JP5513728B2 - Gas combustor - Google Patents
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Description
本発明は、ガス給湯器等のガス燃焼器に関し、特に、屋外に設置されるガス燃焼器に関するものである。 The present invention relates to a gas combustor such as a gas water heater, and more particularly to a gas combustor installed outdoors.
従来、屋外に設置されるガス燃焼器としてのガス給湯器(図6に符号701で示す)は、住宅などの壁面に取り付けられる箱型の本体710と、図示しないガス管から供給されたLPガスや都市ガス等の燃料ガスを本体710前面に設けられた吸気口711から取り入れた空気と混合して燃焼させるガスバーナ720と、ガスバーナ720の上方に設けられ且つ一端に図示しない給水管、他端に図示しない出湯管が接続された吸熱管を備えた熱交換器730と、熱交換器730の上方に設けられ且つガスバーナ720による燃料ガスの燃焼によって生じた燃焼排ガスを排出するための排気室740と、ガスバーナによる燃料ガスの燃焼等の制御を行う制御部780と、を備えている。また、排気室740は、排気室740内の燃焼排ガスを本体710外部に排出する本体710前面に設けられた排気口712と、熱交換器730及びガスバーナ720が排気口712から進入した風雨等に晒されないように遮蔽する遮蔽板750と、を備えている。
Conventionally, a gas water heater (indicated by
このガス給湯器701は、ガスバーナ720で燃料ガスを燃焼させ、高温の燃焼排ガスで熱交換器730を熱することにより、熱交換器730の吸熱管に供給された冷水を温水に変えて、図示しない台所や風呂などの温水需用部などに送出する。また、ガスバーナ720の燃焼によって生じた燃焼排ガスは、熱交換器730を通過して排気室740に到達し、さらに、遮蔽板750の下面を伝って排気室740の天井面740a近傍まで上昇したのち、排気口712から本体710外部に排出される。
This
上述したようなガス給湯器は、故障や経年劣化などにより不完全燃焼が生じるおそれがある。そして、不完全燃焼が生じると、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)などの有害な不完全燃焼ガスを含む燃焼排ガスが排出される。しかしながら、従来は、ガス燃焼器が屋外に設置されることもあって、このような不完全燃焼ガスを検出して燃焼停止や警報鳴動などの安全動作を行う安全装置が設けられることはなかったが、近年の安全意識の高まりに伴い、屋外に設置するガス燃焼器にも上述した安全装置を備えることが要請されている。 In the gas water heater as described above, incomplete combustion may occur due to failure or deterioration over time. When incomplete combustion occurs, combustion exhaust gas containing harmful incomplete combustion gases such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) is discharged. However, conventionally, a gas combustor may be installed outdoors, and a safety device that detects such incomplete combustion gas and performs a safety operation such as stopping combustion or sounding an alarm has not been provided. However, with the recent increase in safety awareness, it is required that the gas combustor installed outdoors also includes the above-described safety device.
そして、このような要請に応えるものとして、図6に示すように、上述した従来のガス給湯器701において、燃焼排ガスが通過する排気室740の天井面740aに不完全燃焼ガスを検出するガスセンサ760を設け、制御部780がこのガスセンサ760による不完全燃焼ガスの検出に応じて燃焼停止などの安全動作を行う構成が考えられる。しかしながら、ガスバーナ720の一部に不完全燃焼が生じた場合など、排気室740内の燃焼排ガスに不完全燃焼ガスの濃度の偏りが生じてしまうことがあり、ガスセンサ760の設置位置によっては、不完全燃焼ガスを含む燃焼排ガスが排出されているにもかかわらず、不完全燃焼ガスが検出できないという問題があった。
In response to such a request, as shown in FIG. 6, in the conventional
図7に示す一例で説明すると、ガスバーナ720の正常燃焼Aによって生じる燃焼排ガスF1、F2と、不完全燃焼Bによって生じる燃焼排ガスF3と、は互いに攪拌されることなくガスバーナ720から上昇して排気室740の天井面740a近傍まで到達する。このとき、ガスセンサ760付近を燃焼排ガスF2のみが流れ、燃焼排ガスF3がその付近を流れないので、燃焼排ガスF3に含まれる不完全燃焼ガスを検出することができない。このような問題を回避するため、ガスセンサ760を複数設けたり、排気室740の容積を大きくして燃焼排ガスの攪拌を促進したり、別途燃焼排ガスを攪拌する装置を設けたりする構成が考えられるが、一般住宅などに設置されるガス給湯器などのガス燃焼器は小型で且つ低価格であることが求められるので、これら構成を実現することは困難であった。
Explaining with an example shown in FIG. 7, the combustion exhaust gases F <b> 1 and F <b> 2 generated by normal combustion A of the
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスを確実に検出できる小型且つ安価なガス燃焼器を提供することを目的としている。 The present invention aims to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a small and inexpensive gas combustor that can reliably detect incomplete combustion gas contained in combustion exhaust gas.
