JPH025258Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH025258Y2 JPH025258Y2 JP1984175461U JP17546184U JPH025258Y2 JP H025258 Y2 JPH025258 Y2 JP H025258Y2 JP 1984175461 U JP1984175461 U JP 1984175461U JP 17546184 U JP17546184 U JP 17546184U JP H025258 Y2 JPH025258 Y2 JP H025258Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- output
- gas sensor
- combustion
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野〕
この考案は、バーナと熱交換器とを有する燃焼
機器の不完全燃焼の検出に関する。この考案はよ
り詳細には、不完全燃焼の検出に用いるガスセン
サの出力の温度依存性の補償に関する。
機器の不完全燃焼の検出に関する。この考案はよ
り詳細には、不完全燃焼の検出に用いるガスセン
サの出力の温度依存性の補償に関する。
バーナと熱交換器とを有する燃焼機器の不完全
燃焼を、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用
したガスセンサにより検出する技術が知られてい
る（例えば特公昭55−39729号）。
燃焼を、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用
したガスセンサにより検出する技術が知られてい
る（例えば特公昭55−39729号）。
考案者らは、この装置でのガスセンサの出力に
ついて検討し、 (1) 出力は特定の温度でピークを示し、ピークの
両側での出力の温度依存性が極めて大きいこ
と、 (2) 従つてガスセンサの出力は加熱温度により山
状に変化すること、 (3) 不完全燃焼への感度が充分に得られるのはこ
の山の部分のみで有ること、 を発見した。ピークの温度はSnO2系ガスセンサ
の場合100〜150℃程度で、熱交換器の後流での排
ガス温度付近にある。
ついて検討し、 (1) 出力は特定の温度でピークを示し、ピークの
両側での出力の温度依存性が極めて大きいこ
と、 (2) 従つてガスセンサの出力は加熱温度により山
状に変化すること、 (3) 不完全燃焼への感度が充分に得られるのはこ
の山の部分のみで有ること、 を発見した。ピークの温度はSnO2系ガスセンサ
の場合100〜150℃程度で、熱交換器の後流での排
ガス温度付近にある。
ガスセンサの出力をサーミスタ等により補償す
ることは一般的には公知（例えば特公昭56−1580
号）で有るが、燃焼機器からの排ガス中での出力
の温度依存性が特異であるため補償は難しい。そ
してガスセンサの加熱温度は気温の変動、バーナ
の火力変更、熱交換器への被加熱流体の流量変
化、等により変動する。
ることは一般的には公知（例えば特公昭56−1580
号）で有るが、燃焼機器からの排ガス中での出力
の温度依存性が特異であるため補償は難しい。そ
してガスセンサの加熱温度は気温の変動、バーナ
の火力変更、熱交換器への被加熱流体の流量変
化、等により変動する。
この考案は、ガスセンサの出力の温度依存性を
補償することを課題とする。
補償することを課題とする。
この考案では、バーナと熱交換器とを有する燃
焼機器からの排ガス流路中に、ガスにより抵抗値
が変化する金属酸化物半導体からなるガスセンサ
を設置し不完全燃焼を検出する。不完全燃焼時に
は、電磁弁やブザー、換気扇等の検出負荷を動作
させ、燃焼を停止させたり、警報や換気等を行
う。
焼機器からの排ガス流路中に、ガスにより抵抗値
が変化する金属酸化物半導体からなるガスセンサ
を設置し不完全燃焼を検出する。不完全燃焼時に
は、電磁弁やブザー、換気扇等の検出負荷を動作
させ、燃焼を停止させたり、警報や換気等を行
う。
ガスセンサの出力は特定の温度でピークを示
し、加熱温度は変動し出力も変動する。正の抵抗
