JPH01306713A - 強制送風式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高負荷燃焼を行う強制送風式燃焼装置に関し
、特に燃焼室内にバーナプレートを配し燃焼量が変更さ
れるものにおいて効果的である。

［従来の技術］ 強制送風式燃焼装置では、高負荷燃焼に伴って発生する
騒音を防止するために、燃焼を行う燃焼部の形状等によ
って決まる固有振動数ｆｘ　　（複数ある場合には最小
の固有振動数）と、燃焼用空気を供給する供給部の形状
等によって決まる固有振動数ｆ２　　（複数ある場合に
は最小の固有振動数）とを・一致させることによって、
燃焼共鳴ｉｆおよび騒音を減少させることができる。

すなわち、燃焼部および供給部が単純な形状の場合にお
いて、それぞれ音速Ｃ１、（］２、開口部となる排気口
および給気口の相当断面積Ｓ１、Ｓ２、通路相当長ｊ、
Ｊ２、相当容積Ｖ、　、Ｖ。

で表すと、燃焼部および供給部の固有振動数ｆ１、ｆ２
は、それぞれ で決定され、騒音を防止するためには、ｆ１冨ｆ２ の関係を満たせばよいことになる。

なおここで、相当断面積Ｓ、、Ｓ、　、通路相当長１８
、ρ２、相当容積Ｖ、　、Ｖ、は、燃焼部および供給部
をそれぞれ形成する各ケーシングの形状によってそれぞ
れ決定される値であるが、単に各部の寸法のみでは決定
されず、通路の形状や開口部の位置によって大きく変化
する音響特性に基づいて決定され、各固有振動数ｆｔ、
ｆｚは、実際には、燃焼部および供給部の単体による固
有振動数の実測によって求められる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、燃焼機器を使用者にとって使い易くするには、
燃焼量を大燃焼量から小燃焼量まで自由に変更できるこ
とが必要であるが、燃焼量を変更すると、燃焼部では固
有振動数ｆ１を決定する条件の・一つである音速Ｃ１が
、燃焼温度の変化に伴って変化するのに対し、供給部で
は固有振動数ｆ、を決定する条件の音速Ｃ１は、燃焼量
変化に伴って変化しない、このため、一定の形状に形成
された燃焼機器では、燃焼部の固有振動数ｆ１と供給部
の固有振動数ｆ２とを特定の燃焼部においては一致させ
ることができるが、それ以外の燃焼量においては、固有
振動数ｆ１と固有振動数ｆ２とを一致させることができ
なくなる。従って、燃焼量が変更される燃焼装置におい
ては、その燃焼量変更範囲全体に亙って、騒音を低下さ
せることが困難であるという問題がある。

本発明は、燃焼量が変更される強制送風式燃焼装置にお
いて、燃焼は変更範囲全体にＢ：って、騒音を減少する
ことを第１の目的とし、また、それを簡単な構成で行う
ことを第２の目的とし、さらに燃焼量変更範囲全体に互
って、確実に騒音を減少することを第３の目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、バーナを備え高負荷燃焼を行う燃焼部と、
該燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風機を備えた供給部
とからなる強制送風式燃焼装置において、′前記送風機
は前記燃焼部の燃焼量に応じて前記燃焼部への送風量を
変更するとともに、前記供給部の給気口には該給気口の
相当断面積を変更する断面積変更手段が設けられ、該断
面積変更手段は前記燃焼部の燃焼量に応じて前記相当断
面積を変更することを技術的手段とし、断面積変更手段
として、ダンパを用いる。また、ダンパを、前記送風機
により発生する風圧によって作動させる。さらに、ダン
パに駆動手段を備えて、駆動手段によって駆動する。

［作用および発明の効果コ 本発明では、燃焼量が増大され燃焼温度が高くなると、
それに伴って燃焼部における音速Ｃ１が大きくなり、燃
焼部の固有振動数ｆ、が高くなる。

