专利名称：火焰棒电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用火焰棒(flame rod)来检测出火焰的有无的火焰棒电路。
迄今为止，例如在气体燃烧装置中，作为检测燃烧器的火焰的有无的火焰检测元件，已知有火焰棒。
图3是利用干电池进行驱动的现有的火焰棒电路的电路图。该火焰棒电路由升压用的变压器T的初级侧的振荡升压部和次级侧的火焰检测部构成。
振荡升压部中，由升压用的变压器T的初级侧线圈T1、电阻R7、二极管D2和晶体管Tr3构成振荡电路，此外，具备作为电源的干电池V和用于消除电源的脉动和阻抗的影响的电容器C2。晶体管Tr3的基极通过电阻R7连接到初级侧线圈T1的一端，集电极连接到初级侧线圈T1的另一端，发射极接地。此外，将来自干电池V的电力供给初级侧线圈T1的引出点。
火焰检测部由升压用的变压器T的次级侧线圈T2、火焰棒FR、电阻R8、R9、R10、电容器C6、C7、齐纳二极管ZD和FET构成。火焰棒FR通过电阻R8连接到次级侧线圈T2的一端，设置成使其前端面向外壳接地的燃烧器B的火焰形成部。另一方面，将干电池V的负极外壳接地，次级侧线圈T2的另一端通过电阻R9与燃烧器B进行导电性连接，形成火焰电流的流动环路，此外通过电阻R10连接到FET的栅极。而且，将火焰检测信号的输出端设置在FET的漏极上，其源极接地。
在从干电池V供给电力时，利用上述的结构，首先，通过经由初级侧线圈T1和电阻R7流过基极电流，晶体管Tr3导通，通过流过集电极电流，在初级侧线圈T1中产生其方向是使基极电流增加的感应电势。然后，如果集电极电流逐渐增加并达到饱和电流，则感应电势的方向反转，使基极电流减少，晶体管Tr3截止。其后，如果没有感应电势的影响，则晶体管Tr3中再次流过基极电流。通过反复进行这样的操作，使晶体管Tr3周期性地重复导通/截止，在次级侧线圈T2中产生周期性的电压。因此，在燃烧器B中形成了火焰的状态下由于火焰的整流作用而变成等同于串联连接二极管和电阻的电路，通过次级侧线圈T2、电阻R8、火焰和电阻R9在用箭头示出的方向上流过经过半波整流的火焰电流，由于在电阻R9上的电压降，在点A上产生相对于外壳地为负的电位。通过电容器C6使电阻R9的电压平滑化，再通过电阻R10和电容器C7的滤波电路除去噪声成分，加到FET的栅·源间。FET通常处于导通状态，但如果栅对源的电位差低于预定的阈值，则FET截止。例如，在阈值为0.5V的情况下，栅对源的电位差在0-0.5V间，FET导通，如果低于-0.5V，则FET截止。因而，在燃烧器B中形成了火焰的状态下，FET截止，火焰检测信号的输出变成Open(开路)。另一方面，如果未形成火焰，则栅·源间没有电位差，FET导通，从火焰检测信号的输出端输出Lo(低)信号。因而，能根据来自火焰检测信号的输出端的信号立即检测出火焰的有无。
这样，通过利用因火焰电流的流动而引起的在电阻R9上的电压降使FET截止，能检测出火焰的有无。但是，由于各个FET的阈值的离散度较大，故存在判定电平的精度变差的问题。如果使用比较电路，则可减小判定电平的的误差，但由于在点A处产生的电位比电池的负极电位低，故为了输入该电位，需要附加负电源以用于比较电路的驱动，这样电路就变得复杂。
此外，由于在次级侧线圈T2中产生的电压与干电池电压的变动成比例地变动，火焰电阻即使是相等的状态，如果干电池电压变动，则点A的电位也变动。即，即使是完全相同的燃烧状态，也检测出不同的燃烧状态，在检测精度方面是不理想的。如果使用稳压电源电路来得到恒定的电压，则虽然可消除因干电池电压的变动而引起的影响，但成本大幅度提高。
本发明的火焰棒电路的目的在于解决上述课题，利用简单的电路结构来提高判定精度。
解决上述课题的本发明的第1方面所述的火焰棒电路具备使电池电压升压并产生振荡的变压器；与上述变压器的次级侧线圈的一端进行导电性连接的检测用电阻；使燃料气体燃烧形成燃烧火焰、并通过上述检测用电阻其外壳与上述次级侧线圈进行导电性连接的燃烧器；以及与上述次级侧线圈的另一端进行导电性连接、使其前端面向上述燃烧火焰而设置的火焰棒，
