JPS5960124A - Incomplete combustion detecting device - Google Patents

Incomplete combustion detecting device

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JPS5960124A
JPS5960124A JP17270482A JP17270482A JPS5960124A JP S5960124 A JPS5960124 A JP S5960124A JP 17270482 A JP17270482 A JP 17270482A JP 17270482 A JP17270482 A JP 17270482A JP S5960124 A JPS5960124 A JP S5960124A
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combustion
sensor
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Keiichi Mori
慶一 森
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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
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen

Abstract

PURPOSE:To provide the titled device capable of detecting the incomplete combustion state both in an oxygen-lean and-excess cases, by constituting such that the device may stop its burning operation in the event that an oxygen sensor actuating power deviates beyond two preset levels being provided. CONSTITUTION:A fuel gas flows from an inlet 12 via a valve 13 and is burnt by means of a burner 11. A signal outputted from a zirconia oxygen concentration sensor 6 is amplified by an amplifier 7 to compare the signal with a first preset value 8 in a first comparison circuit 9 for thereby detecting the increase of oxygen sensor signal above the first preset value 8. A second comparison circuit 14 functions to detect the decrease of oxygen sensor output below a second preset value 15. A safety circuit 10 functions to output a signal instructive of a valve 13 closure for thereby extingushing a burner 11.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスや石油等を燃焼させ、給湯や暖房調理等を
行なう燃焼機器を使用時に、バーナの不完全燃焼を検知
して燃焼を自動的に停止する構成の安全装置に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention detects incomplete combustion of a burner and automatically starts combustion when using a combustion device that burns gas, oil, etc. and performs hot water supply, heating and cooking, etc. This relates to a safety device configured to stop.

従来例の構成とその問題点 近年、燃焼機器の安全性を向上させるためにバーナの失
火検出や空気不足による不完全燃焼を検出する機構を内
蔵したものが市販されている。特に室内空気を使用して
燃焼するストーブやファンヒータ等は室内の酸素欠乏に
よる不完全燃焼は死亡事故に結びつき非常に危険である
。従来この酸素濃度検出センサとして二酸化ジルコニウ
ムを使用したセンサが広く用いられている。第12図に
その一例を示す。第12図はセンサの断面図を示し先端
部を封止した円筒状に焼結したジルコニア(’Zr○2
)1の外壁、内壁を多孔質の白金(pt)2.3で覆っ
た構造になっている。このセ/すは円筒の内外の酸素濃
度差に応じて起電力が発生する酸素濃淡電池を構成して
いる。
Conventional configurations and their problems In recent years, in order to improve the safety of combustion equipment, combustion appliances with built-in mechanisms for detecting burner misfires and incomplete combustion due to lack of air have been commercially available. In particular, stoves, fan heaters, etc. that use indoor air for combustion are extremely dangerous as incomplete combustion due to lack of indoor oxygen can lead to fatal accidents. Conventionally, sensors using zirconium dioxide have been widely used as oxygen concentration detection sensors. An example is shown in FIG. Figure 12 shows a cross-sectional view of the sensor, which is made of cylindrical sintered zirconia ('Zr○2
) The outer and inner walls of 1 are covered with porous platinum (PT) 2.3. This cell constitutes an oxygen concentration cell that generates an electromotive force according to the difference in oxygen concentration inside and outside the cylinder.

次に第13図を用いてこの動作の説明をする。Next, this operation will be explained using FIG. 13.

円筒の内側4には外気が接しており、円筒の外側6は酸
素の少ない空気が供給されている。このとき陰極3ては
電極とジルコニアで電気化学的に反応するため、電子を
受取って酸素イオンとなりジルコニアの一部に取り込ま
れる。とり込まれた酸素イオンは、ジルコニア電解質の
中を移動して陽極側2で酸化反応により電子を放出して
酸素に戻る0つまり円筒の内側4と外側5に酸素分圧の
差があるとその差に応じて起電力が発生ずる。この動作
は高温(400〜800℃)で安定して行なわれる。
The inside 4 of the cylinder is in contact with outside air, and the outside 6 of the cylinder is supplied with oxygen-poor air. At this time, the cathode 3 electrochemically reacts with the electrode and zirconia, so that the electrons are received and become oxygen ions, which are incorporated into a portion of the zirconia. The absorbed oxygen ions move through the zirconia electrolyte and return to oxygen by an oxidation reaction at the anode side 2. In other words, if there is a difference in oxygen partial pressure between the inside 4 and outside 5 of the cylinder, An electromotive force is generated according to the difference. This operation is performed stably at high temperatures (400 to 800°C).

ジルコニア素子は円筒以外に平板とし、その両面の酸素
濃度差を利用するものもある。
In addition to cylindrical zirconia elements, there are also flat plate types that utilize the difference in oxygen concentration on both sides of the plate.

第3図にこのセンサをバーナ排ガスに挿入した時の特性
を示す。図で横軸λは空気と燃料の比(空燃比)を示し
、縦軸eiはセンサ起電力を示す。
Figure 3 shows the characteristics when this sensor is inserted into burner exhaust gas. In the figure, the horizontal axis λ indicates the ratio of air to fuel (air-fuel ratio), and the vertical axis ei indicates the sensor electromotive force.