請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、本体と、前記本体に収容されたガスバーナと、前記ガスバーナによって生じた燃焼排ガスを排出する前記本体に設けられた排出口と、前記排出口に対して前記ガスバーナを遮蔽するように前記ガスバーナの上方に傾斜して前記本体内に設置された遮蔽板と、を有するガス燃焼器において、中空管状に形成されるとともに、その長手方向を前記遮蔽板の上端の幅方向に沿うように前記上端に接して配設され且つ外周面の前記ガスバーナと向き合う箇所に複数の貫通孔が設けられた燃焼排ガス導入管と、前記燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔から前記燃焼排ガス導入管の内部に進入した前記燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスを検出するガス検出手段を有していることを特徴とするガス燃焼器である。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a main body, a gas burner accommodated in the main body, an exhaust port provided in the main body for discharging combustion exhaust gas generated by the gas burner, A gas combustor having a shielding plate installed in the main body so as to incline above the gas burner so as to shield the gas burner with respect to the discharge port, and is formed in a hollow tube, and its longitudinal direction a combustion exhaust gas inlet pipe having a plurality of through holes are provided in a portion facing the said gas burner in contact with the upper end along the width direction is arranged and the outer circumferential surface of the upper end of the shielding plate, the flue gas inlet Gas detection means for detecting incomplete combustion gas contained in the flue gas that has entered the flue gas introduction pipe from a plurality of through holes of the pipe. A combustor.
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔のそれぞれの直径をd[m]、前記燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔の個数をn、前記燃焼排ガスの最小流速をU[m/s]、前記燃焼排ガスの動粘性係数をν[m2/s]、としたとき、次の式
(U×√(d2×n))/ν>2320
を満たすことを特徴とするものである。
The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1, wherein each of the plurality of through holes of the flue gas introduction pipe has a diameter d [m], and the plurality of through holes of the flue gas introduction pipe Where n is the minimum flow velocity of the flue gas, U [m / s], and the kinematic viscosity coefficient of the flue gas is ν [m 2 / s], the following equation (U × √ (d 2 × n)) / ν> 2320
It is characterized by satisfying.
請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載された発明において、前記ガス検出手段が収容されるガス検出室と、前記燃焼排ガス導入管の内部に進入した前記燃焼排ガスを前記ガス検出室に導くように前記燃焼排ガス導入管と前記ガス検出室とを連通する管路と、を有していることを特徴とするものである。 The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, wherein the gas detection chamber in which the gas detection means is accommodated and the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction pipe is The combustion exhaust gas introduction pipe is connected to the gas detection chamber so as to be led to the gas detection chamber.
請求項4に記載された発明は、請求項3に記載された発明において、前記ガス検出室の内部の気体を強制的に排出して、前記燃焼排ガス導入管の内部に進入した前記燃焼排ガスを前記管路を通じて前記ガス検出室に引き込むガス流動手段を備えていることを特徴とするものである。 The invention described in claim 4 is the invention described in claim 3, wherein the gas in the gas detection chamber is forcibly discharged, and the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction pipe is discharged. Gas flow means for drawing into the gas detection chamber through the pipe is provided.
請求項5に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載された発明において、前記燃焼排ガス導入管が、前記複数の貫通孔のそれぞれの周縁に沿って立設されるとともに先端に開口が設けられたガイド管を備えており、そして、前記ガイド管の少なくとも前記先端が、前記遮蔽板と平行に配設されていることを特徴とするものである。 The invention described in claim 5 is the invention described in any one of claims 1 to 4, wherein the combustion exhaust gas introduction pipe is erected along each peripheral edge of the plurality of through holes. In addition, a guide tube having an opening at its tip is provided, and at least the tip of the guide tube is arranged in parallel with the shielding plate.
