JP3558448B2

JP3558448B2 - Combustion equipment

Info

Publication number: JP3558448B2
Application number: JP12655596A
Authority: JP
Inventors: 貴裕昆野
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2016-04-22
Also published as: JPH09287737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス湯沸器やファンヒータ等のガス燃焼機器における不完全燃焼装置に関し、さらに詳しくは、バーナの燃焼排気通路の酸素濃度や一酸化炭素濃度を検出することにより、不完全燃焼を防止するガス湯沸器等に用いて好適なガス燃焼機器における燃焼機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガス燃焼機器、たとえば、通常一般に知られるガス湯沸器等では、給湯栓を開くと水流スイッチがＯＮして送風ファンが回転を開始し、次いで、ガスバーナのガス管路に設けられる各種のガス弁が開いてガスバーナにガスが供給され、イグナイターによりその点火が行われる。そして、そのガスバーナによる燃焼ガスの熱により熱交換器に配管された給水管を流れる水が加熱されて出湯水が得られ、通常の運転状態ではその出湯温度と設定温度との比較によりガスバーナのガス量を連続的に制御（フィードバック制御）して一定の出湯温度の出湯水が得られるようになっている。また給湯栓を閉じると水流スイッチがＯＦＦとなり、各種のガス弁が閉じて送風ファンが停止し、燃焼が停止されるようにしている。
【０００３】
このようなガス湯沸器等においては、一般に不完全燃焼に対する防止策も講じられており、その防止策としては、排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）濃度を検出するＣＯセンサを設けて、その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ている。そして、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も知られている。
【０００４】
この種のＣＯセンサの検出能力は、通常で１０００ｐｐｍ±４００ｐｐｍ程度であるため、この１０００ｐｐｍ前後のＣＯ濃度において、ようやく燃焼停止を行うことが可能である。ところが、一酸化炭素中毒を防止するためには、器具の排気中のＣＯ濃度を３００ｐｐｍ程度におさえたいが上記ＣＯセンサでは、低レベルのＣＯ濃度を検出することができない。検出精度の良いＣＯセンサも知られており、それによれば、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。
【０００５】
そこで、ＣＯ濃度が人間に悪影響が及ぶ３００ｐｐｍ程度からＣＯ濃度がＣＯセンサの検出限界値である１０００ｐｐｍ程度の範囲にある燃焼状態に対応する場合には、Ｏ_２センサが使用されることが考えられている。このＯ_２センサは、もちろん、Ｏ_２濃度を検出するためのものであって、ＣＯ濃度を検出するものではないが、燃焼中にＯ_２濃度不足を検出することで３００ｐｐｍ程度のＣＯ発生を検出することができる。そのためＣＯセンサに代えて、Ｏ_２センサを適用して不完全燃焼を防止することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｏ_２センサを適用した場合においては、次のような問題点が指摘される。すなわち、Ｏ_２濃度が基準値よりも低い場合には、不完全燃焼を起こしていると判断されるが、このような場合、従来、すべての場合において、送風ファンの回転数を上げる等して、供給空気量を上げバーナの燃焼を制御するようにして行っていた。
【０００７】
ところが、不完全燃焼の原因が排気系あるいは吸気系の閉塞による空気供給量不足の場合には、上述の制御で対処できるものの、バーナへ供給する燃焼用空気自身の酸素濃度が低い場合には、空気供給量を増やしても、燃焼改善することがむずかしい。つまり、酸欠の場合には、空気供給量を増やしても、空気中の酸素が炎と良好に接触せず、そのまま通過するだけで、風量増大により炎がリフトし、かえって、炎が消えたり、燃焼状態が悪くなってしまうことが多い。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、プリパージ時の酸素濃度の検出により酸欠状態の有無を判断し、ガス燃焼機器の燃焼状態に対応した燃焼制御ができるとともに、ＣＯ濃度を低く抑えることができる燃焼機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、本発明の燃焼機器は、必要熱量に応じた設定量にて燃料ガスをバーナに供給すると共に送風ファンを駆動制御する燃焼制御手段を備えた燃焼機器において、バーナの燃焼排気通路に設けられ酸素濃度を検出するＯ_２センサと、燃焼開始前の送風ファンによるプリパージ中に上記Ｏ_２センサの検出値に基づいて、燃焼用空気の酸素濃度が所定値以上か否かを判断する酸欠判断手段と、上記プリパージ中に酸欠が検出された場合には、上記必要熱量に応じた設定ガス供給量を減らして燃焼を行うガス供給補正手段と、上記プリパージ中に酸欠が検出されない場合には、燃焼中に上記Ｏ_２センサの検出値の低下を検出したときに、上記送風ファンの設定送風量を増やす送風量補正手段とを備えたことを要旨とするものである。
【００１０】
本発明の燃焼機器によれば、燃焼開始前の送風ファンによるプリパージ中にＯ_２センサによってバーナの燃焼排気通路の酸素濃度が検出され、そのＯ_２センサの検出値に基づいて、燃焼用空気の酸素濃度が所定値以上か否かが酸欠判断手段により判断される。そして、酸欠が検出された場合には、必要熱量に応じた設定ガス供給量がガス供給補正手段により減らされ、上記プリパージ中に酸欠が検出されない場合には、燃焼中に上記Ｏ_２センサの検出値の低下が検出されたときに、送風量補正手段により上記送風ファンの設定送風量が増やされる。
