特開 2024-103411 連結燃焼システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024103411

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】連結燃焼システム

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/24 20060101AFI20240725BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20240725BHJP

   F23N 5/20 20060101ALI20240725BHJP

   F23N 3/00 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

F23N5/24 106A

F23N5/00 S

F23N5/20 F

F23N5/00 H

F23N3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007709

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111970

【弁理士】

【氏名又は名称】三林 大介

(72)【発明者】

【氏名】水谷 浩司

【テーマコード（参考）】

3K003

3K005

【Ｆターム（参考）】

3K003FA02

3K003FB03

3K003GA03

3K003JA12

3K003KA05

3K003KB02

3K003LA08

3K003NA04

3K003NA07

3K003SB08

3K003SC02

3K005GB01

3K005JA03

(57)【要約】

【課題】バーナにおける燃焼状態をフィードバックする燃焼装置が複数連結された連結燃焼システムで、何れかの燃焼装置で故障が生じた場合に検知する。
【解決手段】連結された複数の燃焼装置（給湯器）の各々でバーナにおける燃焼状態を燃焼センサで検出してフィードバックし、検出値が所定の正常範囲から外れると、正常範囲内に戻るように燃料ガスの供給量および空気の供給量の少なくとも一方を補正することにより、バーナでの燃焼状態を調整する。そして、複数の燃焼装置のうち何れかで燃焼センサの検出値が正常範囲から外れていた（何れかの給湯器から正常範囲逸脱信号を受信した）場合に、同時に運転中の他の燃焼装置で燃焼センサの検出値が正常範囲から外れていない（他の給湯器から正常範囲逸脱信号を受信していない）ことに基づいて、正常範囲から外れていた燃焼装置に故障が生じていると判断する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナを搭載した燃焼装置が並列に複数連結されており、該複数の燃焼装置の各々に同一のガス供給源から燃料ガスが供給され、必要とされる総熱量に応じて該複数の燃焼装置の各々における燃焼量の制御が行われる連結燃焼システムにおいて、
前記複数の燃焼装置の各々は、
前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を前記燃焼量に応じて調節するガス調節部と、
前記バーナへの空気の供給量を前記燃焼量に応じて調節する空気調節部と、
前記バーナにおける燃焼状態を検出する燃焼センサと、
前記燃焼センサの検出値が、所定の正常範囲から外れると、該正常範囲内に戻るように前記燃料ガスの供給量および前記空気の供給量の少なくとも一方を補正する補正部と
を有し、
前記複数の燃焼装置のうち何れか一の燃焼装置で前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の燃焼装置で前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていないことに基づいて、当該一の燃焼装置に故障が生じていると判断する判断部を備える
ことを特徴とする連結燃焼システム。

【請求項2】

請求項１に記載の連結燃焼システムにおいて、
前記判断部は、
前記一の燃焼装置で前記補正部による補正が行われたにもかかわらず、前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲内に戻らなければ、重度の故障と判断して当該一の燃焼装置の運転を禁止するのに対し、
前記一の燃焼装置で前記補正部による補正が行われた結果、前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲内に戻れば、軽度の故障と判断して当該一の燃焼装置の運転を禁止しない
ことを特徴とする連結燃焼システム。

【請求項3】

請求項２に記載の連結燃焼システムにおいて、
前記判断部によって前記軽度の故障と判断された前記一の燃焼装置について記憶する記憶部と、
前記記憶部の記憶内容を表示可能な表示部と
を備えることを特徴とする連結燃焼システム。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の連結燃焼システムにおいて、
前記判断部は、前記複数の燃焼装置のうち何れか一の燃焼装置で前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の燃焼装置でも前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていれば、前記燃料ガスの成分および前記空気の密度の何れかに異常があると判断する
ことを特徴とする連結燃焼システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の燃焼装置が並列に連結されており、各燃焼装置に同一のガス供給源から燃料ガスが供給される連結燃焼システムに関する。

【背景技術】

【0002】

バーナを搭載した燃焼装置が複数連結された連結燃焼システムが知られている（例えば、特許文献１）。複数の燃焼装置は、基本的には何れも同じ仕様であって、同様に運転可能であると共に、並列に連結されており、同一のガス供給源から各燃焼装置に燃料ガスが供給される。そして、連結燃焼システム全体で必要とされる総熱量に応じて、各燃焼装置における燃焼量の制御が行われる。

【0003】

また、燃焼装置では、バーナにおける燃焼状態を検出するためにフレームロッドなどの燃焼センサを備えたものが知られている（例えば、特許文献２）。燃焼センサの検出値（炎電流など）をフィードバックし、検出値が所定の正常範囲から外れると、正常範囲内に戻るようにバーナへの燃料ガスの供給量および空気の供給量の何れかを補正することで、バーナにおける燃焼状態を調整することが可能である。燃焼センサの検出値が正常範囲から外れる要因としては、経年劣化などで燃焼装置自体に何らかの異常（故障）が生じている個別要因と、バーナに供給される燃料ガスの成分や空気の密度に異常（変化）が生じている共通要因とが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－６２０８１号公報

【特許文献2】特開昭６３－７００２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述のようにバーナにおける燃焼状態を検出してフィードバックする従来の燃焼装置では、燃焼センサの検出値が正常範囲から外れても、個別要因によるものか共通要因によるものかを判別できないまま、燃料ガスおよび空気の何れかの供給量の補正が自動的に行われて運転（バーナでの燃焼）を継続するので、仮に燃焼装置で故障が生じていた場合でも検知されないという問題があった。

