JPS6146842A - 可燃ガスを燃焼する方法と装置 - 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、可燃カスを燃焼するための装置と方法に係る
。 （従来の技術） 近年の天然ガス（メタン）の急激な価格上昇により、居
住用や他の利用者用ガス・炉の効率を改善するべく多く
の努力が払われてきている。最も新しいガス炉では、秤
火ではなく電子点火を用いて、種火に伴なうカスの無駄
をなくしている。又、非常に効率の高いガス炉も登Ｍｋ
シてＡている。これらの炉のあみものけ、ガスと空気の
混合気の・Ｑルスを燃熔室内で点火する・Ｑルスシステ
ムを使っている。又、他のものは、比較的′ＰＭ雑な熱
交換機により、天然ガスが燃焼して生じた燃焼物から最
大の熱ｆをｋｉ７り出している。最新式の・炉は、それ
以前の種火点火ガス炉よりもかなり効率がよくなってい
る。標準的な種火点火ガス炉は、約７５チの定状効率と
約６５係の７−ズン効率を持ち、他方、種火方式を直接
点火方式や間けつ沖天点火方式に置き換えることで、シ
ーズン効率を約７０チまで高めている。前述した高効率
のガス炉の幾つかは、約（資）〜９０チのシーズン効本
全備えている。 ガス炉の効率を改善する多くの試みが成されてきている
が、多数の居住用ガスの消費者は、室内加熱用のガス炉
と、ガス式水加熱機の両方を備えている。従って、ガス
式水加熱機の効率を改善する研究はあオリ行なわれてき
ていない。居住用ガス式水加熱機は、この敬年来、あま
り変化してきていない。最近の居住用ガス式水加熱機は
、断熱ジャケットと、水タンクの底に当たるガスバーナ
とを備えた円筒状の水タンクを有している。ガスの熔解
によって生じた燃焼物を逃がすために、排気燃燐物の通
る垂直導管が、円筒タンクの軸線に沿って垂直方向上向
きに延びている。この垂直導管は、燃焼物とタンク内の
水との間で補助的な熱交換を行なう働きをしている。こ
うしたガス式水加熱機の定状効率とシーズン効率は、そ
れぞれ、約７０％と５５係であり、前述した高効率の形
式のガス炉に比べてかなり低い。多くの消費者によるガ
スの消費効率は、従来からある比較的効率のよくないガ
ス式水加熱機によって、全体的に非常に低〈されてし壕
っている。標準的な家庭用の炉と水加熱器とで使うカス
髄を検討してみると、合わせたガス利用のシーズン効率
は約６６％にすぎない。 従って、ガスの使用効率を高めるためには、ガス式水加
熱機の効率を改善する必要がある。 比較的低い総合的なガス使用効率の他に、炉と水加熱ユ
ニットとを別箇に使用する別の不都合な点もある。炉と
水加熱機とが別々であると、占有する空間も大きく、又
、２つの別箇の種火或は他の点火システムと、箇別のガ
ス配管が必要となり、従って、取り付は費用が嵩む。 （発明が解決りようとする問題点） ガス炉とガス式水加熱ユニットの前述した不都合な点を
解消するために、室内加熱用のガス炉とガス式水加熱機
としての２つの機能を果たす単一のユニットを提供する
ことが望まれている。本発明は、ガス炉とカス式水加熱
機の両方の機能を果すことのできる装置を提供し、又、
ガス炉と水加熱機を非常な高効率にできる可燃ガスの燃
焼方法をも提供している。又、本発明は、新しい形式の
熱交換機を使って、空間加熱システムの効率を高める加
熱装置を提供している。 （間即金解決するための手段） 本発明が提供する可燃ガスの魅焼用装置のある形態では
、当該装置は、液体を収容することのできる液体室を内
部に備えたハウジングと；液体室内に配置され、内部に
燃焼室を備えている中空になった液体を通さない燃焼室
部材と；燃焼室に連結された取り入れ口、及び、燃焼物
が装置から出ていける出口を備えた排気導管と；燃焼室
内に配置された中空のガスバーナとを有し、とのガスバ
ーナが、内部室を取り囲んでいる壁と、これら壁を貫通
した開口とを備え、その結果、ガスバーナの内側室と、
ガスバーナの外側の燃焼室との間を流体接続している。 この装置は、更に、可燃ガス及び空気を加圧状態の下で
ガスバーナの内側室に送るだめの送風機を備え、送風機
は、この混合気のガスと空気の比率を制御するための混
合気制御装置を備えていることを特、徴としている。又
、ガスバーナの開口の大きさは、ガスバーナの外側の燃
焼室内での可燃性ガスと空気の燃焼が、ガスバーナの内
側室内の可燃混合気を着火してしまわないようになって
いる。又、本装置は、排気導管が、可燃混合気の燃焼に
よって生じた燃焼物と、液体室内の液体との間で熱交換
を行なう熱交換機を有し、この熱交４ｅｔ機が、燃焼室
から上方向に延びる垂直区域と、垂直区域の上端から下
向きに延びる螺旋区域とを有していることを特徴として
いる。 又、本発明が提供する可燃ガスを燃焼する方法は、可燃
ガスをガスバーナの中空になった内部に送り、液体を収
容できる液体室内に配置されている液体を通さない燃焼
室内に、ガスバーナの壁忙ある開口を通じて可燃ガスが
通り抜けるようにする段階と、燃焼室内でガスを燃やす
段階と、その結果生じた燃焼物を、少なくとも一部が液
体室内に配置され且つ燃焼室を装置の外部に接続する排
気導管に通す段階とを有している。この方法は、可燃ガ
スが、ガスバーナの中空になった内部に入る以前に、可
燃ガスを少なくとも完全燃焼するのに充分な所定量の空
気と混合され、できた可燃ガスと空気の混合気は、加圧
状態の下で、ガスバーナに送られるもので、ガスバーナ
の外側の燃焼室内での可燃ガスと空気の燃焼が、ガスノ
５−すの内部の混合気を着火してしまわないように、ガ
スバーナの開口の大きさが決められ、又、排気導管は、
