JPS6020024A - Safety combustion device - Google Patents
Safety combustion deviceInfo
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- JPS6020024A JPS6020024A JP58129849A JP12984983A JPS6020024A JP S6020024 A JPS6020024 A JP S6020024A JP 58129849 A JP58129849 A JP 58129849A JP 12984983 A JP12984983 A JP 12984983A JP S6020024 A JPS6020024 A JP S6020024A
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- gas detection
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples
- F23N5/105—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples using electrical or electromechanical means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2227/00—Ignition or checking
- F23N2227/22—Pilot burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/12—Fuel valves
- F23N2235/14—Fuel valves electromagnetically operated
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野1
本発明は熱交換器を有する燃焼機器、例えば家庭用の小
形場所し器、の不完全燃焼検出用の燃焼安全装置の改良
に関する。本発明はよ如具体的には、この種の燃焼機器
の失火を熱電素子により検出し、着火時に熱電素子から
得られる起電力を電源としてガス検出素子により不完全
燃焼を検出するようにした装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention 1] The present invention relates to an improvement of a combustion safety device for detecting incomplete combustion in combustion equipment having a heat exchanger, such as a small household stove. More specifically, the present invention is an apparatus that detects misfire in this type of combustion equipment using a thermoelectric element, and uses the electromotive force obtained from the thermoelectric element at the time of ignition as a power source to detect incomplete combustion using a gas detection element. Regarding.
〔用語法J
本発明の装置の特性は、ガス検出素子の熱時定数によシ
変化する。そこでガス検出素子の「熱時定数」の測定方
法を以下の様に定める。[Terminology J The characteristics of the device of the present invention vary depending on the thermal time constant of the gas detection element. Therefore, the method for measuring the "thermal time constant" of the gas detection element is determined as follows.
(1)用いる燃焼機器に装置を組み込み、全体を室温に
置く。(1) Incorporate the device into the combustion equipment to be used and leave the whole thing at room temperature.
(2)バーナに着火し排ガスにより素子を加熱して、そ
の昇温パターンをめる。(2) Ignite the burner, heat the element with exhaust gas, and establish a temperature increase pattern.
なおメインバーナの他にパイロットバーナを有する機器
では、なるべく両者を同時に着火させる。Note that for equipment that has a pilot burner in addition to the main burner, both should be ignited at the same time if possible.
(3)素子の定常加熱温度(Tf)および定常加熱温度
上室温との差(ΔT)をめ、素子の温度(Ts )が
Ts=Tf−e ”・ΔT
となるまでの時間をめる。この時間の1/2を熱時定数
とする。(3) Calculate the steady heating temperature (Tf) of the element and the difference (ΔT) between the steady heating temperature and the room temperature, and calculate the time until the temperature (Ts) of the element becomes Ts=Tf-e''·ΔT. 1/2 of this time is defined as a thermal time constant.
装置の特性には、素子の昇温速度たけでなく、降温速度
も影響する。しかし降温速度は昇温速度に対応して定寸
るので、昇温速度を用いて熱時定数を定義する。また装
置の特性への影響は定常加熱温度(Ts)附近での昇降
温パターンから定まるので、定常加熱温度(Ts)附近
での温度変化に重みを置いて熱時定数を定義する。The characteristics of the device are affected not only by the temperature increase rate of the element but also by the temperature decrease rate. However, since the temperature decreasing rate is determined in accordance with the temperature increasing rate, the thermal time constant is defined using the temperature increasing rate. Furthermore, since the influence on the characteristics of the device is determined by the temperature increase/decrease pattern around the steady heating temperature (Ts), the thermal time constant is defined by giving weight to temperature changes around the steady heating temperature (Ts).
次に、「パルスノイズ」とは、例えば1公租度の短い間
隔でバーナを再着火させた際に、ガス検出素子の出力が
再着火直後に異常に増す現象を言う。パルスノイズは、
着火直後のバーナから生ずる大量の不完全燃焼成分、例
えばCOガス、にガス検出素子が感応して生ずるもので
ある。そしてパルスノイズは、各種の燃焼機器で広く生
ずる現象である。Next, "pulse noise" refers to a phenomenon in which, when the burner is re-ignited at short intervals of, for example, one commonality, the output of the gas detection element increases abnormally immediately after the re-ignition. Pulse noise is
This occurs when the gas detection element is sensitive to a large amount of incomplete combustion components, such as CO gas, generated from the burner immediately after ignition. Pulse noise is a phenomenon that widely occurs in various types of combustion equipment.
し従来技術]
バーナの失火を熱電素子により検出し、不完全燃焼をS
n O2等のガス検出素子により検出することが、実
開昭58−704’6号により知られている。この技術
では素子を排ガスにより加熱し消費電力を節減するとと
もに、熱電素子からの起電力を電源とし外部電源を不要
にしている。Conventional technology] Burner misfire is detected by a thermoelectric element, and incomplete combustion is detected by S.
It is known from Utility Model Application Publication No. 58-704'6 that detection is performed using a gas detection element such as nO2. This technology reduces power consumption by heating the element with exhaust gas, and uses the electromotive force from the thermoelectric element as a power source, eliminating the need for an external power source.
この種のガス検出素子により湯沸し器の不完全燃焼を検
出することも、特開昭56−80584号により知られ
ている。そこではガス検出素子と1、 テT 102や
Cr 20B 、Co 304等の焼結体を用い、排ガ
スにより素子を600〜900”Cに加熱して不完全燃
焼により生ずるcoの検出を行っている。It is also known from JP-A-56-80584 to detect incomplete combustion in a water heater using a gas detection element of this type. There, a gas detection element and a sintered body of TeT 102, Cr 20B, Co 304, etc. are used, and the element is heated to 600 to 900''C by exhaust gas to detect CO produced by incomplete combustion. .
S n O2やTiO3等の金属酸化物半導体を用いた
ガス検出素子の特性として、
fl) Coへの感度は低温側で増すが、応答速度は温
度が下がる程低下する。As a characteristic of a gas detection element using a metal oxide semiconductor such as SnO2 or TiO3, the sensitivity to fl) Co increases as the temperature decreases, but the response speed decreases as the temperature decreases.
(2)長期間放置した素子を再度加熱す・ると、素子の
抵抗値が一時的に低下する(以下この現象を「イニシャ
ルアクション」と呼ぶ。〕。(2) When an element that has been left for a long time is heated again, the resistance value of the element temporarily decreases (hereinafter this phenomenon is referred to as "initial action").
ことが知られている。It is known.
[発明の課題]
本発明の課題は、
++1 イニシャルアクションによる安全装置の誤動作
の防止、
(2) ガス検出素子の熱時定数を小さくし、不完全燃
焼の検出が可能になるまでのデッドタイムを短縮するこ
と、
(3) バーナのオン−オフにより生ずるパルスノイズ
の除去、
(4) これらの課題の解決に適したガス検出素子の設
置位置の発見、
にある。[Problems to be solved by the invention] The problems to be solved by the present invention are as follows: ++1 Preventing malfunction of safety devices due to initial action, (2) Decreasing the thermal time constant of the gas detection element to shorten the dead time until detection of incomplete combustion becomes possible. (3) Eliminate pulse noise caused by turning the burner on and off; (4) Find a location for installing the gas detection element suitable for solving these problems.
デッドタイムを問題にしたのは、ガス検出素子の熱時定
数が大きく、バーナの着火後不完全燃焼の検出が可能に
なる寸での時間かしばしば10分以上にもなるからであ
る。The reason why the dead time has become a problem is that the thermal time constant of the gas detection element is large, and the time required to detect incomplete combustion after ignition of the burner is often 10 minutes or more.
パルスノイズは本発明者らが発見した現象で、短い間隔
(例えは1分)を置いてバーナを再着火させると素子の
出力がパルス的に増し、この現象を放置すると着火のご
とに安全装置が誤動作することになる。この現象は、バ
ーナの消火後ガス検出素子が完全に冷却されるまでの間
に、再着火させた時にのみ生ずるもので、長期間放置す
ることにより生ずるイニシャルアクションとは異質のも
のである。Pulse noise is a phenomenon discovered by the inventors.When the burner is re-ignited after a short interval (for example, one minute), the output of the element increases in a pulse-like manner.If this phenomenon is left unchecked, the safety device will be activated every time the burner is ignited. will malfunction. This phenomenon occurs only when the burner is re-ignited after the burner has been extinguished and before the gas detection element has completely cooled down, and is different from the initial action that occurs when the burner is left unused for a long period of time.
ガス検出素子の設置位置に関する副次的課題としては、
排ガスを均一に混合し1次空気からの排ガスと2次空気
からの排ガスの混合ムラのない位置を見出すことがある
。排ガスの混合ムラの問題は、部分子混合型のブンゼン
バーナや石油燃料型よる安全装置の誤動作の防止と、ガ
ス検出素子の適切な設置位置の発見、およびパルスノイ
ズによる誤動作をなるべく少くすることを目的とする。A secondary issue regarding the installation location of the gas detection element is:
Sometimes it is possible to find a position where the exhaust gas is mixed uniformly and there is no uneven mixing of the exhaust gas from the primary air and the exhaust gas from the secondary air. To solve the problem of uneven mixture of exhaust gas, it is necessary to prevent malfunctions of safety devices caused by partial molecular mixture Bunsen burners and petroleum fuel burners, find the appropriate installation position of gas detection elements, and minimize malfunctions caused by pulse noise. purpose.
本願の第2の発明は、さらにデッドタイムの短縮とパル
スノイズによる誤動作をより少くすることを目的とする
。A second invention of the present application aims to further shorten dead time and reduce malfunctions due to pulse noise.
本願の第3の発明は、第1の発明のそれに加え、パルス
ノイズによる誤動作を防止することを目的とする。In addition to the first invention, the third invention of the present application aims to prevent malfunctions caused by pulse noise.
[発明の構成]
本願の第1の発明はバーナと熱交換器とにょシ流体を加
熱するようにした燃焼機器の、バーナの失火を熱電素子
によシ検出し、バーナからの排ガスによりガス敏感性金
属酸化物半導体の抵抗値の変化を用いたガス検出素子を
COガスの検出か可能な温度に加熱するとともにバーナ
の着火時に熱電素子から得られる起電力を電源として不
完全燃焼を検出し、バーナの失火時および不完全燃焼時
に保安手段を動作させるようにしたものにおいて、前記
ガス検出素子を熱交換器の後流もしくは内部で周囲空気
が混入しない位置に設置し、前記ガス検出素子の加熱温
度の定常値を、室温に放置したガス検出素子のバーナ着
火時の出力のピーク値が保安手段の動作レベルに達する
温度以下としたことを特徴とする燃焼安全装置にある。[Structure of the Invention] The first invention of the present application uses a thermoelectric element to detect a burner misfire in a combustion device that heats a burner, a heat exchanger, and a fluid, and detects gas sensitivity due to exhaust gas from the burner. A gas detection element that uses changes in the resistance value of a metal oxide semiconductor is heated to a temperature that allows detection of CO gas, and incomplete combustion is detected using the electromotive force obtained from the thermoelectric element when the burner is ignited as a power source. In the device in which the safety means is activated in the event of misfire or incomplete combustion of the burner, the gas detection element is installed at a position downstream of or inside the heat exchanger where ambient air does not mix, and the gas detection element is heated. The combustion safety device is characterized in that the steady-state value of the temperature is set to be lower than the temperature at which the peak value of the output at the time of burner ignition of the gas detection element left at room temperature reaches the operating level of the safety means.
