JPH0480291B2 - - Google Patents
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- JPH0480291B2 JPH0480291B2 JP60251226A JP25122685A JPH0480291B2 JP H0480291 B2 JPH0480291 B2 JP H0480291B2 JP 60251226 A JP60251226 A JP 60251226A JP 25122685 A JP25122685 A JP 25122685A JP H0480291 B2 JPH0480291 B2 JP H0480291B2
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- JP
- Japan
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- combustion
- flame
- sensor
- detection circuit
- burner
- Prior art date
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- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (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、ガスや石油等の燃焼機器の着火検
出、および酸素欠乏や異常燃焼等の燃焼状態の検
出を兼ねる燃焼検知装置に関する。
出、および酸素欠乏や異常燃焼等の燃焼状態の検
出を兼ねる燃焼検知装置に関する。
従来の技術
従来、この種の燃焼機器の着火検出はフレーム
ロツドによる火炎の炎電流を検出する方式が広く
用いられていた。この方式は火炎そのものを検出
するための非常に応等が速く、最適で確実なセン
サと言える。しかし火炎の燃焼状態、例えば空燃
比のずれや酸素欠乏による不完全燃焼に対して
は、これ等の要因に対する炎電流の変化が大きく
とれない上に炎電流自体が燃焼量やフレームロツ
ドの位置、形状等で大きく変化するという理由か
ら確実に検出できるとは言えない。
ロツドによる火炎の炎電流を検出する方式が広く
用いられていた。この方式は火炎そのものを検出
するための非常に応等が速く、最適で確実なセン
サと言える。しかし火炎の燃焼状態、例えば空燃
比のずれや酸素欠乏による不完全燃焼に対して
は、これ等の要因に対する炎電流の変化が大きく
とれない上に炎電流自体が燃焼量やフレームロツ
ドの位置、形状等で大きく変化するという理由か
ら確実に検出できるとは言えない。
一方、近年、酸化ジルコニウムや酸化スズ等を
使用した金属酸化物センサが各社で開発され実用
化されつつある。このセンサは空燃比（バーナへ
の供給空気量／理論空気量）が１の近傍で起電
力、あるいは抵抗値が大きく変化する特性を利用
したもので、火炎燃焼状態が比燃比１以上か以下
かを正確に判定できる。またこの種のセンサは自
身の抵抗値に負の温度特性を有し、これを利用し
てバーナの着火、検出も可能とする方式が考案さ
れている。（特開昭59−200124号公報）この回路
構成を第５図に示す。第５図ではセンサ１に酸化
ジルコニウム（以下ジルコニアと呼ぶ）を使用し
た酸素濃淡電池型酸素センサを使用した例であ
る。ジルコニアセンサ１は第５図のように起電力
３と内部抵抗４の直列回路で等価される。このセ
ンサを燃焼状態検知に使用すれば一定温度（400
〜500℃）以上で空燃比が１以下になれば起電力
３が発生し、１以上では起電力がなくなる特性を
有する。一方内部抵抗４は負の温度特性を有しバ
ーナの熱によりセンサの温度を上昇させる。図で
は内部抵抗４の温度変化でバーナの着火を検知
し、起電力３により燃焼状態を検知する構成とし
ている。点火時はスイツチ５が閉じられ、直流電
源６から抵抗７を通して電流ｉが供給される。こ
の時センサ１の温度が低いため起電力３はなく、
電位ａは抵抗７と内部抵抗４の分圧電位となる。
バーナが着火されるとこの燃焼熱を受けて、内部
抵抗４が低下し、電位ａも低下する。これを比較
器８により電位ｂと比較し、ａ＜ｂとなつた時バ
ーナの着火を判定する。この後スイツチ５は開
