JPS59219626A - 燃焼装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は不完全燃焼検知用の酸素濃淡電池型センザ金用
いた燃焼器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 −・般゛に不完全燃焼全検出するセンサとして酸素濃淡
電池型のセンサ、例えばジルコニアセンサが知られてお
り、ガス全燃料とした燃焼器において実用化されている
。このジルコニアセンザｆ１Ｍ温雰囲気中では第１図に
示すように空・燃比（以下Ｍ値と称す）Ｍ≦１の点で起
電力が急変するとともに％第２図に示す如くその内部抵
抗は温度上昇によって減少する特性を有している。した
がって従来はこの温要特性全利用して着火を検知するセ
ンサとしても兼用されている。第３図にこの検知回路の
一例を示す。１はジルコニアセンサで、起電力ｅ１　と
内部抵抗Ｒｉで等価されろ。２はジルコニアセンサ１と
直列に接続さｎた直列抵抗で、ｉ直流電源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Ｒ１が数１００ＭΩとなり直列
抵抗２よすも十分大さく、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上昇に伴なって内
部抵抗Ｒｉ　が低下し、直列抵抗２よりも十分小さな値
となジ、直列抵抗２と内部抵抗Ｒ１による分圧電位は第
４図Ａで示すように降下して、はとんど零となる。した
がってこの降下電圧全検出することによってバーナが燃
焼したこと全検知できる。ところが従来の構成のもので
はセンサに常時電圧を印加しているので電力消費上不経
済であり、しかもその電源回路は安定した電圧？センサ
に印加するようにしなければならないため電源安定回路
を必要とし、構成が複雑でコスト高になるといつ問題が
あった。

このような問題全解決する方法としてはセンサに対する
電圧印加をやめ、センサ自身の起電力のみを出力とする
ことが考えられろ。しかしながらこの場合はバーナが着
火してもセンサの出力が急変せず着火検知ができなくな
る問題がある。すなわちバーナが着火するとセンサはそ
の燃焼熱で加熱されて酸素濃度差分の起電力全発生し始
めるが。

燃焼が正常空燃比域で行なわれているため（第４図のＡ
範囲）起電力はほとんど発生しないのである。したがっ
てセンサ出力の急変がなく着火有無の判別ができなくな
る。

発明の目的 本発明は上記両者の問題に鑑みてなしたもので着火検知
の確実化と経済性、コスト面の改善とをＩ」的としたも
のである。

発明の構成 」二記目的を達成するため本発明は酸素濃淡電池型のセ
ンサによりバーナの燃焼状態を検知し、バーナ全低空燃
比で点火させ、これにより発生するセンサの出力全着火
信号として検出する着火検知回路を設け、１だ着火検知
回路からの着火検知信号の出力Ｖこ応じて低空燃比から
正常空燃比に切替える構成としたものである。

実施例の説明 以下その一実施例を図面とともに説明する。第５図は石
油を燃料とした燃焼装置の一例を示し、１１（は燃料パ
イプ、１２はこの燃料パイプ１１からの燃料を気化する
気化筒、１３はこの気化筒１２を予熱するヒータ、１４
は上記気化筒１３内に燃焼用空気全供給する送風管、１
５は送風機、１６は燃料ポンプ、１７は気化筒１２」二
に設けたバーナ筒、１８はこのバーナ筒１７に形成した
透孔、１９は気化筒１２の外周金回む如く設けた排気筒
。

２０は排気口、２１は上記排気筒１９上ＶＬ設けた耐熱
熱透過筒、２２はこの耐熱熱透過筒２１と前記バーナ筒
１７との間に形成された燃焼室、２３はバーナ筒１７及
び耐熱熱透過筒２１上を覆った蓋体、２４はこの蓋体２
３に取付けた点火器、２６は同じく蓋体２３に取付けた
不完全燃焼検知用のセンサである。

このセンサ２５はジルコニア全材料としたもので、酸素
濃度の変化によって起電力を発生する酸素濃淡電池型セ
ンサであジ、バーナの着火と不完全燃焼とを検知するよ
うになっている。

