JP3314636B2 - 蓄熱燃焼装置 - Google Patents
蓄熱燃焼装置Info
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- JP3314636B2 JP3314636B2 JP29235296A JP29235296A JP3314636B2 JP 3314636 B2 JP3314636 B2 JP 3314636B2 JP 29235296 A JP29235296 A JP 29235296A JP 29235296 A JP29235296 A JP 29235296A JP 3314636 B2 JP3314636 B2 JP 3314636B2
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- Japan
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- heat storage
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Air Supply (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱燃焼装置に関
し、とくに空気比の制御にＯ2 センサを利用した蓄熱燃
焼装置に関する。
し、とくに空気比の制御にＯ2 センサを利用した蓄熱燃
焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平４−２７０８１９号公報に
より、蓄熱燃焼用システムは知られている。そこでは、
高温の排気を蓄熱体を通して排出し、その時排気の熱を
蓄熱体に蓄熱し、ついで給排が切り替わって給気が蓄熱
体を通る時に、蓄熱していた熱を給気に解放して給気を
予熱し、それによって熱効率を大幅に向上させるように
なっている。
より、蓄熱燃焼用システムは知られている。そこでは、
高温の排気を蓄熱体を通して排出し、その時排気の熱を
蓄熱体に蓄熱し、ついで給排が切り替わって給気が蓄熱
体を通る時に、蓄熱していた熱を給気に解放して給気を
予熱し、それによって熱効率を大幅に向上させるように
なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の蓄熱燃
焼システムには、蓄熱体のつまり、給排気の切替機
構における給気の排気へのリーク、温度（体積流量の
変化を生じる）による圧力変動（圧力損失変化）、など
により、空気比が変化し、最適な空気比で燃焼を長時間
続行することが困難である、という問題があった。本発
明の目的は、最適かそれに近い、安定した空気比で操業
が可能な蓄熱燃焼装置を提供することにある。
焼システムには、蓄熱体のつまり、給排気の切替機
構における給気の排気へのリーク、温度（体積流量の
変化を生じる）による圧力変動（圧力損失変化）、など
により、空気比が変化し、最適な空気比で燃焼を長時間
続行することが困難である、という問題があった。本発
明の目的は、最適かそれに近い、安定した空気比で操業
が可能な蓄熱燃焼装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の装置は、つぎの通りである。 （１） 蓄熱燃焼用バーナと、該蓄熱燃焼用バーナに設
置されたＯ2 センサと、からなり、前記蓄熱燃焼用バー
ナは蓄熱体と回転切替式の給排気の切替機構を有し、前
記Ｏ2 センサは前記蓄熱燃焼用バーナ内に、かつ、前記
蓄熱体と前記切替機構との間に設置されており、 前記Ｏ
2 センサが設置された前記蓄熱燃焼用バーナには、前記
蓄熱燃焼用バーナ内の給、排気の流路から引っ込んだ窪
みが形成されており、該窪みの中に前記Ｏ 2 センサが設
置されており、 前記蓄熱燃焼用バーナが整流機能を有す
る蓄熱体を有しており、給気と排気が交互に流れ給気は
乱流で排気が整流となって流れる前記給、排気の流路の
前記Ｏ 2 センサの設置部位近傍に前記蓄熱体からの排気
の流れを乱す部材が設けられている蓄熱燃焼装置。 （２） 前記Ｏ2 センサが車載用Ｏ2 センサである
（１）記載の蓄熱燃焼装置。 （３） さらに、自己診断手段を備えている（１）また
は（２）記載の蓄熱燃焼装置。（４） 前記自己診断手段は、前記Ｏ2 センサの設置部
位には給気が流れているかを判定する第１の手段（１０
１）と、該第１の手段でＮＯと判定された場合に前記Ｏ
2 センサの出力電流が所定の値Ｂより大か否かを判定す
る第２の手段（１０２）と、該第２の手段が前記Ｏ2 セ
ンサの出力電流が所定の値Ｂより大と判定した場合に給
気減量を指示する第３の手段（１０３）と、前記第２の
手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が所定の値Ｂ以下と判
定した場合に給気増量を指示する第４の手段（１０４）
と、前記第４の手段が給気増量を指示した後に前記Ｏ2
センサの出力電流が前記所定の値Ｂより小の所定の値Ｃ
以下か否かを判定する第５の手段（１０５）と、前記第
５の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ｃ
以下と判定した場合はシステムダウンさせる第６の手段
（１０６）と、前記第１の手段でＹＥＳと判定された場
合に前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ｂより大
の所定の値Ａより大か否かを判定する第７の手段（１０
７）と、前記第７の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が
前記所定の値Ａより大と判定した場合に運転の継続を指
示する第８の手段（１０８）と、前記第７の手段が前記
Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ａ以下と判定した
場合にセンサー劣化アラームを出し必要に応じてシステ
ムダウンを指示する第９の手段（１０９）と、からなる
（３）記載の蓄熱燃焼装置。
明の装置は、つぎの通りである。 （１） 蓄熱燃焼用バーナと、該蓄熱燃焼用バーナに設
置されたＯ2 センサと、からなり、前記蓄熱燃焼用バー
ナは蓄熱体と回転切替式の給排気の切替機構を有し、前
記Ｏ2 センサは前記蓄熱燃焼用バーナ内に、かつ、前記
蓄熱体と前記切替機構との間に設置されており、 前記Ｏ
2 センサが設置された前記蓄熱燃焼用バーナには、前記
蓄熱燃焼用バーナ内の給、排気の流路から引っ込んだ窪
みが形成されており、該窪みの中に前記Ｏ 2 センサが設
置されており、 前記蓄熱燃焼用バーナが整流機能を有す
る蓄熱体を有しており、給気と排気が交互に流れ給気は
乱流で排気が整流となって流れる前記給、排気の流路の
前記Ｏ 2 センサの設置部位近傍に前記蓄熱体からの排気
の流れを乱す部材が設けられている蓄熱燃焼装置。 （２） 前記Ｏ2 センサが車載用Ｏ2 センサである
（１）記載の蓄熱燃焼装置。 （３） さらに、自己診断手段を備えている（１）また
は（２）記載の蓄熱燃焼装置。（４） 前記自己診断手段は、前記Ｏ2 センサの設置部
位には給気が流れているかを判定する第１の手段（１０
１）と、該第１の手段でＮＯと判定された場合に前記Ｏ
2 センサの出力電流が所定の値Ｂより大か否かを判定す
る第２の手段（１０２）と、該第２の手段が前記Ｏ2 セ
ンサの出力電流が所定の値Ｂより大と判定した場合に給
