JP3558439B2 - Safe combustion device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス湯沸器など強制排気式(FE式)あるいは強制給排気式(FF式)のガス燃焼機器における安全燃焼装置に関し、さらに詳しくは、これらのガス燃焼機器における燃焼ガス排気系にその燃焼排ガス中の一酸化炭素(COガス)濃度を検知する一酸化炭素濃度検知センサ(COセンサ)を設けてそのCOセンサの出力信号値により不完全燃焼の招来を予見するようにした安全燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のガス燃焼機器においては、各種の燃焼方式のものが知られており、たとえば強制排気式(FE式)あるいは強制給排気式(FF式)のガス燃焼機器は、ガス器具の燃焼ガスを排出される排気管を外気に接する壁を貫通して屋外に出し、給排気用の送風ファンのより強制的に給排気を行う方式を採用する。
【0003】
このようなガス燃焼機器において、その燃焼ガス排気系にガスバーナによる燃焼排ガス中のCOセンサを設けてCOセンサからの出力信号値により燃焼状態が良好か否か、不完全燃焼を起こしていないか等を判断し、COセンサからの出力信号値により不完全燃焼が検知されれば、そのガス燃焼機器を安全に停止させるようにしたものはすでに存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来用いられているこの種のCOセンサの検出精度は悪く、通常採用されているCOセンサの検出能力は1000ppm±400ppm程度である。ところが一酸化炭素中毒により人命に危害が及ぶか否かのCO濃度の限界は300ppmという低いレベルにあり、従来のCOセンサの検出レベルでは、人命の生死に及ぶか否かの判断には遅いという問題が本来的にある。
【0005】
一方、COセンサの検出精度の良いものもある。たとえば、検出精度の良いものは、200〜250ppm程度の低濃度の検出レベルでのCO濃度の検出も可能である。しかしながら、この高性能のCOセンサは一般に常温環境の下での使用を意図したものであって、燃焼ガス排気系のような高温度(約200℃)の燃焼ガスが流れるような高温雰囲気の下での使用を意図したものではない。
【0006】
したがってこのような高性能のCOセンサを燃焼ガス排気系に設けてCO濃度を検出しようとしてもそのCOセンサの出力信号にノイズが入ってCO濃度を精度良く検出することができないという問題がある。
【0007】
本発明の解決しようとする課題は、CO濃度検出精度の良くない、たとえば検出レベルが1000ppm(±400ppm)程度のCOセンサを用いても人命に危険が及ぶレベルよりも低いCO濃度レベル(300ppm)での検出を可能とした安全燃焼装置を提供することにある。そしてこれにより部屋内のCO濃度の上昇による人命の危険を早めに察知し、燃焼機器使用上の安全性を担保せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の安全燃焼装置は、ガス燃焼機器の燃焼ガス排気系にその排気系を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検知手段を設け、空燃比を一時的に所定量下げたときの前記一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値と空燃比を下げる前の該一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値とを比較する一酸化炭素濃度出力比較手段と、該一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値の差あるいは変化率が所定値以上となったときに燃焼異常と判断する燃焼異常判定手段とを備えることを要旨とするものである。
【0009】
このように構成された安全燃焼装置によれば、ガス燃焼機器の燃焼ガス排気系に設けられる一酸化炭素濃度検知手段によりその排気系を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素濃度が検出されるが、そのガス燃焼機器の使用中に空燃比を一時的に下げたときの前記一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値と空燃比を下げる前の該一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値とが一酸化炭素濃度出力比較手段により比較され、その一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値の差あるいは変化率が所定値以上となったときに燃焼以上判定手段により燃焼異常と判断される。
【0010】
この場合に空燃比は、ガス燃焼機器に設けられる送風ファンの風量を変化させることにより、あるいは燃焼バーナのガス量を変化させることにより変えることができる。
そして送風ファンの風量を変化させて空燃比を変える場合には、その送風ファンの風量変化は前記一酸化炭素濃度検知手段による一酸化炭素濃度検出時のファン回転数に応じてそのファン回転数の低減割合を変化させ、燃焼バーナのガス量を変化させて空燃比を変える場合には、その燃焼バーナのガス量変化は前記一酸化炭素濃度検出手段による一酸化炭素濃度検出時のガス量に応じてそのガス量の割合を変化させるようにするとよい。
【0011】
また本発明の安全燃焼装置は、請求項6に記載のように、ガス燃焼機器の燃焼ガス排気系にその排気系を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検知手段を設け、空燃比を一時的に下げたときの前記一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値を基準出力値と比較する一酸化炭素濃度出力比較手段と、該一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値がその基準出力値以上となったときに燃焼異常と判断する燃焼異常判定手段とを備えることを要旨とするものである。
