JP3763882B2 - 複合型燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の燃焼室を備え、これらへの給排気を燃焼室の排気口側からファンによって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複合型燃焼装置としては、たとえば、給湯と風呂用の２つの燃焼室を備え、これらへの給排気をファンによって燃焼室の給気口側から空気を送り込むことで行なう、いわゆる押し込み式のものがある。また各燃焼室への給排気をそれらの排気口側からファンによって排気を吸い出すことで行なう、いわゆる吸出し式のものがある。
【０００３】
これらの燃焼装置では、一般に、燃焼室からの排気の一酸化炭素濃度など排気の状態を排気センサにより測定することで燃焼状態の異常を検出するようになっている。燃焼状態の異常を検出した場合には、給排気用のファンの回転数を制御して燃焼状態の正常化を図ったり、このような回復処置を一定期間行なっても燃焼異常が解消されない場合には強制的に燃焼を停止させる等の処置が施される。
【０００４】
燃焼異常を検出するための排気センサは、複数の燃焼室のそれぞれに対応して設けられおり、これら複数の排気センサから得られる情報を統括的に解析してファンの回転制御等が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、複数の燃焼室のそれぞれに排気センサを設けているのでコストアップに繋がるとともに、複数の排気センサから送られてくる情報を統括的に解析して給排気用ファンの回転制御等を行なわねばならず、その制御が複雑化するという問題があった。
【０００６】
さらに、各燃焼室から排出される排気の状態は、排気経路内の位置によってバラツキがあるので、これを低減するための特別な部材を排気経路に設けたり、排気センサの最適な設置箇所を各種の実験を通じて選定する必要があり、コストアップ並びに設計工数の増大を招いていた。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、複数の燃焼室から排出される排気の状態を共通の排気センサで適切に検出することのできる複合型燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【０００９】
［１］複数の燃焼室（２１、２２）を備え、これらへの給排気を燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）側からファン（３２）によって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置（１０）において、
前記複数の燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）からの排気を合流させて前記ファン（３２）の吸込み口に導く排気口カバー（３１）を設け、
前記ファン（３２）より後方の排気経路内に、前記複数の燃焼室（２１、２２）からの排気が該ファン（３２）によりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置したことを特徴とする複合型燃焼装置（１０）。
【００１０】
［２］複数の燃焼室（２１、２２）を備え、これらへの給排気を燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）側からファン（３２）によって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置（１０）において、
前記複数の燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）からの排気を合流させて前記ファン（３２）の吸込み口に導く排気口カバー（３１）と、前記ファン（３２）より後方の排出経路の途中に該ファン（３２）からの排気流が直接的に当たらずかつ排気の澱まない防風箇所（８０、９０）とを設け、
前記防風箇所（８０、９０）に、前記複数の燃焼室（２１、２２）からの排気が該ファン（３２）によりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置したことを特徴とする複合型燃焼装置（１０）。
【００１１】
［３］複数の燃焼室（２１、２２）を備え、これらへの給排気を燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）側からファン（３２）によって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置（１０）において、
前記複数の燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）からの排気を合流させて前記ファン（３２）の吸込み口に導く排気口カバー（３１）と、前記ファン（３２）の吐出し口に接続された筒状の排気経路（３４）とを設け、
