(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の上方の排気トップの排気出口から横方向に離れた位置の、燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップ内の空間の隅部に排気ガス中のＣＯ濃度を検出する排気ガスセンサが収容される箱状の収容室が形成されており、該収容室の天井室壁の外面は外部から燃焼室内に送り込まれる空気の温度を受ける面と成し、かつ、前記天井室壁の内面は収容室内に緩やかに導かれる排気ガスの温度を受ける面と成し、該収容室の天井室壁が外側の空気の温度と内側の緩やかな流れの排気ガスの温度との温度差によって生じる結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面に形成されていることを特徴とする燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造。
【請求項２】
燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップの隅部空間内に排気ガス中のＣＯ濃度を検出する排気ガスセンサが収容されており、該排気ガスセンサの上方側には結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面を設けて成り、排気ガスセンサが収容されている隅部空間は箱状の収容室内に形成され、該収容室の天井室壁と排気ガスセンサとの間に前記斜面が形成されていることを特徴とする燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造。
【請求項３】
排気ガスセンサが収容されている隅部空間は箱状の収容室内に形成され、該収容室の天井室壁が斜面に形成されていることを特徴とする請求項２記載の燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一酸化炭素ガス（ＣＯガス）の濃度を検出する排気ガスセンサが設置されている燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスや石油を燃料とする給湯器、風呂釜、暖房機等の燃焼装置の排気トップ（燃焼室の排気側）には、燃焼室から出る排気ガス（燃焼排気ガス）中のＣＯ濃度（ＣＯガス濃度）を検出する排気ガスセンサとして機能するＣＯセンサが設けられており、ＣＯセンサにより排気ガス中のＣＯガス濃度を検出して、ＣＯ検出濃度が所定の基準濃度を越えたときに警報を発したり、燃料供給遮断等の安全動作が行われるようになっている。
【０００３】
この種のＣＯセンサの一例が図４および図５に示されている。これらの図において、基台１の上面には３対の端子ピン２が突設され、各対の端子ピン間に、例えば直径数10μｍの細い白金線を介して、ＣＯガスに感応しない比較素子４と、ＣＯガスに感応する検出素子５と、温度検出素子12が設けられ、比較素子４と検出素子５は仕切り板６によって仕切られている。
【０００４】
これら比較素子４と検出素子５の周りは、上下両端側が開口された筒状のグラスウール７に覆われ、さらに、その外側は、金属カバー21により覆われている。この金属カバー21の周壁内面には羽根状の板20が切り起こしにより形成されており、切り起こし開口11から排気ガスが内部に入り込むように形成されている。
【０００５】
この種のＣＯセンサにおいては、比較素子４および検出素子５は通電により約200 ℃に加熱されており、この状態で検出素子５にＣＯガスが接触すると、接触燃焼反応が生じ、この反応により検出素子５の温度が上昇して電気抵抗が大きくなり、この抵抗変化によりＣＯセンサから取り出される電流の変化が生じ、その変化に基づいてＣＯガス濃度が検出される。なお、このとき、温度検出素子12により検出される温度情報に基づいて、ＣＯセンサ出力の温度補正が行われる。
【０００６】
ところで、ＣＯセンサは、上記のように検出素子５に接触するＣＯガスによる接触燃焼反応に基づいてＣＯガス濃度を検出するために、排気ガスの流れによりＣＯガスの速い流れ（強い風）がＣＯセンサ内に入ると、風により２つの検出素子から全く同じように熱を奪わないことが多く、この結果出力バランスが崩れ、あたかもＣＯが増減したような出力が出されるため、ＣＯ検出濃度に基づいて行われる前記安全動作にも誤動作が生じる。
【０００７】
