JPH0330688Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はバーナの空燃比制御装置に係り、特に
穀物を乾燥する熱風乾燥機に使用されるバーナの
空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、熱風室を構成する金網と排風室を構
成する金網との間に穀物を滞留させ、バーナで生
成された燃焼ガスを熱風室から滞留された穀物層
を介して排風室に送風して穀物を乾燥させる熱風
乾燥機が知られている。

かかる熱風乾燥機では、温度センサによつて熱
風の温度を検出し、検出された熱風温度と予め設
定された設定温度とを比較して、バーナに供給さ
れる燃料量を制御することにより熱風温度が予め
設定された設定温度になるように制御している。
また、バーナの火炎の一部を固定された導出管の
一端から導入してバーナで生成された燃焼ガスの
一部を導出管によつて外部に導出するようにする
と共に、導出管内に突出するように燃焼ガス中の
残留酸素濃度を検出するO₂センサを取付け、O₂
センサ出力（起電力）に基づいて空燃比を論理空
燃比近傍の目標空燃比に制御することが行なわれ
ている。すなわち、O₂センサ出力は、第２図に
示すように、理論空燃比（空気過剰率＝1.0）で
レベルが急激に反転し、理論空燃比より過濃（リ
ツチ）側で制御情報を取り易いため、0.875〜
0.925V内の一定基準電圧とO₂センサ出力とを比
較し、O₂センサ出力が一定基準電圧より高いと
きすなわち空燃比が目標空燃比よりリツチのとき
給気量を増加させ、O₂センサ出力が一定基準電
圧より低いときすなわち空燃比が目標空燃比より
希薄（リーン）のとき給気量を減少させて空燃比
を目標空燃比に制御するようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、熱風の温度を変化させるために
温度設定ダイヤルを調節して設定温度を変化させ
ると、バーナで生成される火炎の大きさが変化
し、これによつて導出管内に導入される火炎の大
きさが変化して導出管の温度や導出管内の燃焼ガ
スの温度が変化して導出管の温度や導出管内の燃
焼ガスの温度が変化する。このため、火炎の大き
さが大きくなる場合には、導出管内に導出される
火炎の量が多くなつてO₂センサの温度が保証温
度を越えることがあり、また、火炎の大きさが小
さくなる場合には、導出管内に火炎が導入されな
くなつて導出管内に空気が導入されて燃焼ガスが
希釈され、正確な残留酸素濃度を検出できなくな
る、という問題がある。

本考案は上記問題点を解決すべく成されたもの
で、火炎の大きさが変化しても空燃比を目標空燃
比に制御することができるバーナの空燃比制御装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案は、バーナで
生成された火炎の一部を一端側から導入して燃焼
ガスを外部に導出すると共に導入される火炎の量
が変化できるように移動可能にされた導出管と、
前記導出管を移動させる駆動装置と、前記導出管
内の燃焼ガス中の残留酸素濃度を検出して空燃比
信号を出力する酸素濃度センサと、前記前記空燃
比信号と予め設定された基準値とを比較して空燃
比を目標空燃比に制御すると共に前記導出管内に
導入される火炎の量が一定となるように前記駆動
装置を制御する制御手段と、を含んで構成したも
のである。