本願の第2の発明は、さらにガス検出素子の熱時定数を
120秒以下吉し、バーナ着火時の素子のデッドタイム
を短縮するとともに、バーナ消火後の素子の冷却を進め
てパルスノイズによるガス検出素子の出力を小さくする
ものである。The second invention of the present application further reduces the thermal time constant of the gas detection element to 120 seconds or less, shortens the dead time of the element when the burner is ignited, and promotes cooling of the element after the burner is extinguished to prevent gases caused by pulse noise. This is to reduce the output of the detection element.
本願の第3の発明は、第1の発明に加えてパルスノイズ
誤動作防止手段を設けたものである。A third invention of the present application provides a pulse noise malfunction prevention means in addition to the first invention.
多くの燃焼機器では、1次空気だけではなく、1次空気
と2次空気とを併用して燃焼を行わせている。1次空気
からの排ガスと2次空気からの排ガスとの間に混合ムラ
が有ると、不完全燃焼への検出精度が低下する。しかし
熱交換器の後流あるいは内部にガス検出素子を設置すれ
ば、排ガスは熱交換器を通過する過程で完全に混合され
、混合ムラの問題は解消する。In many combustion devices, combustion is performed using not only primary air but also a combination of primary air and secondary air. If there is uneven mixing between the exhaust gas from the primary air and the exhaust gas from the secondary air, the accuracy of detecting incomplete combustion will decrease. However, if a gas detection element is installed downstream or inside the heat exchanger, the exhaust gas will be completely mixed during the process of passing through the heat exchanger, and the problem of uneven mixing will be solved.
排ガスは熱交換器により冷却され、素子の加熱温度も低
くなる。COガスへの感度は低温側で増すので、COガ
スの検出に適した温度に素子を置くことができる。The exhaust gas is cooled by the heat exchanger, and the heating temperature of the element is also lowered. Since the sensitivity to CO gas increases at low temperatures, the element can be placed at a temperature suitable for detecting CO gas.
本発明では、熱電素子からの起電力を電源とするので、
ガス検出素子をヒートクリーニングしたり、イニシャル
アクションが終了したりするまでの間(通常は3〜5分
)素子からの出力を遮断したりすることはできない。ガ
ス検出素子からイニシャルアクションという現象をなく
すのではなく、イニシャルアクションによって保安手段
が誤動作しなければ長駆のである。イニシャルアクショ
ンと素子の加熱温度との関係を検討したところ、f+)
加熱温度が低い程イニシャルアクション時の素子の出
力のピークは小さくなる、
(2) 加熱温度を下げるとイニシャルアクションが続
く時間が長くなる、
ことがわかった。COガスへの感度は低温で大きくなる
。素子の加熱温度を下げるとイニシャルアクションのピ
ークは下がり、COガスへの感度は増すのて、イニシャ
ルアクションの影響は著しく小さくなる。そこでイニシ
ャルアクション時の素子の出力のピークに着目し、出力
のピークによっても保安手段が誤動作しないように、素
子の定常υ目熱温度を定めれば良い。In the present invention, since the electromotive force from the thermoelectric element is used as the power source,
It is not possible to heat-clean the gas detection element or cut off the output from the element until the initial action is completed (usually for 3 to 5 minutes). Rather than eliminating the phenomenon of initial action from the gas detection element, it will last a long time if the safety means does not malfunction due to the initial action. After examining the relationship between the initial action and the heating temperature of the element, we found that f+)
It was found that the lower the heating temperature, the smaller the peak of the element's output during the initial action. (2) Lowering the heating temperature lengthens the time the initial action lasts. Sensitivity to CO gas increases at low temperatures. When the heating temperature of the element is lowered, the peak of the initial action decreases, the sensitivity to CO gas increases, and the influence of the initial action becomes significantly smaller. Therefore, by focusing on the peak of the output of the element at the time of the initial action, the steady υ thermal temperature of the element can be determined so that the safety means will not malfunction even due to the peak of the output.
このようにするとイニシャルアクションの期間は著しく
1長くなる。この間もし素子がCOガスに感応しないな
らば、危険が生ずる。しかしイニシャルアクションの間
も、素子が定常加熱温度附近まて加熱されていれば、C
Oガスを検出し得ることが確認できた。In this way, the period of the initial action becomes significantly longer by one. During this time, a danger arises if the element is not sensitive to CO gas. However, if the element is heated close to the steady heating temperature during the initial action, then C
It was confirmed that O gas could be detected.
ガス検出素子をバーナからの排ガスにより加熱する場合
、素子の熱時定数がきわめて長くなることがわかった。It has been found that when the gas detection element is heated by exhaust gas from a burner, the thermal time constant of the element becomes extremely long.
この熱時定数は主として素子に用いる保護カバーによる
。例えば線径約100μのステンレス線からなる100
メツシユ(1インチの長さ中に含まれる線の数によりメ
ツシュを定めきくしてもイニシャルアクション時の出力
のピークはほとんど変らない。COガスへの応答は低温
では著しく遅くなるので、素子の熱時定数が大きく々る
とバーナ着火時のデッドタイムが著しく長くなる。デッ
ドタイムを小さくするには、素子の熱容量、特にカバー
の熱容量と、金属酸化物半導体からの熱伝導を小さくし
、熱時定数を好捷しくけ120秒以下にする。This thermal time constant mainly depends on the protective cover used for the device. For example, 100 mm made of stainless steel wire with a wire diameter of approximately 100 μ
Mesh (Even if the mesh is determined by the number of wires included in the length of 1 inch, the peak of the output at the initial action will hardly change.The response to CO gas will be significantly slower at low temperatures, so when the element is heated When the constant becomes large, the dead time when igniting the burner increases significantly.To reduce the dead time, reduce the heat capacity of the element, especially the heat capacity of the cover, and the heat conduction from the metal oxide semiconductor, and increase the thermal time constant. Make sure that the time is 120 seconds or less.
ガス検出素子の加熱温度や熱時定数は、/N6 ルスノ
イズ時の出力を変化させる。/々ルスノイズは、バーナ
の着火直後に大量の不完全燃焼成分(排ガス中のCOガ
ス濃度が500pp rn以上となる例か多い。)が生
ずることにより起こる。パルスノイズ時に素子が充分に
冷却されていれば、低温ではCOガスへの素子の応答は
遅く、パルスノイズは生じない。素子の加熱温度を下げ
かつ熱時定数を120秒以下にすれは、パルスノイズの
影響を小さくできる。The heating temperature and thermal time constant of the gas detection element change the output during /N6 noise. The rust noise is caused by the generation of a large amount of incomplete combustion components (often cases where the CO gas concentration in the exhaust gas is 500 pprn or more) immediately after the burner is ignited. If the element is sufficiently cooled at the time of pulse noise, the response of the element to CO gas is slow at low temperatures, and pulse noise does not occur. By lowering the heating temperature of the element and setting the thermal time constant to 120 seconds or less, the influence of pulse noise can be reduced.
消火とほとんど同時にバーナを再着火させる場合、素子
の加熱温度や熱時定数を選択しても、パルスノイズによ
る誤動作を防ぐことはできない。If the burner is re-ignited almost simultaneously with extinguishing, malfunctions due to pulse noise cannot be prevented no matter the element heating temperature or thermal time constant.
しかしパルスノイズが問題になる時間は着火後の1〜3
秒程度なので、この間保安手段の動作を禁止することは
電源容量が限られている場合でも簡単である。簡単なC
’−Rタイマー等を設け、タイマー等の動作中保安手段
の動作を禁止すれば、パルスノイズによる誤動作を除く
ことができる。However, the time when pulse noise becomes a problem is 1 to 3 after ignition.
Since the duration is about seconds, it is easy to prohibit the operation of the security means during this time even if the power supply capacity is limited. easy C
By providing a '-R timer or the like and prohibiting the operation of the safety means while the timer or the like is in operation, malfunctions due to pulse noise can be eliminated.
〔実施例1 次に実施例を、好寸しいものを中心に説明する。[Example 1 Next, embodiments will be described, focusing on preferred embodiments.
第1図と第2図において、(02)は燃焼機器の例とし
ての湯沸し器であるが、熱交換器を備えたものであれば
他の燃焼様器でも良い。湯沸し器(02)には、常閉型
の電磁弁(o4)、ダイヤフラム弁(06)、1次空気
取り入れ用のダンパー(o8)を介して、ブンゼンバー
ナ(010)Q設ケル。ブンゼンバーナ(010)に代
え、他のバーナ、例えば石油燃料型のバーナ、を用いる
ものでも良い。電磁弁(04)の後流に分岐管を設はパ
イロットバーナ(012)を設ける。パイロットバーナ
(012)の着火用のコック(014)の押圧により電
磁弁(04〕を手動で開放させるようにし、コック(0
14)の回動操作により図示しない点火機構を動作させ
パイロットバーナ(012)K着火させる。In FIGS. 1 and 2, (02) is a water heater as an example of a combustion device, but any other combustion-like device may be used as long as it is equipped with a heat exchanger. The water heater (02) is equipped with a Bunsen burner (010) Q via a normally closed solenoid valve (o4), a diaphragm valve (06), and a damper for primary air intake (o8). Instead of the Bunsen burner (010), other burners, such as oil-fueled burners, may be used. A branch pipe is provided downstream of the solenoid valve (04) and a pilot burner (012) is provided. The solenoid valve (04) is manually opened by pressing the cock (014) for igniting the pilot burner (012).
14) operates an ignition mechanism (not shown) to ignite pilot burner (012)K.
