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【発明の名称】 燃焼機器の制御装置
【発明者】 【氏名】村瀬 孝治

【氏名】本田 剛司

【氏名】五十嵐 逸夫

【氏名】岡田 康弘
【要約】 【課題】燃焼炎検出回路の回路調整を自動的に行なうことにより、調整の作業工数を低減する。

【解決手段】熱電対８が任意の熱起電力の基で、Ａ／Ｄ変換回路１１等による判定手段が判定した起電力データーと、あらかじめ与えられた起電力の理論値１２との一致を比較しながら、Ａ／Ｄ変換回路１１に入力する起電力レベルをＤ／Ａ変換回路１３等の調整手段で調整することにより、起電力データーが理論値に収束する。また調整値をＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリー）１４の記憶手段に数値データーとして記憶する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 熱電対により燃焼炎検知を行う燃焼機器において、熱電対の起電力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを燃焼信号として判定する判定手段と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段が判定すべき理論値と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段の判定結果が前記理論値となるよう前記増幅手段の出力を調整する調整手段と、前記調整手段の調整結果を記憶保存する記憶手段を備えた燃焼機器の制御装置。
【請求項２】 熱電対により燃焼炎検知を行う燃焼機器において、熱電対の起電力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを燃焼信号として判定する判定手段と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段が判定すべき理論値と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段の判定結果と前記理論値との差分値を記憶保存する記憶手段と、前記判定手段の判定結果を前記差分値により補正する補正手段を備えた燃焼機器の制御装置。
【請求項３】 燃焼炎検知回路の調整の実施を指示する操作手段と、燃焼炎検知回路の調整が実施済であることを記憶する記憶手段と、調整が実施されたことを判定した後に機器の動作を開始する制御アルゴリズムとを備えた請求項１または請求項２に記載の燃焼機器の制御装置。
【請求項４】 調整の実施の有無を表示する表示手段を備えた請求項３に記載の燃焼機器の制御装置。
【請求項５】 操作手段の特殊操作により、燃焼炎検知回路の調整が実施済であることの記憶を取り消す制御アルゴリズムを備えた請求項４に記載の燃焼機器の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼機器において燃焼炎を検出する燃焼機器の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼機器の電子制御化が進む中、瞬時的な即応性が必要とされない暖房機器や調理機器においては熱電対により炎検知を行い、機器の点火制御や炎立ち消え時のガス遮断制御を行っている。
【０００３】図７は、従来の燃焼炎を検出する制御装置のブロック図を示す。燃焼センサーとしての熱電対２は、燃焼バーナー１の火炎の中に配置されており、火炎に炙られることにより熱起電力ｖｔｃを出力する。制御装置は熱起電力ｖｔｃの電圧レベルを判定して、着火，立ち消え，酸欠等の燃焼状態を判断し、機器の運転シーケンス制御を行う。
【０００４】熱起電力ｖｔｃは、差動増幅器を用いた増幅回路３に入力され、増幅率Ｒ２／Ｒ１で増幅される。差動増幅器の＋入力には、電源電圧ＶＤＤを抵抗Ｒａと半固定ボリュウムＲｘ７で分圧したバイアス電圧ｖｂ｛＝ＶＤＤｘＲａ／（Ｒｘ＋Ｒａ）｝が印加されている。ここで増幅回路３の出力電圧ｖｏの理論式は（式１）
ｖｏ＝（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｔｃ＋ｖｂで表される。ｖｏはマイクロコンピューター４（以下マイコンという）のアナログ入力端子に入力され、マイコン４内部のＡ／Ｄ変換回路５で起電力データーＤａに変換される。このとき起電力データーＤａは（式２）
Ｄａ＝（２n −１）ｘｖｏ／ＶＤＤ（ｎはＡ／Ｄ変換回路の分解能）で表される。６は表示装置であり、暖房器具で言えば室温や設定温度を表示するセグメントＬＥＤであり、特定のモードにおいて上記の起電力データーＤａの値が表示される。
