JP2020063855A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯセンサのドリフト現象に起因するバーナの停止状態を抑制することが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】燃料ガスをバーナで燃焼させ、バーナからの燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素の濃度をＣＯセンサで計測可能とする。また、ＣＯセンサの計測値が所定の基準値を超えたことに基づき、バーナでの燃焼を停止させるエラー停止処理を実行する。そして、エラー停止処理が行われると、燃焼ファンの送風で所定の掃気時間にわたって燃焼排ガスを排出させる掃気処理の後に、ＣＯセンサのゼロ点校正を実行する。こうすれば、ＣＯセンサのドリフト現象に起因してＣＯセンサの計測値が基準値を超えたのであれば、ゼロ点校正の完了後は、バーナでの燃焼を再開しても、問題なく燃焼を継続することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、バーナからの燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を計測可能なＣＯセンサを有する燃焼装置に関する。

給湯器や暖房機などに搭載され、燃料ガスをバーナで燃焼させる燃焼装置が知られている。燃焼装置では、ガス通路を通じて燃料ガスがバーナに供給されると共に、燃焼ファンによってバーナに向けて燃焼用空気が送られ、熱交換器でバーナからの燃焼排ガスと熱交換して水などの対象流体を加熱する。そして、熱交換器を通過した燃焼排ガスは、排気通路を通って外部に排出される。

こうした燃焼装置では、バーナで不完全燃焼が起こると、燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度（以下、ＣＯ濃度）が高くなる。そこで、ＣＯ濃度を計測可能なＣＯセンサを排気通路などに設置しておくことが提案されている（例えば、特許文献１）。ＣＯセンサとしては、白金製のコイルに酸化アルミなどの触媒を担持した検知片と触媒を担持しない補償片とを対比する構成の接触燃焼式が一般的であり、燃焼排ガス中の一酸化炭素が触媒と反応すると、反応熱で検知片の抵抗値が上昇するため電位差が生じる。この電位差とＣＯ濃度との間には比例関係があり、電位差に基づいてＣＯ濃度を計測することが可能である。バーナで燃焼中はＣＯセンサでＣＯ濃度を監視し、ＣＯセンサの計測値が所定の基準値を超えたことに基づきバーナの不完全燃焼を検知すると、バーナでの燃焼を強制的に停止させる。

特開平５−２６４４０号公報

しかし、上述のようなＣＯセンサを備えた燃焼装置では、バーナでの燃焼中にＣＯセンサのゼロ点がずれていき、実際のＣＯ濃度よりもＣＯセンサの計測値が高くなるドリフト現象が起こることがあり、実際のＣＯ濃度は基準値に達していないのに、ドリフト現象の影響でＣＯセンサの計測値が基準値を超えたことに基づきバーナでの燃焼が強制的に停止されてしまうという問題があった。

この発明は従来の技術における上述した課題に対応してなされたものであり、ＣＯセンサのドリフト現象に起因するバーナの停止状態を抑制することが可能な燃焼装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の燃焼装置は次の構成を採用した。すなわち、
燃料ガスをバーナで燃焼させ、該バーナからの燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を計測可能なＣＯセンサを有する燃焼装置において、
前記バーナに向けて燃焼用空気を送る燃焼ファンと、
前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を変更することによって該バーナでの燃焼を制御し、前記ＣＯセンサの計測値が所定の基準値を超えたことに基づき、前記バーナでの燃焼を停止させるエラー停止処理を実行する燃焼制御部と、
前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行可能なセンサ制御部と
を備え、
前記センサ制御部は、前記エラー停止処理が行われると、前記燃焼ファンの送風で所定の掃気時間にわたって前記燃焼排ガスを排出させる掃気処理の後に、前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行する
ことを特徴とする。

このような本発明の燃焼装置では、ＣＯセンサの計測値が基準値を超えたことに基づきエラー停止処理を実行したら、掃気処理の後にＣＯセンサのゼロ点校正を行うことにより、ＣＯセンサのドリフト現象の影響を排除することができる。そのため、ドリフト現象に起因してＣＯセンサの計測値が基準値を超えたのであれば（実際のＣＯ濃度が基準値に達していなければ）、ゼロ点校正の完了後は、バーナでの燃焼を再開しても、問題なく燃焼を継続することが可能である。一方、ドリフト現象の影響ではなく、実際のＣＯ濃度が基準値を超えていれば、ＣＯセンサのゼロ点校正の完了後にバーナでの燃焼を再開すると、再びＣＯセンサの計測値が基準値を超えることになるので、バーナの不完全燃焼を検知することができる。

上述した本発明の燃焼装置では、エラー停止処理を実行した後、ＣＯセンサのゼロ点校正が完了すると、バーナでの燃焼を再開させるようにしてもよい。

このような本発明の燃焼装置では、ＣＯセンサのゼロ点校正の完了後に使用者が手動でバーナでの燃焼を再開する手間を省けるので、利便性を高めることができる。

こうした本発明の燃焼装置では、エラー停止処理が行われた際にバーナでの燃焼に伴って所定条件が成立していた場合に、掃気処理の後にＣＯセンサのゼロ点校正を実行するようにしてもよい。

