(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナを有する燃焼部と、該燃焼部の上方に設けられて前記燃焼部からの燃焼排気ガスを混合する排気混合室と、該排気混合室内の燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段とを備える燃焼装置において、
前記排気混合室は、その底面の一部に開設された排気入口と、上面の一部における前記排気入口の上方への投影面と異なる位置に開設された排気出口と、前記排気入口から上昇して上面に突き当たった燃焼排気ガスを、排気出口の下方位置に向かって案内する排気案内部材とを備え、
前記一酸化炭素検出手段は、排気案内部材に沿って下降した後に前記排気出口へ向かって上昇する燃焼排気ガスが当接する位置に設けられていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記排気案内部材は、前記排気混合室の上面から次第に離反しつつ下方に傾斜する傾斜面により燃焼排気ガスを排気出口の下方位置に案内することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出可能な燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器等の燃焼装置では、バーナの不完全燃焼対策として、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段を排気流路内に設け、検出された一酸化炭素濃度が所定の基準値を超えたとき、不完全燃焼状態になったと判断して、燃焼を停止するようにしている。
【０００３】
ところで、この種の燃焼装置の燃焼排気ガスにおいては、一酸化炭素濃度の分布が均一でない場合がある。そこで、従来、燃焼部からの燃焼排気ガスを排気混合室を介して排気筒に排出するようにし、排気混合室に、放射状に配設した複数のブレードからなる旋回羽根を設け、排気混合室の出口近傍に一酸化炭素検出手段を配置したものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
このものでは、燃焼部から排気混合室に導入された燃焼排気ガスは、旋回羽根に沿って旋回して撹拌混合される。これにより、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度が均一に混合され、混合後の燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度が出口近傍の一酸化炭素検出手段で検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−９６７４１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、放射状に配設した複数のブレードからなる旋回羽根を排気混合室内に設けると、排気混合室をコンパクトに形成することができず、燃焼装置が大型化する。
【０００７】
また、旋回羽根によって排気抵抗が増加するだけでなく、燃焼排気ガスを確実に旋回させるためには、排気混合室に導入する燃焼排気ガスに十分な流速が必要となる。そのため、燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼ファンの能力を高くすることが必要になり、送風音による騒音の増加を招く。
【０００８】
本発明は、上記の不都合に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で排気混合室をコンパクトに形成することができ、排気抵抗を殆ど増加させることなく燃焼排気ガス中の一酸化炭素を確実に混合して、一酸化炭素検出手段による一酸化炭素濃度の検出精度の高い燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明は、バーナを有する燃焼部と、該燃焼部の上方に設けられて前記燃焼部からの燃焼排気ガスを混合する排気混合室と、該排気混合室内の燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段とを備える燃焼装置において、前記排気混合室は、その底面の一部に開設された排気入口と、上面の一部における前記排気入口の上方への投影面と異なる位置に開設された排気出口と、前記排気入口から上昇して上面に突き当たった燃焼排気ガスを、排気出口の下方位置に向かって案内する排気案内部材とを備え、前記一酸化炭素検出手段は、排気案内部材に沿って下降した後に前記排気出口へ向かって上昇する燃焼排気ガスが当接する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、排気混合室の底面に設けた排気入口から排気混合室の内部に流入した燃焼排気ガスは、排気入口から上昇して排気混合室の上面に突き当たった後、排気出口の方向へ向かう。