JPH0434047B2 - - 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良くするよう
に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り、
また、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、特に全一次空気
燃焼を行う燃焼機器では、着火不良あるいは失火
する場合がある。

このため、本願発明者等は、ガス種に対応した
燃料供給量が簡単に得られ、しかも、混合が十分
に行われるようにするために、複数の燃料噴出口
を有する燃料分散板を、給気路に開口した燃料供
給管の開口部を覆うようにして配して、各燃料噴
出口から燃料を分散させて供給する燃料装置をす
でに提案した。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、燃料分散板によつて燃料を噴出する燃
料装置では、供給されるガス量に応じて燃料分布
室内の圧力が変化し、また燃料噴出口が燃料分散
板に対してほぼ垂直に形成されていて、燃料ガス
が燃料噴出口の周りから燃料噴出口に向かつて集
中するため、その圧力とガスの通過量とによつて
は噴出時にガスが乱れて、耳障りな騒音を発生す
る場合があるという問題がある。

本発明は、燃料分散板に設けられた燃料噴出口
から燃料を噴出する燃焼装置において、燃料の噴
出に伴う騒音を防止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、燃焼用空気をバーナへ導く給気路と
連通した燃料供給管の開口部を覆うようにして設
けられ、前記バーナへ供給するための燃料を分布
させる燃料分布室を形成するとともに、前記給気
路内へ燃料を噴出するための複数の燃料噴出口を
有する燃料分散板を備えた燃焼装置において、前
記複数の燃料噴出口には、前記燃料分布室内へ供
給される燃料を前記複数の燃料噴出口へ導く燃料
誘導部材が備えられたことを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、燃料供給管の開口部は燃料噴出板
によつて覆われているため、燃料供給管によつて
供給される燃料は、燃料供給管の複数の燃料噴出
口から給気路へ供給される。

これらの燃料噴出口には、燃料誘導部材が備え
られているため、燃料分散板によつて形成された
燃料分布室内の燃料は、燃料誘導部材によつて各
燃料噴出口へ導かれて、それぞれ噴出する。

［発明の効果］ 本発明では、燃料は燃料分散板の複数の燃料噴
出口から噴出するため、空気との混合をよくする
ことができる。

また、燃料噴出口には燃料誘導部材が備えら
れ、燃料分布室内の燃料は、燃料誘導部材によつ
て燃料噴出口へ導かれるため、燃料は円滑に噴出
される。従つて、燃料分布室内の圧力変化や噴出
量変化があつても、噴出に伴う渦や振動が発生し
難くなり、耳障りな騒音を発生することがない。

［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１図および第３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、混合をよくするために、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２３ｃ１の径が、他の噴出口
２３ｃの径より大きくしてある。

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、第２図において図示左回転で、制御状
態に応じた回転数で羽根車２５ａを回転させる。

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。

また給気ケース３１の各側壁３１ｂ，３１ｄに
は、第４図に示すとおり、給気ケース３１の内側
と外側とを貫通した、複数の貫通穴３１ｅ，３１
ｆがそれぞれ分散して設けられている。

これらの貫通穴３１ｅ，３１ｆは、燃焼部１０
での着火の際に、後述するダンパ３８が閉じにく
くなるように、供給部２０へ加えられる燃焼室１
４内の着火圧力を開放させるために設けられたも
のである。

給気ケース３１内には、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。なお、燃料分散板
３３がガス種に対応して交換される場合には、燃
料噴出管２３ｂと一体の平板部２３も同時に交換
される。

燃料分散板３３の燃料分布室３５側には、燃料
噴出口３３ａの端部に沿つて、燃料ガスを燃料噴
出口３３ａへ導くための燃料誘導板３３ｃが、燃
料分散板３３の燃料噴出口３３ａ側に対して約60
度の角度で、スポツト溶接によつて固定されてい
る。

