JPH0132887B2 - - Google Patents

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JPH0132887B2
JPH0132887B2 JP57172704A JP17270482A JPH0132887B2 JP H0132887 B2 JPH0132887 B2 JP H0132887B2 JP 57172704 A JP57172704 A JP 57172704A JP 17270482 A JP17270482 A JP 17270482A JP H0132887 B2 JPH0132887 B2 JP H0132887B2
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combustion
temperature
circuit
sensor
output
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JP57172704A
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Japanese (ja)
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Keiichi Mori
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0132887B2 publication Critical patent/JPH0132887B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスや石油等を燃焼させ、給湯や暖房
調理等を行なう燃焼機器を使用時に、バーナの不
完全燃焼を検知して燃焼を自動的に停止する構成
の安全装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention detects incomplete combustion of a burner and automatically starts combustion when using a combustion device that burns gas, oil, etc. and performs hot water supply, heating, cooking, etc. This relates to a safety device configured to stop.

従来例の構成とその問題点 近年、燃焼機器の安全性を向上させるためにバ
ーナの失火検出や空気不足による不完全燃焼を検
出する機構を内蔵したものが市販されている。特
に室内空気を使用して燃焼するストーブやフアン
ヒータ等は室内の酸素欠乏による不完全燃焼は死
亡事故に結びつき非常に危険である。従来この酸
素濃度検出センサとして二酸化ジルコニウムを使
用したセンサが広く用いられている。第12図に
その一例を示す。第12図はセンサの断面図を示
し先端部を封止した円筒状に焼結したジルコニア
(ZrO2)1の外壁、内壁を多孔質の白金(Pt)
2、3で覆つた構造になつている。このセンサは
円筒の内外の酸素濃度差に応じて超電力が発生す
る酸素濃淡電池を構成している。
Configuration of conventional examples and their problems In recent years, in order to improve the safety of combustion equipment, combustion appliances with built-in mechanisms for detecting burner misfires and incomplete combustion due to lack of air have been commercially available. In particular, stoves and fan heaters that use indoor air for combustion are extremely dangerous as incomplete combustion due to lack of indoor oxygen can lead to fatal accidents. Conventionally, sensors using zirconium dioxide have been widely used as oxygen concentration detection sensors. An example is shown in FIG. Figure 12 shows a cross-sectional view of the sensor. The outer wall is made of cylindrical sintered zirconia (ZrO 2 ) 1 whose tip is sealed, and the inner wall is made of porous platinum (Pt).
It has a structure covered by 2 and 3. This sensor constitutes an oxygen concentration battery that generates superpower according to the difference in oxygen concentration inside and outside the cylinder.

次に第13図を用いてこの動作の説明をする。
円筒の内側4には外気が接しており、円筒の外側
5は酸素の少ない空気が供給されている。このと
き陰極3では電極とジルコニアで電気化学的に反
応するため、電子を受取つて酸素イオンとなりジ
ルコニアの一部に取り込まれる。とり込まれた酸
素イオンは、ジルコニア電解質の中を移動して陽
極側2で酸化反応により電子を放出して酸素に戻
る。つまり円筒の内側4と外側5に酸素分圧の差
があるとその差に応じて起電力が発生する。この
動作は高温(400〜800℃)で安定して行なわれ
る。
Next, this operation will be explained using FIG. 13.
The inside 4 of the cylinder is in contact with outside air, and the outside 5 of the cylinder is supplied with oxygen-poor air. At this time, since the electrode and zirconia react electrochemically at the cathode 3, the oxygen ions receive electrons and are incorporated into a portion of the zirconia. The incorporated oxygen ions move through the zirconia electrolyte, release electrons through an oxidation reaction at the anode side 2, and return to oxygen. In other words, if there is a difference in oxygen partial pressure between the inner side 4 and the outer side 5 of the cylinder, an electromotive force is generated in accordance with the difference. This operation is performed stably at high temperatures (400-800°C).

ジルコニア素子は円筒以外に平板とし、その両
面の酸素濃度差を利用するものもある。
In addition to cylindrical zirconia elements, there are also flat plate types that utilize the difference in oxygen concentration on both sides of the plate.

第3図にこのセンサをバーナ排ガスに挿入した
時の特性を示す。図で横軸λは空気と燃料の比
(空燃比)を示し、縦軸eiはセンサ起電力を示す。
センサ出力eiはλ=1を境にして大きく変化す
る。ここでλ=1とは使用している燃料が燃焼す
るのに必要な空気量(理論空気量)を供給してい
る状態を言い、λ>1のときは理論空気量以上供
給した場合で燃焼後の排ガス中に酸素が残る。こ
のため第12図の筒の内外の酸素濃度に大きな差
が発生しないためeiも低い。(0.1V以下)λ<1
となると酸素量が不足し、排ガス中の酸素がほと
んどなくなり大きな起電力(約0.8V)を発生す
る。
Figure 3 shows the characteristics when this sensor is inserted into burner exhaust gas. In the figure, the horizontal axis λ indicates the ratio of air to fuel (air-fuel ratio), and the vertical axis ei indicates the sensor electromotive force.
The sensor output ei changes significantly after λ=1. Here, λ = 1 means that the amount of air necessary for combustion of the fuel being used (theoretical air amount) is supplied, and when λ > 1, combustion occurs when more than the theoretical amount of air is supplied. Oxygen remains in the exhaust gas afterwards. Therefore, since there is no large difference in oxygen concentration between the inside and outside of the cylinder shown in FIG. 12, ei is also low. (0.1V or less) λ<1
When this happens, the amount of oxygen becomes insufficient, and almost no oxygen is left in the exhaust gas, generating a large electromotive force (approximately 0.8V).

