JP2575705Y2

JP2575705Y2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2575705Y2
Application number: JP1991044719U
Authority: JP
Inventors: 正登近藤
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2006-05-17
Also published as: JPH04129654U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば屋内設置型給湯
器の燃焼装置にかかわり、特に、排気ガスの攪拌手段を
設けた燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は一般的なガス燃焼式給湯器の模式
図を示したもので、この種の給湯器１はガスバーナ２を
含む燃焼室３と、この燃焼室３の給排気を行う燃焼ファ
ン９と、熱交換器８と、排気筒４内に設けられて排気ガ
ス中の一酸化炭素の濃度を検出するＣＯセンサ５と、燃
焼運転を制御する制御装置（図示せず）とを有してい
る。この制御装置は給水、燃焼、給湯等の動作を制御
し、台所や浴室あるいは洗面台等所望の場所に湯水を供
給制御する。

【０００３】最近、この種のガス燃焼式の給湯器１とし
て、使用する湯量に応じてガスの量を何段かに切り替え
てガスを燃焼させる能力切替式燃焼装置が使用されるよ
うになっている。この種の燃焼装置では、例えばガスバ
ーナを２段に分け、給湯量が少ないときにはガスバーナ
の燃焼を例えば右半分で行って小能力燃焼とし、給湯量
が多いときにはガスバーナを左右両側で燃焼する大能力
燃焼方式がとられている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記能力切替式燃焼装
置を運転させた場合、小能力燃焼時と、大能力燃焼時で
は、燃焼室３内のガスの発生形態が異なり、排気口４内
での一酸化炭素ガスの濃度分布にばらつきを生じる。ま
た同一機種でも器具が異なると一酸化炭素の濃度分布が
相違するという問題がある。

【０００５】図５には能力切替式燃焼装置の一酸化炭素
濃度の分布状態を燃焼室の上方側で位置を変えて測定し
た実験データの一例が示されている。一酸化炭素の濃度
はＣＯセンサ５の測定場所によって大きくばらついてい
る。また小能力燃焼時においてはそのばらつきはさらに
拡大している。

【０００６】図６は前記燃焼装置の一酸化炭素濃度の分
布状態を排気口４内で位置を変えて測定した実験データ
の一例を示している。一酸化炭素濃度は前記図５同様、
ＣＯセンサの測定位置によって大きくばらついている。
したがって従来方式では上記のようにばらついた状態で
一酸化炭素濃度を測定しているためＣＯセンサの一酸化
炭素濃度の検出データは信頼性に乏しいことが示されて
いる。したがって一酸化炭素ガスの濃度が異常に増加し
た場合においてもこれを正確に検出することができず、
安全装置を作動することができないという問題がある。

【０００７】本考案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、その目的は給湯器等の燃焼装置を
給湯能力に応じてガス燃焼方式を数段に切替燃焼させた
ときにおいても、また、通常の燃焼方式のときでも、一
酸化炭素ガスの濃度を正確に検出して装置の安全動作を
図ることができる燃焼装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために次のように構成されている。すなわち、第１
の考案は、燃焼室の天井に排気ガスを排出する排気筒が
連接され、この排気筒内に一酸化炭素ガスの濃度を検出
するＣＯセンサが設けられ、前記排気筒の下端側には該
排気筒に連通する筒部が前記天井から下方側に突き出し
て設けられ、この筒部は燃焼室の天井側から該筒部外周
に沿って下方に向かう排気ガスの天井を伝う回り込みの
反転方向の流れと排気ガスの上向きの順方向流れとを衝
突させて排気筒に入る排気ガスを撹拌する撹拌手段と成
したことを特徴として構成されている。また、第２の考
案は、燃焼室で発生した排気ガスを排出する排気筒内に
一酸化炭素ガスの濃度を検出するＣＯセンサが設けら
れ、この排気筒内には前記ＣＯセンサの上流側近傍対向
位置に排気ガスの順方向流れが直接ＣＯセンサに衝突す
るのを避ける防風の障害物が設けられ、この障害物は該
障害物に排気ガスを衝突させることにより流れを乱して
撹拌し、その乱れた流れを障害物の背部側からＣＯセン
サ側へ渦状に巻き込む減速した流れにしてＣＯセンサに
接触させる撹拌手段と成したことを特徴として構成され
ている。さらに第３の考案は、燃焼室の天井に排気ガス
を排出する排気筒が連接され、この排気筒内に一酸化炭
素ガスの濃度を検出するＣＯセンサが設けられ、前記排
気筒の下端側には該排気筒に連通する筒部が前記天井か
ら下方側に突き出して設けられ、この筒部は燃焼室の天
井側から該筒部外周に沿って下方に向かう排気ガスの天
井を伝う回り込みの反転方向の流れと排気ガスの上向き
の順方向流れとを衝突させて排気筒に入る排気ガスを撹
拌する第１の撹拌手段と成し、また、前記排気筒内には
前記ＣＯセンサの上流側近傍対向位置に排気ガスの順方
向流れが直接ＣＯセンサに衝突するのを避ける防風の障
害物が設けられ、この障害物は該障害物に排気ガスを衝
突させることにより流れを乱して撹拌し、その乱れた流
れを障害物の背部側からＣＯセンサ側へ渦状に巻き込む
減速した流れにしてＣＯセンサに接触させる第２の撹拌
手段と成したことを特徴として構成されている。