以下バーナの着火と不完全燃焼と全検知する具体的な回
路構成を第６図全周いて説明する。２６は交流電源で、
運転開始スイッチ２７金介して安定化電源回路２８の電
源トランス２９に印加されている。安定化電源回路２８
はトランス２９の出力をダイオードブリッジ３０で整流
し、抵抗３１゜コンデンサ３２．定電圧ダイオード３３
により平滑、定電圧化されて各種制御回路に直流電源を
供給している。センサ２５の出力電位ａは着火検知回路
３６および燃焼状態検知回路３６に信号を出力する。電
位ａは着火検知回路３５の比較器３７の負入力端子に入
力し、正入力端子に入力した抵抗３８．３９の分圧電位
すと比較して出力ｃ′ｌ／ｆ：得る。比較器３Ｔの出力
ＣはリレーＲｙ　２　のコイル４０全通して電源回路２
８に接続されるとともに正帰還抵抗３４全通してｂ電位
に接続されている。

燃焼状態検知回路３６は比較器４３＋４４によリセンザ
２５の出力電位ａと抵抗４６．　４６．　４７で分用さ
れた電位ｄ、　　ｅと各々比較してウィンドコンパレー
タ回路全構成している。比較器４３゜４４０出力ｆＵ抵
抗４８によりプルアップされると共にインバータ回路４
９に入力されてその出力電位ｇを得ている。抵抗６０は
インバータ回路４９のプルアンプ抵抗を示す。６１は気
化筒１２（第６図）を予熱するヒータ１３の予熱回路を
示す。

抵抗６２と気化筒１２の温度センサ６３（ここでは負特
性感温抵抗素子全使用）の分圧電位りと、抵抗５４．５
５の分圧電位ｉ１比較器６６で比較し出力電位ｊを得て
いる。比較器６６の出力ｊはリレーＲＹ　３のコイル５
７全通して電源回路２８に接続さ汎ると共にインバータ
回路５８に入力される。インバータ回路５８の出力はタ
イマ回路６９の抵抗６０とコンデンサ６１の分圧電位ｋ
に接続され、タイマ回路６９は電位にと抵抗６２．６３
の分圧電位１を比較器６４で比較し、その出力ｍはリレ
ーＲｙ１　のコイル６５に接続されると共にダイオード
６６のアノードに接続されている。ダイオード６６のカ
ンードは燃焼状態検知回路３６の出力電位ｇに接続され
ている。

寸た交流電源２６には点火回路６７が接続されている。

点火回路６７は運転スイッチ２７とこれと並列に接続さ
れた停止スイッチ６８とリレーＲｙ１　の接点６９の直
列回路により電源を供給される。点火器２４はリレーＲ
Ｙ２の第１の接点Ｔ。

のＮＧ接点に接続され、Ｎｏ接点は温風の送風ファン（
図示せず）駆動用モータ７１が接続されている。リレー
Ｒｙ３の接点７２には燃料ポンプ１６および燃焼用送風
機１６が接続されている。ここで燃焼用送風機１５は送
風量のＨｉ　−Ｌｏ切替全可能とし、これをリレーＲｙ
２の第２の接点７０’により切替える。１３は気化筒１
２を予熱するヒータを示す。尚ここで説明した比較器３
ア、４３゜４４．５６．６４は一般周知の２人カオープ
ンコレクタ出力のコンパレータ、インバータ回路４９゜
６８もオープンコレクタ出力のインバータ全イ吏用して
いる。

次に動作を説明していく。運転スイッチ２７を押すとヒ
ータ１３および電源回路２８に通電され着火検知回路３
６．燃焼状態検知回路３６．予熱回路５１およびタイマ
回路５９に電源全供給する。