前述したようにＣＯセンサではバーナでの燃焼中にゼロ点がずれていくことでドリフト現象が起こることがあり、ＣＯセンサの計測値が基準値を超えたことに基づきエラー停止処理が行われた際に、ドリフト現象の影響が疑われる所定条件が成立していた場合は、一旦ＣＯセンサのゼロ点校正を行うこととして、バーナでの燃焼再開後の様子を見ることによって、ＣＯセンサのドリフト現象に起因してバーナが停止状態のままになることを抑制することができる。

上述した本発明の燃焼装置では、エラー停止処理が行われた際にバーナで所定時間以上連続して燃焼中であったことを所定条件の成立として、掃気処理の後にＣＯセンサのゼロ点校正を実行するようにしてもよい。

このような本発明の燃焼装置では、バーナでの連続燃焼時間が長くなって所定時間以上であれば、バーナでの燃焼状態自体に問題（空燃比が適切ではないなど）があることは少なく、むしろＣＯセンサのゼロ点校正を行う機会がないことからドリフト現象の影響である疑いが強い。そのため、バーナで所定時間以上連続して燃焼中にエラー停止処理が行われたら、一旦ＣＯセンサのゼロ点校正を行うこととして、バーナでの燃焼再開後の様子を見ることによって、ＣＯセンサのドリフト現象に起因してバーナが停止状態のままになることを抑制することができる。

こうした本発明の燃焼装置では、次のようにしてもよい。まず、基準値として、第１基準値と、第１基準値よりも高い第２基準値とを設定しておくこととして、ＣＯセンサの計測値が第１基準値を超えて第１判定時間以上継続するか、ＣＯセンサの計測値が第２基準値を超えて第１判定時間よりも短い第２判定時間以上継続すると、エラー停止処理を実行する。そして、ＣＯセンサの計測値が第１基準値を超えたことに基づきエラー停止処理が行われた場合には、掃気処理の後にＣＯセンサのゼロ点校正を実行するのに対し、ＣＯセンサの計測値が第２基準値を超えたことに基づきエラー停止処理が行われた場合には、ＣＯセンサのゼロ点校正を実行しない。

このような本発明の燃焼装置では、ＣＯセンサの計測値が第１基準値よりも高い第２基準値を超えた場合は、ＣＯセンサのドリフト現象の影響よりも、実際にバーナで不完全燃焼が起きている疑いが強く、緊急性も高いので、ＣＯセンサのゼロ点校正を行わずバーナを停止状態のままにすることで、安全性の確保を優先することができる。

また、こうした本発明の燃焼装置では、前回のＣＯセンサのゼロ点校正から一定時間以内であれば、エラー停止処理が行われても、ＣＯセンサのゼロ点校正を実行しないようにしてもよい。

このような本発明の燃焼装置では、ＣＯセンサのドリフト現象の影響ではなく、実際にバーナで不完全燃焼が起きている場合は、ＣＯセンサのゼロ点校正を実行しても、その後一定時間以内に再びＣＯセンサの計測値が基準値を超えてエラー停止処理を実行することになるものの、ゼロ点校正を繰り返すことはなく、バーナを停止状態のままにすることができる。

本実施例の燃焼装置としての給湯器１０を複数搭載した給湯システム１の全体構成を示した説明図である。 本実施例の給湯器１０の構成を示した説明図である。 本実施例のＣＯ濃度監視処理の一部を示すフローチャートである。 本実施例のＣＯ濃度監視処理の残りの部分を示すフローチャートである。

図１は、本実施例の燃焼装置としての給湯器１０を複数搭載した給湯システム１の全体構成を示した説明図である。図示した給湯システム１は、主にホテルなどに設置される業務用であり、２台の給湯器１０ａ，１０ｂを搭載していると共に、上水を給湯器１０ａ，１０ｂに供給する給水通路２と、給湯器１０ａ，１０ｂで生成された湯を導く出湯通路３と、燃料ガスを給湯器１０ａ，１０ｂに供給するガス通路４と、給湯器１０ａ，１０ｂで生じた燃焼排ガスを屋外に排出する排気通路５などを備えている。

２台の給湯器１０ａ，１０ｂは、互いに並列に連結されている。すなわち、上水を供給する給水通路２は、２つに分岐して給湯器１０ａ，１０ｂの各々に接続されており、給湯器１０ａ，１０ｂの各々に接続された２つの出湯通路３は、１つに合流して湯を導く。また、燃料ガスを供給するガス通路４は、２つに分岐して給湯器１０ａ，１０ｂの各々に接続されており、給湯器１０ａ，１０ｂの各々から延設された２つの排気通路５は、１つにまとめられて燃焼排ガスを屋外に排出する。

さらに、給湯システム１は、システム全体を制御するコントローラ７を備えており、２台の給湯器１０と電気的に接続されている。コントローラ７は、必要とされる給湯能力に応じて給湯器１０ａ，１０ｂにおける燃焼を制御すると共に、後述するように不完全燃焼を防止するために燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度（以下、ＣＯ濃度）を監視している。尚、２台の給湯器１０ａ，１０ｂは、基本的には同じ仕様であり、同様に動作するため、以下では、特に区別する必要がなければ、単に給湯器１０と表記することがある。

