JPH06323538A - 燃焼装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 バーナ２の燃焼ガス中に含まれる未燃成分の
濃度を検出する加熱型のセンサＳが設けられ、センサＳ
の加熱を制御する加熱制御手段１０４が、バーナ２の燃
焼中において、加熱作動を実行するように構成され、通
風制御手段１０２が、バーナ２の燃焼開始後設定時間経
過したのちでの燃焼状態における劣化検出タイミングに
おいて、燃焼用空気量を燃焼適正量から減少させた劣化
検出用通風量で通風させるように通風手段４を制御する
ように構成され、劣化検出用通風量で燃焼用空気が通風
されている状態において、センサＳが設定濃度以上の未
燃成分を検出しないときにセンサＳを故障であると判別
する故障判別手段１０５が設けられている燃焼装置の異
常検出装置。 【効果】 センサの故障判別を行いつつも、センサは、
異常検出の必要がないバーナの非燃焼中においては全く
加熱状態にされることがないから、センサの加熱による
劣化が極力減少された燃焼装置の異常検出装置を提供す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーナと、そのバーナ
に燃焼用空気を通風する通風手段と、燃焼用空気量が燃
焼適正量となるように前記通風手段の通風作動を制御す
る通風制御手段とが設けられた燃焼装置において、前記
バーナの燃焼ガス中に含まれる未燃成分の濃度を検出す
る加熱型のセンサが設けられ、前記バーナの燃焼開始後
設定時間経過したのちでの燃焼状態において、前記セン
サが設定濃度以上の前記未燃成分を検出するに伴って異
常であると判別する異常判別手段が設けられている燃焼
装置の異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の燃焼装置の異常検出装置
において、バーナの燃焼ガス中に含まれる未燃成分の濃
度を検出する加熱型のセンサは、バーナの非燃焼中にお
いても加熱されていた。

【０００３】すなわち、一般に、加熱型のセンサには加
熱による劣化が生じるので、燃焼装置を使用する際に
は、センサが故障していないかどうかを確認しながら使
用する必要があり、そこで、バーナの燃焼開始直後には
バーナの燃焼が安定するまでの過渡的な不完全燃焼状態
が生じ、未燃成分の濃度が通常の燃焼状態における濃度
よりも高くなるので、この高い濃度の未燃成分を利用し
てセンサの故障を判別すべく、バーナの燃焼開始後設定
時間経過以前にセンサが設定濃度以上の未燃成分を検出
しないときにセンサを故障であると判別する故障判別手
段が、バーナの燃焼開始に伴って判別作動を実行するよ
うに構成されていたのであるが、バーナの燃焼開始直後
においてもセンサを通常通りに作動させるためには、燃
焼開始前からセンサを加熱して通常の加熱状態にしてお
かなければならず、従って、従来では、バーナの燃焼開
始前、すなわち、バーナの非燃焼中においても、センサ
は加熱状態にされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、センサは異常検出の必要がないバーナ
の非燃焼中においても加熱状態にされるので、加熱によ
るセンサの劣化が、故障を判別する目的のために、更に
促進されてしまう不都合があった。本発明の目的は、上
記従来欠点を解消する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による給湯装置の
異常検出装置の第一の特徴構成は、前記センサの加熱を
制御する加熱制御手段が、前記バーナの燃焼中におい
て、加熱作動を実行するように構成され、前記通風制御
手段が、前記バーナの前記燃焼開始後設定時間経過した
のちでの燃焼状態における劣化検出タイミングにおい
て、前記燃焼用空気量を前記燃焼適正量から減少させた
劣化検出用通風量で通風させるように前記通風手段を制
御するように構成され、前記劣化検出用通風量で燃焼用
空気が通風されている状態において、前記センサが前記
設定濃度以上の前記未燃成分を検出しないときに前記セ
ンサを故障であると判別する故障判別手段が設けられて
いる点にある。

【０００６】本発明による給湯装置の異常検出装置の第
二の特徴構成は、第一の特徴構成を実施する際の好適な
具体構成を特定するもので、前記通風手段が、前記バー
ナの燃焼中において前記バーナの燃料供給量が設定時間
以上変化しないときを前記劣化検出タイミングとして、
前記劣化検出用通風量での通風制御を実行するように構
成されている点にある。

