(57)【要約】【課題】燃焼排ガス中のＣＯ濃度を迅速に減少させることが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度を超えると、燃焼バーナーに供給する燃料ガスおよび燃焼用空気の空燃比を変更して、そのことによるＣＯ濃度の増減方向を検出することで、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた理由が、空燃比が小さいためか、大きいための何れであるかを判断する。そして、何れであるかを判断した上で、空燃比の変更前あるいは変更後のＣＯ濃度に基づいて補正量を決定するので、適切な補正量に決定することができ、その補正量で燃焼用空気の供給量を補正するので、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を迅速に減少させることができる。【選択図】図５
2014214925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスおよび燃焼用空気を燃焼させる燃焼バーナーと、該燃焼バーナーに対して前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、該燃焼バーナーに対して前記燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼バーナーで発生した燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測するＣＯ濃度計測手段と、該燃焼排ガス中のＣＯ濃度に基づいて前記燃料ガスまたは前記燃焼用空気の少なくとも一方の供給量を制御する制御手段とを備える燃焼装置において、
前記制御手段は、
前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が所定の目標濃度を超えた場合に、前記燃料ガスまたは前記燃焼用空気の少なくとも一方の供給量を変更することによって、該燃料ガスの供給量に対する該燃焼用空気の供給量の比率である空燃比を変更する空燃比変更手段と、
前記空燃比を変更したことによる前記ＣＯ濃度の増減方向と、該空燃比の変更前あるいは変更後の前記ＣＯ濃度に基づいて、前記燃焼用空気の供給量の補正量を決定する補正量決定手段と、
前記決定した補正量に従って、前記燃焼用空気の供給量を補正する補正実行手段と
を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置において、
前記補正量決定手段は、
前記空燃比を変更したことで前記ＣＯ濃度が増加した場合には、該空燃比の変更前の前記ＣＯ濃度に基づいて、前記燃焼用空気の供給量の補正量を決定し、
前記空燃比を変更したことで前記ＣＯ濃度が減少した場合には、該空燃比の変更後の前記ＣＯ濃度に基づいて、前記燃焼用空気の供給量の補正量を決定する
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃焼装置において、
前記空燃比変更手段は、前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が前記目標濃度を超えた状態で、所定の閾値時間が経過した場合に、前記空燃比を変更する手段である
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃焼装置において、
前記閾値時間は、前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が高い場合に対しては短い時間に設定されている
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項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、
前記空燃比変更手段は、前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が前記目標濃度を超えないまま所定時間が経過した場合にも、前記燃料ガスまたは前記燃焼用空気の少なくとも一方の供給量を変更することによって前記空燃比を変更する手段であり、
前記補正量決定手段は、前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が前記目標濃度を超えないまま前記所定時間が経過した場合には、前記空燃比を変更したことによる前記ＣＯ濃度の変化量に基づいて、前記燃焼用空気の供給量の補正量を決定する手段である
ことを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼バーナーを用いて燃料ガスおよび燃焼用空気を燃焼させる燃焼装置に関し、詳しくは燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度以下となるように、燃料ガスおよび燃焼用空気の供給量を制御しながら燃焼させる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと燃焼用空気とを混合させて、得られた混合ガスを燃焼させ、そのときに生じる高温の燃焼排ガスを利用して各種の暖房や給湯などを行う燃焼装置が知られている。この燃焼装置では、燃料ガスの供給量に対する燃焼用空気の供給量の比率（空燃比）が大きすぎた場合でも小さすぎた場合でも、不完全燃焼によるＣＯ（一酸化炭素）などが発生する。
【０００３】
そこで、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測して、計測したＣＯ濃度が目標濃度を超えていた場合には、燃焼用空気を供給する燃焼ファンの回転速度を一定量ずつ増加あるいは減少させることにより、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を目標濃度以下に制御する技術が提案されている（特許文献１）。たとえば、計測したＣＯ濃度が目標濃度を超えた場合には、燃焼ファンの回転速度を一定量だけ増加させ、それによってＣＯ濃度が減少したら更に一定量だけ燃焼ファンの回転速度を増加させる。逆に、燃焼ファンの回転速度を増加させたことでＣＯ濃度が増加した場合には、一定量だけ燃焼ファンの回転速度を減少させる。こうした動作を繰り返すことによって、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を目標濃度以下に抑制することができる。
