JP2010175135A - Combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、CO等のガスセンサを備え不完全燃焼を検知して燃焼を停止する燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus that includes a gas sensor such as CO and detects incomplete combustion to stop combustion.
従来よりこの種のものでは、排気経路に攪拌ボックスを備え、この攪拌ボックスの側面にはCOセンサを内蔵したセンサボックスを設け、更にこのセンサボックスには、攪拌ボックスのほぼ中心部から排ガスを導入する導入管と流入口と、側面には排ガスを排出する流出口とが形成され、流速を抑えながらセンサボックス内でCO濃度を効率的に精度良く検知するものであった。 Conventionally, this type has a stirring box in the exhaust path, a sensor box with a built-in CO sensor is provided on the side of the stirring box, and exhaust gas is introduced into the sensor box from almost the center of the stirring box. The inlet pipe, the inlet, and the outlet for discharging the exhaust gas are formed on the side surfaces, and the CO concentration is efficiently and accurately detected in the sensor box while suppressing the flow rate.
ところでこの従来のものでは、一般的にはCOセンサはCOの検知を主目的として使用されるが、H2(水素)も同時に検知する。これはCOのみに反応するようにすると感度不足となる為、不完全燃焼時にCOと同時に発生するH2も検知することで感度不足を補うことが出来る。ガス・石油燃焼機器が不完全燃焼を起こした場合、排ガス中のCOとH2の比率がほぼ一定であると見なすことでCOとH2が混ざった排ガスでもCO単独の濃度を推測することが出来る。しかし、実際には排ガス中のCOとH2の比率は安定して一定ではなく、火力や不完全燃焼の発生原因の違いなどによってCOとH2の比率が変化する為、誤検知が発生しCO濃度が上昇していないのに停止したり、逆にCO濃度が上昇しているのに停止しないなどの危険な不具合が発生するものであった。 By the way, in this conventional apparatus, the CO sensor is generally used mainly for detecting CO, but also detects H2 (hydrogen) at the same time. Since this results in insufficient sensitivity when reacting only with CO, the lack of sensitivity can be compensated by detecting H2 generated simultaneously with CO during incomplete combustion. When the gas / petroleum combustion equipment causes incomplete combustion, it is possible to estimate the concentration of CO alone even in the exhaust gas in which CO and H2 are mixed by assuming that the ratio of CO and H2 in the exhaust gas is almost constant. However, in actuality, the ratio of CO and H2 in the exhaust gas is not stable and constant, and the ratio of CO and H2 changes due to differences in the cause of thermal power or incomplete combustion. However, there was a dangerous problem such as stopping even though the CO was not rising, or conversely not stopping even though the CO concentration was rising.
この発明は上記課題を解決する為に、特にその構成を、燃焼バーナの燃焼により発生した燃焼ガスを、熱交換器で熱交換し、熱交換後の排ガスを排気経路を介して排出するものに於いて、前記排気経路にはガスセンサが備えられ、このガスセンサは排気経路途中に形成された検知箱内に収納され、前記検知箱は縦方向の中央を仕切り板で仕切られて上室の分離室と下室の検知室の2室で構成され、分離室の側壁中央には排ガスの流入口を開口し、更にこの分離室の天板と仕切り板の中央には、前記流入口より小さく且つ両方が同じ大きさの排気口と連通口とが形成され、更に検知室には前記ガスセンサが位置し、この検知室の底板にはガス抜き用小孔を設けたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention particularly has a configuration in which the combustion gas generated by the combustion of the combustion burner is heat-exchanged by the heat exchanger, and the exhaust gas after the heat exchange is discharged through the exhaust path. The exhaust path is provided with a gas sensor, and the gas sensor is housed in a detection box formed in the middle of the exhaust path. The detection box is partitioned by a partition plate at the center in the vertical direction. And a detection chamber in the lower chamber, an exhaust gas inlet is opened in the center of the side wall of the separation chamber, and the center of the top plate and partition plate of the separation chamber is smaller than both of the inlets. Are formed with an exhaust port and a communication port of the same size, the gas sensor is located in the detection chamber, and a small hole for gas venting is provided in the bottom plate of the detection chamber.