請求項1に記載された発明によれば、中空管状に形成されるとともに、その長手方向を遮蔽板の上端の幅方向に沿うようにこの上端に接して配設され且つ外周面のガスバーナと向き合う箇所に複数の貫通孔が設けられた燃焼排ガス導入管を備えているので、遮蔽板の下面を伝って上昇してきた燃焼排ガスがこの燃焼排ガス導入管に到達し、その外周面に設けられた複数の貫通孔から内部に進入して、つまり、燃焼排ガスが狭い流路を通過して燃焼排ガス導入管の内部に広がる空間に流れ込み、そのため、燃焼排ガスに乱流を発生させて均一に攪拌することができる。また、燃焼排ガス導入管は、中空管状の部材に複数の貫通孔を設けた簡易な構成であるので、小型且つ安価に設けることができる。そして、この燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔からその内部に進入し均一に攪拌された燃焼排ガスから不完全燃焼ガスを検出するので、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスを確実に検出できる。 According to the invention described in claim 1, it is formed in a hollow tubular, and its longitudinal direction in contact with this upper end along the width direction of the upper end of the shielding plate is disposed and the outer peripheral surface gas burner Since the combustion exhaust gas introduction pipe provided with a plurality of through-holes is provided at the facing portions, the combustion exhaust gas rising along the lower surface of the shielding plate reaches the combustion exhaust gas introduction pipe and is provided on the outer peripheral surface thereof. Entering into the inside from a plurality of through holes, that is, the combustion exhaust gas flows through the narrow flow path and flows into the space extending inside the combustion exhaust gas introduction pipe, so that turbulent flow is generated in the combustion exhaust gas and uniformly stirred be able to. Moreover, since the flue gas introduction pipe has a simple configuration in which a plurality of through holes are provided in a hollow tubular member, it can be provided in a small size and at low cost. And since incomplete combustion gas is detected from the combustion exhaust gas which entered into the inside from the some through-hole of this combustion exhaust gas introduction pipe and was stirred uniformly, the incomplete combustion gas contained in combustion exhaust gas can be detected reliably.
請求項2に記載された発明によれば、燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔のそれぞれの直径をd[m]、燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔の個数をn、燃焼排ガスの最小流速をU[m/s]、燃焼排ガスの動粘性係数をν[m2/s]、としたとき、次の式
(U×√(d2×n))/ν>2320
を満たすので、つまり、この式は流体力学等で用いられるレイノルズ数を示し、一般的にこの式で示されるレイノルズ数が2320を超えると流体に乱流が発生するので、複数の貫通孔の直径及び個数、並びに、燃焼排ガスの最小流速及び動粘性係数、を上記式を満たすように定めることで、燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔からその内部に進入した燃焼排ガスに、より確実に乱流を発生させて均一に攪拌することができ、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。
According to the second aspect of the present invention, the diameter of each of the plurality of through holes of the combustion exhaust gas introduction pipe is d [m], the number of the plurality of through holes of the combustion exhaust gas introduction pipe is n, and the minimum flow velocity of the combustion exhaust gas Is U [m / s] and the kinematic viscosity coefficient of the combustion exhaust gas is ν [m 2 / s], the following equation (U × √ (d 2 × n)) / ν> 2320
In other words, this equation indicates the Reynolds number used in fluid dynamics and the like. Generally, when the Reynolds number indicated by this equation exceeds 2320, a turbulent flow is generated in the fluid. And the number, and the minimum flow velocity and kinematic viscosity coefficient of the combustion exhaust gas satisfy the above formulas, the turbulent flow more reliably to the combustion exhaust gas that has entered the through-holes of the combustion exhaust gas introduction pipe. And incomplete combustion gas contained in the combustion exhaust gas can be detected more reliably.
