(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするＣＯセンサ付燃焼装置。
【請求項２】
燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするＣＯセンサ付燃焼装置。
【請求項３】
燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記排気偏向板は前記潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成し、該排気偏向板で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段が設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴とするＣＯセンサ付燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一酸化炭素ガス（ＣＯガス）の濃度を検出する一酸化炭素ガス検出センサ（ＣＯセンサ）を備えたＣＯセンサ付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ＣＯセンサが設けられた燃焼装置があり、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】
図３には、この種のＣＯセンサ付燃焼装置の一例として、従来のＣＯセンサ付給湯器の構成例が示されている。同図において、燃焼室10には給湯燃焼を行うバーナ１が設けられており、バーナ１にはガス管24からの燃料ガスと、バーナ１の下部側に設けられた燃焼ファン23からの燃焼用の空気とが供給されるようになっている。バーナ１の上部側には、バーナ１の燃焼によって加熱される給湯熱交換器３ａが配設されており、給湯熱交換器３ａの入口側18には給水管11が接続されており、給湯熱交換器３ａの出口側19には給湯管12が接続されており、この給湯管12は台所等の所望の給湯場所に導かれている。
【０００４】
また、給湯熱交換器３ａには複数のフィン13が設けられている。その上方側の燃焼排気ガスの排気出口９との間には、排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板８が設けられ、給湯熱交換器３ａから排気出口９に至る空間内に排気偏向板８を挟んで屈曲した排気通路５が形成されている。この排気通路５には、例えばその出口側にＣＯセンサ６が設けられており、前記排気偏向板８によって排気混合が促進された燃焼排気ガスが、同図の矢印Ａに示すように排気通路５を通って混合されて排気出口９から排出されるときに、排気ガスがＣＯセンサ６内に取り込まれ、ＣＯセンサ６によって排気ガス中のＣＯガス濃度が検出されるようになっている。
【０００５】
なお、同図には図示されていないが、前記給湯熱交換器３ａの入口側18には入水温度を検出する入水温度センサが給湯熱交換器３ａの出口側19には出湯温度を検出する出湯温度センサがそれぞれ設けられている。
【０００６】
この種の給湯器には、図示されていない制御装置が設けられており、給湯管12の出口側に設けられている給湯栓（図示せず）が開かれると、給水管11からの給水が給湯熱交換器３ａ内に通され、前記出湯温度センサ（図示せず）によって検出される出湯検出温度が、リモコン（図示せず）等によって設定される給湯設定温度となるように、制御装置による制御に従ってバーナ１の燃焼が行われ、給湯熱交換器３ａが加熱される。また、このとき、ＣＯセンサ６によって排気ガス中のＣＯ濃度の検出が行われ、このＣＯ検出濃度に基づいて前記のような安全動作が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような燃焼装置において、ＣＯセンサ６が設けられているＣＯセンサ設置領域は、給湯熱交換器３ａの上方側の排気通路５内であり、このＣＯセンサ６の設置領域の温度は、例えばバーナ１の燃焼状態等によって大きくばらつき、一般に、60℃〜250 ℃までの範囲内で変わることが知られている。
【０００８】
一方、ＣＯセンサ６は、その感度が温度依存性を有しており、ＣＯ濃度が同じであっても、ＣＯセンサ６の設置領域の温度によってＣＯセンサ出力が大きく異なる。例えば従来の燃焼装置に用いられているＣＯセンサ６の一例として、排気ガス中のＣＯ濃度が3000ppm のときに、そのＣＯセンサ出力が、60℃では約2.8 Ｖであるのに対し、220 ℃では約2.0 Ｖのものがある。
【０００９】
