JPH09178174A - ガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼機器の排ガス中のＣＯ濃度を適正に判断
して、安全に燃焼ガス供給を停止させる。 【解決手段】 ＣＯ発生量の変化の大小異なる燃焼部分
を形成し、ＣＯセンサ９がＣＯ発生量の変化の大きいバ
ーナユニット３ａからの排ガスのＣＯ濃度を検出するこ
とで、ＣＯセンサ９の基準値を実際のＣＯ濃度より高く
設定できるため、検出精度を良くすることができ、安全
性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）検出に基づいてガス燃焼機器の燃焼を停止させる不
完全燃焼防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一酸化炭素中毒の原因となる
ガス燃焼機器の不完全燃焼を防止するために、ＣＯセン
サをバーナ下流の排ガス筒に設け、ＣＯセンサの出力に
応じて警報を発したり、ガス燃焼を停止させる安全装置
が知られている。例えば、特開平５−２６４４０号に提
案されたガス燃焼器の安全装置は、ＣＯセンサにより燃
焼排ガス中のＣＯ濃度を検出し、この濃度が第１基準濃
度を越えた時に警報を発し、さらに排ガス再循環等によ
りＣＯ濃度がそのまま上昇して第２基準濃度を越えた場
合には、バーナへのガス供給流路を閉じて燃料ガス供給
を停止させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼機
器においては、ＣＯセンサを燃焼排ガス流路といった高
温下に配置しなければならないために、常温では高い検
出精度が得られるＣＯセンサでも燃焼時は低いＣＯ濃度
を正確に検出することができない。その為、本来３００
ｐｐｍ程度のＣＯ濃度なら正確に検出することができる
ＣＯセンサを用いても燃焼機器内の高温下では検出値が
ばらついてしまい、ＣＯ判定用基準濃度の設定が難しか
った。つまり、実際には基準値以下のＣＯ発生でも基準
値以上と誤判断して燃料ガス供給を停止したり、逆に基
準値以上のＣＯ発生でも基準値以下と誤判断してしまう
問題が有った。また、高温下でＣＯ濃度を正確に検出で
きるレベル（例えば１０００ｐｐｍ）まで判定用基準値
を上げることも安全上できない。

【０００４】本発明のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装
置は上記課題を解決し、燃焼機器の排ガス中のＣＯ濃度
を適正に検出して、安全に燃料ガス供給を停止させるこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置
は、燃焼用空気の供給量の低下や酸素濃度低下によるＣ
Ｏ発生量の変化率が小さい燃焼部分と、該燃焼部分より
燃焼量が小さくＣＯ発生量の変化率の大きい燃焼部分と
からなるバーナと、上記ＣＯ発生量の変化率が大きい燃
焼部分からの排ガスの経路上に設けられ、該排ガス中の
ＣＯ濃度を検出するＣＯセンサと、上記ＣＯセンサの検
出濃度が基準濃度を越えた場合、上記バーナへの燃料ガ
ス供給を停止させるガス供給停止手段とを備えたことを
要旨とする。

【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項２記載
のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、上記バーナ
は、複数のバーナユニットを並設して構成すると共に、
その一部のバーナユニットに対してＣＯ発生量の変化率
が大きくなるようにしたことを要旨とする。

【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項３記載
のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、上記バーナへ
の燃焼用空気の供給配分を変えることにより、ＣＯ発生
量の変化率の大小を設けたことを要旨とする。

【０００８】上記課題を解決する本発明の請求項４記載
のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、上記ＣＯ発生
量の変化率が大きい燃焼部分からの排ガスを上記ＣＯセ
ンサへ導くための排気通路を設けたことを要旨とする。

【０００９】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
ガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、燃焼用空気の供
給量や酸素濃度が低下するとＣＯを発生しやすくなる
が、ＣＯ発生量の変化率の大きい燃焼部分から発生した
排ガスは、ＣＯ発生量の変化率の小さい燃焼部分から発
生した排ガスよりＣＯ濃度が高くなる。前者の燃焼量が
小さいため、実際に問題となる機器全体としてのＣＯ濃
度は、後者のＣＯ濃度に近い値となるが、ＣＯセンサは
ＣＯ発生量の変化率の大きい燃焼部分からの排ガスの経
路上に設けられているため、実際の機器全体としてのＣ
Ｏ濃度より高い値を検出する。そのため、不完全燃焼を
判断するためのＣＯセンサの判定基準濃度を、機器から
排出される排ガスの実際のＣＯ濃度より高い値に設定す
ることができる。