前記排気経路（３４）の途中に排気の流れる方向と垂直な断面の面積が該排気経路（３４）のそれよりも大きく排気の流速を低下させる流速低下室（７０）を設け、
前記流速低下室（７０）の内部に、前記複数の燃焼室（２１、２２）からの排気が該ファン（３２）によりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置したことを特徴とする複合型燃焼装置（１０）。
【００１２】
［４］前記一酸化炭素濃度センサ（４１）は、排気を入れ替えるための開口部（８１）を有する排気センサ室（８０）に収められていることを特徴とする［１］，［２］または［３］記載の複合型燃焼装置（１０）。
【００１３】
［５］前記流速低下室（７０）の内壁に吸音部材（７４）を取り付けたことを特徴とする［２］記載の複合型燃焼装置（１０）。
【００１４】
［６］前記ファン（３２）より後方の排気経路（３６ａ）は、該ファン（３２）から排出された排気を上方に流す略垂直な垂直経路部分を備え、前記一酸化炭素濃度センサ（４１）は該垂直経路部分の垂直な内壁面より外側に外れかつ排気経路内部と通じた箇所に配置されていることを特徴とする［１］，［２］または［３］記載の複合型燃焼装置（１０）。
【００１５】
前記本発明は次のように作用する。
排気カバー（３１）は、複数の燃焼室（２１、２２）の排気口（２５、２６）からの排気を合流させてファン（３２）の吸込み口に導く。そして、ファン（３２）より後方の排気経路内に、前記複数の燃焼室（２１、２２）からの排気が該ファン（３２）によりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置する。
【００１６】
複数の燃焼室（２１、２２）からの排気は排気カバー（３１）によって合流された後に一酸化炭素濃度センサ（４１）に到達するので、共通の一酸化炭素濃度センサ（４１）によって複数の燃焼室（２１、２２）からの排気の状態を検出することができる。また、合流された排気は、ファン（３２）によってミキシングされるので、ファン（３２）の後方においては、一酸化炭素濃度など排気の状態のバラツキが無くなり、排気の状態を適切に検出することができる。
【００１７】
さらに、ファン（３２）より後方の排出経路の途中に防風箇所（８０、９０）を設け、該ファン（３２）からの排気流が直接的に当たらずかつ排気の澱まない状態を形成する。そして、一酸化炭素濃度センサ（４１）をこの防風箇所（８０、９０）に配置する。
【００１８】
たとえば、一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）は、近接して配置された２つの検出素子間の温度差を基にして排気の状態を検出している。このため、排気の流速が大きい場合には、検出素子間の温度差が小さくなり、一酸化炭素濃度を精度良く検出することができない。
【００１９】
一方、燃焼室（２１、２２）から排出された排気の状態はできるだけリアルタイムに検出されることが望ましい。すなわち、燃焼室（２１、２２）から新しく排出された排気と常に入れ替わり、排気の澱まない箇所に一酸化炭素濃度センサ（４１）を設置することが要求される。そこで、ファン（３２）の後方の排気経路内にファン（３２）からの排気が直接的に当たらず、かつ排気の澱まない防風箇所（８０、９０）を設けることで、適度に排気が入れ替わりかつ許容範囲の検出誤差に収まる程度に排気の流速が抑えられる。一酸化炭素濃度センサ（４１）をこのような防風箇所（８０、９０）に配置することで、適切に排気の状態を検出することができる。
【００２０】
たとえば、ファン（３２）からの排気が直接的に当たらない位置に排気の取入口と排出口を設けた箱型の排気センサ室（８０）を設け、その内部を防風箇所とする。このような排気センサ室（８０）の内部に一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置することで排気の状態を精度良く検出することができる。
【００２１】
また、ファン（３２）の後方の排気経路の途中に排気の流れる方向と垂直な断面の面積が該排気経路のそれよりも大きい流速低下室（７０）を設けることで、流速低下室（７０）の内部における排気の流速を低下させることができる。すなわち、流速低下室（７０）の内部には、許容範囲の検出誤差に収まる程度に排気の流速が抑えられ、かつ排気が適度に入れ替わる状態が形成される。該流速低下室（７０）の内部にファン（３２）から排出される排気の状態を検出する一酸化炭素濃度センサ（４１）を配置することにより、排気の状態を適切に検出することができる。
【００２２】
また、流速低下室（７０）の内壁に吸音部材（７４）を取り付けたものでは、ファン（３２）および排気流（９０）によって生じる騒音が流速低下室（７０）の内部で吸収される。これにより、排気筒（３６ａ）を通じて外部に漏れる騒音レベルを下げることができる。
【００２３】
