JPS59221520A - 不完全燃焼検知装置 - Google Patents

不完全燃焼検知装置

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JPS59221520A
JPS59221520A JP58098592A JP9859283A JPS59221520A JP S59221520 A JPS59221520 A JP S59221520A JP 58098592 A JP58098592 A JP 58098592A JP 9859283 A JP9859283 A JP 9859283A JP S59221520 A JPS59221520 A JP S59221520A
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oxygen concentration
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JP58098592A
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Nobuyuki Tanaka
信幸 田中
Nobutoshi Gako
宣捷 賀好
Chuji Suzuki
鈴木 忠二
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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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、燃焼機器の燃料消費速度に対応して不完全燃
焼状態の検知装置を提供するものである。
燃焼器具を密閉度の高い部屋で燃焼させた場、金時間経
過と共に酸素濃度は減少し、さらに酸素不足の状態に陥
いると、燃焼器具は不完全燃焼を起し、排ガス中には不
燃ガスや一酸化炭素が増加してくるだめに生理上有害と
なり、時には死亡につながる危険な雰囲気をかもし出し
でいた。
このだめ空気中の酸素濃度を燃焼炎から検知する後述す
るような色センサを用いてこのような事故を未然に防ぐ
装置(特願昭56−73868号)が考えられている。
しかし、燃料消費速度が変化した場合、色センサの出力
が変化し、そのため、色センサによる一定の酸素濃度検
知が正確にできないという欠点を有していた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、燃料消費速度
が変化しても、一定の酸素濃度による不完全燃焼検知が
行なえる装置を提供するものである0 本発明者は、上記発明に先立って燃料消費速度が変化し
た場合、燃焼炎から発生する光の波長の変化を検出する
色センサの出力と酸素濃度の関係が一定の関係で変化す
ることを発見した。
第1図は上記事実を裏付けるために用いた実験装置の概
略説明図で、lは密閉室、2は燃焼器具、3はその燃焼
炎、4は上述した色センサ、5は02センサ、6は色セ
ンサ4の出力を増幅する増幅器、7は02濃度メータ、
8は記録計である。
第2図は気化式燃焼器の正面図であって、2は油タンク
9を8側に備えた燃焼器本体である。1゜は油タンク9
と連通した気化器で液体灯油を気化ガスに変換する。1
1ばこの気化ガスを燃焼させるブンゼン式のバーナで、
当該気化ガスはここで還元炎12、酸化炎13からなる
青炎として燃焼する。14はバーナ11を囲繞する如く
設けられた炉で上方に排気口15を有する。この排気口
15からの熱気I6は本体2内の後部に設けられたファ
ン(図示せず)で温風として本体2前面に送風される。
17は上記炉14の酸化炎13に対応した位置に穿設さ
れた透視窓で、その外周部には断熱材18を介して旦字
状の素子取付アングル19がビス20でもって締着され
ている。2】は上記アングル19に挿通固定された保護
管でその一端に色センサ4が設けられている。この保護
管21は素子4の保獲と同時にその性能を向上させるた
め外部からの光をしゃ断する役目も兼ねている。
22は素子4のリード線である。なお素子4の取り付は
位置(X・・高さ)はバーナ面上から10〜50胴の適
当な位置にするが、青炎との関係で最適位置を選べばよ
い。
色センサの構造及び等価回路を第3図(a) 、 (b
)に示す。2層23と8層24とのPN接合によるホト
ダイオード(受光素子)PDIは短波長感度が犬であシ
、2層25と8層24とのPN接合にょるホトダイオー
ドPD2は長波長感度が大である。
なお、26は絶縁膜、27は2層23に設けられた電極
、28は8層24に設けられた電極、29ば2層25に
設けられた電極である。上記両ホトダイオードFDP、
PD2の短絡電流比lSC2/ l5CIと受光波長^
とは第4図に示す如く、1:1の対応関係を有している
。従って、逆に、両ダイオードPDI、FD2の短絡電
流比が判れば、受光した波長すなわち色を識別すること
ができるはずである。
しかしながらこの色センサは単一波長に対しては識別が
正確であっても、燃焼炎のように複数種類の波長を放射
しているものをどのように識別するかについては判然と
していない。そこで酸素濃度と、この時の燃焼炎の色に
対する短絡電流比との関係を実験により調べた処第5図
の如く、酸素濃度が、19%近傍では、その短絡電流比
が急速に下降している。従って、この立下りを検出する
ことにより、不完全燃焼の開始を正確に検知することが
できる。
しかし、一般に気化式燃焼器は、手動又はサーミスタ等
により自動的に火力すなわち発熱量調整を行なう。この
とき、灯油消費速度が変化する。
本実施例の場合、灯油消費速度は036t/h〜0.1
9/;/h (発熱量3000に!/h−1600kd
/h)と変化する。第5図に、灯油消費速度0.36 
t/hの燃焼結果を実線で、灯油消費速度0.19t/
hの燃焼結果を破線で示す。灯油消費速度が0.36 
t/h から0、 I 9 t/h の途中にある場合
の結果は、第5図の実線と破線の間で示される。第5図
に示す如く、灯油消費量が少くなると、色センサの短絡
電流比が大幅に減少するときの酸素濃度が変化している
従って、酸素濃度の検知レベル(例えば、190%)を
一定にするには、色センサの短絡電流比の検知設定レベ
ルを灯油燃焼速度に応じてaかもbの間で変えれば良い
第6図は上記事実に基づいて、室内の酸素濃度が検知レ
ベル以下になれば換気指示等の警報を発生するようにし
た装置の要部ブロック図である。
同図において、30.3]はそれぞれ対数増幅回路で、
各ホトダイオードPDI、PD2に接続されている。3
2は上記各対数増幅回路30.31の出力1ag l5
CI 、 log lSC2の差をトル*メtv差動増
m器−cある。この増幅器32の出力(iogxsc2
/Isc+)は燃焼制御器33からの出力(すなわち灯
油消費速度に対応した検知レベル)とコンパレータ34
により比較判定される。そして、このコンパレータ34
の出力によって、燃焼制御器33、換気扇36、警報ブ
