JPS6367610B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、不完全燃焼検知に酸素濃淡型センサ
を用いた燃焼安全装置に関するものである。

従来例の構造とその問題点 一般に不完全燃焼を検知するセンサとして酸素
濃淡型のセンサ、例えばジルコニアセンサが知ら
れており、一部の燃焼器において実用化されてい
る。このジルコニアセンサは、高温雰囲気中で
は、第１図に示すように空燃比（以下Ｍ値と称
す）Ｍ≦１の点で起電力が急変すると共に、第２
図に示すごとくその内部抵抗は温度上昇によつて
減少する特性を有している。したがつて従来は、
この温度特性あるいは起動力を利用して、着火を
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、起動力eiと内部抵抗Ri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抵
抗で、直流電源３に接続されている。ａ，ｂは検
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、出力電圧は直流
電源３とほぼ同等となる。バーナが燃焼すると温
度上昇に伴つて内部抵抗Riが低下し、直列低抗
２よりも十分小さな値となり、直列低抗２と内部
抵抗Riによる分圧電位は降下してほとんど零と
なる。したがつてこの降下電圧を検出することに
よつてバーナが燃焼したことを検知できる。

このようにジルコニアセンサを使用すれば、バ
ーナの着火検知ができる。第４図と第５図に従来
の構成によるジルコニア出力特性図を示す。第４
図は内部抵抗の温度特性を利用して着火検知を行
うものを示す。この構成では、着火は空燃比を１
より小さい範囲（低Ｍ値）で行なわせている。着
火ミスは起こさないが、温度特性による内部抵抗
の変化が緩慢であるため、着火から燃焼まで多量
の不完全燃焼排ガスを発生し、人体に悪影響を与
えるという問題を有していた。

また、第５図は不完全燃焼排ガス発生時間を少
なくするために、酸素の濃淡により急激に変化す
る内部起電力を利用して検知するものを示す。こ
の構成では、センサ出力電圧がある電圧Ａに達し
たか否かにより着火の判断を行つているが、この
しきい電圧Ａは、一義的に定めることはできな
い。なぜなら、第３図に示す通りジルコニア出力
電圧は、 Vz＝ei＋RiＥ−ei／Ｒ＋Ri ei：内部起電力 Ri：ジルコニア内部抵抗 Ｅ：電源電圧 Ｒ：分割抵抗 で表わされ、また、第２図に示す通りRiは雰囲
気温度によつても変化するからである。すなわ
ち、単純に着火、不着火のしきい値を決めること
はできない。さらにジルコニア自体のバラツキに
より判断できない場合も生じる。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
着火性能の向上と着火検知の確実化を目的とした
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、バーナの
燃焼状態を検知する酸素濃淡電池センサにセンサ
自身の起電力よりも十分大きな電圧を電源回路に
より印加し、点火回路により低Ｍ値で着火させ、
予熱された酸素濃淡電池型センサの着火直前の最
小極小値より所定の出力電圧値上昇した点で着火
を検知するとともに低Ｍ値から正常Ｍ値に切り換
える構成としたものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
第６図は石油を燃料とした燃焼装置の一例を示し
４は燃料パイプ、５は燃料パイプ４からの燃料を
気化する気化筒、６は気化筒５を予熱するヒー
タ、７は気化筒６内に燃焼用空気を供給する送風
管、８は送風機、９は燃料ポンプ、１０は気化筒
の上に設けたバーナ筒、１１はバーナ筒１０に形
成した透孔、１２は気化筒５の外周を囲むごとく
設けた排気筒、１３は排気口、１４は排気筒１２
上に設けた耐熱熱透過筒１５と前記バーナ筒１０
との間に形成された燃焼室、１６はバーナ筒１０
および耐熱熱透筒１５上を覆つた蓋体、１７は蓋
体１６に取り付けた点火器を兼ねた予熱器で、気
化された燃料を点火すると伴にセンサ１を予熱す
る。センサ１はジルコニアを材料としたもので、
酸素濃度の変化によつて起電力を発生する酸素濃
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。

