JP3050024B2 - 燃焼装置 - Google Patents
燃焼装置Info
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- JP3050024B2 JP3050024B2 JP5306400A JP30640093A JP3050024B2 JP 3050024 B2 JP3050024 B2 JP 3050024B2 JP 5306400 A JP5306400 A JP 5306400A JP 30640093 A JP30640093 A JP 30640093A JP 3050024 B2 JP3050024 B2 JP 3050024B2
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- combustion
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は酸素センサーを用いて燃
焼を制御する室内開放型石油温風暖房機などの燃焼装置
に関するものである。
焼を制御する室内開放型石油温風暖房機などの燃焼装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にこの種の燃焼装置は、燃焼機の排
気経路に酸素センサーを取り付けて排気ガス中の酸素濃
度を検出し、その値を予め設定した値になるように空燃
比目標値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の少な
くともいずれか一方を制御するようになっている。
気経路に酸素センサーを取り付けて排気ガス中の酸素濃
度を検出し、その値を予め設定した値になるように空燃
比目標値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の少な
くともいずれか一方を制御するようになっている。
【０００３】従来この種の燃焼制御用に用いられている
限界電流式の酸素センサーは、図３に示すように、ジル
コニア固体電解質１７の両面に電極１８，１９を設け、
その両端に電圧２０を印加して電流を流すと、陰極１
８，陽極１９で発生する酸素の注入、放出の電気化学反
応が起こる。この酸素の注入、放出の過程で酸素の供給
を制限することにより、図４に示すように電圧電流特性
に飽和電流特性が現れ、その大きさは雰囲気中の酸素濃
度にほぼ比例する。限界電流式酸素センサーはこの特性
を利用し、陰極への酸素供給をガス拡散口２１によって
行い、この段階で拡散速度を律速することにより供給酸
素濃度に比例した限界電流を得て燃焼を制御するのであ
る。
限界電流式の酸素センサーは、図３に示すように、ジル
コニア固体電解質１７の両面に電極１８，１９を設け、
その両端に電圧２０を印加して電流を流すと、陰極１
８，陽極１９で発生する酸素の注入、放出の電気化学反
応が起こる。この酸素の注入、放出の過程で酸素の供給
を制限することにより、図４に示すように電圧電流特性
に飽和電流特性が現れ、その大きさは雰囲気中の酸素濃
度にほぼ比例する。限界電流式酸素センサーはこの特性
を利用し、陰極への酸素供給をガス拡散口２１によって
行い、この段階で拡散速度を律速することにより供給酸
素濃度に比例した限界電流を得て燃焼を制御するのであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この酸素センサーは安
定性に優れ、長寿命であるが、内部抵抗が大きいため、
高温に加熱して動作させなければならないという欠点を
有する。このため、この種の酸素センサーは酸素センサ
ー部近傍にセンサー加熱ヒータ２２を取り付け、所定の
電圧２３を印加して、自己加熱して使用する。すなわち
上記酸素センサーは、図５に示すように雰囲気温度が高
くなれば限界電流が増大し、温度が低くなれば減少する
という温度依存性を有するため、所定温度に達するまで
所定の出力が得られない。
定性に優れ、長寿命であるが、内部抵抗が大きいため、
高温に加熱して動作させなければならないという欠点を
有する。このため、この種の酸素センサーは酸素センサ
ー部近傍にセンサー加熱ヒータ２２を取り付け、所定の
電圧２３を印加して、自己加熱して使用する。すなわち
上記酸素センサーは、図５に示すように雰囲気温度が高
くなれば限界電流が増大し、温度が低くなれば減少する
という温度依存性を有するため、所定温度に達するまで
所定の出力が得られない。
【０００５】そのために、酸素センサーはセンサー加熱
ヒータ２２でヒートアップした状態で使用されるため抵
抗値が変化したり、基板であるジルコニア電解質１７や
電極１８，１９の経年変化が生じてその出力が変化す
る。また酸素センサー周囲が高温に保持されることによ
り経年変化で周囲が黒色にすすけたりして雰囲気の温度
条件が徐々に変化し、それにつれて酸素センサーの所定
の出力も変化する。そしてまた、酸素センサー自身も、
大気中の水分やほこり、その他成分が酸素センサーの電
極１８，１９及びセンサー加熱ヒータ２２に付着してそ
の基板であるジルコニア電解質１７表面や電極１８，１
９表面を覆ったり、酸化させたりして、その付着物が酸
素の注入、放出も阻害する。