き、電流ｉはなくなる。従つて電位ａは起電力３
と同じ値となる。この電位を比較器９により電位
ｃと比較する。この例ではａ＜ｃならば正常燃焼
ａ＞ｃならば異常と判定する。
使用した金属酸化物センサが各社で開発され実用
化されつつある。このセンサは空燃比（バーナへ
の供給空気量／理論空気量）が１の近傍で起電
力、あるいは抵抗値が大きく変化する特性を利用
したもので、火炎燃焼状態が比燃比１以上か以下
かを正確に判定できる。またこの種のセンサは自
身の抵抗値に負の温度特性を有し、これを利用し
てバーナの着火、検出も可能とする方式が考案さ
れている。（特開昭59−200124号公報）この回路
構成を第５図に示す。第５図ではセンサ１に酸化
ジルコニウム（以下ジルコニアと呼ぶ）を使用し
た酸素濃淡電池型酸素センサを使用した例であ
る。ジルコニアセンサ１は第５図のように起電力
３と内部抵抗４の直列回路で等価される。このセ
ンサを燃焼状態検知に使用すれば一定温度（400
〜500℃）以上で空燃比が１以下になれば起電力
３が発生し、１以上では起電力がなくなる特性を
有する。一方内部抵抗４は負の温度特性を有しバ
ーナの熱によりセンサの温度を上昇させる。図で
は内部抵抗４の温度変化でバーナの着火を検知
し、起電力３により燃焼状態を検知する構成とし
ている。点火時はスイツチ５が閉じられ、直流電
源６から抵抗７を通して電流ｉが供給される。こ
の時センサ１の温度が低いため起電力３はなく、
電位ａは抵抗７と内部抵抗４の分圧電位となる。
バーナが着火されるとこの燃焼熱を受けて、内部
抵抗４が低下し、電位ａも低下する。これを比較
器８により電位ｂと比較し、ａ＜ｂとなつた時バ
ーナの着火を判定する。この後スイツチ５は開
き、電流ｉはなくなる。従つて電位ａは起電力３
と同じ値となる。この電位を比較器９により電位
ｃと比較する。この例ではａ＜ｃならば正常燃焼
ａ＞ｃならば異常と判定する。
発明が解決しようとする問題点
以上のような従来の構成により、着火検出と異
常燃焼検知が１つのセンサで行なえる。しかしこ
の構成では着火検知はセンサ１の温度上昇で行な
う構成であり、センサ１の熱容量等により検知時
間が数秒必要となる。もし不着火が発生してもこ
の間は未燃ガスが流出する事になり危険であつ
た。
常燃焼検知が１つのセンサで行なえる。しかしこ
の構成では着火検知はセンサ１の温度上昇で行な
う構成であり、センサ１の熱容量等により検知時
間が数秒必要となる。もし不着火が発生してもこ
の間は未燃ガスが流出する事になり危険であつ
た。
問題点を解決するための手段
以上の問題を解決するために本発明の燃焼検知
装置は、燃焼火炎内に挿入されて火炎の炎イオン
電流を検出するための一対の電極を有し、この電
極の間に接続されて火炎の燃焼状態に応じて電気
特性が変化するジルコニアあるいは酸化スズ等の
金属酸化物半導体とからなる燃焼検知センサと、
この出力を検出する燃焼検出回路を有し、燃焼検
出回路には燃焼検知センサの電極間に流れる火炎
の炎イオン電流を検出する炎検知回路と、火炎の
燃焼状態に応じて変化する金属酸化物半導体の電
気特性変化（起電力、抵抗変化等）を検出する燃
焼状態検知回路とを備えたものである。
装置は、燃焼火炎内に挿入されて火炎の炎イオン
電流を検出するための一対の電極を有し、この電
極の間に接続されて火炎の燃焼状態に応じて電気
特性が変化するジルコニアあるいは酸化スズ等の
金属酸化物半導体とからなる燃焼検知センサと、
この出力を検出する燃焼検出回路を有し、燃焼検
出回路には燃焼検知センサの電極間に流れる火炎
の炎イオン電流を検出する炎検知回路と、火炎の
燃焼状態に応じて変化する金属酸化物半導体の電
気特性変化（起電力、抵抗変化等）を検出する燃
焼状態検知回路とを備えたものである。
作 用
上記構成により、火炎の着火は電極間の炎イオ
ン電流を検出するための従来のフレームロツドと
同等の速さで確実な着火検出をし、燃焼状態は金
属酸化物半導体の特性変化で検出するという作用
を有する。
ン電流を検出するための従来のフレームロツドと
同等の速さで確実な着火検出をし、燃焼状態は金
属酸化物半導体の特性変化で検出するという作用
を有する。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図から第４図を用
いて説明する。第１図は本発明の燃焼検知装置の