〔作用〕

本考案によれば、バーナで生成された火炎の一
部が導出管の一端から導入されて燃焼ガスが導出
管内に導入され、この燃焼ガスの残留酸素濃度が
酸素濃度センサにより検出される。制御手段は、
酸素濃度センサ出力である空燃比信号と予め設定
された基準値とを比較して空燃比が目標空燃比に
なるように制御する。この状態で熱風の温度を上
昇させると、燃料の供給量が増大されて火炎の大
きさが大きくなり、導出管内に導入される火炎の
量が多くなる。一方、熱風の温度を下降させる
と、燃料の供給量が減少されて火炎の大きさが小
さくなり、導出管内に導入される火炎の量が少な
くなる。このため、制御手段は、火炎が大きくな
る場合には導出管の一端が火炎から遠ざかるよう
に駆動装置を制御して導出管を移動させ、火炎が
小さくなる場合には導出管の一端が火炎に近づく
ように駆動装置を制御して導出管を移動させる。
この結果、導出管に導入される火炎の量が一定に
なり、導出管内の燃焼ガスの温度が一定になる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、導出管を
移動させることにより導出管内に導入される火炎
の量が一定になるように制御されるため、熱風の
温度を変化させるために火炎の大きさを変化させ
ても常に正確な空燃比信号が得られる、という効
果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本考案の実施例を詳細に説
明する。第３図は、本考案に係る空燃比制御装置
を備えた熱風乾燥機のバーナの概略図である。熱
風乾燥機の機体内部に配置された熱風送給用の導
風路１０と連通された風胴１２内には、底面に複
数の給気孔１１が穿設されたバーナのハウジング
１６が支持板１４によつて支持されている。この
ハウジング１６内には、ハウジングの底面から上
面に向つてブロワモータ１８と加熱椀モータ２０
とが順に固定されている。ブロワモータ１８の出
力軸にはブロワ２２が固定され、加熱椀モータ２
０の出力軸は吐出筒２４の内部を貫通して突出さ
れている。加熱椀モータ２０の出力軸の先端部に
は、ナツトによつて加熱椀２６が固定されてい
る。加熱椀２６の内面には、先端部が吐出筒２４
内に突出するように燃料受部２８が固定されてい
る。ハウジング１６の加熱椀２６側には、側面が
加熱椀２６を囲むように燃焼皿３０が固定されて
いる。この燃焼皿３０の底面側には内部に空洞を
形成するように、多数の燃焼孔３１が穿設された
燃焼盤３２が配置されている。この燃焼盤３２内
部の空洞は、加熱椀２６内の空洞と連通されてい
る。また、燃焼皿３０内部に点火部が突出するよ
うに点火プラグ４６が配置されている。そして、
一端が燃焼盤３２の燃焼孔３１の１つに対向する
ように、導出管３４が配置され、この導出管３４
の内部に先端が突出するようにO₂センサ３６が
配置されている。この導出管３４は駆動装置３３
によつて先端が燃焼盤３２と接離可能に配置され
ている。駆動装置３３は、風胴１２の側壁に固定
されると共に出力軸にピニオン３５が固定された
モータＭと、一端が導出管３４に固定されると共
にピニオン３５に噛合されたラツク３７とで構成
されている。

灯油等の液体燃料を貯蔵した燃料タンク３８
は、燃料管を介して電磁ポンプで構成された燃料
ポンプ４０に接続されている。燃料ポンプ４０の
吐出口には、燃料輸送管４８の一端が接続され、
燃料輸送管４８の他端には先端部が燃料受部２８
内に突出されたノズル５０が取付けられている。
燃料ポンプ４０は制御回路４２に接続されて燃料
の吐出量が変化可能にされている。また、ブロワ
モータ１８は制御回路４２に接続されて回転数が
変化可能にされている。そして、制御回路４２に
は、導風路１０の内部に突出するように固定され
たサーミスタ式の温度センサ４４およびO₂セン
サ３６が接続されている。

制御回路４２は、第１図に示すように、基準電
圧用の電源が接続されると共に演算増幅器で構成
された風量調節回路５２と、温度比較回路５４
と、燃料量調節回路５６と、駆動回路５５から構
成されている。温度比較回路５４の入力端には温
度センサ４４および温度設定ダイヤル５８が接続
され、温度比較回路５４の入力端は燃料量調節回
路５６の入力端に風量調節回路５２の入力端には
O₂センサ３６が接続され、風量調節回路５２の
出力端はブロワモータ１にの接続されている。そ
して、燃料量調節回路５６の出力端は駆動回路５
５を介して導出管３４を移動させるためのモータ
Ｍに接続されている。

以下本実施例の動作を説明する。電源スイツチ
がオンされると、加熱椀モータ２０が回転される
ことにより加熱椀２６が回転されると共にブロワ
モータ１８が回転されることによりブロワ２２が
回転され、燃料ポンプ４０が作動されることによ
り燃料輸送管４８を介して燃料受部２８の内壁面
にノズル５０から燃料が噴射される。燃料受部２
８の内面に噴出された燃料は、燃料受部２８が回
転されることによつて燃料受部２８の内壁面に薄
膜状に付着して気化され、ブロワ２２によつて供
給される給気と混合され、この混合気が加熱椀２
６内の空洞および燃焼盤３２内の空洞を通つて燃
焼孔３１から噴出されて噴出された混合気に点火
プラグ４６によつて点火される。点火によつて生
成された火炎の一部は、導出管３４内に導入さ
れ、火炎による燃焼ガス中の残留酸素濃度がO₂
センサ３６によつて検出される。

