JP3693203B2 - Incomplete combustion prevention device - Google Patents

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JP3693203B2
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洋 神谷
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強制給排気式(FF式)のガス給湯器等のガス燃焼機器に適用される不完全燃焼防止装置に関し、さらに詳しくは、ガス燃焼機器の燃焼排ガス系に一酸化炭素(CO)濃度検知センサを配設し、そのCO濃度検知センサからの検知信号により、このガス燃焼機器の不完全燃焼の招来を予見するのに好適な不完全燃焼防止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では、熱交換器のフィン詰まり等に起因する一酸化炭素中毒の事故を回避するため燃焼排ガス中のCO濃度を検知するCOセンサをバーナ下流の排ガス筒に設け、COセンサの出力に応じて警報を発したり、ガス燃焼を停止させたりする不完全燃焼防止のための安全装置が設けられている。
【0003】
例えば、特開平5−26440号公報に提案されたガス燃焼器の安全装置は、COセンサにより燃焼排ガス中のCO濃度を検出し、この濃度が第1基準濃度を越えた時に警報を発し、さらに排ガス再循環等によりCO濃度がそのまま上昇して第2基準濃度を越えた場合には、バーナへのガス供給流路を閉じて燃料ガス供給を停止させるものである。
【0004】
ところでこの燃焼排ガス中のCO濃度を検知するCOセンサは、人体に危害を及ぼす虞れのあるCO濃度300ppmレベルに検出感度があるものが望ましいが、燃焼排ガス系は高温度の環境にあるため、常温では高い検出精度が得られるCOセンサでも燃焼時は低いCO濃度を正確に検出することができず、基準値以下のCO濃度でも誤判断して燃料ガス供給を停止したり、逆に基準値以上のCO濃度でも基準値以下と誤判断してしまうという問題があった。
【0005】
そこで本出願人は、人体に危害を及ぼす虞れのあるCO濃度300ppmレベルには検出感度がないが燃焼排ガス中等の高温環境下でもCO濃度の検出精度が高い1000ppmレベルに検出感度を持つCOセンサを用いて不完全燃焼の招来を予見する燃焼装置を発明し、既に出願している。
【0006】
この先の出願に係る燃焼装置は、ガス燃焼機器の燃焼排ガス系にその燃焼排ガス中のCO濃度を検知するCOセンサを設け、定常運転時にガスバーナへ供給する燃焼用空気の供給量を一時的に下げたり、あるいは逆に空気量は変えずにガスバーナのガス供給量を上げたりして空燃比を下げ、その時のCOセンサからの検知信号により検知される燃焼排ガス中のCO濃度が基準値を越えなければ不完全燃焼の前兆はないと判断し、CO濃度が基準値を越えれば熱交換器のフィン詰まり等によって不完全燃焼が起こりつつあることを予見しようとするものである。
【0007】
これにより高温環境下での検出感度の悪いCOセンサを用い無くとも正確に燃焼排ガス中のCO濃度の上昇を把握して長期間の使用に伴う不完全燃焼の招来を回避し、器具使用上の安全性を担保せんとするものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱交換器のフィン詰まり等は、そんなに短時間に起きるものではない。したがって、COセンサにより燃焼排ガス中のCO濃度を検知してから次のCO濃度検知までの時間(インターバルタイム)は、1時間〜2時間見ておけばよい。
【0009】
ところが、このCO濃度検出タイミングの間(インターバル)にも給排気筒の屋外に出た先端の給排気トップに突風等によってトップ圧が生じた時、あるいはこのガス器具の給気口側に障害物等があって燃焼用空気の吸い込みを妨げる等の事情が生じる等によりバーナに燃焼用空気を供給する送風ファンに負荷が掛かる等して空燃比が低下し、バーナの燃焼を悪化させることがある。
【0010】
例えば、図4(a)は先の特許出願に係る不完全燃焼制御の燃焼経過時間とCO濃度出力値との関係を示したタイミングチャートであるが、これによれば室内負圧等により監視制御後に外乱が加わった時に、次の監視制御までのインターバルの間、同図の二点鎖線で示されるCO濃度特性では基準出力(1000ppm〜2000ppm)を越えない限り通常燃焼してしまうため監視するインターバルを長くとることができない。
【0011】
そのような場合に通常のインターバルでのCO濃度検出タイミングでは、不完全燃焼が起きていることを見逃し、バーナの燃焼を停止させる等の対応が遅れる可能性があった。
【0012】
本発明の解決しようとする課題は、ガス燃焼機器の定常運転時に所定の間隔(インターバル)で燃焼排ガス中のCO濃度を検知してフィン詰まり等に起因した不完全燃焼を予見することができることはもとより、そのCO濃度検出インターバルの間にもトップ圧等による急激な燃焼悪化が生じた場合にそれによる不完全燃焼を検知して速やかな対応が取れるようにした不完全燃焼防止装置を提供することにある。
【0013】
