JP3478916B2

JP3478916B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3478916B2
Application number: JP31619495A
Authority: JP
Inventors: 善克石川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2003-12-15
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JPH09159161A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出用設定温度あ
るいはそれに近い温度に設定された状態で、バーナの燃
焼ガス中の未燃成分の濃度を検出する接触燃焼式の未燃
成分濃度検出手段と、そ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
完全燃焼判別手段が設けられた燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃焼装置においては、未燃成分濃
度検出手段として例えばＣＯセンサを用い、未燃成分濃
度検出手段をバーナの燃焼ガスと接触可能な箇所に設置
して、未燃成分濃度検出手段を検出用設定温度あるいは
それに近い温度に設定した状態で、燃焼ガス中の未燃成
分の濃度を検出するようにしている。そして、未燃成分
濃度検出手段の検出情報に基づいて、不完全燃焼判別手
段により不完全燃焼を判別して、不完全燃焼を判別した
ときには、バーナの燃焼を停止させる等の安全処置をと
るように構成してある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バーナの燃
焼ガス中には硫化物等が含まれていて、このような硫化
物等が未燃成分濃度検出手段の表面に付着することがあ
るが、このような硫化物等が付着すると未燃成分濃度検
出手段に異常を来す虞がある。未燃成分濃度検出手段に
異常を来すと、未燃成分濃度の検出精度が低下する場合
がある。しかしながら、従来では、硫化物等の付着に起
因して、バーナの燃焼中において、未燃成分濃度検出手
段に異常を来して未燃成分濃度の検出精度が低下するこ
とに対しては、何ら対策が講じられていなかった。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、硫化物等の付着に起因して、バ
ーナの燃焼中において発生する未燃成分濃度検出手段に
異常に対して対策を講じて、未燃成分濃度の検出精度の
低下を防止することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、バーナが燃焼している状態において、異常
判別手段により未燃成分濃度検出手段の異常が判別され
ると、燃焼制御手段により、バーナの燃焼が停止され、
制御手段により、燃焼制御手段がバーナの燃焼を停止さ
せた後に、未燃成分濃度検出手段を検出用設定温度より
も高い温度に設定するヒートクリーニング動作が実行さ
れる。このように、未燃成分濃度検出手段を検出用設定
温度よりも高い温度に設定することで、表面に付着した
硫化物等が除去されて、硫化物等の付着に起因した未燃
成分濃度検出手段の異常が解消する。

【０００６】従って、バーナの燃焼中に、硫化物等の付
着に起因して未燃成分濃度検出手段に異常を来しても、
その異常を解消して、未燃成分濃度を高い精度で検出す
ることができる。

【０００７】請求項２に記載の特徴構成によれば、バー
ナの燃焼量の変化に伴う未燃成分濃度検出手段の検出値
の変化量が予測される値と異なるときに、異常判別手段
により、未燃成分濃度検出手段が異常であると判別され
る。つまり、未燃成分濃度はバーナの燃焼量に対応した
値となっているので、バーナの燃焼量の変化に伴う未燃
成分濃度検出手段の検出値の変化量は予め予測すること
ができる。そして、バーナの燃焼量の変化に伴う未燃成
分濃度検出手段の検出値の変化量が、予測される値と異
なるときは、未燃成分濃度検出手段に硫化物等が付着し
て、未燃成分濃度検出手段に異常を来していると考えら
れる。

【０００８】そこで、バーナの燃焼量が変化したとき
に、その燃焼量の変化に伴う未燃成分濃度検出手段の検
出値の変化量を求め、その求めた変化量と予測される値
とを比較して、両者が異なるときは未燃成分濃度検出手
段が異常であると判別することにより、バーナ燃焼中に
おいて発生する未燃成分濃度検出手段の異常を正確に判
別することができる。

【０００９】請求項３に記載の特徴構成によれば、バー
ナの燃焼量が設定燃焼量のときの未燃成分濃度検出手段
の検出値が、記憶している経時変化から予測される値と
異なるときに、異常判別手段により、未燃成分濃度検出
手段が異常であると判別される。つまり、未燃成分濃度
検出手段は作動時間の経過に伴って劣化するが、検出値
もその劣化に伴って経時変化する。そして、未燃成分濃
度検出手段の検出値が経時変化から予測される値と異な
るときは、未燃成分濃度検出手段に硫化物等が付着し
て、未燃成分濃度検出手段に異常を来していると考えら
れる。

