JPH0894025A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動燃焼に伴う燃焼騒音を低減する。 【構成】 表面方向に均一で厚み方向に熱伝導率を可変
した機能材料から成る炎口体１２と、炎口体１２の上流
側に配し、燃料と空気とを混合する混合室１８に炎口体
１２の長手方向寸法に略一致する羽根車１６を有し、空
気を供給する燃焼ファン１７を設けている。これによっ
て混合気の流れが均一化し低圧損化が図られ燃焼騒音が
低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスや石油の給湯機や給
湯暖房機等に関し、燃焼騒音や振動燃焼低減構成に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の給湯装置は、図５に示すよ
うに、燃料量調節手段１で調節され燃料ノズル２から噴
出した燃料と、燃焼空気を送る燃焼ファン３から吐出し
た空気を、複数の開口率の小さい整流板４を通して混合
及び分布の均一化を行って混合室５で完全予混合した
後、セラミックス製の多孔質プレートの炎口体６に供給
し、炎口体６下流において点火し、燃焼室７において高
負荷で燃焼させ短炎の火炎を形成する。完全予混合火炎
は、コンパクト、低ＮＯｘ等の長所がある一方、課題は
燃焼反応が急激なため炎口体６が赤熱して逆火や、また
振動燃焼が生じ易く、燃焼範囲がとれないことである。
例えば、特公平２−１９３６６号公報は炎口体にセラミ
ックス製の多孔質プレートを用いているが、金属より熱
伝導率が低いため熱的保炎がされず火炎安定域が狭く、
逆火防止のため混合気流れ方向にかなりの厚さを有して
いる。また、特公平３−６２９６９号公報に開示される
ように、ファンの吹き出し部に対して、急拡大される炎
口体までの短い混合気通路に整流板を配し、振動燃焼を
抑制するためにバーナの孔径を異径にしたり、ファンの
吸込側に遮蔽板を設けたり、バーナ下流側の一部を開口
するなどが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、燃焼ファンの吹き出し面積に対して炎
口体面積が数倍有り、しかも炎口体までの距離が短いた
め、炎口体へ均一に燃焼空気を供給するためには炎口体
自体をセラミックス製の多孔質プレートのように、板厚
が厚くかつ開口率も小さいものを使用するか、複数の整
流板で調整するか、いずれにしても圧損をかなり大きく
つける必要があった。また、燃料と空気の混合に対して
も上記均一化と同様、圧損を混合室内に持たせることに
より行われていた。さらに振動燃焼に対してもファンの
吸込側や排気側に抵抗体や吸音体を設ける等が対策とし
て行われ、装置全体の圧損は３０ｍｍＡｑ以上の高圧損
になる場合が多く、その結果燃焼ファンに起因する騒音
の寄与率が大きくなり、燃焼騒音の低減ができなかっ
た。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決し、燃焼騒
音の低騒音化や振動燃焼の抑制を実現する給湯装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の給湯装置は、厚み方向に熱伝導率を可変し
た機能材料に開口した主炎口と機能材料から燃料と空気
の混合気が滲出する副炎口とからなる炎口体と、炎口体
の上流側に配した混合室と、炎口体の長手方向寸法に略
一致させた羽根車を有し、混合室に空気を供給する燃焼
ファンを設けたものである。

【０００６】また、燃焼ファン上流側に装置外へ連通す
る送風ガイドを設けたものである。また、送風ガイドを
二つに分割する区画板の一方に音響インピーダンス可変
体を設けたものである。

【０００７】

【作用】本発明は、上記した構成によって、炎口体へ供
給される混合気の流れが、炎口体の長手方向寸法に略一
致する羽根車を有する燃焼ファンにより供給されるた
め、混合気の流れは炎口体全体へ均一に供給される。こ
の混合気は、上記構成によって完全予混合した後、厚み
方向で混合室側に熱伝導率を小さくした機能材料からな
る炎口体に供給し、炎口体下流において点火し完全予混
合燃焼させ、予混合火炎を形成する。炎口体はスリット
状に開口する主炎口とそれ以外の副炎口からなり、主炎
口の火炎は、比較的高速の主炎となり、副炎口の火炎
は、機能材料から滲出した比較的低速の保炎が形成され
る。機能材料は厚み方向に熱伝導率が小さく、同一表面
方向には均一で熱伝導率が大きいため、主炎口を消炎距
離以下に設定すれば逆火せず、副炎口は均一に比較的高
温となり安定保炎が形成される。