所述的火焰棒电路在上述次级侧线圈中产生电压，通过根据上述检测用电阻上的电压降检测出流过上述燃烧火焰的电流来判定火焰的有无，所述的火焰棒电路的要点在于具备利用上述电池电源进行工作的比较电路，使该比较电路的电源的正极与上述燃烧器外壳进行导电性连接，根据将该电源的电压分压后的电位与上述检测用电阻的成为比上述燃烧器外壳的电位低的电位的一端电位进行比较的比较电路的输出来判定火焰的有无。
解决上述课题的本发明的第2方面所述的火焰棒电路具备使电池电压升压并产生振荡的变压器；与上述变压器的次级侧线圈的一端进行导电性连接的检测用电阻；使燃料气体燃烧形成燃烧火焰、并通过上述检测用电阻其外壳与上述次级侧线圈进行导电性连接的燃烧器；以及与上述次级侧线圈的另一端进行导电性连接、使其前端面向上述燃烧火焰而设置的火焰棒，所述的火焰棒电路在上述次级侧线圈中产生电压，通过根据上述检测用电阻上的电压降检测出流过上述燃烧火焰的电流来判定火焰的有无，所述的火焰棒电路的要点在于具备利用上述电池电源进行工作的比较电路，使该比较电路的电源的负极与上述检测用电阻的成为比上述燃烧器外壳的电位低的电位的一端进行导电性连接，根据将该电源的电压分压后的电位与上述燃烧器外壳的电位进行比较的比较电路的输出来判定火焰的有无。
解决上述课题的本发明的第3方面所述的火焰棒电路的要点在于在本发明的第1方面或第2方面所述的火焰棒电路中，直接使用上述电池电源作为上述比较电路的工作电源，生成在上述次级侧线圈中产生的电压，使其与该电池的电压成比例地变动。
具有上述结构的本发明的第1方面所述的火焰棒电路，在使电池电压升压并产生振荡的变压器的次级侧线圈中产生电压，通过根据在检测用电阻上的电压降检测出流过燃烧器中形成的燃烧火焰的电流来判定火焰的有无。此外，通过用电池电源进行工作的比较电路，对将该电源的电压分压后的电位与检测用电阻的成为比燃烧器外壳的电位低的电位的一端电位进行比较。由于将比较电路的电源的正极与燃烧器外壳导电性地连接起来，故其一端电位比该电源的正极电位低，再者通过将检测用电阻的电阻值设定成使其不低于该电源的负极电位，可使其处于该电源的正极电位和负极电位的范围内。因而，没有必要重新设置比较电路用的电源。
具有上述结构的本发明的第2方面所述的火焰棒电路，在使电池电压升压并产生振荡的变压器的次级侧线圈中产生电压，通过根据在检测用电阻上的电压降检测出流过燃烧器中形成的燃烧火焰的电流来判定火焰的有无。此外，通过用电池电源进行工作的比较电路，对将该电源的电压分压后的电位与燃烧器外壳的电位进行比较。由于将比较电路的电源的负极与检测用电阻的成为比燃烧器外壳的电位低的电位的一端进行导电性连接，故燃烧器外壳的电位比该电源的负极电位高，再者通过将检测用电阻的电阻值设定成使其不高于该电源的正极电位，可使其处于该电源的正极电位和负极电位的范围内。因而，没有必要新设置比较电路用的电源。
再者，具有上述结构的本发明的第3方面所述的火焰棒电路，直接使用电池电源作为比较电路的工作电源，生成在次级侧线圈中产生的电压，使其与该电池的电压成比例地变动。因此，即使火焰的电阻是恒定的，火焰电流也随着电池电压的变动而变动，但因为进行比较的电位都与电池电压成比例地变动，故即使电池电压发生变动，对判定结果也没有影响。
图1是作为本发明的一个实施例的火焰棒电路的电路图。
图2是作为另一例的火焰棒电路的电路图。
图3是作为现有例的火焰棒电路的电路图。
为了进一步了解以上已说明的本发明的结构·作用，以下说明本发明的火焰棒电路的优选实施例。
图1是作为本发明的一个实施例的火焰棒电路的电路图。该火焰棒电路用于气体热水器或煤气炉等将干电池作为电源的燃烧器具，由升压用的变压器T的初级侧的振荡升压部和次级侧的火焰检测部构成。
振荡升压部中，由升压用的变压器T的初级侧线圈T1、电容器C1、电阻R1和晶体管Tr1、Tr2构成振荡电路，此外，具备作为电源的干电池V和用于消除电源的脉动和阻抗的影响的电容器C2。而且，将来自干电池V的电力通过扼流圈L供给初级侧线圈T1的中点，此外，从扼流圈L通过电阻R1供给晶体管Tr1的基极，此外，从电阻R1通过基极驱动线圈T3供给晶体管Tr2的基极。使用特性相同的晶体管Tr1、Tr2，成为各自的集电极连接到初级侧线圈T1的两端、各自的发射极共同接地的对称形状。
