JPH0434046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料と空気との混合をよくするよう
改良された燃焼装置に関する。

［従来の技術］ ガス燃焼装置では、同じ燃焼量を得る場合で
も、ガス種によつて燃料ガスの供給量が異なるた
め、例えば燃料ガスを噴出するノズルの径をガス
種に応じて変更して各ガス種に対応している。

また、ガス燃焼装置では、燃料ガスと空気との
混合が十分に行われないと、安定した燃焼が得ら
れず、特に燃焼用空気を送風機によつて供給して
全一次空気燃料を行う強制送風式燃焼装置では、
混合が不十分な場合には着火不良あるいは失火す
ることがある。

このため、空気供給路のできる限り上流で燃料
を噴出するために、混合室の上流の送風機のケー
ス内で燃料を噴出するとともに、さらに十分な混
合を行うために、混合室内に整流板が設けられて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、近年では、例えばガス給湯器等におい
て、小型化した機器の需要が増大しており、それ
に応じて燃焼機器を小型にする必要がある。

こうした場合、従来のように、ノズルの交換に
よつてガス種対応をするものでは、燃料ガスの供
給量に関しては、ガス種に応じた適正量を供給す
ることができるが、燃料ガスと空気との混合に関
しては、ガス種に応じてそれぞれ異なつた量の空
気と燃料ガスとを混合させることになり、燃焼機
器を小型にすると、混合室等の容積が減少し、ま
た燃料が噴出されてから短時間でバーナへ供給さ
れるため、各ガス種に対応した十分な混合空間と
混合時間が確保できない。

このため、燃料ガスを噴出するノズルの位置の
影響を受け、ガス種によつては、不均一な混合気
がバーナへ供給されることになり、安定した燃焼
が得られない。

従つて、小型化された燃焼機器では、ガス種が
異なる場合には、ノズルの交換だけでは十分に混
合させることができない場合があり、各ガス種毎
に十分な混合ができる燃焼機器を設計しなければ
ならないため、異なつたガス種に対する機器の共
用化を図る上での負担が多いという問題がある。

本発明は、異なつたガス種に対しても簡単に対
応でき、しかも燃料と空気との混合をよくすると
ともに、異なつたガス種に対する機器の共用化に
おける負担を少なくできる燃焼装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、燃料供給管によつて供給される燃料
を、燃焼用空気をバーナへ導く給気ダクト内に設
けられた複数の噴出口から噴出する燃焼装置であ
つて、前記給気ダクト内には、前記燃料供給管の
前記給気ダクトへの開口部を覆い燃料を拡散させ
る燃料拡散室を前記給気ダクト内に形成する交換
可能な燃料分散板が設けられ、前記複数の噴出口
は、前記燃料分散板に分散して設けられたことを
技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、燃料供給管から供給される燃料
は、燃料供給管の給気ダクトへの開口部から供給
されるが、この開口部は交換可能な燃料分散板に
よつて覆われ、給気ダクト内には燃料を拡散させ
る燃料拡散室が燃料分散板によつて形成されてい
る。

このため、燃料は燃料分散板の内側の燃料拡散
室で拡散してから、燃料分散板に設けられた複数
の噴出口から分散して給気ダクト内に噴出する。

［発明の効果］ 本発明では、燃料は燃料分散板によつて形成さ
れた燃料拡散室で拡散してから複数の噴出口から
噴出するため、広い範囲に燃料を噴出させること
ができる。

従つて、燃料と空気との混合を良くすることが
できる。

また、燃料は噴出口の径、あるいは噴出口の数
に応じた量が、噴出口の配置に応じて噴出するた
め、燃料種に応じて、噴出口の径、数、配置の異
なつた燃料分散板を使用することによつて、それ
ぞれの燃料種に対応して燃料供給量を簡単に変更
することができる。

従つて、異なつた燃料種に対する機器の共用部
分が多くなり、部品等の在庫管理の負担が軽減さ
れる。

［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１は、全一次空気燃焼
により小型でしかも低騒音を実現した高能率の燃
焼器２を搭載したもので、燃焼器２は、燃焼部１
０と、燃焼部１０へ燃料ガスと空気との混合気を
供給する供給部２０とからなり、供給部２０には
空気および燃料ガスを導く給気ケース３１が備え
られ、燃焼部１０内には熱交換器５０が設けら
れ、その全体は図示しない給湯器ケーシング内に
収納されている。

燃焼部１０は、筒状の燃焼ケース１１の下端の
開口部に多数の炎口を有するセラミツクス製の平
板形状のバーナプレート１２が配置され、また燃
焼ケース１１の上端の開口部は排気パン１３で覆
われ、燃焼ケース１１によつて燃焼室１４が、ま
た排気パン１３によつて排気路１５がそれぞれ形
成されている。