以上のようにこの発明によれば、排ガス中のCOとH2をその比重の相違から容易に分離させて、COのみの濃度を誤検知することなく確実に検知出来、不完全燃焼を的確に察知して安全動作させるので、不完全燃焼が継続される危険性がなく、長期に渡って安心して使用出来るものである。 As described above, according to the present invention, CO and H2 in the exhaust gas can be easily separated from the difference in specific gravity, and the concentration of only CO can be detected reliably without erroneous detection, and incomplete combustion can be accurately detected. Therefore, there is no danger of incomplete combustion continuing, and it can be used safely for a long time.
次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
1は燃焼装置としての給湯機本体で、上端にガンタイプ式の燃焼バーナ2と燃焼ファン3を下向きに取り付けた燃焼室4が備えられており、更にこの燃焼室4内及び外周には燃焼バーナ2の排ガスの熱を流水と熱交換する熱交換器5が備えられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Reference numeral 1 denotes a water heater body as a combustion device, which is provided with a
6は燃焼室4の底部を一端に連通し燃焼音を消音するサイレンサで、他端には上部に放出口7を有する排気経路8が連通し、燃焼室4からの排ガスをサイレンサ6で、Uターンさせて排気経路8を介して放出口7から燃焼ファン3の送風力で排出するものである。
6 is a silencer that communicates the bottom of the
9は前記排気経路8に備えられ排ガス中のCO濃度を検知して不完全燃焼を防止する接触燃焼式のガスセンサで、このガスセンサ9は排気経路8途中に形成された検知箱10内に収納されている。
A contact combustion type gas sensor 9 is provided in the
前記検知箱10は、縦方向の中央を仕切り板11で仕切り、上下に同じ大きさの2室を造り、上室を分離室12とし下室を検知室13としているもので、分離室12の排気経路8側の側壁中央には排ガスの流入口14を1つ穴で開口し、更に分離室12の天板と仕切り板11の中央部には、前記流入口14より小さく且つ両方が同じ大きさの排気口15と連通口16とが1つ穴で形成され、又検知室13内には前記ガスセンサ9が一側壁を形成する排気経路8の壁面に取り付けられており、その底板にはガス抜き用小孔17が形成されている。
The
次に図3に示す電気回路のブロック図で説明すれば、給湯機本体1のマイコンからなる給湯制御回路18内に異常判定部19と計時用のタイマ20を設け、この異常判定部19にガスセンサ9を接続することで、通電時は常時異常判定部19からガスセンサ9に電圧が加えられると、ガスセンサ9は出力を異常判定部19に返すので、該異常判定部19ではこの出力を取り込み、予め設定記憶されている基準値と比較しこの基準値を越えている場合、タイマ20がカウントを開始して、10秒以上継続したことを条件として異常燃焼と判断し、異常判定部19から燃焼制御部21に信号が出力され、燃焼バーナ2の燃焼が停止されるものである。
Next, referring to the block diagram of the electric circuit shown in FIG. 3, an
次にこの一実施形態の作動について図4に示すフローチャートに従って説明すれば、今蛇口が開かれて流水が発生し燃焼制御部21が通電されると、燃焼バーナ2が燃焼を開始する(ステップ22)。
そしてこの燃焼室4での燃焼により熱交換器5が加熱されて、この熱交換器5内を流通する流水が温水となって適宜給湯されるものである。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4. When the faucet is now opened and running water is generated and the
Then, the
一方ガスセンサ9ではCO濃度の検知が開始されるが、一般に排ガスの成分は、主にN2(分子量28)、CO2(分子量44)、O2(分子量32)、これらの体積比で90%以上を占め、COやH2はごく微量であり、正常燃焼中であれば0.01%未満であり、COの分子量は28で排ガス中の大半の成分であるN2とほぼ同重量であるので、COは排ガス中にほぼ均一に分散している。しかし、H2の分子量は2であり、他のガス成分と比較してはるかに軽いため上昇しやすく、流れのない空間に存在すればH2は空間上方に集まることになる。この習性を利用して分離室12でCOとH2を分離し、H2の影響を最小限にすることが出来る。
