JPH0133967Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は燃焼安全回路の改良に関する。

特公昭55−39729号は第１図に示す燃焼安全回
路を開示している。サーモパイル２を種火により
加熱し、得られる起電力を電源とする。

SnO₂等からなるガス検知素子４を排ガス流路
に設置し、素子４の加熱と不完全燃焼の検出とを
行う。常閉型の電磁弁６を燃料遮断要素とし、種
火の失火時と不完全燃焼時とに電磁弁６を閉じ、
生ガスの放出や不完全燃焼を防止する。

この回路は、外部電源を必要とせず、湯沸機や
ボイラー、ストーブ等の燃焼機器に容易に組み付
けることができる。また検知素子４の感度は高
く、不完全燃焼を確実に検出することができる。

本考案者らはこの回路の実用化研究を行つたと
ころ、メインバーナの着火時に回路が誤動作する
ことも見出した。まず第１図の回路から、電磁弁
６と制御用トランジスタTr１とを取り外ずした
ものを試験回路とする。サーモパイル２として、
種火からの加熱により200mVの起電力が得られ
るものを用いる。ガス検知素子４として、SnO₂
を焼結して一対の電極を接続したものを用いる。
そしてこの素子４により、メインバーナの不完全
燃焼を検出する。このようにすると素子４の抵抗
値は、正常燃焼時で約10KΩ、不完全燃焼時（こ
の試験例では排ガス中のCO濃度が300ppm以上の
不完全燃焼とする。）に100Ω以下となり、高感度
で不完全燃焼を検出することができる。

ここでメインバーナを１分毎にオン−オフさせ
ると、（偶数分にオン、奇数分にオフ）、第２図の
特性が得られる。すなわちメインバーナへの着火
後１〜３秒程度の間、素子４の抵抗値は異常に低
下し、負荷抵抗への印加電圧VRLに鋭いピーク
が生ずる。このことは、メインバーナへの着火の
ごとに安全回路が誤動作することを意味する。

メインバーナへの着火時の排ガス組成を分析し
たところ、直火直後には高濃度のCO（300ppm以
上）が含まれることがわかつた。着火後燃焼状態
が安定するまでの過渡期に大量のCOが発生し、
素子４がこれに感応するため、このような現象が
生じたのである。

この問題への最も簡単な解決法は、第５図に示
すように、素子４の負荷抵抗３に並列にコンデン
サＣ３を配置し、電磁弁６の動作を遅延させるこ
とである。しかしこの配置では、コンデンサＣ３
は素子４を介して充電されることになる。このた
めコンデンサＣ３の時定数は、コンデンサＣ３の
容量と素子４の抵抗値の積で定まる。そしてメイ
ンバーナ着火時の素子４の抵抗値が100Ω程度と
低いため、十分な時定数を得るには、コンデンサ
C3の容量を極端に大きくせねばならない。例え
ば第２図の特性を２倍の安全率を見込んでモデル
化し、素子４の抵抗値が着火後１秒間50Ω以下に
低下するものとする。この間電磁弁６を開放させ
るため、VRLを100mV以下にするには、時定数
が１秒で素子４の抵抗値が50Ωのため、２万μFの
コンデンサが必要となる。このような大容量のコ
ンデンサを用いることは、実際上不可能である。

この考案は、メインバーナ着火時の燃焼安全回
路の誤動作を防止すること、およびタイマー用の
コンデンサの容量を小さくすることを目的とす
る。

この考案の燃焼安全回路では、メインバーナの
着火をコツクの開放に連動させたスイツチにより
検出する。なおこの明細書において、コツクの開
放とは開弁を意味する。そしてスイツチの動作に
より、充放電用の抵抗を介して、コンデンサを充
電もしくは放電させる。次にこのコンデンサをス
イツチング回路に接続し、コンデンサの充電もし
くは放電が終了するまでの間、燃料遮断要素を開
放させ、燃焼安全回路の誤動作を防止する。なお
実施例に示すように、コンデンサの充電を利用し
ても良く、逆に放電を利用しても良い。また充放
電用の抵抗は直接コンデンサに接続する必要はな
く、例えば第４図に示すように中間にトランジス
タ等を介して間接的に接続しても良い。

