JPS62108923A - 燃焼検知装置 - Google Patents
燃焼検知装置Info
- Publication number
- JPS62108923A JPS62108923A JP25122685A JP25122685A JPS62108923A JP S62108923 A JPS62108923 A JP S62108923A JP 25122685 A JP25122685 A JP 25122685A JP 25122685 A JP25122685 A JP 25122685A JP S62108923 A JPS62108923 A JP S62108923A
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- Japan
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- combustion
- flame
- sensor
- detection circuit
- oxide semiconductor
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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
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ガスや石油等の燃焼機器の着火検出、および
酸素欠乏や異常燃焼等の燃焼状態の検出を兼ねる燃焼検
知装置に関する。
酸素欠乏や異常燃焼等の燃焼状態の検出を兼ねる燃焼検
知装置に関する。
従来の技術
従来、この種の燃焼機器の着火検出はフレームロラドに
よる火炎の炎電流を検出する方式が広く用いられていた
。この方式は火炎そのものを検出するための非常に応等
が速く、最適で確実なセンサと言える。しかし火炎の燃
焼状態、例えば空燃比のずれや酸素欠乏による不完全燃
焼に対しては、これ等の要因に対する炎電流の変化が大
きくとれない上に炎電流自体が燃焼量やクレームロッド
の位置、形状等で大きく変化するという理由から確実に
検出できるとは言えない。
よる火炎の炎電流を検出する方式が広く用いられていた
。この方式は火炎そのものを検出するための非常に応等
が速く、最適で確実なセンサと言える。しかし火炎の燃
焼状態、例えば空燃比のずれや酸素欠乏による不完全燃
焼に対しては、これ等の要因に対する炎電流の変化が大
きくとれない上に炎電流自体が燃焼量やクレームロッド
の位置、形状等で大きく変化するという理由から確実に
検出できるとは言えない。
−４、近年、酸化ジ〃コニウムや酸化ヌズ等を使用した
全尿酸化物センサが各社で開発され実用化されつつある
。このセンサは空燃比（バーナへの供給空気量／理論空
電量）が１の近傍で起電力、あるいは抵抗値が大きく変
化する特性を利用したもので、火炎燃焼状態が空燃比１
以上か以下かを正確に判定できる。またこの種のセンサ
は自身の抵抗値に負の温度特性を有し、これを利用して
バーナの着火、検出も可能とする方式が考案されている
、（特開昭５９−２００１２４号公報）この回路描成を
第５図に示す。第５図ではセンサ１に酸化ジルコニウム
（以下ジルコニアと呼ぶ）を使用した酸素濃淡電池型酸
素センサを使用した例である。ジルコニアセンサ１は第
５図のように起電力３と内部抵抗４の直列回路で等価さ
れる。このセンサを燃焼状態検知に使用すれば一定温度
（４００〜５００°Ｃ）以上で空燃比が１以下になれば
起電力３が発生し、１以上では起電力がなくなる特性を
有する。一方向部抵抗４は負の温度特性を有しバーナの
熱によりセンサの温度を上昇させる。図では内部抵抗４
の温度変化でバーナの着火を検知し、起電力３によシ燃
焼状態を検知する構成としている。点火時はスイッチ５
が閉じられ、直流電源６から抵抗７を通して電流ｉが供
給される。この時センサ１の温度が低いため起電力３は
なく、電位ａは抵抗７と内部抵抗４の分圧電位となる。
全尿酸化物センサが各社で開発され実用化されつつある
。このセンサは空燃比（バーナへの供給空気量／理論空
電量）が１の近傍で起電力、あるいは抵抗値が大きく変
化する特性を利用したもので、火炎燃焼状態が空燃比１
以上か以下かを正確に判定できる。またこの種のセンサ
