JPH0233008Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 この考案は、金属酸化物半導体の抵抗値の変化
を利用したガスセンサにより、バーナーと熱交換
器とを有する燃焼機器の不完全燃焼を検出するよ
うにした燃焼安全装置の改良に関する。この考案
はさらに詳細には、ガスセンサの温度依存性の補
償に関する。

〔従来技術〕

バーナーと熱交換器とを有する燃焼機器の不完
全燃焼を、ガスセンサにより検出する技術が知ら
れている（例えば特公昭55−39729号）。

考案者らがこの技術について検討したところ、
ガスセンサの出力は加熱温度により山状に変化
し、特定の温度で出力の極大値が生ずることがわ
かつた（第３図参照）。出力の温度依存性が山状
の特異なもので有るため、補償も困難で有る。例
えば、サーミスタによりガスセンサの出力を補償
することは周知で有るが（特公昭56−1580号等）、
山状の出力に対してはそのままでは適用できな
い。

〔考案の課題〕

この考案は、単一の感温抵抗体によりガスセン
サの出力の山状の温度依存性を補償することを目
的とする。

〔考案の構成〕

この考案では、バーナーと熱交換器とを有する
燃焼機器からの排ガス流路中に、金属酸化物半導
体の抵抗値の変化を利用したガスセンサを設置し
て不完全燃焼を検出する。ここでガスセンサの加
熱温度は、排ガスの温度変化により変動し、特定
の温度を中心として山状に変化する。

サーミスタや白金測温抵抗体の感温抵抗体に抵
抗を直列に接続して温度補償片とする。ここで感
温抵抗体の抵抗値から、ガスセンサの加熱温度が
出力の極大値が生ずる温度以上であるか否かを検
出して、その温度以上である時と以下である時と
で温度補償片への電流の導通方向を逆転させる。
このようにすると温度補償片の出力は、高温側と
低温側とで逆の温度依存性を示すようになり、ガ
スセンサの出力の温度依存性に応じた補償が行わ
れる。

〔第１の実施例〕 第１図ａ，ｂから第３図に最初の実施例を示
す。図において２は電源で、その出力（＋V_CC）
により装置を動作させる。４は金属酸化物半導体
の抵抗値の変化を利用したガスセンサで、ここで
はSnO₂に0.5wt％のPdを添加したｎ形半導体か
らなるものを用いる。なお他の金属酸化物半導体
として、ZnOやIn₂O₃等のｎ形のものや、CoOや
NiO等のｐ形のものを用いても良い。ガスセンサ
４には負荷抵抗R₁，R₂を接続して、その電気伝
導度の増大を出力として取り出し、抵抗R₃とコ
ンデンサＣ１との積分回路により一時的ノイズを
除去する。

６は、NTCサーミスタ８に抵抗R₄を直列に接
続した温度補償片で、その中点から分圧出力を取
り出す。NTCサーミスタ８は、PTCサーミスタ
や白金測温抵抗体等に代えることもでき、その場
合はサーミスタ８と抵抗R₄の接続を逆転させる。
また温度補償片６からの出力の取り出しは任意の
ものを用いることが出来る。例えば第１図ｂに示
すように、NTCサーミスタ８に並列に温度係数
の補償用抵抗R₅を接続し、可変抵抗R₆と抵抗R₇
の並列片を設けて、抵抗R₇への印加電圧を分割
して出力とするようにし、温度補償片１０を用い
ても良い。

温度補償片６の両端には、スイツチング要素と
して４つのトランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄を
接続する。スイツチング要素はこれに限られるも
のではなく、リレー等のものを用いても良い。

温度補償片６を抵抗R₈，R₉，R₁₀とともにブリ
ツジ回路に組み込み、その出力を温度検出手段と
してのコンパレータＡ１に入力する。コンパレー
タＡ１では、ガスセンサ４の加熱温度が出力の極
大値を生ずる温度以上であるか否かを、つまりガ
スセンサ４の加熱温度が山の低温側のスロープに
あるか高温側のスロープにあるかを検出する。そ
して低温側ではトランジスタTr₁，Tr₂をオンさ
せ、高温側では、トランジスタTr₅を利用して、
トランジスタTr₃，Tr₄をオンさせる。この結果、
低温側では抵抗R₄への印加電圧が、高温側では
サーミスタ８への印加電圧が、出力となる。なお
温度補償片６の出力を不連続に変化させないた
め、サーミスタ８と抵抗R₄への電圧が等しい時
にトランジスタTr₁等をオン−オフさせる。

温度補償片６の出力を、抵抗R₁₁とコンデンＣ
２とからなるノイズ除去回路を介して取り出し、
ガスセンサ４の温度補償用出力とする。コンパレ
ータＡ２で不完全燃焼の有無を検出し、燃料遮断
用の電磁弁１２を制御する。電磁弁１２は、ブザ
ーや光ダイオード等に代えても良い。

