JP2000161658A - 燃焼装置の不完全燃焼検出装置 - Google Patents

燃焼装置の不完全燃焼検出装置

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JP2000161658A
JP2000161658A JP10331736A JP33173698A JP2000161658A JP 2000161658 A JP2000161658 A JP 2000161658A JP 10331736 A JP10331736 A JP 10331736A JP 33173698 A JP33173698 A JP 33173698A JP 2000161658 A JP2000161658 A JP 2000161658A
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combustion
incomplete
sensor
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incomplete combustion
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Kazuya Kamata
和也 鎌田
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Rinnai Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/12Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion

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Abstract

(57)【要約】 【課題】コストを増加させることなく増幅手段の異常を
容易に検出することができる燃焼装置の不完全燃焼検出
装置を提供する。 【解決手段】燃焼装置に設けられたCOセンサ20と、
COセンサ20の出力を増幅する増幅手段25と、増幅
手段25のCO濃度出力により燃焼装置の不完全燃焼を
判定する不完全燃焼監視手段22と、不完全燃焼監視手
段22の判定に基づいて燃焼装置の燃焼運転を制御する
燃焼制御手段19とを備える。不完全燃焼監視手段22
は、バーナへの点火直後から所定時間以内に、増幅手段
25からのCO濃度出力を採取し、CO濃度出力が所定
値未満のとき燃焼装置の燃焼運転を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置の燃焼に
より発生するCOを検知して不完全燃焼を検出する燃焼
装置の不完全燃焼検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バーナを備える燃焼装置において
は、バーナ燃焼時の不完全燃焼を検出するために、不完
全燃焼検出装置が設けられる。この種の不完全燃焼検出
装置は、バーナが収容された燃焼室の排気通路に設けら
れるCOセンサと、該COセンサの出力を所定の倍率に
増幅すると共に、所定のCO濃度のときに所定の電圧と
なるようにオフセット電圧を調整してCO濃度出力を生
成する増幅手段とを備えている。更に、不完全燃焼検出
装置は、該増幅手段を介して出力される前記COセンサ
からのCO濃度出力により前記燃焼装置の不完全燃焼を
判定する不完全燃焼監視手段と、該不完全燃焼監視手段
の判定に基づいて前記燃焼装置の燃焼運転を制御する燃
焼制御手段とを備えている。
【0003】このように構成された不完全燃焼検出装置
により、燃焼制御手段は不完全燃焼監視手段により検出
されたCO濃度に応じて燃焼運転を制御することがで
き、具体的には、燃焼時に所定量以上のCOが発生した
場合に不完全燃焼とみなして燃焼運転を停止するといっ
た制御を行うことができる。
【0004】しかし、この種の不完全燃焼検出装置にお
いて、前記増幅手段が故障した場合には、例えば前記C
Oセンサ出力が増幅されず、正確なCO濃度出力を生成
することができなくなる不都合がある。そして、前記増
幅手段の故障によって正確なCO濃度出力が得られない
と、不完全燃焼監視手段による不完全燃焼の監視が困難
となり、場合によっては、不完全燃焼であっても燃焼装
置の燃焼運転が継続されるおそれがある。
【0005】また、前記増幅手段の故障を検出する手段
を設けて、増幅手段の作動状態を監視することが考えら
れるが、部品点数が増加すると共に製造効率が低下しコ
ストが増加する不都合がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は、コストを増加させることなく増幅手段の
異常を容易に検出することができる燃焼装置の不完全燃
焼検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、バーナを備える燃焼装置に設けられた
COセンサと、該COセンサからの出力を所定倍に増幅
する増幅手段と、該増幅手段を介して出力される前記C
OセンサからのCO濃度出力により前記燃焼装置の不完
全燃焼を判定する不完全燃焼監視手段と、該不完全燃焼
監視手段の判定に基づいて前記燃焼装置の燃焼運転を制
御する燃焼制御手段とを備える不完全燃焼検出装置にお
いて、前記不完全燃焼監視手段は、前記バーナへの点火
直後から所定時間以内に、前記増幅手段からのCO濃度
出力を採取し、該CO濃度出力が所定値未満のとき前記