は自身の抵抗値に負の温度特性を有し、これを利用して
バーナの着火、検出も可能とする方式が考案されている
、（特開昭５９−２００１２４号公報）この回路描成を
第５図に示す。第５図ではセンサ１に酸化ジルコニウム
（以下ジルコニアと呼ぶ）を使用した酸素濃淡電池型酸
素センサを使用した例である。ジルコニアセンサ１は第
５図のように起電力３と内部抵抗４の直列回路で等価さ
れる。このセンサを燃焼状態検知に使用すれば一定温度
（４００〜５００°Ｃ）以上で空燃比が１以下になれば
起電力３が発生し、１以上では起電力がなくなる特性を
有する。一方向部抵抗４は負の温度特性を有しバーナの
熱によりセンサの温度を上昇させる。図では内部抵抗４
の温度変化でバーナの着火を検知し、起電力３によシ燃
焼状態を検知する構成としている。点火時はスイッチ５
が閉じられ、直流電源６から抵抗７を通して電流ｉが供
給される。この時センサ１の温度が低いため起電力３は
なく、電位ａは抵抗７と内部抵抗４の分圧電位となる。
バーナが着火されるとこの燃焼熱を受けて内部抵抗４が
低下し、電位ａも低下する。これを比較器８により電位
すと比較し、ａ （ｂとなった時バーナの着火を判定す
る。この後スイッチ５は開き、電流ｉはなくなる。従っ
て電位ａは起電力３と同じ値となる。この電位を比較器
９により電位Ｃと比較する。この例ではａ （ｃならば
正常燃焼ａ ） ｃならば異常と判定する。
低下し、電位ａも低下する。これを比較器８により電位
すと比較し、ａ （ｂとなった時バーナの着火を判定す
る。この後スイッチ５は開き、電流ｉはなくなる。従っ
て電位ａは起電力３と同じ値となる。この電位を比較器
９により電位Ｃと比較する。この例ではａ （ｃならば
正常燃焼ａ ） ｃならば異常と判定する。
発明が解決しようとする問題点
以上のような従来の構成により、着火検出と異常燃焼検
知が１つのセンサで行なえる。しかしこの構成では着火
検知はセンサ１の温度上昇で行なう構成であり、センサ
１の熱容量等により検知時間が数秒必要となる。もし不
着火が発生してもこの間は未燃ガヌが流出する事になり
危険であった。
知が１つのセンサで行なえる。しかしこの構成では着火
検知はセンサ１の温度上昇で行なう構成であり、センサ
１の熱容量等により検知時間が数秒必要となる。もし不
着火が発生してもこの間は未燃ガヌが流出する事になり
危険であった。
問題点を解決するための手段
以上の問題を解決するために本発明の燃焼検知装置は、
火炎の燃−焼状態に応じて電気的特性が変化するジルコ
ニア、あるいは膜化スズ等の金属酸化物半導体を接続し
た一対の電極により構成された燃焼検知センサと、この
出力を検出する燃焼検知回路とで構成し、燃焼検知回路
には、電極間に流れる火炎の炎イオン電流を検出する炎
検知回路と、金属酸化物半導体の電気的特性変化（起電
力、抵抗変化等）を検出する燃焼状態検知回路を有する
構成とした。
火炎の燃−焼状態に応じて電気的特性が変化するジルコ
ニア、あるいは膜化スズ等の金属酸化物半導体を接続し
た一対の電極により構成された燃焼検知センサと、この
出力を検出する燃焼検知回路とで構成し、燃焼検知回路
には、電極間に流れる火炎の炎イオン電流を検出する炎
検知回路と、金属酸化物半導体の電気的特性変化（起電
力、抵抗変化等）を検出する燃焼状態検知回路を有する
構成とした。
作 用
上記構成により、火炎の着火は電極間の炎イオン電流を
検出するだめの従来のフレームロッドと同等の速さで確
実な着火検出をし、燃焼状態は金属酸化物半導体の特性
変化で検出するという作用を有する。
検出するだめの従来のフレームロッドと同等の速さで確
実な着火検出をし、燃焼状態は金属酸化物半導体の特性
変化で検出するという作用を有する。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図から第４図を用いて説明
する。第１図は本発明の燃焼検知装部の一実施例を示す
回路図で、１０はバーナ１１の燃焼火炎１２内に挿入さ
れた燃焼検知センサで金属酸化物半導体１３および一対
の電極１４．１５で構成される。燃焼検出回路１６は直
流電源１７、炎検知回路１８、および燃焼状態検知回路
１９とからなるセンサ１０は直列抵抗２０を介して直流
電源１７に接続されている。
する。第１図は本発明の燃焼検知装部の一実施例を示す
回路図で、１０はバーナ１１の燃焼火炎１２内に挿入さ