【０００４】
また、ＣＯ濃度の計測時に、たまたま風などの外乱の影響を受けてＣＯ濃度が高めに計測されてしまうことがある。このような場合に燃焼ファンの回転数を誤って変更することを回避するために、ＣＯ濃度を２回計測して、２つの計測値が何れも目標濃度を超えていた場合にだけ、燃焼ファンの回転速度を一定量だけ増加あるいは減少させるようにした技術も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９４２４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の何れの技術においても、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を、迅速に減少させることは難しいという問題があった。これは次のような理由による。先ず、計測したＣＯ濃度が目標濃度を超えていた場合に、ＣＯ濃度を減少させるためには燃焼ファンの回転速度を増加させるのがよいのか、減少させるのがよいのかは、実際に回転速度を変更してみなければ分からない。そして、変更する方向が間違っていた場合、燃焼ファンの回転速度を大きく変更したのでは燃焼状態が大幅に悪化する。従って、回転速度を変更する方向が間違っていた場合でも燃焼状態が大幅に悪化しないようにするために、回転速度の変更量は小さくしておかなければならない。その結果、回転速度を少しずつしか変更させることができず、燃焼排ガス中のＣＯ濃度も少しずつしか減少させることができないためである。
【０００７】
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、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度を超えた場合に、燃焼ファンの回転速度を変更することによって、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を、迅速に減少させることが可能な燃焼装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
燃料ガスおよび燃焼用空気を燃焼させる燃焼バーナーと、該燃焼バーナーに対して前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、該燃焼バーナーに対して前記燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼バーナーで発生した燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測するＣＯ濃度計測手段と、該燃焼排ガス中のＣＯ濃度に基づいて前記燃料ガスまたは前記燃焼用空気の少なくとも一方の供給量を制御する制御手段とを備える燃焼装置において、
前記制御手段は、
前記燃焼排ガス中のＣＯ濃度が所定の目標濃度を超えた場合に、前記燃料ガスまたは前記燃焼用空気の少なくとも一方の供給量を変更することによって、該燃料ガスの供給量に対する該燃焼用空気の供給量の比率である空燃比を変更する空燃比変更手段と、
前記空燃比を変更したことによる前記ＣＯ濃度の増減方向と、該空燃比の変更前あるいは変更後の前記ＣＯ濃度に基づいて、前記燃焼用空気の供給量の補正量を決定する補正量決定手段と、
前記決定した補正量に従って、前記燃焼用空気の供給量を補正する補正実行手段と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明の燃焼装置においては、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度を超えると、燃焼バーナーに供給する混合ガスの空燃比を変更して、そのことによるＣＯ濃度の増減方向を検出する。たとえば、空燃比を減少させたことでＣＯ濃度が減少した場合は、ＣＯ濃度が目標濃度を超えていた理由は燃焼用空気の供給量が多かったためであり、空燃比を減少させたことでＣＯ濃度が増加した場合は、燃焼用空気の供給量が少なかったためと判断できる。空燃比を増加させた場合も同様な判断が可能である。すなわち、空燃比を増加させたことでＣＯ濃度が減少した場合は、ＣＯ濃度が目標濃度を超えていた理由は燃焼用空気の供給量が少なかったためであり、空燃比を増加させたことでＣＯ濃度が増加した場合は、燃焼用空気の供給量が多かったためと判断できる。そして、燃焼用空気の供給量が多かったのか、少なかったのかを判断した上で、空燃比の変更前あるいは変更後のＣＯ濃度に基づいて、燃焼用空気の供給量の補正量を決定する。このため、補正量を適切に決定することができ、その補正量で燃焼用空気の供給量を補正するので、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を目標濃度以下に迅速に減少させることができる。
【００１０】
また、上述した本発明の燃焼装置においては、ＣＯ濃度が増加した場合と減少した場合とで、補正量を決定するために用いるＣＯ濃度を使い分けても良い。すなわち、空燃比を変更したことでＣＯ濃度が増加した場合には、空燃比の変更前のＣＯ濃度に基づいて燃焼用空気の供給量の補正量を決定する。また、空燃比を変更したことでＣＯ濃度が減少した場合には、空燃比の変更後のＣＯ濃度に基づいて、燃焼用空気の供給量の補正量を決定してもよい。
【００１１】
空燃比を変更したことでＣＯ濃度が増加したのであれば、空燃比の変更前の方が変更後よりも適切な状態に近いと考えられる。そこでこの場合は、空燃比の変更前のＣＯ濃度に基づいて燃焼用空気の供給量の補正量を決定することで、より適切な補正量を決定することができる。また、空燃比を変更したことでＣＯ濃度が減少したのであれば、空燃比の変更後の方が変更前よりも適切な状態に近いと考えられる。そこでこの場合は、空燃比の変更後のＣＯ濃度に基づいて燃焼用空気の供給量の補正量を決定することで、より適切な補正量を決定することができる。
