JP2945605B2

JP2945605B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2945605B2
Application number: JP6628795A
Authority: JP
Inventors: 善克石川; 宏神谷
Original assignee: HAAMAN KK
Current assignee: HAAMAN KK
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH08261457A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーナの燃焼ガス中の
未燃成分の濃度を検出する未燃成分濃度検出手段と、こ
の未燃成分濃度検出手段の検出情報に基づいて、前記バ
ーナの不完全燃焼を判別する不完全燃焼判別手段とが備
えられた燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記燃焼装置において、従来では、例え
ば本出願人による特願平６−１１６７９６号において示
される構成のものがあった。つまり、未燃成分が零の状
態と予測されるときの未燃成分濃度検出手段の出力値
を、出力基準値として予め記憶手段に記憶させておい
て、その後における、未燃成分が零の状態と予測される
ときの未燃成分濃度検出手段の出力値と、前記出力基準
値とに基づいて、未燃成分濃度検出手段の劣化を判別
し、その劣化を考慮して、未燃成分濃度検出手段の出力
値を補正することで、極力、精度よく未燃成分濃度を検
出できるようにしたものである。

【０００３】このような燃焼装置は、バーナの燃焼ガス
中に、例えば硫黄等の有害物質が含まれており、未燃成
分濃度検出手段は、未燃成分濃度の検出作動が継続され
るに伴って、このような有害物質が表面に付着すること
により、検出能力が劣化するので、このような劣化を判
別するようにしたものである。

【０００４】尚、上述したような出力基準値が予め記憶
手段に記憶されるのは、燃焼装置が工場等において製造
されて出荷されるまでの生産工程において行われること
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃焼装置
が、製造された後に出荷されて使用箇所に設置されるま
での間に、車両等での運搬輸送や設置工事等が実施され
ることになるが、この運搬時や設置作業時に該装置が振
動したり衝撃を受けたりすることがあり、このような振
動や衝撃等に起因して、未燃成分濃度検出手段の検出特
性が変化するおそれがある。例えば、未燃成分濃度が零
と予測される状態での出力値が、生産段階における出力
値からずれてしまう等のおそれがある。このような振動
等に起因して発生する出力値のずれは、出力値が低下
（劣化）することだけでなく、出力値が増大する側にず
れることも考えられる。

【０００６】しかし、上記従来構成によるときは、出荷
段階で予め記憶されている出力基準値とその後の出力値
とに基づいて、設置後において劣化を判別する構成であ
るから、振動や衝撃等による特性変化を含めた状態で劣
化を判別することになり、正確な判別が行えないものと
なる不利があった。つまり、振動等に起因して出力値が
出力基準値に対して異常に高い値に変化してしまった場
合には、長時間の検出作動に伴って実際には大きく検出
能力が劣化しているにもかかわらず、劣化していないも
のと判別され、未燃成分濃度の検出精度が低下してしま
うおそれがあるといった不利がある。

【０００７】又、未燃成分濃度検出手段は、未燃成分濃
度の検出作動に伴って、上述したような有害物質により
劣化するとき、未燃成分濃度が零と予測される状態での
出力値（基準値）が劣化するだけでなく、感度特性、つ
まり、未燃成分濃度に対する出力値の変化特性（変化特
性の傾き等）が劣化するものであるが、上述したよう
に、このような検出作動に伴う劣化と、振動や衝撃等に
よる特性変化とを含めた状態で劣化を判別することにな
るから、感度特性の補正等においても、誤差が発生して
しまう等の不利があり、通常の未燃成分検出作動に伴う
劣化の状態を精度よく判別できないものとなっていた。

【０００８】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、出荷段階から設置されるまでの
間において、何らかの原因により発生する未燃成分濃度
検出手段の異常を、早期に判別して使用上の安全性を向
上させる点にある。

【０００９】又、本発明の他の目的は、設置後において
実行される通常の未燃成分検出作動に伴う未燃成分濃度
検出手段の劣化の状態を精度よく判別することが可能と
なる燃焼装置を提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明の特徴構成は、
バーナの燃焼ガス中の未燃成分の濃度を検出する未燃成
分濃度検出手段と、この未燃成分濃度検出手段の検出情
報に基づいて、前記バーナの不完全燃焼を判別する不完
全燃焼判別手段とが備えられた燃焼装置において、生産
出荷段階において、前記未燃成分がゼロの状態と予測さ
れるときの前記未燃成分濃度検出手段の出力値を、出荷
時基準値として予め設定記憶する出荷基準値記憶手段
と、使用位置に設置された初期の状態であるか否かを判
別する設置初期状態判別手段と、前記設置初期状態判別
手段が前記設置初期の状態であると判別し、且つ、前記
未燃成分がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分
濃度検出手段の出力値と、前記出荷時基準値とに基づい
て、前記未燃成分濃度検出手段の異常を判別する初期異
常状態判別手段とが備えられている点にある。

【００１１】第２発明の特徴構成は、第１発明の実施に
好適な構成を特定するものであって、前記設置初期判別
手段は、使用位置に設置された後において、前記バーナ
が初期燃焼状態であるか否かに基づいて、設置初期の状
態であるか否かを判別するように構成されている点にあ
る。

【００１２】第３発明の特徴構成は、第２発明の実施に
好適な構成を特定するものであって、前記初期異常状態
判別手段は、前記バーナの初期燃焼状態における燃焼動
作が停止してから設定時間が経過した後における、前記
未燃成分がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分
濃度検出手段の出力値に基づいて、前記異常を判別する
ように構成されている点にある。

