JPH0387516A - 燃焼器の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は室内空気の酸素濃度を直接検出して低酸素状
態による燃焼異常を防止する安全装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来燃焼器を使用する室内の密閉度が高くなると燃焼に
よって酸素が欠乏し、燃焼器が不完全燃焼を起すトラブ
ルを発生する。この為従来では燃焼器の特性を利用して
炎電流の変動から間接的に酸素の状態を知って異常信号
を出したり、ジルコニュウム系の酸素濃淡電池を利用し
、酸素が含まれている室内空気と酸素が消費されて無酸
素状態に近い燃焼ガスとの間の、酸素分圧の差を知る方
式で室内の酸素の状態を知ることが行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記の従来の酸素センサーは燃焼を利用して酸
素を検出するものであるから、燃料の構成が安定した気
体燃料をあらかじめ適量の空気と混合して燃焼させるブ
ンゼン方式のバーナでは、燃焼炎も安定して室内の酸素
濃度に見合った炎電流の変化が得られ、また理論空気量
に見合った空気を供給して燃焼ガス中の残留酸素をほと
んどなくすることができるから、良好に室内空気の酸素
の状態を知ることができる。

しかしブンゼン方式以外の気体燃料のバーナや、液体燃
料のバーナでは、燃焼に必要とする空気量よりも多量の
空気を供給するものであるから、燃焼ガス中に多量の酸
素が存在しており、室内空気の細かな状態変化が燃焼炎
にほとんど影響せず、炎電流の変化を室内の酸素濃度と
対応させることができなかった。また酸素濃淡電池は高
温雰囲気中に於て電極の一側に酸素がほとんど含まれな
い燃焼ガスを配し、他側に酸素が含まれる室内空気を配
し、両気体の酸素分圧の差によって起電力を発生するも
のであり、この起電力の大きさで室内空気の酸素の状態
を検出しているが、燃焼ガス中に酸素が残っておれば起
電力は弱まり、室内空気の酸素の状態を知ることができ
ない。

従って現在実用化されている酸素センサーを用いるバー
ナの安全装置は、気化燃料のブンゼンバーナ用がほとん
どで、液体燃料をガス化してブンゼンバーナで燃焼する
ものでさえ、ガス化した燃料の構成が不安定な為に信頼
性が劣るものであった。

〔課題を解決する為の手段〕

この発明は燃焼と関係づけた酸素センサーではなく、例
えばガルバニ電池のように気体に含まれる酸素によって
起電力を発生する酸素センサーを用いる燃焼器の安全装
置に係るものであって、燃焼器１が設置された室内の空
気中の酸素濃度に応じて出力電圧を変化させる酸素セン
サー２と、酸素センサー２の出力電圧を随時繰返し読み
込む検出回路３と、該検出回路３の出力を記憶する記憶
部４と、以前に記憶した検出回路３の出力と再度読み込
んだ検出回路３の出力とを比較して以前に記憶した出力
より大なる出力の時記憶部４を更新する第１の比較回路
５と、以前に記憶した検出回路３の出力と再度読み込ん
だ出力とを比較して再度読み込んだ出力が基準値よりも
低い時異常信号を出力する第２の比較回路６とを設け、
第２の比較回路６の異常信号で警報器７の作動もしくは
消火を含む燃焼器の燃焼量の低下を行うものである。

また記憶部４に記憶した出力は消火操作後ただちにクリ
ヤされるのではなく、ポストパージタイマ８と記憶クリ
ヤ回路９とを設け、燃焼器１の消火操作から一定時間、
例えば１時間以上経過後に記憶クリヤ回路９によって、
記憶部４を特定値で書換クリヤする構成となっており、
ポストバーシタ４フ８作動中の燃焼開始は、以前に記憶
した記憶部４の出力をそのまま利用している。