第５図の回路でコンデンサＣ３の容量が極端に
大きくなる原因は、低抵抗の素子４を介して充電
する点にある。そこでこの考案のようにコンデン
サと素子とを分離すれば、コンデンサの容量の増
加を防ぐことができる。即ちコンデンサの充放電
用の抵抗を自由に選ぶことができるので、コンデ
ンサの容量を小さくすることができる。

次に素子とコンデンサとを分離すると、コンデ
ンサの充放電の開始のタイミングをつかむことが
必要になる。ここで問題のノイズが、メインバー
ナの着火時に生じることに着目する。即ちこの考
案では、メインバーナの開放に連動したスイツチ
を設け、このスイツチでコンデンサの充放電を開
始させる。このようにしてメインバーナの着火に
連動してコンデンサの充放電を開始させ、コンデ
ンサを動作させるタイミングをつかむ。なおこの
明細書にいうメインバーナのコツクとは、直接・
間接を問わず、その動作によりメインバーナを作
動させるコツクを広く意味するものである。

以下にこの考案の各実施例を説明する。

第３図ａは第１の実施例を示すもので、クロメ
ルーアルメル等の熱電対を10本程度直列に接続し
たサーモパイル２を、回路の電源と種火の失火検
出手段として用いる。そしてサーモパイル２によ
り、種火の熱を200mV程度の起電力に変換する。
ここではサーモパイル２を電源とするが、種火の
熱を起電力に変換し得るものならば良い。

サーモパイル２には、ガス検知素子４と100Ω
程度の負荷抵抗８とを直列に接続する。ここでは
素子４としてSnO₂の焼結体に一対の電極を接続
したものを用い、メインバーナからの排ガス流路
に設置し、排ガスにより約200℃まで加熱される
ようにする。そしてこの素子４は、メインバーナ
の正常燃焼時に約10KΩ、不完全燃焼時（CO濃
度300ppm以上）で100Ω以下の抵抗値を示す。素
子４の材料としては、SnO₂に限らずガス敏感性
金属酸化物半導体であれば良く、その形状・構造
は任意のものを用い得る。

負荷抵抗８への印加電圧の変化を、あるいは同
じ意味であるガス検知素子４への印加電圧の変化
を、２つの制御用トランジスタTr１，Tr２によ
り検出し、燃焼遮断要素としての電磁弁６を制御
する。ここでは制御用トランジスタTr１，Tr２
としてゲルマニウム型のものを用い、VRLが
100mV以上で電磁弁６が閉じるようにする。ま
たここでは燃料遮断要素として、通電量が30mA
以上で開いて燃料を供給する常閉型の電磁弁６を
用いるが、不完全燃焼時に燃料の供給を絶ち得る
ものであれば電磁弁に限らず種々のものを用いる
ことができる。

次に１０は、スイツチＳ、コンデンサＣ１、お
よび抵抗１２からなるタイマー回路である。この
スイツチＳは、メインバーナのコツクを介して、
メインバーナの着火・消火に連動して動作するも
ので、消火時には接点Ｓ１，Ｓ２間を接続してコ
ンデンサＣ１を放電させ、着火時には接点Ｓ１，
Ｓ３間を接続してコンデンサＣ１の充電を開始さ
せるものである。このようにしてメインバーナの
着火に連動してタイマー回路１０の動作を開始さ
せ、消火と同時にコンデンサＣ１を放電させてメ
インバーナのオン−オフが頻繁に繰り返される時
にもタイマー回路１０が正常に動作するようにす
る。コンデンサＣ１には例えば500μF程度の容量
のものを、抵抗１２には例えば100KΩ程度のも
のを用い、少くとも１〜３秒程度の時定数を有す
るようにする。そしてコンデンサＣ１への印加電
圧の変化を２つのゲルマニウムトランジスタTr
３，Tr４からなるスイツチング回路１４により
増幅し、タイマー回路１０の動作中、電磁弁６を
強制的に開かせる。