【００１２】
また、上述した本発明の燃焼装置においては、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度を超えた状態で所定の閾値時間が経過した場合に、空燃比を変更することによって補正量を決定し、決定した補正量で燃焼用空気の供給量を補正することとしても良い。
【００１３】
こうすれば、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が一時的に目標濃度を超えたために、誤って燃焼用空気の供給量を補正することを回避することができる。
【００１４】
また、上述した本発明の燃焼装置においては、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が高い場合には、ＣＯ濃度が低い場合よりも短い閾値時間が経過したら、空燃比を変更して補正量を決定し、決定した補正量で燃焼用空気の供給量を補正することとしても良い。
【００１５】
こうすれば、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が高い場合には、ＣＯ濃度が低い場合より、早めに燃焼用空気の供給量を補正して、ＣＯ濃度を減少させることが可能となる。
【００１６】
また、上述した本発明の燃焼装置においては、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が目標濃度を超えないまま所定時間が経過した場合にも、燃料ガスと燃焼用空気との空燃比を変更することとしてもよい。そして、この場合は、空燃比を変更したことによるＣＯ濃度の変化量に基づいて補正量を決定して、燃焼用空気の供給量を補正することとしても良い。
【００１７】
こうすれば、ＣＯ濃度の計測値が何らかの理由で低めにシフトして、ＣＯ濃度が目標濃度を超えたことが検出できなくなった場合でも、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例の燃焼装置１００を搭載した給湯装置１の構成を示す説明図である。
【図２】第１実施例の回転速度補正処理のフローチャートである。
【図３】回転速度補正処理の中で実行される補正実行処理のフローチャートである。
【図４】補正実行処理の中で回転速度の補正量を決定するために参照するテーブルを例示した説明図である。
【図５】補正実行処理によって燃焼ファン１２０の回転速度を補正する様子を概念的に示した説明図である。
【図６】回転速度補正処理の中で実行される補助的補正実行処理のフローチャートである。
【図７】第２実施例の回転速度補正処理のフローチャートである。
【図８】第２実施例の回転速度補正処理の中で実行される詳細補正実行処理のフローチャートである。
【図９】詳細補正実行処理の中で回転速度の補正量を決定するために参照するテーブルを例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．装置構成  ：
図１は、本実施例の燃焼装置１００を搭載した給湯装置１の構成を示す説明図である。給湯装置１は、燃焼装置１００と、燃焼装置１００の上方に設けられた熱交換器２００と、給湯装置１全体を収容するハウジング１０などを備えている。
【００２０】
燃焼装置１００は、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを燃焼させる燃焼バーナー１１０と、燃焼装置１００に燃料ガスを供給するガス通路１１２と、ガス通路１１２を開閉する電磁弁１１４と、燃料ガスの供給量を制御する比例弁１１６と、燃焼バーナー１１０に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１２０と、燃焼バーナー１１０で発生した燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測するＣＯセンサー１３０と、混合ガスに点火する点火プラグ１４０と、燃焼ファン１２０や電磁弁１１４や比例弁１１６や点火プラグ１４０の動作を制御するコントローラー１５０などを備えている。また、コントローラー１５０の内部には、給湯装置１の動作を制御するために用いる種々のデータが記憶されたメモリー１５２が搭載されている。
【００２１】
熱交換器２００は、燃焼バーナー１１０からの燃焼排ガスが通過する複数枚の熱交換フィン２０２と、複数枚の熱交換フィン２０２を何度も貫通するように蛇行する通水管２０４とを備えている。熱交換器２００は、燃焼装置１００の燃焼バーナー１１０と共に燃焼缶２０に収容されており、燃焼缶２０の上部には、熱交換器２００を通過した燃焼排ガスをハウジング１０の外部に排出する排気筒３００が設けられている。
【００２２】
このような構成を有する給湯装置１は次のように動作する。先ず、ユーザーが図示しないカランを開くと通水管２０４に水が流れて、図示しない水流センサーが水の流れを検知する。コントローラー１５０は、水流センサーからの信号を受けると、燃焼ファン１２０を回転させて燃焼バーナー１１０への燃焼用空気の供給を開始すると共に、電磁弁１１４および比例弁１１６を開いて、燃焼バーナー１１０への燃料ガスの供給を開始する。そして、燃焼バーナー１１０から放出される混合ガスに点火プラグ１４０で点火すると、燃焼バーナー１１０での燃焼が開始される。その結果、通水管２０４を流れる水が熱交換器２００で燃焼排ガスによって加熱されて、湯となって外部に流出する。また、燃焼バーナー１１０の燃焼中は、比例弁１１６の開度を変更することによって燃料ガスの供給量を制御することができ、燃焼ファン１２０の回転速度を変更することによって燃焼用空気の供給量を制御することができる。コントローラー１５０は、通水管２０４を流れる水の流量や、ユーザーによる温度設定などに基づいて、比例弁１１６の開度や燃焼ファン１２０の回転速度を制御する。
【００２３】
尚、本実施例では、燃焼バーナー１１０に燃料ガスを供給する電磁弁１１４および比例弁１１６が本発明における「燃料ガス供給手段」に対応し、燃焼ファン１２０が本発明における「燃焼用空気供給手段」に対応し、電磁弁１１４や比例弁１１６や燃焼ファン１２０の動作を制御するコントローラー１５０が本発明における「制御手段」に対応する。更に、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測するＣＯセンサー１３０が本発明における「ＣＯ濃度計測手段」に対応する。
