(65)【公開番号】P2021081151

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(74)【代理人】

【識別番号】100201743

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 和真

(72)【発明者】

【氏名】山岸 覚

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 貴司

(72)【発明者】

【氏名】石井 重樹

(72)【発明者】

【氏名】熊澤 雄一

【審査官】豊島 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３１５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７３０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６６７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２３００１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｎ １／０２ － ５／２４

Ｆ２３Ｑ ３／００ － ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧を出力する電源回路と、
火炎検出器駆動用の電圧を出力する火炎検出器用電源と、
火炎検出回路駆動用の電圧を出力する火炎検出回路用電源と、
火炎検出器側回路、統合絶縁用回路、及び最後段回路を含み、前記火炎検出器側回路が前記火炎検出回路用電源により出力された電圧により駆動し、前記火炎検出器用電源により出力された電圧を火炎検出器に出力し、前記統合絶縁用回路が前記火炎検出回路用電源により出力された電圧により駆動し、前記火炎検出器側回路を前記最後段回路から絶縁し、前記最後段回路が前記電源回路により出力された電圧により駆動する、火炎検出回路と、
前記電源回路により出力された電圧により駆動し、前記最後段回路により出力されるフレーム電圧のための出力端子を含む、複数のフィールド配線を接続する複数の端子、を備える二次側入出力回路と、を備え、
前記フレーム電圧は、前記火炎検出器から入力される火炎検出信号のレベルを示すものであり、
前記火炎検出器用電源から出力される電圧は数百Vの高電圧であり、
前記二次側入出力回路は、端子のそれぞれごとの個別に設置される絶縁用の回路が不要である、
燃焼コントローラ。

【請求項2】

前記統合絶縁用回路は、
入力側が前記火炎検出器側回路に接続されたアイソレーションアンプと、
入力側が前記アイソレーションアンプの出力側に接続され、出力側が前記最後段回路に接続された増幅回路と、を有する、
請求項１記載の燃焼コントローラ。

【請求項3】

前記統合絶縁用回路は、
入力側が前記火炎検出器側回路に接続されたＡＤ変換器と、
入力側が前記ＡＤ変換器の出力側に接続されたフォトカプラと、
入力側が前記フォトカプラの出力側に接続され、出力側が前記最後段回路に接続されたＤＡ変換器と、を有する、
請求項１記載の燃焼コントローラ。

【請求項4】

前記火炎検出器用電源は、交流電源より電圧を生成して出力し、
前記火炎検出回路用電源は、前記交流電源より電圧を生成して出力する、
請求項１記載の燃焼コントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、火炎検出器に対して駆動用の電圧を供給する燃焼コントローラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、バーナの点火制御、当該バーナの火炎監視、及び、当該バーナへの燃料の供給と停止を制御する安全遮断弁の制御等を行う燃焼コントローラが知られている（例えば特許文献１参照）。このような燃焼コントローラでは、例えば図４に示すように、一次側の回路が、複数のフィールド配線（不図示）から絶縁されている。図４において、符号１０１が絶縁部分を示し、符号１０２がフィールド配線の接続箇所を示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許６４９１８７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、昨今、一次側の回路だけではなく、二次側において高電圧が印加される回路（火炎検出器３に対する駆動用の電圧が印加される回路）を、複数のフィールド配線から絶縁することが要求されている。すなわち、フィールド配線はユーザが直接接触可能な部位であり、感電回避のため、高電圧が印加される回路をフィールド配線から絶縁する必要がある。図４に示す燃焼コントローラ１ｂでは、火炎検出器用電源１３から火炎検出回路１５ｂを介して火炎検出器３に出力される電圧が高電圧となる。

【0005】

従来の燃焼コントローラ１ｂにおいて上記高電圧が印加される回路と複数のフィールド配線との間を絶縁しようとした場合、例えば図５に示すような構成となる。図５では、フィールド配線が接続される二次側入出力回路１７ｂが、入力側と出力側とで絶縁されている（図５の符号５０１に示す絶縁部分）。この場合、二次側入出力回路１７ｂが有する構成毎に絶縁回路（不図示）が必要となる。図５では、二次側入出力回路１７ｂが５つの構成（入力回路１７１ｂ、出力回路１７２ｂ、通信回路１７３ｂ、通信回路１７４ｂ及び電圧出力回路１７５ｂ）を有しており、当該構成毎に絶縁回路が設けられる。また、二次側入出力回路１７ｂの出力側を駆動するための電源回路１４ｂが別途設けられる必要がある。