On the other hand, the gas sensor 9 starts to detect the CO concentration. In general, exhaust gas components are mainly N2 (molecular weight 28), CO2 (molecular weight 44), O2 (molecular weight 32), and these volume ratios account for 90% or more. , CO and H2 are very small, less than 0.01% during normal combustion, and the molecular weight of CO is 28, which is almost the same weight as N2 which is the most component in the exhaust gas. Dispersed almost uniformly inside. However, the molecular weight of H2 is 2, which is much lighter than other gas components, so it is likely to rise, and if it exists in a space where there is no flow, H2 will collect above the space. Using this behavior, CO and H2 can be separated in the
そこでステップ23でCO濃度の検知が開始され、検知箱10の流入口14からは排ガスが分離室12に流入するが、この分離室12は流入口14より排気口15が小さいため、静圧で分離室12に流入した排ガスは一方的な流れにはならず、分離室12内で拡散しながら排気口15と流入口14にも逆流し排気経路8戻って行く、又排ガスは連通口16を通り検知室13にも拡散してガスセンサ9と反応する。この時、分離室12内で拡散された排ガス中のH2は他の排ガス成分に比べて軽量なため、多くは排気口15より出て行き、検知室13に流入するH2は常に少量で安定し、排ガス中のCOとH2の比率が大きく変動した場合でもガスセンサ9と反応するH2の量を減衰させることが出来、H2濃度変動の影響を受けにくく、CO濃度に依存した不完全燃焼防止装置を構築出来るものである。
Accordingly, detection of the CO concentration is started in
又分離室12に流入した排ガス中の比較的重いガス成分のN2(分子量28)、CO2(分子量44)、O2(分子量32)は、そのまま連通口16を介して検知室13内にその重みで落下するが、検知室13の底板のガス抜き用小孔17から排気経路8に抜けるので、検知室13内は重いガス成分によるよどみがなく、常にクリーンで良好な状態を維持することが出来るものである。
The relatively heavy gas components N2 (molecular weight 28), CO2 (molecular weight 44), and O2 (molecular weight 32) in the exhaust gas flowing into the
次にステップ24に進んでガスセンサ9で検知のCO濃度値Xが基準値Aここでは1000ppm以上かを判断し、NOでは異常がないのでステップ25に進み燃焼停止状態かを判断し、YESではステップ26で燃焼終了状態をそのまま維持させるもので、NOでは燃焼継続状態なのでステップ23に戻り再びCO濃度を検知するものであり、又ステップ24でCO濃度値Xが1000ppm以上でYESの場合は、ステップ27に進みタイマ20がカウントを開始し、異常検知時間がここでは10秒のT以上継続するかを判断し、NOではステップ23に戻り、YESでは危険状態なのでステップ28に進んで機器ロックアウトで燃焼を停止すると共に、この不完全燃焼状態での異常状態を報知するものである。
Next, the process proceeds to
従って、ガス成分の比重差を利用し、排ガス中のCO濃度を的確に検知して、不完全燃焼による危険を確実に防止することが出来、又この強制的な燃焼停止状態を不完全燃焼の原因が究明され修理が完了するまでロックするようにすれば安全性が更に向上するものである。 Therefore, it is possible to accurately detect the CO concentration in the exhaust gas by utilizing the difference in specific gravity of the gas components, and to reliably prevent the danger caused by incomplete combustion. If the cause is investigated and the lock is made until the repair is completed, the safety is further improved.
2 燃焼バーナ
5 熱交換器
8 排気経路
9 ガスセンサ
10 検知箱
11 仕切り板
12 分離室
13 検知室
14 流入口
15 排気口
16 連通口
17 ガス抜き用小孔
2
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JPH0814555A (en) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Harman Co Ltd | Unburnt gas concentration detector for combustion device |
JPH0814558A (en) * | 1994-04-28 | 1996-01-19 | Rinnai Corp | Combustion instrument |
JPH08320117A (en) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Paloma Ind Ltd | Gas combustor |
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