【００２４】
ここで、燃焼バーナー１１０で混合ガスを適切に燃焼させるためには、燃料ガスと燃焼用空気とを適切な比率で燃焼バーナー１１０に供給する必要がある。このため、コントローラー１５０のメモリー１５２には、比例弁１１６の開度に対して燃焼ファン１２０の回転速度が記憶されており、この回転速度は、燃料ガスと燃焼用空気とが適切な比率で燃焼バーナー１１０に供給されるような値に設定されている。しかし、給湯装置１の運転による経時変化や外乱などの影響で、燃料ガスと燃焼用空気とを適切な比率で供給することができなくなり、燃焼バーナー１１０での燃焼状態が悪化してＣＯ濃度が増加することがある。そこで、従来の一般的な燃焼装置では、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測しておき、ＣＯ濃度が目標濃度以下となるように、燃焼ファン１２０の回転速度を少しずつ補正する動作を繰り返すことで、燃焼状態を適切な状態に回復させる制御が行われる。これに対して、本実施例の燃焼装置１００では、以下のような方法で燃焼ファン１２０の回転速度を補正しており、そのため、燃焼ファン１２０の回転速度を、従来の一般的な燃焼装置に比べて迅速に、且つ適切に補正することができる。以下、本実施例の燃焼装置１００が燃焼ファン１２０の回転速度を補正する処理（回転速度補正処理）について詳しく説明する。
【００２５】
Ｂ．第１実施例  ：
Ｂ−１．第１実施例の回転速度補正処理  ：
図２は、第１実施例の回転速度補正処理のフローチャートである。この処理は、燃焼装置１００のコントローラー１５０によって実行される。回転速度補正処理では、先ず始めに、燃焼装置１００で燃焼が開始されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１００）。その結果、燃焼が開始されていない場合は（ＳＴＥＰ１００：ｎｏ）、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となる。そして、燃焼が開始されたと判断すると（ＳＴＥＰ１００：ｙｅｓ）、コントローラー１５０に内蔵された図示しないタイマーを用いて燃焼時間の計時を開始する（ＳＴＥＰ１０２）。尚、コントローラー１５０は、燃焼バーナー１１０での燃焼が開始されると、所定周期でＣＯセンサー１３０の出力を取得することによって燃焼排ガス中のＣＯ濃度を計測している。
【００２６】
続いて、ＣＯセンサー１３０で計測されたＣＯ濃度が所定の目標濃度（たとえば３００ｐｐｍ）を超えた状態が、第１閾値時間（たとえば２０秒）以上継続したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０４）。その結果、ＣＯ濃度が目標濃度を第１閾値時間以上超えている場合は（ＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ）、燃焼ファン１２０の回転速度を補正するべく、後述する補正実行処理を開始する（ＳＴＥＰ１５０）。尚、ＳＴＥＰ１０４の判断で「第１閾値時間以上継続していること」を要件としているのは、何らかの理由でＣＯ濃度が一時的に高くなった場合に、誤って回転速度を補正してしまうことを避けるためである。
【００２７】
これに対して、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた状態が第１閾値時間以上継続していない場合は（ＳＴＥＰ１０４：ｎｏ）、目標濃度よりも高い閾値濃度（たとえば６００ｐｐｍ）を超えた状態が、第１閾値時間よりも短い第２閾値時間（たとえば１０秒）以上継続したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０６）。すなわち、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が、目標濃度よりも高い閾値濃度を超えている状態が継続している場合には、まだ第１閾値時間が経過していなくても、早めに燃焼ファン１２０の回転速度を補正すべきと考えられる。そこで、ＣＯ濃度が閾値濃度を超えた状態が第２閾値時間に達していた場合は（ＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）、燃焼ファン１２０の回転速度を補正するべく、後述する補正実行処理を開始する（ＳＴＥＰ１５０）。尚、ＳＴＥＰ１０６の判断で「第２閾値時間以上継続していること」を要件としているのは、何らかの理由でＣＯ濃度が一時的に高くなる場合を考慮したためである。
【００２８】
一方、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた時間が第１閾値時間に達しておらず（ＳＴＥＰ１０４：ｎｏ）、且つ、ＣＯ濃度が閾値濃度を超えた時間が第２閾値時間に達していない（ＳＴＥＰ１０６：ｎｏ）場合は、燃焼開始からの経過時間（燃焼時間）が所定時間（たとえば１０分）に達したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０８）。その結果、燃焼時間が所定時間に達していない場合は（ＳＴＥＰ１０８：ｎｏ）、ＳＴＥＰ１０４に戻って、上述した判断を繰り返す。このため、燃焼時間が所定時間に達するまでの間に、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた時間が第１閾値時間に達するか（ＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ）、ＣＯ濃度が閾値濃度を超えた時間が第２閾値時間に達すると（ＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）、後述する補正実行処理が開始される（ＳＴＥＰ１５０）。
【００２９】
これに対して、補正実行処理が開始されることなく、燃焼時間が所定時間に達した場合は（ＳＴＥＰ１０８：ｙｅｓ）、経時変化などの影響でＣＯセンサー１３０の出力が低めに出ていた場合に備えて、念のために燃焼ファン１２０の回転速度を補正する処理（補助的補正実行処理）を行う（ＳＴＥＰ１８０）。補助的補正実行処理の詳細については後述する。
