JPH024105A - 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、燃焼用空気を送風機により強制的に燃焼部に
供給する燃焼装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、家庭用の瞬間湯沸器や燃焼式暖房装置などの燃
焼装置では、送風機により、燃料ガスと空気とを混合し
て強制的に燃焼部に供給し、高負荷燃焼が行われる。

このような高負荷燃焼を行う燃焼装置では、燃料ガスを
送風機のケーシング内に噴射するように設けられ、送風
機により吸入した空気と混合して、燃焼部に供給するよ
うに設けられている。

［発明が解決しようとする課！ＩＩ］ しかるに、従来の場合、送風機によって空気を吸入する
際に発生する空気流の途中に燃料ガスが噴射されるため
、燃料ガスと空気との混合性が不十分な場合が生じる。

このような場合、ガス濃度が適正でないと不完全燃焼を
生じる。また、燃焼部での酸素供給状態を検知する燃焼
センサを設置し、その燃焼センサの出力に応じて送風機
の通電量を制御するような場合には、燃焼センサによる
正確な検知ができない問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑み′Ｃなされたもので、その目
的は、送風機により燃焼部に供給される燃料ガスと燃焼
用空気との混合性を向上させた燃焼装置を提供すること
にある。

［，７！題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、燃料の燃焼を行う
燃焼部と、該燃焼部に燃焼用空気を供給する送風機と、
一端が前記送風機の吸入口に接続され、他端が大気に開
放した吸気ダクトと、該吸気ダクトに連通して設けられ
、前記吸気ダクト内に燃料ガスを供給する燃料供給部と
を具備することを技術的手段とする。

また、前記燃料供給部として、複数の燃料噴出口を有す
る燃料管を設け、該燃料管を前記吸気ダクト内を通過す
る空気流に対して横断して配する。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる本発明は、送風機の吸入口に吸気ダク
トを接続し、該吸気ダクト内に燃料ガスを供給する、よ
うに燃料供給部を設けたことにより、燃料ガスの供給を
送風機の」−流で行うことができる。

これにより、送風機を作動させた際に、吸気ダクトを介
して燃料ガスと空気とを混合して吸入することができ、
従来技術のものと比較して燃料ガスと空気との混合性を
向上させることができる。

また、複数の燃料噴出口を有する燃料管を、吸気ダクト
内を通過する空気流に対して横断して配置することによ
り、さらに空気と燃料ガスとの混合性を向上させること
ができる。

［実施例］ 次に、本発明の燃焼装置の一実施例を図面に基づき説明
する。

第１図は、本発明の燃焼装置を適用した瞬間ガス湯沸器
の概略構成図、第２図は遠心送風機と吸気ダクトとの接
続状態を示す断面図である。

このｌｌｌ１間ガス湯沸器１は、本体ケース２内に、燃
焼部および熱交換部を形成する燃焼ケース３と、燃焼部
へ燃焼用空気を供給する遠心送風機４と、燃焼部へ燃料
ガスを供給するガス供給部５と、燃焼部での燃焼状態を
制御する電子制御回路６とを有する。

なお、本体ケース２の下部には、外気導入Ｄ２ａが形成
されている。

燃焼ケース３内の燃焼部は、セラミック製ブレートに多
数の噴出孔７ａを形成して構成される燃焼板式ガスバー
ナ（以下バーナと略す）７を備えた燃焼室８、および燃
焼室８の上流（第１図下側）に形成される燃焼用空気と
燃料ガスとの混合室９からなる。なおバーナ７は、バー
ナ７の外周縁に外嵌したセラミック製の耐火枠１０とと
もに、枠状固定金具１１によって燃焼ケース３内に固定
される。

燃焼ケース３内の略中央部に形成される熱交換部は、一
端が図示しない給水管に接続されるとともに他端が図示
しない給湯管に接続される熱交換用バイブ１２と、熱交
換効率を高めるプレートフィン群１３とから構成される
。この熱交換部は、給水管より熱交換用バイブ１２に供
給された水を燃焼室８の燃焼ガスと熱交換して加熱した
後、給湯管へ流出する。

燃焼ケース３の上部（第１図上側）には、バーナ７で燃
焼された燃焼ガスの排気を行う排気］」１４が形成され
、本体ケース２の外部と連通ずる排気筒（図示しない）
に接続されている。

なお、上述した燃焼ケース３は、排気口１４が形成され
た排気パン３ａと、燃焼室８および熱交換部を形成する
燃焼ケース本体３ｂと、混合室９を形成するバーナケー
ス３ｃとして構成されている。

遠心送風機４は、スクロールケーシング１５、ファン１
６、およびファンモータ１７からなり、遠心送風機４の
吐出口４ａが混合室９を形成するバーナケース３ｃに接
続されている。

