JP2665136B2 - 燃焼機器の不完全燃焼検出装置 - Google Patents

燃焼機器の不完全燃焼検出装置

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JP2665136B2
JP2665136B2 JP5270061A JP27006193A JP2665136B2 JP 2665136 B2 JP2665136 B2 JP 2665136B2 JP 5270061 A JP5270061 A JP 5270061A JP 27006193 A JP27006193 A JP 27006193A JP 2665136 B2 JP2665136 B2 JP 2665136B2
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N2900/05001Measuring CO content in flue gas

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機器、特に給湯器
におけるCOセンサを利用した不完全燃焼検出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置においては、給湯器
の燃焼室に接続される排気通路にCOセンサが設けら
れ、COセンサの出力により燃焼室内に備えるバーナの
不完全燃焼を判定する不完全燃焼判定手段が設けられ
る。
【0003】また、COセンサは給湯器の電源コードが
電源に接続されると同時にCOセンサにも電源が投入さ
れる。これによりCOセンサは常に通電状態でCO濃度
の検出が可能となっている。同時に、このときのCOセ
ンサの出力により不完全燃焼判定手段は常に不完全燃焼
の判定動作を行っている。不完全燃焼判定手段はバーナ
の燃焼状態が不完全燃焼であると判断すると即座に給湯
器の運転を停止させる。なお、通常COセンサは内部に
ヒータを備えて該内部ヒータに通電されることによりセ
ンサ自身を400℃程度に加熱し、この加熱状態でCO
濃度の検出が可能となる。
【0004】このため、COセンサは常時通電され加熱
されているので、通常、耐用年数は3年程度であり、燃
焼機器の使用が可能なうちにCOセンサが使用できなく
なる不都合がある。
【0005】そこで、給湯器の運転を開始してバーナが
燃焼を行っている間にのみCOセンサの通電を行うこと
が考えられる。CO濃度の検出が必要となるのはバーナ
が燃焼を開始した時点からバーナが消火されるまでの間
であるからである。これにより、COセンサの通電時間
を短縮することができ、よってCOセンサの耐用年数を
延長することができる。
【0006】しかし、このように、給湯器の運転を開始
してバーナが燃焼を行うときにCOセンサへの通電を行
うようにすると、バーナが燃焼を行う度に必ずCOセン
サの内部ヒータによる温度上昇期を経る。COセンサは
通電直後の内部ヒータの温度上昇期においては正確なC
O濃度の検出が困難となる。この状態で不完全燃焼判定
手段が不完全燃焼の判定動作を行うと、COセンサの不
安定な出力により、不完全燃焼の判定動作も不正確なも
のとなり、例えば、バーナが燃焼を開始した時点でCO
センサから不正確なCO検出信号が不完全燃焼判定手段
に送られ、不完全燃焼判定手段が不完全燃焼と誤判定し
て給湯器の運転が停止する等のように、円滑な給湯器の
運転を阻害するおそれがある。
【0007】また、前記COセンサは給湯器の運転によ
ってその表面に煤や埃またはCO等が付着し、正確なC
O濃度の検出が困難となるだけでなく、COセンサの寿
命を短くする不都合がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消するためになされたものであり、COセンサの耐
用年数を長くすると共に、正確な不完全燃焼の判定を行
うことができる不完全燃焼検出装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【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、燃焼室内に設けられたバーナと、該バー
ナに燃料を供給する燃料供給手段と、前記バーナに着火
する着火手段と、前記燃焼室の下流側に設けられた排気
通路とを備える燃焼機器に設けられ、前記排気通路内に
設けられたCOセンサと、該COセンサの出力により前
記燃焼機器の不完全燃焼を判定する不完全燃焼判定手段
と、該不完全燃焼判定手段の判定に基づいて前記燃焼機
器の燃焼状態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、前記燃焼機器の運転開始後にC
Oセンサの通電を開始してCOセンサを動作可能な温度
に加熱させ、前記燃焼機器の運転が終了するまでにCO
センサへの通電を停止するCOセンサ制御手段を設け、
該COセンサ制御手段は、COセンサの通電を開始した
後、COセンサが動作可能な温度に到達した後に更に該
COセンサの温度を上昇させてCOセンサのセルフクリ
ーニングを行い、前記不完全燃焼判定手段は、前記セル
フクリーニングが終了した後に不完全燃焼の判定を開始