このとき、供給部では、燃焼量の増大に伴って供給部の
相当断面積が増大される。従って、供給部の固有振動数
ｆ２は燃焼量に応じて高くなる。

逆に、燃焼量が減少されると、燃焼部の音速Ｃ１が小さ
くなり、燃焼部の固有振動数ｆ、が低くなる。このとき
、供給部では、燃焼量の減少に伴って供給部の相当断面
積Ｓ２が減少されるため、供給部の固有振動数ｆ、は燃
焼量の減少に応じて低くなる。

従って、燃焼部の固有振動数ｆ１と供給部の固１振動数
ｆ２とが同じように変化するため、燃焼量が変化しても
各固有振動数ｆｔ、ｆ２を一致させることができ、騒音
を低下させることができる。

また、このとき、供給部の相当断面積は送風機によって
発生する風圧によって作動するダンパによって変更され
るため、簡単な構成で相当断面積を変更することができ
る。

さらに、駆動手段を備えたダンパでは、相当断面積を適
切に変更させることができるため、燃焼量変更範囲全体
に互ってより確実に騒音を低下させることができる。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図に示すガス給湯器は、燃焼器１０、燃料管４０、
水管５０、制御装置６０とから構成され、これらは、図
示しない給湯器ケース内に収納されている。

燃焼器１０は、燃焼器ケース１１と、送風機ケース２０
と、給気箱３０とからなる。

燃焼器ケース１１は燃焼箱を形成し、その内部には多数
の炎口を有するバーナプレート１２が配されている。燃
焼器ケース１１内のバーナプレート１２の近傍には、点
火装置としてのスパーカ１３、炎検知のためのフレーム
ロッド１４、炎温度を検知するサーモカッ１ル１５がそ
れぞれ備えられている。さらに、燃焼器ケース１１内に
は、水管５０の一部となる熱交換器５１が設けられてい
る。

燃焼器ケース１１の開口部１６には、送風機ケース２０
の吹出口２１が接続され、バーナプレート１２には、送
風機ケース２０から供給される混合気が、複数の穴を冶
する整流板１７によって整流されて供給される。

送風機ケース２０には、送風機２２が備えられている。

送風機２２は、第１図に示すとおり、羽根車２２ａと駆
動モータ２２ｂとからなり、駆動モータ２２ｂは後述す
る制御装置６０からの制御によって必要燃焼量に応じた
回転数で羽根車２２ａを回転させて、混合気を吹出口２
１から燃焼器ケース１１へ供給する。

送風機ケース２０の吸込口２３には、給気箱３０が接続
されている。

給気箱３０は、燃焼部となる燃焼器ケース１１の音響特
性を考慮した際の固有振動数ｆ０に対応して供給部の固
有振動数ｆ２を・一致させるために、相当容積■２、通
路相当長９□および相当断面積Ｓ２を確保するために設
けられたものである。

給気箱３０は、給気口３１から吸込まれる空気を送風機
ケース２０の吸込口２３へ導（給気通路３２を形成して
いる。給気箱３０には、混合気を吸込口２３へむらなく
導くために、傾斜面３３が形成されている。さらに、傾
斜面３３の上流側の給気通路３２には、四部３４と絞り
板３５が設けられている。ここでは、通過する空気に対
して乱れが生じることがないように、絞り板３５は給気
通路３２が次第に減少されるように配置され、これらの
凹部３４と絞り板３５は、給気道路３２の断面積を小さ
くして給気通路３２を通過する空気を絞るベンチュリー
を形成し、後述するノズル管４１．４２から噴出される
燃料ガスとの混合を良くしている。

給気箱３０の給気口３１付近には、軸３６によって揺動
自在に支持されたダンパ３７が設けられている。ダンパ
３７は、その揺動によって供給部の相当断面積Ｓ２を変
更するために設けられたもので、ダンパ３７は送風機２
２の作動に伴って給気口３１から吸い込まれる空気の風
圧に応じて作動して、相当断面積Ｓ２を変更する。

これによって、燃焼器１０の燃焼量が大きく送風量が多
い場合には、ダンパ３７は開いて、相当断面積Ｓ２が大
きくなり、燃焼量が小さく送風量が少ない場合には、ダ
ンパ３７の開度が小さくなり、相当断面積Ｓ２を小さく
する。