燃焼室から上方向に燃焼物を流す垂直区域と、垂直区域
の上端から下向きに延びる螺旋区域とを備え、その結果
、燃焼室、垂直区域、及び螺旋区域を通じて、燃焼物か
ら液体室内の液体に熱が伝えられることを特徴としてい
る。 又、本発明が提供する加熱装置は、液体を収容すること
のできる液体室を内部に備えたハウジングと；液体室内
に配置され、内部に燃焼室を備えている中空になった液
体を通さない燃焼室部材と；燃焼室だ連結された取り入
れ口、及び、燃φ物が装置から出ていける出口を備えた
排気導管とを有し、液体室内の排気導管の一部が、燃焼
室を出てゆく燃焼物と液体室内の液体との間で熱交換を
行なう第１の熱交換機として働くように構成されており
；更に、燃焼家内に配置したがスパーカと；液体室の外
側に配置され、加熱装置で加熱しようとする環境に熱を
供給するように構成されており、液体入口と液体出口を
備えている第２の熱交換機と；液体室内に配置した入口
、及び、第２の熱交換機の液体入口に接続された出口を
備え、液体室から第２の熱交換機に水を供給するように
構成されている液体供給導管と；第２の熱交換機の液体
出口に接続された入口、及び、液体室に配置された出口
を備え、第２の熱交換機から液体室に水を戻すように構
成されている液体戻り導管とを有している。この加、＠
装置は、液体戻り導管の区切が。 液体室の外側に位置した排気導管の部分に隣り合って配
置されておシ、その結果、排気導管に清って通る燃焼物
が、液体戻り４管を経て第２の熱交換機から液体室に戻
る液体に対向して流れ、従って、燃焼物から戻り液体へ
の熱の伝達が生じることを特徴としている。この装置に
よって、戻り液体は、熱を加えている液体室に再度戻る
以前に、部分的に再加熱されている。このようにしな（
６２）と、熱は排気導管を通って装置から燃焼物と伴に
逃げてしまう。 可燃ガスを燃焼するための本発明の装置は、可燃ガスと
空気を燃焼すｂ従来のガス炉とは異なっている。従来の
ガス炉では、純粋なガスが１つ又はそれ以上のガスノズ
ルから流出し、結果的に、空気と混じり合って、ガスノ
ズルのすぐそげで燃焼する可燃混合気を形成している。 本発明の装置と方法では、可燃ガスと空気を事前に混合
して可燃混合気を形成している。次いで、この可燃混合
気は、ガスバーナの内側室に押し込まれる（即ち、この
方法では、可燃混合気を７加圧状態の下で”ガスバーナ
の内側室１ｃ送り込んでいる。これは、ガスバーナのす
ぐ外側に存在する圧力よりも大きい圧力で、可燃混合気
がこの内側室に入り、その結果、ガスバーナの開口を通
じて可燃混合気がこのガスバーナから流出することを意
味している）。 ガスバーナの開口の大きさは、ガスバーナのまわりでガ
スが燃焼することで、ガスバーナ内部の可燃混合気を着
火してしまわないようにされている。 その結果、バーナ或は送風機内で、フラッシュパック及
び／又は爆発の起こらないようにしている。 本発明の装置λと方法で１．ガスと空気を事前に混合　
、する、ことにより、従来の炉に比べて正確にガス／空
気率を制御できる。従来からの炉では、可燃がスだけが
ノズルから流れやため、ガス／空気率の制御を行なうの
が制限されている。ガス／空気率の制御は、最大のガス
使用動量を得る上で重要である。ガスの燃焼に必要とす
る以上の多すぎる空気だと、燃焼物を希釈してしまい、
その温度を下げてしまう。その結モ、燃焼物と、当該燃
焼物から熱を取り出して必要とする場所に熱を供給する
熱交換機との間の熱交換効率を低下してしまうからであ
る。この分野の当業者に知られていることは、ガス炉と
水加熱機が、ガスの適切な燃焼に必要とする以上のかな
り多量の空気をガスノズルが吸い込んでし捷い、今まで
は、過剰空気で燃焼物が希釈されるのを防ぐのに、ガス
／空気率の制御を効果的に行うことができないでいた。 このことは、従来からあるガスＦと水加熱機の効率を下
げる原因の一つである。本装置の燃焼室の構造は、当該
燃焼室内と、ガスノ々−すから出てくる可燃混合気とに
何らかの補助空気を送れるようにできる可能性を完全に
排除するものではない。我々が特に機業するのは、燃焼
室かがスパーナ以外にガスの入口を持たず、排気導管以
外に出口を持っていないことである。その結果、燃焼に
必要とする空気のすべてが、ガスバーナに進入する以前
に可燃ガスと混合される。 前述したように、本発明の装置では、送風機が可燃ガス
と空気との混合気をガスバーナに押し込んでいる。可燃
ガスと￥気の混合作業は、送Ｒ機の上流又は下流で行う
こともできる。即ち、可索ガスは、送風機の上流で空気
と混合され、できた混合気を送風機ｆ通して送ることが
できる。これとけ別Ｋ、空気だけを送風機を通して送り
、空気と可燃ガスの混合を、送風機とガスバーナとの間
で行うこともできる。前者の場合、送風機の形成は、勿
論のこと、当該送風機を通るガスと空気の可燃混合気を
点火しないよう、スノに−り等の発生がないものである
。後者の場合には、送風機の形式には制限がない。 理論的には、ガスバーナに入る以前、可燃ガスと混ぜら
れる空気の擬は、可燃ガスの完全燃焼に必要とする理論
量に等しくする必要がある。しかし、実際には、ガス圧
力の変動等による一時的なガス／空気率の変化を補償す
るため、僅かに多い空気を用いることかのぞｉしい。例
えば可燃混合気にするために可燃ガスに混ぜられる空気
のｆは、可燃ガスの完全素焼に化学定量的ｒ必要な空気
又は他の含有ガスの量の、１から約１．２倍、好ましく
は約１．１倍であるのがよい。 又、ガスバーナの幾何学形状は、本発明のＲＩＦｊと方
法にとって重要である。非常圧好ましくは、装置の燃焼
