JPH0596741U - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室から煙突７に出る排気ガスの攪拌混合
を促進し、煙突７の根元側に設けた検出センサ11により
排気ガス中の被検出ガス濃度を正確に検出する。 【構成】 燃焼室の排気出口となる排気口カバー12内に
複数の旋回羽根14を中心部の仮想円周の接線方向に向け
て配置して排気口カバー12に固定し、排ガス混合器13を
構成する。燃焼室で発生した排気ガスが排気出口から煙
突に入るときに旋回羽根14に添わせて旋回力を付与し、
均一に攪拌混合した排気ガスを煙突７に導く。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、燃焼室の排気出口に煙突が接続されるタイプの給湯器や風呂釜等の 燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図９には燃焼装置として一般的に知られている給湯器の模式構造が示されてい る。同図において、燃焼室１の下部側にはバーナ２が配設されており、このバー ナ２の下側には給排気用のファン３が設けられている。燃焼室１の上部側には熱 交換器４が設けられており、燃焼室１の排気出口５側には接続筒６を介して煙突 ７が接続されている。

【０００３】 この種の給湯器では、給水管８を通して供給されてくる水は、バーナ２の燃焼 火力でもって、熱交換器４を通るときに加熱されて湯になり、この湯は給湯管10 を介して台所や浴室等の所望の場所に導かれて給湯される。

【０００４】 通常、この種の給湯器には、燃焼室１内でのバーナ燃焼により発生する排気ガ ス中の一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスの濃度を煙突７に設けた検出センサ11で 検出し、検出濃度が基準濃度を越えたときに燃焼停止を行う等の安全装置が装備 されている。

【０００５】 煙突７を通る排気ガス中の一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスの濃度を検出する 場合、排気ガスは煙突７を通るときに攪拌されながら排出されるので、煙突７の 出口では攪拌が十分に行われ、一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスの被検出ガスの 濃度を正確に検出することができる。しかし、検出センサ11を煙突７の出口側に 設けると、煙突７の継目が途中で外れたときには、被検出ガスの濃度を検出する ことができないという問題が生じ、また、検出センサ11を煙突７の出口側に取り 付けると、検出センサ11の信号を受けて安全制御を行う給湯器本体との距離が非 常に長くなり、検出センサ11と給湯器本体との配線作業が煩雑になる等の問題が あり、このため、通常、検出センサ11は煙突７の根元側に取り付けられている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、検出センサ11を煙突７の根元側に取り付けてガス濃度を検出し ようとすると、燃焼室１から煙突７に入る排気ガスは未だ攪拌が十分に行われな いために、煙突７に入り込む排気ガス中の被検出ガスの濃度が不均一となり、１ 個の検出センサ11を用いて定点で検出する方式では被検出ガスの濃度を正確に検 出できないという問題が生じる。特に、図９に示す如く、バーナ２を２ａと２ｂ に２分割し、バーナ２ａのみを燃焼させた片面燃焼時には排気出口５側で被検出 ガスの分布に大きなばらつきが生じ、必然的に、煙突７に入り込んだ排気ガス中 の被検出ガスの分布にも大きなばらつきが生じる。

【０００７】 図12および図13はこの燃焼室１の排気出口側および煙突７の根元側の被検出ガ スの分布のばらつき状態を測定した結果を示したものである。この測定では、図 10および図11に示すように、燃焼室１の排気口カバー12内をＡ〜Ｋの11のばつ印 の点で分割し、この各分割位置に被検出センサを移動して各位置における一酸化 炭素ガスの濃度を測定し、同様に、煙突７の根元側で、直径60mmの煙突内を直径 方向に沿って複数の点印の位置で分割し、各分割位置に検出センサを移動して煙 突７内の一酸化炭素ガスの濃度分布を測定したもので、排気口カバー12内のＡ〜 Ｋの各位置における一酸化炭素ガスの測定結果が図12に示されており、このうち 、図12の（ａ）はバーナ２ａのみを片面燃焼させたときの測定結果であり、同図 の（ｂ）はバーナ２ａ，２ｂを燃焼させた両面燃焼状態の測定結果である。

