JP2004116952A - 燃焼装置のco濃度検出構造 - Google Patents
燃焼装置のco濃度検出構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004116952A JP2004116952A JP2002283695A JP2002283695A JP2004116952A JP 2004116952 A JP2004116952 A JP 2004116952A JP 2002283695 A JP2002283695 A JP 2002283695A JP 2002283695 A JP2002283695 A JP 2002283695A JP 2004116952 A JP2004116952 A JP 2004116952A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- mixing chamber
- combustion
- chamber
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
【課題】サンプリングされた燃焼排ガスの一部だけをCO濃度センサに取り込むように構成して燃焼排ガスの一酸化炭素濃度の検出精度を高める。
【解決手段】排気集合筒5の内部に、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサ13を内部に配置したセンサ室10と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集管11と、捕集管11でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室10に導く混合室12とを設け、センサ室10と混合室12との間に、混合室12から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室10の外部へ導く為の開放口28を設けた。
【選択図】 図6
【解決手段】排気集合筒5の内部に、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサ13を内部に配置したセンサ室10と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集管11と、捕集管11でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室10に導く混合室12とを設け、センサ室10と混合室12との間に、混合室12から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室10の外部へ導く為の開放口28を設けた。
【選択図】 図6
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置のCO濃度検出構造に関し、特に、燃焼排ガスの一酸化炭素濃度の検出精度をより高めることが可能なものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、給湯器などの燃焼装置においては、バーナ等の燃焼部から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度(以下、CO濃度という)を検出することにより、燃焼装置の燃焼状態が判断されている。一般的には、燃焼部からの燃焼排ガスを外部へ排出する排気通路に設けられたCO濃度センサにより、燃焼排ガス中のCO濃度が検出される。
【0003】
ここで、排気通路で燃焼排ガスが十分混合されず、排気通路内の燃焼排ガス中のCO濃度が不均一な場合には、局所的なCO濃度の燃焼排ガスがCO濃度センサに取り込まれてしまう虞があり、その場合には、CO濃度センサによるCO濃度の検出値が燃焼部で発生する燃焼排ガス全体の平均値からかなり離れた値となってしまい、燃焼排ガス中のCO濃度を正しく検出できない。
【0004】
そこで、本願出願人は、CO濃度センサの検出精度を高めることが可能な種々のCO濃度検出構造を提案している。例えば、特許文献1に記載の燃焼排気排出装置は、燃焼部からの燃焼排ガスに旋回流を起こさせる一次排気室と、一次排気室から流入した燃焼排ガスを排気筒へ排出する二次排気室とを備え、二次排気室に設けられたCO濃度センサに、一次排気室において旋回流が生じて混合された燃焼排ガスの一部を取り込んで、燃焼排ガスのCO濃度を検出するように構成されている。
【0005】
また、やはり本願出願人が提案した、特許公報2に記載のCO濃度検出構造においては、燃焼部からの燃焼排ガスを外部へ排出する排気通路を構成する排気集合筒内に、CO濃度センサを有するセンサ室と、燃焼排ガスをサンプリングする為の複数の小径の穴を有しセンサ室に連通する捕集管とが設けられ、前記複数の穴から排気集合筒内の相互に離れた複数位置の燃焼排ガスをセンサ室に導入するようになっている。
【0006】
【特許文献1】特開平10−197415号公報(第3−5頁、図1、図2)
【特許文献2】特開2001−208344号公報(第4−6頁、図1−8)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的なCO濃度センサは、取り込んだ燃焼排ガス中の一酸化炭素を触媒等により燃焼させてCO濃度を検出するように構成されているため、あまりにも多量の燃焼排ガスがCO濃度センサに取り込まれると、CO濃度センサ内での燃焼排ガスの流速が速くなりすぎて、CO濃度を安定的に検出することができなくなり、検出精度が低下する。この点、前記特許文献1に記載の燃焼排気排出装置においては、二次排気室内において、旋回流が生じている燃焼排ガスが直接CO濃度センサに流入するようになっているが、その燃焼排ガスのCO濃度センサへの流入量を制限するようには構成されておらず、CO濃度センサに燃焼排ガスが流入しすぎる虞がある。また、前記特許文献2に記載のCO濃度検出構造においては、捕集管とセンサ室とが連通しているため、捕集管でサンプリングされた燃焼排ガスがすべてセンサ室に流入してしまい、やはり、CO濃度センサに燃焼排ガスが流入しすぎる虞がある。
【0008】
さらに、特許文献2に記載のCO濃度検出構造では、複数の小径の穴から燃焼排ガスをサンプリングするため、サンプリングされる燃焼排ガスの総量が少なくなるし、それら複数の穴付近の燃焼排ガスの微少な圧力差などにより、排気集合筒の相互に離れた複数の位置から均等にサンプリングできない虞があり、その場合には、燃焼部で発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値からずれた値がCO濃度センサで検出されてしまう。
本発明の目的は、サンプリングされた燃焼排ガスの一部だけをCO濃度センサに取り込むように構成すること、排気集合筒内の複数の位置から均等にサンプリングすること、等である。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の燃焼装置のCO濃度検出構造は燃焼排ガスを排気集合筒を介して外部へ排気する燃焼装置において、前記排気集合筒の内部に、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサを内部に配置したセンサ室と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集通路と、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室に導く混合室とを設け、前記センサ室は、前記混合室からの燃焼排ガスの一部を導入する為の排気導入口を有し、前記センサ室と混合室との間に、混合室から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室の外部へ導く為の開放口を設けたことを特徴とするものである。
【0010】
燃焼装置の燃焼部で発生した燃焼排ガスが排気集合筒内に流入すると、この排気集合筒内において、燃焼排ガスの一部が捕集通路に流入してサンプリングされる。捕集通路にサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室で混合されてからセンサ室に導かれ、センサ室の内部に配置されたCO濃度センサにより燃焼排ガスのCO濃度が検出される。ここで、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスの全量が混合室からセンサ室に流入するわけではなく、その燃焼排ガスの大部分は開放口からセンサ室の外部へ流れて、サンプリングされなかった混合室外の燃焼排ガスとともに外部へ排出される。つまり、サンプリングされた燃焼排ガスの一部だけが、排気導入口を通ってセンサ室に流入することになるため、CO濃度センサに過度に燃焼排ガスが取り込まれることがない。
【0011】
請求項2の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1の発明において、前記センサ室は混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部を有し、この制限壁部に前記排気導入口を形成したことを特徴とするものである。混合室から流出した燃焼排ガスは、混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部に衝突してから、燃焼排ガスの一部が排気導入口からセンサ室に流入するため、制限壁部により燃焼排ガスのセンサ室への流入量が制限されるし、燃焼排ガスが制限壁部に衝突することによりさらなる混合効果も得られる。
