JP3713068B2

JP3713068B2 - 燃焼器およびその燃焼制御方法

Info

Publication number: JP3713068B2
Application number: JP18708895A
Authority: JP
Inventors: 直行竹下
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JPH0942668A

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備えた燃焼器の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼器の燃焼制御方法としては、例えば、異常燃焼状態が生じて、ＣＯセンサが高いＣＯ濃度を検出したとき、機器が作動を停止して、ガスの供給が停止するとともに、燃焼ファンが回転停止し、安全を確認した後に再作動するようにしたものが一般的である。
前述した異常燃焼状態は、機器の劣化から熱交換器の詰まり、給排筒または排気トップの詰まり、潰れ、破損に起因して、また、排気筒が外れて、排気が室内に流入することに起因して、さらに、使用環境における塵埃、酸欠、強風による排気不十分および室内負圧に起因などして生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の燃焼器の燃焼制御方法では、ＣＯセンサが異常燃焼状態を検出したとき、ガスの供給を停止する際に、燃焼ファンも回転停止するので、例えば、室内が排気によってさらに満たされることは防止されるが、検出するまでに室内に充満した排気の換気を積極的にすることができないので、換気が迅速に行なわれないで、燃焼ファンの回転停止は、積極的な安全対策には成り得ないという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、ＣＯが発生し得る異常燃焼状態になったとき、ガスの供給は停止するが、燃焼ファンは回転続行するようにしたので、例えば、室内に充満した排気の換気が迅速に行なわれ、積極的な安全対策を図ることができる燃焼器の制御方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、
１バーナ（１３）と、給排気を行う燃焼ファン（１２）とを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出す燃焼器における燃焼制御方法において、
室内ＣＯ濃度が高くなり得る異常燃焼状態になったとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、ＣＯセンサ（４８）の出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるように制御したことを特徴とする燃焼器の燃焼制御方法。
【０００５】
２バーナ（１３）と、給排気を行う燃焼ファン（１２）とを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測するＣＯセンサ（４８）を設けて異常燃焼を検出可能にした燃焼器において、
前記ＣＯセンサ（４８）が異常値を示したとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、前記ＣＯセンサ（４８）の出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるようにする制御部（３０）を備えたことを特徴とする燃焼器。
３バーナ（１３）と、給排気を行う燃焼ファン（１２）とを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測するＣＯセンサ（４８）を設けて異常燃焼を検出可能にした燃焼器において、
前記ＣＯセンサ（４８）が異常値を示したとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、室内ＣＯ濃度が所定値より下がるまで前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるようにする制御部（３０）を備えたことを特徴とする燃焼器。
４前記室内ＣＯ濃度を次式を用いて計算することを特徴とする３項記載の燃焼器。
Ｃ＝Ｃ _MAX ・ｅ ^-Qt/V