【0012】
この請求項6に記載の安全燃焼装置によれば、空燃比を一時的に下げたときの一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力が一酸化炭素濃度出力比較手段により値基準出力値と比較され、その一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値がその基準出力値以上となったときに燃焼異常判定手段により燃焼異常と判断される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の安全燃焼装置をガス湯沸器に適用した例を示している。この図1に示されるガス湯沸器10は強制給排気式(FF式)のもので、屋内の台所(キッチン)の壁などに取付けられる。
【0014】
そしてこのガス湯沸器10に供給される燃焼用の空気は外壁Wに設けられる給気口1を介して屋内へ導入され、またガス湯沸器10の燃焼ガスは外壁Wに貫挿される排気管2を介して屋外へ排気される。
このガス湯沸器10への燃焼用空気の導入、及び燃焼ガスの屋外への排気は、この湯沸器に設けられる給排気用の送風ファンによって強制的におこなわれるものである。
【0015】
そしてこのガス湯沸器10の排気管2の器具に近い部位にこの排気管2を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素(COガス)濃度を検出するCOセンサ3が設けられる。詳細は後述するが、このCOセンサ3からの出力信号によりこのガス湯沸器10に不完全燃焼が生じつつあるか否か、その燃焼状態が判断されることになる。
【0016】
図2は、図1に示したガス湯沸器10の概略構成を示している。このガス湯沸器10は、給水管12および出湯管14が配管された熱交換器16がケーシング18内に配設されると共に、その熱交換器16を加熱するガスバーナ20が配設されている。前記給水管12には水の流れおよびその流量を検知する水流スイッチ(流量センサ)22やその水の温度を検知する入水温サーミスタ24が設けられ、前記出湯管14には出湯温度を検知する出湯温サーミスタ28が設けられている。
【0017】
一方、前記ガスバーナ20のガス管路30には元電磁弁32、メイン電磁弁34およびガス量を連続的に変化させるガス比例弁36がそれぞれ設けられ、また、ガスバーナ20に燃焼用空気を供給するための送風ファン38が設けられている。そしてケーシング18に設けられる排気管2には図1の説明で述べたように、ガスバーナ20の燃焼によって生じる燃焼ガス中のCOガス濃度を検出するCOセンサ3が設けられている。
【0018】
かくしてこのガス湯沸器の運転を制御するバーナコントローラ40の入力側には水流スイッチ22、入水温サーミスタ24、出湯温サーミスタ28などの信号が入力されるほか、前述のCOセンサ3からの出力信号も入力される。またバーナコントローラ40の出力側にはガスバーナ20のガス比例弁36、送風ファン38のファンモータなどが接続されている。出湯管14の出湯口には給湯栓42が設けられている。またCOセンサ3からの検知信号により不完全燃焼が生じていることを警報器44もバーナコントローラ40に接続されいる。
【0019】
このように構成されたガス湯沸器10では、給湯栓42を開くことによって水流スイッチ(流量センサ)22がオンし、その信号をバーナコントローラ40で受信し、送風ファン38のファン駆動回路(図示せず)へ指令が送られることにより送風ファン38が回転し、ガスバーナ20へ燃焼用空気が供給される。
またバーナコントローラ40からの指令によりガスバーナ20の元電磁弁32、メイン電磁弁34、ガス比例弁36が順次開かれて燃焼ガスがガスバーナ20へ供給され、次いでイグナイタによる点火動作によってガスバーナ20が点火される。
【0020】
このガスバーナ20の点火初期動作段階では、給水管12を流れる水の温度がその給水管12に設けられる入水温サーミスタ22からの検知信号により把握され、バーナコントローラ40では出湯管14を流れる湯の出湯温度が設定温度に近づくようにガスバーナ20へ供給するガス量を調整するガス比例弁36の開度を調整する。
【0021】
そしてガスバーナ20の燃焼が安定状態になった以降は、出湯管14に設けられる出湯温サーミスタ28からの信号を受けてバーナコンローラ40ではガス比例弁36の比例弁電流回路と送風ファン38のファン駆動回路とへ信号を送り、そのガス比例弁36の開度と送風ファン38のファン回転数との比例制御を司ることによって出湯温度が設定温度に維持されるように運転の管理がなされる。
【0022】
このようなガス湯沸器10において、排気管2より排出される燃焼ガス中のCO濃度はその排気管2に設けられるCOセンサ3によって検知され、そのCOセンサ3の信号値はバーナコントローラ40へ送られる。バーナコントローラ40ではこのCOセンサ3からの出力信号値により燃焼ガス中のCO濃度を把握し、現在不完全燃焼を起こしているか、あるいは不完全燃焼を起こしつつあるか等を判断するものである。
【0023】
図3(A)は空燃比(λ)とCO出力信号値との関係を示している。横軸に空燃比λ、縦軸にCO出力信号値を採っている。ここに「空燃比」とは、ガスの完全燃焼に必要な理論空気量に対する実際に供給されている空気量の比をいう。この図に示されるように空燃比λが低いレベルにおいてCO出力信号値が急激に上昇する。これは空燃比λがある値より低くなると不完全燃焼を起こしCO濃度の上昇が急岐になることに因る。
【0024】
そこで本発明は、送風ファン38の回転数を一時的に下げてガスバーナ20への空気供給量を減らす、あるいはガス比例弁36の開度を大きくしてガス量を増やすことにより空燃比λを一時的に下げる。そしてその間にCOセンサ3からの出力信号値がどの程度上昇するかによって燃焼異常を早目に予見しようとするものである。
【0025】
たとえば、図3(A)において、空燃比λが比較的高いレベル(同図中、「A」領域)では空燃比λを一時的に下げてもCOセンサ3の出力信号値の変動はほとんど生じない。したがってこの空燃比λが「A」の領域では不完全燃焼が起こる気配は全くないことになる。
【0026】