このとき、排気出口は、排気入口の上方への投影面と異なる位置に設けられていることにより、排気入口から流入した燃焼排気ガスの排気出口への直接的な流れが抑制される。
【００１１】
排気混合室の上面に突き当たった燃焼排気ガスは、排気混合室の上面に沿って横方向に移動して排気出口へ向かう。排気混合室の上面に沿って横方向に移動した燃焼排気ガスは排気案内部材に接し、排気案内部材の案内により排気出口の下方位置に向かう流れを形成する。排気案内部材により排気出口の下方位置に案内された燃焼排気ガスは、排気混合室の内部で燃焼排気ガスの複数方向の流れ同士が接触して乱流になる。
【００１２】
そして、このような乱流により、燃焼排気ガスが十分に攪拌混合され、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度分布が均一化されて排気出口へと向かう。このとき、一酸化炭素検出手段は、排気案内部材に沿って下降した後に排気出口へ向かって上昇する燃焼排気ガスが当接する位置に設けられているので、一酸化炭素濃度分布が均一化された燃焼排気ガスから一酸化炭素濃度を検出する。
【００１３】
以上のように、本発明の燃焼装置によれば、前記排気混合室に排気案内部材を設けるという簡単な構造であることにより、排気抵抗を殆ど増加させることなく燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度分布を確実に均一化することができ、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を精度良く検出することができる。従って、排気混合室をコンパクトに形成することができてコスト増加も抑えることができ、更に、排気抵抗の増加も少ないから燃焼ファンの送風音による騒音も低減することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記排気案内部材は、前記排気混合室の上面から次第に離反しつつ下方に傾斜する傾斜面により燃焼排気ガスを排気出口の下方位置に案内することが好ましい。これによれば、排気案内部材に接する燃焼排気ガスが傾斜面に沿って円滑に案内されるので、燃焼排気ガスの流動抵抗を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の燃焼装置の概略構成を示す側面図。
【図２】本実施形態の排気混合室の説明的平面図。
【図３】図２のIII−III線断面説明図。
【図４】図２のIV−IV線断面説明図。
【図５】本実施形態における一酸化炭素濃度の検出結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の燃焼装置１は給湯器であり、図１に示すように、外装ケース２内に収容された燃焼部３を備えている。燃焼部３は、複数のバーナ４と、バーナ４を収納した燃焼筐５と、燃焼筐５の上方に配設された熱交換器６とで構成されている。また、燃焼筐５の下方にはバーナ４に燃焼用空気を供給する燃焼ファン７が設けられている。
【００１７】
熱交換器６には上流側に入水管８が接続され、下流側に給湯管９が接続されている。入水管８は、図示しない水道管に接続されており、給湯管９は図示しないカラン等に接続されている。これにより、前記水道管から入水管８に供給された水は、熱交換器６においてバーナ４の燃焼排気ガスにより加熱され、前記給湯管９を介してカランから給湯される。
【００１８】
熱交換器６の上部には、排気混合室１０を介して排気筒１１が連結されている。バーナ４の燃焼排気ガスは、熱交換器６を経て排気混合室１０に入り、排気混合室１０から排気筒１１に流れて外部に放出される。
【００１９】