室とガスバーナけ、はぼ一対の同軸円筒の形をし、ガス
バーナの開口は、ガスノセーナの円筒壁に配置されてい
る。従って、可燃混合気を、ガスバーナを取り囲む円筒
状の長面で燃やすことができる。この円筒状の長面によ
って、炎から燃焼室の円筒壁に非常に良好な熱の伝達が
行われる。 前記燃焼室は、装置の使用時液体室に収容された液体に
漬かっている。その結果、炎から液体へ非常に効率の良
い熱の移動を促進している。円筒状の、２−すは端部壁
を備えており、この端部壁には開口を設けたり設けなか
ったシできる。即ち、円筒状のバーナは、側壁だけ

【か
又は側壁と端部壁の両方に開口を備えることもできる。 他の形状のガスバーナを作ることもできる。例えば、バ
ーナは円錐形、又は＊頭円錐形、戒は半球形にすること
もでき、底に平行した平面で截頭した半球の形でもよい
。 しかし、円筒状のガスバーナは側壁だけに開口を備えて
いるのがＲも効毘の良い形であることが判明している。 燃焼室の壁に良好に熱を伝えるために、望せしくけ、ガ
スバーナを取り囲む燃焼室の部分はバーナとほぼ同じ形
をしている。勿論、円筒状のがスパーカを使った本装置
によって得ることのできる円筒状の長面ば、純粋の可燃
ガスをノズルから出す従来のがスパーカでは得られない
。 こうしたガスノ々−すで得られる長面は、常にほぼ円錐
形になるからである。添付図面を参照してい、かに詳細
に説明する本発明の特に好ましい形態では、燃佛室は、
上向きにチー・ぐのついた円錐台コーンの載った円筒の
形をしている。排気導管の入口は、索・焼室にある観頭
円堆部分の狭くなった端部ＶＣ接続されている。ガスバ
ーナは、燃焼室の円筒部分とほぼ同軸の形をしている。 又、ガスバーナの開口は当該ガスバーナの円筒壁に配置
されてｂる。このため、可溶混合気を、ガスノ饗−すを
取り囲む円筒状の長面で燃やすことができる。 又、本発明の装置と方法は、特殊な形式の排気導管を使
って、・燃焼物から液体室の液体への非常に効率の良い
熱移動を１足進゛している。熱交換機として動く排気溝
ａの部分は燃焼室から上向きに延びる毛直区峨と、この
垂直区域の上端から下向きに興びる螺旋区域とを備えて
いる。排気導管のこの形態は、ｙＱＨ２Ａ物から液体至
の液体に非常に効率よ〈移動できることが開明している
。螺旋区域の下向きのスロープが寄与して高い対流係叡
になっているからである。（熱交換機の最も冷えた下流
区域ｄ１液体室の下部にある最も冷えた水と接触してい
ることによる。）その結果効率の高い熱交換機となる。 望せしくけ、排気導管の螺旋区域の下端は、液体室の最
も低い部分に近接して配置されている。排気導管で加熱
きれた水は液体室内を上昇しようとするからである。熱
交換機の下端を液体室の最も近い部分に近接して延ばし
、大きい冷水塊が熱交換機の下部に留まり、その結果、
加熱されないで残らないようにすることが望せしい。 排気導管の熱交換機で生じる素焼物の冷却により、燃焼
物からの液体の凝縮が残ることがある。当然、何らかの
方法でそうした凝縮液を排気導管から排水することが望
ましい。このため、本発明の装置では排気導管は、凝縮
液トラップを備えているのが望ましい。このトラップは
、熱交換機内で燃焼物を冷却してできだ凝縮液を排水す
るためのものである。前記凝縮液トラップは、排気導管
の螺旋区域の下端から下向きに延びる第１の導管と、こ
の第１の導管の下端から上向きに延びる第２の導管と第
１の導管第２の導管の接合箇所の付近から下向きに延び
る排水導管とを有している。この排水導管はＵ字状のベ
ントを備え、凝縮した水を溜め、排水導管を通って燃焼
物が出てくるのを防止している。 本発明の装置は、勿論、液体を液体室に供給する液体供
給排管を普通には組み込んでいる。望ましくは、液体供
給排管の一部が排気導管と接触しており、その結果排気
導管に添って流れる燃焼物から、液体供給排管内の液体
に熱の移動が生じる。 装置の垂直１＠面を示す添付図面に沿い１本発明の好ま
しい実施例を図解して説明する。 （実施例） この図が示す（野ね全体を１０で表わした）本発明の装
置は、はぼ円筒状のハウジング又は水タンク１２を有し
ている。このハウジング又は水タンクは、垂直の中央竪
排気導ｑがついていない点を除いて、従来からの水加熱
機とほぼ同じである。従来のガス式の水加熱機のように
、タンク１２は外側円筒１４で取り囲まれ、又、環状断
熱ジャケット１６がタンク１２と外側円筒１４との間に
配置され、タンク１２からの放熱を少なくしている。外
側円筒１４の上端は、端部デレー）１８によって閉じら
れ、又、タンク１２の端部壁からの放熱を少なくするだ
めに、絶縁ジャケットＩ６が、端部プレート１８とタン
ク１２の隣接する上方の端部壁との間に詰まっている。 外側円筒１４の下端は、タンク１２の下端を越えて下向
きに延び、ベースプレート加で閉じられてい石。 このベースプレートは、床又は他の適当な支持面に乗り
、その結果、装置全体を支持している。：）ヤケット１
６と同じ断熱材料のノクツドｎをペースプレート加の上
に配置して、このベースプレートを通じての放熱を抑え
ている。 タンク１２の下方の端部１％］に、手動パルプｙの付い
たドレン管さが取り付けられている。前記手動パルプは
、通常時には閉じられているが、タンク１２から液体を
排出する必要がある場合Ｋ１−１開くことができる。装
置の通常の動作時、タンク】２は完全に水で満たされて
いる。下方の端物壁２４の中央部分は平らで、中央円形
閉口があけられている。 この円形開口は、平坦フラン：）３０で取り囲まれてイ
ル。コノフランジは、燃焼室部材３２の下方の端部壁の
