(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出素子と比較素子を有して構成されるＣＯ検出機構部で検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が前記ＣＯ検出機構部よりも排気ガスの流れの下流側位置に設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成としたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
燃焼ファンからバーナに供給される風量が目標風量となるように燃焼ファンの回転制御を行なう風量制御方式が採用されており、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量はＣＯセンサに設けられた風速検出素子によって検出され、該風速検出素子は燃焼ファンからバーナに供給される風量の検出と、排気ガスの出口への突風による逆風の吹き付け発生の検出との兼用の検出素子として機能していることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成と成し、前記ＣＯセンサは、センサ基台にＣＯガスの濃度を検出するＣＯ検出機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がガス導入部をもつカバーによって覆われている構成と成し、前記カバー内部には、外部の排気ガスを減速して導入する減速導入室と、この減速導入室に導入されたガスを拡散する拡散室とが形成され、拡散室内にＣＯ検出機構部が設けられ、減速導入室内に熱線式の風速検出素子が設けられている燃焼装置。
【請求項４】
燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成と成し、また、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量が目標風量となるように燃焼ファンの回転制御を行なう風量制御方式が採用されており、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量はＣＯセンサに設けられた風速検出素子によって検出され、該風速検出素子は燃焼ファンからバーナに供給される風量の検出と、排気ガスの出口への突風による逆風の吹き付け発生の検出との兼用の検出素子として機能しており、前記ＣＯセンサは、センサ基台にＣＯガスの濃度を検出するＣＯ検出機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がガス導入部をもつカバーによって覆われている構成と成し、前記カバー内部には、外部の排気ガスを減速して導入する減速導入室と、この減速導入室に導入されたガスを拡散する拡散室とが形成され、拡散室内にＣＯ検出機構部が設けられ、減速導入室内に熱線式の風速検出素子が設けられている燃焼装置。
【請求項５】
カバーに設けられるガス導入部は、外部の排気ガスの流れの上流側となる位置に設けられる入口オリフィス孔と、下流側となる位置に設けられる出口オリフィス孔とによって構成され、この入口と出口のオリフィス孔の開口の大きさは前記カバーの外側の排気ガスの流速ＵＯＵＴと入口から出口のオリフィス孔を通るカバー内部の流れの流速ＵＩＮとの比ＵＯＵＴ：ＵＩＮが（１０〜２０）：１となるように設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４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、ＣＯセンサを備えた燃焼装置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）を検出するガス検出センサの一種である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１１および図１２に示されている。これらの図において、センサ基台１の上面（表面側）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が設けられてＣＯ検出機構部３が形成され、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。なお、比較素子４と検出素子５は図１４に示すように、抵抗ブリッジ回路に組み込まれている。
【０００４】
検出素子５は、図１３に示すように、抵抗線として機能する白金線の中央部にコイル形状部分１３を形成し、このコイル形状部分１３を、例えば白金、パラジウム、ロジウム等の適宜の触媒を含有させたセラミック材料で覆ってボール状（球状）に形成したものであり、比較素子４は、同様に、白金線の中央部に形成したコイル形状部分１３を触媒を含有しないセラミック材料により覆ってボール状に形成したものである。
【０００５】
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。
【０００６】
センサ基台１の裏面側には端子ピンの結線パターンが形成された基板が設けられ、この基板の導体結線パターンには燃焼装置のＣＯ安全動作を行う回路等にセンサ信号を出力するためのリード線が接続されるが、これら基板の図示は省略されている。
【０００７】
この種のＣＯセンサの使用時においては、比較素子４および検出素子５はリード線、端子ピン２を介しての通電により約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、触媒による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、接触燃焼反応を起こさない比較素子４との抵抗バランスが崩れ、この抵抗バランスの崩れに応じてＣＯセンサの抵抗ブリッジ回路から取り出される電圧の変化が生じ、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。
【０００８】
図１５は燃焼装置として一般的に知られている給湯器の排気側にＣＯセンサ９を設置したセンサ使用例を示したものである。ＣＯセンサ９は排気トップ８の隅部に形成された排気ガスの流速減速室１７内に設置される。この種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３３の制御により、燃焼室２９内のノズルホルダ２４にガス管２５から燃料ガスが供給され、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、この空気と前記燃料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に流れ、排気ガス中のＣＯ濃度がＣＯセンサ９によって検出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、燃焼運転中は排気ガスのＣＯ濃度が継続的に検出され、ＣＯに対する安全が図られるが、燃焼運転中に、突風が排気ガスの出口に逆風となって吹き付けると、燃焼ファン２３からバーナに供給される風量が低下し、一時的に排気ガス中のＣＯ濃度が増加する。このことにより、給湯器の燃焼系の機構に異常がないにもかかわらず、突風によってＣＯ濃度が一時的に増加して基準濃度を越える毎に、ＣＯの安全動作が働いて燃料供給遮断が行われ、バーナ燃焼が停止してしまうという不都合が起こることとなり、給湯器使用の使い勝手（利便性）が悪いものとなる。
【００１０】