燃焼機器は一般にλ=1.2〜1.3程度で使用する
ことが多く、例えば酸素濃度不足によりλ<1に
なつたときに不完全燃焼となり一酸化炭素(CO)
が発生し危険となる。このためセンサ起電力が大
きくなつた点を検出して燃焼を停止させるように
していた。
Combustion equipment is generally used at λ = 1.2 to 1.3. For example, when λ < 1 due to insufficient oxygen concentration, incomplete combustion occurs and carbon monoxide (CO) is produced.
occurs and becomes dangerous. For this reason, combustion was stopped by detecting the point where the sensor electromotive force became large.

第14図に従来の制御回路をブロツク図にして
示す。酸素濃度センサ(以下O2センサと呼ぶ)
6の信号を増幅回路7で増幅し、設定値8と比較
回路9で比較し、センサ6の出力が設定値8より
大きくなつたときに安全回路10に信号を出力す
る。安全回路10ではこの信号に応じて燃焼を停
止する信号を出力する。
FIG. 14 shows a conventional control circuit in block diagram form. Oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as O2 sensor)
The signal of sensor 6 is amplified by an amplifier circuit 7, and compared with a set value 8 by a comparison circuit 9, and when the output of the sensor 6 becomes larger than the set value 8, a signal is outputted to a safety circuit 10. The safety circuit 10 outputs a signal to stop combustion in response to this signal.

ここで燃焼はλ<1となり酸欠状態になつた時
に不完全燃焼となることは前に述べたが、λ≫1
となつたとき、つまり空気過剰になつたときには
炎のリスト現象が発生し、失火の原因となる事も
ある。このため従来のように酸素不足を検知する
だけでなく酸素過剰時にも燃焼を停止させる装置
が必要となる。またジルコニア素子の動作はその
雰囲気温度に大きく影響されるため、雰囲気温度
の管理も重要であつた。また、第1図はジルコニ
アセンサを応用した一般的な燃焼検知のシステム
図を示し、ガスバーナ11に応用した例である。
ガスは入口12から流入しバルブ13を通りバー
ナ11で燃焼する。6は第12図で説明したジル
コニア酸素濃度センサでこの信号を増幅器7で増
幅し、第1の比較回路9により第1の設定値8と
比較し、O2センサ6の信号が第1の設定値8以
上になつたことを検出する。
As mentioned earlier, combustion is incomplete when λ<1 and oxygen deficiency occurs, but λ≫1
When this happens, that is, when there is an excess of air, a flame list phenomenon occurs, which can lead to misfires. For this reason, a device is required that not only detects oxygen deficiency as in the past, but also stops combustion when oxygen is excessive. Furthermore, since the operation of the zirconia element is greatly affected by the ambient temperature, control of the ambient temperature is also important. Further, FIG. 1 shows a general combustion detection system diagram using a zirconia sensor, and is an example of application to a gas burner 11.
Gas flows in from the inlet 12, passes through the valve 13, and is burned in the burner 11. Reference numeral 6 designates the zirconia oxygen concentration sensor described in FIG. It is detected that the value is 8 or more.

また第2の比較回路14はO2センサ出力が第
2の設定値15以下になつたことを検出するもの
で、安全回路10は前記各々の比較回路9,14
の出力が発生したときにバルブ13を閉止する信
号を出力し、バーナ11を消火する。つまりO2
センサ6の出力が設定値8と15の中間にあるとき
は正常燃焼と判断し燃焼を継続する。
Further, the second comparison circuit 14 detects when the O 2 sensor output becomes less than the second set value 15, and the safety circuit 10 is connected to each of the comparison circuits 9 and 14.
When this output occurs, a signal is output to close the valve 13, and the burner 11 is extinguished. That is O2
When the output of the sensor 6 is between the set values 8 and 15, it is determined that combustion is normal and combustion continues.