【０００５】ここで、増幅回路３はオペアンプで構成されており、入力段にオフセット電圧ｖｏｆを有し、増幅率によりＲ２／Ｒ１倍されて出力に影響を及ぼす。そのため、＋入力にバイアス回路を設け半固定ボリュウムＲｘ７でバイアス電圧ｖｂを調整できる構成とし、オペアンプのオフセット電圧の影響をなくす工夫がしてある。オフセット電圧の影響は（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ、ボリュウム調整によるバイアス電圧に変化をΔｖｘとしてｖｏを表すと（式３）
ｖｏ＝（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｔｃ＋（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ＋ｖｂ＋Δｖｘとなる。ここで（式３）右辺の第二項と第四項の和が０となるように半固定ボリュウムＲｘ７を調整すると（式１）の理論式と同一となりオフセット電圧の影響をなくすことができる。
【０００６】図８に回路調整の考え方を示した特性図を示す。横軸に熱起電力ｖｔｃ、縦軸に起電力データーを示す。図には理論特性と、実際の特性グラフを示す。熱起電力の値が機器特性上最も確度を得たい電圧（例えば、酸欠しきい値電圧）ｖｔｃ１となった時の燃焼炎検出回路の理論特性上の熱起電力データーをＤａ１とする。回路調整は、増幅回路３の入力に熱電対の代わりにｖｔｃ１の電圧を与え、表示装置６の起電力データー値がＤａ１となるよう半固定ボリュウムＲｘ７を可変する。調整後はボリュウムを接着剤で固定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の燃焼炎を検知する制御装置では、増幅回路３のオペアンプのオフセット電圧を調整するために、制御装置個々に半固定ボリュウムＲｘ７を人または機械による作業で調整し、固定するための接着剤を塗布し、乾燥させるという作業が発生し、生産工程において工数面で非効率なものになっている。
【０００８】また、半固定ボリュウムＲｘ７の位置で特性を調整するため、接着剤を乾燥させる迄の作業の中での位置ズレなどの可能性も高く、また調整の有無の判別はボリュウム位置の確認では不可能であり、調整不良品や未調整品の混入による特性不良の発生を防止する必要があり、生産工程において品質管理面での弱点になっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するため、回路調整を行うための電圧に相対した起電力データーの理論値と、熱起電力増幅回路の出力電圧を読み取りながら理論値と比較し、増幅回路のオフセット電圧を調整するバイアス電圧を順次可変していく電圧出力（Ｄ／Ａ変換）回路と、バイアス電圧値を記憶する不揮発性メモリーを備えたものである。
【００１０】上記発明によれば、回路調整を行うための電圧を与え、調整作業の開始の指示を与えれば、自動的に増幅回路の特性を理論値に調整し、調整結果をデーターとして記憶することができるため、容易な作業で、確実な回路調整を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、熱電対により燃焼炎検知を行う燃焼機器において、熱電対の起電力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを燃焼信号として判定する判定手段と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段が判定すべき理論値と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段の判定結果が前記理論値となるよう前記増幅手段の出力を調整する調整手段と、前記調整手段の調整結果を記憶保存する記憶手段を備えたものである。そして、調整手段が、熱電対を任意の起電力とした時の起電力の判定結果が、あらかじめ与えられた回路特性の理論値にとなるよう回路調整し、調整値が記憶されるため、外部からの調整作業が不要となる。
【００１２】また、熱電対により燃焼炎検知を行う燃焼機器において、熱電対の起電力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを燃焼信号として判定する判定手段と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段が判定すべき理論値と、熱電対が任意の起電力を出力した時、前記判定手段の判定結果と前記理論値との差分値を記憶保存する記憶手段と、前記判定手段の判定結果を前記差分値により補正する補正手段を備えたものである。そして、熱電対を任意の起電力とした時の起電力の判定結果とあらかじめ与えられた任意の起電力での回路特性の理論値との差分値を計算して記憶し、起電力の判定結果を差分値で補正することにより回路調整を行うため、外部からの調整作業が不要となる。