図２に示すように、排気混合室１０は、平面視方形の箱体により構成されている。図２及び図３に示すように、排気混合室１０の底面となる熱交換器６の上端の排気シール板１２には、排気入口１３が開設されている。排気混合室１０の上面となる上壁部１４には、排気筒１１を接続する排気出口１５が開設されている。
【００２０】
排気入口１３は方形の開口であり、熱交換器６を通過した燃焼排気ガスを排気混合室１０内に導入する。排気出口１５は円形の開口であり、排気混合室１０の上壁部１４のうち、排気入口１３の上方への投影面と異なる位置に設けられている。
【００２１】
図３に示すように、排気混合室１０の内部には、その上壁部１４から斜め下方に張り出す排気案内板１６（排気案内部材）が設けられている。排気案内板１６は、斜め下方に傾斜する姿勢（本実施形態においては、垂直に対して約４５°傾斜させた姿勢）で設けられ、これによって、排気入口１３側の面が排気混合室１０の上壁部１４から次第に離反しつつ下方に傾斜する傾斜面となっている。
【００２２】
また、排気混合室１０においては、排気入口１３の上方に位置する上壁部１４の一側半部が、排気出口１５に向かって次第に上昇する傾斜部１４ａとされている。排気混合室１０の上壁部１４の一側半部を傾斜部１４ａとすることで、排気入口１３側の排気混合室１０の高さ寸法を比較的小さくすることができ、排気混合室１０がコンパクトになる。
【００２３】
図４に示すように、排気混合室１０には、燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段１７が設けられている。一酸化炭素検出手段１７は、排気採取パイプ１８と、排気採取パイプ１８に連設された排気溜めボックス１９と、排気溜めボックス１９に収納したＣＯセンサ２０とで構成されている。そして、排気採取パイプ１８は、排気混合室１０の上壁部１４寄りの位置で排気出口１５を横切るようにして延びている。
【００２４】
排気採取パイプ１８には、複数の通気孔２１が形成されており、通気孔２１から流入した燃焼排気ガスが排気溜めボックス１９に流れ、排気溜めボックス１９に溜まった燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度がＣＯセンサ２０で検出される。
【００２５】
ＣＯセンサ２０は図示しないコントローラに電気的に接続されており、ＣＯセンサ２０により検出された燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度が所定の基準値を超えたとき、コントローラが不完全燃焼状態になったと判断してバーナ４の燃焼を停止させる。
【００２６】
燃焼排気ガス中の一酸化炭素は、例えば、各バーナ４の燃焼度合いの違いや、燃焼筐５の内部への異物の侵入、或いは、バーナ４の一部炎孔が目詰まりを起こす等により、濃度分布が不均一となることがある。そこで、本実施形態の燃焼装置１では、排気混合室１０内で燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を十分に混合させ、一酸化炭素濃度分布を均一化した後にＣＯセンサ２０による一酸化炭素濃度の検出が行われるようにしている。
【００２７】
次に、排気混合室１０の内部における燃焼排気ガスの流れについて説明する。図３に示すように、排気入口１３から排気混合室１０の内部に流入した燃焼排気ガスは、排気混合室１０の内部を上昇して排気混合室１０の上壁部１４に突き当たる。これによって、燃焼排気ガスは縦方向の流れから上壁部１４に沿った横方向への流れに変換される。このとき、排気入口１３の上方に対向する排気混合室１０の上壁部１４は傾斜部１４ａとされていることにより、燃焼排気ガスの大部分は、その傾斜部１４ａに沿って排気出口１５に向かう流れとなる。一方、それ以外の燃焼排気ガスは、排気混合室１０の周壁内面に沿って下降する流れとなり、これらの流動方向の異なる燃焼排気ガス同士の接触により、燃焼排気ガスに乱流が生じ始める。
【００２８】
なお、排気混合室１０の上壁部１４に傾斜部１４ａが設けられていることにより、燃焼排気ガスに乱流が生じていても傾斜部１４ａに沿って排気出口１５に向かう流れが円滑に形成され、燃焼排気ガスの流動抵抗が低減される。
【００２９】
続いて、横方向の流れとなった燃焼排気ガスは、排気案内板１６に接することにより、排気出口１５の下方位置に向かって下降する流れを形成する。そして、排気案内板１６により案内された燃焼排気ガスの下降方向の流れと、排気入口１３側で乱流が生じつつ排気案内板１６の下方を抜けた燃焼排気ガスの横方向の流れとが接触し、排気出口１５の下方位置において燃焼排気ガスの攪拌混合が行われる。