【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は、ガス燃焼機器の燃焼排ガス系に設けられてその燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検出手段を備え、このガス燃焼機器のガスバーナへ供給するガス量と燃焼用空気の空燃比を所定の時間的間隔を置いていったん下げることにより、そのときの前記一酸化炭素濃度検出手段による検出信号に基づいて不完全燃焼か否かを確認するようにした不完全燃焼防止装置において、前記した空燃比を下げる時間的間隔の間にもそのいったん下げた空燃比を元に戻したときの前記一酸化炭素濃度検出手段による検出信号を検知し、その検知された出力信号値の変化が所定の範囲を越えたときに前記ガスバーナの空燃比を再度下げて一酸化炭素濃度検出手段による検出信号に基づいて不完全燃焼か否かを確認する燃焼の監視運転を行う監視運転制御手段を備えることを要旨とするものである。
【0014】
上記構成を有する本発明の不完全燃焼防止装置によれば、ガス燃焼機器の定常運転時にガスバーナへ供給するガス量と燃焼用空気の空燃比を所定の時間的間隔を置いていったん下げ、そのときの燃焼排ガス系に設けられる一酸化炭素濃度検出手段による検出信号に基づいて不完全燃焼か否かが確認されるものであるが、その空燃比を下げる時間的間隔の間にもそのいったん下げた空燃比を元に戻したときの前記一酸化炭素濃度検出手段による検出信号を検知し、その検知された出力信号値の変化が所定の範囲を越えたときには前記ガスバーナの燃焼状態が監視運転制御手段により監視される。これにより通常のフィン詰まり等に起因する不完全燃焼が予見されるのみならず、トップ圧等に起因する不完全燃焼も回避されるものである。
【0015】
前記監視運転制御手段としては、空燃比を下げて再度前記一酸化炭素濃度検出手段による一酸化炭素濃度の検出を行い、その検出信号に基づいて不完全燃焼か否かを判断するものであることが好適なものとして挙げられる。そうすれば通常の不完全燃焼確認のルーチン制御の中で突発的な不完全燃焼の発生も回避されることになる。
【0016】
前記空燃比はガス燃焼機器に設けられる送風ファンの風量あるいはガス燃焼機器に設けられるガス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。送風ファンの風量をダウンさせるか、ガスバーナのガス量を増やせば空燃比は下がるし、逆に送風ファン風量を増すかガスバーナのガス量をダウンさせれば空燃比は上がる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態としてのガス燃焼機器の概略構成図である。このガス燃焼機器は、強制給排気式給湯器であって、燃焼室を形成するケース10と、ケース10の下部に配設されたガスバーナ11と、ガスバーナ11に燃料ガスを供給するガス供給路14と、ガス供給路14に配置した比例電磁弁13と、元電磁弁12とが設けられる。
【0018】
元電磁弁12はガス流路の開閉のみを行う弁であり、比例電磁弁13は制御信号に応じた開度に設定されて所望のガス供給量に調整する制御弁である。また、ケース10の底部にはファン15が設けられ、ガス供給量に応じた量の燃焼用空気を燃焼室24内に供給する。
【0019】
ガスバーナ11の上方には熱交換器16が配設され、給水管17から通水された水をガスバーナ11での燃焼熱により加熱し、給湯管18に送り出す。熱交換器16よりも上方のケース10の上部はフード19を経て排気筒20に連結される。そして、この排気筒20にCO濃度を検出するCOセンサ21が装着される。
【0020】
また、給湯器の本体内にはこれらの燃焼制御等を司るコントローラ23が設けられる。コントローラ23は、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するCPU,RAM,ROMと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成される。
【0021】
そして、COセンサ21からのCO濃度出力値を示す信号に基づいて、電磁弁12,13の開閉を行うだけでなく湯温制御や点火制御等をも併せて行うものであるが、本発明とは直接関係しないセンサや点火装置等に関しては、その説明及び図示は省略する。また、燃焼排ガスは排気筒25及び排気トップ26を経て屋外へ排出される。
【0022】
図2は、図1に示したこの種のガス燃焼機器の燃焼一般特性としての空燃比λと燃焼排ガス中のCO濃度との関係を示した図である。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。
【0023】
同図において、A点は正常燃焼が行われている場合であり、空燃比λ=1.8,排出CO濃度は300ppm以下である。そして、正常燃焼が行われている場合は空燃比λを減らしても(減らし幅Δλ)、排出CO濃度はほとんど変わらずにB点で燃焼するが、不燃傾向にあるC点(λ=1.45,排出CO濃度300ppm)においては、空燃比λを減らす(Δλ)と排出CO濃度は1000ppmのE点に達する。
【0024】
更に、D点(λ=1.44,排出CO濃度300ppm以上)においては、空燃比λを低減(Δλ)すると、排出CO濃度は1000ppmを越えてしまう(F点)。すなわち、空燃比λが低いレベルにおいては排出CO濃度が急激に上昇する。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濃度の上昇が急峻になることに因る。だから、器具のCO排出を300ppm以下で抑えたい場合においては、供給ガス量に対する空気量の割合をΔλ分減らして1000ppmを検出基準値にできる。