センサ出力e4はλ=1を境にして大きく変化する。こ
こでλ=1とは使用している燃料が燃焼するのに必要な
空気量(理論空気量)を供給している状態を言い、λ〉
1のときは理論空気量以」二供給した場合で燃焼後の排
ガス中に酸素が残る。このため第12図の筒の内外の酸
素濃度に大きな差が発生しないためei も低い。(o
、1V以下)λく1となると酸素量が不足し、排ガス中
の酸素がほとんどなくなり大きな起電力(約o、sV)
を発生ずる。
The sensor output e4 changes significantly after λ=1. Here, λ = 1 means that the amount of air (theoretical air amount) necessary for the fuel being used to burn is supplied, and λ〉
When the value is 1, oxygen remains in the exhaust gas after combustion when less than the theoretical amount of air is supplied. Therefore, since there is no large difference in oxygen concentration between the inside and outside of the cylinder shown in FIG. 12, ei is also low. (o
, 1V or less) When λ becomes 1, the amount of oxygen becomes insufficient, and almost no oxygen exists in the exhaust gas, resulting in a large electromotive force (approximately o, sV)
will occur.

燃焼機器は一般にλ=1.2〜1.3程度で使用するこ
とが多く、例えば酸素濃度不足によシλく1になったと
きに不完全燃焼となり一酸化炭素(Co)が発生し危険
となる。このためセンサ起電力が大きくなった点を検出
して燃焼を停止させるようにしていた。
Combustion equipment is generally used at λ = 1.2 to 1.3. For example, when λ becomes 1 due to insufficient oxygen concentration, incomplete combustion occurs and carbon monoxide (Co) is generated, which is dangerous. becomes. For this reason, combustion was stopped by detecting the point where the sensor electromotive force became large.

第14図に従来の制御回路をブロック図にして示す。酸
素濃度センサ(以下02センサと呼ぶ)6の信号を増幅
回路7で増幅し、設定値8と比較回路9で比較し、セン
サ6の出力が設定値8よす大きくなったときに安全回路
10に信号を出力する。安全回路10ではこの信号に応
じて燃焼を停止する信号を出力する。
FIG. 14 shows a conventional control circuit in block diagram form. The signal from the oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as 02 sensor) 6 is amplified by an amplifier circuit 7 and compared with a set value 8 by a comparator circuit 9. When the output of the sensor 6 becomes greater than the set value 8, the safety circuit 10 Outputs a signal to. The safety circuit 10 outputs a signal to stop combustion in response to this signal.

ここで燃焼はλく1となシ酸欠状態になった時に不完全
燃焼となることは前に述べたが、λ)1となったとき、
つまシ空気過剰になったときには炎のリフト現象が発生
し、失火の原因となる事もある。このため従来のように
酸素不足を検知するだけでなく酸素過剰時にも燃焼を停
止させる装置が必要となる。1だジルコニア素子の動作
はその雰囲気温度に大きく影響されるため、雰囲気温度
の管理も重要であった。
It was mentioned earlier that combustion is incomplete when λ×1 becomes oxygen deficient, but when λ)1,
When there is too much air in the lamp, a flame lift phenomenon occurs, which may cause misfires. For this reason, a device is required that not only detects oxygen deficiency as in the past, but also stops combustion when oxygen is excessive. Since the operation of a single zirconia element is greatly affected by the ambient temperature, control of the ambient temperature was also important.

発明の目的 本発明は以上のような従来の欠点を除去するもので、酸
素不足による不完全燃焼および酸素過剰時の異常燃焼を
検知して燃焼を自動的に停止させる不完全燃焼検知装置
を提供することを目的とするO 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、設定レベルを2点
設け02センサ起電力がこれ等の点から外れたときに燃
焼を停止する構成とし、酸素不足。
Purpose of the Invention The present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, and provides an incomplete combustion detection device that automatically stops combustion by detecting incomplete combustion due to lack of oxygen and abnormal combustion due to excess oxygen. Structure of the Invention In order to achieve this object, the present invention has a structure in which two set levels are provided and combustion is stopped when the 02 sensor electromotive force deviates from these points. .

酸素過剰いずれの場合でも検知可能とした。また02セ
ンザの起電力が小さく不安定になることを防ぐ目的で0
2センサに外部電源より電流を流す構成とした。
It was possible to detect any case of excess oxygen. In addition, in order to prevent the electromotive force of the 02 sensor from becoming small and unstable,
The configuration is such that current is passed through the two sensors from an external power source.

また02センザの温度を同時に検知可能な構成とするこ
とにより02センサが安定して動作する温度範囲にはい
っているときにのみ不完全燃焼の検知をすることを可能
としたものである。
Furthermore, by configuring the temperature of the 02 sensor to be simultaneously detected, it is possible to detect incomplete combustion only when the temperature is within the temperature range in which the 02 sensor operates stably.

同様に燃焼停止後02センサ温度が高い状態で再点火動
作を行ない不着火となったときに未燃ガスにより02セ
ンサが動作して正常燃焼レベルと 。
Similarly, when the 02 sensor temperature is high after combustion has stopped and a re-ignition operation is performed and misfire occurs, the 02 sensor is activated by unburned gas and the combustion level is restored to normal.

同程度の出力となる場合がある。この場合は02センサ
を一度冷却した後に再点火することにより防げるため、
02センサの温度検知によりバーナの点火動作は02セ
ンサの温度がある値以下になった時にのみ働く構成とし
た。
The output may be about the same. This can be prevented by cooling the 02 sensor and then re-igniting it.
Based on the temperature detection by the 02 sensor, the burner is ignited only when the temperature of the 02 sensor falls below a certain value.

