JPH07324744A

JPH07324744A - 燃焼機器の不完全燃焼検出装置

Info

Publication number: JPH07324744A
Application number: JP6116796A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Ishikawa; 善克石川; Hiroshi Kamiya; 宏神谷; Shinichi Uratani; 伸一浦谷
Original assignee: Harman Co Ltd
Current assignee: Harman Co Ltd
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】未燃成分センサの劣化判別精度を向上する。【構成】バーナ２の燃焼ガスに接触する状態で設けら
れて、燃焼ガス中に含まれる未燃成分の濃度に応じた出
力値を出力する接触式の未燃成分センサＳと、その未燃
成分センサ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、出力値に基づいて未
燃成分センサＳの劣化を判別する劣化判別手段１０４が
設けられた燃焼機器の不完全燃焼検出装置において、未
燃成分がゼロのときの未燃成分センサＳの出力基準値
を、その未燃成分センサＳの雰囲気温度に対応付けて記
憶する基準値記憶手段１０５と、未燃成分センサＳの雰
囲気温度を検出する温度センサ２５が設けられ、劣化判
別手段１０４は、未燃成分がゼロの状態において、未燃
成分センサＳの出力値と、温度センサ２５の検出温度
と、基準値記憶手段１０５の記憶情報とに基づいて、未
燃成分センサＳの劣化を判別するように構成されてい
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し、且つ、前記バーナの燃焼ガスを
排出する通風手段を備えた燃焼機器において、前記バー
ナの燃焼ガスに接触する状態で設けられて、前記燃焼ガ
ス中に含まれる未燃成分の濃度に応じた出力値を出力す
る接触燃焼式の未燃成分センサと、その未燃成分センサ
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
焼判別手段と、前記出力値に基づいて前記未燃成分セン
サの劣化を判別する劣化判別手段が設けられた燃焼機器
の不完全燃焼検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃焼機器の不完全燃焼検出装置に
おいて、例えばＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ等の未燃
成分センサは経時的に劣化するため、従来では、予め、
未燃成分センサが劣化していない状態における未燃成分
がゼロのときの出力値を出力基準値として記憶してお
き、装置運転中においては未燃成分がゼロの状態におけ
る出力値を前記出力基準値と比較することにより未燃成
分センサの劣化を判別するようにしていた。例えば、前
記出力基準値と未燃成分センサがゼロの状態における出
力値との偏差が所定の設定値以上になると、未燃成分セ
ンサが使用限界であると判別するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる未燃
成分センサの出力値は、未燃成分の濃度が同じであって
も未燃成分センサの雰囲気温度に応じて変化するという
温度特性を示す。しかしながら、従来のように、未燃成
分センサの雰囲気温度に係わりなく、単純に未燃成分セ
ンサがゼロの状態における出力値を前記出力基準値と比
較することにより未燃成分センサの劣化を判別するもの
では、未燃成分センサの劣化を精度良く判別することが
できなかった。

【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、未燃成分センサの劣化判別精度
を向上することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による燃焼機器の
不完全燃焼検出装置の第１の特徴構成は、前記未燃成分
がゼロのときの前記未燃成分センサの出力基準値を、そ
の未燃成分センサの雰囲気温度に対応付けて記憶する基
準値記憶手段と、前記未燃成分センサの雰囲気温度を検
出する温度センサが設けられ、前記劣化判別手段は、前
記未燃成分がゼロの状態において、前記未燃成分センサ
の出力値と、前記温度センサの検出温度と、前記基準値
記憶手段の記憶情報とに基づいて、前記未燃成分センサ
の劣化を判別するように構成されている点にある。

【０００６】第２の特徴構成は、上記第１の特徴構成に
おいて、前記劣化判別手段は、前記バーナの燃焼停止
後、前記通風手段を停止し、その後、設定時間が経過し
たときを、前記未燃成分がゼロの状態であるとして、劣
化を判別するように構成されている点にある。

【０００７】第３の特徴構成は、上記第１の特徴構成に
おいて、前記劣化判別手段は、前記バーナの燃焼停止
後、前記通風手段を停止し、その後、前記温度センサの
検出温度における時間に対する変化率が設定変化率以下
のときを、前記未燃成分がゼロの状態であるとして、劣
化を判別するように構成されている点にある。

【０００８】第４の特徴構成は、上記第１の特徴構成に
おいて、前記劣化判別手段は、前記バーナの燃焼停止
後、前記通風手段を停止し、その後、前記温度センサの
検出温度が設定温度以下になったときを、前記未燃成分
がゼロの状態であるとして、劣化を判別するように構成
されている点にある。

【０００９】第５の特徴構成は、上記第１、第２、第３
又は第４の特徴構成において、前記劣化判別手段が、前
記未燃成分センサの劣化度を算出するように構成され、
前記不完全燃焼判別手段は、前記劣化判別手段の算出劣
化度と前記未燃成分センサの出力値に基づいて、不完全
燃焼状態を判別するように構成されている点にある。

