JP5583628B2 - 燃焼器具 - Google Patents

Description

本発明は、バーナの燃焼排気中の顕熱を回収する主熱交換器と、主熱交換器を通過した燃焼排気中の潜熱を回収する副熱交換器とを備えた燃焼器具に関する。

給湯器等の燃焼器具には、バーナの燃焼排気流路の上流側に、主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に、主に潜熱回収を目的とした副熱交換器をそれぞれ設けて高い熱効率を得ようとするものが知られている。
また、このような潜熱回収型の燃焼器具には、ＣＯセンサを設けて副熱交換器の下流側の燃焼排気中のＣＯ濃度を検出して、ＣＯ濃度が所定の基準濃度を越えたときにバーナを自動消火させる等の対応がなされるようになっている。
しかし、副熱交換器を通過した燃焼排気は相対湿度が１００％近くになるため、ＣＯセンサに燃焼排気中の水分が結露しやすい。この結露と乾燥とを繰り返すことで、結露中の燃焼生成物が析出してＣＯセンサのガス流入部に目詰まりすると、ＣＯ濃度を検出できなくなるおそれがある。
そこで、特許文献１では、副熱交換器の上流側の燃焼排気の一部を副熱交換器をバイパスさせ、排気通路に設置されたＣＯセンサに導く排気バイパス通路を設けることで、ＣＯセンサを加熱して、又は相対湿度の低い燃焼排気を当てることで結露の防止を図るようにしている。

特開２００８−３０９３５０号公報

上記特許文献１の発明では、ＣＯセンサを収容するボックスを副熱交換器の前方下部に配置して、排気バイパス通路を燃焼室の前側で上下方向に形成している。よって、熱損失を防ぐべく副熱交換器の収容室が前側で主熱交換器の収容室と間隔を隔てて設けられる給湯器のような場合は、両収容室を接続する排気バイパス通路を両室の外部で新たに形成することになり、気密性を持たせる必要が生じる。また、副熱交換器から発生するドレンの下流側にボックスが設置されるため、新たなドレン処理が必要がなる。ＣＯセンサを副熱交換器の上部後方に設置する例も開示されているが、器具の奥に位置するＣＯセンサのメンテナンスがしづらいという問題がある。

そこで、本発明は、簡単な構成で燃焼排気によるＣＯセンサの加熱を可能として、ＣＯセンサの設置に当たり、高い気密性や新たなドレン処理を不要とし、良好な組立性及びメンテナンス性も維持できる燃焼器具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、排気通路を副熱交換器の前方に配置し、主熱交換器と排気通路との間に、主熱交換器を通過した燃焼排気の一部を副熱交換器の一部又は全部をバイパスさせて排気通路へ導くパイパス路を、副熱交換器に隣接させて或いは副熱交換器の配管の間を貫通させて前後方向に沿って設ける一方、ＣＯセンサを、排気通路を形成する前板の裏側でバイパス路からの燃焼排気の出口前方に設けて、バイパス路を通過した燃焼排気をＣＯセンサに接触させるようにしたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、バイパス路を設ける簡単な構成で燃焼排気によるＣＯセンサの加熱が可能となる。よって、ＣＯセンサの設置に当たり、高い気密性や新たなドレン処理が不要となり、良好な組立性及びメンテナンス性を確保することができる。勿論燃焼排気を利用したＣＯセンサの加熱により、結露の防止効果も維持できる。
特に、前部に配設した排気通路の前板にＣＯセンサが設置されるため、ＣＯセンサの組み付けや取り外しが前側から短時間で楽に行える。よって、組立性やメンテナンス性の一層の向上が期待できる。

給湯器の概略構成図である。 燃焼室上部の縦断面図である。 バイパス路の変更例を示す燃焼室上部の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、燃焼器具の一例である給湯器の概略構成図で、給湯器１は、器具本体２内に、下方に給気ファン４を、上方に排気通路５を夫々備えた燃焼室３を形成して、燃焼室３の内部に、燃料ガスと給気ファン４からの一次空気との混合ガスを燃焼させるバーナ６を備えると共に、バーナ６からの燃焼排気中の顕熱を主に回収するフィンチューブ式の主熱交換器７と、主に潜熱を回収する副熱交換器８とを内設している。ここでは、器具内へ導かれる給水管９を副熱交換器８の伝熱管の入水側に接続して副熱交換器８を主熱交換器７の通水の上流側に配置し、副熱交換器８の伝熱管の出水側を主熱交換器７の伝熱管の入水側に接続して、出湯管１０を主熱交換器７の伝熱管の出水側に接続している。

