JPH08233260A

JPH08233260A - 燃焼装置の未燃ガス濃度検出装置

Info

Publication number: JPH08233260A
Application number: JP3955095A
Authority: JP
Inventors: Koji Moriya; 浩二守家; Yoshikatsu Ishikawa; 善克石川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Harman Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Harman Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼排ガスの流速や温度の変化に起因して出
力値が変動する等の悪影響を受けにくい状態で、精度よ
く未燃ガス濃度を検出することができる燃焼装置の未燃
ガス濃度検出装置を提供する。【構成】バーナ２の燃焼排ガスが流動する排気路Ｌ中
のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ１０が備えられている
燃焼装置の未燃ガス濃度検出装置において、ＣＯセンサ
１０が収納配置される収納空間Ｓ１と、排気路Ｌの内部
空間Ｓ２との間に設けられ、燃焼排ガスの自由拡散を制
限して、微小量のみ燃焼排ガスを通過させる拡散制限体
２７と、収納空間Ｓ１内に向けて空気を供給すると共
に、収納空間Ｓ１内の燃焼排ガスを外部に排出可能な開
口２８とが設けられ、ＣＯセンサ１０は、燃焼排ガスが
空気にて希釈された状態で、ＣＯ濃度を検出するように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーナの燃焼排ガスが
流動する排気路中の未燃ガスの濃度を検出する未燃ガス
濃度検出手段が備えられている燃焼装置の未燃ガス濃度
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の燃焼装置の未燃ガス濃度検出
装置は、燃焼排ガス中の未燃ガスの濃度を検出して、検
出される未燃ガス濃度が設定上限値を越えると、例え
ば、燃焼装置の燃焼を停止させたり、あるいは、警報手
段を作動させることで、使用上の安全性を確保すること
が可能になるようにしたものであるが、従来の燃焼装置
の未燃ガス濃度検出装置においては、前記未燃ガス濃度
検出手段が排気路に臨む位置に配置され、排気路内を流
動する燃焼排ガスが未燃ガス濃度検出手段に対して流動
するように構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記燃焼装置において
は、一般にバーナに対して燃焼用空気を供給するための
通風が行われるので、この通風によって燃焼排ガスが排
気路内を速い速度で流動し、未燃ガス濃度検出手段に対
しても燃焼排ガスが速い速度で流動することになる。
又、上記燃焼排ガスはバーナの燃焼状態により温度が常
に変化すると共に、燃焼排ガス中には硫黄成分等の未燃
ガス濃度検出手段に対して有害な物質も含まれている。

【０００４】しかし、上記従来構成においては、燃焼排
ガスが未燃ガス濃度検出手段に対してそのまま流動する
構成であるから、次のような不具合が発生していた。つ
まり、未燃ガス濃度検出手段の周辺における燃焼排ガス
の流速が速く、しかも、その流速が変化したような場合
に、未燃ガス濃度検出手段における放熱状態が変化し、
そのことに起因して出力値が変動するおそれがある。特
に、抵抗値変化に基づいて出力値を求める形式の未燃ガ
ス濃度検出手段においては、上述したような出力値変動
が大きくなるという不利がある。

【０００５】又、未燃ガス濃度検出手段の雰囲気温度
は、流動する燃焼排ガスの温度とほぼ同じ温度になるの
で、燃焼排ガスの温度が変化すると、未燃ガス濃度検出
手段の雰囲気温度が変化し、その雰囲気温度の変化に起
因して、出力値が変動するおそれがある。

【０００６】更に、未燃ガス濃度検出手段に対して燃焼
排ガスがそのまま流動するので、燃焼排ガス中に含まれ
る硫黄成分によって検出能力が劣化してしまうおそれも
大きくなる不利もあった。