遠心送風機４の吸入口４ｂには、第２図に示すように、
吸気ダクト１８の一端１８ａが接続され、吸気ダクト１
８の他端１８ｂが、本体ケース２内で大気に開放されて
いる。

本発明の燃料供給部であるガス供給部５は、先端部にガ
ス噴射ノズル１９ａを有するガス供給配管１９と、この
ガス供給配管１つに設けられた燃料ガスの流量調節を行
う流量制御弁２０、およびガス漏れ時などに自動的に燃
料ガスの供給を遮断する安全弁２１とから構成される。

そして、前記ガス供給配管１９のガス噴射ノズル１９ａ
が、第１図に示すように、吸気ダクト１８内に突出して
設けられており、燃料ガスを吸気ダクト１８内に噴射す
るようになっている。

電子制御回路６は、着火時にバーナ７の上面で火花を飛
ばす点火装置であるスパーカ２２、燃焼炎の酸素濃度（
空燃比）を検知する燃焼センサーであるサーモカップル
２３、」−記した流量制御弁２０および安全弁２１、遠
心送風機４のファンモータ１７などの駆動および制御を
行う。

次に、本実施例の作動について説明する。

使用者が起動スイッチ（図示しない）をＯＮすることに
より、電子制御回路６を介して遠心送風機４のファンモ
ータ１７が駆動され、吸気ダクト１８を介して燃焼用空
気が吸入される。

電子制御回路６の出力により、流量制御弁２０および安
全弁２１が開弁されることにより、ガス供給配管１９に
燃料ガスが供給され、ガス噴射ノズル１９ａより、吸気
ダクト１８内に燃料ガスが噴射される。

このとき、吸気ダグ１〜１８内に噴射された燃料ガスは
、遠心送風機４が駆動されていることから、吸気ダクト
１８に吸入された燃焼用空気と混合されながら、スクロ
ールケーシング１５内に吸入される。

その後、燃焼用空気と混合された燃料ガスがバーナ７へ
供給され、スパーカ２２の火花放電によって点火され燃
焼を始める。

バーナ７での燃焼による燃焼排気は、熱交換部を通過す
る際に、給水管より熱交換用パイプ１２に供給された水
と熱交換した後、排気ガスとして排気口１４より排出さ
れる。

燃焼排気と熱交換されて加熱された水は、湯として給湯
管へ流出される。

上述のように、本実施例では、遠心送風機４の吸入口４
ｂに接続した吸気ダクト１８内に燃料ガスを噴射するよ
うにしたことにより、遠心送風機４を駆動させることで
、燃焼用空気と燃料ガスとを混合させながら遠心送風機
４のスクロールケーシング１５内に吸入することができ
る。

その結果、従来のように、遠心送風機４のスクロールケ
ーシング１５内に直接燃料ガスを噴射させた場合と比較
して、燃焼用空気と燃料ガスとの混合性を向上させるこ
とができ、バーナ７での安定した燃焼を行うことができ
る。

また、バーナ７で安定した燃焼を行うことができること
から、バーナ７の上面に設置した酸素濃度を検知するサ
ーモカップル２３での正確な検知を行うことができる。

なお、本実施例では、吸気ダクト１８の他端１８ｂを本
体ケース２内で大気に開放した場合を例示したが、本体
ケース２の外気導入口２ａに接続して設けても良い。

また、吸気ダクト１８に対するガス噴射ノズル１９ａの
取り付は箇所は、燃焼用空気と燃料ガスとの混合性が向
上すれば良く、実施例で例示した箇所に限定する必要は
ない。

次に本発明の第２実施例を第３図から第６図に基づいて
説明する。

第３図に示すガス給湯器は、燃焼器３０、燃料管６０、
水管７０、制御装置６ａ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３０は、燃焼器ケース３１と、送風機ケース４０
と、給気箱５０とからなる。

燃焼器ケース３１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３２が配されている。燃
焼器ケース３１内のバーナプレート３２の近傍には、点
火装置としてのスパーカ３３、炎検知のためのフレーム
ロッド３４、炎温度を検知するサーモカップル３５がそ
れぞれ備えられている。さらに、燃焼器ケース３１内に
は、水管７０の一部となる熱交換器７１が設けられてい
る。

燃焼器ケース３１の開口部３６には、送風機ケース４０
の吹出口４１が接続され、バーナプレート３２には、送
風機ケース４０から供給される混合気が、複数の穴を有
する整流板３７によって整流されて供給される。

送風機ケース４０には、送風機４２が備えられている。

送風機４２は、第４図に示すとおり、羽根車４２ａと駆
動モータ４２ｂとからなり、駆動モータ４２ｂは後述す
る制御装置６ａ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４２ａを回転させて、混合気を吹出口４
１から燃焼器ケース３１へ供給する。

