JPH086920B2 - 燃焼検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、温風暖房器等の燃焼検出装置に関するも
ので、特に微弱燃焼ときの酸欠検出特性の改良を図った
ものである。

〔従来の技術〕

近年、石油ファンヒーター等の家庭用温風暖房器は、
普及率の増加に伴い、狭い部屋で使用されたり、秋口ま
たは春光などの比較的暖かい時期に使用される機会が多
くなってきたため、それに使用される燃焼器も燃焼量を
絞り込んだときの下限の燃焼量をできるだけ少なくする
ということが望まれている。

燃焼量を低下させるためには、燃焼器の特性も去るこ
とながら、安全性確保のため安定した酸欠検出を行うこ
とができる燃焼検出装置が必要とされていた。

従来この種の燃焼検出装置は、例えば特開平１−2634
15号公報に示されているとおり、弱燃焼時の燃焼検出部
からの信号V_fが、酸欠等の異常燃焼により、弱燃焼時の
酸欠レベルV₁以下になったとき、短時間だけ強制的に強
燃焼とし、炎の整流作用を良好にして燃焼検出部からの
出力が充分得られる状態にしてから強燃焼時の酸欠レベ
ルと比較するという酸欠検出方法をとっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の装置では、弱燃焼時の燃焼量をさ
らに低下させて燃焼させようとしたとき（微弱燃焼）、
炎の整流作用が悪くなり正常時の燃焼検出部からの信号
V_fと酸欠レベルV₁との差が小さくなり、燃焼器の製造上
のバラツキ等によりV_fがさらに低下すると、正常時でも
弱燃焼から強燃焼に変化してしまい、燃焼音が高くなる
とともに、室温が上昇するという課題を有していた。

また、上記課題を解決するために、酸欠レベルV₁を低
い値に設定すると、酸欠状態になって異常燃焼になって
もV_fがV₁以下にならないため、強燃焼にならず、燃焼を
停止しないため酸欠事故を引き起こすなど安全上の問題
点があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、弱燃焼時の燃焼量をさらに低下させて微弱
燃焼にして燃焼させても、不必要に強燃焼にしたりする
ことなく、正確な酸欠判定を行うことができる燃焼検出
装置を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、燃焼部の燃焼
量が微弱燃焼中に周期的に短時間だけ弱燃焼とするよう
燃焼制御部にインターバル信号を送るインターバル信号
発生部と、前記インターバル信号によって弱燃焼時に前
記燃焼検出部からの信号V_fが弱燃焼時の酸欠レベルV₁よ
り低い場合のみ短時間だけ強制的に中燃焼として再度中
燃焼時の酸欠レベルV_mと比較し、中燃焼時の酸欠レベル
V_m以下の場合には、燃焼を停止させるとともに、中燃焼
時の酸欠レベルV_m以上の場合には微弱燃焼に戻す酸欠判
定部を設けた構成としてある。

〔作用〕

この発明は、上記の構成によって微弱燃焼中に周期的
に弱燃焼にし、この弱燃焼時に燃焼状態が悪くなった場
合のみ中燃焼にして酸欠検出を行うようにしたので、燃
焼部の下限の燃焼量を従来の燃焼よりさらに少ない微弱
燃焼にしても安全性を損なうことなく燃焼させることが
できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の一実施例における燃焼検出装置のブ
ロック図である。

図において、１は温度設定手段（図示せず）と室内温
度検出手段（図示せず）からの信号によって燃焼量を決
定するとともに、燃焼量に応じた酸欠レベルを決定する
燃焼制御部、２は燃焼制御部１により決定された燃焼量
に応じた炎を形成する燃焼部、３は燃焼部２の燃焼状態
を検出するための燃焼検出部、４は燃焼検出３から入力
される燃焼状態信号V_fと燃焼制御部１から送られる酸欠
レベルを比較して酸欠の判定をするととに、判定の結果
により燃焼制御部１に制御信号を送り、燃焼部２を制御
する酸欠判定部、５は微弱燃焼中に周期的に短時間だけ
弱燃焼に燃焼量アップするよう燃焼制御部１にインター
バル信号を送るインターバル信号発生部である。