【００１０】そこで、バーナの燃焼量が設定燃焼量のと
きの未燃成分濃度検出手段の検出値の経時変化を記憶し
ておいて、バーナの燃焼量が設定燃焼量のときの未燃成
分濃度検出手段の検出値と記憶している経時変化から予
測される値とを比較して、両者が異なるときは未燃成分
濃度検出手段が異常であると判別することにより、バー
ナ燃焼中において発生する未燃成分濃度検出手段の異常
を正確に判別することができる。

【００１１】請求項４に記載の特徴構成によれば、バー
ナが燃焼していない状態のとき、つまり、未燃成分がゼ
ロの状態と予測される状態、具体的には、例えば、装置
への電源投入時あるいはバーナが消火された後におい
て、異常判別手段により、未燃成分濃度検出手段の異常
が判別され、異常判別手段により未燃成分濃度検出手段
の異常が判別されたときは、制御手段により、ヒートク
リーニング動作が実行される。つまり、未燃成分濃度検
出手段に硫化物等が付着した状態と、付着していない状
態とでは、未燃成分がゼロの状態と予測される状態にお
ける、未燃成分濃度検出手段の検出値が異なることが知
られているので、そのことに基づいて、未燃成分濃度検
出手段の異常を判別するのである。

【００１２】従って、バーナが燃焼している状態のと
き、及び、バーナが燃焼していない状態のときのいずれ
においても、未燃成分濃度検出手段の異常が判別される
ので、例えば、バーナが燃焼している状態では異常に至
っていない状態でも、バーナが燃焼していない状態のと
きに異常と判別されると、その異常が解消されるので、
未燃成分濃度を一層高い精度で検出することができる。

【００１３】請求項５に記載の特徴構成によれば、異常
判別手段により未燃成分濃度検出手段が異常であると判
別されて、制御手段により、ヒートクリーニング動作が
設定時間実行された場合は、ヒートクリーニング動作の
実施後に、再度、異常判別手段により、未燃成分濃度検
出手段の異常が判別される。つまり、ヒートクリーニン
グ動作により、未燃成分濃度検出手段の異常が解消され
たか否かが判別される。従って、ヒートクリーニング動
作により解消できない未燃成分濃度検出手段の異常、例
えば、未燃成分濃度検出手段の性能そのものの劣化によ
る異常を判別することができて、それに対する所定の処
置を講じることができるので、未燃成分濃度検出手段の
検出値の信頼性を一層向上することができる。

【００１４】請求項６に記載の特徴構成によれば、ヒー
トクリーニング動作が実施されたにも係わらず、異常判
別手段により、再度、記未燃成分濃度検出手段が異常で
あると判別されると、安全手段により、バーナの燃焼作
動が牽制される。従って、未燃成分濃度検出手段の異常
がヒートクリーニング動作により解消できない場合、例
えば、未燃成分濃度検出手段の性能そのものが劣化して
いるような場合は、バーナの燃焼作動が牽制されるので
安全性が一層向上する。

【００１５】請求項７に記載の特徴構成によれば、未燃
成分濃度検出手段として、接触燃焼式のＣＯセンサを用
いることによって、燃焼ガス中の未燃成分として、ＣＯ
濃度を直接、精度良く検出することができるので、不完
全燃焼を正確に判別することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて、本発明の実
施の形態を説明する。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を通じて室外に排出するファン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。

【００１７】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。

【００１８】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Ｔｐ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。

【００１９】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。

【００２０】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検出
用設定温度として約２００°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Ｃ
Ｏ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。

【００２１】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がゼロと予
測される状態における出力値Ｖｓの温度特性を示してい
る。又、ＣＯ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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】制御部Ｈは、マイクロコンピュータを備え
て構成され、図１に示すように、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、Ｃ
Ｏ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、バーナ２が燃焼してい
る状態及びＣＯ濃度Ｄがゼロと予測される状態におい
て、ＣＯセンサＳの異常を判別する異常判別手段１０３
と、ＣＯセンサへの通電動作や検出値の情報を制御する
と共に、異常判別手段１０３がＣＯセンサＳの異常を判
別したときに、ＣＯセンサＳを検出用設定温度Ｔｏより
も高い温度Ｔｈ（付着硫化物を分解除去することが可能
な高温度、具体的には約６００°Ｃ）にさせるヒートク
リーニング動作を実行する制御手段として機能するＣＯ
センサ制御手段１０４と、給湯装置の生産出荷段階にお
いて、ＣＯ濃度Ｄがゼロ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Ｖｏとして予め記憶する
初期基準値記憶手段１０５と、ＣＯ濃度Ｄがゼロと予測
される状態のときのＣＯセンサＳの出力値を、不完全燃
焼の判別の基準となる判別基準値Ｖｍとして記憶する判
別基準値記憶手段１０６と、異常判別手段１０３の判別
情報に基づいて所定の安全動作を実行する安全手段１０
７の夫々が設けられている。

【００２６】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、イグナイタ１８、フレームロッド１
９、ＣＯセンサＳ、温度センサ２５が接続されている。

【００２７】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Ｔｐ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。

【００２８】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、初期基準値記憶手段１
０５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Ｌ１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。

【００２９】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と判別基準値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を雰囲気温度Ｔ_Aと上記ΔＶの関数Ｆ（Ｔ_A，Δ
Ｖ）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。

【００３０】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。

【００３１】異常判別手段１０３は、バーナ２が燃焼し
ている状態及びＣＯ濃度Ｄがゼロと予測される状態にお
いて、ＣＯセンサＳの異常を判別すると共に、ＣＯセン
サＳが異常であると判別したときは、ＣＯセンサ制御手
段１０４がヒートクリーニング動作を設定時間実行した
後に、再度、ＣＯ濃度Ｄがゼロと予測される状態におい
て、ＣＯセンサＳの異常を判別するように構成されてい
る。

【００３２】異常判別手段１０３は、バーナ２が燃焼し
ている状態においては、以下のようにして、ＣＯセンサ
Ｓの異常を判別するように構成されている。即ち、不完
全燃焼判別手段１０２がＣＯ濃度Ｄを算出する毎に、算
出したＣＯ濃度Ｄを前回ＣＯ濃度Ｄｍとして前回のデー
タを更新する状態で記憶部１０３ａに記憶する。そし
て、判別部１０３ｂにおいて、バーナ２の燃料供給量
（燃焼量に相当する）Ｉｐが設定値以上変化すると、予
め設定された算出式に基づいて、記憶部１０３ａに記憶
されている前回ＣＯ濃度Ｄｍが燃料供給量Ｉｐの変化に
伴って変化すると予測される予測ＣＯ濃度Ｄｐを算出す
る。そして、燃料供給量Ｉｐ変化後に算出された算出Ｃ
Ｏ濃度Ｄと予測ＣＯ濃度Ｄｐとの偏差ΔＤ（（Ｄ−Ｄ
ｐ）の絶対値）が設定値Ｋ₂より大のときは、ＣＯセン
サＳが異常であると判別する。但し、Ｋ₂は所定の定数
である。

【００３３】予測ＣＯ濃度Ｄｐは、例えば以下のように
して算出することができる。ＣＯ濃度Ｄと燃料供給量Ｉ
ｐとが所定の比例関係にあるときは、その比例定数を予
め設定して記憶させておくと、変化の前後の燃料供給量
Ｉｐと前回ＣＯ濃度Ｄｍとに基づいて、予測ＣＯ濃度Ｄ
ｐを算出することができる。

【００３４】尚、燃料供給量Ｉｐの変化量が小さいとき
は、ＣＯ濃度Ｄの変化も小さくて正確な判別ができない
ため、燃料供給量Ｉｐが設定値以上変化したときに、上
述の如き判別制御を実行するように構成して、ＣＯセン
サＳの異常を正確に判別できるようにしている。