【０００７】

【作用】本発明の第一の特徴構成によれば、センサの加
熱を制御する加熱制御手段が、バーナの燃焼中において
加熱作動を実行するように構成され、バーナの燃焼開始
後設定時間経過したのちでの燃焼状態における劣化検出
タイミングでの劣化検出用通風量で、センサが設定濃度
以上の未燃成分を検出しないときにセンサを故障である
と判別する故障判別手段が設けられているから、バーナ
の燃焼中において、人工的に不完全燃焼状態を形成する
ことができ、この不完全燃焼状態において濃度が増加し
た未燃成分を利用して、バーナの燃焼中にセンサの故障
判別を行うことができ、且つ、センサは、異常検出の必
要がないバーナの非燃焼中においては、全く加熱状態に
されることがない。

【０００８】第二の特徴構成によれば、通風手段が、バ
ーナの燃料供給量が設定時間以上変化しないときを劣化
検出タイミングとして、劣化検出用通風量での通風制御
を実行するように構成されているから、バーナへの燃料
供給量が変化することにより不完全燃焼状態が変動する
ことがなく、安定した不完全燃焼状態を形成することが
できる。

【０００９】

【発明の効果】第一の特徴構成によれば、センサは、異
常検出の必要がないバーナの非燃焼中においては、全く
加熱状態にされることがないから、センサの加熱による
劣化が極力減少された、燃焼装置の異常検出装置を提供
することができる。

【００１０】第二の特徴構成によれば、バーナへの燃料
供給量が変化することにより不完全燃焼状態が変動する
ことがなく、安定した不完全燃焼状態を形成することが
できるから、確実に故障判別が行える燃焼装置の異常検
出装置を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、バーナ２と、そのバーナ２に燃焼用空
気を通風する通風手段４と、燃焼用空気量が燃焼適正量
となるように通風手段４の通風作動を制御する通風制御
手段１０２とが設けられた燃焼装置Ａ，Ｈ，Ｒにおい
て、バーナ２の燃焼ガス中に含まれる未燃成分の濃度ｒ
を検出する加熱型のセンサＳが設けられ、バーナ２の燃
焼開始後設定時間Ｔ経過したのちでの燃焼状態におい
て、センサＳが設定濃度ｒ３以上の未燃成分を検出する
に伴って異常であると判別する異常判別手段１０３が設
けられている燃焼装置の異常検出装置の一例としての、
給湯装置が示されている。

【００１２】給湯装置は、給湯器Ａと、給湯器Ａ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Ａ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、バー
ナ２への燃焼用空気を通風する通風手段としての燃焼室
１下部の送風ファン４と、燃焼室１の上部に接続された
排気路５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（図示されな
い）給湯栓に供給する給湯路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とから構成されている。

【００１３】給水路６は、水道管に接続されている。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が備えられている。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１０が備え
られている。

【００１４】燃料供給路８は、一般家庭用のガス供給管
に接続されている。燃料供給路８には、バーナ２へのガ
ス供給量を調節する電磁比例弁１１と、ガスの供給を断
続する断続弁１２とが備えられている。

【００１５】制御部Ｈは、マイクロ・コンピュータを主
要部として構成され、インストールされる制御プログラ
ムによって、給湯装置の各部の動作が制御できるように
構成されている。

【００１６】リモコン装置Ｒは、有線手段又は無線手段
によって制御部Ｈと接続され、給湯装置の運転の開始を
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などが備えられている。

【００１７】制御部Ｈには、給水量センサ９と、給湯温
センサ１０と、電磁比例弁１１と、断続弁１２とが接続
され、給湯器Ａの燃焼動作を制御する燃焼制御手段１０
１が構成されている。燃焼制御手段１０１は、給湯栓に
よって調節される給水量Ｑi と設定目標給湯温度Ｔs と
に基づいて、給湯温度Ｔx が設定目標給湯温度Ｔs にな
るように電磁比例弁１１を調整してバーナ２の燃焼量を
調節するように構成されている。

【００１８】また、制御部Ｈには、送風ファン４が接続
され、送風ファン４の通風量を調節する通風制御手段と
しての送風制御手段１０２が構成されている。送風制御
手段１０２は、電磁比例弁１１の弁開度に基づいて、バ
ーナ２への燃焼用空気の供給量がバーナ２の燃焼量に対
して適正量になるように、送風ファン４のファン回転数
を調整するように構成されている。