【００１３】第４発明の特徴構成は、第１、第２又は第
３発明の実施に好適な構成を特定するものであって、前
記初期異常状態判別手段は、前記出力値と、前記出荷時
基準値との偏差が設定量を越えたことを判別すると、異
常状態を報知するための情報を出力するように構成され
ている点にある。

【００１４】第５発明の特徴構成は、第１、第２、第３
又は第４発明の実施に好適な構成を特定するものであっ
て、前記未燃成分濃度検出手段が、接触燃焼式ＣＯセン
サで構成されている点にある。

【００１５】第６発明の特徴構成は、第１、第２、第
３、第４又は第５発明の実施に好適な構成を特定するも
のであって、前記設置初期状態判別手段が前記設置初期
の状態であると判別し、且つ、前記未燃成分がゼロの状
態と予測されるときの前記未燃成分濃度検出手段の出力
値を、初期基準値として設定する初期基準値設定手段
と、前記初期基準値が設定された後において、前記未燃
成分がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分濃度
検出手段の出力値と、前記初期基準値との偏差に基づい
て、前記未燃成分濃度検出手段の劣化を判別する劣化判
別手段とが備えられている点にある。

【００１６】

【作用】第１発明の特徴構成によれば、生産出荷段階に
おいて、未燃成分がゼロの状態と予測されるときの未燃
成分濃度検出手段の出力値が、出荷時基準値として予め
設定記憶される。そして、出荷後、運搬輸送及び設置工
事等が実施され、使用位置に設置された後において、設
置初期状態判別手段によって設置初期の状態であると判
別され、且つ、未燃成分が零の状態と予測されるときの
未燃成分濃度検出手段の出力値と、前記出荷時基準値と
に基づいて、例えば、出力値が出荷時基準値に対して大
きく異なった値となっているか等の判断により、未燃成
分濃度検出手段が初期異常であるか否かが判別されるの
である。

【００１７】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による作用に加えて次の作用がある。設置され
た後において、初期使用に伴うバーナの燃焼状態が初期
燃焼であるか否かに基づいて、設置初期であるか否かが
判別されるので、設置された後に、例えば、人為操作に
基づいて設置初期の状態であることを判別するための専
用の操作手段等を設ける必要がない。

【００１８】第３発明の特徴構成によれば、第２発明の
特徴構成による作用に加えて次の作用がある。設置初期
におけるバーナの初期燃焼は、試運転として、バーナの
燃焼動作の確認を行うために実行されることになるが、
この初期燃焼状態におけるバーナの燃焼作動が停止して
から設定時間が経過した後において、つまり、バーナの
燃焼作動の動作の確認が終了し、且つ、設定時間の経過
により燃焼ガス中の未燃成分濃度もほぼ零の状態と予測
される状態において、未燃成分濃度検出手段の出力値と
出荷基準値とに基づく異常か否かの判別が行われるの
で、バーナやその他の装置の動作が正常であるか否かの
確認と、未燃成分濃度検出手段が初期異常であるか否か
の確認とを合わせて行うことができる。

【００１９】第４発明の特徴構成によれば、第１、第２
又は第３発明の特徴構成による作用に加えて次の作用が
ある。前記出荷基準値と、前記出力値との偏差が設定量
を越えたことが判別されると、未燃成分濃度検出手段が
初期異常であるとして、異常を報知するための情報が出
力される。従って、このように未燃成分濃度検出手段が
異常であることを、燃焼作動の開始に先立って使用者に
認識させることができる。

【００２０】第５発明の特徴構成によれば、第１、第
２、第３又は第４発明の特徴構成による作用に加えて次
の作用がある。未燃成分濃度検出手段として、接触燃焼
式ＣＯセンサを用いることによって、未燃成分として、
燃焼ガス中のＣＯ（一酸化炭素）濃度を直接、精度よく
検出することができ、バーナの不完全燃焼を正確に検出
できる。

【００２１】第６発明の特徴構成によれば、第１、第
２、第３、第４又は第５発明の特徴構成による作用に加
えて次の作用がある。設置初期の状態において、出荷基
準値とに基づいて未燃成分濃度検出手段が初期異常であ
るか否を判別するための前記出力値を、初期基準値とし
て設定する。そして、初期基準値が設定された後、即
ち、設置後において、未燃成分がゼロの状態と予測され
るときの未燃成分濃度検出手段の出力値と、初期基準値
との偏差に基づいて、設置された後に生じる未燃成分濃
度検出手段の劣化を判別することができるのである。

【００２２】

【発明の効果】第１発明の特徴構成によれば、設置され
る以前における運搬輸送や設置作業等において、振動、
衝撃等に起因して、未燃成分濃度検出手段の検出特性
が、出荷段階に比較して変化しており、例えば、正確な
検出作動が実行できないような異常が発生している場合
であっても、設置初期の段階でこのような異常を有効に
検出できるので、このような異常な状態で誤ってバーナ
の燃焼作動や未燃成分濃度の検出作動を実行させるとい
った不利を未燃に回避できるものとなった。

【００２３】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による効果に加えて次の効果がある。構成の複
雑化を招くことなく、有効に設置初期であるか否かの判
別を行えるものとなった。

【００２４】第３発明の特徴構成によれば、第２発明の
特徴構成による効果に加えて次の効果がある。初期燃焼
動作に伴って、未燃成分濃度検出手段が初期異常である
か否かの判別だけでなく、バーナやその他の装置の動作
が正常であるか否かの確認を行うことができ、それらを
各別に行う場合に比較して、動作確認作業の手間が少な
いものとなる。

