JPS6360338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 油加熱装置の効率はバーナの調整および空気供
給に大きく依存する。最大効率を得るためには、
バーナは空気−燃料−混合物がほぼ化学量論の酸
素−燃料−比であるか僅かに酸素が過剰であるよ
うに調整さるべきである。

空気供給が小さいと、排気ガスは不燃の炭素を
含む。これに対して空気供給が大き過ぎると炎は
比較的低い温度になり、燃料から所謂クラツクー
反応により、同様に燃えないで排気ガスと共に消
散する不飽和の炭化水素が発生する。両者の場合
したがつて排気ガスは不燃の燃料−成分を含むの
で効率は減少する。空気過剰下での燃焼は温度出
力を低い炎温度により減少させる。

通常バーナは加熱装置設置の際に最良に調整さ
れる。動作に際してしかし最良状態がずれる変化
が起り得る。例えば油供給、バーナヘツドあるい
は空気吸入路におけるフイルタはつまることもあ
る。さらに汚染あるいは他の理由で煙突の通常状
態も変ることがある。これらの変化は一般に効率
を減少させる結果になる。これは１つは燃料消費
の増大、他方では環境−汚染につながる。後者は
特に重要である。何故なら不完全燃焼は例えば一
酸化炭素のような有害物を発生させるからであ
る。

従来は加熱装置の制御は、例えば煙突そうじ人
のような加熱部門からの専門の人が長く運転した
後視覚的にすす−およびタールの堆積を検査して
いた。そしてこれからバーナの動作を推定してい
た。このような視覚的な評価はかなり主観的であ
り、また検査後に堆積が除去されたときだけ可能
である。さらにこのような検査は比較的大きな時
間間隔をあけてだけ行われる。

さらに吸入ポンプおよび挿入可能な紙フイルタ
を有するフイルタヘツドを備えた装置も知られて
いる。加熱装置の動作を検査するためには、バー
ナを運転する際操作員によりポンプで所定の時間
加熱装置で発生される排気ガスが紙フイルタを通
される。燃焼の際の空気量のために排気ガスがす
すを含むと、フイルターを黒くすることになる。
これを比較スケールと比較して排気ガスのすす含
有量を決定する。しかし加熱装置が過剰空気で運
転される場合排気ガスはすすでなく不飽和の炭化
水素を含む。これは黒でなく紙フイルタを黄色く
する。しかしこの黄色染色から炭化水素の含有量
を正確に決定することはほとんど不可能である。
排気ガスに存在する炭化水素の量を確実に定量的
に決定するには、定量的な化学分析あるいはクロ
マトグラフの検査を行わねばならない。したがつ
て従来の装置での排気ガスに存在する不燃の燃料
−成分の確実な決定は非常に費用を要した。あら
ゆる場合に量−決定を行うには操作員が必要なの
で、このような検査は比較的大きな時間で行うこ
とになる。

本発明の課題は、加熱装置の監視を自動的に行
いそして排気ガスに存在する不燃の燃料−成分を
操作員無しで短い時間間隔で検査することを可能
にする方法を創造することである。

この課題は、本発明によれば、２個の電極間に
おける絶縁体の収集面に不然の燃料成分を収集
し、収集された燃料成分の量に対応する導電度に
依存する電気信号を発生させ、収集された燃料成
分を周期的に燃焼させるために、加熱抵抗器によ
り収集面を加熱することにより解決される。

次に本発明による方法を実施するための装置例
を図を基に説明する。

不燃の燃料−成分を指示する装置は、第１およ
び２図に示す電極フイルタ１を有する。これは油
−加熱装置の排気通路あるいは燃焼室の壁１８に
ねじで固定されている締付け可能なフランジ２を
有する。フランジ２にはアスベストスリーブ３で
包まれたセラミツクの絶縁体４が固定されてい
る。これには、貫通した偏心している縦孔４ａお
よび前面に底面を４ｂで示すこの孔に同心の沈下
部が設けられている。底面４ｂの外縁は、幾分奥
に在る断面が円弧状の溝４ｃにより形成される。
絶縁体はさらに溝４ｃへ注ぐ２つの貫通した縦孔
４ｄおよび４ｅが設けられている。縦孔４ａに背
合せになつた外面の側において絶縁体４は断面が
Ｕ−形状の縦溝４ｆを有する。