温度比較回路５４は、温度設定ダイヤル５８に
よつて予め設定された設定温度と、温度センサ４
４によつて検出された燃焼ガスの温度すなわち熱
風温度とを比較して、温度センサ４４出力から温
度設定ダイヤル５８出力を減算した偏差信号を燃
料量調節回路５６に入力させる。燃料量調節回路
５６は、偏差信号が正の場合には燃料吐出量を減
少させるように燃料ポンプ４０を制御し、偏差信
号が負の場合には燃料吐出量を増加させるように
燃料ポンプ４０を制御する。温度設定ダイヤル５
８を調節して熱風の設定温度を高くすると、温度
比較回路５４から負の偏差信号が出力されて燃料
量調節回路５６によつて燃料ポンプ４０からの燃
料吐出量が増加されて燃料の燃焼量が多くなり、
バーナの火炎が大きくなる。この結果、火炎の導
出管３４内への導入量が多くなつて導出管３４内
の燃焼ガスの温度が上昇する。逆に、熱風の設定
温度を低くすると、温度比較回路５４から正の偏
差信号が出力されて燃料ポンプ４０からの燃料吐
出量が減少されて燃料の燃焼量が少なくなる。こ
の結果、火炎の導出管３４内への導入量が少なく
なつて導出管３４内の燃焼ガスの温度が下降す
る。

上記のように燃料量調節回路５６の出力信号
は、火炎の大きさに対応しており、燃料量調節回
路５６はこの出力信号を駆動回路５５に入力す
る。駆動回路５５は、偏差信号が正の場合すなわ
ち火炎の大きさが大きくなる場合には、モータＭ
を正転させて導出管３４の先端が燃焼盤３２に接
近するように制御し、偏差信号が負の場合すなわ
ち火炎の大きさが大きくなる場合には、モータＭ
を逆転させて導出管３４の先端が燃焼盤３２から
遠ざかるように制御する。これにより、導出管３
４内に導入される火炎の量が一定になる。

風量調節回路５２は、O₂センサ出力と基準電
圧とを比較し、O₂センサ出力が基準電圧より高
ければ、すなわち空燃比が目標空燃比よりリツチ
ならば、ブロワモータ１８の回転数を上昇させて
給気量を増加させることにより空燃比がリーンに
なるように制御する。一方、O₂センサ出力が基
準電圧より低ければ、すなわち空燃比が目標空燃
比よりリーンならば、ブロワモータ１８の回転数
を降下させて給気量を減少させることにより空燃
比がリツチになるように制御する。

なお、上記では風量調節回路出力によりモータ
Ｍを制御する例について説明したが、温度センサ
出力と温度設定ダイヤルの出力が火炎の大きさに
対応しているため、温度センサ出力または温度設
定ダイヤルの出力によつてモータＭを制御するよ
うにしてもよい。

次に本考案の他の実施例を第４図〜第５図を参
照して説明する。本実施例はマイクロコンピユー
タを用いて空燃比とモータＭ等を制御するように
したものである。第４図に示すように、導出管３
４に取付けられたO₂センサ３６の近傍には、導
出管３４内の燃焼ガスの温度T₁を検出する温度
センサ６０が取付けられている。火炎が大きくな
る場合には燃焼ガス温が上昇し、火炎が小さくな
る場合には燃焼ガス温が低下するため、燃焼ガス
の温度T₁から火炎の大きさを予測することがで
きる。制御回路を構成するマルチプレクサ６２に
は、O₂センサ３６、温度センサ６０、導風路１
０内の熱風温度T₂を検出する温度センサ４４お
よび設定温度T₀を入力するための温度設定ダイ
ヤル５８が接続されている。マルチプレクサ６２
は、アナログデイジタル変換器（ADC）６２を
介して入力ポート６６に接続されている。入力ポ
ート６６は、データバスやコントロールバス等の
バスを介して中央処理装置（CPU）６８、ラン
ダムアクセスメモリ（RAM）７０、リードオン
リメモリ（ROM）７２、入力ポート７４に接続
されている。出力ポート７４は駆動回路７６を介
してブロワモータ１８に接続されると共に、駆動
回路７８を介して燃料ポンプ４０に接続され、更
に駆動回路８０を介してモータＭに接続されてい
る。そして、ROM７２には、以下で説明する制
御ルーチンのプログラムが予め記憶されている。

