(57)【要約】【課題】微少な燃焼排気の漏れをも検知可能な排気漏れ検知手段を備えた安全性の高い強制給排気式の温風暖房機を提供する。【解決手段】室内空気を吸引する吸気口(13)と、温風を吹出す吹出口(20)が設けられた器具本体(1)に、壁(3)を貫通して屋外に開放する給排気管(11)(12)が接続され、器具本体(1)内には、ガスバーナ(2)と、熱交換器(15)と、給気管(12)から屋外空気を吸引しガスバーナに供給する燃焼ファン(21)と、吸気口(13)から器具本体(1)内に取り込んだ室内空気を熱交換器(15)で熱交換した後に温風として吹出口(20)から室内に吹出させる対流ファン(22)を具備し、燃焼排気は排気管(11)を介して屋外に排気する強制給排気式の温風暖房機に関し、燃焼排気の室内への漏れを検知する排気漏れ検知手段として、ＮＯｘセンサ(5)を吸気口(13)の近傍に設けたこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気を取り入れる吸気口と、温風を吹き出す吹出口が設けられた器具本体に、壁を貫通して屋外に開放する給排気管が接続され、
前記器具本体内には、
ガスバーナと、前記ガスバーナの燃焼により生じる燃焼排気と前記室内空気とを熱交換する熱交換器と、前記給気管を介して屋外空気を吸引し前記ガスバーナに供給する燃焼ファンと、前記吸気口から前記器具本体内に取り込んだ室内空気を前記熱交換器で熱交換された後に温風として吹出口から室内に吹き出させる対流ファンとが備えられ、
熱交換された後の燃焼排気は前記排気管を介して屋外に排気される強制給排気式の温風暖房機において、
熱交換器や排気管等からの燃焼排気の漏れを検知する排気漏れ検知手段として、ＮＯｘセンサを、前記吸気口の近傍に設けた強制給排気式の温風暖房機。
【請求項２】
請求項１に記載の強制給排気式の温風暖房機において、前記ガスバーナの燃焼運転中に前記ＮＯｘセンサが基準値以上のＮＯｘ濃度を検知したとき前記ガスバーナの燃焼を停止させ、燃焼停止中にＮＯｘセンサのＮＯｘ濃度を再度測定し、燃焼停止中のＮＯｘ濃度が燃焼中の濃度に比べて低下しない場合にはガスバーナの燃焼を再開させて運転を継続させる制御部を有する強制給排気式の温風暖房機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制給排気式の温風暖房機、特に、温風暖房機からの燃焼排気の漏れを検知する排気漏れ検知手段が搭載されている強制給排気式の温風暖房機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＦＦ式と呼ばれる強制給排気式の温風暖房機は、図４に示すように、室内に設置される器具本体(30)に、給排気管(41)(42)が壁(3)を貫通して接続されており、給排気管(41)(42)の給排気口(31)(32)は屋外に開放されている。器具本体(30)内に設けられている燃焼筒(34)の下部には、ガスバーナ(302)と、ガスバーナ(302)に燃焼用空気を送る燃焼ファン(321)とが配設されている。
燃焼ファン(321)の作動によって、屋外の空気が給気口(31)から取り込まれ、給気管(41)を通って、燃焼用空気としてガスバーナ(302)に供給される。
【０００３】
ガスバーナ(302)の燃焼で発生した燃焼排気は、燃焼筒(34)内を上昇し、熱交換器(35)で、吸気口(33)から器具本体(30)内に取り込まれた室内空気と熱交換させられた後、温度降下された燃焼排気は、排気管(42)を通って排気口(32)から屋外に排気される。前記熱交換にて温度上昇させられた室内空気は、器具本体(30)の前面に設けられている吹出口(320)から温風として室内に吹き出される。この吹出口(320)からの温風の吹き出しと吸気口(33)からの室内空気の器具本体(30)への取り込みは、対流ファン(322)によって繰り返し行われ、室内の空気は器具本体(30)を介して循環するに従って暖められる。
【０００４】
