JPS6243097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はセンサを予熱して制御する燃焼器具に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の燃焼器具は第１図に示す様に、バーナＡ
の気化筒Ｂが十分に予熱されているから送油ポン
プＣを運転し、点火器Ｄで着火し、その燃焼状態
をセンサＥで検出するものである。ところが、点
火器ＤとセンサＥはバーナＡの一部に別々に設け
られ、単独の機能として作用するため、もし、点
火器Ｄが断線したり故障していても、送油ポンプ
Ｃは作動するため多量の生ガスを発生する事にな
る。即ち、従来は点火器が断線していても無関係
に燃料が供給され、生ガスを発生すると言う問題
があつた。この問題の対策として、燃料を供給
後、ある一定時間内にセンサＥによる着火検出信
号がなければ燃料供給手段を停止する方法が取ら
れているが、一定時間内には生ガスの発生を防止
する事ができず十分でなかつた。

発明の目的 本発明は上記問題点に鑑みてなしたもので、点
火器や断線している場合の生ガスの発生を防止す
るものである。

発明の構成 上記目的を達成するため本発明は、燃焼状態を
検出するセンサを点火器で予熱し、その予熱検知
回路を設けて、センサの予熱完了を検出後に燃料
を供給する回路構成となつており、もし点火器が
断線している場合はセンサが予熱されず、燃料は
供給されないようになつている。