請求項3に記載された発明によれば、ガス検出手段が収容されるガス検出室と、燃焼排ガス導入管の内部に進入した燃焼排ガスをガス検出室に導くように燃焼排ガス導入管とガス検出室とを連通する管路と、を有しているので、燃焼排ガスの流量変動が激しい燃焼排ガス導入管から、管路を介してこの燃焼排ガス導入管と別体に設けられたガス検出室に燃焼排ガスを導入することで、ガス検出室内に収容されたガス検出手段に安定した流速の燃焼排ガスを供給することができ、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。 According to the third aspect of the present invention, the gas detection chamber in which the gas detection means is accommodated, and the combustion exhaust gas introduction pipe and the gas detection so as to guide the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction pipe to the gas detection chamber. Since there is a conduit communicating with the chamber, the combustion exhaust gas introduction pipe, where the flow fluctuation of the combustion exhaust gas is severe, is changed from the combustion exhaust gas introduction pipe to the gas detection chamber provided separately from the combustion exhaust gas introduction pipe. By introducing the combustion exhaust gas, the combustion exhaust gas having a stable flow rate can be supplied to the gas detection means accommodated in the gas detection chamber, and therefore, the incomplete combustion gas contained in the combustion exhaust gas can be detected more reliably.
また、一般的に、ガス燃焼器で用いられるガス検出手段としてのセンサは、使用温湿度が高いこと、高濃度(3000ppm以上)の不完全燃焼ガスを検出する必要があること等の理由から接触燃焼式ガスセンサが最適であるが、この接触燃焼式ガスセンサは、その特性上、被検出ガスの流速が変動することにより検出精度が悪くなるので、流量変動が激しい箇所に用いることができなかった。しかしながら、上記発明により、ガス検出手段としてガス燃焼器での使用に適した接触燃焼式ガスセンサを用いることができる。 Further, in general, a sensor as a gas detection means used in a gas combustor is in contact for reasons such as high operating temperature and humidity and the need to detect incomplete combustion gas at a high concentration (3000 ppm or more). Although the combustion type gas sensor is optimal, this contact combustion type gas sensor has a characteristic that the detection accuracy deteriorates due to fluctuations in the flow velocity of the gas to be detected, so that it cannot be used in locations where the flow rate fluctuation is severe. However, according to the above invention, a contact combustion type gas sensor suitable for use in a gas combustor can be used as the gas detection means.
請求項4に記載された発明によれば、ガス検出室の内部の燃焼排ガスを強制的に排出するとともに、燃焼排ガス導入管の内部に進入した燃焼排ガスを管路を通じてガス検出室に内部に引き込むので、ガス検出室に収容されたガス検出手段に、さらに安定した流速で確実に燃焼排ガスを供給でき、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。 According to the invention described in claim 4, the combustion exhaust gas inside the gas detection chamber is forcibly discharged, and the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction pipe is drawn into the gas detection chamber through the pipe. Therefore, the combustion exhaust gas can be reliably supplied to the gas detection means accommodated in the gas detection chamber at a more stable flow rate, and therefore the incomplete combustion gas contained in the combustion exhaust gas can be detected more reliably.
請求項5に記載された発明によれば、燃焼排ガス導入管が、複数の貫通孔のそれぞれの周縁に沿って立設されるとともに先端に開口が設けられたガイド管を備えており、そして、これらガイド管の少なくとも先端が、遮蔽板と平行に配設されているので、遮蔽板を伝って流れてくる燃焼排ガスを、このガイド管を通じてより確実に燃焼排ガス導入管の内部に進入させることができ、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。 According to the invention described in claim 5, the flue gas introduction pipe is provided with a guide pipe that is provided upright along the periphery of each of the plurality of through holes and that has an opening at the tip thereof. Since at least the tips of these guide tubes are arranged in parallel with the shielding plate, the combustion exhaust gas flowing through the shielding plate can be more reliably introduced into the combustion exhaust gas introduction tube through the guide tube. Therefore, incomplete combustion gas contained in the combustion exhaust gas can be detected more reliably.
以下、本発明に係るガス燃焼器の一実施形態であるガス給湯器を、図1〜図3を参照して説明する。このガス給湯器は、一般家庭などで用いられ、水道管などから供給される冷水を加熱して温水にしたのち台所や風呂などの温水需用部に送出するものである。なお、本実施形態では、ガス給湯器をガス燃焼器の一例として説明するが、これに限ったものではなく、他にも風呂釜など、屋外に設置されガスバーナを本体内に収容したガス燃焼器であれば本発明の適用が可能である。 Hereinafter, a gas water heater which is an embodiment of a gas combustor according to the present invention will be described with reference to FIGS. This gas water heater is used in general households, etc., and heats cold water supplied from a water pipe or the like to warm water and then sends it to a hot water demanding section such as a kitchen or bath. In the present embodiment, a gas water heater is described as an example of a gas combustor, but the present invention is not limited to this. Other than this, a gas combustor that is installed outdoors, such as a bathtub, and houses a gas burner in the main body. If so, the present invention can be applied.