【0006】

このように、従来の燃焼コントローラ１ｂにおいて上記高電圧が印加される回路と複数のフィールド配線との間を絶縁しようとした場合、複数の部品の追加が必要となり、コスト及び実装面積が増加してしまう。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対して少ない部品の追加で、高電圧が印加される回路とフィールド配線との間を絶縁可能となる燃焼コントローラを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示技術に係る燃焼コントローラは、電圧を出力する電源回路と、火炎検出器駆動用の電圧を出力する火炎検出器用電源と、火炎検出回路駆動用の電圧を出力する火炎検出回路用電源と、火炎検出器側回路、統合絶縁用回路、及び最後段回路を含み、火炎検出器側回路が火炎検出回路用電源により出力された電圧により駆動し、火炎検出器用電源により出力された電圧を火炎検出器に出力し、統合絶縁用回路が火炎検出回路用電源により出力された電圧により駆動し、火炎検出器側回路を最後段回路から絶縁し、最後段回路が電源回路により出力された電圧により駆動する、火炎検出回路と、電源回路により出力された電圧により駆動し、最後段回路により出力されるフレーム電圧のための出力端子を含む、複数のフィールド配線を接続する複数の端子、を備える二次側入出力回路と、を備え、フレーム電圧は、火炎検出器から入力される火炎検出信号のレベルを示すものであり、火炎検出器用電源から出力される電圧は数百Vの高電圧であり、二次側入出力回路は、端子のそれぞれごとの個別に設置される絶縁用の回路が不要である、というものである。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対して少ない部品の追加で、高電圧が印加される回路とフィールド配線との間を絶縁可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１に係る燃焼コントローラの構成例を示す図である。

【図2】実施の形態１における火炎検出回路の構成例を示す図である。

【図3】実施の形態１における火炎検出回路の別の構成例を示す図である。

【図4】従来の燃焼コントローラの構成例を示す図である。

【図5】従来の燃焼コントローラにおいて絶縁を行った場合の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る燃焼コントローラ１の構成例を示す図である。
燃焼コントローラ１は、バーナ（不図示）の点火制御、当該バーナの火炎監視、及び、当該バーナへの燃料の供給と停止を制御する安全遮断弁の制御等を行う。以下では、燃焼コントローラ１が有する構成のうち、上記高電圧が印加される回路と複数のフィールド配線（不図示）との間の絶縁に関する構成についてのみ説明を行う。燃焼コントローラ１は、図１に示すように、一次側入出力回路１１、電源回路１２、火炎検出器用電源１３、火炎検出回路用電源１４、火炎検出回路１５、制御部１６及び二次側入出力回路１７を備えている。

【0012】

一次側入出力回路１１は、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源（交流電源）２に接続された負荷の入出力を行う。

【0013】

電源回路１２は、ＡＣ電源２より、燃焼コントローラ１の各部を駆動するための電圧を生成する。電源回路１２により生成された電圧は、火炎検出回路１５における後述する他の回路１５３側の回路、制御部１６及び二次側入出力回路１７に出力される。

【0014】

火炎検出器用電源１３は、ＡＣ電源２より、火炎検出器３を駆動するための電圧を生成する。火炎検出器用電源１３により生成された電圧は、火炎検出回路１５における後述する火炎検出器側回路１５１に出力される。

【0015】

なお、火炎検出器３としてはＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）センサ又はフレームロッド等が挙げられるが、何れの火炎検出器３についてもその駆動用の電圧は高電圧（数百Ｖ）となる。

【0016】

火炎検出回路用電源１４は、火炎検出回路１５における火炎検出器側回路１５１側の回路を駆動するための電圧を生成する。図１では、火炎検出回路用電源１４は、ＡＣ電源２より、電圧を生成する。火炎検出回路用電源１４は、火炎検出器用電源１３と同相の電源である。すなわち、火炎検出回路用電源１４により生成される電圧は、火炎検出器用電源１３により生成される電圧が印加される火炎検出器側回路１５１側で用いられる駆動用の電圧である。火炎検出回路用電源１４により生成された電圧は、火炎検出回路１５における後述する火炎検出器側回路１５１側の回路に出力される。