【０００７】本発明は、精度よく未燃ガス濃度を検出す
ることができるものでありながら、燃焼排ガスの流速や
温度変化等による出力値変動や、有害物質による検出能
力劣化を極力抑制することができる燃焼装置の未燃ガス
濃度検出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】第１発明の特徴構成は、
バーナの燃焼排ガスが流動する排気路中の未燃ガスの濃
度を検出する未燃ガス濃度検出手段が備えられている燃
焼装置の未燃成分濃度検出装置において、前記未燃ガス
濃度検出手段が収納配置される収納空間と、前記排気路
の内部空間との間に設けられ、前記燃焼排ガスの自由拡
散を制限して、微小量のみ前記燃焼排ガスを通過させる
拡散制限体と、前記収納空間内に向けて空気を供給する
と共に、前記収納空間内の前記燃焼排ガスを外部に排出
可能なガス出入手段とが設けられ、前記未燃ガス濃度検
出手段は、前記燃焼排ガスが空気にて希釈された状態
で、前記未燃ガスの濃度を検出するように構成されてい
る点にある。

【０００９】第２発明の特徴構成は、第１発明の実施に
好適な構成を特定するものであって、前記ガス出入手段
が、前記収納空間を形成する収納ケースに形成され、燃
焼装置の外部空間に開放される開口で構成されている点
にある。

【００１０】第３発明の特徴構成は、第１又は第２発明
の実施に好適な構成を特定するものであって、前記未燃
ガス濃度検出手段が接触燃焼式ＣＯセンサで構成されて
いる点にある。

【００１１】

【作用】第１発明の特徴構成によれば、排気路の内部空
間を流動する燃焼排ガスは、拡散制限体によって自由拡
散が制限され微小量のみ未燃ガス濃度検出手段が収納配
置される収納空間に通過していくことになる。このと
き、排気路内において燃焼排ガスが速い速度で流動して
いる場合であっても、拡散制限体によって自由拡散が制
限されるから、収納空間内には、殆ど流れの無い状態で
微小量の燃焼排ガスが拡散して入り込むことになる。

【００１２】そして、収納空間内において燃焼排ガスが
空気により希釈され、排気路の内部空間の温度よりも低
い雰囲気温度にて、未燃ガス濃度検出手段によって燃焼
排ガス中の未燃ガスの濃度が検出されることになる。

【００１３】収納空間内に入った燃焼排ガスは、ガス出
入手段によって外部に排出可能であるから、収納空間内
に燃焼排ガスが滞留することが無く、未燃ガス濃度検出
手段は、排気路内の燃焼排ガスの未燃ガス濃度とほぼ比
例した状態で、未燃ガス濃度を検出することができる。

【００１４】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による作用に加えて次の作用がある。収納空間
を形成する収納ケースに開口を形成するだけの簡単な構
成で、収納空間内への空気の供給と、収納空間からの燃
焼排ガスの排出等を行うことができる。

【００１５】第３発明の特徴構成によれば、第１又は第
２発明の特徴構成による作用に加えて次の作用がある。
接触燃焼式ＣＯセンサによって、燃焼排ガス中の未燃ガ
スとしてＣＯ（一酸化炭素）の濃度を検出するので、Ｃ
Ｏ濃度が人体に悪影響を与える設定上限値であるか否か
を有効に判別することができる。

【００１６】

【発明の効果】第１発明の特徴構成によれば、未燃ガス
濃度検出手段が、燃焼排ガスの流速や温度の変化に起因
して出力値が変動する等の悪影響を受けにくい状態で、
排気路内における燃焼排ガス中の未燃ガス濃度を有効に
且つ精度よく検出することができるものとなった。しか
も、未燃ガス濃度検出手段に対する燃焼排ガスは微小量
であり、硫黄成分等の有害物質による検出能力の劣化を
抑制できるものとなり、未燃ガス濃度検出手段の耐久性
が向上し、長期間にわたって精度のよい検出状態を維持
できるものとなった。

【００１７】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による効果に加えて次の効果がある。簡単な構
成によって、収納空間内に燃焼排ガスが滞留したりする
のを未然に防止することができる。

【００１８】第３発明の特徴構成によれば、第１又は第
２発明の特徴構成による効果に加えて次の効果がある。
燃焼排ガス中のＣＯ濃度を精度よく検出できるものとな
り、例えば、人体に悪影響を与えるおそれがあるＣＯ濃
度になった場合に、検出ＣＯ濃度が設定上限値を越える
と警報を発したり燃焼を停止させたりする等の安全装置
が設けられる場合において、適切に安全装置を作動させ
ることが可能となった。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図３
に燃焼装置の一例としての給湯装置が示されている。こ
の給湯装置は、給湯部Ａ、この給湯部Ａの作動を制御す
る制御部Ｈ、及び、制御部Ｈに各種の制御情報を指令す
るリモコン操作部Ｒを備えて構成されている。