此外，电容器C1是振荡的谐振用电容器。用于使振荡变得稳定。
火焰检测部由升压用的变压器T的次级侧线圈T2、火焰棒FR、电阻R2、R3、R4、R5、R6、电容器C3、C4、C5、二极管D1和比较器CP构成。火焰棒FR通过电阻R2连接到次级侧线圈T2的一端，设置成使其前端面向外壳接地的燃烧器B的火焰形成部。另一方面，将干电池V的正极外壳接地，次级侧线圈T2的另一端通过电阻R3与燃烧器B进行导电性连接，形成火焰电流的流动环路，此外，通过电阻R4连接到比较器CP的非反转输入侧。而且将用电阻R5、R6对电池电压分压后的电位值作为判定用基准电位输入到比较器CP的反转输入侧。
在从干电池V通过扼流圈L供给电力时，利用上述的结构，由于晶体管的hFE(直流电流放大倍数)及初级侧线圈T1的离散度等，晶体管Tr1、Tr2的某一个首先导通。然后，如果已导通的晶体管的集电极电流逐渐增加并达到饱和电流，则由于基极驱动线圈T3中产生的感应电势该晶体管的基极电流减少而截止，同时另一个晶体管中流过基极电流而导通。然后，如果该晶体管的集电极电流达到饱和电流，则由于基极驱动线圈T3中产生的感应电势该晶体管的基极电流减少而截止，同时另一个晶体管中流过基极电流而导通。由于电流从电源通过扼流圈L流到晶体管Tr1、Tr2中，故晶体管Tr1、Tr2在导通时流动的电流的上升变得平缓，防止过剩的电流的流动，降低因发热引起的电力损耗。再者，通过晶体管Tr1、Tr2交替地重复导通/截止，在初级侧线圈T1中交替地产生正反方向的磁场强度，在次级侧线圈T2中产生与电池电压成比例的大小的正弦波电压。因此，在燃烧器B中形成了火焰的状态下由于火焰的整流作用而变成等同于串联连接二极管和电阻的电路，通过次级侧线圈T2、电阻R2、火焰和电阻R3在用箭头示出的方向上流过经过半波整流的火焰电流，点E的电位相对于干电池V的正极电位低了电阻R3上的电压降的部分。而且，将电阻R3的电阻值设定成使得该电位不低于干电池V的负极电位。此外，用电容器C3对该电位进行平滑化，并输入到比较器CP的非反转输入侧。而且，由于低于输入到反转输入侧的判定用基准电位，故比较器CP的输出变成Lo。另一方面，如果未形成火焰，则点E的电位等于干电池V的正极电位，超过判定用基准电位，比较器CP的输出变成Open。
如果电池电压发生变动，则在次级侧线圈T2中产生的电压也与其成比例地变动，即使火焰电阻是相同的值，火焰电流也发生变动，点E的电位发生变动，但点E的电位是从干电池V的正极电位扣除了因火焰电流产生的电阻R3的电压降的部分，分别与电池电压的变动成比例地变动。另一方面，由于判定用基准电位也是电池电压的分压值，与电池电压的变动成比例地变动，故消除了因电池电压的变动而产生的对判定性能的影响。
如以上所说明的那样，按照本实施例的火焰棒电路，将干电池V的正极外壳接地，利用读取从正极电位扣除了由于在电阻R3中流过火焰电流而产生的电压降的部分的电位的结构，不新附加负电源就能用简单的结构通过比较器CP检测出因火焰电流产生的电压降的部分，故可减小判定电平的误差。此外，由于干电池V的电压变动不影响火焰检测的判定，故可提高判定精度，可提高安全性。再者，也可用于基于火焰电流即火焰电阻的大小的不完全燃烧等的判定。
此外，在振荡升压部中利用通过扼流圈L使电流流过的结构，晶体管Tr1、Tr2在导通时的电流的上升变得平缓，可防止过剩的电流的流动，能使发热引起的电力损耗变得极小。因而，即使经常通过火焰棒FR来检测火焰，也可充分地延长干电池V的寿命。再者，由于通过提高经过半波整流的信号的占空比，可减小在平滑化中所需要的电容器C3的电容量，故可提高对于点火和灭火的响应性。另外，通过使初级侧线圈T1的电压在正负方向上振荡，可提高朝向次级侧线圈T2的输出效率。
此外，在本实施例中，通过将干电池V的正极外壳接地并检测出扣除了因电阻R3引起的电压降的部分的电位，使检测电位处于干电池V的正极电位和负极电位的范围内，但也可形成与此不同的结构。图2是作为另一例的火焰棒电路的电路图。该火焰棒电路与上述的实施例的基本结构相同，但火焰检测部的电路结构有一些不同。因此，关于重复的部分附以相同的符号，省略其说明。
