JPH1137445A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気温度が低くなると、熱交換量を少なくし
て排気温度を上昇させて結露を防止する為に、熱交換し
て利用できる熱量が低下する。このため、熱量不足によ
る使用不具合と熱効率の低下を生じ、また、燃焼空気を
多くして結露を防止するようになっていたため、熱交換
器での熱交換効率が低下することになるのでこれを解決
するものである。 【解決手段】 燃焼ガス排出通路８に熱交換器３と一部
を吸水性材料１０で構成し、この吸水性材料１０は燃焼
ガス排出通路８の内部と燃焼ガス排出通路８の外部に臨
ませて構成する。燃焼ガスが低温になり凝縮した水分を
燃焼ガス排出通路８の内部に臨ませた吸水性材料１０で
吸水させ、燃焼ガス排出通路８の外部に臨ませた吸水性
材料１０から放出する。従って、排気ガスの結露による
燃焼ガス排出通路８を閉塞することなく高効率に熱交換
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃焼により発生する
高温ガスの熱を熱交換器を用いて利用する燃焼装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼により、発生した高温の燃焼
ガスにより熱交換して熱を利用する熱交換器は、燃焼反
応により生じる水分の凝縮を防止するため、熱交換器で
熱交換した燃焼ガスの温度を露点温度以上に設定してい
た。この種の燃焼装置は特開平５−３０２７１２号公報
に記載するものがある。この燃焼装置は、図８に示すよ
うに、バーナ１へ燃料を送り、燃焼室２で燃焼し、熱交
換器３を通り排気口４より排出する。燃焼室２には燃焼
空気を燃焼用送風機５により供給し、熱交換器３には対
流用送風機６で熱交換空気を流し、排気路には温度検出
器７を設けた構成としている。

【０００３】そして、排気温度を検出する温度検出器７
が低温を検出すると、対流用送風機６を停止させて熱交
換空気を低減し熱交換器３での熱交換量を少なくすると
ともに、燃焼用送風機５の回転数を通常より若干多くす
ることにより燃焼空気を多くして排気中の露点温度を低
下させ結露を防止するようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃焼装置の
構成では、排気温度が低くなると対流用送風機６を停止
させて熱交換空気を低減し熱交換器３での熱交換量を少
なくして排気温度を上昇させて結露を防止する為に、熱
交換して利用できる熱量が低下する。このため、熱量不
足による使用不具合と熱効率の低下を生じた。また、燃
焼用送風機５の回転数を通常より若干多くすることによ
り燃焼空気を多くして排気中の露点温度を低下させ結露
を防止するようになっていた。燃焼空気を多くすること
は、熱交換器３を通過する排気の温度が低下し排気量が
増加するため、熱交換器３での熱交換効率が低下するた
め、より多くの燃料を必要とするという課題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、バーナーを設けた燃焼室と、前記燃焼室に連
通して設けた燃焼ガス排出通路と、この燃焼ガス排出通
路に設けた熱交換器と、前記燃焼ガス排出通路の少なく
とも一部に吸水性材料を配設し、この吸水性材料は一部
を前記燃焼ガス通路内部に臨ませ一部を前記燃焼ガス通
路の外部に臨ませて設けた構成としてある。

【０００６】本発明によれば、燃焼によって生じた高温
の燃焼ガスを熱交換器にて熱交換をさせ、排気の燃焼ガ
スが低温になり燃焼ガス排出通路中で凝縮した水分を燃
焼ガス排出通路内部に臨ませた吸水性材料で吸水させる
とともに、この吸水した水分を燃焼ガス排出通路外部に
臨ませた吸水性材料部分から放出する。このため、排気
ガスの結露による燃焼ガス排出通路を閉塞することが無
く高効率に熱交換ができるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載の形態で
実施できるもので、請求項１記載のように、バーナーを
設けた燃焼室と、前記燃焼室に連通して設けた燃焼ガス
排出通路と、この燃焼ガス排出通路に設けた熱交換器
と、前記燃焼ガス排出通路の少なくとも一部に吸水性材
料を配設することにより、この吸水性材料は一部が燃焼
ガス通路内部に臨み他の一部が前記燃焼ガス通路の外部
に臨んでいて、燃焼によって生じた高温の燃焼ガスを熱
交換器にて熱交換をさせ、排気の燃焼ガスが低温になり
燃焼ガス排出通路中で凝縮した水分を燃焼ガス排出通路
内部に臨ませた吸水性材料で吸水させるとともに、この
吸水した水分を燃焼ガス排出通路の外部に臨ませた部分
から放出する。このため、排気ガスの結露による燃焼ガ
ス排出通路を閉塞することが無く高効率に熱交換ができ
るものである。