ファン（３２）より後方の排気経路が該ファン（３２）から排出された排気を上方に流す略垂直な垂直経路部分を備えるものである場合には、一酸化炭素濃度センサ（４１）を該垂直経路部分の垂直な内壁面より外側に外れかつ排気経路内部と通じた箇所に配置する。これにより、排気経路を通じて外部から侵入する雨などが一酸化炭素濃度センサ（４１）にかかることを防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
図１、図２は、本発明に係る複合型燃焼装置１０の概要を表したものである。複合型燃焼装置１０は、給湯および風呂の追い焚きを行なうことのできる屋内設置タイプのガス燃焼装置である。この装置は強制給排気型であり、燃焼用の空気を給気筒を通じて屋外からファンによって強制的に取り入れるとともに、燃焼後の排気を排気筒を通じてファンによって強制的に屋外に排出するようになっている。
【００２５】
複合型燃焼装置１０の本体であるハウジング１１は上面と下面および一対の側面並びに背面を有する箱型のハウジング本体１２と、ハウジング本体１２の正面を覆うフロントカバー１３とを有している。ハウジング１１内の略中央部分には、風呂の追い焚きを行なうためのふろ燃焼室２１と、給湯用の給湯燃焼室２２が並設されている。ふろ燃焼室２１の上部および給湯燃焼室２２の上部にはそれぞれ、ガスを燃焼させて得た熱によって水を暖めるための熱交換器２３、２４が配置されている。
【００２６】
熱交換器２３、２４の上方には、ふろ燃焼室２１、給湯燃焼室２２からの排気を排出するための排気口２５、２６が設けられている。排気口２５、２６は、排気カバー３１によって上方から覆われている。排気カバー３１は、その底面に排気口２５、２６と連通する２つの開口部を備えるとともに、ふろ燃焼室２１寄りの上面に燃焼ファン３２の吸込口と連通する開口部３３を備えている。排気カバー３１は、排気口２５、２６からの排気を合流させて燃焼ファン３２の吸込み口に導くようになっている。
【００２７】
燃焼ファン３２はモータ６１によって駆動される遠心ファンであり、右側方に排気の吐出し口を備えている。燃焼ファン３２の吐出し口には排気ダクト３４が接続されている。また、排気カバー３１を挟んで給湯燃焼室２２の上方の奥手に排気ボックス７０が配置されている。排気ダクト３４は排気ボックス７０の右端部まで排気ボックス７０の手前側を通り延設されている。
【００２８】
排気ダクト３４はその右端面が閉塞されているとともに、排気ボックス７０側の側面に開口部が設けられている。排気ボックス７０の前面には、排気ダクト３４に開設された開口部と連通する開口部７２が設けられており、燃焼ファン３２から排出された排気が排気ダクト３４を通じて排気ボックス７０の内部に流入するようになっている。
【００２９】
図３に示すように排気ボックス７０は、排気の流れる方向と垂直な断面の面積が排気ダクト３４のそれよりも大きい中空の箱であり、燃焼ファン３２からの排気流の流速を低下させる流速低下室として機能する。
【００３０】
排気ボックス７０の前面上部は手前に突出した突出部７１を有しており、該突出部７１の内側に複数の穴部８１を有する箱型形状の排気センサ室８０が設けられている。排気センサ室８０の底面の奥手側および奥手側の側面にそれぞれ穴部８１が開設されている。排気ボックス７０の突出部７１の前面には、排気センサ室８０に通じる丸穴７３が開設されており、一酸化炭素濃度を検出するための排気センサ４１の先端部分が排気ボックス７０の外部から該丸穴７３を通じて排気センサ室８０の内部に挿入されている。
【００３１】
排気センサ４１の先端部分は、排気センサ室８０の底面に開設された穴部８１よりも手前側にあり、底面の穴部８１の上方から外れた位置に配置されている。また排気センサ４１は、そのベース部分が排気ボックス３５の突出部７１の前面外側にネジ止めされている。
【００３２】
排気ボックス７０の内壁には、燃焼ファン３２や排気流によって生じる騒音を吸収する吸音部材としてのパッキン７４が貼り付けられている。
【００３３】
排気ボックス７０の上面には開口部が設けられており、ここに、内筒と外筒を備えた２重構造の給排気筒３６の内筒である排気筒３６ａが嵌入されている。図２および図３に示すように、給排気筒３６の内筒（排気筒３６ａ）と外筒（給気筒３６ｂ）の間の空間により給気経路が形成されており、給気筒３６ｂは、ふろ燃焼室２１、給湯燃焼室２２の下部に配置されたバーナー２７、２８の近傍に通じる給気ダクト３７に接続されている。
【００３４】
ふろ燃焼室２１、給湯燃焼室２２の内部のバーナー２７、２８には、各種の弁の取り付けられたガス供給パイプ５１が接続されており、これを通じてバーナー２７、２８に燃焼用のガスが供給される。給湯用の熱交換器２４には、給水パイプ５２と給湯パイプ５３が接続され、給湯パイプ５３の他端は、各種の弁を介して給湯先に延設されている。給湯パイプ５３は、その途中で分岐され分岐パイプ５４等を介して追い焚き往パイプ５５に接続されている。
【００３５】
ふろ用の熱交換器２３には、追い焚き往パイプ５５および追い焚き戻りパイプ５６が接続されている。浴槽内の水またはお湯は、循環ポンプ５７によって追い焚き往パイプ５５を通じて熱交換器２３に送られ、追い焚き戻りパイプ５６を通って浴槽に戻され循環されるようになっている。浴槽にお湯を張る場合には、給湯側から分岐パイプ５４、追い焚き往パイプ５５、追い焚き戻りパイプ５６を通じて浴槽にお湯が供給される。