【００２０】前記給湯部Ａは、燃焼室１内に、バーナ２
と、このバーナ２により加熱される熱交換器３とが設け
られ、熱交換器３には水が供給される入水路４と、熱交
換器３により加熱された湯を図示しない給湯栓に供給す
る出湯路５とが接続されている。バーナ２の近くにはバ
ーナ２に点火させるイグナイタ６と、着火状態を検出す
るフレームロッド７が設けられている。又、バーナ２に
燃焼用空気を通風すると共に、バーナ２の燃焼排ガス
を、排気路Ｌを構成する排気筒８を通して外部に排出さ
せる通風手段としてのファン９が設けられている。

【００２１】前記排気筒８の近くには、バーナ２の燃焼
排ガス中に含まれる未燃ガスとしてのＣＯ（一酸化炭
素）の濃度を測定する接触燃焼式ＣＯセンサ１０が備え
られている。

【００２２】前記バーナ２に燃料ガスを供給する燃料供
給路１１には電磁操作式の開閉弁１２と、燃料供給量を
変更調整自在な電磁操作式のガス比例弁１３とが設けら
れ、入水路４には通水量を検出する通水量センサ１４が
設けられ、出湯路５には熱交換器３により加熱された後
の湯温を検出する出湯温センサ１５が設けられている。

【００２３】前記リモコン操作部Ｒは、給湯部Ａの運転
状態の入切を行う運転スイッチ１６、目標給湯温度を設
定する給湯温度設定スイッチ１７、運転状態を示す運転
ランプ１８、バーナ２の燃焼状態を示す燃焼ランプ１９
等が備えられている。

【００２４】前記制御部Ｈは、バーナ２の定常燃焼状態
においてＣＯセンサ１０の出力値が設定値を越えたか否
かを判別する不完全燃焼判別手段１００と、運転状態に
おいて通水量センサ１４の検出値が設定量を越えるとバ
ーナ２に点火させ、出湯温センサの検出値（出湯温度）
が目標給湯温度になるように、ガス比例弁による燃料供
給量及びファン９による通風量を制御すると共に、前記
不完全燃焼判別手段１００により不完全燃焼が判別され
るとバーナ２の燃焼を停止させる燃焼制御手段１０１と
が備えられている。

【００２５】次に、前記ＣＯセンサ１０の構成について
説明する。ＣＯセンサ１０の検出部２０は、図２に示す
ように、センサ素子２１、温度補償用リファレンス素子
２２、及び２個の抵抗素子２３，２４の夫々がブリッジ
回路状態に接続され、センサ素子２１と抵抗素子２３と
の接続部と、温度補償用リファレンス素子２２と抵抗素
子２４との接続部との間に直流電源Ｅが供給されてい
る。そして、センサ素子２１及び温度補償用リファレン
ス素子２２は夫々、触媒を担持した白金線で構成されて
おり、電流が流れることで約２００度に加熱され、その
表面に接触する未燃ガスが触媒作用によって燃焼するよ
うになっている。このとき、センサ素子２１に担持され
た触媒にはＣＯに対する選択性があるため、センサ素子
２１と温度補償用リファレンス素子２２夫々の素子温度
に差が生じる。白金線は、温度により抵抗値が変化する
ので、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が大になるほど、センサ
素子２１と温度補償用リファレンス素子２２の抵抗値の
差が大となる。従って、燃焼排ガス中のＣＯ濃度に応じ
た出力値Ｖｓが、ブリッジ回路における、センサ素子２
１と温度補償用リファレンス素子２２との接続部、及
び、各抵抗素子２３，２４の接続部から出力されるよう
に構成されている。

【００２６】そして、このＣＯセンサ１０の検出部２０
は、図１に示すように、ステンレス製の収納ケース２５
によって形成される収納空間Ｓ１内において、台座２６
に取付けられる状態で設けられ、収納ケース２５におけ
る台座２６と反対側箇所は大きく開放される状態で開口
が形成され、この開口が排気筒８の内部空間Ｓ２に臨む
状態となるように、排気筒８に形成された開口に接続さ
れて取付けられている。