上記したような従来の強制給排気式の温風暖房機には、器具本体(30)内、或いは、排気管(42)の接続部近傍の所定位置等に、異常燃焼時の燃焼排気の室内への漏れを検知する排気漏れ検知手段として、ＣＯセンサ(4)が備えられている。ＣＯセンサ(4)が反応した時点で、熱交換器(35)や排気管(42)等から未燃ガスを含む燃焼排気が漏れていると判断されて、燃焼ファン(321)や対流ファン(322)が停止すると共にガス通路に設けられている電磁弁等が閉弁し、ガスバーナ(302)の燃焼が停止するように制御されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したようなＣＯセンサ(4)は、排気管(42)の継ぎ目が大きく外れたり、熱交換器(35)に大きな穴が開いたりして、正常な燃焼ができない異常燃焼となり、高濃度の一酸化炭素が発生した場合に反応するものであって、正常燃焼における排気管からの漏れ等、高濃度の一酸化炭素が発生しない程度の燃焼排気の微少な漏れは検知することができない。
【０００７】
燃焼排気を室内に排出させる形式の開放型暖房器具の場合には、使用中の定期的な換気を促しているが、上記したようなＦＦ式の温風暖房機では、正常時には、燃焼排気は排気管(42)を通って排気口(32)から屋外に排出されるため、定期的な換気を必要としない。そのため、排気管(42)や熱交換器(35)から燃焼排気が漏れていてもそれが微少であるうちは漏れに気づかず、そのまま使用を継続し、室内空気を汚染させてしまう不都合がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常燃焼に至る前の、微少な燃焼排気の漏れを検知することができる排気漏れ検知手段を備えた安全性の高い強制給排気式の温風暖房機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために講じた本発明は、
室内空気を取り入れる吸気口と、温風を吹き出す吹出口が設けられた器具本体に、壁を貫通して屋外に開放する給排気管が接続され、
前記器具本体内には、
ガスバーナと、前記ガスバーナの燃焼により生じる燃焼排気と前記室内空気とを熱交換する熱交換器と、前記給気管を介して屋外空気を吸引し前記ガスバーナに供給する燃焼ファンと、前記吸気口から前記器具本体内に取り込んだ室内空気を前記熱交換器で熱交換された後に温風として吹出口から室内に吹き出させる対流ファンとが備えられ、
熱交換された後の燃焼排気は前記排気管を介して屋外に排気される強制給排気式の温風暖房機において、
熱交換器や排気管等からの燃焼排気の漏れを検知する排気漏れ検知手段として、ＮＯｘセンサを、前記吸気口の近傍に設けた強制給排気式の温風暖房機である。
【００１０】
上記手段は次のように作用する。
燃焼ファンの作動により、屋外空気が給気管を介して器具本体内のガスバーナに供給され、ガスバーナが燃焼すると燃焼排気が発生する。燃焼排気には一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の有害物質が含まれるが、正常な燃焼状態では、この燃焼排気は熱交換器にて、吸気口から器具本体内に取り込まれた室内空気と熱交換された後、全て排気管を介して屋外へ排出される。
前記熱交換器の劣化や損傷等により燃焼排気が器具本体内に漏れ出た場合、前記燃焼排気は、対流ファンによって、器具本体の吹出口から温風と共に室内に吹き出されるが、その一部は室内空気と共に吸気口から再び器具本体内に取り込まれる。
【００１１】
ＮＯｘセンサは、吸気口の近傍の所定位置に設けられているから、熱交換器から漏れ出て室内に排出された燃焼排気、又は、器具本体外の排気管から室内に漏れ出た燃焼排気が、吸気口から器具本体内に取り込まれる際に、ＮＯｘセンサによる燃焼排気中の窒素酸化物の検知が可能となるから、室内への燃焼排気の漏れを確実に察知することができる。
従来搭載されていたＣＯセンサでは、多量の燃焼排気が漏れてガスバーナが異常燃焼に至り、200〜300ppmの高濃度のＣＯが発生して初めて確実に検知可能であったが、燃焼排気に含まれるＮＯｘ濃度はＣＯ濃度に比べて高く、さらに、ＮＯｘセンサは、ＣＯセンサに比べて応答性に優れ低濃度の窒素酸化物でも精度良く検知可能であるから、微少な燃焼排気の漏れにも迅速に反応し、ＮＯｘを検知することができる。これにより、異常燃焼に至る前に燃焼排気が室内に漏れていることを認知することができる。
【００１２】
上記強制給排気式の温風暖房機において、好ましくは、前記ガスバーナの燃焼運転中に前記ＮＯｘセンサが基準値以上のＮＯｘ濃度を検知したとき前記ガスバーナの燃焼を停止させ、燃焼停止中にＮＯｘセンサのＮＯｘ濃度を再度測定し、燃焼停止中のＮＯｘ濃度が燃焼中の濃度に比べて低下しない場合にはガスバーナの燃焼を再開させて運転を継続させる制御部を有する。