【０００９】

【作用】燃焼装置が燃焼して、燃焼室で発生した排気ガ
スが排気筒に入る際に、燃焼室の天井壁側から排気筒下
端側の筒部外面に沿って下方に回り込む反転方向の流れ
と排気筒に直接入り込もうとする上向きの順方向の流れ
とが衝突して排気ガスが撹拌される。そして、排気筒に
入り込んだ排気ガスはＣＯセンサの上流側近傍対向位置
に設けられている障害物に衝突して流れが乱され、排気
ガスの撹拌が行われる。この流れが乱された排気ガスは
前記障害物の背部側からその背圧によりＣＯセンサ側へ
渦状に巻き込まれ減速した流れとなってＣＯセンサに接
触し撹拌混合された均一な排気ガス中の一酸化炭素ガス
の濃度がＣＯセンサによって測定される。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省略す
る。

【００１１】図１に本考案の一実施例の給湯器の模式図
が示されている。本実施例の給湯器１は排気筒４の入口
側に排気ガスを攪拌する第１の攪拌手段７（以下ミキサ
７と言う）と、排気筒４内に一酸化炭素ガスの濃度を検
出するＣＯセンサ５と、このＣＯセンサ５のカバー６と
を有している。このカバー６は防風の障害物として機能
し、第２の攪拌手段を構成している。図３（ａ）は排気
ガスを攪拌するミキサ７の一実施例の構造図である。

【００１２】ミキサ７は排気筒４の円筒部を燃焼室３の
天井11よりも燃焼室３側に延長して下方に突出した筒部
の構造を有している。燃焼室３で発生した排気ガスは図
８（ａ）の破線で示すように燃焼室３の天井11側から円
筒部12の外周に沿って下方に向かい円筒部12の中に入り
込む排気ガスの天井を伝う回り込みの反転方向の流れ
と、同図（ａ）の実線で示すように下方側から直接円筒
部12に入る排気ガスの上向き順方向の流れ等が衝突した
りして複雑な挙動によって乱流を起こし、攪拌混合さ
れ、ＣＯセンサ５側に向けて排出される。

【００１３】図２はＣＯセンサ５とＣＯセンサカバー６
の分解状態の斜視図である。ＣＯセンサカバー６は図１
の排気筒４内に設けられ、排気ガスの排出方向に対して
直角方向に設置されている。このＣＯセンサカバー６の
基端側は円筒状となっていて、先方側は円筒の上半分を
切り落とした樋状の構造をしており、ＣＯセンサ５はＣ
Ｏセンサカバー６の基端側の円筒状部分に嵌合されＣＯ
検出部を該円筒状部分から樋状部上へ突き出した状態で
装着されている。このＣＯセンサ５の嵌合装着状態で、
ＣＯセンサカバー６はＣＯセンサ５に対して、排気ガス
流れの上流側近傍対向位置となり、ＣＯセンサ５に排気
ガスの流れが直接衝突するのを防止する防風の障害物と
して機能する。図８（ｂ）に示すように、排気筒４を流
れる排気ガスはこの樋状構造部に突き当たり、その外周
面に沿って乱流を起こしながら、樋内に流れる。すなわ
ち、排気ガスの流れはＣＯセンサカバー６の樋状構造物
の底面に突き当たり流れが乱されて撹拌混合され、この
乱れた流れは樋状構造物の背部（上面側）の圧力（背
圧）が周囲の圧力よりも低圧化するので、樋状構造物の
側方を通る前記衝突により乱された流れは背部側に渦状
に巻き込まれた減速流となってＣＯセンサ５の検出部に
接触する。また、同時にカバー６の先端部からも減速し
た乱流ガスが渦状に樋内に流れて攪拌混合されＣＯセン
サ５に接触する。

