JPS5935718A - 燃焼制御装置 - 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】 本発明は石油ガス化燃焼機等の燃焼制御に関する新規な
装置を提供せんとするものである。本発明は燃焼炎の色
を検出し、燃焼用空気と燃料の混合比を最適にフィード
バック制御したシ、或いは燃焼状態を判定し燃焼を停止
する事を基本とするもので、従来の炎電流検知方式の欠
点を解消するものである。

第１図は従来の燃焼制御用に使用される炎電流検知の概
念図を示す。（１）はバーナ外筒、（２）は燃焼炎、（
３）はフレームロッド、（４）は碍子、（５）は交流電
源である。この構成で、炎の整流作用により、バー　ｆ
　（１１側が負、フレームロッド（３）側が正の交流電
源（５）の半サイクルでは２図示のエアの方向に燃焼状
態に比例した電流が流れ、−・方、この逆の半サイクル
では、電流Ｉｆは殆んど流れない。従って。

炎電流Ｉｆは図示の点線の如くなる。−例として。

正常燃焼時、即ちブルーフレームでｌｄＩ、　＝＋ｏ〜
＋５ｕＡに対し、酸欠等の異常燃焼時、即ちイエローフ
レームでは■、＝４〜５　ｕＡと変化するので、この電
源変化を燃焼制御或いは燃焼状態の判定に用いろ事が出
来る。しかし、この検出方法には次の欠点があった。

イ　フレームロッドに耐熱、耐蝕性の金属が必要である
。

ロ、フレームロンド表面に酸化膜を形成し易く。

検知不能、または検知能力が低下する。

ハ、フレームロンド周辺、即ち碍子表面の汚れによるメ
グ低下等が同様に検知不能、まだは検知能力低下をもた
らす。

二、交流電源ｖ０のピーク値は１５０ｖ程度以上となり
、安全状の配慮に特に注意する必要がある。

本発明は以上の欠点を解消すべくなされたもので、以下
この発明の一実施例を第２図〜第６図を用いて説明する
。即ち、第２図で、（１）は円孔板（１ａ）　。

金網（１ｃ）、隔壁板（１ａ）、外筒（１ｂ）を含むバ
ーナー。

（２）は燃焼炎、　　（１８ａ）、（１８ｂ）は導光路
、　　（１８ｃ）は光コネクタ、α１は半導体カラーセ
ンナ、０１は信号処理回路である。導光路（１８ａ）　
、　（１８ｂ）としては、ガラスファイバーが適してお
り、その先端は直接燃焼炎にさらされず、−１だ万一の
不完全燃焼でもオイル、カーボンの付着しにくい箇所２
例えばバーナー（１１の開孔部よシ低面で、燃焼用空気
流に触れない位置に固定される。また燃焼炎の局部的不
完全燃焼を検知すべく導光路（１８ａ）　、　（１８ｂ
）の２箇所検知を行なう。勿論、これ以上でも良い。

第３図は第２図の検知方式を用いた燃焼制御装置のブロ
ック図を示す。図中、０１）は燃焼用エアー。

α力は燃料のオイル、０３は供給停止用パルプ、Ｏｌｌ
は定油面器、（９）は燃焼用ターボファン、（７）は燃
料微粒化用噴霧ノズル、（６）は気化促進用補助ｐ’ｒ
ｃヒータ、（８）は点火プラグ、　（１！９は操作ＳＷ
　、　（ＩＱは表示・警報器２ａっはマイコン制御回路
、Ｉ２υは発生熱である。

この構成にて、ターボファン（９）の圧送した燃焼用空
気α１）は噴霧ノズル（７）にて気化器の原理で、燃料
オイル（１２を微粒化する。燃焼熱及び補助ＰＴＣヒー
タ（６）の加熱により、燃料オイルには完全にバーナ内
で気化し２通常はブルーフレーム（２）として燃焼する
。万一、空燃比が適当でなく、イエローフレームになっ
た時は、カラーセンサ（１１は燃焼炎（２）の色の変化
をとらえ、信号処理回路翰を介して、マイコン回路αη
に信号を送る。マイコン回路ではこの信号を演算処理し
、ターボファン（９）を制御したり、或いにパルプα３
を操作して燃焼停止等の指令を発する。後者の場合、警
報表示を行なう事も可能である。なお第３図で細線の矢
印は電気または光信号を表わす。

第４図は半導体カラーセンサＣｉ優の具体例を示す。

なお、このカラーセンサａ！ｌの詳細については電子技
術第２１巻第１３号に開示されているので、ここでは概
略のみ説明する。１１９ａ）、（１９ｂ）　ｔ；ｊ：電
極（Ｉ）２（２）、　　（１９ｃ）は電極（３）、　　
（１９ｄ）は表面の５１０２酸化膜。

（１９ｅ）はＰ領域、（１９ｆ）はＮ領域、　　（１９
ｇ）はＰ領域、　　（１９ｈ）はＰＮ接合１．　　（１
９１）はＰＮ接合２でアシ、半導体の表面近傍にホトダ
イオード（１９ｊ）が、また深い部分にホトダイオード
（１９ｋ）が形成される、 この内、ホトダイオード（１９ｊ）は短波長感度が高く
、またホトダイオード（＊　９ｈ）は長波長感度が大き
い特徴を持つ。この種カラーセンサａ傷として。