送風機ケース４０の吸込口４３には、給気箱５０が接続
されている。

給気［５０は、燃焼部となる燃焼器ケース３１の音響特
性を考慮した際の固有振動数ｆ、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Ｖ２、通路
相当長ｆＪ２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５０は、給気口５１から吸い込まれる空気を送風
機ケース４０の吸込口４３へ導く給気通路５２を形成し
ている。給気３５０には、吸込口４３へ混合気をむらな
く導くために、傾斜面５３が形成されている。さらに、
傾斜面５３の上流側の給気通路５２には、凹部５４と絞
り板５５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５５は給
気通路５２が次第に減少されるように配置され、これら
の凹部５４と絞り板５５は、給気通路５２の断面積を小
さくして給気通路５２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６１．６２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５０の給気口５１付近には、軸５６によって揺動
自在に支持されたダンパ５７が設けられている。ダンパ
５７は、その揺動によって供給部の１Ｕ当断面積Ｓ２を
変更するために設けられたもので、ダンパ５７は送風機
４２の作動に伴って給気口５１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ｆｌｓ、を変更する。

これによって、燃焼器３０の燃焼量が大きく送風量が多
い場合には、ダンパ５７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５７の開度が小さくなり、相当断面積Ｓ２を小さく
する。

なお第４図において、ダンパ５７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５７は二点鎖線に示すように位置する。

ダンパ５７が揺動する際に外周側となる先端部５７ａの
一部には、第５図に示すとおり、ダンパ５７の揺動によ
り供給部の相当断面積Ｓ２が最小とな−）なときに、給
気箱５０の壁部５０ａに当接する突起５７ｂ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５７の先端部５７ａと給気箱５
０の壁部５０ａとの間に適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５７の軸方向の両端には、第５図に示すとお
り、吸い込まれてダンパ５７を押し上げる空気を、内側
へ導くための湾曲部５７ｃ、５７ｄが形成されている。

これらの湾曲部５７ｃ、５７ｄによって、ダンパ５７に
打ち当たる空気は、湾曲部５７ｃ、５７ｄの外側へ逃げ
ることがなくなり、埃等が給気箱５０の内壁面に付着し
にくくなる。

さらにダンパ５７の軸受け５７ｅ、５７ｆは、風圧を受
けるダンパ板５７ｇに対して、給気箱５０の壁面５０ｂ
側に設けられるため、ダンパ５７の重心と軸５６との水
平距離が確保でき、ダンパ５７の重量による回転モーメ
ントがダンパ５７を閉状態に付勢することができ、また
ダンパ５７が最大開度となる場合でも、ダンパ５７と壁
面５゜ｂとの間を空気流が通過することができるため、
ダンパ５７を安定させることができる。

ダンパ５７の突起５７ｂが当接する給気箱５０の壁部５
０ａの上流には、吸い込まれる空気流の向きを変更する
ための突設板５８が設けられている。この突設板５８に
より、ダンパ５７が開状態の場合には、先端部５７ａか
ら１／３のダンパ板５７ｇの部分に給気口５１がらの空
気が当たり難く、全開の場合には、ダンパ板５７ｇ全体
に空気が当たるため、ダンパ５７の開度を燃焼量に比例
させることができる。

給気箱５０の凹部５４と送風機ケース４０との間と、突
設板５８の外側には、ノズル管６１．６２がそれぞれ設
けられている。

これらのノズル管６１．６２は、その上流で分岐された
燃料管６０の末端で、ノズル管６１．６２には、第６図
に示すとおり多数のノズル６１ａ、６２ａがそれぞれ設
けられ、燃料ガスを噴出する。

燃料管６０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６１．６２が分岐される分岐
部６３から１・、流に向かって、電磁弁６４、比例弁６
５、主電磁弁６６、元電磁弁６７が順に設けられ、電磁
弁６４の上流と下流とはオリフィス６８を備えたバイパ
ス管６９によって連結されている。

水管７０は、図示しない上水道と接続されており、熱交
換器７１の土、流には、士、流側から水量制御弁７２、
水流センサ７３、入水温サーミスタ７４が備えられ、熱
交換器７１の１流には、熱交換サーミスタ７５、バイパ
ス弁７６、出湯温サーミスタ７７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°Ｃいる。そしてバイパス弁７６には、水流セン
サ７３の下流で木管７０から分岐したバイパス路７８が
接続され、バイパス弁７６によって熱交換器７１を通過
する水量の割合が決定される。

制御装置６ａ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３０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
ａにより燃焼器３０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７２およびバイパス弁７６を制
御して、出湯道を調節する。

