(57)【要約】【課題】燃焼装置の異常状態を的確に判別して耐久性を向上させつつ、信頼性、安全性を向上させた燃焼装置を提供する。【解決手段】ガスバーナ９へのガス供給量を検知するガス質量流量センサ１８を備えた燃焼装置２であって、燃焼量毎に、ガス質量流量センサ１８の検知信号と燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値とを対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼運転中において、逐次、ガス質量流量センサ１８の検知信号を検知すると共に燃焼装置２で発生する熱量または熱量に基づく値を算出し、データテーブルの値と許容範囲を超えて異なるときは、燃焼異常と判別して異常対応処理を行う。【選択図】  図１
2004226035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量と燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値とを対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼運転中において、逐次、ガス質量流量センサによってガス供給量を検知すると共に燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値を算出し、検知したガス供給量に対応して前記データテーブルに格納された熱量または熱量に基づく値に対して、燃焼運転中における熱量または熱量に基づく値が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行う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、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、前記燃焼装置で発生する熱量は、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて算出されることを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼運転中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガス供給量を調節制御するガス比例制御弁と、当該ガス比例制御弁の下流側に設けられて前記ガスバーナへ供給されるガス圧力を検知するガス圧力センサとを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼中において、逐次、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを検知し、検知したガス圧力に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知したガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、ガス圧力センサの検知するガス圧力とガス噴射ノズルの開口面積から単位時間当たりのガス噴射量を算出し、算出したガス噴射量とガス質量流量センサの検知する単位時間当たりの供給ガスの質量から供給ガスの比重を算出すると共に、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて供給ガスによる総発熱量を算出し、算出されたガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を判別して、判別したガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行うことを特徴とする給湯装置。
【請求項７】
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガス供給量を調節制御するガス比例制御弁と、当該ガス比例制御弁の下流側に設けられて前記ガスバーナへ供給されるガス圧力を検知するガス圧力センサとを有する燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、
ガス圧力センサの検知するガス圧力とガス噴射ノズルの開口面積から単位時間当たりのガス噴射量を算出し、算出したガス噴射量とガス質量流量センサの検知する単位時間当たりの供給ガスの質量から算出供給ガスのガスの比重を算出すると共に、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて供給ガスによる総発熱量を算出し、算出されたガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を判別して、判別されたガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行うことを特徴とする給湯装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の給湯装置において、燃焼中におけるガスの比重および総発熱量を逐次算出して予め記憶された値と比較し、算出したガスの比重または総発熱量の少なくともいずれかが、予め記憶された値に対して所定の許容範囲を超えるときは、前記ガス質量流量センサまたはガス圧力センサの少なくともいずれかの異常と判別して所定の異常対応処理を行うことを特徴とする給湯装置。
【請求項９】
複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置であって、複数のガスバーナに供給するガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えており、
各燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼中における燃焼量の増加時には、当該増加後の燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、ガス質量流量センサの検知するガス供給量が所定範囲を超える期間は、ガス供給の行われているバーナの一部の着火が未完了と判別することを特徴とする燃焼装置。
【請求項１０】
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス流量センサと、ガスバーナへのガスの供給を開閉制御するガス開閉弁とを備えた燃焼装置であって、前記ガス開閉弁を閉成制御した状態で前記ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別して所定の異常対応処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃焼装置において、複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて、各ガスバーナ毎またはグループ毎のガスバーナに切り換えてガス供給を行う能力切換弁を備えており、
前記ガス開閉弁を閉成制御すると共に能力切換弁をすべて開成制御した状態で、前期ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、前期ガス開閉弁におけるガス漏れと判別する一方、
前記ガス開閉弁を開成制御すると共に前記能力切換弁を全て閉成制御した状態で、前記ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、いずれかの前記能力切換弁、または、ガス流量センサより下流側のガス流路におけるガス漏れと判別して異常対応処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項１２】
前記ガス流量センサがガス質量流量センサで構成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の燃焼装置。
【請求項１３】