またあらかじめ設定した酸素センサー２の使用限界値と
、検出回路３の出力とを比較する第３の比較回路ＩＯを
設けており、使用開始時の酸素センサー２の出力電圧が
使用限界値以下の時、燃焼器１の自動消火装置１１を作
動して燃焼器１を消火する構成となっている。

更に第２の比較回路６で比較する基準値の設定回路工２
には、燃焼器１が設置された室内の温度を検出する室温
センサー１３を設け、第２の比較回路６で比較する基準
値を室温センサー■３の出力で可変している。また酸素
センサー２は室内の空気中の酸素濃度を検出するもので
あるが、この発明では燃焼器１の近傍に取付け、燃焼器
１が定常燃焼開始後酸素センサー２の作動を開始するよ
うにしている。

〔作用の説明〕

気体中の酸素の含有率を検出する酸素センサーは、０〜
１００％の巾広い範囲を測定するものであるから、空気
中の酸素の様に正常２１％異常１８％のせまい範囲の測
定に適しておらず、誤差が多く燃焼器の制御の為には非
常に使いにくいものである。

この発明では酸素センサーの起電力の値をそのまま酸素
濃度に対応させず、燃焼器使用時変化する起電力の状態
から酸素の異常を検出するもので、酸素センサー２の出
力電圧を読み込む検出回路３と、読み込んだ検出回路３
の出力を記憶しておく記憶部４を設け、第１の比較回路
５は記憶部４に燃焼器１使用中の最も良い酸素データを
記憶するようにし、また第２の比較回路６は記憶部４の
出力と検出回路３の出力とを比較して基準値よりも検出
回路３の酸素データが悪化した時異常信号を出して警報
器を作動させたり燃焼器の消火を行うものである。この
為酸素センサー２の起電力が変動しても、燃焼開始時の
室内空気の酸素（最も高い起電力を出した時の酸素）を
２１％とみなすことによって、確実に空気の汚れを検出
できるようになった。

また記憶部４の酸素データは消火後もポストパージタイ
マ８によって一定時間保持できるようにしたから、消火
後室的空気が少しずつ入れ換り、外気の酸素濃度に近づ
く前に再び燃焼を開始させた時は、以前の記憶部４の酸
素データをそのまま利用することによって、低下した酸
素濃度の空気を正常空気とみなし、警報を発するレベル
が狂うトラブルが防止できた。

更に燃焼開始直後の酸素センサー２の起電力を常に正常
な空気中の酸素濃度とみなす検出方法１＆酸素センサー
２の劣化や周囲温度の低過ぎなどで充分な起電力が得ら
れない時にも通常通り作動するから、警報を発するレベ
ルが大巾に狂ってしまう恐れがある。この発明では燃焼
器の安全装置起動時に酸素センサー２の起電力を第３の
比較回路１．０によってチエツクして、設定した酸素濃
度で警報を出せない時には、燃焼器１を強制的に消火さ
せて使用不可としたから安全性が高まった。

また酸素センサー２の起電力は低温度になる程少くなる
温度依存性が認められ、実験によると高温度に於る酸素
欠乏時の電圧の落込みよりも低温時に於る落込みの方が
少い。また逆に換気の為に窓をあけた時には酸素センサ
ー２は急冷して起電力が低下して正常空気にもかかわら
ず酸素センサー２の起電力が小さくなり、出力差が大と
なって異常信号を出すことがある。この発明は第２の比
較回路６の基準値を室温センサー１３の信号で、大小変
更するものであり、温度変化時に於ても安定した作動が
得られるようになった。

更に上記したように温度センサー２の起電力は低温時低
くなり過ぎ、燃焼開始時の酸素センサー２の低い出力を
記憶部４に書込むと異常レベルはもっと低くなってしま
う。この発明は室内空気中の酸素を検出する酸素センサ
ー２であっても燃焼器１の近傍に取付け、点火操作を行
って燃焼器１の燃焼状態が定常状態となってから酸素セ
ンサー２の作動を開始させたから、室温が非常に低い時
でも燃焼状態が定常状態となった時には燃焼器１付近の
温度は上昇を開始しており、酸素センサー２の周囲の温
度は異常に低い温度ではないので起電力も確実に得るこ
とができ、安定した作動を可能とするものである。