そこで、本出願人は、以前に、図６に示すように、図の矢印Ｃに示すような燃焼室29から出る排気ガスの流れを避ける排気トップ８の隅部空間13内にＣＯセンサ９を収容した燃焼装置を提案している。なお、図６に示す燃焼装置は給湯器であり、この装置のＣＯセンサ９は、穴部16を有する鍔部18により仕切られた箱状の収容室14内に設けられている。この装置によれば、排気トップ８内のＣＯガスを含む燃焼排気ガスが、矢印Ｄに示すように、穴部16を介して緩やかにＣＯセンサ９側に導かれるために、矢印Ｃに示す排気ガスの流れにより前記のようなＣＯセンサ９の誤動作が起こることはなく、燃焼装置の安全動作も適切に行われる。
【０００８】
なお、図６の給湯器には燃焼制御装置33が設けられており、この燃焼制御装置の制御により、燃焼室29内のノズルホルダ24にガス管25から燃焼ガスが供給され、一方、燃焼ファン23の回転により、空気が図の矢印Ｂに示すように吸気部30から装置内に入って図示されていないバーナ側に空気が送り込まれ、この空気と前記燃焼ガスとによりバーナの燃焼が行われ、給水管26から熱交換器22に供給される水が熱交換器22を通ってバーナ燃焼により加熱され、湯となって、給湯管28から台所等の所望の場所に供給されるようになっている。そして、このような燃焼動作により発生した燃焼排気ガスが前記のように排気トップ８に送り込まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示したような燃焼装置において、吸気部30から矢印Ｂのように冷たい空気が燃焼装置に送り込まれ、一方、排気トップ８には、燃焼室29側からの暖かい排気ガスが送り込まれるために、排気トップ８の隅部空間13に設けたＣＯセンサ９の上部側の収容室14の内壁（斜線部分Ａの内側）には、燃焼装置に送り込まれる冷たい空気と排気トップ８に送り込まれる暖かい排気ガスとの温度差に起因する結露が、特に燃焼動作開始時や燃焼動作終了時に発生し易く、そのため、結露水がＣＯセンサ９側に滴下し、ＣＯセンサ９のグラスウール７を介してＣＯセンサ９内に入って、比較素子４や検出素子５や温度検出素子12に結露水が付着してしまうことがある。そうすると、比較素子４や検出素子５の電気抵抗が大きく変化してしまい、温度検出素子12による温度補正も適切に行うことができなくなり、それによりＣＯセンサが誤動作してしまい、燃焼装置の安全動作も適切に行うことができなくなってしまうといった問題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、結露水がＣＯセンサ等の排気ガスセンサに滴下することを防ぐことが可能であり、排気ガスセンサが常に適切に動作できるようにする燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は次のように構成されている。すなわち、第１の発明は、燃焼室の上方の排気トップの排気出口から横方向に離れた位置の、燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップ内の空間の隅部に排気ガス中のＣＯ濃度を検出する排気ガスセンサが収容される箱状の収容室が形成されており、該収容室の天井室壁の外面は外部から燃焼室内に送り込まれる空気の温度を受ける面と成し、かつ、前記天井室壁の内面は収容室内に緩やかに導かれる排気ガスの温度を受ける面と成し、該収容室の天井室壁が外側の空気の温度と内側の緩やかな流れの排気ガスの温度との温度差によって生じる結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面に形成されていることを特徴として構成されている。
【００１２】
また、第２の発明は、燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップの隅部空間内に排気ガス中のＣＯ濃度を検出する排気ガスセンサが収容されており、該排気ガスセンサの上方側には結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面を設けて成り、排気ガスセンサが収容されている隅部空間は箱状の収容室内に形成され、該収容室の天井室壁と排気ガスセンサとの間に前記斜面が形成されていることを特徴として構成されている。さらに、第３の発明は、前記第２の発明の構成を備えた上で、前記排気ガスセンサが収容されている隅部空間は箱状の収容室内に形成され、該収容室の天井室壁が斜面に形成されていることを特徴として構成されている。
【００１３】
【作用】