これに対して図3(A)において空燃比λが比較的低いレベル(同図中、「B」領域)では空燃比λを一時的に下げるとCOセンサ3の出力信号値が大きく上昇しその変動幅は大きい。したがってこの空燃比λが「B」の領域では不完全燃焼を招来するおそれがあるといえる。
【0027】
図3(B)は、図3(A)との関係においてCOセンサ3の出力レベルとCO濃度との関係を示している。横軸COセンサ3の出力レベル、縦軸にCO濃度(ppm)を採っている。この図に示されるように、空燃比を一時的に下げたときのCOセンサ3の出力レベルの変動幅とCO濃度の上昇幅とは図3(B)の各センサ(イ)〜(ハ)の例からわかるように、各センサ(イ)〜(ハ)の検出感度に個体差が多少あってもいずれの場合もCOセンサの出力信号値の変化に対してCO濃度の上昇が検知されることになる。この点では空燃比λの低いレベルでは検出精度の良いCOセンサでも検出精度の悪いCOセンサでも大差ないことになる。
【0028】
図4は、このガス湯沸器に適用される安全燃焼装置の制御フローチャートである。このフローチャートでは不完全燃焼を予見するのに送風ファン38の回転数を変えることによって空燃比λを変える場合を示している。
初めにバーナコントローラ40ではガスバーナ20のガス量と送風ファン38の風量とから燃焼量が安定しているか否かを判断し(ステップ1、以下単に「S1」のように表記する。)、安定している(S1、「YES」)と判断されればCOセンサ3からの出力値(V)が読込まれる(S2)。
【0029】
次いで送風ファン38のファン回転数を下げ(S3)、そのファン回転数を下げた時点でタイマ(T)をスタートさせる(S4)。そして所定時間(T:例えば10秒間)経過した(S5、「YES」)時点でCOセンサ3からの出力値(V)が再び読込まれる(S6)。
【0030】
この回転数を下げる割合は、燃焼量に応じたファン設定回転数が大きいほど少なく設定する。例えば燃焼量大に対するファン回転数Nmax においては低減率n=10%、燃焼量中に対するファン回転数Nmid においては低減率n=30%、燃焼量小に対するファン回転数Nmin においては低減率n=50%とする。
【0031】
そこでコントローラ40では2つの読込まれたCOセンサ3からの出力値V、Vの値の差(V−V)と所定値Vr とを比較し、COセンサ3により読込まれた出力値の差V−Vが所定値Vr よりも小さい(V−V≦Vr )と判断されれば(S7、「YES」)、不完全燃焼が予測されないということになる。
【0032】
そこでファン回転数を元に戻し(S8)、再びタイマ(T)をスタートさせて(S9)、所定時間(T)経過後(S10、「YES」)に再びフローチャートを繰り返す。この制御フローチャートは大体10分間隔ぐらいで繰り返される。
【0033】
一方前述のS7において、COセンサ3により読込まれた2つの出力値V、Vの差(V−V)が所定値Vr よりも大きい(V−V≧Vr )と判断されれば(S7、「NO」)、近々不完全燃焼が生じることが予測されるとの判断がなされる(S11)。この場合には警報器44により器具使用者へ不完全燃焼が生じる傾向にある旨の注意が喚起される。
【0034】
このようにガスバーナの安定燃焼状態において空燃比λを一時的にさげたとき(この実施例では送風ファンの回転数を下げることにより空燃比を下げている)の、COセンサからの出力値の変化をみることにより不完全燃焼が予見されるものである。そして短時間におけるCO濃度の変化をとらえているためCOセンサ素子の外乱影響の変化が少なくなりCO濃度差を正確に検出できる。
この空燃比λを一時的に下げる手段としては、上記実施例のように送風ファン38の回転数を下げることのほか、ガスバーナ20のガス比例弁36の開度を大きくしてガス量を増やすものであってもよい。
【0035】
そして送風ファンの風量を変化させて空燃比を変える場合には、その送風ファンの風量変化はCOセンサ3によるCO濃度検出時のファン回転数に応じてそのファン回転数の低減割合を変化されるようにするとよい。またガスバーナのガス量を変化させて空燃比を変える場合には、そのガスバーナのガス量変化はCOセンサ3によるCO濃度検出時のガス量に応じてそのガス量の割合を変化させるようにするとよい。
【0036】
本発明は上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。たとえば、上記実施例では空燃比を一時的に下げたときのCO濃度出力値の差で燃焼異常を判断しているが、CO濃度出力値の変化率で燃焼異常の判断をするものであってもよい。また空燃比を一時的に下げたときのCOセンサによるCO濃度出力値が基準出力値との比較でその基準出力値以上となったときに燃焼異常と判断されるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明の安全燃焼装置は、燃焼が安定している状態において空燃比を一時的に下げることによって燃焼ガス中のCO濃度の変化を検知し、不完全燃焼などの燃焼異常が近い将来生じる可能性があることを予見し得るものである。そして一般のCOセンサを用いても例えぱ300ppmといった低いCO濃度での判定が容易にできる。したがってこの装置をガス湯沸器などのガス燃焼機器に適用することは、不完全燃焼による人命への危険が回避されて安全運転が保証されるものであるから産業上の実益性は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る安全燃焼装置が適用されるガス燃焼機器(その一例としてのガス湯沸器)が屋内に設置されている状態の全体構成図である。
【図2】図1に示されるガス湯沸器の概略構成図である。
【図3】(A)は空燃比とCO出力信号値の関係を示し、(B)はそのCO出力信号値とCO濃度との関係を示した図である。
【図4】この安全燃焼装置による制御フローチャートである。
【符号の説明】
2 排気管
3 一酸化炭素(COガス)濃度センサ
10 ガス湯沸器
20 ガスバーナ
38 送風ファン