第2図にこの具体回路例を示す。直流電源16
を抵抗17,18,19,20により分圧電圧
es,e8,e15を得ている。O2センサ6はそ
の動作から図のように抵抗Riと電源eiで等価され
る。演算増幅器(以下オペアンプと呼ぶ)21と
抵抗22,23により増幅回路7を構成してお
り、電位esとO2センサの+側端子の接合点およ
びO2センサの−側端子eOがオペアンプ21の負、
正各々の入力端子に接続されている。このため
O2センサの起電力ei=Oのときは抵抗Riだけと
なり、またオペアンプ21の各々の入力端子の入
力インピーダンスは非常に高いため抵抗Riに流
れる電流はほとんど零である。このため電位eO
=esとなりオペアンプの出力電位eaもまたesと等
しくなる。次にO2センサ6に起電力eiが発生した
ときは電位eOはes−eiとなり出力eaはオペアン
プの一般的な特性よりea=es−ei(1+R23/R22)と なる。つまり抵抗22と23の比の倍率で電位ei
を増幅することになる。第1の比較器9および第
2の比較器14によりウインドコンパレータを構
成している。各々の比較器9,14はここではオ
ペアンプにより構成しているがオープンコレクタ
出力のコンパレータを使用してもよい。第1の比
較器9は、第1の設定レベルe8を正入力端子
に、増幅回路7の出力電位eaを負入力端子に接
続されている。また比較器14は第2の設定レベ
ルe15を負入力端子に、電位eaを正入力端子
に接続されている。各々の比較器9,14の出力
はNOR論理ゲート回路24に入力され、その出
力は抵抗25を通してトランジスタ26ベースに
接続されている。トランジスタ26のエミツタは
電源16のアースに、コレクタはバルブ13(こ
こでは電磁弁を使用を通して電源16の+電位に
接続されている。
FIG. 2 shows an example of this specific circuit. DC power supply 16
divided voltage by resistors 17, 18, 19, 20
es, e8, e15 are obtained. From its operation, the O 2 sensor 6 is equivalent to a resistor Ri and a power source ei as shown in the figure. An operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 21 and resistors 22 and 23 constitute an amplifier circuit 7, and the junction of the potential es and the positive terminal of the O 2 sensor and the negative terminal eO of the O 2 sensor are connected to the operational amplifier 21. negative,
positive connected to each input terminal. For this reason
When the electromotive force ei=O of the O 2 sensor, only the resistor Ri exists, and since the input impedance of each input terminal of the operational amplifier 21 is very high, the current flowing through the resistor Ri is almost zero. Therefore, the potential eO
=es, and the output potential ea of the operational amplifier also becomes equal to es. Next, when the electromotive force ei is generated in the O 2 sensor 6, the potential eO becomes es-ei, and the output ea becomes ea=es-ei (1+R23/R22) according to the general characteristics of operational amplifiers. In other words, the potential ei is multiplied by the ratio of resistors 22 and 23.
will be amplified. The first comparator 9 and the second comparator 14 constitute a window comparator. Although each of the comparators 9 and 14 is constructed of an operational amplifier here, an open collector output comparator may also be used. The first comparator 9 has the first set level e8 connected to its positive input terminal, and the output potential ea of the amplifier circuit 7 connected to its negative input terminal. Further, the comparator 14 has the second set level e15 connected to its negative input terminal, and the potential ea connected to its positive input terminal. The output of each comparator 9, 14 is input to a NOR logic gate circuit 24, the output of which is connected through a resistor 25 to the base of a transistor 26. The emitter of the transistor 26 is connected to the ground of the power supply 16, and the collector is connected to the + potential of the power supply 16 through the valve 13 (here, a solenoid valve is used).

正常燃焼時には第3図に示すように、λ=1〜
1.3で燃焼しているものとする。以上から起電力
がei1〜ei2である場合は正常燃焼と判断をす
る。
During normal combustion, as shown in Figure 3, λ=1~
Assume that combustion is occurring at 1.3. From the above, if the electromotive force is between ei1 and ei2, it is determined that combustion is normal.

起電力がei1〜ei2にあるときのオペアンプ2
1の出力eaは第4図、第5図のX部のように電
位e8とe15の間にある。このため比較器9は
ロー出力、比較器14もロー出力となりNORゲ
ート24の出力はハイ出力となるためトランジス
タ26は導通しバルブ13に通電してガスを流通
している。
Operational amplifier 2 when the electromotive force is between ei1 and ei2
The output ea of No. 1 is between the potentials e8 and e15 as shown in the X part of FIGS. 4 and 5. Therefore, the comparator 9 outputs a low output, the comparator 14 also outputs a low output, and the output of the NOR gate 24 becomes a high output, so the transistor 26 becomes conductive and the valve 13 is energized to flow gas.

ここで酸素欠乏等による不完全燃焼が発生した
場合は第3図のようにλが1より小さな値となり
出力eiはei1を越えてしまう。ここで前述のよう
に電位eaはeiに反比例するためeiが大きくなると
eaは小さな値になり、e8よりも低下する(第
4図Y部)。
If incomplete combustion occurs due to lack of oxygen or the like, λ becomes smaller than 1 as shown in FIG. 3, and the output ei exceeds ei1. Here, as mentioned above, the potential ea is inversely proportional to ei, so as ei increases,
ea becomes a small value, lower than e8 (Part Y in Figure 4).

以上から比較器9の出力はハイ、比較器14は
ロー出力となりNORゲート24の出力はローと
なりトランジスタ26は遮断しバルブ13を閉止
して燃焼を停止させる。反対に何等かの原因によ
り空気過剰になつた場合も炎のリフト現象等が発
生するため危険である。このときはλは1.3以上
となり第3図Z域に入りeiはei2以下になつてし
まう。以上からeaはe15よりも高い値となる
(第5図Z部)。これにより第2図比較器14がハ
イ出力、比較器9はロー出力となりNORゲート
はロー出力となり、バルブ13を閉止する。
From the above, the output of the comparator 9 becomes high, the output of the comparator 14 becomes low, and the output of the NOR gate 24 becomes low, cutting off the transistor 26 and closing the valve 13 to stop combustion. On the other hand, if there is too much air due to some reason, it is dangerous because a flame lift phenomenon may occur. In this case, λ becomes 1.3 or more and enters the Z region in Figure 3, and ei becomes less than ei2. From the above, ea becomes a higher value than e15 (part Z in Fig. 5). As a result, the comparator 14 in FIG. 2 has a high output, the comparator 9 has a low output, the NOR gate has a low output, and the valve 13 is closed.