【００１９】また、排気路５には、バーナ２の燃焼ガス
中に含まれる未燃成分の濃度を検出する加熱型のセンサ
としてのＣＯセンサＳが備えられている。図２には、Ｃ
ＯセンサＳが示されている。ＣＯセンサＳは、ステンレ
ス製の金網により形成された保護枠１５の内側にセラミ
ック製の筒状体１６を装備すると共に、筒状体１６の外
周面にＳｎＯ₂ の膜状焼結体１７を貼設し、筒状体１６
の長手方向において膜状焼結体１７の両端部に電極線１
８を接続してある。つまり、ＳｎＯ₂ の膜状焼結体１７
に接触する排気燃焼ガス中の未燃成分（ＣＯ）が大とな
ると膜状焼結体１７の電気抵抗値が低下することを利用
して、その電気抵抗値を測定することにより、未燃成分
の濃度を検出できるように構成されている。図中１９
は、筒状体１６に配置された電気式のセンサヒータであ
り、センサヒータ１９によって膜状焼結体１７が加熱状
態にされることにより、安定的な濃度検出が行えるよう
に構成されている。

【００２０】制御部Ｈには、ＣＯセンサＳの電極線１８
が接続され、ＣＯセンサＳが設定濃度以上の未燃成分を
検出するに伴って異常であると判別する異常判別手段１
０３が構成されている。なお、本実施例において、異常
判別手段１０３は、異常が判別されるに伴って、バーナ
２の燃焼を停止させるように構成されている。

【００２１】図３には、一般にバーナ２の燃焼を開始さ
せたときにおける、ＣＯセンサＳの抵抗値ｒの変化が示
されている。図中において、バーナ２の燃焼開始時は、
時刻ｔ１で示されている。抵抗値ｒは、最初、燃焼が停
止されている状態（時刻ｔ１以前）においては、膜状焼
結体１７の固有の抵抗値としての抵抗値ｒ１を示してい
る。燃焼開始直後（時刻ｔ１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、排気ガス中の未燃成
分の濃度が一時的に非常に高くなるので、抵抗値ｒは、
一旦、非常に低くなる。そして、バーナ２の燃焼が安定
してくると、未燃成分の濃度が減少するので、抵抗値ｒ
は高くなって、定常の燃焼状態を示す抵抗値ｒ２に収束
する。

【００２２】従って、異常判別手段１０３は、燃焼開始
直後の過渡的な不完全燃焼状態を異常と判別しないよう
に、バーナ２の燃焼開始後設定時間Ｔ経過したのちに作
動するように構成されている。本実施例において、燃焼
開始後設定時間Ｔは、後述する図５のステップ８に示す
ように、６０秒に設定されている。

【００２３】また、制御部Ｈには、ＣＯセンサＳのセン
サヒータ１９が接続され、ＣＯセンサＳを加熱する加熱
制御手段１０４が構成されている。加熱制御手段１０４
は、バーナ２の燃焼開始に伴って加熱を開始し、且つ、
バーナ２の燃焼停止に伴って加熱を停止する、すなわ
ち、バーナ２の燃焼中において加熱作動を実行するよう
に構成されている。

【００２４】また、制御部Ｈには、時計が内蔵されてお
り、種々の設定時間を計時する計時手段１０６が構成さ
れている。

【００２５】そして、制御部Ｈには、ＣＯセンサＳが設
定時間以内に設定濃度以上の未燃成分を検出しないとき
にＣＯセンサＳを故障であると判別する故障判別手段１
０５が構成されている。故障判別手段１０５において設
定濃度以上の未燃成分は、異常判別手段１０３と同様、
ＣＯセンサＳの抵抗値ｒ３によって設定される。なお、
本実施例において、設定濃度以上の未燃成分を検出しな
い設定時間は、２０秒に設定されている。また、本実施
例における給湯装置は、故障判別手段１０５によって故
障が判別されるに伴って、バーナ２の燃焼を停止させる
ように構成されている。