【００３０】
以上のようにして、補正実行処理（ＳＴＥＰ１５０）あるいは補助的補正実行処理（ＳＴＥＰ１８０）を行って燃焼ファン１２０の回転速度を補正したら、燃焼時間の計時を終了した後（ＳＴＥＰ１１０）、燃焼バーナー１１０での燃焼を終了したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１２）。その結果、燃焼を終了していない場合は（ＳＴＥＰ１１２：ｎｏ）、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となる。そして、燃焼を終了したら（ＳＴＥＰ１１２：ｙｅｓ）、補正された燃焼ファン１２０の回転速度を、補正前の回転速度（メモリー１５２に予め記憶されている回転速度。以下では、この回転速度を「標準回転速度」と称する）に復帰させた後（ＳＴＥＰ１１４）、図２の回転速度補正処理を終了する。
【００３１】
Ｂ−２．第１実施例の補正実行処理  ：
図３は、上述した回転速度補正処理の中で実行される補正実行処理のフローチャートである。補正実行処理（ＳＴＥＰ１５０）では、先ず始めに、燃焼ファン１２０の回転速度を、メモリー１５２に記憶されている標準回転速度に対して２％だけ増加させる（ＳＴＥＰ１５２）。尚、２％という増加量は、以下のような根拠に基づいて設定されている。すなわち、後述するように本実施例の補正実行処理では、取り敢えず燃焼ファン１２０の回転速度を少しだけ増加させて、その結果に基づいて、より適切な補正量（増加量あるいは減少量）を決定する。結局、回転速度の補正は主に２回目の補正で行われるので、それに先だって行う１回目の補正は、その補正によって燃焼排ガス中のＣＯ濃度がどのように変化するかが分かれば十分である。そこで、ＣＯ濃度の変化が明確に分かるための必要十分な増加量として、２％という増加量が設定されている。
【００３２】
尚、ここでは、燃焼ファン１２０の回転速度を一定量（２％）だけ増加させるものとして説明するが、比例弁１１６の開度を一定開度だけ小さくすることとしてもよい。また、燃焼ファン１２０の回転速度（あるいは比例弁１１６の開度）を変化させて混合ガスの空燃比を変化させ、それに伴うＣＯ濃度の増減方向が分かればよいのであるから、燃焼ファン１２０の回転速度を一定量だけ減少（あるいは比例弁１１６の開度を一定開度だけ増加）させることによっても、同様な制御を実現することができる。
【００３３】
燃焼ファン１２０の回転速度を２％だけ増加させたら、所定の安定化時間（たとえば５秒）が経過したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１５４）。安定化時間が経過していない場合は（ＳＴＥＰ１５４：ｎｏ）、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となる。その後、安定化時間が経過したと判断したら（ＳＴＥＰ１５４：ｙｅｓ）、回転速度を２％増加させたことで燃焼排ガス中のＣＯ濃度が減少したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１５６）。その結果、ＣＯ濃度が減少していた場合は（ＳＴＥＰ１５６：ｙｅｓ）、図２の回転速度補正処理の中で補正が必要（ＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ、あるいはＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）と判断された原因は、燃料ガスの供給量に対して燃焼用空気の供給量が少なかった（空燃比が小さかった）ためと考えられる。そこで、この場合は（ＳＴＥＰ１５６：ｙｅｓ）、空燃比が小さかった場合用のテーブルを参照することによって、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量（この場合は増加量）を決定する（ＳＴＥＰ１５８）。尚、燃焼ファン１２０の回転速度を増加させて空燃比を増加させ、その結果に基づいて回転速度の補正量を決定する動作は、コントローラー１５０が補正実行処理の中で行われている。従って、本実施例のコントローラー１５０は本発明における「空燃比変更手段」および「補正量決定手段」に対応する。
【００３４】
図４（ａ）には、空燃比が小さかった場合に、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量を決定するために参照するテーブルが例示されている。図示されるように、空燃比が小さかった場合のテーブルには、回転速度を２％だけ増加させた後のＣＯ濃度に対応付けて、回転速度の補正量が設定されている。また、補正量は、ＣＯ濃度が大きくなるに従って大きな値が設定されている。たとえば、８００ｐｐｍ以上のＣＯ濃度に対しては、メモリー１５２に記憶された標準回転速度から８％も増加させる旨が設定されている。一般的には、一気に８％も回転速度を増加させると燃焼状態が極度に悪化する虞があるので、こうしたことは行われない。しかし、ここでは、回転速度を２％増加させた時のＣＯ濃度の増減方向に基づいて、ＣＯ濃度が高い理由は空燃比が小さいためであることが既に確かめられているので、回転速度を一気に増加させても燃焼状態が悪化する虞はない。
【００３５】
これに対して、回転速度を２％増加させたことで燃焼排ガス中のＣＯ濃度が増加した場合は（図３のＳＴＥＰ１５６：ｎｏ）、燃料ガスの供給量に対して燃焼用空気の供給量が多かった（空燃比が大きかった）ために、燃焼ファン１２０の回転速度の補正が必要になった（図２のＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ、あるいはＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）ものと考えてよい。そこで、この場合は（ＳＴＥＰ１５６：ｎｏ）、空燃比が大きかった場合用のテーブルを参照することによって、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量（この場合は減少量）を決定する（ＳＴＥＰ１６０）。