給水用のコック(016)の回動により、給水管((1
18)を埋設した、熱交換器としてのフィン(020)
に送水し、同時に給水管(018)の水圧の変化を検出
してダイヤフラム弁(o6)を開放させ、ブンゼ7ハ−
す(010)を着火させる。パイロットバーナ(012
) kithし、メインバーナとしてのブンゼンバーナ
(010)のみをバーナとして備えたものでも良い。ま
だこの湯沸し器(o2)の構造や機能は既に周知である
から、細部についての説明を省略する。By rotating the water supply cock (016), the water supply pipe ((1
Fin (020) as a heat exchanger with embedded 18)
At the same time, a change in the water pressure of the water supply pipe (018) is detected and the diaphragm valve (o6) is opened, and the Bunze 7
(010) is ignited. Pilot burner (012
) kith and only the Bunsen burner (010) as the main burner may be used. Since the structure and function of this water heater (o2) are already well known, detailed explanation will be omitted.
フィン(020)の後流(図での上部)で、フィン(’
020)の中央部に対応する位置に、ソケット(11)
を用いてガス検出素子(S)を設ける。この位置での排
ガスの温度は、パイロットバーナ(012)のみが着火
している際に約60°C、ブンゼンバーナ(olo)も
着火している際には約270℃である。ガス検出素子(
S)の後方に、排ガス出口(022)と、フード(02
4,lとを設ける。ガス検出素子(S)の設置位置は、
加熱温度を高める場合には、例えばフィン(020)の
一部をくり抜きフィン(020)の内部、あるいはフィ
ン(020)の側周部とする。このような位置も、排ガ
スの混合ムラ、あるいは排ガスの温度の問題については
、フィン(020)の本来の意味での内部と全く均等な
ので、このような位置を含めて熱交換器の内部と呼ぶこ
とにする。tなわち熱交換器の内部とは排ガスの流れに
着目して熱交換器の前面よりも後方で排ガスが均一に混
合されている位置を意味する。排ガスの温度を下げる、
あるいはフィン(020)と排ガス出口(022)の間
にスペースかない際は、排ガス出口(022)の後方に
ガス検出素子(S)を設ける。この場合周囲空気の混入
を防ぐため、ガス検出素子(S)はなるべく排ガス出口
(022)の中央部の後流(図の上方)とし、あるいは
図示しない煙突を設けて素子(S)をその内部に設ける
ようにする。In the wake of the fin (020) (upper part in the figure), the fin ('
020) at a position corresponding to the center of the socket (11).
A gas detection element (S) is provided using the following. The temperature of the exhaust gas at this position is approximately 60° C. when only the pilot burner (012) is ignited, and approximately 270° C. when the Bunsen burner (olo) is also ignited. Gas detection element (
At the rear of S), there is an exhaust gas outlet (022) and a hood (02
4, l is provided. The installation position of the gas detection element (S) is
When increasing the heating temperature, for example, a part of the fin (020) is hollowed out to form the inside of the fin (020) or the side circumference of the fin (020). This position is also completely equivalent to the inside of the fin (020) in the original sense in terms of uneven mixing of exhaust gas or temperature of exhaust gas, so such a position is also called the inside of the heat exchanger. I'll decide. In other words, the inside of the heat exchanger means a position where the exhaust gas is uniformly mixed behind the front surface of the heat exchanger, focusing on the flow of the exhaust gas. lowering the temperature of exhaust gas,
Alternatively, when there is no space between the fins (020) and the exhaust gas outlet (022), a gas detection element (S) is provided behind the exhaust gas outlet (022). In this case, in order to prevent the ambient air from getting mixed in, the gas detection element (S) should be placed downstream (upper part of the diagram) of the central part of the exhaust gas outlet (022), or a chimney (not shown) may be provided so that the element (S) can be placed inside the exhaust gas outlet (022). It should be provided in
パイロットバーナ(012)により加熱される位置に、
熱電堆等の熱電素子(lO)を設け、失火の検出と、ガ
ス検出素子(S)や保安手段としての電磁弁(04)の
駆動用の電源とに用いる。熱電素子(lO)としては、
半導体の接合部の熱起電力を利用したもの等のものも用
い得る。この実施例では2つのバーナを用いるが、熱電
素子(10)に関係するバーナはパイロットバーナ(0
12)で、ガス検出素子(S)に関係するバーナはブン
ゼンバーナ(010)である。At the position heated by the pilot burner (012),
A thermoelectric element (lO) such as a thermopile is provided and used for detecting misfire and as a power source for driving the gas detection element (S) and the electromagnetic valve (04) as a safety measure. As a thermoelectric element (lO),
It is also possible to use a device that utilizes thermoelectromotive force at a semiconductor junction. In this example, two burners are used, and the burner associated with the thermoelectric element (10) is the pilot burner (0
In 12), the burner related to the gas detection element (S) is a Bunsen burner (010).
ガス検出素子(S)の構造を第3図に示す。この素子(
S)は、S n O21,O0重量部に1重量部のPd
元素を添加し、成型後焼結したものを素子本体(S2)
としている。素子本体(S2)には、一対のコイル状の
貴金属電極(S4) 、 (S6)を接続し、貴金属電
極(S4) 、 (56)の各端部を、ベース(S8)
に固定した4本のリードピン(S10a) 。The structure of the gas detection element (S) is shown in FIG. This element (
S) is 1 part by weight of Pd in 1 part by weight of S n O21,O0
The element body (S2) is made by adding elements and sintering after molding.
It is said that A pair of coiled noble metal electrodes (S4) and (S6) are connected to the element body (S2), and each end of the noble metal electrodes (S4) and (56) is connected to the base (S8).
Four lead pins (S10a) fixed to.
(S10b) 、 (S10c) 、 (s10d’)
に固定する。油やほこり等から素子本体(S2)を保護
するため、20メツシユの線径約100μのステンレス
線の二重金銅からなるカバー(S 12)を設ける。こ
の素子(S)を第1図および第2図に示す位置に取り付
けると、素子本体(S2)の加熱温度の定常値はパイロ
ットバーナ(012)のみの着火時に約50℃、ブンゼ
ンバーナ(0’IO)も着火している時には185°C
となった。(この明細書でのガス検出素子(S)の温度
とは素子本体(S2)の温度を意味する。)まだ昇温時
の熱時定数は64秒であった。なおこの場合に室温は2
0°Cであった。(以下、室温20°Cにおいて各測定
を行った。)
素子本体(S2)の特性は、金属酸化物半導体の種類(
ここではS ’n O3)と、添加物(ここでは1)
d )とにより変化する。半導体の種類や添加物は素子
本体(S2)の特性を変えるが、その効果は素子本体(
S2)の温度依存性をほぼ平行にシフトさせるものに近
い。各半導体の中では、S n O2が最も低温で動作
し、In2O3では30°C温度を増すとS n O2
と同じ特性が得られる。ZnOではSnO,2よりも加
熱温度を約80°C増すのが良い。P’dに代えて、P
tやRh、Ir、Os。(S10b), (S10c), (s10d')
Fixed to. In order to protect the element body (S2) from oil, dust, etc., a cover (S12) made of double gold copper made of 20 mesh stainless steel wires with a wire diameter of about 100 μm is provided. When this element (S) is installed in the position shown in Figures 1 and 2, the steady value of the heating temperature of the element body (S2) is approximately 50°C when only the pilot burner (012) is ignited, and the steady value of the heating temperature of the element body (S2) is approximately 50°C when only the pilot burner (012) is ignited, and IO) is also 185°C when ignited.
It became. (The temperature of the gas detection element (S) in this specification means the temperature of the element body (S2).) The thermal time constant during temperature rise was still 64 seconds. In this case, the room temperature is 2
It was 0°C. (Hereinafter, each measurement was performed at a room temperature of 20°C.) The characteristics of the element body (S2) depend on the type of metal oxide semiconductor (
Here S'n O3) and additive (here 1)
d). The type of semiconductor and additives change the characteristics of the element body (S2), but the effect is different from the element body (S2).
This is close to shifting the temperature dependence of S2) almost in parallel. Among each semiconductor, SnO2 operates at the lowest temperature, and when increasing the temperature by 30°C in In2O3, SnO2
The same characteristics can be obtained. For ZnO, it is better to increase the heating temperature by about 80°C than for SnO,2. Instead of P'd, P
t, Rh, Ir, Os.
Ru、あるいはAu等の貴金属元素を加えても良い。こ
れらのものを加えると、素子本体(S2)はより低温で
動作するようになる。実施例の1重量部のPdを加えた
ものでは、Pd等を加えない場合よりも約70°C低い
温度で同じ特性があられれる。これらの添加物は、加熱
により徐々に酸化され、CO等に接触すると徐々に還元
される。添加物の存在形態はかなり複雑である。添加量
については、金属酸化物半導体100重量部に対し金属
に換算して0.1〜5重量部が好ましい。なお最も低温
側で作動する材料は、S n 02100重量部に対し
1重量部のPdと0.1重量部のAuとを加えたもので
、これは実施例のものよりもさらに約20℃低い温度で
動作した。A noble metal element such as Ru or Au may be added. Adding these things allows the element body (S2) to operate at a lower temperature. In the case of the example in which 1 part by weight of Pd was added, the same characteristics could be obtained at a temperature about 70° C. lower than in the case of not adding Pd or the like. These additives are gradually oxidized by heating and gradually reduced by contact with CO and the like. The existence of additives is quite complex. The amount added is preferably 0.1 to 5 parts by weight in terms of metal per 100 parts by weight of the metal oxide semiconductor. The material that operates at the lowest temperature is a material in which 1 part by weight of Pd and 0.1 part by weight of Au are added to 100 parts by weight of S n 02, which is about 20°C lower than that of the example. It worked with temperature.
ここで好ましい金属酸化物半導体と添加物の例を第1表
に示す。Examples of preferred metal oxide semiconductors and additives are shown in Table 1.
第 1 表
5n02 1.OPd 、140〜2’00 185S
nOO,5Pd 150〜210190Sn02.OP
d 180〜1901705nO20,2Pd 170
〜240210S 11□1.OPt 150〜210
190SnO3なし 210〜270 2501+12
03 なし 240〜300 280In20.1.O
Pd 、180〜240220ZnOなし 280〜3
50 330
※1 金属酸化物半導体100重量部への、金属換算で
の添加重量部数を示す。Table 1 5n02 1. OPd, 140~2'00 185S
nOO, 5Pd 150-210190Sn02. OP
d 180-1901705nO20,2Pd 170
~240210S 11□1. OPt 150-210
190 Without SnO3 210~270 2501+12
03 None 240-300 280In20.1. O
Pd, 180-240220 without ZnO 280-3
50 330 *1 Indicates the number of parts by weight added in terms of metal to 100 parts by weight of metal oxide semiconductor.
ガス検出素子(S)への最適加熱温度は、材料により変
化する。素子(S)の取り付は位置や放熱条件を変え、
各材料に適した温度を選べば、実施例の場合と類似の性
能を得ることができる。The optimum heating temperature for the gas detection element (S) varies depending on the material. When installing the element (S), change the position and heat dissipation conditions.
