JPS5819A

JPS5819A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPS5819A
Application number: JP56097893A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Horiuchi; 敏弘堀内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1983-01-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は燃焼装置に関するもので、特に不完全燃焼によ
る未燃ガス（特に−酸化炭素）発生時の安全性の確保と
その信頼性向上とを目的としだものである。

従来の室内に排ガスを放散する燃焼装置は、室内の酸素
濃度が減少するにつれ不完全燃焼を生じ、使用者がそれ
を知らずに、例えば睡眠をとっている場合等は、発生す
る一酸化炭素によって中毒を起こし、最悪の時には死亡
事故に至ることもある。

最近では、そうした有害な一酸化炭素を触媒等で酸化し
て無害な二酸化炭素にする装置や、炎電流を検知するフ
レームロンドによる酸欠を検知する方法等が提案されて
はいる。しかし、前者においては、酸素濃度は減少する
一方であり、終にはやはり一酸化炭素中毒になる事態の
可能性が高く、まだ後者は風等によって炎がゆれやすい
こと等から誤作動が非常に多く、信頼性に欠けるといつ
だ欠点を有している。

さらにガスを燃料とした燃焼装置では酸素分圧あるいは
酸素濃度差を検出する素子を用いて酸欠を検知する方法
等が提案されている。しかしながらこの素子を用いた場
合はいずれも素子が正常燃焼時には高酸素分圧あるいは
高酸素濃度雰囲気にあって酸欠時には低酸素分圧あるい
は低酸素濃度雰囲気になるように組込んである。すなわ
ちこの素子は正常燃焼時には火炎後流に位置し、酸欠時
にはこの酸欠によって伸びるあるいはリフトする火炎中
に入るように設定しである。

したがって酸欠状態になると火炎が伸びて正常時に対す
る酸素分圧あるいは酸素濃度が著しく変化、すなわち酸
素分圧・濃度変化を検出しやすい状態となる全−次燃焼
方式のものには効果的である。

ところが、液体を燃料としだ液体燃料燃焼装置、例えば
石油ストーブ、ポットバーナ等のような自熱気化燃焼器
では酸欠状態になると火炎が伸びることがあってもこれ
は瞬間的なものであり、通常は正常燃焼の状態からその
まま逆に／トさく、すなわち燃焼量が低下していく。し
たがってこのような自熱気化燃焼器に従来と同様の方法
で酸素変化検出素子を設けた場合は火炎後流のＣＯ雰囲
気中の酸素分圧あるいは酸素濃度差を検出することにな
り、二次空気が供給される大気開放型のものでは火炎後
流の排ガス中に二次空気が混入して酸素分圧あるいは酸
素濃度差の変化があまり起らないので、この酸欠状態を
検出することは不可能に近く実用化は困難であった。

本発明ｉこのような従来の欠点を一掃したもので、以下
その一実施例を温風暖房機に用いた灯芯式液体燃料燃焼
装置の場合について説明する。

図において、１は燃料タンクで、タンク１内の燃料２は
灯芯３によって毛細管現象で吸い上げられる。上記灯芯
３は芯上下機構のレバー４に連係されていてバネ５の作
用により通常、燃料タンク１内に位置する様に付勢され
ている。６は点火動作と同時に灯芯３を上方に押し出し
た状態でレバー４を保持するソレノイド、７は通気口８
を有した通気筒で、灯芯３の上下スライドのガイドとな
る。

９は多数の気孔１ｏを有する外火皿、１１は内炎筒で、
多数の１次空気供給気孔１２を有する。

°１３は多数の１次空気供給気孔１４を有する外炎筒、
１５は外筒、１６は燃焼筒で、とのン燃焼筒１６内が燃
焼部となっている。１７は送風ファン、１８は通風口１
９を有する風仕切板、２ｏは送風ガイド、２１は置台、
２２は前記燃焼部及び送風ファン１７を覆う如く置台２
１上に装置した外装ケースで、送風ファン１７の近傍に
吸込口２３を、また送風ガイド２ｏの開口と対向する部
分には吹出口２４を有する。２５は、前記燃焼筒１６に
取付金具２６によって取り付けられたガスセンサで、半
導体酸化物を主成分とする焼結体検知素子２５ａと、こ
れを保持するセラミックベース２５ｂ及び焼結体検知素
子よりセラミックベース２５ｂの中を通って接続された
一対の電極線２５ｃより構成されており、これによって
未燃ガス検知をするものである。