40バーナコントローラ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a safety combustion device in a gas exhaust device of a forced exhaust type (FE type) or a forced supply / exhaust type (FF type) such as a gas water heater, and more particularly, to a combustion gas exhaust system in these gas combustion devices. A safe combustion in which a carbon monoxide concentration detection sensor (CO sensor) for detecting the concentration of carbon monoxide (CO gas) in the combustion exhaust gas is provided, and the occurrence of incomplete combustion is predicted based on the output signal value of the CO sensor. It concerns the device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of gas combustion devices of this type have been known. For example, a gas exhaust device of a forced exhaust type (FE type) or a forced supply / exhaust type (FF type) is a type of gas appliance. A method is adopted in which an exhaust pipe through which gas is exhausted passes through a wall in contact with the outside air and is taken out to the outside, and a forced supply / exhaust air supply / exhaust fan is used.
[0003]
In such a gas combustion device, a CO sensor in the combustion exhaust gas by a gas burner is provided in the combustion gas exhaust system, and the output signal value from the CO sensor indicates whether the combustion state is good, whether the combustion is incomplete, etc. Is determined, and if incomplete combustion is detected based on the output signal value from the CO sensor, there is already one that safely stops the gas combustion device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the detection accuracy of this type of conventionally used CO sensor is poor, and the detection capability of a commonly employed CO sensor is about 1000 ppm ± 400 ppm. However, the limit of CO concentration on whether or not human life is harmed due to carbon monoxide poisoning is at a low level of 300 ppm, and it is said that the detection level of the conventional CO sensor is slow in determining whether or not human life is alive or dead. There are inherent problems.
[0005]
On the other hand, some CO sensors have good detection accuracy. For example, those with good detection accuracy can detect the CO concentration at a low concentration detection level of about 200 to 250 ppm. However, this high-performance CO sensor is generally intended for use in a normal temperature environment, and is used in a high-temperature atmosphere where a high-temperature (about 200 ° C.) combustion gas flows such as a combustion gas exhaust system. It is not intended for use with.
[0006]
Therefore, even if such a high-performance CO sensor is provided in the combustion gas exhaust system to detect the CO concentration, there is a problem that noise is included in the output signal of the CO sensor and the CO concentration cannot be accurately detected.