【００１０】第６の特徴構成は、上記第１、第２、第３
又は第４の特徴構成において、前記劣化判別手段は、前
記基準値記憶手段に記憶されている出力基準値と前記未
燃成分センサの出力値との偏差を前記劣化度として算出
するように構成され、前記不完全燃焼判別手段は、前記
偏差と前記未燃成分センサの出力値に基づいて、不完全
燃焼状態を判別するように構成されている点にある。

【００１１】第７の特徴構成は、上記第１、第２、第３
又は第４の特徴構成において、前記劣化判別手段は、前
記基準値記憶手段に記憶されている出力基準値と前記未
燃成分センサの出力値との偏差を前記劣化度として算出
するように構成され、前記不完全燃焼判別手段は、前記
偏差とその偏差に基づいて変更した前記未燃成分センサ
の感度と前記未燃成分センサの出力値に基づいて、不完
全燃焼状態を判別するように構成されている点にある。

【００１２】第８の特徴構成は、上記第５、第６又は第
７の特徴構成において、前記劣化判別手段の算出劣化度
が設定劣化判別値以下のときに、前記不完全燃焼判別手
段は、不完全燃焼状態の判別を実行するように構成さ
れ、前記算出劣化度が前記設定劣化判別値より大のとき
に、前記劣化判別手段は前記未燃成分センサが使用限界
であることを判別するように構成されている点にある。

【００１３】第９の特徴構成は、上記第５、第６、第７
又は第８の特徴構成において、前記劣化判別手段の算出
劣化度を前記不完全燃焼判別手段の不完全燃焼状態判別
用データとして記憶する判別データ記憶手段は、燃焼機
器本体の運転制御のために供給される電力の供給停止状
態においても情報の記憶が可能なように構成されている
点にある。

【００１４】

【作用】第１の特徴構成による作用は、以下の通りであ
る。未燃成分センサは経時的に劣化するが、その劣化の
程度に応じて、未燃成分がゼロの状態における未燃成分
センサの出力値は変化する。基準値記憶手段には、予
め、未燃成分センサが劣化していない状態における未燃
成分がゼロのときの基準出力値を未燃成分センサの雰囲
気温度に対応付けて記憶されている。劣化判別手段は、
未燃成分がゼロの状態において、未燃成分センサの出力
値、及び、温度センサの検出温度を読み込むとともに、
基準値記憶手段の記憶情報から温度センサの検出温度に
対応する出力基準値を選定して読み込む。そして、読み
込んだ出力基準値と未燃成分センサの出力値に基づい
て、未燃成分センサの劣化を判別する。

【００１５】第２の特徴構成による作用は、以下の通り
である。バーナの燃焼を停止した後、所定時間通風手段
を運転するアフターパージを実行することにより、バー
ナの燃焼ガスが燃焼機器から排出されるので、未燃成分
がゼロの状態となる。一方、未燃成分センサの雰囲気温
度は、バーナの燃焼停止後急速に低下するものの、アフ
ターパージの実行後しばらくのあいだは、未燃成分セン
サの雰囲気温度は急速に変化する状態が継続している。
未燃成分センサの雰囲気温度が急速に変化しているあい
だは、未燃成分センサの出力値は不安定な状態になって
いるので、そのような不安定な未燃成分センサの出力値
に基づいて、未燃成分センサの劣化を判別するのは好ま
しくなく、安定した未燃成分センサの出力値に基づい
て、未燃成分センサの劣化を判別する必要がある。そこ
で、アフターパージ後、未燃成分センサの雰囲気温度が
十分安定するまでに要する時間を設定時間として設定す
る。そして、劣化判別手段により、その設定時間が経過
したときを、未燃成分がゼロの状態であるとして劣化を
判別する。従って、安定した未燃成分センサの出力値に
基づいて、未燃成分センサの劣化を判別することができ
る。

【００１６】第３の特徴構成による作用は、以下の通り
である。未燃成分センサの雰囲気温度の変化が小さくな
るほど、温度センサの検出温度における時間に対する変
化率は小さくなる。そこで、未燃成分センサの雰囲気温
度が十分安定した状態のときの前記変化率を設定変化率
として設定する。そして、劣化判別手段により、温度セ
ンサの検出温度における時間に対する変化率が前記設定
変化率以下のときを、未燃成分がゼロの状態であるとし
て劣化を判別する。従って、安定した未燃成分センサの
出力値に基づいて、未燃成分センサの劣化を判別するこ
とができる。ところで、未燃成分センサの雰囲気温度が
十分安定して未燃成分センサの出力値が安定した状態を
判別する場合、例えば、上記第２の特徴構成のように、
アフターパージ後の経過時間に基づいて判別する場合が
考えられるが、この場合、前記設定時間の経過時点が確
実に未燃成分センサの雰囲気温度が十分安定した状態で
あるとするためには、前記設定時間は余裕を見て長めに
設定する必要がある。これに対して、温度センサの検出
温度における時間に対する変化率に基づいて判別するこ
とにより、直接、未燃成分センサの雰囲気温度が十分安
定した状態を判別することができるので、アフターパー
ジ後の経過時間に基づいて判別するのに比べて、早い時
点で劣化判別手段による未燃成分センサの劣化の判別を
実行することができる。