突風によるＣＯ濃度の増大は継続的に続くものではなく、突風が止むと、燃焼ファン２３から正常な風量が供給され、ＣＯが殆ど発生しないクリーンな燃焼に回復する。したがって、突風によるＣＯ濃度の一時的な増加があっても、ＣＯに対する安全性に対しては殆ど問題がなく、燃焼運転をそのまま継続させて利便性を優先させることが望ましい。
【００１１】
しかしながら、器具自身は、ＣＯ濃度の増大が突風によるものなのか、燃焼機構の異常によるものかの区別ができず、ＣＯ濃度が基準濃度を越えたときには一律的に燃焼運転を停止してＣＯ安全動作を行わざるを得なかった。
【００１２】
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、ＣＯ濃度が増大したときに、突風によるものなのか否かを判断するためのＣＯ濃度測定場近傍の風速情報を得ることができる燃焼装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、第１の発明は、燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出素子と比較素子を有して構成されるＣＯ検出機構部で検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が前記ＣＯ検出機構部よりも排気ガスの流れの下流側位置に設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成としたことを特徴として構成されている。
【００１４】
また、第２の発明は、前記第１の発明の構成において、燃焼ファンからバーナに供給される風量が目標風量となるように燃焼ファンの回転制御を行なう風量制御方式が採用されており、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量はＣＯセンサに設けられた風速検出素子によって検出され、該風速検出素子は燃焼ファンからバーナに供給される風量の検出と、排気ガスの出口への突風による逆風の吹き付け発生の検出との兼用の検出素子として機能していることを特徴として構成されている。
【００１５】
さらに第３の発明は、燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成と成し、前記ＣＯセンサは、センサ基台にＣＯガスの濃度を検出するＣＯ検出機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がガス導入部をもつカバーによって覆われている構成と成し、前記カバー内部には、外部の排気ガスを減速して導入する減速導入室と、この減速導入室に導入されたガスを拡散する拡散室とが形成され、拡散室内にＣＯ検出機構部が設けられ、減速導入室内に熱線式の風速検出素子が設けられていることを特徴として構成されている。さらに、第４の発明は、燃焼を行なうバーナと、このバーナへ燃焼の空気を送る燃焼ファンと、排気径路に設けられて排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサと、このＣＯセンサのＣＯ検出濃度が予め与えた基準濃度を越えたときにＣＯ安全動作を行なう手段とを備えた燃焼装置において、前記ＣＯセンサには排気ガスの主流の流速を検出する熱線式の風速検出素子が設けられ、この風速検出素子により検出される流速の減少変化に基いて排気ガスの出口に突風による逆風の吹き付けの発生を検出し、この突風による逆風の吹き付けが検出されたときに前記ＣＯセンサのＣＯ検出濃度が前記基準濃度を越えてもＣＯ安全動作を保留する構成と成し、また、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量が目標風量となるように燃焼ファンの回転制御を行なう風量制御方式が採用されており、前記燃焼ファンからバーナに供給される風量はＣＯセンサに設けられた風速検出素子によって検出され、該風速検出素子は燃焼ファンからバーナに供給される風量の検出と、排気ガスの出口への突風による逆風の吹き付け発生の検出との兼用の検出素子として機能しており、前記ＣＯセンサは、センサ基台にＣＯガスの濃度を検出するＣＯ検出機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がガス導入部をもつカバーによって覆われている構成と成し、前記カバー内部には、外部の排気ガスを減速して導入する減速導入室と、この減速導入室に導入されたガスを拡散する拡散室とが形成され、拡散室内にＣＯ検出機構部が設けられ、減速導入室内に熱線式の風速検出素子が設けられている構成としたことを特徴として構成されている。
【００１６】
さらに第５の発明は、前記第３又は第４の発明の構成のもとで、カバーに設けられるガス導入部は、外部の排気ガスの流れの上流側となる位置に設けられる入口オリフィス孔と、下流側となる位置に設けられる出口オリフィス孔とによって構成され、この入口と出口のオリフィス孔の開口の大きさは前記カバーの外側の排気ガスの流速ＵＯＵＴと入口から出口のオリフィス孔を通るカバー内部の流れの流速ＵＩＮとの比ＵＯＵＴ：ＵＩＮが（１０〜２０）：１となるように設定されていることを特徴として構成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第１の実施形態例の構成説明図である。
【図２】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第２の実施形態例の構成説明図である。
【図３】発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第３の実施形態例を示す構成説明図である。
【図４】同実施形態例における区画壁４０の各種構成例の説明図である。
【図５】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第４の実施形態例を示す構成説明図である。
【図６】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第５の実施形態例を示す構成説明図である。
【図７】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第６の実施形態例を示す構成説明図である。
【図８】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第７の実施形態例を示す構成説明図である。
【図９】本発明の燃焼装置が装備するＣＯセンサの第８の実施形態例を示す構成説明図である。
【図１０】ＣＯセンサを構成するカバーの他の構成例を示す説明図である。
【図１１】従来のＣＯセンサの構成説明図である。
【図１２】図１１に示したＣＯセンサの分解斜視図である。
【図１３】比較素子および検出素子の構成説明図である。
【図１４】ＣＯセンサの一般的な回路図である。
【図１５】ＣＯセンサを装備した給湯器の説明図である。
【図１６】ＣＯセンサの給湯器への他の取り付け例を示す説明図である。
【符号の説明】
３  ＣＯ検出機構部
１２  温度検出素子
３５，３５ａ，３５ｂ  カバー
３６  入口オリフィス孔
３７  出口オリフィス孔
３８  減速導入室
４１  拡散室
５０  風速検出素子
５１  遮熱壁
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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