前記ガス開閉弁の下流側にはガス比例制御弁が設けられており、当該ガス比例制御弁が、ステップモータとニードル弁で構成されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置ならびに給湯装置に係り、更に詳しくは、燃焼装置内部で生じる異常を的確に判別して対応可能な燃焼装置、ならびに、この燃焼装置を用いた給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガス（天然ガス）やプロパンガスなどの供給されるガス種別に応じた燃焼制御を行うようにした燃焼装置や、供給されるガス量を直接検知して最適な燃焼制御を行う燃焼装置が開発されている。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案登録第２５８４３４６号公報
【０００４】
例えば、特許文献１には、ガス流量検出手段によってバーナに供給されるガス流量を検知することにより、供給されるガス種を自動的に判別して、ガス種に適合した燃焼制御を行う燃焼装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献２】
実用新案登録第２６００８７９号公報
【０００６】
また、特許文献２には、ガス流量検出手段によってバーナに供給されるガス流量を直接検出し、検出値に応じて燃焼制御を高精度に行うようにした燃焼装置が開示されている。
【０００７】
ところで、このような燃焼装置を内蔵した給湯装置では、熱交換器のフィンの詰まりやガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、ガス排気筒の詰まりなどの要因に伴って熱交換効率が低下して、給湯温度が低減することがある。また、燃焼装置に設けられたガス開閉弁やガス流量制御弁などの劣化に伴って、ガス噴射ノズル側へのガス供給圧力が低下し、結果的に給湯温度が低下する不具合が生じることがある。
【０００８】
そこで、従来の給湯装置では、ガス噴射ノズルへのガス供給圧力を検知するガス圧力センサを設け、熱交換効率の低下を補償して給湯温度を安定化させるように、当該ガス供給圧力に帰還制御を施す構成が採用されている。
【０００９】
また、このような問題とは異なり、複数のバーナを備えて燃焼量に応じてバーナにガスを切換供給して燃焼を行わせる燃焼装置がある。このような燃焼装置では、火炎の発生を検知するフレームロッドは着火部位の近傍だけに設けられているため、燃焼量の増加に伴って、着火部位から離れたバーナで火炎を発生させる場合は、当該バーナへガス供給を開始した後に、発熱量の上昇を監視することによって当該バーナへの火移りの確認を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した、ガス噴射ノズルへのガス供給圧力を帰還制御する給湯装置では、給湯温度は安定化されるものの、熱交換効率の低下要因によっては、ガスバーナなどの劣化を助長する結果を招いていた。
【００１１】
則ち、前記したように、ガス開閉弁や流量制御弁などの劣化要因によってガス供給圧力が低下した場合は、ガス噴射ノズル側へのガス供給圧力を補償制御することにより給湯温度を安定化させることが可能である。
しかし、熱交換器のフィン詰まりやガス噴射ノズルの詰まり、或いは、排気閉塞などの要因によって熱交換効率が低下した場合は、給湯温度を維持させるべくガス供給圧力を増大する補償制御が行われるため、ガスバーナの温度が上昇し過ぎて劣化を助長する結果を招いていた。
【００１２】
則ち、従来の給湯装置では、熱交換効率の低下をもたらす要因の如何に拘わらず、給湯温度を安定させるべくガス供給圧力を制御するため、効率低下の要因によってはガスバーナの劣化を助長する結果を招いていた。
また、ガス供給圧力を検知するガス圧力センサは、応答性は極めて高いものの、温度変動などの影響を受け易く、正確な燃焼制御を行うことができなかった。
【００１３】
また、前記した複数のバーナを備えた給湯装置では、燃焼量の増大に伴って新たに点火されるバーナへの火移りを給湯温度や給湯流量に基づく発熱量によって確認するため、火移りの確認までに時間を要し改善が望まれていた。
更に、従来の給湯装置では、装置の劣化に伴うガス流路やガス開閉弁などのガス漏れを検知する機能を備えておらず、安全性の面で改善が望まれていた。
【００１４】
本発明は前記事情に鑑みて提案されるもので、燃焼装置の異常状態を的確に判別して信頼性、安全性を向上させつつ耐久性を向上させた燃焼装置を提供することを目的とする。また、同時に提案される本発明は、その燃焼装置を用いた給湯装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ここに、以下の説明で言うガス質量流量センサとは、流路を流動するガスの流速（ｍ／ｓ）と密度（ｇ／ｍ３  ）との積に相当する値、則ち、単位時間当たりに流路を流動するガスの質量を検知するものである。従って、温度や圧力の変動によってガス体積が変動しても、検知信号が影響を受けることがない。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明者らは次の技術的手段を講じた。
則ち、請求項１に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量と燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値とを対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼運転中において、逐次、ガス質量流量センサによってガス供給量を検知すると共に燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値を算出し、検知したガス供給量に対応してデータテーブルに格納された熱量または熱量に基づく値に対して、燃焼運転中における熱量または熱量に基づく値が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【００１７】
ここで、本発明の燃焼装置を内蔵した給湯装置を例に挙げて装置に生じる支障について考察すると、燃焼装置で発生させた熱を湯水に伝達する熱交換器のフィンの詰まりや、ガスバーナの一部のガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、排気筒において排気閉塞が生じることがある。
【００１８】
熱交換器のフィンの詰まりが生じると、熱交換面積の低下に伴って熱交換効率が低下し、給湯温度が低下する。また、一部のガス噴射ノズルの詰まりが生じると、熱交換器における熱交換バランスが低下し、熱交換効率が低下して給湯温度が低下する。また、排気閉塞が生じると、空燃比のバランスが崩れて熱交換効率が低下し、給湯温度が低下する。
ところが、このような支障が生じたときに、発熱量の低下を補償する制御を行うと、給湯温度は所定値に維持されるものの、ガスバーナが部分的に過熱状態となって装置の劣化を助長する結果を招く。
【００１９】
一方、前記いずれの支障が生じても、ガス質量流量センサで検知されるガス供給量に対して、燃焼装置で発生する熱量は低下する特性を有する。
本発明は、このような燃焼装置で発生する支障に伴って生じる固有の特性を利用して燃焼異常を判別するものであり、単に給湯温度の低下を補償するだけの制御に比べて異常発生要因を的確に判別して対応することができ、燃焼装置の劣化を防止することが可能となる。
【００２０】
本発明において、燃焼異常が判別されたときは、直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良い。また、燃焼異常が所定時間だけ継続したとき、あるいは、所定期間内に燃焼異常が繰り返して所定回数だけ判別されたときに異常対応処理を行うことも可能である。
また、本発明において、ガス質量流量センサの検知信号と燃焼装置で発生する熱量または熱量に基づく値とを対応させたデータテーブルの作成は、燃焼装置の劣化が生じていない敷設時などが好ましい。燃焼装置の敷設時にデータテーブルを作成することにより、当該データテーブルを正常な燃焼運転の判別の基礎とすることが可能である。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行う構成とされている。
【００２２】
