JPH09178175A

JPH09178175A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH09178175A
Application number: JP35022395A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kobayashi; 敏宏小林; Nobuyoshi Yokoyama; 信義横山
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼機器の不完全燃焼を検知してガス中毒を
防止する。【解決手段】燃焼中に一時的にバーナ１１の供給ガス
量に対する空気量の割合を低減し、ＣＯセンサ２１によ
りＣＯ濃度が基準値以上か否かを確認する不完全燃焼確
認手段と、基準値以上のＣＯ濃度が検出された場合、バ
ーナ１１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。

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燃
焼装置に関する。

【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。本発明の燃焼装置は上
記課題を解決し、燃焼器の排ガス中の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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１記載の燃焼装置は、燃料ガスを燃焼さ
せるバーナと、上記バーナへの供給ガス量に対応した設
定量の燃焼用空気を上記バーナへ供給する空気量制御手
段と、上記バーナの排ガス通路に設けられ排ガス中のＣ
Ｏ濃度を検出するＣＯセンサと、燃焼中に一時的に上記
バーナの供給ガス量に対する空気量の割合を減らすと共
に、その時の上記ＣＯセンサによる検出ＣＯ濃度が基準
値以上か否かを確認する不完全燃焼確認手段と、上記基
準値以上のＣＯ濃度が検出された場合、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。

【０００５】また、本発明の請求項２記載の燃焼装置
は、上記不完全燃焼確認手段は、燃焼中に時間間隔をあ
けて繰り返し行なうことを要旨とする。

【０００６】また、本発明の請求項３記載の燃焼装置
は、上記不完全燃焼確認手段は、バーナへの空気量を設
定量より減らす、あるいはガス供給量を増やすことによ
ってバーナへの供給ガス量に対する空気量の割合を低減
することを要旨とする。

【０００７】上記構成を有する本発明の燃焼装置は、燃
焼中に一時的にバーナの供給ガス量に対する空気量の割
合を減らし、不完全燃焼する方向に動作させる。この
時、一時的に排ガス中のＣＯ濃度は上昇する。従って、
この上昇したＣＯ濃度に基づいて不完全燃焼を判断する
ため、ＣＯセンサの判定基準値を高く設定しておくこと
ができる。例えば、通常運転時の排ガス中のＣＯ濃度を
３００ｐｐｍ以下に抑えたい場合であっても、一時的に
バーナの供給ガス量に対する空気量の割合を減らすこと
で１０００ｐｐｍを判定基準とすることができる。

【０００８】また、請求項２記載の燃焼装置は、燃焼中
に時間間隔をあけて繰り返し行なうので、フィン詰り等
による機器の経時変化だけでなく突発的な逆風圧等によ
り生じる不完全燃焼も含めて、燃焼期間中全てにおいて
生じる不完全燃焼を予め検出できる。

【０００９】また、本発明の請求項３記載の燃焼装置
は、供給ガス量を変えずに空気量を減らし、または空気
量を変えずにガス量を増加させるといった簡単な構成な
ので容易に実施できる。

【００１０】

【発明の実施形態】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、以下本発明の燃焼装置の好適
な実施例について説明する。図１は、一実施例としての
不完全燃焼防止機能付き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１０と、ケース１０の下部に配設された
ガスバーナ１１と、ガスバーナ１１に燃料ガスを供給す
るガス供給路１４と、ガス供給路１４に配置した比例電
磁弁１３と、元電磁弁１２とが設けられる。また、元電
磁弁１２はガス流路の開閉のみを行なう弁であり、比例
電磁弁１３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。また、ケース１０
の底部にはファン１５が設けられ、ガス供給量に応じた
量の燃焼用空気を燃焼室２４内に供給する。

【００１１】ガスバーナ１１の上方には熱交換器１６が
配設され、給水管１７から通水された水をガスバーナ１
１での燃焼熱により加熱し、給湯管１８に送りだす。熱
交換器１６よりも上方のケース１０の上部はフード１９
を経て排気筒２０に連結される。そして、この排気筒２
０にＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ２１が装着される。