上記構成の本発明において、排気ガスセンサは燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップの隅部空間内に収容されているために、本発明で使用している排気ガスセンサのＣＯセンサは排気ガスの速い流れを受けて誤動作することはなく、また、排気ガスセンサの上方側には結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面が設けられているために、結露水が排気ガスセンサ側に滴下して排気ガスセンサが誤動作することもない。このように、排気ガスセンサは排気ガスの流れや結露水により誤動作することがないために、排気ガス中のＣＯ濃度を検出する動作を常に適切に行うことが可能となる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明において、図４〜図６に示した例と同一名称部分には同一符号を付しその詳細説明は省略する。図１には、本発明に係わる燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造の第１の実施例を備えた給湯器の排気トップ８側が示されている。この給湯器は図６に示した給湯器とほぼ同様に構成されており、図１の給湯器が図６に示した給湯器と異なる特徴的なことは、ＣＯセンサ９の上方側に結露水がＣＯセンサ９側に滴下することを防止する斜面10が設けられていることである。なお、図１および図２に示すように、ＣＯセンサ９が収容されている隅部空間13は、箱状の収容室14内に形成されており、この収容室14の天井室壁15が斜面に形成されている。また、収容室14の入口側には、中央側に矩形状の穴部16を形成した鍔部18が設けられており、排気トップ８中の排気ガスが穴部16を介して緩やかに収容室14内に導かれるようになっている。
【００１５】
図１の給湯器も図６に示した給湯器と同様の燃焼動作を行い、給湯器の燃焼動作により生じる排気ガスが排気トップ８に送り込まれ、ＣＯセンサ９により排気ガス中のＣＯ濃度が検出されるが、このとき、排気トップ８側の暖かい排気ガスと給湯器の吸気部30から給湯器内に送り込まれる冷たい空気との温度差により、ＣＯセンサ９の上方側の収容室14の内壁に結露が生じたとしても、この結露水は、図２の矢印に示すように、斜面10を伝わり、鍔部18を伝わり、収容室14の外側の板部31側に流れる。そして、この板部31は熱交換器22側からの熱により温度が高くなっているために、例えば板部31の斜線部分Ｈに流れ落ちた結露水は板部31の熱により蒸発し、水蒸気となって排気ガスと共に給湯器の外部に排出される。
【００１６】
本実施例の排気ガスセンサの収容部構造によれば、上記動作により、ＣＯセンサ９の上方側の収容室14の内壁に結露が発生したとしても、結露水がＣＯセンサ９側に滴下することはないために、結露水がＣＯセンサ側に滴下してＣＯセンサ９の比較素子４や検出素子５や温度検出素子12に付着することによりＣＯセンサ９が誤動作するといったことを防ぐことができる。また、図６に示した給湯器と同様に、排気ガスの流れによるＣＯセンサ９の誤動作が生じることもないため、ＣＯセンサ９は排気ガス中のＣＯ濃度を常に適切に検出することが可能となり、それにより給湯器の安全動作も常に適切に行えるようになる。
【００１７】
図３には、本発明の燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造の第２の実施例を備えた別の給湯器のＣＯセンサ収容部周辺が示されており、この給湯器は図１に示した給湯器とほぼ同様に構成されている。本実施例が第１の実施例と異なる特徴的なことは、ＣＯセンサ９の収容室14の天井室壁15とＣＯセンサ９との間に斜面10が形成されており、この斜面10と収容室14の天井室壁15との間には空気層32が形成されていることである。
【００１８】
本実施例も上記第１の実施例と同様にＣＯセンサ９の上方側の収容室14の内壁に結露が発生したときには、結露水は図の矢印に示すように斜面10を伝わり、鍔部18を伝わり、排気トップ８の板部31に流れるために、結露水がＣＯセンサ９側に滴下することはなく、上記第１の実施例と同様の効果を奏することができる。また、本実施例では、収容室14の天井内壁15と斜面10との間に空気層32が形成されているために、空気層32により収容室14の内壁側と外壁側の温度差を緩和することが可能となり、収容室14の内壁に結露を発生しにくくすることができる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記第１の実施例では、斜面10は収容室14の入口側に傾けて設け、上記第２の実施例では斜面10は収容室14の中央側から両方の側面側に傾けて設けたが、斜面10の傾斜の向きや角度は特に限定されるものではなく、結露水がＣＯセンサ９側に滴下することを防止できるように適宜設定されるものである。