縦孔４ａは、底面４ｂに着座したヘツド５ａを
有する電極５が配置されている。溝４ｃには同様
に絶縁体４に取付けられら旋状の線により形成さ
れた加熱抵抗器６が配置されている。縦溝４ｆに
は電極８を有する円筒状セラミツク管７が固定さ
れている。後者の自由端は半円状に曲げられ、電
極５のヘツド５ａに対面した尖頭８ａが設けられ
ている。

第１図の上側に在る絶縁体４の終端、電極５の
ヘツド５ａ、加熱抵抗器６ならびに電極８の尖頭
８ａは、壁１８で制限された排気通路へ突出し、
加熱装置を運転する場合排気ガスが環流する。

加熱抵抗器−線６の両端は孔４ｄ，４ｅを通し
て通路９のリード１０および１１に結合してい
る。電極５は結合器１４によりリード１２へそし
て電極８は結合器１５により通路のリード１３へ
結合している。フランジ２には通路９が突出し絶
縁体の鋳込物質１７で鋳造されている嵌め管１６
が固定されている。

第３図は装置の回路図を示し、ここで１は既述
の電気フイルタを示す。またこの中に電極５およ
び８ならびに加熱抵抗器６が在る。２１および２
２は電源端子の２極、２３は１次巻線２３ａを有
する変圧器を示す。後者の端子は２３ｂ，２３ｃ
で示す。変圧器はさらに２つの端子２３ｅ，２３
ｆを有する低電圧−２次巻線２３ｄおよび高電圧
−２次巻線２３ｇを有する。これは２つの終端端
子２３ｈ，２３ｍおよびその間に２つのタツプ２
３ｉ，２３ｋを有する。

装置はさらに駆動モータ２４ａおよび10個の開
閉接点２４ｂ〜２４ｍを備えたプログラム−制御
（切換）ドラム２４を有するさらにコイル２５ａ
および常時開接点２５ｂを有する遅延動作する緩
動式継電器２５が在る。別の緩動式継電器２６は
コイル２６ａ、常時開接点２６ｂおよび２つの常
時閉接点２６ｃ，２６ｄを有する。２７で示すリ
レーはコイル２７ａおよび機械的拘束部を備えた
３つの接点２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを有する。

加熱抵抗器６は変圧器６は変圧器２次巻線２３
ｄの両端子２３ｅ，２３ｆおよび容器アース２８
に結合している。電極５は切換接点２４ｅを通し
て容器アース２８あるいは抵抗器２９および整流
器３０を通して切換接点２４ｆの端子に結合して
いる。これらの切換接点の他の両端子は２次巻線
２３ｇの端子２３ｉおよび２３ｋに結合してい
る。電極８は抵抗器３１および整流器３２を通し
て２次巻線２３ｇの端子23mに結合している。変
圧器の１次換線２３ａの端子２３ｂは電源端子の
極２２に結合している。他の１次巻線−端子２３
ｃは２つの並列の開閉接点２４ｃ，２５ｂを通し
て電源端子極２１および同様に２つの並列開閉接
点２４ｈ，２６ｄおよび開閉接点２７ｃを通して
モータ２４ａの端子の１つに結合している。モー
タ２４ａの他端は電源−極２２に結合している。

装置は、さらに１つの端子が電源−極２２へそ
して他端子は開閉接点２４ｋおよび２７ｄを通し
て電源−極２１に結合している警報−ランプ３３
を有する互に結合した開閉接点２４ｋおよび２７
ｄの端子はさらに開閉接点２４ｍを通して故障報
知−ランプ３４の１つの端子に結合し、その他端
子は電源端子の極２２に結合している。常時開接
点７ｂは２つの導電端子３５，３６に結合してい
る。

図はさらに熱開閉器３７およびオイルバーナを
制御するための開閉器３９を有する制御ユニツト
３８が在る。継電器２５のコイル２５ａは１つの
電源端子−極２２そして他方は開閉器３９、熱開
閉器３７および開閉接点２４ｂを通して電源端子
−極２１に結合している。