【０００８】また、燃焼ファン上流側が羽根車の径、長
さにほぼ一致する送風ガイドで装置外部に直接開口して
いるため、すなわち炎口体の上流側の音響インピーダン
スの値が小さくなり、装置全体が一端閉、一端開の構成
が実現され、火炎を形成する炎口体位置が必然的に速度
変動が小さい位置に配置される。

【０００９】また、送風ガイドを二つに分割し、炎口体
上流側からの反射条件を一方は固定し、他方を変えるよ
うにしたため、燃焼させた際発生する圧力変動成分の中
で、装置全体の系の共鳴周波数が位相的に不均一に上流
側からフィードバックされ、位相干渉が促進される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

【００１１】図１は本発明の第１実施例のガス給湯機
で、本体ケース（図示せず）内部にバーナ本体８、燃焼
室９、熱交換器１０、排気部１１が順次密接して納めら
れている。またバーナ本体８は、表面方向に均一で厚み
方向に熱伝導率を可変した機能材料からなる炎口体１２
と、燃料量調節手段１３で調節されノズルホルダ１４に
設けた燃料ノズル１５から噴出した燃料と、炎口体１２
の長手方向寸法に略一致させた羽根車１６を有し燃焼空
気を供給する燃焼ファン１７から吐出した空気を完全予
混合する混合室１８からなっている。混合室１８には炎
口体１２下部にハニカム格子１９と、ノズルホルダ１４
が炎口体１２と羽根車１６の長さ方向に一致するように
配されている。また、炎口体１２は図２に示すように、
機能材料が複数積層され、開口する主炎口２０と開口し
ていない副炎口２１で構成される。

【００１２】ここで、同バーナ本体８における炎口体１
２を形成する機能材料について説明する。

【００１３】機能材料とは、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ａｌ及びＹからなる耐熱性繊維体を圧着し、積層し
たものがある。表面方向にはＡｌが混入した繊維体が連
結した状態で圧着されているため、熱伝導率は高くなっ
ている。また、図２に示すように機能材料は積層してい
るため、厚さ方向には空気断熱層ができ、熱伝導率は極
端に低くなっている。例えば、Ｎｉ−Ｃｒ鋼に表面より
Ａｌを順次拡散させて、厚さ方向にＡｌの濃度分布をつ
け、微細孔を形成したものがある。また、多孔質の金属
材料と多孔質の薄いセラミックスを組合わせたものがあ
る。いずれの場合も同様の効果が得られるものである。

【００１４】上記構成において、燃料量調節手段１３と
燃焼ファン１７は制御器２２によりガス量と空気量で決
まる燃焼状態が制御され、炎口体１２下流において点火
された後、予混合火炎を形成し安定な燃焼を維持する。
この際、スリット形状である主炎口２０に形成する火炎
は、比較的高速の大部分を占める主炎２３となり、副炎
口２１に形成する火炎は、機能材料から滲出した比較的
低速の保炎２４となる。この結果、副炎口２１は、機能
材料が表面方向に熱伝導率が均一でかつ大きいため、均
一で比較的高温となり安定した保炎２４を形成し主炎口
２０を保炎し、全体の火炎安定性が増加する。従って、
理論混合比ｍ＝１より希薄側混合比ｍ＝１．４〜１．８
で燃焼させることができ、火炎温度が低下し低ＮＯｘ化
が図れるものである。一方、機能材料は厚み方向に熱伝
導率が極端に小さいため、逆火が生じ難く炎口体１２自
体の厚みを増す必要がなくセラミックスに比べて１／１
０程度とすることができ、また炎口体１２の開口率も５
０％以上あり、大幅な低圧損化が可能となる。その結
果、燃焼ファン１７は炎口体１２の長手方向寸法に略一
致させて均一流れが供給できる横流ファンや直線貫流フ
ァン等の低圧損型が使用可能となり、ハニカム格子１９
等の整流格子と組み合わせることにより、炎口体１２へ
供給する混合気の分布が均一化でき大幅な低騒音化が実
現できる。

