JPH0437332B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0437332B2 JPH0437332B2 JP60139425A JP13942585A JPH0437332B2 JP H0437332 B2 JPH0437332 B2 JP H0437332B2 JP 60139425 A JP60139425 A JP 60139425A JP 13942585 A JP13942585 A JP 13942585A JP H0437332 B2 JPH0437332 B2 JP H0437332B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flame
- air
- current
- fuel ratio
- flame rod
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/26—Measuring humidity
- F23N2225/30—Measuring humidity measuring lambda
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/16—Flame sensors using two or more of the same types of flame sensor
Landscapes
- 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】
産業上の利用分野
本発明はガス、石油等の燃焼装置の空燃比を検
出する装置に関する。
出する装置に関する。
従来の技術
従来の空燃比検出装置は第７図に示すように、
燃焼用混合気体の流出するバーナ１と、このバー
ナ１から形成される炎の外炎に触れる位置に設置
したフレームロツド２とを電源３と電流計４とを
直列に接続した回路に組込んだ構成であり、バー
ナ１から流出する燃焼用混合気体が着火して炎を
形成するのであるが、この炎に電導性がある為、
前記電流計４の回路が形成されて、この回路に電
流が流れる。この電流の大きさは炎内のイオン濃
度、即ち燃料と空気との混合比（以後、空燃比と
記す）によつて決定されるのであるから電流計４
の電流値を読み取る事によつて空燃比を知る事が
できるというものである。（例えば、特公昭46−
36947号公報）又、例えば特開昭51−117341号公
報に記載された装置のようにフレームロツドを２
本使い、一方を空気過剰検出、他方を燃料過剰検
出として用いた例もある。
燃焼用混合気体の流出するバーナ１と、このバー
ナ１から形成される炎の外炎に触れる位置に設置
したフレームロツド２とを電源３と電流計４とを
直列に接続した回路に組込んだ構成であり、バー
ナ１から流出する燃焼用混合気体が着火して炎を
形成するのであるが、この炎に電導性がある為、
前記電流計４の回路が形成されて、この回路に電
流が流れる。この電流の大きさは炎内のイオン濃
度、即ち燃料と空気との混合比（以後、空燃比と
記す）によつて決定されるのであるから電流計４
の電流値を読み取る事によつて空燃比を知る事が
できるというものである。（例えば、特公昭46−
36947号公報）又、例えば特開昭51−117341号公
報に記載された装置のようにフレームロツドを２
本使い、一方を空気過剰検出、他方を燃料過剰検
出として用いた例もある。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、炎イオン電流と空燃比の関係は
第８図に示す様に空燃比Ｐ＝POでイオン電流Ifは
ピーク値If＝IfOとなり、１対１の関数にならない
ことが知られており、上記前者の様な従来の構成
では、If＝If1のときにＰ＝P1なのかＰ＝P2なのか
判別できないという問題点を有していた。又、上
記後者の様な従来の構成では空気過剰による燃焼
異常、燃料過剰による燃焼異常、又は正常状態の
識別はできるが、正常、異常の程度を定量的に検
出する、即ち空燃比を全域にわたつて検出するこ
とが困難であるという問題点を有していた。
第８図に示す様に空燃比Ｐ＝POでイオン電流Ifは
ピーク値If＝IfOとなり、１対１の関数にならない
ことが知られており、上記前者の様な従来の構成
では、If＝If1のときにＰ＝P1なのかＰ＝P2なのか
判別できないという問題点を有していた。又、上
記後者の様な従来の構成では空気過剰による燃焼
異常、燃料過剰による燃焼異常、又は正常状態の
識別はできるが、正常、異常の程度を定量的に検
出する、即ち空燃比を全域にわたつて検出するこ
とが困難であるという問題点を有していた。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、空燃比を全域にわたり検出し、燃焼の正常、
異常を定量的に検出することを目的とする。
で、空燃比を全域にわたり検出し、燃焼の正常、