なお第１図において、ダンパ３７は、供給部の相当断面
積Ｓ２が最大となる場合を示しており、最小となる場合
には、ダンパ３７は二点鎖線に示すように位置する。

ダンパ３７が揺動する際に外周側となる先端部３７ａの
一部には、第３図に示すとおり、ダンパ３７の揺動によ
り供給部の相当断面積Ｓ２が最小となったときに、給気
箱３０の壁部３０ａに当接する突起３７ｂが形成されて
いる。これにより、供給部の相当断面積Ｓ２が最小にな
った場合にも、ダンパ３７の先端部３７ａと給気箱３０
の壁部３０ａとの間に速度な隙間が形成され、給気を円
滑に行うことができる。

またダンパ３７の軸方向の両端には、吸い込まれてダン
パ３７を押し上げる空気を、内側へ導くための湾曲部３
７ｃ、３７ｄが形成されている。

これらの湾曲部３７ｃ、３７ｄによって、ダンバ３７に
打ち当たる空気は湾曲部３７ｃ、３７ｄの外側へ逃げる
ことがなくなり、埃等が給気箱３０の内壁面に付着しに
くくなる。

さらにダンパ３７の軸受け３７ｅ、３７ｆは、風圧を受
けるダンパ板３７ｇに対して、給気箱３０の壁面３０ｂ
側に設けられるため、ダンパ３７の重心と軸３６との水
平距離が確保でき、ダンパ３７の重量による回転モーメ
ントがダンパ３７を閉状態に付勢することができ、また
ダンパ３７が最大開度となる場合でも、ダンパ３７と壁
面３０ｂとの間を空気流が通過することができるため、
ダンパ３７を安定さぜることができる。

ダンパ３７の突起３７ｂが当接する給気箱３０の壁部３
０ａの」−流には、吸い込まれる空気流の向きを変更す
るための突設板３８が設けられている。この突設板３８
により、ダンパ３７が閉状態の場合には、先端部３７ａ
から１／３のダンパ板３７ｇの部分に給気口３１からの
空気が当たりに＜＜、全開の場合には、ダンパ板３７ｇ
全体に空気が当たるため、ダンパ３７の開度を燃焼量に
比例させることができる。

給気箱３０の凹部３４と送風機ケース２０との間と、突
設板３８の外側には、ノズル管４１．４２がそれぞれ設
けられている。

これらのノズル管４１．４２は、その上流で分岐された
燃料管４０の末端で、ノズル管４１．４２には、第４図
に示すとおり多数のノズル４１ａ、４２ａがそれぞれ設
けられ、燃料ガスを噴出する。

燃料管４０は、図示しない燃料供給源から供給される燃
料ガスの通路で、ノズル管４１．４２が分岐される分岐
部４３から上流に向かって、電磁弁４４、比例弁４５、
主電磁弁４６、元電磁弁４７が順に設けられ、電磁弁４
４の上流と下流とはオリフィス４８を備えたバイパス管
４９によって連結されている。

水管５０は、図示しない上水道と接続されており、熱交
換器５１の土、流には、上流側から水量制御弁５２、水
流センサ５３、入水温サーミスタ５４が備えられ、熱交
換器５１の下流には、熱交換サーミスタ５５、バイパス
弁５６、出湯温サーミスタ５７が順に備えられ、下流端
には、使用者によって操作される図示しない水栓が設け
られている。そしてバイパス弁５６には、水流センサ５
３の下流で水管５０から分岐したバイパス路５８が接続
され、バイパス弁５６によって熱交換器５１を通過する
水量の割合が決定される。

制御装置６０は、所定のシーケンスで燃焼開始および燃
焼停止を行うとともに、各センサからの信号やコントロ
ーラによる設定状態に基づいて、燃焼器１０の燃焼量、
および給湯水量を制御する。

以上の構成からなるガス給湯器は、次のとおり作動する
。

使用者が、コントローラによって出湯温度を設定すると
ともに、水栓を操作して給湯を開始すると、制御装置６
０により燃焼器１０は所定のシーケンスで燃焼を開始す
るとともに、水量制御弁５２およびバイパス弁５６を制
御して、出湯量を調節する。