センサ２６は図に示すように内部抵抗Ｒｉ　と起電力ｐ
１で等価される。

最初センサの雰囲気温度は室温と等しいため内部抵抗Ｒ
１は数１００ＭΩと大インピーダンスであり、起電力８
１　　も零である。よって基準電位すに比べて７　（１
）となり、比較器３７の出力ＣばＨ１出力となる。比較
器３７は前述のよりにオープンコレクタ出力であるため
出力Ｈｉ　ｌ″ｌｔｌｔオープンく、リレー、ＲＹ２の
コイル４ｏに通電さｎない。

このため接点７０，７０′共ＮＯ接点に保たれ、点火器
２４が通電されろ。このとき電位すは抵抗３８と並列に
リレーＲＹ２　のコイル４ｏのインピーダンスと抵抗３
４の並列回路と抵抗３９の分圧電位となる。

一！た予熱回路６１は初期気化器の温度が低いため温度
センサ５３の抵抗値が大きく電位ｈ〉１となり比較器５
６の出力ｊがＨｉであり、リレーＲＹ３５７も導通しな
い。このためポンプ１６および送風機１５は動作しない
。同時にインバータ６８の出力はＬＯ高出力なり、タイ
マ回路５９のコンデンサ６１に充電すること金防ぐ。こ
のため電位にはほぼ零ボルトとなり電位ｋ（１から比較
器６４の出力ｍばＬＯ出力となる。これによりリレー゛
Ｒｙ１　が導通し、運転スイッチ２７金離しても接点６
９により電源を供給し続ける。つ壕９初期はヒータ１３
と点火器２４が動作し予熱を行なう。

気化筒１２の温度が上昇し温度センサ６３の抵抗値が低
下するに従い、電位りが低下して電位ｉに近づいて来る
。ここで電位１は気化筒の温度が燃料が気化可能な温度
になった時の電位りと等しくなるように設計されており
、電位ｈ≦１となった時、比較器５６ばＬＯ高出力なり
、リレーＲｙ３が導通する。これにより燃料ポンプ１６
と送風機１５が動作する。ここでリレーＲ７２は動作し
ていないため送風機１５は低風量となり、燃料ポンプ１
６より供給される燃料が必要な空気量よＶ）も低い風量
としている。つ−！、す低Ｍ値であり、濃い混合ガス全
供給して着火性能の向上￥：はかっている０ 比Ｉ咬器６６の出力ｊがＬＯ高出力なるとインバータ６
８はＨ１出力（オーブン）となｆ）１　タイマ回路５９
のコンデンサ６１には抵抗６ｏを介して充電され始める
。何等かの原因でバーナが着火しない場合１ｌ−Ｉ：コ
ンデンサ６１の充電により電位に２１となった時点で比
較器６４がＨｉ高出力なりリレーＲｙ１　ｆ遮断して運
転全停止する。電位に≧１となる前にバーナが着火し正
常燃焼になった時はリレーＲｙ１　　のコイルは後述す
るダイオード６６全通して導通され、比較器６４の出力
ｍがＨｌになっても導通金縛けて燃焼を継続させる。

タイマ回路５９がリレーＲ／Ｙ１　　をＯＦＦする前に
バーナに着火１．　ｆｃ時は、バーナの加熱によりセン
サ２５の雰囲気温度が上件し、センサ２６が検知百Ｆ能
状態となる。ここでこのセンサ２５は酸素濃淡電池であ
リセンサの雰囲気温度がセンサ動作温度よりも高い時に
燃焼排ガス中の酸素濃度に応じて起電カケ発生する。つ
′＝１リバーナの理論空気量よりも少ない空気量（低Ｍ
値）になった時に約０．８■の起電力？発生し、空気過
剰となった時にはほとんど起電力は零となる。