れた燃焼検知センサで金属酸化物半導体１３および一対
の電極１４．１５で構成される。燃焼検出回路１６は直
流電源１７、炎検知回路１８、および燃焼状態検知回路
１９とからなるセンサ１０は直列抵抗２０を介して直流
電源１７に接続されている。
炎検知回路１８は直列抵抗２０の両端の電位を演算増幅
器２１で増幅して出力ｄを出す。燃焼検知回路１９はセ
ンサ１０の両端の電位を演算増幅器２２で増幅して出力
ｅを出す。電位ｆは演算増幅器２２の基準電位を示す。
器２１で増幅して出力ｄを出す。燃焼検知回路１９はセ
ンサ１０の両端の電位を演算増幅器２２で増幅して出力
ｅを出す。電位ｆは演算増幅器２２の基準電位を示す。
ここでは金庫酸化物半導体１３は酸化スズセンサを用い
た例で説明するが、ジルコニアセンサや他の金属酸化物
半導体であってもよい。酸化スズセンサは温度が５００
〜ａ ｏ ｏ ’ｃ以上で第２図に示すようにバーナ１
１の空燃比１を境にして内部抵抗Ｒｉが２〜３桁変化す
る。また内部抵抗Ｒｉは素子１３の温度に応じて第３図
に示すような抵抗変化を示す。
た例で説明するが、ジルコニアセンサや他の金属酸化物
半導体であってもよい。酸化スズセンサは温度が５００
〜ａ ｏ ｏ ’ｃ以上で第２図に示すようにバーナ１
１の空燃比１を境にして内部抵抗Ｒｉが２〜３桁変化す
る。また内部抵抗Ｒｉは素子１３の温度に応じて第３図
に示すような抵抗変化を示す。
以上からバーナ１１の着火直後は素子１３の内部抵抗は
数ＭΩと非常に大きいことから、火炎内の炎イオンによ
り電極１４．１５間に炎イオン富流ｉｆが流れる。電流
ｉｆはバーナ１１に火炎がなければ流れないため、ｉｆ
の有無を検出すれば瞬時にバーナ１１の着火が検出でき
る。炎検知回路１８は直列抵抗２０の両端の電圧降下を
検出する構成である。この電圧降下は炎電流ｉｆに比例
するための炎電流１１を検出してバーナ１１の着火判定
を行なえる。
数ＭΩと非常に大きいことから、火炎内の炎イオンによ
り電極１４．１５間に炎イオン富流ｉｆが流れる。電流
ｉｆはバーナ１１に火炎がなければ流れないため、ｉｆ
の有無を検出すれば瞬時にバーナ１１の着火が検出でき
る。炎検知回路１８は直列抵抗２０の両端の電圧降下を
検出する構成である。この電圧降下は炎電流ｉｆに比例
するための炎電流１１を検出してバーナ１１の着火判定
を行なえる。
バーナ１１の燃焼が開始されるとその燃焼熱により素子
１３の温度が上昇し、内部抵抗Ｒｉは第３図に示すよう
に低下する。この状態になれば電流ｉｆは炎電流に加え
て素子１３の内部抵抗を通した電流の合成値となる。素
子１３の温度が５００〜６００ ’Ｃ以上になれば素子
１２は倉旨動状態となり、バーナ１１の空燃比λに応じ
て第２図に示す特性を示す。
１３の温度が上昇し、内部抵抗Ｒｉは第３図に示すよう
に低下する。この状態になれば電流ｉｆは炎電流に加え
て素子１３の内部抵抗を通した電流の合成値となる。素
子１３の温度が５００〜６００ ’Ｃ以上になれば素子
１２は倉旨動状態となり、バーナ１１の空燃比λに応じ
て第２図に示す特性を示す。
今、バーナ１１が正常燃焼時には空燃比λはスａであっ
たとする。ここでバーナ１１が酸素欠乏等により異常燃
焼となり空燃比が＾ａからズした時、内部抵抗Ｒｉａで
異常燃焼で判断し、バーナ１１の燃焼を強制的に停止さ
せればよい。燃焼状態検知回路１９は、直列抵抗２０と
素子１３の分圧電位ｇと基準電位ｆの電位差を演算増幅
器２２で増幅し、内部抵抗Ｒｉの変化を検出する。出力
電位ｅの変化を検出して燃焼供給量、あるいは燃焼空気
供給」を制御する空燃比制御を行なう事も容易である。
たとする。ここでバーナ１１が酸素欠乏等により異常燃
焼となり空燃比が＾ａからズした時、内部抵抗Ｒｉａで
異常燃焼で判断し、バーナ１１の燃焼を強制的に停止さ
せればよい。燃焼状態検知回路１９は、直列抵抗２０と
素子１３の分圧電位ｇと基準電位ｆの電位差を演算増幅
器２２で増幅し、内部抵抗Ｒｉの変化を検出する。出力
電位ｅの変化を検出して燃焼供給量、あるいは燃焼空気
供給」を制御する空燃比制御を行なう事も容易である。
第４図にセンサ１０の実施例を示す。第１図では素子１
３を火炎１２内に挿入した例で説明したが、素子１３の
温度条件等の関係から火炎１２内に挿入できない場合に
は、！ｇ４図に示すように電極１ａ、１５を素子１３と
貫通する構成とし、電極端１４’、１５’のみを火炎に