以上のように第2図の回路構成にすることによ
り酸素欠乏による不完全燃焼と空気過剰による異
常燃焼のどちらが発生しても検知して燃焼を停止
することが可能であつた。
As described above, by adopting the circuit configuration shown in FIG. 2, it was possible to detect and stop combustion regardless of whether incomplete combustion due to oxygen deficiency or abnormal combustion due to excess air occurred.

発明の目的 本発明は以上のような従来の欠点を除去するも
ので、酸素不足による不完全燃焼および酸素過剰
時の異常燃焼を検知して燃焼を自動的に停止させ
る不完全燃焼検知装置を提供することを目的とす
る。
Purpose of the Invention The present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, and provides an incomplete combustion detection device that automatically stops combustion by detecting incomplete combustion due to lack of oxygen and abnormal combustion due to excess oxygen. The purpose is to

発明の構成 この目的を達成するために本発明の不完全燃焼
検知装置は、バーナの燃焼状態に応じて起電力を
発生する燃焼検知センサを使用して燃焼状態を判
定するための出力の設定レベルを2点設け、セン
サ出力がこの2点から外れたときに燃焼を停止す
る安全回路を有する構成とし、さらにセンサに外
部電源より電流を供給し、センサの内部抵抗の変
化を検出して、その温度特性によりセンサの温度
を検出可能とし、センサが安定して動作する温度
以上にあるときに安全回路が動作する構成として
ある。
Composition of the Invention To achieve this object, the incomplete combustion detection device of the present invention uses a combustion detection sensor that generates an electromotive force according to the combustion state of a burner to set an output level for determining the combustion state. The configuration includes a safety circuit that stops combustion when the sensor output deviates from these two points, and also supplies current to the sensor from an external power source to detect changes in the internal resistance of the sensor and The temperature of the sensor can be detected based on temperature characteristics, and the safety circuit operates when the temperature is above the temperature at which the sensor operates stably.

また、燃焼停止後にセンサ温度が一定レベル以
下にならなければ再点火動作に移行しない構成と
し、高温雰囲気でセンサと未燃ガスが反応して誤
検知することを防止すると共に、燃焼中のセンサ
温度の低下によりバーナの失火を検出する構成と
してある。
In addition, the structure is such that the re-ignition operation does not start unless the sensor temperature drops below a certain level after combustion has stopped, which prevents erroneous detection due to reaction between the sensor and unburned gas in a high-temperature atmosphere, and also prevents the sensor temperature during combustion. The structure is such that a misfire of the burner is detected by a decrease in the temperature.

実施例の説明 以下第6図、第7図を用いて本発明の構成の基
本動作を説明し、第8図から第11図を用いて本
発明の二つの実施例を説明する。まず第6図にお
いてセンサ6の起電力eiが最高でも0.8Vと小さな
値で第3図Z域では約mVとなり不安定になるこ
とを解決したものである。電源16からバイアス
抵抗27を介してセンサ6の電流isを供給してい
る。また第2図と同様に抵抗28,29,30,
31により基準電位esと第1、第2の比較電位e
8,e15と得ている。オペアンプ21の正入力
端子には抵抗27とセンサ6の分圧電位e0′が入
力され、負入力端子には基準電位esを抵抗22を
介して入力されており、抵抗23とで増幅回路7
を構成している。出力ea′はea′=e0′+(es−e0′)
(1+R23/R22)となる。以上からe0′とea′は比例し て変化する。このため起電力eiが大きくなると
ea′も大きくなるため第2図とは電位e8,e1
5のレベルが逆転している。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The basic operation of the structure of the present invention will be explained below using FIGS. 6 and 7, and two embodiments of the present invention will be explained using FIGS. 8 to 11. First, in FIG. 6, the electromotive force ei of the sensor 6 is a small value of 0.8V at most, and in the Z region of FIG. 3 it is about mV, which is a solution to the problem that it becomes unstable. A current is is supplied to the sensor 6 from a power source 16 via a bias resistor 27. Also, as in Fig. 2, resistors 28, 29, 30,
31, the reference potential es and the first and second comparison potentials e
8, e15 is obtained. The resistor 27 and the divided potential e0' of the sensor 6 are input to the positive input terminal of the operational amplifier 21, and the reference potential es is input to the negative input terminal via the resistor 22.
It consists of The output ea′ is ea′=e0′+(es−e0′)
(1+R23/R22). From the above, e0′ and ea′ change proportionally. Therefore, when the electromotive force ei increases,
Since ea' also increases, the potentials e8 and e1 differ from those in Figure 2.
The level of 5 is reversed.