【0012】
請求項3の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1又は2の発明において、前記排気導入口の開口面積が、前記開放口の開口面積よりも小さく形成されていることを特徴とするものである。従って、混合室から流出した燃焼排ガスがセンサ室に流入しにくくなり、センサ室への燃焼排ガスの流入量を制限することができる。
【0013】
請求項4の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1〜3の何れかの発明において、前記燃焼装置は所定方向に並べて配設された複数の燃焼管を有し、前記捕集通路が前記所定方向に平行に延びるように配設されたことを特徴とするものである。従って、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスを、捕集通路によりほぼ均等にサンプリングすることが可能になる。
【0014】
請求項5の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項4の発明において、前記捕集通路の内部に、サンプリングした燃焼排ガスを混合室に導く複数の排ガス通路を形成し、これら複数の排ガス通路の排ガス入口を前記所定方向に並べて配置したことを特徴とするものである。従って、前記所定方向の複数の位置から複数の排ガス入口により燃焼排ガスをサンプリングすることができ、さらに、このように別々の位置からサンプリングした燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口に対応する排ガス通路を介して混合室に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。
【0015】
請求項6の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1〜5の発明において、前記混合室は、混合室を通らない燃焼排ガスがセンサ室内に流入しないように燃焼排ガスの一部を前記開放口の端部近傍に放出する放出口であって、前記排ガス流出口とは別の放出口を有することを特徴とするものである。開放口においては、混合室からの燃焼排ガスがセンサ室外へ流出するだけでなく、逆に、混合室で混合されていない混合室外の燃焼排ガスがセンサ室へ流入してくる虞もあるが、放出口から燃焼排ガスの一部を放出させることで、CO濃度が不均一な混合室外の燃焼排ガスが開放口を介してセンサ室内に流入するのを防止できる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、燃焼装置である給湯器に本発明を適用した一例である。
図1に示すように、給湯器1の給湯器本体2の内部には、左右方向に並んで配設された複数の燃焼管3aを有するバーナ3と、このバーナ3からの高温の燃焼排ガスにより給湯用の水を加温する熱交換器4と、燃焼排ガスを外部に排出する排気通路を形成する排気集合筒5とが下方から順に配設されている。排気集合筒5には、燃焼排ガスの一酸化炭素を検出する為のCO濃度検出構造が組み込まれている。
【0017】
図1〜図4に示すように、排気集合筒5は、例えばステンレス鋼板にて上端及び下端開放状且つ直方体状に形成された集合筒本体6と、集合筒本体6の上端に取り付けられ左右に偏平な排気筒7とを備えている。図1に示すように、バーナ3からの燃焼排ガスは、熱交換器へ流入して熱交換器4で給湯用の水を加温した後に排気集合筒5へ流れ、下方から上方へ集合筒本体6を通過して、排気筒7の前端部に形成された排気口7aから外部へ排出される。
【0018】
次に、図2〜図9を参照してCO濃度検出構造について説明する。
集合筒本体6の内部には、CO濃度を検出するCO濃度センサ13を内部に配置したセンサ室10と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集管11(捕集通路)と、捕集管11でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室10に導く混合室12とが設けられている。
【0019】
また、集合筒本体6の上側から1/3の位置における内側部分には、集合筒本体6の内部を上下に仕切る仕切板14が水平姿勢に固定されており、この仕切板14の中央部には、熱交換器4から流入した燃焼排ガスが集合筒本体6の内部を下方から上方へ通過する円形の排ガス通過穴14aが形成されている。図4に示すように、仕切板14の下面部には、熱交換器4から集合筒本体6内に流入した燃焼排ガスに旋回流を発生させて混合を促進する上方開放状且つ直方体状の混合促進部材15が取り付けられている。この混合促進部材15の側面部と底面部には、燃焼排ガスを混合促進部材15内に導く為の開口15a,15b,15cが夫々形成されており、下方から直接に、あるいは、仕切板14の下面に衝突してから、これら開口15a,15b,15cから混合促進部材15の内部に流入する。混合促進部材15内に流入した燃焼排ガスは、混合促進部材15の内部に設けられた2つのフィン15dに沿って流れ、その際に燃焼排ガスに旋回流が発生して混合が促進され、その状態で燃焼排ガスは排ガス通過穴14aを通ってさらに上方へ流れる。
【0020】
まず、センサ室10について説明する。集合筒本体6の内部の前端側部分のやや右側部分に、直方体状のセンサ室10が設けられ、このセンサ室10は、集合筒本体6の前面板6aと仕切板14とに固定されている。センサ室10の内部の前端部にはCO濃度センサ13が配置され、このCO濃度センサ13は前面板6aに取付部材16(図4参照)を介して取り付けられている。CO濃度センサ13からは給湯器1の制御を司る図示しないコントロールユニットと接続する為の接続線17が延びている。
【0021】
図3、図5に示すように、センサ室10の後面部には、混合室12の排ガス流出口24aに対向する鉛直姿勢の制限壁部10aが形成され、この制限壁部10aの四隅の近傍部には、混合室12からの燃焼排ガスの一部を導入する4つの排気導入口10bが形成されている。このように、排気導入口10bを制限壁部10aの四隅の近傍部に設けることで、混合室12から流出した燃焼排ガスが直接センサ室10に入らないようにして、過度に燃焼排ガスがセンサ室10に流入するのを防止している。さらに、センサ室10の上面部の前端側部分の左右方向中央部には、センサ室10内に導入された燃焼排ガスを外部に排出する為の排出口10cも形成されている。
【0022】
次に、捕集管11について説明する。図2、図3、図6に示すように、捕集管11は、左右方向(バーナ3の複数の燃焼管3aが並ぶ方向)に延びる下方開放状の部材で構成され、捕集管11は、排ガス通過穴14aを左右に跨ぐように仕切板14の上側に配設されている。捕集管11の左端は閉塞部材18で閉塞され、図7に示すように、捕集管11の右端部は混合室12内に挿入されている。従って、下方から排ガス通過穴14aを通って上方に流れてきた燃焼排ガスの一部が捕集管11に下方から流入し、このようにして捕集管11にサンプリングされた燃焼排ガスは、捕集管11の内部に形成された次述の排ガス通路21,22により混合室12に導かれる。
【0023】
図7〜図9に示すように、捕集管11の内部には、混合室12から捕集管11の左右方向中央部まで延びる仕切部材20により仕切られた2つの排ガス通路21,22が形成されている。一方の排ガス通路21は、捕集管11の左半部の内部と捕集管11の右半部の内部の仕切部材20よりも上側の部分とで構成され、この排ガス通路21の排ガス入口21aは捕集管11の左半部の下端に形成されている。一方、他方の排ガス通路22は捕集管11の右半部の内部の仕切部材20よりも下側の部分で構成され、この排ガス通路22の排ガス入口22aは捕集管11の右半部の下端に形成されている。
【0024】
つまり、これら2つの排ガス通路21,22の排ガス入口21a,22aは、バーナ3の燃焼管3aが並ぶ左右方向に並べて配置されている。従って、排ガス通過穴14aの左側部分を通過して上方へ流れてきた燃焼排ガスの一部は、左側の排ガス入口21aから捕集管11内に流入して、排ガス通路21を通って混合室12に導かれる。一方、排ガス通過穴14aの右側部分を通過して上方へ流れてきた燃焼排ガスの一部は、右側の排ガス入口22aから捕集管11内に流入して、排ガス通路22を通って混合室12に導かれる。
【0025】
次に、混合室12について説明する。図2、図3、図6、図7に示すように、混合室12は平面視で略台形状に形成され、混合室12は仕切板14の上面部に固定されている。混合室12の後端部の内部には、捕集管11の右端部が挿入されて、捕集管11はネジ23で混合室12に固定されている。混合室12の前端側部分には、混合室12の前方を塞ぐ閉塞板24が2つのネジ25で鉛直姿勢に取り付けられており、この閉塞板24に混合室12から前方へ燃焼排ガスを流出させる略矩形穴状の排ガス流出口24aが形成されている。混合室12の左右両側の側壁板部26,27は、センサ室10を左右両側から挟み込むように閉塞板24よりも前方へ延びている。
【0026】
ところで、捕集管11内の排ガス通路21,22を通って左方から混合室12内に流入した燃焼排ガスは、混合室12内で混合されてから、混合室12の前方へ流出することになるが、排ガス流出口24aは前方へ開口しているため、混合室内12で、燃焼排ガスの流れる方向が左右方向から前後方向へ変わることになり、燃焼排ガスは必然的に混合室12の内壁に衝突することになるため、混合室12内での燃焼排ガスの混合が促進される。
【0027】