することを特徴とする。
【0010】
【0011】
【作用】本発明によれば、前記COセンサ制御手段によ
り、前記燃焼機器の運転中にのみCOセンサに通電す
る。更に、COセンサへの通電直後から該COセンサの
温度が動作可能な温度に到達した後にCOセンサのセル
フクリーニングを行う。セルフクリーニングは、例え
ば、温度を500℃程度に加熱して表面に付着する煤や
埃またはCO等を消滅させる。そして、このセルフクリ
ーニングの完了後に前記不完全燃焼判定手段が判定を開
始するので、正確に不完全燃焼状態を判定することが可
能となる。
【0012】
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図を参照して説明
する。図1は本実施例を設けた給湯器の説明的断面図、
図2は本実施例の作動を説明するためのフローチャート
図、図3は図2の一部の作動を説明するためのフローチ
ャート図である。
【0014】図1に示すように、強制燃焼式ガス給湯器
Aは、燃焼ハウジング1内に燃焼を行うガスバーナー2
を配し、燃焼ファン3で燃焼ハウジング1にガスバーナ
ー2の燃焼用空気Xを供給している。また、給湯器A
は、燃焼制御装置4によりガスバーナー2へのガス供
給、ガスバーナー2の点火、燃焼ファン3の制御がなさ
れる。燃焼ハウジング1は、下方に燃焼用空気Xの導入
口(図示せず)を、上方に燃焼排ガスZを外部に排出す
る排出口6をそれぞれ設けている。また、燃焼ハウジン
グ1内のガスバーナー2の上方には熱交換器7が配設さ
れている。ガスバーナー2は、炎を形成するバーナー群
8と、バーナー群8の下方に位置し噴出口9を有するノ
ズル管10とからなる。また、このガスバーナー2には
ガス管11を通して燃料ガスYが供給される。燃焼ファ
ン3はターボ型の羽根を備える。
【0015】燃焼制御装置4は、水量調整器12、水量
センサ13、湯温サーミスター14、元ガス電磁弁1
5、主電磁弁16、ガバナ式ガス比例電磁弁17、イグ
ナイタ18、フレームロッド19、COセンサ20とこ
れらを制御するコントローラ21とからなる。本発明の
不完全燃焼検出装置は、COセンサ20とコントローラ
21とから構成される。コントローラ21は、燃焼制御
手段22、COセンサ制御手段23、不完全燃焼判定手
段24を備えるマイクロコンピュータである。
【0016】次に、燃焼制御装置4のコントローラ21
の基本的作動を説明する。
【0017】コントローラ21は、給湯栓(図示せず)
の開状態を水量センサ13により検知して、燃焼制御手
段22により、元ガス電磁弁15、主電磁弁16、比例
電磁弁17を開くように制御し、ガスバーナー2に燃料
ガスを供給させ、燃焼ファン3を駆動し、ガスバーナー
2を燃焼させる。更に、フレームロッド19により炎が
検出されるとCOセンサ制御手段23によりCOセンサ
20に通電を開始する。
【0018】尚、COセンサ20への通電の開始は、水
量センサ13からON信号が出力された時であってもよ
く、そのタイミングは本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて適宜変更可能である。
【0019】また、コントローラ21は給湯栓が閉状態
になると、水量センサ13によりこれを検知して、燃焼
制御手段22により、元ガス電磁弁15、主電磁弁1
6、比例電磁弁17を閉じるように制御し、燃焼ファン
3を駆動停止してガスバーナー2は消火する。
【0020】コントローラ21は、ガスバーナー2の燃
焼中にCOセンサ20が所定の基準によりCO濃度を検
出したときには、不完全燃焼判定手段24により燃焼制
御手段22を動作させ、元ガス電磁弁15、主電磁弁1
6、比例電磁弁17を閉じるように制御し、燃焼ファン
3を駆動停止してガスバーナー2は消火する。更に、C
Oセンサ制御手段23によりCOセンサ20への通電を
停止する。
【0021】なお、本発明では、従来の技術に述べたよ
うにCOセンサ20の通電開始をできるだけ遅延させて
COセンサ20の寿命を延ばすために、バーナー2に点
火されガス量比例制御を行った直後にCOセンサ20へ
の通電を開始する。
【0022】次いで、図2に示すように、前記不完全燃
焼判定手段24が30秒タイマーをスタートさせる。そ
して30秒タイマーがタイムアップし、更に、前記CO
センサ制御手段23が20秒タイマーをスタートさせ、
この時間の間にCOセンサ20への通電電圧を上昇させ
てセルフクリーニングを行わせる。そして、20秒タイ
マーがタイムアップしたときに、前記不完全燃焼判定手
段24はその判定動作を開始する。
【0023】即ち、不完全燃焼判定手段24の不完全燃
焼の判定は、まず、COセンサ20への通電開始から3
0秒経過するまで遅延する。この遅延時間中においてC
Oセンサ20は、その内部ヒータ(図示せず)によって
加熱が完了し、正確なCO濃度の検出が可能となる。そ
して、更に、その後に20秒が経過するまでにセルフク
リーニングを行い、不完全燃焼判定手段24が確実に不
完全燃焼を判定することができるようにする。ここで、
本実施例においては前記遅延時間を30秒としたが、例
えば、温度上昇速度の早いCOセンサを使用する場合
は、更に短い遅延時間を設定してもよい。また、セルフ