そのため、このような感度の温度依存性を有するＣＯセンサ６を燃焼装置に設けて排気ガス中のＣＯ濃度を検出しようとすると、そのままではＣＯセンサ６によるＣＯ検出濃度の信頼性がないために、例えばＣＯセンサ６の設置領域の温度範囲内の各温度に対応させてＣＯセンサ６のゼロ点補正等を行うことが必要となる。そこで、従来のＣＯセンサ付燃焼装置においては、例えば図４に示すような、ＣＯセンサ６のゼロ点補正を行うための温度補正回路25を備えた回路をＣＯセンサ６に設けており、そのため、従来のＣＯセンサ付燃焼装置におけるＣＯセンサ出力の検出回路構成が複雑化し、ＣＯセンサコストが高くなり、ＣＯセンサ付燃焼装置のコストも高くなってしまうといった問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の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センサのゼロ点補正を行うための回路等を必要とせず、ＣＯセンサ出力の検出回路構成が簡単でコストが安く、かつ、ＣＯセンサの検出出力に基づく安全動作の信頼性が高いＣＯセンサ付燃焼装置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、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１２】
また、第２の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１３】
さらに、第３の発明は、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられており、前記排気偏向板は前記潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成し、該排気偏向板で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段が設けられており、前記潜熱回収用熱交換器は潜熱回収後の燃焼排気ガスの温度を３０℃〜６０℃とする潜熱回収機能を有していることを特徴として構成されている。
【００１４】
上記構成の発明において、メインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気偏向板が設けられてこの排気偏向板を挟んだ排気通路が形成され、排気偏向板の上方側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が前記メインの熱交換器と接続状態で設けられているために、この潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側に達する排気ガスは、潜熱回収用熱交換器を通ることにより潜熱が回収されてその温度が下げられる。そのため、この潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側のＣＯセンサ設置領域は、メインの熱交換器が加熱されても高温になることはなく、ＣＯセンサ設置領域の温度ばらつき範囲は非常に小さくなる。
【００１５】
したがって、本発明においては、従来のＣＯセンサ付燃焼装置のように、ＣＯセンサの設置領域の温度ばらつき範囲が非常に大きく、それにより、ＣＯセンサ出力の温度依存性に伴い、同じＣＯ濃度であってもＣＯセンサ出力が大きくばらつくといったことはなくなり、ＣＯセンサの温度依存性を補償するためのゼロ点補正回路等を設ける必要がなくなる。そのため、ＣＯセンサ出力の検出回路構成が簡略化され、ＣＯセンサおよび燃焼装置のコストが安くなり、しかもＣＯセンサ出力に基づく安全動作の信頼性が高まり、上記課題が解決される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係るＣＯセンサ付燃焼装置の一実施形態例の要部構成が示されている。同図に示すように、本実施形態例の燃焼装置も、図３に示した従来のＣＯセンサ付燃焼装置と同様に、給湯熱交換器３ａを有し、その上方側に排気偏向板８を挟んで屈曲した排気通路５を形成し、この排気通路５にＣＯセンサ６を設けたＣＯセンサ付給湯器である。
【００１７】
本実施形態例が従来例と異なる最も特徴的なことは、給湯熱交換器３ａを、燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの給湯熱交換器（メインの熱交換器）３と成し、このメインの給湯熱交換器３ａの上方側に接続されて排気潜熱回収用の機能を果たす潜熱回収用熱交換器４が、排気偏向板８の上側に設けられており、この潜熱回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る排気通路５の排気後流側の隅部空間にＣＯセンサ６が設けられていることである。
【００１８】
なお、潜熱回収用熱交換器４には複数のフィン14が設けられており、この潜熱回収用熱交換器４の出口側21にメインの給湯熱交換器３の入口側18が接続され、潜熱回収用熱交換器４の入口側20に給水管11が接続されている。
【００１９】