【００１１】
したがって、吸排気系の閉塞による風量不足であっても、燃焼用空気自身の酸素濃度不足であっても、低レベルのＣＯ発生時期から適正な燃焼改善ができる。酸欠時には、ガス量を減らして制御を行うため、空気中の酸素が有効に燃焼に寄与することとなり、実質的な空燃比が改善される。
【００１２】
この場合に、上記ガス供給補正手段により上記設定ガス供給量を所定量あるいは所定割合まで減らしても酸素濃度が基準値を下回る場合には、上記バーナの燃焼を停止させる第１燃焼停止手段を備えるようにするとよい。
さらに、上記送風量補正手段により上記送風ファンの設定送風量を所定量あるいは所定割合まで増やしても酸素濃度が基準値を下回る場合には、上記バーナの燃焼を停止させる第２燃焼停止手段を備えるようにするとよい。
そのようにすれば、ガス量または送風量補正という改善運転を試みても、燃焼不良が改善されない場合に、燃焼が停止されて不完全燃焼状態での運転が回避され、ガス器具の安全性が担保されることになる。
【００１３】
また、上記した燃焼機器に、さらに、バーナの燃焼排気通路に設けられ一酸化炭素濃度を検出するＣＯセンサと、上記ＣＯセンサにより所定値を越える一酸化炭素濃度を検出した場合、上記バーナの燃焼を停止させる第３燃焼停止手段とを備えるようにしてもよい。
そうすれば、バーナの部分的な炎口詰まりによりバーナの一部で不完全燃焼を起こしている場合には風量はダウンしないのでＯ_２センサではその不完全燃焼が検出されないが、代わりにその部分的な不完全燃焼はＣＯセンサで検出される。このようにＯ_２センサとＣＯセンサとの併用により部分的な不完全燃焼も回避されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の燃焼機器が適用されるガス湯沸器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及び出湯管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、前記給水管１２には、水の流れ及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が設けられる一方、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。
【００１５】
前記ケーシング１８内には、さらに、熱交換器１６を加熱するガスバーナ２０が配設され、このガスバーナ２０のガス管路には元電磁弁３２、メイン電磁弁３４及びガスバーナ２０に供給する燃焼ガス量を連続的に変化させるガス比例弁３６が設けられている。また、ガスバーナ２０の下方部位には、ガスバーナ２０に燃焼用空気を供給する送風ファン３８が設けられる。
【００１６】
一方、前記ケーシング１８は、前記熱交換器１６の下流側に位置して燃焼排気通路となる排気管２が設けられ、この排気管２にはプリパージ時にこの排気管を流れる燃焼用空気あるいはこの排気管２を流れる空気や燃焼排ガス中のＯ_２濃度を検出するＯ_２センサ５が設けられる。Ｏ_２センサ５の出力信号値は、この排気管２を流れる空気や燃焼排ガス中のＯ_２濃度値に対応しており、完全燃焼が生じつつあるのか否かの判断に供される。
【００１７】
かくして、このガス湯沸器１０の運転を制御するＣＰＵ（中央制御装置）を備えたバーナコントローラ４０の入力側には、Ｏ_２センサ５、水流スイッチ（流量センサ）２２、入水温サーミスタ２４、出湯温サーミスタ２８等の出力信号が入力される。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、不完全燃焼を知らせる警報器４４等が接続されている。出湯管１４の出湯口には給湯栓４２が設けられている。
【００１８】
このように構成されたガス湯沸器１０では、給湯栓４２が開かれると、水流スイッチ（流量センサ）２２がオンし、その出力信号がバーナコントローラ４０で受信され、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、送風ファン３８が回転し、初めにケーシング１８内の残留ガスが排除され（プリパージ）、その後、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が順次開かれる。
【００１９】
そして、イグナイターによる点火プラグ（図示せず）の連続的なスパークにより、ガスバーナ２０が点火され、炎が検知されると、湯温や湯量に応じたガスバーナ２０の燃焼制御が開始され、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トローラ４０によりガス比例弁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が送られ、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。
【００２０】
そして、給水管１２を流れる水の温度が入水温サーミスタ２４からの検知信号により把握され、バーナコントローラ４０により出湯管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へ供給されるガス量が調整されるようにガス比例弁３６の開閉状態が調整される。
【００２１】
このような構成のガス湯沸器１０において本発明の不完全燃焼制御がどのようになされるかについて、図２の制御フローチャートを参照して説明する。
【００２２】
はじめに、最初から酸欠状態が発生した場合について説明する。上述のように、給湯栓１２が開かれて、送風ファン３８のファン駆動回路（図示せず）へ指令信号が送られ、送風ファン３８が回転することによりプリパージ状態となったとする（ステップＳ１００（以下単に、「Ｓ１００」とする））。
【００２３】
そのときに、排気管２内のＯ_２センサ５によりその排気管２を流れる空気中のＯ_２濃度が検出され、そのＯ_２センサ５により検出されたＯ_２濃度が基準値以下であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。そして、バーナコントローラ４０により基準値以下と判断される（Ｓ１０１：「ＹＥＳ」）と、ガスバーナ２０による設定ガス供給量を減らしたインプットダウン（Ｉｐｄｏｗｎ）の状態での制御による点火がなされる（Ｓ１０２）。