[0007]
The problem to be solved by the present invention is that the CO concentration detection accuracy is not good, for example, even if a detection level of about 1000 ppm (± 400 ppm) is used, a CO concentration level (300 ppm) lower than a level at which human life is at risk. It is an object of the present invention to provide a safe combustion device that can detect the pressure in the combustion chamber. In this way, the danger of human life due to an increase in the CO concentration in the room is quickly detected, and the safety in using the combustion equipment is not ensured.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a safe combustion apparatus of the present invention is provided with a carbon monoxide concentration detecting means for detecting the concentration of carbon monoxide in the combustion gas flowing through the exhaust gas system of a gas combustion device. A carbon monoxide concentration output comparison for comparing a concentration output value by the carbon monoxide concentration detecting means when the fuel ratio is temporarily reduced by a predetermined amount with a concentration output value by the carbon monoxide concentration detecting means before lowering the air-fuel ratio. Means, and a combustion abnormality judging means for judging a combustion abnormality when a difference or a change rate of the carbon monoxide concentration output value compared by the carbon monoxide concentration output comparing means becomes a predetermined value or more. It is assumed that .
[0009]
According to the safety combustion device configured as described above, the concentration of carbon monoxide in the combustion gas flowing through the exhaust system is detected by the carbon monoxide concentration detection unit provided in the combustion gas exhaust system of the gas combustion device. When the air-fuel ratio is temporarily reduced during use of the gas-fired device, the concentration output value of the carbon monoxide concentration detecting means is lower than the concentration output value of the carbon monoxide concentration detecting means before the air-fuel ratio is reduced. When the difference or the change rate of the carbon monoxide concentration output value compared by the carbon monoxide concentration output comparison means is equal to or more than a predetermined value, the combustion is judged to be abnormal by the combustion over determination means. Is determined.
[0010]
In this case, the air-fuel ratio can be changed by changing the air volume of a blower fan provided in the gas combustion device, or by changing the gas volume of a combustion burner.
When the air-fuel ratio is changed by changing the air flow rate of the blower fan, the change in the air flow rate of the blower fan depends on the fan speed at the time of detecting the carbon monoxide concentration by the carbon monoxide concentration detecting means. When the air-fuel ratio is changed by changing the reduction ratio and changing the gas amount of the combustion burner, the change in the gas amount of the combustion burner depends on the gas amount at the time of detecting the carbon monoxide concentration by the carbon monoxide concentration detecting means. It is preferable to change the ratio of the gas amount.
[0011]
Further, in the safe combustion apparatus according to the present invention, the combustion gas exhaust system of the gas combustion device includes a carbon monoxide concentration detecting means for detecting a carbon monoxide concentration in the combustion gas flowing through the exhaust system. A carbon monoxide concentration output comparing means for comparing a concentration output value by the carbon monoxide concentration detecting means when the air-fuel ratio is temporarily lowered with a reference output value; A combustion abnormality judging means for judging an abnormal combustion when the carbon monoxide concentration output value becomes equal to or higher than the reference output value.
[0012]
According to the safe combustion apparatus of the sixth aspect, the concentration output by the carbon monoxide concentration detecting means when the air-fuel ratio is temporarily lowered is compared with the value reference output value by the carbon monoxide concentration output comparing means, When the carbon monoxide concentration output value compared by the carbon monoxide concentration output comparing means becomes equal to or more than the reference output value, the combustion abnormality determining means determines that the combustion is abnormal.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example in which the safe combustion device of the present invention is applied to a gas water heater. The gas water heater 10 shown in FIG. 1 is of a forced supply / exhaust type (FF type), and is attached to a wall of an indoor kitchen (kitchen).
[0014]
The air for combustion supplied to the gas water heater 10 is introduced indoors through the air supply port 1 provided on the outer wall W, and the combustion gas of the gas water heater 10 is exhausted through the outer wall W. The air is exhausted outside through the pipe 2.
The introduction of the combustion air into the gas water heater 10 and the exhaust of the combustion gas to the outside are forcibly performed by a supply / exhaust blower fan provided in the water heater.
[0015]
A CO sensor 3 for detecting the concentration of carbon monoxide (CO gas) in the combustion gas flowing through the exhaust pipe 2 is provided at a location near the exhaust pipe 2 of the gas water heater 10. Although the details will be described later, it is determined from the output signal from the CO sensor 3 whether or not incomplete combustion is occurring in the gas water heater 10 and the combustion state thereof.
[0016]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the gas water heater 10 shown in FIG. In the gas water heater 10, a heat exchanger 16 provided with a water supply pipe 12 and a tapping pipe 14 is provided in a casing 18, and a gas burner 20 for heating the heat exchanger 16 is provided. . The water supply pipe 12 is provided with a water flow switch (flow rate sensor) 22 for detecting the flow and flow rate of water and an inlet water temperature thermistor 24 for detecting the temperature of the water, and the tapping pipe 14 for detecting tap water temperature. A temperature thermistor 28 is provided.