【０００８】また、請求項２記載のように、燃焼室と熱
交換器の間の燃焼ガス排出通路にトラップ部を設け、こ
のトラップ部は吸水性材料を配設することにより、排気
ガスの結露した水分はこのトラップ部に集合し、吸水性
材料によって燃焼ガス排出通路の外部に放出し易い。

【０００９】また、請求項３記載のように、吸水性材料
と燃焼室の内壁部材を近接させて構成させることによ
り、吸水性材料は高温である燃焼室の内壁部材から熱を
受けて、吸水材料に吸水した燃焼ガスの水分はこの熱で
蒸発し外部に蒸気で放出できて、ドレン用の配管を不要
にすることができる。

【００１０】また、請求項４記載のように、吸水性材料
を親水処理することにより、吸水性材料の単位当たりの
吸水処理性能が大きくなり、排気ガスが結露した水分は
燃焼ガス排出通路から速やかに吸水性材料に吸水でき
る。

【００１１】また、請求項５記載のように、燃焼ガス排
出通路を上がり勾配に構成することにより、燃焼ガス排
出通路内で結露した排気ガスの水分を燃焼ガス排出通路
から勾配に沿って速やかに流し、吸水性材料に溜めるこ
とになる。このため、吸水性材料によって燃焼ガス排出
通路の外部に放出出来る。そして、この上がり勾配部に
熱交換器を構成したため、排気ガスが結露し水分が発生
する燃焼ガス排出通路の熱交換器部分から吸水性材料が
存在する部分に至る燃焼ガス排出通路が全て上がり勾配
となり、燃焼ガス排出通路が結露水により閉塞されるこ
とがない。

【００１２】また、請求項６記載のように、燃焼ガス排
出通路内にウィックを設けることにより、燃焼ガス排出
通路内で結露した排気ガスの水分はこのウィックに吸水
される。そして、このウィックと吸水性材料の一部とが
近接していて、ウィックに吸水した結露水分はウィック
から吸水性材料に流れ、吸水性材料によって燃焼ガス排
出通路の外部に放出するため、燃焼ガス排出通路の勾配
に関わらず吸水性材料に水分を流すことができ構成の自
由度の拡大と、燃焼ガス排出通路が結露水による閉塞を
生じることを防止でき信頼性の高いシステムになる。

【００１３】また、請求項７記載のように、燃焼ガス排
出通路を熱伝導率の良い材料で構成することにより、燃
焼ガス排出通路は外部へ熱を高効率で熱伝達し、燃焼ガ
ス排出通路に特別の熱交換が無くても排気中の水分を凝
縮でき、システムを小型化かつ簡略化することによる高
信頼性とできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。なお、図１ないし図７における符号は図８に
示す従来例と同じ構成部分について同一符号を付与し、
詳細な説明を省略する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おける燃焼装置を示す断面図である。

【００１６】１はバーナーであり燃焼室２内に設け、８
は燃焼室２に連通して設けた燃焼ガス排出通路であり、
排気口４に連通する。この燃焼ガス排出通路８には熱交
換器９を設け、燃焼ガス排出通路８の少なくとも一部は
ガラス繊維、発泡性金属等のシートあるいは成形材料の
吸水性材料１０で構成してある。この吸水性材料１０は
一部を燃焼ガス通路８の内部に臨ませ他の一部は燃焼ガ
ス排出通路８の外部に臨ませて構成してある。１１は吸
水性材料１０の下部に設けたドレン配管であり、１２
は、燃焼装置を室内等に設置し室外に燃焼ガスを排出す
る構成として燃焼ガス排出通路８を設置した時の壁等の
仕切部材である。１３はバーナー１に燃料を供給するポ
ンプであり、５は燃焼用空気を供給する燃焼用送風機で
ある。１４は、伝熱フィンであり対流用送風機６による
空気で燃焼室２からの熱伝達を促進させる構成である。
なお、燃焼ガス排出通路８内に吸水性材料１０を設けて
もよい。