【００３５】異常判別手段１０３は、ＣＯ濃度Ｄがゼロ
と予測される状態においては、以下のようにして、ＣＯ
センサＳの異常を判別するように構成されている。硫化
物等が付着した状態では、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予
測されるときにおけるＣＯセンサＳの出力値Ｖｓは、低
下することが分かっているので、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状
態と予測されるときで且つ前記検出用設定温度あるいは
それに近い温度に設定された状態での出力値Ｖｓと、初
期基準値記憶手段１０５に記憶されている初期基準値Ｖ
ｏとを比較して、その偏差が設定値以上になると、ＣＯ
センサＳが異常であると判別する。

【００３６】ＣＯセンサ制御手段１０４は、異常判別手
段１０３がＣＯセンサＳの異常を判別したときに、設定
時間の間、ＣＯセンサＳを検出用設定温度よりも高い温
度（付着硫化物を分解除去することが可能な高温度、具
体的には約６００°Ｃ）にさせるヒートクリーニング動
作を実行する。更に、ＣＯセンサ制御手段１０４は、異
常判別手段１０３が、ＣＯ濃度Ｄがゼロと予測される状
態において、ＣＯセンサＳが異常であると判別しなかっ
たときは、そのときのＣＯセンサＳの検出値Ｖｓを、判
別用基準値Ｖｍとして判別基準値記憶手段１０６に記憶
させるように構成されている。

【００３７】安全手段１０７は、ＣＯセンサ制御手段１
０４がヒートクリーニング動作を設定時間実行した後
に、異常判別手段１０３が、再度、ＣＯセンサＳの異常
を判別して異常であると判別したときには、表示ランプ
１６を点灯することによりメンテナンスが必要であるこ
とを報知すると共に、バーナ２の燃焼作動を牽制するよ
うに構成されている。

【００３８】各記憶手段１０５，１０６、及び、異常判
別手段１０３の記憶部１０３ａは、夫々、例えばＥＥＰ
ＲＯＭ（電気的に書き込み消去可能な不揮発性メモリ）
等により構成され、その他の上記各手段は、不揮発性メ
モリ等に制御プログラム形式で備えられている。

【００３９】以下、制御部Ｈ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。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Ｑ
ｉ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＃１）、ＣＯセンサＳの電源をＯＮさせ
て素子温度Ｔｓを検出用設定温度Ｔｏ（約２００°Ｃ）
に設定し（ステップ＃２）、続いて、バーナ２の点火制
御を実行する（ステップ＃３）。つまり、電磁比例弁１
１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１８による点火を行う。

【００４０】そして、フレームロッド１９により着火が
確認されると（ステップ＃４）、点火動作を停止して、
燃焼制御を実行する（ステップ＃５）。つまり、出湯温
センサ１０により検出される給湯温度Ｔｘが設定目標給
湯温度Ｔｐ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。

【００４１】又、上述したような燃焼制御と共に、後述
するような判別制御を実行して、不完全燃焼、及び、Ｃ
Ｏセンサ異常を判別する（ステップ＃６〜＃７）。

【００４２】ステップ＃１において燃焼開始が指令され
ず、給湯器側の装置電源スイッチがＯＦＦされると、制
御を終了する（ステップ＃８）。

【００４３】ステップ＃４において、着火が確認されな
いとき、又は、ステップ＃６〜＃７の判別制御におい
て、不完全燃焼と判別されたときは、電磁弁１１及び開
閉弁１２を閉弁してバーナ２の燃焼を停止させる燃焼停
止動作を実行して、表示ランプ１７を点灯させて、異常
を表示するとともに、ＣＯセンサＳの電源をＯＦＦし
て、装置電源スイッチの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
＃９〜＃１２）。

【００４４】ステップ＃６〜＃７判別制御において、不
完全燃焼及びＣＯセンサ異常のいずれも判別されなかっ
たときは、ステップ＃１３に進み、ステップ＃１３で、
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ことに基づく燃焼停止命令
が指令されるまで、ステップ＃５〜＃７の制御を繰り返
す。ステップ＃１３で、燃焼停止命令が指令されると、
燃焼停止動作を実行して、続いて、バーナ２の燃焼が停
止した後もポストパージ用設定時間（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＃
１４〜＃１５）。