一部ｆ（１多或している。この姥憐室部材３２は、タン
ク１２内に冗全に入ってケ？す、ベースの一部である円
形プレート刀と、プレー）３０の周辺から上向きに延び
る円筒状の１用壁区域讃と、円筒状区域讃の上端に峨つ
九上向きにチー−３の付いた截頭円錐区域３６とを備え
た円筒円５ト形をしている。燃焼室部材３２の箇々の区
域１ま１円筒円錐黙ｌ尭室交を取り囲んでいる。このき
慎室９８の内部のガスバーナ４０　！−ｊ：　、上端の
関し−た中空円筒の形シーしているが、下端は開いてい
る。ガスバーナ１０ハ、下方の端部壁冴の中央円形間０
を通じて下向きて延び、又、フランジ３０の下で半径方
向外イ１（１に突き出した７ランジ４２を備えている。 ガスバーナ＃Ｏの円筒壁は、当核円筒璧を貫通する多数
の小孔を惰え、従って。 中空円筒のガスバーナ４０の内側の・燃焼室と、ガスバ
ーナ４０の外側に位置した燃；阜室繋との開に流体の連
絡が踊保されている。 装置の動作時、天然ガスと空気の燃焼混合気が、加圧状
態の下で、送Ｋ　ｆ＊　４６からガスバーナ４０の内側
室て供給される。前記送風機４６は、タンク１２の下方
の端部壁鴎とベースプレート加との間に配置されている
。送風機４６とガスバーナ鉛の内部との間を確実に気密
吸続するだめに、送風機４６は、出口端にフランジ４７
を備えている。この７ランジは、ガスバーナ４０のフラ
ンジ４２に取り付けるだめのものである。フランジ（資
）は、等しく間隔をあけた４本のねじスタノＦ′４４を
備えてｂる。前記ねじスタンドは、ガスバーナ４ｏと送
風機４６の７ランジ４２と４７に設けた孔（図示せず）
を通じて下向きに突き出している。ナツト４５がスタノ
Ｉ′４４の下端にね−じ込まれ、その結果、フランジ１
１４２及び４７を締め付けて、送風機４６とガスバーナ
切の内部上の開を気密接続している。ガスケット（図示
せず）を、勿論のこと、隣り合うフランジの組１１４２
及び４７の間に設け、良好なシールが得られるようにも
できる。 送風機４６は、従来からある任意の形式のものでよく、
例えば、ベーンポンプ又はファンにすることもできる。 以下に詳しく説明しているように、送風機４６には、天
然ガスと空気の燃焼混合ｆｉｆｒ：送風することが求め
られているため、実際の送風機の形式は、爆発の危険性
力；なく、こうした燃焼ガスを送風できるものでなくて
１ｄならない。これら条件を満たす送風機を得るこ七は
、この分野の当業者にとって困帷ではない。（尚、天然
ガスと空気の混合を送風機の下流側で行なう場合には、
送風機は特殊な形式のものでなくてよい。）送風機４６
は、重鎖モータ（図示せず）によって駆動される。 送風機４６は、空気取り入れ管４８から空気を吸引して
いる。この管４８の胸り入れ端（図示せず）は、装置を
取り付けている建物の外部に配置し、送風機に吸引され
る空気が９調されていない外気で、既に空調されている
空気でないよってするのが好ブしい。装置１０の主要部
分に接する菅４８の部分け、上方の端プレート１８上で
終わる水平リムと、タンク１２及び外側シリンダ１４の
間の断熱ジャケット内を鉛直方向下向きに延びる鉛直リ
ムと、送風機ｔ６の取り入れ口に延びる第２の水平リム
とを有している。（勿論のこと、管４８の形状は、使用
される装置１０の形式と空気取り入れ口によって独自に
決められ、概ね自由に変えられる。実際に、原理的には
、管４８は端部プレート１８の上面と同じ高さで終わる
こともできるが、との１成では、加熱されてい々い外気
が使われな（へで、むしろ、嬬物内から燃焼９気を吸い
込んでしまう明らかが欠点があるう又、管４８は、送風
機４６う１ら外に延びる単純な水平管、例えば、事実上
、図示の第２の水平リムを延長した水平管で置き換える
こともできる。）この管４８の配置は１．）？　ＩＪ塩
化ビエビニルられた管４８のどこも、外側円筒１４の円
筒壁から突き出さないように構成されている。管の突き
出ｆｃ部分は、搬送中（適切に場送Ｉ７ている間でも）
損傷を受けやすく、又、取り付けた徒、例えば、小供、
家庭のベット、又は、不注意な掃除人によって１傷を受
けやすい。手動、？タフライパルプ狛の形式の混合制ｆ
Ｉ装置が、管４８の第２の水平リムに配置されている（
ただし、これとは異なり、管４８の鉛直リムに設けるこ
ともできる）。このパルプにより、送Ｊ虱機４６によっ
てガスバーナ４０に送られる混合気の天然ガス／空気の
比率をｊ１節することができる。 又、このバルブは、外側シリンダ１４の取り外し可　。 能な・ｑネル（図示せず）を通じて手が届くようだなっ
ている。当然、同じ開口が、この取り外し可能なノぞネ
ルに１凝り合って断熱ジャケット１６に設けられている
。、１ルブ父の位ＬＬ体、！を取り付ける人がバルブを
簡単に・周部できるようにされている。しかし、別の人
が後で取り扱うのを零ｑにして、できるだけ、ＩＡ練し
ていない者がこの設定しｆＣノルブ＋勅か忙ないように
している。不適切な調節によって、天然ガスが不完全燃
焼したり、他の好ましくない結果を招くこ′とがあるか
らである。 天然ガス（ｄ１ガスバルブ５３を備えたガス配管５２を
経て、送風機１で倶給されている。配管５２は、送風機
４６の入口のすぐ近くで管４８の第２の水平リムと合流
している。 ガスバーナ４０の池に、・燃焼室間ば′ル気点火装置馴
を備えている。この電気点火２置は、従来からの形式の
ものにでき、又、従来と同じ方法で使って、ガス／セー
ナ１０から出てきた燃焼ガス／空気の混合気を点火して
いる。又、ｍＩ記燃焼室は、炎セ、ンサＩを備えている
。この炎センサも従来形式のものから成り、ガスバーナ
４０から出ているガス／空気の混合気が点火装置シによ