【００２４】
これにより、ガスバーナ２０に供給されるガス量は減少し、送風ファン３８により供給される空気量は同じとされる。インプットダウン制御による点火の後、燃焼制御が開始されると共に、再び、Ｏ_２センサ５により検出されるＯ_２濃度の判定がなされる（Ｓ１０３）。ここで、Ｏ_２濃度が基準値以下と判断される（Ｓ１０３：「ＹＥＳ」）と、酸欠状態が継続していることになるので、さらに、ガスバーナ２０によるガス供給量を減らしたインプットダウン制御による改善運転が行われる（Ｓ１０４）。
【００２５】
この改善運転によるガスバーナ２０のインプットダウン率が初期の設定ガス供給量に対して一定の比率（Ａ％）を下回らなければ運転が続けられる（Ｓ１０５：「ＮＯ」）が、ガス供給量の下げ率が所定値（Ａ％）を越えたと判断される（Ｓ１０５：「ＹＥＳ」）と、バーナコントローラ４０により異常停止の制御がなされる（Ｓ１１０）。インプットダウン率を示す「Ａ」の値は、バーナコントローラ４０の演算により定められ、設定湯温や設定湯量に応じた値になっている。また、Ｓ１０５における判断は、インプットダウン率に代えて、供給ガス量の減少量によるものであってもよい。
【００２６】
尚、最初のプリパージ段階でＯ_２センサ５によりＯ_２濃度不足で酸欠と判断されても（Ｓ１０１：「ＹＥＳ」）、次のインプットダウン制御による点火（Ｓ１０２）によって、Ｏ_２濃度不足が解消された（Ｓ１０３：「ＮＯ」）ときには、当然に燃焼が継続されることになる。
【００２７】
次に、プリパージの段階では酸欠状態が生じていない（Ｓ１０１：「ＮＯ」）ときの制御について説明する。この場合は、通常の運転状態において酸素量が不足した場合についての制御である。まず、プリパージ（Ｓ１００）の段階において点火制御に必要なＯ_２濃度が基準値を満たしている（Ｓ１０１：「ＮＯ」）と判断されると、通常の点火動作による運転が開始される（Ｓ１０６）。
【００２８】
つまり、ガスバーナ２０には初期の設定ガス供給量の燃料ガスが供給され、送風ファン３８にも通常の量の燃焼用空気が供給される。そうして、湯温や湯量に応じたガスバーナ２０の燃焼制御が開始され、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が、そのときに、Ｏ_２センサ５によって排気管２を流れる燃焼排ガス中のＯ_２濃度が検出されその検出されるＯ_２濃度が基準値以下か否かがバーナコントローラ４０によって判断される（Ｓ１０７）。
【００２９】
そして、Ｏ_２センサ５による検出値が基準値以下である（Ｓ１０７：「ＹＥＳ」）と判断されると、バーナコントローラ４０からの指令により送風ファン３８の回転数を増加させる制御がおこなわれ、これによりガスバーナ２０への空気供給量を増加する改善運転がなされる（Ｓ１０８）。そして、改善運転によって増加させる空気の増加率が、所定の設定送風量に対して一定の比率（Ｂ％）を越える（Ｓ１０９：「ＹＥＳ」）と、バーナコントローラ４０によりバーナの燃焼が停止される（Ｓ１１０）。空気供給量のＵＰ率を示す「Ｂ」の値は、バーナコントローラ４０の演算により定められ、Ｏ_２センサ５の出力値や設定湯温、設定湯量に応じている。また、Ｓ１０９の判断においては、ＵＰ率に代えて、空気供給量の上限値によるものでもよい。
【００３０】
尚、通常の運転状態においてＯ_２濃度が基準値を越えている（Ｓ１０７：「ＹＥＳ」）と判断されれば、熱交換器１６のフィン詰まり等は生じていず、燃焼は安全に行われているものであるから運転は継続される。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。この第２の実施例では、これまで説明してきたＯ_２センサ５に加え、さらにＣＯセンサを備えたものである。このＣＯセンサは、特に図示しないが、燃焼ガス排気系の特に局部的にＣＯガス濃度の高い部位に設けられる。たとえば、熱交換器１６のフィン詰まりが起こりやすいケーシング１８の内壁面寄り部位、特に、給水管１２側の内壁面寄り部位のフィン詰まりが起こりやすいので、そこを通過する燃焼排ガスの通る部位に設けられるのがよい。このＣＯセンサの精度は、従来と同様の１０００ｐｐｍである。そのため、ＣＯセンサを用いることで、１０００ｐｐｍ程度のＣＯ濃度の検出がなされ、Ｏ_２センサ５を用いることで、３００ｐｐｍ程度〜１０００ｐｐｍ程度のＣＯ濃度の検出がなされる。
【００３２】
この場合の燃焼制御のルーチンとしては、図３に示したが、前述の図２におけるフローチャートの中で通常の運転状態においてＯ_２センサ５による出力値が基準値以下ではない（Ｓ１０７：「ＮＯ」）、つまり、酸素の供給は十分になされていると判断されても基準値を越えている（Ｓ１１１：「ＮＯ」）と判断されたときには、燃焼は停止される（Ｓ１１０）。
【００３３】
ここで、不完全燃焼の原因をまとめてみると、表１に示すように、排気閉塞、吸気閉塞、酸欠、部分不燃等の現象が挙げられる。これらの原因の中でＯ_２センサ５の適用によって、ＣＯ濃度に換算して、３００ｐｐｍ程度の不完全燃焼状態の検出ができるようになっている。つまり、Ｏ_２センサ５により、ＣＯ濃度が３００ｐｐｍ程度で発生する排気閉塞、吸気閉塞及び酸欠等の異常が発見可能になり、これらの異常に対しては、図２に示すルーチンにより異常停止がなされる。
【００３４】
【表１】

【００３５】
一方、部分不燃についてはＣＯセンサにより、ＣＯ濃度が１０００ｐｐｍで発生する部分不燃等の異常が発見可能になり、この異常に対しても、バーナコントローラ４０により、直ちに、異常停止制御がなされる。部分不燃としては、ガスバーナ２０の炎口づまり、２次空気分布孔づまり等（図示せず）が挙げられる。尚、ガス燃焼機器の効率的かつ安全な使用のために、ＣＯ濃度の検出結果に基づき警報器４４による警報を出すようにするとよい。異常箇所を迅速に発見可能であるとともに、修理箇所の特定も容易になる。
【００３６】