今、バーナ全点火すると、この点火は前述のよりに低Ｍ
値の混合気を供給して行なわれるのでその燃焼状態は一
種の不完全燃焼と同等になり、センサ２！５は第７図に
示す如くこれ全感知して起電力６１　ｋ出力する。つ１
ジバーナが着火した時に起電力が発生し着火検知が可能
となる。そして着火検知回路３５はこの起電力を検知し
て正常Ｍ値状態の燃焼へと移行させる。すなわち着火検
知回路３５の電位す、１：すもセンサ２５の起電力ｅｉ
　の方が高くなると比較器３７の出力ＣがＬＯ高出力れ
により接点７０がＮＧ側からＮ　Ｏ１１１１１ＶＣ切替
り、点火器２４の動作全停止してファンモータ７１ケ、
駆動し、温風全室内に放出すると同時にリレーＲＹ２の
接点−ｒｄもＮＯ側に切替す、ツク−力モータ１５全Ｈ
１風量にする。すなわちポンプ１６の供給燃料に適した
燃焼風量を供給するようになり、正常Ｍ値燃焼へと移行
する。バーナが正常Ｍ値燃焼に戻るどセンサ２５の起電
力０１　　も低下するが、ここで比較器３了の正帰還抵
抗３４により出力ＣばＬｏ　ｆ持続する。つまり比較器
３７がＬＯ高出力なると同時に電位ｂ′は抵抗３９と抵
抗３４の並列。

抵抗と抵抗３８の分圧電位となり、比較器３７の出力Ｃ
がＨｉにある時のｂ電位に比べて十分低い値となってい
る。このためセンサ２６の起電力ｅ１が低下しても電位
ａ）ｂ’ｉ維持するため出力ＣはＬｏ　を保つ。

燃焼１入感検知回路３６にセンサ２５の起電力ｅ１と等
しいａ電位と電位ｄ、　　ｅとを比較器４３．４４で比
較して燃焼状態を検知し、不完全燃焼が生じると燃焼を
停止させるが、本発明の要旨ではないので説明を省１略
する。

なお上記実施例では電子回路で構成した例で説明したが
こｎ等の燃焼ンーケンスをマイクロコンピュータ等のプ
ログラムで構成しても容易に実現行「能であＶ、この場
合、回路構成が簡略化されると共にさらに精度の冒い制
＠１や複雑な制研ンーケンスも容易に実現可能となる。

″また送風機１５はモーフの回転数によってＨｉ　−Ｌ
ｏ風量の切替を行なっているが、ダンパ等による風路切
替方式により風量切替を行なうことも容易である。また
バーナも石油を燃料としたもので説明したが、ガスを燃
料としたものであっても同様の効果が得られる。

発明の効果 以上実施例の説明で明らかなように本発明は。

センサにセンサ自身の起電力のみを着火信号として取出
すよつにしているので、低Ｍ値状態での着火であっても
センサからの出力には変化が生じ、これによってバーナ
の着火検知が確実←てでさるとともに、センサへの電源
電圧の印加による電力消費や安定化電源回路の追加によ
るコストアップもなく、経済的で安価なものとすること
ができろ。

さらに本発明では低Ｍ値着火であるから着火ミスの恐１
１もほとんどなく確実なる着火かでさる等、その効果は
太なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は不完全焼焼金検知する酸素濃淡電池型センサの
出力特性図、第２図は同センサの温度特性図、第３図は
従来の不完全燃焼検知兼着火検知の回路図、第４図は正
常Ｍ値状態の着火時におけるセンサ出力の特性図、第５
図は本発明の一実栴１＋１１における燃焼装置の断面図
、第６図は同回路図、第７図は同センサの出力特性図で
ある。 １７・・・・・・バーナ、２５・・・・・・センサ、２
８・・・・・・電源回路、３４・・・・・・抵抗、３５
・・・・・・着火検知回路、６７・・・・・・点火回路
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図　　　　　　　−Ｍ値 暦ソサ渇窺 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バーナと、このバーナの燃焼状態全検知する酸素
   濃淡電池型のセンサと、上記バーナ全点火する点火回路
   と、上記バーナの着火によって得られるセンサ自身の出
   力を着火信号として検出する着火検知回路と全備え、上
   記点火回路はバーナ全低空燃比で点火するように構成し
   た燃焼装置。
2. （２）着火検知回路は着火検知によって空燃比を低空燃
   比状態から正常空燃比状態へと切換えるようにした特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼装置。