【００２５】第４発明の特徴構成によれば、第１、第２
又は第３発明の特徴構成による効果に加えて次の効果が
ある。未燃成分濃度検出手段が異常である場合には、そ
のことを、燃焼作動の開始に先立って使用者が認識する
ことができるから、未燃成分濃度検出手段が初期異常の
状態で、誤って、燃焼作動を実行してしまうといった不
利を未然に回避させることができて、使用上の安全性を
確保できると共に、その後の修理交換等のメンテナンス
作業を迅速に行えるものとなる。

【００２６】第５発明の特徴構成によれば、第１、第
２、第３又は第４発明の特徴構成による効果に加えて次
の効果がある。燃焼作動においてバーナの不完全燃焼を
精度よく判別でき、不完全燃焼状態でバーナの燃焼が長
く継続する等の不利を確実に回避できる。

【００２７】第６発明の特徴構成によれば、第１、第
２、第３、第４又は第５発明の特徴構成による効果に加
えて次の効果がある。設置された後に使用開始される際
に、常に正確な初期基準値が設定されることになり、そ
の後、この初期基準値に基づいて劣化を判別するので、
振動等に起因した出力変化を含まない状態で、バーナを
燃焼させる使用に伴って生じる未燃成分濃度検出手段の
劣化を精度よく判別することが可能となり、例えば、そ
の劣化具合に応じて出力値を補正する等の処理を実行す
る場合、その精度をより向上させることが可能となる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図１
に本発明に係る燃焼装置の一例としての給湯装置が示さ
れ、この給湯装置は、給湯器Ｙと、給湯器Ｙの動作を制
御する制御部Ｈと、リモコン装置Ｒとから構成されてい
る。給湯器Ｙは、燃焼室１と、燃焼室１の内部に備えら
れているバーナ２と、水加熱用の熱交換器３と、燃焼室
１の上部に接続され、バーナ２の燃焼ガスを室外に排出
する排気路５と、バーナ２に燃焼用空気を通風し、且
つ、バーナ２の燃焼ガスを排気路５通じて室外に排出す
る通風手段としてのファン４と、熱交換器３に加熱用の
水を供給する給水路６と、熱交換器３において加熱され
た湯を給湯栓（図示せず）に供給する給湯路７と、バー
ナ２に対して燃料（ガス）を供給する燃料供給路８とを
備えて構成されている。

【００２９】給水路６には、熱交換器３への給水量Ｑｉ
を検出する給水量センサ９が備えられ、給湯路７には、
給湯栓に対する給湯温度Ｔｘを検出する給湯温センサ１
０が備えられている。燃料供給路８は、一般家庭用のガ
ス供給管に接続され、この燃料供給路８には、バーナ２
への燃料供給量Ｉｐを調節する電磁比例弁１１と、燃料
の供給を断続する開閉弁１２とが備えられている。バー
ナ２の近くにはバーナ２に点火するイグナイタ１８、着
火したことを検出するフレームロッド１９が備えられて
いる。

【００３０】リモコン装置Ｒは、有線又は無線によって
制御部Ｈと接続され、給湯装置の運転及び停止を指示す
る運転スイッチ１３や、設定目標給湯温度Ｔｓを設定す
る温度設定スイッチ１４や、種々の情報を表示する表示
ランプ１５，１６，１７などが備えられている。尚、表
示ランプ１５は、給湯装置が運転されているか否かを表
示し、表示ランプ１６，１７は、後述するような異常状
態を表示するように構成されている。

【００３１】排気路５には、未燃成分濃度検出手段の一
例としての接触燃焼式ＣＯセンサＳが、バーナ２の燃焼
ガスに接触する状態で設けられている。このＣＯセンサ
Ｓは、燃焼ガス中に含まれる未燃成分としての一酸化炭
素（ＣＯ）の濃度Ｄに応じた出力値を出力するように構
成されている。

【００３２】図２は、このＣＯセンサＳの構成を示した
ものである。ＣＯセンサＳは、ステンレス製の保護枠２
１の内側の台座２２にセンサ素子２３、温度補償用リフ
ァレンス素子２４、及び、ＣＯセンサＳの雰囲気温度Ｔ
_Aを検出する温度センサ２５を装備している。このセン
サ素子２３、温度補償用リファレンス素子２４は夫々触
媒を担持した白金線で構成されており、又、センサ素子
２３、温度補償用リファレンス素子２４、及び、抵抗素
子２６，２７とは、図３に示すように、ブリッジ回路状
態に接続されている。そして、センサ素子２３、温度補
償用リファレンス素子２４は、電流が流れることで約２
００°Ｃに加熱され、その表面に接触する未燃成分が触
媒作用によって燃焼する。このとき、センサ素子２３に
担持された触媒には、ＣＯに対する選択性があるため、
センサ素子２３、温度補償用リファレンス素子２４夫々
の素子温度に差が生じる。白金線は、温度により抵抗値
が変化するので、燃焼ガス中のＣＯ濃度が大になるほ
ど、センサ素子２３と温度補償用リファレンス素子２４
の抵抗値の差が大となる。従って、燃焼ガス中のＣＯ濃
度に応じた出力値Ｖｓが、ブリッジ回路における、セン
サ素子２３と温度補償用リファレンス素子２４との接続
部、及び、抵抗素子２６と２７との接続部から電圧値
（単位；ボルト）として出力されるように構成されてい
る。尚、図２中の２８は、制御部Ｈと接続しているリー
ド線とのコネクタ部である。

【００３３】ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓは、ＣＯ濃度が
同じであっても雰囲気温度Ｔ_Aに応じて変化するという
温度特性を有している。図４は、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状
態と予測されるときにおける出力値Ｖｓの温度特性を示
したものであり、図４中の実線Ｌ１は、ＣＯセンサＳが
劣化していないとき（出荷時）のＣＯ濃度Ｄがゼロの状
態における出力値Ｖｓの温度特性を示している。又、Ｃ
Ｏ濃度Ｄが大になるほど実線Ｌ１を出力値が大になる方
向に平行移動した状態で、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓは
増加する。尚、図４において、雰囲気温度Ｔ_Aが７０〜
２００°Ｃの範囲は、概ねバーナ２が燃焼している領域
に相当し、７０°Ｃ以下の範囲は、概ねバーナ２の燃焼
が停止している領域に相当する。

【００３４】そして、雰囲気温度Ｔ_Aを所定の温度に固
定した場合、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの間には、Ｖｓ＝αＤ＋β にて示される相関関係がある。但し、αはＣＯセンサＳ
の感度、βは雰囲気温度Ｔ_Aが所定の温度のときのＣＯ
濃度Ｄがゼロの状態と予測されるときにおける出力値で
ある。図５は、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの相関関係を
示し、図５中の実線Ｍ１は、ＣＯセンサＳが劣化してい
ないとき（初期）の相関関係を示す。

【００３５】図４において、破線Ｌ２，Ｌ３にて示すよ
うに、ＣＯセンサＳが劣化すると、ＣＯ濃度Ｄがゼロの
状態と予測されるときにおける出力値Ｖｓは、実線Ｌ１
を出力値が小になる方向に平行移動した状態で低下する
傾向を示す。そして、ＣＯセンサＳの劣化後と使用初期
との間における、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測される
ときの出力値Ｖｓの偏差をΔＶとすると、ＣＯセンサＳ
の劣化の程度が大になるほど偏差ΔＶは大になる傾向を
示す。又、劣化に伴いＣＯセンサＳの感度αも変化する
が、感度αと偏差ΔＶとの間には、 α＝α_C（１−Ｋ₁×ΔＶ）（但し、α_Cは初期値）にて示される相関関係があることが、実験により求めら
れている。つまり、劣化が大になるほど、ＣＯ濃度Ｄが
ゼロの状態と予測されるときにおける出力値が低下する
と共に、感度αも低い（傾斜が緩い）ものになる。但
し、Ｋ₁は所定の定数である。従って、ＣＯセンサＳが
劣化したときのＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの相関関係
は、Ｖｓ＝αＤ＋β＝α_C（１−Ｋ₁×ΔＶ）Ｄ＋β で示される。

【００３６】尚、図４中において破線Ｌ２で示すよう
に、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測されるときにおける
出力値Ｖｓが低下した場合、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓと
の相関関係は、図５中において破線Ｍ２で示すようにな
り、同様に、図４中において破線Ｌ３で示すように、Ｃ
Ｏ濃度Ｄがゼロの状態と予測されるときにおける出力値
Ｖｓが低下した場合、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの相関
関係は、図５中において破線Ｍ３で示すようになる。

【００３７】制御部Ｈには、バーナ２の燃焼動作及びフ
ァン４の動作を制御する燃焼制御手段１０１と、ＣＯセ
ンサＳの出力値に基づいて不完全燃焼状態を判別する不
完全燃焼判別手段１０２と、給湯装置の生産出荷段階に
おいて、ＣＯ濃度Ｄが零と予測される状態のときのＣＯ
センサＳの出力値を出荷時基準値Ｖ_OBとして予め記憶す
る出荷時基準値記憶手段１０３と、給湯装置が使用位置
に設置された初期の状態であるか否かを判別する設置初
期状態判別手段１０４と、設置初期状態判別手段１０４
が設置初期の状態であると判別し、且つ、ＣＯ濃度Ｄが
零と予測される状態のときのＣＯセンサＳの出力値を初
期基準値Ｖ_Oとして設定して記憶する初期基準値設定手
段１０５と、前記出荷時基準値Ｖ_OBと初期基準値Ｖ_Oと
の偏差に基づいてＣＯセンサの初期異常であるか否かを
判別する初期異常状態判別手段１０６と、前記初期基準
値Ｖ_Oが設定された後において、ＣＯ濃度Ｄが零と予測
される状態のときのＣＯセンサＳの出力値を、バーナ燃
焼積算時間が設定時間に達する毎に経時基準値Ｖｍとし
て設定して順次書き換え記憶する経時基準値設定手段１
０７と、経時基準値Ｖｍと初期基準値Ｖ_Oとの偏差に基
づいてＣＯセンサＳの劣化を判別する劣化判別手段１０
８と、バーナ２の燃焼時間を積算する積算手段としての
積算タイマー１０９とが設けられている。尚、制御部Ｈ
には、リモコン装置Ｒ、ファン４、給水量センサ９、給
湯温センサ１０、電磁比例弁１１、断続弁１２、ＣＯセ
ンサＳ、温度センサ２５が接続されている。

【００３８】燃焼制御手段１０１は、給湯栓によって調
節され給水量センサ９により検出される給水量Ｑｉが設
定水量になると、バーナ２の点火制御を実行し、給湯温
度Ｔｘが設定目標給湯温度Ｔｓになるようにバーナ２の
燃料供給量Ｉｐを調節すると共に、ファン４の回転数が
燃料供給量Ｉｐに対して予め設定されている目標回転数
になるようにファン４の回転数を制御し、給水量Ｑｉが
設定水量未満になると、バーナ２の燃焼を停止させるよ
うに構成されている。

【００３９】上述したようにＣＯセンサＳは、ＣＯ濃度
Ｄが同じであっても雰囲気温度Ｔ_Aに応じて変化すると
いう温度特性を有しているから、出荷基準値記憶手段１
０３は、雰囲気温度Ｔ_Aの変化に対する特性データとし
て、つまり、図４の実線に示されるマップデータの形式
で出力値データを設定記憶するように構成されている。

【００４０】設置初期状態判別手段１０４は、設置され
た後においてバーナ２が初期燃焼状態であるか否かによ
り、設置初期の状態であるか否かを判別するように構成
されている。

【００４１】初期異常判別手段１０６は、生産出荷され
た後に使用箇所に設置されるまでの間において、運搬輸
送や設置工事の際に発生する振動や衝撃等に起因して、
ＣＯセンサＳの出力値が、出荷時基準値Ｖ_OBに対して大
きくずれているか否かに基づいて、センサＳの初期異常
を判別するようになっている。

【００４２】不完全燃焼判別手段１０２は、基本的に
は、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓに基づいて、Ｖｓ＝αＤ＋β なる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出する。つまり、初期基
準値Ｖ_Oと経時基準値Ｖｍとの偏差ΔＶに基づいて、α
をα＝α_C（１−Ｋ₁ΔＶ）なる関係式にて変更し、且
つ、βをＶｍとして設定して、ＣＯ濃度Ｄを算出するよ
うに構成されている。尚、α_C（初期値）は予め記憶さ
れている。更に、不完全燃焼判別手段１０２は、補正濃
度が設定濃度（例えば、１０００ｐｐｍ）以上となる状
態が設定時間（例えば、２０秒間）以上継続すると、不
完全燃焼状態であると判別して、表示ランプ１７を点灯
することにより不完全燃焼状態であることを報知する。

【００４３】つまり、不完全燃焼判別手段１０２は、偏
差ΔＶとその偏差ΔＶに基づいて変更した感度αと出力
値Ｖｓに基づいて、ＣＯ濃度Ｄを算出して、不完全燃焼
状態を判別するように構成されている。尚、バーナ２の
燃焼開始直後は、バーナ２の燃焼に過渡的な不完全燃焼
状態が生じ、ＣＯ濃度Ｄが一時的に非常に高くなるの
で、燃焼開始直後の過渡的な不完全燃焼状態を判別しな
いように、燃焼開始後設定時間（例えば６０秒）が経過
する間は、不完全燃焼判別作動を実行しないように構成
されている。

【００４４】又、詳細な制御動作は記載しないが、以下
の制御において、ＣＯセンサＳから読み出される出力値
は、全て雰囲気温度Ｔ_Aとの関連において補正されるよ
うになっている。つまり、ＣＯセンサＳの出力値と、温
度センサ２５の出力値（雰囲気温度Ｔ_A）とが検出さ
れ、出荷時に記憶されているマップデータにより、その
雰囲気温度Ｔ_Aのときの出力値と雰囲気温度Ｔ_Aが１５
０度のときの出力値との偏差（温度偏差）を求め、この
温度偏差により実際の出力値を補正して、常に雰囲気温
度Ｔ_Aが１５０度に相当する出力値として、温度補正を
実行して比較基準を合致させて各種の判別を実行するよ
うに構成されている。

【００４５】以下、本実施例の給湯装置における制御作
動を、図６〜図８に示すフローチャートに基づいて説明
する。この給湯装置が使用箇所に設置されて、給湯器に
備えられる図示しない電源スイッチが入り操作され電源
がＯＮすると、設定フラグがセットされているか否かが
判別される（ステップ１）。設置初期においてはこの設
定フラグはセットされていないので、ステップ２に進
み、出荷基準値記憶手段１０３に予め記憶されている出
荷基準値Ｖ_OBを読み出し、初回の経時基準値Ｖｍとして
設定する（ステップ２）。出荷基準値Ｖ_OBは、予め出荷
段階で記憶されている前記マップデータのうち雰囲気温
度Ｔ_Aが１５０℃に相当する温度である。そして、ＣＯ
センサ電源をＯＮして通電を開始し（ステップ３）、２
分間経過した後に、雰囲気温度Ｔ_Aが７０度未満であれ
ば、バーナ２が燃焼していず、ＣＯ濃度Ｄが零と予測さ
れる状態であるから、そのときのＣＯセンサＳの出力値
Ｖｓと出荷基準値Ｖ_OBとを比較し、その偏差が設定量
（０．６）を越えていなければ、その出力値Ｖｓを経時
基準値Ｖｍとして記憶して、燃焼動作が可能な待機状態
になる（ステップ４〜８）。その後、６分間経過しても
燃焼が開始されず、且つ、前記読み込み記憶の条件が満
たされていれば、再度、経時基準値Ｖｍを書き換え記憶
させて、ＣＯセンサ電源をＯＦＦする（ステップ９〜１
３）。ステップ９において６分間経過する前に給湯が開
始されると、後述のステップ１４に移行することにな
る。

【００４６】尚、雰囲気温度Ｔ_Aが７０度を越えている
か、又は、前記偏差が設定量（０．６）を越えていれ
ば、温度センサ２５又はＣＯセンサＳの初期異常である
として、表示ランプ１６を点灯させて、異常を表示する
と共に、電源スイッチのＯＦＦ／ＯＮ等のリセット動作
があるまで、バーナ２の燃焼作動を禁止する（ステップ
４０，４１）。

【００４７】その後、給湯が開始されて給水量センサ９
により検出される給水量Ｑｉが設定水量を越えることに
より、燃焼開始が指令されると（ステップ１４）、ＣＯ
センサＳの電源がＯＦＦであれば、電源をＯＮさせて、
バーナ２の点火制御を実行する（ステップ１５〜１
７）。つまり、電磁比例弁１１及び開閉弁１２を開弁し
て燃料ガスをバーナ２に供給すると共に、イグナイタ１
８による点火を行い、フレームロッド１９により着火が
確認されると点火動作を停止する。そして、積算タイマ
ー１０９による積算を開始すると共に、燃焼制御を実行
する（ステップ１８，１９）。つまり、出湯温センサ１
０により検出される給湯温度Ｔｘが設定目標給湯温度Ｔ
ｓになるように、電磁比例弁１１を調整制御してバーナ
２の燃料供給量Ｉｐを調節すると共に、ファン４の回転
数が燃料供給量Ｉｐに対して予め設定されている目標回
転数になるようにファン４の回転数を制御する。又、上
述したような燃焼制御と共に、後述するような不完全燃
焼判別制御を実行する（ステップ２０）。ステップ１４
において燃焼開始が指令されず、給湯器側の電源スイッ
チがＯＦＦされると、制御を終了する（ステップ２
１）。

【００４８】給湯栓が閉じられて、給水量センサ９によ
り検出される給水量Ｑｉが設定水量を下回ると、電磁比
例弁１１及び開閉弁１２を閉弁してバーナ２の燃焼を停
止させて（ステップ２２，２３）、積算タイマー１０９
による積算を停止する（ステップ２４）と共に、バーナ
２の燃焼が停止した後も設定時間（５分間）だけファン
による通風（ポストパージ）を実行する（ステップ２
５）。

【００４９】ポストパージが終了してから１分間経過す
ると、設定フラグがセットされているか否かが判断され
る（ステップ２６，２７）。初期燃焼のときには、設定
フラグはセットされていないので、ステップ２８に進
み、ポストパージが終了してから５０分間経過した後
に、ＣＯセンサＳの雰囲気温度Ｔ_Aが７０℃未満である
ことが確認されると、そのときのＣＯセンサＳの出力値
Ｖｓを読み込む（ステップ２９，３０）。読み込みエラ
ーが発生していず正常に読み込まれていれば、設定フラ
グがセットされているか否かが判断される（ステップ３
１，３２）。初期燃焼のときには、設定フラグはセット
されていないので、ステップ３３に進み、読み込まれた
出力値Ｖｓと、出荷基準値Ｖ_OBとの偏差が設定量（０．
６）未満であれば、正常であると判断して、そのときの
出力値Ｖｓを、設置初期の状態における初期基準値Ｖ_O
として設定すると共に、その時点における経時基準値Ｖ
ｍとして設定する（ステップ３４）。図４には、出荷基
準値Ｖ_OBに対して初期基準値Ｖ _Oがわずかに変化した場
合を示している。

【００５０】そして、初期基準値Ｖ_Oが設定記憶される
と、異常発生カウントーのカウント値Ｎをリセットし、
設定フラグをセットして、ＣＯセンサの電源をＯＦＦさ
せてステップ１４に戻り、燃焼開始指令の待機状態に戻
る（ステップ３５〜３７）。

【００５１】以上説明したここまでの制御が、設置後の
始めてのバーナ２の初期燃焼動作及びそれに伴う動作の
制御である。従って、設定フラグがセットされていない
ことによって、設置初期状態であるか否かが判別される
構成となっている。

【００５２】尚、ステップ３３において、読み込まれた
出力値Ｖｓと、出荷基準値Ｖ_OBとの偏差が設定量（０．
６）を越えていれば、ＣＯセンサＳの初期異常であると
判断して、異常発生カウンターをカウントアップする
（ステップ３８）。初期状態では、異常発生カウンター
のカウント値Ｎは３回以下であるから（ステップ３
９）、設定フラグがセットされない状態で、再度、バー
ナ２の燃焼制御が実行された後に、読み込まれた出力値
と、出荷基準値との偏差が設定量（０．６）未満である
か否かが判断され（ステップ１４〜３３）、異常発生カ
ウンターのカウント値Ｎが３回以上になれば、表示ラン
プ１６を点灯させて、異常を表示すると共に、電源スイ
ッチのＯＦＦ／ＯＮ操作等のリセット動作が行われま
で、バーナ２の燃焼作動を禁止する（ステップ４０，４
１）。

【００５３】初期基準値Ｖ_Oが設定された後において
は、燃焼開始が指令されず、電源スイッチがＯＦＦされ
た後、再度、電源スイッチがＯＮされた場合であって
も、ステップ１において、設定フラグがセットされてい
るからステップ１４に進み、給湯運転待機状態となる。

【００５４】初期基準値Ｖ_Oが設定された後に、燃焼開
始が指令されると、上述したような燃焼制御並びに不完
全燃焼判別制御が実行され、燃焼停止が指令されると、
バーナ２の燃焼が停止してポストパージが実行される
（ステップ１４〜２５）。ステップ２７において、設定
フラグがセットされているので、ステップ４２に進み、
ポストパージ終了後、１分間経過した後におけるＣＯセ
ンサＳの出力値Ｖｓと経時基準値Ｖｍとの偏差が設定量
（０．２）を越えていず、劣化がそれほど大きくない場
合は、積算タイマー１０９によるバーナ２の燃焼積算時
間ｔが、設定時間（５０時間）を越えると、ポストパー
ジが終了してから５０分間経過し、且つ、ＣＯセンサＳ
の雰囲気温度Ｔ_Aが７０℃未満であることが確認される
と、そのときのＣＯセンサＳの出力値を読み込む（ステ
ップ４３，２８〜３０）。尚、ＣＯセンサの雰囲気温度
Ｔ_Aが７０℃以上であれば、温度センサ２５の異常であ
るとして、ランプ１６を点灯させて、異常を表示すると
共に、電源スイッチのＯＦＦ／ＯＮ操作等のリセット動
作が行われまで、バーナ２の燃焼作動を禁止する（ステ
ップ４０，４１）。

