JPS6357695B2 - - Google Patents
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- JPS6357695B2 JPS6357695B2 JP56118992A JP11899281A JPS6357695B2 JP S6357695 B2 JPS6357695 B2 JP S6357695B2 JP 56118992 A JP56118992 A JP 56118992A JP 11899281 A JP11899281 A JP 11899281A JP S6357695 B2 JPS6357695 B2 JP S6357695B2
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- JP
- Japan
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- electrical conductivity
- combustion
- circuit
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 35
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
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Classifications
-
- 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
- F23N5/022—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium 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)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
この発明は、金属酸化物半導体の電気伝導度を
用いた燃焼状態検出方法に関する。
用いた燃焼状態検出方法に関する。
［従来技術］
特開昭51−122840号公報は、フレームロツドに
より不完全燃焼を検出することを開示している。
また特公昭53−46292号公報は、熱電対出力の変
化速度から失着火の検出を行うことを開示してい
る。更に実開昭56−119554号公報は、TiO2等の
金属酸化物半導体の抵抗値から、不完全燃焼と失
火の双方を検出することを開示している。
より不完全燃焼を検出することを開示している。
また特公昭53−46292号公報は、熱電対出力の変
化速度から失着火の検出を行うことを開示してい
る。更に実開昭56−119554号公報は、TiO2等の
金属酸化物半導体の抵抗値から、不完全燃焼と失
火の双方を検出することを開示している。
ところで正常状態でも検出素子の抵抗値は、そ
の温度の揺らぎ等により変動している。そこで失
火の検出に素子の抵抗値そのものを用いると、抵
抗値が大きく変化した後でないと検出ができない
ことになる。
の温度の揺らぎ等により変動している。そこで失
火の検出に素子の抵抗値そのものを用いると、抵
抗値が大きく変化した後でないと検出ができない
ことになる。
［発明の課題］
この発明は、(1)１つの燃焼状態検出素子で、不
完全燃焼と失着火の双方を検出し得るようにする
こと、(2)失着火の検出速度を改善すること、を課
題とする。即ちこの発明では、素子の電気伝導度
から不完全燃焼を検出すると共に、電気伝導度の
変化速度に着目して失着火を検出する。しかし失
着火の検出領域では素子の電気伝導度が小さいた
め、その変化速度も小さくなる。この発明の他の
課題は、(3)電気伝導度自体が小さな領域でも、大
きな失着火の検出信号が得られるようにすること
に有る。
完全燃焼と失着火の双方を検出し得るようにする
こと、(2)失着火の検出速度を改善すること、を課
題とする。即ちこの発明では、素子の電気伝導度
から不完全燃焼を検出すると共に、電気伝導度の
変化速度に着目して失着火を検出する。しかし失
着火の検出領域では素子の電気伝導度が小さいた
め、その変化速度も小さくなる。この発明の他の
課題は、(3)電気伝導度自体が小さな領域でも、大
きな失着火の検出信号が得られるようにすること
に有る。
［発明の構成］
この発明の燃焼状態検出方法は、
(1) ガスおよび加熱温度によつて電気伝導度が変
化する金属酸化物半導体からなる燃焼状態検出
素子を、燃焼機器の燃焼排ガスに接触させ、 (2) 燃焼状態検出素子の電気伝導度により不完全