ここに、本発明で言う燃焼量とは、燃焼運転状態に応じて燃焼装置で可変制御される制御量を指すものである。
ここで、前記請求項１に記載した熱交換器のフィンの詰まりや、一部のガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、排気閉塞とは異なり、全てのガス噴射ノズルが略均一に詰まりを生じたり、ガス流路の劣化（詰まり）が生じることがある。このような不具合が生じると、いずれの場合も、燃焼量に対してガス質量流量センサで検知されるガス供給量が低下する。
【００２３】
このような不具合が生じたときは、ガスバーナへのガス供給量そのものが低下するので、ガス供給量を増加させる補償制御を行った場合でも燃焼装置の劣化を招く虞がない。
本発明によれば、ガスバーナへのガス供給量が低下する支障が生じた場合、則ち、全てのガス噴射ノズルが略均一に詰まりを生じたり、ガス流路の詰まりが生じたときは、データテーブルを参照して、ガス質量流量センサで検知されるガス供給量が補償制御され、給湯温度の安定化を図ることが可能となる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、燃焼装置で発生する熱量は、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて算出される構成とされている。
【００２５】
燃焼装置で発生した熱が湯水に熱交換されると、湯水の温度が上昇する。熱交換によって湯水に伝達される供給熱量は、給水温度と給湯温度と給水量とをパラメータとする関数で与えられる。また、燃焼装置で発生する熱量は、湯水に伝達される供給熱量と変換効率の関数で与えられる。
従って、本発明によれば、燃焼運転中において、給水温度と給湯温度と給水量とを参照することにより、燃焼装置で発生する熱量を容易に求めることができる。これにより、予め作成したデータテーブルを参照しつつ、燃焼運転中におけるガス質量流量センサの検知信号と発生熱量とを比較して燃焼異常を的確に判別可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼運転中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応してデータテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行う構成とされている。
【００２７】
本発明は、請求項２に記載の燃焼装置の構成を単独に採用した燃焼装置であり、請求項２に記載の発明と同一の作用効果を奏する。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガス供給量を調節制御するガス比例制御弁と、当該ガス比例制御弁の下流側に設けられてガスバーナへ供給されるガス圧力を検知するガス圧力センサとを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを検知し、検知したガス圧力に対応してデータテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知したガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【００２９】
ここで、本発明の燃焼装置を備えた給湯装置を例に挙げて装置に生じる支障について考察すると、燃焼装置で発生させた熱を湯水に伝達する熱交換器のフィンの詰まりが生じたり、排気閉塞や吸気閉塞を生じることがある。
【００３０】
熱交換器のフィンの詰まりや排気閉塞を生じると流路の下流側が絞られた状態となり、ガスバーナの内部にガスが充填されているために、ガス圧力の変化は微少であるのに対してガス供給量は低下する。
また、吸気閉塞を生じると、ガス圧力の低下は僅かであるのに対して、空気供給の低下に伴ってガス供給量が増大する。
【００３１】
本発明は、このような燃焼装置の異常の発生に伴って生じる特性を利用して燃焼異常を的確に判別するものであり、異常発生要因を的確に判別して対応することが可能となる。
【００３２】
本発明において、燃焼異常が判別されたときは、直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良い。また、燃焼異常が繰り返して所定回数だけ判別されたときに異常報知などの異常対応処理を行うことも可能である。
また、本発明において、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを対応させたデータテーブルを作成するのは、燃焼装置の劣化が生じていない敷設時などが良い。燃焼装置の敷設時にデータテーブルを作成することにより、当該データテーブルを正常運転状態の判別の基礎とすることが可能である。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、ガス圧力センサの検知するガス圧力とガス噴射ノズルの開口面積から単位時間当たりのガス噴射量を算出し、算出したガス噴射量とガス質量流量センサの検知する単位時間当たりの供給ガスの質量から供給ガスの比重を算出すると共に、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて供給ガスによる総発熱量を算出し、算出されたガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を判別して、判別したガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行う構成とされている。
【００３４】
ガス質量流量センサによって、温度や圧力の変動に拘わらず、単位時間当たりに流路を流動するガスの質量を正確に検知することができる。従って、ガスの比重を正確に算出することが可能となる。
また、前記請求項３に記載したように、総発熱量に熱交換効率を演算することにより湯水への供給熱量を算出可能であり、供給熱量は、給水温度と給湯温度と給水量とをパラメータとする関数によって算出できる。
従って、供給ガスによる総発熱量は、給水温度、給湯温度、給水量および熱交換効率をパラメータとして算出することが可能である。
【００３５】
本発明によれば、算出したガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を特定することができ、判別されたガス種別に応じた最適な空燃比で燃焼制御を行わせることが可能となる。尚、ガス種別の判別は、給湯装置の敷設時や移転時などの試運転の際に行うことが可能である。
【００３６】
請求項７に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガス供給量を調節制御するガス比例制御弁と、当該ガス比例制御弁の下流側に設けられてガスバーナへ供給されるガス圧力を検知するガス圧力センサとを有する燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、ガス圧力センサの検知するガス圧力とガス噴射ノズルの開口面積から単位時間当たりのガス噴射量を算出し、算出したガス噴射量とガス質量流量センサの検知する単位時間当たりの供給ガスの質量から算出供給ガスのガスの比重を算出すると共に、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて供給ガスによる総発熱量を算出し、算出されたガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を判別して、判別されたガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行う構成とされている。
【００３７】
本発明は、請求項６に記載の給湯装置の構成を単独に採用した給湯装置であり、請求項６に記載の発明と同一の作用効果を奏する。
【００３８】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の給湯装置において、燃焼中におけるガスの比重および総発熱量を逐次算出して予め記憶された値と比較し、算出したガスの比重または総発熱量の少なくともいずれかが、予め記憶された値に対して所定の許容範囲を超えるときは、前記ガス質量流量センサまたはガス圧力センサの少なくともいずれかの異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【００３９】