ヒータ２２でヒートアップした状態で使用されるため抵
抗値が変化したり、基板であるジルコニア電解質１７や
電極１８，１９の経年変化が生じてその出力が変化す
る。また酸素センサー周囲が高温に保持されることによ
り経年変化で周囲が黒色にすすけたりして雰囲気の温度
条件が徐々に変化し、それにつれて酸素センサーの所定
の出力も変化する。そしてまた、酸素センサー自身も、
大気中の水分やほこり、その他成分が酸素センサーの電
極１８，１９及びセンサー加熱ヒータ２２に付着してそ
の基板であるジルコニア電解質１７表面や電極１８，１
９表面を覆ったり、酸化させたりして、その付着物が酸
素の注入、放出も阻害する。
【０００６】このように上記限界電流式の酸素センサー
を用いたものは、長期間使用しているうちにセンサー出
力が変化し、正確な燃焼制御が困難であるという課題が
あった。
を用いたものは、長期間使用しているうちにセンサー出
力が変化し、正確な燃焼制御が困難であるという課題が
あった。
【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
を制御する酸素センサーの経年変化を補正して正確な燃
焼制御ができるようにすることを目的としたものであ
る。
を制御する酸素センサーの経年変化を補正して正確な燃
焼制御ができるようにすることを目的としたものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、燃料を燃焼させるバーナ部と、前記バーナ部
の排気経路に設けた酸素濃度検知用の酸素センサーと、
前記酸素センサーからの出力を空燃比目標設定部の空燃
比目標値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の少な
くともいずれか一方の制御用出力を出す制御出力部と、
前記バーナ部の燃焼量を制御する燃焼制御部と、前記室
温あるいは周囲の温度を検知する温度検知部と、前記温
度検知部からの出力がある温度以下の時の前記酸素セン
サーの出力値を正常な大気の酸素濃度として酸素センサ
ー特性の劣化等を補正する出力を出す酸素センサー補正
部とを備えた構成としてある。
するため、燃料を燃焼させるバーナ部と、前記バーナ部
の排気経路に設けた酸素濃度検知用の酸素センサーと、
前記酸素センサーからの出力を空燃比目標設定部の空燃
比目標値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の少な
くともいずれか一方の制御用出力を出す制御出力部と、
前記バーナ部の燃焼量を制御する燃焼制御部と、前記室
温あるいは周囲の温度を検知する温度検知部と、前記温
度検知部からの出力がある温度以下の時の前記酸素セン
サーの出力値を正常な大気の酸素濃度として酸素センサ
ー特性の劣化等を補正する出力を出す酸素センサー補正
部とを備えた構成としてある。
【０００９】
【作用】本発明は上記の構成によって、熱による酸素セ
ンサーの経年変化や、排気ガス中の水分やほこりの影響
を受けて酸素センサーの出力値が変化していても、温度
検知部からの出力がある温度以下の時、すなわち機器が
使用されていない時の酸素濃度を正常な状態として以後
の制御を行うようになる。したがって常に正確な制御が
可能となる。
ンサーの経年変化や、排気ガス中の水分やほこりの影響
を受けて酸素センサーの出力値が変化していても、温度
検知部からの出力がある温度以下の時、すなわち機器が
使用されていない時の酸素濃度を正常な状態として以後
の制御を行うようになる。したがって常に正確な制御が
可能となる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を図１〜図２を参照して
説明する。１は高温に保持された燃料を気化する気化部
で、気化部温度を検知する気化部温度検知部２を有し、
ポンプ３から燃料が供給され、そしてバーナ送風機４か
ら燃焼用空気が供給される。５はこの気化部１からの気
化ガスを燃焼させるバーナ部で、そこで燃焼される燃料
と燃焼用空気との空燃比は、ポンプ３、バーナ送風機４
を駆動する燃焼制御部６によって制御される。７は室温
あるいは周囲の温度を検知する機器温度検知部である。
説明する。１は高温に保持された燃料を気化する気化部
で、気化部温度を検知する気化部温度検知部２を有し、
ポンプ３から燃料が供給され、そしてバーナ送風機４か
ら燃焼用空気が供給される。５はこの気化部１からの気
化ガスを燃焼させるバーナ部で、そこで燃焼される燃料
と燃焼用空気との空燃比は、ポンプ３、バーナ送風機４
を駆動する燃焼制御部６によって制御される。７は室温
あるいは周囲の温度を検知する機器温度検知部である。
【００１１】８はバーナ部５の排気経路９に設けバーナ
部５の酸素濃度を検知する酸素センサーユニットで、酸
素センサー１０とセンサー加熱ヒータ１１を有する。１
２は前記酸素センサー１０を制御し酸素センサー１０が
検知した酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制御部
である。センサー加熱ヒータ１１は酸素センサー１０に
密接してその温度を高温に保持しており、ヒータ制御部
１３によって制御されるようになっている。１４は前記