また02センサの温度検出によりバーナの点火検出、失
火検出も可能としたものである。
Additionally, burner ignition and misfire detection can be performed by detecting the temperature of the 02 sensor.

実施例の説明 以下本発明の実施例を図に従って説明していく。Description of examples Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明を応用したシステム図を示し、ガスバー
ナ11に応用した例である。ガスは入口12から流入し
バルブ13を通りバーナ14で燃焼する。6は第12図
で説明したジルコニア酸素濃度センサでこの信号を増幅
器7で増幅し、第1の比較回路9により第1の設定値8
と比較し、Q2センサ6の信号が第1の設定値8以上に
なったことを検出する。
FIG. 1 shows a system diagram to which the present invention is applied, and is an example in which the present invention is applied to a gas burner 11. Gas flows in from the inlet 12, passes through the valve 13, and is burned in the burner 14. Reference numeral 6 designates the zirconia oxygen concentration sensor described in FIG.
It is detected that the signal of the Q2 sensor 6 has become equal to or higher than the first set value 8.

また第2の比較回路14はQ2センザ出力が第2の設定
値15以下になったことを検出するもので、安全回路1
0は前記各々の比較回路9,14の出力が発生したとき
にバルブ13を閉止する信号を出力し、バーナ11を消
火する。つまり02センサ6の出力が設定値8と15の
中間にあるときは正常燃焼と判断し燃焼を継続する。
Further, the second comparison circuit 14 detects when the Q2 sensor output becomes less than the second set value 15, and the safety circuit 1
0 outputs a signal to close the valve 13 and extinguishes the burner 11 when the outputs of the respective comparison circuits 9 and 14 are generated. In other words, when the output of the 02 sensor 6 is between the set values 8 and 15, it is determined that combustion is normal and combustion continues.

第2図にこの具体回路例を示す。直流電源16を抵抗1
7.18,19.20により分圧電位es、e8.e1
5 を得ている。02センサ6はその動作から図のよう
に抵抗Ri と電源eiで等価される。演算増幅器(以
下オペアンプと呼ぶ)21と抵抗22.23により増幅
回路7を構成しており、電位esと02センサの+側端
子の接合点およびo2センサの一側端子eOがオペアン
プ21の負、正合々の入力端子に接続されている。この
ためo2センサの起電力ei=oのときは抵抗Riだけ
となり、またオペアンプ21の各々の入力端子の入力イ
ンピーダンスは非常に高いため抵抗Ri に流れる電流
はほとんど零である。このため電位eO=esとなりオ
ペアンプの出力電位eaもまたes と等しくなる。次
に02センサ6に起電力eiが発生したときは電位eO
はes−eiとなり出力eaはオペアンプの一般的な特
性よシと23の比の倍率で電位ei を増幅することに
なる。第1の比較器9および第2の比較器14によりウ
ィンドコンパレータを構成している。各々の比較器9,
14はここではオペアンプにより構成しているがオープ
ンコレクタ出力のコンパレータを使用してもよい。第1
の比較器9は、第1の設定レベルe8を正入力端子に、
増幅回路7の出力電位ea を負入力端子に接続されて
いる。捷だ比較器14は第2の設定レベルe15を負入
力端子に、電位eaを正入力端子に接続されている。各
々の比較器9,14の出力はNOR論理ゲート回路24
に入力され、その出力は抵抗25を通してトランジスタ
26ベースに接続されている。トランジスタ26のエミ
ッタは電源16のアースに、コレクタはバルブ13(こ
こでは電磁弁を使用)を通して電源16の十電位に接続
されている。
FIG. 2 shows an example of this specific circuit. DC power supply 16 and resistor 1
7.18, 19.20, the divided potentials es, e8. e1
I got 5. From its operation, the 02 sensor 6 is equivalent to a resistor Ri and a power source ei as shown in the figure. An operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 21 and resistors 22 and 23 constitute an amplifier circuit 7, and the junction point between the potential es and the + side terminal of the 02 sensor and the one side terminal eO of the o2 sensor are connected to the negative side of the operational amplifier 21, Connected to the correct input terminals. Therefore, when the electromotive force ei=o of the O2 sensor, only the resistor Ri exists, and since the input impedance of each input terminal of the operational amplifier 21 is very high, the current flowing through the resistor Ri is almost zero. Therefore, the potential eO=es, and the output potential ea of the operational amplifier also becomes equal to es. Next, when the electromotive force ei is generated in the 02 sensor 6, the potential eO
becomes es-ei, and the output ea amplifies the potential ei by a ratio of 23 according to the general characteristics of operational amplifiers. The first comparator 9 and the second comparator 14 constitute a window comparator. each comparator 9,
14 is constituted by an operational amplifier here, but a comparator with an open collector output may also be used. 1st
The comparator 9 inputs the first set level e8 to the positive input terminal,
The output potential ea of the amplifier circuit 7 is connected to the negative input terminal. The output comparator 14 has the second setting level e15 connected to its negative input terminal, and the potential ea connected to its positive input terminal. The output of each comparator 9, 14 is connected to a NOR logic gate circuit 24.
The output is connected to the base of a transistor 26 through a resistor 25. The emitter of the transistor 26 is connected to the ground of the power source 16, and the collector is connected to the potential of the power source 16 through the valve 13 (here, a solenoid valve is used).

正常燃焼時には第3図に示すように、λ−1〜1.3で
燃焼しているものとする。以上から起電力がei1〜e
i2である場合は正常燃焼と判断をする。
Assume that during normal combustion, combustion occurs at λ-1 to 1.3, as shown in FIG. From the above, the electromotive force is ei1~e
If it is i2, it is determined that combustion is normal.