燃焼を検出するとともに、 (3) 燃焼状態検出素子の電気伝導度の比変化速度
に基づき、燃焼の有無を検出することを特徴と
する。
化する金属酸化物半導体からなる燃焼状態検出
素子を、燃焼機器の燃焼排ガスに接触させ、 (2) 燃焼状態検出素子の電気伝導度により不完全
燃焼を検出するとともに、 (3) 燃焼状態検出素子の電気伝導度の比変化速度
に基づき、燃焼の有無を検出することを特徴と
する。
ここに電気伝導度の比変化速度とは、電気伝導
度の変化速度を電気伝導度でわつたものを意味す
る。従つて、電気伝導度の比変化速度は、電気伝
導度の対数微分値とも言える。また燃焼状態検出
素子には、SnO2、TiO2、MgFeO4、CoO等の、
雰囲気ガスと加熱温度との双方により電気伝導度
が変化するものを用いれば良い。
度の変化速度を電気伝導度でわつたものを意味す
る。従つて、電気伝導度の比変化速度は、電気伝
導度の対数微分値とも言える。また燃焼状態検出
素子には、SnO2、TiO2、MgFeO4、CoO等の、
雰囲気ガスと加熱温度との双方により電気伝導度
が変化するものを用いれば良い。
この発明では次のようにして、不完全燃焼と失
着火とを検出する。不完全燃焼が生じると、素子
の電気伝導度は増加し、これから不完全燃焼を検
出できる。この点は、前記の実開昭56−119554号
公報と同様である。
着火とを検出する。不完全燃焼が生じると、素子
の電気伝導度は増加し、これから不完全燃焼を検
出できる。この点は、前記の実開昭56−119554号
公報と同様である。
一方着火に失敗すると、あるいは失火が生じる
と素子の温度は急激に変化する。そこでこの温度
変化を、電気伝導度の比変化速度から検出する。
このようにすると、正常燃焼状態での電気伝導度
の緩慢な変化と区別して、失着火を検出できる。
また失着火の特徴は、素子温度の急激な変化に有
り、早期に発見することができる。更に、素子の
電気伝導度は正常燃焼状態では高く、素子温度の
低い失着火検出領域では低い。このため電気伝導
度の変化速度そのものを用いると、小さな失着火
の検出信号しか得られない。これに対して比変化
速度を用いると、素子の温度変化速度そのものが
検出信号として得られ、大きな検出信号が得られ
る。即ち、電気伝導度をσ、温度をＴとすると、
比変化速度は次式で与えられる。
と素子の温度は急激に変化する。そこでこの温度
変化を、電気伝導度の比変化速度から検出する。
このようにすると、正常燃焼状態での電気伝導度
の緩慢な変化と区別して、失着火を検出できる。
また失着火の特徴は、素子温度の急激な変化に有
り、早期に発見することができる。更に、素子の
電気伝導度は正常燃焼状態では高く、素子温度の
低い失着火検出領域では低い。このため電気伝導
度の変化速度そのものを用いると、小さな失着火
の検出信号しか得られない。これに対して比変化
速度を用いると、素子の温度変化速度そのものが
検出信号として得られ、大きな検出信号が得られ
る。即ち、電気伝導度をσ、温度をＴとすると、
比変化速度は次式で与えられる。
（１／σ）・dσ／dT＝Ｋ・（１／T2）・dT／dt
ここにＫは定数である。以下に実施例を説明す
る。
る。
［実施例］
第１図に、ガスストーブの着火直後のSnO2系
燃焼状態検出素子の電気伝導度の変化を示す。図
のＡは正常着火時の特性を、Ｂは着火ミス時の特
性を示している。またＣ，Ｄは種々の変動要因に
よる正常着火時の特性の変化を現す。Ｃは素子を
長期間使用しなかつた場合に生じるもので、加熱
直後に電気伝導度のピークが生じる。Ｄは室温で
の電気伝導度が異常に増大していた場合の特性で
ある。Ｅは、酸素不足で不完全燃焼が生じる場合
の特性である。
燃焼状態検出素子の電気伝導度の変化を示す。図
のＡは正常着火時の特性を、Ｂは着火ミス時の特
性を示している。またＣ，Ｄは種々の変動要因に
よる正常着火時の特性の変化を現す。Ｃは素子を
長期間使用しなかつた場合に生じるもので、加熱
直後に電気伝導度のピークが生じる。Ｄは室温で
の電気伝導度が異常に増大していた場合の特性で
ある。Ｅは、酸素不足で不完全燃焼が生じる場合
の特性である。
電気伝導度そのもので着火を検出すると、例え
ばＦの検出レベルが必要となる。これに対して、
電気伝導度の比変化速度を用いれば、より早期に
着火の検出ができる。即ち着火直後の曲線Ｃ，Ｄ
等でのノイズを適当な手法で除去し、（この手法
は後に説明する。）、電気伝導度の比変化速度から
着火の有無を検出すれば良い。ここで比変化速度
を用いると、例えば時刻20〜30秒目等の電気伝導
度が小さい時期でも、検出を行うことができる。