温度係数を有する感温抵抗体と負の抵抗温度係数
を有する感温抵抗体とを組み合せ、ガスセンサの
出力を補償する。組み合せは例えば２つの感温抵
抗体を直列に接続したものとし、この直列片の抵
抗値がセンサ出力のピーク温度で最少となること
を利用する。また他の例としては、２つの感温抵
抗体の並列片からセンサ出力のピーク温度で大の
抵抗値を取り出すようにしたものが有る。
し、加熱温度は変動し出力も変動する。正の抵抗
温度係数を有する感温抵抗体と負の抵抗温度係数
を有する感温抵抗体とを組み合せ、ガスセンサの
出力を補償する。組み合せは例えば２つの感温抵
抗体を直列に接続したものとし、この直列片の抵
抗値がセンサ出力のピーク温度で最少となること
を利用する。また他の例としては、２つの感温抵
抗体の並列片からセンサ出力のピーク温度で大の
抵抗値を取り出すようにしたものが有る。
第１図において、２は適宜の電源で、Ｓは金属
酸化物半導体の抵抗値の変化を利用したガスセン
サ、RLは負荷抵抗で有る。ここでは半導体とし
てSnO2に0.5wt％のPdを添加したｎ形のものを
用いるが、ZnOやIn2O3等の他のｎ形のものや、
CoOやNiO等のｐ形のものを用いても良い。負荷
抵抗RLには、並列に抵抗R1とNTCサーミスタ
４、PTCサーミスタ６の直列片を配置し、抵抗
RLへの印加電圧を分圧する。ここでは正の抵抗
温度係数を有するものとしてPTCサーミスタ６
を、負の抵抗温度係数を有するものとしてNTC
サーミスタ４を用いたが、他の感温抵抗体を用い
ても良い。例えばPTCサーミスタ６は白金測温
抵抗体に置換し得る。さらに、サーミスタ４，６
に並列に他の抵抗を配置すること等の変更を加え
ても良い。
酸化物半導体の抵抗値の変化を利用したガスセン
サ、RLは負荷抵抗で有る。ここでは半導体とし
てSnO2に0.5wt％のPdを添加したｎ形のものを
用いるが、ZnOやIn2O3等の他のｎ形のものや、
CoOやNiO等のｐ形のものを用いても良い。負荷
抵抗RLには、並列に抵抗R1とNTCサーミスタ
４、PTCサーミスタ６の直列片を配置し、抵抗
RLへの印加電圧を分圧する。ここでは正の抵抗
温度係数を有するものとしてPTCサーミスタ６
を、負の抵抗温度係数を有するものとしてNTC
サーミスタ４を用いたが、他の感温抵抗体を用い
ても良い。例えばPTCサーミスタ６は白金測温
抵抗体に置換し得る。さらに、サーミスタ４，６
に並列に他の抵抗を配置すること等の変更を加え
ても良い。
サーミスタ４，６の直列片への印加電圧を、抵
抗R2とコンデンサＣ１とからなるノイズ除去回
路を介して、コンパレータＡ１に入力する。ノイ
ズ除去回路は、ガスセンサＳの出力が高温域で発
振することの影響を除くためのもので、少くとも
１秒以上の時定数のものを用いる。ここでは抵抗
R2を100KΩコンデンサＣ１を100μFとし、時定
数10秒のものを用いる。コンパレータＡ１の比較
電位として、電源２の出力を抵抗R3，R4で分割
したものを用い、不完全燃焼時には電磁弁８を閉
じ燃焼を停止させる。
抗R2とコンデンサＣ１とからなるノイズ除去回
路を介して、コンパレータＡ１に入力する。ノイ
ズ除去回路は、ガスセンサＳの出力が高温域で発
振することの影響を除くためのもので、少くとも
１秒以上の時定数のものを用いる。ここでは抵抗
R2を100KΩコンデンサＣ１を100μFとし、時定
数10秒のものを用いる。コンパレータＡ１の比較
電位として、電源２の出力を抵抗R3，R4で分割
したものを用い、不完全燃焼時には電磁弁８を閉
じ燃焼を停止させる。
この回路は種々の変形が出来る。例えばNTC
サーミスタ４と抵抗R3とを入れ替えても良い。
この場合は、センサ出力のピーク温度以下ではコ
ンパレータＡ１の比較電位を温度とともに増すこ
とにより、補償を行う。ピーク温度以上での補償
は図示のものと変らない。さらにはまた、サーミ
スタ４，６の直列片と抵抗R3とを入れ替えても
良く、センサ出力のピーク温度でコンパレータＡ
１の比較電位を最大として補償を行う。
サーミスタ４と抵抗R3とを入れ替えても良い。
この場合は、センサ出力のピーク温度以下ではコ
ンパレータＡ１の比較電位を温度とともに増すこ
とにより、補償を行う。ピーク温度以上での補償