以上、実施例について説明したが、要するに本発明の燃焼機器は、必要熱量に応じた設定量にて燃料ガスをバーナに供給すると共に送風ファンを駆動制御する燃焼制御装置において、プリパージ中に、Ｏ_２センサ５による供給空気のＯ_２濃度が低下している場合には、供給ガス量の減少による改善運転がなされる。また、この場合には燃焼中の排気ガスのＯ_２濃度が基準値を下回ると、さらに供給ガス量の減少による改善運転がなされる。そして、供給ガス量を大幅に減少させなければ健全な燃焼が維持できないとなると燃焼停止の制御がなされる。
【００３７】
一方、通常運転中においても、Ｏ_２センサ５によるＯ_２濃度が基準値以下と判断されると、供給空気量が増加される改善運転がなされる。そして、その場合も、供給空気量を大幅に増加させなければ健全な燃焼が維持できないとなると燃焼停止の制御がなされるものである。
【００３８】
また、本発明は、ＣＯセンサを併用したものであり、Ｏ_２センサ５では検出することのできない局部的な熱交換器のフィン詰まり等の起因する部分的な不完全燃焼の検出を可能としたものである。
【００３９】
尚、本発明は、上記実施例に何等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、適用は可能である。例えば、上記実施例ではガス湯沸器の例で説明したが、本発明の燃焼機器は、ガスファンヒータやガス風呂釜等の各種のガス燃焼器具にも適用し得るものである。また、酸素不足か一酸化炭素過剰かにより警報音を変えたり、操作パネルの表示を変えたりすれば、それらが確実なメンテナンスにつながる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の燃焼機器によれば、燃焼開始前のプリパージ中に燃焼排気通路に設けられたＯ_２センサの検出値に基づいて、酸欠状態の有無を判断し、上記プリパージ中に酸欠が検出された場合には、上記必要熱量に応じた設定ガス供給量を減らして適正空燃比での燃焼を行い、上記プリパージ中に酸欠が検出されない場合でも通常の運転中に上記Ｏ_２センサの検出値の低下を検出したときには、上記送風ファンの設定送風量を増やしてやはり適正空燃比での運転を維持できるようにしたので、燃焼機器の燃焼状態に対応した不完全燃焼制御ができるとともに、ＣＯ濃度を低く抑えることができる。そして、それでも不完全燃焼を回避できない場合には、運転を停止するようにしたものであるから器具使用上の安全性は担保されるものである。さらに、ＣＯセンサを設けて部分的な不完全燃焼を検知するようにすれば、より安全な燃焼機器が提供されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る燃焼機器が適用されたガス湯沸器１０の概略構成を示す図である。
【図２】燃焼機器の制御フローチャートを示す図である。
【図３】本発明において部分的な不完全燃焼を制御するフローチャートである。
【符号の説明】
５Ｏ_２センサ
１０ガス湯沸器
２０ガスバーナ
３０ガス管路
３６ガス比例弁
３８送風ファン
４０バーナコントローラ
４４警報器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an incomplete combustion device in a gas combustion device such as a gas water heater or a fan heater, and more specifically, detects incomplete combustion by detecting an oxygen concentration or a carbon monoxide concentration in a combustion exhaust passage of a burner. The present invention relates to a combustion device in a gas combustion device suitable for use in a gas water heater or the like for prevention.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of gas combustion equipment, for example, a generally known gas water heater or the like, when a hot water tap is opened, a water flow switch is turned on and a blower fan starts rotating, and then provided in a gas line of a gas burner. Various gas valves are opened to supply gas to the gas burner, and the igniter ignites the gas. Then, the water flowing through the water supply pipe connected to the heat exchanger is heated by the heat of the combustion gas by the gas burner to obtain tap water, and in a normal operation state, the gas of the gas burner is compared with the tap water temperature and the set temperature. By controlling the amount continuously (feedback control), tap water at a constant tap temperature can be obtained. When the hot water tap is closed, the water flow switch is turned off, various gas valves are closed, the blower fan is stopped, and the combustion is stopped.