【0025】
そこで本発明はガス燃焼機器の定常運転時にガスバーナ11へ供給するガス量と燃焼用空気の空燃比λを所定のインターバルを置いていったん下げる。そして、そのときの燃焼排ガス系に設けられるCOセンサ21によるCO濃度出力値に基づいて不完全燃焼か否かを確認するものであるが、その空燃比λを下げるインターバルの間にもそのいったん下げた空燃比λを元に戻したときのCOセンサ21によるCO濃度出力値を検知し、その検知されたCO濃度出力値の変化が所定の範囲(Δx)を越えたときにはガスバーナ21の燃焼状態をコントローラ23により監視するようにしたものである。
【0026】
図3は本発明の一実施の形態に係る不完全燃焼防止装置に適用される不完全燃焼防止制御ルーチンを表す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の招来を予見するのにファン15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。
【0027】
定常燃焼中に不完全燃焼の招来が予見される場合には、初めに、強制給排気式給湯器において蛇口が開かれると給湯器内部での点火動作の後、コントローラ23ではガスバーナ21で炎が検知される(ステップ1:「YES」、以下単に「S1」のように表記する)。そうするとイグナイターによる点火動作が終了し(S2)、コントローラ23により、湯温制御(S3)及びCOセンサ21により検知されるCO濃度出力値の読み込み(S4)が開始される。このときのCO濃度は例えば図4(b)に示される「監視」がなされる直前の濃度である。
【0028】
そして読み込まれたCO濃度出力値は、図4(b)に示す1000ppm乃至2000ppm範囲内の値に設定される基準出力Aを越えないと判断される(S5:「YES」)と、CO検出タイミングがくるまで燃焼制御はそのまま継続することになる(S6:「NO」)。
【0029】
次いで、所定の時間が経過してコントローラ23によりCO検出タイミングがきたと判断される(S6:「YES」)と、コントローラ23はファン15の回転数を下げる制御を行い(S7)、空燃比λを所定の割合あるいは変化量Δλで下げる。そうするとCO濃度は図4(b)に示される「監視」のところから上昇して、すぐ右側の凸部の値を示すようになる。そしてこの凸部の値は空燃比λを下げた状態におけるCOセンサ21のCO濃度出力値としてコントローラ23により読み込まれる(S8)。
【0030】
次いで、CO濃度出力値は基準出力A以下であるか否かがコントローラ23により再び判断されるが、通常は基準出力A以下であると判断される(S9:「YES」)。ここで、この凸部(図4(b))のCO濃度出力値はファン15の回転数を下げる制御により人為的に空燃比を下げた状態の濃度であるから、この濃度が基準出力Aを越えないと判断することでCO濃度が300ppm以下であるということが推認される。その後、コントローラ23によりファン回転数が元に戻され(S10)、これにより一時的に上昇したCO濃度出力値及び空燃比は元に戻る。
【0031】
次いで、コントローラ23はCOセンサ21のCO濃度出力値(a)を読み込み(S11)、その値を記憶した(S12)後、S4で読み込んだCOセンサ出力値に対してCO濃度出力値(a)からの出力変化がΔx以下であるか否かを判断する。外乱が無い場合(図4(b)参照)には、出力変化はΔx以下であると判断され(S13:「YES」)、以降、CO検出タイミングになったと判断されるまで、S13乃至S13’の処理が繰り返しなされることで(S13’:「NO」)、燃焼動作中におけるCO濃度出力値(a)からの出力変化がΔx以下であるか否かが常時監視されることになる。
【0032】
一方、燃焼制御が継続してなされている間にフィン詰まり、トップ圧あるいはスズメ巣作り等が原因で室内負荷が大きくなり、不完全燃焼の招来が予見されるような状態があると、CO濃度出力値は例えば図4(b)の二点鎖線で示される急峻な変化を示したりあるいは破線で示される変化を示すことがある。
【0033】
そのような状態においてコントローラ23によりCO検出タイミングになったと判断される(S13’:「YES」)と、上述と同様にしてS7乃至S12の処理がなされる他、CO濃度出力値(a)からの変化がΔx以下ではないと判断される(S13:「NO」)と、CO検出タイミングではなくても燃焼状態になんらかの変化があったものとしてS7乃至S13の処理で示される間欠監視がなされる。
【0034】
この場合において、図4(b)の二点鎖線で示される急峻な変化の場合には、S7乃至S13の処理が繰り返しなされている間にCOセンサ21の出力値は急激に上昇するためコントローラ23により基準出力Aを越えると判断され(S9:「NO」)、燃焼制御が停止されるかあるいは改善運転がなされる(S14)。これにより不完全燃焼の招来に対して迅速な対応がなされるようになっている。
【0035】
尚、点火制御において炎が検知されない場合(S1:「NO」)や、点火制御は正常になされてもCOセンサ21の出力値が基準出力Aをはじめから越えた値の場合(S5:「NO」)には、元電磁弁12がオフされた(S15)後、異常が発生した旨を報知するための異常表示がなされ(S16)、点火制御が終了する(S17)。