ここで、Ｃ _MAX とは消火時の室内ＣＯ濃度（ｐｐｍ）であり、Ｑとは換気量（ｍ ³ ／ｈ）であり、Ｖとは室内容積（ｍ ³ ）である。
５前記燃焼ファン（１２）は、ファン回転数を最大にして、回転し続けるように制御されていることを特徴とする１項記載の燃焼器の燃焼制御方法または２項記載の燃焼器。
【０００６】
６前記燃焼ファン（１２）は、所定時間回転し続けるように制御されていることを特徴とする１項記載の燃焼器の燃焼制御方法、または、２あるいは３項記載の燃焼器。
７バーナ（１３）と、給排気を行う燃焼ファン（１２）とを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測することによって異常燃焼を検出可能なＣＯセンサ（４８）を設けた燃焼器の燃焼制御方法において、
前記ＣＯセンサ（４８）が異常値を示したとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、前記ＣＯセンサ（４８）の出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるようにしたことを特徴とする燃焼器の燃焼制御方法に存する。
【０００７】
次に、前記各項に記載された発明の作用について説明する。
正常燃焼時において、ガス弁（２５）は開いていて、バーナ（１３）へガスが供給され、また、燃焼ファン（１２）により空気が供給されている。
異常燃焼状態になり、ＣＯ濃度が高くなると、ガス弁（２５）が閉じられ、バーナ（１３）へのガスの供給が停止され、さらに、燃焼ファン（１２）は回転し続ける。
それにより、異常燃焼状態が進行することがなく、燃焼ファン（１２）は回転し続けるから、例えば、室内が自然換気ばかりでなく積極的に換気され、ＣＯ濃度が低くなって安全性が向上する。
【０００８】
ＣＯセンサ（４８）が異常値を示したとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるようにする制御部（３０）を備えたものでは、
同じく、室内が積極的に換気され、ＣＯ濃度が低くなって安全性が向上する。
前記燃焼ファン（１２）は、ファン回転数を最大にして、回転し続けるように制御されているものでは、
単に、燃焼ファン（１２）が回転数を維持して回転し続けるのではなく、ファン回転数を最大にして、回転し続けるので、短時間に室内を換気することができる。
【０００９】
前記燃焼ファン（１２）は、所定時間回転し続けるように制御されているものでは、
例えば、室内の換気に必要な時間が分かっていれば、その必要な時間だけ回転し続けるように制御しておけば、燃焼ファン（１２）が無駄に回転し続けることがなくなる。
ＣＯセンサ（４８）が異常値を示したとき、ガス弁（２５）を閉じて前記バーナ（１３）へのガスの供給を停止する一方、前記燃焼ファン（１２）を回転し続けるものでは、
同じく、室内が積極的に換気され、ＣＯ濃度が低くなって安全性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の一形態を説明する。
各図は本発明の実施の一形態を示している。
図１および図３に示すように、本燃焼器１０は室内に取入れられている。燃焼器１０の燃焼室１１の下方側にはバーナ１３が設置され、そのバーナ１３の下方には、給排気を行う燃焼ファン１２が設けられている。燃焼ファン１２には図示省略した回転検出センサが設けられている。燃焼室１１の上方側には給湯熱交換器１４が設けられ、給湯熱交換器１４の入口側には図示省略した給水管が接続され、給湯熱交換器の出口側には同じく図示省略した給湯管が接続されている。
【００１１】
バーナ１３には、ガスノズル２２、ノズルホルダ２３、比例弁２４および電磁弁２５を介してガス用配管２６が接続されている。バーナ１３のガス取込口にはガスノズル２２の先端が向けられ、バーナ１３のガス取込口とガスノズル２２の先端との間には、燃焼用の空気を取込み可能な隙間が形成されている。電磁弁２５はアクチュエータ２７により開閉調節可能なものである。
バーナ１３の下方側とバーナ１３の上方側とがバイパス通路１７により連通している。バイパス通路１７の中間部には、空気量センサ１８が設けられている。