【００３６】
次に作用を説明する。
ふろ燃焼室２１および給湯燃焼室２２からの排気は、排気カバー３１を通じて合流され燃焼ファン３２の吐出し口から排気ダクト３４に排出される。排気ダクト３４から排気ボックス７０に流入した排気流９０は、排気ボックス７０の内部を通り排気筒３６ａを通って屋外に排出される。ふろ燃焼室２１および給湯燃焼室２２からの排気は、排気カバー３１を通じて合流されるとともに、燃焼ファン３２によってミキシングされるので、排気ボックス７０に到達した時点では、その一酸化炭素濃度がほぼ均一化される。
【００３７】
従って、燃焼ファン３２の後方の排気経路上に設けた排気ボックス７０の内部に排気センサ４１を取り付けることによって、ふろ燃焼室２１と給湯燃焼室２２の双方から排出される排気の一酸化炭素濃度を検出することができる。また、燃焼ファン３２によってミキシングされるので、燃焼ファン３２の後方であれば排気センサ４１の配置箇所にかかわらず、均一化されたバラツキのない一酸化炭素濃度を検出することができる。
【００３８】
図３に示すように、排気センサ４１を内部に収めた排気センサ室８０は、排気ボックス７０の手前側に突出した突出部７１に配置されている。すなわち、排気センサ室８０は、排気ボックス７０の開口部７２から流入して排気筒３６ａに向かって直接的に流れる排気流９０の経路からやや外れた位置に配置されているので、燃焼ファン３２からの排気流９０が直接的に排気センサ室８０に当たることがない。
【００３９】
さらに、排気ボックス７０はその断面積が排気ダクト３４に比して大きくかつ容積も大きいので、排気流９０の流速は、排気ボックス７０に流入した時点で低下する。したがって、排気センサ室８０の周囲には、排気が比較的ゆっくりと流れる状態が形成される。
【００４０】
排気センサ室８０には、その底面および奥手側の側面に開設された穴部８１を通じて排気ボックス７０内の排気が出入りしており、排気センサ室８０の内部は、排気が澱むことなく常に排気が入れ替わっている状態になる。
【００４１】
さらに、排気センサ４１の先端部分の検出部は、排気センサ室８０の底面に開設された穴部８１の上方からやや外れた位置に配置されているので、穴部８１から排気センサ室８０の内部に流れ込む排気が排気センサ４１に直接的に当たることがない。
【００４２】
これらにより、排気センサ４１の検出部の周囲には、検出誤差が許容範囲に収まる程度に低下した流速で排気が流れることになる。その結果、排気の一酸化炭素濃度を排気センサ４１によって適切に検出することができる。
【００４３】
ここでは、排気センサ室８０の位置および排気センサ室８０に設けた穴部８１の個数やそれらの位置によって、排気センサ４１の検出部における排気の流速が約２ｍ／ｓｅｃ以下になるように設定している。燃焼量の大小によって燃焼ファン３２の回転数が制御され、燃焼ファン３２からの排気の流速は変動する。しかしながら、排気センサ室８０等によって排気センサ４１の周囲での排気の流速を２ｍ／ｓｅｃ以下に規制しているので、最小から最大までのいずれの燃焼状態においても、一酸化炭素濃度を精度良く検出できることを実験により確認した。
【００４４】
なお、排気センサ室８０内に設けた排気センサ４１による一酸化炭素濃度の検出精度の良否は、排気筒の先端での一酸化炭素濃度の検出値と排気センサ室８０内の排気センサ４１による一酸化炭素濃度の検出値とを比較することで確認した。
【００４５】
また、排気ボックス７０の内壁に貼ったパッキン７４により、燃焼ファン３２や排気流の騒音が吸収される。これにより、外部に漏れる排気音を低下させることができる。さらに、排気センサ４１は、排気筒３６ａの下方から外れた箇所に取り付けられているので、排気筒の内壁を伝って雨などが侵入した場合であっても排気センサ４１が濡れず、雨やドレインから電子部品である排気センサ４１を保護することができる。
【００４６】
図４は、後方排気型の燃焼装置をその側面から見た状態を表している。給排気筒３６は、複合型燃焼装置１０の背面から外壁を通り水平方向に外部に通じている。このように、排気筒３６ａに垂直箇所にない後方排気型の場合であっても、排気センサ４１等の電子部品を排気筒３６ａの内壁から外側に外れた箇所に配置することで、雨やドレインなどから電子部品を保護することができる。
【００４７】
この場合には、水平な排気筒３６ａの上部側の内壁よりも電子部品等を上方に向かって逃がすことで、排気筒の内壁を伝わって侵入する雨等からより確実に電子部品等を保護することができる。
【００４８】
以上説明した実施の形態では、一酸化炭素濃度を検出する排気センサを配置したが、酸素など他の成分の濃度あるいは排気の温度等を検出するセンサであってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明にかかる複合型燃焼装置によれば、複数の燃焼室からの排気を合流させて吸い出すファンの後方の排気経路上に一酸化炭素濃度センサを設けたので、一酸化炭素濃度センサを共通のものにして数を最小にしてコストダウンを図ることができる。さらに、一酸化炭素濃度センサから得られる情報を基にして行なう制御を簡略化することができる。また、ファンによってミキシングされた後の排気の状態を検出しているので、排気経路内における排気の状態のバラツキを低減させるための特別な装置を別途必要とせず、また一酸化炭素濃度センサの最適な設置箇所を選定するための設計工数を削減することができる。