[0003]
In such gas water heaters and the like, measures for preventing incomplete combustion are generally taken. As a measure for preventing the incomplete combustion, a CO sensor for detecting the concentration of CO (carbon monoxide) in exhaust gas is provided. Based on the output signal value from the CO sensor, it is determined whether the combustion state is good, whether incomplete combustion has occurred, and the like. There is also known an apparatus in which when incomplete combustion is detected based on an output signal value from a CO sensor, the gas combustion device is safely stopped.
[0004]
Since the detection capability of this type of CO sensor is usually about 1000 ppm ± 400 ppm, it is possible to finally stop the combustion at a CO concentration of about 1000 ppm. However, in order to prevent carbon monoxide poisoning, the CO concentration in the exhaust gas of the appliance is desired to be suppressed to about 300 ppm, but the CO sensor cannot detect a low-level CO concentration. A CO sensor with good detection accuracy is also known, and according to this, it is possible to 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.
[0005]
Therefore, in the case where the CO concentration corresponds to a combustion state in which the CO concentration is in the range of about 300 ppm, which adversely affects human beings, to about 1000 ppm, which is the detection limit value of the CO sensor, the O ₂ sensor may be used. ing. This O ₂ sensor is, of course, for detecting the O ₂ concentration and not for detecting the CO concentration. However, by detecting the O ₂ concentration shortage during the combustion, the CO generation of about 300 ppm is detected. can do. Therefore, it is possible to prevent incomplete combustion by applying an O ₂ sensor instead of the CO sensor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of applying the O ₂ sensor, the following problems are pointed out. That is, when the O ₂ concentration is lower than the reference value, it is determined that incomplete combustion has occurred. In such a case, conventionally, in all cases, the rotational speed of the blower fan is increased. In this case, the supply air amount is increased to control the burner combustion.
[0007]
However, in the case where the cause of incomplete combustion is insufficient air supply due to blockage of the exhaust system or intake system, the above-described control can cope with the problem, but when the oxygen concentration of the combustion air supplied to the burner is low, Even if the air supply is increased, it is difficult to improve combustion. In other words, in the case of oxygen deficiency, even if the air supply amount is increased, the oxygen in the air does not make good contact with the flame, and just passes through, the flame lifts due to the increase in the air volume, and the flame disappears instead. In many cases, the combustion state deteriorates.
[0008]
The problem to be solved by the present invention is to determine the presence or absence of an oxygen deficiency state by detecting the oxygen concentration at the time of prepurge, perform combustion control corresponding to the combustion state of gas combustion equipment, and suppress the CO concentration to a low level. It is to provide a combustion device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described object, a combustion apparatus according to the present invention includes a combustion apparatus that includes a combustion control unit that supplies a fuel gas to a burner in a set amount according to a required amount of heat and drives and controls a blowing fan. whether of the O ₂ sensor for detecting the oxygen concentration is provided in the combustion exhaust passage, based on a detection value of the O ₂ sensor during the pre-purge by the air supply fan before the start of combustion, or the oxygen concentration of the combustion air than the predetermined value Oxygen deficiency determining means for determining whether or not, when oxygen deficiency is detected during the prepurge, gas supply correction means for performing combustion by reducing the set gas supply amount according to the required heat amount, and during the prepurge, If the oxygen deficiency is not detected, when it detects a reduction in the detection value of the O ₂ sensor during the combustion, also summarized in that with a blowing rate correction means increases the setting air volume of the blower fan It is.
[0010]
According to the combustion apparatus of the present invention, the oxygen concentration in the combustion exhaust passage of the burner is detected by the O ₂ sensor during the pre-purge by the blower fan before the start of combustion, and the combustion air is detected based on the detected value of the O ₂ sensor. Whether or not the oxygen concentration is equal to or higher than a predetermined value is determined by the oxygen deficiency determining means. When the oxygen deficiency is detected, the set gas supply amount corresponding to the required heat amount is reduced by the gas supply correction means. When the oxygen deficiency is not detected during the prepurge, the O ₂ sensor is detected during the combustion. When a decrease in the detected value is detected, the set air volume of the air blowing fan is increased by the air volume correction means.
[0011]
Therefore, even if the air volume is insufficient due to the blockage of the intake / exhaust system or the oxygen concentration of the combustion air itself is insufficient, appropriate combustion improvement can be performed from the low-level CO generation timing. At the time of oxygen deficiency, control is performed by reducing the gas amount, so that oxygen in the air effectively contributes to combustion, and the substantial air-fuel ratio is improved.
[0012]
In this case, if the oxygen concentration is lower than the reference value even if the set gas supply amount is reduced to a predetermined amount or a predetermined ratio by the gas supply correction unit, a first combustion stopping unit for stopping combustion of the burner is provided. It is good to do.