また電流isによりセンサ6の起電力としてはei
+Ri・isとなり、第3図のZ域においてもある程
度の出力電位が得られる構成となつている。また
センサの内部抵抗Riは負の温度係数を有してい
るため着火前にセンサ6の温度が低い場合はRi
=数10〜数100MΩと大きな値となり、炎が着火
してセンサ温度が300〜400℃に加熱されるとRi
=数Kzと低下する。このため電位e0′は第7図の
ようになる。横軸に時間、縦軸にe0′を示す。着
火前は前述のようにセンサ6の温度が低くRiが
抵抗27よりも充分に大きな値となるためその
e0′はほぼ電源16と同電位となつている。時間
toで着火するとRiが低下してe0′もこれに応じて
低下していく。炎が安定に燃焼するとそのときの
温度により決定されるRiとisの積とeiの和の値で
安定する。ここで第3図のλ低下によりeiが増加
したときe0′は増加し、λ増加によるeiの低下の
場合はe0′は低下し、出力ea′が電位e8とe13
から外れたときは第2図と同様比較回路9,14
が動作し、バルブ13を閉じる動作をする。
Also, due to the current is, the electromotive force of sensor 6 is ei
+Ri·is, and the configuration is such that a certain level of output potential can be obtained even in the Z region of FIG. Also, since the internal resistance Ri of the sensor has a negative temperature coefficient, if the temperature of the sensor 6 is low before ignition, Ri
= a large value of several 10 to several 100 MΩ, and when the flame ignites and the sensor temperature is heated to 300 to 400℃, Ri
= decreases to several Kz. Therefore, the potential e0' becomes as shown in FIG. The horizontal axis shows time and the vertical axis shows e0'. Before ignition, as mentioned above, the temperature of the sensor 6 is low and Ri is a sufficiently larger value than the resistance 27.
e0' is approximately at the same potential as the power supply 16. time
When ignited at to, Ri decreases and e0′ also decreases accordingly. When the flame burns stably, it stabilizes at the value of the product of Ri and is determined by the temperature at that time and the sum of ei. Here, when ei increases due to a decrease in λ as shown in Fig. 3, e0' increases, and when ei decreases due to an increase in λ, e0' decreases, and the output ea' becomes the potential e8 and e13.
When it deviates from the range, the comparator circuits 9 and 14 are
operates to close the valve 13.

第8図の実施例では安全回路10内に温度検知
回路32を有し、この信号によりセンサ6の温度
が低いときには安全回路10が動作しない構成と
している。また温度検知回路32の温度信号は第
6図、第7図で説明したセンサ6の内部抵抗Ri
の変化を検出する構成としている。
In the embodiment shown in FIG. 8, a temperature detection circuit 32 is provided in the safety circuit 10, and the safety circuit 10 does not operate when the temperature of the sensor 6 is low based on this signal. Furthermore, the temperature signal of the temperature detection circuit 32 is determined by the internal resistance Ri of the sensor 6 explained in FIGS. 6 and 7.
The structure is configured to detect changes in .

第9図にこの具体回路例を示す。図で増幅回路
7、比較器9,14は第2図、第6図と同じ動作
であるため説明は省く。
FIG. 9 shows an example of this specific circuit. In the figure, the amplifier circuit 7 and comparators 9 and 14 operate in the same manner as in FIGS. 2 and 6, so their explanation will be omitted.

抵抗27とセンサ6の分圧電位e0′はオペアン
プ21に入力すると同時に温度検知回路32の比
較器33(オペアンプで構成)の正入力端子に入
力されている。また比較器33の負入力端子は抵
抗34,35の分圧電位eT1(第1の温度設定値)
が入力されている。出力はダイオード36抵抗3
7を通してトランジスタ26のベースに接続され
ている。前述のように第6図の回路では第7図の
特性に示すように着火後センサ6の温度が上昇す
るまでは電位e0′は高い値となり、電位e8′以上で
検出してバルブを閉じてしまうことがあつた。こ
のため着火後にタイマを動作させ一定時間安全回
路の動作を殺す方法がある。しかしこの方法では
センサ6の温度上昇時間のバラツキが大きく安全
のためにタイマ時間を長く設定する必要がある。
しかしタイマ時間が長いとタイマ動作中に不完全
燃焼になつた場合検知されなく危険であるという
問題がある。(尚第7図のe8′,e15は第6図
e8,e15を増幅回路7のゲインで入力電位
e0′に対応するように換算した値である。) 以上の問題点を解決する目的でセンサ6の内部
抵抗Riの温度特性を利用し、センサ6の温度が
一定温度以上になつた後に安全回路10を動作可
能とする構成としている。抵抗27とセンサ6の
分圧電位e0′はセンサ6の温度が低いとほとんど
電源16の電圧となつている。このときに比較器
の入力電位はeT1≪e0′となり出力はハイレベルと
なる。このためダイオード36、抵抗37を通し
てトランジスタ26にベース電位を供給するた
め、NORゲート24の出力がローレベルになつ
てもトランジスタ26は遮断されない。次にセン
サ6の温度上昇と共にRiが低下し、e0′も第7図
のように低下してくる。これにより電位eT1
Ro′となつたとき比較器33の出力はローレベル
となりダイオード36が逆バイアスとなりトラン
ジスタはNORゲート24の出力レベルに応じて
オンオフされる。以上のようにセンサ6自身の温
度を計測しているため加熱時間にバラツキがあつ
ても最適なタイミングで動作する。また第9図で
は温度検知回路の信号をe0′で検出する構成とし
ながら破線で示すようにea′により検出すること
も可能であり、また別の温度センサを設ける事も
自由である。
The divided potential e0' of the resistor 27 and the sensor 6 is input to the operational amplifier 21 and simultaneously input to the positive input terminal of the comparator 33 (consisting of an operational amplifier) of the temperature detection circuit 32. Also, the negative input terminal of the comparator 33 is connected to the divided potential e T1 (first temperature setting value) of the resistors 34 and 35.
is entered. Output is 36 diodes and 3 resistors
7 to the base of transistor 26. As mentioned above, in the circuit shown in Fig. 6, as shown in the characteristics shown in Fig. 7, the potential e0' remains high until the temperature of the sensor 6 rises after ignition, and the valve is closed when detected at a potential e8' or higher. I had to put it away. For this reason, there is a method of operating a timer after ignition to disable the safety circuit for a certain period of time. However, in this method, the temperature rise time of the sensor 6 varies widely, and for safety reasons, it is necessary to set the timer time long.
However, if the timer time is long, there is a problem in that if incomplete combustion occurs during the timer operation, it will not be detected and is dangerous. (In addition, e8' and e15 in Fig. 7 are the input potentials of e8 and e15 in Fig. 6 with the gain of the amplifier circuit 7.
This is the value converted to correspond to e0′. ) In order to solve the above problems, the temperature characteristics of the internal resistance Ri of the sensor 6 are utilized to enable the safety circuit 10 to operate after the temperature of the sensor 6 reaches a certain temperature or higher. The divided potential e0' of the resistor 27 and the sensor 6 is almost the voltage of the power supply 16 when the temperature of the sensor 6 is low. At this time, the input potential of the comparator becomes e T1 ≪ e0′, and the output becomes high level. Therefore, since the base potential is supplied to the transistor 26 through the diode 36 and the resistor 37, the transistor 26 is not cut off even if the output of the NOR gate 24 becomes low level. Next, as the temperature of the sensor 6 increases, Ri decreases, and e0' also decreases as shown in FIG. As a result, the potential e T1
When Ro' is reached, the output of the comparator 33 becomes low level, the diode 36 becomes reverse biased, and the transistor is turned on and off according to the output level of the NOR gate 24. As described above, since the temperature of the sensor 6 itself is measured, the sensor 6 operates at the optimum timing even if there are variations in the heating time. Further, in FIG. 9, the signal of the temperature detection circuit is configured to be detected at e0', but it is also possible to detect it at ea' as shown by the broken line, and it is also possible to provide another temperature sensor.