By selecting a temperature suitable for each material, performance similar to that of the example can be obtained.
素子本体(S2)の温度は、ベース(S8)やカッく−
(S12)を介しての熱伝導により定まる。そこでこれ
らのものを選択して適当な定常加熱温度が得られるよう
にする。The temperature of the element body (S2) is
It is determined by heat conduction through (S12). Therefore, these are selected so that an appropriate steady heating temperature can be obtained.
素子本体(S2)の熱時定数は、主としてカックー(S
12)の通気率と熱容量とにより定寸る。好ましいカバ
ー(Si2)は、熱容量の小さい金銅型で60メツシユ
以下、素子(S)の熱時定数として120秒以下、のも
のである。捷だ油やほこり等による汚染を恐れる必要の
ない場合には、カッ< −(Si2) ’になくし熱時
定数を小さくすることもできる。The thermal time constant of the element body (S2) is mainly determined by cuckoo (S2).
12) The size is determined based on the air permeability and heat capacity. A preferable cover (Si2) is a gilt-copper type having a small heat capacity, 60 meshes or less, and a thermal time constant of the element (S) of 120 seconds or less. If there is no need to fear contamination by cold oil, dust, etc., the thermal time constant can be reduced by eliminating the heat loss by <-(Si2)'.
なお上記の説明は、S、 n O2やI n 203゜
ZnO等のN型金属酸化物半導体を前提としたものであ
る。ガス敏感性金属酸化物半導体には、これ以外にCp
B 04やNiO等のP型金属酸化物半導体も存在す
る。P型の半導体では、N型半導体とは逆に、COガス
により抵抗値が増し、イニシャルアクションやパルスノ
イズによっても抵抗値が増す。しかしP型の半導体を用
いたガス検出素子は未だに実用化されていないので、以
下での説明を省略する。そしてP型半導体を用いる場合
、付帯回路を変形し、抵抗値の増大を出力とするように
変形すれば良い。Note that the above description is based on the premise of an N-type metal oxide semiconductor such as S, n O2, and I n 203° ZnO. In addition to this, gas-sensitive metal oxide semiconductors include Cp.
P-type metal oxide semiconductors such as B 04 and NiO also exist. In a P-type semiconductor, contrary to an N-type semiconductor, the resistance value increases due to CO gas, and also due to initial action and pulse noise. However, since a gas detection element using a P-type semiconductor has not yet been put into practical use, a description thereof will be omitted below. When a P-type semiconductor is used, the ancillary circuit may be modified so that an increase in resistance value is output.
第4図に変形例のガス検出素子(cf′Iを示す。この
素子(S′)は、アルミナ等の絶縁基板(S 14)に
設けた透孔内に素子本体(S2)を収容し、一対の貴金
属電極(S4) 、 (S6)によシ素子本体(S2)
を支持したものである。そして20メツシユの金銅(S
12’)により透孔を覆い、素子本体(S2)を保護す
る。Fig. 4 shows a modified gas detection element (cf'I). This element (S') houses the element body (S2) in a through hole provided in an insulating substrate (S14) made of alumina or the like. A pair of noble metal electrodes (S4), (S6) and the element body (S2)
was supported. and 20 meshes of gilt bronze (S
12') to cover the through hole and protect the element body (S2).
また貴金属電極(S4) 、 (S6)を無機接着剤等
により基板(S14)に固定し、端部をリードピン(8
18)。In addition, the noble metal electrodes (S4) and (S6) are fixed to the substrate (S14) using an inorganic adhesive, etc., and the ends are connected to lead pins (8).
18).
(520)に接続する。さらに一対の透孔(S20a
) 。Connect to (520). Furthermore, a pair of through holes (S20a
).
(S20b)等を設け、素子(S’)をボルト・ナツト
等でソケット(11)等圧固定できるようにする。(S20b) etc., so that the element (S') can be fixed to the socket (11) at equal pressure with bolts, nuts, etc.
実施例の回路を第5図(A)に示す。A circuit of the embodiment is shown in FIG. 5(A).
熱雷素子(10)として、クロメル−アルメル等の熱電
対を10本程度直列に接続したものを用い、パイロット
バーナ(012)の着火時に200mV程度の起電力を
得る。熱電素子(10)には、パルスノイズ誤動作防止
手段の一部としてのゲルマニウムトランジスタ(12)
を介して、ガス検出素子(S)と負荷抵抗(RL)の直
列片を接続する。制御用のゲルマニウムトランジスタ(
14)と電磁弁(04)の直列片を設け、ゲルマニウム
トランジスタ(14)のベースをガス検出素子(S)と
負荷抵抗(RL)の中間に接続する。そして負荷抵抗(
RL)の抵抗値を調整し、排ガス中のco濃度が500
p p m (容量ppmを基準とする、以下同じ。As the thermal lightning element (10), about 10 thermocouples such as chromel-alumel are connected in series, and an electromotive force of about 200 mV is obtained when the pilot burner (012) is ignited. The thermoelectric element (10) includes a germanium transistor (12) as part of pulse noise malfunction prevention means.
The series piece of the gas detection element (S) and the load resistor (RL) is connected through. Germanium transistor for control (
14) and a solenoid valve (04) are provided in series, and the base of the germanium transistor (14) is connected between the gas detection element (S) and the load resistor (RL). and the load resistance (
Adjust the resistance value of RL) until the CO concentration in the exhaust gas is 500.
p p m (based on capacitance ppm, the same applies hereinafter).
)以上でトランジスタ(14)がオフし電磁弁(04)
が閉じるようにする。), the transistor (14) turns off and the solenoid valve (04)
closes.
給水用のコック(016)に連動して、(実際にはブン
ゼンバーナ(010)のオン−オフに連動して)、開閉
する3点スイッチ(16)を設ける。スイッチ(16)
を介シて、500μF程度のコンデンサ(18)と8O
KΩ程度の抵抗(20)とを接続し、ブンゼンバーナ(
010)の着火と同時に15秒程度の時定数でコンデン
サ(18)を充電させる。コンデンサ(18)の充電期
間中はゲルマニウムトランジスタ(12)’tオフさせ
、ガス検出素子(S)の出力に無関係に電磁弁(04)
を開放させる。またブンゼンバーナ(010)の消火と
同時に、スイッチ(16)を切り換えさせコンデンサ(
18)を速やかに放電させる。このようにしてパルスノ
イズ誤動作防止手段を構成する。A three-point switch (16) is provided that opens and closes in conjunction with the water supply cock (016) (actually, in conjunction with the on/off of the Bunsen burner (010)). switch (16)
Through the capacitor (18) of about 500μF and 8O
Connect a resistor (20) of about KΩ and turn on a Bunsen burner (
Simultaneously with the ignition of 010), the capacitor (18) is charged with a time constant of about 15 seconds. During the charging period of the capacitor (18), the germanium transistor (12) is turned off, and the solenoid valve (04) is turned off regardless of the output of the gas detection element (S).
to be opened. In addition, at the same time as the Bunsen burner (010) is extinguished, the switch (16) is switched and the capacitor (
18) is quickly discharged. In this way, a pulse noise malfunction prevention means is constructed.
パルスノイズ誤動作防止手段に必要なことはブンゼンバ
ーナ(010)の若人後1〜3秒程程度間、電磁弁(0
4)が閉じるのを防ぐことである。従ってパルスノイズ
誤動作防止手段の作用すべき時間は20秒もあれば充分
である。そしてブンゼンバーナ(010)が頻繁にオン
−オフされる場合に備え、ブンゼンバーナ(010)の
消火と同時に最初の(消火時の)状態に戻ることが好ま
しい。What is necessary to prevent pulse noise malfunction is to turn off the solenoid valve (0
4) to prevent it from closing. Therefore, 20 seconds is sufficient for the pulse noise malfunction prevention means to act. In case the Bunsen burner (010) is frequently turned on and off, it is preferable to return to the initial state (when extinguished) at the same time as the Bunsen burner (010) is extinguished.
パルスノイズ誤動作防止手段を備えた他の回路例を第5
図(B)に示す。この回路は、ガス検出素子(S)の出
力側に抵抗室)とコンデンサ(+8)&からなる遅延回
路を設けて、ガス検出素子(S)の出力を数秒間遅延さ
せてゲルマニウムトランジスタ(14)に伝えるように
したものである。Another example of a circuit equipped with pulse noise malfunction prevention means is shown in the fifth section.
Shown in Figure (B). In this circuit, a delay circuit consisting of a resistance chamber) and a capacitor (+8) is provided on the output side of the gas detection element (S), and the output of the gas detection element (S) is delayed for several seconds. This is what I tried to convey to you.
また第6図(A) 、 (B)に示すように、PTCサ
ーミスタ等の感熱素子(22)によりブンゼンバーナ(
010)の着火を検出し、感熱素子(22)の熱時定数
を利用して誤動作を防ぐようにしても良い。この場合に
、ブンゼンバーナ(010)の消火時の感熱素子(図の
冷却を促進するため、給水用コック(016)に連動す
るクランク機構(24)によシ放熱体(26)、を消火
と同時に感熱素子(22に接触させることが好ましい。In addition, as shown in FIGS. 6(A) and 6(B), a Bunsen burner (
010) may be detected and the thermal time constant of the heat sensitive element (22) may be used to prevent malfunction. In this case, when extinguishing the Bunsen burner (010), the heat-sensitive element (in order to promote cooling, the heat radiator (26) is extinguished by the crank mechanism (24) linked to the water supply cock (016)). It is preferable to contact the heat sensitive element (22) at the same time.
なお第4図(B)ではダイヤフラム弁(06)の図示を
省略した。Note that the illustration of the diaphragm valve (06) is omitted in FIG. 4(B).
さらに第7図に示すように、CdS等からなる光導電素
子(ハ)を用いて、ブンゼンバーナ(010)の着火を
検出し、コンデンサ(げと抵抗し6′とからなるタイマ
ーが充電されるまでの間ゲルマニウムトランジスタ(1
’jをオンさせるようにしても良い。Furthermore, as shown in Fig. 7, the ignition of the Bunsen burner (010) is detected using a photoconductive element (c) made of CdS or the like, and a timer made of a capacitor (barb and resistor 6') is charged. Germanium transistor (1
'j may be turned on.