【0036】
かくして上記の実施例によれば、ガス器具の長期間の使用に伴なう熱交換器のフィン詰まり等に起因する不完全燃焼は、このガス器具使用の都度行なわれる所定のインターバルでの空燃比を下げることによるCO濃度出力値の検出(S6乃至S9)によって監視されるが、それに加えて空燃比を元に戻したときのCO濃度出力値の検出(S10乃至S13’)によって給排気口のトップ圧等に起因する突発的な不完全燃焼も監視されるものである。したがって不完全燃焼の回避は一層強化されることになる。
【0037】
本発明は上記した実施の形態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が可能である。例えば上記実施例では、ファン回転数をダウンされることによって空燃比を一時的に下げるようにしているが燃焼用ガス量を多くすることによって空燃比を一時的に下げるようにしてもよい。また、間欠監視が繰り返しなされている状態においてはLED表示を変化させる等して使用者にわかるようにしてもよい。そうすれば、室内の換気を良くする等の対策を行うこともでき安全性がより担保されるものである。
【0038】
【発明の効果】
本発明に係る不完全燃焼防止装置によれば、空燃比を下げる時間的間隔の間にもそのいったん下げた空燃比を元に戻したときの一酸化炭素濃度検出手段による検出信号を検知し、その検知された出力信号値の変化が所定の範囲を越えたときには、ガスバーナの燃焼状態が監視運転制御手段により監視される。これにより通常のフィン詰まり等に起因する不完全燃焼が予見されるのみならず、トップ圧等に起因する不完全燃焼を検知して燃焼停止や改善運転等の速やかな対応をとることが可能になる。これをガス燃焼機器に適用することはその安全性を向上させるから産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態としてのガス燃焼機器の概略構成図である。
【図2】図1に示したこの種のガス燃焼機器の燃焼一般特性としての空燃比λと燃焼排ガス中のCO濃度の関係を示した図である。
【図3】本発明の一実施例としての不完全燃焼防止制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図4】(a)は、本発明の制御ルーチンが適用される前の不完全燃焼防止制御ルーチンに基づいた燃焼経過時間とCO濃度出力値との関係を示したタイミングチャート、(b)は、本発明の制御ルーチンが適用されたことによる不完全燃焼防止制御ルーチンに基づいた燃焼経過時間とCO濃度出力値との関係を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 ケース
11 ガスバーナ
12 元電磁弁
13 比例電磁弁
14 ガス供給路
20 排気筒
21 COセンサ
23 コントローラ
24 燃焼室
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an incomplete combustion preventing device applied to gas combustion equipment such as a forced water supply / exhaust type (FF type) gas water heater, and more particularly, to carbon monoxide (CO) in a combustion exhaust gas system of a gas combustion equipment. The present invention relates to an incomplete combustion prevention apparatus suitable for predicting the incomplete combustion of this gas combustion device by inducing a concentration detection sensor and using a detection signal from the CO concentration detection sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of gas combustion equipment, a CO sensor for detecting the CO concentration in the combustion exhaust gas is provided in the exhaust gas cylinder downstream of the burner in order to avoid an accident of carbon monoxide poisoning caused by fin clogging or the like of the heat exchanger, A safety device is provided for preventing incomplete combustion, such as issuing an alarm in accordance with the output of the CO sensor or stopping gas combustion.