【００１７】第４の特徴構成による作用は、以下の通り
である。未燃成分センサの雰囲気温度は、バーナの燃焼
停止後低下し、やがて平衡して安定する。従って、未燃
成分センサの雰囲気温度を検出することに基づいて、未
燃成分センサの雰囲気温度が十分安定した状態を判別す
ることができる。そこで、未燃成分センサの雰囲気温度
が平衡して安定したときの温度を設定温度として設定す
る。そして、劣化判別手段により、温度センサの検出温
度が前記設定温度以下になったときを、未燃成分がゼロ
の状態であるとして劣化を判別する。従って、アフター
パージ後早い時点で、安定した未燃成分センサの出力値
に基づいて、未燃成分センサの劣化を判別することがで
きる。ところで、未燃成分センサの雰囲気温度が十分安
定して未燃成分センサの出力値が安定した状態を判別す
る場合、例えば、上記第３の特徴構成のように、温度セ
ンサの検出温度における時間に対する変化率に基づいて
判別する場合が考えられるが、この場合は、前記変化率
を算出して前記設定変化率と比較するための制御構成が
複雑になるのに比べて、本第４の特徴構成であれば、単
に温度センサの検出温度を前記設定温度と比較するだけ
の制御構成で良いので、制御構成が簡単である。又、基
準値記憶手段には、少なくとも前記設定温度に対応する
出力基準値を記憶させるだけで良い。

【００１８】第５の特徴構成による作用は、以下の通り
である。未燃成分センサは経時的に劣化するが、その劣
化の程度に応じて、未燃成分がゼロの状態における出力
値は変化する。そこで、未燃成分センサの劣化の程度を
劣化度とし、その劣化度を劣化判別手段により算出す
る。つまり、劣化判別手段により、未燃成分がゼロの状
態において、未燃成分センサの出力値、及び、温度セン
サの検出温度を読み込むとともに、基準値記憶手段の記
憶情報から温度センサの検出温度に対応する出力基準値
を選定して読み込み、読み込んだ出力基準値と未燃成分
センサの出力値に基づいて、劣化度を算出する。そし
て、不完全燃焼判別手段により、劣化判別手段が算出し
た劣化度と未燃成分センサの出力値に基づいて、不完全
燃焼状態を判別する。

【００１９】第６の特徴構成による作用は、以下の通り
である。未燃成分センサの劣化の程度に応じて、未燃成
分がゼロの状態における未燃成分センサの出力値は変化
する。従って、未燃成分センサの出力値の変化の程度を
劣化度として算出することができる。そこで、劣化判別
手段により、未燃成分がゼロの状態において、未燃成分
センサの出力値、及び、温度センサの検出温度を読み込
むとともに、基準値記憶手段の記憶情報から温度センサ
の検出温度に対応する出力基準値を選定して読み込み、
読み込んだ出力基準値と未燃成分センサの出力値との偏
差を未燃成分センサの出力値の変化の程度として算出
し、その偏差を劣化度とする。そして、不完全燃焼判別
手段により、前記偏差と未燃成分センサの出力値に基づ
いて、不完全燃焼状態を判別する。

【００２０】第７の特徴構成による作用は、以下の通り
である。未燃成分センサの劣化の程度に応じて、未燃成
分がゼロの状態における未燃成分センサの出力値は変化
するとともに、未燃成分センサの感度も変化する。そし
て、種々の実験により、その感度の変化は、出力値の変
化の程度と相関関係があることが判明した。そこで、劣
化判別手段により、未燃成分がゼロの状態において、未
燃成分センサの出力値、及び、温度センサの検出温度を
読み込むとともに、基準値記憶手段の記憶情報から温度
センサの検出温度に対応する出力基準値を選定して読み
込み、読み込んだ出力基準値と未燃成分センサの出力値
の偏差を未燃成分センサの出力値の変化の程度として算
出し、その偏差を劣化度とする。そして、不完全燃焼判
別手段により、前記偏差とその偏差に基づいて変更した
未燃成分センサの感度と未燃成分センサの出力値に基づ
いて、不完全燃焼状態を判別する。

【００２１】第８の特徴構成による作用は、以下の通り
である。劣化判別手段の算出劣化度が、設定劣化判別値
以下のときは、未燃成分センサは使用可能状態にあると
して、不完全燃焼判別手段による不完全燃焼状態の判別
を実行する。そして、前記算出劣化度が、設定劣化判別
値より大のときは、未燃成分センサは使用限界であると
判別して、例えば、警報を発報したり、燃焼機器の運転
を禁止する処置を講じる。

【００２２】第９の特徴構成による作用は、以下の通り
である。判別データ記憶手段は、劣化判別手段の算出劣
化度を不完全燃焼判別手段の不完全燃焼状態判別用デー
タとして記憶しているが、その判別データ記憶手段は、
停電等により、燃焼機器本体の運転制御のための電力供
給が停止しても、前記算出劣化度を継続して記憶するこ
とが可能である。

【００２３】

【発明の効果】第１の特徴構成によれば、未燃成分セン
サの出力値の温度特性を加味した状態で未燃成分センサ
の劣化を判別するので、判別精度を向上することができ
るようになった。