あるいはさらに、第8図(A) 、 (B)に示すよう
に、給水用のコック(016)に連動して付勢される機
械式タイマー(TI)を設け、このタイマーの復帰期間
中スイッチ(叫を閉じて誤動作を防ぐようにしても良い
。このタイマー(T1)はコック(016)にレバー(
3謁を取り付け、コック(016)の開放により香箱(
34)内に収容した図示しないゼンマイばねを付勢し、
ばねの復帰期間中は舌状片(36)によりスイッチ(3
0)を閉じるものである。そしてがんぎ車(38)とア
ンクル真(40)とにより、ゼンマイばねを制動し、タ
イマー(TI)の時定数を定める。Alternatively, as shown in FIGS. 8(A) and 8(B), a mechanical timer (TI) is provided which is energized in conjunction with the water supply cock (016), and a switch (TI) is provided during the return period of this timer. It is also possible to close the alarm to prevent malfunction.This timer (T1) is connected to the lever (016) by the cock (016).
Attach the three audiences and open the cock (016) to open the barrel (
34) energize the mainspring spring (not shown) housed in the
During the return period of the spring, the tongue (36) closes the switch (3).
0). Then, the escape wheel (38) and pallet stem (40) brake the mainspring spring and determine the time constant of the timer (TI).
実施例の燃焼安全装置は以下の様に動作する。The combustion safety device of the embodiment operates as follows.
着火用のコック(014)の押圧により電磁弁(04)
が開き、コック(014)の回動によりパイロットバー
ナ(012)が着火する。着火後熱型素子(lO)から
の起電力が増すと、ゲルマニウムトランジスタ(14)
がオンし、熱′電素子(10)からの起電力により電磁
弁(04)ist開きつづける。ここでもしパイロット
バーナ(012)が失火すると、熱電素子(10)から
の起電力が低下し電磁弁(04)が閉じる。The solenoid valve (04) is activated by pressing the ignition cock (014).
opens, and the pilot burner (012) is ignited by the rotation of the cock (014). When the electromotive force from the thermal element (lO) increases after ignition, the germanium transistor (14)
is turned on, and the solenoid valve (04) continues to open due to the electromotive force from the thermoelectric element (10). If the pilot burner (012) misfires, the electromotive force from the thermoelectric element (10) decreases and the solenoid valve (04) closes.
給水用のコック(016)を開くと、給水管(018)
へ送水され、同時にダイヤフラム弁(06)が水圧の変
化を感知して開き、ブンゼンバーナ(010)が着火す
る。When you open the water supply cock (016), the water supply pipe (018)
At the same time, the diaphragm valve (06) senses the change in water pressure and opens, and the Bunsen burner (010) ignites.
ブンゼンバーナ(010)からの排ガスは、フィン(0
20)の内部で均一に混合され、また270°C程度に
冷却される。この排ガスによりガス検出素子(S)は約
185℃に加熱され、動作可能温度におかれる。ここで
室内酸素濃度の低下、あるいはダンパー(08)の目づ
まり等により排ガス中のCO濃度が500pprn以上
となると、素子(S)の抵抗イ直がM少L、ゲルマニウ
ムトランジスタ(14)がオフし、電磁弁(04)が閉
じる。この実施例での室内酸素濃度と、排ガス中のCO
濃度および素子(S)の抵抗値との関係を第9図に示す
。The exhaust gas from the Bunsen burner (010) is
The mixture is mixed uniformly in the chamber 20) and cooled to about 270°C. The gas detection element (S) is heated to about 185° C. by this exhaust gas and brought to an operable temperature. If the CO concentration in the exhaust gas becomes 500 pprn or more due to a drop in the oxygen concentration in the room or a blockage in the damper (08), the resistance of the element (S) will change to M or L, and the germanium transistor (14) will turn off. , the solenoid valve (04) closes. Indoor oxygen concentration and CO in exhaust gas in this example
FIG. 9 shows the relationship between the concentration and the resistance value of the element (S).
長期間、例えば1ケ月以上、放置した装置を再作動させ
ると、ブンゼンノ望−す(010)の着火時にガス極比
素子(S)の抵抗値が異常に低下し、イニシャルアクシ
ョンが生ずる。素子(S)の定常加熱温度を185℃と
すると、イニシャルアクション時の素子(S)の抵抗値
は最小でもゲルマニウムトランジスタ(14)のオフレ
ベルでの抵抗値の2倍程度となり、電磁弁(04)は閉
じ々い。If a device that has been left unused for a long period of time, for example, one month or more, is restarted, the resistance value of the gas electrode ratio element (S) will abnormally decrease when Bunsen no Des (010) is ignited, and an initial action will occur. Assuming that the steady-state heating temperature of the element (S) is 185°C, the resistance value of the element (S) at the time of initial action is at least twice the resistance value of the germanium transistor (14) at the off level. ) is closed.
ダンパー(08)等の目づまり等により、ブンゼンバー
ナ(010)の着火直後から不完全燃焼力玉虫ずること
が有る。この実施例ではガス検出素子(S)のカバー(
S12)を20メツシユの金網とし素子(S)の熱時定
数を64秒にしているので、ブンゼンバ−ナ(010)
の着火後約70秒で素子(S)は約160°Cに加熱さ
れる。この時素子(S)は充分にCOガスに感応する温
度に加熱されており、しかも素子(S)はイニシャルア
クションの間もCOガスに感応するので、不完全燃焼の
検出が行われる。第1図および第2図の湯沸し器(02
)でダンパ一部(08)を閉塞し、排ガス中のCO濃度
が11000ppとなるようにしたところ、ブンゼンバ
ーナ(010)の着火後70秒で電磁弁(04)が閉じ
た。Immediately after the Bunsen burner (010) is ignited, incomplete combustion power may fluctuate due to clogging of the damper (08), etc. In this example, the cover (
Since S12) is a 20-mesh wire mesh and the thermal time constant of the element (S) is 64 seconds, the Bunsen burner (010)
The element (S) is heated to about 160° C. about 70 seconds after ignition. At this time, the element (S) is sufficiently heated to a temperature at which it is sensitive to CO gas, and since the element (S) remains sensitive to CO gas even during the initial action, incomplete combustion is detected. The water heater shown in Figures 1 and 2 (02
) to block a part of the damper (08) so that the CO concentration in the exhaust gas was 11,000 pp, and the solenoid valve (04) closed 70 seconds after the Bunsen burner (010) was ignited.
家庭で湯沸し器(02)を用いる場合、ひんばんにブン
ゼンバーナ(010)をオン−オフすることが有る。こ
れによってガス検出素子(S)の出力にはパルスノイズ
が消する。しかしブンゼンバーナ■10)の着火後10
秒程度の間は、コンデンサ(18)への充電が完了しな
いためゲルマニウムトランジスタ(12)はオンしない
。パルスノイズによりガス検出素子(S)の抵抗値が低
下しても、ゲルマニウムトランジスタ(12)のコレク
ターエミッタ間電圧が大きいだめ、電磁弁(04)は閉
じない。まだブンゼンバーナ(010)のオン−オフが
頻繁でも、ブンゼンバーナ(010)の消火の都度コン
デンサ(18)が瞬時に放電され前回の充電の影響は残
らない。When using a water heater (02) at home, the Bunsen burner (010) may be turned on and off frequently. This eliminates pulse noise from the output of the gas detection element (S). However, after the ignition of the Bunsen burner ■10)
For about seconds, charging of the capacitor (18) is not completed, so the germanium transistor (12) is not turned on. Even if the resistance value of the gas detection element (S) decreases due to pulse noise, the solenoid valve (04) does not close because the collector-emitter voltage of the germanium transistor (12) is large. Even if the Bunsen burner (010) is still frequently turned on and off, the capacitor (18) is instantly discharged each time the Bunsen burner (010) is extinguished, so that the influence of the previous charge does not remain.
ガス検出素子(S)の加熱温度と熱時定数とは、燃焼安
全装置の特性に本質的な影響を与える。ガス検出素子(
S)として、第3図の実施例の材料・構造のものを用い
、カバー(S 12)のメツシュを変えて熱時定数を変
化させた。また湯沸し器(02)のフィン(020)の
1部をくり抜いて素子(S)を設置できるようにし、素
子(S)の加熱温度を変化させた。第5図(A)の回路
に代え、ガス検出素子(S)に負荷抵抗(RL)と5V
の定電圧電源とを直列に接続した回路を用い、負荷抵抗
(RL)への印加電圧(VRL)から素子(S) ’7
)抵抗値(R3)をめた。素子(S)の加熱温度と熱時
定数の効果につき、第10〜第18図を基に説明を行う
。The heating temperature and thermal time constant of the gas detection element (S) essentially influence the characteristics of the combustion safety device. Gas detection element (
As S), the material and structure of the example shown in FIG. 3 was used, and the mesh of the cover (S12) was changed to change the thermal time constant. Further, a part of the fin (020) of the water heater (02) was hollowed out so that the element (S) could be installed, and the heating temperature of the element (S) was changed. Instead of the circuit in Figure 5 (A), the gas detection element (S) is connected to a load resistance (RL) and 5V.
Using a circuit connected in series with a constant voltage power supply, the element (S) '7
) The resistance value (R3) was determined. The effects of the heating temperature and thermal time constant of the element (S) will be explained based on FIGS. 10 to 18.
ガス検出素子(S)の加熱温度の定常値と、不完全熱焼
への検出感度および応答速度との関係を第10図に示す
。室内酸素濃度21%(正常燃焼時)と17%(不完全
燃焼時)との抵抗値の比が検出感度をあられす。そして
検出感度は加熱温度とともに指数的に減少する。検出感
度の面からは、素子(S)の加熱温度は低い程好ましい
。FIG. 10 shows the relationship between the steady-state heating temperature of the gas detection element (S) and the detection sensitivity and response speed to incomplete firing. The detection sensitivity is determined by the resistance value ratio between the indoor oxygen concentration of 21% (during normal combustion) and 17% (during incomplete combustion). And detection sensitivity decreases exponentially with heating temperature. From the viewpoint of detection sensitivity, the lower the heating temperature of the element (S), the better.
次にダンパー(08)の開度を2段に切り替えられるよ
うにし、正常燃焼状態と不完全燃焼状態(排ガス中のC
O濃度約101000pp間を速やかに変化できるよう
にする。このときCO濃度500ppmに対応する抵抗
値まで素子(S)の抵抗値が低下するまでの時間をめる
。これを第10図での応答時間として示す。応答は加熱
温度とともに指做的に速くなる。検出の速さの面からは
、素子(S)の加熱温度は高いことが好捷しい。Next, the opening degree of the damper (08) can be switched between two stages, and the normal combustion state and incomplete combustion state (C
The O concentration can be changed quickly between about 101,000 pp. At this time, time is determined until the resistance value of the element (S) decreases to a resistance value corresponding to a CO concentration of 500 ppm. This is shown as the response time in FIG. The response becomes exponentially faster with heating temperature. From the viewpoint of detection speed, it is preferable that the heating temperature of the element (S) is high.