気減量を指示する第３の手段（１０３）と、前記第２の
手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が所定の値Ｂ以下と判
定した場合に給気増量を指示する第４の手段（１０４）
と、前記第４の手段が給気増量を指示した後に前記Ｏ2
センサの出力電流が前記所定の値Ｂより小の所定の値Ｃ
以下か否かを判定する第５の手段（１０５）と、前記第
５の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ｃ
以下と判定した場合はシステムダウンさせる第６の手段
（１０６）と、前記第１の手段でＹＥＳと判定された場
合に前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ｂより大
の所定の値Ａより大か否かを判定する第７の手段（１０
７）と、前記第７の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が
前記所定の値Ａより大と判定した場合に運転の継続を指
示する第８の手段（１０８）と、前記第７の手段が前記
Ｏ2 センサの出力電流が前記所定の値Ａ以下と判定した
場合にセンサー劣化アラームを出し必要に応じてシステ
ムダウンを指示する第９の手段（１０９）と、からなる
（３）記載の蓄熱燃焼装置。
【０００５】上記（１）の蓄熱燃焼装置では、排気が炉
内を循環した後バーナに戻ってくることを利用し、バー
ナまたはその給排気経路にＯ2 センサを設けてＯ2 セン
サ設置部位でのＯ2 濃度を検出し、その出力電流値を基
準にして空気比制御を行う。これによって、最適かそれ
に近い、安定した空気比で制御することができる。ま
た、排気が蓄熱体を通過した後の部位にＯ2 センサを設
置するので、比較的低温であり、センサの耐久性が向上
する。また、給排気の切替機構の給気流れ方向下流にＯ
2 センサを設置するので、給気から排気へのリークの影
響を受けない。このため、空気比制御が高信頼なものと
なる。また、窪み内にＯ 2 センサを設けるので、Ｏ 2 セ
ンサ部位に給気が流れている時に、大量の給気がＯ 2 セ
ンサに当たって素子温度が過渡に下がることを防止する
ことができる。また、Ｏ 2 センサ部位に排気が流れてい
る時に、Ｏ 2 センサが排気の酸素濃度ムラを忠実にひろ
って出力電流値が過敏に振れ安定性がなくなる ことを防
止することができる。 また、窪み内にＯ 2 センサを設け
ると、乱流の給気は窪み内に容易に流入するが蓄熱体で
整流された排気は窪み内に流入しにくいので、Ｏ 2 セン
サの出力電流値は実際の炉内酸素濃度より高くなるが、
Ｏ 2 センサの設置部位近傍に前記蓄熱体からの排気の流
れを乱す部材が設けられているので、排気も容易に窪み
内に流入することができ、給気時に窪み内に溜まった給
気を掃気でき、Ｏ 2 センサは実際の炉内酸素濃度に等し
い出力電流値を出力することができるようになる。上記
（２）の蓄熱燃焼装置では、センサとして車載用Ｏ2 セ
ンサを用いることにより、低コスト、コンパクトとなる
他、応答性が向上し応答信頼性が向上する。上記
（３）、（４）の蓄熱燃焼装置では、自己診断手段を有
しているので、センサの劣化、蓄熱体のつまり、切替機
構のリーク、ブロワ不全など、を自己診断することがで
きる。
内を循環した後バーナに戻ってくることを利用し、バー
ナまたはその給排気経路にＯ2 センサを設けてＯ2 セン
サ設置部位でのＯ2 濃度を検出し、その出力電流値を基
準にして空気比制御を行う。これによって、最適かそれ
に近い、安定した空気比で制御することができる。ま
た、排気が蓄熱体を通過した後の部位にＯ2 センサを設
置するので、比較的低温であり、センサの耐久性が向上
する。また、給排気の切替機構の給気流れ方向下流にＯ
2 センサを設置するので、給気から排気へのリークの影
響を受けない。このため、空気比制御が高信頼なものと
なる。また、窪み内にＯ 2 センサを設けるので、Ｏ 2 セ
ンサ部位に給気が流れている時に、大量の給気がＯ 2 セ
ンサに当たって素子温度が過渡に下がることを防止する
ことができる。また、Ｏ 2 センサ部位に排気が流れてい
る時に、Ｏ 2 センサが排気の酸素濃度ムラを忠実にひろ
って出力電流値が過敏に振れ安定性がなくなる ことを防
止することができる。 また、窪み内にＯ 2 センサを設け
ると、乱流の給気は窪み内に容易に流入するが蓄熱体で
整流された排気は窪み内に流入しにくいので、Ｏ 2 セン
サの出力電流値は実際の炉内酸素濃度より高くなるが、
Ｏ 2 センサの設置部位近傍に前記蓄熱体からの排気の流
れを乱す部材が設けられているので、排気も容易に窪み
内に流入することができ、給気時に窪み内に溜まった給
気を掃気でき、Ｏ 2 センサは実際の炉内酸素濃度に等し
い出力電流値を出力することができるようになる。上記
（２）の蓄熱燃焼装置では、センサとして車載用Ｏ2 セ
ンサを用いることにより、低コスト、コンパクトとなる
他、応答性が向上し応答信頼性が向上する。上記
（３）、（４）の蓄熱燃焼装置では、自己診断手段を有
しているので、センサの劣化、蓄熱体のつまり、切替機
構のリーク、ブロワ不全など、を自己診断することがで
きる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明実施例の装置の一例を示している。
図１において、炉１１には、蓄熱燃焼用バーナ１３が設
けられており、蓄熱燃焼用バーナ１３には、燃料（たと
えば、ガス状燃料）の供給系１４と、給気経路１５、排
気経路１９とが接続されている。符号１２は蓄熱燃焼用
バーナ１３によって形成される火炎を示す。給気経路１
５には、蓄熱燃焼用バーナ１３に燃焼用エアを送るため
のブロワ１６が接続されており、ブロワ１６と蓄熱燃焼
用バーナ１３を結ぶ経路部分にはコントロールバルブ１
７を設けられており、コントロールバルブ１７の開度は
制御ボックス１８からの信号により制御される。蓄熱燃
焼用バーナ１３または蓄熱燃焼用バーナ１３の給、排気
経路１５、１９には、Ｏ2 濃度を検出するＯ2 センサ
（酸素センサ、検出子とも呼ばれる）２０が設けられて
いる。Ｏ2 センサ２０の出力（出力電流値）は、制御ボ
ックス１８に送られ、制御ボックス１８で、Ｏ2 センサ
２０の出力に基づいて、燃料に対する必要給気量を算出
し、その信号をコントロールバルブ１７のコントロール
モータ１７ａに送って、給気量が必要給気量になるよう
にコントロールバルブ１７の開度を制御する。
る。図１は、本発明実施例の装置の一例を示している。
図１において、炉１１には、蓄熱燃焼用バーナ１３が設
けられており、蓄熱燃焼用バーナ１３には、燃料（たと
えば、ガス状燃料）の供給系１４と、給気経路１５、排
気経路１９とが接続されている。符号１２は蓄熱燃焼用
バーナ１３によって形成される火炎を示す。給気経路１
５には、蓄熱燃焼用バーナ１３に燃焼用エアを送るため
のブロワ１６が接続されており、ブロワ１６と蓄熱燃焼
用バーナ１３を結ぶ経路部分にはコントロールバルブ１
７を設けられており、コントロールバルブ１７の開度は
制御ボックス１８からの信号により制御される。蓄熱燃
焼用バーナ１３または蓄熱燃焼用バーナ１３の給、排気
経路１５、１９には、Ｏ2 濃度を検出するＯ2 センサ
（酸素センサ、検出子とも呼ばれる）２０が設けられて
いる。Ｏ2 センサ２０の出力（出力電流値）は、制御ボ