挿入する構成とし、素子１３は燃焼排ガス雰囲気に設け
た。２３は電極２３を絶縁する碍子である。尚第１図、
第４図では電極１４．１５の２本を使用する構成で説明
してきたが、一方の電極をバーナ１１と兼用することも
可能である。またセンサ１０に印加する電圧を切替る構
成とし、着火検出時には交流電圧を印加することも容易
に実現可能である。
３を火炎１２内に挿入した例で説明したが、素子１３の
温度条件等の関係から火炎１２内に挿入できない場合に
は、！ｇ４図に示すように電極１ａ、１５を素子１３と
貫通する構成とし、電極端１４’、１５’のみを火炎に
挿入する構成とし、素子１３は燃焼排ガス雰囲気に設け
た。２３は電極２３を絶縁する碍子である。尚第１図、
第４図では電極１４．１５の２本を使用する構成で説明
してきたが、一方の電極をバーナ１１と兼用することも
可能である。またセンサ１０に印加する電圧を切替る構
成とし、着火検出時には交流電圧を印加することも容易
に実現可能である。
発明の詳細
な説明してきたように本発明の燃焼検知装置には次の様
な効果を有する。
な効果を有する。
（１） 一つのセンサでバーナの着火検知と燃焼状態
検出を兼ねているためセンサの構成が簡単で小型化でき
る。
検出を兼ねているためセンサの構成が簡単で小型化でき
る。
？）着火検知は火炎の火イオン電流を直接検知する構成
であるため、着火検知時間が速く、不着火時の未燃ガス
の流出時間が少ないため安全である。
であるため、着火検知時間が速く、不着火時の未燃ガス
の流出時間が少ないため安全である。
ざらに炎の有無を直接検知するため確実で誤動作が少な
い。
い。
（３）燃焼状態の検知は、金属酸化物半導体により燃焼
火炎、あるいは排ガス中の残存酸素を直接検知する構成
であるため、大きな特性変化出力が出るため検知が確実
である。まだ素子の特性変化を利用するだめ外部条件に
よる出力の変化がほとんどなく安定した燃焼状態検出が
可能であり空燃比を一定にフィードバック制御も容易で
ある。
火炎、あるいは排ガス中の残存酸素を直接検知する構成
であるため、大きな特性変化出力が出るため検知が確実
である。まだ素子の特性変化を利用するだめ外部条件に
よる出力の変化がほとんどなく安定した燃焼状態検出が
可能であり空燃比を一定にフィードバック制御も容易で
ある。
第１図は本発明の〜実施例を示す燃焼検知装置の回路図
、第２図は燃焼検知センサに酸化スズ素子を使用した場
合の出力特性図、第３図は第２図の温度特性図、第４図
は他の実施例を示す構成図、第５図は従来例の検知回路
図を示す。 １０・・・・・・燃焼検知センサ、１２・・・・・・火
炎、１３・・・・・・素子（金属酸化物半導体、１４．
１５・・・・・・一対の電極、１６・・・・・・燃焼検
出回路、１８・・・・・・炎検知回路、１９・・・・・
・燃焼状態検知回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
２ 図 Ｉ 空雇、ｆＪ入 第３図 温＆Ｔ 第５図
、第２図は燃焼検知センサに酸化スズ素子を使用した場
合の出力特性図、第３図は第２図の温度特性図、第４図
は他の実施例を示す構成図、第５図は従来例の検知回路
図を示す。 １０・・・・・・燃焼検知センサ、１２・・・・・・火
炎、１３・・・・・・素子（金属酸化物半導体、１４．
１５・・・・・・一対の電極、１６・・・・・・燃焼検
出回路、１８・・・・・・炎検知回路、１９・・・・・
・燃焼状態検知回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
２ 図 Ｉ 空雇、ｆＪ入 第３図 温＆Ｔ 第５図
Claims (1)
- 火炎の燃焼状態に応じて電気特性が変化する金属酸化物
半導体と、前記半導体に接続された一対の電極とからな
る燃焼検知センサと、前記燃焼検知センサの出力信号を
検出する燃焼検出回路とからなり、前記燃焼検出回路は
前記燃焼検知センサの電極間に流れる火炎の炎イオン電
流を検出する炎検知回路と、火炎の燃焼状態に応じて変
化する金属酸化物半導体の電気特性変化を検出する燃焼