第9図では省いたがこの構成に加えて点火動作
後に動作するタイマ回路を設け一定時間後にセン
サ6の温度が上昇していなければ不着火とみなし
バルブ13を停止する回路を付加することも公知
である。
Although not shown in FIG. 9, it is also known that in addition to this configuration, a timer circuit that operates after the ignition operation is added, and if the temperature of the sensor 6 does not rise after a certain period of time, it is assumed that there is no ignition and the valve 13 is stopped. It is.

第10図の実施例では温度検知回路32により
駆動される点火信号回路38を有している。これ
はバーナ消火後センサ6の温度が高い状態で再度
点火動作を行なうとセンサ6内で触媒燃焼を行な
い、バーナ11に着火していなくても正常レベル
の起電力eiが発生して誤検出を防止するためのも
ので、センサ6の温度が一定温度(第2の設定温
度)以下になるまでは再点火動作をさせない構成
としている。
The embodiment shown in FIG. 10 has an ignition signal circuit 38 driven by a temperature detection circuit 32. This is because if the ignition operation is performed again while the temperature of the sensor 6 is high after the burner has been extinguished, catalytic combustion will occur within the sensor 6, and a normal level of electromotive force ei will be generated even if the burner 11 is not ignited, resulting in false detection. This is to prevent the re-ignition operation from occurring until the temperature of the sensor 6 falls below a certain temperature (second set temperature).

第11図にこの具体回路例を示す。ここでは第
10図の点火信号回路38を駆動する第2の設定
温度の他にバーナ11の失火を検出してバルブ1
3を閉じる第3の設定温度も設けた構成としてい
る。
FIG. 11 shows an example of this specific circuit. Here, in addition to the second set temperature that drives the ignition signal circuit 38 shown in FIG.
3 is also provided with a third set temperature.

抵抗39,40,41により第2の設定温度
eT2および第3の温度設定値eT3を設けている。eT2
およびeT3は各々比較回路42の負入力端子およ
び比較回路43の正入力端子に接続されている。
また温度信号e0′は図のように比較器42,43
に入力され、比較器43は失火検知回路を構成し
その出力はダイオード44を通してトランジスタ
26のベース電位に、またトランジスタ26のエ
ミツタはダイオード45を通して電源16の一端
子にアースされている。同様に比較器42の出力
は点火信号回路38に駆動信号を出力する。
The second set temperature is set by resistors 39, 40, and 41.
e T2 and a third temperature set value e T3 are provided. e T2
and e T3 are connected to the negative input terminal of the comparison circuit 42 and the positive input terminal of the comparison circuit 43, respectively.
Also, the temperature signal e0' is sent to the comparators 42 and 43 as shown in the figure.
The comparator 43 constitutes a misfire detection circuit, the output of which is connected to the base potential of the transistor 26 through a diode 44, and the emitter of the transistor 26 is connected to one terminal of the power supply 16 through a diode 45. Similarly, the output of comparator 42 provides a drive signal to ignition signal circuit 38.