ばＦの検出レベルが必要となる。これに対して、
電気伝導度の比変化速度を用いれば、より早期に
着火の検出ができる。即ち着火直後の曲線Ｃ，Ｄ
等でのノイズを適当な手法で除去し、（この手法
は後に説明する。）、電気伝導度の比変化速度から
着火の有無を検出すれば良い。ここで比変化速度
を用いると、例えば時刻20〜30秒目等の電気伝導
度が小さい時期でも、検出を行うことができる。
第２図に、ガスストーブの失火時の素子の特性
を示す。素子は第１図と同様のSnO2系のもので、
縦軸は電気伝導度を、横軸はストーブの失火後の
時間を現す。時刻０にストーブが失火した後、燃
料を遮断すると、素子の電気伝導度はＡのように
変化する。なお失火後再着火しないまま燃料の供
給を再開すると、Ｂの特性が得られる。失火後直
ちに燃料を再供給し再着火させると、Ｃの特性が
得られる。
を示す。素子は第１図と同様のSnO2系のもので、
縦軸は電気伝導度を、横軸はストーブの失火後の
時間を現す。時刻０にストーブが失火した後、燃
料を遮断すると、素子の電気伝導度はＡのように
変化する。なお失火後再着火しないまま燃料の供
給を再開すると、Ｂの特性が得られる。失火後直
ちに燃料を再供給し再着火させると、Ｃの特性が
得られる。
ところで正常燃焼時でも素子の温度は一定では
なく、素子温度の変動のため電気伝導度はＤ〜Ｅ
の範囲を変動する。なおここに、Ｄのレベルを不
完全燃焼の検出レベルとする。この場合も、比変
化速度を用いることにより、早期にかつ確実に失
火を検出できる。即ち失火に伴う急激な温度変化
を検出信号として取り出し、正常燃焼時の電気伝
導度の緩慢な変化と失火とを区別する。また正常
燃焼状態では電気伝導度が高いため、温度変化が
僅かでも、電気伝導度の変化速度は大きい。一方
失火時には電気伝導度が減少するため、電気伝導
度の変化速度は見掛け上小さくなる。このため失
火の検出が困難となる。これに対して比変化速度
を用いると、失火後に素子が冷却された時点でも
大きな検出信号を得ることができる。
なく、素子温度の変動のため電気伝導度はＤ〜Ｅ
の範囲を変動する。なおここに、Ｄのレベルを不
完全燃焼の検出レベルとする。この場合も、比変
化速度を用いることにより、早期にかつ確実に失
火を検出できる。即ち失火に伴う急激な温度変化
を検出信号として取り出し、正常燃焼時の電気伝
導度の緩慢な変化と失火とを区別する。また正常
燃焼状態では電気伝導度が高いため、温度変化が
僅かでも、電気伝導度の変化速度は大きい。一方
失火時には電気伝導度が減少するため、電気伝導
度の変化速度は見掛け上小さくなる。このため失
火の検出が困難となる。これに対して比変化速度
を用いると、失火後に素子が冷却された時点でも
大きな検出信号を得ることができる。
第３図に、除算回路を除いた実施例の回路図を
示す。図において、１は燃焼状態検出素子の駆動
回路で、２は電源、３は燃焼状態検出素子、４は
負荷抵抗である。
示す。図において、１は燃焼状態検出素子の駆動
回路で、２は電源、３は燃焼状態検出素子、４は
負荷抵抗である。
１１は不完全燃焼検出回路で、素子３の電気伝
導度から不完全燃焼を検出し、リレー１２により
制御回路３１の接点１２ａを動作させ、不完全燃
焼時に燃料供給用電磁弁３２を閉じる。
導度から不完全燃焼を検出し、リレー１２により
制御回路３１の接点１２ａを動作させ、不完全燃
焼時に燃料供給用電磁弁３２を閉じる。
微分回路２１では、演算増幅器２２の出力端子
２２ａを介してコンデンサ２３および抵抗２４に
より、素子３の電気伝導度を微分する。ついでコ
ンデンサ２５と抵抗２６により素子３の電気伝導
度の揺らぎを除去し、Ｐ点から第４図の除算回路
を介して比較回路４１へ入力する。
２２ａを介してコンデンサ２３および抵抗２４に
より、素子３の電気伝導度を微分する。ついでコ
ンデンサ２５と抵抗２６により素子３の電気伝導
度の揺らぎを除去し、Ｐ点から第４図の除算回路
を介して比較回路４１へ入力する。
比較回路４１では、素子３の電気伝導度の変化
速度を、コンパレータ４２により検出し、着火と
失火とを検出する。抵抗４３，４４，４５，４
６，４７により、コンパレータ４２の比較電位を
着火時と失火時とで変化させ、１つのコンパレー
タ４２で着火と失火の双方を検出し得るようにす
る。またコンデンサ４８により、着火直後のコン
パレータ４２の比較電位を高くし、第１図のＣ，
Ｄ等の特性にも対応し得るようにする。コンパレ
ータ４２の出力は、２つのトランジスタ４９，５
０を介してリレー５１へ伝えられ、電磁弁３２を
制御する。
速度を、コンパレータ４２により検出し、着火と