【００１０】上記構成を有する本発明の請求項２記載の
ガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、ＣＯの発生量の
変化率の小さいバーナユニットと、ＣＯの発生量の変化
率の大きいバーナユニットとを並設することにより、Ｃ
Ｏを発生しやすい燃焼部分と、ＣＯを発生しにくい燃焼
部分とを簡単に形成することができる。

【００１１】上記構成を有する本発明の請求項３記載の
ガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、バーナユニット
を共通化し、燃焼用空気供給量の配分を変えることによ
り、ＣＯ発生量の変化率の大きい燃焼部分と、ＣＯ発生
量の変化率の小さい燃焼部分とを形成することができ、
また安価に構成できる。

【００１２】上記構成を有する本発明の請求項４記載の
ガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置は、ＣＯ発生量の変
化率が大きい燃焼部分からの排ガスが、セパレータによ
り他の燃焼部分からの排ガスと区分されてＣＯセンサへ
流れるため、ＣＯセンサはＣＯ発生量の変化率が大きい
燃焼部分からの排気ガスのＣＯ濃度をより多く検出す
る。そのためＣＯセンサは器具全体のＣＯ濃度より高い
値を検出するため、ＣＯセンサの判定基準濃度をより高
い値に設定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明のガス燃焼機器
の不完全燃焼防止装置の好適な実施例について説明す
る。図１は本発明の一実施例としての不完全燃焼防止装
置を備えた給湯器の概略構成図である。このガス給湯器
は、強制給気式給湯器であって、燃焼室を形成するケー
ス１と、ガス供給路２から供給されるガスを燃焼するガ
スバーナ３０と、ガスバーナ３０の燃焼により給水管４
から通水された水を加熱し、出湯管５に送り出す熱交換
器６と、燃焼により発生した排ガスを排気フード７を介
して外に送り出す通路となる排気筒８と、熱交換器６と
排気フード７との間で排ガスのＣＯ濃度を検出するＣＯ
センサ９と、ケース１の底部に設けられケース１内に燃
焼用空気を供給するファン１０と、燃焼用空気を整流す
る整流板１１と、燃焼制御を司どるコントローラ１２と
からなる。

【００１４】ガスバーナ３０は複数の同一バーナユニッ
ト３からなり、その中の一部のバーナユニット３（本実
施例では１番右端のバーナユニット３ａ）は、整流板１
１や図示しないダンパー（ガス噴出ノズルの周りで空気
吸入量を調整する開口部）により、１次空気及び２次空
気の供給を少なくし、酸素供給量の低下に対してＣＯ発
生量の変化率の大きい燃焼部分を形成する（以下、セン
シングバーナ３ａと呼ぶ）。そのため給気量及び酸素濃
度が正常であれば完全燃焼するが、それらが低下すると
センシングバーナ３ａからのＣＯ発生率が急激に高くな
る。しかし、全体に占めるセンシングバーナ３ａの燃焼
量の割合は低く、主な燃焼は他のバーナユニット（以
下、主バーナ３と呼ぶ）によるものであるため、全体と
してのＣＯ濃度は主バーナ３のみのＣＯ濃度と殆ど変ら
ない。

【００１５】ガス供給路２には元電磁弁１３と、比例電
磁弁１４と、メイン電磁弁１５とが直列に設けられてい
る。元電磁弁１３と、メイン電磁弁１５とはガス流路の
開閉のみを行なう弁、また比例電磁弁１４は制御信号に
応じた開度に設定されて所望のガス供給量に調整する制
御弁である。

【００１６】ＣＯセンサ９はセンシングバーナ３ａの直
上に設けられ、主バーナ３から発生する排ガスがＣＯセ
ンサ９側に回り込まないようにセパレータ１６を設け
る。そのためＣＯセンサ９は、センシングバーナ３ａか
ら発生する排ガスのＣＯ濃度のみを検出する。