第２図は第１図のブロック図を具体的に回路図で示し
たものである。前記ブロック図で説明した燃焼部２は、
バーナ6,バーナ６に燃料を供給する電磁ポンプ７、バー
ナ６に燃焼用空気と温風用空気を送る送風機８などによ
って構成されている。

また、燃焼検出部３は、フレームロッド9,フレームロ
ッド９とバーナ６の間に電圧を印加するための直流電源
10（交流電源でも可）、フレームロッド９とバーナ６の
間に流れる炎のイオン電流を検出し、電圧V_fに変換する
ための抵抗11,12などによって構成されている。

13はマイクロコンピュータ（以下マイコンという）
で、これは前記ブロック図で説明した燃焼制御部1,酸欠
判定部，インターバル信号発生部５等が制御プログラム
として予め記憶されているメモリ13a、前記制御プログ
ラムによって制御、演算等各種の処理を行うCPU13b、炎
のイオン電流を電圧に変換した値V_fが入力され、このア
ナログ量をデジタル量に変換してCPU13bに送る入力回路
13c、CPU13bの処理結果に基づいて電磁ポンプ7,送風機
8,表示器14等に信号を送り制御する出力回路13dなどか
ら構成されている。

表示器14の中には、インターバル信号によって燃焼量
が増加していることを報知する酸欠検知中ランプ15が配
置されている。

以上のような構成において、以下、第３図のフローチ
ャートを用いてその動作を説明する。

燃焼部２が燃焼を開始し炎電流が安定してくると、ま
ず、ステップ15でマイコン13が微弱燃焼かどうかを確認
する。微弱燃焼のときはステップ16でインターバル信号
が出ているかをチェックする。インターバル信号は、マ
イコン13のクロック（図示せず）を基準時間としてこの
基準時間を分周したタイマーがカウントによってオーバ
ーフローし、クリアしたときに、メモリ13a内にフラグ
をセットすることにより発生する。

インターバル信号が出ている場合は、ステップ17に進
み、マイコン13が電磁ポンプ７と送風機８に信号を送
り、燃焼量を少し上げて弱燃焼にする。インターバル信
号が出ていない場合は、ステップ22へ進み微弱燃焼を継
続する。

ステップ17で弱燃焼になると、ステップ18で燃焼検出
部３からの信号V_fと、予めメモリ13a内にセットされて
いる弱燃焼時の酸欠レベルV₁とを比較し、V_fの方が高け
れば、基の微弱燃焼に戻し（ステップ21）、通常燃焼ル
ーチンに進む（ステップ22）。V_fの方が低い場合はステ
ップ19へ進み、燃焼量をさらに上げて中燃焼にし、ステ
ップ20で燃焼検出部３からの信号V_fと予めメモリ13a内
にセットされている中燃焼時の酸欠レベルV_mとを比較す
る。V_fの方が高い場合は元の微弱燃焼に戻し（ステップ
21）、V_fの方が低い場合はステップ25に進み酸欠と判定
して燃焼を停止させる。

ステップ15で微弱燃焼でない場合はステップ23へ進
み、弱燃焼かどうか判定する。弱燃焼でない場合はステ
ップ24へ進み、燃焼検出部３からの信号V_fとメモリ13a
内にセットされている各々の燃焼量に応じて決められて
いる酸欠レベルとを比較し、V_fの方が高い場合は通常燃
焼ルーチンへ進み、V_fの方が低い場合は酸欠と判定して
燃焼を停止させる。