ックス１８に送られ、制御ボックス１８で、Ｏ2 センサ
２０の出力に基づいて、燃料に対する必要給気量を算出
し、その信号をコントロールバルブ１７のコントロール
モータ１７ａに送って、給気量が必要給気量になるよう
にコントロールバルブ１７の開度を制御する。
【０００７】蓄熱燃焼用バーナ１３は、図８に示す給排
気交互切替機構４０を備えたシングルバーナである。蓄
熱燃焼用バーナ１３がシングルバーナからなる場合、図
８に示すように、蓄熱燃焼用バーナ１３は、ケーシング
３４と、ケーシング３４内に配置された複数の円筒３１
の各円筒内に納められた、多数の通路をもつ蓄熱体３０
（ハニカムタイプのセラミック体、金属棒や耐熱材棒を
束ねたもの、などからなる）と、蓄熱体３０の一側に設
けられたバーナタイル６２と、蓄熱体３０の他側に設け
られた給排気の切替機構４０と、給排気の切替機構４０
および蓄熱体３０を貫通してバーナタイル６２まで延び
る燃料噴射ノズル６０と、からなる。６１はパイロット
エア供給管である。
気交互切替機構４０を備えたシングルバーナである。蓄
熱燃焼用バーナ１３がシングルバーナからなる場合、図
８に示すように、蓄熱燃焼用バーナ１３は、ケーシング
３４と、ケーシング３４内に配置された複数の円筒３１
の各円筒内に納められた、多数の通路をもつ蓄熱体３０
（ハニカムタイプのセラミック体、金属棒や耐熱材棒を
束ねたもの、などからなる）と、蓄熱体３０の一側に設
けられたバーナタイル６２と、蓄熱体３０の他側に設け
られた給排気の切替機構４０と、給排気の切替機構４０
および蓄熱体３０を貫通してバーナタイル６２まで延び
る燃料噴射ノズル６０と、からなる。６１はパイロット
エア供給管である。
【０００８】蓄熱体３０は、排気を通すときにその熱を
回収して蓄熱し、燃焼用メインエアを通すときに蓄熱し
ていた熱を放出してメインエアを予熱する。蓄熱体３０
におけるガスの流れ領域は、バーナ周方向に複数のセク
ションに区画されており、その一部のセクションに排気
が流れているとき、他のセクションには給気であるメイ
ンエアが流れる。蓄熱体３０を通過する給排気は切替機
構４０によって交互に切替えられる。バーナタイル６２
は、セラミックスまたは耐熱金属からなり、給排気面６
３と、給排気面６３に開口する複数の給排気孔６６と、
給排気面６３から突出する突出部６４を有する。突出部
６４の内面から先端にかけて燃料開放面６５が形成され
ており、給排気面６３のうち突出部６４の外側の部分に
給排気孔６６が開口している。給排気孔６６と蓄熱体３
０のセクションはバーナ周方向に対応している。複数の
給排気孔６６の一部に排気ガスが流れているとき残りの
給排気孔６６にはメインエアが流れている。
回収して蓄熱し、燃焼用メインエアを通すときに蓄熱し
ていた熱を放出してメインエアを予熱する。蓄熱体３０
におけるガスの流れ領域は、バーナ周方向に複数のセク
ションに区画されており、その一部のセクションに排気
が流れているとき、他のセクションには給気であるメイ
ンエアが流れる。蓄熱体３０を通過する給排気は切替機
構４０によって交互に切替えられる。バーナタイル６２
は、セラミックスまたは耐熱金属からなり、給排気面６
３と、給排気面６３に開口する複数の給排気孔６６と、
給排気面６３から突出する突出部６４を有する。突出部
６４の内面から先端にかけて燃料開放面６５が形成され
ており、給排気面６３のうち突出部６４の外側の部分に
給排気孔６６が開口している。給排気孔６６と蓄熱体３
０のセクションはバーナ周方向に対応している。複数の
給排気孔６６の一部に排気ガスが流れているとき残りの
給排気孔６６にはメインエアが流れている。
【０００９】給排気の切替機構４０は、可動部材４４
と、固定部材４６とを有し、可動部材４４は、給気と排
気とを仕切る仕切壁４１を有する。固定部材４６は、蓄
熱体３０の複数のセクションに対応させた複数の貫通孔
４７を有する。可動部材４４は、仕切壁４１の一側に設
けられた開口部４２と仕切壁４１の他側に設けられた開
口部４３を有する。一方の開口部４２は給気ポート５１
に連通しており、他方の開口部４３は排気ポート５２に
連通している。可動部材４４は駆動手段（モータ、シリ
ンダなど）４５によって一方向にまたは往復的に回動さ
れて、それまで開口部４２と合致していた貫通孔４７
を、開口部４３と一致させ、それまで開口部４３と合致
していた貫通孔４７を、開口部４２と一致させることに
より、蓄熱体３０および給排気孔６６の給気、排気の流
れを切替える。
と、固定部材４６とを有し、可動部材４４は、給気と排
気とを仕切る仕切壁４１を有する。固定部材４６は、蓄
熱体３０の複数のセクションに対応させた複数の貫通孔
４７を有する。可動部材４４は、仕切壁４１の一側に設
けられた開口部４２と仕切壁４１の他側に設けられた開
口部４３を有する。一方の開口部４２は給気ポート５１
に連通しており、他方の開口部４３は排気ポート５２に
連通している。可動部材４４は駆動手段（モータ、シリ
ンダなど）４５によって一方向にまたは往復的に回動さ
れて、それまで開口部４２と合致していた貫通孔４７
を、開口部４３と一致させ、それまで開口部４３と合致
していた貫通孔４７を、開口部４２と一致させることに
より、蓄熱体３０および給排気孔６６の給気、排気の流
れを切替える。
【００１０】Ｏ2 センサ２０は、蓄熱燃焼用バーナ１３
がシングルバーナからなる場合、切替機構４０（さらに
詳しくは切替機構４０の固定部材４６と可動部材４４の
摺動面）と、蓄熱体３０との間の部位に設置される。図
８の例では、固定部材４６を厚くし固定部材４６に形成
した貫通孔により形成された窪み４８に、Ｏ2 センサ２
０の検知部を挿入した状態で、Ｏ2 センサ２０を設置し
てある。Ｏ2 センサ２０の設置部位は、排気流れ方向に
蓄熱体３０より下流にあるので、排気の温度が蓄熱体３
０で脱熱されて約３００°Ｃに下がっている部位であ
り、Ｏ2 センサ２０が高温に曝されないためＯ2 センサ
２０の耐久性が向上する。また、給気流れ方向には、切
替機構４０の固定部材４６と可動部材４４の摺動面より
下流にある部位であり、固定部材４６と可動部材４４の
摺動面で給気から排気へのリークが生じたとしてもその
影響を受けない部位であり、真の排気のＯ2 濃度を測定
できる部位でもある。したがって、高精度のＯ2 濃度検
出ができ、それに基づいて空気比制御を行った場合、精
度の高いかつ信頼性の高い制御ができる。
がシングルバーナからなる場合、切替機構４０（さらに
詳しくは切替機構４０の固定部材４６と可動部材４４の
摺動面）と、蓄熱体３０との間の部位に設置される。図
８の例では、固定部材４６を厚くし固定部材４６に形成
した貫通孔により形成された窪み４８に、Ｏ2 センサ２
０の検知部を挿入した状態で、Ｏ2 センサ２０を設置し
てある。Ｏ2 センサ２０の設置部位は、排気流れ方向に
蓄熱体３０より下流にあるので、排気の温度が蓄熱体３
０で脱熱されて約３００°Ｃに下がっている部位であ
り、Ｏ2 センサ２０が高温に曝されないためＯ2 センサ
２０の耐久性が向上する。また、給気流れ方向には、切
替機構４０の固定部材４６と可動部材４４の摺動面より
下流にある部位であり、固定部材４６と可動部材４４の
摺動面で給気から排気へのリークが生じたとしてもその
影響を受けない部位であり、真の排気のＯ2 濃度を測定
できる部位でもある。したがって、高精度のＯ2 濃度検
出ができ、それに基づいて空気比制御を行った場合、精
度の高いかつ信頼性の高い制御ができる。
