JPS6020023A - 燃焼状態検知装置 - Google Patents

燃焼状態検知装置

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JPS6020023A
JPS6020023A JP58129713A JP12971383A JPS6020023A JP S6020023 A JPS6020023 A JP S6020023A JP 58129713 A JP58129713 A JP 58129713A JP 12971383 A JP12971383 A JP 12971383A JP S6020023 A JPS6020023 A JP S6020023A
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JP
Japan
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sensor
potential
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electromotive force
internal resistance
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JP58129713A
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JPH0138211B2 (ja
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Keiichi Mori
慶一 森
Katsuhiko Yamamoto
克彦 山本
Mitsuhiro Imajima
今島 光宏
Kuniaki Uchida
内田 国明
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen

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  • 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)

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 不発1す]はカス、石油等の燃焼機器の不完全燃焼?(
す)知する燃焼状態検知装置に関し、特にジルコニア(
Zf02 )を用いた酸素濃淡電池を検知器として使用
したものである。
従来例の構成とその問題点 近年シルコニアセンザは、空燃比λ≦1の点で起電力が
約Ovから0.8vに急変するため、燃焼機器の燃焼状
態検知に応用されはじめている。
この場合ジルコニア素子の内部抵抗の温度変化を利用し
て/<−すの着火検知と兼用する事が多い。
第1図にこの検知回路の例を示す。1はジルコニア素子
で起′市力eiと内部抵抗Riで等価さ八る。
2はジルコニア素子全直列に接続された直列抵抗(Rs
)で直流電源3に接続されている。82gは検知出力端
子を示す。今、燃焼前には内部抵抗R1が数100MΩ
となり直列抵抗2よυも十分に大きく、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によ
υ内部抵抗R1が低1丁シ、直列抵抗2よすも十分に小
さな値となり直列抵抗2とR1の分圧電位はほとんど零
となジ、バーナが燃焼1−たことを検知できる。今バー
ナの燃焼空気が不足すると空燃比λ≦1となり起電力e
ie発生する。このため出力端子電圧eOばepこ」す
=十。□となすRi((Rsのため、。。−81とRs
+Ri なり、eOO値によυ不完全燃焼を検知できる。
ここでepは電源3の電圧を示す。
しかし、内部抵抗R1は米子の夢囲気温度に大きく作用
され例えば集子の温度が低ければRiが増加し、分圧電
位が高くなって起電力eiがなくても内部抵抗Riと直
列抵抗20分圧電位がeiと同等となり不完全燃焼との
判別ができなくなるという問題があった。
発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決するものでセンサの内
部抵抗の変化でセンサ6+!度を検知し、さらにセンサ
の起電力の変化を内部抵抗に影響されることなく検知可
能とするものである。
発明の構成 この目的を達成するために本発明はジルコニアセンサに
接続さ九た直列抵抗により電圧を印加する電源回路と、
これを断続するスイッチ回路を設けて、スイッチ回路を
オンオフさせる発振部を設け、ジルコニアセンサの両端
の電位を検出する検知回路ケ設ける+′〜1成とした。
この構成によυセンサに7b;圧印用をした時の内部抵
抗の変化と、電圧無印加による起電力の変化を時分割に