今、正常燃焼時にはセンサ6の温度が高く電位
e0′<eT3<eT2となつているため比較器43の出力
はハイとなりダイオード44が逆バイアスされ、
トランジスタ26はNORゲート24の出力に応
じて動作する。また比較器42はロー出力となり
点火信号回路38も駆動されない。ここで何等か
の理由でバーナ11が失火した場合はセンサ6の
温度が低下するため電位e0′は上昇していく。こ
れにより電位eT3<e0′<eT2となり比較器43はロ
ー出力となる。以上からトランジスタ26のベー
ス電位はダイオード44を通して電源16にアー
スされるため遮断されバルブ13を閉じる。しか
しこのときはまだ比較器42はロー出力であり点
火動作は行なわない。
Now, during normal combustion, the temperature of sensor 6 is high and the potential is high.
Since e0'<e T3 <e T2 , the output of the comparator 43 becomes high and the diode 44 is reverse biased.
Transistor 26 operates in response to the output of NOR gate 24. Further, the comparator 42 outputs a low output, and the ignition signal circuit 38 is also not driven. If the burner 11 misfires for some reason, the temperature of the sensor 6 decreases and the potential e0' increases. As a result, the potential e T3 <e0'< e T2 and the comparator 43 becomes a low output. From the above, the base potential of the transistor 26 is grounded to the power supply 16 through the diode 44, so that it is cut off and the valve 13 is closed. However, at this time, the comparator 42 still has a low output and no ignition operation is performed.

センサ6の温度がさらに低下して電位eT3<eT2
<e0′となつたときに比較器42がハイ出力とな
り点火信号回路を駆動する。これにより図示して
いないが点火器が動作してバーナ11に再点火を
行なう。また点火信号回路はバルブ13を開くと
同時に比較器43の回路をリセツトする構成も内
蔵されている。
The temperature of sensor 6 further decreases and the potential e T3 < e T2
When <e0', the comparator 42 becomes a high output and drives the ignition signal circuit. As a result, an igniter (not shown) operates to reignite the burner 11. The ignition signal circuit also has a built-in structure that resets the comparator 43 circuit at the same time as the valve 13 is opened.

また第11図の構成に加えて第9図で説明した
構成も付加する事も可能であるし、第11図の比
較器42,43を各々単独で実用する事も容易で
ある。
In addition to the configuration shown in FIG. 11, it is also possible to add the configuration explained in FIG. 9, and it is also easy to put the comparators 42 and 43 in FIG. 11 into practical use individually.

尚、以上の実施例ではガスバーナを例にして説
明してきたがこれが石油バーナであつても全く同
様のことが言える。またバルブ13は石油の場合
は給油ポンプであつても問題ない。さらに燃焼方
式も各種のものに応用してもさしつかえない。
Although the above embodiments have been explained using a gas burner as an example, the same applies even if the burner is an oil burner. Further, in the case of petroleum, the valve 13 may be a fuel pump without any problem. Furthermore, the combustion method can also be applied to various types of things.

発明の効果 以上説明したように本発明の不完全燃焼検知装
置は次のような効果を有する。
Effects of the Invention As explained above, the incomplete combustion detection device of the present invention has the following effects.

1 燃焼検知センサの検知レベルを2点設け、正
常時この2レベル内にセンサ出力がある構成と
したため酸素不足による不完全燃焼、および酸
素過剰による異常燃焼のいずれも検知可能とし
燃焼を停止する構成であるため安全性が高い。
1 The combustion detection sensor has two detection levels, and the sensor output is within these two levels under normal conditions, so it is possible to detect both incomplete combustion due to lack of oxygen and abnormal combustion due to excess oxygen, and to stop combustion. Therefore, it is highly safe.

2 センサに外部よりバイアス電流を流す構成と
することによりセンサ出力の安定性を向上し誤
検知や検知ミスが防げる。
2. By configuring the sensor to flow a bias current from the outside, the stability of the sensor output can be improved and false detections and detection errors can be prevented.

3 上述のバイアス電流を流す構成とすることに
よりセンサ温度も計測可能となり、燃焼初期の
不安定時に不完全燃焼によりバーナを停止する
安全回路の動作を禁止する回路と設けることに
より、センサ温度が十分に上昇してから動作す
るため誤動作を防げる。
3. By configuring the bias current as described above to flow, the sensor temperature can also be measured, and by providing a circuit that prohibits the operation of the safety circuit that stops the burner due to incomplete combustion during unstable initial combustion, the sensor temperature can be sufficiently measured. This prevents malfunctions since it starts operating after the temperature rises to .

4 また温度が十分に冷えてから再点火動作に移
行する点火信号回路を有する構成にすることで
高温センサで未燃ガスが触媒燃焼を行ない誤検
知する事をなくし信頼性を向上した。
4. Also, by adopting a configuration that includes an ignition signal circuit that shifts to re-ignition operation after the temperature has cooled sufficiently, reliability is improved by eliminating the possibility of erroneous detection due to catalytic combustion of unburned gas by the high-temperature sensor.