上記バーナの着火を検知する回路例を第７図に
示す。１８，１９は電源で、濃淡電池型センサ
（ジルコニアセンサ）１を運転回始より予熱器１
７により予熱する。２０はジルコニアの出力電圧
を分割する抵抗、２１は着火検知回路で、ジルコ
ニアセンサ１の出力電圧を読み取るＡ／Ｄコンバ
ータ２２と後述のフローチヤートに示されるよう
な記憶演算を行なうマイクロコンピユータ２３か
らなつている。第８図にマイクロコンピユータ２
３で着火検知を行なうためのフローチヤートを示
し、第９図にその時のジルコニアセンサの出力電
圧を示す。第８図において、最小極小値検知部２
４は、ジルコニアセンサの出力電力圧を入力し、
入力した電圧値が極値か否かを判断し、極小値で
あつた場合、今回の極小値Ｚ（２）と前回までの
最小極小値Ｚ（０）との比較を行ない最小極小値
を検知する。着火判定部２５は、現在のジルコニ
アセンサの値Ｚ（３）から最小極小値Ｚ（０）を減
算し、その結果があらかじめ定めた着火検知電圧
Ｖ（第９図参照）より大のとき着火と判定する。
第９図に上記検知方法におけるジルコニアセンサ
１の出力電圧を示す。運転開始から着火まで予熱
器１７で予熱され、内部抵抗の減少により出力電
圧は減少していく。着火寸前までの最小極小値Ｂ
すなわちＺ（０）をメモリに記憶させる。着火時、
着火し易い様に低Ｍ値で着火させる。この時、酸
欠により内部起電力を発生し、その起電力はＣに
達する。ＣがＢに着火検知電圧Ｖを加えた値以上
であれば、着火とみなす。この着火検知時に低Ｍ
値燃焼から正常Ｍ値燃焼に切り換えるが本発明の
要旨ではないので説明は省略する。以上の構成と
シーケンスによりジルコニアセンサの空燃比変化
に応じた発生起電力が確実に得られ、確実な着火
検知ができる。

発明の効果 以上のように本発明の暖房器具の燃焼安全装置
によれば、着火検知を酸素濃淡による出力電圧で
検知しているので、周囲温度に影響されることな
く確実な着火検知ができる。また、酸素濃淡時の
出力電圧変化で着火検知を行つているため、外部
に排出する不完全燃焼排ガスは極めて少なくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の不完全燃焼を検知する酸素濃
淡電池型センサ、ジルコニアの出力特性図、第２
図は同センサの温度特性図、第３図は同センサを
用いた基本回路構成、第４図は従来の内部抵抗変
化を用いた着火検知時のセンサ出力電圧特性図、
第５図は従来の内部起電力と内部抵抗による電圧
との和で着火検知を行つているセンサ出力電圧特
性図、第６図は本発明の一実施例における燃焼装
置の断面図、第７図は同センサの出力電圧を求め
るための一例を示す回路図、第８図は本発明のシ
ーケンスを示すフローチヤート、第９図は本発明
によるセンサ出力電圧特性図である。 １……センサ、１０……バーナ、１７……予熱
器、１８……電源回路、２１……着火検知回路、
２４……最小極小値検知部、２５……着火判定
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナと、前記バーナの燃焼状態を検知する
   酸素濃淡電池型のセンサと、前記センサに電圧を
   印加する電源回路と、前記バーナの着火によつて
   得られるセンサ自身の出力を着火信号として検出
   する着火検知回路と、前記センサを運転開始より
   予熱する予熱器とを有し、前記着火検知回路は、
   予熱されたセンサの出力電圧の最小極小値を検出
   する最小極小値検知部と、最小極小値より所定の
   電圧値、上昇したか否かを判断する着火判定部か
   らなる燃焼安全装置。