図２は、本実施例の給湯器１０の構成を示した説明図である。図示されるように給湯器１０は、缶体１１内に収容されて燃料ガスを燃焼させる複数（本実施例では１６本）のバーナ１２を備えている。燃料ガスを供給するガス通路４には、ガス通路４を開閉する元弁１３や、元弁１３の下流側でガス通路４を通過する燃料ガスの流量を調節する比例弁１４が設けられている。また、本実施例の給湯器１０では、複数（１６本）のバーナ１２が３つのバーナ群に分けられていることと対応して、比例弁１４の下流側でガス通路４が３つに分岐しており、３本のバーナ１２で構成される第１バーナ群に対応する分岐路を開閉する第１切換弁１５ａと、５本のバーナ１２で構成される第２バーナ群に対応する分岐路を開閉する第２切換弁１５ｂと、８本のバーナ１２で構成される第３バーナ群に対応する分岐路を開閉する第３切換弁１５ｃとを備えている。尚、元弁１３、比例弁１４、切換弁１５ａ〜１５ｃはコントローラ７と電気的に接続されている。尚、本実施例のコントローラ７は、本発明の「燃焼制御部」に相当している。

本実施例の給湯器１０では、３つの切換弁１５ａ〜１５ｃの開閉を制御して燃料ガスを供給するバーナ群を選択すると共に、比例弁１４の開度を制御することによって、生成熱量（給湯能力）を変更することが可能である。例えば、必要とされる熱量が最小の場合は、第１切換弁１５ａのみを開弁する。一方、必要とされる熱量が最大の場合は、３つの切換弁１５ａ〜１５ｃの全てを開弁する。そして、その間の熱量が必要な場合は、３つの切換弁１５ａ〜１５ｃの中から適宜に１つまたは２つを選択して開弁する。

また、給湯器１０には、バーナ１２に向けて下方から燃焼用空気を送る燃焼ファン２０や、高電圧の放電によってバーナ１２に火花を飛ばす点火プラグ２１や、バーナ１２の火炎（着火）を検知するフレームロッド２２が設けられており、コントローラ７と電気的に接続されている。燃焼ファン２０の回転数を比例弁１４の開度（燃料ガスの供給量）に応じて制御することで、所定の空燃比に調節することが可能である。

バーナ１２の上方には、第１熱交換器２３が設けられており、第１熱交換器２３の上方には、第２熱交換器２４が設けられている。バーナ１２で生じた燃焼排ガスは、燃焼ファン２０の送風によって上方に送られ、第１熱交換器２３および第２熱交換器２４を通過する。このとき、第１熱交換器２３では、燃焼排ガスから顕熱を回収し、第２熱交換器２４では、燃焼排ガスから潜熱を回収する。

そして、第１熱交換器２３および第２熱交換器２４を通過した燃焼排ガスは、缶体１１の上部に接続された排気通路５を通って屋外に排出される。排気通路５の接続部分には、ＣＯセンサ２５が設置されて、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測可能になっており、このＣＯセンサ２５は、コントローラ７と電気的に接続されている。本実施例のＣＯセンサ２５には、一般的な接触燃焼式センサを採用しており、白金製のコイルに酸化アルミなどの触媒を担持した検知片と触媒を担持しない補償片とを対比してブリッジ回路を構成している。ＣＯ濃度の低い正常な雰囲気でブリッジ回路が平衡状態となるように可変抵抗を調節しておけば、燃焼排ガス中の一酸化炭素が触媒と反応すると、その反応熱で検知片の抵抗値が上昇することによってブリッジ回路の平衡が崩れて電位差が生じる。この電位差とＣＯ濃度との間には比例関係があるため、電位差に基づいてＣＯ濃度を計測することが可能である。

また、第２熱交換器２４で燃焼排ガスから潜熱を回収するのに伴い、燃焼排ガスに含まれる蒸気が凝縮してドレンが生じるため、第２熱交換器２４の下方には、ドレンを受けるドレン受け２６が設けられている。このドレン受け２６に溜まった酸性のドレンは、排液管２７を通じて中和器２８に送られ、中和された後、外部に排出される。

上水を供給する給水通路２は、第２熱交換器２４の上流側に接続されており、この給水通路２には、給湯器１０に流入する上水の流量を計測する水量センサ３０や、上水の温度を計測する給水温度センサ３１が設けられている。第２熱交換器２４の下流側は、第１熱交換器２３の上流側と接続されており、第１熱交換器２３の下流側には出湯通路３が接続されている。給水通路２を通じて第２熱交換器２４に供給される上水は、第２熱交換器２４で予備加熱された後に第１熱交換器２３で加熱されて湯となり、出湯通路３に流出する。出湯通路３には、第１熱交換器２３から流出した直後の湯の温度を計測する缶体温度センサ３２が設けられている。

また、本実施例の給湯器１０では、給水通路２と出湯通路３とがバイパス通路３３で接続されており、給湯器１０に流入した上水は、一部が第２熱交換器２４に供給されることなくバイパス通路３３を通り、残りが第２熱交換器２４に供給される。そして、第２熱交換器２４および第１熱交換器２３で加熱された湯は、バイパス通路３３を通った上水と混合されて給湯器１０から流出する。第１熱交換器２３で加熱された湯と、バイパス通路３３を通った上水との混合比は、バイパスサーボ３４によって変更することが可能である。