【００２６】図４及び図５には、本実施例の給湯装置に
おける、給湯制御の制御動作が、フローチャートによっ
て示されている。給湯装置は、運転開始処理などが行わ
れた後、例えば種火状態などの非燃焼状態で待機してい
る。先ず、図４のステップ１に示すように、給湯栓の開
栓が給水量センサ９によって検知される。給湯栓の開栓
が検知されると、ステップ２に示すように、加熱制御手
段１０４によってセンサヒータ１９がＯＮされ、ステッ
プ３に示すように、送風制御手段１０２によって送風フ
ァン４の送風が開始され、ステップ４に示すように、燃
焼制御手段１０１によってバーナ２の燃焼が開始され
る。

【００２７】そして、ステップ５に示すように、今回の
燃焼において故障判別手段１０５による故障判別が行わ
れたかどうかを示す変数ｉに、初期値として、まだ故障
判別が行われていないことを示す値０が代入される。そ
の後、定常燃焼状態における制御動作に移行する。

【００２８】定常燃焼状態においては、ステップ６及び
ステップ７に示すように、燃焼制御手段１０１及び送風
制御手段１０２によって給湯器Ａの燃焼動作が制御さ
れ、ステップ９に示すように、異常判別手段１０３によ
って異常が監視される。なお、ステップ８に示すよう
に、燃焼開始後６０秒経過以前は、異常判別手段１０３
が作動されないように構成されている。

【００２９】そして、図５のステップ１０に示すよう
に、変数ｉを検査し、変数ｉの値が、今回の燃焼におい
て、既に故障判別手段１０５による故障判別が行われた
ことを示す値１であれば、ステップ１８へジャンプし、
ステップ１８に示すように、給水量センサ９がＯＦＦに
なるまで、ステップ６からステップ９の動作が繰り返さ
れるように構成されている。

【００３０】一方、変数ｉの値が０であれば、ステップ
１１に示すように、バーナ２の燃料供給量が検査され
る。バーナ２の燃料供給量は、電磁比例弁１１の弁解度
で検出される。バーナ２の燃料供給量が設定範囲内であ
る場合には、ステップ１２及びステップ１３に示すよう
に、計時手段１０６により、燃料供給量が設定範囲内で
ある状態での設定時間経過の計時が開始される。なお、
本実施例において、燃料供給量が設定範囲内である状態
での設定時間は、ステップ１３に示すように、１５秒に
設定されている。また、本実施例において、燃料供給量
の設定範囲は、センサの精度などから考えて燃料供給量
がほぼ一定と考えられる範囲で、且つ、バーナ２の燃焼
量が人工的に不完全燃焼を形成するに適当な燃焼量であ
る燃料供給量になるように設定されている。

【００３１】一方、ステップ１１において、バーナ２の
燃料供給量が設定範囲内でない場合には、計時手段１０
６の計測時間がクリアーされ、ステップ１８にジャンプ
する。

【００３２】そして、ステップ１３に示すように、燃料
供給量が設定範囲内である状態で１５秒が経過した場合
には、ステップ１５に示すように、故障判別手段１０５
の判別作動が実行され、且つ、ステップ１６に示すよう
に、送風制御手段１０２が、バーナ２の燃焼用空気の送
風量を、燃焼適正量から設定量減少させる。ここで設定
量は、バーナ２の燃焼を安全に継続しつつも、故障判別
を行うに十分な不完全燃焼を起こさせるために適当な送
風量の減少量である。

【００３３】従って、本実施例の給湯装置には、送風制
御手段１０２は、バーナ２の燃焼開始後設定時間Ｔ経過
したのちでの燃焼状態における劣化検出タイミングとし
ての、バーナ２の燃料供給量が１５秒以上変化しないと
きにおいて、燃焼用空気量を燃焼適正量から減少させた
劣化検出用通風量で通風させるように送風ファン４を制
御するように構成され、劣化検出用通風量で燃焼用空気
が通風されている状態において、ＣＯセンサＳが設定濃
度以上の未燃成分を検出しないときにＣＯセンサＳを故
障であると判別する故障判別手段１０５が設けられてい
る。

【００３４】故障判別が行われた後は、ステップ１７に
示すように、変数ｉに、１が代入され、以後、ステップ
１８において、給水量センサ９のＯＦＦが検出されるま
では、ステップ６からステップ１０に示す制御動作が繰
り返される。