って正確ｒ点火されたかどうかをチェックする働きをし
ている。炎センサＸの役割を以下に詳細釦説明する。（
或は。 電気点火袋［５４と炎センサ関を、両方の機能を果たす
単一の装置に一体化することもできる）。 燃焼室北向でガス／空気の混合気を燃焼することによっ
て生じた燃煉物は、熱交換機を備えた排気導管を通り抜
ける。前記熱交換機は、垂直区域間を備えている。この
垂直区域は、燃熔室部材の円筒円錐区切３６の上方の狭
くなった端部に接続され、しかも、この端部から垂直方
向上向きに延びている。又、前配熱交換機は、垂直区域
５８の上端から下向きに延びる螺旋区域間を備えている
。垂直区域５８は、タンク１２の軸線に沿って位置し、
螺旋区域ωの軸線はタンク１２の軸線に一致している。 この形態の熱交換機は、燃焼物からタンクｎ内の水に非
常に効率のよい熱交換を行なえることが判っている。螺
旋区域間の下向きのスロープによって高率の対流熱交換
が行なわれるからである（熱交換機の最も低温の区域が
、タンクの底に近い最も低温の水と接触しているためで
ある）。その結果、効率のよい熱交換が行なえる。蝉旋
区域印の下端がタンク１２の底２４に近接して位置して
いることに注目する必要がある。熱交換機によって加熱
された水け、タンク内を上層する傾向があることから、
熱交換機の下端をタンク１２の底に近接して置き、冷水
の大きい坤、が熱交換機の下だ留まって加熱されない４
寸残らないようにすることが望ましい。熱交換機の蝉旋
区博の下端から出た燃焼物は、凝縮トラップとして働く
前述した排気導管の他の部分を通り抜ける。この他の部
分け、タンク１２のベースＵを通って甥育区ｈ々印の下
端から＠直に下向きに延びる第１の混有区域６２と、断
熱ブランケット１６内に延びる短い水平区切６４と、こ
の水平区域６４から、断熱プランテン）　１６を通って
垂直方向上向きに延び、しかも、上方の端部プレート１
８に設けた開口を通り抜ける長い第２の垂直区域間とを
備えている。第２の垂直区域間の上端から、水平区域６
８は、装置の取り付けられている建物の外に燃焼物を運
んでいる。（区域間の形態は、取り入れ管４８の対応す
る区域に関連して既に述べた理由により変更することも
できるし、垂直区域間及び／又は水平区域間も同じよう
に完全に省略することも可能である。）第２の垂直区域
間を断熱ブランケット１６内に設置することが、空気取
り入れ管に関連して既に述べ九ように、当該第２の垂直
区域に思いがけない損煽が加わるのを防ぐ働きをしてい
る。 タンク１２に水を供給するのに使う給水配管７０が、上
方の端部プレー）　１８に設けた開口を垂直方向下向き
に通り、次いで、この導管の水平区域間に沿い、そして
、タンクの底別に設けた開口を通してタンク内に垂直方
向上向き江延びている。排気導管の区域間と６４の内部
に給水配管７０　ｆ設置することにより、配管７０に溢
って流れる水と、区域間及び同に活って流れる燃焼物と
の間に相対する流れを作ることができ、排気導管に沿っ
て流れる燃焼物と、給水配管を通じてタンクに入る水と
の間で熱交換を行なうことができる。従って′、タンク
化に入る水を予熱し、又、燃焼物を冷却して、装置の効
率を高めている。給水配管は、排気導管に入ふ位置に％
Ｕ字状のベント７２を備えている。このＵ字状のベント
は、排気導管に清って流れる燃焼物から熱を伝達されて
暖められた水が、上方のエンドプレート】８から上に位
置した給水配管７０の区域に上昇してこようとするのを
抑えている。プレート】８の上方に位置する給水配管７
０の部分に水が逆流することは、明らかに望オしくない
。これは、装置からの放熱となり、従って、効率が下が
るからである。又１．温水が冷水システムに漏洩する結
果、このシステム内の温度に好ましくない変化の起こる
ことがある。 （作用） タンク１２内の水に熱伝達することによる熱交換機関、
ω内での燃焼物の冷却と、給水配管７０内の水に熱伝達
することによる熱交換機内での燃焼物の冷却により、燃
焼物から液体の凝縮７５Ｉ起きる。 できた凝縮液は、第１の水平区域６４へ流れ落ちる。 従って、区域６２．６４及び６で形成したＵ字形が、凝
縮水トラップとして作用している。排水導管７４が、第
１の水平区域６４から下向きに延び、当該水平区域から
凝縮水を排水する働きをしている。排水導管７４け、第
１の水平区域−の下にＵ字状のベントを備えている。こ
のＵ字状のベントは、装置の動作時、凝縮水で満たされ
、そして、Ｕ字状のベントの最も低い部分に溜まった凝
縮水は、液体シールとして働き、排水導管７４を通じて
ガス状燃焼物が流れ出すのを防いでいる。排水導管７４
の出口端（図示せず）は、適当な排水配管に接続妬れで
いる。 前述した様に、装置ｌＯは、水加熱機と暖房機又は炉の
両方の機能を持っている。水出口配管７６は、タンク１
２の内部から、タンクの上方の端部壁を通り、上方の端
部プレート１８を貫けて延びている。 この水出口管７６は、枝配管で概略的に示した様に・室
内で使う温水を供給する働きをしているＯ男１」の枝配
管（資）が、上方の端部プレート１８の上方の少し離れ
た位置の水出口配管７６から出ている。この枝配管は、
タンク】２から暖房機組立体の水入口ＶＣ温水を供給す
る給水配管として機能している。前記暖房機組立体は、
ダクト８４内に配置されたコイル８２の形をした第２の
熱交換機を有している。前記ダクトは、従来からある空
気圧；ス室内空間暖房システムのダクト構造体の一部を
形成している。空気は、温度自動制御ファン８６（概略
的に示す）によってコイル８２を横切って強制的に流さ
れる。フィル８２の水出口から出てくる水は、水の戻り