ガス燃焼器としてのガス給湯器1は、本体10と、ガスバーナ20と、熱交換器30と、排気室40と、遮蔽板50と、燃焼排ガス導入管60と、ガス検出室70と、制御部80と、を備えている。
A gas water heater 1 as a gas combustor includes a
本体10は、例えば、複数の板金が組み合わされて構成されており、箱形に形成されている。本体10は、説明の便宜上、各図面においてその内部を透視した状態で記載している。本体10の前面10a下部には、ガスバーナ20に空気を供給するための吸気口11が設けられており、本体10の前面10a上部には、ガスバーナ20の燃焼によって生じた燃焼排ガスを本体10内から排出するための排気口12が設けられている。本実施形態では、本体10は箱形に形成されているが、これに限らず、例えば円筒形状など、ガス給湯器としての機能を実現できるものであればその形状は任意である。
The
ガスバーナ20は、本体10に収容されており、図示しないガス管が接続されている。ガスバーナ20は、このガス管を通じて供給されるLPガスや都市ガスなどの燃料ガスを、吸気口11から供給される空気と混合して燃焼させて、高温の燃焼排ガスを発生させる装置である。
The
熱交換器30は、本体10に収容されており、ガスバーナ20の上方に隣接して配設されている。熱交換器30は、例えば、吸熱フィンを外周に備えるとともにつづら折れ状に屈曲された図示しない熱交換パイプ(即ち、吸熱管)を備えており、この熱交換パイプを流れる冷水を高温の燃焼排ガスで加熱して温水として図示しない温水需用部に対して供給する。
The
排気室40は、熱交換器30の上方に設けられた空間である。ガスバーナ20での燃料ガスの燃焼により発生した燃焼排ガスは、高温であるため熱交換器30を通過して上昇し、この排気室40に流れ込む。そして、該燃焼排ガスは、本体10の前面10aに設けられた排気口12から排出される。
The
遮蔽板50は、板金などによって長方形板状に形成されている。遮蔽板50は、排気口12に対して熱交換器30及びガスバーナ20を遮蔽するように、一方の端部50aが本体10の前面10aに接し、一方の端部50aと相対する他方の端部50bが本体10に接することなく一方の端部50aより上方に位置づけられて(即ち、傾斜して)、排気室40内に配設されている。この遮蔽板50は、排気口12から進入した風雨等が熱交換器30やガスバーナ20に当たることを防いでいる。
The shielding
燃焼排ガス導入管60は、図2などに示すように、金属などを材料として中空管状に形成されており、その長手方向を遮蔽板50の幅方向(即ち、図1の左右方向)に沿うようにして遮蔽板50の上端50bに接して配設されている。燃焼排ガス導入管60の一方の端部は塞がれており、他方の端部60bは後述する供給管71に接続されている。また、燃焼排ガス導入管60の外周面60aの下方に位置する面(即ち、ガスバーナと向かい合う箇所)には、その内部と貫通する複数の貫通孔61が設けられている。なお、本実施形態において、燃焼排ガス導入管60は遮蔽板50の上端50bに接して配設されているものであるが、これに限らず、本発明の目的に反しない範囲で遮蔽板50の上端50bと離れて(近接して)配設されていても良い。即ち、請求項にて記載された「近接して配設」とは、当接して配設されるものと、間隔をあけて近くに配設されるものと、を共に含んでいる。
As shown in FIG. 2 and the like, the combustion exhaust
燃焼排ガス導入管60には、図3に示すように、ガスバーナ20から直接上昇してきた燃焼排ガスFや、遮蔽板50の下面50cを伝って上昇してきた燃焼排ガスFが当たる。そして、この燃焼排ガスFは、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61からその内部の空間に流れ込み、このとき、燃焼排ガスFは、狭い流路である複数の貫通孔61を通過して燃焼排ガス導入管60の内部の広い空間に出るので、乱流が発生して燃焼排ガスFは均一に拡散される。そして、燃焼排ガス導入管60の内部に流れ込んだ燃焼排ガスFは、動圧によって、後述する供給管71に向かって(即ち、図1の左から右に)流れる。
As shown in FIG. 3, the combustion exhaust gas F rising directly from the
また、燃焼排ガス導入管60に設けられた複数の貫通孔61は、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61のそれぞれの直径をd[m]、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61の個数をn、燃焼排ガスの最小流速をU[m/s]、燃焼排ガスの動粘性係数をν[m2/s]、としたとき、次の式
(U×√(d2×n))/ν>2320
を満たすように形成されている。
The plurality of through
It is formed to satisfy.
