JPS59195032A - 燃焼装置 - 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】 不光明は不元全燃焼横知用の岐累磁沃電池型センサを用
いた燃焼器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に不完全燃焼を検出するセンサとして酸素濃淡電池
型のセンサ、例えばジルコニアセンサが知られており、
ガスを燃料とした燃焼器において夫用化されてい゛る。

このジルコニアセンサは高温ぢメ囲気中では第１図に示
すように空燃比（以下Ｍ１１′Ｌと称す）ｍ≦１の点で
起電力が急変するととも（１（、第２図に示す如くその
内部抵抗（は温度上昇によって減少する特性を有してい
る３、シたがって従来にこの：′品変度特性利用して旭
−火を検知するセンサとしても兼用されている。第３図
にこの検知回路の一例を示す。１はジルコニアセンサで
、起電力ｅ　と内部抵抗Ｒ１で等価される。２（はジル
コニアセンサ１と直列に接続された直列に接続された直
列抵抗で、直流電源３に接続されている。ａ。

ｂ（は核知出力端子を示す。

今燃焼前には内部抵抗Ｒｉ　が数１００ＭΩとなり直列
抵抗２よりも十分大きく、出力電位は直流電源３とほぼ
同等となる。バーナが燃焼すると温度上昇に伴なって内
部抵抗Ｒｉ　が低下し、直列抵抗２よりも十分率さな値
となり、直列抵抗２と内部抵抗Ｒｉ　　による分圧電位
は第１図Ａで示すように降下してほとんど零となる。し
たがってこの降下電圧を検出することによってバーナか
燃焼したことを検知できる。

以上のように酸素濃淡電池型センサを便用すればこれを
利用してバーナの着火検知ができる。ところが従来のこ
のバーナの着火は空燃比ｍが１よりも犬かそれと略等し
い正常範囲（以下正常Ｍ値と称す）内で行なわれており
、ガスの濃度がイイ１１釈され着火ミスを起すことが多
々あった。

この着火ミスは空燃比が１よりも小さい範囲（以下低Ｍ
　１ｉｉＩと称す）で着火させるように構成すれば解消
することができる。しかしながらとの低Ｍ値で着火する
と発生する燃焼排ガス中には人体に有害な一酸化炭素が
多く含まれる等のためあまり好ましい状態てばない。し
たがって燃焼開始から着火検知捷での時間はできるだけ
短い方がよい。

ところが前述した従来の構成ではセンサの改良によって
多少の時間短縮はできても十分な短縮は図れないもので
あった。

発明の目的 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、着火検知に
要する時間の大巾な短縮を目的とし／ζものである。

発明の］層成 」二定目的を達成するため本発明は燃焼開始（は低空燃
比で着火さぜるとともに、燃焼開始前にあらかじめセン
サを予熱するようにしたものである。

これによりセンサからの出力は第６図に示す如く着火と
同時にその起電力が急激に発生することになり、瞬時に
着火検知できるようになって一敵化炭素等が大量に発生
する時間を大巾に短縮することができる。

笑施汐１」の説明 以下その一実施例を図面ととも（ｌこｈ５□、明Ｊ−る
。第４図は石油を燃料とした燃焼装置の一例を示し、１
１は燃料パイプ、１２はとの燃料パイプ１１からの燃料
を気化する気化筒、１３はこの気化筒１２を予熱するヒ
ータ、１４−はＸ己気化筒１３内に燃焼用空気を供給す
る送風管、１５ｉｄ送風機、１６は燃料ポンプ、１７は
気化筒１２上に設けたバーナ筒、１８はこのバーナ筒１
７に形成した透孔、１９（は気化筒１２の外周を囲む如
く設けた排気筒、２ｏは排気口、２１は上記排気筒１９
上に設けた耐熱熱透過筒、２２はこの耐熱熱透過筒２１
と前記バーナ筒１７との間に形成された燃焼室、２３は
バーナ筒１７及び耐熱熱透過筒２１上をネジっだ蓋体、
２４ばこの蓋体２３に取付けた点火器、２５は同じく蓋
体２３に取付けた不完全燃焼検知用のセンサである。

とのセンサ２６はジルコニアを材料としたもので、酸素
磁度の変化によって起電力を発生ずる酸素歿淡電池型セ
ンサであり、バーナの着火と不完全燃焼とを検知するよ
うになっている。

以下そのバーナの着火と不完全燃焼とを検知する具体的
な回路構成を第５図を用いて説明していくと、２６は交
流電源で、運％、開始スイッチ２７を介して安定化電源
回路２８の電源トランス２９に印加されている。