異常を定量的に検出することを目的とする。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の空燃比検
出装置は、一対の電極で構成され燃焼火炎中のイ
オン電流対空燃比特性が異なる箇所に挿入された
複数のフレームロツドセンサと、前記各フレーム
ロツドセンサの電極間に共通の電圧を印加する１
個の電源と、前記各フレームロツドセンサと直列
に接続された炎電流検出抵抗と、前記各検出抵抗
に流れる電流を計測する電流計測回路と、前記各
電流計測回路で計測した電流の相対値を演算する
割算手段を有する構成としたものである。
出装置は、一対の電極で構成され燃焼火炎中のイ
オン電流対空燃比特性が異なる箇所に挿入された
複数のフレームロツドセンサと、前記各フレーム
ロツドセンサの電極間に共通の電圧を印加する１
個の電源と、前記各フレームロツドセンサと直列
に接続された炎電流検出抵抗と、前記各検出抵抗
に流れる電流を計測する電流計測回路と、前記各
電流計測回路で計測した電流の相対値を演算する
割算手段を有する構成としたものである。
作 用
本発明は上記した構成によつて、イオン電流の
相対値を演算することにより相対値と空燃比が１
対１の関数になるので相対値により空燃比が検出
可能という作用を有する。
相対値を演算することにより相対値と空燃比が１
対１の関数になるので相対値により空燃比が検出
可能という作用を有する。
実施例
以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。なお、実施例の説明にあたつては第７
図と同一部分には便宜上同一符号を付した。第１
図において１はバーナーで、このバーナー１から
形成される火炎に２本のフレームロツド２ａと２
ｂが挿入され、一方の電極をバーナ、他方の電極
をフレームロツドとした２個のフレームロツドセ
ンサ５ａ，５ｂを構成している。３は電源でここ
では直流電源を使用しており、６ａ，６ｂは炎電
流検出用抵抗であり、フレームロツドセンサ５
ａ，５ｂと炎電流検出用抵抗６ａ，６ｂの接続点
の電位は電流計測回路７ａ，７ｂに入力されフレ
ームロツドセンサ５ａ，５ｂに流れる炎電流Ifa、
Ifbを検出している。演算増幅器８ａ，８ｂはボ
ルテージフオロア回路を構成しており炎電流Ifa、
Ifbに比例した出力電圧に変換される。演算増幅
器９ａ、抵抗１０ａ，１１ａ、および演算増幅器
９ｂ、抵抗１０ｂ，１１ｂはそれぞれ反転増幅回
路を構成し抵抗１２，１３により分圧された基準
電位に対して反転増幅している。１４は割算予段
で、演算増幅器１５ａ，１５ｂ、トランジスタ１
６ａ，１６ｂ、ダイオード１７ａ，１７ｂ、抵抗
１８ａ，１８ｂ，１９によりそれぞれ構成された
２個の対数変換回路と、演算増幅器２０、抵抗２
１，２２，２３，２４で構成された差動増幅器に
より構成され、log Ifb／Lfaに比例した出力を得
るために対数変換回路と差動増幅回路の組み合わ
せでlog Ifb−log lfaの演算を行つている。火炎
中でフレームフロツドの挿入箇所によりイオン電
流対空燃比特性を変えることが可能であることは
知られており、フレームロツドセンサ５ａ，５ｂ
のイオン電流対空燃比特性を第２図に示す。イオ
ン電流Ifa、Ifbがピークとなる空燃比はそれぞれ
Ｐ＝Pa、Ｐ＝Pbと違つた点になる。電流検出回
路７ａ，７ｂの出力電圧V7a、V7bの特性は第３
図に示す様にイオン電流Ifa、Ifbに比例したもの
となる。電流検出回路７ａ，７ｂの出力電圧
V7a、V7bは割算予段１４に入力する。２個の対
数変換回路の出力電圧Vla、VlbはV7a、V7bの対数
に比例するので特性は第４図に示す様になる。差
動増幅回路の出力電圧VputはVlb−Vlaに比例する
ので空燃比特性は第５図の様に１対１に対応する
関数となる。なお、第５図上P1、P2は第８図の
P1、P2に相当するものである。これでVputを計測
することにより空燃比を検出することが可能とな
るのである。
説明する。なお、実施例の説明にあたつては第７
図と同一部分には便宜上同一符号を付した。第１
図において１はバーナーで、このバーナー１から
形成される火炎に２本のフレームロツド２ａと２
ｂが挿入され、一方の電極をバーナ、他方の電極
をフレームロツドとした２個のフレームロツドセ
ンサ５ａ，５ｂを構成している。３は電源でここ
では直流電源を使用しており、６ａ，６ｂは炎電
流検出用抵抗であり、フレームロツドセンサ５
ａ，５ｂと炎電流検出用抵抗６ａ，６ｂの接続点
の電位は電流計測回路７ａ，７ｂに入力されフレ
ームロツドセンサ５ａ，５ｂに流れる炎電流Ifa、
Ifbを検出している。演算増幅器８ａ，８ｂはボ
ルテージフオロア回路を構成しており炎電流Ifa、
Ifbに比例した出力電圧に変換される。演算増幅
器９ａ、抵抗１０ａ，１１ａ、および演算増幅器
９ｂ、抵抗１０ｂ，１１ｂはそれぞれ反転増幅回
路を構成し抵抗１２，１３により分圧された基準
電位に対して反転増幅している。１４は割算予段