【００１１】望ましくは、図９〜図１２に示すように、
Ｏ2 センサ２０が設置された蓄熱燃焼用バーナ１３に
は、蓄熱燃焼用バーナ内の給、排気の流路から引っ込ん
だ窪み４８が形成されており、この窪み４８の中にＯ2
センサ２０の検出部（素子）２０ａが設置されている。
検出部２０ａを給、排気の流路に突出させて設置する場
合も本発明に含まれるが、窪み４８内に引っ込めるとさ
らによいということである。また、望ましくは、図９、
図１０に示すように、蓄熱燃焼用バーナ１３が整流機能
を有する蓄熱体３０を有している場合、Ｏ2 センサ２０
の設置部位近傍に蓄熱体３０からの排気の流れを乱す部
材（たとえば、邪魔板）４９が設けられている。部材４
９を設けない場合も本発明に含まれるが、部材４９を設
けるとさらによいということである。
Ｏ2 センサ２０が設置された蓄熱燃焼用バーナ１３に
は、蓄熱燃焼用バーナ内の給、排気の流路から引っ込ん
だ窪み４８が形成されており、この窪み４８の中にＯ2
センサ２０の検出部（素子）２０ａが設置されている。
検出部２０ａを給、排気の流路に突出させて設置する場
合も本発明に含まれるが、窪み４８内に引っ込めるとさ
らによいということである。また、望ましくは、図９、
図１０に示すように、蓄熱燃焼用バーナ１３が整流機能
を有する蓄熱体３０を有している場合、Ｏ2 センサ２０
の設置部位近傍に蓄熱体３０からの排気の流れを乱す部
材（たとえば、邪魔板）４９が設けられている。部材４
９を設けない場合も本発明に含まれるが、部材４９を設
けるとさらによいということである。
【００１２】その理由はつぎの通りである。Ｏ2 センサ
２０の検出部（素子）２０ａが給、排気の流路に突出さ
せて設けられると、Ｏ2 センサ２０は排気の酸素濃度ム
ラを忠実に拾うため出力電流値が細かく振れ再現性、安
定性が薄れてくる。また、給気時には大量の空気が直接
Ｏ2センサ２０に当たり、素子温度が大きくさがってし
まうため、ヒータ電圧を高めにかける必要が出てくる。
Ｏ2 センサ２０の検出部（素子）２０ａを窪み４８内に
引っ込めて設置すると、Ｏ2 センサ２０の過敏反応と給
気時の素子温度の大幅な低下を防ぐことができる。
２０の検出部（素子）２０ａが給、排気の流路に突出さ
せて設けられると、Ｏ2 センサ２０は排気の酸素濃度ム
ラを忠実に拾うため出力電流値が細かく振れ再現性、安
定性が薄れてくる。また、給気時には大量の空気が直接
Ｏ2センサ２０に当たり、素子温度が大きくさがってし
まうため、ヒータ電圧を高めにかける必要が出てくる。
Ｏ2 センサ２０の検出部（素子）２０ａを窪み４８内に
引っ込めて設置すると、Ｏ2 センサ２０の過敏反応と給
気時の素子温度の大幅な低下を防ぐことができる。
【００１３】Ｏ2 センサ２０の検出部（素子）２０ａを
窪み４８内に引っ込めた場合、給気時の空気は窪み４８
に問題なく入って検出部（素子）２０ａに当たる。しか
し、蓄熱体３０を出た直後の排気は指向性（層流）をも
つため窪み４８内に少量しか入らず、給気時に窪み４８
に入って停滞している空気を完全には掃気することがで
きない。その結果、Ｏ2 センサ２０の出力電流値は実際
の炉内酸素濃度よりも高くなり、空燃比制御で燃焼エア
（給気）を絞るため、空気不足となり、好ましくない。
しかし、排気の流れを乱す部材（たとえば、邪魔板）４
９を設けておくことにより、排気は部材４９に当たって
流れを乱され、部材４９の裏側に回り込んで窪み４８内
に流入しＯ2 センサ２０の検出部２０ａに当たる。そし
て、給気時に窪み４８内に溜まった空気を速やかに掃気
してＯ2 センサ２０まわりに排気が入り込み続ける。そ
の結果、Ｏ2 センサ２０の出力電流は、ほぼ一定の値を
示し、その値は実際の炉内酸素濃度に対応するものに一
致する。また、窪み４８の底の形状は、給排気の切替直
後における給気のスムースな掃気を得るために、平面形
状の他に、図１１、図１２に示すように、Ｒ状、テーパ
状としてもよい。
窪み４８内に引っ込めた場合、給気時の空気は窪み４８
に問題なく入って検出部（素子）２０ａに当たる。しか
し、蓄熱体３０を出た直後の排気は指向性（層流）をも
つため窪み４８内に少量しか入らず、給気時に窪み４８
に入って停滞している空気を完全には掃気することがで
きない。その結果、Ｏ2 センサ２０の出力電流値は実際
の炉内酸素濃度よりも高くなり、空燃比制御で燃焼エア
（給気）を絞るため、空気不足となり、好ましくない。
しかし、排気の流れを乱す部材（たとえば、邪魔板）４
９を設けておくことにより、排気は部材４９に当たって
流れを乱され、部材４９の裏側に回り込んで窪み４８内
に流入しＯ2 センサ２０の検出部２０ａに当たる。そし
て、給気時に窪み４８内に溜まった空気を速やかに掃気
してＯ2 センサ２０まわりに排気が入り込み続ける。そ
の結果、Ｏ2 センサ２０の出力電流は、ほぼ一定の値を
示し、その値は実際の炉内酸素濃度に対応するものに一
致する。また、窪み４８の底の形状は、給排気の切替直
後における給気のスムースな掃気を得るために、平面形
状の他に、図１１、図１２に示すように、Ｒ状、テーパ
状としてもよい。
【００１４】Ｏ2 センサ２０は、たとえば出力電流値に
よりＯ2 濃度を検出するタイプのＯ2 センサーからな
り、その場合、図２に示す構造をとる。Ｏ2 センサ２０
は、試験管型に成形したジルコニア固体電解質２１と、
ジルコニア固体電解質２１の内外表面に設けた白金電極
２２、２３と、外側電極２３の外表面に施されたセラミ
ックコーティングからなる拡散律速層２４と、素子（２
１、２２、２３、２４から構成される部分）温度を６５
０°Ｃ以上に保つヒータ（たとえばセラミックヒータ）
２５と、素子の外側に設けられた保護カバー２６と、を
有する。符号２７はヒータリード線、符号２８は内側電
極リード線、符号２９は外側電極リード線を示してい
る。
よりＯ2 濃度を検出するタイプのＯ2 センサーからな
り、その場合、図２に示す構造をとる。Ｏ2 センサ２０
は、試験管型に成形したジルコニア固体電解質２１と、
ジルコニア固体電解質２１の内外表面に設けた白金電極
２２、２３と、外側電極２３の外表面に施されたセラミ
ックコーティングからなる拡散律速層２４と、素子（２
１、２２、２３、２４から構成される部分）温度を６５
０°Ｃ以上に保つヒータ（たとえばセラミックヒータ）
２５と、素子の外側に設けられた保護カバー２６と、を
有する。符号２７はヒータリード線、符号２８は内側電
極リード線、符号２９は外側電極リード線を示してい
る。
【００１５】出力電流値によりＯ2 濃度を検出するタイ
プのＯ2 センサ２０のＯ2 濃度検出原理を、図３〜図６
を参照して説明する。ある一定値（たとえば、６５０°
Ｃ）以上の温度条件下でジルコニア固体電解質２１に電
圧を印加し、強制的に電流を流すと、図５に示すよう
に、固体電解質２１を通してＯ2-イオンの移動が起こ
る。このＯ2-イオン移動量は電流値として検出され印加
電圧の増加に伴って直線的に増加する。しかし、陰極側
に拡散律速層２４を設けて、酸素分子の拡散を律速する
と、印加電圧を増加させても、出力電流値が一定値で飽
和する特性をもつ（図６参照）。そして、出力電流値が
飽和する領域において、印加電圧一定（Ｖ0 ）の場合、
Ｏ2 濃度と飽和出力電流値とはほぼリニアの関係にある
（図６参照）。
プのＯ2 センサ２０のＯ2 濃度検出原理を、図３〜図６
を参照して説明する。ある一定値（たとえば、６５０°