【００１３】
ＮＯｘセンサは低濃度のＮＯｘでも検知可能であるから、同室内にて当該暖房機と同時に他の燃焼装置を使用している場合、他の燃焼装置から排出された燃焼排気内のＮＯｘに反応して、誤検知する恐れがある。
このため、上記強制給排気式の温風暖房機では、ＮＯｘセンサで検知されたＮＯｘ濃度が基準値以上となると、一旦ガスバーナの燃焼を停止させる。これにより、当該暖房機からは燃焼排気が排出されないため、当該暖房機から排出された燃焼排気に起因している場合、ＮＯｘ濃度は低下し、他の燃焼装置から排出された燃焼排気に起因している場合、ＮＯｘ濃度は変化しない。
従って、当該暖房機の燃焼停止前のＮＯｘ濃度と燃焼停止中のＮＯｘ濃度とを比較すれば、基準値以上のＮＯｘ濃度が当該暖房機の燃焼排気に起因するものかどうか判定することができるから、ガスバーナの運転を継続させるかどうかを確実に判断することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、従来のＣＯセンサでは、異常燃焼に至って高濃度の一酸化炭素が発生した場合でないと燃焼排気の漏れを検知できなかったが、低濃度のＮＯｘでも精度良く検知可能であるＮＯｘセンサを搭載することにより、異常燃焼に至る前の燃焼排気の微少な漏れにもＮＯｘセンサが迅速に且つ確実に検知することができるから、器具本体内の不具合に逸早く気付くことができる。よって、安全性の高い強制給排気式の温風暖房機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における強制給排気式の温風暖房機の側面側の内部構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における強制給排気式の温風暖房機の正面側の内部構造を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における強制給排気式の温風暖房機の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】従来の強制給排気式の温風暖房機の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る温風暖房機を側方から見た場合の内部構造の概略図であり、図２は同温風暖房機を正面から見た場合の内部構造の概略図である。
図１に示すように、本実施形態の温風暖房機は、ＦＦ式のガス温風暖房機であり、室内に配置される器具本体(1)は、家屋の壁(3)に近接して置かれ、器具本体(1)の背面上部には室内空気を取込む吸気口(13)が形成されており、前面下部には器具本体(1)内で加熱された温風を室内に吹き出させる吹出口(20)が形成されている。
【００１７】
器具本体(1)内には、送風路(10)を構成する送風筒(100)が設けられてあり、送風筒(100)内には、吸気口(13)、送風路(10)さらには吹出口(20)を介して室内空気を循環させる一対の対流ファン(22)と、送風路(10)を流れる空気を加熱する燃焼筒(14)が設けられている。
吸気口(13)は、図２に示すように、左右に２つ並んで形成されてあり、その各々に、埃の侵入を防止するフィルタ(23)が装着されている。
一対の対流ファン(22)はシロッコファンであり、中央に設けられたファンモータ(22a)によって回転駆動させられ、吸気口(13)から器具本体(1)内に取り込まれた空気は、対流ファン(22)の側方（図２の左右方向）から吸引された後、送風筒(100)内の送風路(10)に向かって送り出される。
【００１８】
燃焼筒(14)内には、ガスバーナ(2)と、その上方に、主熱交換器(15a)と副熱交換器(15b)とからなる熱交換器(15)が備えられる。また、燃焼筒(14)には、ガスバーナ(2)に燃焼用空気を供給する給気管(12)が接続されると共に、燃焼筒(14)内の燃焼排気を排出させる排気管(11)が熱交換器(15)の副熱交換器(15b)を介して接続されている。これら給気管(12)及び排気管(11)は、器具本体(1)の外部に延設され、同軸の二重構造となって屋外に導出されている。また、給気管(12)には燃焼筒(14)内のガスバーナ(2)に燃焼用空気を強制的に供給するための燃焼ファン(21)が設けられている。なお、該燃焼ファン(21)は、ファンモータ(21a)によって回転駆動するように設定されたシロッコファンとする。