【0006】

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、バーナにおける燃焼状態をフィードバックする燃焼装置が複数連結された連結燃焼システムで、何れかの燃焼装置で故障が生じた場合に検知することが可能な技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明の連結燃焼システムは次の構成を採用した。すなわち、
バーナを搭載した燃焼装置が並列に複数連結されており、該複数の燃焼装置の各々に同一のガス供給源から燃料ガスが供給され、必要とされる総熱量に応じて該複数の燃焼装置の各々における燃焼量の制御が行われる連結燃焼システムにおいて、
前記複数の燃焼装置の各々は、
前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を前記燃焼量に応じて調節するガス調節部と、
前記バーナへの空気の供給量を前記燃焼量に応じて調節する空気調節部と、
前記バーナにおける燃焼状態を検出する燃焼センサと、
前記燃焼センサの検出値が、所定の正常範囲から外れると、該正常範囲内に戻るように前記燃料ガスの供給量および前記空気の供給量の少なくとも一方を補正する補正部と
を有し、
前記複数の燃焼装置のうち何れか一の燃焼装置で前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の燃焼装置で前記燃焼センサの検出値が前記正常範囲から外れていないことに基づいて、当該一の燃焼装置に故障が生じていると判断する判断部を備える
ことを特徴とする。

【0008】

このような本発明の連結燃焼システムでは、同時に運転中の他の燃焼装置で燃焼状態（燃焼センサの検出値）が正常範囲内であれば、燃料ガスの成分や空気の密度に異常はなく、燃焼状態が正常範囲外となった燃焼装置で何らかの個別の故障が生じている蓋然性が高いため、連結された複数の燃焼装置のうち故障が生じた燃焼装置を検知することが可能となる。

【0009】

上述した本発明の連結燃焼システムでは、故障と判断された一の燃焼装置で補正部による補正が行われたにもかかわらず、燃焼センサの検出値が正常範囲内に戻らなければ、重度の故障と判断して一の燃焼装置の運転を禁止するのに対し、一の燃焼装置で補正部による補正が行われた結果、燃焼センサの検出値が正常範囲内に戻れば、軽度の故障と判断して一の燃焼装置の運転を禁止しないこととしてもよい。

【0010】

故障と判断された燃焼装置を一律に運転禁止にするのではなく、燃料ガスおよび空気の少なくとも一方の供給量の補正によって対応可能な軽度な故障であれば燃焼装置の運転を禁止せずに、運転の継続を可能とすることにより、連結燃焼システムにおけるメンテナンスの頻度を下げることができる。

【0011】

また、上述した本発明の連結燃焼システムでは、軽度の故障と判断された一の燃焼装置について記憶する記憶部と、記憶部の記憶内容を表示可能な表示部とを備えることとしてもよい。

【0012】

このようにすれば、連結燃焼システムの管理者は、軽度の故障と判断された燃焼装置について表示部の表示で確認することができるので、表示に基づいてメンテナンスの計画を立てたり、表示された燃焼装置をメンテナンスの際に入念にチェックしたりするなど、連結燃焼システムの管理が容易となる。

【0013】

こうした本発明の連結燃焼システムでは、連結された複数の燃焼装置のうち何れか一の燃焼装置で燃焼センサの検出値が正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の燃焼装置でも燃焼センサの検出値が正常範囲から外れていれば、燃料ガスの成分および空気の密度の何れかに異常があると判断することとしてもよい。

【0014】

このような本発明の連結燃焼システムでは、同時多発的に複数の燃焼装置で燃焼状態（燃焼センサの検出値）が正常範囲外になったのであれば、燃焼装置の個別の故障である蓋然性は低いため、燃料ガスの成分の異常（例えば、ガス供給源の燃料ガスへの何らかの混入）や、空気の密度の異常（例えば、設置場所の高度に依存する空気密度の誤設定）を検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施例の連結燃焼システム１の全体構成を示した説明図である。

【図2】本実施例の給湯器１０の構成を示した説明図である。

【図3】連結燃焼システム１のシステムコントローラ７が複数の給湯器１０の運転を制御するために実行する連結運転制御処理のフローチャートである。

【図4】システムコントローラ７の制御下で各給湯器１０のコントローラ２５がバーナ１２での燃焼を制御するために実行する個別運転制御処理のフローチャートである。

【図5】個別運転制御処理の中で実行される本実施例の補正処理のフローチャートである。

【図6】火炎抵抗値と空気過剰率との相関関係を例示したグラフである。

【図7】本実施例のシステムコントローラ７が実行する異常検知処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本実施例の連結燃焼システム１の全体構成を示した説明図である。図示した連結燃焼システム１は、燃焼装置として給湯器１０が複数連結されており、各給湯器１０に上水を供給する給水配管２や、各給湯器１０で生成された湯を導く出湯配管３や、各給湯器１０に燃料ガスを供給するガス配管４などを備えている。

【0017】

給湯器１０の詳細については別図を用いて後述するが、複数の給湯器１０は、基本的には何れも同じ仕様であって、同様に運転可能であると共に、並列に連結されている。すなわち、上水を供給する給水配管２は、複数の給湯器１０の各々に分岐して接続されており、複数の給湯器１０の各々から延設された出湯配管３は、１つに合流して湯を導く。同様に、燃料ガスを供給するガス配管４は、複数の給湯器１０の各々に分岐して接続されており、何れの給湯器１０にも同一のガス供給源から燃料ガスが供給される。