また、バーナ６へのガス管１１には、ガス比例弁１２及び主電磁弁１３が、給水管９には水量センサ１４がそれぞれ設けられて何れもコントローラ１５に電気的に接続されている。このコントローラ１５には、給気ファン４を駆動させるモータや出湯管１０に設けられた温度センサ１６も電気的に接続されている。
一方、副熱交換器８の下方には、発生したドレンを受けるためのドレン受皿１７が設けられる。このドレン受皿１７は、底部を前方へ下り傾斜させたもので、集めたドレンをドレン排出管１８から器具外へ排出可能となっている。１９は、ドレン排出管１８に設けられた中和器である。

そして、図２は、燃焼室３の上部の縦断面を示すもので、ここには副熱交換器８の収容室２０が区画形成されており、排気通路５は収容室２０の前方に連設されている。主熱交換器７と副熱交換器８との間には、主熱交換器７を通過したバーナ６の燃焼排気を燃焼室３の後部から収容室２０に導く連通口２１が形成されている。
また、収容室２０において、副熱交換器８の上部で左右方向の中央には、収容室２０を上下に仕切る横仕切板２２と、その横仕切板２２と収容室２０の天板２０ａとを繋ぐ上下方向の一対の縦仕切板２３とにより、連通口２１から収容室２０に流入した燃焼排気の一部を副熱交換器８を通過させずに排気通路５に導く筒状のバイパス路２４が、前後方向に形成されている。

よって、排気通路５には、図２に点線矢印で示すように、副熱交換器８を通過した燃焼排気が下側から、バイパス路２４を通過した燃焼排気が上側からそれぞれ流入することになる。
一方、排気通路５を形成する前板２５の背面でバイパス路２４の出口前方に当たる位置には、ＣＯセンサ２６が設けられている。２７は、ＣＯセンサ２６の下方で前板２５の背面から直交状且つ水平に固着された規制板である。
これにより、バイパス路２４を通過した燃焼排気は、図２に点線矢印で示すように、排気通路５内に流入して正面に位置するＣＯセンサ２６に接触した後、排気通路５内を上昇することになる。

以上の如く構成された給湯器１においては、出湯管１０の下流側に接続された給湯栓を開いて器具本体２内に通水させると、コントローラ１５は水量センサ１４からの検出信号を得て、図示しないイグナイタを作動させると共に、主電磁弁１３及びガス比例弁１２を開いてバーナ６にガスを供給してバーナ６の点火制御を行う。バーナ６の点火後、コントローラ１５は、温度センサ１６で検出された出湯温度と、コントローラ１５に接続された図示しないリモコンで設定された設定温度との差に応じて、ガス比例弁１２の開度を制御してガス量を連続的に変化させ、出湯温度を設定温度に一致させる。また、このガス量の変化に応じて給気ファン４の回転数も変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。

バーナ６の燃焼により、燃焼排気は主熱交換器７と副熱交換器８とを順に通過して排気通路５から排出されるが、まず高温の燃焼排気が主熱交換器７で熱交換されて顕熱が主に回収される。その後、燃焼排気は連通口２１から収容室２０に流入し、収容室２０内を前方へ移動することになるが、収容室２０内を移動する燃焼排気の大部分は副熱交換器８を通過し、この際に副熱交換器８を流れる水と熱交換されることで、主熱交換器７で回収されなかった顕熱が回収される。このとき、燃焼排気の温度が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回収可能となる。発生したドレンは、ドレン受皿１７で受けられて、図２に実線矢印で示すようにドレン排出管１８に集められ、中和器１９で中和処理されて器具外部の下水道等へ排出される。副熱交換器８を通過した燃焼排気は、排気通路５内を上昇して器具外部へ排出される。

一方、収容室２０に流入した燃焼排気の一部は、前述のようにバイパス路２４を通過して直接排気通路５に流れ込み、その正面に位置するＣＯセンサ２６に衝突した後、排気通路５内を上昇する。よって、ＣＯセンサ２６による燃焼排気中のＣＯ濃度の検出が可能となり、検出されたＣＯ濃度が基準値以上となったら、コントローラ１５は主電磁弁１３を閉弁させてバーナ６を消火させる。ここで、バイパス路２４を通過した燃焼排気は、副熱交換器８を通過しないため、温度低下することなく比較的高温のままＣＯセンサ２６に衝突する。よって、ＣＯセンサ２６が加熱されて結露の発生が防止され、燃焼生成物がＣＯセンサ２６に付着して検出精度を低下させるおそれが抑制される。