実施例の説明 以下その一実施例を図面に基づいて説明する。
第２図において、１は予熱ヒータ２を鋳込んだ気
化筒で、その予熱温度を検出するサーミスター３
が取り付けられている。４は複数個の炎孔５を有
するバーナ、６は燃焼筒で、バーナ４との間に排
気通路７を有する。バーナ４と燃焼筒６の上端開
口部はバーナキヤツプ８で閉塞されている。９は
酸素濃淡電池型のセンサでジルコニアを主成分と
し中空円筒状に形成されている、円筒の外面と内
面にそれぞれ白金をコーテイングし外面電極９ａ
と内面電極９ｂを有し、外面電極９ａは排気通路
７内に位置し、内面電極９ｂの先端１０は密閉さ
れ、他端開口部１１は大気に開放されている。１
２は点火器でその赤熱コイル１３はセンサ９の外
面に巻き付けられセンサ９を加熱する構成になつ
ている。１４は排気口１５を有する排気筒、１６
は送油ポンプで、送油管１７を介して燃料を気化
筒１に供給する、１８は燃焼用送風機で、送風管
１９を介して気化筒１に燃焼空気を送る。次に制
御回路の構成を説明する。第３図において、２０
は交流電源で、運転開始スイツチ２１を介して安
定化電源回路２２の電源トランス２３に印加され
ている。安定化電源回路２２は電源トランス２３
の出力をダイオードブリツジ２４で整流し、抵抗
２５、コンデンサ２６、定電圧ダイオード２７に
より平滑、定電圧化されて、酸素濃淡電池型セン
サ９およびその他の回路に直流電源を供給する、
センサ９はリレーＲ_y3の接点２８と直列抵抗２９
を通して電源回路２２に接続され、その中点電位
ａは着火検知回路３０、センサ予熱検知回路３
１、および燃焼状態検知回路３２に信号を出力す
る。電位ａは着火検知回路３０の比較器３３の負
入力端子に入力し、正入力端子に入力した抵抗３
４，３５の分圧電位ｂと比較して出力ｃを得る。
比較器３３の出力ｃはリレーＲ_y2のコイル３６を
通して電源回路２２に接続されている。センサ予
熱検知回路３１は酸素濃淡電池型センサ９の電位
ａを負入力端子に入力し、正入力端子に抵抗３
７，３８の分圧電位ｎを入力する比較器３９と、
比較器３９の出力ｐに接続されたリレーＲ_y4のコ
イル４０とからなる。燃焼状態検知回路３２は比
較器４１，４２によりセンサ９の出力電位ａと抵
抗４３，４４，４５で分圧された電位ｄ，ｅと
各々比較してウインドコンパレータ回路を構成し
ている。比較器４１，４２の出力ｆは抵抗４６に
よりプルアツプされると共にインバータ回路４７
に入力されてその出力電位ｇを得ている。抵抗４
８はインバータ回路４７のプルアツプル抵抗を示
す。４９は第２図に示す気化筒１を予熱する予熱
ヒータ２の予熱検知回路を示し、抵抗５０と気化
筒１の温度を検出するサーミスタ３（ここでは負
特性感温抵抗素子を使用）の分圧電位ｈと、抵抗
５１，５２の分圧電位ｉを比較器５３で比較し出
力電位ｊを得ている。比較器５３の出力ｊは抵抗
５４、コンデンサ５５で構成したタイマ回路を通
してインバータ回路５６に出力されインバータ回
路５６の出力ｋはリレーＲ_y3のコイル５７を通し
て電源回路２２に接続される。また比較器５３の
出力ｊは抵抗７６でプルアツプされると共に、ダ
イオード５８を通してタイマ回路５９の抵抗６０
とコンデンサ６１の分圧点ｑに接続される。タイ
マ回路５９は電位ｑと抵抗６２，６３の分圧電位
ｌを比較器６４で比較し、その出力ｍはリレーＲ
_y1のコイル６５、およびリレーＲ_y4の接点６６を
通して電源に接続されると共にダイオード６７の
アノードに接続されている。ダイオード６７のカ
ソードは燃焼状態検知回路３２の出力ｇに接続さ
れている。また交流電源２０には点火回路６８が
接続され、点火回路６８は運転スイツチ２１と並
列に接続された停止スイツチ６９とリレーＲ_y1の
接点７０の直列回路により電源を供給される。点
火器１２は、リレーＲ_y2の第１の接点７１のNC
接点に接続され、NO接点は温風の送風フアン
（第２図に図示せず）モータ７２が接続され、リ
レーＲ_y3の接点７３には送油ポンプ１６および燃
焼用送風機１８が接続されている。ここで燃焼用
送風機１８は送風量のHi（強）、Lo（弱）切替を
可能とし、これをリレーＲ_y2の第２の接点７１′
により切替える。２は気化筒１を予熱する予熱ヒ
ータを示す。尚、ここで説明した比較器３３，３
９，４１，４２，５３，６４は一般に周知の２入
力オープンコレクタ出力のコンパレータ、インバ
ータ回路４７，５６もオープンココレクタ出力の
インバータを使用している。次に動作説明を行な
う。前記構成において、運転スイツチ２１を押す
と、予熱ヒータ２および安定化電源回路２２に通
電され、酸素濃淡電池型のセンサ９、センサ予熱
検知回路３１、着火検知回路３０、燃焼状態検知
回路３２、予熱検知回路４９、およびタイマ回路
５９には低電圧の安定化電源が供給される。予熱
検知回路４９は初期は気化筒１の温度が低いた
め、サーミスター３の抵抗値が大きく、電位ｈ＞
ｉとなり、比較器５３の出力ｊがLoでありイン
バータ回路５６の出力Hiとなり、リレーＲ_y3５７
は導通しない。このため接点７３はOFF状態に
あり、送油ポンプ１６、および燃焼用送風機１８
は動作しない。また、比較器５３の出力ｊがLo
であるため、酸素濃淡電池型のセンサ９の電位ａ
はダイオード７４により安定化電源回路２２のマ
イナス電位にシヨートされていため電位ａ＜ｎ，
ａ＜ｂとなりリレーＲ_y2，Ｒ_y4共に動作しない。
リレーＲ_y2のコイル３６に通電されないため、そ
の接点７１，７１′共にNC接点側に保たれ点火器
１２に通電される。さらに、比較器５３の出力ｊ
がLoであるためダイオード５８を通してタイマ
回路５９のコンデンサ６１に充電することを防
ぐ、このため電位ｑはほぼ零ボルトとなり電位ｑ
＜ｌ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Ｒ_y1のコイル６５に通電され運
転スイツチ２１を離してもリレーＲ_y1の接点７０
により電源は供給続けられる。この様に運転初期
は気化筒１の予熱が完了するまで予熱ヒータ２と
点火器１２に通電され、第４図、第５図に示す様