これは流体力学などで一般的に用いられているレイノルズ数を示す式であり、このレイノルズ数が2320を超えると流体に乱流が発生することが知られている。そして、燃焼排ガスの最小流速U及び燃焼排ガスの動粘性係数νはガスバーナ20の能力などによって予め定まっているので、本実施形態において、燃焼排ガス導入管60を複数の貫通孔61の総開口面積と同等の管路と見なして算出したレイノルズ数が2320を超えるように、複数の貫通孔61の直径及び個数を定めることにより、燃焼排ガス導入管60の内部に流れ込んだ燃焼排ガスFに、より確実に乱流を発生させることができる。
This is an expression showing the Reynolds number generally used in fluid dynamics and the like, and it is known that when the Reynolds number exceeds 2320, a turbulent flow is generated in the fluid. Since the minimum flow velocity U of the combustion exhaust gas and the kinematic viscosity coefficient ν of the combustion exhaust gas are determined in advance by the capability of the
ガス検出室70は、例えば、中空の箱状に形成されており、燃焼排ガス導入管60との間を供給管71によって連通され、ガス排気室40との間を及び排出管72によって連通されている。供給管71は、燃焼排ガス導入管60と同じ又はより細い細管状に形成されており、一方の端部が燃焼排ガス導入管60の端部60bに接続され、他方の端部がガス検出室70の上面に接続されている。また、排出管72は、燃焼排ガス導入管60と同じ又はより細い細管状に形成されており、一方の端部がガス排気室40における遮蔽板50の下方で遮蔽板50の下端50a寄りの箇所に接続され、他方の端部がガス検出室70の側面に接続されている。このため、燃焼排ガス導入管60の内部に流れ込んだ燃焼排ガスは、その動圧により供給管71を通じてガス検出室70に流れ込み、そして、排出管72を通じてガス排気室40に戻される。供給管71は、請求項中の管路に相当する。
The
ガス検出室70には一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)などのガスバーナ20の不完全燃焼によって生じる不完全燃焼ガスに反応して、その出力を変化させる周知の接触燃焼式ガスセンサ(不図示)が収容されている。この接触燃焼式ガスセンサは、請求項中のガス検出手段に相当する。接触燃焼式ガスセンサを用いることにより、高温多湿の環境下での不完全燃焼ガスの検出が可能となる。また、3000ppmを超える高濃度の不完全燃焼ガスの検出が可能となる。
The
このようにガス検出室70には細管である供給管71を通じて、動圧により燃焼排ガスが供給されるので、ガス検出室70内における燃焼排ガスの流量変動を防いで、流速を安定させることができる。そのため、接触燃焼式ガスセンサによる不完全燃焼ガスの検出精度を向上させることができる。なお、本実施形態において、ガス検出室70は箱形に形成されているが、円筒形状や球状など、本発明の目的に反しない限りその形状は任意である。
In this way, the combustion exhaust gas is supplied to the
制御部80は、ガス給湯器1の全体の制御を司るものであり、例えば、マイクロコンピュータなどで構成されている。また、制御部80には、それぞれ図示しない点火スイッチ、火力調整スイッチ、及び、流量調整弁などが接続されている。制御部80は、利用者によって、図示しない点火スイッチがオン操作されると、図示しない流量調整弁を弁開してガスバーナ20に燃料ガスを供給するとともに該ガスに点火して燃焼を開始し、また、点火スイッチがオフ操作されると、図示しない流量調整弁を弁閉してガスバーナ20への燃料ガスの供給を遮断して燃焼を終了する。また、図示しない火力調整スイッチの操作に応じて、図示しない流量調整弁の弁開量を制御してガスバーナ20への燃料ガスの供給量を調整する。
The
また、制御部80には、上述した接触燃焼式ガスセンサが接続されており、接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて検出対象である不完全燃焼ガスの濃度を算出し、予め定められた基準濃度と比較して、算出した濃度が基準濃度を超えていたとき、燃焼排ガスから不完全燃焼ガスを検出したものと判断して、ガスバーナ20への燃料ガスの供給を停止して、図示しないLEDやブザーなどを動作させて、利用者に不完全燃焼ガスの発生を警報する。
Further, the above-described catalytic combustion gas sensor is connected to the
以上より、本発明によれば、中空管状に形成されるとともに遮蔽板50の上端50bに沿うようにこの上端50bに接して配設され且つ外周面60aの下方に位置する箇所(即ち、ガスバーナ20と向き合う箇所)に複数の貫通孔61が設けられた燃焼排ガス導入管60を備えているので、遮蔽板50の下面50cを伝って上昇してきた燃焼排ガスがこの燃焼排ガス導入管60に到達し、その外周面60aに設けられた複数の貫通孔61から内部に進入して、つまり、燃焼排ガスが狭い流路を通過して燃焼排ガス導入管60の内部に広がる空間に流れ込み、そのため、燃焼排ガスに乱流を発生させて均一に攪拌することができる。また、燃焼排ガス導入管60は、中空管状の部材に複数の貫通孔61を設けた簡易な構成であるので、小型且つ安価に設けることができる。そして、この燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61からその内部に進入し均一に攪拌された燃焼排ガスから不完全燃焼ガスを検出するので、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスを確実に検出できる。