ザ−37等を制御するマイコン等の制御部35を設けて
おけば、室内の酸欠状態を未然に防止することができる
第7図、8図は、第6図に示しだ本発明装置の要部ブロ
ック図に対する具体的な例である。第7図は、第6図の
燃焼制御器33を、スイッチS1をオン、オフすること
でポンプ38の吐出量を制御し、灯油消費速度を300
0 k、d/hと1600にωのとにする回路構成とし
だものであり、抵抗rl、r2゜r3.r4、フォトカ
プラーPct等により構成されている。フォトカプラー
PCI中のダイオードD1が発光し、フオ) l−ラン
ジスタTr1が短絡状態のとき、ポンプ38の吐出量は
最大となる。スイッチSlのオン、オフにより抵抗r2
 に対して抵抗r3が並列に接続されるかされ々いかの
状態になる。従ってコンパレータ34の比較電圧のレベ
ルがスイッチSlかオンのとき低く、オフのとき高くな
り検知レベルの調整ができることになる。
第8図は灯油消費速度を連続的に変化させる燃焼制御回
路の1例でちる。オペアンプIC+ 、抵抗R1−RI
O,コンデンサC】よりなる回路は、温度調節ボリウム
v1 とサーミスタTH+の抵抗値の大小によって、フ
ォトカプラーPC2中のフォトトランジスタTr2の抵
抗をダイオードD2の発光により制御し、ポンプ39の
吐出量を自動的にコントロールして室温の制御を行なっ
ている。第5図に示すように、一定酸素濃度の検知レベ
ル(例えば19.9%)に対して灯油消費量ごとの設定
レベルは、オペアンプI C2、R11−Rl4 、コ
ンデンサC2よシ構成される回路からの信号により設定
される。この灯油消費量に対応した設定レベルの信号と
、色センサの出力信号はコンパレータ34に入力し、比
較判定される。コンパレータ34の出力によって、燃料
送油ポンプ39、換気扇36、警報ブザ−37等を制御
する制御部35が設置されているので、室内の酸欠状態
を未然に防止することができる。
なお、この色センサを用いると、受光された光の波長は
2つのホトダイオードPDI、PD2の出力間の比とし
て得られ単一受光素子を使用する場合のように、素子の
出力の絶対値に依存しないから、受光面に汚れがあっだ
シ、炎がゆらいだりしてもその影響をほとんど受けるこ
とがなく、正確に酸素濃度を検知することができる。又
、同一チップ上1に 2個のホトダイオードPDI、P
D2が集積されているのでセンサ4への温度影響は相殺
され、温度の影響を小さくできる。又、透視窓17が汚
れていても電流比をとるからその汚れの影響をあまり受
けなくて済む。
又、上記実施例は同一チップ上に2個のフォトダイオー
ドを形成し、その81層にフィルタの役割をさせた色セ
ンサを用いたが、波長感度の異なる受光素子を2個設け
、この受光素子の出力間の相対値を用いてもよい。
上述のように、本発明は半導体色センサ4と増幅器30
.31.32とを具備するだけであるから小型で簡易で
あり、各種器具に容易に設置され、燃料消費速度が変っ
ても正確に酸素濃度を検知することができる。従ってこ
の検知出力を利用して換気等を行うようにすれば酸欠に
よる事故はもちろん酸素不足に伴う頭痛等もなくすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1同口本発明の説明に供する実験装置の概略説明図、 第2図:本発明の装置を具備した燃焼器の正面説明図、 第3図(a) 、 (b) :色センサの構造図及び等
価回路図、第4図:第3図色センサの短絡電流比−波長
特性を示す特性図、 第5同口色センサの短絡電流比と酸素濃度との関係を示
す特性図、 第6同口本発明装置の要部ブロック図、第7同口本発明
装置の具体的な例のブロック図、第8同口本発明装置の
具体的な他の例のブロック図。 符号 4:半導体色センサ、33:燃焼制御器、34:コンパ
レータ。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1し1 29           29 67ノ                     (
b)第3は1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I 燃焼炎からの光を受光する波長感度の異なる複数個
    の受光素子を設け、各素子の出力間の相対値から、酸素
    濃度を検知するものにおいて、燃焼機器の燃料消費速度
    に対応する速度信号を出力する燃焼制御器と、 この出力と上記各素子の出力間の相対値出力とを導入さ
    れるコンパレータとを具備することを特徴とする不完全
    燃焼検知装置。
JP58098592A 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置 Granted JPS59221520A (ja)

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JP58098592A JPS59221520A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置

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JP58098592A JPS59221520A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置

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JPS59221520A true JPS59221520A (ja) 1984-12-13
JPH0220895B2 JPH0220895B2 (ja) 1990-05-11

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ID=14223906

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JP (1) JPS59221520A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61240026A (ja) * 1985-04-16 1986-10-25 Babcock Hitachi Kk 多視野型火炎検出器
JPS6298117A (ja) * 1985-10-25 1987-05-07 Babcock Hitachi Kk 火炎検出器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56154646U (ja) * 1980-04-16 1981-11-18
JPS57189043A (en) * 1981-05-15 1982-11-20 Sharp Corp Detector for oxygen deficiency state

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