【００１３】さらに、燃焼炎検知回路の調整の実施を指示する操作手段と、燃焼炎検知回路の調整が実施済であることを記憶する記憶手段と、調整が実施されたことを判定した後に機器の動作を開始する制御アルゴリズムを備えたものである。そして、回路調整の指示操作が行われて回路特性が保証されないと、機器の動作シーケンスを行わないため、未調整品が混入しても機器の安全を確保することができる。
【００１４】さらに、調整の実施の有無を表示する表示手段を備えたものである。そして、未調整であることが表示で容易に分かるため、未調整品の混入を防ぐことができる。
【００１５】さらに、操作手段の特殊操作により、燃焼炎検知回路の調整が実施済であることの記憶を取り消す制御アルゴリズムを備えたものである。そして、調整電圧の設定間違いなどによる調整ミスが生じた時でも、未調整の状態に戻し、再度調整を行うことができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】（実施例１）図１は本発明の実施例１の制御装置のブロック図である。また、図２は制御装置の回路調整動作を示すフローチャートである。
【００１８】図１において、燃焼センサーとしての熱電対８は、燃焼バーナー７の火炎の中に配置されており、火炎に炙られることにより熱起電力ｖｔｃを出力する。制御装置は熱起電力ｖｔｃの電圧レベルを判定して、着火，立ち消え，酸欠等の燃焼状態を判断し、機器の運転シーケンス制御を行う。
【００１９】熱起電力ｖｔｃは、差動増幅器を用いた増幅回路９に入力され、増幅率Ｒ２／Ｒ１で増幅される。差動増幅器の＋入力には、マイコン１０が出力する可変電圧ｖD/A を抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとで分圧したバイアス電圧ｖｂ｛＝ｖD/A ｘＲａ／（Ｒｂ＋Ｒａ）｝が印加されている。ここで増幅回路３の出力電圧ｖｏの理論式は（式４）
ｖｏ＝（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｔｃ＋ｖｂで表される。ｖｏはマイコン１０のアナログ入力端子に入力され、マイコン１０内部のＡ／Ｄ変換回路１１で起電力データーＤａに変換される。このとき起電力データーＤａは（式５）
Ｄａ＝（２n −１）ｘｖｏ／ＶＤＤ （ｎはＡ／Ｄ変換回路１１の分解能）
で表される。
【００２０】ここで、増幅回路９はオペアンプで構成されており、入力段にオフセット電圧ｖｏｆを有し、増幅率によりＲ２／Ｒ１倍されて出力に影響を及ぼす。そのため、＋入力にバイアス回路を設けマイコン１０からの可変出力電圧ｖD/A でバイアス電圧ｖｂを調整できる構成としてある。出力電圧ｖｏに対するオフセット電圧の影響は（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ、可変電圧ｖD/A によるバイアス電圧に変化をΔｖｂとしてｖｏを表すと（式６）
ｖｏ＝（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｔｃ＋（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ＋ｖｂ＋Δｖｂとなる。ここで（式６）右辺の第二項と第四項の和が０となるようにマイコン１０が電圧を出力すると（式４）の理論式と同一となりオフセット電圧の影響をなくすことができる。
【００２１】１２は任意の熱起電力ｖｔｃ２を与えた時の回路特性上の起電力データーの理論値Ｄｂで有り、マイコン１０にデーターとして与えてある。ｖｔｃ２は機器動作シーケンス上最も確度を得たい電圧レベルとし、例えば暖房器具においては、酸欠を検出する１０ｍＶあたりの電圧となる。また理論値１２Ｄｂは機器の特性により異なるため、マイコン１０上に持つのではなく、書き換えが容易なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリーに設定しマイコン１０内部に取り込む方法とすると良い。
【００２２】１３はデジタルデーターをアナログ電圧に変換し出力するＤ／Ａ変換回路であり、理論値１２ＤｂとＡ／Ｄ変換回路１１が算出した起電力データーＤａの値に基づき、任意の電圧を与えた時に起電力データーＤａが理論値１２Ｄｂと等しくなるよう出力電圧ｖD/A を可変制御し、マイコン１０の端子より電圧ｖD/A を出力する。またＤ／Ａ変換回路１３の出力電圧に対応するアナログデーターをＤｃとする。ここでは、Ｄ／Ａ変換回路１３をマイコン１０の内部回路として実現しているが、マイコンのＰＷＭ信号機能や、外付けのＤ／Ａ変換回路を応用して実現しても良い。