【００１７】コントローラ１２は、図示しない周知の算
術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、
各種センサからの信号を入力する入力インタフェース
と、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力イン
タフェース等から構成される。そして、ＣＯセンサ９か
らの信号に基づいて、各電磁弁１３、１４、１５の開閉
を行なうだけでなく湯温制御，点火制御等をも併せて行
なうものであるが、本発明とは直接関係しないセンサ，
点火装置等に関しては、その説明，図示は省略する。

【００１８】図２は、コントローラ１２が実行する不完
全燃焼防止制御ルーチンを表すフローチャートであり、
点火動作にあわせて起動する。本ルーチンが起動する
と、図示しない点火装置によりガスバーナ３０へ点火し
て燃焼を開始する（Ｓ１）。ガスバーナ３０が燃焼する
と、ＣＯセンサ９はセンシングバーナ３ａの燃焼により
発生する排ガスのＣＯ濃度を検出する（Ｓ２）。

【００１９】給気量や酸素濃度が正常な場合には、主バ
ーナ３、センシングバーナ３ａ共に排ガスのＣＯ濃度は
低いため、ＣＯセンサ９は設定値未満を検出する（Ｓ
３：ＮＯ）。給気不足や酸素不足により燃焼状態が悪化
するにつれ、主バーナ３、センシングバーナ３ａ共に排
ガスのＣＯ濃度が上昇する。

【００２０】ここで図３に示すように、センシングバー
ナ３ａでのＣＯ濃度の推移ａは主バーナ３の推移ｂに比
べ急激に高くなるが、バーナ全体に占める割合は低いた
め、両バーナのトータルでのＣＯ濃度は主バーナ３の排
ガスのＣＯ濃度の推移ｂに近い値となる。しかしＣＯセ
ンサ９はセンシングバーナ３ａの排ガスのＣＯ濃度を検
出するため、トータルでのＣＯ濃度、つまり実際に問題
となるＣＯ濃度よりかなり高い値となる。そのため、Ｃ
Ｏ濃度を例えば３００ｐｐｍ以下に抑えたい場合、ＣＯ
センサ９の設定値はそれよりもっと高い値の、例えば２
０００ｐｐｍに設定する。ここで、ＣＯセンサ９の検出
誤差範囲が例えば２０００±５００ｐｐｍである場合を
考えると、ＣＯセンサ９はＡ１からＡ２までの範囲で設
定値と判定することになる。しかし、推移ｂは推移ａに
比べて変化が緩やかであるため、ＣＯセンサ９の誤差範
囲による推移ｂのＣＯ濃度の誤差範囲はＢ１からＢ２ま
でと狭くなり、トータルでのＣＯ濃度の誤差範囲も狭く
なる。したがって、低いＣＯ濃度を正確に検出すること
ができないＣＯセンサ９を使用しても、バーナ３０のト
ータルでのＣＯ濃度を低く抑えつつ、ＣＯセンサ９の設
定値を高いレベルに設定することで、トータルでのＣＯ
濃度を正確にとらえることができる。

【００２１】ＣＯ濃度が設定値以上になったことをＣＯ
センサ９が検出すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、元電磁弁１
３、比例電磁弁１４を閉じてバーナ３へのガスの供給を
停止し、図示しない報知部により異常表示を行なう（Ｓ
５）。

【００２２】以上の様に本実施例の不完全燃焼防止装置
を備えた給湯器によれば、ＣＯ濃度が低い時に正確な検
出ができないＣＯセンサを用いても、ＣＯ発生率の高い
バーナの排ガスのＣＯ濃度を検出することで、排ガスの
ＣＯ濃度を正確に検出することができる。従って極めて
安全性の高い不完全燃焼防止装置が実現できる。また、
バーナユニットを兼用したため、コストが安く、製造も
容易となる。

【００２３】尚、本実施例においては、燃焼用空気の供
給配分を変えることでＣＯ発生量の変化率の大小異なる
燃焼部分を形成するが、例えばブンゼン式バーナと全一
次式バーナといった具合に種類の異なるバーナを用いて
もよく、また同じ種類のバーナでその炎口の面積を変え
てもよい。また、複数のバーナユニットで構成せず、単
一のバーナの一部について、給気量や酸素濃度の低下に
対するＣＯ発生量の変化率を大きくするようにしてもよ
い。また本実施例では、ＣＯセンサがセンシングバーナ
の排気ガスのＣＯ濃度のみを検出するために排気通路を
設けたが、排気通路を設けず、単にＣＯセンサをＣＯが
発生しやすいバーナの排ガス経路側に設置してもよく、
また排気ガスが混ざるのを防ぐために、セパレータを更
にバーナ側まで延長してもよい。また、ＣＯ濃度が設定
値以上になった時、ガスの供給を停止する前に、ファン
回転数を増加して燃焼性の改善を行なう等の制御手段を
とってもよい。