検知して、常に両方の信号を検知可能とするものである
実施例の説明 第2図に本発明の一実施例の回路システム図を示ス。図
でジルコニアセンサ1を直列抵抗2と直列にスイッチ回
路4が接続さn電源回路3の断続を発振部5の出力によ
り行なう。6はジルコニアセンサ1の出力電位ali検
出し、検知信号esに変換する検知回路部を示し、検知
回路部6は発振部5から同期信号eOを得る。
以上の構成により発振部5の信号に応じてジルコニアセ
ンサI IC電源電圧印加の有無を周期的にくり返し1
、センサ1の電位aは起電力eiの計測と、内部抵抗R
iの変化の計測が順次行なわれる。
第3図に具体回路例を示す。この回路ではジルコニアセ
ンサ1の温度変化によりバーナの着火、消火の検知を行
ない、起′直力の変化により空気不足あるいは空気過剰
VC上る不完全燃焼の検知を行なう構成としている。第
3図において第1図、第2図と同−動作金する部分には
同一記号を印す。
ジルコニアセンサ1と直列抵抗2にトランジスタ7と抵
抗8,9よ、!、lなるスイッチ回路4が接続さル、ス
イッチ回路4は比較器10、抵抗11゜12.13,1
4、コンデンサ15からなる無安定マルチパイプレーク
で構成された発振部5により駆動される。センサ1の出
力aは検知回路部6に入力される。検知回路部6はバー
ナの着火消火を検知する比較器16と、燃焼状態を検出
する比較器17.18とからなる。
比較器16は負入力端子にセンサ1の′旧位a(i7人
力し、正入力端子には抵抗19 、20の分圧電位すが
入力されている。b電位ば1−ランシスタ21V?−よ
り発振部5と同sv」を取っている。トランシスク21
は発振部5の出力eoがハイ出力の時に導mする構成と
なっている。つ甘り発]辰部5の出力eOがロー出力の
ときスイッチ回路8が導通し、センサ1に直列抵抗2全
通して電#全供給している状態の電位a(抵抗2とセン
サ1の内部抵抗Riの分圧電位)と、抵抗19,20の
分圧電位b2比較する。壕だスイッチ回路4が遮断して
いる時には電位b’6零とするように動作する。このた
め第4図のようにセンサ1の温度が丘昇し、内部抵抗R
iが低「して分圧電位a≦bとなった時に比較器16の
出力es1はハイとなる。次に発振部5によりセンサ1
に電圧が印加さ八ていない状態の時は電位aは起電力e
iとなるがこの時トランジスタ21は導通し電位bキO
vとなる。
以北から電位a ) bと7zC出力e’s1はロー出
力となる。このようにバーTが燃焼してセンサ1が十分
に高い温度にある時は比較器16の出力es1は発振部
5と同期したパルス信号が発生し、こnを検知用トラン
ス22により着火出力es1”l”得る。
センサ1の温度が低い場合には、スイッチ回路4が導通
している状態で電位aは高(a)bとなり出力es1は
ロー出力となる。このためesl はパルス信号となら
ずにロー出力を保ち続け、バーナが燃焼していないこと
を検出する。
比較ど+51’、7 + 18はウィンドコンパレータ
を構成しており電位aが抵抗23.24.25の分圧電
位c、dに対してC≧a≧dの関係にあるときに比較器
17.18共にハイ出力となり、それ以外の時にばいず
ルかの比較器がロー出力となる。
いずルかの比較器がローになるとダイオード乙。
27によυ電位es2はローとなる。抵抗23゜24.
25と直列にトランジスタ28が接続さル、発振部5と
同期を取っており、発振部5の出力eOがロー出力の時
にトランジスタ28が遮断し、電位c、dは零となるよ
うに動作する。つtr発振部5の出力eOがハイとなυ
スイッチ回路4がオフ状態にあり、第4図のようにセン
サ1の起電力e1が電位Cとdの間にある時に出力es
2がハイとなる。また発振部5の出力eOがロー出力と
なった時にes2もロー出力となり発振部5と同期した
パルス信号をトランス29を通して正常燃焼信号es2
’として検出する。燃焼が異常となジ起電力eiが増減
し、電位aがa :) c 、あるいはa〈d、!:な
った時にはパルス信号が停止して異常燃焼に4灸出する
。以北のようにトランス22.29の出力es1’ 、
 es2’にパルス信号がある場合はバーナか正常に燃
焼していることが判断できる。es1’のパルスイh号
がすくすったことでバーナの消火、es2’のパルス信
号がl〈なったことでバーナの異常燃焼を検出可能とな
る。
ここではesl e’s2’fil’パルス信号として
トランス結合で検出する構成としたが、パルス信号とし
なくて、スイッチ回路オン時にes1ハイを検知し、ス
イッチ回路オフ時にes2がハイであることを検出する
だけにしてもよい。
第4図はセンサ1の内部抵抗の特性を示し横軸に温度T
を示し、縦軸に内部抵抗Ri fログスケールで示す。
ここでセンサ1の温度が上昇し内部抵抗がRi (b)
となった時に抵抗2との分圧電位aが電位すと等しくな