状態検知回路とを有する燃焼検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25122685A JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25122685A JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62108923A true JPS62108923A (ja) | 1987-05-20 |
| JPH0480291B2 JPH0480291B2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=17219581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25122685A Granted JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62108923A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6071760A (en) * | 1996-01-17 | 2000-06-06 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device |
| US20100043773A1 (en) * | 2006-03-07 | 2010-02-25 | Itw Industrial Components S.R.L. Con Unico Socio | Device for lighting and controlling a burner in a household appliance, in particular a barbecue range |
| JP2011112236A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Dainichi Co Ltd | 火炎検知機構を設けた燃焼装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59200124A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼状態検知装置 |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP25122685A patent/JPS62108923A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59200124A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼状態検知装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6071760A (en) * | 1996-01-17 | 2000-06-06 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device |
| US20100043773A1 (en) * | 2006-03-07 | 2010-02-25 | Itw Industrial Components S.R.L. Con Unico Socio | Device for lighting and controlling a burner in a household appliance, in particular a barbecue range |
| US8936018B2 (en) * | 2006-03-07 | 2015-01-20 | Itw Industrial Components S.R.L. Con Unico Socio | Device for lighting and controlling a burner in a household appliance |
| JP2011112236A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Dainichi Co Ltd | 火炎検知機構を設けた燃焼装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480291B2 (ja) | 1992-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |