JP2005326033A - 屋外設置型燃焼器 - Google Patents

Abstract

【課題】逆風時における排気ガスの給気側への混入を防止することを目的とする。
【解決手段】本実施例の給湯器１によれば、排気通路内に円錐状の逆風防止板１９を設けることによって排気筒１５内における排気通路面積Ｓ１より排気口面積Ｓ０を小さくしているため、排気ガスの流速（噴出速度）が増し、排気ガスを遠くまで放出拡散できる。この結果、逆風時に排気ガスが給気口１６に混入することを防止でき、燃焼性能を良好に維持できる。しかも、排気口１７に逆風防止板１９を備えているため、排気口１７に風が直接吹き込むことを防止できる。従って、強風時においても円滑に排気を行うことができ、燃焼性能を良好に維持できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、器具本体ケーシングに燃焼用空気を取り込む給気口と、発生した排気ガスを排気する排気筒とが設けられている屋外設置型燃焼器に関する。

例えば、給湯器等の燃焼器は、壁等に取付可能な箱状の器具本体ケーシング内に、加熱手段としてのバーナを備えた燃焼室と熱交換器とを有する内胴を収容し、器具本体ケーシングの正面にバーナの燃焼用空気を取り込む給気口を形成するとともに、燃焼室から発生する燃焼ガスを器具本体ケーシング外部へ排気する排気筒を開口させている。ここで、給気口と排気筒との位置が離れすぎると、風が当たる方向や強さの違いによって給気と排気とのバランスが崩れ、失火や火移り不良等の不具合が発生するおそれがある。

そこで、給気口と排気筒とを同じ高さや同軸上に形成したり、特許文献１に示すように、給湯器本体を覆うカバーに、給湯器本体へ燃焼用空気を導入する通気口を設け、その通気口に、給湯器本体に設けた排出ノズルを突出させる構造を採用したりすることで、風を受ける圧力を給気側と排気側とで同一にして、給気量の安定化を図る技術も知られている。
登録実用新案第２５０１１０７号公報

しかしながら、給排気部に向かって強い風が吹くと（逆風という）、排気筒から排出された排気ガスが給気口へ回り込んでしまい、燃焼が悪化するおそれは完全には解消されない。特に、地上２０階以上の超高層ビルのベランダの壁面に燃焼器を取り付けた場合には、この排気ガスの回り込みが大きな問題となっている。
本発明の燃焼器は上記課題を解決し、逆風時における排気ガスの給気側への混入を防止することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の請求項１記載の屋外設置型燃焼器は、
燃焼用空気を取り込むための給気口と、燃焼により発生した排気ガスを排気する排気筒とを器具本体ケーシングに設けた屋外設置型燃焼器において、
上記排気筒を、断面円形にして上記器具本体ケーシングを貫通させて突出させ、上記器具本体ケーシングにおける上記排気筒の貫通孔を、上記排気筒と同心で且つ上記排気筒より大径の円形として、上記排気筒の周囲に形成される環状の開口を上記給気口とするとともに、
上記排気筒の先端部を外側に向けて広がる円錐状に拡管し該先端部内に上記排気筒と同軸上に外側に向かって広がる円錐状の逆風防止板を設けて、上記排気筒との間にリング状の排気通路を形成し、且つ該リング状排気通路の排気通路断面積が下流端となる排気口にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるように構成されていることを要旨とする。

また、本発明の請求項２記載の屋外設置型燃焼器は、上記請求項１記載の屋外設置型燃焼器において、
上記排気筒の先端拡管部と上記逆風防止板との間に、排気ガスの流れを整流する整流ガイド手段を設けることにより、上記リング状排気通路の排気通路断面積を下流端にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるように構成したことを要旨とする。

また、本発明の請求項３記載の屋外設置型燃焼器は、上記請求項２記載の屋外設置型燃焼器において、
上記整流ガイド手段の排気通路に沿った長さは、上記排気口からの排気ガスの流速が最も速くなる長さとしたことを要旨とする。

上記構成を有する本発明の請求項１記載の屋外設置型燃焼器は、断面円形の排気筒の周囲にリング状の給気口を形成したことで、排気口と給気口とには等しい風圧がかかり、同じ条件で風を受けるようになるため、給排気のバランスが好適に維持されて耐風性能が向上する。
さらに、排気筒の先端部内に外側に向かって広がる円錐状の逆風防止板を設けることによって、排気筒内におけるリング状排気通路の排気通路断面積が下流端にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるため、排気口における排気ガスの流速が増し、排気ガスを遠くまで放出拡散できる。この結果、逆風時に排気ガスが給気口に混入することを防止でき、燃焼性能を良好に維持できる。しかも、ラッパ状に広がる排気通路内に円錐状の逆風防止板を先広がり状に備えているため、排気ガスを逆風防止板に沿ってスムーズに流すことができ排気ガスを一層遠くまで放出拡散可能となる。

また、本発明の請求項２記載の屋外設置用燃焼器は、排気筒の先端拡管部と逆風防止板との間の排気通路に設けた整流ガイド手段が排気ガスの流れを乱流から層流へと整流するため、排気ガスをより一層遠くまで放出拡散することができる。しかも、この整流ガイド手段を利用してリング状排気通路の排気通路断面積を調節するため、特別な排気通路面積調整手段を別に設ける必要がなく、安価に実施できる。

また、本発明の請求項３記載の屋外設置用燃焼器は、整流ガイド手段の性能は、その抵抗係数により最も圧力損失の少ない長さが存在するため、排気ガスの流速が最も速くなるようにその長さが設計される。この結果、より一層遠くまで排気ガスを放出拡散できるようになる。

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の屋外設置型燃焼器の好適な実施例について説明する。

本発明の実施例１としての屋外設置型の給湯器１は、図１、図２に示すように、ケーシング２（本発明の器具本体ケーシングに相当する）内に、内部に燃焼室３が形成されその外周面に給水管４が螺旋状に巻回された内胴５が設けられる。内胴５の上部に備えられた熱交換器６の吸熱管７に給水管４が接続され、内胴５の下方に設置されたバーナ８で熱交換器６を加熱することにより、熱交換器６の吸熱管７を通過する水を加熱して、吸熱管７の出口側に接続した図示しない出湯管から出湯可能としている。燃焼室３の下部には給気室９が形成され、その給気室９内にファン１０が備えられる。また、器具内には、給湯器１の運転を制御するコントローラ１１が設けられる。
これらの給湯機能部は、前面のみを開放して壁面等に取り付けられる深底箱状のバックカバー１２と、そのバックカバー１２の前面に取り付けられる浅底箱状のフロントカバー１３とからなるケーシング２によって保護されている。

熱交換器６の上部には排気室１４が連設され、その前面には、フロントカバー１３の正面を直交状に貫通して前方へ突出する断面円形の排気筒１５が連結されている。フロントカバー１３における排気筒１５の貫通孔は、排気筒１５より大径で排気筒１５と同心の円形に形成されて、排気筒１５の周囲にリング状の給気口１６が開口するようになっている。すなわち、排気筒１５と給気口１６とは同軸上に形成される。排気筒１５の先端開口が排気口１７となる。従って、排気口１７は、給気口１６よりも前方に形成される。
また、給気口１６よりも前方に突出した部分の排気筒１５は、外側に向かって広がった円錐状に拡管される。

ここで、給排気部の構造について、図３、図４を用いて詳述する。尚、図４は、図３中のＡ矢視図である。
排気筒１５の先端の拡管部１８内には、排気口１７の中心を中心とする位置に平板を丸めて円錐状に形成した逆風防止板１９が排気筒１５と同様に先端側が外側に向かって広がるように設けられる。従って、排気口１７は、排気筒１５の先端と逆風防止板１９との間のリング状の開口部となる。また、逆風防止板１９は、図示しない支え脚によって３箇所で排気筒１５の内側に取り付けられる。
逆風防止板１９のテーパー面の角度Ｘは、排気筒１５の先端の傾斜角度Ｙよりも大きく形成する。この角度の関係は、排気口１７における排気通路面積Ｓ０が排気筒１５内における排気通路面積Ｓ１よりも小さくなる関係とする。つまり、逆風防止板１９と排気筒１５との間の排気通路は、先端にいくにつれ狭くなる。