【００２４】第２の特徴構成によれば、未燃成分センサ
の雰囲気温度が十分安定して、出力値が安定していると
きの未燃成分センサの出力値に基づいて未燃成分センサ
の劣化を判別するので、その判別精度を一層向上するこ
とができるようになった。

【００２５】第３の特徴構成によれば、劣化判別手段に
て未燃成分センサの劣化を判別する時期を早くすること
ができるので、上記第２の特徴構成による効果に加え
て、装置の運転時間を短縮できて消費電力を低減できる
とともに、未燃成分センサの作動時間も短縮することが
できて未燃成分センサの寿命を長くすることができる。

【００２６】第４の特徴構成によれば、制御構成が簡単
になるとともに、基準値記憶手段は記憶容量の小さい低
価格のものを使用することができるので、上記第３の特
徴構成による効果に加えて、装置のコストを低減するこ
とができる。

【００２７】第５の特徴構成によれば、未燃成分センサ
の出力値の温度特性を加味した状態で未燃成分センサの
劣化度を算出し、その劣化度を加味した状態で不完全燃
焼状態を判別するので、その判別精度を一層向上するこ
とができるようになった。ちなみに、上記従来の装置で
は、未燃成分センサの出力値の温度特性を加味しない状
態で劣化を判別する構成であるので、仮に、劣化度を算
出してその劣化度を加味した状態で不完全燃焼状態を判
別するとしても、その劣化度には未燃成分センサの出力
値の温度特性が加味されていないので、その判別精度は
悪くなる。

【００２８】第６の特徴構成によれば、単に、前記偏差
を算出してその偏差と未燃成分の出力値に基づいて不完
全燃焼状態を判別する簡単な制御構成となっているの
で、上記第５の特徴構成による効果に加えて、装置のコ
ストを低減することができる。

【００２９】第７の特徴構成によれば、未燃成分センサ
の劣化度、及び、未燃成分センサの感度の変化を加味し
た状態で、不完全燃焼状態を判別するので、上記第５及
び第６の特徴構成による効果に加えて、不完全燃焼状態
の判別精度を一層向上することができる。

【００３０】第８の特徴構成によれば、未燃成分センサ
の出力値の温度特性を加味して算出した劣化度に基づい
て、未燃成分センサが使用限界であることを判別するこ
とができるので、その判別精度を一層向上することがで
きる。ちなみに、上記従来の装置では、未燃成分センサ
の出力値の温度特性を加味しない状態で劣化を判別する
構成であるので、仮に、劣化度を算出してその劣化度に
基づいて未燃成分センサが使用限界であることを判別す
るとしても、その劣化度には未燃成分センサの出力値の
温度特性が加味されていないので、その判別精度は悪く
なる。

【００３１】第９の特徴構成によれば、停電等により燃
焼機器本体の運転制御のための電力供給が停止しも、電
力供給の復帰時には、新たに劣化度を算出してその算出
劣化度を判別データ記憶手段に書き込む等の特別な処置
を講ずることなく、通常時と同様に燃焼機器の運転を開
始することができる。

【００３２】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。本発明の不完全燃焼検出装置を備えた燃焼機器
の一例としての給湯装置は、図１に示すように、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とから構成されている。

【００３３】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
の供給を断続する断続弁１２とが備えられている。

【００３４】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ＬＥ
Ｄランプ１５，１６，１７などが備えられている。尚、
ＬＥＤランプ１５は、給湯装置が運転されているか否か
を表示し、ＬＥＤ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。

【００３５】排気路５には、未燃成分センサの一例とし
ての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。

【００３６】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２
３、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２０
０°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。

【００３７】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
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
（初期）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、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Ａが７０〜２００°Ｃの範囲は、概
ねバーナ２が燃焼している領域であり、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であ
る。

【００３８】そして、雰囲気温度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Ａが所定の温度のときのＣＯ濃
度Ｄがゼロの状態における出力値Ｖｓである。ＣＯセン
サＳが劣化していない初期においては、α＝α_C、及
び、β＝Ｖ_CCに夫々設定してある。但し、α_CはＣＯセ
ンサＳが劣化していないときのＣＯセンサＳの感度、Ｖ
_CCは、ＣＯセンサＳが劣化していないときの、雰囲気温
度Ａが例えば１５０°ＣのときのＣＯ濃度Ｄがゼロの状
態における出力値Ｖｓ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、Ｃ
ＯセンサＳが劣化していないとき（初期）の相関関係を
示す。

【００３９】図４において、破線Ｌ２、一点鎖線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（破線Ｌ２、一点鎖
線Ｌ３にて示される）と初期（実線Ｍ１にて示される）
との間における、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態のときの出力
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）にて示される相関関係があることが、実験により判明し
た。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 なる相関関係において、α＝α_C（１−Ｋ₁×ΔＶ）、
且つ、β＝Ｖ_CC−ΔＶとすることにより示される。

【００４０】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
中において一点鎖線Ｌ３で示すように、ＣＯ濃度Ｄがゼ
ロの状態における出力値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中において一点鎖
線Ｍ３で示すようになる。