【００５５】読み込みエラーが発生していず正常に読み
込まれていれば、設定フラグがセットされているか否か
が判断され（ステップ３２）、このとき、設定フラグは
既にセットされているので、ステップ４４に進み、読み
込まれた出力値Ｖｓが、初期基準値Ｖ_Oに対して、（Ｖ
₀−０．６）より大きく、（Ｖ₀＋０．２）より小さけ
れば、正常であると判断して、そのときの出力値Ｖｓ
を、経時基準値Ｖｍとして設定して記憶する（ステップ
４５）。バーナ２の燃焼積算時間ｔが、設定時間（５０
時間）を越えていれば、積算タイマー１０９の積算値を
「０」にリセットすると共に、異常発生カウンターのカ
ウント値Ｎを「０」にリセットする（ステップ４６〜４
８）。

【００５６】ステップ４２において、ポストパージ終了
後、１分間経過した後におけるＣＯセンサの出力値Ｖｓ
と経時基準値Ｖｍとの偏差が設定量（０．２）を越えて
いれば、燃焼積算時間にかかわらず、ステップ２８に移
行し、ステップ２８〜ステップ４８が実行される。

【００５７】そして、ステップ４４において、偏差が設
定量を越えていれば、ＣＯセンサＳの劣化が大きい異常
状態であるとして、異常発生カウンターをカウントアッ
プし（ステップ３８）、カウント回数が３回以上になれ
ば、ＣＯセンサＳが大きく劣化している異常であるとし
て、表示ランプ１６を点灯させて、異常を表示すると共
に、電源スイッチのＯＦＦ／ＯＮ操作等のリセット動作
が行われまで、バーナ２の燃焼作動を禁止する（ステッ
プ４０，４１）。

【００５８】給湯運転の継続に伴って、バーナ２の燃焼
積算時間が５０時間に達する毎に、ステップ２８〜３
２、４４〜４８が実行され、経時基準値Ｖｍが順次書き
換え記憶されると共に、そのときのＣＯセンサの出力値
（経時基準値Ｖｍ）と、初期基準値Ｖ_Oとの偏差に基づ
いて劣化が判別されることになる。

【００５９】次に、図９に示すフローチャートに基づい
て、不完全燃焼判別制御について説明する。計時用のカ
ウンターＣ₂をリセットし、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓ
を読み込む（ステップ５０，５１）。続いて、βをβ＝
Ｖｍとして設定するとともに、αをα＝α_C（１−Ｋ₁
ΔＶ）なる関係式にて変更する（ステップ５２）。そし
て、Ｖｓ＝αＤ＋β、即ち、〔Ｖｓ＝α_C（１−Ｋ₁Δ
Ｖ）Ｄ＋Ｖ_o−ΔＶ〕なる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出
する（ステップ５３）。

【００６０】続いて、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度（例えば、
１０００ｐｐｍ）より大のときは、カウンタＣ₂をスタ
ートさせて、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より大の状態が設定
時間（例えば、２０秒）以上継続すると、不完全燃焼状
態であると判別して、表示ランプ１７を点灯することに
より不完全燃焼状態であることを報知すると共に、電源
スイッチのＯＦＦ／ＯＮ操作等のリセット動作が行われ
まで、バーナ２の燃焼作動を禁止する（ステップ５４〜
５８）。ステップ５４においてＣＯ濃度Ｄが設定濃度よ
り小のとき、及び、ステップ５６において、ＣＯ濃度Ｄ
が設定濃度より大の状態が設定時間以上継続していない
ときは、ステップ２２に進み、燃焼停止指令があるま
で、上記判別制御を繰り返す。

【００６１】このように、設置初期の状態であるか否か
が判別され、そのときのＣＯセンサの初期基準値Ｖ_Oを
設定して、この初期基準値Ｖ_Oと出荷基準値Ｖ_OBとの偏
差に基づいて、ＣＯセンサの初期異常を判別するように
したので、設置される前に、運搬輸送時や設置工事の際
の振動や衝撃等に起因して、ＣＯセンサの出力値が出荷
時の状態から大きくずれている場合に、誤って、使用を
継続するといった不利を未然に回避できる。又、このよ
うな原因による初期誤差を除いた状態で、バーナ２の燃
焼に伴って生じる劣化を有効に判別できることになる。
尚、上記した劣化判別や初期異常判別において、判別基
準となる偏差として示した値は、一例であって適宜、変
更設定することができる。

【００６２】〔別実施例〕（１）上記実施例では、ＣＯセンサが初期異常であるか
否かの判別が、バーナ２の初期燃焼作動の前後におい
て、夫々、実行される場合を例示したが、バーナ２の初
期燃焼作動の前にだけ実行する構成としてもよく、初期
燃焼作動の後にだけ実行する構成としてもよい。このよ
うに、バーナ２の初期燃焼作動の後にＣＯセンサの初期
異常か否かの判別を実行するようにすると、バーナ２の
燃焼動作やそれに伴う各種の動作確認と、ＣＯセンサの
異常判別とを合わせて行うことができる利点がある。