【0018】

また、給水配管２には、分岐点よりも上流側に給水温度センサ５が設けられており、供給される上水の温度（給水温度）を給水温度センサ５で測定可能である。一方、出湯配管３には、合流点よりも下流側に出湯流量センサ６が設けられており、使用される湯の流量を出湯流量センサ６で測定可能である。

【0019】

さらに、連結燃焼システム１は、システム全体を制御するシステムコントローラ７を備えており、システムコントローラ７には、複数の給湯器１０の各々が有線または無線で通信可能に接続されていると共に、給水温度センサ５および出湯流量センサ６が電気的に接続されている。詳しくは後述するが、システムコントローラ７は、出湯配管３の下流側の接続先で湯が使用されると、出湯流量センサ６で測定された湯の流量や、給水温度センサ５で測定された給水温度などに応じて複数の給湯器１０の運転を制御する。例えば、使用される湯の流量に応じて、運転させる給湯器１０の数を変動させることとして、湯の流量が増加するのに伴い、運転させる給湯器１０を追加する。また、システムコントローラ７には、記憶部７ａが内蔵されており、後述のように給湯器１０についての情報を記憶部７ａに記憶可能である。

【0020】

加えて、システムコントローラ７には、連結燃焼システム１の管理者が操作可能なリモコン８が有線または無線で通信可能に接続されている。リモコン８は、供給する湯の温度などの様々な設定を行ったり、種々の機能のオン／オフを切り替えたり、リセットを行うために操作する各種スイッチが設置された操作部８ａを備えると共に、連結燃焼システム１の設定状況や運転状況、給湯器１０についての情報などを表示可能な表示部８ｂを備えている。

【0021】

図２は、本実施例の給湯器１０の構成を示した説明図である。図示されるように給湯器１０は、燃焼室１１内に収容されて燃料ガスを燃焼させるバーナ１２や、バーナ１２に向けて下方から燃焼用の空気を送る燃焼ファン１３を備えており、前述したガス配管４を通じて燃料ガスがバーナ１２に供給される。給湯器１０内のガス配管４には、ガス配管４を開閉する元弁１４や、ガス配管４を流れる燃料ガスの流量を調節する比例弁１５が設けられている。尚、本実施例の燃焼ファン１３は、本発明の「空気調節部」に相当しており、本実施例の比例弁１５は、本発明の「ガス調節部」に相当している。

【0022】

また、燃焼室１１には、バーナ１２に向かって火花放電で点火する点火プラグ１６や、バーナ１２における燃焼状態を検出するフレームロッド１７などが設けられている。尚、本実施例のフレームロッド１７は、本発明の「燃焼センサ」に相当している。

【0023】

バーナ１２の上方には、熱交換器１８が設けられており、バーナ１２での燃焼によって生じた高温の燃焼排気は、熱交換器１８を通過すると、給湯器１０の上部に接続された排気筒１９を通って外部に排出される。熱交換器１８は、一端（上流側）に給水配管２が接続されており、他端（下流側）に出湯配管３が接続されている。給湯器１０内の給水配管２には、給水配管２を開閉する入水弁２０や、給湯器１０に流入する上水の流量を測定する入水流量センサ２１や、給湯器１０に流入する上水の温度（入水温度）を測定する入水温度センサ２２が設けられている。

【0024】

入水弁２０の開弁によって給湯器１０に流入した上水は、熱交換器１８でバーナ１２からの燃焼排気との熱交換によって加熱された後、湯となって出湯配管３へと流出する。給湯器１０内の出湯配管３には、給湯器１０から流出する湯の温度（出湯温度）を測定する出湯温度センサ２３が設けられている。

【0025】

さらに、給湯器１０は、個別に機器全体を制御するコントローラ２５を搭載しており、コントローラ２５には、上述の燃焼ファン１３、元弁１４、比例弁１５、点火プラグ１６、フレームロッド１７、入水弁２０、入水流量センサ２１、入水温度センサ２２、出湯温度センサ２３などが電気的に接続されている。コントローラ２５は、システムコントローラ７と通信可能に接続されており、詳しくは後述するが、システムコントローラ７の制御下で入水弁２０を開弁し、入水流量センサ２１で測定された上水の流量や、入水温度センサ２２で測定された入水温度などに基づいてバーナ１２の燃焼量を算出すると共に、燃焼ファン１３、元弁１４、比例弁１５、点火プラグ１６などを制御してバーナ１２での燃焼を開始する。そして、バーナ１２での燃焼状態をフレームロッド１７で検出してフィードバックすることにより、正常な燃焼状態を維持する。

【0026】

図３は、連結燃焼システム１のシステムコントローラ７が複数の給湯器１０の運転を制御するために実行する連結運転制御処理のフローチャートである。この連結運転制御処理は、連結燃焼システム１の電源を入れると、所定の周期で繰り返し実行される。図示されるように連結運転制御処理を開始すると、まず、連結燃焼システム１で連結された複数の給湯器１０（燃焼装置）のうち何れかが運転中であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。

【0027】

何れの給湯器１０も運転中ではない場合は（ＳＴＥＰ１：ｎｏ）、次に、運転開始条件が成立したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２）。本実施例の連結燃焼システム１では、出湯配管３の下流側の接続先で湯が使用され、出湯流量センサ６で測定された湯の流量が所定の下限流量を超えると、運転開始条件が成立したものと判断する。尚、連結された複数の給湯器１０のうち、下限流量に応じて少なくとも１台は、運転中ではなくても入水弁２０を開弁した状態で待機しており、出湯配管３に通水するようになっている。そして、未だ運転開始条件が成立していない場合は（ＳＴＥＰ２：ｎｏ）、そのまま図３の連結運転制御処理を一旦終了し、所定の周期で再び図３の連結運転制御処理を実行する。