一実施例を示す回路図で、１０はバーナ１１の燃
焼火炎１２内に挿入された燃焼検知センサで金属
酸化物半導体１３および一対の電極１４，１５で
構成される。燃焼検出回路１６は直流電源１７、
炎検知回路１８、および燃焼状態検知回路１９と
からなるセンサ１０は直列抵抗２０を介して直流
電源１７に接続されている。
いて説明する。第１図は本発明の燃焼検知装置の
一実施例を示す回路図で、１０はバーナ１１の燃
焼火炎１２内に挿入された燃焼検知センサで金属
酸化物半導体１３および一対の電極１４，１５で
構成される。燃焼検出回路１６は直流電源１７、
炎検知回路１８、および燃焼状態検知回路１９と
からなるセンサ１０は直列抵抗２０を介して直流
電源１７に接続されている。
炎検知回路１８は直流抵抗２０の両端の電位を
演算増幅器２１で増幅して出力ｄを出す。燃焼検
知回路１９はセンサ１０の両端の電位を演算増幅
器２２で増幅して出力ｅを出す。電位ｆは演算増
幅器２２の基準電位を示す。ここでは金属酸化物
半導体１３は酸化スズセンサを用いた例で説明す
るが、ジルコニアセンサや他の金属酸化物半導体
であつてもよい。酸化スズセンサは温度が500〜
600℃以上で第２図に示すようにバーナ１１の空
燃比１を境にして内部抵抗Riが２〜３桁変化す
る。また内部抵抗Riは素子１３の温度に応じて
第３図に示すような抵抗変化を示す。
演算増幅器２１で増幅して出力ｄを出す。燃焼検
知回路１９はセンサ１０の両端の電位を演算増幅
器２２で増幅して出力ｅを出す。電位ｆは演算増
幅器２２の基準電位を示す。ここでは金属酸化物
半導体１３は酸化スズセンサを用いた例で説明す
るが、ジルコニアセンサや他の金属酸化物半導体
であつてもよい。酸化スズセンサは温度が500〜
600℃以上で第２図に示すようにバーナ１１の空
燃比１を境にして内部抵抗Riが２〜３桁変化す
る。また内部抵抗Riは素子１３の温度に応じて
第３図に示すような抵抗変化を示す。
以上からバーナ１１の着火直後は素子１３の内
部抵抗は数ＭΩと非常に大きいことから、火炎内
の炎イオンにより電極１４，１５間に炎イオン電
流ifが流れる。電流ifはバーナ１１に火炎がなけ
れば流れないため、ifの有無を検出すれば瞬時に
バーナ１１の着火が検出できる。炎検知回路１８
は直流抵抗２０の両端の電圧降下を検出する構成
である。この電圧降下は炎電流ifに比例するため
の炎電流ifを検出してバーナ１１の着火判定を行
なえる。
部抵抗は数ＭΩと非常に大きいことから、火炎内
の炎イオンにより電極１４，１５間に炎イオン電
流ifが流れる。電流ifはバーナ１１に火炎がなけ
れば流れないため、ifの有無を検出すれば瞬時に
バーナ１１の着火が検出できる。炎検知回路１８
は直流抵抗２０の両端の電圧降下を検出する構成
である。この電圧降下は炎電流ifに比例するため
の炎電流ifを検出してバーナ１１の着火判定を行
なえる。
バーナ１１の燃焼が開始されるとその燃焼熱に
より素子１３の温度が上昇し、内部抵抗Riは第
３図に示すように低下する。この状態になれば電
流ifは炎電流に加えて素子１３の内部抵抗を通し
た電流の合成値となる。素子１３の温度が500〜
600℃以上になれば素子１２は能動状態となり、
バーナ１１の空燃比λに応じて第２図に示す特性
を有示す。
より素子１３の温度が上昇し、内部抵抗Riは第
３図に示すように低下する。この状態になれば電
流ifは炎電流に加えて素子１３の内部抵抗を通し
た電流の合成値となる。素子１３の温度が500〜
600℃以上になれば素子１２は能動状態となり、
バーナ１１の空燃比λに応じて第２図に示す特性
を有示す。
今、バーナ１１が正常燃焼時には空燃比λは
λaであつたとする。ここでバーナ１１が酸素欠
乏等により異常燃焼となり空燃比がλaからズレ
た時、内部抵抗Riaで異常燃焼で判断し、バーナ
１１の燃焼を強制的に停止させればよい。燃焼状
態検知回路１９は、直列抵抗２０と素子１３の分
圧電位ｇと基準電位ｆの電位差を演算増幅器２２
で増幅し、内部抵抗Riの変化を検出する。出力
電位ｅの変化を検出して燃焼供給量、あるいは燃
焼空気供給量を制御する空燃比制御を行なう事も
容易である。
λaであつたとする。ここでバーナ１１が酸素欠
乏等により異常燃焼となり空燃比がλaからズレ
た時、内部抵抗Riaで異常燃焼で判断し、バーナ
１１の燃焼を強制的に停止させればよい。燃焼状