起電力がei1〜ei2にあるときのオペアンプ21の
出力eaは第4図、第5図のX部のように電位e8とe
i5の間にある。このため比較器9はロー出力、比較器
14もロー出力となりNORゲート24の出力はハイ出
力となるためトランジスタ泌は導通しバルブ13に通電
してガスを流通している。
When the electromotive force is between ei1 and ei2, the output ea of the operational amplifier 21 is at potentials e8 and e as shown in the X part of FIGS. 4 and 5.
It is between i5. Therefore, the comparator 9 outputs a low output, the comparator 14 also outputs a low output, and the output of the NOR gate 24 becomes a high output, so that the transistor 9 becomes conductive and the valve 13 is energized to flow gas.

ここで酸素欠乏等による不完全燃焼が発生した場合は第
3図のようにλが1より小さな値となり出力eiはei
lを越えてしまう。ここで前述のように電位eaはei
に反比例するためeiが大きくなるとeaは小さな値に
なり、eaよりも低下する。(第4図Y部) 以上から比較器9の出力はノ・イ、比較器14はロー出
力となりNORゲート24の出力はローとなリトランジ
スタ26は遮断しバルブ13を閉止して燃焼を停止させ
る。反対に何等かの原因により空気過剰になった場合も
炎のリフト現象等が発生するため危険である。このとき
はλは1.3以上となり第3図Z域に入りeiはei2
以下になってしまう。以上からeaはei5よりも高い
値となる(第5図2部)。これによシ第2図比較器14
がハイ出ノJ1比較器9はロー出力となりNORORゲ
ルトー出力となり、バルブ13を閉止する。
If incomplete combustion occurs due to oxygen deficiency, etc., λ becomes smaller than 1 as shown in Figure 3, and the output ei becomes ei.
It exceeds l. Here, as mentioned above, the potential ea is ei
Since it is inversely proportional to , when ei becomes large, ea becomes a small value and becomes lower than ea. (Part Y in Figure 4) From the above, the output of the comparator 9 is NO, the comparator 14 is a low output, the output of the NOR gate 24 is low, the retransistor 26 is cut off, the valve 13 is closed, and combustion is stopped. let On the other hand, if there is too much air due to some reason, it is dangerous because a flame lift phenomenon may occur. At this time, λ becomes 1.3 or more and enters the Z region in Figure 3, where ei is ei2
It becomes below. From the above, ea becomes a higher value than ei5 (Fig. 5, part 2). Accordingly, the comparator 14 in Fig. 2
However, when the output is high, the J1 comparator 9 becomes a low output, becomes a NOROR Gerto output, and closes the valve 13.

以上のように第2図の回路構成にすることにより酸素欠
乏による不完全燃焼と空気過剰による異常燃焼のどちら
が発生しても検知して燃焼を停止することかり能となる
As described above, by adopting the circuit configuration shown in FIG. 2, it becomes possible to detect whether incomplete combustion due to oxygen deficiency or abnormal combustion due to excess air occurs and to stop combustion.

第6図は他の実施例を示し、センサ6の起電力e1が最
高でも0.8vと小さな値で第3図Z域では約mVとな
り不安定になることを解決したものである。電源16か
らバイアス抵抗17を介し7てセンサ6に電流isを供
給している。また第2図と同様に抵抗28.29.31
により基準電位es と第1.第2の比較電位e8 、
 ei5と得ている。
FIG. 6 shows another embodiment, which solves the problem that the electromotive force e1 of the sensor 6 is as small as 0.8V at the maximum, and becomes unstable at about mV in the Z region of FIG. A current is is supplied from a power source 16 to the sensor 6 via a bias resistor 17 . Also, as in Figure 2, resistance 28.29.31
The reference potential es and the first . second comparison potential e8,
I got ei5.

オペアンプ21の正入力端子には抵抗27とセンサ6の
分圧型(’led’が入力され、負入力端子には基準電
位esを抵抗22を介して入力されており、抵抗23と
で増幅回路7を構成している。出力ea’はea’=e
O’+(es−eO/) (1+−!−乏一く子−)と
なる0222 以上からeO’とea’は比例して変化する。このため
起電力eiが大きくなるとea’も大きくなるため第2
図とは電位e8.e15のレベルが逆転している。
The positive input terminal of the operational amplifier 21 is inputted with a resistor 27 and the voltage-divided type ('LED') of the sensor 6, and the negative input terminal is inputted with the reference potential es via the resistor 22. The output ea' is ea'=e
O'+(es-eO/) (1+-!-Shoichikuko-) 0222 From the above, eO' and ea' change in proportion. Therefore, as the electromotive force ei increases, ea' also increases, so the second
The figure shows potential e8. The level of e15 is reversed.

また電流16によりセンサ6の起電力としてはei+R
i・isとなり、第3図のZ域においてもある程度の出
力電位が得られる構成となっている。
Also, due to the current 16, the electromotive force of the sensor 6 is ei+R
i.is, and the configuration is such that a certain level of output potential can be obtained even in the Z region of FIG.