【０００８】 この実験では、給湯器を通常状態で燃焼させたときと、煙突７の出口面積の一 部を塞いでわざと燃焼状態を悪くし、一酸化炭素ガスの発生を大きくしたときと の両状態で測定を行い、その結果を共に示してある。異常の燃焼時には、一酸化 炭素ガスの発生量が非常に大きくなり、片面、両面いずれの燃焼の場合も一酸化 炭素ガスの分布がばらつくが、特に、片面燃焼時には、一酸化炭素ガスの分布が 大きく片寄ってばらついている。図14は、給湯器を異常燃焼させたときの煙突７ の根元を通る排気ガス中の一酸化炭素ガス濃度の分布を前記各分割点の位置で測 定した結果で、この煙突７の一酸化炭素ガスの濃度のばらつきも前記排気口カバ ー12内の分布に対応したばらつき状態となっている。この排気口カバー12内およ び煙突７の根元側での被検出ガスのばらつき状態は、二酸化炭素ガスの場合も、 前記一酸化炭素ガスと同様な分布状態となる。

【０００９】 図14は横軸に煙突７の出口側で測定した一酸化炭素ガス濃度をとり、縦軸に煙 突７の根元側に設けたＣＯセンサにより一酸化炭素ガス濃度を定点方式により測 定したときのＣＯセンサの出力電圧をとり、煙突７の出口を塞ぐ割合を変化させ て排気ガス中に含まれる一酸化炭素ガス濃度を変化させ、その濃度と、煙突根元 側のＣＯセンサの出力電圧（検出濃度）との関係を求めたものである。このグラ フの横軸の一酸化炭素ガス濃度は煙突７の出口側の検出濃度をとっているので、 一酸化炭素ガスの混合状態が均一となっており、一酸化炭素ガスの発生濃度を正 確に表している。この測定結果から分かるように、片面燃焼と両面燃焼のそれぞ れにおけるＣＯセンサの最大出力値と最小出力値との間にばらつきが生じ、しか も、片面燃焼時と両面燃焼時との間にも大きなばらつきが生じている。例えば、 ＣＯセンサの出力電圧が1360ｍＶのレベルとして検出されたとき、一酸化炭素ガ スの検出濃度は約1100〜3000ppm の値として求められ、最大と最小の間で約1900 ppm のばらつきがあり、煙突７の根元側における排気ガス中の被検出ガスの濃度 を正確に検出することができなくなるという問題がある。

【００１０】 もちろん、燃焼室１の排気出口５側に通路抵抗を付与する板等を配設すること により排気ガスの攪拌混合を促進させることが可能であるが、そうすると、この 板によって排気ガスの通路抵抗が増大し、燃焼室１内での燃焼状態が悪くなると いう問題が生じる。この燃焼状態の悪化を避けるためには、通路抵抗が大きくな った分だけファン３の回転数を大きくすればよいが、そうすると、ファン３の回 転騒音が大きくなるという新たな問題が生じる。

【００１１】 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、 検出センサを煙突の根元側に設置して定点方式で測定する場合においても、通路 抵抗を増大することなく、排気ガス中の被検出ガスの濃度を正確に検出すること ができる燃焼装置を提供することにある。

【００１２】

【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、 本考案は、燃焼室内の燃焼によって発生した排気ガスを燃焼室の排気出口から煙 突を通して外に排出するタイプの燃焼装置において、燃焼室の排気出口部には、 排気ガスを旋回により攪拌混合して煙突に導く旋回羽根を備えた排ガス混合器が 設けられていることを特徴として構成されている。

【００１３】

【作用】

上記構成の本考案において、燃焼室内の燃焼によって発生した排気ガスは燃焼 室の排気出口から煙突に入るときに、排ガス混合器の旋回羽根によって旋回を付 与され、この旋回により排気ガスの攪拌混合が十分に行われて煙突に入り込み、 排気ガス中の均一な被検出ガスの濃度が検出センサによって検出される。

【００１４】

【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、以下の各実施例の説 明において、従来例と同一の部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。図 １には本考案に係る燃焼装置の第１の実施例の要部構成が示されている。この実 施例の燃焼装置は前記図９に示すタイプの給湯器を対象にしており、本実施例に おいて特徴的なことは、燃焼室１の排気出口部分に排気ガスを旋回して攪拌混合 する排ガス混合器13を設けたことであり、それ以外の構成は前記従来例と同様で ある。