【００３６】
図４（ｂ）には、空燃比が大きかった場合に、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量を決定するために参照するテーブルが例示されている。図示されるように、空燃比が大きかった場合のテーブルには、回転速度を２％増加させる前のＣＯ濃度に対応付けて、回転速度の補正量が設定されている。また、空燃比が大きかった場合のテーブルも、ＣＯ濃度が大きくなるに従って大きな補正量（ここでは減少量）が設定されている。これは、回転速度を２％増加させた時のＣＯ濃度の増減方向に基づいて、ＣＯ濃度が高い理由は空燃比が大きいためであることが確かめられているので、回転速度を一気に減少させても燃焼状態が悪化する虞は生じないことによる。
【００３７】
尚、図４（ａ）に示した空燃比が小さい場合のテーブルでは、回転速度の「増加後」のＣＯ濃度に対して補正量が設定されているが、図４（ｂ）の空燃比が大きい場合のテーブルでは、回転速度の「増加前」のＣＯ濃度に対して補正量が設定されている。これは次のような理由による。先ず、本実施例では、ＣＯ濃度が高い（従って、燃焼ファン１２０の回転速度の補正が必要）と判断されると、取り敢えず回転速度を２％だけ増加させる。その結果、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が減少したのであれば、回転速度を増加させることで適切な回転速度に近付いたと言える。そこで、適切な回転速度に近い状態（回転速度２％増加後の状態）を基準として回転速度の補正量を決定することとして、空燃比が小さい場合のテーブルでは、回転速度増加後のＣＯ濃度に対して補正量が設定されている。これに対して、回転速度を２％増加させることによってＣＯ濃度が増加した場合は、増加前の回転速度の方が適切な回転速度に近かったと考えられる。そこで、適切な回転速度に近い状態（回転速度２％増加前の状態）を基準として回転速度の補正量を決定することとして、空燃比が大きい場合のテーブルでは、回転速度増加前のＣＯ濃度に対して補正量が設定されている。
【００３８】
以上のようにして、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量（増加量あるいは減少量）を決定したら（図３のＳＴＥＰ１５８、あるいはＳＴＥＰ１６０）、決定した補正量に従って燃焼ファン１２０の回転速度を変更した後（ＳＴＥＰ１６２）、図３の補正実行処理を終了して図２のＳＴＥＰ１１０に復帰する。尚、燃焼ファン１２０の回転速度を補正する動作は、コントローラー１５０が補正実行処理の中で行われているから、本実施例のコントローラー１５０は本発明における「補正実行手段」に対応する。
【００３９】
図５には、上述した補正実行処理によって燃焼ファン１２０の回転速度を補正する様子が概念的に示されている。図中に示した太い実線は、混合ガスの空燃比を変えた時の燃焼排ガス中のＣＯ濃度の変化を表している。図から明らかなように、混合ガスの空燃比には最適な値が存在しており、最適な値から空燃比が遠ざかるほど燃焼排ガス中のＣＯ濃度が増加して、やがて目標濃度を超えるようになる。尚、図５では、最適な値から空燃比が増加する（燃料ガスに対して燃焼用空気が多くなる）場合と、空燃比が減少する（燃料ガスに対して燃焼用空気が少なくなる）場合とで、同じような傾きでＣＯ濃度が増加するものとして表示されているが、これは理解の便宜上、簡略化して表示したものであり、実際には、空燃比が増加する場合と減少する場合とで同じような傾きでＣＯ濃度が増加するわけではない。
【００４０】
前述したように、本実施例の燃焼装置１００ではＣＯ濃度が高いと判断すると（図２のＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ、あるいはＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）、とりあえず燃焼ファン１２０の回転速度を２％だけ増加させている（図３のＳＴＥＰ１５２）。その結果、ＣＯ濃度が減少したのであれば、回転速度の２％増加によって、図５中に「Ａ０」と表示した状態から「Ａ１」と表示した状態になったものと考えてよい。そこで「Ａ１」状態でのＣＯ濃度に応じて燃焼ファン１２０の回転速度を増加させることで、図中に「Ａ２」と表示した最適な状態に一気に近づけることができる。また、回転速度の２％増加によってＣＯ濃度が増加したのであれば、図５中で「Ｂ０」と表示した状態から「Ｂ１」と表示した状態になったと考えてよい。そこで「Ｂ０」状態でのＣＯ濃度に応じて燃焼ファン１２０の回転速度を減少させることで、図中で「Ｂ２」と表示した最適な状態に一気に近づけることができる。以上の理由から、本実施例の燃焼装置１００では、燃焼ファン１２０の回転速度を迅速に補正することができる。しかも、回転速度の増加量あるいは減少量は、ＣＯ濃度に応じて適切な値とすることができるので、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を単に目標濃度以下に減少させるのでなく、更にＣＯ濃度を減少させることが可能となる。
【００４１】
尚、本実施例の燃焼装置１００では、上述したようにＣＯ濃度に応じた補正量で回転速度を補正することができるので、通常は、上述した補正実行処理を１回実行するだけで、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を十分に低くすることができる。しかし、補正実行処理の実行後のＣＯ濃度を確認して、ＣＯ濃度が目標濃度を超えていた場合には、再び上述した補正実行処理を実行することとしても良い。
【００４２】
また、以上の説明では、回転速度の２％増加によってＣＯ濃度が減少した場合は、２％増加後のＣＯ濃度（図５では「Ａ１」状態でのＣＯ濃度）に基づいて、回転速度の補正量（ここでは増加量）を決定するものとして説明した。しかし、図５に例示したように、空燃比を変えた時にＣＯ濃度がどのように変化するかは調べておくことができるから、２％増加前のＣＯ濃度（図５中の「Ａ０」状態でのＣＯ濃度）に基づいて、回転速度の補正量を決定することも可能である。また、回転速度の２％増加によってＣＯ濃度が増加した場合は、２％増加前のＣＯ濃度（図５中で「Ｂ０」状態でのＣＯ濃度）に基づいて回転速度の補正量（ここでは減少量）を決定するものとして説明したが、同様な理由から、２％増加後のＣＯ濃度（図５中の「Ｂ１」状態でのＣＯ濃度）に基づいて、回転速度の補正量を決定することも可能である。