またセンサの内部抵抗Riは負の温度係数を有している
ため着火前にセンサ6の温度が低い場合はR1−1a1
0〜数100MQと大きな値となり、炎が着火してセン
サ温度が300〜400’CK、力l熱されると1(i
−数Kz と低下する。このため電位eO′は第7図の
ようになる。横軸に時間、縦軸にe O/を示す。着火
前は前述のようにセンサ6の温度が低ぐHiが抵抗27
よシも充分に大きな値となるためそのeo’はほぼ電源
16と同電位となっている。時間toで着火するとRi
が低下してeO′もこれに応じて低下していく。炎が安
定に燃焼するとそのときの温度により決定されるRi 
とISの積とeiの和の値で安定する。ここで第3図の
λ低下によりeiが増加したときeo’は増加し、λ増
加によるeiの低下の場合はeO’は低下し、出力ea
’が電位e8と01ろから外れたときは第2図と同様比
較回路9,14が動作し、バルブ13を閉じる動作をす
る。
Furthermore, since the internal resistance Ri of the sensor has a negative temperature coefficient, if the temperature of the sensor 6 is low before ignition, R1-1a1
It becomes a large value of 0 to several 100 MQ, and when the flame is ignited and the sensor temperature is 300 to 400'CK, it becomes 1(i
-Decreases to several Kz. Therefore, the potential eO' becomes as shown in FIG. The horizontal axis shows time and the vertical axis shows e O/. Before ignition, as mentioned above, the temperature of sensor 6 is low and Hi means resistance 27.
Since the voltage is also a sufficiently large value, its eo' is approximately at the same potential as the power supply 16. When ignited at time to, Ri
decreases, and eO' also decreases accordingly. When the flame burns stably, Ri is determined by the temperature at that time.
It becomes stable at the value of the product of IS and the sum of ei. Here, when ei increases due to a decrease in λ as shown in FIG. 3, eo' increases, and when ei decreases due to an increase in λ, eO' decreases and the output ea
When ' is removed from the potentials e8 and 01, the comparator circuits 9 and 14 operate as in FIG. 2, and the valve 13 is closed.

第8図は他の実施例を示すシステム図であり、安全回路
10内に温度検知回路31を有し、この信号によりセン
サ6の温度が低いときには安全回路10が動作しない構
成としている。また温度検知回路32の温度信号は第6
図、第7図で説明したセンサ6の内部抵抗Riの変化を
検出する構成としている。
FIG. 8 is a system diagram showing another embodiment, in which a temperature detection circuit 31 is included in the safety circuit 10, and the safety circuit 10 is configured not to operate when the temperature of the sensor 6 is low based on this signal. Further, the temperature signal of the temperature detection circuit 32 is
The configuration is such that a change in the internal resistance Ri of the sensor 6 explained in FIGS. 7 and 7 is detected.

第9図にこの具体回路例を示す。図で増幅回路7、比較
器9,14は第2図、第6図と同じ動作であるため説明
は省く。
FIG. 9 shows an example of this specific circuit. In the figure, the amplifier circuit 7 and comparators 9 and 14 operate in the same manner as in FIGS. 2 and 6, so their explanation will be omitted.

抵抗27とセンサ6の分圧電位eO′はオペアンプ21
に入力すると同時に温度検知回路32の比較器33(オ
ペアンプで構成)の正入力端子に入力されている。また
比較器33の負入力端子は抵抗34.35の分圧電位e
T1(第1の温度設定値)が入力されている。出力はダ
イオード36抵抗37ヲ通してトランジスタ26のベー
スに接続されている。前述のように第6図の回路では第
7図の特性に示すように着火後センサ6の温度が上昇す
るまでは電位eO’は高い値となり、電位e B /以
上で検出してバルブを閉じてし1うことがあった。この
ため着火後にタイマを動作させ一定時mmJ安全回路の
動作を殺す方法がある。しかしこの方法ではセンサ6の
温度上昇時間のバラツキが犬きく安全のためにタイマ時
間を長く設定する必要がある。
The divided potential eO' of the resistor 27 and the sensor 6 is determined by the operational amplifier 21.
At the same time, it is input to the positive input terminal of the comparator 33 (consisting of an operational amplifier) of the temperature detection circuit 32. Further, the negative input terminal of the comparator 33 is connected to the divided voltage e of the resistor 34.35.
T1 (first temperature setting value) is input. The output is connected to the base of the transistor 26 through a diode 36 and a resistor 37. As mentioned above, in the circuit shown in FIG. 6, the potential eO' remains high until the temperature of the sensor 6 rises after ignition, as shown in the characteristics shown in FIG. Something happened. For this reason, there is a method of operating a timer after ignition to kill the operation of the mmJ safety circuit for a certain period of time. However, in this method, variations in the temperature rise time of the sensor 6 are a problem, so it is necessary to set a long timer time for safety.

しかしタイマ時間が長いとタイマ動作中に不完全燃焼に
なった場合検知されなく危険であるという問題がある。
However, if the timer time is long, there is a problem in that if incomplete combustion occurs during the timer operation, it will not be detected and is dangerous.