【００４５】ポストパージ終了後、第２設定時間（約５
分間）が経過した時点では、バーナ２が燃焼していず、
ＣＯ濃度Ｄがゼロ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と初期基準値Ｖｏとを比
較して、その偏差が設定量（１．６Ｖ）未満であれば、
その出力値Ｖｓを判別基準値Ｖｍとして記憶し、ＣＯセ
ンサＳの電源をＯＦＦして（ステップ＃１６〜＃２
１）、給湯運転待機状態となる。出力値Ｖｓと初期基準
値Ｖｏとを比較する場合は、初期基準値記憶手段１０５
に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が設定温度（例えば２５°Ｃ）のときの値と、出力値
Ｖｓを前記設定温度に対応させて補正した値とを比較す
るとともに、その補正した値を判別基準値Ｖｍとして記
憶する。

【００４６】ステップ＃１９において、偏差が前記設定
量（１．６Ｖ）以上であるときは、ＣＯセンサＳが異常
であると判別して、ステップ＃２４に進み、後述するヒ
ートクリーニング動作を実行する。

【００４７】ステップ＃６〜＃７の判別制御において、
ＣＯセンサ異常と判別されたときは、ステップ＃２２に
進み、燃焼停止動作を実行後、ポストパージを実行する
（ステップ＃２２〜＃２３）。

【００４８】続いて、ＣＯセンサＳへの通電電流を調節
して素子温度Ｔｓを付着硫化物等が分解除去可能なヒー
トクリーニング用温度Ｔｈ（約６００°Ｃ）に設定する
ヒートクリーニング動作を第１設定時間（例えば、約３
分間）の間実行し、続いて、ＣＯセンサＳへの通電電流
を調節して素子温度Ｔｓを検出用設定温度Ｔｏ（約２０
０°Ｃ）に設定した状態で、ヒートクリーニング動作の
実行後、第２設定時間（例えば、約５分間）が経過する
まで待機する（ステップ＃２４〜＃２９）。

【００４９】第２設定時間が経過した時点では、バーナ
２が燃焼していず、ＣＯ濃度Ｄがゼロと予測される状態
であるから、そのときのＣＯセンサＳの出力値Ｖｓと初
期基準値Ｖｏとを比較して、その偏差が設定量（１．６
Ｖ）未満であれば（ステップ＃３０）、ＣＯセンサ異常
が解消されたことになるので、その出力値Ｖｓを判別基
準値Ｖｍとして記憶し、ＣＯセンサＳの電源をＯＦＦし
て（ステップ＃２０〜＃２１）、給湯運転待機状態とな
る。

【００５０】ステップ＃３０において、偏差が前記設定
量（１．６Ｖ）以上であるときは、ＣＯセンサ異常が解
消されないと判断して、表示ランプ１６を点灯させて、
メンテナンスが必要であることを報知するとともに、Ｃ
ＯセンサＳの電源をＯＦＦし、以後の装置の作動を禁止
するインターロックをかける（ステップ＃３１〜＃３
３）。ＣＯセンサＳを新しいものに交換するメンテナン
スを実施して、図示しないメンテナンススイッチを操作
すると、前記インターロックが解除されて、装置の作動
が可能となる。

【００５１】次に、図８に示すフローチャートに基づい
て、判別制御について説明する。先ず、燃料供給量Ｉｐ
が設定値以上変化したか否かを判別し、設定値以上変化
したときは、燃料供給量変化フラグをセットし、更に、
第３設定時間（例えば、１秒程度）経過して、燃料供給
量Ｉｐ変更後、ＣＯ濃度が安定してから、ＣＯセンサＳ
の出力値Ｖｓを読み込み、燃料供給量Ｉｐが設定値以上
変化しなかったときは、引き続いて、ＣＯセンサＳの出
力値Ｖｓを読み込む（ステップ＃４１〜＃４６）。続い
て、βをβ＝Ｆ（Ｔ_A，ΔＶ）として設定するととも
に、αをα＝α_C（１−Ｋ₁ΔＶ）なる関係式にて変更
する（ステップ＃４７）。そして、Ｖｓ＝αＤ＋β、即
ち、〔Ｖｓ＝α_C×（１−Ｋ₁ΔＶ）×Ｄ＋Ｆ（Ｔ_A，
ΔＶ）〕なる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出する（ステッ
プ＃４８）。