【００１４】本実施例は排気ガスを攪拌する第１の攪拌
手段のミキサ７と第２の攪拌手段のＣＯセンサカバー６
との併用によって排気ガスを攪拌混合して一酸化炭素ガ
スの濃度分布を均一化するように構成しているので、例
えば燃焼ファン９の回転数を落として排気スピードを下
げた状態では排気ガスはミキサ７によって適切に攪拌混
合され排気ガス中の一酸化炭素ガスの濃度分布は均一化
される。これに対し、排気ガスの排気スピードを速めた
場合には、排気筒４内に設けたＣＯセンサ５のＣＯセン
サカバー６によって排気ガスの攪拌混合が行われ、排気
ガス中の一酸化炭素ガスの濃度分布は均一化される。こ
のように、ミキサ７とＣＯセンサカバー６を併用するこ
とにより、排気スピードの如何にかかわらず、排気ガス
の均一な混合が効果的に行われるのである。

【００１５】図４は一酸化炭素ガスの濃度とＣＯセンサ
の出力との関係を示す実験データのグラフである。実線
Ａは排気ガスが完全に攪拌混合されて、一酸化炭素ガス
の濃度が均一に分布された理想状態での一酸化炭素濃度
とＣＯセンサ出力との理論曲線を示している。実線Ｂは
本考案の実施例に基づいたときの一酸化炭素濃度とＣＯ
センサ出力との関係を示す。曲線Ｃは本考案を実施する
前の状態、すなわち従来例を示すものである。本実施例
によれば排気ガスの攪拌混合状態は実線Ｂに示されるよ
うに理想状態の実線Ａにほとんど近似している。すなわ
ち排気ガス中の一酸化炭素ガスの濃度分布が均一化さ
れ、正確な一酸化炭素ガスの濃度を検出できることを示
している。

【００１６】なお、本考案は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例では攪拌用ミキサ７の形状を短いパイプの突起状構
造で構成したが、このパイプの周壁に図３（ｂ）に示す
ような溝10を設けた形状のものでもよい。

【００１７】さらに、上記実施例では攪拌手段をミキサ
７とＣＯセンサカバー６とで構成したが、その一方を省
略してもよい。さらにはミキサ７とカバー６以外の他の
構造の攪拌手段を付加してもよい。さらにまた、本考案
の第２の攪拌手段はＣＯセンサカバー６に限定されるも
のでなく、例えば、パイプや板等を防風の障害物として
構成し得るものである。

【００１８】また、上記実施例では燃焼装置をガス燃焼
式の給湯器を例にして説明したが、本考案は石油燃焼式
の燃焼装置にも適用されるものである。

【００１９】

【考案の効果】本考案は燃焼装置の排気筒内に一酸化炭
素ガスの濃度を検出するＣＯセンサを設け、排気筒の下
端側に筒部を燃焼室の天井から下方へ突き出し形成して
これを撹拌手段としたものであるから、排気ガスが排気
筒に入り込む際に、天井側から筒部外周に沿って下方に
向かう排気ガスの天井を伝う回り込みの反転方向の流れ
と排気ガスの上向きの順方向流れとが衝突し、この衝突
により排気ガスの撹拌混合が行われ、この撹拌混合によ
りＣＯ濃度分布の均一化した流れをＣＯセンサに導くこ
とができる。特に、排気ガスの排気スピードが遅い場合
には前記排気ガスの天井を伝う回り込みの反転方向の流
れができ易いので、上向きの順方向流れとの衝突し合う
流れの量が大となり、排気ガスの撹拌混合の効果が顕著
となる。このように、筒部による撹拌混合により排気ガ
スのＣＯ濃度分布の均一化が効果的に行われるので、Ｃ
Ｏセンサにより一酸化炭素ガスの濃度を正確に検出で
き、燃焼装置を安全に運転させることができる。

【００２０】また、排気筒内のＣＯセンサの上流側近傍
対向位置に防風の障害物を設け、これを排気ガスの撹拌
手段とした構成にあっては、排気筒内を流れる排気ガス
が直接障害物に衝突して流れが乱され排気ガスの撹拌混
合が行われるとともに、衝突により減速した流れが障害
物の側方を通る際に、障害物の背圧が周囲の圧力よりも
低圧化することで、排気ガスは渦状の巻き込み状態の流
れとなって排気ガスの撹拌混合をさらに促進させ排気ガ
ス中のＣＯ濃度分布を均一化させて障害物の背部側のＣ
Ｏセンサに導くことができる。特に、排気ガスの排気ス
ピードが速い場合には前記障害物への衝突の勢いが大き
くなって流れの乱れが大きくなり、排気ガスの撹拌混合
の効果が顕著となる。このように、ＣＯセンサの上流側
近傍対向位置に設けた障害物による撹拌混合により排気
ガスのＣＯ濃度分布の均一化が効果的に行われるので、
ＣＯセンサにより一酸化炭素ガスの濃度を正確に検出で
き、燃焼装置を安全に運転させることができる。また、
ＣＯセンサの上流側近傍対向位置に設けた障害物は排気
ガスの流れが直接ＣＯセンサに当たるのを防止するの
で、ＣＯセンサと排気ガス間の温度差による単位時間当
たりの熱交換量を少なくでき、この排気ガスとの熱交換
に起因するＣＯセンサのＣＯ濃度検出の不安定化を防止
し、ＣＯ濃度検出の信頼性を高めることができる。