【００１７】次に動作，作用について説明すると、バー
ナー１の燃焼によって発生した熱は、ほぼその顕熱分に
相当する量を燃焼室２にて熱交換し空気の加熱に利用す
る。次に従来は使用できなかったバーナー１の燃焼によ
って発生した熱の潜熱分を熱交換器９で熱交換する。こ
のため、燃焼ガスは内部に蒸気としてあった水分は液化
する。吸水性材料１０は一部を燃焼ガス排出通路８の内
部に臨ませ一部を燃焼ガス排出通路８の外部に臨ませて
あるため、バーナー１によって生じた高温の燃焼ガスを
熱交換器９にて完全に熱交換させ、排気の燃焼ガスが低
温になり燃焼ガス排出通路中で凝縮した水分は燃焼ガス
排出通路８の内部に臨ませた吸水性材料１０で吸水させ
るとともに、この吸水した水分を燃焼ガス排出通路８の
外部に臨ませた吸水性材料１０の部分から放出し、ドレ
ン配管１１を通り流下する。このため、排気ガスの結露
による燃焼ガス排出通路８の閉塞等の不具合を生じるこ
とが無く高効率に熱交換ができるものである。また、熱
交換器９から排気口４までの燃焼ガス排出通路８は低温
にでき、断熱材を必要とせず、安全性の高いものであ
る。また、吸水性材料１０は水分を容易に吸水するが燃
焼排気ガスは吸水すると水分が通路を塞ぐため通しにく
くなり、吸水性材料１０から燃焼ガスがもれ熱交換器９
での熱交換効率の低下は生じない。

【００１８】（実施例２）図２は実施例２における燃焼
装置の断面を示すもので、実施例１と異る点はパイプ状
熱交換器９ａとパイプ状伝熱フィン１４ａを備えている
点である。従って空気熱交換に換えて液体熱交換とする
ことができる。

【００１９】（実施例３）図３は、本発明の実施例３に
おける燃焼装置である。実施例１と異なる点は、燃焼室
２と熱交換器９の間の燃焼ガス排出通路８にトラップ部
１５を有しており、このトラップ部１５を吸水性材料１
０で構成した点である。勿論トラップ部１５の内面が吸
水性材料であればよいので、吸水性のないトラップ部に
吸水性材料を内張りする形態にしてもよい。

【００２０】次に動作，作用について説明すると、排気
ガスの結露した水分は、燃焼ガス排出通路８を通りこの
トラップ部１５に集合し、吸水性材料１０によって燃焼
ガス排出通路８の外部に放出出来る。このため、燃焼ガ
ス排出通路８に臨む吸水性材料１０の面積は小さくても
集中して結露水が流れるために吸水性材料１０の小型化
が可能となる。

【００２１】また、吸水性材料１０を水の表面張力を低
下させる効果のあるシリコン等の親水処理をする。これ
により、吸水性材料１０の単位当たりの吸水処理性能が
大きくでき、排気ガスの結露した水分は燃焼ガス排出通
路８から速やかに吸水性材料１０に吸水できる。そし
て、燃焼ガス排出通路８から速やかに水分を排出できる
ことは、燃焼ガス排出通路８の通路面積を安定して常に
確保でき排気抵抗の増加による燃焼不良を生じなく信頼
性を確保できる。

【００２２】（実施例４）図４は、本発明の実施例４に
おける燃焼装置である。実施例１と異なる点は、燃焼ガ
ス排出通路８を上がり勾配に構成した点である。

【００２３】次に動作，作用について説明すると、燃焼
ガス排出通路８内で結露した排気ガスの水分は燃焼ガス
排出通路８から勾配に沿って速やかに流れ吸水性材料１
０に溜まる。このため、吸水性材料１０によって完全に
燃焼ガス排出通路８の外部に放出出来る。そして、この
上がり勾配部に熱交換器９を構成したため、排気ガスが
結露し水分が発生する燃焼ガス排出通路８の熱交換器９
の部分から吸水性材料１０に至る燃焼ガス排出通路８が
全て上がり勾配となり、燃焼ガス排出通路８が結露水に
よる閉塞等を生じることがない。また、燃焼ガスの潜熱
分の熱交換により生じる水分を全て熱交換器８から勾配
に沿って吸水性材料１０に流すため、熱交換器９から排
気口４に至る燃焼ガス排出通路８では水分が溜まること
がないため曲がりや勾配を設置にあわせて自由に設計で
き、また、熱交換器９から排気口４までの燃焼ガス排出
通路８は低温にできるため、断熱材を必要とせず、安全
性の高いものである。