【００１９】
ガスバーナ(2)の上流端はガス供給管(24)に接続され、ガス供給管(24)から供給される燃料ガスを給気管(12)から燃焼筒(14)内のガスバーナ(2)に導入される燃焼用空気と混合し、その混合気を燃焼させるようにしている。
そして、燃焼筒(14)には、ガスバーナ(2)の点火を行うための点火電極(16)と、ガスバーナ(2)の不着火や失火の有無を検知するためのフレームロッド(17)とが配設されている。
【００２０】
ガス供給管(24)には、図２に示すように、元電磁弁(51)、温調電磁弁(52)及び比例弁(53)が介設されている。元電磁弁(51)及び温調電磁弁(52)は、通電により開弁し、開弁状態では燃料ガスをガス供給管(24)からガスバーナ(2)へ送り、通電が停止された閉弁状態では燃料ガスのガス供給管(24)を遮断する。比例弁(53)は、通電電流量に比例して弁の開度が増大し、ガスバーナ(2)への燃料ガスの供給量を調節する。
【００２１】
また、図２に示すように、器具本体(1)には、室内の温度を検知する室温サーミスタ(27)が設けられ、送風路(10)を構成している送風筒(100)には２つの温度ヒューズ(28)が取付けられている。
【００２２】
器具本体(1)の上面には、点火・消火等の各種運転スイッチが備えられた表示操作部(25)が設けられており、表示操作部(25)の操作に応じた各部の動作は、制御部(26)によって制御される。
【００２３】
表示操作部(25)にて運転スイッチが入ると、制御部(26)からの指令によって、ファンモータ(21a)が駆動して燃焼ファン(21)が回転すると共に、元電磁弁(51)、温調電磁弁(52)及び比例弁(53)が開弁し、点火電極(16)に通電する。これによって、ガスバーナ(2)が点火し、フレームロッド(17)で炎が検知されると、燃焼運転が開始する。
また、ファンモータ(22a)の駆動により回転する対流ファン(22)によって、室内空気が吸気口(13)を介して器具本体(1)内の送風路(10)内に送り込まれると共に、燃焼筒(14)内の熱交換器(15)で熱交換されることによって加熱され、温風となって吹出口(20)から室内へ吹き出される。吹出口(20)から室内へ吹き出された温風は、再度、吸気口(13)から器具本体(1)内に取り込まれて再加熱された後、吹出口(20)から吹き出される。このように、室内空気は、器具本体(1)内を介して循環加熱され、室温サーミスタ(27)の検知する温度が設定された温度に達するまで各部の動作は継続する。
【００２４】
そして、熱交換器(15)内にて温度降下された燃焼排気は、排気管(11)を通って排気口(11a)から屋外に排気される。
【００２５】
器具本体(1)内で発生する燃焼排気は、上述したように、排気管(11)を通って屋外に排出されるため器具に不具合がなければ室内に漏れることはないが、熱交換器(15)や排気管(11)に損傷や異常が生じた場合、室内に漏出されることがある。これを検知するために、吸気口(13)の近傍に位置する送風筒(100)の所定位置に、排気漏れ検知手段として、窒素酸化物を検知するＮＯｘセンサ(5)が設けられている。
室内空気に燃焼排気が漏出されている場合には、一旦吹出口(20)から室内に吹き出された空気が吸気口(13)から器具本体(1)内に取り込まれる際に、ＮＯｘセンサ(5)が窒素酸化物を検知するため、室内に燃焼排気が漏れていることを認知することができる。
【００２６】
ＮＯｘセンサとしては、車載用のものや、ガレージ・パーキング用のもの等、数ｐｐｍのＮＯｘ濃度でも検知可能なものが採用可能である。
この種のＮＯｘセンサでは、低濃度のＮＯｘにも迅速に反応することから、たとえば、器具本体(1)以外の燃焼装置から排出されたＮＯｘにも応答してしまう恐れがある。
このため、本実施の形態の温風暖房機における制御部(26)は、器具本体(1)に搭載させたＮＯｘセンサ(5)が器具本体(1)から排出されたＮＯｘに反応したことを確認した上で、ガスバーナ(2)の燃焼を継続、或いは、停止する制御構成を有する。
図３は、制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
使用者が表示操作部(25)の運転スイッチをＯＮにすると、ステップＳ１にて、各所の負荷・回路に問題がないかが確認され、回路等に異常が認められれば、ステップＳ５にて、制御部(26)でエラー停止と判断される。
