JPH0233009Y2 - - 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
はより詳細には、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、
ガスセンサの出力には特定の温度でピークが生
じ、出力は温度により山状に変化することがわか
つた（第３図参照）。ガスセンサの出力の温度依
存性をサーミスタ等で補償することは周知である
が、例えば特公昭56−1580号、出力の温度依存性
が温度により正から負へと反転するため、有効な
補償は難しい。

〔考案の課題〕

この考案の課題は、ガスセンサの出力の山状の
温度依存性を補償する点に有る。

〔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ガスセンサを設置
し、不完全燃焼を検出する。不完全燃焼時には、
電磁弁やブザー、発光ダイオード等の検出負荷を
動作させる。

ガスセンサの加熱温度は、排ガスの温度変動等
により変化し、その出力は特定の温度でピークを
示して山状に変化する。感温抵抗体に抵抗を直列
に接続した２つの温度補償片を設け、その一方に
よりピークより低温側の出力を、他方によりピー
クより高温側の出力を補償する。温度補償片中の
少くとも一方の感温抵抗体の抵抗値から、ガスセ
ンサの温度がピーク温度以上であるか否かを検出
し、スイツチング要素により温度補償片を選択し
て、温度補償を行う。なおここで一旦温度補償片
が選択された場合、選択された温度補償片をいか
に用いるかは周知で有り、この明細書の開示やサ
ーミスタ等による温度補償の周知技術に従つて補
償を行うことが出来る。

〔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R_Lを接続し、コンデンサＣ１と抵抗
R₁とからなるノイズ除去用の積分回路を介して
出力を取り出す。

感温抵抗体の例としてのNTCサーミスタ６と、
抵抗R₂との直列片により第１の温度補償片を、
NTCサーミスタ８と抵抗R₃との直列片により第
２の温度補償片を、構成する。NTCサーミスタ
６，８は、PTCサーミスタや白金測温抵抗体等
に置換することもできるが、その場合はサーミス
タ等と抵抗との配置を逆転させる。温度補償片の
構成は第１図ａのものに限られるものではなく、
例えば第１図ｂのように構成しても良い。この変
形例では、サーミスタ６，８にそれぞれ温度係数
の補償用抵抗R₄，R₅を並列に接続したものを、
可変抵抗R₆と抵抗R₈との並列片、あるい可変抵
抗R₇と抵抗R₉との並列片、とに直列に接続して、
２つの温度補償片とする。

２つの温度補償片をブリツジ回路に組みこみ、
その出力からガスセンサ４の加熱温度が出力のピ
ーク温度より高温か低温かを、温度検出手段とし
てのコンパレータＡ１により検出する。コンパレ
ータＡ１の動作点で２つの温度補償片の出力ａ，
ｂが連続するように、抵抗R₂，R₃等の値を定め
る。このために、コンパレータＡ１の動作点で、
出力ａ，ｂが一致するようにしておけば良い。

コンパレータＡ１の出力により、スイツチング
要素の例としてのリレー１０を動作させ、低温側
ではスイツチＳが出力ａ側に、高温側ではスイツ
チＳが出力ｂ側に、接続されるようにする。なお
リレー１０は、スイツチングトランジスタ等の他
のスイツチング要素に代えても良い。

温度補償片からの出力に含まれるノイズを抵抗
R₁₀とコンデンサＣ２とからなる積分回路で除去
し、コンパレータＡ２によりガスセンサ４からの
出力と比較し比較し不完全燃焼の検出を行う。そ
して不完全燃焼時には、検出負荷の例としての電
磁弁１２を閉じ、燃焼を停止させる。

第２図に、この装置の燃焼機器への組み付けを
示す。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等の排ガ
ス流路中にガスセンサ４を設置する。サーミスタ
６，８を適宜の位置に設けて、ガスセンサ４の加
熱温度を検出するとともに、これらを第１図ａの
制御回路１４に接続する。

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は例えば
120℃に加熱され不完全燃焼の検出が始まる。

正常燃焼時の排ガス（CO濃度約30ppm）およ
び不完全燃焼時の排ガス（CO濃度約600ppm）中
での、ガスセンサ４からの出力を第(3)図に示す。
ガスセンサ４の出力は120℃付近で極大値を示し、
その両側では山状に変化する。ところでガスセン
サ４の加熱温度は、季節の変化による気温の変
動、バーナー０２の火力の変更、あるいは熱交換
器０４への被加熱流体の流量変化、等により変動
する。

ガスセンサ４の加熱温度が120℃以上かどうか
をコンパレータＡ１により検出し、リレー１０を
介して第１の温度補償片と第２の温度補償片とを
切り替える。そして120℃以下では第１の温度補
償片の出力（曲線２１）により、120℃以上では
第２の温度補償片の出力（曲線２２）により、ガ
スセンサ４の出力の温度依存性を補償する。

なお以上の説明では、ガスセンサ４の特定の材
料について説明したが、材料を変更した場合も特
定の温度で出力のピークが生じ、出力が山状に変
化することは変らない。次に、ｎ形金属酸化物半
導体の場合は不完全燃焼により電気伝導度が増大
して出力が山状に変化する。一方ｐ形金属酸化物
半導体の場合は、抵抗値が増大して出力が山状に
変化する。そしてｐ形半導体を用いる場合は、電
気伝導度の増代に代えて、抵抗値の増大と出力と
するように構成すれば、他の点は同様にして実施
することが出来る。

〔他の実施例〕

第４図の実施例では、ガスセンサ４の負荷抵抗
R_Lに並列に第１と第２の温度補償片を配置した
もので有る。この実施例では、負荷抵抗R_Lへの
印加電圧を、抵抗R₂とNTCサーミスタ６、ある
いはNTCサーミスタ８と抵抗R₃とにより分圧
し、低温側ではサーミスタ６への印加電圧を、高
温側では抵抗R₃への印加電圧を、出力として取
り出す。このようにすると、ガスセンサ４の出力
の温度依存性は、低温側ではサーミスタ６の負荷
抵抗温度係数により、高温側ではサーミスタ８の
温度係数により、補償され、温度依存性の小さな
出力が得られる。なお他の点では先の実施例と同
様で有る。

〔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
を補償出来、不完全燃焼の検出精度を向上させる
ことが出来る。そしてこのようにすれば、季節の
変化やバーナーの火力変化等による、検出誤差を
小さくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは実施例の装置の回路図、第１図ｂは
変形例の要部回路図、第２図は第１図ａの実施例
の正面図、第３図は第１図ｂの実施例の特性図、
第４図は他の実施例の回路図で有る。 ４…ガスセンサ、６，８…NTCサーミスタ、
Ａ１，Ａ２…コンパレータ、１０…リレー、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
   ものであるとともに、 感温抵抗体に抵抗を直列に接続したものであつ
   て、かつ出力の極大値が生ずる温度以下の温度で
   のガスセンサの出力を補償するための第１の温度
   補償片と、 感温抵抗体に抵抗を直列に接続したものであつ
   て、かつ出力の極大値が生ずる温度以上の温度で
   のガスセンサの出力を補償するための第２の温度
   補償片と、 これらの温度補償片中の少くとも一方の感温抵
   抗体の抵抗値から、ガスセンサの加熱温度が出力
   の極大値が生ずる温度以上であるか否かを検出す
   るための温度検出手段と、 この温度検出手段の出力により動作して一方の
   温度補償片を選択するためのスイツチング要素、
   とを設けたことを特徴とする燃焼安全装置。