また、ステップ23において、弱燃焼のときは、ステッ
プ18へ進み燃焼検出部３からの信号V_fと弱燃焼時の酸欠
レベルV₁とを比較し、V_fの方が高い場合は通常燃焼ルー
チンへ進み、V_fの方が低い場合はステップ19で中燃焼に
し、ステップ20でV_fと中燃焼時の酸欠レベルとを比較す
る。V_fの方が高い場合は、ステップ21で元の弱燃焼に戻
して通常燃焼ルーチンに入り、V_fの方が低い場合はステ
ップ25へ進み、燃焼を停止する。

以上のように、酸欠での燃焼停止は、中燃焼以上の場
合は、V_fがその燃焼量に応じた酸欠レベル以下のとき、
弱燃焼以下の場合は燃焼量を中燃焼まで上げて、V_fが中
燃焼時の酸欠レベルV_m以下のときで、燃焼検出部３から
の出力が充分得られ、酸欠判定の誤差が少ない中燃焼以
上で行うようにしている。

第４図は、各燃焼量における燃焼検出部３からの信号
V_fと室内酸素濃度の関係を表したものである。

中燃焼以上の場合は、室内酸素濃度の変化に対するV_f
の変化が大きいため、設定した酸欠レベル（例えば中燃
焼の時はV_m）に対して、燃焼部２の製造上のバラツキに
より、V_fの低い値が上下に変化しても、酸欠で停止する
ときの室内酸素濃度値のズレは少なくて済む。

一方、弱燃焼，微弱燃焼の場合は、室内酸素濃度の変
化に対するV_fの変化が少ないため、設定した酸欠レベル
（例えば弱燃焼のときはV₁）に対して、V_fの値が上下に
変化すると、酸欠レベルに対応した室内酸素濃度の値が
大きくズレて、例えば、室内酸素濃度が低くなり人体に
危険な状態になっても、V_fが酸欠レベルまで低下しない
という事態が発生しうる。

したがって、上記の危険を防止するため、燃焼量が少
なくなるほど、その燃焼量に対応した酸欠レベルを室内
酸素濃度の比較的高いレベルまで上げて、燃焼部２の製
造上のバラツキによるV_f値の変動に対処する必要があ
る。

弱燃焼以下の燃焼量の酸欠レベルを酸素濃度の比較的
高いレベルまで上げると、各々の製造上のバラツキや電
源電圧の変動等により、V_fが容易に酸欠レベルまで低下
する可能性がある。そのため、弱燃焼以下の場合は、V_f
が酸欠レベル以下で燃焼を停止するよう設定すると、酸
素濃度が充分あるのに誤動作で頻繁に燃焼を停止すると
いう事態になる。

このような事態を防止するため、弱燃焼以下ではV_fが
酸欠が酸欠レベルになっても燃焼を停止させずに、安定
した酸欠検出が行える中燃焼まで燃焼量を上げて再度酸
欠かどうかを確認するようにしている。

また、微弱燃焼では、弱燃焼よりさらに室内酸素濃度
に対するV_fの変化が少なく、酸欠レベルを設定すること
が難しいので、周期的に短時間弱燃焼にして、この弱燃
焼時に酸欠検出を行うようにしている。

微弱燃焼から周期的に短時間弱燃焼しても、騒音値の
変化が少なく、また燃焼量もあがりすぎることがないた
め、室温が上昇したりせず、実用上の問題は少ない。

なお、この周期は酸欠検出間隔であるから安全上重要
であり、、実際の燃焼量と想定される部屋の大きさによ
って適宜決定すればよい。

微弱燃焼から一変に中燃焼まで上げても酸欠検出はで
きるが、この場合は、騒音値の増大と室温の上昇という
問題点が発生する。

次に、第５図のフローチャートについて説明する。

この図は、第３図のフローチャートにステップ26を追
加したものである。ステップ15で微弱燃焼のときは、ス
テップ26で燃焼検出部３からの信号V_fと微弱燃焼時の第
１の酸欠レベルV_s1とを比較し、V_fの方が高い場合は通
常燃焼ルーチンへ進み、V_fの方が低い場合はステップ16
へ進み、以下第３図と同様の動作を行う。