Further, a second combustion stopping means for stopping the combustion of the burner when the oxygen concentration is below the reference value even when the set blowing amount of the blowing fan is increased to a predetermined amount or a predetermined ratio by the blowing amount correcting means. It is good to do.
By doing so, even if an attempt is made to improve the amount of gas or the amount of air to be blown, if combustion failure is not improved, combustion is stopped and operation in an incomplete combustion state is avoided, and the safety of gas appliances is reduced. Will be secured.
[0013]
Further, the above-described combustion equipment further includes a CO sensor provided in the combustion exhaust passage of the burner for detecting the concentration of carbon monoxide, and the combustion of the burner when the concentration of carbon monoxide exceeding a predetermined value is detected by the CO sensor. And third combustion stopping means for stopping the combustion.
That way, but when undergoing incomplete combustion in some of the burner by partial burner port clogging of burner air flow is not detected its incomplete combustion in the O ₂ sensor does not down, that portion instead Incomplete combustion is detected by a CO sensor. As described above, partial incomplete combustion is also avoided by using the O ₂ sensor and the CO sensor together.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas water heater 10 to which the combustion equipment of the present invention is applied. The gas water heater 10 has a heat exchanger 16 in which a water supply pipe 12 and a tapping pipe 14 are provided in a casing 18. The water supply pipe 12 has a water flow switch for detecting a flow of water and a flow rate thereof. A (flow rate sensor) 22 and an incoming water temperature thermistor 24 for detecting the temperature of the water are provided, while the outlet pipe 14 is provided with an outlet temperature thermistor 28 for detecting the outlet temperature.
[0015]
A gas burner 20 for heating the heat exchanger 16 is further provided in the casing 18, and a gas line of the gas burner 20 is provided with an original solenoid valve 32, a main solenoid valve 34, and a combustion gas supplied to the gas burner 20. Is provided with a gas proportional valve 36 that continuously changes the pressure. A blower fan 38 for supplying combustion air to the gas burner 20 is provided below the gas burner 20.
[0016]
On the other hand, the casing 18 is provided with an exhaust pipe 2 which is located downstream of the heat exchanger 16 and serves as a combustion exhaust passage. The exhaust pipe 2 has combustion air flowing through the exhaust pipe during prepurge or exhaust air. An O ₂ sensor 5 for detecting the O ₂ concentration in the air flowing through the pipe 2 and the combustion exhaust gas is provided. The output signal value of the O ₂ sensor 5 corresponds to the O ₂ concentration value in the air flowing through the exhaust pipe 2 and the combustion exhaust gas, and is used to determine whether or not complete combustion is occurring.
[0017]
Thus, the input side of the burner controller 40 having a CPU (central processing unit) for controlling the operation of the gas water heater 10, _{O 2} sensor 5, the water flow switch (flow sensor) 22, input water temperature thermistor 24, hot water An output signal from the temperature thermistor 28 or the like is input. The output side of the burner controller 40 is connected to the gas proportional valve 36 of the gas burner 20, the fan motor of the blower fan 38, an alarm 44 for informing of incomplete combustion, and the like. A hot water tap 42 is provided at a tapping outlet of the tapping pipe 14.
[0018]
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 output signal is received by the burner controller 40, and the fan drive circuit of the blower fan 38 (Not shown), the blower fan 38 rotates, the residual gas in the casing 18 is first eliminated (prepurge), and then the original solenoid valve 32 of the gas burner 20 is controlled by a command from the burner controller 40. The main solenoid valve 34 and the gas proportional valve 36 are sequentially opened.
[0019]
Then, the gas burner 20 is ignited by a continuous spark of an ignition plug (not shown) by the igniter, and when a flame is detected, the combustion control of the gas burner 20 according to the hot water temperature and the amount of hot water is started, and the tapping pipe 14 is started. In response to a signal from the tapping water temperature thermistor 28 provided in the controller, a signal is sent from the burner controller 40 to the proportional valve current circuit of the gas proportional valve 36 and the fan drive circuit of the blower fan 38, and the tapping water temperature is maintained at the set temperature. The operation is managed as described above.
[0020]
Then, the temperature of the water flowing through the water supply pipe 12 is grasped by a detection signal from the incoming water temperature thermistor 24, and the amount of gas supplied to the gas burner 20 by the burner controller 40 so that the temperature of the hot water flowing through the hot water pipe 14 approaches the set temperature. Is adjusted to adjust the open / close state of the gas proportional valve 36.
[0021]
How the incomplete combustion control of the present invention is performed in the gas water heater 10 having such a configuration will be described with reference to the control flowchart of FIG.
[0022]
First, a case where an oxygen deficiency state occurs from the beginning will be described. As described above, it is assumed that the hot-water tap 12 is opened, a command signal is sent to a fan drive circuit (not shown) of the blower fan 38, and the blower fan 38 rotates to be in a pre-purge state (step S100 ( Hereinafter, it is simply referred to as “S100”)).