一方、フロントカバー１３の背面には、所定間隔をおいてフロントカバー１３と平行となる内カバー２０が、左右方向ではフロントカバー１３の幅一杯で、上下方向ではフロントカバー１３の上端から下端付近まで設けられて、給気口１６の後方空間を器具内部と仕切っている。また、フロントカバー１３の下方で内カバー２０の後方には、内カバー２０と所定間隔をおいて平行となる雨カバー２１が、同じく左右がフロントカバー１３の幅一杯で、上端はフロントカバー１３の略中間位置となるように設けられている。この雨カバー２１は、給気口１６から入り込んだ雨水の器具内への侵入を阻止するもので、フロントカバー１３の底面には、雨カバー２１で阻止された雨水を排水する逃がし孔２２が複数個左右方向に並設されている。

また、内カバー２０の後方側で排気筒１５の根元部分には、シール用のパッキン２３が外装される一方、内カバー２０の前方側で排気筒１５の根元部分には、内径が排気筒１５の外径と一致するとともに、外径が給気口１６の径と一致して、排気筒１５の外周から離れるにしたがって凹曲面状に後退するリング状のガイド体２４が外装されている。

上述した給湯器１によれば、出湯管に接続された屋内の給湯栓が開栓され、器具内に通水されると、コントローラ１１がバーナ８に点火して熱交換器６での加熱を開始させるとともに、ファン１０を回転させる。すると、実線矢印で示すように、燃焼用空気が給気口１６から吸引されてフロントカバー１３と内カバー２０との間に入って下降し、内カバー２０の下方で折り返して上昇した後、内カバー２０と雨カバー２１との間を通過して器具内に入り、給気室９を通ってバーナ８側に供給される。そして、熱交換器６を通過した燃焼ガスは、点線矢印で示すように、排気室１４から排気筒１５を通って前方へ排気されることになる。

ここで、排気筒１５を断面円形として、給気口１６を、排気筒１５の周囲に形成されるリング状の開口とすることで、排気口１７と給気口１６とには等しい風圧がかかり、同じ条件で風を受けるようになるとともに、両者の開口面積も略同一に設定可能となる。よって、給排気のバランスが好適に維持されて耐風性能が向上し、使用能力が小さい場合でも、排気が抑えられてバーナ８が失火したり、給気過多で火移り不良が生じたりする等の不具合が改善される。また、燃焼用空気が内胴５の周囲を通過してからバーナ８へ供給されるため、器具の放熱量が削減されて熱効率のアップにもつながる。

さらに、排気ガスは、排気筒１５を通り排気筒１５の先端拡管部１８と逆風防止板１９との間の排気通路を通って、排気筒１５の先端のリング状の開口部である排気口１７から排出されるわけであるが、排気通路内に円錐状の逆風防止板１９を排気通路の出口側（先端側）が外側に向かって広がるように配置することによって、排気筒１５内における排気通路面積Ｓ１より排気口面積Ｓ０を小さくしているため、排気ガスの流速（噴出速度）が増し、排気ガスを遠くまで放出拡散できる。この結果、逆風時に排気ガスが給気口１６に混入することを防止でき、燃焼性能を良好に維持できる。しかも、ラッパ状に広がる排気通路内に円錐状の逆風防止板１９を拡開部を先端に向けて配置しているため、排気ガスを逆風防止板１９に沿ってスムーズに流すことができ、排気ガスをより一層遠くまで放出拡散することが可能となる。
また、逆風防止板１９により、排気口１７に風が直接吹き込むことを防止できる。このため、強風時においても円滑に排気を行うことができ、燃焼性能を良好に維持できる。
また、燃焼用空気が給気口１６から吸引される際、ガイド体２４によって燃焼用空気が抵抗なく器具内に導かれることで、給気圧損が減少するという効果が得られる。
従って、風速３０ｍ／ｓの強風時においても良好な燃焼性能が要求される超高層ビル（地上２０階以上）の屋外（ベランダ）設置型燃焼器として最適である。