排気パン１３には、燃焼室１４で発生する燃焼
ガスを、外部へ排出させる排気口１６が形成され
ている。また、排気パン１３の内側の対向する面
には、空気振動の反射を繰り返さないようにする
ために、グラスウール１３ａにより傾斜面１３ｂ
が形成され、その反射方向を変えている。

ここでは、数層のグラスウール１３ａを無機バ
インダーで固着させて傾斜面１３ｂを形成してい
る。

燃焼ケース１１内の上方には、上水道等の水供
給源と接続された水管式の熱交換器５０が設けら
れ、内部を通過する水を加熱する。

また燃焼ケース１１内のバーナプレート１２の
近傍には、点火のための２本のスパーカ電極１
７、着火を検知するためのフレームロツド１８、
空燃比の補正のために燃焼温度を検知するサーモ
カツプル１９がそれぞれ備えられている。

供給部２０は、燃焼ケース１１の下方にバーナ
プレート１２を覆つて設けられた混合ケース２１
と、混合ケース２１の下端の流入口２１ａに連通
して設けられた送風機ケース２２とからなる。

混合ケース２１は、流入口２１ａから供給され
る混合気を分散させて燃焼部１０へ導くもので、
混合ケース２１内には整流板２４が設けられ、整
流板２４の複数の穴２４ａによつて混合気の分散
および整流を行う。

送風機ケース２２は、第３図および第４図に示
すとおり、一方の底面を開放した略短円筒形状の
スクロールケーシング２２ａと、スクロールケー
シング２２ａの開口部を塞ぐようにして設けられ
た平板部２３とからなり、送風機ケース２２には
送風機２５が備えられている。

スクロールケーシング２２ａの外周部には、混
合ケース２１の流入口２１ａと連通しスクロール
ケーシング２２ａの中心方向と一定角度を成した
吹出口２２ｂが設けられている。

平板部２３には、その中心にスクロールケーシ
ング２２ａ側に向かつて突出したベルマウス状の
吸入口２３ａが設けられ、送風機２５の回転状態
に応じて空気および燃料ガスを吸入口２３ａから
吸い込み、吹出口２２ｂから吹き出す。

送風機ケース２２の外側となる平板部２３の表
面には、燃料管６０から供給される燃料ガスを噴
出するための燃料噴出管２３ｂが平板部２３と一
体に形成され、燃料噴出管２３ｂには複数の噴出
口２３ｃが１列に設けられている。

ここでは、１列に並んだ各噴出口２３ｃのう
ち、送風機２５の作動時に送風機ケース２２の吹
出口２２ｂに対して最も上流側に当たる噴出口２
３ｃ１の径が、他の噴出口２３ｃの径より大きく
してあり、燃料噴出管２３ｂ内に同一圧力で燃料
ガスが供給されるため、噴出口２３ｃ１から噴出
される燃料ガス量が他の噴出口２３ｃより多くな
る。

送風機２５は、送風機ケース２２の内部に羽根
車２５ａを備え、送風機ケース２２の外側に設け
られたモータ２５ｂによつて羽根車２５ａを回転
駆動し、空気および燃料ガスを吸入口２３ａから
吸い込み、吹出口２２ｂから吹き出して混合気を
混合ケース２１を経由して燃焼部１０へ供給す
る。

ここでは、モータ２５ｂは必要燃焼量に応じて
制御され、制御状態に応じた回転数で羽根車２５
ａを第２図において図示左回転で回転させる。

送風機ケース２２には、吸入口２３ａおよび燃
料噴出管２３ｂを覆うようにして給気ケース３１
が設けられている。

給気ケース３１は、燃焼部１０の音響特性に基
づく固有振動数f₁に対応して供給部２０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l₂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。

給気ケース３１は、２方向が開放された略直方
体形状で、一方の開放部が送風機ケース２２の平
板部２３に面して、他方の開放部が給気口３１ａ
として図示下方に開口して送風機ケース２２に気
密に接合され、給気口３１ａから吸い込まれる燃
焼用空気と、給気ケース３１内に噴出される燃料
ガスを吸入口２３ａへ導く給気路３２を形成す
る。

給気ケース３１の一方の側壁３１ｂには燃料管
６０ａと接続される燃料供給口３１ｃが貫通して
設けられている。

給気ケース３１内には、第１図に示すとおり、
燃料供給口３１ｃおよび給気ケース３１の内側の
一部を覆うようにして燃料分散板３３が傾斜して
配されている。

燃料分散板３３は、中ほどに段部を有し、パツ
キング３４により給気ケース３１の内側に気密に
固定され、混合気を吸入口２３ａへ円滑に導くた
めの傾斜面を形成するとともに、給気ケース３１
と燃料分散板３３とによつて燃料分布室３５を形
成する。