Ｃ）以上の温度条件下でジルコニア固体電解質２１に電
圧を印加し、強制的に電流を流すと、図５に示すよう
に、固体電解質２１を通してＯ2-イオンの移動が起こ
る。このＯ2-イオン移動量は電流値として検出され印加
電圧の増加に伴って直線的に増加する。しかし、陰極側
に拡散律速層２４を設けて、酸素分子の拡散を律速する
と、印加電圧を増加させても、出力電流値が一定値で飽
和する特性をもつ（図６参照）。そして、出力電流値が
飽和する領域において、印加電圧一定（Ｖ0 ）の場合、
Ｏ2 濃度と飽和出力電流値とはほぼリニアの関係にある
（図６参照）。
【００１６】図２のようなＯ2 センサ２０の出力特性
は、図５の素子と図６の関係と同じように、図３に示す
ようになる。印加電圧を変化させた場合、広い範囲の空
燃比において、安定した飽和電流特性が得られる。図４
は、素子温度が７００°Ｃ、印加電圧０．７Ｖでの出力
電流特性であるが、エアリッチ燃焼雰囲気でほぼ直線的
な特性が得られている。
は、図５の素子と図６の関係と同じように、図３に示す
ようになる。印加電圧を変化させた場合、広い範囲の空
燃比において、安定した飽和電流特性が得られる。図４
は、素子温度が７００°Ｃ、印加電圧０．７Ｖでの出力
電流特性であるが、エアリッチ燃焼雰囲気でほぼ直線的
な特性が得られている。
【００１７】一般にバーナでの炉燃焼の場合、ガスリッ
チ雰囲気で燃焼させることはなく、エアリッチ雰囲気で
燃焼させる。その場合、Ｏ2 は少なくとも０．５％程度
から多くて２１％程度の範囲の余剰をもって、燃焼させ
る。したがって、Ｏ2 センサ２０の作動範囲にある。こ
の場合、Ｏ2 センサ２０で検出された炉内Ｏ2 濃度から
コントロールバルブ１７のコントロールモータ１７ａに
フィードバック制御することにより、未燃分発生限界Ｏ
2 濃度付近での低Ｏ2 燃焼が可能となる。
チ雰囲気で燃焼させることはなく、エアリッチ雰囲気で
燃焼させる。その場合、Ｏ2 は少なくとも０．５％程度
から多くて２１％程度の範囲の余剰をもって、燃焼させ
る。したがって、Ｏ2 センサ２０の作動範囲にある。こ
の場合、Ｏ2 センサ２０で検出された炉内Ｏ2 濃度から
コントロールバルブ１７のコントロールモータ１７ａに
フィードバック制御することにより、未燃分発生限界Ｏ
2 濃度付近での低Ｏ2 燃焼が可能となる。
【００１８】上記装置を用いて実施される燃焼制御方法
は、蓄熱燃焼用バーナ１３またはその給、排気経路１
５、１９に設けたＯ2 センサ２０からの電流値信号によ
りＯ2濃度を検出する工程と、検出されたＯ2 濃度に基
づいて空気比（完全燃焼の場合に必要な理論空気量に対
する給気空気の比）を制御する工程と、からなる。この
燃焼制御では、用いられるＯ2 センサ２０に、たとえば
自動車で用いられるリーンミクスチャーセンサーかまた
はその改良型を用いることができ、大量生産品であるか
らコストも安く、かつコンパクトで炉内や煙道への設置
においてスペース上の問題を起こすことがなく、さらに
電流出力型であるので、応答性も高く、制御の応答信頼
性も向上する。
は、蓄熱燃焼用バーナ１３またはその給、排気経路１
５、１９に設けたＯ2 センサ２０からの電流値信号によ
りＯ2濃度を検出する工程と、検出されたＯ2 濃度に基
づいて空気比（完全燃焼の場合に必要な理論空気量に対
する給気空気の比）を制御する工程と、からなる。この
燃焼制御では、用いられるＯ2 センサ２０に、たとえば
自動車で用いられるリーンミクスチャーセンサーかまた
はその改良型を用いることができ、大量生産品であるか
らコストも安く、かつコンパクトで炉内や煙道への設置
においてスペース上の問題を起こすことがなく、さらに
電流出力型であるので、応答性も高く、制御の応答信頼
性も向上する。
【００１９】たとえば、ある一定温度を境としてＨＩ−
ＬＯ−ＯＦＦ燃焼が行われる場合（設定温度でＨＩとＬ
Ｏが切り替わり、設定温度＋α（ただし、αは小さい正
の値）でＬＯとＯＦＦが切り替わる場合）の制御方法の
一例を以下に示す。ただし、ＨＩは高燃焼、ＬＯは低燃
焼、ＯＦＦはメイン燃料カットを示す。 （１）冷炉立ち上げ時：ＨＩまたはＬＯ燃焼させる。コ
ントロールモータ１７ａは（コントロールバルブ１７
を）全開とする。Ｏ2 センサ２０はある一定温度または
時間まで作動させない。その後、Ｏ2 センサ２０にて
（Ｏ2 センサ２０の出力信号を制御ボックスに送り制御
ボックスでの演算信号をコントロールモータ１７ａに送
ることによりの意味、以下同じ）エア（給気）流量をコ
ントロールする。 （２）ＨＩからＬＯへの切替え：コントロールモータ一
定のままＬＯ燃焼に切替える（不完全燃焼によるＣＯを
出さないため）。その後、Ｏ2 センサ２０にてエア（給
気）流量をコントロールする。 （３）ＬＯからＯＦＦへの切替え：メイン燃料を遮断す
る。コントロールモータで適量のエアを流し、パージす
る。 （４）ＯＦＦからＬＯへの切替え：コントロールモータ
全開後、ＬＯ燃焼を着火し、ＬＯ燃焼を行う（不完全燃
焼によるＣＯを出さないため）。その後、Ｏ2 センサ２
０にてエア（給気）流量をコントロールする。 （５）ＬＯからＨＩへの切替え：コントロールモータ
（によりコントロールバルブを）全開後、ＨＩ燃焼を着
火し、ＨＩ燃焼を行う（不完全燃焼によるＣＯを出さな
いため）。その後、Ｏ2 センサ２０にてエア（給気）流
量をコントロールする。上記燃焼によって、低Ｏ2 燃焼
と、ＣＯの大気への排出抑制がはかられる。
ＬＯ−ＯＦＦ燃焼が行われる場合（設定温度でＨＩとＬ
Ｏが切り替わり、設定温度＋α（ただし、αは小さい正
の値）でＬＯとＯＦＦが切り替わる場合）の制御方法の
一例を以下に示す。ただし、ＨＩは高燃焼、ＬＯは低燃
焼、ＯＦＦはメイン燃料カットを示す。 （１）冷炉立ち上げ時：ＨＩまたはＬＯ燃焼させる。コ
ントロールモータ１７ａは（コントロールバルブ１７
を）全開とする。Ｏ2 センサ２０はある一定温度または
時間まで作動させない。その後、Ｏ2 センサ２０にて
（Ｏ2 センサ２０の出力信号を制御ボックスに送り制御
ボックスでの演算信号をコントロールモータ１７ａに送
ることによりの意味、以下同じ）エア（給気）流量をコ
ントロールする。 （２）ＨＩからＬＯへの切替え：コントロールモータ一
定のままＬＯ燃焼に切替える（不完全燃焼によるＣＯを
出さないため）。その後、Ｏ2 センサ２０にてエア（給
気）流量をコントロールする。 （３）ＬＯからＯＦＦへの切替え：メイン燃料を遮断す
る。コントロールモータで適量のエアを流し、パージす
る。 （４）ＯＦＦからＬＯへの切替え：コントロールモータ
全開後、ＬＯ燃焼を着火し、ＬＯ燃焼を行う（不完全燃
焼によるＣＯを出さないため）。その後、Ｏ2 センサ２
０にてエア（給気）流量をコントロールする。 （５）ＬＯからＨＩへの切替え：コントロールモータ
（によりコントロールバルブを）全開後、ＨＩ燃焼を着
火し、ＨＩ燃焼を行う（不完全燃焼によるＣＯを出さな
いため）。その後、Ｏ2 センサ２０にてエア（給気）流
量をコントロールする。上記燃焼によって、低Ｏ2 燃焼
と、ＣＯの大気への排出抑制がはかられる。
【００２０】図７は、上記燃焼制御における空気比制御
工程において、さらに自己診断（Ｏ2 センサ２０の劣化
や、燃焼装置の不全などの自己診断）を行うことができ
るようにした、燃焼制御装置を示している。図７の制御
ルーチンは制御ボックス１８（たとえば、コンピュー
タ）に格納されている。
工程において、さらに自己診断（Ｏ2 センサ２０の劣化