センサー制御部１２とヒータ制御部１３に酸素濃度を測
定するように信号を送る制御出力部で、空燃比目標設定
部１５の空燃比目標値と比較してその差を縮めるように
燃焼用空気量あるいは燃焼量の少なくともいずれか一方
の制御用出力を燃焼制御部６へ出力する。
部５の酸素濃度を検知する酸素センサーユニットで、酸
素センサー１０とセンサー加熱ヒータ１１を有する。１
２は前記酸素センサー１０を制御し酸素センサー１０が
検知した酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制御部
である。センサー加熱ヒータ１１は酸素センサー１０に
密接してその温度を高温に保持しており、ヒータ制御部
１３によって制御されるようになっている。１４は前記
センサー制御部１２とヒータ制御部１３に酸素濃度を測
定するように信号を送る制御出力部で、空燃比目標設定
部１５の空燃比目標値と比較してその差を縮めるように
燃焼用空気量あるいは燃焼量の少なくともいずれか一方
の制御用出力を燃焼制御部６へ出力する。
【００１２】１６は酸素センサー１０の特性劣化等を補
正する酸素センサー補正部で、前記機器温度検知部７あ
るいは気化部温度検知部２からの出力がある温度たとえ
ば摂氏１０度以下になった時の酸素センサーの出力値を
通常大気濃度とするようになっている。
正する酸素センサー補正部で、前記機器温度検知部７あ
るいは気化部温度検知部２からの出力がある温度たとえ
ば摂氏１０度以下になった時の酸素センサーの出力値を
通常大気濃度とするようになっている。
【００１３】上記した構成において、運転ボタンなどの
信号により燃焼開始命令が出されると、制御出力部１４
より酸素濃度測定開始の信号がセンサー制御部１２およ
びヒータ制御部１３に出力され、センサー制御部１２お
よびヒータ制御部１３より酸素センサー１０およびセン
サー加熱ヒータ１１に定格電圧が印加される。また同時
に予め決められたシーケンスに基づいて、所定時間後に
ポンプ３およびバーナ送風機４を駆動してバーナ部５の
燃焼を開始する。
信号により燃焼開始命令が出されると、制御出力部１４
より酸素濃度測定開始の信号がセンサー制御部１２およ
びヒータ制御部１３に出力され、センサー制御部１２お
よびヒータ制御部１３より酸素センサー１０およびセン
サー加熱ヒータ１１に定格電圧が印加される。また同時
に予め決められたシーケンスに基づいて、所定時間後に
ポンプ３およびバーナ送風機４を駆動してバーナ部５の
燃焼を開始する。
【００１４】一方、この燃焼開始前の酸素センサー１０
の出力が安定した状態になった時に、センサー制御部１
２より測定された酸素濃度に応じた値は制御出力部１４
へ出力される。制御出力部１４は空燃比目標設定部１５
の空燃比目標値と比較してその差を縮めるように燃焼用
空気量あるいは燃焼量の少なくともいずれか一方を変更
するよう制御用出力を燃焼制御部６へ出力する。また、
燃焼制御部６は前記制御用出力に応じてポンプ３および
バーナ送風機４の制御量を変更して燃焼用空気量と燃焼
量の比率を変化させる。
の出力が安定した状態になった時に、センサー制御部１
２より測定された酸素濃度に応じた値は制御出力部１４
へ出力される。制御出力部１４は空燃比目標設定部１５
の空燃比目標値と比較してその差を縮めるように燃焼用
空気量あるいは燃焼量の少なくともいずれか一方を変更
するよう制御用出力を燃焼制御部６へ出力する。また、
燃焼制御部６は前記制御用出力に応じてポンプ３および
バーナ送風機４の制御量を変更して燃焼用空気量と燃焼
量の比率を変化させる。
【００１５】このように、酸素センサー１０により測定
された酸素濃度に応じて空燃比目標値になるように、ポ
ンプ３およびバーナ送風機４の制御量を変更して燃焼用
空気量と燃焼量の比率を変化させるフィードバックを繰
り返し、燃焼が最適になるように制御する。
された酸素濃度に応じて空燃比目標値になるように、ポ
ンプ３およびバーナ送風機４の制御量を変更して燃焼用
空気量と燃焼量の比率を変化させるフィードバックを繰
り返し、燃焼が最適になるように制御する。
【００１６】ここで、上記燃焼装置の酸素センサー補正
部１６は、酸素センサー１０の出力が安定した状態にな
って、機器温度検知部７あるいは気化筒温度検知部２か
らの出力が摂氏１０度以下の出力を出している時に、酸
素センサー１０からの出力を正常な大気の酸素濃度とし
て制御出力部１４に送る。つまり、酸素センサー補正部
１６は、機器温度検知部７あるいは気化筒温度検知部２
からの出力がある温度以下の低温の時には機器が使用さ
れておらず、よってその時の酸素濃度が正常な酸素濃度
になっていると判断して、その時の酸素センサー１０の
出力値を正常な大気の酸素濃度として制御出力部１４に
送るのである。制御出力部１４はこの時に入力されてい
るセンサー制御部１２からの出力を基準に以後の制御出
力を出す。したがって酸素センサー１０に劣化等があっ
てその出力が変化していても、常に燃焼開始前、すなわ
ち酸素を消費する前の正常な時の酸素センサー１０から
の出力を基準として制御をするので正確な燃焼制御が可
能となる。
部１６は、酸素センサー１０の出力が安定した状態にな
って、機器温度検知部７あるいは気化筒温度検知部２か