シャープ＠塵の、シリコンを半導体材料に用いたものが
実用に供されている。

第５図は信号処理回路の一例を示す。（！Ｄａ）　。

（２ｏｂ）　、　（２０ｅ）はオペアンプｏｐ１〜ｏｐ
３．　　（２ｏｃ、ａ）ログダイオードＬＤ１　、ＬＤ
２　、　（２Ｏｆ）、　（２０ｇ）　、　（２０ｈ）　
、　（２０ｉ）は抵抗Ｒ１〜Ｒ４を示す。半導体カラー
センサｔＪＩの２つのホトダイオード（１９，＋）　、
　（１９ｋ）の短絡電流”８０１．工Ｓ（！２は、　　
Ｖβｉ　、　、Ｖｐ２をオペアンプ（２０ａ）　。

（２ｏｂ）のオフセット電圧などで決定され不定数とし
て２次式で示さねる、 ｖ２＝−（ｋＴ／ｑ　）　ｘｎ　ｌ８ｏ１＋　ｖβ１Ｖ
３−（ｋＴ　／　ｑ　）　］、ｎ　ｌ５ｃ２＋　ｖ、９
２従って、オペアンプ（２０ｅ）の出力ｖ１は■＋　＝
　（”４　ＣＲｊ４−Ｒ３）／ｕ、（ｎ２＋Ｒ４）　）
ＸＶ２−（Ｒ，／Ｒ１）Ｖ３＋Ｖ。

更に、　　Ｒ１＝Ｆ２Ｒ，−Ｒ４とすると、結局Ｖ１　
＝　（Ｒ５／Ｆｔ、）・（ｋＴ／ｑ　）　・１ｎ（工Ｓ
ｃ２／　ｉＢ（、１）　十ｖ。

ここで■。はオペアンプ（２ｏｅ）のオフセット電圧な
どで決定される定数である。１十式より判る様に、出力
Ｖ１は２つのホトダイオード（１９ｊ）　、　（１９ｋ
）の短絡電流工。。１．工Ｓ。２の比の対数に比例した
値となり、入射光の強度即ち炎の強さの変化に対しては
短絡電流比■ＳＣ２／　■Ｓｏｌの値は一定となシ、変
化しない特徴を持つ。

第６図は光源、即ち炎の色の変化に対する出力■１の変
化の様子を示し１通常のブルーフレームに対する出力け
ｖｌＢに対し、空燃比の不適によるイエローフレームで
はＶｌＹ、更に、酸欠時等の赤味がかった燃焼炎ではＶ
ｌｏと変化し、この出力■１の変化を、前記第３図のマ
イコン回路側に入力する。マイコン回路（Ｉ？）は、操
作５ｗ６ｓ、安全用センサ０４の入力情報と、予め、マ
イコンのＲＯＭ　（メモリー）に記憶された制御アルゴ
リズムによシ、ターボファン（９）、バルブα［有］２
点火プラグ（８）２表示警報器部に必要な出力指令を行
なう事ができる。

以上詳述した如く２本発明の燃焼制御装置によれば、燃
焼炎の色を識別して、燃焼制御及び、燃焼状態の判定等
を行なうので イ、燃焼炎の強度変化でなく２色変化を検知するので、
バーナ周辺の汚れによる絶縁抵抗（メグ）の低下による
影響を受けない。

口、従来のフレームロッド式の如＜、７Ｌ／−４０ンド
の材料に注意する必要はなく、まだ検知用の高圧の交流
電源が不要で安全性が高い。

ハ、出力■１のレベルに応じ、燃焼制御の他。

酸欠検知などの運転停止の信号を得る事ができる。

二０点火プラグの発生する電気ノイズの影響がない。

等の利点を有する。以上の説明では石油燃焼機を例に、
主として説明したが、ガス等を燃料とするものにも適用
可能である。光伝送路０梯にはガラスノアイバーが耐熱
性の点で優れているが、カラ−センサ０！１自体に耐熱
性の考慮を払えば、これで直接燃焼炎（２）を検知する
事も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（８）は従来の燃焼状態検知装置を示す図。 第１図（ｂ）はその装置の電圧、電流を示す図、第２図
は本発明の燃焼状態検知装置を示す図、第３図はこれを
用いた燃焼制御装置のブロック構成図。 第４図（ＰＬ）は本発明に用いる半導体カラーセンサの
構造図、第４図（ｂ）はその等何区、第５図は半導体カ
ラーセンサの信号処理回路図、第６図はその特性図であ
る。 図中、相当部分には同一符号を付している。（１）はバ
ーナー、（２）は燃焼炎、（３）はフレームロッド。 （４）は碍子、（５）は交流電源、（６）は予熱補助ヒ
ータ。 （７）は噴霧ノズル、（８）は点火プラグ、（９）はタ
ーボファン、α１は定油面器、０３は燃料停止用バルブ
、　（１４）は安全用センサ、Ｏ！９は操作ＳＷ、αｅ
は表示・警報器。 卸はマイコン回路、　（ＩＩ、　　（１８ａ）、（１８
ｂ）は光伝送路。 ＯＩは半導体カラーセンサ、（イ）は信号処理回路。 （２０ａ）　、　（２０ｂ）　、　（２０ｅ）はオペア
ンプ、　　（２０ｃ）、（２ｎｄ）はログダイオードで
ある。 代理人　葛野信− 第１図 Ｃα）　　　　　　　　　　（す 第３図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼炎の発生する光を導く導光路と、導光路の出
   射光を受光する半導体カラーセンサと、この半導体カラ
   ーセンサの出力を処理する信号処理回路を有し、信号処
   理回路の出力にて、燃焼制御もしくは燃焼状態の判定を
   行なう＃鰺１撫知寸も燃焼制御装置。
2. （２）導光路として光ファイバーを用いる事を特徴とす
   る特許請求の範囲第（１１項記載の燃焼制御装置を点在
   配置させた事を特徴とする特許請求の範囲第（１１項〈
   は第（２）項記載の燃焼制御装置。