図3、図6に示すように、センサ室10と混合室12との間には、混合室12の排ガス流出口24aから流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室10の外部へ導く為の開放口28が設けられている。この開放口28は、センサ室10の制限壁部10aと、混合室12の左右の側壁板部26,27と、閉塞板24とに囲まれており、開放口28は上方開放状に形成されている。
【0028】
捕集管11から混合室12に導かれた燃焼排ガスは、混合室12の内部で混合された後に、排ガス流出口24aから混合室12の外部へ流出する。この流出した燃焼排ガスの一部が、排ガス流出口24aと対向する位置にある制限壁部10aに衝突して、燃焼排ガスがさらに混合される。そして、混合室12から流出した燃焼排ガスの大部分は開放口28から上方へ流れ出して、排気筒7から外部へ排出される。一方、混合室12から流出した燃焼排ガスの一部だけが制限壁部10aに設けられた4つの排気導入口10bからセンサ室10に導かれる。ここで、4つの排気導入口10bの総開口面積は、開放口28の開口面積よりも小さく形成されており、混合室12から流出した燃焼排ガスがセンサ室10に導かれにくくなっている。
【0029】
さらに、図6、図7に示すように、混合室12において、閉塞板24の左端と左側の側壁板部26との間には、燃焼排ガスの一部を開放口28の左端部近傍に放出する放出口29が形成されており、この放出口29から混合室12内の燃焼排ガスの一部を放出させることで、混合室12を通っておらず混合されていない混合室12外の燃焼排ガスが開放口28からセンサ室10内に流入しないように構成してある。
【0030】
次に、以上説明したCO濃度検出構造の作用及び効果について説明する。
バーナ3の複数の燃焼管3aで発生した高温の燃焼排ガスは、バーナ3の上方に位置する熱交換器4内で給湯用の水を加温した後、さらに上方へ流れて排気集合筒5内に流入する。この排気集合筒5内において、まず、燃焼排ガスは、図4に示す混合促進部材15内に流入するが、この際に、燃焼排ガスは、下方から直接に開口15a,15b,15cから混合促進部材15内に流入したり、あるいは、仕切板14の下面に衝突した後に開口15a,15b,15cから混合促進部材15内に流入する。このように、燃焼排ガスの一部が仕切板14に衝突するために、燃焼排ガスの混合が促進される。さらに、混合促進部材15内では、燃焼排ガスは、混合促進部材15の内部に設けられた2つのフィン15dに沿って流れるため、その際に燃焼排ガスに旋回流が発生して混合が促進されながら、燃焼排ガスは排ガス通過穴14aを通ってさらに上方へ流れる。
【0031】
排ガス通過穴14aを通過して集合筒本体6の上部の内部に流入した燃焼排ガスの一部は、排ガス通過穴14aを左右に跨ぐように配設された捕集管11に下方から流入して、捕集管11にサンプリングされる。ここで、捕集管11は、下方開放状に形成されているため、下方から流れてきた燃焼排ガスが捕集管11に流入しやすくなっており、比較的多量の燃焼排ガスをサンプリングできるため、排気集合筒5内の燃焼排ガスのCO濃度が多少ばらついていても、そのばらつきを吸収できる。さらに、捕集管11は、燃焼管3aが並ぶ方向である左右方向に延びるように配設されていており、複数の燃焼管3aから発生した燃焼排ガスを夫々捕集管11でサンプリングできるため、複数の燃焼管3aから発生した燃焼排ガスのCO濃度がばらついていたとしても、そのばらつきを吸収して均一な燃焼排ガスをサンプリングできる。
【0032】
さらに、図7〜図9に示すように、捕集管11の内部には、仕切部材20により仕切られた2つの排ガス通路21,22が形成されており、2つの排ガス通路21,22の排ガス入口21a,22aは、夫々左右方向に並んで配置されているため、排ガス通過穴14aの左半部を通過した燃焼排ガスの一部は、左側の排ガス入口21aから捕集管11内に流入して排ガス通路21を通って混合室12に導かれ、一方、排ガス通過穴14aの右半部を通過した燃焼排ガスの一部は、右側の排ガス入口22aから捕集管11内に流入して、排ガス通路22を通って混合室12に導かれる。
【0033】
従って、左右に離れた位置の燃焼排ガスを夫々確実にサンプリングできるし、このようにして捕集管11によりサンプリングされた燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口21a,22aに対応する排ガス通路21,22を介して混合室12に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。そのため、複数の燃焼管3aから夫々発生した燃焼排ガスをほぼ均等にサンプリングすることができ、サンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度を、バーナ3から発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にさらに近づけることができる。
【0034】
捕集管11内の排ガス通路21,22を通って左方から混合室12に流入した燃焼排ガスは、混合室12内で混合された後、排ガス流出口24aから混合室12の前方へ流出することになるが、その際、混合室12内で燃焼排ガスの流れる方向が左右方向から前後方向へ変わることになり、燃焼排ガスは必然的に混合室12の内壁に衝突することになるため、混合室12内での燃焼排ガスの混合が促進される。
【0035】
排ガス流出口24aを通って混合室12から排出された燃焼排ガスの一部は、排ガス流出口24aと対向する制限壁部10aに衝突し、この衝突により燃焼排ガスがさらに混合され、燃焼排ガスの大部分は開放口28から排気筒7を介して外部へ排出される。一方、混合室12から流出した燃焼排ガスの一部だけが制限壁部10aに設けられた4つの排気導入口10bからセンサ室10に導かれ、センサ室10に導かれた燃焼排ガスの一部がCO濃度センサ13に取り込まれて燃焼排ガスのCO濃度が検出される。CO濃度センサ13に取り込まれなかった燃焼排ガスは、センサ室10上部の排出口10cから外部へ排出される。
【0036】
ここで、4つの排気導入口10bの総開口面積は、開放口28の開口面積よりも小さく形成されており、混合室12から流出した燃焼排ガスがセンサ室10に導かれにくくなっている。さらに、この際、混合室12からは放出口29を介して燃焼排ガスの一部が開放口28の左端部近傍に放出されるため、混合室12を通らず混合されていない混合室12外の燃焼排ガスが開放口28からセンサ室10内に流入するのを防止している。
【0037】
このようにCO濃度検出構造を構成したことで、捕集管11から混合室12に流入した比較的多量の燃焼排ガスは、混合室12や制限壁部10aにより十分に混合された後に、その大部分が外部へ排出され、CO濃度センサ13で安定してCO濃度を検出できる程度の量の燃焼排ガスだけがセンサ室10内に流入する。従って、均一な燃焼排ガスがサンプリングされて、そのサンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度がバーナ3で発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にほぼ等しくなるし、CO濃度センサ13に取り込まれる燃焼排ガスの量が制限されて、CO濃度センサ13で安定してCO濃度を検出できるので、CO濃度センサ13の検出精度をより一層高めることができる。
【0038】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
1]左右に延びる捕集管11を前後方向に複数並べて設けて、前後方向に離れた複数の位置で燃焼排ガスをサンプリングするようにしてもよい。
2]捕集管11周辺の燃焼排ガスのCO濃度が十分に均一化されている場合には、仕切板14の下側の混合促進部材15を省略してもよい。この場合には、集合筒本体6の高さをその分だけ低くできるため、給湯器1の小型化につながる。
【0039】
次に、本発明の別実施形態について説明する。
図10、図11に示すように、給湯器50において、図示しないバーナの上側に熱交換器51が設けられ、この熱交換器51のさらに上側に排気集合筒52が配設されている。排気集合筒52は、熱交換器51の上端に取り付けられた下方開放状の集合筒本体53と、この集合筒本体53の前面部に設けられバーナで発生した燃焼排ガスを外部へ排出する排出部54とを備えている。この排気集合筒52には、燃焼排ガスの一酸化炭素を検出する為のCO濃度検出構造が組み込まれている。
【0040】
集合筒本体53の内部の下端側部分には後方ほど上り傾斜状の水切板60が配設され、図10に示すように、下方から集合筒本体53内に流入した燃焼排ガスは、水切板60の下面に衝突したりして混合され、その燃焼排ガスの大部分は、集合筒本体53の内壁と水切板60との間で形成される排気通路61を通って排出部54から外部へ排出される。
【0041】
集合筒本体53の上半部内側の前端側部分には、内部にCO濃度センサ62を配置した直方体状のセンサ室63が設けられている。センサ室63の後面部には、後述の混合室64の出口に対向する制限壁部63aが形成され、図12に示すように、この制限壁部63aの四隅の近傍部には、センサ室63に燃焼排ガスを導入する為の4つの排気導入口63bが設けられている。一方、センサ室63の底面部には、センサ室63内に導入された燃焼排ガスを外部に排出する為の排出口63cが設けられている。
【0042】