燃料分散板３３には複数の燃料噴出口３３ａが
１列に分散して設けられ、さらに送風機ケース２
２の吹出口２２ｂに対して最上流側には、燃料噴
出口３３ａとは分離して数個の燃料噴出口３３ｂ
が設けられている。

これにより、燃料分布室３５内へ供給される燃
料ガスは、燃料噴出口３３ｂから給気路３２の上
流側ほど多く噴出されるため、効率のよい混合が
行われる。

この燃料分散板３３は、使用されるガス種に応
じて各燃料噴出口３３ａ，３３ｂの大きさや個数
の異なるものが使用され、異なるガス種に対して
簡単に対応でき、燃料供給量および燃料ガスと空
気との混合が適正に行われる。

給気ケース３１内の上流側の給気路３２内に
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、給気路３２の幅が燃料噴出管２３ｂに
かけて次第に減少されるように配置された絞り板
３６が設けられている。

従つて、絞り板３６は、給気路３２の断面積を
小さくして給気路３２を通過する空気を一旦絞る
ベンチユリーを形成することになるため、燃料噴
出管２３ｂの各噴出口２３ｃおよび燃料分散板３
３の各燃料噴出口３３ａ，３３ｂから噴出される
燃料ガスと空気との混合を良くすることができ
る。

給気ケース３１内の給気口３１ａ付近には、軸
３７によつて揺動自在に支持されたダンパ３８が
設けられている。ダンパ３８は、その揺動によつ
て供給部２０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３８は送風機２５の作動
に伴つて給気口３１ａ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。
これによつて、燃焼器２の燃焼量が大きく送風量
が多い場合には、ダンパ３８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３８の開度が小さくなり、相
当断面積S₂を小さくする。

ダンパ３８が揺動する際の外周側の先端部３８
ａの一部には、供給部２０の相当断面積S₂が最小
となり、最小開度を呈するときに、給気ケース３
１の壁部３１ｂに当接する突起３８ｂが形成され
ている。これにより、供給部２０の相当断面積S₂
が最小になつた場合にも、ダンパ３８の先端部３
８ａと給気ケース３１の壁部３１ｄとの間に適度
な隙間が形成され、必要量の空気を供給すること
ができる。

ダンパ３８は、供給部２０の相当断面積S₂が最
小となる場合には、第４図に示すとおり、この突
起３８ｂが給気ケース３１の壁部３１ｄに当接
し、逆に供給部２０の相当断面積S₂が最大とな
り、最大開度を呈する場合には、ダンパ３８は、
二点鎖線を示すように、絞り板３６と適度の間隔
をおいて安定する。

またダンパ３８の軸方向の両端には、吸い込ま
れてダンパ３８を押し上げる空気を、内側へ導く
ための湾曲部３８ｃ，３８ｄが形成されている。
これらの湾曲部３８ｃ，３８ｄによつて、ダンパ
３８に打ち当たる空気は湾曲部３８ｃ，３８ｄの
外側へ逃げることがなくなり、埃等が給気ケース
３１の内壁面に付着しにくくなる。

さらにダンパ３８の軸受け部３８ｅ，３８ｆ
は、風圧を受けるダンパ３８に対して、送風機ケ
ース２２の平板部２３側に設けられるため、ダン
パ３８の重心と軸３７との水平距離が確保でき、
ダンパ３８の重量による回転モーメントがダンパ
３８を常に閉状態に付勢することができるととも
に、ダンパ３８が最大開度となる場合でも、ダン
パ３８と絞り板３６との間を空気流が通過するこ
とができるため、それぞれの場合にダンパ３８を
安定させることができる。

ダンパ３８の突起３８ｂが当接する給気ケース
３１の壁部３１ｄの上流には、吸い込まれる空気
流の向きを変更するために、給気ケース３１の内
側へ突出した突出部３９が設けられている。この
突出部３９により、ダンパ３８が閉状態の場合に
は、ダンパ３８の先端部３８ａから1/3部分に給
気口３１ａからの空気が当たりにくく、全開の場
合には、ダンパ３８全体に空気が当たるため、ダ
ンパ３８の開度を燃焼量に比例させることができ
る。

軸３７はその両端がふつ素樹脂による円筒形の
軸受部材４０によつて遊貫支持され、軸受部材４
０は、平板部２３と給気ケース３１に形成された
嵌合溝内に嵌合支持されている。

給気口３１ａには、金属製の網によるフイルタ
４１が設けられている。

燃料供給口３１ｃへ燃料を導く燃料管６０ａ
は、燃料噴出管２３ｂと接続され、燃料噴出管２
３ｂは燃料管６０と接続されている。

燃料管６０の上流には、必要燃焼量に応じて送
風機２５とともに制御される図示しない比例制御
弁が設けられ、燃料噴出管２３ｂおよび燃料供給
口３１ｃには、比例制御弁によつて供給量が調節
された燃料ガスが供給される。