や、燃焼装置の不全などの自己診断）を行うことができ
るようにした、燃焼制御装置を示している。図７の制御
ルーチンは制御ボックス１８（たとえば、コンピュー
タ）に格納されている。
【００２１】図７のルーチンには一定時間ΔＴ（ただ
し、ΔＴは約３０秒以下）間隔毎に割り込まれる。ステ
ップ１０１にて、Ｏ2 センサ２０が設置されている部位
は給気が流れているか（または排気が流れているか）を
判定する。ＹＥＳの場合は、Ｏ2 センサ設置部位はエア
リッチ（Ｏ2 濃度大）である。ＮＯの場合は、Ｏ2 セン
サ設置部位はＯ2 濃度小である。
し、ΔＴは約３０秒以下）間隔毎に割り込まれる。ステ
ップ１０１にて、Ｏ2 センサ２０が設置されている部位
は給気が流れているか（または排気が流れているか）を
判定する。ＹＥＳの場合は、Ｏ2 センサ設置部位はエア
リッチ（Ｏ2 濃度大）である。ＮＯの場合は、Ｏ2 セン
サ設置部位はＯ2 濃度小である。
【００２２】ステップ１０１でＮＯと判定された場合
は、ステップ１０２に進み、そこでＯ2 センサー２０の
出力信号値が所定の値Ｂ（たとえば、３ｍＡ）より大
（Ｏ2 量多い）か否（Ｏ2 量少）かを判定する。大の場
合は、排気中の酸素量が多く給気量が多過ぎることを意
味しているので、ステップ１０３に進み、給気減量を指
示し、コントロールバルブを閉側に回転させ、その後Ｅ
ＮＤステップに進む。また、少の場合は、給気量が少な
過ぎることを意味しているので、ステップ１０４に進
み、給気増量を指示し、コントロールバルブを開側に回
転させる。ついで、ステップ１０４からステップ１０５
に進み、そこでＯ2 センサ２０の出力電流値が設定下限
値Ｃ（Ｂより小の値）以下かどうかを判定する。設定下
限値Ｃより大であればそのままＥＮＤステップに進む。
しかし、ステップ１０５でＯ2 センサ２０の出力電流値
が設定下限値Ｃ以下の場合は、ステップ１０４で給気増
量を指示しても給気が設定下限値より増えないというこ
とであるから、給気システムに何らかの不全（たとえ
ば、蓄熱体３０のつまり、給気から排気へのリークが
大、ブロワの故障など）が発生したことを意味してお
り、ステップ１０６に進んでシステムダウン（炉の燃焼
停止）する。すなわち、ステップ１０６のルートを通過
することはシステムに異常が発生したことを自己検知し
たことになり、自己診断したことになる。
は、ステップ１０２に進み、そこでＯ2 センサー２０の
出力信号値が所定の値Ｂ（たとえば、３ｍＡ）より大
（Ｏ2 量多い）か否（Ｏ2 量少）かを判定する。大の場
合は、排気中の酸素量が多く給気量が多過ぎることを意
味しているので、ステップ１０３に進み、給気減量を指
示し、コントロールバルブを閉側に回転させ、その後Ｅ
ＮＤステップに進む。また、少の場合は、給気量が少な
過ぎることを意味しているので、ステップ１０４に進
み、給気増量を指示し、コントロールバルブを開側に回
転させる。ついで、ステップ１０４からステップ１０５
に進み、そこでＯ2 センサ２０の出力電流値が設定下限
値Ｃ（Ｂより小の値）以下かどうかを判定する。設定下
限値Ｃより大であればそのままＥＮＤステップに進む。
しかし、ステップ１０５でＯ2 センサ２０の出力電流値
が設定下限値Ｃ以下の場合は、ステップ１０４で給気増
量を指示しても給気が設定下限値より増えないというこ
とであるから、給気システムに何らかの不全（たとえ
ば、蓄熱体３０のつまり、給気から排気へのリークが
大、ブロワの故障など）が発生したことを意味してお
り、ステップ１０６に進んでシステムダウン（炉の燃焼
停止）する。すなわち、ステップ１０６のルートを通過
することはシステムに異常が発生したことを自己検知し
たことになり、自己診断したことになる。
【００２３】また、ステップ１０１でＹＥＳの場合（Ｏ
2 センサ設置部位に給気が流れている場合）は、ステッ
プ１０７に進み、そこでＯ2 センサー２０の出力信号が
所定値Ａ（上記Ｂより大の値で、たとえば３５ｍＡ）よ
り大か否かを判定する。Ｏ2 センサ２０設置部位に給気
が流れている場合であるからＯ2 センサ設置部位はエア
リッチの状態にあり、Ｏ2 センサ２０は正常であれば当
然に所定値Ａ異常の値を出力するので、ステップ１０７
でＡより大と判定された場合は、ステップ１０８に進み
運転を継続し、ＥＮＤステップへと進む。
2 センサ設置部位に給気が流れている場合）は、ステッ
プ１０７に進み、そこでＯ2 センサー２０の出力信号が
所定値Ａ（上記Ｂより大の値で、たとえば３５ｍＡ）よ
り大か否かを判定する。Ｏ2 センサ２０設置部位に給気
が流れている場合であるからＯ2 センサ設置部位はエア
リッチの状態にあり、Ｏ2 センサ２０は正常であれば当
然に所定値Ａ異常の値を出力するので、ステップ１０７
でＡより大と判定された場合は、ステップ１０８に進み
運転を継続し、ＥＮＤステップへと進む。
【００２４】しかし、ステップ１０７でＡ以下と判定さ
れた場合は、Ｏ2 センサ２０設置部位がエアリッチの状
態にあるにかかわらず、Ｏ2 センサ２０の出力信号がＯ
2 量に相応した大きな出力を出すことができないのであ
るから、Ｏ2 センサ２０自体がセンサー劣化などにより
不全となっていることを意味する（Ｏ2 センサは劣化す
ると出力電流値が除々に小になる）。したがって、その
場合はステップ１０９に進み、センサー劣化アラーム
（警報など）を出し、また必要に応じてシステムダウン
（炉燃焼停止）をする。ただし、Ｏ2 センサが劣化して
もすぐにシステムダウンする必要は少ないので、センサ
ー劣化アラーム（警報など）が出た後、適宜の時間の経
過後にシステムダウンしてもよいし、あるいは炉運転を
継続したままＯ2 センサ２０のみを取り替えるようにし
てもよい場合もある。何れにしても、ステップ１０９の
ルートを通過することは、Ｏ2 センサ２０に異常が生じ
たことを意味し、Ｏ2 センサー２０の劣化（または異
常）を自己診断している。
れた場合は、Ｏ2 センサ２０設置部位がエアリッチの状
態にあるにかかわらず、Ｏ2 センサ２０の出力信号がＯ
2 量に相応した大きな出力を出すことができないのであ
るから、Ｏ2 センサ２０自体がセンサー劣化などにより
不全となっていることを意味する（Ｏ2 センサは劣化す
ると出力電流値が除々に小になる）。したがって、その
場合はステップ１０９に進み、センサー劣化アラーム
（警報など）を出し、また必要に応じてシステムダウン
（炉燃焼停止）をする。ただし、Ｏ2 センサが劣化して
もすぐにシステムダウンする必要は少ないので、センサ
ー劣化アラーム（警報など）が出た後、適宜の時間の経
過後にシステムダウンしてもよいし、あるいは炉運転を
継続したままＯ2 センサ２０のみを取り替えるようにし
てもよい場合もある。何れにしても、ステップ１０９の
ルートを通過することは、Ｏ2 センサ２０に異常が生じ
たことを意味し、Ｏ2 センサー２０の劣化（または異
常）を自己診断している。
【００２５】このような自己診断機能を持たすことによ
って、本発明実施例の蓄熱燃焼装置とその燃焼制御の信
頼性が高まる。また、異常が発生しても、システム側の
異常か、センサー側の異常かがわかり、適切な対策をと
ることができる。さらに、これらの自己診断は炉運転中
に常時行われるという利点がある。
って、本発明実施例の蓄熱燃焼装置とその燃焼制御の信
頼性が高まる。また、異常が発生しても、システム側の
異常か、センサー側の異常かがわかり、適切な対策をと
ることができる。さらに、これらの自己診断は炉運転中