[0017]
On the other hand, the gas line 30 of the gas burner 20 is provided with a main solenoid valve 32, a main solenoid valve 34 and a gas proportional valve 36 for continuously changing the gas amount, and supplies combustion air to the gas burner 20. Fan 38 is provided. The exhaust pipe 2 provided in the casing 18 is provided with the CO sensor 3 for detecting the concentration of CO gas in the combustion gas generated by the combustion of the gas burner 20, as described in the description of FIG.
[0018]
Thus, the input side of the burner controller 40 for controlling the operation of the gas water heater receives signals such as the water flow switch 22, the input water temperature thermistor 24, and the output water temperature thermistor 28, and also the output signal from the CO sensor 3 described above. Is also entered. The output side of the burner controller 40 is connected to a gas proportional valve 36 of the gas burner 20, a fan motor of a blower fan 38, and the like. A hot water tap 42 is provided at a tapping outlet of the tapping pipe 14. An alarm 44 indicating that incomplete combustion has occurred based on a detection signal from the CO sensor 3 is also connected to the burner controller 40.
[0019]
In the gas water heater 10 configured as described above, when the hot water tap 42 is opened, the water flow switch (flow rate sensor) 22 is turned on, the signal is received by the burner controller 40, and the fan drive circuit (see FIG. (Not shown), the blower fan 38 rotates, and combustion air is supplied to the gas burner 20.
In addition, in response to a command from the burner controller 40, the main solenoid valve 32, the main solenoid valve 34, and the gas proportional valve 36 of the gas burner 20 are sequentially opened to supply combustion gas to the gas burner 20, and then the gas burner 20 is ignited by an igniter. You.
[0020]
In the initial operation stage of the ignition of the gas burner 20, the temperature of the water flowing through the water supply pipe 12 is grasped by a detection signal from an incoming water temperature thermistor 22 provided in the water supply pipe 12, and the burner controller 40 outputs the hot water temperature of the hot water flowing through the hot water pipe 14. The opening degree of the gas proportional valve 36 for adjusting the amount of gas supplied to the gas burner 20 is adjusted so that the temperature approaches the set temperature.
[0021]
After the combustion of the gas burner 20 has become stable, the burner controller 40 receives a signal from the tapping temperature thermistor 28 provided in the tapping pipe 14 and the proportional valve current circuit of the gas proportional valve 36 and the fan of the blower fan 38. By sending a signal to the drive circuit and controlling the proportionality of the opening of the gas proportional valve 36 and the fan speed of the blower fan 38, the operation is managed so that the tapping temperature is maintained at the set temperature.
[0022]
In such a gas water heater 10, the CO concentration in the combustion gas discharged from the exhaust pipe 2 is detected by a CO sensor 3 provided in the exhaust pipe 2, and the signal value of the CO sensor 3 is sent to a burner controller 40. Sent. The burner controller 40 determines the CO concentration in the combustion gas based on the output signal value from the CO sensor 3 and determines whether incomplete combustion is currently occurring or incomplete combustion is occurring.
[0023]
FIG. 3A shows the relationship between the air-fuel ratio (λ) and the CO output signal value. The horizontal axis indicates the air-fuel ratio λ, and the vertical axis indicates the CO output signal value. Here, the "air-fuel ratio" refers to the ratio of the amount of air actually supplied to the theoretical amount of air required for complete combustion of gas. As shown in this figure, the CO output signal value sharply increases at a low air-fuel ratio λ. This is because when the air-fuel ratio λ falls below a certain value, incomplete combustion occurs and the CO concentration rises sharply.
[0024]
Therefore, the present invention temporarily reduces the air-fuel ratio λ by temporarily lowering the rotation speed of the blower fan 38 to reduce the amount of air supplied to the gas burner 20 or by increasing the opening of the gas proportional valve 36 to increase the gas amount. Lower. Then, an attempt is made to foresee a combustion abnormality at an early stage based on how much the output signal value from the CO sensor 3 increases during that time.
[0025]
For example, in FIG. 3A, when the air-fuel ratio λ is at a relatively high level (“A” region in FIG. 3), even if the air-fuel ratio λ is temporarily reduced, the output signal value of the CO sensor 3 hardly fluctuates. Absent. Therefore, there is no sign of incomplete combustion in the region where the air-fuel ratio λ is “A”.
[0026]
On the other hand, in FIG. 3A, when the air-fuel ratio λ is relatively low (in the “B” region in FIG. 3), the output signal value of the CO sensor 3 greatly increases when the air-fuel ratio λ is temporarily lowered. The fluctuation range is large. Therefore, it can be said that in the region where the air-fuel ratio λ is “B”, incomplete combustion may be caused.