失火とを検出する。抵抗４３，４４，４５，４
６，４７により、コンパレータ４２の比較電位を
着火時と失火時とで変化させ、１つのコンパレー
タ４２で着火と失火の双方を検出し得るようにす
る。またコンデンサ４８により、着火直後のコン
パレータ４２の比較電位を高くし、第１図のＣ，
Ｄ等の特性にも対応し得るようにする。コンパレ
ータ４２の出力は、２つのトランジスタ４９，５
０を介してリレー５１へ伝えられ、電磁弁３２を
制御する。
６１は遅延回路で、比較回路４１で着火を検出
するまでの間、電磁弁３２を開いておくために用
い、コンデンサ６２と抵抗６３からなるタイマー
とリレー６４を用いる。
するまでの間、電磁弁３２を開いておくために用
い、コンデンサ６２と抵抗６３からなるタイマー
とリレー６４を用いる。
第４図に、除算回路を示す。除算回路７１は、
素子３の電気伝導度の比変化速度を求めるための
もので、第３図の微分回路２１と比較回路４１と
の間に接続する。図において、７２はマルテイプ
ライアで、例えばモトローラ社のMC149LLを用
いる。除算回路７１の入力端子７３を微分回路２
１のＰ点へ接続し、入力端子７４を演算増幅器２
２の出力端２２ａへ接続すると共に、出力端子７
５を比較回路４１のコンパレータ４２に接続し
て、素子３の電気伝導度の比変化速度を比較回路
４１へ伝える。
素子３の電気伝導度の比変化速度を求めるための
もので、第３図の微分回路２１と比較回路４１と
の間に接続する。図において、７２はマルテイプ
ライアで、例えばモトローラ社のMC149LLを用
いる。除算回路７１の入力端子７３を微分回路２
１のＰ点へ接続し、入力端子７４を演算増幅器２
２の出力端２２ａへ接続すると共に、出力端子７
５を比較回路４１のコンパレータ４２に接続し
て、素子３の電気伝導度の比変化速度を比較回路
４１へ伝える。
なお回路の簡略化のため、第４図の除算回路を
用いず、比較回路４１の抵抗４３およびコンデン
サ４８の高電位側の接続点５２を、微分回路２１
の演算増幅器２２の出力端子２２ａに接続し、近
時的に電気伝導度の比変化速度を求めるようにし
ても良い。
用いず、比較回路４１の抵抗４３およびコンデン
サ４８の高電位側の接続点５２を、微分回路２１
の演算増幅器２２の出力端子２２ａに接続し、近
時的に電気伝導度の比変化速度を求めるようにし
ても良い。
燃焼状態の検出は、次のようにして行なわれ
る。不完全燃焼が生じると、素子３の電気伝導度
は著しく変化する。この変化を不完全燃焼検出回
路１１で検出し、電磁弁３２を閉じる。着火の直
後には素子３の急激な温度上昇のため、電気伝導
度も急激に増大する。この変化を、微分回路２１
と除算回路７１で、電気伝導度の比変化速度に変
換し、比較回路４１で着火の確認を行う。ここで
第１図のＣ，Ｄの特性に伴うノイズは、コンデン
サ４８により、着火直後に一時的にコンパレータ
４２の比較電位を高めて除去する。なお着火が確
認されるまでの間は、遅延回路６１により電磁弁
３２を開いておく。着火が確認されない場合、遅
延回路６１の動作終了と共に電磁弁３２が閉じ、
生ガスの放出を防止する。また着火の確認と共
に、コンパレータ４２の比較電位が変化し、コン
パレータ４２は失火の検出用に用いられる。
る。不完全燃焼が生じると、素子３の電気伝導度
は著しく変化する。この変化を不完全燃焼検出回
路１１で検出し、電磁弁３２を閉じる。着火の直
後には素子３の急激な温度上昇のため、電気伝導
度も急激に増大する。この変化を、微分回路２１
と除算回路７１で、電気伝導度の比変化速度に変
換し、比較回路４１で着火の確認を行う。ここで
第１図のＣ，Ｄの特性に伴うノイズは、コンデン
サ４８により、着火直後に一時的にコンパレータ
４２の比較電位を高めて除去する。なお着火が確
認されるまでの間は、遅延回路６１により電磁弁
３２を開いておく。着火が確認されない場合、遅
延回路６１の動作終了と共に電磁弁３２が閉じ、
生ガスの放出を防止する。また着火の確認と共
に、コンパレータ４２の比較電位が変化し、コン
パレータ４２は失火の検出用に用いられる。
［発明の効果］
この発明では、１つの燃焼状態検出素子で、不
完全燃焼と失着火の双方を検出できる。また失着
火の検出には電気伝導度の比変化速度を用いるの
で、検出が速く、かつ電気伝導度の小さな領域で
も大きな検出信号が得られる。
完全燃焼と失着火の双方を検出できる。また失着
火の検出には電気伝導度の比変化速度を用いるの
で、検出が速く、かつ電気伝導度の小さな領域で
も大きな検出信号が得られる。
第１図はガスストーブの着火時の燃焼状態検出
素子の電気伝導度の変化を示す特性図、第２図は