集合筒本体53の内部の上端側部分には、前方ほど左右の幅が狭く形成され左右の側壁部65a,65bを有する仕切板65がセンサ室63から後方に所定間隔離隔して設けられており、集合筒本体53の上端部の内側部分と仕切板65とにより、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集通路66と、捕集通路66でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室63に導く混合室64が形成されている。捕集通路66の左右方向の幅は、集合筒本体53の幅とほぼ等しく構成されている。混合室64は、仕切板65の左右の側壁部65a,65bにより左右両側を囲われており、捕集通路66と混合室64は連通している。センサ室63と混合室64との間には、混合室64から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室63の外部へ導く為の開放口67が形成されている。
【0043】
以上説明したCO濃度検出構造の作用を説明する。熱交換器51から集合筒本体53内に流入した燃焼排ガスは、排気通路61内で水切板60に衝突するなどして混合され、その燃焼排ガスの一部が捕集通路66に流入してサンプリングされる。ここで捕集通路66の左右方向の幅は、集合筒本体53の幅とほぼ等しいため、捕集通路66により比較的多量の燃焼排ガスがサンプリングされる。
【0044】
捕集通路66でサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室64に流入して混合されるが、ここで、図10に示すように、混合室64の流路面積は前方ほど小さく形成されているため、混合室64内で前方ほど燃焼排ガスの流速が速くなり、燃焼排ガスの混合が促進される。混合室64から流出した燃焼排ガスは、混合室64の出口に対向する制限壁部63aに衝突するなどしてさらに混合され、燃焼排ガスの大部分は開放口67から排出部54へ流れて外部へ排出される。一方、混合室64から流出した燃焼排ガスの一部は、4つの排気導入口63bからセンサ室63へ流入し、さらにその一部がCO濃度センサ62に取り込まれて、燃焼排ガスのCO濃度が検出される。
【0045】
この別実施形態においては、捕集通路66から混合室64に流入した比較的多量の燃焼排ガスは、混合室64や制限壁部63aにより十分に混合された後に、その大部分が外部へ排出され、CO濃度センサ62で安定してCO濃度を検出できる程度の量の燃焼排ガスだけがセンサ室63内に流入するため、前記実施形態と同様に、均一な燃焼排ガスがサンプリングされて、そのサンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度がバーナで発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にほぼ等しくなるし、CO濃度センサ62で安定してCO濃度を検出でき、CO濃度センサ62の検出精度を高めることができる
【0046】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室で混合された後に、その大部分は開放口からセンサ室の外部へ流れ、燃焼排ガスの一部だけが排気導入口を通ってセンサ室に流入するため、できる限り均一なCO濃度の燃焼排ガスをCO濃度センサに導くために、捕集通路で多くの燃焼排ガスをサンプリングした場合でも、混合室で混合されてからCO濃度センサに取り込まれる燃焼排ガスの量は少なくなり、CO濃度センサで安定的にCO濃度を検出できるため、CO濃度センサの検出精度を高めることができる。
【0047】
請求項2の発明によれば、センサ室が混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部を有し、この制限壁部に排気導入口が形成されたので、混合室から流出した燃焼排ガスは、混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部に衝突してから、燃焼排ガスの一部が排気導入口からセンサ室に流入するため、制限壁部により燃焼排ガスのセンサ室への流入量が制限されるし、燃焼排ガスが制限壁部に衝突することによりさらなる混合効果も得られるので、CO濃度センサの検出精度をさらに高めることができる。
【0048】
請求項3の発明によれば、排気導入口の開口面積が、前記開放口の開口面積よりも小さく形成されているため、混合室から流出した燃焼排ガスがセンサ室に流入しにくくなり、センサ室への燃焼排ガスの流入量を制限することができる。
【0049】
請求項4の発明によれば、燃焼装置は所定方向に並べて配設された複数の燃焼管を有し、捕集通路が前記所定方向に平行に延びるように配設されたので、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスを、捕集通路によりほぼ均等にサンプリングして、CO濃度検出センサに取り込まれる燃焼排ガスのCO濃度を極力均一化することができる。
【0050】
請求項5の発明によれば、捕集通路の内部に、サンプリングした燃焼排ガスを混合室に導く複数の排ガス通路を形成し、これら複数の排ガス通路の排ガス入口を前記所定方向に並べて配置したので、前記所定方向に互いに離れた複数の位置から複数の排ガス入口により燃焼排ガスを夫々サンプリングすることができ、さらに、このように複数の位置からサンプリングした燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口に対応する排ガス通路を介して混合室に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。そのため、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスをほぼ均等にサンプリングして、CO濃度検出センサに導入される燃焼排ガスのCO濃度のさらなる均一化を図ることができる。
【0051】
請求項6の発明によれば、混合室は、前記排ガス流出口とは別に、混合室を通らない燃焼排ガスがセンサ室内に流入しないように燃焼排ガスの一部を前記開放口の端部近傍に放出する放出口を有するので、この放出口から燃焼排ガスの一部を放出させることで、CO濃度が不均一な混合室外の燃焼排ガスが開放口を介してセンサ室内に流入するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る給湯器の一部正面図である。
【図2】CO濃度検出構造の斜視図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】集合筒本体と混合促進部材の下方からの斜視図である。
【図5】センサ室の斜視図である。
【図6】捕集管及び混合室の上方からの斜視図である。
【図7】図6の下方からの斜視図である。
【図8】捕集管の一部断面図である。
【図9】図8のIX−IX 線断面図である。
【図10】別実施形態の給湯器上部の一部切欠側面図である。
【図11】図10のXI−XI 線断面図である。
【図12】別実施形態のセンサ室の斜視図である。
【符号の説明】
1 給湯器
3a 燃焼管
5 排気集合筒
10 センサ室
10a 制限壁部
10b 排気導入口
11 捕集管
12 混合室
13 CO濃度センサ
21,22 排ガス通路
21a,22a 排ガス入口
24a 排ガス流出口
28 開放口
29 放出口
50 給湯器
52 排気集合筒
62 CO濃度センサ
63 センサ室
63a 制限壁部
63b 排気導入口
64 混合室
66 捕集通路
67 開放口
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置のCO濃度検出構造に関し、特に、燃焼排ガスの一酸化炭素濃度の検出精度をより高めることが可能なものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、給湯器などの燃焼装置においては、バーナ等の燃焼部から排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度(以下、CO濃度という)を検出することにより、燃焼装置の燃焼状態が判断されている。一般的には、燃焼部からの燃焼排ガスを外部へ排出する排気通路に設けられたCO濃度センサにより、燃焼排ガス中のCO濃度が検出される。
【0003】
ここで、排気通路で燃焼排ガスが十分混合されず、排気通路内の燃焼排ガス中のCO濃度が不均一な場合には、局所的なCO濃度の燃焼排ガスがCO濃度センサに取り込まれてしまう虞があり、その場合には、CO濃度センサによるCO濃度の検出値が燃焼部で発生する燃焼排ガス全体の平均値からかなり離れた値となってしまい、燃焼排ガス中のCO濃度を正しく検出できない。
【0004】
そこで、本願出願人は、CO濃度センサの検出精度を高めることが可能な種々のCO濃度検出構造を提案している。例えば、特許文献1に記載の燃焼排気排出装置は、燃焼部からの燃焼排ガスに旋回流を起こさせる一次排気室と、一次排気室から流入した燃焼排ガスを排気筒へ排出する二次排気室とを備え、二次排気室に設けられたCO濃度センサに、一次排気室において旋回流が生じて混合された燃焼排ガスの一部を取り込んで、燃焼排ガスのCO濃度を検出するように構成されている。
【0005】
また、やはり本願出願人が提案した、特許公報2に記載のCO濃度検出構造においては、燃焼部からの燃焼排ガスを外部へ排出する排気通路を構成する排気集合筒内に、CO濃度センサを有するセンサ室と、燃焼排ガスをサンプリングする為の複数の小径の穴を有しセンサ室に連通する捕集管とが設けられ、前記複数の穴から排気集合筒内の相互に離れた複数位置の燃焼排ガスをセンサ室に導入するようになっている。
【0006】
【特許文献1】特開平10−197415号公報(第3−5頁、図1、図2)