燃焼装置の燃焼運転を停止させることを特徴とする。
【0008】バーナへの点火が行われて着火するときに
は、バーナの燃焼状態が不安定であり、数秒間(1〜2
秒)ではあるがバーナからCOが燃焼安定時より多量に
発生することは周知である。そして通常は、このあと直
ちにバーナの燃焼状態が安定するので、COの発生も少
量となる。そのため、一般には、バーナへの点火直後か
ら所定時間(COの発生が安定する時間)が経過するま
では、このときのCO濃度出力に基づく不完全燃焼監視
手段による不完全燃焼の監視は行わず、バーナの燃焼状
態が安定してから当該監視が行われる。こうすること
で、バーナの正常な燃焼が得られるにもかかわらず、燃
焼初期の一時的なCOの発生により不完全燃焼とみなさ
れて燃焼運転が停止されることを防止している。
【0009】本発明は、バーナへの点火により一時的に
発生するCOを利用して増幅手段の異常を検出する。即
ち、COセンサはこの時発生するCOを検知しており、
増幅手段はCOを検知したCOセンサの出力に応じたC
O濃度出力を出力する。このときのCO濃度出力は、増
幅手段が正常であれば大となり、増幅手段に異常があれ
ばCOセンサの出力が十分に増幅されないために小とな
る。そこで、前記不完全燃焼監視手段は、このときのC
O濃度出力が所定値未満のとき増幅手段に異常があると
みなし、前記燃焼装置の燃焼運転を停止させる。
【0010】このように、本発明によれば、増幅手段の
異常を検出するための手段を設けることなく、既存の前
記不完全燃焼監視手段により容易に増幅手段の異常を検
出することができる。また、増幅手段の異常検出は、
バーナへの点火直後から所定時間以内といった燃焼運転
初期に一時的に発生するCOを利用して行われるので、
増幅手段の異常を早期に検出することができ、増幅手段
の異常により不完全燃焼であっても燃焼装置の燃焼運転
が継続されるといった事態を未然に防止することができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図1は本実施形態の不完全燃焼検出装置
を備える給湯器を模式的に示す説明図、図2は本実施形
態の不完全燃焼検出装置の構成を示すブロック図であ
る。
【0012】図1に示すように、給湯器1は、燃焼装置
2と、該燃焼装置2を制御するコントローラ3とを備え
ている。
【0013】前記燃焼装置2は、吸気口4と排気口5と
が形成された燃焼ハウジング6と、該燃焼ハウジング6
内に収容されたガスバーナ7とを備えており、該ガスバ
ーナ7の上方には、内部に加熱される水が導通する熱交
換器8が配設されている。また、燃焼装置2は、熱交換
器8の水供給管9に設けられている水量調整器10、水
量センサ11、湯温センサ12、ガスバーナ7へのガス
供給管13に設けられている元ガス電磁弁14、主電磁
弁15、ガバナ式ガス比例電磁弁16、及び、ガスバー
ナ7に設けられた点火器17、フレームロッド18等を
備えている。
【0014】前記コントローラ3は、前記燃焼装置2の
燃焼運転を制御する燃焼制御手段19と、前記排気口5
に設けられたCOセンサ20に接続されて本発明の不完
全燃焼検出装置を構成するCOセンサ制御手段21及び
不完全燃焼監視手段22とを備え、マイクロコンピュー
タ及び複数の電子部品により構成されている。
【0015】前記COセンサ20は、図示しないCO検
出用素子を備え、COを検知すると、そのときのCO濃
度に応じて抵抗値が変化するものが採用されている。
【0016】前記COセンサ制御手段21は、図2に示
すように、定電圧印加回路23と、温度補償回路24
と、本発明の増幅手段である増幅回路25とを備えてい
る。定電圧印加回路23は、所定の電圧をCOセンサ2
0に印加して該COセンサ20を作動させるものであ
る。温度補償回路24は、COセンサ20の温度特性を
調整するものであり、COセンサ20のCO検出用素子
が周囲の温度変化の影響を受けて出力変動が過剰に大と
なることを防止するものである。
【0017】前記増幅回路25は、前記COセンサ20
から前記温度補償回路24を経て出力される電圧を増幅
し、更に、COセンサ20が検知するCO濃度が0ppm
のとき1Vが出力されるように(これを通常とする)オ
フセット電圧を調整してCO濃度出力電圧を出力する。
【0018】前記燃焼制御手段19は、図2に示すよう
に、点火器17による点火動作及びフレームロッド18
による炎検出動作を行うと共に、図2においては図示を
省略した元ガス電磁弁14、主電磁弁15、ガバナ式ガ
ス比例電磁弁16等のガス量制御を行う。また、該燃焼
制御手段19は、不完全燃焼監視手段22によるCOの
監視結果に応じてガスバーナ7の燃焼運転を制御する。
【0019】前記不完全燃焼監視手段22は、不完全燃
焼検出部26と増幅異常検出部27とを備えている。不
完全燃焼検出部26は、前記増幅回路25から出力され
たCO濃度出力電圧の1Vからの変動(増加)を監視
し、該CO濃度出力電圧が所定の電圧(例えば1.5
V)を越えたときCOの発生を検出して燃焼制御手段1
9に出力する。増幅異常検出部27は、前記CO濃度出
力電圧が誤差を考慮して1.2V未満であるとき増幅回路
25が異常であるとみなして燃焼制御手段19に出力す
る。燃焼制御手段19は、増幅異常検出部27からの出
力により燃焼運転を停止する。
【0020】次に、本発明の不完全燃焼検出装置の作動
を説明する。前記給湯器1は、電源が投入されると前記
コントローラ3に通電され前記定電圧印加回路23が作