装置外部へ排気を導くための排気通路１９には、ＣＯセンサ４８が設けられている。ＣＯセンサ４８は、感熱素子と比較素子とから構成されている。感熱素子にある触媒にＣＯが反応してＣＯ₂ に変化するとき反応熱が発生する。これにより感熱素子の温度が上昇し、素子の電気抵抗が大きくなる。この変化をホイーストンブリッジ回路により不平衡電圧として検出しＣＯ濃度を得る。
【００１２】
図２は、本制御装置のブロック図を示している。
本制御装置は制御部３０、図示省略した電源回路、およびＣＯセンサ４８の出力信号を取り入れるタイミングをとるための図示省略したクロックが備えられている。ＣＯセンサ４８の出力信号は、図示省略したサンプルホールド回路、Ａ−Ｄ変換回路を介して、デジタル値としてメモリ３１に入力される。メモリ３１は、ＲＡＭまたは記録書き換え可能なＥＥＰＲＯＭが用いられている。メモリ３１には、制御プログラム、ＣＯ濃度限界値などが記録されている。
【００１３】
演算部３２は、制御部３０の制御信号により、メモリ３１に記録されたＣＯセンサ４８の出力値が読み出され、該読み出されたＣＯセンサ４８の出力値からＣＯ濃度を算出し、該算出されたＣＯ濃度の値と、メモリ３１から取り込まれたＣＯ濃度限界値とを比較して、算出されたＣＯ濃度の値がＣＯ濃度限界値より大きくなると、異常燃焼検出信号を出力するものである。
該異常燃焼検出信号は駆動回路であるパワーアンプ３３に出力され、パワーアンプ３３は前記異常燃焼検出信号を電流値などの電気値に変換してアクチュエータ２７出力し、アクチュエータ２７は、該電気値に基づき電磁弁２５を駆動して、その弁を閉じるように構成されている。
【００１４】
また、制御部３０は、前記異常燃焼検出信号をパワーアンプ３４に出力し、パワーアンプ３４は異常燃焼検出信号に対応する電流値をアクチュエータ３７に送出するものであり、アクチュエータ３７は、前記電流値に基づき燃焼ファン１２に最大電流を供給し、その回転数を最大にするものである。また、燃焼ファン１２は、燃焼停止後一定時間経過すると回転停止するように構成してもよく、また、ＣＯセンサ４８の出力を見ながら、ＣＯ濃度が所定値より下がるまで回転続行するように構成してもよい。
【００１５】
室内ＣＯ濃度について、
燃焼中については、下記の式で計算する。
【００１６】
Ｃ＝（１−ｅ^{{-(Q+M)・t/V}}）・（Ｍ・Ｐ）／（Ｑ＋Ｍ）
Ｃ；ｔ時間後の室内ＣＯ濃度（ｐｐｍ）
Ｑ；換気量（ｍ³ ／ｈ）
Ｍ；排気ガス発生量（実際ｗｅｔ・ｍ³ ／ｈ）
ｍ；排気ガス発生量（論理ｗｅｔ・ｍ³ ／ｈ）
Ｖ；室内容積（ｍ³ ）
ｐ；排気中のＣＯ濃度（実際ｗｅｔＣＯ濃度ｐｐｍ）
燃焼停止後については、下記の式で計算する。
Ｃ＝Ｃ_MAX ・ｅ^-Qt/V
ここで、Ｃ_MAX ；消火時の室内ＣＯ濃度（ｐｐｍ）
次に作用を説明する。
制御部３０はＣＯセンサ４８の出力値を取り入れるタイミングを図示省略した発振回路から得る。制御部３０の制御信号により、図示省略したサンプルホールド回路およびＡ−Ｄ変換回路を介して、ＣＯセンサ４８の出力値がデジタル値としてメモリ３１にＣＯ濃度の測定値が書き込まれる。
制御部３０の制御信号により、メモリ３１に書き込まれたＣＯ濃度の測定値が演算部３２に読み出されるとともに、メモリ３１に記録されたＣＯ濃度限界値が演算部３に読み出される。演算部３２は、ＣＯ濃度の測定値とＣＯ濃度限界値とを比較して、両者の差を算出し、ＣＯ濃度の測定値がＣＯ濃度限界値を超えると、異常燃焼検出信号を出力する。
【００１７】
異常燃焼検出信号は、パワーアンプ３３に出力され、パワーアンプ３３は前記両者の異常燃焼検出信号を電流値などの電気値に変換してアクチュエータ２７出力し、アクチュエータ２７は、該電気値に基づき電磁弁２５を駆動して、電磁弁２５が閉じられ、ガスの供給が停止される。
また、異常燃焼検出信号は、制御部３０の制御信号により、パワーアンプ３４に出力され、パワーアンプ３４は異常燃焼検出信号を電流値などの電気値に変換してアクチュエータ３７出力し、アクチュエータ３７は、該電気値に基づき燃焼ファン１２の、例えば、直流モータを駆動して、その回転数が最大になるように調節する。
【００１８】
なお、前記実施の形態おいては、ＣＯセンサで直接的にＣＯ濃度を検出するものを示したが、室内の酸素濃度の低下、熱交換器のフィン詰まり等で炎がリフト状態になったとき、これを熱電対から発生する起電力として検知し、その起電力が低下したときにガス供給路を遮断するようにしてもよい。
また、燃焼火炎中にフレームロッドを挿入し、フレームロッドとバーナの間に交流電圧を加えると、炎が存在するときは炎の導電性により整流されたフレーム電流が流れるが、炎がリフト状態になったり、火炎が伸びて炎の形状が変化したとき、これをフレーム電流の電流値が低下し、その電流値が一定の基準を下回ったときにガス供給路を遮断するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明にかかる燃焼器によれば、ＣＯが発生し得る異常燃焼状態になったとき、ガスの供給は停止するが、燃焼ファンは回転続行するようにしたので、例えば、室内に充満した排気の換気が迅速に行なわれ、積極的な安全対策を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す燃焼器の概念図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す燃焼器のブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態を示す燃焼器の装着状態説明図である。
【符号の説明】
１０…燃焼器
１１…燃焼室
１２…燃焼ファン
１３…バーナ
１４…給湯熱交換器
１７…空気用のバイパス通路
１８…空気量センサ
１９…排気通路
２２…ガスノズル
２３…ノズルホルダ
２４…比例弁
２５…電磁弁
２６…ガス用配管
２７…アクチュエータ
２９…ガス用のバイパス通路
３０…制御部
３１…メモリ
３２…演算部
３３，３４…パワーアンプ
３７…アクチュエータ
４８…ＣＯセンサ

Claims

バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出す燃焼器における燃焼制御方法において、
室内ＣＯ濃度が高くなり得る異常燃焼状態になったとき、ガス弁を閉じて前記バーナへのガスの供給を停止する一方、ＣＯセンサの出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファンを回転し続けるように制御したことを特徴とする燃焼器の燃焼制御方法。
バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測するＣＯセンサを設けて異常燃焼を検出可能にした燃焼器において、
前記ＣＯセンサが異常値を示したとき、ガス弁を閉じて前記バーナへのガスの供給を停止する一方、前記ＣＯセンサの出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファンを回転し続けるようにする制御部を備えたことを特徴とする燃焼器。
バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測するＣＯセンサを設けて異常燃焼を検出可能にした燃焼器において、
前記ＣＯセンサが異常値を示したとき、ガス弁を閉じて前記バーナへのガスの供給を停止する一方、室内ＣＯ濃度が所定値より下がるまで前記燃焼ファンを回転し続けるようにする制御部を備えたことを特徴とする燃焼器。
前記室内ＣＯ濃度を次式を用いて計算することを特徴とする請求項３記載の燃焼器。
Ｃ＝Ｃ _MAX ・ｅ ^-Qt/V
ここで、Ｃ _MAX とは消火時の室内ＣＯ濃度（ｐｐｍ）であり、Ｑとは換気量（ｍ ³ ／ｈ）であり、Ｖとは室内容積（ｍ ³ ）である。
前記燃焼ファンは、ファン回転数を最大にして、回転し続けるように制御されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼器の燃焼制御方法または請求項２記載の燃焼器。
前記燃焼ファンは、所定時間回転し続けるように制御されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼器の燃焼制御方法、または、請求項２あるいは３記載の燃焼器。
バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、室内に設置され、室内の空気を燃焼用の給気とし、排気は屋外に出し、室内ＣＯ濃度を計測することによって異常燃焼を検出可能なＣＯセンサを設けた燃焼器の燃焼制御方法において、
前記ＣＯセンサが異常値を示したとき、ガス弁を閉じて前記バーナへのガスの供給を停止する一方、前記ＣＯセンサの出力である室内ＣＯ濃度に応じて前記燃焼ファンを回転し続けるようにしたことを特徴とする燃焼器の燃焼制御方法。