【特許文献2】特開2001−208344号公報(第4−6頁、図1−8)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的なCO濃度センサは、取り込んだ燃焼排ガス中の一酸化炭素を触媒等により燃焼させてCO濃度を検出するように構成されているため、あまりにも多量の燃焼排ガスがCO濃度センサに取り込まれると、CO濃度センサ内での燃焼排ガスの流速が速くなりすぎて、CO濃度を安定的に検出することができなくなり、検出精度が低下する。この点、前記特許文献1に記載の燃焼排気排出装置においては、二次排気室内において、旋回流が生じている燃焼排ガスが直接CO濃度センサに流入するようになっているが、その燃焼排ガスのCO濃度センサへの流入量を制限するようには構成されておらず、CO濃度センサに燃焼排ガスが流入しすぎる虞がある。また、前記特許文献2に記載のCO濃度検出構造においては、捕集管とセンサ室とが連通しているため、捕集管でサンプリングされた燃焼排ガスがすべてセンサ室に流入してしまい、やはり、CO濃度センサに燃焼排ガスが流入しすぎる虞がある。
【0008】
さらに、特許文献2に記載のCO濃度検出構造では、複数の小径の穴から燃焼排ガスをサンプリングするため、サンプリングされる燃焼排ガスの総量が少なくなるし、それら複数の穴付近の燃焼排ガスの微少な圧力差などにより、排気集合筒の相互に離れた複数の位置から均等にサンプリングできない虞があり、その場合には、燃焼部で発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値からずれた値がCO濃度センサで検出されてしまう。
本発明の目的は、サンプリングされた燃焼排ガスの一部だけをCO濃度センサに取り込むように構成すること、排気集合筒内の複数の位置から均等にサンプリングすること、等である。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の燃焼装置のCO濃度検出構造は燃焼排ガスを排気集合筒を介して外部へ排気する燃焼装置において、前記排気集合筒の内部に、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサを内部に配置したセンサ室と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集通路と、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室に導く混合室とを設け、前記センサ室は、前記混合室からの燃焼排ガスの一部を導入する為の排気導入口を有し、前記センサ室と混合室との間に、混合室から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室の外部へ導く為の開放口を設けたことを特徴とするものである。
【0010】
燃焼装置の燃焼部で発生した燃焼排ガスが排気集合筒内に流入すると、この排気集合筒内において、燃焼排ガスの一部が捕集通路に流入してサンプリングされる。捕集通路にサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室で混合されてからセンサ室に導かれ、センサ室の内部に配置されたCO濃度センサにより燃焼排ガスのCO濃度が検出される。ここで、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスの全量が混合室からセンサ室に流入するわけではなく、その燃焼排ガスの大部分は開放口からセンサ室の外部へ流れて、サンプリングされなかった混合室外の燃焼排ガスとともに外部へ排出される。つまり、サンプリングされた燃焼排ガスの一部だけが、排気導入口を通ってセンサ室に流入することになるため、CO濃度センサに過度に燃焼排ガスが取り込まれることがない。
【0011】
請求項2の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1の発明において、前記センサ室は混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部を有し、この制限壁部に前記排気導入口を形成したことを特徴とするものである。混合室から流出した燃焼排ガスは、混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部に衝突してから、燃焼排ガスの一部が排気導入口からセンサ室に流入するため、制限壁部により燃焼排ガスのセンサ室への流入量が制限されるし、燃焼排ガスが制限壁部に衝突することによりさらなる混合効果も得られる。
【0012】
請求項3の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1又は2の発明において、前記排気導入口の開口面積が、前記開放口の開口面積よりも小さく形成されていることを特徴とするものである。従って、混合室から流出した燃焼排ガスがセンサ室に流入しにくくなり、センサ室への燃焼排ガスの流入量を制限することができる。
【0013】
請求項4の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1〜3の何れかの発明において、前記燃焼装置は所定方向に並べて配設された複数の燃焼管を有し、前記捕集通路が前記所定方向に平行に延びるように配設されたことを特徴とするものである。従って、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスを、捕集通路によりほぼ均等にサンプリングすることが可能になる。
【0014】
請求項5の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項4の発明において、前記捕集通路の内部に、サンプリングした燃焼排ガスを混合室に導く複数の排ガス通路を形成し、これら複数の排ガス通路の排ガス入口を前記所定方向に並べて配置したことを特徴とするものである。従って、前記所定方向の複数の位置から複数の排ガス入口により燃焼排ガスをサンプリングすることができ、さらに、このように別々の位置からサンプリングした燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口に対応する排ガス通路を介して混合室に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。
【0015】
請求項6の燃焼装置のCO濃度検出構造は、請求項1〜5の発明において、前記混合室は、混合室を通らない燃焼排ガスがセンサ室内に流入しないように燃焼排ガスの一部を前記開放口の端部近傍に放出する放出口であって、前記排ガス流出口とは別の放出口を有することを特徴とするものである。開放口においては、混合室からの燃焼排ガスがセンサ室外へ流出するだけでなく、逆に、混合室で混合されていない混合室外の燃焼排ガスがセンサ室へ流入してくる虞もあるが、放出口から燃焼排ガスの一部を放出させることで、CO濃度が不均一な混合室外の燃焼排ガスが開放口を介してセンサ室内に流入するのを防止できる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、燃焼装置である給湯器に本発明を適用した一例である。
図1に示すように、給湯器1の給湯器本体2の内部には、左右方向に並んで配設された複数の燃焼管3aを有するバーナ3と、このバーナ3からの高温の燃焼排ガスにより給湯用の水を加温する熱交換器4と、燃焼排ガスを外部に排出する排気通路を形成する排気集合筒5とが下方から順に配設されている。排気集合筒5には、燃焼排ガスの一酸化炭素を検出する為のCO濃度検出構造が組み込まれている。
【0017】
図1〜図4に示すように、排気集合筒5は、例えばステンレス鋼板にて上端及び下端開放状且つ直方体状に形成された集合筒本体6と、集合筒本体6の上端に取り付けられ左右に偏平な排気筒7とを備えている。図1に示すように、バーナ3からの燃焼排ガスは、熱交換器へ流入して熱交換器4で給湯用の水を加温した後に排気集合筒5へ流れ、下方から上方へ集合筒本体6を通過して、排気筒7の前端部に形成された排気口7aから外部へ排出される。
【0018】
次に、図2〜図9を参照してCO濃度検出構造について説明する。
集合筒本体6の内部には、CO濃度を検出するCO濃度センサ13を内部に配置したセンサ室10と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集管11(捕集通路)と、捕集管11でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室10に導く混合室12とが設けられている。
【0019】
また、集合筒本体6の上側から1/3の位置における内側部分には、集合筒本体6の内部を上下に仕切る仕切板14が水平姿勢に固定されており、この仕切板14の中央部には、熱交換器4から流入した燃焼排ガスが集合筒本体6の内部を下方から上方へ通過する円形の排ガス通過穴14aが形成されている。図4に示すように、仕切板14の下面部には、熱交換器4から集合筒本体6内に流入した燃焼排ガスに旋回流を発生させて混合を促進する上方開放状且つ直方体状の混合促進部材15が取り付けられている。この混合促進部材15の側面部と底面部には、燃焼排ガスを混合促進部材15内に導く為の開口15a,15b,15cが夫々形成されており、下方から直接に、あるいは、仕切板14の下面に衝突してから、これら開口15a,15b,15cから混合促進部材15の内部に流入する。混合促進部材15内に流入した燃焼排ガスは、混合促進部材15の内部に設けられた2つのフィン15dに沿って流れ、その際に燃焼排ガスに旋回流が発生して混合が促進され、その状態で燃焼排ガスは排ガス通過穴14aを通ってさらに上方へ流れる。