で、演算増幅器１５ａ，１５ｂ、トランジスタ１
６ａ，１６ｂ、ダイオード１７ａ，１７ｂ、抵抗
１８ａ，１８ｂ，１９によりそれぞれ構成された
２個の対数変換回路と、演算増幅器２０、抵抗２
１，２２，２３，２４で構成された差動増幅器に
より構成され、log Ifb／Lfaに比例した出力を得
るために対数変換回路と差動増幅回路の組み合わ
せでlog Ifb−log lfaの演算を行つている。火炎
中でフレームフロツドの挿入箇所によりイオン電
流対空燃比特性を変えることが可能であることは
知られており、フレームロツドセンサ５ａ，５ｂ
のイオン電流対空燃比特性を第２図に示す。イオ
ン電流Ifa、Ifbがピークとなる空燃比はそれぞれ
Ｐ＝Pa、Ｐ＝Pbと違つた点になる。電流検出回
路７ａ，７ｂの出力電圧V7a、V7bの特性は第３
図に示す様にイオン電流Ifa、Ifbに比例したもの
となる。電流検出回路７ａ，７ｂの出力電圧
V7a、V7bは割算予段１４に入力する。２個の対
数変換回路の出力電圧Vla、VlbはV7a、V7bの対数
に比例するので特性は第４図に示す様になる。差
動増幅回路の出力電圧VputはVlb−Vlaに比例する
ので空燃比特性は第５図の様に１対１に対応する
関数となる。なお、第５図上P1、P2は第８図の
P1、P2に相当するものである。これでVputを計測
することにより空燃比を検出することが可能とな
るのである。
次に本発明の別の実施例を第６図に示す。前記
実施例と相違する点は電源３に交流電源を使用し
ている点である。抵抗２５ａ，２５ｂの両端の電
圧はコンデンサ２６ａ，２６ｂと抵抗２７ａ，２
７ｂでそれぞれなる積分回路で、整流作用により
発生した直流分のみが積分され、積分回路の出力
電位は電流計測回路７ａ，７ｂに入力し、以下前
記実施例と同様の動作でVputを計測することによ
り空燃比を検出することが可能となる。以上の実
施例では割算手段を対数変換回路と差動増幅回路
で構成してlag Ifb−log／lfaの演算を行わせてい
るが、Ａ／Ｄ変換回路によりデイジタル値に変換
してマイクロコンピユータ等のプログラムで構成
してIfb／Ifaの演算を行つてもよい。又、第２図
ではイオン電流Ifa、Ifbのピーク値が等しいが、
ピーク値が違つても同様の作用を有するものであ
り、フレームロツドセンサを３個以上使用してよ
り精度の高い検出を行なうことも可能である。
又、複数のフレームロツドセンサをパイロツトバ
ーナ等別バーナの火炎に挿入しても実現可能であ
る。
実施例と相違する点は電源３に交流電源を使用し
ている点である。抵抗２５ａ，２５ｂの両端の電
圧はコンデンサ２６ａ，２６ｂと抵抗２７ａ，２
７ｂでそれぞれなる積分回路で、整流作用により
発生した直流分のみが積分され、積分回路の出力
電位は電流計測回路７ａ，７ｂに入力し、以下前
記実施例と同様の動作でVputを計測することによ
り空燃比を検出することが可能となる。以上の実
施例では割算手段を対数変換回路と差動増幅回路
で構成してlag Ifb−log／lfaの演算を行わせてい
るが、Ａ／Ｄ変換回路によりデイジタル値に変換
してマイクロコンピユータ等のプログラムで構成
してIfb／Ifaの演算を行つてもよい。又、第２図
ではイオン電流Ifa、Ifbのピーク値が等しいが、
ピーク値が違つても同様の作用を有するものであ
り、フレームロツドセンサを３個以上使用してよ
り精度の高い検出を行なうことも可能である。
又、複数のフレームロツドセンサをパイロツトバ
ーナ等別バーナの火炎に挿入しても実現可能であ
る。
発明の効果
以上のように本発明の空燃比検出装置によれば
次の効果が得られる。
次の効果が得られる。
(1) 複数のフレームロツドセンサによりイオン電
流の相対値で空燃比を検出しているので、１対
１に対応する関数として空燃比を全域にわたり
検出可能であり、正常燃焼、異常燃焼の程度を
定量的に検出できる効果がある。
流の相対値で空燃比を検出しているので、１対
１に対応する関数として空燃比を全域にわたり
検出可能であり、正常燃焼、異常燃焼の程度を
定量的に検出できる効果がある。
(2) 複数のフレームロツドセンサに１個の電源で
共通の電圧を印加しているので、電源電圧が変
動していイオン電流の絶対値が変動しても相対
値は変動しないので信頼性の高い空燃比検出装
置を提供できるという効果がある。
共通の電圧を印加しているので、電源電圧が変
動していイオン電流の絶対値が変動しても相対
値は変動しないので信頼性の高い空燃比検出装
置を提供できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す空燃比検出装
置の回路図、第２図はイオン電流の空燃比特性
図、第３図は電流検出回路出力電圧の空燃比特性
図、第４図は対数変換回路出力電圧の空燃比特性
図、第５図は空燃比検出部出力電圧の空燃比特性
図、第６図は本発明の他の実施例を示す回路図、
第７図は従来例の空燃比検出装置のシステム図、