は図示のものと変らない。さらにはまた、サーミ
スタ４，６の直列片と抵抗R3とを入れ替えても
良く、センサ出力のピーク温度でコンパレータＡ
１の比較電位を最大として補償を行う。
他の実施例としては、第２図に示すように
NTCサーミスタ４とPTCサーミスタ６の並列片
と低抗R3とにより電源２の出力を分圧したもの
を、コンパレータＡ１の比較電位としても良い。
NTCサーミスタ４とPTCサーミスタ６の並列片
と低抗R3とにより電源２の出力を分圧したもの
を、コンパレータＡ１の比較電位としても良い。
ところでガスセンサＳとしてｐ形半導体を用い
る場合、例えば第１図の回路においてガスセンサ
Ｓと負荷抵抗RLとを入れ替えれば良い。ｐ形半
導体の場合、不完全燃焼により半導体の抵抗値が
増すので、抵抗値の上昇を出力とするように回路
を構成すれば良い。なお出力に特定の温度で鋭い
ピークが生ずることは、ｎ形半導体でもｐ形半導
体でも変らない。
る場合、例えば第１図の回路においてガスセンサ
Ｓと負荷抵抗RLとを入れ替えれば良い。ｐ形半
導体の場合、不完全燃焼により半導体の抵抗値が
増すので、抵抗値の上昇を出力とするように回路
を構成すれば良い。なお出力に特定の温度で鋭い
ピークが生ずることは、ｎ形半導体でもｐ形半導
体でも変らない。
第３図により燃焼機器への組み付けを説明する
と、０２はバーナ、０４は熱交換器で、熱交換器
０４の後流の排ガス流路中にガスセンサＳを設置
する。また適宜の位置にサーミスタ４，６を設け
て、直接または間接にガスセンサＳの加熱温度を
検出する。なお１０は、第１図に示した検出回路
で有る。
と、０２はバーナ、０４は熱交換器で、熱交換器
０４の後流の排ガス流路中にガスセンサＳを設置
する。また適宜の位置にサーミスタ４，６を設け
て、直接または間接にガスセンサＳの加熱温度を
検出する。なお１０は、第１図に示した検出回路
で有る。
第４図により第１図の実施例の動作を説明す
る。バーナ０２に着火するとガスセンサＳは動作
温度に加熱されて、不完全燃焼の検出が始まる。
不完全燃焼が始まると、ガスセンサＳの出力が増
し、電磁弁８が閉じる。
る。バーナ０２に着火するとガスセンサＳは動作
温度に加熱されて、不完全燃焼の検出が始まる。
不完全燃焼が始まると、ガスセンサＳの出力が増
し、電磁弁８が閉じる。
正常燃焼時（CO約30ppm中）および不完全燃
焼時（CO約600ppm中）でのガスセンサＳの出
力、即ち負荷抵抗RLへの出力VRLを図示すると、
不完全燃焼時の出力には120℃付近を中心とする
鋭いピークが有り、150℃付近から出力の発振が
生ずる。このような特性は以下の原因によるもの
と推定できる。排ガス中にはCOの他にNOxが含
まれ、NOxはセンサ出力を打ち消す向きに作用
する。そしてNOxの影響が最大となる温度は、
COへの温度よりも低く、低温側ではNOxにより
COへの感度が打ち消され、出力は小さい。温度
を増すとNOxへの感度は低下し、COへの感度が
最大となり、出力にはピークが生ずる。さらに温
度を増すと、排ガス中の残存酸素による半導体へ
の吸着COの酸化が著しくなり、COへの感度が低
下する。このようにして出力は再び低下する。ま
た高温側での発振は、吸着COの酸化が著しくな
ることと関連すると考えられる。
焼時（CO約600ppm中）でのガスセンサＳの出
力、即ち負荷抵抗RLへの出力VRLを図示すると、
不完全燃焼時の出力には120℃付近を中心とする
鋭いピークが有り、150℃付近から出力の発振が
生ずる。このような特性は以下の原因によるもの
と推定できる。排ガス中にはCOの他にNOxが含
まれ、NOxはセンサ出力を打ち消す向きに作用
する。そしてNOxの影響が最大となる温度は、
COへの温度よりも低く、低温側ではNOxにより
COへの感度が打ち消され、出力は小さい。温度
を増すとNOxへの感度は低下し、COへの感度が
最大となり、出力にはピークが生ずる。さらに温
度を増すと、排ガス中の残存酸素による半導体へ
の吸着COの酸化が著しくなり、COへの感度が低
下する。このようにして出力は再び低下する。ま
た高温側での発振は、吸着COの酸化が著しくな
ることと関連すると考えられる。
なおここでは特定の半導体について説明した