【0020】
まず、センサ室10について説明する。集合筒本体6の内部の前端側部分のやや右側部分に、直方体状のセンサ室10が設けられ、このセンサ室10は、集合筒本体6の前面板6aと仕切板14とに固定されている。センサ室10の内部の前端部にはCO濃度センサ13が配置され、このCO濃度センサ13は前面板6aに取付部材16(図4参照)を介して取り付けられている。CO濃度センサ13からは給湯器1の制御を司る図示しないコントロールユニットと接続する為の接続線17が延びている。
【0021】
図3、図5に示すように、センサ室10の後面部には、混合室12の排ガス流出口24aに対向する鉛直姿勢の制限壁部10aが形成され、この制限壁部10aの四隅の近傍部には、混合室12からの燃焼排ガスの一部を導入する4つの排気導入口10bが形成されている。このように、排気導入口10bを制限壁部10aの四隅の近傍部に設けることで、混合室12から流出した燃焼排ガスが直接センサ室10に入らないようにして、過度に燃焼排ガスがセンサ室10に流入するのを防止している。さらに、センサ室10の上面部の前端側部分の左右方向中央部には、センサ室10内に導入された燃焼排ガスを外部に排出する為の排出口10cも形成されている。
【0022】
次に、捕集管11について説明する。図2、図3、図6に示すように、捕集管11は、左右方向(バーナ3の複数の燃焼管3aが並ぶ方向)に延びる下方開放状の部材で構成され、捕集管11は、排ガス通過穴14aを左右に跨ぐように仕切板14の上側に配設されている。捕集管11の左端は閉塞部材18で閉塞され、図7に示すように、捕集管11の右端部は混合室12内に挿入されている。従って、下方から排ガス通過穴14aを通って上方に流れてきた燃焼排ガスの一部が捕集管11に下方から流入し、このようにして捕集管11にサンプリングされた燃焼排ガスは、捕集管11の内部に形成された次述の排ガス通路21,22により混合室12に導かれる。
【0023】
図7〜図9に示すように、捕集管11の内部には、混合室12から捕集管11の左右方向中央部まで延びる仕切部材20により仕切られた2つの排ガス通路21,22が形成されている。一方の排ガス通路21は、捕集管11の左半部の内部と捕集管11の右半部の内部の仕切部材20よりも上側の部分とで構成され、この排ガス通路21の排ガス入口21aは捕集管11の左半部の下端に形成されている。一方、他方の排ガス通路22は捕集管11の右半部の内部の仕切部材20よりも下側の部分で構成され、この排ガス通路22の排ガス入口22aは捕集管11の右半部の下端に形成されている。
【0024】
つまり、これら2つの排ガス通路21,22の排ガス入口21a,22aは、バーナ3の燃焼管3aが並ぶ左右方向に並べて配置されている。従って、排ガス通過穴14aの左側部分を通過して上方へ流れてきた燃焼排ガスの一部は、左側の排ガス入口21aから捕集管11内に流入して、排ガス通路21を通って混合室12に導かれる。一方、排ガス通過穴14aの右側部分を通過して上方へ流れてきた燃焼排ガスの一部は、右側の排ガス入口22aから捕集管11内に流入して、排ガス通路22を通って混合室12に導かれる。
【0025】
次に、混合室12について説明する。図2、図3、図6、図7に示すように、混合室12は平面視で略台形状に形成され、混合室12は仕切板14の上面部に固定されている。混合室12の後端部の内部には、捕集管11の右端部が挿入されて、捕集管11はネジ23で混合室12に固定されている。混合室12の前端側部分には、混合室12の前方を塞ぐ閉塞板24が2つのネジ25で鉛直姿勢に取り付けられており、この閉塞板24に混合室12から前方へ燃焼排ガスを流出させる略矩形穴状の排ガス流出口24aが形成されている。混合室12の左右両側の側壁板部26,27は、センサ室10を左右両側から挟み込むように閉塞板24よりも前方へ延びている。
【0026】
ところで、捕集管11内の排ガス通路21,22を通って左方から混合室12内に流入した燃焼排ガスは、混合室12内で混合されてから、混合室12の前方へ流出することになるが、排ガス流出口24aは前方へ開口しているため、混合室内12で、燃焼排ガスの流れる方向が左右方向から前後方向へ変わることになり、燃焼排ガスは必然的に混合室12の内壁に衝突することになるため、混合室12内での燃焼排ガスの混合が促進される。
【0027】
図3、図6に示すように、センサ室10と混合室12との間には、混合室12の排ガス流出口24aから流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室10の外部へ導く為の開放口28が設けられている。この開放口28は、センサ室10の制限壁部10aと、混合室12の左右の側壁板部26,27と、閉塞板24とに囲まれており、開放口28は上方開放状に形成されている。
【0028】
捕集管11から混合室12に導かれた燃焼排ガスは、混合室12の内部で混合された後に、排ガス流出口24aから混合室12の外部へ流出する。この流出した燃焼排ガスの一部が、排ガス流出口24aと対向する位置にある制限壁部10aに衝突して、燃焼排ガスがさらに混合される。そして、混合室12から流出した燃焼排ガスの大部分は開放口28から上方へ流れ出して、排気筒7から外部へ排出される。一方、混合室12から流出した燃焼排ガスの一部だけが制限壁部10aに設けられた4つの排気導入口10bからセンサ室10に導かれる。ここで、4つの排気導入口10bの総開口面積は、開放口28の開口面積よりも小さく形成されており、混合室12から流出した燃焼排ガスがセンサ室10に導かれにくくなっている。
【0029】
さらに、図6、図7に示すように、混合室12において、閉塞板24の左端と左側の側壁板部26との間には、燃焼排ガスの一部を開放口28の左端部近傍に放出する放出口29が形成されており、この放出口29から混合室12内の燃焼排ガスの一部を放出させることで、混合室12を通っておらず混合されていない混合室12外の燃焼排ガスが開放口28からセンサ室10内に流入しないように構成してある。
【0030】
次に、以上説明したCO濃度検出構造の作用及び効果について説明する。
バーナ3の複数の燃焼管3aで発生した高温の燃焼排ガスは、バーナ3の上方に位置する熱交換器4内で給湯用の水を加温した後、さらに上方へ流れて排気集合筒5内に流入する。この排気集合筒5内において、まず、燃焼排ガスは、図4に示す混合促進部材15内に流入するが、この際に、燃焼排ガスは、下方から直接に開口15a,15b,15cから混合促進部材15内に流入したり、あるいは、仕切板14の下面に衝突した後に開口15a,15b,15cから混合促進部材15内に流入する。このように、燃焼排ガスの一部が仕切板14に衝突するために、燃焼排ガスの混合が促進される。さらに、混合促進部材15内では、燃焼排ガスは、混合促進部材15の内部に設けられた2つのフィン15dに沿って流れるため、その際に燃焼排ガスに旋回流が発生して混合が促進されながら、燃焼排ガスは排ガス通過穴14aを通ってさらに上方へ流れる。
【0031】
排ガス通過穴14aを通過して集合筒本体6の上部の内部に流入した燃焼排ガスの一部は、排ガス通過穴14aを左右に跨ぐように配設された捕集管11に下方から流入して、捕集管11にサンプリングされる。ここで、捕集管11は、下方開放状に形成されているため、下方から流れてきた燃焼排ガスが捕集管11に流入しやすくなっており、比較的多量の燃焼排ガスをサンプリングできるため、排気集合筒5内の燃焼排ガスのCO濃度が多少ばらついていても、そのばらつきを吸収できる。さらに、捕集管11は、燃焼管3aが並ぶ方向である左右方向に延びるように配設されていており、複数の燃焼管3aから発生した燃焼排ガスを夫々捕集管11でサンプリングできるため、複数の燃焼管3aから発生した燃焼排ガスのCO濃度がばらついていたとしても、そのばらつきを吸収して均一な燃焼排ガスをサンプリングできる。
【0032】
さらに、図7〜図9に示すように、捕集管11の内部には、仕切部材20により仕切られた2つの排ガス通路21,22が形成されており、2つの排ガス通路21,22の排ガス入口21a,22aは、夫々左右方向に並んで配置されているため、排ガス通過穴14aの左半部を通過した燃焼排ガスの一部は、左側の排ガス入口21aから捕集管11内に流入して排ガス通路21を通って混合室12に導かれ、一方、排ガス通過穴14aの右半部を通過した燃焼排ガスの一部は、右側の排ガス入口22aから捕集管11内に流入して、排ガス通路22を通って混合室12に導かれる。
【0033】
従って、左右に離れた位置の燃焼排ガスを夫々確実にサンプリングできるし、このようにして捕集管11によりサンプリングされた燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口21a,22aに対応する排ガス通路21,22を介して混合室12に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。そのため、複数の燃焼管3aから夫々発生した燃焼排ガスをほぼ均等にサンプリングすることができ、サンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度を、バーナ3から発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にさらに近づけることができる。
【0034】
捕集管11内の排ガス通路21,22を通って左方から混合室12に流入した燃焼排ガスは、混合室12内で混合された後、排ガス流出口24aから混合室12の前方へ流出することになるが、その際、混合室12内で燃焼排ガスの流れる方向が左右方向から前後方向へ変わることになり、燃焼排ガスは必然的に混合室12の内壁に衝突することになるため、混合室12内での燃焼排ガスの混合が促進される。
