JPS6154131B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガス・石油等を燃料とする室内開放
型燃焼器具の安全性を向上させる制御装置に関す
る。

従来の技術 従来においても、燃焼器具の効率向上と燃焼の
クリーン化を目ざして、燃焼空気に対応した燃料
を供給する手段、あるいは、燃料の量に対応した
空気量を供給制御する手段等の空燃比コントロー
ル方式が提案されてきた。特に、石油を燃料とす
るFF式温風機では製品も出ている。

また、室内開放型燃焼器具では、フレームロツ
ドにより燃焼状態を検知し、その検出する火炎電
流が所定値以下になつたところで室内空気の酸欠
状態と判断して燃焼を停止するものもあつた。ま
た、酸化ジルコニア、酸化すず等の半導体素子の
応用により酸欠状態検知の手段もあつた。

発明が解決しようとする問題点 ところで、このような従来の手段は、フレーム
ロツドならば検出する微少な電流の酸素濃度に対
する変化が燃料の種類、あるいは、湿度等の環境
変化で傾向が異なり、レベル判定は困難であつ
た。また、前記半導体素子により火炎位置を検出
し酸欠と判断する手段も、前述のような燃料・環
境等の条件で設定の難しさがあつた。

本発明はこのような従来の問題点を解消するも
のであり、燃焼状態検知器信号からの燃焼に寄与
する室内空気中の酸素濃度低下を検出して酸欠時
には燃焼を停止する安全性を備えた燃焼器具の制
御装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明の燃焼制御装置は、燃焼器具の燃焼状態
を検出する燃焼状態検知器と、前記検知器の信号
に依存して燃焼空気供給量、または、燃料供給量
を制御する調節手段と、空燃比変化に対する前記
燃焼状態検知器の信号変化の傾きを検出する微分
検知器とから構成されたものである。

作 用 本発明の燃焼制御装置は、空燃比が変化し、所
定の燃焼空気量に対してその空気中の酸素濃度が
低下すると、空燃比に対する燃焼状態検知器の信
号の極値が大きく変化することを微分検知器にて
検出し、極値通過が所定回数発生したときに燃焼
を停止するものである。

このようにすれば、空気中の酸素が低下し酸欠
状態に達する以前に燃焼を停止することができ、
燃焼器具としての安全性を一段と向上させること
ができる。

実施例 ここでは、室内開放型ガス燃焼器具を例に挙げ
て本発明の内容を説明する。

第１図は、ガス暖房器のブロツク構成図で、１
はバーナ、２は熱交換器で、Ａ方向から送られた
室内空気が熱交換器２で熱交換され、Ｂ方向に温
風となつて送出される。３の負荷温度検出器の信
号と、４の燃焼状態検出器として用いられている
フレームロツドの信号はコントローラ５に入力
し、コントローラ５は前記３及び４の信号が所定
値になるように燃焼量を制御すべくガス供給量制
御器６を制御している。負荷温度検出器３として
はサーミスタ等がよく用いられ、この信号を受け
た室温制御に関してはよく知られているところで
ある。

第２図では、所定燃焼空気量の下での燃焼状態
検知器４の信号（火炎電流Ｉ）と空燃比ｍとの
関係を示している。前述の所定燃焼空気量では、
ｍ＝１付近でＩが最大値を持つている。また、
本ガス暖房器ではｍ＝ｍ_sでのＩ＝Ｉ._s.が燃焼
に最適な検出火炎電流値だとすれば、Ｉ＞Ｉ
._sとなつたＩ₁ではガス量を減らす方向に、
また、Ｉ＜Ｉ._sとなつたＩ₂ではガス量を
増加する方向に制御器が働き、最適な空燃比にな
るよう制御している。ところで本図のｍ＝ｍ_lで
も検出する火炎電流はＩ＝Ｉ._s.となるが、
燃料の方が多過ぎｍ値が下がつている。そこで、
ガス量を変化させてＩ＝Ｉ._s.に制御すると
共に、ガス量変化に対する火炎電流値の傾き、つ
まり微分値を検出し、ｍ＝ｍ_sか、ｍ＝ｍ_l付近か
を判断するのである。ｍ＝ｍ_s付近では、ガス量
を増加すればＩの微分値は正となるが、ｍ＝ｍ
_l付近では逆に負となる。さらに、ガス量を減少
させれば上記とはそれぞれ逆の微分値となる。こ
の微分値検出により、最大値を有するＩ特性の
制御すべき反対側だと判断出来れば、燃焼量を所
定値減少させて制御すべきＩ特性側へ変更する
ことが可能である。