【００３０】
なお、排気案内板１６は、排気混合室１０の上壁部１４から次第に離反しつつ下方に傾斜する姿勢であることにより、燃焼排気ガスの流れを横方向から下降方向へ円滑に変換することができ、燃焼排気ガスの流動抵抗の増加を抑えることができる。
【００３１】
そして、排気出口１５の下方位置において攪拌混合された燃焼排気ガスは、排気出口１５に向かって上昇する。この燃焼排気ガスが、一酸化炭素検出手段１７の排気採取パイプ１８により採取され、一酸化炭素濃度が検出される。このとき、一酸化炭素検出手段１７の検出対象となる燃焼排気ガスは、排気出口１５の下方位置において一酸化炭素の濃度分布が均一に混合されたものである。従って、排気採取パイプ１８から採取した燃焼排気ガスによってＣＯセンサ２０は精度良く一酸化炭素濃度を検出することができ、不完全燃焼が生じたとき、これを確実に検出できる。
【００３２】
次に、本実施形態の燃焼装置１において、上記構成の排気混合室１０を採用した一酸化炭素濃度の検出試験について説明する。この試験は、燃焼部３の燃焼排気ガスが完全に混合されているときの一酸化炭素濃度(実ＣＯ濃度)と、本実施形態の排気混合室１０の一酸化炭素検出手段１７による一酸化炭素濃度の検出値(センサ検出ＣＯ濃度)とを比較したものである。
【００３３】
この試験において用いた実ＣＯ濃度は、排気出口１５から１ｍ下流の排気筒１１内で一酸化炭素検出手段（前述の一酸化炭素検出手段１７と同一構成のもの）により検出した一酸化炭素濃度であり、この位置で検出した一酸化炭素濃度は、一般に、燃焼部３の燃焼排気ガスが完全に混合されているとみなすことができるものである。
【００３４】
図５は、この試験により得られた結果を示すものであり、実ＣＯ濃度とセンサ検出ＣＯ濃度との関係を表している。図５において、ａ線はセンサ検出ＣＯ濃度が実ＣＯ濃度に一致した理想線であり、ｂ線は給湯能力を最大としたときの検出結果（センサ検出ＣＯ濃度）を示している。そして、図５に示すように、センサ検出ＣＯ濃度が６７ppm、５１０ppm、１２４５ppmのときの夫々の実ＣＯ濃度は５７ppm、５３０ppm、１２４０ppmであった。このことから、本実施形態の燃焼装置１によれば、センサ検出ＣＯ濃度と実ＣＯ濃度との差が極めて小さく、一酸化炭素濃度が高精度に検出されることが明らかである。
【００３５】
また、図示しないが、排気案内板１６を設けていない排気混合室を採用して給湯能力を最小から最大まで段階的に変化させた場合の同様の試験による結果では、実ＣＯ濃度に対するセンサ検出ＣＯ濃度の差が最大２４５ppmであったのに対し、本実施形態の燃焼装置１の給湯能力を最小から最大まで段階的に変化させて同様の試験を行ったところ、実ＣＯ濃度に対するセンサ検出ＣＯ濃度の差が最大４５ppmにとどまった。よって、本実施形態の燃焼装置１においては、排気混合室１０における燃焼排気ガスの混合が良好に行われていることが明らかである。
【００３６】
以上のように、本実施形態の構成によれば、排気混合室１０に排気案内板１６を設けるだけで、燃焼排気ガスの流動抵抗の増加を抑えつつ燃焼排気ガス中の一酸化炭素濃度を均一に分布させることができる。これにより、排気混合室１０をコンパクトに形成することができ、燃焼ファン７の風量を低減して騒音を抑えたうえで、一酸化炭素濃度の検出を高精度に行うことができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、給湯器に本発明を適用した例について説明したが、例えば、給湯用燃焼部と風呂の追焚き用燃焼部とを備える風呂給湯器、或いは、給湯用燃焼部と暖房用燃焼部とを備える給湯暖房熱源機といった所謂複合燃焼装置にも好適に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１…燃焼装置、３…燃焼部、４…バーナ、１０…排気混合室、１３…排気入口、１５…排気出口、１６…排気案内板（排気案内部材）、１７…一酸化炭素検出手段。
【図１】
0005889111.tif 000002
【図２】
0005889111.tif 000003
【図３】
0005889111.tif 000004
【図４】
0005889111.tif 000005
【図５】
0005889111.tif 000006