【００２４】（実施例５）図５は、本発明の実施例５に
おける燃焼装置である。実施例１と異なる点は、吸水性
材料１０と燃焼室２の内壁部材１６を近接させて構成さ
せてある。

【００２５】次に動作，作用について説明すると、吸水
性材料１０はバーナー１の燃焼により高温となっている
燃焼室２の内壁部材１６から熱を受けている。このた
め、吸水性材料１０は高温となり吸水した燃焼ガスの水
分はこの熱で蒸発し外部に蒸気で放出できる。このこと
により、ドレン用の配管が不要になり、部品が低減でき
安価な装置を実現でき、設置の自由度と簡便を可能とす
る。

【００２６】（実施例６）図６は、本発明の実施例６に
おける燃焼装置である。実施例１と異なる点は、燃焼ガ
ス排出通路８内にウィック１７を設けてあるため、燃焼
ガス排出通路８内で結露した排気ガスの水分はこのウィ
ック１７に吸水される。そして、このウィック１７と吸
水性材料１０の一部とを近接して構成してある。

【００２７】次に動作，作用について説明すると、ウィ
ック１７に吸水した結露水分はウィック１７から吸水性
材料１０に流れ、吸水性材料１０によって燃焼ガス排出
通路８の外部に放出するため、燃焼ガス排出通路８の勾
配に関わらず吸水性材料１０に水分を流すことができ構
成の自由度の拡大と、燃焼ガス排出通路８が結露水によ
る閉塞等を生じることを防止でき信頼性の高いシステム
になる。

【００２８】（実施例７）図７は、本発明の実施例７に
おける燃焼装置である。実施例１と異なる点は、燃焼ガ
ス排出通路８を熱伝導率の良い樹脂またはアルミニウム
等の薄い金属管あるいはコルゲート等の表面積の大きい
形状の材料で構成してある。

【００２９】次に動作，作用について説明すると、燃焼
ガス排出通路８は外部へ熱を高効率で熱伝達し、燃焼ガ
ス排出通路８に特別の熱交換が無くても排気中の水分を
凝縮でき、システムを小型化かつ簡略化することによる
高信頼性を実現できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
燃焼装置によれば、燃焼室と、前記燃焼室に連通して設
けた燃焼ガス排出通路と、この燃焼ガス排出通路に設け
た熱交換器と、前記燃焼ガス排出通路の少なくとも一部
に吸水性材料を配設し、この吸水性材料はその一部が前
記燃焼ガス排出通路内部に臨み、他の一部を前記燃焼ガ
ス排出通路の外部に臨ませているので、燃焼によって生
じた高温の燃焼ガスを熱交換器にて熱交換をさせ、排気
の燃焼ガスが低温になり燃焼ガス排出通路中で凝縮した
水分を燃焼ガス排出通路の内部に臨ませた吸水性材料で
吸水させるとともに、この吸水した水分を燃焼ガス排出
通路の外部に臨ませた吸水性材料の部分から放出でき
る。このため、排気ガスの結露による燃焼ガス排出通路
を閉塞させる等の不具合を生じることが無く高効率に熱
交換ができるという効果がある。

【００３１】また、請求項２に係る燃焼装置によれば、
燃焼室と熱交換器の間の燃焼ガス排出通路にトラップ部
を有し、このトラップ部には吸水性材料が配設してある
ので、排気ガスの結露した水分はこのトラップ部に集合
し、吸水性材料によって燃焼ガス排出通路の外部に効率
的に放出ができる。

【００３２】また、請求項３に係る燃焼装置によれば、
吸水性材料と燃焼室の内壁部材を近接させて構成させて
いるので、吸水性材料は高温である燃焼室の内壁部材か
ら熱を受け、吸水性材料に吸水した燃焼ガスの水分はこ
の熱で蒸発し外部に蒸気で放出できることによりドレン
用の配管が不要になる効果がある。