[0023]
At this time, the O ₂ concentration in the air flowing through the exhaust pipe 2 is detected by the O ₂ sensor 5 in the exhaust pipe 2 and whether or not the O ₂ concentration detected by the O ₂ sensor 5 is equal to or less than a reference value. Is determined (S101). When it is determined by the burner controller 40 that it is equal to or less than the reference value (S101: "YES"), ignition is performed by control in an input down (Ip down) state in which the set gas supply amount by the gas burner 20 is reduced (S102). ).
[0024]
As a result, the amount of gas supplied to the gas burner 20 decreases, and the amount of air supplied by the blower fan 38 remains the same. After the ignition by the input down control, the combustion control is started, and the O ₂ concentration detected by the O ₂ sensor 5 is determined again (S103). Here, when it is determined that the O ₂ concentration is equal to or less than the reference value (S103: “YES”), it means that the oxygen-deficient state is continuing, and therefore, the input-down control further reducing the gas supply amount by the gas burner 20. Is performed (S104).
[0025]
If the input down rate of the gas burner 20 due to this improved operation does not fall below a certain ratio (A%) with respect to the initially set gas supply amount, the operation is continued (S105: “NO”), but the gas supply amount decrease rate Is determined to exceed a predetermined value (A%) (S105: "YES"), abnormal stop control is performed by the burner controller 40 (S110). The value of “A” indicating the input down rate is determined by the operation of the burner controller 40 and is a value corresponding to the set hot water temperature and the set hot water amount. Further, the determination in S105 may be based on the amount of decrease in the supply gas amount instead of the input down rate.
[0026]
Even if it is determined that the first hypoxia in the _{O 2} concentration insufficient by the _{O 2} sensor 5 in the pre-purge step (S101: "YES"), the ignition by following input down control (S102), the _{O 2} concentration insufficient eliminated When it is performed (S103: "NO"), the combustion is naturally continued.
[0027]
Next, control when an oxygen deficiency state does not occur in the pre-purge stage (S101: “NO”) will be described. In this case, the control is performed when the amount of oxygen is insufficient in the normal operation state. First, when it is determined that the O ₂ concentration necessary for the ignition control satisfies the reference value (S101: “NO”) at the stage of the pre-purge (S100), the operation by the normal ignition operation is started (S106). .
[0028]
That is, the gas burner 20 is supplied with the fuel gas at the initial set gas supply amount, and the blower fan 38 is also supplied with the normal amount of combustion air. Then, the combustion control of the gas burner 20 according to the hot water temperature and amount of hot water is started, the management of the operation as hot water temperature is maintained at the set temperature is made, at that time, the exhaust pipe by the O ₂ sensor 5 The O ₂ concentration in the flue gas flowing through the fuel gas ₂ is detected, and the burner controller 40 determines whether the detected O ₂ concentration is equal to or lower than a reference value (S107).
[0029]
The value detected by the O ₂ sensor 5 is less than the reference value: when it is determined that (S107 "YES"), control is performed to increase the rotational speed of the blower fan 38 by a command from the burner controller 40, which As a result, an improved operation for increasing the amount of air supplied to the gas burner 20 is performed (S108). Then, when the rate of increase of the air increased by the improvement operation exceeds a predetermined ratio (B%) with respect to a predetermined set ventilation amount (S109: "YES"), the burner controller 40 stops the burner combustion. (S110). The value of "B" indicating the UP rate of the air supply amount is determined by calculation of the burner controller 40, the output value and set hot water temperature of the O ₂ sensor 5, according to its set amount of hot water. In addition, the determination in S109 may be based on the upper limit of the air supply amount instead of the UP rate.
[0030]
If it is determined that the O ₂ concentration exceeds the reference value in the normal operation state (S107: “YES”), no fin clogging or the like of the heat exchanger 16 has occurred, and combustion is performed safely. Operation is continued because the
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this second embodiment, in addition to the O ₂ sensor 5 so far described, in which further comprising a CO sensor. Although not shown, this CO sensor is provided in a portion of the combustion gas exhaust system where the CO gas concentration is particularly high locally. For example, since the fin clogging of the heat exchanger 16 near the inner wall surface of the casing 18 where the fin clogging is likely to occur, particularly the fin clogging at the inner wall surface near the water supply pipe 12 is likely to occur, the fin is provided at a portion where the combustion exhaust gas passes therethrough. It is better to be. The accuracy of this CO sensor is 1000 ppm as in the prior art. Therefore, the CO concentration of about 1000 ppm is detected by using the CO sensor, and the CO concentration of about 300 ppm to about 1000 ppm is detected by using the O ₂ sensor 5.
[0032]
The routine of the combustion control of this case is shown in FIG. 3, not less than the reference value is the output value by the O ₂ sensor 5 in normal operating conditions in the flowchart in FIG. 2 described above (S107: "NO" In other words, if it is determined that the supply of oxygen has exceeded the reference value (S111: "NO") even if it is determined that the supply of oxygen is sufficient, the combustion is stopped (S110).
[0033]
Here, when the causes of incomplete combustion are summarized, as shown in Table 1, phenomena such as exhaust gas blockage, intake blockage, oxygen deficiency, and partial incombustibility are listed. By application of the O ₂ sensor 5 Among these causes, in terms of CO concentration, so that the possible detection of incomplete combustion state of about 300 ppm. That, O by ₂ sensor 5, an exhaust obstruction CO concentration occurs at approximately 300 ppm, enables abnormal findings of intake occlusion and oxygen deficiency, for these abnormalities, abnormal stop by a routine shown in FIG. 2 Done.