As described above, according to the present invention, the portion (that is, the gas burner 20) is formed in a hollow tubular shape and is disposed in contact with the
また、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61のそれぞれの直径をd[m]、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61の個数をn、燃焼排ガスの最小流速をU[m/s]、燃焼排ガスの動粘性係数をν[m2/s]、としたとき、次の式
(U×√(d2×n))/ν>2320
を満たすので、つまり、この式は流体力学等で用いられるレイノルズ数を示し、一般的にこの式で示されるレイノルズ数が2320を超えると流体に乱流が発生するので、複数の貫通孔61の直径及び個数、並びに、燃焼排ガスの最小流速及び動粘性係数、を上記式を満たすように定めることで、燃焼排ガス導入管60の複数の貫通孔61からその内部に進入した燃焼排ガスに、より確実に乱流を発生させて均一に攪拌することができ、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。
Further, the diameter of each of the plurality of through
In other words, this equation indicates the Reynolds number used in fluid dynamics and the like. Generally, when the Reynolds number indicated by this equation exceeds 2320, turbulent flow is generated in the fluid. By determining the diameter and number, and the minimum flow velocity and kinematic viscosity coefficient of the combustion exhaust gas so as to satisfy the above formula, the combustion exhaust gas that has entered the interior from the plurality of through
また、接触燃焼式ガスセンサが収容されるガス検出室70と、燃焼排ガス導入管60の内部に進入した燃焼排ガスをガス検出室70に導くように燃焼排ガス導入管60とガス検出室70とを連通する供給管71と、を有しているので、燃焼排ガスの流量変動が激しい燃焼排ガス導入管60から、供給管71を介してこの燃焼排ガス導入管60と別体に設けられたガス検出室70に燃焼排ガスを導入することで、ガス検出室70内に収容された接触燃焼式ガスセンサに安定した流速の燃焼排ガスを供給することができ、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。
The combustion exhaust
なお、上述した本実施形態においては、排出管72によってガス検出室70に供給された燃焼排ガスをガス排気室40に戻していたが、これに限ったものではない。燃焼排ガスは燃焼排ガス導入管60から供給管71を通じてガス検出室70に供給されるが、燃焼排ガスの動圧が弱いときや、燃焼排ガスの流量変動が非常に激しいときなど、燃焼排ガスを一定の流量でガス検出室70に供給できない場合があった。
In the above-described embodiment, the combustion exhaust gas supplied to the
そこで、例えば、図4に示すガス給湯器1Aのように、排出管72に代えて、本体10の側面10bに設けられた排気ファン74と、一方の端部がガス検出室70に接続され、他方の端部が排気ファン74に接続された排出管73と、を備える構成としても良い。このようにすることで、ガス検出室70の内部の燃焼排ガスを強制的に排出するとともに、燃焼排ガス導入管60の内部に進入した燃焼排ガスを供給管71を通じてガス検出室70の内部に引き込むので、ガス検出室70に収容された接触燃焼式ガスセンサに、さらに安定した流速で確実に燃焼排ガスを供給でき、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。
Therefore, for example, as in the
また、本実施形態においては、ガス検出室70にガス検出手段としての接触燃焼式ガスセンサを設けるものであったが、これに限らず、例えば、燃焼排ガス導入管60の内部にガス検出手段となるガスセンサを設ける構成であっても良い。ただし、この構成の場合は、燃焼排ガスの流量変動の影響を受けにくいガスセンサなどを用いる必要がある。
In this embodiment, the
また、本実施形態においては、燃焼排ガス導入管60を、図2に示すように中空管状に形成し、その外周面60aに複数の貫通孔61を設けたものであったが、これに限定するものではなく、例えば、図5に示すように、燃焼排ガス導入管60Aが、複数の貫通孔61のそれぞれの周縁に沿って立設されるとともに先端に開口62aが設けられた複数のガイド管62を備えており、そして、これら複数のガイド管62の先端が遮蔽板50と平行に配設されている構成であっても良い。このような構成にすることで、ガイド管62の先端に設けられた開口62aが、遮蔽板50の下面50cを伝って流れてくる燃焼排ガスに対し正面を向くことになるので、これら複数のガイド管62を通じてより確実に燃焼排ガス導入管60の内部に進入させることができ、そのため、燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスをより確実に検出できる。
Further, in this embodiment, the combustion exhaust
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1、1A ガス給湯器(ガス燃焼器)