ガス質量流量センサやガス圧力センサは、ガスバーナから噴出する火炎に直接晒されるものではないが、ガスバーナに近接した部位に設けられる。このため、常時、加熱、冷却が繰り返されてセンサ自体の劣化を誘発し易い。
本発明によれば、例えば、給湯装置の敷設時に、ガス質量流量センサとガス圧力センサとの検知信号からガスの比重および総発熱量を予め算出して記憶する。
そして、燃焼中において算出したガスの比重または総発熱量を記憶された値と比較してセンサの異常の判別を行うことにより、異常判別の基礎となるセンサ自体の異常を的確に判別することが可能となる。
【００４０】
請求項９に記載の発明は、複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置であって、複数のガスバーナに供給するガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えており、各燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中における燃焼量の増加時には、当該増加後の燃焼量に対応してデータテーブルに格納されたガス供給量に対して、ガス質量流量センサの検知するガス供給量が所定範囲を超える期間は、ガス供給の行われているバーナの一部の着火が未完了と判別する構成とされている。
【００４１】
ここに、本発明で言うガスバーナとは、単一のガス噴射ノズルまたは複数のガス噴射ノズルの集合で成る燃焼部を指し、本発明では、当該複数のガス噴射ノズルで成るガスバーナを更に複数備えた構成を備える。
ここで、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置では、燃焼量の増大に伴ってそれまで点火していないガスバーナに点火する場合は、隣接する点火中のガスバーナの火炎を火移りさせる。
このとき、点火しようとするガスバーナが火移りによって着火する前、則ち、未着火の状態では、着火に伴う火炎の発生によるガスバーナ内圧の上昇が無く、ガス供給量が増大する。一方、点火しようとするガスバーナへ火移りして着火が完了すると、火炎の発生によるガスバーナ内圧が上昇してガス供給量が定常状態となる。
【００４２】
このガス供給量の変動は、ガス質量流量センサの検知信号として直ちに検出することができ、燃焼量の切換後に発熱量（給湯温度および給湯流量から算出される値）を参照して火移りの判別を行う場合に比べて、短時間に正確な判別を行うことが可能となる。
【００４３】
請求項１０に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス流量センサと、ガスバーナへのガスの供給を開閉制御するガス開閉弁とを備えた燃焼装置であって、前記ガス開閉弁を閉成制御した状態で前記ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【００４４】
本発明によれば、ガス開閉弁におけるガス漏れを容易に検知することができ、燃焼装置の信頼性を向上させることができる。
本発明において、ガス漏れが判別されたときは直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良く、また、ガス漏れを所定回数繰り返して判別したときに異常対応処理を行うことも可能である。
本発明のガス漏れの判別は、燃焼運転中を除く期間、例えば、プリパージ（前置掃気）中やポストパージ（後置掃気）中に行うのが好適である。
【００４５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の燃焼装置において、複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて、各ガスバーナ毎またはグループ毎のガスバーナに切り換えてガス供給を行う能力切換弁を備えており、ガス開閉弁を閉成制御すると共に能力切換弁をすべて開成制御した状態で、ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、ガス開閉弁におけるガス漏れと判別する一方、ガス開閉弁を開成制御すると共に前記能力切換弁を全て閉成制御した状態で、ガス流量センサによってガス供給が検知されたときは、いずれかの能力切換弁、または、ガス流量センサより下流側のガス流路におけるガス漏れと判別して異常対応処理を行う構成とされている。
【００４６】
本発明によれば、ガス開閉弁、および、いずれかの能力切換弁、または、ガス流量センサよりも下流側におけるガス漏れを容易に検知することができ、燃焼装置の信頼性を向上させることができる。
本発明において、ガス漏れが判別されたときは直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良く、また、ガス漏れを所定回数繰り返して判別したときに異常対応処理を行うことも可能である。
本発明においても、ガス漏れの判別は、燃焼運転中を除く期間、例えば、プリパージ（前置掃気）中やポストパージ（後置掃気）中に行うのが好適である。
【００４７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の燃焼装置において、ガス流量センサがガス質量流量センサである構成とされている。
【００４８】
本発明によれば、ガス流量センサとしてガス質量流量センサを用いることにより、微少なガス流量を、流動ガスの質量として正確に検知することが可能となり、初期段階におけるガス漏れの発生を的確に判別可能となる。
【００４９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の燃焼装置において、ガス開閉弁の下流側にはガス比例制御弁が設けられており、当該ガス比例制御弁が、ステップモータとニードル弁で構成されている。
【００５０】
本発明によれば、ステップモータを制御することにより、ニードル弁を略全閉状態から全開状態まで安定して制御することができ、燃焼量に応じて精密なガス供給を行うことが可能となる。また、ダイヤフラムなどを用いた流量制御弁のような破損の虞が低減する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００５２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る給湯装置１の流路系統図、図２は給湯装置１に採用するガス質量流量センサの動作原理を示す模式図、図３は敷設初期における燃焼中のガス質量流量センサの検知信号と発熱量との関係を示すグラフ、図４は所定使用期間の経過後における燃焼中のガス質量流量センサの検知信号と発熱量との関係を示すグラフ、図５は敷設初期の燃焼中における燃焼量（制御量）とガス質量流量センサの検知信号との関係を示すグラフ、図６は所定使用期間の経過後における燃焼量（制御量）とガス質量流量センサの検知信号との関係を示すグラフ、図７は火移りの有無に応じたガス質量流量センサの検知信号の変動を示すグラフ、図８は給湯運転の動作を示すフローチャート、図９はガス流路におけるガスの流動状態を示す拡大図である。
【００５３】
本実施形態の給湯装置１は、設定温度の湯水を給湯する基本機能を有すると共に、給湯機能を安定して行うために、燃焼異常の判別機能、燃焼量の増加時における火移り検知機能、及び、ガス漏れ検知機能を備えたことに特徴を有するものである。
給湯装置１の説明に際して、まず、構成及び基本機能である給湯動作を説明する。尚、図１において、ガス流路１２に設けられるガス２次圧力センサ２４は、後述する第２実施形態で採用するものであり、本実施形態では、当該センサ２４を設けない構成として説明する。
【００５４】
（給湯装置の構成）
給湯装置１は、図１の様に、燃焼装置２を内蔵した構成であり、給湯栓（カラン）８を開栓することによってリモートコントローラ１１で設定された温度の湯水を給湯する給湯機能を有する。
燃焼装置２は、燃焼制御を統括する制御回路部１０、リモートコントローラ１１、ガスバーナ９（９ａ，９ｂ）および送風機１９を備え、ガス流路１２を介して供給されるガス（本実施形態では都市ガス（天然ガス））を燃焼させて火炎を発生させる装置である。