【００３３】また、請求項４に係る燃焼装置によれば、
吸水性材料を親水処理をしているので、吸水性材料の単
位当たりの吸水処理性能が大きくなり、排気ガスの結露
した水分は燃焼ガス排出通路から速やかに吸水性材料に
吸水できる。

【００３４】また、請求項５に係る燃焼装置によれば、
燃焼ガス排出通路を上がり勾配に構成しているので、燃
焼ガス排出通路内で結露した排気ガスの水分は燃焼ガス
排出通路から勾配に沿って速やかに流れ吸水性材料中に
溜まる。このため、水分は吸水性材料によって燃焼ガス
排出通路の外部に効率的に放出できる。そして、この上
がり勾配部に熱交換器を構成したため、排気ガスが結露
し水分が発生する燃焼ガス排出通路の熱交換器部分から
吸水性材料に至る燃焼ガス排出通路が全て上がり勾配と
なり、燃焼ガス排出通路が結露水による閉塞等を生じる
ことがないという効果がある。

【００３５】また、請求項６に係る燃焼装置によれば、
燃焼ガス排出通路内にウィックを設けているため、燃焼
ガス排出通路内で結露した排気ガスの水分はこのウィッ
クに吸水される。そして、このウィックと吸水性材料の
一部とを近接して構成することにより、ウィックに吸水
した結露水分はウィックから吸水性材料に流れ、吸水性
材料によって燃焼ガス排出通路の外部に放出するため、
燃焼ガス排出通路の勾配に関わらず吸水性材料に水分を
流すことができ構成の自由度の拡大と、燃焼ガス排出通
路が結露水により閉塞されることを防止でき信頼性の高
いシステムになる効果がある。

【００３６】また、請求項７に係る燃焼装置によれば、
燃焼ガス排出通路を熱伝導率の良い材料で構成している
ので、燃焼ガス排出通路は外部へ熱を高効率で熱伝達
し、燃焼ガス排出通路に特別の熱交換が無くても排気中
の水分を凝縮でき、システムを小型化かつ簡略化するこ
とによる高信頼性を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における燃焼装置の断面図

【図２】本発明の実施例２における燃焼装置の断面図

【図３】本発明の実施例３における燃焼装置の断面図

【図４】本発明の実施例４における燃焼装置の断面図

【図５】本発明の実施例５における燃焼装置の断面図

【図６】本発明の実施例６における燃焼装置の断面図

【図７】本発明の実施例７における燃焼装置の断面図

【図８】従来の冷媒加熱機の外観断面図

【符号の説明】

１ バーナー ２ 燃焼室 ８ 燃焼ガス排出通路 ９ 熱交換器 ９ａ パイプ状熱交換器 １０ 吸水性材料 １１ ドレイン配管 １４ 伝熱フィン １４ａ パイプ状伝熱フィン １５ トラップ部 １６ 内壁部材 １７ ウィック

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナーを設けた燃焼室と、前記燃焼室
   に連通して設けた燃焼ガス排出通路と、前記燃焼ガス排
   出通路に設けた熱交換器と、前記燃焼ガス排出通路の少
   なくとも一部に吸水性材料を配設し、前記吸水性材料は
   その一部を前記燃焼ガス通路内部に臨ませ他の一部を前
   記燃焼ガス排出通路の外部に臨ませた燃焼装置。
2. 【請求項２】 燃焼室と熱交換器の間の燃焼ガス排出通
   路にトラップ部を構成し、このトラップ部に吸水性材料
   を配設した請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 吸水性材料と燃焼室の内壁部材を近接さ
   せた請求項１または２記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】 吸水性材料を親水処理した請求項１また
   は２記載の燃焼装置。
5. 【請求項５】 燃焼ガス排出通路を上がり勾配に構成
   し、この上がり勾配部に熱交換器を構成した請求項１ま
   たは２記載の燃焼装置。
6. 【請求項６】 燃焼ガス排出通路内にウィックを設け、
   このウィックと吸水性材料の一部とを近接した請求項１
   記載の燃焼装置。
7. 【請求項７】 燃焼ガス排出通路を熱伝導率の良い材料
   で構成した請求項１記載の燃焼装置。