[0003]
For example, a safety device for a gas combustor proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-26440 detects the CO concentration in combustion exhaust gas by a CO sensor, and issues an alarm when this concentration exceeds a first reference concentration. When the CO concentration rises as it is due to exhaust gas recirculation or the like and exceeds the second reference concentration, the gas supply flow path to the burner is closed to stop the fuel gas supply.
[0004]
By the way, it is desirable that the CO sensor for detecting the CO concentration in the combustion exhaust gas has a detection sensitivity at a CO concentration of 300 ppm which may cause harm to the human body, but the combustion exhaust gas system is in a high temperature environment. Even a CO sensor with high detection accuracy at room temperature cannot accurately detect a low CO concentration during combustion. Even if the CO concentration is lower than the reference value, the fuel gas supply is stopped due to misjudgment. There was a problem that even the above CO concentration was erroneously determined to be below the reference value.
[0005]
Therefore, the present applicant has no detection sensitivity at a CO concentration of 300 ppm, which may cause harm to the human body, but a CO sensor having a detection sensitivity at a 1000 ppm level with high CO concentration detection accuracy even in a high-temperature environment such as in combustion exhaust gas. Has been invented and has already filed an application for a combustion apparatus that predicts the occurrence of incomplete combustion.
[0006]
The combustion apparatus according to this earlier application is provided with a CO sensor for detecting the CO concentration in the flue gas in the flue gas system of the gas combustion device, and temporarily reduces the amount of combustion air supplied to the gas burner during steady operation. Or, conversely, increase the gas supply amount of the gas burner without changing the air amount to lower the air-fuel ratio, and the CO concentration in the combustion exhaust gas detected by the detection signal from the CO sensor at that time must not exceed the reference value If it is determined that there is no sign of incomplete combustion, and the CO concentration exceeds the reference value, it is intended to predict that incomplete combustion is occurring due to fin clogging or the like of the heat exchanger.
[0007]
This makes it possible to accurately grasp the increase in CO concentration in the combustion exhaust gas without using a CO sensor with poor detection sensitivity in a high-temperature environment, avoiding the incomplete combustion associated with long-term use. It is intended to ensure safety.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, heat exchanger fin clogging does not occur in such a short time. Therefore, the time (interval time) from the detection of the CO concentration in the combustion exhaust gas by the CO sensor to the detection of the next CO concentration may be viewed from 1 hour to 2 hours.
[0009]
However, even during this CO concentration detection timing (interval), when a top pressure is generated by a gust or the like on the top air supply / exhaust top at the tip of the air supply / exhaust tube, or an obstacle is present on the air supply port side of this gas appliance. The air-fuel ratio may decrease and the combustion of the burner may be worsened due to a load on the blower fan that supplies the combustion air to the burner due to circumstances such as preventing the intake of combustion air. .
[0010]
For example, FIG. 4A is a timing chart showing the relationship between the elapsed combustion time and the CO concentration output value of the incomplete combustion control according to the previous patent application. When a disturbance is added later, during the interval until the next monitoring control, the CO concentration characteristic indicated by the two-dot chain line in the figure shows normal combustion unless the reference output (1000 ppm to 2000 ppm) is exceeded. Can not take long.
[0011]
In such a case, at the CO concentration detection timing at a normal interval, it may be overlooked that incomplete combustion has occurred, and there is a possibility that a response such as stopping combustion of the burner may be delayed.
[0012]
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to foresee incomplete combustion due to clogging of fins or the like by detecting the CO concentration in the combustion exhaust gas at a predetermined interval during regular operation of the gas combustion device. Of course, to provide an incomplete combustion prevention device capable of detecting incomplete combustion caused by a top pressure or the like during the CO concentration detection interval and detecting the incomplete combustion thereby promptly responding. It is in.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention is provided with a carbon monoxide concentration detecting means provided in a combustion exhaust gas system of a gas combustion device to detect the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas, and to the gas burner of the gas combustion device. By lowering the amount of gas to be supplied and the air-fuel ratio of the combustion air at predetermined time intervals, it is confirmed whether or not incomplete combustion is performed based on the detection signal from the carbon monoxide concentration detection means at that time. In the incomplete combustion preventing apparatus, the detection signal by the carbon monoxide concentration detecting means when the air-fuel ratio once lowered is restored during the time interval for lowering the air-fuel ratio is detected, whether incomplete combustion on the basis of the detection signal by again lowered carbon monoxide concentration detection means the air-fuel ratio of the gas burner when the change in the detected output signal value exceeds a predetermined range Providing the monitoring operation control means for monitoring operation of combustion to ensure it is an gist.