(尚第7図のe8’、ei5は第6図e8゜ei5を増
幅回路7のゲインで入力電位eQ’に対応するように換
算した値である。) 以上の問題点を解決するためにセンサ6の内部抵抗Ri
の温度特性を利用し、センサ6の温度が一定温度以上に
なった後に安全回路1oを動作可能とする構成としてい
る。抵抗27とセンサ6の分圧′磁位e O/はセンサ
6の温度が低いとほとんど電源16の電圧となっている
。このときに比較器の入力電位はeTlす0′となシ出
力はハイレベルとなる。このためダイオード36.抵抗
37を通してトランジスタ26にベース電位を供給する
ため、NoRゲート24の出力がローレベルになっても
トランジスタ26は遮断されない。次にセンサ6の温度
上昇と共にRiが低下し eO/も第7図のように低下
してくる。これにより電位eT1≦Ro’となったとき
比較器33の出力はローレベルとなりダイオード36が
逆バイアスとなりトランジスタViNORゲート24の
出力レベルに応じてオンオフされる。以上のようにセン
サ6自身の温度を計測しているため加熱時間にバラツキ
があっても最適なタイミングで動作する。また第9図で
、ヰ温度検知回路の信号をe □/で検出する構成とし
ながら破線で示すようにea’により検出することも可
能であり、また別の温度センサを設ける事も自由である
(Note that e8' and ei5 in Fig. 7 are values obtained by converting e8°ei5 in Fig. 6 to correspond to the input potential eQ' with the gain of the amplifier circuit 7.) In order to solve the above problems, the sensor 6 internal resistance Ri
The safety circuit 1o is configured to be operable after the temperature of the sensor 6 reaches a certain temperature or higher by utilizing the temperature characteristics of the sensor. The partial voltage 'magnetic potential e O/ of the resistor 27 and the sensor 6 is almost the voltage of the power supply 16 when the temperature of the sensor 6 is low. At this time, the input potential of the comparator becomes eT10' and the output becomes high level. For this reason, the diode 36. Since the base potential is supplied to the transistor 26 through the resistor 37, the transistor 26 is not cut off even if the output of the NoR gate 24 becomes low level. Next, as the temperature of the sensor 6 rises, Ri decreases and eO/ also decreases as shown in FIG. As a result, when the potential eT1≦Ro', the output of the comparator 33 becomes low level, and the diode 36 becomes reverse biased and is turned on and off according to the output level of the transistor ViNOR gate 24. As described above, since the temperature of the sensor 6 itself is measured, the sensor 6 operates at the optimal timing even if there are variations in the heating time. In addition, in Fig. 9, the signal of the temperature detection circuit can be detected by e □ /, but it is also possible to detect it by ea' as shown by the broken line, and it is also possible to provide another temperature sensor. .

第9図では省いたがこの構成に加えて点火動作後乾動作
するタイマ回路を設は一定時間後にセンサ6の温度が上
昇していなければ不着火とみなしバルブ13を停止する
回路を付加することも公知である。
Although omitted in Fig. 9, in addition to this configuration, a timer circuit that operates dry after the ignition operation is installed, and if the temperature of the sensor 6 does not rise after a certain period of time, a circuit is added that deems the ignition to be non-ignition and stops the valve 13. is also publicly known.

第10図は他の実施例を示すシステム図であり、温度検
知回路32により駆動される点火信号回路38を有して
いる。これはバーナ消火後センサ6の温度が高い状態で
再度点火動作を行なうとセンサ6内で触媒燃焼を行ない
、バーナ11に着火していなくても正常レベルの起電力
eiが発生して誤検出を防止するためのもので、センサ
6の温度が一定温度(第2の設定温度)以下になるまで
は再点火動作をさせない構成としている。
FIG. 10 is a system diagram showing another embodiment, which includes an ignition signal circuit 38 driven by a temperature detection circuit 32. This is because if the ignition operation is performed again while the temperature of the sensor 6 is high after the burner has been extinguished, catalytic combustion will occur within the sensor 6, and even if the burner 11 is not ignited, a normal level of electromotive force ei will be generated, resulting in false detection. This is to prevent the re-ignition operation from occurring until the temperature of the sensor 6 falls below a certain temperature (second set temperature).

第11図にこの具体回路例を示す。ここでは第10図の
点火信号回路38を駆動する第2の設定温、簾の他にバ
ーナ11の失火を検出してバルブ13を閉じる第3の設
定温度も設けた構成としている。
FIG. 11 shows an example of this specific circuit. Here, in addition to the second set temperature and screen for driving the ignition signal circuit 38 shown in FIG. 10, a third set temperature for detecting misfire of the burner 11 and closing the valve 13 is also provided.

抵抗39,40.41により第2の設定温度eT2およ
び第3の温度設定値eT3を設けている0eT2および
eT3は各々比較回路42の負入力端子および比較回路
43の正入力端子に接続されている。また温度信号e 
O/は図のように比較器42゜43に入力され、比較器
43は失火検知回路を構成しその出力はダイオード44
を通してトランジスタ26のベース電位に、またトラン
ジスタ26のエミッタはダイオード45を通して電源1
6の一端子にアースされている。同様に比較器42の出
力は点火信号回路38に駆動信号を出力する。
A second set temperature eT2 and a third set temperature eT3 are provided by resistors 39, 40.41.0eT2 and eT3 are connected to the negative input terminal of the comparator circuit 42 and the positive input terminal of the comparator circuit 43, respectively. . Also, the temperature signal e
O/ is input to comparators 42 and 43 as shown in the figure, comparator 43 constitutes a misfire detection circuit, and its output is connected to diode 44.
The emitter of the transistor 26 is connected to the power source 1 through the diode 45.
It is grounded to one terminal of 6. Similarly, the output of comparator 42 provides a drive signal to ignition signal circuit 38.