【００６３】（２）上記実施例では、設置初期状態であ
るか否かの判別が、バーナ２が初期燃焼であるか否かに
基づいて、判別される構成としたが、このような構成に
代えて、例えば、設置されたときに取付け固定する箇所
等に、取付け固定作業に伴って、検出作動されるスイッ
チ等を設け、このスイッチが検出作動されると、初期判
別状態にセットされ、初期基準値Ｖ_Oが一旦設定される
と、その初期判別状態が解除される構成としてもよい。
又、出荷時に予め初期判別状態にセットされ、初期基準
値Ｖ_Oが一旦設定されると、その初期判別状態が解除さ
れる構成とする等、各種の形態で実施することができ
る。

【００６４】（３）上記実施例では、設置初期における
バーナ２の初期燃焼が停止した後において、初期基準値
Ｖ_Oを設定する構成としたが、設置された後においてバ
ーナ２の初期燃焼が開始される前に、初期基準値Ｖ_Oを
設定する構成としてもよい。

【００６５】（４）上記実施例では、経時基準値Ｖｍと
ＣＯセンサＳの出力値とに基づいて不完全燃焼を判別す
る構成としたが、初期基準値Ｖ_Oあるいは出荷基準値Ｖ
_OBと、ＣＯセンサの出力値とに基づいて不完全燃焼を判
別する構成としてもよい。

【００６６】（５）上記実施例では、バーナ２の燃焼積
算時間が設定時間に達する毎に、劣化判別を実行する構
成としたが、このような構成に代えて、例えば、バーナ
２に対する点火、消火の回数が設定回数に達する毎に劣
化判別を実行する構成としてもよく、又、人為的に操作
される指令手段に基づいて、適宜、劣化を判別する構成
としてもよい。

【００６７】（６）上記実施例では、ＣＯセンサの劣化
が大きい場合、ランプを点灯させて異常を報知する構成
としたが、ブザーにより異常を報知する構成や、ランプ
とブザーを併用する構成等、各種の異常報知方法を用い
ることができる。

【００６８】（７）上記実施例では、未燃成分濃度検出
手段として接触燃焼式ＣＯセンサを用いたが、これに代
えて、半導体式のＣＯセンサや、燃焼ガス中の酸素量に
基づいて未燃成分濃度を検出する酸素センサ、水素セン
サ又はＣＯ₂センサ等各種のセンサを用いて実施しても
よい。

【００６９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の概略構成図

【図２】ＣＯセンサの断面図

【図３】ＣＯセンサの回路構成図

【図４】ＣＯ濃度Ｄが零と予測される状態でのＣＯセン
サの出力値

【図５】ＣＯ濃度Ｄに対するＣＯセンサの出力値を示す
図

【図６】制御動作のフローチャート

【図７】制御動作のフローチャート

【図８】制御動作のフローチャート

【図９】制御動作のフローチャート

【符号の説明】

２バーナ１０２不完全燃焼判別手段１０３出荷基準値記憶手段１０４設置初期状態判別手段１０５初期基準値設定手段１０８劣化判別手段Ｓ未燃成分濃度検出手段Ｖ_O 初期基準値Ｖ_OB 出荷時基準値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 5/24 107 F23N 5/24 113 F23N 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ（２）の燃焼ガス中の未燃成分の
濃度を検出する未燃成分濃度検出手段（Ｓ）と、この未
燃成分濃度検出手段（Ｓ）の検出情報に基づいて、前記
バーナ（２）の不完全燃焼を判別する不完全燃焼判別手
段（１０２）とが備えられた燃焼装置であって、生産出荷段階において、前記未燃成分がゼロの状態と予
測されるときの前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の出力
値を、出荷時基準値（Ｖ_OB）として予め設定記憶する出
荷基準値記憶手段（１０３）と、使用位置に設置された初期の状態であるか否かを判別す
る設置初期状態判別手段（１０４）と、前記設置初期状態判別手段（１０４）が前記設置初期の
状態であると判別し、且つ、前記未燃成分がゼロの状態
と予測されるときの前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の
出力値と、前記出荷時基準値（Ｖ_OB）とに基づいて、前
記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の異常を判別する初期異
常状態判別手段（１０６）とが備えられている燃焼装
置。
【請求項２】前記設置初期判別手段（１０４）は、使用位置に設置された後において、前記バーナ（２）が
初期燃焼状態であるか否かに基づいて、設置初期の状態
であるか否かを判別するように構成されている請求項１
記載の燃焼装置。
【請求項３】前記初期異常状態判別手段（１０６）
は、前記バーナ（２）の初期燃焼状態における燃焼動作が停
止してから設定時間が経過した後における、前記未燃成
分がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分濃度検
出手段（Ｓ）の出力値に基づいて、前記異常を判別する
ように構成されている請求項１又は２記載の燃焼装置。
【請求項４】前記初期異常状態判別手段（１０６）
は、前記出力値と、前記出荷時基準値（Ｖ_OB）との偏差が設
定量を越えたことを判別すると、異常状態を報知するた
めの情報を出力するように構成されている請求項１、２
又は３記載の燃焼装置。
【請求項５】前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）が、接
触燃焼式ＣＯセンサで構成されている請求項１、２、３
又は４記載の燃焼装置。
【請求項６】前記設置初期状態判別手段（１０４）が
前記設置初期の状態であると判別し、且つ、前記未燃成
分がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分濃度検
出手段（Ｓ）の出力値を、初期基準値（Ｖ_O）として設
定する初期基準値設定手段（１０５）と、前記初期基準値が設定された後において、前記未燃成分
がゼロの状態と予測されるときの前記未燃成分濃度検出
手段（Ｓ）の出力値と、前記初期基準値（Ｖ_O）との偏
差に基づいて、前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の劣化
を判別する劣化判別手段（１０８）とが備えられている
請求項１、２、３、４又は５記載の燃焼装置。