安定ｆヒ屯源回路２８はトランス２９の出力をダイオー
ドブリッジ３０で階流し、抵抗３１、コンデンサ３２、
定電圧ダイオード３３により平滑、定電圧化されて各、
陣制御回路に直流電源を供給している。センサ２５の出
力電位ａは■人検知回路３５紐よび燃焼状態検知回路３
６に信−弓を出力する。

′上位ａは泊火條ン、■回路３５の比較器３７の負入力
減子（で入力し、正入力端子ンこ入力した抵抗３８゜３
９の分圧′電位ｂ４比較して出力ｃｆ得る。

比較；４ｉｊ３７の出力、ｃｔｄリレーＲｙ２のコイル
４０’ｉｚ辿して電Ｖｌ′ｊ、回路２８に接台じされる
とともに正帰；走抵抗３４全通してｂ電位に接続されて
いる。燃焼状態検知回路３６は比較器４３．４４により
センサ２５の出力電位ａと抵抗４５，４６’、４７で分
圧された電位ｄ、ｅと各々比較してウィンドコンパレー
タ１冶を構成し一〇いる。比較器４３，４４の出力ｆは
抵抗４８によシブルアノブされると共にインバータ回路
４９に入力されてその出力電位ｑを得ている。抵抗５０
はインバータ回路４９のプルアップ抵抗を示す。５１は
気化筒１２（第４図）を予熱するヒータ１３の予熱回路
を示す。抵抗５２と気化筒１３の温度センサ５３（ここ
では負特性感温抵抗素子を使用）の分圧電位りと、抵抗
５４　、５１５の分圧電位ｉを比較器６６で比較し出力
′電位ｊを得ている。比較器６６の出力ｊはリレーＲｙ
３のコイル５７を逃して電源回路２８に接続されると共
にインバータ回路５８に入力される。

インバータロ路５８の出力はタイマ回路５９の抵抗６０
とコンデンサ６１の分圧電位ｋに接続され、タイマ回路
６９は電位にと抵抗６２．６３の分圧電位ｌを比較器６
４で比較し、その出力ｍ（ｄ・ル−Ｒｙ１のコイル６５
に接続されると共にダイオード６６のアノードに接続さ
れている。ダイオード６６０カソードは燃焼状態検知回
路３６の出力電位ｑに接続されている。

−１だ交流電源２６には点火回路６７が接続さ；１ｔて
いる。点火回路６７は運転スイッチ２７とこれと並列に
接続された停止スイッチ６８とリレーＲｙ１の接点６９
の直列回路により電源を供給される。点火器２４セよび
センサ２−５の予熱ヒータ７３（はリレーＲｙ２の第１
の接点７０ＯＮＣ接点に接続され、ＮＯ接点は温風の送
風ファン（図示せず）！枢動用モータ７１力玉接続され
ている。リレーＲｙ３の接点７２には燃料ポンプ１６お
よび燃焼用送風機１５が接続されて−いる。ここで燃焼
用送風機１５は送風量のＨｉ−Ｌｏ切替を可能とし、こ
れをリレーＲｙ２の第２の接点７０′により切替える。

１３は気化筒１２を予熱するヒータを示す。尚ここで説
明した比較器３７，４３，４４．．６６．６４は一般周
知の２人カオープンコレクタ出力のコンパレータ、イン
バータ回路４９．５８もオープンコレクタ出力のインバ
ータを使用している。

次に動作を説明していく。運転スイッチ２７を押すとヒ
ータ１３および電源回路２８に通電され着火検知回路３
５、・燃焼状態検知回路３６、予熱回路ら１およびタイ
マ回路５９に電源を供給する。

最初センサの雰囲気温度は室温と等しいため内部抵抗Ｒ
ｉ　は数１００ＭΩと大インピーダンスであり、起電力
ｅ工も零である。よって基準電位すに比べてａ　＜　ｂ
となり、比較器３７の出力ＣはＨｉ出力となる。比較器
３７は前述のようにオープンコレクター出力であるため
出力Ｈｉ　はオープンと等しく、リレーＲｙ２のコイル
４０に通電されな−い。