【００１５】また図３に示すように、燃焼ファン１７の
上流側に本体ケース２５の吸込口２６へ連通する送風ガ
イド２７を設けたため、炎口体１２上流側にはハニカム
格子１９とノズルホルダ１４と羽根車１６しかなく、従
来と異なり音響回路的にみて略開放端条件となってい
る。従って、バーナ本体８が空間に開放された状態と同
様に火炎の発熱変動により起因される圧力変動の上流側
からの反射が小さく、振動燃焼発生のフィードバックル
ープがなくなり完全予混合燃焼の課題であった振動燃焼
の発生が抑制できるものである。

【００１６】また、図４に示すように、送風ガイド２７
を区画板２８で流れ方向に分割し、一方は音響的に略開
放端とし、他方には燃焼ファン１７と吸込口２６までの
間の送風ガイド２７に複数の開孔部２９を有する音響イ
ンピーダンス可変体３０を設けている。吸気抵抗は少し
大きくなるが区画板２８と燃焼ファン１７とに距離を設
けているため、燃焼用空気の流れは上流側で偏流、均一
化され、炎口体１２へ供給される混合気分布へは影響し
ない。一方、機器の振動燃焼特性に合わせて開孔部２９
を調整することにより、音響インピーダンス可変体３０
からの圧力変動の反射波の位相を、他方の略開放端から
の位相と１８０度ずらすことが可能となり、その結果、
上記に示す振動燃焼のフィードバックループが成立され
ず、振動燃焼の発生が抑制されるものである。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の給湯装置によれば以下の効果が得られる。

【００１８】（１）炎口体に板厚が薄く、開口率が大き
い機能材料を用いたことにより、炎口体の圧損が大幅に
低減でき、その結果、炎口体の長手方向寸法に略一致す
る羽根車を有する横流ファン等の低圧型のファンが燃焼
ファンとして使用可能となり、炎口体へ供給する混合気
を容易に整流、均一化でき、燃焼性能の向上と燃焼騒音
の大幅な低減が実現できる。

【００１９】（２）炎口体を表面方向には熱伝導率が大
きく、厚み方向には小さい機能材料で構成したため、完
全予混合燃焼にも拘らず逆火が生じ難く、かつ保炎性能
が良いため火炎安定性が高く希薄側混合比で燃焼させる
ことができ、コンパクトで低ＮＯｘ化が実現できる。

【００２０】（３）燃焼ファン上流側を羽根車の径、幅
にほぼ一致する送風ガイドで装置外部に直接開口したた
め、炎口体上流側が音響回路的に略開放端となり、燃焼
時に発生する圧力変動の上流側からの反射が抑えられ、
振動燃焼の発生が抑制できる。また、振動燃焼対策のた
めの複雑な構成、付加部品等を必要とせず、低コスト化
が図れる。

【００２１】（４）燃焼ファン上流側の送風ガイドを二
つに区画し、一方に音響インピーダンスを任意に可変す
る開孔部を設け、圧力変動の反射波の位相を他方の略開
放端からの位相と１８０度ずらすことにより、振動燃焼
の発生が抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における給湯装置の要部正面
断面図

【図２】同給湯装置の要部斜視図

【図３】本発明の他の実施例における給湯装置の要部側
面断面図

【図４】本発明の別の実施例における給湯装置の要部側
面断面図

【図５】従来の給湯装置の一部切欠要部正面断面図

【符号の説明】

１２ 炎口体 １６ 羽根車 １７ 燃焼ファン １８ 混合室 ２０ 主炎口 ２１ 副炎口 ２７ 送風ガイド ２８ 区画板 ３０ 音響インピーダンス可変体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚み方向に熱伝導率を可変した機能材料に
   開口した主炎口及び前記機能材料から燃料と空気の混合
   気が滲出する副炎口とからなる炎口体と、前記炎口体の
   上流側に配した混合室と、前記炎口体の長手方向寸法に
   略一致させた羽根車を有し、前記混合室に空気を供給す
   る燃焼ファンを設けた給湯装置。
2. 【請求項２】燃焼ファン上流側に装置外へ連通する送風
   ガイドを設けた請求項１記載の給湯装置。
3. 【請求項３】送風ガイドを二つに分割する区画板を設
   け、一方に音響インピーダンス可変体を有した請求項２
   記載の給湯装置。