ステップＳ１で各所の負荷・回路が正常であると確認されると、ステップＳ２に進んで、ファンモータ(21a)を駆動させて燃焼ファン(21)を回転させると共に、各電磁弁(51)(52)、比例弁(53)を開弁させ、さらには、イグナイタから点火電極(16)に通電させてガスバーナ(2)を点火させ、燃焼運転が開始される。
これに続いて、ステップＳ３にて、室温サーミスタ(27)による温調が開始すると共に、ステップＳ４にて、ファンモータ(22a)が駆動して対流ファン(22)が回転することにより、器具本体(1)内で生成される温風が吹出口(20)から室内へ放出されると同時に、吸気口(13)から室内空気が器具本体(1)内に取り込まれることとなり、室内空気が器具本体(1)を介して循環加熱される。
【００２８】
室内空気の循環中に、ステップＳ６にて、ＮＯｘセンサ(5)が基準値を超えたか否かの判定が行われ、基準値を超えたと判定された場合、次のステップＳ７に進んで、室温サーミスタ(27)による温調を一旦停止すると共に、ステップＳ８にて、各電磁弁(51)(52)、比例弁(53)を閉弁させて、ガスバーナ(2)の燃焼を停止する。これに伴い、燃焼ファン(21)の回転は停止される。
【００２９】
ガスバーナ(2)の燃焼が停止されると、燃焼排気の排出も停止されるから、器具本体(1)から室内に漏出される燃焼排気量が低下し、それに伴って、ＮＯｘセンサ(5)が検知するＮＯｘ値（濃度）は低下するはずである。
そこで、ステップＳ９にて、再度、ＮＯｘセンサ(5)による窒素酸化物の濃度を検知する。約３０秒間検知し、ガスバーナ(2)の燃焼停止中に、ＮＯｘセンサ(5)によって検知されるＮＯｘ値が、ステップＳ６で検知したＮＯｘ値に比べて変化がない、すなわち、ＮＯｘ値が低下しない場合は、ＮＯｘセンサ(5)は、当該温風暖房機としての器具本体(1)から漏れた燃焼排気に反応したのではなく、同室に設置されている他の燃焼装置から排出された燃焼排気に反応したと判断できる。これにより、器具本体(1)からの吹き出される温風中には窒素酸化物は少ないと考えられるから、ステップＳ１０に進み、ファンモータ(21a)が再駆動されて燃焼ファン(21)の回転が再開し、各電磁弁(51)(52)、比例弁(53)が開弁すると同時に、イグナイタから点火電極(16)に通電されることによりガスバーナ(2)の燃焼運転が再開され、ステップＳ１１で、室温サーミスタ(27)の検知する温度が設定温度に達するまで室内空気が循環加熱される。
【００３０】
ステップＳ９にて、ＮＯｘセンサ(5)が検知するＮＯｘ値が低下する場合は、ステップＳ６で検知されたＮＯｘ値は、当該温風暖房機としての器具本体(1)から漏れた燃焼排気に起因すると考えられるから、ステップＳ１２に進み、排気漏れ異常と判断され、制御部(26)からの指令により、各部の駆動はエラー停止させられる。
【００３１】
排気漏れ検知手段として従来設置されていたＣＯセンサでは、ガスバーナ(2)が異常燃焼となり、高濃度の一酸化炭素が発生して初めてＣＯを検知可能であったが、ＮＯｘセンサ(5)では微少な窒素酸化物にも反応する上に、ＦＦ式暖房機にて生成される燃焼排気中に含有されるＮＯｘ濃度はＣＯ濃度よりも多いため、ＮＯｘセンサは微少な燃焼排気の漏れにも迅速に反応する。このように、高濃度の一酸化炭素が発生する異常燃焼となる前に、器具を停止することができるから、一層安全性の高い温風暖房機を提供することが可能となる。
【００３２】
なお、ＮＯｘセンサ(5)は、器具本体(1)の背面に設けても良い。
この場合、器具本体(1)の外の排気管(11)に損傷や異常が生じると、燃焼排気が漏出した箇所とＮＯｘセンサ(5)の位置が近いので、より早く燃焼排気の漏出を認知することができる。
【符号の説明】
【００３３】
・  ・・・・・・器具本体
(11)・・・・・・・排気管
(12)・・・・・・・給気管
(13)・・・・・・・吸気口
(15)・・・・・・・熱交換器
(2) ・・・・・・・ガスバーナ
(20)・・・・・・・吹出口
(21)・・・・・・・燃焼ファン
(22)・・・・・・・対流ファン
(5) ・・・・・・・ＮＯｘ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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