第３図は、このガスセンサ２６によって未燃ガクス検知を行う制御回路図で、２７は芯上下レバー４の押
圧操作によってＯＮされる電源スィッチ、２８は送風フ
ァン１７を回転させる送風モータ、２９は前記送風モー
タ２８の回転数を切り換える強・弱スイッチである。３
０は整流ダイオード、３１は制限抵抗、３２はツェナー
ダイオード、３３は電解コンデンサであり、これらによ
って直流低電圧をつくり出している。３４はタイマ回路
を構成するタイマ用ＩＣ１３６はタイマ時間設定用コン
デンサ、３６はオペアンプで、抵抗３７．３８により規
制された基準電圧を非反転入力に、前記タイマ用ＩＣ３
４の出力電圧を反転入力に接続し、整流用ダイオード３
９によって、後段の回路動作を遅延させる働きをしてい
る。４ｏはオペアンプで、抵抗４１．４２により規制さ
れた基準電圧を反転入力に、一方、ガスセンサ２５と、
比較抵抗４３による分圧電圧を非反転入力に接続し、未
燃ガスの検知を行う。４４．４５はトランジスタで。

前記オペアンプ４ｏの出力電圧によって開閉し、ソレノ
イド６を制御するものである。４６はソレノイド６の保
護用ダイオードである。

上記構成において、次にその動作を説明する。

まずレバー４を第１図の下方に押し下げると灯芯３は外
火皿９の上方に押し出される。この時、同時に電源スィ
ッチ２７がＯＮＬ、ＩＣタイマ３４が動作を始め、オペ
アンプ３６の反転入力が、タイマ動作中にＬＯに保たれ
る。従って、その出力はＨｉに保たれ、オペアンプ４０
の出力はＨｉに保たれた状態で、トランジスタ４４．４
５がＯＮ状態となり、ソレノイド６は通電状態となる。

従って、ソレノイド６の吸着作用によって、レバー４は
そのまま保持される。そして点火ヒータによる点火によ
って燃料タンク１から吸い上げた燃料を燃焼させる。同
時に、強弱スイッチ２９を強側に設定すると送風モータ
２８が強回転し、風は送風ガイド２０にそって下方に吹
き出される。この時吹き出される風のペンチーリー効果
によって燃焼排ガスが第１図の破線のように吸引され、
送風ファン１７からの風と混合し、温風として吹出口２
４より吹出すようになる。一方、前記ベンチュリー効果
によって通気筒７の通気口８から燃焼用空気を強制的に
吸引供給するようになる。

なお燃焼は、内外炎筒１１．１３の一次空気供給孔１２
．１４部分で行われ、燃焼しきれない未燃ガスは外炎筒
１３の上方で燃焼する。また、ガスセンサ２６には、高
温の燃焼排ガスが当たることになる。

ここで、ガスセンサ２６は、一般の燃料ガス洩れ検知器
等に使用されている素子と同等のもので、一般に、一定
温度（４ｏｏ〜５００″Ｃ）の一定ガス雰囲気中で安定
した抵抗値を示し、還元ガスの雰囲気中に置かれると、
抵抗値が大きく減少することが知られている。しかし、
温度による抵抗変化も比較的大きく、また、高温状態で
使用しなければならないため、ガス洩れ検知器の場合、
センサ素子にヒ〜り線を埋め込んで通電し、−宇高温度
に保持して使用している。

一方、本実施例の燃焼方式によると、強弱スイッチ２９
を器側に切り換えた場合、送風ファン１７よりの風が減
少し、吹出口２４より吹出される温風量が減少するが、
燃焼用空気の量が減少した分だけ、燃料の気化量も減少
するため、燃料と空気量の比は、自然現象に従って一定
に保たれ、排気ガスの温度はほとんど変化しない。故に
、ガスセンサ２６を適当な位置で排ガス中に設定すれば
、燃焼装置の強・弱に拘らず、ガスセンサ２６の温度は
、４００〜５００°Ｃの温度で一定に保たれ、従って、
その抵抗値も安定したレベルを示す。ここで、ＩＣタイ
マ３４のタイマ時間を燃焼開始から、ガスセンサ２６が
定常安定状態に移行する時間以上に設定しておけば、Ｉ
Ｃタイマ３４がタイムアツプして、その出力がＨｉ　と
なり、オペアンプ３６からの出力がＬｏとなっても、ガ
スセンサ２６の抵抗値が充分高い値で安定している為、
オペアンプ４０は依然Ｈｉ状態にあり、ソレノイド６の
吸着により、燃焼は維持される。