バイパス通路３３の接続位置よりも出湯通路３の下流側には、給湯器１０から流出する湯の温度を計測する出湯温度センサ３５や、給湯器１０から流出する湯の流量を調節する湯量サーボ３６が設けられている。上述したようにバイパス通路３３を有することから、出湯温度センサ３５の計測温度は、缶体温度センサ３２の計測温度よりも低くなり、バイパスサーボ３４で混合比を調節することによって、給湯器１０から流出する湯の温度変動を抑制することができる。尚、本実施例の給湯器１０に設置された各種温度センサ３１，３２，３５には、温度の変化に応じて電気抵抗が変化するサーミスタを用いている。また、各種温度センサ３１，３２，３５、水量センサ３０、バイパスサーボ３４、湯量サーボ３６は、コントローラ７と電気的に接続されている。

このような燃焼装置としての給湯器１０では、バーナ１２で不完全燃焼が起こると、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が高くなる。不完全燃焼の原因としては、排気通路５の急激な閉塞や、火炎がバーナ１２の内部に潜り込む逆火や、空燃比が適切でなく燃料ガスが過多であるガスリッチなどが考えられる。そこで、不完全燃焼を検知するために、ＣＯセンサ２５を設置して燃焼排ガス中のＣＯ濃度を監視するようになっており、コントローラ７が以下のようなＣＯ濃度監視処理を実行している。

図３および図４は、本実施例のコントローラ７が実行するＣＯ濃度監視処理のフローチャートである。このＣＯ濃度監視処理は、給湯システム１の電源をＯＮにすると実行される。ＣＯ濃度監視処理を開始すると、まず、ＣＯセンサ２５のヒートアップ処理を行う（ＳＴＥＰ１）。ＣＯセンサ２５が有機物の付着などで汚れていると、ＣＯ濃度を正確に計測できないため、ヒートアップ処理では、ＣＯセンサ２５を加熱することで付着物を除去する。ＣＯセンサ２５には通常２Ｖの電圧を印加しているが、一時的に２．７４Ｖに印加電圧を上げることでＣＯセンサ２５を加熱する。

ヒートアップ処理に続いて、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う（ＳＴＥＰ２）。このゼロ点校正は、バーナ１２で燃焼を開始する前のＣＯ濃度が低い正常な雰囲気（大気）に対して行われる。ゼロ点校正が終了すると、バーナ１２で燃焼を開始したか否かを判断し（ＳＴＥＰ３）、燃焼を開始していない場合は（ＳＴＥＰ３：ｎｏ）、燃焼を開始するまで待機状態となる。尚、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行可能な本実施例のコントローラ７は、本発明の「センサ制御部」に相当している。

その後、バーナ１２で燃焼を開始した場合は（ＳＴＥＰ３：ｙｅｓ）、ＣＯセンサ２５の計測値に基づいて不完全燃焼を判定する条件（エラー判定条件）が成立したか否かを判断する（ＳＴＥＰ４）。本実施例では、エラー判定条件として、ＣＯ濃度の基準値や継続時間が異なる以下の４つが設定されており、ＳＴＥＰ４では、何れかのエラー判定条件が成立したか否かを判断する。
（１）ＣＯ濃度が２０００ｐｐｍ以上となって、５秒以上継続。
（２）ＣＯ濃度が１３００ｐｐｍ以上となって、２０秒以上継続。
（３）ＣＯ濃度が８００ｐｐｍ以上となって、４０秒以上継続。
（４）ＣＯ濃度が６００ｐｐｍ以上となって、２２５秒以上継続。

上記のエラー判定条件１〜４の何れも成立していない場合は（ＳＴＥＰ４：ｎｏ）、使用者の操作によってバーナ１２での燃焼を停止したか否かを判断する（ＳＴＥＰ５）。燃焼を停止していない場合は（ＳＴＥＰ５：ｎｏ）、ＳＴＥＰ４へと戻り、エラー判定条件１〜４の何れかが成立したか否かの判断（ＳＴＥＰ４）、および燃焼を停止したか否かの判断（ＳＴＥＰ５）を繰り返す。

そして、エラー判定条件１〜４の何れも成立することのないまま、バーナ１２での燃焼を停止した場合は（ＳＴＥＰ５：ｙｅｓ）、続いて、使用者の操作によってバーナ１２での燃焼を再開したか否かを判断し（ＳＴＥＰ６）、燃焼を再開していない場合は（ＳＴＥＰ６：ｎｏ）、バーナ１２の消火から所定の清浄時間（本実施例では３０分）が経過したか否かを判断する（ＳＴＥＰ７）。未だ消火から３０分が経過していない場合は（ＳＴＥＰ７：ｎｏ）、次に、給湯システム１の電源がＯＦＦにされたか否かを判断し（ＳＴＥＰ９）、電源がＯＦＦにされた場合は（ＳＴＥＰ９：ｙｅｓ）、図３および図４のＣＯ濃度監視処理を終了する。

これに対して、給湯システム１の電源がＯＦＦにされていない場合は（ＳＴＥＰ９：ｎｏ）、ＳＴＥＰ６に戻って、バーナ１２で燃焼を再開したか否かを判断し、燃焼を再開した場合は（ＳＴＥＰ６：ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ４へと戻り、エラー判定条件１〜４の何れかが成立したか否かを再び判断する。

一方、バーナ１２で燃焼を再開することなく（ＳＴＥＰ６：ｎｏ）、バーナ１２の消火から３０分（清浄時間）が経過した場合は（ＳＥＰ７：ｙｅｓ）、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う（ＳＴＥＰ８）。ＣＯセンサ２５は、バーナ１２での燃焼中にゼロ点がずれていき、実際のＣＯ濃度よりもＣＯセンサ２５の計測値が高くなるドリフト現象が起こることがある。また、バーナ１２の消火から３０分が経過していれば、ＣＯセンサ２５の周囲では、燃焼排ガスが排出されてバーナ１２で燃焼を開始する前と同等の雰囲気（大気）に戻り、温度も室温に戻っている。そこで、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うことで、実際のＣＯ濃度とＣＯセンサ２５の計測値との乖離をなくし、ドリフト現象の影響を排除することができる。

こうしてＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行った後、給湯システム１の電源がＯＦＦにされることなく（ＳＴＥＰ９：ｎｏ）、バーナ１２で燃焼を再開すると（ＳＴＥＰ６：ｙｅｓ）、エラー判定条件１〜４の何れかが成立したか否かを再び判断することになる（ＳＴＥＰ４）。

そして、処理を繰り返すうちに、エラー判定条件１〜４の何れかが成立した場合は（ＳＴＥＰ４：ｙｅｓ）、エラー停止処理を行う（ＳＴＥＰ１０）。本実施例のエラー停止処理では、エラー判定条件が成立した給湯器１０の元弁１３を閉弁（燃料ガスの供給を遮断）してバーナ１２での燃焼を強制的に停止すると共に、湯量サーボ３６を閉じて給湯器１０からの湯の流出を停止する。

エラー停止処理を行うと、エラー判定条件１〜４のうち、ＣＯ濃度の基準値が最も低いエラー判定条件４が成立したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１）。そして、エラー判定条件４ではなく、エラー判定条件１〜３の何れかが成立した場合は（ＳＴＥＰ１１：ｎｏ）、バーナ１２で不完全燃焼が起きている旨のエラー報知を行い（ＳＴＥＰ１２）、図３および図４のＣＯ濃度監視処理を終了する。本実施例の給湯システム１では、エラー報知を、図示しないリモコンの液晶画面に表示することで行うようになっているが、これに限らず、音声で報知するようにしてもよい。

これに対して、エラー判定条件４が成立した場合は（ＳＴＥＰ１１：ｙｅｓ）、ＣＯ濃度の基準値が最も低いエラー判定条件であるため、前述したドリフト現象の影響によって、実際のＣＯ濃度は基準値（６００ｐｐｍ）に達していないのに、ＣＯセンサ２５の計測値が基準値以上となっていることが疑われる。そこで、一定時間（本実施例では３０分）以内にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行したか否かを判断する（図４のＳＴＥＰ１３）。そして、３０分以内にゼロ点校正を実行していた場合は（ＳＴＥＰ１３：ｙｅｓ）、ＣＯセンサ２５のゼロ点のずれはそれほど大きくなっておらずドリフト現象の影響は小さいと考えられる。そのため、実際のＣＯ濃度が基準値に達していると判断して、バーナ１２で不完全燃焼が起きている旨のエラー報知を行った後（ＳＴＥＰ１４）、図３および図４のＣＯ濃度監視処理を終了する。

一方、３０分以内にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行していなかった場合は（ＳＴＥＰ１３：ｎｏ）、エラー判定条件４の成立時にバーナ１２で長時間（本実施例では３時間以上）連続して燃焼中であったか否かを判断する（ＳＴＥＰ１５）。ＣＯセンサ２５は、バーナ１２での燃焼中にゼロ点がずれていき、特に長時間燃焼を継続していると、実際のＣＯ濃度は基準値に達していなくても、ＣＯセンサ２５の計測値が基準値以上になってしまうことがある。本実施例では、バーナ１２での連続燃焼時間が３時間未満であった場合は（ＳＴＥＰ１５：ｎｏ）、ドリフト現象の影響は小さく実際のＣＯ濃度が基準値に達していると判断して、バーナ１２で不完全燃焼が起きている旨のエラー報知を行った後（ＳＴＥＰ１４）、図３および図４のＣＯ濃度監視処理を終了する。尚、本実施例では、バーナ１２での連続燃焼時間をコントローラ７で計時することが可能になっている。また、コントローラ７は、バーナ１２での燃焼を停止しても、計時した連続燃焼時間を直ぐにはリセットしないようにしてもよい。すなわち、バーナ１２での燃焼を一旦停止しても、直ぐに（例えば、バーナ１２の温度が所定温度以下に冷める前に）燃焼を再開した場合には、燃焼の停止前と一連の連続燃焼時間として計時することとしてもよい。