クリーニングの時間もCOセンサ20の特性に応じて変
更してもよい。
【0024】これにより、COセンサが正確なCO濃度
の検出を可能とする状態となった後に不完全燃焼判定手
段24が不完全燃焼の判定を開始するので、正確に不完
全燃焼の判定を行うことができる。
【0025】このセルフクリーニングの動作を更に説明
すると、図3に示すように、前記不完全燃焼判定手段2
4の30秒タイマーがタイムアップした直後に、前記C
Oセンサ制御手段23が20秒タイマーをスタートさ
せ、20秒タイマーがタイムアップするまでの間にCO
センサ20のセルフクリーニングを行う。セルフクリー
ニングは、例えば、COセンサ20の内部ヒータを利用
してCOセンサ20全体を500℃程度に加熱してCO
センサ20の表面に付着する煤や埃またはCO等を蒸発
或いは燃焼させて消滅させる。これにより、COセンサ
20は正確にCO濃度が検出される状態を維持すること
ができ、しかも、COセンサ20の寿命を延長すること
ができる。
【0026】なお、本実施例におけるCOセンサ20の
セルフクリーニングは、給湯器Aの運転毎に行うように
されている。このため、図2及び図3に示すように、セ
ルフクリーニングを終了した時点で、セルフクリーニン
グを行ったことを判断するフラグをCOセンサ制御手段
23に設けた。これにより、ガス量比例制御から不完全
燃焼検出動作までのループ内で既にセルフクリーニング
を行ったことが確認されたとき、COセンサ制御手段2
3はセルフクリーニングをキャンセルする。そして、給
湯栓が閉状態になったとき、水量センサ13によりそれ
を検知した燃焼制御手段22がCOセンサ制御手段23
に信号を送り、COセンサ制御手段23はフラグを初期
状態に復帰させる。従って、再度給湯栓が開けられたと
きにはCOセンサ制御手段23はCOセンサ20のセル
フクリーニングを行う。また、図示しないが、給湯器の
運転後に所定時間毎(例えば10分毎)にセルフクリー
ニングを行うようにCOセンサ制御手段23によってC
Oセンサ20を制御してもよい。このときCOセンサ2
0のセルフクリーニング中には、不完全燃焼判定手段2
4による不完全燃焼検出動作を休止する。これにより、
セルフクリーニング中のCOセンサ20による不安定な
出力による不完全燃焼の誤判定を防止する。
【0027】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
は、COセンサに通電され、COセンサの温度が動作可
能な温度に到達した後に、更にCOセンサの温度を上昇
させることによって、該COセンサのセルフクリーニン
グを行う。その後、前記不完全燃焼判定手段が不完全燃
焼の判定を開始する。これにより、COセンサのセルフ
クリーニングを容易に行うことができ、しかも、COセ
ンサへの通電直後の不安定な出力を排除して、毎回の燃
焼機器の運転時に正確に不完全燃焼を判定することがで
きると共に、COセンサの寿命を延長することができ
る。 従って、本発明によれば、COセンサの耐用年数の
向上と、正確な不完全燃焼の判定が可能な不完全燃焼検
出装置を提供することができる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を設けた給湯器の説明的断面
図。
【図2】本実施例の作動を説明するためのフローチャー
ト図。
【図3】図2の一部の作動を説明するためのフローチャ
ート図。
【符号の説明】
A…給湯器(燃焼機器)、1…燃焼ハウジング(燃焼
室)、2…ガスバーナー(バーナー)、17…比例電磁
弁(燃料供給手段)、18…イグナイタ(着火手段)、
20…COセンサ、22…燃焼制御手段、23…COセ
ンサ制御手段、24…不完全燃焼判定手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室内に設けられたバーナと、該バーナ
    に燃料を供給する燃料供給手段と、前記バーナに着火す
    る着火手段と、前記燃焼室の下流側に設けられた排気通
    路とを備える燃焼機器に設けられ、前記排気通路内に設
    けられたCOセンサと、該COセンサの出力により前記
    燃焼機器の不完全燃焼を判定する不完全燃焼判定手段
    と、該不完全燃焼判定手段の判定に基づいて前記燃焼機
    器の燃焼状態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、前記燃焼機器の運転開始後にC
    Oセンサの通電を開始してCOセンサを動作可能な温度
    に加熱させ、前記燃焼機器の運転が終了するまでにCO
    センサへの通電を停止するCOセンサ制御手段を設け、
    該COセンサ制御手段は、COセンサの通電を開始した
    後、COセンサが動作可能な温度に到達した後に更に該
    COセンサの温度を上昇させてCOセンサのセルフクリ
    ーニングを行い、前記不完全燃焼判定手段は、前記セル
    フクリーニングが終了した後に不完全燃焼の判定を開始
    することを特徴とする燃焼機器の不完全燃焼検出装置。
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