【００１５】 この実施例の排ガス混合器13は排気口カバー12内に複数の旋回羽根14を設けた ことを特徴としている。図１において、排気口カバー12の頂面15の中央の開口端 縁部９に接続筒６が接続固定され、その接続筒６に煙突７の根元側が接続される 。そして、煙突７の根元と接続筒６の接合面にはセンサ取り付け穴16が開けられ 、このセンサ取り付け穴16に一酸化炭素ガスあるいは二酸化炭素ガス等の被検出 ガスを検出する検出センサ11が固定され、検出センサ11のガス検出面は煙突７内 に突出される。

【００１６】 排気口カバー12の内部には複数の旋回羽根14が煙突７とほぼ同一の仮想円周面 に対して接線方向となる向きに（この実施例では接線方向としているが、必ずし も接線方向でなくてもよく、斜向きに放射状に配置されていればよい）複数の旋 回羽根14が配置され、この各旋回羽根14の外端14ａ側は排気口カバー12の側壁17 の内面に溶接その他の適宜の手段により固定されて排ガス混合器13が形成されて いる。

【００１７】 このように、排気口カバー12の内部に旋回羽根14を設けて排ガス混合器13を構 成することにより、バーナ２の燃焼によって発生する排気ガスは排気出口５まで 立ち登って来たときに旋回羽根14に添って流れるので、図２に示すように、煙突 ７に入る手前で旋回力を付与されて旋回する結果、排気ガスの混合攪拌が促進さ れて均一化され、この均一に攪拌された排気ガスが煙突７に入り、被検出ガス濃 度が検出センサ11により検出されることとなり、バーナ燃焼が片面、両面いずれ の燃焼状態で行われても、排気ガス中の被検出ガスの濃度を正確に検出すること が可能となる。

【００１８】 図３は前記図14と同一の条件の下に被検出センサ11で排気ガス中の一酸化炭素 ガス濃度を検出した結果を示したものである。この検出結果から分かるように、 本実施例では、片面燃焼と両面燃焼のいずれにおいても最大検出値と最小検出値 とのばらつきが非常に小さくなり、片面燃焼と両面燃焼間のばらつきも小さくな り、よく攪拌された状態で被検出ガス濃度の検出が行われていることが実証され ている。この測定結果によれば、例えば、検出センサ11の検出出力が1120ｍＶの ときにおける一酸化炭素ガスの濃度のばらつきはほぼ270 ppm となり、前記図14 の場合のばらつき1900ppm に比べ、極めてばらつきの小さい高精度の検出が得ら れることが分かる。

【００１９】 また、前記旋回羽根14は排気ガスに旋回力を付与するガイドとして機能し、排 気ガスを旋回羽根14に添って円滑に旋回させるものであるから、旋回羽根14を設 けたことによって生じる排気ガスの通路抵抗も非常に小さく、旋回羽根14を設け ない場合とほとんど遜色のない小さな抵抗となり、燃焼室１内での燃焼に悪影響 を及ぼすことはない。

【００２０】 図４には本考案の第２の実施例が示されている。この第２の実施例は、旋回羽 根14の内端面18の下部に閉塞内蓋20を固定配設したものであり、それ以外の構成 は前記第１の実施例と同様である。この閉塞内蓋20は図５の（ａ）に示すように 短柱状のものでもよく、あるいは図５の（ｂ）に示すように、下側に向けて開口 した椀状のものでもよく、同図の（ｃ）に示すように下に凸の円錐状のものでも よい。

【００２１】 前記閉塞内蓋20を設けることにより、バーナ２（２ａ，２ｂ）側から立ち上っ て来る排気ガスは旋回羽根14の内端空間部19に添って直接煙突７に立ち上るのが 阻止され、排気ガスは全て旋回羽根14に添って旋回力を付与されて攪拌混合しな がら煙突７内に入り込むので、前記第１の実施例よりも攪拌混合が促進され、よ りばらつきの少ない正確な被検出ガス濃度の検出が可能となる。この場合、燃焼 室１の中央部を立ち上ってくる排気ガスは閉塞内蓋20に突き当たるので、前記第 １の実施例よりは排気ガスの通路抵抗が大きくなるが、この通路抵抗の増加は僅 かなので、燃焼室１内の燃焼に悪影響を及ぼすことはなく、良好な燃焼状態を維 持することができる。

【００２２】 図６には本考案の第３の実施例が示されている。この第３の実施例は、排気口 カバー12の頂面15への通路開口21の端縁部に攪拌筒22の上端を接続固定し、攪拌 筒22の周面に複数の旋回羽根14を内側に切り起こすことにより形成して排ガス混 合器13を構成したものであり、それ以外の構成は前記第１の実施例と同様である 。

【００２３】 この第３の実施例においても、燃焼室１内で発生する排気ガスは排気出口５に 至ったときに攪拌筒22の切り起こし部の切り口23から攪拌筒22の内部に入り、図 ７に示すように、旋回羽根14に添って流れ込むことにより、旋回力が付与されて 均一に攪拌混合される結果、前記各実施例と同様に被検出ガスの濃度を検出セン サ11の定点検出により正確に検出することが可能となる。なお、この実施例にお いて、図８に示すように、攪拌筒22の下端面を閉塞内蓋20によって閉塞すること も可能であり、下端面を閉塞した場合には、攪拌筒22の下方から立ち上ってくる 排気ガスは全て、攪拌筒22の外周側に回り込んで切り口23から旋回羽根14に添っ て流れ込むこととなり、排気ガスの攪拌混合をよりいっそう促進させることが可 能となる。

【００２４】 なお、本考案は上記各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、上記各実施例では燃焼装置として給湯器を対象に説明したが、 本考案はガスや石油等を燃料とする風呂釜、暖房機等の様々な燃焼装置に適用さ れるものである。

【００２５】 また、検出センサ11はＣＯセンサやＣＯ₂ センサに限定されることはなく、Ｏ ₂ センサ等、排気ガス中に含まれるガスを検出して燃焼状態を検知できるもので あればよく、他のガス種の検出センサであってもよい。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は、燃焼室の排気出口部に旋回羽根をもった排ガス混合器を設けたもの であるから、燃焼室内で発生する排気ガスは煙突に出るときに、排ガス混合器の 旋回羽根により旋回力を付与されて均一に攪拌混合されることとなり、これによ り、煙突の根元側に設けた検出センサにより定点方式で検出した場合であっても 、被検出ガスの濃度を正確に検出することが可能となる。

【００２７】 また、排気ガスは旋回羽根に添って円滑に流れるので、排ガス混合器を設けた ことによって通路抵抗が増大するということがなく、したがって、ファンの回転 数を大きくすることなく良好な燃焼運転を確保することができ、非常に好都合で ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る燃焼装置の第１の実施例の要部の
分解斜視構成図である。

【図２】同実施例における排気ガスの旋回混合状態の説
明図である。

【図３】同実施例における一酸化炭素ガスの測定実験デ
ータのグラフである。

【図４】本考案の第２の実施例の要部の分解斜視構成図
である。

【図５】同実施例における閉塞内蓋の形態例の説明図で
ある。

【図６】本考案の第３の実施例の要部の分解の斜視構成
図である。

【図７】同実施例における排気ガスの旋回攪拌状態の説
明図である。

【図８】同実施例において、攪拌筒の下端面を閉塞した
態様の説明図である。

【図９】燃焼装置として一般的に知られている給湯器の
模式構造図である。

【図10】従来例の給湯器を用いて排気口カバー内部と煙
突内で被検出ガス濃度の測定実験を行ったときのデータ
サンプリング位置の説明図である。

【図11】図10の平面図である。

【図12】従来の給湯器を用いて燃焼室の排気出口部にお
ける一酸化炭素ガスの分布状態の測定をした結果のグラ
フである。

【図13】従来の給湯器を用いて煙突の根元側で、一酸化
炭素ガス濃度の分布状態の測定をした結果のグラフであ
る。

【図14】従来例において、給湯器の煙突の根元側に設け
たＣＯセンサによって検出した一酸化炭素ガス濃度の測
定データのグラフである。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２，２ａ，２ｂ バーナ ５ 排気出口 ７ 煙突 11 検出センサ 12 排気口カバー 13 排ガス混合器 14 旋回羽根

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内の燃焼によって発生した排気ガ
   スを燃焼室の排気出口から煙突を通して外に排出するタ
   イプの燃焼装置において、燃焼室の排気出口部には、排
   気ガスを旋回により攪拌混合して煙突に導く旋回羽根を
   備えた排ガス混合器が設けられていることを特徴とする
   燃焼装置。