JPH0220895B2 - - Google Patents

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JPH0220895B2
JPH0220895B2 JP58098592A JP9859283A JPH0220895B2 JP H0220895 B2 JPH0220895 B2 JP H0220895B2 JP 58098592 A JP58098592 A JP 58098592A JP 9859283 A JP9859283 A JP 9859283A JP H0220895 B2 JPH0220895 B2 JP H0220895B2
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JP
Japan
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combustion
output
oxygen concentration
color sensor
consumption rate
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JP58098592A
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JPS59221520A (ja
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Nobuyuki Tanaka
Nobutoshi Gako
Chuji Suzuki
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08Microprocessor; Microcomputer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00Ventilators
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼機器の燃料消費速度に対応して
不完全燃焼状態の検知装置を提供するものであ
る。
燃焼器具を密閉度の高い部屋で燃焼させた場合
時間経過と共に酸素濃度は減少し、さらに酸素不
足の状態に陥いると、燃焼器具は不完全燃焼を起
し、排ガス中には不燃ガスや一酸化炭素が増加し
てくるために生理上有害となり、時には死亡につ
ながる危険な雰囲気をかもし出していた。
このため空気中の酸素濃度を燃焼炎から検知す
る後述するような色センサを用いてこのような事
故を未然に防ぐ装置(特願昭56−73868号)が考
えられている。
しかし、燃料消費速度が変化した場合、色セン
サの出力が変化し、そのため、色センサによる一
定の酸素濃度検知が正確にできないという欠点を
有していた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、燃料
消費速度が変化しても、一定の酸素濃度による不
完全燃焼検知が行なえる装置を提供するものであ
る。
本発明者は、上記発明に先立つて燃料消費速度
が変化した場合、燃焼炎から発生する光の波長の
変化を検出する色センサの出力と酸素濃度の関係
が一定の関係で変化することを発見した。
第1図は上記事実を裏付けるために用いた実験
装置の概略説明図で、1は密閉室、2は燃焼器
具、3はその燃焼炎、4は上述した色センサ、5
はO2センサ、6は色センサ4の出力を増幅する
増幅器、7はO2濃度メータ、8は記録計である。
第2図は気化式燃焼器の正面図であつて、2は
油タンク9を8側に備えた燃焼器本体である。1
0は油タンク9と連通した気化器で液体灯油を気
化ガスに変換する。11はこの気化ガスを燃焼さ
せるブンゼン式のバーナで、当該気化ガスはここ
で還元炎12、酸化炎13からなる青炎として燃
焼する。14はバーナ11を囲繞する如く設けら
れた炉で上方に排気口15を有する。この排気口
15からの熱気16は本体2内の後部に設けられ
たフアン(図示せず)で温風として本体2前面に
送風される。17は上記炉14の酸化炎13に対
応した位置に穿設された透視窓で、その外周部に
は断熱材18を介して〓字状の素子取付アングル
19がビス20でもつて締着されている。21は
上記アングル19に挿通固定された保護管でその
一端に色センサ4が設けられている。この保護管
21は素子4の保護と同時にその性能を向上させ
るため外部からの光をしや断する役目も兼ねてい
る。22は素子4のリード線である。なお素子4
の取り付け位置(X…高さ)はバーナ面上から10
〜50mmの適当な位置にするが、青炎との関係で最
適位置を選べばよい。
色センサの構造及び等価回路を第3図a,bに
示す。P層23とN層24とのPN接合によるホ
トダイオード(受光素子)PD1は短波長感度が
大であり、P層25とN層24とのPN接合によ
るホトダイオードPD2は長波長感度が大である。
なお、26は絶縁膜、27はP層23に設けられ
た電極、28はN層24に設けられた電極、29
はP層25に設けられた電極である。上記両ホト
ダイオードPD1,PD2の短絡電流比ISC2/ISC1
受光素子λとは第4図に示す如く、1:1の対応
関係を有している。従つて、逆に、両ダイオード
PD1,PD2の短絡電流比が判れば、受光した波
長すなわち色を識別することができるはずであ
る。しかしながらこの色センサは単一波長に対し
ては識別が正確であつても、燃焼炎のように複数
種類の波長を放射しているものをどのように識別
するかについては判然としていない。そこで酸素
濃度と、この時の燃焼炎の色に対する短絡電流比
との関係を実験により調べた処第5図の如く、酸
素濃度が、19%近傍では、その短絡電流比が急速
に下降している。従つて、この立下りを検出する
ことにより、不完全燃焼の開始を正確に検知する
ことができる。
しかし、一般に気化式燃焼器は、手動又はサー
ミスタ等により自動的に火力すなわち発熱量調整
を行なう。このとき、灯油消費速度が変化する。
本実施例の場合、灯油消費速度は0.36/h〜
0.19/h(発熱量3000kcal/h〜1600kcal/h)
と変化する。第5図に、灯油消費速度0.36/h
の燃焼結果を実線で、灯油消費速度0.19/hの
燃焼結果を破線で示す。灯油消費速度が0.36/
hから0.19/hの途中にある場合の結果は、第
5図の実線と破線の間で示される。第5図に示す
如く、灯油消費量が少くなると、色センサの短絡
電流比が大幅に減少するときの酸素濃度が変化し
ている。従つて、酸素濃度の検知レベル(例え
ば、19.0%)を一定にするには、色センサの短絡
電流比の検知設定レベルを灯油燃焼速度に応じて
aからbの間で変えれば良い。
第6図は上記事実に基づいて、室内の酸素濃度
が検知レベル以下になれば換気指示等の警報を発