一方、このような給湯器は、ベランダの外壁等に露出状態で取り付けられる標準型の他、集合住宅用等として扉付のパイプシャフト内に収納される扉内設置型があるが、この扉には通常排気筒の貫通用に円形の透明孔が形成されているため、上記形態のように排気筒が断面円形であると、標準型と扉内設置型とに関係なくいずれにおいても同一器具で使用できる。よって、部品が共通化して製造コストや管理の手間が低減するというメリットも得られる。

次に、実施例２の給湯器２０１について図５を用いて説明する。尚、実施例１と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
実施例２の給湯器２０１では、逆風防止板２１９の先端のテーパー面の角度Ｘ’を緩やかにし、排気筒１５の先端の傾斜角度Ｙと同じ角度にして排気通路の幅（排気筒１５と逆風防止板２１９との離隔）が変化しない整流部２２７を形成する。整流部２２７では、排気通路の幅が一定であり排気ガスの流れが乱流から層流へと整流されるため、より一層遠くまで放出拡散できる。
また、この整流部２２７の長さＬが長すぎると圧力損失が大きくなりすぎて排気ガスの流速が遅くなってしまうし、逆に、短すぎても出口側（排気口１７）に渦流が生じ整流効果が得られず流速は遅くなってしまう。つまり、排気ガスの流速は、整流部２２７の長さＬが長くなるにつれて遅くなり短くなるほど速くなるが、ある長さよりも短くなると今度は逆に遅くなってしまう。すなわち、排気ガスの流速は、整流部２２７の長さＬに対して極大値をもつ性質を示す（但し、このような流速の極大値やその際の整流部２２７の長さは、排気口面積Ｓ０によって変化する。）。従って、流速が極大となる（最も速くなる）整流部２２７の長さを実験により求めれば、排気ガスをさらに遠くまで放出拡散できる。

次に、実施例３の給湯器３０１について図６、図７を用いて説明する。図７は、図６中のＡ矢視図である。尚、実施例１と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
実施例３の給湯器３０１では、逆風防止板３１９のテーパー面の角度Ｘと排気筒１５の先端の傾斜角度Ｙとを同じ角度に形成する。そして、排気筒１５の先端拡管部１８と逆風防止板３１９との間に平板を断面が略Ｖ字状のリング状に形成されたガイドスペーサー３２８をその拡開部を外側に向けて設ける。このガイドスペーサー３２８によって排気通路は、２つのリング状の通路に分割され、それぞれの通路はいずれも先細り形状となる。
この結果、排気口１７における排気通路面積Ｓ０が排気筒１５内における排気通路面積Ｓ１よりも小さくなり、排気ガスの流速が増して遠くまで放出拡散できる。さらに、このガイドスペーサー３２８によって排気ガスが導かれその流れが整流されるため、より遠くまで放出拡散できる。
また、ガイドスペーサー３２８の長さＬにも、実施例２の場合と同様に、排気ガスの流速が極大となる（最も速くなる）長さが存在するので、その長さを実験により求めれば、排気ガスをさらに遠くまで放出拡散できる。
このように、ガイドスペーサー３２８は、排気ガスの流れを整流する役割と、排気通路面積を調整する役割とをあわせもつため、それぞれの役割のための部材を別個に設ける必要がなく安価に実施できる。