失火時の電気伝導度の変化を示す特性図である。
第３図、第４図はそれぞれ実施例の回路図であ
る。 １…駆動回路、３…燃焼状態検出素子、１１…
不完全燃焼検出回路、２１…微分回路、３１…制
御回路、４１…比較回路、６１…遅延回路、７１
…除算回路。
素子の電気伝導度の変化を示す特性図、第２図は
失火時の電気伝導度の変化を示す特性図である。
第３図、第４図はそれぞれ実施例の回路図であ
る。 １…駆動回路、３…燃焼状態検出素子、１１…
不完全燃焼検出回路、２１…微分回路、３１…制
御回路、４１…比較回路、６１…遅延回路、７１
…除算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガスおよび加熱温度によつて電気伝導度が変
化する金属酸化物半導体からなる燃焼状態検出素
子を、燃焼機器の燃焼排ガスに接触させ、 ２ 燃焼状態検出素子の電気伝導度により不完全
燃焼を検出するとともに、 ３ 燃焼状態検出素子の電気伝導度の比変化速度
に基づき、燃焼の有無を検出することを特徴とす
る燃焼状態検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899281A JPS5819625A (ja) | 1981-07-28 | 1981-07-28 | 燃焼状態検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899281A JPS5819625A (ja) | 1981-07-28 | 1981-07-28 | 燃焼状態検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5819625A JPS5819625A (ja) | 1983-02-04 |
| JPS6357695B2 true JPS6357695B2 (ja) | 1988-11-11 |
Family
ID=14750319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11899281A Granted JPS5819625A (ja) | 1981-07-28 | 1981-07-28 | 燃焼状態検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5819625A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159517A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-21 | Ngk Insulators Ltd | 火炎並びに燃焼状況の検出装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51122840A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion device equipped with carbon monoxide detector |
| JPS5346292A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-25 | Nec Corp | Production of semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6324365Y2 (ja) * | 1979-02-14 | 1988-07-04 |
-
1981
- 1981-07-28 JP JP11899281A patent/JPS5819625A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51122840A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion device equipped with carbon monoxide detector |
| JPS5346292A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-25 | Nec Corp | Production of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5819625A (ja) | 1983-02-04 |
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