また、給湯装置１は燃焼装置２を内蔵しており、給水流路６、給湯流路７および熱交換器５を備え、給水流路６を介して給水される水を熱交換器５で加熱し、加熱された湯水を給湯流路７を介して給湯栓（カラン）８から排出させる装置である。
【００５５】
順に説明すると、燃焼装置２は、ガス流路１２の下流側端部にガスバーナ９を有する。また、ガス流路１２には上流側から、ガスの供給を開閉制御するガス開閉弁２３と、ガス流路１２のガス流動量を調節制御するガス比例制御弁１７と、ガス流量を検知するガス質量流量センサ１８が順に設けられている。
ガスバーナ９ａ，９ｂは、複数のガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂを備えている。本実施形態では、３列に配列されたガス噴射ノズル１４ａの群と、２列に配列されたガス噴射ノズル１４ｂの群とにグループ分けし、各グループ毎に能力切換弁１３ａ，１３ｂを介してガス流路１２の下流側端部に接続されている。
則ち、能力切換弁１３ａを開成するとガス噴射ノズル１４ａの群からガスが噴射され、能力切換弁１３ｂを開成するとガス噴射ノズル１４ｂの群からガスが噴射される。また、双方の能力切換弁１３ａ，１３ｂを開成することにより、すべてのガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂからガスが噴射される構成である。
【００５６】
ガスバーナ９は、略直方体形の箱体３の内部下方に固定され、ガスバーナ９に繋がるガス流路１２は箱体３から外部に延出している。また、箱体３の下部には、外部から箱体３の内部へ空気を吸引してガスバーナ９へ供給する送風機１９が設けられている。
送風機１９は、ファン１９ｃ、当該ファン１９ｃを回転駆動するモータ１９ａと、モータ１９ａの回転数を検知する回転検知センサ１９ｂとを有する。制御回路部１０は、回転検知センサ１９ｂの検知信号を燃焼量に応じた所定値に維持するべくモータ１９ａを制御駆動することにより、ガスバーナ９へ燃焼量に応じた空気供給を行う。
【００５７】
また、ガスバーナ９ａのガス噴射ノズル１４ａの近傍には、噴射されるガスに点火する点火プラグ１５と、火炎の発生を検知するフレームロッド１６が、各々ガス噴射ノズル１４ａに近接させるようにして箱体３に固定されている。
【００５８】
箱体３の内部上方、則ち、ガスバーナ９の上方には熱交換器５が設けられ、熱交換器５の上部には排気筒４が設けられている。熱交換器５は、複数の熱交フィン５ａを所定間隔で平行に配列し、当該熱交フィン５ａを貫通させて曲折させた熱交配管５ｂを取り付けたもので、ガスバーナ９で生成される燃焼ガスの熱を熱交フィン５ａを介して熱交配管５ｂを流動する湯水に熱交換する働きを有する。
熱交配管５ｂの上流側は箱体３の外部に延出して給水流路６に接続され、熱交配管５ｂの下流側は箱体３の外部に延出して給湯流路７に接続されている。
【００５９】
給水流路６は上流側端部が給水栓（不図示）に接続され、流路上には給水量を検知する流量センサ２０と、給水温度を検知する給水温度センサ２１が設けられている。
一方、給湯流路７の下流側端部には給湯栓（カラン）８が取り付けられ、流路上には給湯する湯水の温度を検知する給湯温度センサ２２が設けられている。
【００６０】
ここで、ガス流路１２に設けられるガス質量流量センサ１８は、ガス流路１２を流動するガスの質量流量（流速×密度）を計測するセンサである。則ち、ガス質量流量センサ１８は、ガス流路１２を流動するガスの（流速×密度）を計測することにより、ガス流路１２を単位時間当たりに流動するガスの質量を測定するセンサである。
【００６１】
このガス質量流量センサ１８は、図２の様に、ヒータ１８ａの上流側と下流側に上流温度センサ１８ｂ及び下流温度センサ１８ｃを設けると共に、流動するガスの温度を検知する周囲温度センサ１８ｄを備えて構成される。そして、ガスが流動しない状態では、上流温度センサ１８ｂ及び下流温度センサ１８ｃの検知温度が均衡して検知温度は生じない。ガスの流動に応じて上流温度センサ１８ｂに比べて下流温度センサ１８ｃの検知温度が増大して検知温度差が増大する。ガス質量流量センサ１８は、この原理に基づいて流動するガスの質量を検知する。
ガス質量流量センサ１８はガス流量センサに比べて、単位時間当たりに流動するガスの質量を計測することから、検知信号が周囲温度や圧力の影響を受けることがなく、しかも、微少流量を精密に検知することが可能である。
【００６２】
また、本実施形態では、ガス流路１２に設けられるガス比例制御弁１７は、図１の様に、ニードルバルブ（ニードル弁）１７ｂとステップモータ１７ａで構成している。これにより、ステップモータ１７ａを制御してニードルバルブ１７ｂの開閉状態を比例制御することにより、略全閉状態から全開状態まできめ細かく精密に制御可能である。
【００６３】
（給湯装置の給湯運転）
次に、本実施形態の給湯装置１の給湯運転の動作を図１を参照して説明する。
尚、本実施形態では、給湯装置１は設置時に試運転を行う構成としているが、当該試運転の動作については、後述する燃焼異常の判別制御において詳述する。
【００６４】
給湯栓（カラン）８を開栓すると、給水流路６及び熱交換器５を介して給湯流路７側へ水が流動し、流量センサ２０によって水の流動が検知される。
制御回路部１０は、流量センサ２０の検知信号を燃焼指令信号として受けると、送風機１９へ駆動信号を送出して所定時間だけプリパージ（前置掃気）を行い、続いて、ガス開閉弁２３を開成制御し、ガス比例制御弁１７のステップモータ１７ａを駆動して所定の開度としてガスバーナ９へガス供給を行うと共に、能力切換弁１３ａを開成制御する。
【００６５】
制御回路部１０は、点火プラグ１５へ通電してガス噴射ノズル１４ａから噴射されるガスへ点火し、フレームロッド１６の検知信号によって火炎の発生を判別すると燃焼制御を開始する。
燃焼制御を開始すると、制御回路部１０は、給水温度センサ２１および流量センサ２０の検知信号およびリモートコントローラ１１の設定温度を参照しつつ、給湯温度センサ２２の検知温度、則ち、給湯栓８から排出される湯水の温度がリモートコントローラ１１で設定された温度となるように燃焼装置２の燃焼量をフィードフォワード制御する。
【００６６】
則ち、燃焼量の調節制御に際しては、制御回路部１０は、燃焼量に応じた量のガスがガスバーナ９へ供給されるように、ガス質量流量センサ１８の検知信号を参照しつつガス比例制御弁１７を制御すると共に、燃焼量に応じた空気供給が得られるように、回転検知センサ１９ｂの検知信号が所定回転数となるように送風機１９のモータ１９ａを駆動する。
これにより、給湯温度がリモートコントローラ１１の設定温度となるように燃焼量が調節されて給湯栓８から湯水の給湯が行われる。
【００６７】
また、給湯中に給湯栓８の排出量が増加したときは、制御回路部１０は、流量センサ２０によって給湯量の増加を検知し、ガス比例制御弁１７の開度を増加させると共に、能力切換弁１３ｂを開成する。これにより、ガス噴射ノズル１４ｂから噴射するガスに、ガス噴射ノズル１４ａの火炎が火移りして点火され、燃焼量を増加した燃焼が開始される。
【００６８】
一方、給湯栓８が閉じられると、制御回路部１０は、流量センサ２０の検知信号によって燃焼指令の停止を検知し、ガス開閉弁２３を全閉すると共に、能力切換弁１３ａ，１３ｂを閉成する。そして、所定時間だけ送風機１９を駆動してポストパージ（後置掃気）を行った後に駆動を停止して燃焼制御を終了する。
【００６９】
（燃焼異常の判別制御）
次に、本実施形態の給湯装置１の燃焼異常の判別制御について説明する。
本実施形態では、給湯装置１の設置時に試運転を行うことにより、燃焼異常の判別に必要なデータテーブルの作成処理を行う。従って、燃焼異常の判別制御の説明に先立って、図３、図５を参照してデータテーブルの作成処理を説明する。
【００７０】