このため接点７０，７０’共ＮＣ接点に保たれ、点火器
２４およびセンサ２５の予熱ヒータ７３か通電される。

このとき電位ｂｉＩ′ｉ抵抗３８と並列にリレーＲｙ２
のコイル４ｏのインピーダンスと抵抗３４の並列回路抵
抗３９０分圧電位となる。

また予熱回路５１は初期気化器の温度が低いため温度セ
ンサ５３の抵抗値が大きく電位ｈ）ｉとなシ比吸器５６
の出力ｊがＨｉ　　であり、リレーＲｙ３５７も導通し
ない。このためポンプ１６および送風機１５は動作しな
い。同時にインバータ５８の出力ばＬＯ出力となり、タ
イマ回路５９のコンデンサ６１に充電する事を防ぐ。こ
のため電位にばほぼ零ボルトとなり電位ｋ＜１・から比
較器６４の出力ｍはＬＯ出力となる。これによりリレー
ＲＶ１が導通し、運転スイッチ２７を離しても接点６９
により電源を供給し続ける。つまυ初期（はヒータ１３
′と点火器２４ならびにセンサ用予熱ヒータ７３が動作
し予熱を行なう。

気化筒１２の温度が上昇し温度センサ５３の抵抗値が低
下するに従い、電位りが低下して電位ｉに近づいて来る
。ここで電位ｉは気化筒の温度が燃料か気化可能な温度
になった時の電位りと等しくなるように設計されており
、電位ｈ≦ｉとなった時比較器５６ばＬＯ出力になり、
リレーＲｙ３が導通する。これ＋／Ｃより燃料ポンプ・
１６と、送風機１５が動作する。ここでリレーＲｙ２は
動作していないため、送風機１５は低風量となり、燃料
ポンプ１６より供給される燃料が必袂な空気量よりも低
い風沿としている。つ１り低Ｍ値であり、濃い混合ガス
を供給して着火性能の同上をはかっている。比’ｔ　器
５６の出力ｊがＬｏ　出力となるインバータ５８はＨｌ
　出力（オープン）となり、タイマ回路５９のコンデン
サ６１に（は抵抗６ｏを介して充電され始める。電位に
≧１となった時点で比較器６４がＨｉ　出力となりリレ
ーＲＹ１のコイル６５Ｗ　誦’ｊｌ？　１　　吋／７”
ｌ　Ｍ＝占Ａ　Ｑ　＆ｉｍＶ（ｒ　ｌイ遣糾＆　４ｇ　
＋μする。

このタイマ回路５９がリレーＲ７，のコイル６５への通
電をＯＦＦする前にバーナに着火した時は燃焼状態検知
回路３６がセンサ２５からの出力を比較判断してダイオ
ード６６を介してリレーＲｙ１のコイルに通電し続は燃
焼を継続させる。この時センサ２６は瞬時に起電力を発
生し着火検知が短時間でなされる。すなわちとのセンサ
２５は酸素濃淡電池であり、センサの雰囲気温度がセン
サ動作温度よりも高い時に燃焼排ガス中の酸素濃度に応
じて起電力を発生する。つまりバーナの理論空気量より
も少ない空気量（低Ｍ値）になった時に約○、ｓＶの起
電力を発生し、空気過剰となった時にはほとんど起電力
１は零となる。したがってバーナの着火が前述したよう
に低Ｍ値で行なわれるので着火と同時にバーナは一種の
不完全燃焼と同等の状態となり、センサ２６はこれを感
知して起電力を発生するか、前述した如・くセンサ２５
は予熱ヒータ７３であらかじめ加熱されて検知可能状態
となっているので第６図Ａで示すようにバーナの着火と
同時に大起電力を発生するのである。したがってその着
火検知は瞬時に行なわれる。尚この実施’ｆｉ＋’＋で
はセンサ２５に電圧を印加しないタイプで説明したが、
第５図の一点鎖線で示す如くセンサ２５に電圧を印加す
るようにしたタイプであっても同様である。

着火検知回路３６は前述のようにして発生したセンサ２
５の大起電力を検出する（電位すよりも高くなる）と比
較器３了の出力がＬＯ出力となりリレーＲｙ２のコイル
４ｏに通電する。これにより接点７０′がＮ　Ｏｌ１ｆ
Ａ１１に切替り送風機１５をＨ１風量にする。すなわち
ポンプ１６の供給燃料に適した燃焼風量を供給するよう
になり正常燃焼へと移行して一酸化炭素等の発生が少な
い状態とする。同時にリレーＲｙ２の接点７ｏもＮＣ側
からＮＣ側に切替り点火器２４の動作を停止してファン
モータ７１を駆動し、温風を室内に放出する。この時セ
ンサ２５はバーナから熱によって十分力日熱されるよう
になっているのでとのセンサ２５を加熱する予熱ヒータ
７３への通電も０ＦＦＬ、節電する。