送風機４２の作動によって給気口５１がら空気が吸い込
まれてダンパ５７に作用し、ダンパ５７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。

給気口５１から吸い込まれた空気は、四部５４および絞
り板５５で一旦絞られた後、吸込口４３へ向かって広が
り、送風機ケース４０内へ吸い込まれる。

各ノズル管６１．６２のノズル６１ａ、６２ａから噴出
する燃料ガスは、空気が吸込口４３へ向かって広がると
きに、適度に混合されて送風機ケース４０内へ導かれ、
混合気となって燃焼器３０へ送られる。

このとき、ノズル６１ａ、６２ａは、給気通路５２に対
して、その周囲から燃料ガスを噴出することになるため
、空気との混合状態がよくなる。

この実施例では、ノズル管６２をダンパ５７の上流に設
けたが、第４図の二点鎖線に示すように、ダンパ５７の
下流の傾斜面５３に設けて、傾斜面５３から燃料ガスを
噴出させてもよい。

第７図から第９図に本発明の第３実施例を示す。

ここでは、第７図に示すとおり、渦巻き形状の給気箱８
０を設けている。

給気箱８０は、渦巻き形状の外側となる外周壁８１と、
渦巻き形状の内側となる内周壁８２と、外周壁８１と内
周壁８２とを結ぶ側壁８３とから給気通路が形成されて
いる。

給気箱８０の給気口８４には、異物の混入を防ぐための
フィルタ８５が備えられ、給気口８４から吸い込まれる
燃焼用空気は、図示左回りに渦を描くようにして給気箱
８０の中心部へ導かれる。

給気箱８０は、第８図に示すとおり、側壁８３に対抗す
る部分が開放された開口部８６となっており、給気箱８
０は、開口部８６が送風機ケース４０に面するように、
かつ、給気箱８０の中心部が、送風機ケース４０の吸込
口４３と連通ずるようにして設けられている。

給気箱８０内には、第９図に示すとおり、ダンパ８７が
設けられている。ダンパ８７は、側壁８３に固定して設
けられた軸８８に揺動自在に支持されている。ダンパ８
７には重り８つが固定され、重り８９はダンパ８７と一
体的に揺動する。ダンパ８７は、第１０図に示すとおり
、給気口８４から吸い込まれる空気を受は易くするため
に、僅かに湾曲されており、ダンパ８７は給気口８４か
ら吸い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８０にはフランジ９０が備えられ、給気箱
８０は、バッキング９１を介して送風機ケース４０のフ
ランジ４５に固定されている。

給気８８０の外周壁８１には、燃料ガスを供給するため
の燃料管６０ａが設けられ、外周壁８１の内側には、燃
料管６０ａと連通した噴出ノズル９２が形成されている
。

従って、この実施例でも、送風機ケース４０の上流で燃
料ガスが噴出され、渦巻き形状の給気箱８０内で混合さ
れるため、さらに混合を良くすることができる。この場
合、噴出ノズル９２の代わりに、第９図の二点鎖線に示
すように、複数の噴出口９３を有するノズル管９４を設
けてもよい。

本発明の燃焼装置を瞬間ガス湯沸器に適用した場合を例
示したが、燃焼式暖房装置など他の燃焼装置に適用して
も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼装置を適用した瞬間ガス湯沸器の
概略構成図、第２図は遠心送風機と吸気ダクトとの接続
状態を示す断面図、第３図から第６図はいずれも本発明
の第２実施例を示し、第３図はガス給湯器の構成を示す
概略図、第４図はガス給湯器の供給部を示す側面断面図
、第５図は本実施例のダンパを示す斜視図、第６図は本
実施例のガス給湯器の供給部を示す正面図、第７図から
第１０図は本発明の第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図は供給部を示す正面図である。 図中、４・・・遠心送風機、４ｂ・・・吸入（」、５・
・・ガス供給部（燃料供給部）、７・・・燃焼板式ガス
バーナ（燃焼部）、８・・・燃焼室（燃焼部）、９・・
・混合室（燃焼部）、１８・・吸気ダクト、１８ａ・・
・一端、１８ｂ・・・他端。 第４図 第５図 第７図 第９図 ０ａ 第８図 Ｕａ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃料の燃焼を行う燃焼部と、 該燃焼部に燃焼用空気を供給する送風機と、一端が前記
   送風機の吸入口に接続され、他端が大気に開放した吸気
   ダクトと、 該吸気ダクトに連通して設けられ、前記吸気ダクト内に
   燃料ガスを供給する燃料供給部とを具備する燃焼装置。 ２）前記燃料供給部は複数の燃料噴出口を有する燃料管
   であり、該燃料管は前記吸気ダクト内を通過する空気流
   に対して横断して配されたことを特徴とする燃焼装置。