導管路を通じてタンクに送り返される。この水の戻り導
管は、上方の端部プレート１８の上方の少し離れた位置
で、給水４管７０に合流している。従って、コイル８２
からタンクに戻る水け、排気導管の区域６６と８内にあ
る給水配管７０の区域を通って流れる。 その結果、戻り水け、排気導管のこれら区域に渚って流
れる燃情物に逆行して流れ、前記燃φ物から熱を受は取
る。この分野の当業者には明らかなように、装置１０は
、立て掛は式ラジェータ又は他の形式の温水室内窓間加
熱システムと組み合わせて使用することもできる。 装置ｌＯの種々の部分の寸法は、勿論のこと、種種の要
素、特に１、装置の所望の熱出力に応じて犬＠に変更す
ることができる。他方、室内用の欅準的’ｌｋ　１００
　＋　０００　Ｂ　ｔｕ　／　ｈｒ　（２５，２０Ｑ　
Ｋｃａｌ　／　ｈｒ　）装置は、約４００．Ｓガロン（
１５１リツトル）の容量のタンク１２を持ち、直径が約
１６インチ（４５センチ）ＶＣすることができる。安定
した状態の運転では、ガスの燃焼に化学定量的に必要と
する大兄１０チ以上の量的条件値で空気の量を設定する
として、このユニットは、１時間当り１００立方フイー
ト（２，８３ｍ’ｌ　）の天然ガスと、１時間当り約１
１，０００立方フイー　ト（３１１ｍ’　）の空気を使
用する。このガス／空気の混合気は、送風機４６によっ
て、約４インチ（１０センチ）水位計圧力により、ガス
バーナ４０の内部室に強制的に送り込まれている。この
運転圧力に、多くのガス炉に空気を送る際に加えられる
圧力よりかなり大きい。ガスバーナの開口と熱交換機関
、■によって流れに抵抗がかかり、かなり大きい運転圧
力を必要としているからである。ガスバーナ４００円筒
部分は、約４インチ（１０センチ）の長さ、　　　　と
、約２．２インチ（５，５センチ）の直径を備えている
。ガスバーナ１４の円筒壁の上方３インチ（７，５セン
チ）に、０．０３３−０．０３６インチ（０，８９−０
，９１ミリ）の直径を持つ開口がおいている（ただし、
開口は、必要に応じて、０．０２０−０．０６２インチ
（０，５０−１，５７ミＩＪ　）の範囲で変えられる）
。前記開口は、約０．０７０インチ（１，７８ミリ）の
間隔で、正方形の格子状に点在している。この格子を通
る線は、円筒ガスバーナ４０の軸線に平行して延び、又
、ガスバーナの廻りを円形状に延びている。熱交換機の
螺旋区域間に、２インチ（５センチ）より大きくない［
Ｕ径のヌテンレス・スチールの管からできており、約Ｉ
フィート（９，１メートル）の全長がある。 （発明の効果） 前述シタ寸法−？［成した１００．００（］　Ｂｔｕ／
　ｈｒ（２５，２００ＫＣａ１／ｈｒ　）のユニットは
、９５チを越える安定した状態の効率を備え、実験が示
す本装置の７−ズン効率又はサービス動車は、約９０係
である。単純な構造のため、現在使われている他の高効
率ガス炉やガス式水加熱機よりかなり安＜ｆＥＩ造でき
、従来からあるガス炉やガス式水加熱機の取り付はトー
タルコストに比べてもひけをとらない。 装置から出てゆく燃焼物が含む窒素酸化物に少ない。こ
れは、装置がするガス／空気の混合気のｔｊ御により、
Ｐ燐室関内でほぼ化学定量的な燃焼状態を起こせること
（（よる。装置は、煙突又はランクＡ若しくはＢ（１）
にントを必要としない。排気導管からの排気ぺ、耐腐食
管をス山じて、Ｇ［を取り付けている憶物の手頃な外壁
面を通して排属される。水と空間の加熱を合わせて約９
５％になる安守状態での効雰は、利用−８ｔｕているど
の複合システムの効率よりもよいことに注目すべきであ
る。 勿論のこと、必要とあれば、加熱コイル８２、タクト８
４及びファン８６を、空間加熱用の１つ又はそれ以上の
従来からある循環水ラノエータでｆさ換えることもでき
る。図面には、空気圧送システムが単純に示されている
。空間加熱に使われる最もありふれた形式のシステムで
あるからである。空間加熱用に循環水ラジェータを使用
する場合には、当然に、循環ポンプを備えた水出口配管
７６又は戻り配管８８ｆ：設け、ラジェータを通じて水
の循環を行なうようにする必要がある。（実際には、添
付の図面には示されていない゛が、空気圧送システムに
も、実用上、循環ポンプを必要とするの７５ζ普、雨で
ある。 装＠１００基本的な特徴のすべてを説明してきた。 しかし、室内榮件の下で、できるだけｑ；全なＪ転を行
なうためには、ネｕ１りの安全装置、？全一４　黄に組
み込んで、起こりイ、＃る設備数６竜・？　、ｕ％　＄
ｅな１戸転状γ兄に対処することが望１れる。前述した
様に、炎センサ５６全８焼至：坊の内部に設け、点火ユ
想置詞の着火ミス、戎は、砿凧本７７−１６の不適切な
梢作ンこより］高切な量のガスが供給できていないこと
により、炎力；消えているかを検知している。送風機？
運転していなければならない］ｉ：１に、炙センサが炎
（つないことを検知すると、当該炎センサ５６は、送風
機４６を停止するスイッチ（ＬＺＩ示せ４’　）　ｋ閉
じるようにされている。又、空気取り入れ配管４８σ、
送風機４６への入口に近接して、圧力センサ（図示せず
）を備えている。送風機が正常圧動いている場合には、
充分な負圧が空気取り入れ導管４８内に存在している。 この配管内に不適当な負圧が存在している場合、送風機
は正しく運転されていない。その結果、圧力センサは送
風機を止めるように構成されている。又、例えば、残が
い又は他の物がこの配管内に在って空気の取り入れを邪
魔しているために、過激な負圧が当該配管４８内に存在
している場合にも、送風機を止めるように圧カセンサ＃
ｉｍ成されている。 前述した本発明の特定の実施例は、水／空間の両方を合