【００４３】
Ｂ−３．第１実施例の補助的補正実行処理  ：
図６は、回転速度補正処理の中で実行される補助的補正実行処理のフローチャートである。前述したようにこの処理は、燃焼バーナー１１０の燃焼を開始してから所定時間が経過するまでの間に、上述した補正実行処理が行われなかった場合でも、その理由が、ＣＯセンサー１３０の出力が低めに出ていたためである可能性を考慮して、念のために燃焼ファン１２０の回転速度を補正するための処理である。
【００４４】
図６に示されるように、補助的補正実行処理（ＳＴＥＰ１８０）では、先ず始めに、燃焼ファン１２０の回転速度を、メモリー１５２に記憶された標準回転速度に対して４％増加させる（ＳＴＥＰ１８２）。尚、ここでは燃焼ファン１２０の回転速度を増加させるものとして説明するが、比例弁１１６の開度を減少させても良い。続いて、所定の安定化時間（たとえば５秒）が経過したか否かを判断し（ＳＴＥＰ１８４）、安定化時間が経過していない場合は（ＳＴＥＰ１８４：ｎｏ）、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となる。その後、安定化時間が経過したと判断したら（ＳＴＥＰ１８４：ｙｅｓ）、回転速度の４％増加によって燃焼排ガス中のＣＯ濃度が減少したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１８６）。その結果、ＣＯ濃度が増加していた場合は（ＳＴＥＰ１８６：ｎｏ）、燃焼ファン１２０の回転速度を４％増加前の回転速度（標準回転速度）に戻して（ＳＴＥＰ１８８）、図５の補助的補正実行処理を終了する。
【００４５】
これに対して、回転速度の４％増加によってＣＯ濃度が減少した場合は（ＳＴＥＰ１８６：ｙｅｓ）、ＣＯセンサー１３０の出力が低めに出ていたために、実際はＣＯ濃度が高いにも拘わらず、図３の補正実行処理が行われなかったものと考えられる。そこで、この場合（ＳＴＥＰ１８６：ｙｅｓ）は、ＣＯ濃度が大きく減少しているか否か（たとえば５０ｐｐｍ以上減少しているか否か）を判断する（ＳＴＥＰ１９０）。その結果、ＣＯ濃度が大きく減少していた場合は（ＳＴＥＰ１９０：ｙｅｓ）、燃焼ファン１２０の回転速度を４％増加させた状態を維持して（ＳＴＥＰ１９２）、図６の補助的補正実行処理を終了し、図２のＳＴＥＰ１１０に復帰する。
【００４６】
一方、回転速度を４％も増加させたにも拘わらず、ＣＯ濃度がそれほど大きく減少していない場合は、増加させすぎて適切な回転速度を通り過ぎたものと考えられる。そこで、この場合（ＳＴＥＰ１９０：ｎｏ）は、燃焼ファン１２０の回転速度を、標準回転速度から２％増加させた状態に変更して（ＳＴＥＰ１９４）、図６の補助的補正実行処理を終了し、図２のＳＴＥＰ１１０に復帰する。本実施例の燃焼装置１００は、以上のような補助的補正実行処理を行うことにより、たとえ、何らかの理由でＣＯセンサー１３０の出力が低めにシフトしてしまい、ＣＯ濃度の値自体は信用できなくなった場合でも、燃焼排ガス中のＣＯ濃度を抑制することが可能となる。
【００４７】
Ｃ．第２実施例  ：
上述した第１実施例では、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた場合（図２のＳＴＥＰ１０４：ｙｅｓ）も、目標濃度より高い閾値濃度を超えた場合（ＳＴＥＰ１０６：ｙｅｓ）も、同じ補正実行処理（ＳＴＥＰ１５０）を実行するものとして説明した。しかし、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた場合と、閾値濃度を超えた場合とで、異なる処理によって回転速度を補正しても良い。以下では、このような第２実施例について、上述した第１実施例との相違点を中心として簡単に説明する。
【００４８】
Ｃ−１．第２実施例の回転速度補正処理  ：
図７は、第２実施例の回転速度補正処理のフローチャートである。この処理は、図２を用いて前述した第１実施例の回転速度補正処理に対して、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた状態が第１閾値時間以上継続した場合には、前述した補正実行処理（ＳＴＥＰ１５０）の代わりに、後述する詳細補正実行処理を実行する点のみが異なっている。以下、図７のフローチャートを参照しながら簡単に説明する。
【００４９】
第２実施例の回転速度補正処理においても、先ず始めに、燃焼バーナー１１０で燃焼が開始されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ２００）。その結果、燃焼が開始されていない場合は（ＳＴＥＰ２００：ｎｏ）、同じ判断を繰り返して待機状態となるが、燃焼が開始されると（ＳＴＥＰ２００：ｙｅｓ）、燃焼時間の計時を開始する（ＳＴＥＰ２０２）。そして、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が、目標濃度を超えた状態が第１閾値時間以上継続したか否かを判断し（ＳＴＥＰ２０４）、第１閾値時間以上継続している場合は（ＳＴＥＰ２０４：ｙｅｓ）、後述する詳細補正実行処理を開始する（ＳＴＥＰ２５０）。
【００５０】
これに対して、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた状態が第１閾値時間以上は継続していない場合は（ＳＴＥＰ２０４：ｎｏ）、閾値濃度を超えた状態が第２閾値時間以上継続したか否かを判断し（ＳＴＥＰ２０６）、第２閾値時間以上継続していた場合は（ＳＴＥＰ２０６：ｙｅｓ）、前述の補正実行処理を開始する（ＳＴＥＰ１５０）。これに対して、第２閾値時間以上継続していない場合は（ＳＴＥＰ２０６：ｎｏ）、燃焼開始から所定時間が経過したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２０８）。その結果、燃焼時間が所定時間に達していない場合は（ＳＴＥＰ２０８：ｎｏ）、ＳＴＥＰ２０４に戻って上述した判断を繰り返すが、燃焼時間が所定時間に達した場合は（ＳＴＥＰ２０８：ｙｅｓ）、前述の補助的補正実行処理を行う（ＳＴＥＰ１８０）。