【0028】

これに対して、運転開始条件が成立した場合は（ＳＴＥＰ２：ｙｅｓ）、連結燃焼システム１全体で必要とされる総熱量を算出する（ＳＴＥＰ３）。総熱量の算出は、出湯流量センサ６で測定された湯の流量や、給水温度センサ５で測定された給水温度（上水の温度）や、リモコン８で設定された湯の温度に基づいて行う。例えば、使用される湯の流量が多いほど、総熱量は大きくなる。また、湯の流量が同じであっても、湯の設定温度と給水温度との差が大きいほど、総熱量は大きくなる。

【0029】

必要とされる総熱量を算出すると、その総熱量を賄うために運転させる給湯器１０を選択する（ＳＴＥＰ４）。前述したように複数の給湯器１０は基本的に同じ仕様であるため、必要とされる総熱量に応じて、運転させる給湯器１０の数を変動させることとして、総熱量が大きくなって一定の基準量を超える毎に、運転させる給湯器１０を段階的に追加するようになっている。

【0030】

そして、運転させる給湯器１０に向けて運転の開始を指示する運転開始信号を送信し（ＳＴＥＰ５）、図３の連結運転制御処理を一旦終了する。その後、所定の周期で再び図３の連結運転制御処理を実行すると、ＳＴＥＰ１では、何れかの給湯器１０が運転中であると判断することになるため（ＳＴＥＰ１：ｙｅｓ）、次に、運転停止条件が成立したか否かを判断する（ＳＴＥＰ６）。

【0031】

本実施例の連結燃焼システム１では、出湯配管３の出湯流量センサ６で測定された湯の流量が下限流量よりも低下すると、運転停止条件が成立したものと判断する。そして、運転停止条件が成立した場合は（ＳＴＥＰ６：ｙｅｓ）、運転中の給湯器１０に向けて運転の停止を指示する運転停止信号を送信し（ＳＴＥＰ７）、図３の連結運転制御処理を一旦終了する。この結果、次回に図３の連結運転制御処理を実行する際には、ＳＴＥＰ１で何れの給湯器１０も運転中ではないと判断することになる。

【0032】

一方、運転停止条件が成立していない場合は（ＳＴＥＰ６：ｎｏ）、続いて、連結燃焼システム１全体で必要とされる総熱量に変化があったか否かを判断する（ＳＴＥＰ８）。例えば、出湯流量センサ６で測定された湯の流量の増減や、リモコン８における湯の設定温度の変更などに伴って、総熱量が変化することがある。

【0033】

必要とされる総熱量に変化があった場合は（ＳＴＥＰ８：ｙｅｓ）、その総熱量の変化に伴い、運転させる給湯器１０に変更があるか否かを判断する（ＳＴＥＰ９）。総熱量が一定の基準量よりも大きく変化（増減）すると、運転させる給湯器１０を追加あるいは削減するようになっている。

【0034】

そして、運転させる給湯器１０に変更がある場合は（ＳＴＥＰ９：ｙｅｓ）、運転させる給湯器１０の数を増やすのであれば、追加対象の給湯器１０に向けて運転開始信号を送信し、減らすのであれば、削減対象の給湯器１０に向けて運転停止信号を送信する（ＳＴＥＰ１０）。こうして運転開始信号または運転停止信号を送信すると、図３の連結運転制御処理を一旦終了する。

【0035】

これに対して、必要とされる総熱量に変化がない場合や（ＳＴＥＰ８：ｎｏ）、運転させる給湯器１０に変更がない場合は（ＳＴＥＰ９：ｎｏ）、ＳＴＥＰ１０の処理を省略して、図３の連結運転制御処理を一旦終了する。その後、所定の周期で再び図３の連結運転制御処理を実行する。

【0036】

図４は、システムコントローラ７の制御下で各給湯器１０のコントローラ２５がバーナ１２での燃焼を制御するために実行する個別運転制御処理のフローチャートである。この個別運転制御処理は、連結燃焼システム１の電源を入れると、給湯器１０毎に所定の周期で繰り返し実行される。個別運転制御処理では、まず、給湯器１０が運転中（バーナ１２で燃焼中）であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２０）。

【0037】

給湯器１０が運転中ではない場合は（ＳＴＥＰ２０：ｎｏ）、次に、システムコントローラ７から運転開始信号を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２１）。前述したように運転開始信号は、運転の開始を指示する信号であり、未だ運転開始信号を受信していない場合は（ＳＴＥＰ２１：ｎｏ）、そのまま図４の個別運転制御処理を一旦終了し、所定の周期で再び図４の個別運転制御処理を実行する。

【0038】

これに対して、運転開始信号を受信した場合は（ＳＴＥＰ２１：ｙｅｓ）、給水配管２の入水弁２０が閉弁していれば、入水弁２０を開弁して給湯器１０に上水を流入させる（ＳＴＥＰ２２）。前述したように連結された複数の給湯器１０の中には、運転中ではなくても入水弁２０を開弁したまま待機しているものがある。続いて、バーナ１２での燃焼量を算出する（ＳＴＥＰ２３）。バーナ１２での燃焼量の算出は、入水流量センサ２１で測定された上水の流量や、入水温度センサ２２で測定された入水温度（上水の温度）や、リモコン８で設定された湯の温度に基づいて行う。例えば、給湯器１０に流入する上水の流量が多いほど、燃焼量は大きくなる。また、湯の設定温度と入水温度との差が大きいほど、燃焼量は大きくなる。