に、気化筒１の温度は上昇し、酸素濃淡電池型の
センサ９は、点火器１２で加熱されて内部抵抗
Riが低下し、その出力電圧は下降し続け、運転
準備を行なうものである。気化筒１の温度が上昇
し、サーミスタ３の抵抗値が低下するに従い、電
位ｈが低下して電位ｉに近づいてくる。ここで電
位ｉは気化筒の温度が燃料を気化可能な温度、
（第４図のＴ）になつたときの電位ｈと等しくな
るように設計されており、電位ｈ≦ｉとなつたと
き、（第５図のt₁時点）比較器５３はHi出力とな
る。このため抵抗７６，５４を通してコンデンサ
５５に充電されていき一定時間後（第５図t₂時
点）にインバータｋがLoとなりリレーＲ_y3のコイ
ル５７に通電する。ここべ比較器５３の出力ｊが
Hiになり、リレーＲ_y3が動作するまでの間（第５
図に示すt₁からt₂の間の時間）は、ダイオード５
８が逆バイアスとなり、酸素濃淡電池型のセンサ
９の電位ａは、センサ９と抵抗２９の分圧電位と
なり、センサ予熱検知回路３１に入力される。こ
の時、点火器１２が断線した状態でセンサ９の温
度が一定値以上になつてないに時は第５図破線に
示す様に、センサ出力電位ａ＞ｎとなり、比較器
３９の出力ｐはLo出力でリレーＲ_y4のコイル４０
に通電され、その接点６６が開となりリレーＲ_y1
６５の動作を停止する。リレーＲ_y1が停止すると
その接点７０が開き、全ての回路への通電を停止
される。このようにセンサ予熱検知回路３１は、
点火器１２の故障等により酸素濃淡電池型のセン
サ９が予熱されなかつた場合の異常を検出し、点
火器１２の故障を事前に検知して燃料の供給をせ
ず生ガスの発生を防止する事ができる。センサ９
が十分予熱されて、第５図実線に示す様にセンサ
出力電位ａ≦ｎとなつていると出力ｐはHi出力
を維持し、通電が継続される。こうしてセンサ９
の予熱チエツクが終ると、リレーＲ_y3のコイル５
７に通電され（第５図のt₂時点）送油ポンプ１
６、と燃焼用送風機１８が動作する。同時に接点
２８が切替り、センサ９への通電を停止する、こ
れよりセンサ出力電位ａは酸素濃淡電池型のセン
サ９の起電力ｅ_iと等しい値となる。またリレー
Ｒ_y2のコイル３６への通電も可能な状態となるが
この時点ではコイル３６には通電されない。リレ
ーＲ_y2のコイル３６に通電されないため、燃焼用
送風機１８は低風量を送風し、送油ポンプ１６か
ら送られる燃料に対し、正常燃焼中より空気不足
の状態となつている。これは着火時の混合ガス濃
度を濃くして着火特性を良くするもので、ここで
は理論燃焼空気量以下に設定されている。ここ
で、気化筒１は十分に予熱され、点火器１２は酸
素濃淡電池型のセンサ９を加熱し、センサが起電
力を発生しうる温度に十分予熱し、かつ赤熱した
状態にある、そして送油ポンプ１６が作動して燃
料を送り、燃焼用送風機１８は理論空気量以下の
燃焼空気を送つているため、点火器１２で着火さ
れると同時に、酸素濃淡電池型のセンサ９は第２
図に示す排気通路７側の外面電極９ａと、大気開
放側の内面電極９ｂとの間に１ボルト近い起電力
を生じ、センサ出力は第５図に示す様に着火信号
Ａを得る。そして、着火検知回路３０は、この起
電力を検知して、正常燃焼へと移行させる。即
ち、着火検知回路３０の電位ｂよりもセンサ９の
起電力ｅ_iの方が高くなると、比較器３３の出力
がLo出力となり、ここでリレーＲ_y2のコイル３６
に通電される。そして、接点７１がNC側からNO
側に切替り、点火器１２の通電を断ち、温風用フ
アンモータ７２（第２図には図示せず）を駆動す
る、同時にリレーＲ_y2の接点７１′もNO側に切替
り、燃焼用送風機１８を強風量に切替えて、送油
ポンプ１６の送油量に対し適設な燃焼空気を送り
正常燃焼へと移行する燃焼が正常燃焼に戻ると酸
素濃淡電池型のセンサ９は、大気側の内面電極９
ｂと排気通路側の外面電極９ａとに酸素濃度差が
少なくなり、センサ９の出力電圧は第５図Ｂに示
す様に再び下がつて来るが正常燃焼信号Ｂとして
判断し燃焼は継続される。即ち、比較器３３の正
帰還抵抗７５により出力ｃはLoを持続する。つ
まり、比較器３３がLo出力となると同時に電位
ｂは抵抗３５と抵抗７５の並列抵抗と抵抗３４の
分圧電位となり、比較器３３の出力ｃがHiにあ
る時のｂ電位に比べて十分低い値となつている。
このためセンサ９の起電力ｅ_iが低下しても電位
ａ＞ｂを維持するため出力ｃはLoを保ち、リレ
ーＲ_y2のコイル３６に通電されたままで正常燃焼
が継続される。次に、点火器１２の断線故障以外
の原因で着火しなかつた場合について説明する。
比較器５３の出力ｊがHi出力となると（第５図
に示すt₁の時点）、ダイオード５８が逆バイアス
となり、タイマ回路５９のコンデンサ６１には抵
抗６０を介して充電され始める。何等かの原因で
バーナが着火しない場合はコンデンサ６１の充電
により電位ｑ≧ｌとなつた時点で比較器６４の出
力ｍがHi出力となり、リレーＲ_y1のコイル６５へ
の通電を断ちその接点７０が開して、運転を停止
し、不着火時の安全性を確保する。コンデンサ６
１に充電され初め（第５図t₁の時点）電位ｑ≧ｌ
となる前に、（第５図t₃の時点）バーナが着火
し、第５図に示す、着火信号Ａを経て正常燃焼信
号Ｂになつた時は、正常着火と判断し燃焼は継続
される。それは燃焼検知回路３２の出力ｆはイン
バータ４７により反転され、正常燃焼時には電位
ｇはLo出力となり、ダイオード６７を通してリ
レーＲ_y1のコイル６５を導通する、従つて、前述
のタイマ回路５９の出力ｍがHiになる前に、電
位ｇがLo出力になつた場合には正常着火と判定
して燃焼を続けるものである。タイマ回路５９の
電位ｍがHiになつた時に、燃焼検知回路３２の
電位ｇがHiの状態であれば不着火あるいは異常
着火として、リレーＲ_y1の接点コイル６５への通
電を断ち、その接点７０を開いて停止させるもの
である。また燃焼中であつても何等かの原因で異
常燃焼となつたときは同様に運転を停止させるこ
とができるが本発明の要旨ではないので説明を省
略する。以上説明して来た様に、気化筒１の予熱
検知、センサ９の予熱検知を経て着火検出、正常
燃焼へと移行される。