に常時行われるという利点がある。
【００２６】
【発明の効果】請求項１の蓄熱燃焼装置では、バーナま
たはその給排気経路にＯ2 センサを設けてＯ2 濃度を検
出し、その出力電流値を基準にして空気比制御を行う。
これによって、空気比が安定する。また、排気が蓄熱体
を通過した後の部位にＯ2 センサを設置するので、比較
的低温であり、センサの耐久性が向上する。また、給排
気の切替機構の給気流れ方向下流にＯ2 センサを設置す
るので、給気から排気へのリークの影響を受けない。こ
のため、制御が高信頼なものとなる。また、窪み内にＯ
2 センサを設けるので、Ｏ 2 センサ部位に給気が流れて
いる時に大量の給気がＯ 2 センサに当たって素子温度が
過渡に下がることを防止することができ、また、Ｏ 2 セ
ンサ部位に排気が流れている時にＯ 2 センサが排気の酸
素濃度ムラを忠実にひろって出力電流値が過敏に振れ安
定性がなくなることを防止することができる。 また、Ｏ
2 センサの設置部位近傍に蓄熱体からの排気の流れを乱
す部材が設けられるので、排気も容易に窪み内に流入す
ることができ、給気時に窪み内に溜まった給気を掃気で
き、Ｏ 2 センサが実際の炉内酸素濃度に等しい出力電流
値を出力することができるようにすることができる。請
求項２の蓄熱燃焼装置では、センサとして車載用Ｏ2 セ
ンサを用いることにより、低コスト、コンパクトとなる
他、応答性が向上し応答信頼性が向上する。請求項３、
４の蓄熱燃焼装置では、自己診断手段を有しているの
で、センサの劣化、蓄熱体のつまり、切替機構のリー
ク、ブロワ不全など、を自己診断することができる。
たはその給排気経路にＯ2 センサを設けてＯ2 濃度を検
出し、その出力電流値を基準にして空気比制御を行う。
これによって、空気比が安定する。また、排気が蓄熱体
を通過した後の部位にＯ2 センサを設置するので、比較
的低温であり、センサの耐久性が向上する。また、給排
気の切替機構の給気流れ方向下流にＯ2 センサを設置す
るので、給気から排気へのリークの影響を受けない。こ
のため、制御が高信頼なものとなる。また、窪み内にＯ
2 センサを設けるので、Ｏ 2 センサ部位に給気が流れて
いる時に大量の給気がＯ 2 センサに当たって素子温度が
過渡に下がることを防止することができ、また、Ｏ 2 セ
ンサ部位に排気が流れている時にＯ 2 センサが排気の酸
素濃度ムラを忠実にひろって出力電流値が過敏に振れ安
定性がなくなることを防止することができる。 また、Ｏ
2 センサの設置部位近傍に蓄熱体からの排気の流れを乱
す部材が設けられるので、排気も容易に窪み内に流入す
ることができ、給気時に窪み内に溜まった給気を掃気で
き、Ｏ 2 センサが実際の炉内酸素濃度に等しい出力電流
値を出力することができるようにすることができる。請
求項２の蓄熱燃焼装置では、センサとして車載用Ｏ2 セ
ンサを用いることにより、低コスト、コンパクトとなる
他、応答性が向上し応答信頼性が向上する。請求項３、
４の蓄熱燃焼装置では、自己診断手段を有しているの
で、センサの劣化、蓄熱体のつまり、切替機構のリー
ク、ブロワ不全など、を自己診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の蓄熱燃焼装置の概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明実施例の燃焼制御方法で用いられるＯ2
センサの断面図である。
センサの断面図である。
【図３】図２のＯ2 センサによる出力電流（ｍＡ）と印
加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図４】図２のＯ2 センサによる出力電流（ｍＡ）と空
燃比（空気／燃料）との関係を示すグラフである。
燃比（空気／燃料）との関係を示すグラフである。
【図５】本発明実施例で用いられるＯ2 センサの酸素濃
度検出原理を示す固体電解質近傍の断面図である。
度検出原理を示す固体電解質近傍の断面図である。
【図６】図５の検出子部分の出力電流／印加電圧および
出力電流／Ｏ2 濃度の関係を示すグラフである。
出力電流／Ｏ2 濃度の関係を示すグラフである。
【図７】本発明実施例の自己診断機能をもつ装置の制御
ルーチンのフローチャートである。
ルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明実施例の蓄熱燃焼装置で用いられるシン
グルバーナの断面図である。
グルバーナの断面図である。
【図９】本発明実施例の蓄熱燃焼装置のＯ2 センサ設置
部位近傍の断面図である。
部位近傍の断面図である。
【図１０】図９の装置部分の平面図である。
【図１１】図９の装置部分で窪み底面をＲ状にした場合
の断面図である。
の断面図である。
【図１２】図９の装置部分で窪み底面をテーパ状にした
場合の断面図である。
場合の断面図である。
１１ 炉 １２ 火炎 １３ 蓄熱燃焼用バーナ １４ 燃料系 １５ 給気系 １６ ブロワ １７ コントロールバルブ １８ 制御ボックス １９ 排気系 ２０ Ｏ2 センサ ４８ 窪み ４９ 流れを乱す部材（たとえば、邪魔板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−280259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29018（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181013（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−3362（ＪＰ，Ｕ) 国際公開94／15149（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23L 15/02 F23N 5/00 F23D 14/66 F23D 14/12 F23C 3/00 301
Claims (4)
- 【請求項１】 蓄熱燃焼用バーナと、 該蓄熱燃焼用バーナに設置されたＯ2 センサと、 からなり、 前記蓄熱燃焼用バーナは蓄熱体と回転切替式の給排気の
切替機構を有し、前記Ｏ2 センサは前記蓄熱燃焼用バー
ナ内に、かつ、前記蓄熱体と前記切替機構との間に設置
されており、 前記Ｏ 2 センサが設置された前記蓄熱燃焼用バーナに
は、前記蓄熱燃焼用バーナ内の給、排気の流路から引っ
込んだ窪みが形成されており、該窪みの中に前記Ｏ 2 セ
ンサが設置されており、 前記蓄熱燃焼用バーナが整流機能を有する蓄熱体を有し
ており、給気と排気が交互に流れ給気は乱流で排気が整
流となって流れる前記給、排気の流路の前記Ｏ 2 センサ
の設置部位近傍に前記蓄熱体からの排気の流れを乱す部
材が設けられている 蓄熱燃焼装置。 - 【請求項２】 前記Ｏ2 センサが車載用Ｏ2 センサであ
る請求項１記載の蓄熱燃焼装置。 - 【請求項３】 さらに、自己診断手段を備えている請求
項１または請求項２記載の蓄熱燃焼装置。 - 【請求項４】 前記自己診断手段は、 前記Ｏ2 センサの設置部位には給気が流れているかを判
定する第１の手段（１０１）と、 該第１の手段でＮＯと判定された場合に前記Ｏ2 センサ
の出力電流が所定の値Ｂより大か否かを判定する第２の
手段（１０２）と、 該第２の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が所定の値Ｂ