これに対して、バーナ１２での連続燃焼時間が３時間以上であった場合は（ＳＴＥＰ１５：ｙｅｓ）、給湯システム１に搭載された２台の給湯器１０ａ，１０ｂの両方のＣＯセンサ２５でエラー判定条件４が成立したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１６）。両方のＣＯセンサ２５でエラー判定条件４が成立した場合は（ＳＴＥＰ１６：ｙｅｓ）、給湯システム１の給湯を停止した状態で（ＳＴＥＰ１８）、給湯が可能となるまでの時間のカウントダウン表示を行う（ＳＴＥＰ１９）。このカウントダウン表示は、図示しないリモコンの液晶画面上で行うようになっている。尚、こうしたカウントダウン表示は必須ではないものの、カウントダウン表示を行うことによって、給湯が停止したことに対する使用者の不安を軽減することができる。

また、２台の給湯器１０ａ，１０ｂのうち一方のＣＯセンサ２５でエラー判定条件４が成立した場合は（ＳＴＥＰ１６：ｎｏ）、エラー判定条件４が成立していない片方の給湯器１０で要求湯量を賄えるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１７）。そして、片方の給湯器１０だけでは要求湯量を賄えない場合は（ＳＴＥＰ１７：ｎｏ）、エラー判定条件４が成立していない片方の給湯器１０についても給湯を停止した後（ＳＴＥＰ１８）、給湯が可能となるまでの時間のカウントダウン表示を行う（ＳＴＥＰ１９）。

尚、片方の給湯器１０だけでは要求湯量を賄えない場合でも、エラー判定条件４が成立していない片方の給湯器１０については給湯を可能として、給湯を絶やさないようにしてもよい。その場合は、生成熱量（給湯能力）が不足しているので、設定温度よりも低い温度で給湯するか、あるいは湯量を制限することになる。

一方、片方の給湯器１０で要求湯量を賄える場合は（ＳＴＥＰ１７：ｙｅｓ）、エラー判定条件４が成立していない片方の給湯器１０で給湯を継続可能であり、ＳＴＥＰ１８，１９を省略すると、エラー判定条件４が成立した給湯器１０で掃気処理を行う（ＳＴＥＰ２０）。この掃気処理では、燃焼ファン２０の送風で所定の掃気時間（本実施例では５分）にわたって燃焼排ガスを排出させる。

こうして掃気処理を終了したら、ＣＯセンサ２５の周囲では、燃焼排ガスが排出されてＣＯ濃度の低い正常な雰囲気（大気）に戻るので、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う（ＳＴＥＰ２１）。これにより、前述したドリフト現象の影響を排除することができ、その状態でバーナ１２での燃焼を再開する（ＳＴＥＰ２２）。また、ＳＴＥＰ２２では、停止していた給湯も許可するようになっており、前述したＳＴＥＰ１９のカウントダウン表示では、掃気処理（掃気時間５分）の後に、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行ってバーナ１２での燃焼を再開するまでの時間（ＳＴＥＰ２０〜２２に要する時間）を表示するようになっている。

ＳＴＥＰ２２にてバーナ１２での燃焼を再開すると、図３のＳＴＥＰ４へと戻り、エラー判定条件１〜４の何れかが成立したか否かを再び判断する。このとき、前回のエラー判定条件４の成立がドリフト現象に起因するものであった場合は、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正によってドリフト現象の影響が除去されているので、続けてエラー判定条件４が成立することはなく（ＳＴＥＰ４：ｎｏ）、バーナ１２での燃焼の停止を確認しながら（ＳＴＥＰ５）、エラー判定条件１〜４の何れかが成立したか否かの判断を繰り返す（ＳＴＥＰ４）。

一方、前回のエラー判定条件４の成立が実際にバーナ１２での不完全燃焼に起因するものであった場合は、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行っても改善しないので、続けてエラー判定条件４が成立すると共に（ＳＴＥＰ４：ｙｅｓ，ＳＴＥＰ１１：ｙｅｓ）、一定時間（３０分）以内にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行していることになり（ＳＴＥＰ１３：ｙｅｓ）、ゼロ点校正を何度も繰り返すことなく、バーナ１２での燃焼を強制的に停止した状態のままとなる。

尚、前述したように本実施例のＳＴＥＰ７では、バーナ１２の消火から３０分（清浄時間）が経過するのを待ってＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようになっている。もちろん、ＳＴＥＰ２０と同様に燃焼ファン２０の送風による掃気処理を行うようにすれば、３０分も待つ必要はない。ただし、エラー判定条件１〜４が成立しないまま正常にバーナ１２での燃焼を停止すると、直ぐにバーナ１２での燃焼を再開することがあり、その場合には、掃気処理によってバーナ１２や第１熱交換器２３および第２熱交換器２４が冷却されることから、熱効率が大きく低下してしまうことになる。そこで、バーナ１２での燃焼の再開に備えて、掃気処理は行わず、燃焼が再開されることなく３０分が経過してからＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うこととしている。