第５図は、本実施例の制御ルーチンを示すもの
で、ステツプ１００において、AD変換されて
RAMに記憶されている現在のO₂センサ出力Ｖ、
燃焼ガスの温度T₁、熱風の温度T₂、熱風の設定
温度T₀を取込む。次のステツプ１０２では、O₂
センサ出力Ｖと基準値V₀とを比較し、Ｖ≧V₀な
らばステツプ１０４でブロワモータ１８の回転数
を上昇させることにより給気量を増加させて空燃
比がリーンになるように制御する。一方、ステツ
プ１０２でＶ＜V₀と判断されたときは、ステツ
プ１０６でブロワモータ１８の回転数を下降させ
ることにより給気量を減少させて空燃比がリツチ
になるように制御する。

次のステツプ１０８では、熱風の温度T₂と熱
風の設定温度T₀とを比較し、T₂≧T₀ならばステ
ツプ１１０で燃料ポンプ４０を制御して燃料吐出
量を減少させ、T₂＜T₀ならばステツプ１２１で
燃料ポンプ４０を制御して燃料吐出量を増加させ
る。次のステツプ１１４では導出管３４内の燃焼
ガスの温度T₁と予め定められた所定温度t₀（450℃
〜850℃内の一定温度）とを比較し、T₁≧t₀なら
ばステツプ１１６でモータＭを逆転させて導出管
３４が燃焼盤３２から遠ざかるように制御し、
T₁＜t₀ならばステツプ１１８でモータＭを正転さ
せて導出管３４が燃焼盤３２に接近するように制
御する。

以上の結果、空燃比が常に目標空燃比に制御さ
れると共に、熱風温度が設定温度に制御され、ま
た導出管内の燃焼ガスの温度が所定の温度に制御
されることにより導出管内への火炎の導入量が一
定になるように制御される。

なお、上記ではブロワモータの回転数を制御す
ることにより空燃比を制御する例について説明し
たが、ハウジングの底面に穿設された給気孔を開
閉するダンパを設けると共に、このダンパをステ
ツプモータで駆動し、ブロワモータの回転数を一
定としてステツプモータを制御することにより給
気孔の開度を制御して給気量を変化させることに
より空燃比を制御するようにしてもよい。また、
上記ではモータに固定されたピニオンとラツクと
により導出管を移動させる例について説明した
が、バイメタルや形状記憶合金をヒータを用いて
加熱することにより導出管を移動させるようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の制御回路を示すブ
ロツク図、第２図はO₂センサの出力特性を示す
線図、第３図は本考案に係る空燃比制御装置を備
えたバーナの概略図、第４図は本考案の他の実施
例の制御回路のブロツク図、第５図は第４図の制
御回路の制御ルーチンを示す流れ図である。 １０……導風路、１２……風胴、１８……ブロ
ワモータ、２０……加熱椀モータ、２２……ブロ
ワ、２６……加熱椀、２８……燃料受部、３４…
…導出管、３６……O₂センサ、４０……燃料ポ
ンプ、４２……制御回路、４４……温度センサ、
４６……点火プラグ、５２……風量調節回路、５
４……温度比較回路、５６……燃料量調節回路、
５８……温度設定ダイヤル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バーナで生成された火炎の一部を一端側から導
   入して燃焼ガスを外部に導出すると共に導入され
   る火炎の量が変化できるように移動可能にされた
   導出管と、前記導出管を移動させる駆動装置と、
   前記導出管内の燃焼ガス中の残留酸素濃度を検出
   して空燃比信号を出力する酸素濃度センサと、前
   記空燃比信号と予め設定された基準値とを比較し
   て空燃比を目標空燃比に制御すると共に前記導出
   管内に導入される火炎の量が一定となるように前
   記駆動装置を制御する制御手段と、を含むバーナ
   の空燃比制御装置。