次に装置の動作を説明する。

加熱装置のバーナは先ず動作していないと、プ
ログラム−制御ドラム２４はスタート位置にあ
り、３つの継電器コイル２５ａ，２６ａ，２７ａ
は全て電流が無く、プログラム−制御ドラム２４
の開閉接点および継電器２５，２６，２７は第３
図に示す位置になる。

今温度が設定値以下になると、熱開閉器３７は
閉じる。制御装置３８の要素（図示せず）により
先ず加熱装置の空気供給装置が投入されそして所
定の期間予備空気洗滌が行われる。そして油供給
が「オン」になるとバーナが点火され開閉器３７
が閉じる。継電器２５は緩動遅延時間後例えば２
秒後に吸引されて常時開接点２５ｂは閉じる。し
たがつて制御ドラム２４のモータ２４ａは「オ
ン」になり変圧器２３の１次巻線２３ａには電流
が導入される。そして巻線端子２３ｈおよび２３
ｍ間には約5000Vの電圧が現れる。したがつて電
気フイルタ１は動作を始める。変圧器巻線２３ｇ
の端子２３ｈは継電器コイル２６ａを通して加熱
抵抗器６へそして切換接点２４ｅ通してさらに電
極５へ結合しているので、電極８および電極５な
らびに加熱抵抗器６間にコロナ放電が生じる。バ
ーナから生じる排気ガスが不燃の燃料−成分を含
んでいる場合、これらは電極５、加熱抵抗器６お
よび絶縁体４の表面４ｂにおいてコロナ放電のた
めに沈降されそして集められる。この動作相はそ
れ故次の収集相として表わさられる。

プログラム−制御ドラム２４は、全ての開閉接
点２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２
４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｋ，２４ｍは例えば
モータ２４ａの100時間の動作期間中図示の位置
に留るように形成される。この時間中不燃の燃料
−成分が集められる。バーナがしや断される場合
その都度モータ２４ａも停止したままである。そ
れ故バーナが動作している個々の時間間隔の長さ
に独立であり、その都度100時間の全バーナ動作
期間中燃料成分が集められる。

100時間の動作期間の経過後接点２４ｂは開き、
バーナは非動作になる。さらに接点２４ｃ，２４
ｄ，２４ｋは閉じ、接点２４ｅは切換えられる。
したがつて次の測定相に入る。ここで加熱抵抗器
６は加熱され、電極５および電極として機能する
加熱抵抗器６間に間欠的な直流電圧が現れる。変
圧器２３は、加熱抵抗器６に電流を導き、電極５
および加熱抵抗器６間に電圧を発生させる給電ユ
ニツトを形成する。電気フイルタ面４ｂに不燃の
燃料−成分が堆積されていると、電極５および加
熱抵抗器６間にその間に導電層に対応した漏洩電
流が流れる。

この実施例では変圧器−端子２３ｈおよび２３
ｉ間の交流電圧は1000Vである。

抵抗器２９の大きさは電極５および抵抗器６間
が直接導電結合した場合の電流が約0.5ｍＡに制
限されるように選ばれる。

第４〜６図は種々のフイルター被膜に対する漏
洩電流の時間経過を示す。３つの図においてＩは
漏洩電流、ｔは加熱の同時投入における電極５お
よび加熱抵抗器６間の電圧印加後の時間を示す。

第４図の曲線４１は、電気フイルタ１の収集面
４ｂに小片状のすす即ちこまかい炭素が堆積した
場合の漏洩電流Ｉの時間経過の代表例を示す。加
熱抵抗器６が投入されると収集された炭素の加熱
が行われる。これは炭素を流れる漏洩電流により
さらに強められる。加熱のために炭素の導電度即
ち漏洩電流Ｉは増加する。約0.5あるいは１秒後
漏洩電流はほぼ6.5ｍＡの最大値に上昇する。炭
素は加熱抵抗器および漏洩電流により増々温めら
れ、燃焼を始める。この燃焼は漏洩電流が再び減
少し、約５分後に値は零になる。ｔ＝５分からｔ
＝10分に渡る時間間隔に分離した短い電流衝撃が
現れる。ｔが約10〜15分より大きくなるとこれも
消滅する。このことは収集された炭素が完全に燃
焼し再びフイルタにより除去されたことを意味す
る。