【００４１】制御部Ｈには、給湯器Ｙの燃焼動作を制御
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１
０２と、バーナ２の燃焼開始後設定時間の間、不完全燃
焼判別手段１０２の作動を牽制する時限牽制手段１０３
と、ＣＯセンサＳの出力値に基づいてＣＯセンサＳの劣
化を判別するとともに、ＣＯセンサＳの劣化度を算出す
る劣化判別手段１０４と、ＣＯ濃度ＤがゼロのときのＣ
ＯセンサＳの出力基準値Ｖ_CをＣＯセンサＳの雰囲気温
度Ａに対応付けて記憶する基準値記憶手段１０５と、劣
化判別手段１０４の算出劣化度を不完全燃焼判別手段１
０２の不完全燃焼状態判別用データとして記憶する判別
データ記憶手段１０６が設けられている。尚、基準値記
憶手段１０５には、例えば、雰囲気温度Ａとの間に、図
４中の実線Ｌ１に示すような相関関係がある出力値Ｖｓ
を出力基準値Ｖ_Cとして記憶させてある。

【００４２】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１
１、断続弁１２、ＣＯセンサＳ、温度センサ２５が接続
されている。

【００４３】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、次に述べる給湯運転を実行し、給水量
Ｑｉが設定水量未満になると、給湯運転を停止する。給
湯運転は、基本的には、給湯温センサ１０により検出さ
れる給湯温度Ｔｘが設定目標給湯温度Ｔｓになるように
電磁比例弁１１を調整してバーナ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。尚、以下の説明において、こ
の給湯運転での基本的な制御を比例制御と称する。又、
燃焼制御手段１０１は、バーナ２の燃焼を停止させた後
もファン４の作動を設定時間（例えば、１分間程度）だ
け継続させるアフターパージを実行する。

【００４４】劣化判別手段１０４は、アフターパージの
後、設定時間（例えば、３０分間）経過後、未燃成分が
ゼロで、且つ、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓが安定した状
態において、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓ、及び、温度セ
ンサ２５の検出温度Ａを取り込むとともに、基準値記憶
手段１０５に記憶されている出力基準値Ｖ_Cから温度セ
ンサ２５の検出温度Ａに対応する出力基準値Ｖ_Cを選定
して取り込む。そして、取り込んだ出力基準値Ｖ_CとＣ
ＯセンサＳの出力値Ｖｓとの偏差ΔＶを劣化度として算
出する。又、劣化判別手段１０４は、算出した偏差ΔＶ
が設定劣化判別値（例えば、（１／２）×Ｖ_{C C}）より
も大のときに、ＣＯセンサＳが使用限界であると判別し
て、以後の燃焼制御手段１０１による給湯運転の実行を
禁止するとともに、ＬＥＤランプ１６を点灯することに
よりＣＯセンサＳの交換を指令する。

【００４５】判別データ記憶手段１０６は、劣化判別手
段１０４が算出した偏差ΔＶを記憶するように構成され
ている。又、判別データ記憶手段１０６は、制御部Ｈに
対する電力の供給が停電等により停止しても、その記憶
内容がバックアップされる不揮発メモリー（Ｅ²ＰＲＯ
Ｍ）等にて構成されている。

【００４６】ＬＥＤランプ１６による指令に基づいて、
サービスマンがＣＯセンサＳを新品に交換したときに
は、スイッチ１８をオン状態にして、判別データ記憶手
段１０６の記憶内容を初期値（例えば、ゼロ）に書き換
えるように構成してある。尚、スイッチ１８は、一般の
ユーザーが操作できないように、制御部Ｈのケーシング
（図示せず）の内部等に設けてある。

【００４７】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。但し、初期にお
いては、α＝α_C、及び、β＝Ｖ_CCに設定されている。
又、不完全燃焼判別手段１０２は、基準値記憶手段１０
５に記憶されている出力基準値Ｖ_Cから温度センサ２５
の検出温度Ａに対応する出力基準値Ｖ_Cを選定するとと
もに、その選定出力基準値Ｖ_Cと予め記憶しているＶ_CC
との差を算出することにより、ＣＯセンサＳの出力値の
温度特性偏差ΔＶｔを求めて、出力値Ｖｓに温度特性偏
差ΔＶｔを加算することにより出力値Ｖｓを補正する。
又、不完全燃焼判別手段１０２は、判別データ記憶手段
１０６に記憶されている偏差ΔＶに基づいて、αをα＝
α_C（１−Ｋ₁ΔＶ）なる関係式にて変更し、及び、β
をβ＝Ｖ_CC−ΔＶなる関係式にて変更する。そして、Ｃ
Ｏ濃度Ｄを算出する。更に、不完全燃焼判別手段１０２
は、補正濃度Ｄ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、ＬＥＤ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
とを発報する。

【００４８】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。

【００４９】尚、燃焼制御手段１０１は、不完全燃焼判
別手段１０２が不完全燃焼状態を判別すると、バーナ２
の燃焼を停止させるとともに、前記アフターパージを実
行する。

【００５０】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。従って、不完全燃焼判別手段１０
２が、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、時限牽制手段１０３により、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
別手段１０２の作動を牽制するように構成されている。