【0035】
排ガス流出口24aを通って混合室12から排出された燃焼排ガスの一部は、排ガス流出口24aと対向する制限壁部10aに衝突し、この衝突により燃焼排ガスがさらに混合され、燃焼排ガスの大部分は開放口28から排気筒7を介して外部へ排出される。一方、混合室12から流出した燃焼排ガスの一部だけが制限壁部10aに設けられた4つの排気導入口10bからセンサ室10に導かれ、センサ室10に導かれた燃焼排ガスの一部がCO濃度センサ13に取り込まれて燃焼排ガスのCO濃度が検出される。CO濃度センサ13に取り込まれなかった燃焼排ガスは、センサ室10上部の排出口10cから外部へ排出される。
【0036】
ここで、4つの排気導入口10bの総開口面積は、開放口28の開口面積よりも小さく形成されており、混合室12から流出した燃焼排ガスがセンサ室10に導かれにくくなっている。さらに、この際、混合室12からは放出口29を介して燃焼排ガスの一部が開放口28の左端部近傍に放出されるため、混合室12を通らず混合されていない混合室12外の燃焼排ガスが開放口28からセンサ室10内に流入するのを防止している。
【0037】
このようにCO濃度検出構造を構成したことで、捕集管11から混合室12に流入した比較的多量の燃焼排ガスは、混合室12や制限壁部10aにより十分に混合された後に、その大部分が外部へ排出され、CO濃度センサ13で安定してCO濃度を検出できる程度の量の燃焼排ガスだけがセンサ室10内に流入する。従って、均一な燃焼排ガスがサンプリングされて、そのサンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度がバーナ3で発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にほぼ等しくなるし、CO濃度センサ13に取り込まれる燃焼排ガスの量が制限されて、CO濃度センサ13で安定してCO濃度を検出できるので、CO濃度センサ13の検出精度をより一層高めることができる。
【0038】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
1]左右に延びる捕集管11を前後方向に複数並べて設けて、前後方向に離れた複数の位置で燃焼排ガスをサンプリングするようにしてもよい。
2]捕集管11周辺の燃焼排ガスのCO濃度が十分に均一化されている場合には、仕切板14の下側の混合促進部材15を省略してもよい。この場合には、集合筒本体6の高さをその分だけ低くできるため、給湯器1の小型化につながる。
【0039】
次に、本発明の別実施形態について説明する。
図10、図11に示すように、給湯器50において、図示しないバーナの上側に熱交換器51が設けられ、この熱交換器51のさらに上側に排気集合筒52が配設されている。排気集合筒52は、熱交換器51の上端に取り付けられた下方開放状の集合筒本体53と、この集合筒本体53の前面部に設けられバーナで発生した燃焼排ガスを外部へ排出する排出部54とを備えている。この排気集合筒52には、燃焼排ガスの一酸化炭素を検出する為のCO濃度検出構造が組み込まれている。
【0040】
集合筒本体53の内部の下端側部分には後方ほど上り傾斜状の水切板60が配設され、図10に示すように、下方から集合筒本体53内に流入した燃焼排ガスは、水切板60の下面に衝突したりして混合され、その燃焼排ガスの大部分は、集合筒本体53の内壁と水切板60との間で形成される排気通路61を通って排出部54から外部へ排出される。
【0041】
集合筒本体53の上半部内側の前端側部分には、内部にCO濃度センサ62を配置した直方体状のセンサ室63が設けられている。センサ室63の後面部には、後述の混合室64の出口に対向する制限壁部63aが形成され、図12に示すように、この制限壁部63aの四隅の近傍部には、センサ室63に燃焼排ガスを導入する為の4つの排気導入口63bが設けられている。一方、センサ室63の底面部には、センサ室63内に導入された燃焼排ガスを外部に排出する為の排出口63cが設けられている。
【0042】
集合筒本体53の内部の上端側部分には、前方ほど左右の幅が狭く形成され左右の側壁部65a,65bを有する仕切板65がセンサ室63から後方に所定間隔離隔して設けられており、集合筒本体53の上端部の内側部分と仕切板65とにより、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集通路66と、捕集通路66でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室63に導く混合室64が形成されている。捕集通路66の左右方向の幅は、集合筒本体53の幅とほぼ等しく構成されている。混合室64は、仕切板65の左右の側壁部65a,65bにより左右両側を囲われており、捕集通路66と混合室64は連通している。センサ室63と混合室64との間には、混合室64から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室63の外部へ導く為の開放口67が形成されている。
【0043】
以上説明したCO濃度検出構造の作用を説明する。熱交換器51から集合筒本体53内に流入した燃焼排ガスは、排気通路61内で水切板60に衝突するなどして混合され、その燃焼排ガスの一部が捕集通路66に流入してサンプリングされる。ここで捕集通路66の左右方向の幅は、集合筒本体53の幅とほぼ等しいため、捕集通路66により比較的多量の燃焼排ガスがサンプリングされる。
【0044】
捕集通路66でサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室64に流入して混合されるが、ここで、図10に示すように、混合室64の流路面積は前方ほど小さく形成されているため、混合室64内で前方ほど燃焼排ガスの流速が速くなり、燃焼排ガスの混合が促進される。混合室64から流出した燃焼排ガスは、混合室64の出口に対向する制限壁部63aに衝突するなどしてさらに混合され、燃焼排ガスの大部分は開放口67から排出部54へ流れて外部へ排出される。一方、混合室64から流出した燃焼排ガスの一部は、4つの排気導入口63bからセンサ室63へ流入し、さらにその一部がCO濃度センサ62に取り込まれて、燃焼排ガスのCO濃度が検出される。
【0045】
この別実施形態においては、捕集通路66から混合室64に流入した比較的多量の燃焼排ガスは、混合室64や制限壁部63aにより十分に混合された後に、その大部分が外部へ排出され、CO濃度センサ62で安定してCO濃度を検出できる程度の量の燃焼排ガスだけがセンサ室63内に流入するため、前記実施形態と同様に、均一な燃焼排ガスがサンプリングされて、そのサンプリングされた燃焼排ガスのCO濃度がバーナで発生した燃焼排ガスのCO濃度の平均値にほぼ等しくなるし、CO濃度センサ62で安定してCO濃度を検出でき、CO濃度センサ62の検出精度を高めることができる
【0046】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスは、混合室で混合された後に、その大部分は開放口からセンサ室の外部へ流れ、燃焼排ガスの一部だけが排気導入口を通ってセンサ室に流入するため、できる限り均一なCO濃度の燃焼排ガスをCO濃度センサに導くために、捕集通路で多くの燃焼排ガスをサンプリングした場合でも、混合室で混合されてからCO濃度センサに取り込まれる燃焼排ガスの量は少なくなり、CO濃度センサで安定的にCO濃度を検出できるため、CO濃度センサの検出精度を高めることができる。
【0047】
請求項2の発明によれば、センサ室が混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部を有し、この制限壁部に排気導入口が形成されたので、混合室から流出した燃焼排ガスは、混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部に衝突してから、燃焼排ガスの一部が排気導入口からセンサ室に流入するため、制限壁部により燃焼排ガスのセンサ室への流入量が制限されるし、燃焼排ガスが制限壁部に衝突することによりさらなる混合効果も得られるので、CO濃度センサの検出精度をさらに高めることができる。
【0048】
請求項3の発明によれば、排気導入口の開口面積が、前記開放口の開口面積よりも小さく形成されているため、混合室から流出した燃焼排ガスがセンサ室に流入しにくくなり、センサ室への燃焼排ガスの流入量を制限することができる。
【0049】
請求項4の発明によれば、燃焼装置は所定方向に並べて配設された複数の燃焼管を有し、捕集通路が前記所定方向に平行に延びるように配設されたので、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスを、捕集通路によりほぼ均等にサンプリングして、CO濃度検出センサに取り込まれる燃焼排ガスのCO濃度を極力均一化することができる。
【0050】
請求項5の発明によれば、捕集通路の内部に、サンプリングした燃焼排ガスを混合室に導く複数の排ガス通路を形成し、これら複数の排ガス通路の排ガス入口を前記所定方向に並べて配置したので、前記所定方向に互いに離れた複数の位置から複数の排ガス入口により燃焼排ガスを夫々サンプリングすることができ、さらに、このように複数の位置からサンプリングした燃焼排ガスが互いの圧力差等の影響を受けないように、夫々の排ガス入口に対応する排ガス通路を介して混合室に円滑に燃焼排ガスを導くことができる。そのため、複数の燃焼管から夫々排出された燃焼排ガスをほぼ均等にサンプリングして、CO濃度検出センサに導入される燃焼排ガスのCO濃度のさらなる均一化を図ることができる。