【００２７】収納ケース２５と排気筒８との接続箇所に
は、燃焼排ガスの自由拡散を制限して、微小量のみ燃焼
排ガスを通過させる拡散制限体としての拡散制限膜２７
が設けられている。この拡散制限膜２７は、例えばテフ
ロン繊維膜や炭素繊維不織布等で構成され、燃焼排ガス
の自由な流動を阻止しながら微小量のみ通過させること
ができるように構成されている。従って、排気筒８内に
おける燃焼排ガスの流動速度が大きい場合であっても、
収納空間Ｓ１内に入り込む燃焼排ガスはガスの流動が殆
ど無い状態で拡散にて通過することになる。

【００２８】又、収納ケース２５において、拡散制限膜
２７と検出部２０との中間の箇所に、排気路外、つま
り、給湯装置の外部空間に開放されるガス出入手段とし
ての小径の開口２８が形成され、この開口２８を介して
収納空間Ｓ１内に空気が拡散供給されると共に、収納空
間Ｓ１内の燃焼排ガスが拡散状態で外部に排出可能な状
態になるように構成されている。その結果、ＣＯセンサ
１０は、流動しない状態で収納空間Ｓ１内に微小量入り
込んだ燃焼排ガスが、前記開口２８を通して拡散供給さ
れる空気にて希釈された状態で、ＣＯ濃度を検出するよ
うに構成されている。このとき、燃焼排ガスは空気にて
約１／５〜１／１０程度に希釈されるようになってい
る。

【００２９】ＣＯセンサ１０が上述したように構成され
ることで、検出部２０においては、排気路内の燃焼排ガ
スの量よりも極めて少ない量の燃焼排ガスが、殆ど流れ
の無い状態で、しかも、空気にて希釈されて排気路中の
燃焼排ガスの温度変化にかかわらず、センサ雰囲気温度
が変化の少ない状態（外気温度に近い温度）で、ＣＯ濃
度を検出することができることになる。

【００３０】又、拡散制限膜２７を通して常に燃焼排ガ
スが収納空間Ｓ１内に拡散にて入り込むことになるが、
前記開口２８を通して、燃焼排ガスが外方に拡散するこ
ともできるので、収納空間Ｓ１内におけるＣＯ濃度は、
排気筒８の内部空間Ｓ２内のＣＯ濃度にほぼ比例した値
として維持できることになる。

【００３１】従って、雰囲気ガスの流速や温度等による
悪影響や、硫黄成分等の燃焼排ガス中の有害成分による
検出能力の劣化を極力、防止しながら、燃焼排ガス中の
ＣＯ濃度を精度よく検出することができる。

【００３２】前記不完全燃焼判別手段１００による不完
全燃焼判別のための前記設定値は、予め設定される排気
路Ｌ内におけるＣＯ濃度の上限値に対応する収納空間Ｓ
１内でのＣＯ濃度（前記上限値よりも低濃度）になるよ
うに、設定されている。

【００３３】〔別実施例〕（１）上記実施例では、ＣＯセンサ１０が排気筒８に設
けられる場合を例示したが、次のように構成してもよ
い。図４に示すように、燃焼室１内において、熱交換器
３の上方箇所に屈曲状の排気路Ｌを形成するための遮蔽
部材２９を設け、この遮蔽部材２９と燃焼室１の上部隅
部により形成される空間が仕切り壁３０にて仕切られた
収納空間Ｓ１が構成され、この収納空間Ｓ１内にＣＯセ
ンサ１０を収納配置するようにして、燃焼排ガスの流速
が低下した箇所において、ＣＯ濃度を測定するようにし
てもよい。