不完全燃焼への検知遅れを2〜3分以下にしようとする
と、素子(S)の加熱温度は140℃以上とすべきであ
る。なおこれらの結論は、特定の素子本体(S2)の材
料について意味をもつものである。In order to reduce the detection delay to incomplete combustion to 2 to 3 minutes or less, the heating temperature of the element (S) should be 140° C. or higher. Note that these conclusions have meaning regarding the specific material of the element body (S2).
材料を変えると、最適な加熱温度がシフトするが、各材
料に応じて温度をシフトさせればやはり類似の特性を得
ることができる。また第10図での応答速度は不完全燃
焼が急激に生じた際の応答速度である。通常は室内酸素
濃度の低下とともに徐々に不完全燃焼が生ずるので、素
子(S)の応答速度は見かけ上より改善される。Although the optimum heating temperature shifts when the material is changed, similar characteristics can still be obtained by shifting the temperature according to each material. The response speed in FIG. 10 is the response speed when incomplete combustion suddenly occurs. Normally, incomplete combustion gradually occurs as the indoor oxygen concentration decreases, so the response speed of the element (S) is improved more than it appears.
第10図において興味深い他の点は、不完全燃焼時の素
子(S)の抵抗値の温度依存性がわずかに正となる点で
ある。この性質はイニシャルアクション時の誤動作を避
ける上で重要な役割りを果たす。Another interesting point in FIG. 10 is that the temperature dependence of the resistance value of the element (S) during incomplete combustion is slightly positive. This property plays an important role in avoiding malfunctions during initial actions.
イニシャルアクションについての結果を第11〜第12
図に示す。第11図は、6ケ月間(183日間)室温に
放置した素子(S)に対して20メツシユの二重金銅を
カバー(S 12)を取り付け、時刻Oにブンゼンバー
ナ(010)を着火させた際の挙動を素子(S)の定常
加熱温度ごとに示すものである。図の縦軸は、素子(S
)の抵抗値(RS )とCO濃度500ppmに対する
抵抗値(RsrD )との比を示すもので、この値が1
以下で誤動作する。11th to 12th results for initial action
As shown in the figure. Figure 11 shows an element (S) that had been left at room temperature for 6 months (183 days), a cover (S 12) made of 20 meshes of double gold copper was attached, and a Bunsen burner (010) was ignited at time O. This figure shows the behavior at each steady-state heating temperature of the element (S). The vertical axis of the figure is the element (S
) and the resistance value (RsrD) at a CO concentration of 500 ppm.
The following malfunctions.
素子(S)の定常加熱温度を下げると、[+) イニシ
ャルアクションによる出力のピークは小さくなるが、
(2)イニシャルアクションが続く期間は長くなる。When the steady-state heating temperature of the element (S) is lowered, the peak of the output due to the [+] initial action becomes smaller, but (2) the period during which the initial action continues becomes longer.
すなわち素子(S)の加熱温度を下げると、イニシャル
アクションによる誤動作は防止できる。That is, by lowering the heating temperature of the element (S), malfunctions due to initial actions can be prevented.
なおイニシャルアクション時の出力のピークが生ずるま
での時間はかなり長く、29o°cに加熱するものでも
ピークに達するまでの時間は約4分となっている。しか
しこれは素子(S)の熱時定数が64秒と大きいことに
よるもので、カバー(512)を外ずし、熱時定数を1
0秒程度にしたもの(図の破線〕では約2分で出力のピ
ークが生じている。It should be noted that the time it takes for the output to reach its peak during the initial action is quite long, and even in the case of heating to 29°C, the time it takes to reach the peak is approximately 4 minutes. However, this is because the thermal time constant of the element (S) is as large as 64 seconds, so by removing the cover (512), the thermal time constant is reduced to 1.
When the time is set to about 0 seconds (dashed line in the figure), the output peaks at about 2 minutes.
6ケ月間放置した素子(S)各5ケに対する、定常加熱
温度(Ts)とイニシャルアクション時の出方のピーク
との関係を第12図に示す。実験方法は第11図の場合
と同じである。図の右側の縦軸は、素子(S)の電気伝
導度の極大値を、左側の縦軸は抵抗値の極少値とRsr
D(CO500ppmに対する抵抗値)との比を示す。FIG. 12 shows the relationship between the steady heating temperature (Ts) and the peak of the appearance at the time of initial action for each of the five elements (S) left for six months. The experimental method was the same as in the case of FIG. The vertical axis on the right side of the figure shows the maximum value of electrical conductivity of the element (S), and the vertical axis on the left side shows the minimum value of resistance value and Rsr.
The ratio with D (resistance value to 500 ppm of CO) is shown.
加熱温度(Ts)を下げると、
[) 電気伝導度のピークが小さくなる、(2) Rs
rDが小さくなる、
2つの効果か重なって、誤動作の可能性が小さくなる。When the heating temperature (Ts) is lowered, the peak of electrical conductivity becomes smaller (2) Rs
rD becomes smaller.The two effects combine to reduce the possibility of malfunction.
この素子(S)に対しては、イニシャルアクションによ
る誤動作は定常加熱温度(Ts ’)を200℃以下と
すれば防ぎ得る。For this element (S), malfunction due to initial action can be prevented by setting the steady heating temperature (Ts') to 200° C. or lower.
イニシャルアクション時の出力のピーク(抵抗の極少値
R5とCO500p pmに対する抵抗値R5TDとの
比)と、室温での放置期間との関係を第2表に示す。Table 2 shows the relationship between the output peak at the time of initial action (ratio of minimum resistance value R5 and resistance value R5TD with respect to CO500 ppm) and the standing period at room temperature.
第 2 表
放置期間 R5m1lv/R5TD R5m1n/R5
TD R3m11?5TD(day) (185℃)
(205℃) (250℃)1〜20 〜5〜4
7〜12 5 2.5
14 〜10 4 2.0
30、.8 B 1.5
9062〜1
18B 2 0.8 0゜3
322 1.5 0.6 0.3
イニシヤルアクシヨンの程度は、放置期間とともに増大
する。イニシャルアクションに関して考えるべき放置期
間は、
(1) イニシャルアクションによる誤動作が生じ得る
のは2週間以上放置したケースが多いので、まず2週間
以上とすることが好ましく、(2)1ケ月程度湯沸し器
(02)を用いないことはしばしば有るので1ケ月以上
とすることが好ましく、
(3)通常考えられる最も長い放置期間は、春から秋捷
での6ケ月間局沸し器(02)を用いない場合であるの
で、6ケ月とすれば充分である、として良い。Table 2 Idle period R5m1lv/R5TD R5m1n/R5
TD R3m11?5TD (day) (185℃)
(205°C) (250°C) 1 to 20 to 5 to 4 7 to 12 5 2.5 14 to 10 4 2.0 30,. 8 B 1.5 9062-1 18B 2 0.8 0°3 322 1.5 0.6 0.3 The degree of initial action increases with the standing period. The period of time that should be considered regarding the initial action is as follows: (1) In many cases, malfunctions due to the initial action can occur if the water heater is left unused for more than two weeks, so it is preferable to leave it for more than two weeks, and (2) about one month. (02) is often not used, so it is preferable to leave it for one month or more. (3) The longest possible period of leaving is usually 6 months without using the local boiler (02) from spring to autumn. In this case, 6 months is sufficient.
なお素子(S)の熱時定数は、イニシャルアクション時
の出力のピークにほとんど影響を与えなかった。Note that the thermal time constant of the element (S) had almost no effect on the peak of the output at the time of the initial action.
ブンゼンバーナ(010)が最初から不完全燃焼してい
る場合への検知特性を第13〜第14図により検討する
。第13図に、第3図の素子(S)のカバー(512)
のメツシュのみを変形した際の昇温特性を示す。図に時
刻0にパイロットバーナ(012)とブンゼンバーナ(
010)とをほとんど同時に着示させた際の結果を示す
。このような極めて粗いカバー (512)によっても
、素子(S)の加熱温度や時定数が変化する。これ以外
のカバー、例えば焼結金属製のカバーでは熱時定数は極
端に大きくなる。第13図からめた、素子(S)の定常
加熱温度(’Ts)と熱時定数の値を第3表に示す。The detection characteristics when the Bunsen burner (010) is incompletely burnt from the beginning will be examined with reference to FIGS. 13 and 14. In FIG. 13, the cover (512) of the element (S) in FIG. 3 is shown.
The temperature rise characteristics when only the mesh is deformed are shown. The figure shows the pilot burner (012) and Bunsen burner (
010) are applied almost simultaneously. Even with such an extremely rough cover (512), the heating temperature and time constant of the element (S) change. With other covers, such as covers made of sintered metal, the thermal time constant becomes extremely large. Table 3 shows the values of the steady-state heating temperature ('Ts) and thermal time constant of the element (S) based on FIG. 13.
第 3 表
カバーのメ 定常加熱温度 熱時定数
ツシュ T s (’C: ) (秒)カバーなし 2
83 11
20 210 64
40 207 90
60 ’ 200 120
100 194 15、’0
大きな熱時定数は、素子(S)の加熱を遅らせ、検知遅
れを引き起こす。Table 3 Cover mechanism Steady heating temperature Thermal time constant T s ('C: ) (Seconds) Without cover 2
83 11 20 210 64 40 207 90 60 ' 200 120 100 194 15,'0 A large thermal time constant delays the heating of the element (S) and causes a detection delay.
素子(S)を180℃±5℃に加熱する際の、カバー(
S12)のメツシュと検知遅れ時間との関係を第4表に
示す。なおこの素子(S)は使用を続けていたもので、
イニシャルアクションは小さい。まだここでの検知・遅
れとは、最初から11000pp程度のCOガスを発生
させる状態に置かれたブンゼンバーナ(010)に対し
て、着火後素子(S)の抵抗値が検知レベル(CO濃度
500ppmに対応する。)に達する捷での時間である
。When heating the element (S) to 180℃±5℃, cover (
Table 4 shows the relationship between the mesh in S12) and the detection delay time. Please note that this element (S) has been in continuous use.
Initial action is small. The detection/delay here means that the resistance value of the element (S) after ignition is at the detection level (CO concentration 500 ppm) for the Bunsen burner (010), which is placed in a state where CO gas of about 11,000 ppm is generated from the beginning. corresponds to ).
第 41 表
カバーのメツシュ 検知遅れ 熱時定数(秒)
カバーなし 30秒 11
20 60秒 64
40 2分 90
60 3分 120
100 5分 150
熱時定数とともに検知遅れが大きくなり、検知qhを3
分以下とするだめには熱時定数が120秒以下でなけれ
ばならないことがわかる。Table 41 Mesh of cover Detection delay Thermal time constant (seconds) No cover 30 seconds 11 20 60 seconds 64 40 2 minutes 90 60 3 minutes 120 100 5 minutes 150 The detection delay increases with the thermal time constant, and the detection qh is reduced to 3
It can be seen that the thermal time constant must be 120 seconds or less in order to make it less than 1 minute.