【0017】

なお、一次側入出力回路１１、電源回路１２及び火炎検出器用電源１３は、入力側と出力側とがそれぞれ絶縁されている。この絶縁については、従来の燃焼コントローラ１ｂにおける一次側の回路と複数のフィールド配線との間の絶縁と同一である。また、火炎検出回路用電源１４についても、入力側と出力側とがトランス等により絶縁されている。図１において、符号１０１が一次側の回路と複数のフィールド配線との間の絶縁部分を示している。

【0018】

火炎検出回路１５は、例えば図２に示すように、火炎検出器側回路１５１、絶縁回路１５２及び他の回路１５３を有する。

【0019】

火炎検出器側回路１５１は、火炎検出回路用電源１４により出力された電圧により駆動し、火炎検出器用電源１３により出力された電圧を火炎検出器３に出力する。火炎検出器側回路１５１は、高電圧が印加される回路である。
なお、火炎検出器３は、火炎検出器側回路１５１により出力された電圧により駆動し、火炎の有無に応じた火炎検出信号を火炎検出回路１５に出力する。

【0020】

絶縁回路１５２は、火炎検出回路１５において、火炎検出器側回路１５１を他の回路１５３から絶縁する。絶縁回路１５２は、入力側が火炎検出回路用電源１４により出力された電圧により駆動し、出力側が電源回路１２により出力された電圧により駆動する。図１において、符号１０３が火炎検出器側回路１５１と他の回路１５３との間の絶縁部分を示している。

【0021】

絶縁回路１５２は、例えば図２に示すように、アイソレーションアンプ１５２１及び増幅回路１５２２を有している。アイソレーションアンプ１５２１は、入力側が火炎検出器側回路１５１に接続されている。また、増幅回路１５２２は、入力側がアイソレーションアンプ１５２１の出力側に接続され、出力側が他の回路１５３に接続されている。この場合、アイソレーションアンプ１５２１の入力側が、絶縁回路１５２の入力側に相当する。また、アイソレーションアンプ１５２１の出力側及び増幅回路１５２２が、絶縁回路１５２の出力側に相当する。

【0022】

また、絶縁回路１５２は、例えば図３に示すように、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１５２３、フォトカプラ１５２４及びＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ－ｔｏ－Ａｎａｌｏｇ）変換器１５２５を有していてもよい。ＡＤ変換器１５２３は、入力側が火炎検出器側回路１５１に接続されている。また、フォトカプラ１５２４は、入力側がＡＤ変換器１５２３の出力側に接続されている。また、ＤＡ変換器１５２５は、入力側がフォトカプラ１５２４の出力側に接続され、出力側が他の回路１５３に接続されている。この場合、ＡＤ変換器１５２３及びフォトカプラ１５２４の入力側が、絶縁回路１５２の入力側に相当する。また、フォトカプラ１５２４の出力側及びＤＡ変換器１５２５が、絶縁回路１５２の出力側に相当する。

【0023】

他の回路１５３は、火炎検出回路１５が有する回路のうちの、火炎検出器側回路１５１及び絶縁回路１５２以外の回路である。他の回路１５３は、電源回路１２により出力された電圧により駆動し、火炎検出器３により出力された火炎検出信号に基づいて火炎検出信号のレベルを示すフレーム電圧を二次側入出力回路１７に出力する。

【0024】

制御部１６は、電源回路１２により出力された電圧により駆動し、燃焼コントローラ１内の各部の動作を制御する。図１では、制御部１６は、一次側入出力回路１１、火炎検出回路１５及び二次側入出力回路１７の動作を制御する。制御部１６は、メモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。

【0025】

二次側入出力回路１７は、電源回路１２により出力された電圧により駆動し、各種の信号の入出力を行う。図１では、二次側入出力回路１７は、入力回路１７１、出力回路１７２、通信回路１７３、通信回路１７４及び電圧出力回路１７５を有している。また、二次側入出力回路１７には、自身が有する構成（図１では入力回路１７１、出力回路１７２、通信回路１７３、通信回路１７４及び電圧出力回路１７５）毎に、フィールド配線が接続される。図１において、符号１０２がフィールド配線の接続箇所を示している。