以上に説明したように本実施例の燃焼装置としての給湯器１０では、ＣＯセンサ２５の計測値に基づきエラー判定条件４（ＣＯ濃度が６００ｐｐｍ以上となって、２２５秒以上継続）が成立してバーナ１２での燃焼を停止させると、ＣＯセンサ２５のドリフト現象の影響が疑われるため、燃焼ファン２０の送風による掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようになっている。これにより、ドリフト現象の影響を排除することができるので、エラー判定条件４の成立がドリフト現象に起因するものであれば（実際のＣＯ濃度が６００ｐｐｍに達していなければ）、バーナ１２での燃焼を再開すると、その後は問題なく燃焼を継続することが可能である。一方、ドリフト現象の影響ではなく、実際のＣＯ濃度が６００ｐｐｍ以上であれば、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正の後にバーナ１２での燃焼を再開しても、再びエラー判定条件４が成立することになるので、バーナ１２の不完全燃焼を検知することができる。

また、エラー判定条件４が成立したら、バーナ１２での連続燃焼時間にかかわらず掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようにしてもよいが、本実施例の給湯器１０（燃焼装置）では、特にバーナ１２で３時間以上の長時間連続して燃焼中であった場合に、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようになっている。バーナ１２で長時間連続して燃焼していたのであれば、バーナ１２での燃焼状態自体に問題（適切な空燃比ではないなど）があることは少なく、むしろ図３のＳＴＥＰ８でＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う機会がないことから、ドリフト現象の影響である疑いが強い。そのため、バーナ１２で長時間連続燃焼中にエラー判定条件４が成立したら、一旦ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うこととし、バーナ１２での燃焼を再開して様子を見ることによって、ＣＯセンサ２５のドリフト現象に起因してバーナ１２が停止状態のままになることを抑制することができる。

そして、本実施例の給湯器１０（燃焼装置）では、エラー判定条件４が成立してバーナ１２での燃焼を停止させた際に一定時間（３０分）以内にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行していた場合は、重ねてゼロ点校正を実行しないようになっている。このため、ドリフト現象の影響ではなく、実際にバーナ１２で不完全燃焼が起きている場合は、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行っても一定時間以内に再びエラー判定条件が成立することによって、ゼロ点校正を繰り返すことなく、バーナ１２を停止状態のままにすることができる。

また、バーナ１２で長時間連続して燃焼している場合に、定期的にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行することが考えられるが、その都度バーナ１２での燃焼を一旦停止させる必要があるところ、必ずしもドリフト現象が影響するとは限らない。そのため、本実施例のようにドリフト現象の影響が疑われるエラー判定条件４が成立したタイミングでＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うことにより、不要なゼロ点校正に伴うバーナ１２の停止状態を抑制することができる。

さらに、本実施例の給湯器１０（燃焼装置）では、ＣＯ濃度の基準値や継続時間が異なるエラー判定条件１〜４が設定されており、ＣＯ濃度の基準値が最も低いエラー判定条件４が成立してバーナ１２での燃焼を停止させると、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行するのに対し、エラー判定条件１〜３の何れかが成立してバーナ１２での燃焼を停止させても、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行しないようになっている。エラー判定条件４に比べてＣＯ濃度の基準値が高く設定されたエラー判定条件１〜３の何れかが成立した場合は、ＣＯセンサ２５のドリフト現象の影響よりも、実際にバーナ１２で不完全燃焼が起きている疑いが強く、緊急性も高いので、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行わずバーナ１２を停止状態のままにすることで、安全性の確保を優先することができる。

以上、本実施例の給湯システム１について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

例えば、前述した実施例では、エラー停止処理に続いて、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行い、ゼロ点校正が完了すると、バーナ１２での燃焼を自動で再開する制御となっていた。しかし、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行するまでの制御とし、ゼロ点校正の完了後に、使用者が手動でバーナ１２での燃焼を再開するようにしてもよい。ただし、前述した実施例のように、バーナ１２での燃焼を自動で再開する制御としておけば、使用者が手動でバーナ１２での燃焼を再開する手間を省けるので、利便性を高めることができる。

また、前述した実施例では、エラー判定条件４が成立してエラー停止処理を行うと、バーナ１２での連続燃焼時間が所定時間（３時間）を超えていた場合に、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようになっていた。しかし、エラー停止処理に続いて、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う所定条件としては、これに限られず、ドリフト現象の影響が疑われるような条件であればよい。前述したようにドリフト現象は、バーナ１２での燃焼中にＣＯセンサ２５のゼロ点がずれていくことで起こり、例えば、バーナ１２での燃焼と停止とを繰り返して累積燃焼時間が所定時間を越えていた場合や、前回のゼロ点校正から所定時間以上経過していた場合や、バーナ１２からの燃焼排ガスで加熱されるＣＯセンサ２５の温度が所定温度以上である状態が所定時間以上継続していた場合などにもドリフト現象の影響が疑われることから、エラー停止処理に続いて、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を実行するようにしてもよい。

また、前述した実施例では、バーナ１２で３時間以上連続して燃焼中にエラー判定条件４が成立してバーナ１２での燃焼を停止させた場合に、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようになっていた。しかし、バーナ１２で３時間以上連続して燃焼してもエラー判定条件１〜４の何れも成立することなく、使用者の操作によってバーナ１２での燃焼を停止させた場合に、清浄時間（３０分）の経過を待つことなく、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようにしてもよい。また、バーナ１２での連続燃焼時間が３時間に達する直前（例えば、２時間５０分）であっても、使用者の操作によってバーナ１２での燃焼を停止させたタイミングで、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行うようにしてもよい。