るように設計している。
第5図はセンサ1の起電力の特性を示し、横軸に空燃比
λ、縦軸に起電力ei’に示す。センサ1はλ=1(理
論空気量を供給)の時に急激に起電力を発生するが通常
バーナはλ−1,2〜1.3程度で燃焼させることが多
い。電位ex(CLとeiCd)の間にある時が正常燃
焼としei(c)よυも高いと空気不足による不完全燃
焼、ei(d)よシも低いと空気過剰によりリフト燃焼
となり危険状態となる。
第6図は他の実施例を示し、マイクロコンピ−タ(以m
cptrと呼ぶ)30により制御する場合の例を示す。
この例では第3図のような発振部5iCPU30の内部
で構成されておりスイッチ回路4の駆動信号のみ出力端
子31から出力さ几る。−また検知回路部6ではCPU
30の発振部からの同期信号32.33によりセンサ電
位aと比較器34と比較する基準電位fを順次切替えて
判定し、その出力hicPU30に入力35よシ入力臼
篤CPU30はプロクラムにより各種処坦1ヶ行ない出
力36よυ出力信号es ’jt−出す。
尚、本発明ではスイッチ回路4の導通時にセンサ1の電
位aは直列抵抗2とセンサ1の内部抵抗Riの分圧電位
に起電力eiが加わり、内部抵抗の変化のみを検出する
構成とはならないが起電力eiは最大でも約0.8 V
と小さいため無視してもよい。
無視できない時はスイッチ回路4がオフした状態での起
電力eik記憶してこれを減算する構成としてもよい。
また比較器16,17.18は入力端子のインピーダン
スが十分に大きな値の物を使用することによってスイ・
ソチ回路がオフしている時の内部抵抗旧は無視できる。
さらに内部抵抗や起電力をアナロタ値で検出して何等か
の制御を行なうことを容易である。
発明の詳細 な説明したように本発明によればジルコニア酸素濃淡電
池センサを利用して、1つの一ヒンサの温度による内部
抵抗の変化で火炎の着火、消火の検知し、起電力特性に
より空気欠乏や空気過剰等の不完全燃焼の検知を兼ねる
ことが可能となり、特に時分割で内部抵抗と起電力を順
次検出しているため内部抵抗の変化や起電力が単独に正
確に検出さ汎る。さらに常に両方の特性金チェ・ツクし
ているためどちらか一方に異常が発生しても応答が早く
検出できるため安全装置等に応用すると安全性の大幅な
向上となる。さらにマイクロコンビ一−夕等の応用も容
易であり、この時には部品点数が少なくさらに複雑な検
知や制御も容易にできる。
以とのように数々の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はジルコニアセンサを用いた場合の従来の検知回
路例を示す回路図、第2図は本発明の一実施例を示すシ
ステム図、第3図は同主要部の具体回路図、第4図にジ
ルコニアセンサの温度と内部抵抗の関係を示す特性図、
第5図はジルコニアセンサの空燃比と起電力の関係を示
す特性図、第6図は他の実施例を示す回路図である。 1・・・・・・燃焼状=検知センサ(ジルコニアセンサ
)、2・・・・・・直列抵抗、3・・・・・・電源回路
、4・・・・・・スイッチ回路、5・・・・・・発振部
、6・・・・・・検知回路部。 代μm1人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名
第1図 第2図 ト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 火炎の燃焼状態を検知して起電力を発生する燃焼状態検
    知センサと、自jJ記燃焼状態検知センザに直列に接続
    された直列抵抗と、nIJ記燃焼状態検知センザにQi
    J記直列抵抗を介して電圧を印加する電源回路と、これ
    を断続するスイッチ回路を有し、自IJ記スイッチ回路
    を駆動する発振部を設け、前記燃焼状態検知センサの両
    端の電位を検出する検知回路部を冶する構成の燃焼状態
    検知装置。
JP58129713A 1983-07-15 1983-07-15 燃焼状態検知装置 Granted JPS6020023A (ja)

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JP58129713A JPS6020023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 燃焼状態検知装置

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JPS6020023A true JPS6020023A (ja) 1985-02-01
JPH0138211B2 JPH0138211B2 (ja) 1989-08-11

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