【0026】

入力回路１７１は、外部から入力負荷（起動、インターロック又は異常時でのリセット等）を示す信号が入力される。入力回路１７１に入力された入力負荷を示す信号は、制御部１６に出力される。

【0027】

出力回路１７２は、制御部１６から出力負荷（警報又はイベント発生有無等）を示す信号が入力される。出力回路１７２に入力された出力負荷を示す信号は、外部に出力される。

【0028】

通信回路１７３は、外部と制御部１６との間で燃焼コントローラ１の遠隔監視用の通信を行うための信号の入出力を行う。
通信回路１７４は、外部と制御部１６との間で燃焼コントローラ１の機器設定用の通信を行うための信号の入出力を行う。

【0029】

電圧出力回路１７５は、火炎検出回路１５により出力されたフレーム電圧を外部に出力する。

【0030】

このように、実施の形態１に係る燃焼コントローラ１では、火炎検出回路１５において、絶縁回路１５２によって、高電圧である火炎検出器３に対する駆動用の電圧が印加される火炎検出器側回路１５１が、他の回路１５３から絶縁されている。また、この燃焼コントローラ１では、上記絶縁に伴い、火炎検出器側回路１５１及び絶縁回路１５２の入力側を駆動するための電圧を出力する火炎検出回路用電源１４が電源回路１２とは独立して追加されている。これにより、この燃焼コントローラ１では、従来構成のようにフィールド配線毎に絶縁を行う必要はなくなり、部品の追加が最小限に抑えられる。その結果、この燃焼コントローラ１では、従来構成に対し、コストの削減及び実装面積の削減が実現できる。

【0031】

なお図１では、火炎検出回路用電源１４が、ＡＣ電源２より、電圧を生成して出力する場合を示した。しかしながら、これに限らず、火炎検出回路用電源１４は、ＡＣ電源２とは独立して構成されていてもよい。一方で、火炎検出回路用電源１４は、ＡＣ電源２より電圧を生成する構成の方が、コストの削減及び実装面積の削減において有利である。

【0032】

以上のように、この実施の形態１によれば、燃焼コントローラ１は、火炎検出器駆動用の電圧を出力する火炎検出器用電源１３と、火炎検出回路駆動用の電圧を出力する火炎検出回路用電源１４と、火炎検出回路用電源１４により出力された電圧により駆動し、火炎検出器用電源１３により出力された電圧を火炎検出器３に出力する火炎検出器側回路１５１、及び、入力側が火炎検出回路用電源１４により出力された電圧により駆動し、火炎検出器側回路１５１を他の回路１５３から絶縁する絶縁回路１５２を有する火炎検出回路１５とを備えた。これにより、実施の形態１に係る燃焼コントローラ１は、従来構成に対して少ない部品の追加で、高電圧が印加される回路とフィールド配線との間を絶縁可能となる。

【0033】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 燃焼コントローラ
２ ＡＣ電源（交流電源）
３ 火炎検出器
１１ 一次側入出力回路
１２ 電源回路
１３ 火炎検出器用電源
１４ 火炎検出回路用電源
１５ 火炎検出回路
１６ 制御部
１７ 二次側入出力回路
１５１ 火炎検出器側回路
１５２ 絶縁回路（統合絶縁用回路）
１５３ 他の回路（最後段回路）
１７１ 入力回路
１７２ 出力回路
１７３ 通信回路
１７４ 通信回路
１７５ 電圧出力回路
１５２１ アイソレーションアンプ
１５２２ 増幅回路
１５２３ ＡＤ変換器
１５２４ フォトカプラ
１５２５ ＤＡ変換器
備考１：絶縁回路１５２は、普通名詞として使われる「絶縁回路」と区別し、固有名詞として扱うことを明確にするため、特許請求の範囲においては、「統合絶縁用回路」と言い換えている。
備考２：他の回路１５３は、普通名詞として使われる「他の回路」と区別し、固有名詞として扱うことを明確にするため、特許請求の範囲においては、「最後段回路」と言い換えている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】