JPH0138209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス、石油等の燃焼機器の不完全燃焼
を検知する燃焼状態検知装置に関し、特にジルコ
ニア（ZrO₂）を用いた酸素濃炎電池を検知器と
して使用したものである。

従来例の構成とその問題点 近年ジルコニアセンサは、空燃比λ≦１の点で
起電力が約0Vから0.8Vに急変するため、燃焼機
器の燃焼状態検知に応用されはじめている。この
場合ジルコニア素子の内部抵抗の温度変化を利用
してバーナの着火検知と兼用する事が多い。第１
図にこの検知回路の例を示す。１はジルコニア素
子で起電力e_iと内部抵抗R_iで等価される。２はジ
ルコニア素子と直列に接続された直列抵抗（R_s）
で直流電源（e_p）３に接続されている。ａ，ｂは
検知出力端子を示す。今、燃焼前には内部抵抗R_i
が数100MΩとなり直列抵抗２よりも十分に大き
く、出力電位は直流電源３とほぼ同等となる。バ
ーナが燃焼すると温度により内部抵抗R_iが低下
し、直列抵抗２よりも十分に小さな値となり直列
抵抗２と内部抵抗R_iの分圧電位はほとんど零とな
り、バーナが燃焼したことを検知できる。今バー
ナの燃焼空気が不足すると空燃比がλ≦１となり
起電力e_iを発生する。このため出力端子電圧e₀は
e_p・R_i／R_s＋R_i＋e_iとなりR_i≪R_sのため、e₀≒e_iとなり
、 e₀の値により不完全燃焼を検知できる。

しかし、内部抵抗R_iは素子の雰囲気温度に大き
く作用され例えば素子の温度が低ければR_iが増加
し、分圧電位が高くなつて起電力e_iがなくても内
部抵抗R_iと直列抵抗２の分圧電位がe_iと同等とな
り不完全燃焼との判別ができなくなるという問題
があつた。

発明の目的 本発明は以上のような従来例の問題点を解決す
るものでジルコニアセンサを使用したとき、セン
サの雰囲気温度に影響されることなくバーナの着
火検知と不完全燃焼検知を併せて検知可能とする
ことを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、着火検知
時には外部電源より電圧を印加してセンサの内部
抵抗R_iの変化を検知し、着火後は外部電源印加を
停止するスイツチ回路を設けセンサの起電力e_iの
みを検知可能とした。これにより通常燃焼中にセ
ンサの雰囲気温度が変化しても確実に不完全燃焼
を検知可能となるという作用を有する。

実施例の説明 以下、図に従つて本発明の実施例を説明する。
第２図において、直列抵抗２はスイツチングトラ
ンジスタ４を介して直流電源３に接続されてい
る。ジルコニアセンサ１と直列抵抗２の接続点ａ
は着火検知部Ｙと検知回路部Ｚの比較器５，６の
各々の負入力端子に接続されている。比較器５，
６は一般周知の２入力オープンコレクタ出力のコ
ンパレータである。比較器５の正入力端子には抵
抗７，８の分圧電位ｃが入力され、出力ｄは抵抗
９により電源e_pにプルアツプされている。同時に
抵抗１０，１１の分圧電位がトランジスタ４のベ
ースに入力されている。また比較器６の正入力端
子は抵抗１２，１３の分圧電位ｆが入力され、出
力ｇは抵抗１４でプルアツプされている。抵抗１
５は正帰還用の抵抗である。１６はバーナの運転
開始時に強制的にトランジスタ４を導通させるコ
ンデンサである。

次に動作を説明していく。出力ｄは着火検知出
力である。バーナ（図示せず）が燃焼していない
時はジルコニアセンサ１の温度が低く、内部抵抗
R_iが直列抵抗２に対して非常に大きな値となる。
このため電位ａ≫ｃとなり出力ｄはロ―出力とな
つている。以上からトランジスタ４は抵抗１０を
通してベース電流が流れ導通を続ける。ここでバ
ーナが着火しセンサ１が加熱されるに従つて内部
抵抗R_iが低下し電位ａも低下していく。これによ
り電位ａ≦ｃとなり出力ｄはハイとなり着火を検
知する。出力ｄがハイになればトランジスタ４の
ベース電流が流れなくなり遮断する。これにより
電源３からの電流供給が停止され電位ａとｂの間
にはセンサ１の内部抵抗R_iに無関係に起電力e_iの
みが検出できる。

ジルコニアセンサ１はバーナが空燃比λ＞１で
燃焼している時には起電力e_i≒０であり、酸欠等
によりλ≦１となつた時に急激に起電力が発生し
てe_i≒0.8Vとなる。電位ｆは0.8V以下の任意の値
に設計されている。正常燃焼時は電位ａ＜ｆであ
り出力ｇはハイ出力となつている。ここでバーナ
が不完全燃焼となり電位ａ≧ｆとなつたとき出力
ｇがローとなり不完全燃焼を検知する。比較器
５，６の出力ｄ，ｇは例えばマイクロコンピユー
タ（図示せず）等に入力され、これに応じて所定
の燃焼シーケンスを実行する。ここではトランジ
スタ４の制御はｄ電位に応じて行なわれているが
他の信号により駆動してもよく例えばマイクロコ
ンピユータにより制御することも容易である。

以上の構成によりバーナの着火検知時にはスイ
ツチングトランジスタ４は導通してセンサ１の内
部抵抗R_iの変化を検出し、着火後はスイツチ４は
遮断して内部抵抗R_iの変化に無関係に起電力e_iを
検出可能となる。

発明の効果 以上説明してきたように本発明燃焼状態検知装
置はジルコニアセンサの内部抵抗変化にバーナの
着火検知を行ない、起電力で不完全燃焼を行なう
構成とし、このために内部抵抗検出用の直列抵抗
R_sを電源e_pと断続するスイツチ回路を設けること
により、着火後にジルコニアセンサの雰囲気温度
が変化して起電力e_iが内部抵抗R_iの影響を受けて
誤差を生じることがなくなるため、正確な不完全
燃焼検知が可能となる。またジルコニアセンサ一
本で着火検知と不完全検知を兼ねるため構成が簡
単で安価な燃焼状態検知装置が信頼性高く実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はジルコニアセンサを用いた従来の不完
全燃焼検知回路の要部回路図、第２図は本発明の
一実施例を示す要部回路図である。 １……ジルコニアセンサ（燃焼状態検知セン
サ）、２……直列抵抗（R_s）、３……電源回路、
４……スイツチングトランジスタ（スイツチ回
路）、Ｙ……着火検知部、Ｚ……検知回路部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナの燃焼火炎の燃焼状態を検知して起電
   力を発生するジルコニアなどを用いた酸素濃淡電
   池型の燃焼状態検知センサと、前記燃焼状態検知
   センサに直列抵抗を介して電圧を印加する電源回
   路と、前記燃焼状態検知センサの内部抵抗を計測
   してその温度特性によりバーナの着火検知をする
   着火検知部と、前記着火検知部の着火信号により
   燃焼状態検知センサへの電圧の印加を停止するス
   イツチ回路と、前記燃焼状態検知センサの起電力
   を検出して前記バーナの燃焼状態を判定する検知
   回路部とからなる燃焼状態検知装置。