【0039】

バーナ１２での燃焼量を算出すると、その燃焼量に対応する燃料ガスの供給量（比例弁１５の開度）、および燃焼用の空気の供給量（燃焼ファン１３の回転数）を設定する（ＳＴＥＰ２４）。コントローラ２５に内蔵のメモリ（図示省略）には、燃焼量に応じて空気過剰率が目標値となる燃料ガスの供給量および空気の供給量の対応関係が予め記憶されている。

【0040】

そして、バーナ１２で燃焼を開始する（ＳＴＥＰ２５）。すなわち、燃焼ファン１３を回転させると共に、元弁１４および比例弁１５を開弁し、点火プラグ１６の火花放電で点火する。このとき、燃焼ファン１３の回転数は、設定された空気の供給量に対応しており、比例弁１５の開度は、設定された燃料ガスの供給量に対応している。こうしてバーナ１２で燃焼を開始したら、図４の個別運転制御処理を一旦終了する。その後、所定の周期で再び図４の個別運転制御処理を実行すると、ＳＴＥＰ２０では、給湯器１０が運転中であると判断することになるため（ＳＴＥＰ２０：ｙｅｓ）、次に、システムコントローラ７から運転停止信号を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２６）。

【0041】

前述したように運転停止信号は、運転の停止を指示する信号であり、運転停止信号を受信した場合は（ＳＴＥＰ２６：ｙｅｓ）、バーナ１２での燃焼を停止する（ＳＴＥＰ２７）。すなわち、元弁１４および比例弁１５を閉弁した後、燃焼ファン１３の回転を停止させる。さらに、運転中ではなくても給水配管２の入水弁２０を開弁したまま待機する給湯器１０である場合を除き、入水弁２０を閉弁して給湯器１０への上水の流入を停止させ（ＳＴＥＰ２８）、図４の個別運転制御処理を一旦終了する。この結果、次回に図４の個別運転制御処理を実行する際には、ＳＴＥＰ２０で給湯器１０が運転中ではないと判断することになる。

【0042】

一方、運転停止信号を受信していない場合は（ＳＴＥＰ２６：ｎｏ）、続いて、バーナ１２での燃焼量を変更する必要があるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２９）。例えば、入水流量センサ２１で測定された上水の流量の増減や、出湯温度センサ２３で測定された出湯温度とリモコン８における湯の設定温度との乖離などに伴って、バーナ１２での燃焼量の変更が必要となることがある。

【0043】

バーナ１２での燃焼量を変更する必要がある場合は（ＳＴＥＰ２９：ｙｅｓ）、変更後の燃焼量に対応する燃料ガスの供給量（比例弁１５の開度）、および燃焼用の空気の供給量（燃焼ファン１３の回転数）を再設定し（ＳＴＥＰ３０）、図４の個別運転制御処理を一旦終了する。

【0044】

これに対して、バーナ１２での燃焼量を変更する必要がない場合は（ＳＴＥＰ２９：ｎｏ）、フレームロッド１７の検出値を取得する（ＳＴＥＰ３１）。フレームロッド１７は、バーナ１２で形成される火炎に挿入されており、火炎中のイオンによる導電性で燃焼状態を反映した電流がフレームロッド１７に流れる。本実施例の給湯器１０では、フレームロッド１７への印加電圧の値とフレームロッド１７に流れる電流の値とから算出される抵抗値（火炎抵抗値）を検出値として取得する。

【0045】

次に、取得したフレームロッド１７の検出値（火炎抵抗値）が所定の正常範囲内であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ３２）。そして、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内である場合は（ＳＴＥＰ３２：ｙｅｓ）、そのまま図４の個別運転制御処理を一旦終了する。一方、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内ではない場合は（ＳＴＥＰ３２：ｎｏ）、検出値をフィードバックして正常範囲内に戻すために後述の補正処理を行い（ＳＴＥＰ３３）、図４の個別運転制御処理を一旦終了する。その後、所定の周期で再び図４の個別運転制御処理を実行する。

【0046】

図５は、個別運転制御処理の中で実行される本実施例の補正処理のフローチャートである。上述したように補正処理（ＳＴＥＰ３３）は、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内ではないことを条件に行われ、正常範囲内であれば行われない。補正処理を開始すると、まず、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から逸脱したことを伝える正常範囲逸脱信号をシステムコントローラ７に向けて送信する（ＳＴＥＰ４０）。

【0047】

次に、フレームロッド１７の検出値（火炎抵抗値）が正常範囲内に戻るように燃料ガスの供給量を補正する（ＳＴＥＰ４１）。尚、本実施例のコントローラ２５は、本発明の「補正部」に相当する機能を有している。周知のように火炎抵抗値は、バーナ１２での燃焼における空気過剰率と相関関係がある。

【0048】

図６は、火炎抵抗値と空気過剰率との相関関係を例示したグラフである。図６では、横軸に空気過剰率λ、縦軸に火炎抵抗値Ｒを取っており、相関関係を示す特性線は、右上がりの曲線となっている。本実施例の給湯器１０では、バーナ１２で適正な燃焼状態となる空気過剰率λの目標値λｘが予め実験的に求められ、その目標値λｘに対して±αの許容範囲が設定されている。そして、特性線上でλｘ－αに対応するＲｍｉｎから、λｘ＋αに対応するＲｍａｘまでの間が火炎抵抗値Ｒの正常範囲とされている。従って、フレームロッド１７で検出された火炎抵抗値Ｒに基づいて、Ｒ＜Ｒｍｉｎであれば、λ＜λｘ－αであり、Ｒ＞Ｒｍａｘであれば、λ＞λｘ＋αであると判断される。