リモートコントローラ１１を操作して試運転を開始した後、まず、給湯栓８の開度を低い状態に設定する。これにより、制御回路部１０は、流量センサ２０の検知信号によって給水流量を検知し、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス質量流量センサ１８の検知信号ＥＬ  と、演算によって求めた発熱量ＳＬ  とを記憶する。次いで、給湯栓８の開度を高い状態に設定する。これにより、制御回路部１０は、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス質量流量センサ１８の検知信号ＥＨ  と、演算によって求めた発熱量ＳＨ  とを記憶する。
そして、制御回路部１０は、図３の様に、求めたデータの間を繋いで、ガス質量流量センサ１８の検知信号と演算で求めた発熱量とを対応させたデータテーブル１を生成して記憶する。
同時に、制御回路部１０は、図５の様に、ガス質量流量センサ１８の検知信号ＥＬ  ，  ＥＨ  に対応する燃焼量（制御量）ＧＬ  ，  ＧＨ  のデータの間を繋いで、燃焼量（制御量）とガス質量流量センサ１８の検知信号とを対応させたデータテーブル２を生成して記憶する。
【００７１】
ここで、燃焼装置１における発熱量、則ち、湯水への供給熱量は、式１で示す関数によって算出される。尚、式１において、給水温度は給水温度センサ２１の検知温度、給湯温度は給湯温度センサ２２の検知温度、給水量は流量センサ２０の検知信号であり、熱交換効率は定数である。
供給熱量＝ｆ（給水温度，給湯温度，給水量，熱交換効率）・・・（式１）
【００７２】
従って、図３のグラフに示す様に、制御回路部１０は、試運転において、燃焼量を変化させて、各燃焼量毎にガス質量流量センサ１８の検知信号と、式１で求めた発熱量とを対応させたデータテーブル１を作成する。
また、図５のグラフに示す様に、制御回路部１０は、燃焼量（制御量）とガス質量流量センサ１８の検知信号とを対応させたデータテーブル２を作成する。
【００７３】
次に、通常の給湯運転中における燃焼異常の判別制御について、図８のフローチャートを参照して説明する。尚、給湯運転の動作は前記内容と同一である。
【００７４】
流量センサ２０が給水流量を検知している期間は、制御回路部１０は当該検知信号を燃焼指令信号として受信して燃焼制御を行う。
燃焼制御中において、制御回路部１０は、ガス質量流量センサ１８の検知信号を読み込むと共に、給水温度センサ２１，給湯温度センサ２２及び流量センサ２０の検知信号を取り込み、前記式１に基づいて発熱量を算出する（以上、図８ステップ１００〜１０２参照）。
【００７５】
制御回路部１０は、データテーブル１（図４）を参照して、読み込んだガス質量流量センサ１８の検知信号Ｅ１に対応した初期状態における発熱量Ｓ１と、ステップ１０２で算出した発熱量Ｓ１−Δａとを比較する。
比較の結果、発熱量の差が許容範囲内（Δｂ未満）のときは、効率の低下が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、熱交フィン５ａの詰まり、ガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などが発生していないものとしてステップ１０５に移行する（以上、図８ステップ１０３，１０４参照）。
【００７６】
次いで、制御回路部１０は、所定時間ｔを計時するタイマーをリセットし、データテーブル２（図６）を参照して、燃焼量Ｇ１に対応した初期状態におけるガス質量流量センサ１８の検知信号Ｓ１と、読み込んだガス質量流量センサ１８の検知信号Ｓ１−Δｃとを比較する。そして、その差分Δｃがゼロとなるようにガス比例制御弁１７を制御してガスバーナ９へのガス供給量を調節制御して燃焼運転を継続する（以上、図８ステップ１０５〜１０７参照）。
則ち、この状態では、ガス一次圧の低下やガス流路１２の詰まり、ガス比例制御弁１７の劣化などによるガスバーナ９へのガス供給量の低下が生じても、ガス供給量を補償制御することによって、ガスバーナ９などの劣化を生じることなく必要な発熱量を得ることが可能となる。
【００７７】
一方、ステップ１０４において、制御回路部１０は、データテーブル１（図４）を参照して、初期状態における発熱量Ｓ１と、ステップ１０２で算出した発熱量Ｓ１−Δａとを比較し、発熱量の差Δａが許容範囲（Δｂ）以上のときは、熱交換効率の低下が増大している燃焼異常状態が発生していると判別する。
制御回路部１０は、所定時間ｔを計時するタイマーを起動し、ステップ１００〜１０４を繰り返して発熱量の差を監視する。そして、タイマーがタイムアップすると、異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
【００７８】
則ち、この状態では、熱交フィン５ａの詰まり、ガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂのうちの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などによって、熱交換効率が著しく低下した燃焼異常が生じていると判別して異常対応処理を行う（以上、図８ステップ１０４，１０８〜１１１参照）。
【００７９】
（火移り検知機能）
次に、給湯装置１の燃焼量の増加時における火移り検知機能について説明する。本実施形態の給湯装置１では、前記したように、流量センサ２０の検知信号に応じて燃焼量を増減させる制御を行う。則ち、燃焼量が低いときは能力切換弁１３ａだけを開成してガス噴射ノズル１４ａから火炎を噴射させ、燃焼量が増加すると、能力切換弁１３ａ，１３ｂの双方を開成してガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂから火炎を噴射させる。
【００８０】
従って、燃焼量が低い状態から高い状態へ移行したときは、ガス噴射ノズル１４ａから噴出する火炎がガス噴射ノズル１４ｂから噴出するガスに火移りして着火される。
本実施形態の給湯装置１では、燃焼量の増大に伴って能力切換弁１３ｂが開成されると、制御回路部１０は、データテーブル２（図７）を参照して燃焼量Ｇ１に対応したガス質量流量センサ１８の検知信号Ｓ１を求める。
【００８１】
火移りが未完了の状態ではガス噴射ノズル１４ｂの火炎による背圧が生じていないために、ガス質量流量センサ１８の検知信号はＳ１＋Δｄとなって、火移りした状態に比べて上昇している。一方、ガス噴射ノズル１４ｂ側への火移りが完了すると、火炎による背圧に伴ってガス質量流量センサ１８の検知信号は定常状態のＳ１まで低下する。
従って、制御回路部１０は、ガス質量流量センサ１８の検知信号がＳ１まで低下したことを検知することにより、ガス噴射ノズル１４ｂへの火移りの完了を判別する。
【００８２】
（ガス漏れ検知制御）
次に、給湯装置１のガス漏れ検知制御について、図９を参照して説明する。
本実施形態では、ガス漏れ検知制御を、給湯装置１のポストパージ（後置掃気）処理中に行う。
【００８３】
則ち、制御回路部１０は、ポストパージ処理と並行して、図９（ａ）の様に、ガス開閉弁２３を閉成制御すると共に、ガスバーナ９ａ，９ｂの能力切換弁１３ａ，１３ｂを開成し、この状態でガス質量流量センサ１８の検知信号を監視する。そして、ガス質量流量センサ１８によってガス流動が検知されなければガス開閉弁２３におけるガス漏れが生じていないと判別する。しかし、この状態において、ガス質量流量センサ１８によってガス流動が検知されたときは、ガス比例制御弁１７におけるガス漏れと判別して異常報知などの必要な異常対応処理を行う。尚、本実施形態に採用するガス比例制御弁１７は、開度が最小の状態でも僅かにガス流動が可能な構成としている。従って、ガス開閉弁２３のガス漏れ検知に際しては、ガス比例制御弁１７の開度調節は行っていない。
【００８４】
引き続いて、制御回路部１０は、図９（ｂ）の様に、ガス開閉弁２３を開成制御すると共に、ガスバーナ９ａ，９ｂの能力切換弁１３ａ，１３ｂを閉成し、この状態でガス質量流量センサ１８の検知信号を監視する。そして、ガス質量流量センサ１８によってガス流動が検知されなければ、能力切換弁１３ａ，１３ｂ、及び、ガス質量流量センサ１８よりも下流側のガス流路１２におけるガス漏れが生じていないと判別する。しかし、この状態において、ガス質量流量センサ１８によってガス流動が検知されたときは、能力切換弁１３ａ，１３ｂの少なくともいずれか、または、ガス質量流量センサ１８よりも下流側のガス流路１２においてガス漏れが生じていると判別して異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