らの出力が摂氏１０度以下の出力を出している時に、酸
素センサー１０からの出力を正常な大気の酸素濃度とし
て制御出力部１４に送る。つまり、酸素センサー補正部
１６は、機器温度検知部７あるいは気化筒温度検知部２
からの出力がある温度以下の低温の時には機器が使用さ
れておらず、よってその時の酸素濃度が正常な酸素濃度
になっていると判断して、その時の酸素センサー１０の
出力値を正常な大気の酸素濃度として制御出力部１４に
送るのである。制御出力部１４はこの時に入力されてい
るセンサー制御部１２からの出力を基準に以後の制御出
力を出す。したがって酸素センサー１０に劣化等があっ
てその出力が変化していても、常に燃焼開始前、すなわ
ち酸素を消費する前の正常な時の酸素センサー１０から
の出力を基準として制御をするので正確な燃焼制御が可
能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置
は、燃焼を制御する酸素センサーの経年変化を補正して
正確な燃焼制御ができ、信頼性を一段と向上させること
ができる。
は、燃焼を制御する酸素センサーの経年変化を補正して
正確な燃焼制御ができ、信頼性を一段と向上させること
ができる。
【図１】本発明の一実施例における燃焼装置の制御部を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】同燃焼装置の構成図
【図３】本発明ならびに従来の燃焼装置に用いる酸素セ
ンサーの動作原理図
ンサーの動作原理図
【図４】同センサーの代表特性図
【図５】同センサーの温度特性図
２ 気化部温度検知部 ５ バーナ部 ６ 燃焼制御部 ７ 機器温度検知部 ９ 排気経路 １０ 酸素センサー １１ センサー加熱ヒータ １２ センサー制御部 １３ ヒータ制御部 １４ 制御出力部 １５ 空燃比目標設定部 １６ 酸素センサー補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森上 和久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−87516（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−115244（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−34442（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23N 5/24 F23N 5/02
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料を燃焼させるバーナ部と、前記バー
ナ部の排気経路に設けた酸素濃度検知用の酸素センサー
と、前記酸素センサーからの出力を空燃比目標設定部の
空燃比目標値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の
少なくともいずれか一方の制御用出力を出す制御出力部
と、前記バーナ部の燃焼量を制御する燃焼制御部と、前
記室温あるいは周囲の温度を検知する温度検知部と、前
記温度検知部からの出力がある温度以下の時の前記酸素
センサーの出力値を正常な大気の酸素濃度として酸素セ
ンサー特性の劣化等を補正する出力を出す酸素センサー
補正部とからなる燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306400A JP3050024B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306400A JP3050024B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07158851A JPH07158851A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3050024B2 true JP3050024B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=17956563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306400A Expired - Lifetime JP3050024B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3050024B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP5306400A patent/JP3050024B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07158851A (ja) | 1995-06-20 |
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Legal Events
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