【0049】

また、空気過剰率λは、燃料ガスの完全燃焼に理論上必要な空気の最小量をＬｔｈ、実際の空気の供給量をＬとして、λ＝Ｌ／Ｌｔｈと表すことができると共に、理論空燃比をＡＦＲｔｈ、実際の空燃比をＡＦＲとして、λ＝ＡＦＲ／ＡＦＲｔｈと表すことができる。燃料ガスの供給量を減少させる補正を行うと、空燃比ＡＦＲの増大に伴って空気過剰率λが大きくなるため、火炎抵抗値Ｒを増加させることが可能である。反対に、燃料ガスの供給量を増加させる補正を行うと、空燃比ＡＦＲの減少に伴って空気過剰率λが小さくなるため、火炎抵抗値Ｒを減少させることが可能である。

【0050】

尚、燃料ガスの供給量を補正するのに代えて、燃焼用の空気の供給量を補正してもよい。この場合は、空気の供給量Ｌを増加させる補正により、空気過剰率λが大きくなるため、火炎抵抗値Ｒを増加させることができる。反対に、空気の供給量Ｌを減少させる補正により、空気過剰率λが小さくなるため、火炎抵抗値Ｒを減少させることができる。更には、燃料ガスの供給量および燃焼用の空気の供給量の両方を補正してもよい。この場合は、燃料ガスの供給量および空気の供給量の何れか一方を増加させると共に、何れか他方を減少させる補正により、片方だけの補正に比べて、空気過剰率λ（延いては火炎抵抗値Ｒ）を大きく変動させることができる。

【0051】

こうして図５の補正処理におけるＳＴＥＰ４１で燃料ガスの供給量を補正すると、その補正量はコントローラ２５のメモリに記憶されるようになっており、次回に燃料ガスの供給量を設定する際には、記憶されている補正量に従って設定することになる。また、燃料ガスの供給量の補正に続いて、フレームロッド１７の検出値を再取得し（ＳＴＥＰ４２）、再取得した検出値（火炎抵抗値）が正常範囲内であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ４３）。

【0052】

そして、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内である場合は（ＳＴＥＰ４３：ｙｅｓ）、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内に復帰したことを伝える正常範囲復帰信号をシステムコントローラ７に向けて送信する（ＳＴＥＰ４４）。その後、図５の補正処理を終了し、図４の個別運転制御処理に復帰する。一方、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内ではない場合は（ＳＴＥＰ４３：ｎｏ）、ＳＴＥＰ４４の処理を省略して（正常範囲復帰信号を送信することなく）、図５の補正処理を終了し、図４の個別運転制御処理に復帰する。

【0053】

以上のように個別運転制御処理では、バーナ１２における燃焼状態を検出するフレームロッド１７の検出値（火炎抵抗値）をフィードバックし、検出値が正常範囲から外れると、正常範囲内に戻るように燃料ガスの供給量を補正することで、バーナ１２における燃焼状態を調整することが可能である。フレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れる要因は、大まかに２つに分けられる。１つは、経年劣化などで給湯器１０自体に異常（故障）が生じている個別要因であり、例えば、ガス配管４の比例弁１５における開度の誤差や、燃焼ファン１３の回転数の誤差、排気筒１９の閉塞、フレームロッド１７の検出精度の低下などである。もう１つは、バーナ１２に供給される燃料ガスの成分や空気の密度に異常（変化）が生じている共通要因であり、例えば、ガス供給源の燃料ガスへの何らかの混入や、連結燃焼システム１の設置場所（高度）に依存する空気密度の誤設定などである。

【0054】

ただし、個々の給湯器１０では、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れても、個別要因によるものか共通要因によるものかを判別できないまま、燃料ガスの供給量を補正して運転（バーナ１２での燃焼）を継続するので、仮に給湯器１０で故障が生じていても検知できない。そこで、本実施例の連結燃焼システム１では、連結された複数の給湯器１０のうち故障が生じた給湯器１０を検知するために、システムコントローラ７が以下の異常検知処理を実行している。

【0055】

図７は、本実施例のシステムコントローラ７が実行する異常検知処理のフローチャートである。この異常検知処理は、連結燃焼システム１の電源を入れると、所定の周期で繰り返し実行される。図示されるように異常検知処理では、まず、連結燃焼システム１で連結された複数の給湯器１０のうち何れかの給湯器１０から正常範囲逸脱信号を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ５０）。前述したように正常範囲逸脱信号は、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から逸脱したことを伝える信号である。

【0056】

本実施例の連結燃焼システム１では、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れた給湯器１０について故障か否かを判断するようになっており、何れの給湯器１０からも正常範囲逸脱信号を受信していない場合は（ＳＴＥＰ５０：ｎｏ）、そのまま図７の異常検知処理を一旦終了し、所定の周期で再び図７の異常検知処理を実行する。