【００８５】
尚、上記説明では、ガス漏れ検知制御を給湯装置１のポストパージ（後置掃気）処理中に行う構成として述べたが、プリパージ（前置掃気）処理中に行うことも可能である。
【００８６】
このように、本実施形態の給湯装置１によれば、ガス質量流量センサの検知信号と熱量（発熱量）の関係の変動を監視することにより、熱交フィンの詰まり、ガス噴射ノズルの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などに特有の特性を検知して、ガス流路の詰まりやガス噴射ノズルの均一な詰まりなどの劣化と区別することができる。これにより、安定した燃焼を維持しつつ装置の劣化を招く異常要因を的確に判別することが可能となる。
【００８７】
また、ガス質量流量センサを採用することにより、従来は検知時間を要した燃焼量の増加時における火移りの検知を直ちに行うことが可能となる。
更に、ガス質量流量センサを用いることにより、微少なガス漏れを検知することができ、装置の信頼性、安全性の向上を図ることができる。
また、ガス比例制御弁をニードルバルブとステップモータを用いた構成とすることにより、ダイアフラムを用いた場合に比べて耐久性が良く、略全閉から全開までガス供給量をきめ細かく精密に制御することが可能となる。
【００８８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る給湯装置１’の構成および動作を説明する。
給湯装置１’の流路構成は前記図１に示した構成と同一である。また、図１０は給湯装置１の敷設初期におけるガス２次圧力とガス供給量との関係を示すグラフ、図１１は給湯装置１の所定使用期間の経過後におけるガス２次圧力とガス供給量との関係を示すグラフ、図１２は試運転時に行われる処理を示すフローチャート、図１３は燃焼運転中に行われる燃焼異常の判別処理を示すフローチャートである。
【００８９】
本実施形態の給湯装置１’は前記第１実施形態に示した給湯装置１（図１）と基本的な構造は同一であるが、唯一、ガス２次圧力センサ（ガス圧力センサ）を設けた点が異なる。則ち、給湯装置１’に内蔵される燃焼装置２’にガス２次圧力センサ２４を追加した構成である。従って、同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
ガス２次圧力センサ２４は、燃焼装置２’のガス流路１２上であって、ガス比例制御弁１７の下流側に設けられており、ガスバーナ９ａ，９ｂのガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂに供給されるガス圧力を検知する。
【００９０】
（試運転時の動作）
給湯装置１’の試運転時の動作を図１０、図１２を参照して説明する。
リモートコントローラ１１を操作して試運転を開始した後、まず、給湯栓８の開度を低い状態に設定する。これにより、制御回路部１０は、流量センサ２０の検知信号によって給水流量を検知し、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス２次圧力センサ２４の検知信号ＰＬ  とガス質量流量センサ１８の検知信号ＳＬ  ととを記憶する。次いで、給湯栓８の開度を高い状態に設定する。これにより、制御回路部１０は、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス２次圧力センサ２４の検知信号ＰＨ  とガス質量流量センサ１８の検知信号ＳＨ  とを記憶する。
そして、制御回路部１０は、図１０の様に、求めたデータの間を繋いで、ガス２次圧力センサ２４の検知するガス２次圧力とガス質量流量センサ１８の検知するガス供給量とを対応させたデータテーブル３を生成して記憶する（以上、図１２ステップ１２０参照）。
【００９１】
次に、制御回路部１０は、式３に基づいてガス体積流量を算出する。但し、式３において、ガス２次圧力はガス２次圧力センサ２４の検知信号であり、ノズル開口面積は予め計測されたガス噴射ノズル１４ａ，１４ｂの開口面積である。ガス体積流量は、これらガス２次圧力とノズル開口面積の関数として求められる（以上、図１２ステップ１２１参照）。
ガス体積流量＝ｆ（ガス２次圧力，ノズル開口面積）・・（式３）
【００９２】
制御回路部１０は、式３で算出したガス体積流量と、ガス質量流量センサ１８の検知信号であるガス供給量（ガス質量）から、式４に基づいてガスの比重を算出して記憶する（以上、図１２ステップ１２２参照）。
ガスの比重＝ガス質量／ガス体積流量・・（式４）
【００９３】
次に、制御回路部１０は、供給されたガスによる単位時間当たりの総発熱量を算出する。ここで、総発熱量は、湯水への供給熱量の関数として求めることができる。従って、前記式１と下記式５によって次のように総発熱量が算出され、制御回路部１０は、算出した総発熱量を記憶する（以上、図１２ステップ１２３参照）。
供給熱量＝ｆ（給水温度，給湯温度，給水量，熱交換効率）・・（式１）
総発熱量＝ｆ（供給熱量）・・（式５）
【００９４】
制御回路部１０は、式４，式５で算出したガスの比重と総発熱量を、予め格納しているガス種別毎のデータと比較して、供給されるガスの種別（成分）を判別して記憶する。そして、ガス種別毎に予め記憶されている燃焼制御データの中から、判別したガス種別の燃焼制御データを選択して、以降は、選択した燃焼制御データに基づいて燃焼制御を行う（以上、図１２ステップ１２４，１２５参照）。
【００９５】
（給湯装置の燃焼異常の判別制御）
次に、給湯装置１’の給湯運転中における燃焼異常の判別制御について、図１１，図１３を参照して説明する。尚、給湯装置１’の給湯運転動作は、前記第１実施形態の給湯装置１と同一であるので、重複した説明を省略する。
【００９６】
流量センサ２０が給水流量を検知している期間は、制御回路部１０は当該検知信号を燃焼指令信号として受信して燃焼制御を行う。
燃焼制御中において、制御回路部１０は、ガス質量流量センサ１８の検知信号（ガス供給量）を読み込むと共に、ガス２次圧力センサ２４の検知信号（ガス２次圧力）を読み込む（以上、図１３ステップ１３０〜１３２参照）。
【００９７】
制御回路部１０は、データテーブル３（図１１）を参照して、読み込んだガス２次圧力Ｐ１に対応した初期状態におけるガス供給量Ｓ１を求め、当該初期状態のガス供給量Ｓ１と、検知したガス供給量Ｓ１−Δｆ、または、ガス供給量Ｓ１＋Δｈとを比較する。
比較の結果、初期状態よりもガス供給量が低く、ガス供給量の差Δｆが許容範囲（Δｇ未満）のときは、効率の低下が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、熱交フィン５ａの詰まりや排気閉塞などが発生していないものとしてステップ１３５に移行する。
また、比較の結果、初期状態よりもガス供給量が多く、ガス供給量の差Δｈが許容範囲（Δｉ未満）のときは、効率の変動が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、吸気閉塞などが発生していないものとしてステップ１３５に移行する（以上、図１３ステップ１３３，１３４参照）。
【００９８】
次いで、制御回路部１０は、所定時間ｔを計時するタイマーをリセットする。そして、データテーブル３（図１１）を参照して、ガス２次圧力Ｐ１に対応した初期状態のガス供給量Ｓ１が得られるように、送風機１９あるいはガス比例制御弁１７を補正制御して最適な空燃比を維持しつつ燃焼制御を継続する（以上、図１３ステップ１３５，１３６参照）。
【００９９】
一方、ステップ１３４において、制御回路部１０は、データテーブル３（図１１）を参照して、初期状態のガス２次圧力Ｐ１におけるガス供給量Ｓ１と、検知したガス供給量とを比較し、ガス供給量がＳ１よりも低下してその差が許容範囲（Δｇ以上）のときは、熱交換効率の低下が増大していると判別する。また、ガス供給量がＳ１よりも増加してその差が許容範囲（Δｉ）以上のときは、熱交換効率の変動が増大していると判別する（以上、図１３ステップ１３４参照）。
【０１００】
制御回路部１０は、所定時間ｔを計時するタイマーを起動し、ステップ１３０〜１３４を繰り返してガス供給量の差を監視する。そして、タイマーがタイムアップすると、異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