第５図の曲線４２は、主として炭化水素例えば
光沢すすが堆積されたフイルタ面４ｂについての
漏洩電流の時間経過を示す。炭化水素は本質的に
は非導電体である。それ故電圧印加後最初の２分
後に、多分炭素混合物に戻される分離した小さな
尖頭電流が現れる。しかしながら加熱抵抗器で温
められることにより水素が続いて炭化水素から分
離される。このことは導電性の炭素層が生ずる結
果になり、漏洩電流はほぼ２〜３分後に同様に最
大値に上昇する。以後の経過は第４図と類似であ
る。

最良に調整されたバーナのほぼ50時間の動作後
は、漏洩電流は第６図の曲線４３で与える時間経
過で測定される。漏洩電流はこの場合電圧の全投
入時間のほぼ0.2ｍＡより小さい。

電極５および加熱抵抗器６はしたがつて共に、
不燃性の収集された燃料−成分の量に依存する信
号即ち時間的に変化する漏洩電流Ｉを発生させる
探触器５，６を形成する。漏洩電流Ｉの大きさは
この場合電気フイルタ１により集められる燃料−
成分の導電値により決定される。加熱抵抗器６
は、しかし漏洩電流を発生させるだけでなく既述
の如く電気動作器具として燃焼させ、収集された
燃料−成分を除去するのに役立つ。加熱抵抗器は
この目的のために灼熱するぐらいに強く加熱され
る。

漏洩電流Ｉは継電器２６のコイル２６ａを通し
て流れる。電流が第４および５図のように約２ｍ
Ａの値を越えると継電器は例えば２秒の遅延時間
後吸引される。引込み遅延により、継電器が火花
放電により発生するような短時間の電流衝撃で応
答することが回避される。継電器２６が吸引され
ると接点２６ｂは閉じ接点２６ｃ，２６ｄは開
く。接点ｂが閉じると継電器２７だけが吸引さ
れ、接点２７ｄ，２７ｄは閉じ、したがつてラン
プ３３が発光し警報信号が発生する。導電端子３
５，３６は、導電体を通して他の室に在る警報発
生器に結合し得る。

継電器２６，２７が吸引されると接点２６ｄ，
２６ｃが開くので、モータ２４ａへの給電は中断
されプログラム−制御ドラム２４は継電器２７が
手動で解放されるまで停止したままとなる。接点
２４ｂは測定相において開いているので、警告が
現れるとバーナがさらに動作するのが回避され
る。加熱抵抗器６はその間ずつと加熱されるので
収集された燃料−成分は燃焼され継電器２６は再
び非動作となる。継電器２７が解放されるとプロ
グラム−制御ドラム２４は再び動作し、プログラ
ムは再び正常に動作する。継電器２６，２７は、
漏洩電流を監視する監視装置を形成する。これが
所与の値を越えると警報信号が発せられバーナの
動作を阻止する。

測定相に現れる漏洩電流が継電器２６を吸引す
るのに十分でないと、警報信号は発生されずプロ
グラム−制御ドラム２４は連続的にさらに動作す
る。例えば10分の所与の時間後接点２４ｆが切換
ると接点２４ｈおよび２４ｍは閉じ、接点２４
ｉ，２４ｋは開く。したがつて検査相に入る。電
極５には測定相よりも大きな電圧が導入される。
この電圧の大きさは電極５および加熱抵抗器６間
に、これがなお加熱されるときにガス放電が行わ
れるように定められる。その際流れる電流は継電
器２６を吸引し、接点２４ｈは閉じモータ２４ａ
は接点２６ｄの開成にも拘わらずさらに動作す
る。

接点２４ｉ，２４ｋは開いているので警報信号
も発せられない。そして所与の遅延後に接点２４
ｇが閉じる。前述のように継電器２６が接点２４
ｆの切換の際引込まれ、点２６ｃを開くとプログ
ラムは正常にさらに動作する。これに対して加熱
抵抗器６が欠陥かそれへのあるいは電極５への給
電が中断されていると、接点２４ｆの切換りの際
何らのガス放電も起らず継電器２６は吸引されな
い。接点２４ｇが閉じると継電器２７は吸引さ
れ、保持される。これはモータ２４ａの給電が断
たれランプ３４が発光し故障報知が行われる結果
になる。