【００３４】（２）上記実施例では、前記ガス出入手段
として、収納ケース２５に外方空間に開放される開口２
８が形成され、常に、ガスが出入り可能な状態になるよ
うに構成した場合を例示したが、次のように構成しても
よい。図５に示すように、収納ケース２５に対して、前
記収納空間Ｓ１内に空気を供給する空気供給路３１と、
収納空間Ｓ１内の燃焼排ガスを外方に排出するガス排出
路３２とが設けられ、空気供給路３１及びガス排出路３
２には通路を遮断する状態と開放する状態とに切り換え
自在な開閉弁３３，３４が備えられ、又、ガス排出路３
２には収納空間Ｓ１内のガスを吸引して外方に排出させ
る吸引ファン３５が設けられている。そして、吸引ファ
ン３５による吸引作動が実行され、且つ、各開閉弁３
３，３４が開状態に切り換えられるガス出入り状態と、
吸引作動が停止され、且つ、各開閉弁３３，３４が閉状
態に切り換えられる閉塞状態とに、交互に切り換え制御
されると共に、前記閉塞状態において、前記ＣＯセンサ
１０によるＣＯ濃度測定作動を実行するようにして、Ｃ
Ｏ濃度の測定を間欠的に行うように構成してもよい。

【００３５】（３）上記実施例では、前記拡散制限体と
して、繊維膜、不織布等で構成する場合を例示したが、
この拡散制限体としては、微小な通過孔が多数形成され
たステンレス網を幾重にも重ねたもの等であってもよ
く、要するに、燃焼排ガスの高温に耐えうる耐熱性を有
し、燃焼排ガス中に含まれる成分に対して化学変化せ
ず、特定の成分が吸着されないこと（つまり、ガス通過
孔を閉塞しないこと）等の条件を備え、燃焼排ガスを微
小量拡散させる状態を維持することができるものであれ
ば、その材質や形状等は限定されない。又、燃焼排ガス
に含まれる成分のうち、ＣＯ以外の特定の成分（例えば
水蒸気等）を通過させないものであってもよい。

【００３６】（４）上記実施例では、ＣＯ濃度が設定値
を越える（不完全燃焼が判別される）と、バーナの燃焼
を停止させる構成としたが、このような構成に代えて、
ファンの通風量を増大側に補正して、不完全燃焼を回避
させながらバーナの燃焼を継続させる構成としてもよ
い。

【００３７】（５）上記実施例では、未燃ガス濃度検出
手段として接触燃焼式ＣＯセンサの場合を例示したが、
半導体式ＣＯセンサであってもよく、又、酸素（Ｏ₂)セ
ンサ、二酸化炭素（ＣＯ₂）センサ、水素（Ｈ₂）セン
サ等を用いてもよい。

【００３８】（６）上記実施例では、燃焼装置として給
湯装置の場合を例示したが、本発明は、給湯装置に限ら
ず、ファンヒータ等その他の燃焼装置にも適用できる。

【００３９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＯセンサの配置構成図

【図２】ＣＯセンサの検出部の回路図

【図３】給湯装置の概略構成図

【図４】別実施例のＣＯセンサの配置構成図

【図５】別実施例のＣＯセンサの配置構成図

【符号の説明】

２熱交換器１０未燃ガス濃度検出手段２５収納ケース２７拡散制限体２８ガス出入手段Ｓ１収納空間Ｓ２内部空間Ｌ排気路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ（２）の燃焼排ガスが流動する排
気路（Ｌ）中の未燃ガスの濃度を検出する未燃ガス濃度
検出手段（１０）が備えられている燃焼装置の未燃成分
濃度検出装置であって、前記未燃ガス濃度検出手段（１０）が収納配置される収
納空間（Ｓ１）と、前記排気路（Ｌ）の内部空間（Ｓ
２）との間に設けられ、前記燃焼排ガスの自由拡散を制
限して、微小量のみ前記燃焼排ガスを通過させる拡散制
限体（２７）と、前記収納空間（Ｓ１）内に向けて空気を供給すると共
に、前記収納空間（Ｓ１）内の前記燃焼排ガスを外部に
排出可能なガス出入手段（２８）とが設けられ、前記未
燃ガス濃度検出手段（１０）は、前記燃焼排ガスが空気
にて希釈された状態で、前記未燃ガスの濃度を検出する
ように構成されている燃焼装置の未燃ガス濃度検出装
置。
【請求項２】前記ガス出入手段（２８）は、前記収納空間（Ｓ１）を形成する収納ケース（２５）に
形成され、燃焼装置の外部空間に開放される開口で構成
されている請求項１記載の燃焼装置の未燃ガス濃度検出
装置。
【請求項３】前記未燃ガス濃度検出手段（１０）が接
触燃焼式ＣＯセンサで構成されている請求項１又は２記
載の燃焼装置の未燃ガス濃度検出装置。