【００５２】続いて、燃料供給量変化フラグがセットさ
れているか否かを判別し、セットされているときは、燃
料供給量変化フラグをリセットしてから、記憶部１０３
ａに記憶されている前回ＣＯ濃度Ｄｍを読み出して、予
測ＣＯ濃度Ｄｐを算出し、更に、燃料供給量Ｉｐ変化後
に算出された算出ＣＯ濃度Ｄと予測ＣＯ濃度Ｄｐとの偏
差ΔＤ（（Ｄ−Ｄｐ）の絶対値）を算出する（ステップ
＃４９〜＃５３）。そして、ステップ＃５４において、
ΔＤ＞Ｋ₂のときは、ＣＯセンサ異常であると判別し
て、ステップ＃２２に進む。

【００５３】ステップ＃４９において、燃料供給量変化
フラグがセットされていないとき、又は、ステップ＃５
４において、ΔＤ＞Ｋ₂でないときは、記憶部１０３ａ
の記憶情報を算出ＣＯ濃度Ｄに書き換える（ステップ＃
５５）。

【００５４】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Ｃ₃をスタ
ートさせて、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より大の状態が第４
設定時間（例えば、２０秒）以上継続すると（ステップ
＃５６〜＃５８）、不完全燃焼状態であると判別して、
ステップ＃９に進み、前述のように、燃焼停止動作を実
行して、表示ランプ１７を点灯させて、異常を表示する
とともに、ＣＯセンサＳの電源をＯＦＦして、装置電源
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＃９〜＃１
２）。

【００５５】ステップ＃５６においてＣＯ濃度Ｄが設定
濃度より小のとき、計時用のカウンターＣ₃をリセット
して（ステップ＃５９）、ステップ＃１３に進み、ステ
ップ＃５８において、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より大の状
態が第４設定時間以上継続していないときは、ステップ
＃１３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。

【００５６】〔別実施形態〕（イ）バーナ２が燃焼している状態において、ＣＯセ
ンサ異常を判別する方法は、上記の実施の形態において
示した方法に限定されるものではなく、種々の方法が可
能である。例えば、上記の実施の形態では、燃料供給量
Ｉｐの変化に伴うＣＯ濃度Ｄの変化量が予測される値と
異なるときに、ＣＯセンサ異常と判別したが、これに代
えて、燃料供給量Ｉｐの変化に伴うＣＯセンサＳの出力
値Ｖｓが予測される値と異なるときに、ＣＯセンサ異常
と判別してもよい。

【００５７】あるいは、燃料供給量Ｉｐが設定値のとき
のＣＯセンサＳの検出値の経時変化を記憶しておいて、
燃料供給量Ｉｐが前記設定値のときのＣＯセンサＳの検
出値が前記経時変化から予測される値と異なるときに、
ＣＯセンサ異常と判別してもよい。この場合、ＣＯセン
サＳの検出値としては、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓその
ものであってもよいし、出力値Ｖｓに基づいて算出した
ＣＯ濃度Ｄであってもよい。

【００５８】あるいは、燃料供給量Ｉｐが設定値のとき
において、設定期間内のＣＯセンサＳの検出値の経時変
化が、その期間より以前の経時変化と異なるときに、Ｃ
Ｏセンサ異常と判別してもよい。この場合、ＣＯセンサ
Ｓの検出値としては、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓそのも
のであってもよいし、出力値Ｖｓに基づいて算出したＣ
Ｏ濃度Ｄであってもよい。

【００５９】（ロ）燃料供給量Ｉｐ変化後に算出され
た算出ＣＯ濃度Ｄと予測ＣＯ濃度Ｄｐとの偏差ΔＤが設
定値より大か否かを比較するときの設定値Ｋ₂は、燃料
供給量Ｉｐに基づいて重み付けをしてもよい。

【００６０】（ハ）上記の実施の形態では、ヒートク
リーニング動作を一回だけ実施して、ＣＯセンサＳの異
常が解消されないときはインターロックをかけるように
構成したが、ヒートクリーニング動作を複数回実施し
て、ＣＯセンサＳの異常が解消されないときはインター
ロックをかけるように構成してもよい。