が、出力にピークが生ずることは他の半導体でも
変らない。
が、出力にピークが生ずることは他の半導体でも
変らない。
さてNTCサーミスタ４の電気伝導度は曲線４
１のように、PTCサーミスタ６の電気伝導度は
曲線４２のように変化する。これらの合成電気伝
導度は、センサ出力のピーク図形に相似し、広い
温度範囲で温度補償が行われる。
１のように、PTCサーミスタ６の電気伝導度は
曲線４２のように変化する。これらの合成電気伝
導度は、センサ出力のピーク図形に相似し、広い
温度範囲で温度補償が行われる。
次にガスセンサＳの出力は高温域で発振する
が、発振周期は通常は１秒以下なので、ノイズ除
去回路により発振出力を除去してセンサＳの動作
可能温度を高温側にまで拡張する。
が、発振周期は通常は１秒以下なので、ノイズ除
去回路により発振出力を除去してセンサＳの動作
可能温度を高温側にまで拡張する。
この考案では、熱交換器の後流にガスセンサを
設置した際の特異な出力温度依存性を補償し検出
確度を向上させるとともに、気温やバーナの火力
等の変動による検出誤差を補償することができ
る。
設置した際の特異な出力温度依存性を補償し検出
確度を向上させるとともに、気温やバーナの火力
等の変動による検出誤差を補償することができ
る。
第１図は実施例の回路図、第２図は変形例の回
路図、第３図、第４図はそれぞれ第１図の実施例
の正面図と特性図で有る。 Ｓ……ガスセンサ、４……NTCサーミスタ、
６……PTCサーミスタ、８……電磁弁。
路図、第３図、第４図はそれぞれ第１図の実施例
の正面図と特性図で有る。 Ｓ……ガスセンサ、４……NTCサーミスタ、
６……PTCサーミスタ、８……電磁弁。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 バーナと熱交換器とを有する燃焼機器の熱交換
器後流の排ガス流路中に、金属酸化物半導体の抵
抗値の変化を利用したガスセンサを設置し不完全
燃焼を検出するようにした装置において、 前記ガスセンサは特定の温度で出力のピークが
生じピーク温度の両側で出力が減少するものであ
り、 かつ正の抵抗温度係数を有する感温抵抗体と、
負の抵抗温度係数を有する感温抵抗体とを組み合
わせて、ガスセンサの出力の温度依存性を補償す
るように構成した、ことを特徴とする燃焼安全装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984175461U JPH025258Y2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984175461U JPH025258Y2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6189652U JPS6189652U (ja) | 1986-06-11 |
| JPH025258Y2 true JPH025258Y2 (ja) | 1990-02-08 |
Family
ID=30733062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984175461U Expired JPH025258Y2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH025258Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5820150U (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-07 | フイガロ技研株式会社 | 温風機用の燃焼状態検出装置 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP1984175461U patent/JPH025258Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6189652U (ja) | 1986-06-11 |
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