熱交換器５０は上水道から水を導く図示しない
水管と接続されており、熱交換器５０の上流の水
管には、上流側から水量制御弁、水流センサ、入
水温サーミスタが備えられており、また熱交換器
５０の下流には出湯温サーミスタが備えられ、下
流端には使用者によつて操作される図示しない水
栓が設けられている。

以上の構成からなるガス給湯器は、制御装置に
よつて制御され、次のとおり作動する。

使用者が、コントローラによつて出湯温度を設
定するとともに、水栓を操作して給湯を開始する
と、燃焼器２は所定のシーケンスで燃焼を開始す
るとともに、水量制御弁により熱交換器５０内へ
の水の流入量が調節される。

送風機２５の作動によつて、空気は給気口３１
ａから吸い込まれる。

一方、燃料噴出管２３ｂの噴出口２３ｃと、燃
料分散板３３に燃料噴出口３３ａ，３３ｂから
は、比例制御弁によつて供給量が調節された燃料
ガスが噴出する。

従つて、燃料ガスは広い範囲に噴出されること
になるため、空気と良く混合する。

一方ダンパ３８は、吸い込まれる空気量に応じ
て次のとおり各位置に揺動する。

燃焼器２の燃焼量が小さく、送風機２５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３８は壁部３１ｄ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２５の回転数が
N2からN3までの間では、ダンパ３８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２５の回
転数がN3からN4までの間では、ダンパ３８は全
開状態になる。

従つて、最小開度と最大開度をの間では、供給
部２０の相当断面積S₂は、燃焼量に応じて変化す
るため、燃焼量に応じて変化する燃焼部１０の固
有振動数f₁の変化に応じて、供給部２０の固有振
動数f₂も同じように変化することになり、燃焼量
が変化しても騒音を減少させることができる。な
お、このとき燃焼器２の燃焼量は実線Ｂのとおり
変化する。

以上のとおり、本発明によれば、燃料ガスを噴
出するための複数の噴出口を板に設けられ、広い
範囲に噴出されるため、空気との混合をよくする
ことができる。また、使用するガス種が異なる場
合には、燃料噴出口が設けられた燃料分散板を交
換するだけで、燃料ガスの供給量を変更すること
ができるため、異なつたガス種にも簡単に対応す
ることができる。

第６図に本発明の第２実施例を示す。

この実施例では、上記の第１実施例における燃
料噴出管２３ｂに代えて、絞り板３６ａに複数の
噴出口３６ｃを設け、絞り板３６ａにつて送風機
ケース２２の平板部２３との間に、燃料分布室２
３ｄを形成している。従つて、第１実施例では、
異なつたガス種に対応するために燃料噴出管２３
ｂを交換する場合には、平板部２３を同時に交換
しなければならないのに対し、この絞り板３６ａ
を交換するだけで、簡単に異なつたガス種にも簡
単に対応することができ、また、燃料ガスは広い
範囲に噴出される。

この実施例の変形例としては、第１実施例にお
ける燃料噴出管２３ｂを残したまま、燃料噴出管
２３ｂの噴出口２３ｃの径を、最大径が必要なガ
ス種に対応させておき、ガス種に応じて、複数の
噴出口３６ｃの径の異なつた絞り板３６ａによつ
て燃料噴出管２３ｂを、覆うようにしてもよい。

また絞り板３６ａは、平板形状のものに限定さ
れず、燃料噴出管２３ｂの合わせて湾曲させても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の第１実施例のガス
給湯器を示し、第１図は給気ケースの内側を示す
分解斜視図、第２図はガス給湯器の概略構成を示
す正面図、第３図は供給部の構成を示す分解斜視
図、第４図は供給部の側面断面図である。第５図
は本発明の供給部による燃焼用空気の供給量とダ
ンパの開度を示す特性図、第６図は本発明の第２
実施例の供給部を示す側面断面図である。 図中、２……燃焼器（燃焼装置）、１２……バ
ーナプレート（バーナ）、３１……給気ケース
（給気ダクト）、３１ｃ……燃料供給口（開口部）、
３３……燃料分散板、３３ａ，３３ｂ……燃料噴
出口（複数の噴出口）、３５……燃料分布室（燃
料拡散室）、６０……燃料管（燃料供給管）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料供給管によつて供給される燃料を、燃焼
   用空気をバーナへ導く給気ダクト内に設けられた
   複数の噴出口から噴出する燃焼装置であつて、前
   記給気ダクト内には、前記燃料供給管の前記給気
   ダクトへの開口部を覆い燃料を拡散させる燃料拡
   散室を前記給気ダクト内に形成する交換可能な燃
   料分散板が設けられ、前記複数の噴出口は、前記
   燃料分散板に分散して設けられたことを特徴とす
   る燃焼装置。