【００５１】
以上のようにして、後述する詳細補正実行処理（ＳＴＥＰ２５０）か、前述の補正実行処理（ＳＴＥＰ１５０）あるいは補助的補正実行処理（ＳＴＥＰ１８０）を行ったら、燃焼時間の計時を終了する（ＳＴＥＰ２１０）。その後、燃焼バーナー１１０での燃焼を終了したか否かを判断し（ＳＴＥＰ２１２）、燃焼を終了していない場合は（ＳＴＥＰ２１２：ｎｏ）、同じ判断を繰り返して待機状態となるが、燃焼を終了した場合は（ＳＴＥＰ２１２：ｙｅｓ）、燃焼ファン１２０の回転速度を標準回転速度に復帰させて（ＳＴＥＰ２１４）、図７の第２実施例の回転速度補正処理を終了する。
【００５２】
Ｃ−２．詳細補正実行処理  ：
図８は、第２実施例の回転速度補正処理の中で実行される詳細補正実行処理のフローチャートである。詳細補正実行処理は、図３を用いて前述した補正実行処理に対して、詳細補正用のテーブルを用いる点が大きく異なっている。以下では、この相違点を中心として、詳細実行補正処理について簡単に説明する。
【００５３】
図８に示されるように、詳細補正実行処理においても、先ず始めに、燃焼ファン１２０の回転速度を標準回転速度に対して２％だけ増加させる（ＳＴＥＰ２５２）。そして、安定化時間が経過したことを確認した後（ＳＴＥＰ２５４：ｙｅｓ）、回転速度の２％増加によってＣＯ濃度が減少したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２５６）。その結果、ＣＯ濃度が減少していた場合は（ＳＴＥＰ２５６：ｙｅｓ）、詳細補正用で且つ空燃比が小さい時に使用するテーブルを選択する（ＳＴＥＰ２５８）。
【００５４】
ここで、詳細補正用のテーブルとは、詳細補正実行処理中で、ＣＯ濃度から回転速度の補正量を決定するために参照されるテーブルである。すなわち、前述した補正実行処理で使用するテーブル（図４参照）は、ＣＯ濃度が閾値濃度を超えた場合にも使用される。このため、目標濃度を超えただけの場合には取り得ないような高いＣＯ濃度（たとえば８００ｐｐｍ）に対しても、回転速度の補正量が設定されている。詳細補正用のテーブルとは、このような高いＣＯ濃度に対する補正量を設定する代わりに、低いＣＯ濃度に対して細かく補正量が設定されたテーブルである。
【００５５】
図９には、詳細補正用のテーブルが例示されている。図示されるように詳細補正用のテーブルも、空燃比が小さい時に使用するテーブル（図９（ａ）参照）と、空燃比が大きい時に使用するテーブル（図９（ａ）参照）とが設定されている。図８の詳細補正実行処理で、回転速度を２％増加させたことによってＣＯ濃度が減少したと判断した場合は（ＳＴＥＰ２５６：ｙｅｓ）、図９（ａ）に例示した空燃比小時のテーブルを選択する（ＳＴＥＰ２５８）。そして、選択したテーブルを参照して、回転速度２％増加後のＣＯ濃度から回転速度の補正量（この場合は増加量）を決定する（ＳＴＥＰ２６０）。また、回転速度の補正量を決定した後は、詳細補正用のテーブルが選択された状態から、前述の補正実行処理で使用する標準のテーブル（図４（ａ）参照）が選択された状態に戻しておく（ＳＴＥＰ２６２）。これに対して、回転速度を２％増加させたことでＣＯ濃度が増加したと判断した場合は（ＳＴＥＰ２５６：ｎｏ）、図９（ｂ）に例示した空燃比大時のテーブルを選択する（ＳＴＥＰ２６４）。そして、選択したテーブルを参照して、回転速度２％増加前のＣＯ濃度から回転速度の補正量（この場合は減少量）を決定した後（ＳＴＥＰ２６６）、標準のテーブル（図４（ｂ）参照）を選択し直しておく（ＳＴＥＰ２６８）。
【００５６】
以上のようにして、燃焼ファン１２０の回転速度の補正量（増加量あるいは減少量）を決定したら、決定した補正量に従って燃焼ファン１２０の回転速度を変更した後（図８のＳ２７０）、図８の詳細補正実行処理を終了して図７のＳＴＥＰ２１０に復帰する。
【００５７】
以上に説明した第２実施例では、ＣＯ濃度が目標濃度を超えた場合と、目標濃度よりも高い閾値濃度を超えた場合とで、異なる処理によって回転速度を補正するので、ＣＯ濃度に応じてより適切に回転速度を補正することが可能となる。
【００５８】
以上、各種実施例の燃焼装置１００について説明したが、本発明は上記の各種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。
【００５９】
たとえば、上述した各種の実施例では、給湯装置１に搭載された燃焼装置１００について説明した。しかし、燃焼バーナーを用いて燃料ガスと燃焼用空気とを燃焼させる燃焼装置１００であれば、給湯装置１以外の装置（たとえば温風暖房装置など）に搭載された燃焼装置に対しても、本発明を好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…給湯装置、            １０…ハウジング、        ２０…燃焼缶、
１００…燃焼装置、        １１０…燃焼バーナー、    １１２…ガス通路、
１１４…電磁弁、          １１６…比例弁、          １２０…燃焼ファン、
１３０…ＣＯセンサー、    １４０…点火プラグ、      １５０…コントローラー、
１５２…メモリー、        ２００…熱交換器、        ２０２…熱交換フィン、
２０４…通水管、          ３００…排気筒。
【図１】
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【図２】
2014214925.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014214925.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014214925.tif 000008
【図７】
2014214925.tif 000009
【図８】
2014214925.tif 000010
【図９】
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