生するようにした装置の要部ブロツク図である。
同図において、30,31はそれぞれ対数増幅回
路で、各ホトダイオードPD1,PD2に接続され
ている。32は上記各対数増幅回路30,31の
出力logISC1,logISC2の差をとるための差動増幅器
である。この増幅器32の出力(logISC2/ISC1
は燃焼制御器33からの出力(すなわち灯油消費
速度に対応した検知レベル)とコンパレータ34
により比較判定される。そして、このコンパレー
タ34の出力によつて、燃焼制御器3、換気扇3
6、警報ブザー37等を制御するマイコン等の制
御部35を設けておけば、室内の酸欠状態を未然
に防止することができる。
第7図,8図は、第6図に示した本発明装置の
要部ブロツク図に対する具体的な例である。第7
図は、第6図の燃焼制御器33を、スイツチS1
をオン、オフすることでポンプ38の吐出量を制
御し、灯油消費速度を3000kcal/hと1600kcal/
hとにする回路構成としたものであり、抵抗r1
r2,r3,r4、フオトカプラーPC1等により構成さ
れている。フオトカプラーPC1中のダイオード
D1が発光し、フオトトランジスタTr1が短絡状
態のとき、ポンプ38の吐出量は最大となる。ス
イツチS1のオン、オフにより抵抗r2に対して抵
抗r3が並列に接続されるかされないかの状態にな
る。従つてコンパレータ34の比較電圧のレベル
がスイツチS1がオンのとき低く、オフのとき高
くなり検知レベルの調整ができることになる。
第8図は灯油消費速度を連続的に変化させる燃
焼制御回路の1例である。オペアンプIC1、抵
抗R1〜R10、コンデンサC1よりなる回路は、
温度調節ボリウムV1とサーミスタTH1の抵抗値
の大小によつて、フオトカプラーPC2中のフオ
トトランジスタTr2の抵抗をダイオードD2の発
光により制御し、ポンプ39の吐出量を自動的に
コントロールして室温の制御を行なつている。第
5図に示すように、一定酸素濃度の検知レベル
(例えば19.0%)に対して灯油消費量ごとの設定
レベルは、オペアンプIC2、R11〜R14、コンデ
ンサC2より構成される回路からの信号により設
定される。この灯油消費量に対応した設定レベル
の信号と、色センサの出力信号はコンパレータ3
4に入力し、比較判定される。コンパレータ34
の出力によつて、燃料送油ポンプ39、換気扇3
6、警報ブザー37等を制御する制御部35が設
置されているので、室内の酸欠状態を未然に防止
することができる。
なお、この色センサを用いると、受光された光
の波長は2つのホトダイオードPD1,PD2の出
力間の比として得られ単一受光素子を使用する場
合のように、素子の出力の絶対値に依存しないか
ら、受光面に汚れがあつたり、炎がゆらいだりし
てもその影響をほとんど受けることがなく、正確
に酸素濃度を検知することができる。又、同一チ
ツプ上に、2個のホトダイオードPD1,PD2が
集積されているのでセンサ4への温度影響は相殺
され、温度の影響は小さくできる。又、透視窓1
7が汚れていても電流比をとるからその汚れの影
響をあまり受けなくて済む。
又、上記実施例は同一チツプ上に2個のフオト
ダイオードを形成し、そのS1層にフイルタの役
割をさせた色センサを用いたが、波長感度の異な
る受光素子を2個設け、この受光素子の出力間の
相対値を用いてもよい。
以上のように、本発明によれば燃焼炎からの光
を受光する複数個の受光素子の出力間の相対値か
ら酸素濃度を検知する装置において、燃料消費速
度が変つても正確に酸素濃度を検知することがで
きる。従つてこの検知出力を利用して換気等を行
うようにすれば酸欠による事故はもちろん酸素不
足に伴う頭痛等もなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図:本発明の説明に供する実験装置の概略
説明図、第2図:本発明の装置を具備した燃焼器
の正面説明図、第3図a,b:色センサの構造図
及び等価回路図、第4図:第3図色センサの短絡
電流比−波長特性を示す特性図、第5図:色セン
サの短絡電流比と酸素濃度との関係を示す特性
図、第6図:本発明装置の要部ブロツク図、第7
図:本発明装置の具体的な例のブロツク図、第8
図:本発明装置の具体的な他の例のブロツク図。 符号、4:半導体色センサ、33:燃焼制御
器、34:コンパレータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃焼炎からの光を受光する波長感度の異なる
    複数個の受光素子をを設け、各素子の出力間の相
    対値から酸素濃度を検知するものにおいて、 燃焼機器の燃料消費速度に対応する速度信号を
    出力する燃焼制御器と、 この出力を基準値とし、上記各素子の出力間の
    相対値出力を比較値として導入されるコンパレー
    タとを具備し、 このコンパレータの出力を不完全燃焼検知信号
    とする不完全燃焼検知装置。
JP58098592A 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置 Granted JPS59221520A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58098592A JPS59221520A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置

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JP58098592A JPS59221520A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 不完全燃焼検知装置

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JPS59221520A JPS59221520A (ja) 1984-12-13
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61240026A (ja) * 1985-04-16 1986-10-25 Babcock Hitachi Kk 多視野型火炎検出器
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JPS57189043A (en) * 1981-05-15 1982-11-20 Sharp Corp Detector for oxygen deficiency state

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JPS59221520A (ja) 1984-12-13

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