【0051】
請求項6の発明によれば、混合室は、前記排ガス流出口とは別に、混合室を通らない燃焼排ガスがセンサ室内に流入しないように燃焼排ガスの一部を前記開放口の端部近傍に放出する放出口を有するので、この放出口から燃焼排ガスの一部を放出させることで、CO濃度が不均一な混合室外の燃焼排ガスが開放口を介してセンサ室内に流入するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る給湯器の一部正面図である。
【図2】CO濃度検出構造の斜視図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】集合筒本体と混合促進部材の下方からの斜視図である。
【図5】センサ室の斜視図である。
【図6】捕集管及び混合室の上方からの斜視図である。
【図7】図6の下方からの斜視図である。
【図8】捕集管の一部断面図である。
【図9】図8のIX−IX 線断面図である。
【図10】別実施形態の給湯器上部の一部切欠側面図である。
【図11】図10のXI−XI 線断面図である。
【図12】別実施形態のセンサ室の斜視図である。
【符号の説明】
1 給湯器
3a 燃焼管
5 排気集合筒
10 センサ室
10a 制限壁部
10b 排気導入口
11 捕集管
12 混合室
13 CO濃度センサ
21,22 排ガス通路
21a,22a 排ガス入口
24a 排ガス流出口
28 開放口
29 放出口
50 給湯器
52 排気集合筒
62 CO濃度センサ
63 センサ室
63a 制限壁部
63b 排気導入口
64 混合室
66 捕集通路
67 開放口
Claims (6)
- 燃焼排ガスを排気集合筒を介して外部へ排気する燃焼装置において、
前記排気集合筒の内部に、一酸化炭素濃度を検出するCO濃度センサを内部に配置したセンサ室と、燃焼排ガスをサンプリングする為の捕集通路と、捕集通路でサンプリングされた燃焼排ガスを混合してセンサ室に導く混合室とを設け、
前記センサ室は、前記混合室からの燃焼排ガスの一部を導入する為の排気導入口を有し、
前記センサ室と混合室との間に、混合室から流出した燃焼排ガスの大部分をセンサ室の外部へ導く為の開放口を設けたことを特徴とする燃焼装置のCO濃度検出構造。 - 前記センサ室は混合室の排ガス流出口に対向する制限壁部を有し、この制限壁部に前記排気導入口を形成したことを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置のCO濃度検出構造。
- 前記排気導入口の開口面積が、前記開放口の開口面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼装置のCO濃度検出構造。
- 前記燃焼装置は所定方向に並べて配設された複数の燃焼管を有し、前記捕集通路が前記所定方向に平行に延びるように配設されたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の燃焼装置のCO濃度検出構造。
- 前記捕集通路の内部に、サンプリングした燃焼排ガスを混合室に導く複数の排ガス通路を形成し、これら複数の排ガス通路の排ガス入口を前記所定方向に並べて配置したことを特徴とする請求項4に記載の燃焼装置のCO濃度検出構造。
- 前記混合室は、混合室を通らない燃焼排ガスがセンサ室内に流入しないように燃焼排ガスの一部を前記開放口の端部近傍に放出する放出口であって、前記排ガス流出口とは別の放出口を有することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の燃焼装置のCO濃度検出構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002283695A JP2004116952A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃焼装置のco濃度検出構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002283695A JP2004116952A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃焼装置のco濃度検出構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004116952A true JP2004116952A (ja) | 2004-04-15 |
Family
ID=32277490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002283695A Pending JP2004116952A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | 燃焼装置のco濃度検出構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004116952A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010085062A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Yazaki Corp | ガス燃焼器 |
JP2010145015A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Yazaki Corp | 給湯器 |
JP2011163619A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Neosys:Kk | 燃焼加熱装置 |
JP2013170800A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排熱回収ボイラおよび複合発電設備 |
JP2014105973A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Noritz Corp | 気体検出装置及び燃焼装置 |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002283695A patent/JP2004116952A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010085062A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Yazaki Corp | ガス燃焼器 |
JP2010145015A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Yazaki Corp | 給湯器 |
JP2011163619A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Neosys:Kk | 燃焼加熱装置 |
JP2013170800A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排熱回収ボイラおよび複合発電設備 |
JP2014105973A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Noritz Corp | 気体検出装置及び燃焼装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4272214B2 (ja) | 給湯器 | |
KR101146020B1 (ko) | 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기 | |
JP2004116952A (ja) | 燃焼装置のco濃度検出構造 | |
JP2012117736A (ja) | 燃焼器具 | |
JP4786512B2 (ja) | 潜熱回収型給湯器 | |
JP2003172514A (ja) | 燃焼装置 | |
JP2010007968A (ja) | 給湯装置 | |
JP4071215B2 (ja) | 複合燃焼装置における不完全燃焼検出装置 | |
JP3707329B2 (ja) | 燃焼装置のco濃度検出構造 | |
JP5583628B2 (ja) | 燃焼器具 | |
JP5804321B2 (ja) | 気体検出装置、並びに、燃焼装置 | |
JPH09159282A (ja) | 熱交換装置 | |
JP4173868B2 (ja) | 燃焼装置 | |
JP2014145549A (ja) | 燃焼装置 | |
EP1493967B1 (en) | Incineration system and method | |
JP2001021218A (ja) | 給湯装置 | |
JPH0325031Y2 (ja) | ||
JP2014190577A (ja) | 排熱ボイラユニット及び排熱ボイラ | |
JPH09217929A (ja) | 燃焼機器 | |
JPH08121756A (ja) | 燃焼装置 | |
JP6142548B2 (ja) | 燃焼装置 | |
JP3676622B2 (ja) | 蒸気調理装置 | |
JP6066175B2 (ja) | 気体検出装置及び燃焼装置 | |
JP2015121353A (ja) | 燃焼装置 | |
JP2018112361A (ja) | 不完全燃焼検出装置及びガス燃焼装置 |