より大と判定した場合に給気減量を指示する第３の手段
（１０３）と、 前記第２の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が所定の値
Ｂ以下と判定した場合に給気増量を指示する第４の手段
（１０４）と、 前記第４の手段が給気増量を指示した後に前記Ｏ2 セン
サの出力電流が前記所定の値Ｂより小の所定の値Ｃ以下
か否かを判定する第５の手段（１０５）と、 前記第５の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定
の値Ｃ以下と判定した場合はシステムダウンさせる第６
の手段（１０６）と、 前記第１の手段でＹＥＳと判定された場合に前記Ｏ2 セ
ンサの出力電流が前記所定の値Ｂより大の所定の値Ａよ
り大か否かを判定する第７の手段（１０７）と、 前記第７の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定
の値Ａより大と判定した場合に運転の継続を指示する第
８の手段（１０８）と、 前記第７の手段が前記Ｏ2 センサの出力電流が前記所定
の値Ａ以下と判定した場合にセンサー劣化アラームを出
し必要に応じてシステムダウンを指示する第９の手段
（１０９）と、 からなる請求項３記載の蓄熱燃焼装置。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29235296A JP3314636B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-11-05 | 蓄熱燃焼装置 |
| TW086106757A TW338094B (en) | 1996-05-22 | 1997-05-20 | Method and device of burning control of an oxygen sensor |
| CNB971116008A CN1142387C (zh) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | 用氧探头控制燃烧的方法及装置 |
| DE69718964T DE69718964T2 (de) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Regelungseinrichtung bei regenerativer Verbrennung |
| CNB031086578A CN1247937C (zh) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | 用氧探头控制燃烧的方法及装置 |
| US08/859,852 US5938423A (en) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Method and apparatus for controlling combustion using an oxygen sensor |
| EP02020870A EP1271054B1 (en) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Method and apparatus for controlling combustion using an oxygen sensor |
| KR1019970019651A KR100256320B1 (ko) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | 산소센서를이용한연소제어방법및장치 |
| AU23553/97A AU690053B2 (en) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Method and apparatus for controlling combustion using an oxygen sensor |
| EP97401119A EP0809075B1 (en) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Control apparatus for regenerative combustion |
| DE69739507T DE69739507D1 (de) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Verfahren und Einrichtung zur Verbrennungsregelung unter Verwendung einer Sauerstoffsonde |
| CA002205774A CA2205774C (en) | 1996-05-22 | 1997-05-22 | Method and apparatus for controlling combustion using an oxygen sensor |
| AU53016/98A AU698981B2 (en) | 1996-05-22 | 1998-02-09 | Method and apparatus for controlling combustion using an oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12843796 | 1996-05-23 | ||
| JP8-128437 | 1996-05-23 | ||
| JP29235296A JP3314636B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-11-05 | 蓄熱燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038262A JPH1038262A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3314636B2 true JP3314636B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=26464103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29235296A Expired - Lifetime JP3314636B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-11-05 | 蓄熱燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314636B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-05 JP JP29235296A patent/JP3314636B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1038262A (ja) | 1998-02-13 |
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Legal Events
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