10 本体
11 吸気口
12 排気口
20 ガスバーナ
30 熱交換器
40 排気室
50 遮蔽板
60、60A 燃焼排ガス導入管
61 複数の貫通孔
62 ガイド管
70 ガス検出室
71 供給管(管路)
72、73 排出管
74 排気ファン
1, 1A Gas water heater (gas combustor)
DESCRIPTION OF
72, 73
Claims (5)
中空管状に形成されるとともに、その長手方向を前記遮蔽板の上端の幅方向に沿うように前記上端に接して配設され且つ外周面の前記ガスバーナと向き合う箇所に複数の貫通孔が設けられた燃焼排ガス導入管と、
前記燃焼排ガス導入管の複数の貫通孔から前記燃焼排ガス導入管の内部に進入した前記燃焼排ガスに含まれる不完全燃焼ガスを検出するガス検出手段を有している
ことを特徴とするガス燃焼器。 A main body, a gas burner accommodated in the main body, a discharge port provided in the main body for discharging combustion exhaust gas generated by the gas burner, and an upper side of the gas burner so as to shield the gas burner from the discharge port In a gas combustor having a shielding plate inclined and installed in the main body ,
It is formed in a hollow tubular, a plurality of through-hole is provided at a position facing the said gas burner of contact and is arranged and the outer circumferential surface to the upper end along the longitudinal direction in the width direction of the upper end of the shielding plate A flue gas introduction pipe,
A gas combustor having gas detection means for detecting incomplete combustion gas contained in the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction tube from a plurality of through holes of the combustion exhaust gas introduction tube .
(U×√(d2×n))/ν>2320
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のガス燃焼器。 The diameter of each of the plurality of through holes of the flue gas introduction pipe is d [m], the number of the plurality of through holes of the flue gas introduction pipe is n, the minimum flow velocity of the flue gas is U [m / s], When the kinematic viscosity coefficient of the combustion exhaust gas is ν [m 2 / s], the following equation (U × √ (d 2 × n)) / ν> 2320
The gas combustor according to claim 1, wherein:
前記燃焼排ガス導入管の内部に進入した前記燃焼排ガスを前記ガス検出室に導くように前記燃焼排ガス導入管と前記ガス検出室とを連通する管路と、を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス燃焼器。 A gas detection chamber in which the gas detection means is accommodated;
It has a conduit that communicates the combustion exhaust gas introduction pipe and the gas detection chamber so as to guide the combustion exhaust gas that has entered the combustion exhaust gas introduction pipe to the gas detection chamber. The gas combustor according to claim 1 or 2.
前記ガイド管の少なくとも前記先端が、前記遮蔽板と平行に配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載されたガス燃焼器。 The flue gas introduction pipe is provided with a guide pipe that is erected along the periphery of each of the plurality of through-holes and that has an opening at the tip; and
The gas combustor according to any one of claims 1 to 4, wherein at least the tip of the guide tube is disposed in parallel with the shielding plate.
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