態検知回路１９は、直列抵抗２０と素子１３の分
圧電位ｇと基準電位ｆの電位差を演算増幅器２２
で増幅し、内部抵抗Riの変化を検出する。出力
電位ｅの変化を検出して燃焼供給量、あるいは燃
焼空気供給量を制御する空燃比制御を行なう事も
容易である。
第４図にセンサ１０の実施例を示す。第１図で
は素子１３を火炎１２内に挿入した例で説明した
が、素子１３の温度条件等の関係から火炎１２内
に挿入できない場合には、第４図に示すように電
極１４，１５を素子１３と貫通する構成とし、電
極端１４′，，１５′のみを火炎に挿入する構成と
し、素子１３は燃焼排ガス雰囲気に設けた。２３
は電極２３を絶縁する碍子である。尚第１図、第
４図では電極１４，１５の２本を使用する構成で
説明してきたが、一方の電極をバーナ１１と兼用
することも可能である。またセンサ１０に印加す
る電圧を切替る構成とし、着火検出時には交流電
圧を印加することも容易に実現可能である。
は素子１３を火炎１２内に挿入した例で説明した
が、素子１３の温度条件等の関係から火炎１２内
に挿入できない場合には、第４図に示すように電
極１４，１５を素子１３と貫通する構成とし、電
極端１４′，，１５′のみを火炎に挿入する構成と
し、素子１３は燃焼排ガス雰囲気に設けた。２３
は電極２３を絶縁する碍子である。尚第１図、第
４図では電極１４，１５の２本を使用する構成で
説明してきたが、一方の電極をバーナ１１と兼用
することも可能である。またセンサ１０に印加す
る電圧を切替る構成とし、着火検出時には交流電
圧を印加することも容易に実現可能である。
発明の効果
以上の説明から明らかのように本発明の燃焼検
知装置によれば次のような効果を奏するものであ
る。
知装置によれば次のような効果を奏するものであ
る。
(1) ２つの異なる特性のセンサを１つの燃焼検知
センサとして構成したために、センサ構成が簡
単で小型化できる。
センサとして構成したために、センサ構成が簡
単で小型化できる。
(2) 着火検知は火炎の炎イオン電流を検出するフ
レームロツドにより検出する構成であるため
に、着火検出は火炎形成と同時に検出できる。
このために温度変化で検出する従来例の構成に
比べて格段に速く検出できる。従つて、不着火
時の未燃焼ガスの流出もいち早く停止でき、ま
た再着火時などでセンサが暖まつた状態からの
着火でも誤検出することなく確実に検出可能で
非常に安全である。
レームロツドにより検出する構成であるため
に、着火検出は火炎形成と同時に検出できる。
このために温度変化で検出する従来例の構成に
比べて格段に速く検出できる。従つて、不着火
時の未燃焼ガスの流出もいち早く停止でき、ま
た再着火時などでセンサが暖まつた状態からの
着火でも誤検出することなく確実に検出可能で
非常に安全である。
(3) 燃焼状態の検知は燃焼火炎あるいは燃焼排気
ガス中の残存酸素を金属酸化物半導体により直
接検出することにより、大きな特性変化が得ら
れ、ノイズなどに影響されることがないため
に、確実に検出できる。
ガス中の残存酸素を金属酸化物半導体により直
接検出することにより、大きな特性変化が得ら
れ、ノイズなどに影響されることがないため
に、確実に検出できる。
また素子の特性変化を利用する構成であるた
めに、外部条件による出力の変化がほとんどな
く安定した燃焼状態の検出が可能であり空燃比
を一定にするためのフイードバツク制御も容易
に実現できる。
めに、外部条件による出力の変化がほとんどな
く安定した燃焼状態の検出が可能であり空燃比
を一定にするためのフイードバツク制御も容易
に実現できる。
(4) 金属酸化物半導体は、燃焼状態により起電力
が変化する酸化ジルコニウム、燃焼状態により
内部抵抗が変化する酸化スズなど種々の素子が
燃焼状態検知回路の構成の変化のみで任意に選
択でき、機器に対応して最適なセンサを利用で
きる。
が変化する酸化ジルコニウム、燃焼状態により
内部抵抗が変化する酸化スズなど種々の素子が
燃焼状態検知回路の構成の変化のみで任意に選
択でき、機器に対応して最適なセンサを利用で
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す燃焼検知装置
の回路図、第２図は燃焼検知センサに酸化スズ素
子を使用した場合の出力特性図、第３図は第２図