〔実施例の説明〕

実施例は芯上下式石油燃焼器に用いる燃焼器の安全装置
であって、主要部は低電圧駆動のマイクロコンピュータ
を用いている。

図に於て、１は燃焼器、１４は芯上下装置１５による芯
上げ操作後操作される点火装置であり、芯上下装置１５
によって芯上げが行なわれると安全装置の電源が投入さ
れる。そして電源投入と同時にバッテリチェックが行な
われ、電源異常は自動消火操作を行い、正常であれば点
火装置１４によって芯への着火が行なわれ、燃焼が開始
する。１６は点火後燃焼器の燃焼が定常燃焼に達するま
での時間をカウントするプリパージタイマであり、実施
例の芯上下式石油燃焼器では２０分に設定しである。ま
たこのプリパージタイマ１６の作動は定常燃焼を確認で
きる温度センサーやフレームセンサで置換してもよい。

２は室内の空気中の酸素濃度を検出する酸素センサー　
３は酸素センサー２の起電力を増巾し、コンピュータが
読み込みやすい様にディジタル数硝化する検出回路、１
７はデータの比較・判定・各部と信号の入出力を行う主
制御回路である。プリパージタイマ１６がカウントアツ
プして主制御回路１７が作動を開始すると、まず検出回
路３から酸素センサーの出力電圧を読み込み、第３の比
較回路１０によって酸素センサー２の出力電圧が使用限
界値以下の時、酸素センサー２不良と判定して自動消火
操作を行う。

１８は検出回路３の為のスキャンタイマであり、酸素セ
ンサー２の出力電圧を検出回路３を介して随時繰返し読
み込む為の間隔を定める。４は始め初期値が書込まれて
いる酸素センサー２の出力電圧の記憶部、１２は室内空
気中の酸素欠乏状態を判定する為の基準値設定回路、１
３は基準値設定回路１２の基準値に温度依存性を持たせ
る為の室温センサーであり、基準値は酸素センサー２の
特性に合せて低温度の時は値が小さくなり、また室温の
低下が急に発生した時（冷風が燃焼器に吹付けた時）は
−時的に値を大きくするなどの基準値の変化を行う。前
記スキャンタイマ１８が実施例では１０秒でカラン］・
アップすると、再び検出回路３から酸素センサーの出力
電圧を読み込み、次に記憶部４から以前に記憶した検出
回路３の出力電圧を読み込み、第１の比較回路５によっ
て両データを比較する。そして読み込んだ酸素センサー
２のデータが記憶部４より高濃度の酸素データを示す時
は、記憶部４のデータを更新してスキャンタイマ１８へ
戻る。

また読み込んだ酸素センサー２のデータが記憶部４より
低濃度の酸素データを示す時は、基準値データに満たな
い時は正常と判定してスキャンタイマ１８へ戻る。また
異常時は警報器７を作動して自動消火装置１１を作動す
る。この時芯上下式石油燃焼器の様に発熱量が小さく、
異常燃焼を発生するまでにまだ時間的余裕があるバーナ
では燃焼量を減少することで対応してもよい。

燃焼器１が燃焼中に手動で芯上下装置１５によって、ま
た自動消火装置１１によって芯下げをすると、燃焼器工
は消火して安全装置の電源が遮断される。

８は芯上下装置１５による消火、または安全装置の消火
操作で自動消火装置１１が作動した時カウントを開始す
るポストパージタイマ、９はポストパージタイマ８のカ
ウントアツプ時作動する記憶部４のデータを初期値に戻
す記憶クリヤ回路であり、実施例ノボストパージタイマ
８では消火操作後１時間記憶部４のデータを保持した後
、記憶部４のデータを初期値に戻している。従ってポス
ト／マージタイマ８がカウント中に再び芯上下装置１５
を操作して燃焼を開始した時はカウントが中断し、記憶
部４のデータは前回燃焼時のものがそのまま使われるよ
うになっている。

