JPS59225221A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPS59225221A
JPS59225221A JP58098245A JP9824583A JPS59225221A JP S59225221 A JPS59225221 A JP S59225221A JP 58098245 A JP58098245 A JP 58098245A JP 9824583 A JP9824583 A JP 9824583A JP S59225221 A JPS59225221 A JP S59225221A
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慶一 森
Katsuhiko Yamamoto
克彦 山本
Mitsuhiro Imajima
今島 光宏
Kuniaki Uchida
内田 国明
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
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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】 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サを用
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 一般に不完全燃焼を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、
ガスを燃料とした燃焼器において実用化されている。こ
のジルコニアセンサは高温雰囲気中では第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。しだが、うて
従来はこの温度特性を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e0と内部抵抗
Riで等価される、2はジルコニアセンサ1と直列に接
続された直列抵抗で、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R,が数100MΩとなり直列抵
抗2よりも十分大きく、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
抵抗へが低下し、直列抵抗2よシも十分小さな値となシ
、直列抵抗2と内部抵抗R,による分圧電位は第1図A
で示すように降下してほとんど零となる。したがってこ
の降下電圧を検出することに゛よってバーナが燃焼した
ことを検知できる。
以上のように酸素濃淡電池型センサを使用すればこれを
利用してバーナの着火検知が、できる。ところが従来こ
のバーナの着火は空燃比Mが1よりも大かそれと略等し
い正常範囲(以下正常M値と称す)内で行な6れており
、ガス濃度が稀釈され着火ミスを起すことが多々あった
この着火ミスは空燃比が1よりも小さい範囲(以下低M
値と称す)で着火させるように構成すれば解消すること
ができる。しかしながらこの低M値で着火すると発生す
る燃焼排ガス中には人体に有害な一酸化炭素が多く含ま
れる等のためあまり好ましくなく、着火と同時に正常M
値燃焼へと切換える必要がある。このM値切換えはセン
サによる着火検知によって行なうようにすればよいが、
低M値での着火は着火しても低M値状態、すなわち不完
全燃焼状態であるためセンサの出力は従来のように急変
することがなく、不完全燃焼検知用センサを利用しての
低M値での着火検知は極めて困難であった。すなわち第
4図に示すように低M値で着火させた場合、センサの出
力は破線で示す如〈従来と同様降下しようとするが、不
完全燃焼状態を検知してセンサ自身の起電力が発生し始
め、前記出力降下を相殺して実線で示す如くバーナ着火
後も出力変化が現われず着火しているの′か失火してい
るのかの検知ができなくなるのである。
だがってこの低M値での着火は実用化が困難であった・ 発明の目的 本発明は上記両者の問題点に鑑みてなしたもので、着火
性能の向上と着火検知の確実化を目的としたものである
発明の構成 上記目的を達成するため本発明はバーナの燃焼状態を検
知する酸素濃淡電池センサにセンサ自身の起電力よりも
十分大きな電圧を電源回路により印加するとともに低M
値で着火させるようにしたものであり、センサ出力が所
定値に達したことを検知する着火検知回路によシバーナ
の着火を検出すると同時に低M値か゛ら正常M値に切替
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6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内に燃焼用空気を供給する送風管、15
は送風機、16は燃料ポンプ、17は気化筒は上に設け
たバーナ筒、イ8はこのバーナ筒17に形成しだ透孔、
19は気化筒12の外周を囲む如く設けた排気筒、20
は排気口、21は上記排気筒19上に設けた耐熱熱透過
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23に取付けた点火器、25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26はジルコニアを材料としたもので、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
ンサであシ、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。
以下そのバーナの着火と不完全燃焼とを検知する具体的
な回路構成を第6図を用いて説明していくと、26は交
流電源で、運転開始スイッチ27を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
3o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、定電圧化されてセンサ26およ
びその他の回路に直流電源を供給している。センサ25
は直列抵抗34を通して電源回路28に接続され、その
中点電位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36の比
較器37の正入力端子に入力し、負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を得る。
比較器37の出力CはリレーRア、のコイル40を通し
て電源回路28に接続されている。燃焼状態検知回路3
6は比較器43.44によりセンサ26の出力電位aと
抵抗45,46.47で分圧された電位d、eと各々比
較してウィドコンパレータ回路を構成している。比較器
43,44の出力fは抵抗48によりプルアップされる
と共にインバータ回路49に入力されてその出力電位q
を得ている。抵抗6oはインバータ回路49のプルアッ
プ抵抗を示す。51は気化筒は(第5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53(ここでは負特性感温抵抗素子を使用)の
分圧電位りと、抵抗54.65の分圧電位iを比較器5
6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Rア。、のコイル67を通して電源回路28に
接続され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59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5
9は電位にと抵抗62.63の分圧電位(He比較器6
4で比較し、その出力mはリレーRア、のコイル66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660カソードは燃焼状態検知回路
36、の出力電位qに接続されている。
また交流電源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〜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ア、の第1の接点70゛のNC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Rア。の接点72には燃料ポンプ16および燃焼
用送風機15が接続されている。ここで燃焼用送風機1
6は送風量のHt(高)−Lo(低)切替を可能とし、
これをリレーRア、の第2の接点70’により切替える
。13は気化筒12を予熱するヒータを示す。尚ここで
説明した比較器37 、43 。
44.56.64は一般周知の 入力オープンコレクタ
出力のコンパレータ、インバータ回路49゜58もオー
プンコレクタ出力のインバータを使用している。
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に通電されセンサ265着
火検知回路35.燃焼状態検知回路36.予熱回路51
およびタイマ回路59に電源を供給する。
最初セン与の雰囲気温度は室温とイしいだめ内部抵抗R
iは数100MΩと大インピーダンスとなり、直列抵抗
34に比べて十分に大きな値となる。
このため分圧電位aは電源回路28の電位ひとほぼ等し
く基準電位すに比べてa ) bとなり、比較器3了の
出力CはH4(高)出力となる。比較器37は前述のよ
うにオープンコレクタ出力であるだめ出力Hiはオープ
ンと等しく、リレーRy2のコイル4oに通電されない
。このため接点70,70’共NC接点に保たれ、点火
器24が通電される。。
また予熱回路51は初期気化筒の温度が低いため温度セ
ンサ63の抵抗値が大きく電位h)iとなり比較器66
の出力jがHiであり、リレーRア。67も導通しない
。このた込ポング16および送風機16は動作しない。
同時にインバータ58の出力はLO小出力なり、タイマ
回路69のコンデンサ61に充電する事を防ぐ。このた
め電位k。
ばほぼ零ボルトとなシ、電位k<lから比較器64の出
力mはLO小出力力る。これによりリレーRア、が導通
し、運転スイッチ27を離しても接点69により電源を
供給し続ける。つまり初期はヒータ13と点火器24が
動作しし予熱を行なう。
気化筒は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i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シ、電
位h≦iとなった時比較器66はLO小出力なり、リレ
ーRア。が導通する。これによシ燃料ポンプ16と送風
機16が動作する。ここでリレーRア、は動作していな
いため送風機16は低風量となり、燃料ポンプ16よシ
供給される燃料が必要な空気量よりも低い風量としてい
る。つまシ低M値であり、濃い混合ガスを供給して着火
性能の向上をはかっている。
比較器66の出力jがLO小出力なるとインバータロ8
はHi比出力オープン)となシ、タイマ回路69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はコンデンサ61
の充電により電位に≧lとなった時点で比較器64がH
i出カとなりリレーRア、のコイル66に通電し、その
リレー接点69を遮断して運転を停止する。
このタイマ回路69がリレーRy1のコイル65への通
電を0FF(オフ)する前にバーナに着火した時は燃焼
状態検知回路36がセンサ26からの出力を比較判断し
てダイオード66を介しリレーRy1のコイル65へ通
電し続は燃焼を継続させる。ここで上記センサ26から
の出力は低M値着火であっても大きく変化する。すなわ
ちバーナに着火するとセンサ26は温度上昇して内部抵
抗Rが低下し、電源回路28からの電源電圧による分圧
電位aが低下していく。一方上記センサ25の温度上昇
とともにセンサ25自身が起電力を発生し上記分圧電位
aの低下を阻止するようなかたちとなる。しかしながら
このセンサ25の起電力は最大でも1v程度であるから
上記内部抵抗Riと直列抵抗34とによる分圧電位aを
当初この1vよりも十分大きな値となるように直列抵抗
34の抵抗値を設定してあけば第7図に示す如く内部抵
抗R4の低下による分圧電位にはセンサ25自身の起電
力のみの電位イまで低下してくる。したがってこのセン
サ26自身の起電力による電位よりも抵抗38.39で
分圧される電位すの方′が大きくなるように設定してお
けはセンサ26の内部抵抗R1が低下してセンサ□自身
の起電力のみとなった時点でa≦bとなり、着火検知回
路36が着火を検知することになる。すなわち低M値状
態での着火であっても確実にセンサ26の出方を変化さ
せ、着火を検知させることができるのである。一方この
ようにして着火検知回路35が着火を検知させることが
できるのである。一方このようにして着火検知回路36
が着火を検知すると比較器37の出力CがLo比出力な
りリレーRア、のコイル4o ・に通電する。これにょ
シ接点70がNo側に切替り点火器24の動作を停止し
て送風ファン駆動用モータ71を駆動し、温風を室内に
放出する。同時にリレーRア、の接点70′もNo側に
切替゛す、送風機15をHi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
シ、正常M値状態の燃焼へと移行する。
この状態でセ゛ンサ25がさらに加熱されると内部抵抗
Riがさらに低下し、直列抵抗34に対して十分小さな
値となる。これにより分圧電位aはほとんど零ポルトと
なシ、センサ26の起電力−eiの出力だけが残る状態
となる。この時燃焼は正常M値状態へと移行しているの
でセンサ25の起電力は極めて小さなもの、すなわち前
述したイ点を越えて降下した極めて小さなものとなって
いる。
そしてこの起電力eiと等しいa電位と電位d。
eとを比較器43 、4.4で比較して燃焼状態検知回
路36が燃焼を錯視して不完全燃焼が発生すると燃焼を
停止させるが、本発明の要旨ではないので説明は省略す
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
これ等の燃焼シ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可能であり、この場合
、回路構成が簡略化される・と共にさらに精度の高い制
御や複雑な制御シーケンスも容易に実現可能となる。ま
た送風機16はモータの回転数によってHi−Lo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よりも十分大きな電圧を印加して
いるので、低M飯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
確実にできるとともに、低M値着火であるから着火ミス
の恐れもほとんどなく確実なる着火ができる等、・その
効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の不完全燃焼を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装置の回路図、
′第4図は低M値着火させた場合のセンサ出力の特性図
、第6図は本発明の一実施例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 吉′、)V逼痕 第3v!J 甫 41 L−U愼−←−正常Mfl  ’

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バーナと、前記バーナの燃焼状態を検知して起電
    力を発生するセンサと、前記センサに電圧を印加する電
    源回路と、前記バーナを低空燃比状態で着火させる点火
    回路と、前記バーナの着火によって得られるセンサの出
    力が所定値に達するととれを着火信号として検出する着
    火検便回路とを備え、前記電源回路の印加電圧はセンサ
    自身の起電力よりも十分大きな値に設定するとともに、
    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構成とした燃焼装置。
JP58098245A 1983-06-01 1983-06-01 燃焼装置 Granted JPS59225221A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58098245A JPS59225221A (ja) 1983-06-01 1983-06-01 燃焼装置

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JP58098245A JPS59225221A (ja) 1983-06-01 1983-06-01 燃焼装置

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JPS59225221A true JPS59225221A (ja) 1984-12-18
JPH0138210B2 JPH0138210B2 (ja) 1989-08-11

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ID=14214570

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63150509A (ja) * 1986-12-12 1988-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63150509A (ja) * 1986-12-12 1988-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼制御装置

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