の温度特性図、第４図は他の実施例を示す構成
図、第５図は従来例の検知回路図を示す。 １０……燃焼検知センサ、１２……火炎、１３
……素子（金属酸化物半導体、１４，１５……一
対の電極、１６……燃焼検出回路、１８……炎検
知回路、１９……燃焼状態検知回路。
の回路図、第２図は燃焼検知センサに酸化スズ素
子を使用した場合の出力特性図、第３図は第２図
の温度特性図、第４図は他の実施例を示す構成
図、第５図は従来例の検知回路図を示す。 １０……燃焼検知センサ、１２……火炎、１３
……素子（金属酸化物半導体、１４，１５……一
対の電極、１６……燃焼検出回路、１８……炎検
知回路、１９……燃焼状態検知回路。
Claims (1)
- １ 燃焼火炎内に挿入されて火炎の炎イオン電流
を検出するための一対の電極を有し、前記電極間
に接続されて火炎の燃焼状態に応じて電気特性が
変化する金属酸化物半導体とからなる燃焼検知セ
ンサと、前記燃焼検知センサの出力信号を検出す
る燃焼検出回路を有し、前記燃焼検出回路は前記
燃焼検知センサの電極間に流れる火炎の炎イオン
電流を検出する炎検知回路と、火炎の燃焼装置に
応じて変化する金属酸化物半導体の電気特性変化
を検出する燃焼状態検知回路とを有する燃焼検知
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251226A JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251226A JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62108923A JPS62108923A (ja) | 1987-05-20 |
| JPH0480291B2 true JPH0480291B2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=17219581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60251226A Granted JPS62108923A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 燃焼検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62108923A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3536504B2 (ja) * | 1996-01-17 | 2004-06-14 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| ITTO20060168A1 (it) * | 2006-03-07 | 2007-09-08 | Itw Ind Components Srl | Dispositivo di accensione e controllo di un fuoco in un elettrodomestico, in particolare un piano barbecue |
| JP5378170B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2013-12-25 | ダイニチ工業株式会社 | 火炎検知機構を設けた燃焼装置 |
| JP2024160431A (ja) * | 2023-05-01 | 2024-11-14 | リンナイ株式会社 | 燃焼装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59200124A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼状態検知装置 |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP60251226A patent/JPS62108923A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62108923A (ja) | 1987-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |