JP3704385B2

JP3704385B2 - Combustor with CO sensor

Info

Publication number: JP3704385B2
Application number: JP29202295A
Authority: JP
Inventors: 良彦田中; 正徳榎本
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2015-10-13
Also published as: JPH09112900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＯセンサ付燃焼装置に係り、特にＣＯセンサの出力補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス燃焼装置には、バーナの不完全燃焼により引き起こされるＣＯ濃度上昇を監視するため、排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサを備えたものがある。このＣＯセンサは、例えば接触燃焼型のものであり、排気ガス中のＣＯ濃度が高くなるとＣＯセンサの表面での接触燃焼が増大し、温度上昇をもたらす。ＣＯセンサは、この温度上昇に伴う抵抗値上昇をＣＯ濃度検出信号として出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気ガスの比熱（定圧比熱）が異なる場合には、たとえ排気ガス中のＣＯが同じでも、ＣＯセンサの出力が異なってしまう。これは、ＣＯの接触燃焼による発生熱量が同じであっても、排気ガスの比熱が異なると排気ガスがＣＯセンサから奪う熱量が異なり、ＣＯセンサの温度上昇の度合が異なってくるからである。具体的には、排気ガスの比熱が小さいと、その分、ＣＯセンサから排気ガスにより奪われる熱量は少なくなり、奪われる熱量が少ない分接触燃焼による温度上昇は大きくなり実際より高いＣＯ濃度に対応する出力となる。これとは逆に排気ガスの比熱が大きいと、ＣＯセンサから排気ガスにより奪われる熱量は多くなり、その分接触燃焼による温度上昇は小さくなり実際より低いＣＯ濃度に対応する出力となる。
【０００４】
上記排気ガスの比熱は、排気ガスの組成（排気ガスを構成する各種成分の濃度）によって決定され、特に比熱の大きなＣＯ₂（二酸化炭素），Ｈ₂Ｏ（水）の濃度に大きく影響される。
【０００５】
本出願人は、排気ガスの比熱変化に伴うＣＯセンサ出力の誤差を補うべく、燃焼面切換えに応じたＣＯセンサ出力補正についてすでに特許出願をしている（特願平６ー３１４０５２号）。本出願人は、排気ガスの比熱変化のさらなる要因を考察し、ＣＯセンサの出力誤差を少なくするために、本願発明に到達したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、図１に示すように、バーナ１と、バーナ１からの排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ２とを備えた燃焼装置において、バーナ１に供給される空気の風量を検出する風量検出手段３と、この風量検出手段３により検出された風量に基づいて、排気ガスの比熱変化に伴う出力変化分を補うよう上記ＣＯセンサの出力を補正する補正手段４と、バーナへの燃料供給量を調節する燃料供給量調節手段とを備え、上記補正手段は、上記燃料供給量と上記風量の比に基づいて、排気ガスの比熱変化に伴う出力変化分を補うよう上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のＣＯセンサ付燃焼装置において、さらに、上記バーナに供給される燃料の種類を入力する燃料種類入力手段を備え、上記補正手段は、この燃料種類を付加情報として上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のＣＯセンサ付燃焼装置において、上記バーナは燃焼面の切換手段を備え、上記補正手段は、上記燃焼面の切換え情報を付加情報として上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態としてのガス給湯装置について説明する。図２に示すように、ガス給湯装置はケーシング１１を備えている。ケーシング１１内の上部には熱交換器１２が配置され、この熱交換器１２の下方にはガスバーナ１３が配置されている。ガスバーナ１３では、ガスノズル１４から供給されたガスとファン１５からの空気とが混合されて燃焼され、この燃焼熱が熱交換器１２に供給される。上記ガスノズル１４にはガス管１６の一端が接続されている。ガス管１６には、主電磁弁１７、ガス比例弁１８、能力切換弁１９ａ，１９ｂ（燃焼面切換え手段）が設けられており、ガス供給の制御を行っている。ガス比例弁１８と能力切換弁１９ａ，１９ｂは燃料供給量調節手段を構成している。
【０００８】
上記ガスバーナ１３は、複数例えば２つのバーナエレメント群１３Ａ、１３Ｂを有している。能力切換弁１９ａが開、１９ｂが閉である場合、バーナエレメント群１３Ａのみの片面燃焼が行われ、能力切換弁１９ａ，１９ｂの両方が開かれるとバーナエレメント群１３Ａ、１３Ｂでの全面燃焼が行われる。
【０００９】
上記熱交換器１２の入口には給水管２１が接続され、熱交換器１２の出口には給湯管２２が接続されている。給水管２１からの水は、熱交換器１２を通るときに加熱されて給湯管２２から供給される。給水管２１にはフローセンサ２３と入水温度センサ２４が設置されている。給湯管２２のには水量制御弁２５と出湯温度センサ２６が設置されており、その先端には出湯栓２７が設けられている。
【００１０】
上記ケース１１には、風圧センサ３０（風量検出手段）が設けられている。この風圧センサ３０は２本の導管３１を介して空気室１１ａと燃焼室１１ｂに接続されている。空気室１１ａはケーシング１１の内部空間において、ガスバーナ１３の下方に形成されており、燃焼室１１ｂはガスバーナ１３と熱交換器１２との間に形成されている。図２ではガスバーナ１３は模式的に示されているが、実際にはケーシング１１の横断面の大部分を占めており、このガスバーナ１３により空気室１１ａ、燃焼室１１ｂとが仕切られている。したがって、ファン１５からの送風があると、空気室１１ａと燃焼室１１ｂとの間に圧力差が生じる。この圧力差は、ガスバーナ１３に供給される燃焼用空気の風量に対応するものである。上記風圧センサ３０は、この圧力差を、燃焼用空気の風量として検出する。
【００１１】
上記熱交換器１２の上方（下流側）の排気通路１１ｃには、接触燃焼式のＣＯセンサ４０が設けられている。このＣＯセンサ４０は、触媒を付与されて２００℃に通電加熱される検知部を有している。この検知部の触媒に排気ガス中のＣＯが接触して燃焼する。この接触燃焼熱により検知部の電気抵抗値が上昇し、この電気抵抗値に対応する電圧がＣＯ濃度として出力される。
【００１２】
ガス給湯装置は、さらに、ガスの種類を入力するガス種スイッチ５１（燃料種類入力手段）とマイクロコンピュータ５２（補正手段）および必要なインターフェイスを組み込んだコントロールユニット５０を備えている。設定されるガス種としては、天然ガス，ブタン、プロパン等種々のものがある。通常、ガス給湯装置は、工場出荷時にガス種スイッチ５１を操作して、使用するガス種を設定するが、ガス種の異なる地域への転居の場合は、施工業者がこのガス種スイッチ５１によりその地域のガス種に再設定する。
【００１３】
上記構成のガス給湯装置において、マイクロコンピュータ５２は、出湯栓２７が開いてフローセンサ２３から水流検出信号を受けた時に、センサ２４，２６からの検出温度情報，リモートコントローラ（図示しない）からの設定温度情報等に基づいて、ガス燃焼制御と出湯量制御とを含む給湯制御を行う。給湯制御は、基本的に、出湯温度が設定温度に一致した状態で最大限の出湯量が得られるように行う。燃焼制御は、主電磁弁１７を開いた状態で、ガス比例弁１８と能力切換弁１９ａ，１９ｂを制御することにより、無段階で行うことができる。すなわち、能力切換弁１９ａのみを開いて片面燃焼にした状態でガス比例弁１８の開度を増大させることにより、ガス供給量が増大し、燃焼能力が徐々に増大する。ガス比例弁１８の開度が最大限になり、片面燃焼での燃焼能力が最大限に達したら、能力切換弁１９ａ，１９ｂの両方を開いて両面燃焼にする。この時、一旦ガス比例弁１８の開度を小さくして片面燃焼での最大燃焼能力と同じ燃焼能力にする。さらにガス比例弁１８の開度を徐々に大きくすることにより、燃焼能力を連続的に増大させることができる。
【００１４】
マイクロコンピュータ５２は、上記能力切換弁１９ａ、１９ｂの開閉情報およびガス比例弁１８の開度情報に基づいて燃焼能力（燃料供給量）を常に把握している。また、マイクロコンピュータ５２は、この比例弁１８の開度に応じてファン１５の回転数を制御して、例えば各バーナエレメント群１３Ａ，１３Ｂでの燃焼における空気比（燃料を完全燃焼させるのに必要な空気量に対する実際の空気量の比）が１.４になるようにする。
【００１５】
上記ガス給湯装置において、正常な燃焼条件のもとではガスバーナ１３での不完全燃焼は生じない。しかし、例えばガスバーナ１３の一部のバーナエレメントの空気導入口に虫等が入り込んだ場合等には、当該バーナエレメントで不完全燃焼となりＣＯが発生する。そこで、マイクロコンピュータ５２は、ＣＯセンサ４０からのＣＯ濃度情報に基づいて排気ガスのＣＯ濃度を監視し、必要に応じて警報やガス燃焼停止を行う。
【００１６】
ところで、ＣＯセンサ４０からの検出出力は、実際の排気ガス中のＣＯ濃度が同じでも燃焼条件が異なると変動する。燃焼条件が異なると、排気ガスの成分、特にＣＯ₂濃度，Ｈ₂Ｏ濃度が異なるため、排気ガスの比熱が異なってくるからである。排気ガスの成分濃度は、図４に示すように、空気比によって決定される。
空気比が１.０から増大するにしたがって、ＣＯ₂濃度，Ｈ₂Ｏ濃度が減少する。
なお、図４は天然ガスの場合について空気比と排ガス組成との関係を示したが、この関係は、ガスの種類によって異なる。
【００１７】
通常の燃焼は上述したように空気比が１.４の状態で行われるが、例えば排気通路に風が吹き込むと、空気の供給量が減少するため、空気比は１.４から減少し、ＣＯ₂およびＨ₂Ｏの濃度が高くなり、排気ガスの比熱が増大する。
また、能力切換弁１９ａ、１９ｂが共に開で、バーナエレメント群１３Ａ、１３Ｂの両面で燃焼している場合には、風の吹き込みがない状態では、空気比が１.４である。しかし、能力切換弁１９ａのみが開でバーナエレメント群１３Ａだけの片面燃焼の場合には、バーナエレメント群１３Ｂに供給される空気量が燃焼に用いられず、そのまま排気ガスを希釈することになる。換言すれば、ガスバーナ１３での空気比が２．０近くにまで上昇し、そのため排気ガス中のＣＯ₂やＨ₂Ｏの濃度が低くなり、排気ガスの比熱が減少する。
【００１８】
本実施例では、マイクロコンピュータ５２がＣＯセンサ４０から出力されたＣＯ濃度情報をそのまま用いず、風圧センサ３０で検出された送風量情報、上記ガス供給量情報，燃焼面切換情報、ガス種スイッチ５１からのガス種情報に基づいて、上記排気ガスの比熱の変動に伴う出力変化分を補うように補正している。具体的には、ＣＯセンサ４０から出力されたＣＯ濃度に、上記燃焼条件の情報に基づいて演算された補正係数を乗じることにより、補正する。そして、この補正ＣＯ濃度を監視する。
【００１９】
上記補正係数について説明する。マイクロコンピュータ５２では、メモリに記憶されたガス種毎の補正係数のマップから、上記ガス種スイッチ５１で特定されたガス種に対応して、空気比と補正係数の関係を表すマップを選択する。上述したように、空気比と排気ガス成分（排気ガス比熱）の関係が、ガス種毎に異なるので、空気比と補正係数の関係を表すマップもガス種毎に記憶されている。
【００２０】
さらに、マイクロコンピュータ５２は、上記ガス供給量と送風量から空気比を演算する。この空気比演算に際しては、片面燃焼か全面燃焼かの情報も加味される。次に、演算された空気比からマップに基づいて補正係数を演算する。
【００２１】
具体的には、補正係数は、各バーナエレメント群１３Ａ，１３Ｂでの空気比が１.４で全面燃焼の場合を１.０にする。風の吹き込み等で送風量が少なくなった時には、空気比が１.０に近付き排気ガスの比熱が大きくなるので、ＣＯセンサ４０の出力は実際のＣＯ濃度より低い値を表すことになる。そこで、マイクロコンピュータ５２は、１.０より大きい補正係数を算出して、ＣＯ濃度を上方修正する。
また、片面燃焼の場合は、バーナ１３での空気比が大きくなって排気ガスの比熱が小さくなるので、ＣＯセンサ４０の出力は実際のＣＯ濃度より高い値を表すことになる。そこで、マイクロコンピュータ５２は、１.０より小さい補正係数を用いてＣＯ濃度を下方修正する。
【００２２】
次に、マイクロコンピュータ５２が実行する給湯のためのルーチンを、図３のフローチャートに基づいて以下に詳しく説明する。このルーチンは、電源オンでスタートし、フローセンサ２３からの水流検出信号を待つ（ステップ１０１）。
水流検出信号を受けた時に、ガス種スイッチ５１で特定したガス種を読み込み（ステップ１０２）、この読み込まれたガス種に対応した補正係数マップを選択する（ステップ１０３）。
【００２３】
次に、通常の水量制御（ステップ１０４），ガス燃焼制御（ステップ１０５），ファン制御（ステップ１０６）を実行し、給湯制御を行う。
次に、風圧センサ３０からの風量情報を入力し（ステップ１０７）、この風量と、ガス供給量と、片面燃焼か両面燃焼かの切換え情報とから空気比を演算し、適正風量になるようにファン１５を制御すると同時に、この空気比から上記選択されたマップに基づいて補正係数を演算する（ステップ１０８）。
次に、ＣＯセンサ４０からのＣＯ濃度を入力し（ステップ１０９）、このＣＯ濃度に上記補正係数を乗じてＣＯ濃度を補正する（ステップ１１０）。
【００２４】
次に、上記補正されたＣＯ濃度に基づいて血中のヘモグロビンに取り込まれるＣＯの増加分Ｅを演算し（ステップ１１１）、この増加分Ｅが閾値Ｅ_０より大きいか否かを判断する（ステップ１１２）。ステップ１１２で否定判断した場合、血中のヘモグロビンに蓄積されたＣＯの蓄積値Ｔを演算し（ステップ１１３）、蓄積値Ｔが閾値Ｔ_０より大きいか否かを判断する（ステップ１１４）。ステップ１１４で否定判断した場合、すなわち蓄積値Ｔが閾値Ｔ₀以下であると判断した場合、フローセンサ２３がオン状態のままかどうかを判断する（ステップ１１５）。ステップ１１５で肯定判断の場合にはステップ１０４に戻り、否定判断した場合には給湯制御を終了して（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻る。
【００２５】
ＣＯ濃度の増加分Ｅが閾値Ｅ_０より大きい場合、または蓄積値Ｔが閾値Ｔ₀より大きい場合には、ステップ１１２，ステップ１１４で肯定判断して、ステップ１１７に進み、ここで主電磁弁１７を閉じてガス供給を全面的に中止し、必要に応じて警報を発する。
【００２６】
本発明は上記実施例に拘束されることなく、種々の態様が可能である。例えば供給される燃料はガス以外の燃料、例えば灯油でもよい。
ファンはなくてもよい。この場合、風量検出手段は燃焼により起こる自然対流に起因した風量を検出する。
風量検出手段は、ファン１５から器具排気出口に至る通風路に設けられて直接風量を検出したり、バイパス管に設けられて風量を検出する、熱線式，カルマン渦式の流速センサであってもよい。
燃料供給量は一定であってもよい。
ＣＯセンサの出力値を補正する方法は、１つの補正係数を乗じる方式に制約されない。上述した各検出情報毎に補正係数を算出して、出力値に乗じてもよい。
また、補正は加減算で行うこともある。
【００２７】
さらに、燃焼条件によって変化する水素濃度に基づいて補正を加えてもよい。
水素ガスの濃度が高くなると、ＣＯセンサでの水素の燃焼熱が発生し、ＣＯセンサの出力は実際のＣＯ濃度より大きい値となるからである。この水素ガス濃度は、供給ガス量が多いほど高くなり、風量が小さくなるほど（空気比が小さくなるほど）高くなる。したがって、供給ガス量が多いほど小さく、風量が小さくなるほど（空気比が小さくなるほど）小さくなる補正係数を、上記空気比に基づく補正係数とともにＣＯセンサの出力値に乗じればよい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、検出された風量に基づいてＣＯセンサの出力を補正するので、風の吹き込み等により風量が変化し、それに伴い排気ガスの比熱が変化した場合でも、排気ガス中のＣＯ濃度を正確に得ることができる。なお、風量検出手段での検出風量に基づいてファンを制御することで空気比を最適に制御する場合であっても、ファンの制御には僅かな遅れが生じるため、風の吹き込み等による風量変化（空気比変化）には適確に追従できないが、この場合でも、本発明ではその時の空気比に基づいて正確にＣＯ濃度を検出できる。しかも、この燃料供給量と風量の比に基づいて、ＣＯ濃度を正確に補正することができる。
請求項２によれば、バーナに供給される燃料の種類が異なり、風量変化等に伴う排気ガス比熱の変化のしかたが異なる場合でも、燃料種類を加味することにより、ＣＯ濃度を正確に補正できる。
請求項３では、バーナ燃焼面の切換えがなされる場合でも、この切換え情報を加味することにより、ＣＯ濃度を正確に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例としてのガス給湯装置の概略構成を示す構成図である。
【図３】上記実施例のマイクロコンピュータで実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図４】天然ガスの場合の空気比と排ガス成分の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１バーナ
２ＣＯセンサ
３風量検出手段
４補正手段
１３ガスバーナ
１８比例弁（燃料供給量調節手段）
１９ａ，１９ｂ能力切換弁（燃焼面切換え手段，燃料供給量調節手段）
３０風圧センサ（風量検出手段）
４０ＣＯセンサ
５１ガス種スイッチ（燃料種類入力手段）
５２マイクロコンピュータ（補正手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion apparatus with a CO sensor, and more particularly to output correction of a CO sensor.
[0002]
[Prior art]
Some gas combustion apparatuses include a CO sensor that detects the CO concentration in exhaust gas in order to monitor the increase in CO concentration caused by incomplete combustion of the burner. This CO sensor is, for example, of the contact combustion type, and when the CO concentration in the exhaust gas increases, the contact combustion on the surface of the CO sensor increases, resulting in a temperature rise. The CO sensor outputs a resistance value increase accompanying the temperature increase as a CO concentration detection signal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the specific heat (constant pressure specific heat) of the exhaust gas is different, the output of the CO sensor is different even if the CO in the exhaust gas is the same. This is because even if the amount of heat generated by the catalytic combustion of CO is the same, if the specific heat of the exhaust gas is different, the amount of heat taken by the exhaust gas from the CO sensor is different, and the degree of temperature rise of the CO sensor is different. Specifically, if the specific heat of the exhaust gas is small, the amount of heat taken away from the CO sensor by the exhaust gas is reduced by that amount, and the temperature rise due to contact combustion is increased by the amount of heat taken away, corresponding to a higher CO concentration than actual. Output. On the other hand, if the specific heat of the exhaust gas is large, the amount of heat taken away from the CO sensor by the exhaust gas increases, and the temperature rise due to contact combustion is reduced correspondingly, resulting in an output corresponding to a lower CO concentration than actual.
[0004]
The specific heat of the exhaust gas is determined by the composition of the exhaust gas (concentrations of various components constituting the exhaust gas), and is greatly influenced by the concentrations of CO ₂ (carbon dioxide) and H ₂ O (water) having a large specific heat. .
[0005]
The present applicant has already filed a patent application for CO sensor output correction in accordance with combustion surface switching in order to compensate for an error in CO sensor output accompanying a change in specific heat of exhaust gas (Japanese Patent Application No. 6-314052). The present applicant has reached the present invention in order to consider further factors of the specific heat change of the exhaust gas and reduce the output error of the CO sensor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the invention of claim 1 is a combustion apparatus including a burner 1 and a CO sensor 2 that detects the CO concentration in the exhaust gas from the burner 1. An air volume detecting means 3 for detecting the air volume, and a correcting means 4 for correcting the output of the CO sensor so as to compensate for the output change accompanying the specific heat change of the exhaust gas based on the air volume detected by the air volume detecting means 3 ; Fuel supply amount adjusting means for adjusting the fuel supply amount to the burner, and the correction means compensates for the output change accompanying the change in specific heat of the exhaust gas based on the ratio of the fuel supply amount and the air volume. The output of the CO sensor is corrected .
The invention according to claim 2 is the combustion apparatus with a CO sensor according to claim 1 , further comprising fuel type input means for inputting the type of fuel supplied to the burner, wherein the correction means The output of the CO sensor is corrected as additional information.
According to a third aspect of the present invention, in the combustion apparatus with a CO sensor according to the first or second aspect, the burner includes a combustion surface switching unit, and the correction unit uses the combustion surface switching information as additional information. The sensor output is corrected.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a gas hot water supply apparatus as an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the gas hot water supply device includes a casing 11. A heat exchanger 12 is disposed in the upper part of the casing 11, and a gas burner 13 is disposed below the heat exchanger 12. In the gas burner 13, the gas supplied from the gas nozzle 14 and the air from the fan 15 are mixed and burned, and this combustion heat is supplied to the heat exchanger 12. One end of a gas pipe 16 is connected to the gas nozzle 14. The gas pipe 16 is provided with a main electromagnetic valve 17, a gas proportional valve 18, and capacity switching valves 19a and 19b (combustion surface switching means) for controlling gas supply. The gas proportional valve 18 and the capacity switching valves 19a and 19b constitute a fuel supply amount adjusting means.
[0008]
The gas burner 13 has a plurality of, for example, two burner element groups 13A and 13B. When the capacity switching valve 19a is open and 19b is closed, only one-side combustion of the burner element group 13A is performed, and when both the capacity switching valves 19a and 19b are opened, the entire combustion is performed in the burner element groups 13A and 13B. Is called.
[0009]
A water supply pipe 21 is connected to the inlet of the heat exchanger 12, and a hot water supply pipe 22 is connected to the outlet of the heat exchanger 12. The water from the water supply pipe 21 is heated when passing through the heat exchanger 12 and supplied from the hot water supply pipe 22. A flow sensor 23 and an incoming water temperature sensor 24 are installed in the water supply pipe 21. A water amount control valve 25 and a hot water temperature sensor 26 are installed in the hot water supply pipe 22, and a hot water tap 27 is provided at the tip thereof.
[0010]
The case 11 is provided with a wind pressure sensor 30 (air volume detecting means). The wind pressure sensor 30 is connected to the air chamber 11a and the combustion chamber 11b via two conduits 31. The air chamber 11 a is formed below the gas burner 13 in the internal space of the casing 11, and the combustion chamber 11 b is formed between the gas burner 13 and the heat exchanger 12. Although the gas burner 13 is schematically shown in FIG. 2, the gas burner 13 actually occupies most of the cross section of the casing 11, and the air chamber 11 a and the combustion chamber 11 b are partitioned by the gas burner 13. Accordingly, when there is air from the fan 15, a pressure difference is generated between the air chamber 11a and the combustion chamber 11b. This pressure difference corresponds to the air volume of the combustion air supplied to the gas burner 13. The wind pressure sensor 30 detects this pressure difference as an air volume of combustion air.
[0011]
A catalytic combustion type CO sensor 40 is provided in the exhaust passage 11c above (downstream side) of the heat exchanger 12. The CO sensor 40 has a detection unit which is provided with a catalyst and is heated to 200 ° C. by energization. The CO in the exhaust gas comes into contact with the catalyst of the detection unit and burns. The electrical resistance value of the detection unit is increased by the contact combustion heat, and a voltage corresponding to the electrical resistance value is output as the CO concentration.
[0012]
The gas hot water supply device further includes a control unit 50 incorporating a gas type switch 51 (fuel type input means) for inputting a gas type, a microcomputer 52 (correction means), and a necessary interface. Various types of gas are set such as natural gas, butane, and propane. Normally, the gas water heater operates the gas type switch 51 at the time of factory shipment to set the gas type to be used. However, when moving to a different gas type, the contractor uses the gas type switch 51 to move the gas type switch 51. Reset to local gas type.
[0013]
In the gas hot water supply apparatus having the above-described configuration, when the hot water tap 27 is opened and the microcomputer 52 receives the water flow detection signal from the flow sensor 23, the microcomputer 52 detects the detected temperature information from the sensors 24 and 26 and the setting from the remote controller (not shown). Hot water supply control including gas combustion control and hot water output control is performed based on temperature information and the like. The hot water supply control is basically performed so that the maximum amount of hot water is obtained in a state where the temperature of the hot water matches the set temperature. Combustion control can be performed steplessly by controlling the gas proportional valve 18 and the capacity switching valves 19a and 19b with the main electromagnetic valve 17 opened. That is, by increasing the opening degree of the gas proportional valve 18 with only the capacity switching valve 19a opened and performing single-side combustion, the gas supply amount increases and the combustion capacity gradually increases. When the opening of the gas proportional valve 18 is maximized and the combustion capacity in single-sided combustion is maximized, both the capacity switching valves 19a and 19b are opened to perform double-sided combustion. At this time, the opening degree of the gas proportional valve 18 is once reduced to the same combustion capacity as the maximum combustion capacity in single-sided combustion. Further, the combustion capacity can be continuously increased by gradually increasing the opening of the gas proportional valve 18.
[0014]
The microcomputer 52 always grasps the combustion capacity (fuel supply amount) based on the opening / closing information of the capacity switching valves 19a and 19b and the opening information of the gas proportional valve 18. Further, the microcomputer 52 controls the rotational speed of the fan 15 in accordance with the opening degree of the proportional valve 18, for example, an air ratio in combustion in each burner element group 13 </ b> A, 13 </ b> B (necessary for complete combustion of fuel The ratio of the actual air amount to the correct air amount) is set to 1.4.
[0015]
In the gas hot water supply device, incomplete combustion in the gas burner 13 does not occur under normal combustion conditions. However, for example, when insects enter into the air inlets of some burner elements of the gas burner 13, incomplete combustion occurs in the burner elements, and CO is generated. Therefore, the microcomputer 52 monitors the CO concentration of the exhaust gas based on the CO concentration information from the CO sensor 40, and performs an alarm or gas combustion stop if necessary.
[0016]
By the way, the detection output from the CO sensor 40 fluctuates when the combustion conditions are different even though the actual CO concentration in the exhaust gas is the same. This is because when the combustion conditions are different, the exhaust gas components, particularly the CO ₂ concentration and the H ₂ O concentration are different, so that the specific heat of the exhaust gas is different. The component concentration of the exhaust gas is determined by the air ratio as shown in FIG.
As the air ratio increases from 1.0, the CO ₂ concentration and the H ₂ O concentration decrease.
FIG. 4 shows the relationship between the air ratio and the exhaust gas composition in the case of natural gas, but this relationship varies depending on the type of gas.
[0017]
As described above, normal combustion is performed in a state where the air ratio is 1.4. However, for example, when wind blows into the exhaust passage, the amount of air supplied decreases, so the air ratio decreases from 1.4, and CO 2 The concentration of ₂ and H ₂ O increases and the specific heat of the exhaust gas increases.