【００２３】１４はＥＥＰＲＯＭであり、ｖD/A に対応するデーターＤｃを記憶する。１５は回路の調整の実施を指示する操作スイッチ、１６は表示ＬＥＤである。
【００２４】図２において、回路調整動作を説明する。まず、熱起電力ｖｔｃに調整電圧ｖｔｃ２を設定する。次にＤ／Ａ変換出力の初期値を出力した状態にする。この状態で操作スイッチ１５により調整の実施を指示する。以降調整を開始する。まずは、Ａ／Ｄ変換回路１１がｖｏを入力し起電力データーＤａを求める。理論値１２Ｄｂ＝Ｄａならば、その時のＤ／Ａ出力電圧ｖD/A に対応したデーターＤｃを調整値としてＥＥＰＲＯＭ１４に記憶し調整を終了する。
【００２５】ｖｏをＡ／Ｄ変換して求めたＤａが理論値となるよう、オフセット電圧の影響を打ち消すだけのｖD/A をバイアス電圧として印加している状態であり、このｖD/A が調整値となる。また、Ｄｂ≠Ｄａならば未調整の状態であり、Ｄａ＞ＤｂならばデーターＤｃを小さくしＤ／Ａ出力電圧ｖD/A を減少させる。Ｄａ＜ＤｂならばデーターＤｃを大きくしＤ／Ａ出力電圧ｖD/A を増加させる。電圧変化後、改めてＤａを算出しＤｂと比較する。
【００２６】このように、調整実施の指示を与えることにより、バイアス電圧の変化に対して起電力データーＤａのフィードバックを取り、Ｄａが理論値と等しくなるバイアス電圧ｖD/A およびデーターＤｃを調整値として制御装置が自動的に算出し、数値データーとして記憶することができる。
【００２７】（実施例２）図３は本発明の実施例２の制御装置のブロック図である。また、図４は制御装置の調整原理を示す回路特性図である。また、図５は制御装置の回路調整動作を示すフローチャートである。
【００２８】図３においては、燃焼バーナー７、熱電対８、増幅回路９、Ａ／Ｄ変換回路１１、任意の熱起電力ｖｔｃ２を与えた時の回路特性上の起電力データーの理論値１２Ｄｂ、操作スイッチ１５、表示ＬＥＤ１６は実施例１と同一の機能を有す。
【００２９】増幅回路９の＋入力は、ＶＤＤを抵抗Ｒｂと抵抗Ｒａとで分圧した固定バイアス電圧ｖｂ｛＝ＶＤＤｘＲａ／（Ｒｂ＋Ｒａ）｝が印加されている。ｖｏは、オフセット電圧の影響を含めると（式７）
ｖｏ＝（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｔｃ＋（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ＋ｖｂで表される。Ａ／Ｄ変換回路１１が入力するｖｏは、（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆのオフセット電圧による誤差を含んだものとなる。
【００３０】２７は理論値１２Ｄｂと任意の熱起電力ｖｔｃ２を与えた時の起電力データーＤａ２との差分値Ｄｄを算出する計算手段である。２８はＥＥＰＲＯＭであり、差分値Ｄｄを記憶する。２９は起電力データーＤａを差分値Ｄｄで補正し、機器のシーケンス制御に最終的に用いる調整済のデーターＤｅを算出する補正手段である。２７，２９はマイコン２６のプログラムにより実現する。
【００３１】図４において、回路調整原理を説明する。調整時の任意の電圧ｖｔｃ２を与えた時の回路特性上の起電力データーの理論値はＤｂであり、ｖｏの変換結果による起電力データーはＤａ２である。ＤｂとＤａ２の差分値Ｄｄが、オフセット電圧による誤差分をデーターに換算した値であり、（式４）（式５）（式７）より（式８）
Ｄｄ＝（２n −１）ｘ（Ｒ２／Ｒ１）ｘｖｏｆ／ＶＤＤ（ｎはＡ／Ｄ変換回路１１の分解能）で表される。よってｖｏを基に算出される起電力データーＤａをＤｄで補正することでオフセット電圧の影響を取り除いた正しい判定値Ｄｅを算出でき、（式９）
Ｄｅ＝Ｄａ＋Ｄｄ＝Ｄａ＋（Ｄｂ−Ｄａ２）
で表される。
【００３２】図５において、回路調整動作を説明する。まず、熱起電力ｖｔｃに調整電圧ｖｔｃ２を設定する。この状態で操作スイッチ１５により調整の実施を指示する。以降調整を開始する。まずは、Ａ／Ｄ変換回路１１がｖｏを入力し起電力データーＤａ２を求める。次に理論値１２Ｄｂ−Ｄａを算出して差分値Ｄｄを求める。
【００３３】次に差分値Ｄｄを調整を行う補正データーとしてＥＥＰＲＯＭ２８に記憶して調整終了となる。以降Ａ／Ｄ変換回路１１が算出する起電力データーＤａに対して差分値Ｄｄで誤差補正の調整を行い、最終的に用いるデーターＤｅとして制御に使用する。