第３図は、空気中の酸素濃度をパラメータにと
つた場合のＩ−ｍ特性で、酸素濃度は、ａ＞ｂ
＞ｃの関係になつている。酸素濃度低下と共に、
前記それぞれの酸素濃度に対するＩ最大値Ｉ
_ａ，Ｉ_b，Ｉ_cが低下し、また、Ｉ特性全体
も低下していることが分かる。第２図の説明でも
あつたように、制御すべきＩ目標値がＩ＝Ｉ
._sのとき、ｂ、及びｃの酸素濃度状態では、最
大値Ｉ_b，Ｉ_cさえもＩ._s以下である。この
場合には、Ｉの微分値検出により制御すべきＩ
特性側へコントロールしようとしても不可能
で、最大値を何度も通過するモードでガス量を制
御しつづけることになる。この動作モード、つま
り、最大値検出を誤動作防止効果から複数回検知
したとき酸素濃度が所定値以下になつたと判断出
来、燃焼を遮断するのである。つまり、室内開放
型燃焼器利用時の酸欠による事故を未然に防止出
来る。

第４図は、酸素濃度に対する火炎電流最大値の
特性で、Ｉ_a，Ｉ_b，Ｉ_cが示されている。
通常の酸素濃度21〜20％から低下すると、火炎電
流最大値も急激に減少していることが分かる。

第５図は、本発明の具体的な実施例である。中
央演算処理装置７を用いた場合を説明する。負荷
温度検知器であるサーミスタ３は抵抗８と、また
温度設定器９は抵抗１０とそれぞれ直列接続され
ており、抵抗１１，１２を介して、オペアンプ１
３、フイードバツク抵抗１４、基準電位設定器１
５で成る加算器に入力し、設定値に対する負荷温
度の偏差として比較器１６の反転入力となつてい
る。１６では、Ａ／Ｄ変換器１７の出力を基準入
力として前記偏差値を求め、中央演算処理装置
CPU7のP₁ポートへ入力している。この値によ
り、燃焼レベルを自動調整している。

また、燃焼状態検知器４は抵抗１８と接続さ
れ、バーナ１との間に流れる火炎電流を抵抗１
９、コンデンサー２０部に電圧値として変換して
いる。この変換された値は、電圧フオロアーとし
てのオペアンプ２１を介して、サンプルホールド
部である抵抗２２、アナログスイツチ２３、コン
デンサー２４に伝達され、さらに、電圧フオロア
ー用オペアンプ２５を介して、比較器２６に入力
している。比較器２６では、前述のＡ／Ｄ変換器
１７の出力を基準入力として、燃焼状態検知レベ
ルをCPU７のP₂ポートへ入力させている。２７
のインバータは、前記アナログスイツチ２３制御
用である。CPU７内では、第２図、第３図で説
明した動作を実行させるべくプログラムされてお
り、駆動部２８を介してガス供給量制御器６をコ
ントロールしている。

本実施例では、酸欠検知遮断を中心に述べたた
め所定燃焼空気量下での解説となつたが、サーミ
スタ信号により負荷温度を設定値に近づけるため
の燃焼レベル変更に伴う空気量変更時の作用も、
制御すべきＩ値が変更されるだけで本発明の考
え方は同一である。また、燃焼状態検知器として
はcdsのような受光素子の適用も考えられ、空燃
比制御と酸欠検知とを兼用されることも可能であ
る。

発明の効果 以上説明したように、本発明の燃焼制御装置に
よれば、所定の燃焼空気量下では空気中の酸素濃
度の低下に対して、例えば火炎電流の空燃比に対
する最大値が顕著に低下することから、制御過程
において最大値通過が複数回発生すれば酸欠状態
と判断出来、燃焼遮断することにより器具利用上
の安全性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼制御装
置を組み込んだガス暖房器のブロツク構成図、第
２図は空燃比ｍと火炎電流Ｉの特性図、第３図
は酸素濃度をパラメータにとつた空燃比ｍと火炎
電流Ｉとの特性図、第４図は酸素濃度と火炎電
流最大値との特性図、第５図は本発明の具体的な
実施例を示す回路図である。 ３……負荷温度検知器、４……燃焼状態検知
器、６……燃料供給量調節手段、７……CPUで
構成した微分検知器、９……温度設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼器具の燃焼状態を検出する燃焼状態検知
   器と、前記検知器の信号に依存して燃焼空気供給
   量、または、燃焼供給量を制御する調節手段と、
   空燃比変化に対する前記燃焼状態検知器の信号変
   化の傾きを検出する微分検知器とを有し、前記微
   分検知器が、燃焼状態検知器信号の極値通過を所
   定回数検出したとき燃焼を停止する燃焼制御装
   置。