今、正常燃焼時にはセンサ6の温度が高く電位eO′〈
eT3〈eT2となっているため比較器43の出力は・
・イとなりダイオード44が逆・くイアスされ、トラン
ジスタ26はNORゲート24の出力に応じて動作する
。捷だ比較器42はロー出力となり点火信号回路38も
駆動されない。ここで何等かの理由でバーナ11が失火
した場合はセンサ6の温度が低下するため電位eO’は
上昇していく。
Now, during normal combustion, the temperature of sensor 6 is high and the potential eO'
Since eT3<eT2, the output of the comparator 43 is
・The diode 44 is reversely biased, and the transistor 26 operates according to the output of the NOR gate 24. The output comparator 42 has a low output, and the ignition signal circuit 38 is also not driven. If the burner 11 misfires for some reason, the temperature of the sensor 6 decreases and the potential eO' increases.

これによシミ位e・r3くeO′〈eT2となり比較器
43はロー出力となる。以上からトランジスタ260ベ
ース電位はダイオード44を通して電源16にアースさ
れるため遮断されバルブ13を閉じる。
As a result, the stain level e·r3 becomes eO'<eT2, and the comparator 43 becomes a low output. From the above, the base potential of the transistor 260 is grounded to the power supply 16 through the diode 44, so that it is cut off and the valve 13 is closed.

しかしこのときはまだ比較器42はロー出力であり点火
動作は行なわない。
However, at this time, the comparator 42 still has a low output and no ignition operation is performed.

センサ6の温度がさらに低下して電位”rsりeT2く
eO′吉なったときに比較器42がハイ出力となり点火
信号回路を駆動する。これにより図示していないが点火
器が動作してバーナ11に再点火を行なう。また点火信
号回路はバルブ13を開くと同時に比較器43の回路を
リセットする構成も内蔵されている。
When the temperature of the sensor 6 further decreases and the potential becomes higher than rs, the comparator 42 becomes a high output and drives the ignition signal circuit.As a result, although not shown, the igniter operates and the burner is turned on. The ignition signal circuit also has a built-in structure that resets the comparator 43 circuit at the same time as the valve 13 is opened.

また第11図の構成に加えて第9図で説明した構成も付
加する事も可能であるし、第11図の比較器42.43
を各々単独で実用する事も容易である。
It is also possible to add the configuration explained in FIG. 9 in addition to the configuration in FIG. 11, and the comparators 42 and 43 in FIG.
It is also easy to put each of them into practical use independently.

尚、本実施例ではガスバーナを例にして説明してきたが
これが石油バーナであっても全く同様のことが言える。
Although the present embodiment has been described using a gas burner as an example, the same thing can be said even if the burner is an oil burner.

またバルブ13は石油の場合は給油ポンプであっても問
題ない。さらに燃焼方式も各種のものに応用してもさし
つかえない。
Further, in the case of petroleum, the valve 13 may be a fuel pump without any problem. Furthermore, the combustion method can also be applied to various types of things.

発明の詳細 な説明したように本発明の不完全燃焼検知装置は次のよ
うな効果を有する。
As described in detail, the incomplete combustion detection device of the present invention has the following effects.

1 燃焼検知センサの検知レベルを2点設け、正常時こ
の2レベル内にセンサ出力がある構成としたため酸素不
足による不完全燃焼、および酸素過剰による異常燃焼の
いずれも検知可能とし燃焼を停止する構成であるため安
全性が高い。
1 The combustion detection sensor has two detection levels, and the sensor output is within these two levels under normal conditions, so it is possible to detect both incomplete combustion due to lack of oxygen and abnormal combustion due to excess oxygen, and to stop combustion. Therefore, it is highly safe.

2 センサに外部よりバイアス電流を流す構成とするこ
とによりセンサ出力の安定性を向上し誤検知や検知ミス
が防げる。
2. By configuring the sensor to flow a bias current from the outside, the stability of the sensor output can be improved and false detections and detection errors can be prevented.

3 上述のバイアス電流を流す構成とすることによりセ
ンサ温度も計測可能となり、燃焼初期の不安定時に不完
全燃焼によりバーナを停止する安全回路の動作を禁止す
る回路と設けることにより、センサ温度が七分に上昇し
てから動作するため誤動作を防げる。
3 By using the above-mentioned configuration to flow the bias current, the sensor temperature can also be measured, and by providing a circuit that prohibits the operation of the safety circuit that stops the burner due to incomplete combustion during unstable initial combustion, the sensor temperature can be Malfunctions can be prevented by starting the operation after the temperature rises to 1 minute.

祿 同様にセンサ温度が七分に冷えてから再点火動作に
移行する構成にすることで、高温センサで未燃ガスが触
媒燃焼を行ない誤検知する事を外<シ信頼性を向上した
Similarly, by configuring the engine to restart the re-ignition operation after the sensor temperature has cooled down to 7 minutes, reliability has been improved by eliminating the possibility of erroneous detection due to catalytic combustion of unburned gas in the high-temperature sensor.