また、本実施形態例では、排気偏向板８が、潜熱回収用熱交換器４で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成しており、排気偏向板８の基端側16は排気偏向板８の先端側17よりも低くなるように傾斜した状態で排気偏向板８が取り付けられており、排気偏向板８の基端側16には、排気偏向板８で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段としてのドレン管15が設けられている。
【００２０】
本実施形態例の上記以外の構成は従来例と同様に構成されており、本実施形態例においても、従来例と同様に、図示されていない制御装置による制御に従って給湯燃焼運転が行われるが、本実施形態例では、メインの給湯熱交換器３の入口側18に潜熱回収用熱交換器４が設けられているために、バーナ１の燃焼による排気ガスが潜熱回収用熱交換器４を通るときに、排気ガスは潜熱回収用熱交換器４のフィン14によって拡散され、また、給水管11から潜熱回収用熱交換器４内の水管を通る水によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱が奪われる（回収される）。
【００２１】
そのため、排気ガスが潜熱回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る排気通路５の排気後流側に達するときには、その熱が潜熱回収用熱交換器４によって奪われて、例えば30℃〜60℃といった低い温度となり、ＣＯセンサ６の配置領域の温度ばらつき範囲は非常に小さいものとなる。
【００２２】
また、この潜熱回収用熱交換器４の潜熱回収機能によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱が奪われると、周知の如く、ドレンが発生するが、このドレン排水は、ドレン排水受けと成している排気偏向板８によって受けられ、排気偏向板８の傾斜によってドレン管15側に導かれ、ドレン管15を通って給湯器の外部に排出される。
【００２３】
一方、前記の如く、潜熱回収用熱交換器４の水管を通った水は、その温度が高められた状態で、メインの給湯熱交換器３に入っていき、さらにメインの給湯熱交換器３を通るときに、バーナ１の燃焼火力でもって加熱されて設定温度の湯が作り出され、給湯管12から給湯される。
【００２４】
本実施形態例によれば、上記動作により、潜熱回収用熱交換器４の潜熱回収機能によって、ＣＯセンサ６が設けられている排気通路５の排気後流側（潜熱回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る領域）の温度は殆どばらつくことなく、常温に近いほぼ一定の低い温度に保たれるために、ＣＯセンサ６の感度の温度依存性に起因してＣＯセンサ６のＣＯセンサ出力が大きくばらつくことはない。そのため、例えばＣＯセンサ６のゼロ点補正のために、図４に示した温度補正回路25等を有する回路をＣＯセンサ６に設ける必要はなくなり、ＣＯセンサ出力の検出回路構成を簡略化することができる。
【００２５】
また、本実施形態例によれば、潜熱回収用熱交換器４を設けて給水管11からの水を潜熱回収用熱交換器４を介してメインの給湯熱交換器３に導入することにより、給水管11からの水をメインの給湯熱交換器３に直接導入するときに比べ、メインの給湯熱交換器３への入水温度を高めることができるために、高位発熱量（総発熱量）ベースで熱効率を例えば約90％まで向上させることが可能となり、給湯器の熱効率を非常に向上させることができる。しかも、この潜熱回収用熱交換器４を通して排気ガスを排気出口９から排出することにより、潜熱回収用熱交換器４のフィン14によって排気ガスを拡散させ、ＣＯ濃度を均一にすることができるために、ＣＯセンサ６による排気ガス中のＣＯ濃度の検出をより一層正確に行うことができる。
【００２６】
さらに、本実施形態例によれば、排気偏向板８が、潜熱回収用熱交換器４で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けと成しているために、ドレン排水を排気偏向板８によって確実に受け止め、ドレン管15を通して給湯器の外部へ排出することが可能となり、このように、ドレン排水の処理も的確に行うことができる。また、排気偏向板８をドレン排水受けと兼用させることにより、排気偏向板８とは別個にドレン排水受けを設ける場合に比べ、給湯器の装置構成を簡単なものとすることができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態例によれば、従来のＣＯセンサ付給湯器に必要であったＣＯセンサのゼロ点補正回路等を必要とせず、ＣＯセンサコストが安く、かつ、ＣＯセンサの検出出力に基づいて行われる安全動作の信頼性も高く、しかも、簡単な装置構成で熱効率が高くコストの安い非常に優れた給湯器とすることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態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、上記実施形態例では、ＣＯセンサ６は、排気通路５の排気後流側の隅部空間に設けたが、ＣＯセンサ６は必ずしも排気通路５の隅部空間に設けるとは限らず、潜熱回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る排気通路５の排気後流側に設ければよい。