送風機２２の作動によって空気は、給気口３１から吸い
込まれる。ダンパ３７は、吸い込まれる空気量に応じて
決定される位置に揺動する。

燃Ｖｔ２Ｂ１０の燃焼量が小さく、送風１１！１２２の
回転数が第５図においてＮ１からＮ２までの間では、ダ
ンパ３７は壁部３０ａに当接して破線Ａに示すとおり、
開口面積が最小の開度状態を呈する。

燃焼量が大きくされ、送風機２２の回転数がＮ２からＮ
３までの間では、ダンパ３７は送風量に応じた開度を呈
する。

燃焼量がさらに大きくされて、送風機２２の回転数がＮ
３からＮ４までの間では、ダンパ３７は全開状態になる
。

従って、供給部の相当断面積Ｓ２は、燃焼１に応じて変
化するため、燃焼量に応じて変化する燃焼部の固有振動
数ｆｌの変化に応じて、供給部の固イ１振動ｔ＆、ｆ２
も同じように変化することになり、燃焼量が変化しても
順行を減少させることができる。なお、このとき燃焼器
１０の燃焼量は実線Ｂのとおり変化する。

以北のとおり、本発明によれば、燃焼量が変化して燃焼
部の固有振動数ｆ１が変化しても、それに応じて、供給
部の固有振動数ｆ２を変化させることができるため、燃
焼量に関係なく騒音を減少させることができる。

また、騒音をさらに低下させるために、送風機２２の羽
根車２２ａを大きくし、駆動モータ２２ｂの最高回転数
を低下さぜることが省えられるが、そのような場合には
、送風機２２が低速回転となる燃焼量が少ない時の耐風
性能が低下することがあるが、本発明のように、小燃焼
量時に給気口３１の相当断面積Ｓ２を小さくし、送風機
２２の回転数を上げるようにすることにより、耐風性能
を向上させることができる。従って、低騒音化を図り、
耐風性能を向上させることができるとともに、小燃焼量
から大燃焼員まで広い範囲に亙って燃焼量を変更させる
ことができる。

第６図に本発明の第２実施例を示す。

ここでは、軸３６には、図示しないポテンショメータに
よって回動位置が検出されるギヤドモータ３９が備えら
れている。そしてダンパ３７は軸３６と一体的に揺動し
、ギヤドモータ３９は制御装’Ｉｔ　６０により、燃焼
器１０の燃焼量に応じて制御される。従って、ダンパ３
７の位置が確実に制御できる。

上記の実施例では、供給部の相当断面積Ｓ２を変更する
手段として軸がダンパ面に平行な揺動式のダンパを用い
たが、軸がダンパ面に垂直に設けられ、ダンパがダンパ
面に沿って変位するものでもよい。

第７図から第１０図に本発明の第３実施例を示す。

この実施例では、前述の給気箱３０に代えζ、第７図に
示すとおり、渦巻き形状の給気箱７０を設けている。

給気箱７０は、渦巻き形状の外側となる外周壁７１と、
渦巻き形状の内側となる内周壁７２と、外周壁７１と内
周壁７２と結ぶ側壁７３とから給気通路が形成されてい
る。

給気箱７０の給気ロア４には、異物の混入を防ぐための
フィルタ７５が備えられ、給気ロア４から吸込まれる燃
焼用空気は、図示左回りに渦を描くようにして給気箱７
０の中心部へ導かれる。

給気箱７０は、第８図に示すとおり、側壁７３に対抗す
る部分が開放された開口部７６となっており、給気箱７
０は、開口部７６が送、ａａａケース２０に面するよう
に、かつ、給気箱７０の中心部が、送風機ケース２０の
吸込口２３と連通するようにして設けられている。

給気箱７０内には、第９図に示すとおり、ダンパ７７が
設けられている。ダンパ７７は、側壁７３に固定して設
けられた軸７８に揺動自在に支持されている。ダンパ７
７には錘７９が固定され、ダンパ７７は錘７９により閉
状態になるように付勢されていて、錘７９はダンパ７７
と一体的に揺動する。ダンパ７７は、第１０図に示すと
おり、開度が小さいときには給気ロア４から吸込まれる
空気を受は易くするために、また大きく開いたときには
抵抗を小さくするために、僅かに湾曲されており、ダン
パ７７は給気ロア４から吸込まれる燃焼用空気の量に応
じた開度に変位する。