【００５１】以下、本実施例の給湯装置における制御作
動を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、給湯栓の開栓が給水量センサ９によって検知され
ると、ＣＯセンサ電源がオンされ、時限牽制手段１０３
による不完全燃焼判別手段１０２の時限牽制が開始され
るとともに、燃焼制御手段１０１によりバーナ２の燃焼
が開始される〔ステップ＃１〜＃５〕。つまり、燃焼制
御手段１０１により、ファン４の送風（プリパージ）、
及び、イグナイタ３０によるスパークが開始され、電磁
比例弁１１及び断続弁１２を開成してバーナ２の燃焼が
開始される。バーナ２に対する火移りが完了したか否か
はフレームロッド３１により検知するようしてある。

【００５２】バーナ２の燃焼が開始された後は、時限牽
制手段１０３による時限牽制中は、燃焼制御手段１０１
による燃焼制御（上述したような比例制御）が実行され
る〔ステップ＃６〕。時限牽制手段１０３による時限牽
制が終了すると〔ステップ＃７〕、燃焼制御手段１０１
による燃焼制御（上述したような比例制御）、及び、不
完全燃焼判別手段１０２による不完全燃焼判別制御が実
行される〔ステップ＃８〕。

【００５３】続いて、ステップ＃８における燃焼制御及
び不完全燃焼判別制御が終了すると、燃焼制御手段１０
１により電磁比例弁１１及び断続弁１２を閉成してバー
ナ２の燃焼を停止し〔ステップ＃９〕、アフターパージ
を実行する〔ステップ＃１０〕。続いて、劣化判別手段
１０４による劣化判別制御が実行され〔ステップ＃１
１〕、その後、ＣＯセンサ電源がオフされて〔ステップ
＃１２〕、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。

【００５４】次に、図７に示すフローチャートに基づい
て、劣化判別制御について説明する。カウンタＣ₁をス
タートさせるとともにカウンタＣ₁がカウントアップし
て、設定時間（例えば、３０分間）が経過すると、温度
センサ２５の検出温度Ａ、及び、ＣＯセンサＳの出力値
Ｖｓを読み込む〔ステップ＃１３〜＃１６〕。続いて、
基準値記憶手段１０５に記憶されている出力基準値Ｖ_C
から温度センサ２５の検出温度Ａに対応する出力基準値
Ｖ_Cを選定して読み込み、読み込んだ出力基準値Ｖ_Cと
ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓとの偏差ΔＶを劣化度として
算出する〔ステップ＃１７〕。

【００５５】そして、偏差ΔＶがゼロより大のときは、
ＣＯセンサＳが劣化していると判別し〔ステップ＃１
８〕、更に、偏差ΔＶがＶ_CCの１／２よりも小さいとき
は、判別データ記憶手段１０６に記憶されている偏差Δ
Ｖを今回算出した偏差ΔＶに書き換えて〔ステップ＃１
９，＃２０〕、リターンする。又、偏差ΔＶがＶ_CCの１
／２よりも大きいときは、ＣＯセンサＳが使用限界であ
ると判別して、以後の燃焼制御手段１０１による給湯運
転の実行を禁止するとともに、ＬＥＤランプ１６を点灯
することによりＣＯセンサＳの交換を指令する〔ステッ
プ＃１９，＃２１，＃２２〕。

【００５６】次に、図８に示すフローチャートに基づい
て、時限牽制終了後の燃焼制御及び不完全燃焼判別制御
について説明する。カウンターＣ₂をリセットし、燃焼
制御手段１０１による燃焼制御（上述したような比例制
御）を実行する〔ステップ＃２３，＃２４〕。続いて、
判別データ記憶手段１０６から偏差ΔＶを読み込むとと
もに、温度センサ２５の検出温度Ａ、及び、ＣＯセンサ
Ｓの出力値Ｖｓを読み込む〔ステップ＃２５〜＃２
７〕。続いて、βをβ＝Ｖ_CC−ΔＶなる関係式にて変更
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＃２８〕。更に、基準値記憶
手段１０５に記憶されている出力基準値Ｖ_Cから温度セ
ンサ２５の検出温度Ａに対応する出力基準値Ｖ_Cを選定
するとともに、その選定出力基準値Ｖ_Cと予め記憶して
いるＶ_CCとの差を算出することにより、ＣＯセンサＳ出
力値の温度特性偏差ΔＶｔを求め〔ステップ＃２９〕、
出力値Ｖｓに温度特性偏差ΔＶｔを加算することにより
出力値Ｖｓを補正し〔ステップ＃３０〕、Ｖｓ＝αＤ＋
βなる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出する〔ステップ＃３
１〕。

【００５７】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、ＬＥＤ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発報して〔ステップ
＃３２〜＃３５〕、リターンする。ステップ＃３２にお
いてＣＯ濃度Ｄが設定濃度より小のときは、カウンタＣ
₂をリセットして〔ステップ＃３６〕、ステップ＃３７
に進み、ステップ＃３４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＃３７に進む。そして、ステップ＃３７におい
て、給湯栓が閉じられたか否かを判別し、給湯栓が閉じ
られないときはステップ＃２４に戻り、給湯栓が閉じら
れたときはリターンする。

【００５８】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。上記実施例では、不完全燃焼判別手段１０２は、Ｃ
ＯセンサＳの出力値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する場合につ
いて例示した。しかしながら、ＣＯセンサＳの出力値Ｖ
ｓとＣＯ濃度Ｄとの間には一定の相関関係があるので、
不完全燃焼判別手段１０２は、ＣＯ濃度Ｄを算出するこ
となく、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓに基づいて直接不完
全燃焼状態を判別するように構成しても良い。

【００５９】上記実施例では、温度センサ２５をＣ
ＯセンサＳの保護枠２１内に装備する場合について例示
したが、温度センサ２５は、保護枠２１の外部に設けて
も良い。

【００６０】図９のフローチャートに示すように、
図７に示す上記実施例におけるフローチャートのステッ
プ＃１３〜＃１５をステップ＃４１〜＃４４に変更し
て、劣化判別手段１０４は、アフターパージの後、温度
センサ２５の検出温度Ａが設定温度（例えば、６０°
Ｃ）以下になったときを、未燃成分がゼロで、且つ、Ｃ
ＯセンサＳの出力値Ｖｓが安定した状態であるとして、
劣化度を算出するように構成してもよい。尚、この場
合、温度センサ２５の検出温度Ａが設定温度以下になっ
たた否かを判別するまでに、設定時間（例えば、２０分
間）が経過するのを待つ〔ステップ＃４１，＃４２〕。
これは、燃料供給量Ｉｐが小さくて燃焼中の雰囲気温度
Ａが比較的低い場合は、燃焼ガスが完全に排出されてい
ない（即ち、未燃成分がゼロになっていない）時点で、
温度センサ２５の検出温度Ａが設定温度以下になる可能
性があるので、このような事態を回避するためである。

【００６１】この場合、図８に示す上記実施例における
フローチャートにおいてステップ＃２９，＃３０を省略
して、温度特性偏差ΔＶｔによる出力値Ｖｓの補正を行
わないように、不完全燃焼判別手段１０２を構成しても
良い。これは、図４に示すように、雰囲気温度Ａが７０
〜２００°Ｃの燃焼領域では、温度特性偏差ΔＶｔは小
さいため、温度特性偏差ΔＶｔによる出力値Ｖｓの補正
を行わずにＣＯ濃度Ｄを算出しても誤差が小さいためで
ある。従って、不完全燃焼判別手段１０２の制御構成が
簡単になる。

【００６２】又、不完全燃焼判別手段１０２及び劣化判
別手段１０４夫々を上述のように構成する場合は、基準
値記憶手段１０５には、少なくとも６０°Ｃに対応する
出力基準値Ｖ_Cを記憶させるだけで良いから、基準値記
憶手段１０５は、記憶容量の小さい低価格のものを使用
できる。

【００６３】図１０のフローチャートに示すよう
に、図７に示す上記実施例におけるフローチャートのス
テップ＃１３〜＃１５をステップ＃４５〜＃４８に変更
して、劣化判別手段１０４は、アフターパージの後、温
度センサ２５の検出温度Ａにおける時間に対する変化率
ｄＡが設定変化率Ｋ₂以下になったときを、未燃成分が
ゼロで、且つ、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓが安定した状
態であるとして、劣化度を算出するように構成してもよ
い。尚、この場合、温度センサ２５の検出温度Ａが設定
温度（例えば、６０°Ｃ）以下になってから〔ステップ
＃４５，＃４６〕、変化率ｄＡが設定値Ｋ₂以下になっ
たた否かを判別する。これは、燃料供給量Ｉｐが小さく
て燃焼中の雰囲気温度Ａが比較的低い場合は、燃焼ガス
が完全に排出されていない（即ち、未燃成分がゼロにな
っていない）時点で、変化率ｄＡが設定値Ｋ₂以下にな
る可能性があるので、このような事態を回避するためで
ある。

【００６４】図１１のフローチャートに示すよう
に、図８に示す上記実施例におけるフローチャートのス
テップ＃２８をステップ＃４９に変更して、ＣＯセンサ
Ｓの感度αの補正を行わずにＣＯ濃度Ｄを算出するよう
に、不完全燃焼判別手段１０２を構成しても良い。この
場合、不完全燃焼判別手段１０２の制御構成が簡単にな
る。

【００６５】未然成分センサとしては、ＣＯセンサ
Ｓの他、Ｏ₂濃度を検出するＯ₂センサや水素濃度を検
出する水素センサが考えられ、本発明は、これら未然成
分センサに適用できる。

【００６６】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】ＣＯセンサの全体構成を示す概略図

【図３】ＣＯセンサのブリッジ回路の回路図

【図４】ＣＯ濃度がゼロのときのＣＯセンサの出力値と
雰囲気温度との相関関係を示す図

【図５】ＣＯ濃度とＣＯセンサの出力値との相関関係を
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】別実施例の制御動作のフローチャート