该电路中，于电池V的负极通过电阻R11接外壳地，次级侧线圈T2的火焰棒FR连接侧的另一端通过电阻R11与燃烧器B进行导电性连接，形成火焰电流的流动环路。而且，比较器CP的反转输入侧接外壳地，将用电阻R5、R6对电池电压分压后的值作为判定用基准电位输入到比较器CP的非反转输入侧。
在从干电池V通过扼流圈L供给电力时，利用上述的结构，在次级侧线圈T2中产生与电池电压成比例的大小的正弦波电压。因此，在燃烧器B中形成了火焰的状态下由于火焰的整流作用而变成等同于串联连接二极管和电阻的电路，通过次级侧线圈T2、电阻R2、火焰和电阻R11在用箭头示出的方向上流过经过半波整流的火焰电流，点F的电位相对于干电池V的负极电位高出电阻R11上的电压降的部分。而且，将电阻R11的电阻值设定成使得该电位不高于干电池V的正极电位。此外，用电容器C8对该电位进行平滑化，并输入到比较器CP的反转输入侧。而且，由于高于输入到非反转输入侧的判定用基准电位，比较器CP的输出变成Lo。另一方面，如果未形成火焰，则点F的电位等于干电池V的负极电位，低于判定用基准电位，比较器CP的输出变成Open。
以上说明了本发明的实施例，但本发明不限定于这样的实施例，在不脱离本发明的要点的范围内，当然能以各种形态来实施。
如以上所详细描述的那样，按照本发明的第1方面和第2方面所述的火焰棒电路，由于不需要新设置比较电路用的电源，故可利用简单的电路结构来减小判定电平的误差。
再者，按照本发明的第3方面所述的火焰棒电路，由于可利用简单的电路结构来消除因电池电压的变动引起的对于判定结果的影响，故提高了燃烧状态的检测精度，提高了安全性。
权利要求
1．一种火焰棒电路，所述火焰棒电路具备使电池电压升压并产生振荡的变压器；与所述变压器的次级侧线圈的一端进行导电性连接的检测用电阻；使燃料气体燃烧形成燃烧火焰、并通过所述检测用电阻其外壳与所述次级侧线圈进行导电性连接的燃烧器；以及与所述次级侧线圈的另一端进行导电性连接、使其前端面向所述燃烧火焰而设置的火焰棒，所述的火焰棒电路在所述次级侧线圈中产生电压，通过根据所述检测用电阻上的电压降检测出流过所述燃烧火焰的电流来判定火焰的有无，所述火焰棒电路的特征在于具备利用所述电池电源进行工作的比较电路，使该比较电路的电源的正极与所述燃烧器外壳进行导电性连接，根据将该电源的电压分压后的电位与所述检测用电阻的成为比所述燃烧器外壳的电位低的电位的一端电位进行比较的比较电路的输出来判定火焰的有无。
2．一种火焰棒电路，所述火焰棒电路具备使电池电压升压并产生振荡的变压器；与所述变压器的次级侧线圈的一端进行导电性连接的检测用电阻；使燃料气体燃烧形成燃烧火焰、并通过所述检测用电阻其外壳与所述次级侧线圈进行导电性连接的燃烧器；以及与所述次级侧线圈的另一端进行导电性连接、使其前端面向所述燃烧火焰而设置的火焰棒，所述的火焰棒电路在所述次级侧线圈中产生电压，通过根据所述检测用电阻上的电压降检测出流过所述燃烧火焰的电流来判定火焰的有无，所述的火焰棒电路的特征在于具备利用所述电池电源进行工作的比较电路，使该比较电路的电源的负极与所述检测用电阻的成为比所述燃烧器外壳的电位低的电位的一端进行导电性连接，根据将该电源的电压分压后的电位与所述燃烧器外壳的电位进行比较的比较电路的输出来判定火焰的有无。
3．如权利要求1或2中所述的火焰棒电路，其特征在于直接使用所述电池电源作为所述比较电路的工作电源，生成在所述次级侧线圈中产生的电压，使其与该电池的电压成比例地变动。
全文摘要
本发明的课题是利用简单的电路结构来提高判定精度。如果在次级侧线圈T2中发生与电池电压成比例的大小的正弦波电压,则在燃烧器B中形成了火焰的状态下通过次级侧线圈T2、电阻R2、火焰和电阻R3在用箭头示出的方向上流过经半波整流的火焰电流,点E的电位相对于干电池V的正极电位低于电阻R3上的电压降的部分。将点E的电位输入到比较器CP的非反转输入侧。由于该电位低于输入到反转输入侧的判定用基准电位,故比较器CP的输出变成Lo。
文档编号F23N5/12GK1215819SQ9812360
公开日1999年5月5日 申请日期1998年10月27日 优先权日1997年10月27日
发明者坂本纪生 申请人:帕洛马工业株式会社