【００３５】一方、給水量センサ９のＯＦＦが検出され
ると、燃焼停止の制御動作に移行する。燃焼停止の制御
動作では、ステップ１９に示すように、燃焼制御手段１
０１によってバーナ２の燃焼が停止され、ステップ２０
に示すように、送風制御手段１０２によって送風ファン
４の送風が停止され、ステップ２１に示すように、加熱
制御手段１０４によってセンサヒータ１９がＯＦＦされ
る。そして、その後、図４に示すステップ１にジャンプ
して、例えば種火状態などの非燃焼状態で、次の燃焼開
始に備え待機する。

【００３６】〔別実施例〕異常判別手段１０３は、異常
が判別されるに伴ってバーナ２の燃焼を停止させるもの
に限らず、例えば、異常が判別されるに伴って送風ファ
ン４の送風量を増加させたり、異常表示手段などに異常
が発生していることを表示するなど、種々の制御動作が
構成可能である。

【００３７】通風手段は、送風ファン４に限らず、例え
ば、通風口などの開口面積を調節することによってバー
ナ２への燃焼用空気の通風量を調節する装置などであっ
ても良い。

【００３８】劣化検出タイミングは、バーナ２の燃料供
給量が設定時間以上変化しないときを劣化検出タイミン
グとするものに限らず、適宜変更できる。例えば、計時
手段などにより、定期的に（例えば、一定燃焼時間毎
に、又は、一定日数毎に）劣化検出タイミングを設定し
ても良い。また、カウンターなどによりバーナの燃焼回
数をカウントして、一定使用回数毎に劣化検出タイミン
グを設定しても良い。あるいは、故障判別用のスイッチ
などを設けて、ユーザーがスイッチを操作することによ
って、ユーザーの希望するときを劣化検出タイミングと
しても良い。

【００３９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利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】燃焼装置の全体構成を示す構成図

【図２】センサの全体構造を示す一部破断斜視図

【図３】センサの抵抗値を示すグラフ

【図４】制御動作のフローチャート

【図５】制御動作のフローチャート

【符号の説明】

Ｓ センサ Ｔ 燃焼開始後設定時間 ｒ 未燃成分の濃度 ｒ３ 設定濃度 ２ バーナ ４ 通風手段 １０２ 通風制御手段 １０３ 異常判別手段 １０４ 加熱制御手段 １０５ 故障判別手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナ（２）と、そのバーナ（２）に燃
   焼用空気を通風する通風手段（４）と、燃焼用空気量が
   燃焼適正量となるように前記通風手段（４）の通風作動
   を制御する通風制御手段（１０２）とが設けられた燃焼
   装置（Ａ，Ｈ，Ｒ）において、前記バーナ（２）の燃焼
   ガス中に含まれる未燃成分の濃度（ｒ）を検出する加熱
   型のセンサ（Ｓ）が設けられ、 前記バーナ（２）の燃焼開始後設定時間（Ｔ）経過した
   のちでの燃焼状態において、前記センサ（Ｓ）が設定濃
   度（ｒ３）以上の前記未燃成分を検出するに伴って異常
   であると判別する異常判別手段（１０３）が設けられて
   いる燃焼装置の異常検出装置であって、 前記センサ（Ｓ）の加熱を制御する加熱制御手段（１０
   ４）が、前記バーナ（２）の燃焼中において、加熱作動
   を実行するように構成され、前記通風制御手段（１０
   ２）が、前記バーナ（２）の前記燃焼開始後設定時間経
   過したのちでの燃焼状態における劣化検出タイミングに
   おいて、前記燃焼用空気量を前記燃焼適正量から減少さ
   せた劣化検出用通風量で通風させるように前記通風手段
   （４）を制御するように構成され、 前記劣化検出用通風量で燃焼用空気が通風されている状
   態において、前記センサ（Ｓ）が前記設定濃度（ｒ３）
   以上の前記未燃成分を検出しないときに前記センサ
   （Ｓ）を故障であると判別する故障判別手段（１０５）
   が設けられている燃焼装置の異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記通風手段（４）が、前記バーナ
   （２）の燃焼中において前記バーナ（２）の燃料供給量
   が設定時間以上変化しないときを前記劣化検出タイミン
   グとして、前記劣化検出用通風量での通風制御を実行す
   るように構成されている請求項１記載の燃焼装置の異常
   検出装置。