【００５０】
さらに、流速低下室や防風箇所あるいは排気センサ室を設けるものでは、一酸化炭素濃度センサに当たる排気の流速を適切な速度に低下させることができるので、精度良く排気の状態を検出することができる。
【００５１】
また、流速低下室の内壁に吸音部材を設けるものでは、排気の騒音レベルを下げることができる。さらに、排気筒の内壁から外側に外れた箇所に一酸化炭素濃度センサを配置するものでは、排気筒を通じて侵入する雨等から一酸化炭素濃度センサを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るを複合型燃焼装置を概念的に示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る複合型燃焼装置を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る複合型燃焼装置の排気ボックスを示す斜視図である。
【図４】後方排気型の燃焼装置の設置状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…複合型燃焼装置
１１…ハウジング
１２…ハウジング本体
１３…フロントカバー
２１…ふろ燃焼室
２２…給湯燃焼室
２３、２４…熱交換器
２５、２６…排気口
２７、２８…バーナー
３１…排気カバー
３２…燃焼ファン
３３…開口部
３４…排気ダクト
３６ａ…排気筒
３６ｂ…給気筒
３７…給気ダクト
４１…一酸化炭素濃度センサ
５１…ガス供給パイプ
５２…給水パイプ
５３…給湯パイプ
５４…分岐パイプ
５５…追い焚き往パイプ
５６…追い焚き戻りパイプ
５７…循環ポンプ
７０…排気ボックス
７１…突出部
７２…開口部
７３…丸穴
７４…吸音部材
８０…排気センサ室
８１…穴部
９０…排気流

Claims (6)

1. 複数の燃焼室を備え、これらへの給排気を燃焼室の排気口側からファンによって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置において、
   前記複数の燃焼室の排気口からの排気を合流させて前記ファンの吸込み口に導く排気口カバーを設け、
   前記ファンより後方の排気経路内に、前記複数の燃焼室からの排気が該ファンによりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサを配置したことを特徴とする複合型燃焼装置。
2. 複数の燃焼室を備え、これらへの給排気を燃焼室の排気口側からファンによって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置において、
   前記複数の燃焼室の排気口からの排気を合流させて前記ファンの吸込み口に導く排気口カバーと、前記ファンより後方の排出経路の途中に該ファンからの排気流が直接的に当たらずかつ排気の澱まない防風箇所とを設け、
   前記防風箇所に、前記複数の燃焼室からの排気が該ファンによりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサを配置したことを特徴とする複合型燃焼装置。
3. 複数の燃焼室を備え、これらへの給排気を燃焼室の排気口側からファンによって排気を吸い出すことで行なう複合型燃焼装置において、
   前記複数の燃焼室の排気口からの排気を合流させて前記ファンの吸込み口に導く排気口カバーと、前記ファンの吐出し口に接続された筒状の排気経路とを設け、
   前記排気経路の途中に排気の流れる方向と垂直な断面の面積が該排気経路のそれよりも大きく排気の流速を低下させる流速低下室を設け、
   前記流速低下室の内部に、前記複数の燃焼室からの排気が該ファンによりミキシングされて排出される排気の状態を共通に検出する一酸化炭素濃度センサを配置したことを特徴とする複合型燃焼装置。
4. 前記一酸化炭素濃度センサは、排気を入れ替えるための開口部を有する排気センサ室に収められていることを特徴とする請求項１，２または３記載の複合型燃焼装置。
5. 前記流速低下室の内壁に吸音部材を取り付けたことを特徴とする請求項２記載の複合型燃焼装置。
6. 前記ファンより後方の排気経路は、該ファンから排出された排気を上方に流す略垂直な垂直経路部分を備え、前記一酸化炭素濃度センサは該垂直経路部分の垂直な内壁面より外側に外れかつ排気経路内部と通じた箇所に配置されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の複合型燃焼装置。

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