これによつて、燃料噴出口３３ａを通過する際
に、燃料ガスが円滑に導かれ、燃料ガスが燃料噴
出口３３ａを通過する際に乱れることが少なくな
る。

従つて、燃料分布室３５内への燃料ガスの供給
量やガス圧力が変化しても、燃料ガスの共鳴等が
なくなり、異常音をなくすことができる。

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の内壁３１ｇ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の内壁３１ｇ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１図に示すとおり、この突
起３８ｂが給気ケース３１の内壁３１ｇ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、
二点鎖線に示すように、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の内壁３１ｇ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の部分に
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１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が緩点火回転数に制御され、その作
動によつて、空気が給気口３１ａから吸い込まれ
ると、ダンパ３８はその給気量に応じて開度を点
火用の開度に変更する。

一方、燃料噴出管２３ｂの噴出口２３ｃと、燃
料分散板３３の燃料噴出口３３ａ，３３ｂから
は、比例制御弁によつて供給量が緩点火用に調節
された燃料ガスが噴出し、燃料ガスは広い範囲に
噴出され、空気と良く混合する。

このとき、燃料分布室３５内では、燃料ガスが
燃料誘導板３３ｃによつて円滑に燃料噴出口３３
ａへ導かれ、燃料ガスの乱れが少ない。このた
め、燃料ガスの噴出に伴う異常音は発生しにく
い。

スパーカ電極１７で点火作動として火花放電が
行われると、燃焼室１４内へ供給された混合気が
着火する。このとき、着火圧力によつて、供給部
２０のダンパ３８に対して閉方向に付勢する力が
発生するが、給気ケース３１に設けられた貫通穴
３１ｅ，３１ｆによつて着火圧力を逃がすことが
できるため、ダンパ３８の開度を燃焼量に応じた
開度にほぼ維持できるため、異常音が発生するこ
とがない。

その後、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は内壁３１ｇ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は送風機に
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との間では、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。

また、燃料ガスも比例制御弁の制御量に応じた
供給量が燃料噴出管２３ｂ内および燃料分布室３
５へ供給され、各噴出口から噴出する。このと
き、燃料分布室３５内では、燃料誘導板３３ｃに
よつて燃料ガスが燃料噴出口３３ａへ導かれるた
め、燃料供給量が変化しても円滑に噴出する。従
つて、異常音を発生することがない。

なお、本実施例では、燃料誘導板３３ｃが燃料
噴出口３３ｂに対しては備えられていないがこれ
は、給気路３２を通過する空気流による各燃料噴
出口３３ａ，３３ｂに対する圧力が異なつている
ため、各燃料噴出口３３ａ，３３ｂからの燃料噴
出量および圧力が異なつていて、燃料噴出口３３
ａについてのみ異常音が発生しやすいためで、燃
料誘導板は、各燃焼機器に応じてその都度最良の
ものを設ければよい。

以上のとおり、本実施例では、燃料供給量が変
化しても、燃料噴出に伴つて異常音が発生するこ
とがなく、また着火時および定常燃焼時に異常音
や騒音が発生することがなく、低騒音の燃焼装置
とすることができる。

上記実施例では、燃料誘導板の固定角度を約60
度にしたが、この角度は90度でもよいし、他の角
度でもよい。

本実施例では、燃料誘導部材として燃料誘導板
を用いたが、給気ケースの内側の形状を変更し
て、燃料噴出口に沿つた内壁を形成させるように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例のガス給湯
器を示し、第１図は供給部の側面断面図、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図は給気ケ
ースの内側を示す分解斜視図、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である。 図中、１２……バーナプレート（バーナ）、３
１ｃ……燃料供給口（開口部）、３２……給気路、
３３……燃料分散板、３３ａ……燃料噴出口（複
数の燃料噴出口）、３３ｃ……燃料誘導板（燃料
誘導部材）、３５……燃料分布室、６０ａ……燃
料管（燃料供給管）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼用空気をバーナへ導く給気路と連通した
   燃料供給管の開口部を覆うようにして設けられ、
   前記バーナへ供給するための燃料を分布させる燃
   料分布室を形成するとともに、前記給気路内へ燃
   料を噴出するための複数の燃料噴出口を有する燃
   料分散板を備えた燃焼装置において、 前記複数の燃料噴出口には、前記燃料分布室内
   へ供給される燃料を前記複数の燃料噴出口へ導く
   燃料誘導部材が備えられたことを特徴とする燃焼
   装置。