なお、給気箱７０には２ランジ８０が備えられ、給気箱
８０は、バッキング８１を介して送風機ケース２０のフ
ランジ２５に固定されている。

また、送風機ケース２０の外周部２６には、燃料ガスを
噴出するノズル２７が一体的に形成されている。

この実施例でも、ダンパ７７は、燃焼量に応じて作動さ
れる送風８１２２の送風量に応じた開度を示すため、燃
焼量が変化しても騒音を低下させることができる。

第１１図に本発明の第４実施例を示す。

この実施例では、軸７８は、給気箱７０の中心から垂下
される鉛直線より図示右方にずらして設けられ、ダンパ
７７は１７９によってさらに閉状態に付勢されるため、
閉じやすくなっている。

また、給気ロア４から軸７８が設けられる辺りまでの外
周壁７１の内側には、整流部７１ａが外周壁７１に一体
的に成型されている。これは、送風機２２の作動開始時
に、吸込まれる空気が軸７８の下部ｔｔｎ＋　＜錘７９
）に当たりにくくするために設けられたものである。こ
こでも、ダンパ７７は、燃焼量に応じた開度を呈するた
め、燃焼量変更範囲全体に亙って騒音を低下させること
ができる。

なお、８２および８３は、ダンパ７７の先端部に備えら
れたマグネット８４によって接点を閉じるリードスイッ
チであり、作動開始時のブリパージの際に、送風機２２
の回転数を変更させて、ダンパ７７が異物によって揺動
できなくなっていないことを確認するために使用される
。

以北の実施例では、ガス給湯器を示したが、暖房機、風
呂釜等の他の燃焼装置に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス給湯器の供給部を示
す側面断面図、第２図は本実施例のガス給湯器の構成を
示す概略図、第３図は本実施例のダンパを示す斜視図、
第４図は本実施例のガス給湯器の供給部を示す正面図、
第５図は本実施例のガス給湯器における送風機の回転数
とダンパの開度および燃焼器の燃焼量との関係を示す特
性図、第６図は本発明の第２実施例を示す供給部の正面
図、第７図から第１０図はいずれも本発明の第３実施例
を示し、第７図は給気箱の外側を示す斜視図、第８図は
給気箱と送風機ケースとの接合状態を示す側面断面図、
第９図は給気箱の内側を示す斜視図、第１０図は給気箱
および送風機ケースを示す正面図、第１１図は本発明の
第４実施例を示す給気箱および送風機ケースの・一部を
切り欠いて示した正面図である。 図中、１１・・・燃焼器ケース（燃焼部）、１２・・・
バーナプレート（バーナ）、２０・・・送風機ケース（
供給部）、２２・・・送風機、３０・・・給気箱（供給
部）、３１・・・給気口（給気口）、３７・・・ダンパ
（断面積変更手段）、３９・・・ギヤドモータ（駆動手
段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナを備え高負荷燃焼を行う燃焼部と、該燃焼部
   へ燃焼用空気を供給する送風機を備えた供給部とからな
   る強制送風式燃焼装置において、前記送風機は前記燃焼
   部の燃焼量に応じて前記燃焼部への送風量を変更すると
   ともに、前記供給部の給気口には該給気口の相当断面積
   を変更する断面積変更手段が設けられ、該断面積変更手
   段は前記燃焼部の燃焼量に応じて前記相当断面積を変更
   することを特徴とする強制送風式燃焼装置。 ２）前記断面積変更手段は、ダンパであることを特徴と
   する請求項１記載の強制送風式燃焼装置。 ３）前記ダンパは、前記送風機により発生する風圧によ
   って作動することを特徴とする請求項２記載の強制送風
   式燃焼装置。 ４）前記ダンパには駆動手段が備えられることを特徴と
   する請求項２記載の強制送風式燃焼装置。