【００２０】
また、例えば、図１の一点鎖線に示すような外枠19を排気トップ８の隅部空間13の外側に設けて本発明を構成しても構わない。このように、隅部空間13の外側に外枠19を設ければ、収容室14の外周側と外枠19との間に空気層が形成され、収容室14の内壁に結露を発生しにくくすることができる。
【００２１】
さらに、上記第１の実施例のように、収容室14の天井室壁15を斜面に形成し、かつ、その天井室壁15とＣＯセンサ９との間にも斜面を形成しても構わない。
【００２２】
さらに、上記実施例では、いずれも矩形状の穴部16を中央側に形成した鍔部18を設けて形成したが、穴部16の形状は必ずしも矩形状とするとは限らず、円形状等の他の形状のものとしてもよく、また、穴部16は必ずしも中央側に形成されていなくとも構わないし、穴部16は複数形成されていても構わない。
【００２３】
さらに、上記実施例では、いずれもＣＯセンサ９が収容されている隅部空間13は、鍔部18により仕切られた箱状の収容室14内に形成されていたが、隅部空間13は必ずしも収容室14内に形成されているとは限らず、排気ガスの流れを避けられれば、鍔部18を省略しても構わない。
【００２４】
さらに、上記実施例では、排気ガス中のＣＯ濃度を検出する排気ガスセンサとして、ＣＯ濃度を直接検出するＣＯセンサ９を設けたが、排気ガスセンサは排気ガス中のＣＯ濃度を検出できるセンサであればよく、例えば排気ガス中の酸素濃度（Ｏ2 濃度）を検出し、検出した酸素濃度に基づいて排気ガス中のＣＯ濃度を検出するセンサとしても構わない。
【００２５】
さらに、本発明の燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造は、上記実施例のように給湯器にのみ適用されるとは限らず、本発明は、風呂釜や暖房機、ガスや石油（灯油）ファンヒータやコンロ等の様々な燃焼装置に適用されるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ガスセンサは燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップの隅部空間内に収容されており、排気ガスセンサが排気ガスの速い流れを受けて誤動作することを防ぐことが可能となり、しかも、排気ガスセンサの上方側には結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防止する斜面が設けられているために、たとえ排気ガスセンサの上方側に結露が発生したとしても、その結露水が排気ガスセンサ側に滴下することを防ぐことが可能となり、結露水の滴下により排気ガスセンサが誤動作することも防止することができる。そのため、排気ガスセンサは、誤動作することなく常に適切に排気ガス中のＣＯ濃度を検出することができるようになる。
【００２７】
また、排気ガスセンサが収容されている隅部空間が箱状の収容室内に形成されている本発明によれば、排気ガスセンサが排気ガスの流れにより影響を受けることをより確実に防ぐことが可能となり、収容室の天井室壁と排気ガスセンサとの間に斜面が形成されている本発明によれば、天井室壁と斜面との間に空気層が形成されるために、天井室壁側に結露を発生しにくくすることも可能となる。また、収容室の天井室壁が斜面に形成されている本発明においても、例えば天井室壁の外周側に外枠を設ける等して空気層を形成すれば、同様に結露を発生しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造の第１の実施例を備えた給湯器の排気トップ側を示す要部構成図である。
【図２】上記実施例の動作を示す説明図である。
【図３】本発明の燃焼装置の排気ガスセンサの収容部構造の第２の実施例のＣＯセンサ収容室周辺の構成と第２の実施例の動作を共に示す説明図である。
【図４】ＣＯセンサの一例を示す説明図である。
【図５】図４に示したＣＯセンサの分解説明図である。
【図６】本出願人が以前に提案しているＣＯセンサを備えた燃焼装置（給湯器）を示す説明図である。
【符号の説明】
９  ＣＯセンサ
10  斜面
13  隅部空間
14  収容室
15  天井室壁
18  鍔部
32  空気層
【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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