燃焼機器への組み付けを第２図により説明す
る。図において０２はバーナー、０４は熱交換器
で、熱交換器０４の後流もしくは内部の排ガス流
路中にガスセンサ４を設置し、ガスセンサ４を動
作温度に加熱するとともに排ガス中の不完全燃焼
成分、主としてCOを検出する。またサーミスタ
８を適宜の位置に配置し、ガスセンサ４の温度を
検出する。さらに１４は第１図ａに示した制御回
路で有る。ここでガスセンサ４の加熱温度は、出
力の極大値付近、出力の山の頂状付近、とするこ
とが好ましい。

第３図により、実施例の動作を説明する。バー
ナー０２に着火すると、ガスセンサ４は動作温度
に加熱され、不完全燃焼の検出が始まる。ガスセ
ンサ４からコンパレータＡ２への入力を図に示す
と、正常燃焼（CO約30ppm）から不完全燃焼
（CO約600ppm）への移行に伴い、入力が増大し
て電磁弁１２が動作する。

ここでガスセンサ４の出力は温度により山状に
変化し、例えば120℃付近では出力は極大となる。
温度変化の低温側では、トランジスタTr₁，Tr₂
がオンし、抵抗R₄への印加電圧が補償出力とし
て用いられる。この出力（曲線２１）は、温度と
とともに増大し、ガスセンサの出力V_RLの温度依
存性を補償する。高温側ではトランジスタTr₃，
Tr₄がオンし、NTCサーミスタ８への印加電圧
が補償出力として用いられる。この出力は曲線２
２のように変化し、温度とともに減少する。ここ
でトランジスタTr₁等のオン・オフの切り替え
は、抵抗R₄とサーミスタ８とへの印加電圧が等
しい時に行われ、補償出力に不連続なギヤツプは
生じない。

なおこの実施例では、ガスセンサ４としてｎ形
半導体を用いたので、ガスセンサ４の電気伝導度
が出力となる。ｐ形半導体を用いる場合、電気伝
導度に代えてガスセンサ４の抵抗値の増大を出力
とするようにすれば良い。ｎ形半導体の場合電気
伝導度が山状に変化する出力となるが、ｐ形半導
体の場合は、抵抗値が出力となり、その出力は加
熱温度とともに山状に変化する。

〔第２の実施例〕 第４図の実施例では、温度補償片１０６により
ガスセンサ４の出力を直接に補償して、温度依存
性の小さな出力をコンパレータＡ２に加える。こ
のため負荷抵抗R₁，R₂と、抵抗R₈および温度補
償片１０６とでブリツジ回路を構成し、その出力
によりコンパレータＡ１を動作させる。そして低
温側では、スイツチング要素としてのリレー１０
８のＳ１，Ｓ２接点をａ側に接続し、高温側では
ｂ側に接続する。低温側ではガスセンサ４の電気
伝導度は温度とともに増すが、NTCサーミスタ
８の抵抗値が温度とともに減少して補償が行われ
る。高温側では、ガスセンサ４の電気伝導度は温
度とともに減少するが、抵抗R₄への印加電圧が
温度とともに増して補償が行われる。他の点で
は、この実施例は先の実施例と同様の注意に従つ
て構成すあれば良い。

〔考案の効果〕

この考案では、ガスセンサの特異な温度依存性
を補償することができ、不完全燃焼の検出精度を
向上させる。そして季節変化による気温変動や、
バーナーの火力の変更等による誤差要因を除くこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは実施例の回路図、第１図ｂは変形例
の要部回路図、第２図および第３図はそれぞれ第
１図ａの実施例の正面図および特性図で有る。第
４図は他の実施例の回路図で有る。 ４…ガスセンサ、６，１０，１０６…温度補償
片、１２…電磁弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 バーナーと熱交換器とを有する燃焼機器からの
   排ガス流路中に、金属酸化物半導体の抵抗値の変
   化を利用したガスセンサを設置して不完全燃焼を
   検出するようにした装置において、 前記ガスセンサはその出力が加熱温度により山
   状に変化して特定の温度で出力の極大値が生ずる
   もので有り、 かつ感温抵抗体に抵抗を直列に接続した温度補
   償片と、 この感温抵抗体の抵抗値からガスセンサの加熱
   温度が出力の極大値を生ずる温度以上であるか否
   かを検出する温度検出手段と、 温度検出手段の出力により動作して、温度補償
   片への電流の導通方向を逆転させるスイツチング
   要素とを設けて、 温度補償片から、ガスセンサの加熱温度が出力
   の極大値を生ずる温度以上である時と温度以下で
   ある時とで、温度により逆方向に変化する温度補
   償出力を取り出すように構成したことを特徴とす
   る燃焼安全装置。