[0014]
According to the incomplete combustion preventing apparatus of the present invention having the above-described configuration, the amount of gas supplied to the gas burner and the air-fuel ratio of the combustion air during the steady operation of the gas combustion device are once lowered at predetermined time intervals, The incomplete combustion is confirmed on the basis of the detection signal from the carbon monoxide concentration detection means provided in the combustion exhaust gas system, but it was once lowered during the time interval to lower the air-fuel ratio. A detection signal from the carbon monoxide concentration detection means when the air-fuel ratio is restored is detected, and when the change in the detected output signal value exceeds a predetermined range, the combustion state of the gas burner is monitored operation control means Is monitored by As a result, not only incomplete combustion due to normal fin clogging is foreseen but also incomplete combustion due to top pressure or the like is avoided.
[0015]
The monitoring operation control means lowers the air-fuel ratio and again detects the carbon monoxide concentration by the carbon monoxide concentration detection means, and determines whether or not incomplete combustion is based on the detection signal. Are mentioned as preferred. By doing so, the occurrence of sudden incomplete combustion can be avoided in the routine control of normal incomplete combustion confirmation.
[0016]
The air-fuel ratio can be changed by changing the air volume of the blower fan provided in the gas combustion device or the gas amount of the gas burner provided in the gas combustion device. If the air volume of the blower fan is lowered or the gas amount of the gas burner is increased, the air-fuel ratio is lowered. Conversely, if the air volume of the blower fan is increased or the gas amount of the gas burner is lowered, the air-fuel ratio is raised.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an exemplary embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas combustion apparatus as an embodiment of the present invention. This gas combustion device is a forced supply / exhaust water heater, a case 10 forming a combustion chamber, a gas burner 11 disposed in a lower portion of the case 10, and a gas supply path 14 for supplying fuel gas to the gas burner 11. And the proportional solenoid valve 13 arrange | positioned in the gas supply path 14, and the original solenoid valve 12 are provided.
[0018]
The original solenoid valve 12 is a valve that only opens and closes the gas flow path, and the proportional solenoid valve 13 is a control valve that is set to an opening corresponding to the control signal and adjusts to a desired gas supply amount. Further, a fan 15 is provided at the bottom of the case 10, and an amount of combustion air corresponding to the amount of gas supply is supplied into the combustion chamber 24.
[0019]
A heat exchanger 16 is disposed above the gas burner 11, and the water passed through the water supply pipe 17 is heated by the combustion heat in the gas burner 11 and sent out to the hot water supply pipe 18. The upper part of the case 10 above the heat exchanger 16 is connected to the exhaust pipe 20 via the hood 19. The exhaust cylinder 20 is equipped with a CO sensor 21 that detects the CO concentration.
[0020]
Further, a controller 23 for controlling the combustion and the like is provided in the main body of the water heater. The controller 23 includes a CPU, a RAM, and a ROM constituting a well-known arithmetic logic circuit not shown, an input interface for inputting signals from various sensors, an output interface for outputting drive signals to various actuators, and the like.
[0021]
Based on the signal indicating the CO concentration output value from the CO sensor 21, not only the solenoid valves 12 and 13 are opened and closed, but also hot water temperature control and ignition control are performed. The explanation and illustration of sensors and ignition devices not directly related to are omitted. Further, the combustion exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust pipe 25 and the exhaust top 26.
[0022]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio λ and the CO concentration in the combustion exhaust gas as general combustion characteristics of this type of gas combustion device shown in FIG. Here, the “air-fuel ratio” refers to the ratio of the actually supplied air amount to the theoretical air amount necessary for complete combustion of the gas.
[0023]
In the figure, point A is the case where normal combustion is performed, the air-fuel ratio λ = 1.8, and the exhaust CO concentration is 300 ppm or less. When normal combustion is performed, even if the air-fuel ratio λ is reduced (decrease width Δλ), the exhaust CO concentration is hardly changed but burned at the point B, but the C point (λ = 1. 45, the exhausted CO concentration is 300 ppm), the exhausted CO concentration reaches the E point of 1000 ppm when the air-fuel ratio λ is decreased (Δλ).
[0024]
Further, at point D (λ = 1.44, exhaust CO concentration of 300 ppm or more), if the air-fuel ratio λ is reduced (Δλ), the exhaust CO concentration exceeds 1000 ppm (F point). That is, when the air-fuel ratio λ is low, the exhaust CO concentration rapidly increases. This is because when the air-fuel ratio λ becomes lower than a certain value, incomplete combustion occurs and the CO concentration rises sharply. Therefore, when it is desired to suppress the CO emission of the instrument at 300 ppm or less, the ratio of the air amount to the supply gas amount can be reduced by Δλ, and 1000 ppm can be set as the detection reference value.