このタイマー回路１０とスイツチング回路１４
とにとつてまず重要な点は、動作電圧と消費電力
とを小さくすることである。次に重要な点は、コ
ンデンサＣ１の容量を小さく、好ましくは
1000μF以下にし、かつ数秒程度の間電磁弁６を
開放させておくことである。

これらの条件が充足される範囲内で、タイマー
回路１０やスイツチング回路１４には種々の変形
ができる。例えば第３図ｂに示すような、コンデ
ンサＣ２の放電を利用したタイマー回路１１を用
いても良い。また第３図ｃに示すように、常閉接
点ｒ１を有するリレーＲ１を用いたスイツチング
回路１５としても良い。

さらに第４図ａに示すように、エミツタホロワ
型に配置したゲルマニウムトランジスタTr５を
利用したタイマー回路１０′を用いても良い。こ
の場合のタイマー回路１０′の時定数は、コンデ
ンサＣ１の容量とトランジスタTr５の電流増幅
率、および抵抗１６の抵抗値の積で定まる。そし
てこのタイマー回路１０′の時定数が大きく、タ
イマー回路１０′から大きな出力を取りだせるの
で、一個のゲルマニウムトランジスタTr４でス
イツチング回路として必要な作用をまかなうこと
ができる。この変形例の場合も、第４図ｂに示す
ように、コンデンサＣ２の放電を利用したタイマ
ー回路１１′を用いても良い。

この燃焼安全回路は次のように動作する。種火
が消えると、サーモパイル２からの起電力が０に
なり電磁弁６が閉じる。メインバーナで不完全燃
焼が生ずるとガス検知素子４の抵抗値が下がり、
電磁弁６が閉じる。

一方メインバーナ着火時の誤動作は以下のよう
にして防がれる。メインバーナのコツクが開放さ
れると、スイツチＳが動作しコンデンサＣ１，Ｃ
２の充放電が始まる。コンデンサＣ１，Ｃ２の充
放電期間中はスイツチング回路１４，１５等が動
作し、電磁弁６は強制的に開放される。

この考案は、メインバーナ着火時の燃焼安全回
路の誤動作を防止するとともに、タイマー回路と
して用いるコンデンサの容量を小さくして回路に
実用性を与えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図はメインバー
ナ着火時のガス検知素子の特性を示す特性図であ
る。第３図ａは実施例の回路図、第３図ｂ，ｃは
変形例の要部回路図、第４図ａは他の実施例の回
路図、第４図ｂはその変形例の要部回路図であ
る。第５図は他の従来例の回路図である。 ２……サーモパイル、４……ガス検知素子、６
……電磁弁、Ｃ１，Ｃ２……コンデンサ、Ｓ……
スイツチ、１０，１１，１０′，１１′……タイマ
ー回路、１４，１５……スイツチング回路、Tr
３，Tr４，Tr５……ゲルマニウムトランジス
タ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 種火の熱を起電力に変換する熱電素子を電源と
   し、ガス敏感性金属酸化物半導体からなるガス検
   知素子により不完全燃焼を検出して、不完全燃焼
   時に燃料遮断要素を閉じて燃料の供給を絶つよう
   にしたものにおいて、 メインバーナのコツクの開放に連動して動作す
   るスイツチを設け、このスイツチに抵抗とコンデ
   ンサとを接続して、メインバーナの着火時にこの
   抵抗を介してコンデンサを充電もしくは放電させ
   るように構成すると共に、 燃料遮断要素に接続したスイツチング回路にこ
   のコンデンサを接続して、メインバーナの着火後
   コンデンサの充電もしくは放電が終了するまでの
   間、燃料遮断要素を開放させるようにしたことを
   特徴とする、燃焼安全回路。