【００２４】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば給湯器に限らず、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置によれば、Ｃ
ＯセンサがＣＯ発生量の変化率の大きい燃焼部分からの
排ガスのＣＯ濃度を検出するため、ＣＯセンサの基準濃
度を実際のＣＯ濃度より高い値に設定することができ
る。そのため、低いＣＯ濃度での検出誤差が大きいＣＯ
センサを用いてもＣＯ濃度を正確に検出し、確実に不完
全燃焼を防止することができ、安全性が高い。

【００２６】更に、本発明の請求項２記載のガス燃焼機
器の不完全燃焼防止装置によれば、ＣＯの発生量の変化
率の小さいバーナユニットと、ＣＯの発生量の変化率の
大きいバーナユニットとを並設することにより、ＣＯを
発生しやすい燃焼部分と、ＣＯを発生しにくい燃焼部分
とを簡単に形成することができるため、製造が容易とな
る。

【００２７】更に、本発明の請求項３記載のガス燃焼機
器の不完全燃焼防止装置によれば、バーナユニットを共
通化し、空気供給量の配分を変えることにより、ＣＯ発
生量の変化率の大きい燃焼部分と、ＣＯ発生量の変化率
の小さい燃焼部分とを形成するためコストが安く、しか
も製造が容易である。

【００２８】更に、本発明の請求項４記載のガス燃焼機
器の不完全燃焼防止装置によれば、ＣＯ発生量の変化率
が大きい燃焼部分からの排ガスが、セパレータにより他
の燃焼部分からの排ガスと区分されてＣＯセンサへ流れ
るため、ＣＯセンサの基準濃度をより高い値に設定する
ことができ、検出精度がより正確になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例としての不完全燃焼防止装置を備え
た給湯器の概略構成図である。

【図２】 コントローラが実行する不完全燃焼防止制御
ルーチンを表すフローチャートである。

【図３】 各バーナから発生する排ガスのＣＯ濃度を表
すグラフである。

【符号の説明】

１…ケース、 ２…ガス供給路、 ９…ＣＯセンサ、
１０…ファン、１１…整流板、 １２…コントローラ、
３０…ガスバーナ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気の供給量の低下や酸素濃度低
   下によるＣＯ発生量の変化率の小さい燃焼部分と、該燃
   焼部分より燃焼量が小さくＣＯ発生量の変化率の大きい
   燃焼部分とからなるバーナと、 上記ＣＯ発生量の変化率が大きい燃焼部分からの排ガス
   の経路上に設けられ、該排ガス中のＣＯ濃度を検出する
   ＣＯセンサと、 上記ＣＯセンサの検出濃度が基準濃度を越えた場合、上
   記バーナへの燃料ガス供給を停止させるガス供給停止手
   段とを備えたことを特徴とするガス燃焼機器の不完全燃
   焼防止装置。
2. 【請求項２】 上記バーナは、複数のバーナユニットを
   並設して構成すると共に、その一部のバーナユニットに
   対してＣＯ発生量の変化率が大きくなるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載のガス燃焼機器の不完全燃焼
   防止装置。
3. 【請求項３】 上記バーナは、同一のバーナユニットを
   複数並設して構成し、その一部のバーナユニットへの燃
   焼用空気の供給配分を少なくすることにより、ＣＯ発生
   量の変化率の大小を設けたことを特徴とする請求項２記
   載のガス燃焼機器の不完全燃焼防止装置。
4. 【請求項４】 上記ＣＯ発生量の変化率が大きい燃焼部
   分からの排ガスを、他の燃焼部分からの排ガスと区分し
   て、上記ＣＯセンサへ導くためのセパレータを設けたこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３記載のガス燃焼機器
   の不完全燃焼防止装置。