[0025]
Therefore, the present invention temporarily lowers the amount of gas supplied to the gas burner 11 and the air-fuel ratio λ of the combustion air at predetermined intervals during steady operation of the gas combustion device. Then, the incomplete combustion is confirmed based on the CO concentration output value by the CO sensor 21 provided in the combustion exhaust gas system at that time. The CO concentration output value by the CO sensor 21 when the air-fuel ratio λ is returned to the original value is detected, and when the change in the detected CO concentration output value exceeds a predetermined range (Δx), the combustion state of the gas burner 21 is detected. This is monitored by the controller 23.
[0026]
FIG. 3 is a flowchart showing an incomplete combustion prevention control routine applied to the incomplete combustion prevention apparatus according to the embodiment of the present invention. This flow chart shows a case where the air-fuel ratio λ is changed by changing the rotational speed of the fan 15 in order to predict the occurrence of incomplete combustion.
[0027]
In the case where incomplete combustion is expected to occur during steady combustion, first, when the faucet is opened in the forced water supply / exhaust water heater, after the ignition operation inside the water heater, the controller 23 causes the gas burner 21 to flame. Detected (Step 1: “YES”, hereinafter simply expressed as “S1”). Then, the ignition operation by the igniter is finished (S2), and the controller 23 starts the hot water temperature control (S3) and reading of the CO concentration output value detected by the CO sensor 21 (S4). The CO concentration at this time is, for example, the concentration immediately before “monitoring” shown in FIG.
[0028]
When it is determined that the read CO concentration output value does not exceed the reference output A set to a value within the range of 1000 ppm to 2000 ppm shown in FIG. 4B (S5: “YES”), the CO detection timing Combustion control is continued as it is until it comes (S6: “NO”).
[0029]
Next, when the controller 23 determines that the CO detection timing has come after a predetermined time has elapsed (S6: “YES”), the controller 23 performs control to reduce the rotational speed of the fan 15 (S7), and the air-fuel ratio λ. Is reduced by a predetermined ratio or change amount Δλ. Then, the CO concentration rises from the “monitoring” position shown in FIG. 4B and immediately shows the value of the convex portion on the right side. The value of this convex portion is read by the controller 23 as the CO concentration output value of the CO sensor 21 in a state where the air-fuel ratio λ is lowered (S8).
[0030]
Next, the controller 23 determines again whether or not the CO concentration output value is equal to or less than the reference output A, but it is usually determined that it is equal to or less than the reference output A (S9: “YES”). Here, the CO concentration output value of the convex portion (FIG. 4B) is a concentration in a state where the air-fuel ratio is artificially lowered by the control for lowering the rotational speed of the fan 15, and therefore this concentration is the reference output A. By judging that it does not exceed, it is presumed that the CO concentration is 300 ppm or less. Thereafter, the fan 23 is returned to the original value by the controller 23 (S10), and the CO concentration output value and the air-fuel ratio temporarily increased thereby are restored.
[0031]
Next, the controller 23 reads the CO concentration output value (a) of the CO sensor 21 (S11), stores the value (S12), and then outputs the CO concentration output value (a) for the CO sensor output value read in S4. It is determined whether the output change from is less than or equal to Δx. When there is no disturbance (see FIG. 4B), it is determined that the output change is Δx or less (S13: “YES”), and thereafter, until it is determined that the CO detection timing is reached, S13 to S13 ′. By repeating this process (S13 ′: “NO”), it is constantly monitored whether the output change from the CO concentration output value (a) during the combustion operation is equal to or less than Δx.
[0032]
On the other hand, if there is a condition in which the indoor load increases due to clogging of fins, top pressure, or formation of a sparrow nest while combustion control is being continued, and the occurrence of incomplete combustion is predicted, the CO concentration For example, the output value may show a steep change indicated by a two-dot chain line in FIG. 4B or a change indicated by a broken line.
[0033]
In such a state, if it is determined by the controller 23 that the CO detection timing has come (S13 ′: “YES”), the processing of S7 to S12 is performed in the same manner as described above, and from the CO concentration output value (a). If it is determined that the change in the pressure is not less than or equal to Δx (S13: “NO”), even if it is not the CO detection timing, the intermittent monitoring shown in the processing of S7 to S13 is performed assuming that there is some change in the combustion state. .
[0034]
In this case, in the case of the steep change indicated by the two-dot chain line in FIG. 4B, the output value of the CO sensor 21 rises rapidly while the processing of S7 to S13 is repeated, so the controller 23 Accordingly, it is determined that the reference output A is exceeded (S9: “NO”), and the combustion control is stopped or the improvement operation is performed (S14). As a result, a prompt response is made to the incomplete combustion.