【００３４】このように、調整実施の指示を与えることにより、マイコン２６のプログラムにより、オフセット電圧による生じる誤差を制御装置が自動的に算出し、数値データーとして記憶し、以降、誤差補正値として、マイコン２６に入力される起電力データーの調整を行うことができる。
【００３５】（実施例３）図６は本発明の実施例３の制御装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３６】マイコン１０（または２６）は、操作スイッチ１５による調整実施の指示後、回路調整が終了したことを判断し、ＥＥＰＲＯＭ１４（または２８）に記憶する制御アルゴリズムを有する。
【００３７】また、図６において、電源投入後、まず、回路調整済みの記憶の有無を確認する。調整済の場合、機器運転シーケンスを行うが、未調整の場合は回路調整を終了するまでは機器運転シーケンスに移行しない制御アルゴリズムを有す。
【００３８】未調整の場合は、まず、表示ＬＥＤ１６に回路未調整表示を点灯する。次に、操作スイッチ１５による調整実施の指示を待ち続け、シーケンスを前に進めない。調整実施の指示があると、まず、実施例１および実施例２で説明した燃焼炎回路調整シーケンスを実施し自動的に回路調整を行う。
【００３９】次に回路未調整表示を消灯する。次に回路調整済をＥＥＰＲＯＭ１４（または２８）に記憶する。その後また、回路調整済みの記憶の有無を確認し、調整済であるため、機器運転シーケンスへ移行する。
【００４０】また、機器運転シーケンスに移行した後は、機器運転シーケンスの合間で、操作スイッチ１５の特殊操作による回路調整済みの取り消しの指示を待ち、取り消しの指示があると、機器運転シーケンスを止め、ＥＥＰＲＯＭ１４（または２８）に記憶された回路調整済のデーターを消去し、調整済の取り消しを行う。その後また、回路調整済みの記憶の有無を確認し、未調整の状態であるため、回路調整待ちの状態となる。
【００４１】このように、回路調整が行われるまでは、機器運転シーケンスを行わない。また、回路調整が行われるまでは、未調整により回路特性が不十分である旨を表示により警告することができる。また、回路調整済を取り消すことにより、再度回路調整をやり直すことができる。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明から明らかのように本発明の制御装置によれば、次の効果が得られる。
【００４３】熱電対が任意の熱起電力の基で、Ａ／Ｄ変換回路等による判定手段が判定した起電力データーと、あらかじめ与えられた起電力の理論値との一致を比較しながら、Ａ／Ｄ変換回路に入力する起電力レベルをＤ／Ａ変換回路等の調整手段で調整することにより、起電力データーが理論値に収束する。また調整値を不揮発性メモリー等の記憶手段に数値データーとして記憶する。
【００４４】このため、この一連の調整動作の実施を指示すれば自動的に燃焼炎検出回路の調整が行え、外部からの人や機械による調整作業が不要となる。また、調整の結果はデーターとして電気的に即時に記憶媒体に保存される。よって、生産工程において、従来と比べ迅速かつ効率的な調整を行うことができる。
【００４５】また、熱電対が任意の熱起電力の基で、Ａ／Ｄ変換回路等による判定手段が判定した起電力データーと、あらかじめ与えられた起電力の理論値との差分値を回路誤差として計算し、記憶手段に数値データーとして記憶する。制御装置は起電力データーから差分値を補正して判断する。
【００４６】このため、この一連の誤差判別動作の実施を指示すれば自動的に燃焼炎検出回路の調整が行え、外部からの人や機械による調整作業が不要となる。また、調整の結果はデーターとして電気的に即時に記憶媒体に保存される。
【００４７】よって、生産工程において、従来と比べ迅速かつ効率的な調整を行うことができる。併せてマイコンのプログラムによる処理で実現可能であり、Ｄ／Ａ変換回路等の調整手段を必要としないため、安価で実現可能である。
【００４８】また、回路調整が実施済であることを記憶し、実施済でないと機器動作を行わないため、生産工程において未調整品が混入しても、調整が不十分な制御装置では機器は動作せず安全である。
【００４９】また、未調整の場合は表示で報知するため、未調整品の判別が容易となり、生産工程での管理も容易となる。
【００５０】また、特殊操作により回路未調整の状態に戻すことができるため、調整時の熱起電力の設定間違い等による調整不良の手直しが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）１０月２４日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 （外１名）
【公開番号】 特開平１１−１３２４５２
【公開日】 平成１１年（１９９９）５月２１日
【出願番号】 特願平９−２９２１８５