プログラム−制御ドラム２４がさらに動作する
ためには継電器２７は警報発生における如く解放
されなければならない。検査相により動作サイク
ルが完了し制御ドラムが再びスタート位置にく
る。そしてバーナは再び動作可能となり新しい収
集相が始められる。

検査相でのガス放電はしかし他の目的もある。
即ち排気ガスは不燃性の無機質の固体、多分炉の
内張りからのちりを含む可能性がある。この固体
は加熱抵抗器６を投入しても燃えないので、フイ
ルタの汚染を起す。アスベストのちりがフイルタ
に付着する実験ではこの種の不燃性の固体はガス
放電の際に発生するガス流により除去される。

装置が動作するとそれ故交互に加熱装置の所与
の燃焼期間中収集器として機能するフイルタによ
り不燃の燃料−成分が集められ、収集された燃料
成分の量に依存した信号を発生する。さらにフイ
ルタは信号発生と同時にあるいはこれに続いて燃
料−成分のバナーにより再びきれいにされる。こ
の装置により排気ガスの含有炭および炭化水素が
ほぼ連続的に調べられる。含有が所与の値を越え
警報信号が発生されると家主あるいは監理人がバ
ーナを再セツトすることができる。対応して故障
報知があると、故障原因を除く配慮も当然なされ
るべきである。

警報信号が現われたときに行われるバーナの非
動作は、バーナの再セツトが看過されない保証を
与える。装置はさらに例えば３つの順次の警報−
あるいは故障報知の発生後に加熱装置が専問の人
によつてのみ問題の除去後に再び動作させ得るよ
うに以後の動作を阻止する追加の阻止器具を設け
ることができる。

装置を種々に考慮して変更し得るのは当然であ
る。例えばフイルタには燃料−成分を収集するの
に役立つ面４ｂに接触する追加の電極を設けるこ
ともできる。測定相では、この追加電極および電
極５間を流れる電流が測定もしくは監視される。
さらに燃料成分の抵抗を、ほぼ一定の電流を加え
そしてその発生に必要な電圧を測定することによ
り決定することも可能である。この場合電圧が所
与の限界値を下廻ると警報信号が発せられる。

加熱抵抗器６の表面は導電性で外からさわるこ
とができ、収集相中加熱抵抗器は不燃の燃料−成
分で被われるので、その個有の導電値は排気ガス
に含まれる燃料−成分に依存して変化する。それ
故これは適当な器具によりこの場合収集器として
役立つ加熱抵抗器の導電値に依存した信号が発生
されることにより検出される。一定の加熱電圧で
動作する場合、継電器で加熱電流を監視すること
ができる。

さらに電極５の代りに温度感知器を設けること
もできる。つまり測定相で、収集された燃料−成
分が燃焼する際に起る温度上昇を決定することが
できる。

さらに電気フイルタの代りに排気が燃料−成分
が堆積する多孔性のセラミツク体を貫通するセラ
ミツクフイルタを設けることもできる。簡単の為
に全般的に加熱装置についてだけ説明した。しか
しオイルバーナの使用されるあらゆる種類の燃焼
装置について適用されるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は収集された燃料−成分を測定するため
の探触器を有する電気フイルタの縦断図、第２図
は第１図の線−に沿つた断面図、第３図は装
置の回路図、第４図は純粋の炭素でフイルタを被
つた場合の探触器−電流の時間経過、第５図は炭
化水素−化学物で被つた場合の探触器−電流の時
間経過および第６図は最良に調整されたバーナか
ら発生する排気ガスのろ過後の探触器−電流の時
間経過を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱装置の排気ガス中の不燃の燃料成分を検
   出するための方法において、 ２個の電極５，６間における絶縁体４の収集面
   ４ｂに不燃の燃料成分を収集し、 収集された前記燃料成分の量に対応する導電度
   に依存する電気信号を前記電極により発生させ、 収集された前記燃料成分を周期的に燃焼させる
   ために、加熱抵抗器６により収集面４ｂを加熱す
   ることを特徴とする方法。 ２ 非導電性の燃料成分を導電性に変換するため
   に加熱抵抗器６により収集面４ｂを加熱すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 収集された燃料成分の量を表わす電気信号が
   予め定めた限界値を越えると警報信号を発生させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の方法。