【００１２】また、給湯器の本体内にはこれらの燃焼制
御等を司どるコントローラ２３が設けられる。コントロ
ーラ２３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２１からの信号に基づいて、
電磁弁１２，１３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。また、燃焼排ガスは排気筒２５，
排気トップ２６を経て屋外へ排出される。

【００１３】図３は、コントローラ２３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、
点火操作にあわせて起動する。給湯栓が開けられて水流
を検知することにより給湯器の点火動作が開始され本ル
ーチンが起動すると、まずガスバーナ１１の炎を図示し
ないセンサにより検知する（Ｓ１０，ＹＥＳ）。これに
より、ガスバーナ１１への着火が確認されると点火イグ
ナイター（図示略）の放電を停止し（Ｓ１１）、湯温の
制御を開始する（Ｓ１２）。次に、現時点がＣＯ濃度検
出タイミングであるか否かを判断する（Ｓ１３）。本実
施例ではＣＯ検出を燃焼開始から１分後に行ないそれ以
後は１０分間隔で繰り返すものとし、その時期に有るか
否かを判断する。ＣＯ検出タイミングにある場合は（Ｓ
１３，ＹＥＳ）、ファンの回転数を下げてガス量に対す
る空気量の割合を１０％低減する（Ｓ１４）。回転数が
安定した時点でＣＯセンサ２１により排ガス中のＣＯ濃
度Ｎを検出し（Ｓ１５）、検出したＣＯ濃度Ｎとあらか
じめ設定された基準値Ａとを比較する（Ｓ１６）。この
時、検出ＣＯ濃度Ｎが基準値Ａ（例えば１０００ｐｐ
ｍ）を越えていれば（Ｓ１６，ＮＯ）元電磁弁１２を閉
じて（Ｓ１８）燃料ガスの供給を停止する。そして、報
知部（図示略）のブザーにより異常表示を報知する（Ｓ
１９）。また、検出ＣＯ濃度Ｎが、基準値Ａ（例えば１
０００ｐｐｍ）以下であれば（Ｓ１６，ＹＥＳ）ファン
回転数を元に戻してステップ１３に戻り燃焼を継続す
る。尚、燃焼中において給湯栓が閉じられた時点で燃焼
を停止して本ルーチンを終了する。上述したように、フ
ァン回転数を下げてＣＯ濃度を検出し、その時の高いレ
ベルのＣＯ濃度によって給湯器の不完全燃焼を確認判定
するので、燃焼時は低いＣＯ濃度を正確に検出すること
ができないＣＯセンサであっても確実にとらえることが
できる。

【００１４】図２に示すグラフは、所定の供給ガス量に
於ける給湯器の空気比（理論空気量に対する実際の空気
の割合）に対する排出ＣＯ濃度を表したものである。Ａ
点は正常燃焼が行なわれている場合であり、空燃比λ＝
１．８，排出ＣＯ濃度は３００ｐｐｍ以下である。そし
て、正常燃焼が行なわれている場合は、空燃比を減らし
ても（減らし巾Δλ）排出ＣＯ濃度はほとんど変らずに
Ｂ点で燃焼するが、不燃傾向にあるＣ点（λ＝１．４
５，排出ＣＯ濃度３００ｐｐｍ）においては、空燃比を
減らす（Δλ）と排出ＣＯ濃度は１０００ｐｐｍのＥ点
に達する。更に、Ｄ点（λ＝１．４，排出ＣＯ濃度３０
０ｐｐｍ以上）においては、空燃比を低減（Δλ）する
と排出ＣＯ濃度は１０００ｐｐｍを超えてしまう（Ｅ
点）。だから、器具のＣＯ排出を３００ｐｐｍ以下で抑
えたい場合においては、供給ガス量に対する空気量の割
合を減らして１０００ｐｐｍの検出基準値にできる。ま
た、正常燃焼をしている時は排出ＣＯ濃度の変化は殆ど
無いが、不燃傾向にある時の排出ＣＯ濃度は急激に高く
なる。従って、排出ＣＯ濃度１０００ｐｐｍは汎用のＣ
Ｏセンサで正確に検出できる濃度レベルである。従っ
て、１０００ｐｐｍを判定用基準濃度に設定しても実際
の燃焼（空燃比を低減しない燃焼）は排出ＣＯ濃度３０
０ｐｐｍ以上になることはない。その為、従来のよう
に、低いＣＯ濃度を判定用基準濃度に設定し、ＣＯセン
サの検出値がばらついて許容濃度以上であるにもかかわ
らず許容濃度以下と判断して不完全燃焼を継続すること
はない。