また、ここでは、副熱交換器８を通過して排気通路５に流れた燃焼排気は、排気通路５を上昇する際に規制板２７に当接してＣＯセンサ２６の後方へ回り込んで上昇するため、温度低下した燃焼排気がＣＯセンサ２６に接触しにくくなる。よって、ＣＯセンサ２６への結露防止に一層有効となる。
さらに、ＣＯセンサ２６は燃焼室３の前部に設けた排気通路５内に設けられるため、ＣＯセンサ２６を区画して設置する必要がなく、燃焼室３の前側から簡単に組み付けできると共に、清掃や交換等のメンテナンスも容易に行える。

このように、上記形態の給湯器１によれば、主熱交換器７と排気通路５との間に、主熱交換器７を通過した燃焼排気の一部を副熱交換器８を通過させずに排気通路５へ導くパイパス路２４を設ける一方、ＣＯセンサ２６を、排気通路５内でバイパス路２４からの燃焼排気の出口前方に設けて、バイパス路２４を通過した燃焼排気をＣＯセンサ２６に接触させるようにしたことで、バイパス路２４を設ける簡単な構成で燃焼排気によるＣＯセンサ２６の加熱が可能となる。よって、ＣＯセンサ２６の設置に当たり、高い気密性や新たなドレン処理が不要となり、良好な組立性及びメンテナンス性を確保することができる。勿論燃焼排気を利用したＣＯセンサ２６の加熱により、結露の防止効果も維持できる。

特にここでは、排気通路５を副熱交換器８の前方に配置し、バイパス路２４を副熱交換器８に隣接させて前後方向に沿って形成して、ＣＯセンサ２６を、排気通路５を形成する前板２５の裏側でバイパス路２４の正面に配置しているので、ＣＯセンサ２６の組み付けや取り外しが前側から短時間で楽に行える。よって、組立性やメンテナンス性の一層の向上が期待できる。

なお、上記形態では、ＣＯセンサを排気通路の前板に設けているが、これに限らず、例えばバイパス路を形成する横仕切板を排気通路内へ突出させて、その突出部分にＣＯセンサを設置する等してもよい。この場合、規制板の省略が可能となる。
また、バイパス路は副熱交換器の上側に形成されているが、副熱交換器の下側や横側でもよいし、可能であれば副熱交換器の配管の間を貫通させて形成しても差し支えない。これらの場合、バイパス路に合わせてＣＯセンサの位置を変えればよい。

さらに、バイパス路自体も上記形態のような横仕切板と縦仕切板とを用いる構造に限らず、バイパス路となる筒体を予め作製しておき、当該筒体を燃焼室内に設置することでバイパス路としたり、バイパス路の先端側の流路を絞ってＣＯセンサに燃焼排気を衝突させたり等、適宜変更可能である。勿論バイパス路は筒状でなくてもよい。
一方、上記形態のバイパス路は、副熱交換器の全部をバイパスさせて形成しているが、図３に示すように、バイパス路２４ａの後端を短くすることで、副熱交換器８の一部をバイパスさせるようにしてもよい。この場合でも比較的高温で相対湿度の低い燃焼排気をＣＯセンサ２６に接触させることができる。なお、この一部のバイパスは、バイパス路の長さの設定による他、横仕切板２２に透孔を形成する等しても可能である。

そして、燃焼器具も給湯器に限らず、バーナの燃焼排気で主熱交換器及び副熱交換器の流体を加熱すると共に、ＣＯセンサを設置したものであれば、風呂装置や床暖房装置等の他の器具でも本発明は採用可能である。

１・・給湯器、２・・器具本体、３・・燃焼室、５・・排気通路、６・・バーナ、７・・主熱交換器、８・・副熱交換器、９・・給水管、１０・・出湯管、１５・・コントローラ、２０・・収容室、２１・・連通口、２２・・横仕切板、２３・・縦仕切板、２４，２４ａ・・バイパス路、２５・・前板、２６・・ＣＯセンサ。

Claims (1)

1. 器具本体内に、バーナと、そのバーナの燃焼排気から顕熱を回収する主熱交換器と、その主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収する副熱交換器と、その副熱交換器を通過した燃焼排気を排出する排気通路と、燃焼排気中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサとを備えた燃焼器具であって、
   前記排気通路を前記副熱交換器の前方に配置し、前記主熱交換器と前記排気通路との間に、前記主熱交換器を通過した燃焼排気の一部を前記副熱交換器の一部又は全部をバイパスさせて前記排気通路へ導くパイパス路を、前記副熱交換器に隣接させて或いは前記副熱交換器の配管の間を貫通させて前後方向に沿って設ける一方、
   前記ＣＯセンサを、前記排気通路を形成する前板の裏側で前記バイパス路からの燃焼排気の出口前方に設けて、前記バイパス路を通過した燃焼排気を前記ＣＯセンサに接触させるようにしたことを特徴とする燃焼器具。

Images