〔効果の説明〕

以上の様に室内の空気中の酸素濃度を直接検出するタイ
プの酸素センサーは測定条件によってデータがばらつき
、燃焼器の酸素センサーとして重要な２１％〜１８％付
近のみの測定値をそのまま燃焼器の制御データとして利
用することはほとんど不可能であった。この発明はこの
様な酸素センサーでも、燃焼器の使用によって変化する
データの様子を調べると、変化率が酸素濃度の変化に追
従することを確認して、始めて直接空気中の酸素濃度を
測定する酸素センサーを用いる燃焼器の安全装置を完成
させたものであり、ブンゼンバーナ以外の燃焼器で酸素
センサー制御が可能となった実用的な発明である。

【図面の簡単な説明】

第】図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
動作のフローチャート、第３図は燃焼装置の断面図であ
る。 １・・・・・・燃焼器　２・・・・・・酸素センサー　
３・・・・・・検出回路　４・・・・・・記憶部　５・
・・・・・第１比較回路　６・・・・・・第２比較回路
　７・・・・・・警報器　８・・・・・・ポストパージ
タイマ　９・・・・・・記憶クリヤ回路　１０・・・・
・・第３比較回路　ＩＩ・・・・・・自動消火装置　１
２・・・・・・基準値設定回路　１３・・・・・・室温
センサー卸 （ 出 ９ 伜 １カ 才 〕 １￥１ テ ３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼器１が設置された室内の空気中の酸素濃度に
   応じて出力電圧を変化させる酸素センサー２と、酸素セ
   ンサー２の出力電圧を随時繰返し読み込む検出回路３と
   、該検出回路３の出力を記憶する記憶部４と、以前に記
   憶した検出回路３の出力と再度読み込んだ検出回路３の
   出力とを比較して以前に記憶した出力より大なる出力の
   時記憶部４を更新する第１の比較回路５と、以前に記憶
   した検出回路３の出力と再度読み込んだ出力とを比較し
   て再度読み込んだ出力が基準値よりも低い時異常信号を
   出力する第２の比較回路６とを設け、第２の比較回路６
   の異常信号で警報器７の作動もしくは消火を含む燃焼器
   の燃焼量の低下を行うことを特徴とする燃焼器の安全装
   置。
2. （２）燃焼器１の消火操作時作動するポストパージタイ
   マ８と、ポストパージタイマ８で作動する記憶部４の記
   憶クリヤ回路９とを設け、消火操作一定時間経過後記憶
   部４を特定値でクリヤすると共に、ポストパージタイマ
   ８作動中の燃焼開始は以前に記憶した記憶部４の出力を
   利用する特許請求の範囲第１項記載の燃焼器の安全装置
   。
3. （３）あらかじめ設定した酸素センサー２の使用限界値
   と、検出回路３の出力とを比較する第３の比較回路１０
   を設け、使用開始時の酸素センサー２の出力電圧が使用
   限界値以下の時、燃焼器１の自動消火装置１１を作動す
   る特許請求の範囲第１項記載の燃焼器の安全装置。
4. （４）第２の比較回路６で比較する基準値の設定回路１
   ２には、燃焼器１が設置された室内の温度を検出する室
   温センサー１３を設け、第２の比較回路の基準値を室温
   センサー１３の出力で可変してなる特許請求の範囲第１
   項記載の燃焼器の安全装置。
5. （５）酸素センサー２は燃焼器１の近傍に取付け、燃焼
   器１が定常燃焼開始後酸素センサー２の作動を開始する
   特許請求の範囲第１項記載の燃焼器の安全装置。