なおここではカバー(512)の効果として検知遅れを
示したが、これは素子(S)の熱時定数の効果がカバー
(S 12)の効果としてあられれだものである。Although the detection delay is shown here as an effect of the cover (512), this is due to the effect of the thermal time constant of the element (S) as an effect of the cover (S12).
例えば素子本体(S2)とベース(S8)間の熱伝導を
大きくして熱時定数を変化させても、同じ熱時定数には
ほぼ同じ検知遅れが生ずる。For example, even if the thermal time constant is changed by increasing the heat conduction between the element body (S2) and the base (S8), almost the same detection delay will occur for the same thermal time constant.
最初から不完全燃焼している際のイニシャルアクション
の挙動を第14図に示す。実験方法は6ケ月間室温に放
置した素子(S)を用いた他は第4表のそれと同じであ
る。Figure 14 shows the behavior of the initial action when combustion is incomplete from the beginning. The experimental method was the same as that in Table 4, except that the device (S) that had been left at room temperature for 6 months was used.
図から、
it) イニシャルアクションの過程でも素子(S)は
COガスに感応する、
(2)加熱温度が低い程、検知が遅れることがわかる。From the figure, it can be seen that (it) the element (S) is sensitive to CO gas even during the initial action process, and (2) the lower the heating temperature, the slower the detection.
この場合も素子(S)のカバー(’512)は検知時間
に影響し、180°C±5℃に加熱するとカバー(S1
2)のないものでは検知までの時間は約40秒となるの
に対して、20メツシユのカッぐ−(512)では約7
0秒、40メツシユでは2分30秒、60メツシユでは
約3分、100メツシユでは約5分となる。In this case as well, the cover ('512) of the element (S) affects the detection time, and when heated to 180°C ± 5°C, the cover (S1
2) Without it, the time to detection is about 40 seconds, while with 20 mesh Kag-(512) it takes about 7 seconds.
0 seconds, 40 meshes takes 2 minutes and 30 seconds, 60 meshes takes about 3 minutes, and 100 meshes takes about 5 minutes.
次にパルスノイズに関係する結果を第15〜第18図に
示す。第15図は、素子(S)のカッ< −(S12)
を200メツシユとした際のパルスノイズ出力を示すも
のである。ここではブンゼンノく−ナ(010)を3分
オン−1分オフのサイクルで、オンオフさせる。その際
の負荷抵抗(RL)への印加電圧(VRL)と素子(S
)の温度(Ts’ )を示す。Next, results related to pulse noise are shown in FIGS. 15 to 18. Figure 15 shows the gap of the element (S) < - (S12)
This shows the pulse noise output when 200 meshes. Here, the Bunsen no Kuna (010) is turned on and off in a cycle of 3 minutes on and 1 minute off. At that time, the applied voltage (VRL) to the load resistance (RL) and the element (S
) temperature (Ts') is shown.
実験の結果、パルスノイズ出力を支配するものは、
(+) 素子(S)の定常加熱温度(Ts)と、(2)
ブンゼンバーナ(010)の消火時の素子(S)の冷却
速度、
の2つであることがわかった。As a result of the experiment, the things that govern the pulse noise output are (+) the steady heating temperature (Ts) of the element (S), and (2)
The cooling rate of the element (S) when extinguishing the Bunsen burner (010) was found to be two.
第16図に、ブンゼンバーナ(010)の消火後の素子
(S)の冷却特性を示す。図から素子(S)の冷却速度
は、カバー(S L2)によって、即ち熱時定数によっ
て大きく変化すること、及び冷却速度は昇温時の熱時定
数と良く対応することがわかる。昇温時の熱時定数によ
り、冷却速度の大小を判断できるのである。またブンゼ
ンバーナ(010)の消火後約30秒経過しても、10
0メツシユの二重金鋼のカバー(512) 、(熱時定
数150秒)、では素子(S)は30℃冷却されるに過
ぎない。このときの素子(S)の温度は164℃であり
、COに感応し得る温度に素子(S)が保たれている。FIG. 16 shows the cooling characteristics of the element (S) after the Bunsen burner (010) is extinguished. It can be seen from the figure that the cooling rate of the element (S) varies greatly depending on the cover (S L2), that is, depending on the thermal time constant, and that the cooling rate corresponds well to the thermal time constant during temperature rise. The cooling rate can be determined based on the thermal time constant during temperature rise. Also, even if approximately 30 seconds have passed after extinguishing the Bunsen burner (010), 10
With a double gold steel cover (512) of 0 mesh (thermal time constant 150 seconds), the element (S) is only cooled by 30°C. The temperature of the element (S) at this time is 164° C., and the element (S) is maintained at a temperature at which it can be sensitive to CO.
なお第16図の測定は、第13図及び第3表の測定と同
時に行ったものであり、各素子(S)の定常加熱温度は
第3表に示しである。The measurements shown in FIG. 16 were carried out simultaneously with the measurements shown in FIG. 13 and Table 3, and the steady heating temperature of each element (S) is shown in Table 3.
第17図に、定常加熱温度を180℃±5°C,=した
素子(S)のカバー(S 12)とパルスノイズ出力の
関係を示す。図の横軸はブンゼンバーナ(010)の消
火後の再着火までの時間を、縦軸はR5TDとパルスノ
イズ時の素子(S)の抵抗値の極小値との比を示し、こ
の比が1以上で誤動作が生ずる。この結果から、
(+) 時間とともに素子(S)が冷却されパルスノイ
ズ出力が小さくなる、
(2)熱時定数の小さなもの程、パルスノイズ出力も小
さく、熱時定数は好ましくは120秒以下とすべき、
ことがわかる。FIG. 17 shows the relationship between the cover (S12) of the element (S) and the pulse noise output at a steady heating temperature of 180° C.±5° C. The horizontal axis of the figure shows the time until re-ignition after extinguishing the Bunsen burner (010), and the vertical axis shows the ratio between R5TD and the minimum resistance value of the element (S) during pulse noise, and this ratio is 1 Malfunctions occur due to the above. From this result, (+) The element (S) cools down over time and the pulse noise output becomes smaller. (2) The smaller the thermal time constant, the smaller the pulse noise output. The thermal time constant is preferably 120 seconds or less. I know that I should.
素子(S)の定常加熱温度(Ts)とパルスノイズ出力
との関係を第18図に示す。実験方法や図の軸の意味は
第17図の場合と全く同様である。図から素子(S)の
定常加熱温度(Ts)が低い程、パルスノイズ出力が小
さいことがわかる。これは最初の温度が低い程、パルス
ノイズ時の素子(S)の温度も低く、パルスノイズ時に
パルス的に生ずるcoガスへの感応が遅れるためである
。そして素子(S)の温度を200℃以下とすれば、極
端に頻繁にブンゼンバーナ(010)をオン−オフさせ
る場合以外は、パルスノイズによる誤動作を防げること
がわかる。FIG. 18 shows the relationship between the steady heating temperature (Ts) of the element (S) and the pulse noise output. The experimental method and the meanings of the axes in the diagram are exactly the same as in the case of FIG. 17. It can be seen from the figure that the lower the steady state heating temperature (Ts) of the element (S), the smaller the pulse noise output. This is because the lower the initial temperature, the lower the temperature of the element (S) at the time of pulse noise, and the delay in response to the co gas generated in pulses at the time of pulse noise. It can be seen that if the temperature of the element (S) is set to 200 DEG C. or lower, malfunctions due to pulse noise can be prevented except when the Bunsen burner (010) is turned on and off extremely frequently.
すなわちイニシャルアクションによる誤動作を防ぐこと
は、同時にパルスノイズによる誤動作を少なくする効果
を与える。That is, preventing malfunctions caused by initial actions also has the effect of reducing malfunctions caused by pulse noise.
本願の発明は、ガス敏感性金属酸化物半導体を用いたガ
ス検出素子による不完全燃焼の検出を図る上での、実用
上の課題を解決したものである。The invention of the present application solves practical problems in detecting incomplete combustion with a gas detection element using a gas-sensitive metal oxide semiconductor.
そして本願の第1の発明により、ガス検出素子の適切な
設置位置が見出され、次にイニシャルアクションによる
誤動作を防止するとともに、パルスノイズによる誤動作
を少なくすることができる。According to the first invention of the present application, an appropriate installation position of the gas detection element can be found, and malfunctions caused by initial actions can be prevented, and malfunctions caused by pulse noise can be reduced.
次に本願の第2の発明では、上記の効果に加え、デッド
タイムの短縮とパルスノイズによる誤動作をさらに少く
することができる。Next, in the second invention of the present application, in addition to the above effects, dead time can be shortened and malfunctions due to pulse noise can be further reduced.
本願の第3の発明では、第1の発明の効果に加え、パル
スノイズによる誤動作をなくすことができる。In addition to the effects of the first invention, the third invention of the present application can eliminate malfunctions caused by pulse noise.