[0027]
FIG. 3B shows the relationship between the output level of the CO sensor 3 and the CO concentration in the relationship shown in FIG. The horizontal axis indicates the output level of the CO sensor 3, and the vertical axis indicates the CO concentration (ppm). As shown in this figure, the fluctuation range of the output level of the CO sensor 3 and the fluctuation range of the CO concentration when the air-fuel ratio is temporarily lowered are shown in FIG. As can be seen from the example, even if there is some individual difference in the detection sensitivity of each of the sensors (a) to (c), in any case, an increase in the CO concentration is detected in response to a change in the output signal value of the CO sensor. Will be. At this point, there is no significant difference between a CO sensor with good detection accuracy and a CO sensor with poor detection accuracy at a low air-fuel ratio λ.
[0028]
FIG. 4 is a control flowchart of the safe combustion apparatus applied to the gas water heater. This flowchart shows a case where the air-fuel ratio λ is changed by changing the rotation speed of the blower fan 38 in order to predict incomplete combustion.
First, the burner controller 40 determines whether or not the amount of combustion is stable based on the amount of gas from the gas burner 20 and the amount of air from the blower fan 38 (Step 1, hereinafter simply referred to as "S1"). and which (S1, "YES") the output value from the CO sensor 3 when it is determined that the (V 1) is read (S2).
[0029]
Then lowering the fan speed of the blower fan 38 (S3), the timer is started (T 1) at the time of lowering the fan speed (S4). Then, when a predetermined time (T 1 : for example, 10 seconds) has elapsed (S5, “YES”), the output value (V 2 ) from the CO sensor 3 is read again (S6).
[0030]
The rate of decrease in the number of revolutions is set smaller as the fan set number of revolutions corresponding to the combustion amount is larger. For example, a reduction rate n = 10% for a fan rotation speed N max for a large combustion amount, a reduction ratio n = 30% for a fan rotation speed N mid for a small combustion amount, and a reduction ratio n for a fan rotation speed N min for a small combustion amount. n = 50%.
[0031]
Therefore, the controller 40 compares the difference (V 1 −V 2 ) between the output values V 1 and V 2 from the two read CO sensors 3 with the predetermined value Vr, and outputs the output value read by the CO sensor 3. if the difference V 1 -V 2 of the determined to be smaller than a predetermined value Vr (V 1 -V 2 ≦ Vr ) (S7, "YES"), it comes to incomplete combustion is not expected.
[0032]
Therefore return the fan speed based on (S8), again the timer (T 2) and to start the (S9), the predetermined time (T 2) after (S10, "YES") is repeated again flowchart. This control flowchart is repeated at intervals of about 10 minutes.
[0033]
On the other hand, in S7 described above, it is determined that the difference (V 1 −V 2 ) between the two output values V 1 and V 2 read by the CO sensor 3 is larger than the predetermined value Vr (V 1 −V 2 ≧ Vr). (S7, "NO"), it is determined that incomplete combustion is expected to occur soon (S11). In this case, the alarm 44 warns the appliance user that incomplete combustion tends to occur.
[0034]
As described above, when the air-fuel ratio λ is temporarily lowered in the stable combustion state of the gas burner (in this embodiment, the air-fuel ratio is lowered by lowering the rotation speed of the blower fan), the change in the output value from the CO sensor is changed. Incomplete combustion can be expected by observing Since the change in the CO concentration in a short time is captured, the change in the disturbance effect of the CO sensor element is reduced, and the difference in the CO concentration can be accurately detected.
As means for temporarily lowering the air-fuel ratio λ, in addition to lowering the rotation speed of the blower fan 38 as in the above-described embodiment, increasing the opening degree of the gas proportional valve 36 of the gas burner 20 to increase the gas amount It may be.
[0035]
When the air-fuel ratio is changed by changing the air flow of the blower fan, the change in the air flow of the blower fan changes the reduction rate of the fan speed according to the fan speed at the time of detecting the CO concentration by the CO sensor 3. It is good to do. Further, when the air-fuel ratio is changed by changing the gas amount of the gas burner, the change in the gas amount of the gas burner may be changed by changing the ratio of the gas amount according to the gas amount when the CO concentration is detected by the CO sensor 3. .
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiment at all, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the combustion abnormality is determined based on the difference in the CO concentration output value when the air-fuel ratio is temporarily reduced. However, the combustion abnormality is determined based on the rate of change in the CO concentration output value. Is also good. Further, when the CO concentration output value of the CO sensor when the air-fuel ratio is temporarily lowered becomes higher than the reference output value by comparison with the reference output value, it may be determined that the combustion is abnormal.