When the capacity switching valves 19a and 19b are both open and burning is performed on both sides of the burner element groups 13A and 13B, the air ratio is 1.4 in a state where no wind is blown. However, when only the capacity switching valve 19a is open and the burner element group 13A is only subjected to single-side combustion, the amount of air supplied to the burner element group 13B is not used for combustion, and the exhaust gas is diluted as it is. In other words, the air ratio in the gas burner 13 rises to near 2.0, so that the concentration of CO ₂ and H ₂ O in the exhaust gas decreases, and the specific heat of the exhaust gas decreases.
[0018]
In this embodiment, the microcomputer 52 does not use the CO concentration information output from the CO sensor 40 as it is, but the blast amount information detected by the wind pressure sensor 30, the gas supply amount information, the combustion surface switching information, and the gas type switch 51. Is corrected so as to compensate for the change in output accompanying the fluctuation of the specific heat of the exhaust gas. Specifically, the correction is performed by multiplying the CO concentration output from the CO sensor 40 by a correction coefficient calculated based on the information on the combustion condition. Then, the corrected CO concentration is monitored.
[0019]
The correction coefficient will be described. In the microcomputer 52, a map representing the relationship between the air ratio and the correction coefficient is selected from the correction coefficient map for each gas type stored in the memory, corresponding to the gas type specified by the gas type switch 51. As described above, since the relationship between the air ratio and the exhaust gas component (exhaust gas specific heat) is different for each gas type, a map representing the relationship between the air ratio and the correction coefficient is also stored for each gas type.
[0020]
Further, the microcomputer 52 calculates an air ratio from the gas supply amount and the blast amount. In calculating the air ratio, information on one-side combustion or whole-surface combustion is also taken into consideration. Next, a correction coefficient is calculated based on the map from the calculated air ratio.
[0021]
Specifically, the correction coefficient is set to 1.0 when the air ratio in each of the burner element groups 13A and 13B is 1.4 and the entire surface combustion is performed. When the amount of air flow decreases due to wind blowing or the like, the air ratio approaches 1.0, and the specific heat of the exhaust gas increases, so the output of the CO sensor 40 represents a value lower than the actual CO concentration. Therefore, the microcomputer 52 calculates a correction coefficient larger than 1.0 and corrects the CO concentration upward.
In the case of single-sided combustion, the air ratio in the burner 13 increases and the specific heat of the exhaust gas decreases, so the output of the CO sensor 40 represents a value higher than the actual CO concentration. Therefore, the microcomputer 52 corrects the CO concentration downward using a correction coefficient smaller than 1.0.
[0022]
Next, a routine for hot water supply executed by the microcomputer 52 will be described in detail based on the flowchart of FIG. This routine starts when the power is turned on and waits for a water flow detection signal from the flow sensor 23 (step 101).
When the water flow detection signal is received, the gas type specified by the gas type switch 51 is read (step 102), and a correction coefficient map corresponding to the read gas type is selected (step 103).
[0023]
Next, normal water amount control (step 104), gas combustion control (step 105), and fan control (step 106) are executed to perform hot water supply control.
Next, the air volume information from the wind pressure sensor 30 is input (step 107), and the air ratio is calculated from the air volume, the gas supply amount, and the switching information between the single-sided combustion and the double-sided combustion so as to obtain an appropriate air volume. At the same time as controlling the fan 15, a correction coefficient is calculated from the air ratio based on the selected map (step 108).
Next, the CO concentration from the CO sensor 40 is input (step 109), and the CO concentration is corrected by multiplying the CO concentration by the correction coefficient (step 110).
[0024]
Then, calculates the increase E of CO to be incorporated into hemoglobin in the blood based on the corrected CO concentration was (step 111), the increment E determines whether the threshold E ₀ greater than (step 112). If a negative decision is made in step 112, calculates the accumulated value T of CO accumulated in hemoglobin in the blood (step 113), the accumulation value T to determine whether the threshold T ₀ is larger than (step 114). If a negative decision is made in step 114, that is, when the accumulated value T is determined to be the threshold value T ₀ or less, it is determined whether the left flow sensor 23 is turned on (step 115). If the determination in step 115 is affirmative, the process returns to step 104. If the determination is negative, the hot water supply control is terminated (step 116), and the process returns to step 101.
[0025]
If the increase E of the CO concentration is greater than the threshold value E ₀ , or if the accumulated value T is greater than the threshold value T ₀ , an affirmative determination is made in steps 112 and 114, and the process proceeds to step 117, where the main solenoid valve 17 Close the gas supply to completely stop the gas supply and issue an alarm if necessary.
[0026]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modes are possible. For example, the supplied fuel may be a fuel other than gas, such as kerosene.
There may be no fans. In this case, the air volume detection means detects the air volume caused by natural convection caused by combustion.