次に、このような状態で燃焼中に酸欠状態になりはじめ
だ場合の動作を説明する。酸欠状態になると、内外炎筒
１１．１３の一次空気供給孔１２゜１４に形成していた
燃焼炎は酸欠により燃焼反応が衰え一次空気供給孔１２
．１４に形成されていた炎が次第に少なくなって炎の形
成されない一次空気供給孔１２．１４が多くなって来る
と同時に不完全燃焼となる。これは、通常状態では一次
空気供給孔１２．１４から供給される一次空気の噴出速
度と気孔−火中気供給孔１２．１４に形成される火炎の
燃焼速度がバランスされて、大部分の一次空気供給孔１
２．１４に火炎を形成していたものが、酸欠状態になる
事により、火炎の燃焼速度が遅くなり一次空気供給孔１
２．１４から供給される空気噴出速度の方が速くなって
厳密にはリフトし一次空気供給孔１２．１４に形成する
火炎が消滅していくからである。

こうして、さらに酸欠が進行し、不完全燃焼が進行する
と、ついには−酸化炭素を始めとする未燃還元性ガスが
発生してくる。そして、ガスセンサ２６が、この未燃還
元性ガスを含んだ排ガスの影響を受けて、その抵抗値が
減少する。この抵抗値の減少は制御回路上、オペアンプ
４０の非反転入力の電圧減少となって現われ、やがて、
反転入力のレベル以下になるとオペアンプ４０の出力は
ＬＯ状態になり、トランジスタ４４．４５が○ＦＦし、
ソレノイド６への通電が断たれて、レノ＜−４の吸着が
断たれ、灯芯３は降下して燃焼は停止する。同時に電源
スィッチ２７も開となるため、送風モータ２８をはじめ
、すべての電気回路がＯＦＦする。

第４図は、本実施例の燃焼装置の酸欠状態における室内
酸素濃度とガスセンサ２５の抵抗値、及び排ガス中の一
酸化炭素濃度の関係を示したものである。

この図よりわかるように、酸欠初期の一酸化炭素の発生
がほとんど見られない状態（０２濃度１９〜２１％）で
は、ガスセンサ２６の抵抗値は、燃焼器の強・弱に拘ら
ず、はぼ安定したレベルを示し、これに対し、−酸化炭
素の発生に伴って、大きなゲインで減少していることが
わかる。従って回路定数を適当に設定することにより不
完全燃焼による未燃ガス発生の危険な状態を避けること
ができる。

尚、第５図は本発明の他の実施例の燃焼装置を示してい
る。このように、送風ファンや強弱切換のない自然燃焼
式のものにおいても、排ガス中で適当な温度条件のとこ
ろにガスセンサ２６を設定することにより、排ガス中の
一酸化炭素の検出ができる。

以上のように、本発明によれば、酸欠状態での燃焼装置
の不完全燃焼による未燃ガス発生を検知して、燃焼を止
めるという安全制御を行える。さらに、未燃ガスの発生
量を直接検知し、変化量も大きくとれるため酸欠状態に
限らず、未燃ガスの発生する危険な状態をすべて確実に
検知できるという大きな効果がある。まだ、ガスセンサ
も、燃焼熱で温度設定しているため、従来のガス洩れ検
知器等に使用されていたガスセンサのように、温度制御
ヒータが不要となり、従って、センサの構造も極めて簡
単で、製造コストも大巾に削減できる。そして、制御回
路も、燃焼量の変化によって、検知レベルを変えるよう
な配慮が不要で簡単な制御で安価に実現することができ
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼装置の断面図、
第２図は本発明の一実施例におけるガスセンサの拡大歯
、第３図は制御回路図、第４図はガスセンサの特性を示
すグラフ、第６図は本発明の他の実施例における燃焼装
置の断面図である。６・・・・・・ソレノイド、１６・・・・・・燃焼筒（
燃焼部）、２６・・・・・・ガスセンサ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図２２ｆＯθ　２１２第２〜図２５ａ２．ｆｆｉ　　　　λｔ第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼部と、上記燃焼部からの排ガス中に装着し、
排ガス中の未燃ガスを検出するガスセンサと、前記ガス
センサの抵抗値の変化を検出して燃焼を停止させる制御
手段とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
（２）燃焼部は、送風ファンモータと、前記送風ファン
モータに対向して設けた風向板と、前記風向板の下流に
設けた灯芯とから成る強制気化灯芯式燃焼器で構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃焼装
置。
（３）　　ガスセンサは、半導体酸化物を主成分とする
焼結体に一対の電極を設け、前記電極間の抵抗値の変化
を検出する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の燃焼装置。