動してCOセンサ20に所定の電圧(例えば2V)が印
加される。これによって、COセンサ20はCO検知が
可能な状態とされている。
【0021】前記給湯器1は、図示しないカラン等の給
湯栓が開弁されることにより前記水量センサ11(図1
参照)が作動し、ガスバーナ7の燃焼運転が開始され
る。即ち、図2に示すように、燃焼制御手段19によっ
て点火器17が作動されると共に前記元ガス電磁弁14
や主電磁弁15(図1参照)が開弁されて点火動作が行
われる。次いで、燃焼制御手段19により前記フレーム
ロッド18による炎検知動作が行われ、燃焼制御手段1
9は炎が検知されない場合に燃焼運転を停止させ、炎が
検知された場合に前記ガバナ式ガス比例電磁弁16(図
1参照)によるガス量の制御を行う。
【0022】このような、点火動作及び炎検知動作が行
われる運転初期には、ガスバーナ7への着火状態が不安
定となり数秒ではあるがCOが燃焼安定時より多量に発
生する。このとき発生したCOは、図2に示す前記CO
センサ20により検知され、該COセンサ20からの出
力は温度補償回路24を介して前記増幅回路25に入力
される。そこで、ガスバーナ7に着火した直後(前記フ
レームロッド18によって炎が検知された直後)に、前
記不完全燃焼監視手段22の前記増幅異常検出部27を
作動させ、前記増幅回路25から出力されたCO濃度出
力が1.2V未満であるときには燃焼制御手段19を介し
て燃焼運転を停止させる。即ち、前述したように、前記
増幅回路25はCO濃度が0ppm のとき1VがCO濃度
出力として出力されるように設定されている。燃焼運転
初期にはCOが発生するので、増幅回路25からのCO
濃度出力は、増幅回路25が正常であれば1V(誤差分
を考慮した1.2V)より大きくなる。従って、このと
きのCO濃度出力が1.2Vより小である場合には、増
幅回路25の故障が考えられる。前記増幅異常検出部2
7は、このように、燃焼運転初期(前記ガスバーナ7へ
の点火直後から数秒間以内)のCO濃度出力により増幅
回路25の異常を検出する。
【0023】そして、前記増幅異常検出部27によって
増幅回路25が正常であると判断された場合には不完全
燃焼監視手段22は該増幅異常検出部27の作動を解除
する。これにより燃焼運転が継続され、次いで不完全燃
焼監視手段22は、所定時間経過した後、即ち燃焼が安
定した後に、前記不完全燃焼検出部26による不完全燃
焼の監視を行う。該不完全燃焼検出部26は、燃焼運転
中にCO濃度出力が所定の値(例えば1.5V)を上回
ったとき不完全燃焼が生じたとみなして前記燃焼制御手
段19を介して燃焼運転を停止させ、CO濃度出力が所
定の値以下であれば、燃焼運転を継続させる。
【0024】なお、本実施形態においては、前記フレー
ムロッド18によって炎が検知された直後に、前記不完
全燃焼監視手段22の前記増幅異常検出部27を作動さ
せるようにした。これによって、ガスバーナ7への点火
後に一時的に発生するCOが最大になる時期に増幅回路
25の異常を検出するようにしたが、本発明において
は、これに限るものではなく、ガスバーナ7への点火直
後から所定時間以内(燃焼が不安定でCOが多く発生し
ている時間内)であれば、前記増幅異常検出部27を作
動させて増幅回路25の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の不完全燃焼検出装置を備
える給湯器を模式的に示す説明図。
【図2】本実施形態の不完全燃焼検出装置の構成を示す
ブロック図。
【符号の説明】
2…燃焼装置、7…バーナ、19…燃焼制御手段、22
…不完全燃焼監視手段、20…COセンサ、25…増幅
手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バーナを備える燃焼装置に設けられたCO
    センサと、該COセンサからの出力を所定倍に増幅する
    増幅手段と、該増幅手段を介して出力される前記COセ
    ンサからのCO濃度出力により前記燃焼装置の不完全燃
    焼を判定する不完全燃焼監視手段と、該不完全燃焼監視
    手段の判定に基づいて前記燃焼装置の燃焼運転を制御す
    る燃焼制御手段とを備える不完全燃焼検出装置におい
    て、 前記不完全燃焼監視手段は、前記バーナへの点火直後か
    ら所定時間以内に、前記増幅手段からのCO濃度出力を
    採取し、該CO濃度出力が所定値未満のとき前記燃焼装
    置の燃焼運転を停止させることを特徴とする燃焼装置の
    不完全燃焼検出装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2446824A (en) * 2007-02-26 2008-08-27 Thermo Fisher Scientific Inc Apparatus and method for detecting incomplete combustion in a combustion analyser
EP2413137A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-01 Thermo Electron Manufacturing Ltd. Apparatus and method for combustion analysis of a sample

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