第８図はイオン電流の空燃比特性図である。 １……バーナ（フレームロツドセンサの電極）、
２ａ，２ｂ……フレームロツド（フレームロツド
センサの電極）、３……電源、５ａ，５ｂ……フ
レームロツドセンサ、６ａ，６ｂ……炎電流検出
抵抗、７ａ，７ｂ……電流計測回路、１４……割
算手段。
置の回路図、第２図はイオン電流の空燃比特性
図、第３図は電流検出回路出力電圧の空燃比特性
図、第４図は対数変換回路出力電圧の空燃比特性
図、第５図は空燃比検出部出力電圧の空燃比特性
図、第６図は本発明の他の実施例を示す回路図、
第７図は従来例の空燃比検出装置のシステム図、
第８図はイオン電流の空燃比特性図である。 １……バーナ（フレームロツドセンサの電極）、
２ａ，２ｂ……フレームロツド（フレームロツド
センサの電極）、３……電源、５ａ，５ｂ……フ
レームロツドセンサ、６ａ，６ｂ……炎電流検出
抵抗、７ａ，７ｂ……電流計測回路、１４……割
算手段。
Claims (1)
- １ 一対の電極で構成され燃焼火炎中のイオン電
流対空燃比特性が異なる箇所に挿入された複数の
フレームロツドセンサと、前記各フレームロツド
センサの電極間に共通の電圧を印加する１個の電
源と、前記各フレームロツドセンサと直列に接続
された炎電流検出抵抗と、前記各検出抵抗に流れ
る電流を計測する電流計測回路と、前記各電流計
測回路で計測した電流の相対値を演算する割算手
段を有する構成の空燃比検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139425A JPS62725A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 空燃比検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139425A JPS62725A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 空燃比検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62725A JPS62725A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH0437332B2 true JPH0437332B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=15244899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139425A Granted JPS62725A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 空燃比検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62725A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2805029B1 (fr) * | 2000-02-15 | 2002-07-19 | Brandt Cooking | Dispositif de commande de bruleur a gaz |
| ITAN20020038A1 (it) * | 2002-08-05 | 2004-02-06 | Merloni Termosanitari Spa Ora Ariston Thermo Spa | Sistema di controllo della combustione a sensore virtuale di lambda. |
| JP4997900B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-08-08 | 株式会社ノーリツ | 炎電流検出装置および燃焼装置 |
| JP5274442B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2013-08-28 | 株式会社パロマ | 燃焼装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51117341A (en) * | 1975-04-07 | 1976-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | Combustion apparatus |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP60139425A patent/JPS62725A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62725A (ja) | 1987-01-06 |
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