微弱燃焼時に第１の酸欠レベルV_s1を設定し、V_fがV_s1
以上の場合は、通常燃焼を継続するようにしたので、V_f
が比較的高い場合は、不必要に周期的に弱燃焼になるこ
とがなく、騒音の変化や室温の上昇の心配がほとんどな
い。

微弱燃焼時の第１の酸欠レベルV_s1は、第４図に示す
ように弱燃焼時の酸欠レベルV₁よりさらに高い室内酸素
濃度レベルの位置に設定する必要がある。

従って、燃焼部２の製造上のバラツキや電源電圧の変
動等により、V_fがV_s1以下になることもありうるが、そ
の場合でも微弱燃焼から周期的に短時間弱燃焼になるだ
けなので、実用上問題がない。

次に、第６図のフローチャートについて説明する。

この図は、第５図のフローチャートにステップ27を追
加したものである。ステップ15で微弱燃焼のときは、ス
テップ27で燃焼検出部３からの信号V_f微弱燃焼時の第２
の酸欠レベルV_s2とを比較し、V_fの方が低い場合はステ
ップ25へ進み、燃焼を停止し、V_fの方が高い場合はステ
ップ26へ進み、以下第５図と同様の動作を行う。

すなわち、微弱燃焼時、燃焼検出部３からの信号V
_fが、第１の酸欠レベルV_s1以上のときは通常燃焼を行
い、第１の酸欠レベルV_s1と第２の酸欠レベルV_s2の間の
ときは周期的に短時間だけ弱燃焼にして酸欠検出を行
い、第２の酸欠レベルV_s2以下の時は燃焼を停止するよ
う動作する。

微弱燃焼時の第２の酸欠レベルベレV_s2を設定し、V_f
がV_s2以下の場合は、燃焼を停止するようにしたので、
例えば微弱燃焼時に何等かの故障により急激に燃焼状態
が悪化し、V_fが低下しV_s2以下になった場合でも、イン
ターバル信号を待つこなく燃焼停止となるので、一層安
全な燃焼検出装置となる。

微弱燃焼時の第２の酸欠レベルV_s2は、第４図に示す
ように、中燃焼時の酸欠レベルV_mよりさらに低い室内酸
素濃度レベルの位置に設定する必要がある。そうするこ
とにより、燃焼部２の製造上のバラツキや電源電圧の変
動等によってV_fが低い場合でも、V_s2以下になることは
ないので、誤動作で燃焼停止することもない。

以上説明した、第３図，第５図，第６図のフローチヤ
ートにおいて、ステップ16でインターバル信号が発生
し、ステップ17で弱燃焼にするときに、同時に酸欠検知
中ランプ15を点灯するようにすれば、微弱燃焼から弱燃
焼に燃焼量が変化し、騒音がやや大きくなったときに
も、使用者が不信に思うこともなく、返って換気の必要
性を知らしめることになり、非常に有効である。前記酸
欠検出中ランプ15は、ステップ21で燃焼量を元に戻すと
きに消灯すればよい。