The air volume detecting means may be a hot wire type or Karman vortex type flow velocity sensor that is provided in a ventilation path from the fan 15 to the appliance exhaust outlet and directly detects the air volume or is provided in a bypass pipe to detect the air volume. Good.
The fuel supply amount may be constant.
The method of correcting the output value of the CO sensor is not limited to the method of multiplying by one correction coefficient. A correction coefficient may be calculated for each detection information described above and multiplied by the output value.
The correction may be performed by addition / subtraction.
[0027]
Further, correction may be made based on the hydrogen concentration that varies depending on the combustion conditions.
This is because when the concentration of hydrogen gas increases, the heat of combustion of hydrogen in the CO sensor is generated, and the output of the CO sensor becomes larger than the actual CO concentration. The hydrogen gas concentration increases as the amount of supplied gas increases, and increases as the air volume decreases (the air ratio decreases). Therefore, it is only necessary to multiply the output value of the CO sensor together with the correction coefficient based on the air ratio by a correction coefficient that decreases as the amount of supplied gas increases and decreases as the air volume decreases (air ratio decreases).
[0028]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the output of the CO sensor is corrected based on the detected air volume, even if the air volume changes due to the blowing of wind or the like, and the specific heat of the exhaust gas changes accordingly, the exhaust gas The CO concentration in the medium can be obtained accurately. Note that even if the air ratio is optimally controlled by controlling the fan based on the air volume detected by the air volume detecting means, a slight delay occurs in the fan control, so that the air volume changes due to wind blowing, etc. (Air ratio change) cannot be accurately followed, but even in this case, the present invention can accurately detect the CO concentration based on the air ratio at that time. In addition, the CO concentration can be accurately corrected based on the ratio between the fuel supply amount and the air volume.
According to the second aspect , even when the type of fuel supplied to the burner is different and the method of changing the exhaust gas specific heat accompanying the change in the air volume is different, the CO concentration can be accurately corrected by taking the fuel type into consideration. .
According to the third aspect, even when the burner combustion surface is switched, the CO concentration can be accurately corrected by taking this switching information into consideration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a gas hot water supply device as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a routine executed by the microcomputer of the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an air ratio and an exhaust gas component in the case of natural gas.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Burner 2 CO sensor 3 Air volume detection means 4 Correction means 13 Gas burner 18 Proportional valve (fuel supply amount adjustment means)
19a, 19b Capacity switching valve (combustion surface switching means, fuel supply amount adjusting means)
30 Air pressure sensor (air volume detection means)
40 CO sensor 51 Gas type switch (fuel type input means)
52 Microcomputer (correction means)

Claims

バーナと、バーナからの排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサとを備えた燃焼装置において、
バーナに供給される空気の風量を検出する風量検出手段と、この風量検出手段により検出された風量に基づいて、排気ガスの比熱変化に伴う出力変化分を補うよう上記ＣＯセンサの出力を補正する補正手段と、バーナへの燃料供給量を調節する燃料供給量調節手段とを備え、
上記補正手段は、上記燃料供給量と上記風量の比に基づいて、排気ガスの比熱変化に伴う出力変化分を補うよう上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とするＣＯセンサ付燃焼装置。 In a combustion apparatus including a burner and a CO sensor that detects a CO concentration in exhaust gas from the burner,
Based on the air volume detecting means for detecting the air volume of the air supplied to the burner and the air volume detected by the air volume detecting means, the output of the CO sensor is corrected so as to compensate for the output change accompanying the specific heat change of the exhaust gas. Correction means and fuel supply amount adjusting means for adjusting the fuel supply amount to the burner,
A combustion apparatus with a CO sensor, wherein the correction means corrects the output of the CO sensor so as to compensate for an output change accompanying a change in specific heat of exhaust gas based on a ratio between the fuel supply amount and the air volume.

さらに、上記バーナに供給される燃料の種類を入力する燃料種類入力手段を備え、上記補正手段は、この燃料種類を付加情報として上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とする請求項１に記載のＣＯセンサ付燃焼装置。2. The fuel sensor according to claim 1 , further comprising fuel type input means for inputting a type of fuel supplied to the burner, wherein the correction means corrects the output of the CO sensor using the fuel type as additional information. The combustion apparatus with a CO sensor described.

上記バーナは燃焼面の切換手段を備え、上記補正手段は、上記燃焼面の切換え情報を付加情報として上記ＣＯセンサの出力を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のＣＯセンサ付燃焼装置。 3. The CO sensor-attached device according to claim 1, wherein the burner includes a combustion surface switching unit, and the correction unit corrects the output of the CO sensor using the combustion surface switching information as additional information. 4. Combustion device.