エラー判定条件４が成立していなくても、バーナ１２での連続燃焼時間が３時間を越えている場合や、その直前である場合は、バーナ１２での燃焼を再開した直後にエラー判定条件４が成立する蓋然性が高い。そのため、使用者の操作によってバーナ１２での燃焼を停止させたタイミングで、掃気処理の後にＣＯセンサ２５のゼロ点校正を予め実行しておけば、ＣＯセンサ２５のドリフト現象に起因するバーナ１２の燃焼停止を抑制することができる。尚、バーナ１２での燃焼を停止後、３０分（清浄時間）が経過すればＣＯセンサ２５のゼロ点校正が行われるものの（図３のＳＴＥＰ７：ｙｅｓ）、３０分が経過する前にバーナ１２での燃焼が再開されると、ゼロ点校正の機会を逸してしまうため、掃気処理によってゼロ点校正の実行を早めればよい。

また、前述した実施例では、２台の給湯器１０を並列に連結した給湯システム１について説明したが、給湯器１０の単体にも本発明を好適に適用することができる。また、３台以上の給湯器１０を連結してもよい。複数台の給湯器１０を搭載した業務用の給湯システム１では、バーナ１２での連続燃焼時間が長くなる傾向にあり、ＣＯセンサ２５のゼロ点校正を行う機会を確保し難いため、ドリフト現象が影響することが多く、本発明を好適に適用することができる。

また、前述した実施例では、燃焼装置として給湯器１０を例に説明したが、本発明の燃焼装置の適用は給湯器１０に限られず、加熱した熱媒を循環させて暖房に用いる暖房機などにも適用可能である。

１…給湯システム、 ２…給水通路、 ３…出湯通路、
４…ガス通路、 ５…排気通路、 ７…コントローラ、
１０…給湯器、 １１…缶体、 １２…バーナ、
１３…元弁、 １４…比例弁、 １５ａ…第１切換弁、
１５ｂ…第２切換弁、 １５ｃ…第３切換弁、 ２０…燃焼ファン、
２１…点火プラグ、 ２２…フレームロッド、 ２３…第１熱交換器、
２４…第２熱交換器、 ２５…ＣＯセンサ、 ２６…ドレン受け、
２７…排液管、 ２８…中和器、 ３０…水量センサ、
３１…給水温度センサ、 ３２…缶体温度センサ、 ３３…バイパス通路、
３４…バイパスサーボ、 ３５…出湯温度センサ、 ３６…湯量サーボ。

Claims (6)

1. 燃料ガスをバーナで燃焼させ、該バーナからの燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を計測可能なＣＯセンサを有する燃焼装置において、
   前記バーナに向けて燃焼用空気を送る燃焼ファンと、
   前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を変更することによって該バーナでの燃焼を制御し、前記ＣＯセンサの計測値が所定の基準値を超えたことに基づき、前記バーナでの燃焼を停止させるエラー停止処理を実行する燃焼制御部と、
   前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行可能なセンサ制御部と
   を備え、
   前記センサ制御部は、前記エラー停止処理が行われると、前記燃焼ファンの送風で所定の掃気時間にわたって前記燃焼排ガスを排出させる掃気処理の後に、前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行する
   ことを特徴とする燃焼装置。
2. 請求項１に記載の燃焼装置において、
   前記燃焼制御部は、前記エラー停止処理を実行した後、前記ＣＯセンサのゼロ点校正が完了すると、前記バーナでの燃焼を再開させる
   ことを特徴とする燃焼装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃焼装置において、
   前記センサ制御部は、前記エラー停止処理が行われた際に前記バーナでの燃焼に伴って所定条件が成立していた場合に、前記掃気処理の後に前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行する
   ことを特徴とする燃焼装置。
4. 請求項３に記載の燃焼装置において、
   前記センサ制御部は、前記エラー停止処理が行われた際に前記バーナで所定時間以上連続して燃焼中であったことを前記所定条件の成立として、前記掃気処理の後に前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行する
   ことを特徴とする燃焼装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の燃焼装置において、
   前記基準値として、第１基準値と、該第１基準値よりも高い第２基準値とが設定されており、
   前記燃焼制御部は、前記ＣＯセンサの計測値が前記第１基準値を超えて第１判定時間以上継続するか、前記ＣＯセンサの計測値が前記第２基準値を超えて前記第１判定時間よりも短い第２判定時間以上継続すると、前記エラー停止処理を実行し、
   前記センサ制御部は、前記ＣＯセンサの計測値が前記第１基準値を超えたことに基づき前記エラー停止処理が行われた場合には、前記掃気処理の後に前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行するのに対し、前記ＣＯセンサの計測値が前記第２基準値を超えたことに基づき前記エラー停止処理が行われた場合には、前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行しない
   ことを特徴とする燃焼装置。
6. 請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の燃焼装置において、
   前記センサ制御部は、前回の前記ＣＯセンサのゼロ点校正から一定時間以内であれば、前記エラー停止処理が行われても、前記ＣＯセンサのゼロ点校正を実行しない
   ことを特徴とする燃焼装置。

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