なお、上記実施例では、微弱燃焼，弱燃焼，中燃焼の
３段階で説明したが、さらに切換え段階が多いものにあ
っても同様に、最弱燃焼の場合、インターバル信号によ
って周期的に短時間だけ燃焼量を上げて酸欠判定を行
い、最終的に燃焼検出部３からの信号が充分大きく、正
確な酸欠判定が行える燃焼量のとき、燃焼を停止させる
ようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、燃焼量が微弱燃焼
中に周期的に短時間だけ弱燃焼にして酸欠判定を行い、
酸素濃度が低いと判定されたときは、さらに中燃焼にし
て酸欠判定を行うようにしたので、燃焼部の下限の燃焼
量を従来よりも更に低下させることができた、また、燃
焼量が少ない場合でも、不必要に強燃焼にしたりするこ
となく、正確な酸欠判定が可能な安全性の高い燃焼検出
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における燃焼検出装置のブ
ロック図、第２図は同装置の回路図、第３図，第５図，
第６図は動作状態のフローチャート、第４図は燃焼検出
部からの信号の酸欠特性を示すグラフである。 図において、１は燃焼制御部、２は燃焼部、３は燃焼検
出部、４は酸欠判定部、５はインターバル信号発生部、
13はマイクロコンピュータ、15は酸欠検知中ランプであ
る。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼部と、この燃焼部の燃焼量を多段階に
   制御する燃焼制御部と、前記燃焼部に形成された炎の燃
   焼状態を検出する燃焼検出部と、前記燃焼部の燃焼量が
   微弱燃焼中に周期的に短時間だけ弱燃焼とするよう燃焼
   制御部にインターバル信号を送るインターバル信号発生
   部と、前記インターバル信号によって弱燃焼時に前記燃
   焼検出部からの信号V_fが弱燃焼時の酸欠レベルV₁より低
   い場合のみ短時間だけ強制的に中燃焼として再度中燃焼
   時の酸欠レベルV_mと比較し、中燃焼時の酸欠レベルV_m以
   下の場合には燃焼を停止させるとともに、中燃焼時の酸
   欠レベルV_m以上の場合には微弱燃焼に戻す酸欠判定部と
   を備えてなる燃焼検出装置。
2. 【請求項２】燃焼部と、この燃焼部の燃焼量を多段階に
   制御する燃焼制御部と、前記燃焼制御部に形成された炎
   の燃焼状態を検出する燃焼検出部と、前記燃焼部の燃焼
   量が微弱燃焼中に前記燃焼検出部からの信号V_fが微弱燃
   焼時の第１の酸欠レベルV_s1より低い場合のみ周期的に
   短時間だけ弱燃焼とするよう燃焼制御部にインターバル
   信号を送るインターバル信号発生部と、前記インターバ
   ル信号によって弱燃焼時に前記燃焼検出部からの信号V_f
   が弱燃焼時の酸欠レベルV₁より低い場合のみ短時間だけ
   強制的に中燃焼と再度中燃焼時の酸欠レベルV_mとして比
   較し、中燃焼時の酸欠レベルV_m以下の場合のは燃焼を停
   止させるとともに、中燃焼時の酸欠レベルV_m以上の場合
   には微弱燃焼に戻す酸欠判定部とを備えてなる燃焼検出
   装置。
3. 【請求項３】燃焼部と、この燃焼部の燃焼量とを多段階
   に制御する燃焼制御部と、前記燃焼制御部に形成された
   炎の燃焼状態を検出する燃焼検出部と、前記燃焼部の燃
   焼量が微弱燃焼中に前記燃焼検出部からの信号V_fが微弱
   燃焼時の第１の酸欠レベルV_s1より低い第２の酸欠レベ
   ルV_s2との間にある場合のみ周期的に短時間だけ弱燃焼
   とするよう燃焼制御部にインターバル信号を送るインタ
   ーバル信号発生部と、前記インターバル信号によって弱
   燃焼時に前記燃焼検出部からの信号V_fが弱燃焼時の酸欠
   レベルV₁より低い場合のみ短時間だけ強制的に中燃焼と
   して再度中燃焼時の酸欠レベルV_mと比較し、中燃焼時の
   酸欠レベルV_m以下の場合には燃焼を停止させ、中燃焼時
   の酸欠レベルV_m以上の場合には微弱燃焼に戻すようにす
   るとともに、微弱燃焼中の燃焼検出部から信号V_fが微弱
   燃焼時の第２の酸欠レベルV_s2以下の場合には、燃焼を
   停止するようにした酸欠判定部とを備えてなる燃焼検出
   装置。
4. 【請求項４】前記インターバル信号によって燃焼量が増
   加していることを報知する表示手段を備えてなる請求項
   （１）〜（３）記載の燃焼検出装置。