5 さらにセンサ温度によりバーナの失火の検知
も可能となり他に火炎センサを付加する必要が
なく構成が簡単である。
5. Furthermore, it is possible to detect burner misfire based on the sensor temperature, and there is no need to add another flame sensor, resulting in a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す制御システム
図、第2図は同具体回路図、第3図はジルコニア
酸素濃度センサの特性図、第4図、第5図は第2
図の回路の動作説明図、第6図は他の具体回路例
を示す回路図、第7図はその動作説明図、第8図
は他の実施例を示すシステム図、第9図はその具
体回路図、第10図はさらに他の実施例を示すシ
ステム図、第11図はその具体回路図、第12図
はジルコニア酸素濃度センサの一例を示す断面
図、第13図はその動作説明図、第14図は従来
の制御システムを示すブロツク図である。 6……燃焼検知センサ、8,e8……第1の設
定レベル、9……第1の比較回路、10……安全
回路、14……第2の比較回路、15,e15…
…第2の設定レベル、16……外部電源、27…
…バイアス抵抗(バイアス回路)、32……温度
検知回路、38……点火信号回路、43……比較
器(失火検知回路)、eT1……第1の設定温度、
eT2……第2の設定温度、eT3……第3の設定温
度。
Fig. 1 is a control system diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a specific circuit diagram of the same, Fig. 3 is a characteristic diagram of a zirconia oxygen concentration sensor, and Figs.
6 is a circuit diagram showing another specific example of the circuit, FIG. 7 is a diagram explaining its operation, FIG. 8 is a system diagram showing another embodiment, and FIG. 9 is a specific example of the circuit. A circuit diagram, FIG. 10 is a system diagram showing another embodiment, FIG. 11 is a specific circuit diagram thereof, FIG. 12 is a sectional view showing an example of a zirconia oxygen concentration sensor, and FIG. 13 is an explanatory diagram of its operation. FIG. 14 is a block diagram showing a conventional control system. 6... Combustion detection sensor, 8, e8... First setting level, 9... First comparison circuit, 10... Safety circuit, 14... Second comparison circuit, 15, e15...
...Second setting level, 16...External power supply, 27...
... Bias resistor (bias circuit), 32 ... Temperature detection circuit, 38 ... Ignition signal circuit, 43 ... Comparator (misfire detection circuit), e T1 ... First set temperature,
e T2 ...Second set temperature, e T3 ...Third set temperature.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 バーナの燃焼状態を検知して起電力を発生す
る燃焼検知センサと、前記燃焼検知センサの出力
が予め定められた第1の設定レベル以上になつた
ことを検出する第1の比較回路と、第2の設定レ
ベル以下になつたことを検出する第2の比較回路
とを有し、前記第1および第2の比較回路のいず
れかの出力を検出して燃焼を停止する信号を出力
する安全回路を有し、前記燃焼検知センサには、
外部電源より電流を通電するバイアス回路を有す
る構成とすると共に、前記安全回路は、燃焼検知
センサの温度を検出する温度検知回路を有し、前
記温度検知回路の出力により燃焼検知センサの温
度が第1の設定温度以上にあるときに動作する構
成とした不完全燃焼検知装置。 2 バーナの燃焼状態を検知して起電力を発生す
る燃焼検知センサと、前記燃焼検知センサの出力
が予め定められた第1の設定レベル以上になつた
ことを検出する第1の比較回路と、第2の設定レ
ベル以下になつたことを検出する第2の比較回路
とを有し、前記第1および第2の比較回路のいず
れかの出力を検出して燃焼を停止する信号を出力
する安全回路を有し、前記燃焼検知センサには、
外部電源より電流を通電するバイアス回路を有す
る構成とすると共に、前記安全回路は、燃焼検知
センサの温度を検出する温度検知回路を有し、前
記温度検知回路の出力により燃焼検知センサの温
度が第2の設定温度以下にあるときにバーナの燃
焼を開始させる信号を出力する点火信号回路と、
前記温度検知回路の出力により燃焼検知センサの
温度が第3の設定温度以下になつたときに燃焼を
停止する信号を出力する失火検知回路を有する構
成とした不完全燃焼検知装置。
[Claims] 1. A combustion detection sensor that detects the combustion state of the burner and generates an electromotive force, and a combustion detection sensor that detects that the output of the combustion detection sensor has exceeded a predetermined first setting level. The combustion engine has a first comparison circuit and a second comparison circuit that detects that the level has fallen below a second set level, and stops combustion by detecting the output of either the first or second comparison circuit. The combustion detection sensor has a safety circuit that outputs a signal to
The safety circuit includes a bias circuit that supplies current from an external power source, and the safety circuit includes a temperature detection circuit that detects the temperature of the combustion detection sensor, and the temperature of the combustion detection sensor is determined by the output of the temperature detection circuit. An incomplete combustion detection device configured to operate when the temperature is higher than a set temperature. 2. A combustion detection sensor that detects the combustion state of the burner and generates an electromotive force, and a first comparison circuit that detects that the output of the combustion detection sensor has exceeded a predetermined first setting level; and a second comparison circuit that detects that the temperature has fallen below a second set level, and detects the output of either of the first and second comparison circuits and outputs a signal to stop combustion. The combustion detection sensor has a circuit, and the combustion detection sensor includes:
The safety circuit includes a bias circuit that supplies current from an external power source, and the safety circuit includes a temperature detection circuit that detects the temperature of the combustion detection sensor, and the temperature of the combustion detection sensor is determined by the output of the temperature detection circuit. an ignition signal circuit that outputs a signal to start combustion of the burner when the temperature is below the set temperature of No. 2;
An incomplete combustion detection device configured to include a misfire detection circuit that outputs a signal to stop combustion when the temperature of the combustion detection sensor becomes equal to or lower than a third set temperature based on the output of the temperature detection circuit.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5568528A (en) * 1978-11-16 1980-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Combustion safety device

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