[0034]
[Table 1]

[0035]
On the other hand, with respect to the partial non-combustibility, an abnormality such as partial non-combustion occurring at a CO concentration of 1000 ppm can be detected by the CO sensor. Abnormal stop control is immediately performed by the burner controller 40 for this abnormality. Partially non-combustible includes, for example, a clogged flame opening of the gas burner 20 and a clogged secondary air distribution hole (not shown). In addition, in order to use the gas combustion equipment efficiently and safely, it is preferable that an alarm is issued by the alarm 44 based on the detection result of the CO concentration. Abnormal spots can be quickly found, and repair spots can be easily specified.
[0036]
Although the embodiment has been described above, in short, the combustion equipment of the present invention provides a combustion control device that supplies a fuel gas to a burner at a set amount corresponding to a required heat amount and drives and controls a blower fan during a prepurge. _When the O ₂ concentration of the supply air by the ₂ sensor 5 is decreasing, the improvement operation is performed by reducing the supply gas amount. In this case, when the O ₂ concentration of the exhaust gas during combustion falls below the reference value, the improvement operation is further performed by reducing the supply gas amount. If sound combustion cannot be maintained unless the supply gas amount is significantly reduced, combustion stop control is performed.
[0037]
On the other hand, in normal operation, the O ₂ concentration by the O ₂ sensor 5 is determined to be equal to or less than the reference value, improved operation is made the amount of supply air is increased. In this case as well, the control of stopping the combustion is performed if the healthy combustion cannot be maintained unless the supply air amount is significantly increased.
[0038]
In addition, the present invention uses a CO sensor in combination, and enables detection of partial incomplete combustion caused by local fin clogging of the heat exchanger which cannot be detected by the O ₂ sensor 5. Things.
[0039]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment at all, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the example of the gas water heater was described, but the combustion equipment of the present invention can be applied to various gas combustion appliances such as a gas fan heater and a gas bath. Also, if the alarm sound is changed or the display on the operation panel is changed depending on whether the amount of oxygen is insufficient or the amount of carbon monoxide is excessive, they lead to reliable maintenance.
[0040]
【The invention's effect】
According to the combustion equipment of the present invention, the presence or absence of an oxygen deficiency state is determined based on the detection value of the O ₂ sensor provided in the combustion exhaust passage during the prepurge before the start of combustion, and the oxygen deficiency is detected during the prepurge. In this case, the set gas supply amount according to the required heat amount is reduced to perform combustion at an appropriate air-fuel ratio, and even when oxygen deficiency is not detected during the prepurge, the O ₂ sensor detects the oxygen during normal operation. When a decrease in the value is detected, the set blowing amount of the blower fan is increased to maintain the operation at the proper air-fuel ratio, so that incomplete combustion control corresponding to the combustion state of the combustion equipment can be performed and CO The concentration can be kept low. If the incomplete combustion cannot be avoided, the operation is stopped, so that the safety in using the appliance is ensured. Further, if a CO sensor is provided to detect partial incomplete combustion, safer combustion equipment will be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas water heater 10 to which a combustion device according to one embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a view showing a control flowchart of the combustion equipment.
FIG. 3 is a flowchart for controlling partial incomplete combustion in the present invention.
[Explanation of symbols]
5 O ₂ sensor 10 Gas water heater 20 Gas burner 30 Gas line 36 Gas proportional valve 38 Blow fan 40 Burner controller 44 Alarm

Claims

In a combustion device provided with combustion control means for supplying a fuel gas to a burner at a set amount according to a required heat amount and drivingly controlling a blower fan,
An O ₂ sensor provided in the combustion exhaust passage of the burner to detect oxygen concentration;
Oxygen deficiency determining means for determining whether or not the oxygen concentration of the combustion air is equal to or higher than a predetermined value based on the value detected by the O ₂ sensor during pre-purge by the blower fan before the start of combustion;
When oxygen deficiency is detected during the prepurge, gas supply correction means for performing combustion by reducing the set gas supply amount according to the required heat amount,
When the oxygen deficiency is not detected during the prepurge, when a decrease in the detection value of the O ₂ sensor is detected during combustion, a blower amount corrector that increases a set blower amount of the blower fan is provided. Features combustion equipment.

If the oxygen concentration is lower than a reference value even when the set gas supply amount is reduced to a predetermined amount or a predetermined ratio by the gas supply correction unit, a first combustion stop unit for stopping combustion of the burner is provided. The combustion device according to claim 1.

A second combustion stopping means for stopping the combustion of the burner when the oxygen concentration falls below a reference value even if the set blowing amount of the blowing fan is increased to a predetermined amount or a predetermined ratio by the blowing amount correcting means. The combustion device according to claim 1, wherein:

A CO sensor provided in a combustion exhaust passage of the burner and detecting a carbon monoxide concentration;
4. The combustion according to claim 1, further comprising third combustion stopping means for stopping combustion of the burner when a carbon monoxide concentration exceeding a predetermined value is detected by the CO sensor. machine.