尚、器具が燃焼中に消火してから次に再点火を
する場合を考えると、この場合は気化筒１の温度
は高く、センサ９も十分に予熱されている事にな
る、しかし、点火器１２は赤熱する迄に少し時間
を要するため、点火器が十分に赤熱する迄は燃料
を供給する事をさけなければならない、そのた
め、比較器５３の出力ｊがHi出力になつてから
（第５図のt₁時点）、リレーＲ_y3のコイル５７に通
電され、送油ポンプ１６を運転するまでの時間
（第５図のt₂時点）は点火器１２が赤熱する時間
を見込んでコンデンサ５５の容量を設定してあ
る。即ち、気化筒１とセンサ９が予熱完了されて
から、点火器１２が赤熱する迄の一定時間後に燃
料が供給される事により、再点火時の生ガスの発
生をも防止することができる。

本実施例では、酸素濃淡電池型のセンサを使つ
て点火器の断線判断を行なつたり、着火検出を行
なつたが、酸化錫（SnO₂）等の酸素分圧センサを
使つても同様の効果が得られる、また点火器の断
線判断を主として行なうならば他の感温抵抗素子
を使う事も考えられる。実施例では点火器の赤熱
コイルをセンサに巻きつけたが、センサに接近し
て点火器を設けても良い、また、実施例では、点
火器が断線している場合は全回路を停止する回路
構成となつているが、全回路を停止せず少なくと
も燃料の供給を停止し、点火器が断線している事
を表示するランプを点燈させる事も出来る。さら
に、ここではセンサ９への電源供給のON，OFF
はリレーＲ_y3の接点２８を利用したがこれ以外に
半導体スイツチ回路を使用してもよいし、このス
イツチ回路をOFFするタイミングもリレーＲ_y3と
同期させる必要もない、同様に、正常燃焼中には
センサ９に通電しないような回路構成で説明した
が、正常燃焼中に通電させて起電力ｅ_iと内部抵
抗Riと同時に検知する方法や、センサ９への通
電を定期的に行ないセンサの温度低下をチエツク
する方法も考えられる。また、実施例では電子回
路で構成した例で説明したが、これらのシーケン
スをマイクロコンピユ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
成も簡略化され精度の高い複雑なシーケンスも容
易に可能となる。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つ
ても同様の効果が得られる。

発明の効果 このように本発明によれば、酸素濃淡電池型の
センサや、酸化錫等の酸素分圧型のセンサを点火
器で予熱し、予熱の具合をセンサの出力信号とし
てチエツクする事により、点火器の断線故障を事
前にチエツクできると共に点火器断線時の着火ミ
スによる、生ガスの発生を防止し、安全性を確保
する事ができる。しかも一個のセンサで、点火器
の断線検出と、燃焼の異常検出ができ安価な構成
となりその効果は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す燃焼器具の主要部の断面
図、第２図は本発明の一実施例を示す燃焼器具の
要部断面図、第３図は本発明の一実施例を示す回
路図、第４図は気化筒の温度上昇特性を示す図、
第５図はセンサの出力特性を示す図である。 １……気化筒、４……バーナ、９……酸素濃淡
電池型のセンサ、１２……点火器、３０……着火
検知回路、３１……センサ予熱検知回路、３２…
…燃焼状態検知回路、４９……予熱検知回路、５
９……タイマ回路。

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出し
   て、起電力を発生する酸素濃淡電池型のセンサ、
   または、酸化錫等の酸素分圧型のセンサと、この
   センサの出力信号を検出する燃焼検知回路と、前
   記センサを予熱する点火器と、前記センサの内部
   抵抗を検出して、そのセンサの予熱チエツクを行
   なうセンサ予熱検知回路を設け、センサの予熱完
   了を検知後に燃料を供給する燃焼器具。