【００１５】また、ファン回転数を低減して燃焼させて
ＣＯ濃度を検出する時間は、１０秒程度であるので、こ
の時のＣＯの排出量は微々たるものである。以上、空気
量の低減を行なった場合について説明したが、空気量を
変えずに供給ガス量を変化させてもよく、同様の効果が
得られる。また、給湯器の排出ＣＯ濃度を常時検出し
て、ファン回転数を下げるまでもなく基準値を超えるＣ
Ｏ濃度が検出された場合は元電磁弁が閉じるようにして
もよい。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、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。例えば燃焼機器の不完全
燃焼確認を行なうのに空燃比を変えて排ガス中のＣＯ濃
度を検出したが可変ダンパを給排気系に設けて所定の開
度に閉じてもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に於
いて、種々なる態様で実施し得る事は勿論である。ま
た、給湯器に限ったことではない。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の燃焼装置によれば、一時的にバーナの供給ガス量
に対する空気量の割合を減らして、不完全燃焼確認をお
こなうのでＣＯ濃度を正確に検出できるレベルまで判定
用基準値を上げることができる。そのため、汎用のＣＯ
センサを用いても確実に不完全燃焼を検出できるので経
済的である。

【００１７】また、本発明の請求項２記載の燃焼装置に
よれば、燃焼中に時間間隔をあけて不完全燃焼の確認を
繰り返し行なうので、フィン詰り等による機器の経時変
化だけでなく排ガス再循環等による不完全燃焼も検出さ
れ、確実に安全な時期に燃焼停止ができるという優れた
効果を奏する。

【００１８】また、本発明の請求項３記載の燃焼装置に
よれば、供給ガス量を変えずに空気量を減らし、または
空気量を変えずにガス量を増加させるといった簡単な構
成で実施が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての燃焼装置の概略構成図であ
る。

【図２】一実施例としての燃焼装置の燃焼特性図であ
る。

【図３】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。

【符号の説明】

１０ケース１１ガスバーナ１２元電磁弁１３比例電磁弁１４ガス供給路２０排気筒２１ＣＯセンサ２３コントローラ２４燃焼室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガスを燃焼させるバーナと、上記バーナへの供給ガス量に対応した設定量の燃焼用空
気を上記バーナへ供給する空気量制御手段と、上記バーナの排ガス通路に設けられ排ガス中のＣＯ濃度
を検出するＣＯセンサと、燃焼中に一時的に上記バーナの供給ガス量に対する空気
量の割合を減らすと共に、その時の上記ＣＯセンサによ
る検出ＣＯ濃度が基準値以上か否かを確認する不完全燃
焼確認手段と、上記基準値以上のＣＯ濃度が検出された場合、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燃焼装置。
【請求項２】上記不完全燃焼確認手段は、燃焼中に時
間間隔をあけて繰り返し行なうことを特徴とする請求項
１記載の燃焼装置。
【請求項３】上記不完全燃焼確認手段は、バーナへの
空気量を設定量より減らす、あるいはガス供給量を増や
すことによってバーナへの供給ガス量に対する空気量の
割合を減らすことを特徴とする請求項１または２記載の
燃焼装置。