わせた加熱システムとして使用することを念頭に置いて
いるが、本発明の装置は、空間加熱性能のない、％Ｋ、
商業用の水加熱システムのような高効率水加熱システム
としても有用であることが、この分野の当業者には明ら
かである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る装置の単なる１実施例を示す縦断
面図である。 １０：（全体）装置；１２：タンク；１４二外側円筒；
１６：断熱ジャケット；１８一端部プレー）　；２０：
ベースプレート；２２：ノ々ソド；２４：下方の端部壁
；２ｆ＋＝排水管；２８：手動パルプ；凹：平坦な７ラ
ンジ；３２：燃焼室部材；３４：円筒区域；３６：截頭
円錐区域：３８：燃焼室；４０：ガスバーナ；４２：フ
ランジ；４４：ねじスタンド；４６：送風機；　４７　
：　７　ランジ；４８二空気取り入れ管；５ｎ：バルプ
：５２：ガス配管；５３：ガスパルプ；５４：点火装置
；５６＝炎センサ；５８：垂直区域；（１０）１：蝮旋
区域；６２：第１の垂直区域；６４：短い水平区切；６
ら：第２の垂直区域；倒：水平区域；　７０　：給水配
管：　７２　：　Ｕ字状ベント；７４：排水導管；７６
：出口管；８０：枝配管＝８２：コイル；＆４：ダクト
；８６：フアン；８８＝水戻り配管。 ％許出８人　　コロンビア、ガス、システム。 サービス、コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可燃ガスを燃焼する方法にして、可燃ガスをガスバ
   ーナ（４０）の中空になつた内部に送り、液体を収容で
   きる液体室内に少なくとも一部が配置されている液体を
   通さない燃焼室（３８）内に、ガスバーナの壁にある開
   口を通じて可燃ガスが通り抜けるようにする段階と、燃
   焼室（３８）内でガスを燃やす段階と、その結果生じた
   燃焼物を、液体室内に配置され燃焼室（３８）を装置（
   １０）の外部に接続する排気導管（５８、６０、６２、
   ６４、６６、６８）に通す段階とを有し、可燃ガスは、
   ガスバーナ（４０）の中空になつた内部に入る以前に可
   燃ガスを少なくとも完全燃焼するのに充分な所定量の空
   気と混合され、できた可燃ガスと空気の混合気は、加圧
   状態の下で、ガスバーナ（４０）に送られるもので、ガ
   スバーナ（４０）の外側の燃焼室（３８）内での可燃ガ
   スと空気の燃焼が、ガスバーナ（４０）の内部の混合気
   を着火してしまわないように、ガスバーナ（４０）の開
   口の大きさが決められ、又、排気導管（５８、６０、６
   ２、６４、６６、６８）は、燃焼室から上方向に燃焼物
   を流す垂直区域（５８）と、垂直区域（５８）の上端か
   ら下向きに延びる螺旋区域（６０）とを備え、その結果
   、燃焼室（３８）、垂直区域（５８）、及び螺旋区域（
   ６０）を通じて、燃焼物から液体室内の液体に熱が伝え
   られることを特徴とする可燃ガスを燃焼する方法。 ２、ガスバーナ（４０）の中空になつた内部に入る以前
   に、可燃ガスと混合される空気の量は、可燃ガスを完全
   に燃焼するのに要する空気の量の１から１．２倍である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、ガスバーナ（４０）の開口が、ガスバーナ（４０）
   の円筒壁に配置され、その結果、ガスバーナ（４０）の
   前面を取り囲む円筒状の炎が生じることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、又は第２項に記載の方法。 ４、混合気が、ほぼ１０センチメートルの水位計圧で供
   給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項、又は第３項のいずれか１項に記載の方法。 ５、液体が、液体供給配管（７０）を通じて液体室に供
   給され、燃焼物が排気導管（５８、６０、６２、６４、
   ６６、６８）の螺旋区域を通つた後、燃焼物は、液体供
   給配管７０に隣り合つて配置した排気導管の区域（６６
   ）を通り抜け、その結果、燃焼物から液体供給配管（７
   ０）の液体に熱が移動することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項、又は第４項のいずれか１
   項に記載の方法。 ６、可燃ガスを燃焼するための装置（１０）にして、当
   該配装は： 液体を収容することのできる液体室を内部に備えたハウ
   ジング（１２）と； 液体室内に配置され、内部に燃焼室（３８）を備えてい
   る中空になつた液体を通さない燃焼室部材（３２）と；
   燃焼室（３８）に連結された取り入れ口、及び、燃焼物
   が装置から出ていける出口を備えた排気導管（５８、６
   ０、６２、６４、６６、６８）と；燃焼室（３８）内に
   配置された中空のガスバーナ（４０）とを有し、ガスバ
   ーナが、内側室を取り囲んでいる壁と、これら壁を貫通
   した開口とを備え、その結果、ガスバーナの内側室と、
   ガスバーナ（４０）の外側の燃焼室（３８）との間を液
   体接続しているような可燃ガスを燃焼する装置に於いて
   、 当該装置は、更に、可燃ガス及び空気を加圧状態の下で
   ガスバーナ（４０）の内側室に送るための送風機（４６
   ）を備え、送風機（４６）は、この混合気のガスと空気
   の比率を制御するための混合気制御装置（５０）を備え
   、ガスバーナ（４０）の開口の大きさは、ガスバーナの