5 さらにセンサ温度によりバーナの失火の検知も可能
となり他に火炎センサを付加する必要がなく構成が簡単
である。
5. Furthermore, it is possible to detect burner misfire based on the sensor temperature, and there is no need to add another flame sensor, resulting in a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す制御システム図、第2
図は同具体回路図、第3図はジルコニア酸素濃度センサ
の特性図、第4図、第5図は第2図の回路の動作説明図
、第6図は他の具体回路例を示す回路図、第7図はその
動作説明図、第8図は他の実施例を示すシステム図、第
9図はその具体回路図、第10図はさらに他の実施例を
示すシステム図、第11図はその具体回路図、第12図
はジルコニア酸素濃度センサの一例を示す断面図、第1
3図はその動作説明図、第14図は従来の制御システム
を示すブロック図である。 6・・・・・・燃焼検知センサ、8.e8・・・・・・
第1の設定レベル、9・・・・・・第1の比較回路、1
o・・・・・・安全回路、14・・・・・第2の比較回
路、15 、 e15・・・・・・第2の設定レベノペ
16・・・・・外部電源、27・・・・・・ノくイアス
抵抗(バイアス回路)、32・・・・・温度検知回路、
38・・・・・点火信号回路、43・・・・・・比較器
(失火検知回路)、”TI・・・・・第1の設定温度、
eT2・・・・・・第2の設定温度、eT3・・・・・
・第3の設定塩度。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 〆 / 第3図 入 第4図   第5図 第6図 第7図 0 ime
Fig. 1 is a control system diagram showing one embodiment of the present invention;
The figure is a specific circuit diagram of the same, Figure 3 is a characteristic diagram of the zirconia oxygen concentration sensor, Figures 4 and 5 are diagrams explaining the operation of the circuit in Figure 2, and Figure 6 is a circuit diagram showing another example of a specific circuit. , FIG. 7 is an explanatory diagram of its operation, FIG. 8 is a system diagram showing another embodiment, FIG. 9 is a specific circuit diagram thereof, FIG. 10 is a system diagram showing still another embodiment, and FIG. 11 is a system diagram showing another embodiment. Its specific circuit diagram, FIG. 12, is a sectional view showing an example of a zirconia oxygen concentration sensor.
FIG. 3 is an explanatory diagram of its operation, and FIG. 14 is a block diagram showing a conventional control system. 6... Combustion detection sensor, 8. e8...
First setting level, 9...First comparison circuit, 1
o...Safety circuit, 14...Second comparison circuit, 15, e15...Second setting level control 16...External power supply, 27... ...Nokuias resistance (bias circuit), 32...Temperature detection circuit,
38...Ignition signal circuit, 43...Comparator (misfire detection circuit), "TI...First set temperature,
eT2...Second set temperature, eT3...
・Third setting salinity. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 〆/ Figure 3 with Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 0 ime

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)バーナの燃焼状態を検知して起電力を発生する燃
焼検知センサと、前記燃焼検知センサの出力が予め定め
られ/ζ第1の設定レベル以上になったことを検出する
第1の比較回路と、第2の設定レベル以下になったこと
を検出する第2の比較回路とを有し、前記第1および第
2の比較回路のいずれかの出力を検出して燃焼を停止す
る信号を出力する安全回路を有する不完全燃焼検知装置
(1) A combustion detection sensor that detects the combustion state of the burner and generates an electromotive force, and a first comparison that detects that the output of the combustion detection sensor has exceeded a predetermined/ζ first setting level. circuit, and a second comparison circuit that detects that the level has become below a second set level, and detects the output of either of the first and second comparison circuits and generates a signal to stop combustion. Incomplete combustion detection device with a safety circuit that outputs.
(2)燃焼検知センサには、外部電源よシミ流を通電す
るバイアス回路を有する特許請求の範囲第1項記載の不
完全燃焼検知装置。
(2) The incomplete combustion detection device according to claim 1, wherein the combustion detection sensor has a bias circuit for supplying a stain current from an external power source.
(3)安全回路は、燃焼検知センサの温度を検出する温
度検知回路を有し、前記温度検知回路の出力により燃焼
検知センサの温度が第1の設定温度以上にあるときに動
作する構成とした特許請求の範囲第2項記載の不完全燃
焼検知装置。
(3) The safety circuit has a temperature detection circuit that detects the temperature of the combustion detection sensor, and is configured to operate when the temperature of the combustion detection sensor is equal to or higher than a first set temperature according to the output of the temperature detection circuit. An incomplete combustion detection device according to claim 2.
(4)安全回路は、燃焼検知センサの温度を検出する温
度検知回路を有し、前記温度検知回路の出力により燃焼
検知センサの温度が第2の設定温度以下にあるときにバ
ーナの燃焼を開始させる信号を出力する点火信号回路を
有する構成とした特許請求の範囲第2項記載の不完全燃
焼検知装置。
(4) The safety circuit has a temperature detection circuit that detects the temperature of the combustion detection sensor, and starts combustion of the burner when the temperature of the combustion detection sensor is below a second set temperature based on the output of the temperature detection circuit. The incomplete combustion detection device according to claim 2, wherein the incomplete combustion detection device is configured to include an ignition signal circuit that outputs a signal.
(5)安全回路は、燃焼検知センサの温度を検出する温
度検知回路を有し、前記温度検知回路の出力により燃焼
検知センサの温度が第3の設定温度以下になったときに
燃焼を停止する信号を出力する失火検知回路を有する構
成とした特許請求の範囲第2項、第3項、又は第4項記
載の不完全燃焼検知装置。
(5) The safety circuit includes a temperature detection circuit that detects the temperature of the combustion detection sensor, and stops combustion when the temperature of the combustion detection sensor becomes equal to or lower than a third set temperature based on the output of the temperature detection circuit. An incomplete combustion detection device according to claim 2, 3, or 4, which is configured to include a misfire detection circuit that outputs a signal.
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JPH0132887B2 JPH0132887B2 (en) 1989-07-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2650057A1 (en) * 1989-07-20 1991-01-25 Tech Diffusion Method and device for ensuring the correct operation of a burner, and their applications

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5568528A (en) * 1978-11-16 1980-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Combustion safety device

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