[0035]
When no flame is detected in the ignition control (S1: “NO”), or when the output value of the CO sensor 21 exceeds the reference output A from the beginning even when the ignition control is normal (S5: “NO”). ”), After the original solenoid valve 12 is turned off (S15), an abnormality display for notifying that an abnormality has occurred is made (S16), and the ignition control is terminated (S17).
[0036]
Thus, according to the above-described embodiment, incomplete combustion caused by heat exchanger fin clogging or the like associated with long-term use of a gas appliance causes the air-fuel ratio at a predetermined interval to be performed each time the gas appliance is used. Is monitored by detecting the CO concentration output value by lowering (S6 to S9), but in addition to that, the detection of the CO concentration output value when the air-fuel ratio is restored (S10 to S13 ′) Sudden incomplete combustion due to top pressure or the like is also monitored. Therefore, avoidance of incomplete combustion is further strengthened.
[0037]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the air-fuel ratio is temporarily lowered by lowering the fan speed, but the air-fuel ratio may be temporarily lowered by increasing the amount of combustion gas. Further, in a state where intermittent monitoring is repeated, the user may be made aware by changing the LED display. If it does so, measures, such as improving indoor ventilation, can also be taken and safety | security is ensured more.
[0038]
【The invention's effect】
According to the incomplete combustion preventing apparatus according to the present invention, the detection signal by the carbon monoxide concentration detecting means when the air-fuel ratio once lowered during the time interval for lowering the air-fuel ratio is restored is detected, When the detected change in the output signal value exceeds a predetermined range, the combustion state of the gas burner is monitored by the monitoring operation control means. This not only predicts incomplete combustion due to normal fin clogging, etc., but also detects incomplete combustion due to top pressure etc. and can take prompt measures such as combustion stop and improved operation Become. Applying this to gas combustion equipment is extremely beneficial in the industry because it improves its safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas combustion apparatus as an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio λ and the CO concentration in the combustion exhaust gas as the general combustion characteristics of this type of gas combustion device shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing an incomplete combustion prevention control routine as an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a timing chart showing the relationship between the elapsed combustion time and the CO concentration output value based on the incomplete combustion prevention control routine before the control routine of the present invention is applied, and FIG. 5 is a timing chart showing the relationship between the elapsed combustion time and the CO concentration output value based on the incomplete combustion prevention control routine by applying the control routine of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Case 11 Gas burner 12 Original solenoid valve 13 Proportional solenoid valve 14 Gas supply path 20 Exhaust cylinder 21 CO sensor 23 Controller 24 Combustion chamber

Claims (3)

ガス燃焼機器の燃焼排ガス系に設けられてその燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検出手段を備え、このガス燃焼機器のガスバーナへ供給するガス量と燃焼用空気の空燃比を所定の時間的間隔を置いていったん下げることにより、そのときの前記一酸化炭素濃度検出手段による検出信号に基づいて不完全燃焼か否かを確認するようにした不完全燃焼防止装置において、前記した空燃比を下げる時間的間隔の間にもそのいったん下げた空燃比を元に戻したときの前記一酸化炭素濃度検出手段による検出信号を検知し、その検知された出力信号値の変化が所定の範囲を越えたときに前記ガスバーナの空燃比を再度下げて一酸化炭素濃度検出手段による検出信号に基づいて不完全燃焼か否かを確認する燃焼の監視運転を行う監視運転制御手段を備えることを特徴とする不完全燃焼防止装置。Provided in a flue gas system of a gas combustion device and having a carbon monoxide concentration detection means for detecting the carbon monoxide concentration in the flue gas, the amount of gas supplied to the gas burner of the gas combustion device and the air-fuel ratio of the combustion air In the incomplete combustion preventing apparatus for confirming whether or not incomplete combustion is performed based on a detection signal from the carbon monoxide concentration detection means at that time by lowering the value once at a predetermined time interval, The detection signal by the carbon monoxide concentration detecting means when the air-fuel ratio once lowered is restored during the time interval for lowering the air-fuel ratio is detected, and the change of the detected output signal value is predetermined. audit to monitor operation of combustion for confirming whether incomplete combustion on the basis of the detection signal by again lowered carbon monoxide concentration detection means the air-fuel ratio of the gas burner when exceeding the range of Incomplete combustion prevention device, characterized in that it comprises the operation control means. 前記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変化させるものであることを特徴とする請求項に記載の不完全燃焼装置。The incomplete 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. 前記空燃比はガス燃焼機器に設けられるガス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に記載の不完全燃焼防止装置。2. The incomplete combustion preventing apparatus according to claim 1 , wherein the air-fuel ratio is changed by changing a gas amount of a gas burner provided in a gas combustion device.
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