【図１０】別実施例の制御動作のフローチャート

【図１１】別実施例の制御動作のフローチャート

【符号の説明】

２バーナ４通風手段２５温度センサ１０２不完全燃焼判別手段１０４劣化判別手段１０５基準値記憶手段１０６判別データ記憶手段Ｓ未燃成分センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ（２）と、そのバーナ（２）に燃
焼用空気を通風し、且つ、前記バーナ（２）の燃焼ガス
を排出する通風手段（４）を備えた燃焼機器において、前記バーナ（２）の燃焼ガスに接触する状態で設けられ
て、前記燃焼ガス中に含まれる未燃成分の濃度に応じた
出力値を出力する接触燃焼式の未燃成分センサ（Ｓ）
と、その未燃成分センサ（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、前記出力値に基づいて前記未燃成分センサ（Ｓ）の劣化
を判別する劣化判別手段（１０４）が設けられた燃焼機
器の不完全燃焼検出装置であって、前記未燃成分がゼロのときの前記未燃成分センサ（Ｓ）
の出力基準値を、その未燃成分センサ（Ｓ）の雰囲気温
度に対応付けて記憶する基準値記憶手段（１０５）と、前記未燃成分センサ（Ｓ）の雰囲気温度を検出する温度
センサ（２５）が設けられ、前記劣化判別手段（１０４）は、前記未燃成分がゼロの
状態において、前記未燃成分センサ（Ｓ）の出力値と、
前記温度センサ（２５）の検出温度と、前記基準値記憶
手段（１０５）の記憶情報とに基づいて、前記未燃成分
センサ（Ｓ）の劣化を判別するように構成されている燃
焼機器の不完全燃焼検出装置。
【請求項２】前記劣化判別手段（１０４）は、前記バ
ーナ（２）の燃焼停止後、前記通風手段（４）を停止
し、その後、設定時間が経過したときを、前記未燃成分
がゼロの状態であるとして、劣化を判別するように構成
されている請求項１記載の燃焼機器の不完全燃焼検出装
置。
【請求項３】前記劣化判別手段（１０４）は、前記バ
ーナ（２）の燃焼停止後、前記通風手段（４）を停止
し、その後、前記温度センサ（２５）の検出温度におけ
る時間に対する変化率が設定変化率以下のときを、前記
未燃成分がゼロの状態であるとして、劣化を判別するよ
うに構成されている請求項１記載の燃焼機器の不完全燃
焼検出装置。
【請求項４】前記劣化判別手段（１０４）は、前記バ
ーナ（２）の燃焼停止後、前記通風手段（４）を停止
し、その後、前記温度センサ（２５）の検出温度が設定
温度以下になったときを、前記未燃成分がゼロの状態で
あるとして、劣化を判別するように構成されている請求
項１記載の燃焼機器の不完全燃焼検出装置。
【請求項５】前記劣化判別手段（１０４）が、前記未
燃成分センサ（Ｓ）の劣化度を算出するように構成さ
れ、前記不完全燃焼判別手段（１０２）は、前記劣化判別手
段（１０４）の算出劣化度と前記未燃成分センサ（Ｓ）
の出力値に基づいて、不完全燃焼状態を判別するように
構成されている請求項１、２、３又は４記載の燃焼機器
の不完全燃焼検出装置。
【請求項６】前記劣化判別手段（１０４）は、前記基
準値記憶手段（１０５）に記憶されている出力基準値と
前記未燃成分センサ（Ｓ）の出力値との偏差を前記劣化
度として算出するように構成され、前記不完全燃焼判別手段（１０２）は、前記偏差と前記
未燃成分センサ（Ｓ）の出力値に基づいて、不完全燃焼
状態を判別するように構成されている請求項１、２、３
又は４記載の燃焼機器の不完全燃焼検出装置。
【請求項７】前記劣化判別手段（１０４）は、前記基
準値記憶手段（１０５）に記憶されている出力基準値と
前記未燃成分センサ（Ｓ）の出力値との偏差を前記劣化
度として算出するように構成され、前記不完全燃焼判別手段（１０２）は、前記偏差とその
偏差に基づいて変更した前記未燃成分センサ（Ｓ）の感
度と前記未燃成分センサ（Ｓ）の出力値に基づいて、不
完全燃焼状態を判別するように構成されている請求項
１、２、３又は４記載の燃焼機器の不完全燃焼検出装
置。
【請求項８】前記劣化判別手段（１０４）の算出劣化
度が設定劣化判別値以下のときに、前記不完全燃焼判別
手段（１０２）は、不完全燃焼状態の判別を実行するよ
うに構成され、前記算出劣化度が前記設定劣化判別値より大のときに、
前記劣化判別手段（１０４）は前記未燃成分センサ
（Ｓ）が使用限界であることを判別するように構成され
ている請求項５、６又は７記載の燃焼機器の不完全燃焼
検出装置。
【請求項９】前記劣化判別手段（１０４）の算出劣化
度を前記不完全燃焼判別手段（１０２）の不完全燃焼状
態判別用データとして記憶する判別データ記憶手段（１
０６）は、燃焼機器本体の運転制御のために供給される
電力の供給停止状態においても情報の記憶が可能なよう
に構成されている請求項５、６、７又は８記載の燃焼機
器の不完全燃焼検出装置。