【0057】

これに対して、何れかの給湯器１０から正常範囲逸脱信号を受信した場合は（ＳＴＥＰ５０：ｙｅｓ）、同時に運転中の他の給湯器１０から同様に正常範囲逸脱信号を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ５１）。前述したように連結燃焼システム１では、必要とされる総熱量に応じて、同時に運転させる給湯器１０の数を変動させている。そして、他の給湯器１０からは正常範囲逸脱信号を受信していない場合は（ＳＴＥＰ５１：ｎｏ）、正常範囲逸脱信号を送信してきた給湯器１０に故障が生じていると判断する（ＳＴＥＰ５２）。尚、本実施例のシステムコントローラ７は、本発明の「判断部」に相当する機能を有している。

【0058】

給湯器１０の故障と判断すると、その故障と判断された給湯器１０から正常範囲復帰信号を所定の制限時間内に受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ５３）。前述したように正常範囲復帰信号は、燃料ガスの供給量の補正によってフレームロッド１７の検出値が正常範囲内に復帰したことを伝える信号である。正常範囲復帰信号を制限時間内に受信しなかった場合は（ＳＴＥＰ５３：ｎｏ）、燃料ガスの供給量が補正されたにもかかわらず、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内に戻っていないため、給湯器１０に重度の故障が生じていると判断する（ＳＴＥＰ５４）。

【0059】

そして、重度の故障と判断された給湯器１０に向けて運転停止信号を送信する（ＳＴＥＰ５５）。運転停止信号を受信した給湯器１０は、前述したようにバーナ１２での燃焼を停止する（図４のＳＴＥＰ２７参照）。加えて、重度の故障と判断された給湯器１０の運転を禁止する（ＳＴＥＰ５６）。これにより、運転させる給湯器１０を選択する際に（図３のＳＴＥＰ４参照）、重度故障の給湯器１０が除外される。

【0060】

さらに、重度の故障と判断された給湯器１０について報知を行う（ＳＴＥＰ５７）。本実施例における重度故障の給湯器１０の報知は、リモコン８の表示部８ｂに表示して行うようになっている。尚、報知の態様はこれに限られず、リモコン８に内蔵のスピーカ（図示省略）から音声出力によって報知してもよい。その後、図７の異常検知処理を一旦終了し、所定の周期で再び図７の異常検知処理を実行する。

【0061】

一方、ＳＴＥＰ５３の判断において、故障と判断された給湯器１０から正常範囲復帰信号を制限時間内に受信した場合は（ＳＴＥＰ５３：ｙｅｓ）、燃料ガスの供給量が補正された結果、フレームロッド１７の検出値が正常範囲内に戻っていることから、給湯器１０に軽度の故障が生じていると判断する（ＳＴＥＰ５８）。

【0062】

そして、軽度の故障と判断された給湯器１０についてシステムコントローラ７の記憶部７ａに記憶する（ＳＴＥＰ５９）。記憶部７ａに記憶された情報は、連結燃焼システム１の管理者がリモコン８の操作部８ａを操作することで表示部８ｂに表示されるため、確認することが可能である。軽度故障の給湯器１０について記憶すると、図７の異常検知処理を一旦終了し、所定の周期で再び図７の異常検知処理を実行する。

【0063】

以上では、ＳＴＥＰ５１の判断において、同時に運転中の他の給湯器１０から正常範囲逸脱信号を受信していない場合（ＳＴＥＰ５１：ｎｏ）に行われる処理について説明した。これに対して、同時に運転中の他の給湯器１０からも同様に正常範囲逸脱信号を受信した場合は（ＳＴＥＰ５１：ｙｅｓ）、給湯器１０の個別の異常（故障）ではなく、複数の給湯器１０に共通する異常、すなわち、バーナ１２に供給される燃料ガスの成分や空気の密度に異常があると判断する（ＳＴＥＰ６０）。

【0064】

こうして共通異常と判断すると、共通異常の報知を行う（ＳＴＥＰ６１）。本実施例における共通異常の報知は、リモコン８の表示部８ｂに表示して行うようになっている。尚、報知の態様はこれに限られず、リモコン８のスピーカから音声出力によって報知してもよい。共通異常を報知したら、図７の異常検知処理を一旦終了し、所定の周期で再び図７の異常検知処理を実行する。

【0065】

以上に説明したように本実施例の連結燃焼システム１では、連結された複数の給湯器１０（燃焼装置）の各々でバーナ１２における燃焼状態をフレームロッド１７で検出してフィードバックし、検出値（火炎抵抗値）が正常範囲から外れると、正常範囲内に戻るように燃料ガスの供給量を補正することにより、燃焼状態を調整することが可能である。そして、複数の給湯器１０のうち何れかでフレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の給湯器１０で同様にフレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れていないかを確認し、他の給湯器１０では正常範囲から外れていないことに基づいて、正常範囲から外れていた給湯器１０に何らかの故障が生じていると判断するようになっている。

【0066】

同時に運転中の他の給湯器１０で燃焼状態（フレームロッド１７の検出値）が正常範囲内であれば、燃料ガスの成分や空気の密度の異常（共通異常）ではなく、燃焼状態が正常範囲外となった給湯器１０で個別の故障が生じている蓋然性が高いため、連結燃焼システム１で連結された複数の給湯器１０のうち故障が生じた給湯器１０を検知することが可能となる。

【0067】

また、本実施例の連結燃焼システム１では、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れた給湯器１０で燃料ガスの供給量が補正されたにもかかわらず、検出値が正常範囲内に戻らなければ、その給湯器１０を重度の故障と判断して運転禁止にするようになっている。一方、フレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れた給湯器１０で燃料ガスの供給量が補正された結果、検出値が正常範囲内に戻れば、その給湯器１０を軽度の故障と判断して運転禁止にしないようになっている。故障と判断された給湯器１０を一律に運転禁止にするのではなく、燃料ガスの供給量の補正によって対応可能な軽度な故障であれば給湯器１０の運転を禁止せずに、運転の継続を可能とすることにより、連結燃焼システム１におけるメンテナンスの頻度を下げることができる。