[0037]
【The invention's effect】
The safe combustion device of the present invention detects a change in the CO concentration in the combustion gas by temporarily lowering the air-fuel ratio in a state where combustion is stable, and may cause a combustion abnormality such as incomplete combustion in the near future. It is foreseeable that there is. And even if a general CO sensor is used, the determination can be easily made at a low CO concentration of, for example, 300 ppm. Therefore, applying this device to gas-fired equipment such as gas water heaters can avoid the danger to human life due to incomplete combustion and guarantee safe driving. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a state in which a gas combustion device (a gas water heater as an example thereof) to which a safe combustion device according to an embodiment of the present invention is applied is installed indoors.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the gas water heater shown in FIG.
3A is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and a CO output signal value, and FIG. 3B is a diagram showing a relationship between the CO output signal value and a CO concentration.
FIG. 4 is a control flowchart of the safe combustion device.
[Explanation of symbols]
2 Exhaust pipe 3 Carbon monoxide (CO gas) concentration sensor 10 Gas water heater 20 Gas burner 38 Blower fan 40 Burner controller

Claims (6)

ガス燃焼機器の燃焼ガス排気系にその排気系を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検知手段を設け、空燃比を一時的に下げたときの前記一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値と空燃比を下げる前の該一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値とを比較する一酸化炭素濃度出力比較手段と、該一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値の差あるいは変化率が所定値以上となったときに燃焼異常と判断する燃焼異常判定手段とを備えることを特徴とする安全燃焼装置。A combustion gas exhaust system of a gas combustion device is provided with carbon monoxide concentration detecting means for detecting a carbon monoxide concentration in combustion gas flowing through the exhaust system, and the carbon monoxide concentration detection when the air-fuel ratio is temporarily lowered Means for comparing the concentration output value by the means and the concentration output value by the carbon monoxide concentration detection means before lowering the air-fuel ratio; and the monoxide concentration compared by the carbon monoxide concentration output comparison means. A safe combustion device comprising: combustion abnormality determining means for determining a combustion abnormality when a difference or a change rate of a carbon concentration output value becomes a predetermined value or more. 前記空燃比は前記ガス燃焼機器に設けられる送風ファンの風量を変化させることにより変化させるものであることを特徴とする請求項1に記載の安全燃焼装置。2. The safe combustion apparatus according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is changed by changing an air volume of a blower fan provided in the gas combustion device. 3. 前記送風ファンの風量変化は前記一酸化炭素濃度検知手段による一酸化炭素濃度検出時のファン回転数に応じてそのファン回転数の低減割合を変化させるものであることを特徴とする請求項2に記載の安全燃焼装置。3. The method according to claim 2, wherein the change in the air volume of the blower fan changes a reduction ratio of the fan rotation speed according to the fan rotation speed when the carbon monoxide concentration detection unit detects the carbon monoxide concentration. A safe combustion device as described. 前記空燃比は前記ガス燃焼機器に設けられる燃焼バーナのガス量を変化させることにより変化させるものであることを特徴とする請求項1に記載の安全燃焼装置。The safe combustion device according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is changed by changing a gas amount of a combustion burner provided in the gas combustion device. 前記燃焼バーナのガス量変化は前記一酸化炭素濃度検出手段による一酸化炭素濃度検出時のガス量に応じてそのガス量の割合を変化させるものであることを特徴とする請求項4に記載の安全燃焼装置。5. The method according to claim 4, wherein the change in the gas amount of the combustion burner changes a ratio of the gas amount according to the gas amount when the carbon monoxide concentration detecting unit detects the carbon monoxide concentration. Safe combustion device. ガス燃焼機器の燃焼ガス排気系にその排気系を流れる燃焼ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検知手段を設け、空燃比を一時的に下げたときの前記一酸化炭素濃度検知手段による濃度出力値を基準出力値と比較する一酸化炭素濃度出力比較手段と、該一酸化炭素濃度出力比較手段により比較される一酸化炭素濃度出力値がその基準出力値以上となったときに燃焼異常と判断する燃焼異常判定手段とを備えることを特徴とする安全燃焼装置。A combustion gas exhaust system of a gas combustion device is provided with carbon monoxide concentration detecting means for detecting a carbon monoxide concentration in combustion gas flowing through the exhaust system, and the carbon monoxide concentration detection when the air-fuel ratio is temporarily lowered A carbon monoxide concentration output comparing means for comparing the concentration output value by the means with a reference output value, and a carbon monoxide concentration output value compared by the carbon monoxide concentration output comparing means becomes equal to or more than the reference output value. A safe combustion device comprising: combustion abnormality determination means for determining combustion abnormality.
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