第1図は実施例の部分切り欠き正面図、第2図はその■
−■方向断面図、第3図はガス検出素子の部分切り欠き
斜視図、第4図は変形例のガス検出素子の部分切り欠き
平面図である。第5図(A)は実施例の回路図、第5図
(B)は他の変形例の回路図である。第6図(A)は変
形例の回路図、第6図(B)はその装置の要部の断面図
である。第7図はさらに他の変形例の回路図である。第
8図(A)はさらに他の変形例の回路図、第8図(B)
はその要部の部分切り欠き図である。第9〜第18図は
それぞれガス検出素子の特性図である。
(02)・・湯沸し器、 (04)・電磁弁、(010
)・・ブンゼンバーナ、
(012)・・パイロットバーナ、
(020)・・フィン、 (lO)熱電素子、(S)
、 (s′)・・ガス検知素子、(RL、、)・・・負
荷抵抗、(14)・・ゲルマニウムトランジスタ、Q8
)、禰、 (+a) コンデンサ、(四・感熱素子、
(28)・光導電素子、(T1)・・機械式タイマー。
特許出願人 フイガロ技研株式会社
第 1 図
9i2図
2
第3図
第4図
第 5図(A)
一二一
第5図(B)
第 6 図(B)
4
第 6 図(A)
τ
第7図
! 14図
第15図
nme(min)Figure 1 is a partially cutaway front view of the embodiment, and Figure 2 is its
3 is a partially cutaway perspective view of a gas detection element, and FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a modified gas detection element. FIG. 5(A) is a circuit diagram of the embodiment, and FIG. 5(B) is a circuit diagram of another modification. FIG. 6(A) is a circuit diagram of a modified example, and FIG. 6(B) is a sectional view of the main part of the device. FIG. 7 is a circuit diagram of still another modification. FIG. 8(A) is a circuit diagram of yet another modification, FIG. 8(B)
is a partial cutaway diagram of the main part. 9 to 18 are characteristic diagrams of the gas detection element, respectively. (02)・Water boiler, (04)・Solenoid valve, (010
)...Bunsen burner, (012)...pilot burner, (020)...fin, (lO) thermoelectric element, (S)
, (s')...Gas detection element, (RL,,)...Load resistance, (14)...Germanium transistor, Q8
), Nene, (+a) Capacitor, (4. Heat-sensitive element,
(28)・Photoconductive element, (T1)・・Mechanical timer. Patent applicant Figaro Giken Co., Ltd. No. 1 Fig. 9i2 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 (A) 121 Fig. 5 (B) Fig. 6 (B) 4 Fig. 6 (A) τ Fig. 7 figure! Figure 14 Figure 15 nme (min)
Claims (1)
にした燃焼機器の、バーナの失火を熱電素子により検出
し、バーナかもの排ガスによりガス敏感性金属酸化物半
導体の抵抗値の変化を用いたガス検出素子をCOガスの
検出が可能な温度に加熱するとともにバーナの着火時に
熱電素子から得られる起電力を電源として不完全燃焼を
検出し、バーナの失火時および不完全燃焼時に保安手段
を動作させるようにしだものにおいて、前記ガス検出素
子を熱交換器の後流もしくは内部で周囲空気が混入しな
い位置に設置し、前記ガス検出素子の加熱温度の定常値
を、室温に放置したガス検出素子のバーナ着火時の出力
のピーク値が保安手段の動作レベルに達する温度以下と
したことを特徴とする燃焼安全装置。 (2)前記ガス敏感性金属酸化物半導体は、S n 0
2およびIn20Bからなる群の少くとも一員であり、 前記ガス検出素子の加熱温度の定常値は、120〜80
0℃の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の燃焼安全装置。 (3)前記ガス敏感性金属酸化物半導体はS n ’0
2であシ、S n O2にはPt、Pd、Rh、Ru。 Ir、OsおよびAuからなる群の少くとも一員の元素
を添加し、かつ添加量は添加物の金属に換算してS n
o 2.’100重量部に対し0.1〜5重量部であり
、ガス検出素子の加熱温度の定常値は120〜250°
Cの範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の燃焼安全装置。 (4)前記添加物元素はPdであり、その添加量は添加
物の金属に換算してS n 02100重量部に対し0
.5〜2.0重量部であり、かつガス検出素子の加熱温
度の定常値は140〜210℃の範囲内にあることを特
徴とする特許請求の範囲第3項記載の燃焼安全装置。 (5)前記ガス検出素子の室温での放置期間は、少く、
とも2週間であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の燃焼安全装置。 (6)前記ガス検出素子の室温での放置期間は、少くと
も1ケ月以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
5項記載の燃焼安全装置。 (7)前記ガス検出素子の室温での放置期間は、6ケ月
以上であることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載
の燃焼安全装置。 (8)バーナと熱交換器とにより流体を加熱するように
した燃焼機器の、バーナの失火を熱雷素子により検出し
、バーナからの排ガスによりガス敏感性金属酸化物半導
体の抵抗値の変化を用いたガス検出素子茶COガスの検
出が可能な温度に加熱するとともにバーナの着火時に熱
雷素子から得られる起電力を電源として不完全燃焼を検
出し、バーナの失火時および不完全燃焼時に保安手段を
動作させるようにしたものにおいて、前記ガス検出素子
を熱交換器の後流もしくは内部で周囲空気が混入しない
位置に設置し、前記ガス検出素子の加熱温度の定常値を
、室温に放置したガス検出素子のバーナ着火時の出力の
ピーク値が保安手段の動作レベルに達する温度以下とし
、 かつ前記ガス検出素子の熱時定数を120秒以下とした
ことを特徴とする燃焼安全装置。 (9)前記ガス検出素子は、ガス敏感性金属酸化物半導
体の成型体に一対の電極線を接続し、電極線の端部をリ
ードピンに固着して前記成型体を支持し、かつ前記成型
体およびリードピンを60メツシュ以上の粗さのメツシ
ュの金網で覆ったものであることを特徴とする特許請求
の範囲第8項記載の燃焼安全装置。 (10)バーナと熱交換器とによシ流体を加熱するよう
にした燃焼機器の、バーナの失火を熱雷素子により検出
し、バーナからの排ガスによりガス敏感性金属酸化物半
導体の抵抗値の変化を用いたガス検出素子をCOガスの
検出が可能な温度に加熱するとともにバーナの着火時に
熱電素子から得られる起電力を電源として不完全燃焼を
検出し、バーナの失火時および不完全燃焼時に保安手段
を動作させるようにしたものにおいて、前記ガス検出素
子を熱交換器の後流もしくは内部で周囲空気が混入しな
い位置に設置し、前記ガス検出素子の加熱温度の定常値
を、室温に放置したガス検出素子のバーナ着火時の出力
のピーク値が保安手段の動作レベルに達する温度以下と
し、 かつバーナ着火後の所定期間は前記保安手段の動作を禁
止するパルスノイズ誤動作防止手段を設けたことを特徴
とする燃焼安全装置。 (11)前記所定期間が1〜20秒であることを特徴と
する特許請求の範囲第10項記載の燃焼安全装置。[Claims] +1+ In a combustion device in which a burner and a heat exchanger heat a fluid together, a misfire in a burner is detected by a thermoelectric element, and a gas-sensitive metal oxide semiconductor is detected by exhaust gas from the burner. A gas detection element that uses a change in resistance value is heated to a temperature that allows detection of CO gas, and the electromotive force obtained from the thermoelectric element when the burner is ignited is used as a power source to detect incomplete combustion. In the device in which the safety means is activated during complete combustion, the gas detection element is installed at a position downstream of or inside the heat exchanger where ambient air does not enter, and the steady-state value of the heating temperature of the gas detection element is determined by A combustion safety device characterized in that the peak value of the output of a gas detection element left at room temperature at the time of burner ignition is set to a temperature below which the operating level of the safety means is reached. (2) The gas-sensitive metal oxide semiconductor has S n 0
2 and In20B, and the steady-state value of the heating temperature of the gas detection element is 120 to 80
The combustion safety device according to claim 1, characterized in that the temperature is within the range of 0°C. (3) The gas-sensitive metal oxide semiconductor has S n '0
2, and S n O2 contains Pt, Pd, Rh, and Ru. At least an element of the group consisting of Ir, Os, and Au is added, and the amount added is S n in terms of the additive metal.
o2. It is 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight, and the steady value of the heating temperature of the gas detection element is 120 to 250°.
Claim 2, characterized in that it falls within the scope of C.
Combustion safety device as described in section. (4) The additive element is Pd, and the amount added is 0 per 100 parts by weight of S n in terms of additive metal.
.. 4. The combustion safety device according to claim 3, wherein the amount is 5 to 2.0 parts by weight, and the steady-state heating temperature of the gas detection element is within the range of 140 to 210°C. (5) The period when the gas detection element is left at room temperature is short;
Claim 1 characterized in that both periods are two weeks.
Combustion safety device as described in section. (6) The combustion safety device according to claim 5, wherein the gas detection element is left at room temperature for at least one month. (7) The combustion safety device according to claim 6, wherein the gas detection element is left at room temperature for a period of six months or more. (8) In a combustion device that heats a fluid using a burner and a heat exchanger, a thermal lightning element detects a burner misfire, and detects a change in the resistance value of a gas-sensitive metal oxide semiconductor due to the exhaust gas from the burner. The gas detection element used is heated to a temperature that allows detection of brown CO gas, and when the burner is ignited, the electromotive force obtained from the thermal lightning element is used as a power source to detect incomplete combustion, ensuring safety in the event of a burner misfire or incomplete combustion. In the device in which the means is operated, the gas detection element is installed at a position downstream of or inside the heat exchanger where ambient air is not mixed in, and the steady value of the heating temperature of the gas detection element is left at room temperature. A combustion safety device, characterized in that the peak value of the output of the gas detection element at the time of burner ignition is below a temperature at which the operating level of the safety means is reached, and the thermal time constant of the gas detection element is 120 seconds or less. (9) The gas detection element includes a pair of electrode wires connected to a molded body of a gas-sensitive metal oxide semiconductor, the ends of the electrode wires being fixed to lead pins to support the molded body, and the molded body 9. The combustion safety device according to claim 8, wherein the lead pin is covered with a wire mesh having a coarseness of 60 mesh or more. (10) In a combustion equipment in which a burner and a heat exchanger heat a fluid together, a misfire in a burner is detected by a thermal lightning element, and the resistance value of a gas-sensitive metal oxide semiconductor is determined by exhaust gas from the burner. A gas detection element that uses CO gas is heated to a temperature that allows CO gas to be detected, and the electromotive force obtained from the thermoelectric element when the burner is ignited is used as a power source to detect incomplete combustion. In the device in which the safety means is activated, the gas detection element is installed downstream of or inside the heat exchanger at a position where ambient air is not mixed in, and the steady value of the heating temperature of the gas detection element is left at room temperature. The peak value of the output of the gas detection element when the burner is ignited is set to be below the temperature at which the safety means operates, and a pulse noise malfunction prevention means is provided that prohibits the operation of the safety means for a predetermined period after the burner ignites. A combustion safety device featuring: (11) The combustion safety device according to claim 10, wherein the predetermined period is 1 to 20 seconds.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58129849A JPS6020024A (en) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | Safety combustion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58129849A JPS6020024A (en) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | Safety combustion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6020024A true JPS6020024A (en) | 1985-02-01 |
Family
ID=15019760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58129849A Pending JPS6020024A (en) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | Safety combustion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6020024A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01163737A (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-28 | Fujitsu Ltd | Material for resist |
US6865743B2 (en) | 1999-02-24 | 2005-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head and method of manufacturing the same |
US7209411B1 (en) | 1998-07-30 | 2007-04-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing optical head |
JP2016145748A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日本写真印刷株式会社 | Gas detector |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP58129849A patent/JPS6020024A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01163737A (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-28 | Fujitsu Ltd | Material for resist |
US7209411B1 (en) | 1998-07-30 | 2007-04-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing optical head |
US7317675B2 (en) | 1998-07-30 | 2008-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing optical head |
US6865743B2 (en) | 1999-02-24 | 2005-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head and method of manufacturing the same |
US7036134B2 (en) | 1999-02-24 | 2006-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head and method of manufacturing the same |
JP2016145748A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日本写真印刷株式会社 | Gas detector |
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