【0068】

加えて、本実施例の連結燃焼システム１では、軽度の故障と判断された給湯器１０についてシステムコントローラ７の記憶部７ａに記憶することとして、記憶部７ａに記憶された情報をリモコン８の表示部８ｂに表示することが可能となっている。このようにすれば、連結燃焼システム１の管理者は、軽度の故障と判断された給湯器１０について表示部８ｂの表示で確認することができるので、表示に基づいてメンテナンスの計画を立てたり、表示された給湯器１０をメンテナンスの際に入念にチェックしたりするなど、連結燃焼システム１の管理が容易となる。

【0069】

さらに、本実施例の連結燃焼システム１では、複数の給湯器１０のうち何れかでフレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れていた場合に、同時に運転中の他の給湯器１０でも同様にフレームロッド１７の検出値が正常範囲から外れていれば、燃料ガスの成分および空気の密度の何れかに異常がある共通異常と判断するようになっている。同時多発的に複数の給湯器１０で燃焼状態（フレームロッド１７の検出値）が正常範囲外になったのであれば、給湯器１０の個別の故障である蓋然性は低いため、燃料ガスの成分の異常（例えば、ガス供給源の燃料ガスへの何らかの混入）や、空気の密度の異常（例えば、設置場所の高度に依存する空気密度の誤設定）を検知することが可能となる。

【0070】

以上、本実施例の連結燃焼システム１について説明したが、本発明は上記の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。

【0071】

例えば、前述した実施例では、システムコントローラ７が複数の給湯器１０の各々に搭載のコントローラ２５と通信可能に接続されており、各コントローラ２５から受信した信号に基づいて、故障が生じた給湯器１０をシステムコントローラ７で検知するようになっていた。しかし、システムコントローラ７を設けることなく、複数の給湯器１０のコントローラ２５同士を通信可能に接続しておくと共に、何れか１つの給湯器１０を「主」とし、他の給湯器１０を「従」とする主従関係を設定することとして、システムコントローラ７の代わりに「主」の給湯器１０のコントローラ２５で、故障が生じた給湯器１０を検知するようにしてもよい。そして、「主」の給湯器１０で故障が生じた場合には、その「主」の給湯器１０を「従」に設定すると共に、他の「従」の給湯器１０の中から何れかを新たな「主」に設定すればよい。

【0072】

また、前述した実施例では、フレームロッド１７の検出値として火炎抵抗値を取得していたが、火炎中のイオンによる導電性でフレームロッド１７に流れる電流の値（火炎電流値）を用いてもよい。火炎電流値と空気過剰率との間にも相関関係があることから、火炎電流値が所定の正常範囲内に収まるように燃料ガスの供給量や空気の供給量を補正することが可能である。

【0073】

また、前述した実施例では、バーナ１２での燃焼状態をフレームロッド１７で検出するようになっていた。しかし、バーナ１２での燃焼状態を検出可能であれば、検出手段はフレームロッド１７に限られない。例えば、バーナ１２で形成される火炎の温度を測定する温度センサを用いて燃焼状態を検出してもよい。

【0074】

また、前述した実施例では、出湯配管３に出湯流量センサ６が設けられており、使用される湯の流量を出湯流量センサ６で測定するようになっていた。しかし、連結された複数の給湯器１０の各々に入水流量センサ２１が設けられていることから、出湯流量センサ６を設けることなく、これらの入水流量センサ２１を代用してもよい。すなわち、入水弁２０を開弁したままの給湯器１０が備える入水流量センサ２１で測定された上水の流量が所定の下限流量を超えた場合に、運転開始条件が成立したものと判断してもよい（図３のＳＴＥＰ２参照）。そして、複数の給湯器１０の各々が備える入水流量センサ２１で測定された上水の流量の合計が下限流量よりも低下した場合に、運転停止条件が成立したものと判断してもよい（図３のＳＴＥＰ６参照）。さらに、必要とされる総熱量の算出を、複数の給湯器１０の各々が備える入水流量センサ２１で測定された上水の流量の合計に基づいて行ってもよい（図３のＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ８参照）。

【0075】

また、前述した実施例の給湯器１０では、給水配管２で供給される上水を、熱交換器１８でバーナ１２からの燃焼排気との熱交換によって直接的に加熱するようになっていた。しかし、給湯器１０のタイプはこれに限られず、熱媒を循環させることとして、まず、熱媒を第１の熱交換器でバーナ１２からの燃焼排気との熱交換によって加熱し、上水を第２の熱交換器で熱媒との熱交換によって加熱するタイプであってもよい。

【符号の説明】

【0076】

１…連結燃焼システム、 ２…給水配管、 ３…出湯配管、
４…ガス配管、 ５…給水温度センサ、 ６…出湯流量センサ、
７…システムコントローラ、 ７ａ…記憶部、 ８…リモコン、
８ａ…操作部、 ８ｂ…表示部、 １０…給湯器、
１１…燃焼室、 １２…バーナ、 １３…燃焼ファン、
１４…元弁、 １５…比例弁、 １６…点火プラグ、
１７…フレームロッド、 １８…熱交換器、 １９…排気筒、
２０…入水弁、 ２１…入水流量センサ、 ２２…入水温度センサ、
２３…出湯温度センサ、 ２５…コントローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】