則ち、この状態では、熱交フィン５ａの詰まり、排気閉塞あるいは吸気閉塞などによって、熱交換効率が著しく低下した燃焼異常が生じていると判別してして異常報知などの異常対応処理を行う（以上、図１３ステップ１３０〜１３４，１３７〜１４０参照）。
【０１０１】
また、本実施形態の給湯装置１’では、ガス質量流量センサ１８およびガス２次圧力センサ２４自体の異常を検知可能な構成を採用している。
則ち、給湯装置１’の燃焼運転中の適宜の時期に、制御回路部１０は、ガス２次圧力センサ２４の検知信号とガス質量流量センサ１８の検知信号とを読み取って、試運転時に記憶されたデータテーブル３（図１０）と比較する。
そして、比較の結果、ガス２次圧力とガス供給量との関係がデータテーブル３に記憶された関係と許容範囲を超えて異なるときには、制御回路部１０は、ガス質量流量センサ１８またはガス２次圧力センサ２４の少なくともいずれかの異常と判別して異常対応処理を行う。
【０１０２】
また、燃焼運転中の適宜の時期に、制御回路部１０は、ガス２次圧力センサ２４の検知信号とガス質量流量センサ１８の検知信号とを読み取り、前記試運転時の動作で述べた式４，式５に基づいてガスの比重および総発熱量を算出する。
そして、燃焼運転中に求めたガスの比重および総発熱量を、前記試運転時に記憶したガスの比重および総発熱量（図１３ステップ１２２，１２３参照）と比較し、その差が許容範囲を超えて異なるときは、制御回路部１０は、ガス質量流量センサ１８またはガス２次圧力センサ２４の少なくともいずれかの異常と判別して異常対応処理を行う。
【０１０３】
このように、本実施形態の給湯装置１’によれば、ガス質量流量センサとガス圧力センサ（ガス２次圧力センサ）を組み合わせた構成を採用することにより、熱交フィンの詰まりや排気閉塞、吸気閉塞などに固有の特性を検知して、他の異常要因と区別することができる。これにより、安定した燃焼を維持しつつ装置の劣化を生じる異常要因を的確に判別することが可能となる。
また、ガス質量流量センサとガス圧力センサとを組み合わせることにより、供給ガスの種別を自動的に判別してガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行わせることができ、信頼性、安定性を向上させた給湯装置を提供することが可能となる。
尚、本実施形態の給湯装置１’においても、前記第１実施形態で述べた給湯装置１と同様の火移り検知機能およびガス漏れ検知機能を設けることが可能である。
また、本実施形態の給湯装置１’において、排気筒４から瞬間的に逆風が吹き込んで排気閉塞を生じる場合には、送風機１９の回転数の変動によって当該排気閉塞を検知して、送風機１９の回転数を変化させて排気閉塞による熱交換効率の低下を補償する制御を行うことも可能である。
【０１０４】
以上説明した第１および第２実施形態では、供給ガスとして都市ガス（ＬＮＧ：液化天然ガス）を採用した例を挙げて説明したが、本発明は、他の成分のガスやプロパンガスを用いる場合にも適用可能である。
また、前記実施形態では、給湯機能のみを備えた給湯装置を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限られるものではない。例えば、給湯機能に加えて、風呂の落とし込み機能、追い炊き機能、あるいは、暖房機能を備えた給湯装置に適用することも可能である。
【０１０５】
また、前記実施形態では、所定時間継続して異常燃焼状態を検知したときに異常対応処理を行う構成として述べたが、例えば、所定間隔をおいて所定回数だけ異常燃焼状態を検知したときに異常対応処理を行うような構成を採ることも可能である。
更に、前記実施形態では、ガス比例制御弁より上流側の供給ガスの圧力（１次圧力）を検知する構成については特に述べていないが、１次ガス圧力を検知するガス圧力センサを設けた構成を採用することにより、１次ガス圧力の低下時における空燃比を一層適切に制御することが可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１，２，４に記載の発明によれば、燃焼異常を的確に判別して適切な異常対応処理を行うことができ、信頼性を向上しつつ、耐久性、安定性を向上した燃焼装置を提供することができる。
請求項３に記載の発明によれば、信頼性を向上しつつ、耐久性、安定性を向上した給湯装置を提供することができる。
請求項５に記載の発明によれば、燃焼異常を的確に判別して適切な異常対応処理を行うことができ、信頼性を向上しつつ耐久性、安定性を向上させた給湯装置を提供できる。
請求項６，７に記載の発明によれば、供給ガスの種別に応じた最適な燃焼制御を行うことが可能となり、安定燃焼を実現した給湯装置を提供できる。
請求項８に記載の発明によれば、センサの良否を判別することができ、安全性、信頼性を向上させた給湯装置を提供できる。
請求項９に記載の発明によれば、燃焼量の増加時における火移りを直ちに確実に検知することができ、信頼性を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項１０〜１３に記載の発明によれば、ガス漏れの発生を未然に防止することができると共に、耐久性を向上させることができ、信頼性を向上させた燃焼装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の流路系統図である。
【図２】図１に示す給湯装置に採用するガス質量流量センサの動作原理を示す模式図である。
【図３】図１に示す給湯装置に格納されるデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図４】図１に示す給湯装置において、燃焼中に検知されるガス質量流量センサの検知信号と算出される発熱量との関係を、図３に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図５】図１に示す給湯装置に格納される別のデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図６】図１に示す給湯装置において、燃焼中における燃焼量とガス質量流量センサの検知信号との関係を、図５に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図７】図１に示す給湯装置において、燃焼量の増加時の火移り状態における燃焼量とガス質量流量センサの検知信号との特性を示すグラフである。
【図８】図１に示す給湯装置において、燃焼異常の判別制御動作を示すフローチャートである。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図１に示す給湯装置のガス漏れ検知機能を示す流路系統図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る給湯装置に格納されるデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図１１】前記別の実施形態の給湯装置において、燃焼中におけるガス２次圧力とガス供給量との関係を、図１０に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図１２】前記別の実施形態の給湯装置において、試運転時に行われる制御を示すフローチャートである。
【図１３】前記別の実施形態の給湯装置において、燃焼異常の判別制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，１’  給湯装置
２，２’  燃焼装置
９，９ａ，９ｂ  ガスバーナ
１３ａ，１３ｂ  能力切換弁
１７      ガス比例制御弁
１７ａ    ステップモータ
１７ｂ    ニードル弁（ニードルバルブ）
１８      ガス質量流量センサ
２３      ガス開閉弁
２４      ガス圧力センサ（ガス２次圧力センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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