次に、実施例４の給湯器４０１について図８、図９、図１０を用いて説明する。尚、図９は、図８中のＡ矢視図であり、図１０は、逆風防止板４１９の外観図である。実施例１と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
実施例４の給湯器４０１では、逆風防止板４１９は、平板を丸めて円錐状に形成した中央部４２９と平板を波型状に形成した整流ガイド４３０とからなる。中央部４２９は、排気筒１５の先端拡管部１８内に先端側が外側に向かって広がるように配置される。整流ガイド４３０は、中央部４２９のまわりに全周にわたって等間隔に８つ取り付けられて排気通路を８つに分割する。この逆風防止板４１９によって、排気口１７における排気通路面積Ｓ０が排気筒１５内における排気通路面積Ｓ１よりも小さくされ、排気ガスの流速が増して遠くまで放出拡散できる。
さらに、整流ガイド４３０によって排気通路が区画されて排気ガスの流れが整流されるため、より一層遠くまで放出拡散できる。また、整流ガイド４３０の長さＬにも、実施例２の場合と同様に、排気ガスの流速が極大となる（最も速くなる）長さが存在するので、その長さを実験により求めれば、排気ガスをさらに遠くまで放出拡散できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本発明は、バーナや熱交換器等の各構成部を一つずつ備えた給湯器に限らず、風呂の追い焚きや床暖房用としてさらに別個のバーナや熱交換器等の加熱機能部を併設した燃焼器にも適用できる。
また、各実施例の給湯器は、風速３０ｍ／ｓにおいて所定の燃焼性能が要求される地上２０階以上の超高層ビル屋外設置用の燃焼器として使用されるが、超高層ビルでなくてももちろん使用できるものである。
また、各実施例での給湯器は、排気筒内における排気通路面積Ｓ１より排気口面積Ｓ０を小さくしているが、同等の大きさであってもよい。つまり、排気筒の先端拡管部と逆流防止板との間のリング状の排気通路の通路断面積が下流端（出口側）にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるように構成すればよい。

ファンを用いて強制的に給排気を行うガス器具等に適用可能である。

実施例１としての給湯器の断面図である。 実施例１としての給湯器の正面図である。 実施例１としての給排気部の断面図である。 実施例１としての給排気部の正面図である。 実施例２としての給排気部の断面図である。 実施例３としての給排気部の断面図である。 実施例３としての給排気部の正面図である。 実施例４としての給排気部の断面図である。 実施例４としての給排気部の正面図である。 実施例４としての逆風防止板の斜視図である。

符号の説明

１、２０１、３０１、４０１ 給湯器
２ ケーシング
１５ 排気筒
１６ 給気口
１７ 排気口
１８ 先端拡管部
１９、２１９、３１９、４１９ 逆風防止板
２２７ 整流部
３２８ ガイドスペーサー
４２９ 中央部
４３０ 整流ガイド

Claims (3)

1. 燃焼用空気を取り込むための給気口と、燃焼により発生した排気ガスを排気する排気筒とを器具本体ケーシングに設けた屋外設置型燃焼器において、
   上記排気筒を、断面円形にして上記器具本体ケーシングを貫通させて突出させ、上記器具本体ケーシングにおける上記排気筒の貫通孔を、上記排気筒と同心で且つ上記排気筒より大径の円形として、上記排気筒の周囲に形成される環状の開口を上記給気口とするとともに、
   上記排気筒の先端部を外側に向けて広がる円錐状に拡管し該先端部内に上記排気筒と同軸上に外側に向かって広がる円錐状の逆風防止板を設けて、上記排気筒との間にリング状の排気通路を形成し、且つ該リング状排気通路の排気通路断面積が下流端となる排気口にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるように構成されていることを特徴とする屋外設置型燃焼器。
2. 上記排気筒の先端拡管部と上記逆風防止板との間に、排気ガスの流れを整流する整流ガイド手段を設けることにより、上記リング状排気通路の排気通路断面積を下流端にいくにしたがって小さく、もしくは同等となるように構成したことを特徴とする請求項１記載の屋外設置型燃焼器。
3. 上記整流ガイド手段の排気通路に沿った長さは、上記排気口からの排気ガスの流速が最も速くなる長さとしたことを特徴とする請求項２記載の屋外設置型燃焼器。

Images