   外側の燃焼室（３８）内での可燃ガスと空気の燃焼が、
   ガスバーナ（４０）の内側室内の可燃混合気を着火して
   しまわないようになつており、又、排気導管（５８、６
   ０、６２、６４、６６、６８）が、可燃混合気の燃焼に
   よつて生じた燃焼物と、液体室内の液体との間で熱交換
   （５８、６０）を行なう熱交換機を有し、この熱交換機
   （５８、６０）が、燃焼室（４０）から上方向に延びる
   垂直区域（５８）と、垂直区域（５８）の上端から下向
   きに延びる螺旋区域とを有していることを特徴とする可
   燃ガスを燃焼するための装置。 ７、燃焼室（３８）が、ガスバーナ（４０）以外に入口
   を持たず、又、排気導管（５８、６０、６２、６４、６
   ６、６８）以外に出口を持つていないことを特徴とする
   特許請求の範囲第６項に記載の装置。 ８、混合気制御装置（５０）は、空気の量が、可燃混合
   気中のガスを完全に燃焼するのに必要な空気の量の１か
   ら１．２倍になるように、可燃混合気を作るよう構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第６項、又は
   第７項に記載の装置。 ９、燃焼室が、上向きにテーパの付いた円錐台のコーン
   （３６）で取り囲んだ円筒（３４）の形をしており、排
   気導管（５８、６０、６２、６４、６６、６８）の入口
   は、燃焼室（３８）の截頭円錐部分（３６）の狭い端部
   に接続されており、ガスバーナ（４０）は、燃焼室（３
   ８）の円筒部分（３４）とほぼ同軸的な円筒の形をして
   おり、又、ガスバーナ（４０）の開口が、ガスバーナの
   円筒壁に配置され、その結果、可燃混合気は、ガスバー
   ナ（４０）の前面を取り囲む円筒状の炎の形に燃えるこ
   とができることを特徴とする特許請求の範囲第６項、第
   ７項、又は第８項のいずれか１項に記載の装置。 １０、ガスバーナ（４０）の開口が、０．５から１．５
   ７ミリメートルの範囲の直径を持ち、約１．７８ミリメ
   ートルの間隔で正方形の格子状に配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項、第７項、第８項、又
   は第９項のいずれか１項に記載の装置。 １１、排気導管が、更に、熱交換機（５８、６０）内で
   燃焼物が冷却することによりできた凝縮液を排水するた
   めの凝縮液トラップ（６２、６４、６６、７４）を有し
   、この凝縮液トラップ（６２、６４、６６、７４）が、
   螺旋区域の下端から下向きに延びる第１の導管（６２）
   と、第１の導管（６６）の下端から上向きに延びる第２
   の導管（６６）と、第１及び第２の導管（６４、６６）
   の接合部に隣接した位置から下向きに延びる排水導管（
   ７４）とで成り、この排水導管（７４）が、凝縮水を溜
   めるＵ字状のベントを備え、排水導管（７４）を通じて
   燃焼物が出てくるのを防いでいることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項、第７項、第８項、第９項、又は第１
   ０項のいずれか１項に記載の装置。 １２、液体供給配管（７０）を備え、この配管を通じて
   液体を液体室に供給することができ、そして、液体供給
   配管（７０）の一部が、液体室の外に位置した排気導管
   の一部と接触しており、その結果、排気導管（５８、６
   ０、６２、６４、６６、６８）に沿つて流れる燃焼物か
   ら液体供給配管（７０）内の液体に熱を伝達することが
   できることを特徴とする特許請求の範囲第６項、第７項
   、第８項、第９項、第１０項、又は第１１項のいずれか
   １項に記載の装置。 １３、加熱装置にして、 液体を収容することのできる液体室を内部に備えたハウ
   ジング（１２）と； 液体室内に配置され、内部に燃焼室（３８）を備えてい
   る中空になつた液体を通さない燃焼室部材（３２）と；
   燃焼室（３８）に連結された取り入れ口、及び、燃焼物
   が装置から出ていける出口を備えた排気導管（５８、６
   ０、６２、６４、６６、６８）とを有し、液体室内の排
   気導管の一部（５８、６０）が、燃焼室（３８）を出て
   ゆく燃焼物と液体室内の液体との間で熱交換を行なう第
   １の熱交換機として働くように構成されており； 更に、燃焼室（３８）内に配置したガスバーナ（４０）
   と；液体室の外側に配置され、加熱装置で加熱しようと
   する環境に熱を供給するように構成されており、液体入
   口と液体出口を備えている第２の熱交換機（８２）と； 液体室内に配置した入口、及び、第２の熱交換機（８２
   ）の液体入口に接続された出口を備え、液体室から第２
   の熱交換機（８２）に水を供給するように構成されてい
   る液体供給導管（７６）と； 第２の熱交換機（８２）の液体出口に接続された入口、
   及び、液体室に配置された出口を備え、第２の熱交換機
   （８２）から液体室に水を戻すように構成されている液
   体戻り導管（８８、７０）とを有し；液体戻り導管の区
   域（７０）が、液体室の外側に位置した排気導管の部分
   （６６）に隣り合つて配置されており、その結果、排気
   導管（５８、６０、６２、６４、６６、６８）に沿つて
   通る燃焼物が、液体戻り導管（８８、７０）を経て第２
   の熱交換機（８２）から液体室に戻る液体に対向して流
   れ、従つて、燃焼物から戻り液体への熱の伝達が生じる
   ことを特徴とする加熱装置。