例えば、図２に示すように、排気出口９が給湯器の中央側に設けられている場合には、ＣＯセンサ６を排気出口９の手前側に設けてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態例では、排気偏向板８で受けたドレン排水を燃焼装置の外部へ排出するドレン排出手段としてドレン管15を設けたが、ドレン排出手段は必ずしもドレン管15とするとは限らず、適宜設定されるものである。
【００３０】
さらに、上記実施形態例では、燃焼装置として、ガスを燃料とする給湯器を対象にして説明したが、本発明のＣＯセンサ付燃焼装置は、ガス以外の燃料を燃料とする給湯器でもよく、給湯器以外の風呂釜、冷房機、暖房機、冷暖房機、空調機等の様々なＣＯセンサ付燃焼装置にも適用されるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサを、メインの熱交換器に接続される潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流側に設けることにより、潜熱回収用熱交換器の潜熱回収機能によって、ＣＯセンサ設置領域の温度が高温となることを抑制し、ＣＯセンサ設置領域の温度をばらつきの少ない低い温度（例えば室温に近い温度）に保てるようにしたものであるから、従来のＣＯセンサ付燃焼装置のように、ＣＯセンサ出力の温度依存性を補正するためのゼロ点補正回路等を設ける必要はなくなり、装置の回路構成を簡略化することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、前記の如く、ＣＯセンサ設置領域の温度ばらつきが非常に少ないために、温度補正回路を設けなくとも信頼性の高いＣＯセンサ出力を得ることができるし、排気ガスが潜熱回収用熱交換器を通ってＣＯセンサ設置領域に達するようにすることで、潜熱回収用熱交換器のフィンによって排気ガスの拡散効率も高め、排気ガス中のＣＯ濃度を均一にした状態でＣＯセンサによるＣＯ濃度検出を行うことができるために、ＣＯセンサによるＣＯ濃度の検出を非常に信頼性の高いものとすることができる。したがって、このＣＯセンサ出力に基づいて行われる燃焼装置の安全動作も非常に的確に行うことが可能となり、その信頼性も向上させることができる。
【００３３】
さらに、本発明によれば、メインの給湯熱交換器に潜熱回収用熱交換器を接続することにより、排気ガス中の水蒸気が保有する潜熱を潜熱回収用熱交換器によって回収し、入水温度を高めた状態でメインの給湯熱交換器に入水することができるために、熱交換器の高位発熱量ベースの熱効率を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本発明によれば、排気混合を良くするために、メインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に設けた排気偏向板を、潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受けとして兼用したために、排気偏向板とは別個にドレン排水受けを設けて燃焼装置を構成する場合に比べ、装置構成を簡略化することができるし、コストも安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＯセンサ付燃焼装置の一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】本発明に係るＣＯセンサ付燃焼装置の他の実施形態例におけるＣＯセンサ配設状態例を示す説明図である。
【図３】従来のＣＯセンサ付燃焼装置の一例を示す要部説明図である。
【図４】従来のＣＯセンサ付燃焼装置に設けられているＣＯセンサ出力検出回路の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  バーナ
３  メインの給湯熱交換器
４  潜熱回収用熱交換器
５  排気通路
６  ＣＯセンサ
８  排気偏向板
９  排気出口
13，14  フィン
15  ドレン管
【図１】
0003744621.tif 000002
【図２】
0003744621.tif 000003
【図３】
0003744621.tif 000004
【図４】
0003744621.tif 000005