【００２１】さらに、排気筒の下端側に筒部を第１の撹
拌手段として設け、排気筒内のＣＯセンサの上流側近傍
対向位置に防風の障害物を第２の撹拌手段として設けた
構成にあっては、上記した筒部による排気ガスの撹拌混
合効果と、障害物による排気ガスの撹拌混合効果および
排気ガス流とＣＯセンサ間の熱交換量抑制効果とを共に
奏することとなり、排気ガス中のＣＯ濃度分布をより一
層均一化でき、排気ガス中のＣＯ濃度を排気ガスの排気
スピードの大小にかかわらず正確、かつ、高信頼性のも
とで検出できるという画期的な効果を奏し、燃焼装置の
一酸化炭素ガスに対する安全運転をより一層高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の給湯器の機械的構造の模式
図である。

【図２】本実施例のＣＯセンサカバーの分解斜視図であ
る。

【図３】本実施例の排気ガス攪拌用のミキサの構造図で
ある。

【図４】本実施例と従来例の一酸化炭素ガスの濃度とＣ
Ｏセンサの出力との関係を示す実験データのグラフであ
る。

【図５】排気口入口の測定位置による一酸化炭素濃度の
分布図である。

【図６】排気筒内の測定位置による一酸化炭素濃度の分
布図である。

【図７】従来の給湯器の機械的構造の模式図である。

【図８】本実施例の各撹拌手段による排気ガスの撹拌動
作状態の説明図である。

【符号の説明】

１給湯器２ガスバーナ３燃焼室４排気筒５ＣＯセンサ６ＣＯセンサカバー７排気ガス攪拌手段

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】燃焼室の天井に排気ガスを排出する排気
筒が連接され、この排気筒内に一酸化炭素ガスの濃度を
検出するＣＯセンサが設けられ、前記排気筒の下端側に
は該排気筒に連通する筒部が前記天井から下方側に突き
出して設けられ、この筒部は燃焼室の天井側から該筒部
外周に沿って下方に向かう排気ガスの天井を伝う回り込
みの反転方向の流れと排気ガスの上向きの順方向流れと
を衝突させて排気筒に入る排気ガスを撹拌する撹拌手段
と成したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】燃焼室で発生した排気ガスを排出する排
気筒内に一酸化炭素ガスの濃度を検出するＣＯセンサが
設けられ、この排気筒内には前記ＣＯセンサの上流側近
傍対向位置に排気ガスの順方向流れが直接ＣＯセンサに
衝突するのを避ける防風の障害物が設けられ、この障害
物は該障害物に排気ガスを衝突させることにより流れを
乱して撹拌し、その乱れた流れを障害物の背部側からＣ
Ｏセンサ側へ渦状に巻き込む減速した流れにしてＣＯセ
ンサに接触させる撹拌手段と成したことを特徴とする燃
焼装置。
【請求項３】燃焼室の天井に排気ガスを排出する排気
筒が連接され、この排気筒内に一酸化炭素ガスの濃度を
検出するＣＯセンサが設けられ、前記排気筒の下端側に
は該排気筒に連通する筒部が前記天井から下方側に突き
出して設けられ、この筒部は燃焼室の天井側から該筒部
外周に沿って下方に向かう排気ガスの天井を伝う回り込
みの反転方向の流れと排気ガスの上向きの順方向流れと
を衝突させて排気筒に入る排気ガスを撹拌する第１の撹
拌手段と成し、また、前記排気筒内には前記ＣＯセンサ
の上流側近傍対向位置に排気ガスの順方向流れが直接Ｃ
Ｏセンサに衝突するのを避ける防風の障害物が設けら
れ、この障害物は該障害物に排気ガスを衝突させること
により流れを乱して撹拌し、その乱れた流れを障害物の
背部側からＣＯセンサ側へ渦状に巻き込む減速した流れ
にしてＣＯセンサに接触させる第２の撹拌手段と成した
ことを特徴とする燃焼装置。