【００６１】（ニ）上記の実施の形態では、未燃成分
濃度検出手段の一例として、ＣＯセンサＳを適用する場
合について例示したが、未燃成分濃度検出手段として
は、この他にも、例えば、酸素を検出する酸素センサ、
水素を検出する水素センサを適用することができる。

【００６２】（ホ）上記の実施の形態のように、ラン
プを点灯させて異常を報知する構成に代えて、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。

【００６３】（ヘ）本発明は、給湯装置に限らず、フ
ァンヒータ等その他の燃焼装置であっても適用できる。

【００６４】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がゼロと予想される状態での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を示す図

【図７】制御動作のフローチャートを示す図

【図８】制御動作のフローチャートを示す図

【符号の説明】

２バーナ１０１燃焼制御手段１０２不完全燃焼判別手段１０３異常判別手段１０４制御手段１０７安全手段Ｓ未燃成分濃度検出手段

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−269861（ＪＰ，Ａ) 特開平６−323538（ＪＰ，Ａ) 特開平７−83433（ＪＰ，Ａ) 特開平６−281611（ＪＰ，Ａ) 特開平５−341286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出用設定温度あるいはそれに近い温度
に設定された状態で、バーナ（２）の燃焼ガス中の未燃
成分の濃度を検出する接触燃焼式の未燃成分濃度検出手
段（Ｓ）と、そ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）が設けられた燃焼装置であって、前記バーナ（２）が燃焼している状態において、前記未
燃成分濃度検出手段（Ｓ）の異常を判別する異常判別手
段（１０３）が設けられ、その異常判別手段（１０３）が前記未燃成分濃度検出手
段（Ｓ）の異常を判別したときに、前記未燃成分濃度検
出手段（Ｓ）を前記検出用設定温度よりも高い温度に設
定するヒートクリーニング動作を実行する制御手段（１
０４）が設けられ、前記バーナ（２）の燃焼動作を制御する燃焼制御手段
（１０１）が、前記異常判別手段（１０３）が前記未燃
成分濃度検出手段（Ｓ）の異常を判別したときには、前
記バーナ（２）の燃焼を停止させるように構成され、前記制御手段（１０４）は、前記燃焼制御手段（１０
１）が前記バーナ（２）の燃焼を停止させた後に、前記
ヒートクリーニング動作を実行するように構成されてい
る燃焼装置。
【請求項２】前記異常判別手段（１０３）は、前記バ
ーナ（２）の燃焼量の変化に伴う前記未燃成分濃度検出
手段（Ｓ）の検出値の変化量が予測される値と異なると
きに、前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）が異常であると
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】前記異常判別手段（１０３）は、前記バ
ーナ（２）の燃焼量が設定燃焼量のときの前記未燃成分
濃度検出手段（Ｓ）の検出値の経時変化を記憶し、且
つ、前記バーナ（２）の燃焼量が前記設定燃焼量のとき
の前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の検出値が前記経時
変化から予測される値と異なるときに、前記未燃成分濃
度検出手段（Ｓ）が異常であると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４】前記異常判別手段（１０３）は、前記未
燃成分がゼロの状態と予測される状態においても、前記
未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の異常を判別するように構
成され、前記制御手段（１０４）は、前記異常判別手段（１０
３）が前記未燃成分がゼロの状態と予測される状態にお
いて、前記未燃成分濃度検出手段（Ｓ）の異常を判別し
たときは、前記ヒートクリーニング動作を実行するよう
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】前記異常判別手段（１０３）は、前記未
燃成分濃度検出手段（Ｓ）が異常であると判別したとき
は、前記制御手段（１０４）が前記ヒートクリーニング
動作を設定時間実行した後に、再度、前記未燃成分濃度
検出手段（Ｓ）の異常を判別するように構成されている
請求項１、２、３、又は４記載の燃焼装置。
【請求項６】異常判別手段（１０３）が、再度、前記
未燃成分濃度検出手段（Ｓ）が異常であると判別する
と、前記バーナ（２）の燃焼作動を牽制する安全手段
（１０７）が設けられている請求項５記載の燃焼装置。
【請求項７】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、４、５、又は６記載の燃焼装置。