なおバーナが正常Ｍ値燃焼に戻るとセンサ２５の起電力
ｅｉ　も低下するが、ここで比較器３７の正帰還抵抗３
４により出力ＣはＬｏ　ｑ接続する。

甘だ不完全燃焼等の異常燃焼が生じると第６図Ｂで示す
如くセンサ２５の出力電位ａが急激に上昇し、燃焼状態
検知回路３６の比較器４３　、４４がこれを検知してイ
ンバータ４９、ダイオード６６を介してリレー６５を通
電させ、そのリレー接点６９ｉＯＦＦｌ、て燃焼を停止
させる。

以上の実施例では電子回路で構成した例で説明したが、
これ等の燃焼シーケンスをマイクロコンピュータ等のプ
ログラムで構成しても容易に実現可能であり、この場合
、回路構成が簡略化されると共にさらに精度の高い制御
や複雑な制御シーケンスも容易に実現可能となる。また
バーナモータ１５（はモータ回転数によってハイロー風
量の切替を行なっているが、ダンパ等により風量切替を
行なうことも容易である。

捷た点火器２４をヒータ型の点火５を使用し、センサ２
５とこの近傍に設けることにより点火器２４でセンサ２
５を予熱する構成とし、予熱ヒータ７３と兼ねる事も容
易である。

またバーナも石油を燃料としたもので説明したが、ガス
を燃料としたものであっても同様の効果が得られる。

発明の効果 以上実施例の説明で明らかなように本発明゛は、セ／す
を予熱ヒータであらかじめ予熱しておいてバーナを低Ｍ
値状態で着火させるので、バーナの着火と同時にセンサ
は大きな起電力ｅ＝生じ、瞬時に着火検知ができる。し
たがって着火検知までの間に発生する一酸化炭素等の量
は極めて少ないものとなり、安全性の高いものとするこ
とができるとともに、低Ｍ値状態でバーナを着火させる
ようにしているので着火ミスの恐れも憧めて少ないもの
となる利点もある。

【図面の簡単な説明】

、？占１図は不完全燃焼を検知する酸素濃淡電池型セン
サの出力特性図、第２図は同センサの温度特性図、第３
図は従来の不完全燃焼検知兼層火検知の回路図、第４図
は本発明の一実施例における燃焼装置の断面図、第５図
は同回路図、第６図は同センサの出力特性図である。 １７・・・・・・バーナ、２５・・・・・・センサ、２
５・・・・・着火検知回路、６７・・・・・・点火回路
、７３・・・・・・予熱ヒータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　２　図 せンを浸度 １３図 第４図 ｑ 第６図 特許庁長官殿 １事件の表示 昭和６８年特許願第７０３３２　−’ｉ２発明の名称 燃焼装置 ５補正の対象 ６、補正の向合 （１）図面の第２図を別紙の通り補正し捷す。 （２）　　明細書簡３頁３行目から同４行目「分圧電位
は〜零となる。」を以下のように補正します。 「分圧電位は降下してほとんど零となる。」（３）　　
同第７頁１２行目「電位１を」を１電位βを」に補正し
捷す。 （４）　　同第９頁１７行目「電位Ｋ＜ｌ　Ｊを「電位
Ｋ〈β」に補正し捷す。 （５）　　同第１０頁１８行目「電位に≧１」を「電位
に≧ごＡｊに補正します。 （６）同第１３頁４行目から同５行目「第６図Ｂで示す
如く」を「第６図で示す如く」に補正し捷ず。 箇２図 ２θＱ　　　　４００　　　　ｔθθ　　　８０００Ｃ
ヤンツ９ＭＱ斐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　バーナと、このバーナの燃焼状態を検知して
   起電力を発生する酸素濃淡電池型のセンサと、前記バー
   ナを低空燃比状態で着火させる点火回路と、上記バーナ
   の着火によって得られるセンサの出力を着火信号として
   検出する着火検知回１めとを備え、上記センサは予熱ヒ
   ータによって点火前あらかじめ予熱するように構成した
   ことを特徴とする燃焼装置。 （功　上記着火検知回路は着火検知によって前記空燃比
   を低空燃比状態から高空燃比状態へと切換える特許請求
   の範囲第１項記載の燃焼装置。 （′Ｓ　上記予熱ヒータ゛はバーナの着火前後の一定時
   間のみ予熱するようにした特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の燃焼装置。