JP2010007875A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 未燃焼ガスが排気中に排出されることを確実に防止する。
【解決手段】 複数のノズル１１Ａ、１１Ｂのうちいずれかのノズルから噴射されたガスが、このノズルと対向するガス導入口と異なるガス導入口側に流れることを防止するセパレータ１５を設ける。これにより、ガスの噴射が停止しているノズル１１Ａ、１１Ｂに対応するガス導入口からメインバーナに流れる気流が発生した場合であっても、いずれかのノズル１１Ａ、１１Ｂから噴射されたガスの一部が気流に巻き込まれることが、セパレータ１５によって防止されるので、未燃焼ガスが排気中に排出されることを確実に防止できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、送風機にて燃焼用の空気を供給する強制燃焼方式の燃焼装置に関するもので、特に、給湯器に適用して有効である。

燃焼装置では、バーナに連通するガス導入口に向けて燃焼用のガスをノズルから高速で噴射することにより、そのインジェクション効果（巻き込み作用）によって空気をガス導入口に吸引して混合気を生成し、この生成された混合気をバーナに供給している。そして、この巻き込み作用によってガスと共に吸引される空気を、通常、一次空気という。

しかし、給湯器用の燃焼装置等では、燃焼量が大きく、多量の空気を必要とするので、ノズルから噴射されるガスの巻き込み作用のみでは十分な空気を供給することができないおそれがある。

そこで、混合気を生成するための空気を、ノズルとガス導入口との間に形成された空間に送風機にて送風することにより、十分な空気を確実にバーナに供給し、不完全燃焼を確実に防止している（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載の発明では、複数のバーナを収納するケーシングにバーナの数に対応する数のガス導入口を設けるとともに、各ガス導入口と対向する位置にノズルを設け、ガスを噴射させるノズルの個数を変化させることにより、燃焼装置の燃焼量を制御可能としている。
特開平７−２６０１１３号公報

ところで、発明者等は、特許文献１に記載の燃焼装置と同様な構成の燃焼装置を用いて燃焼試験を行ったところ、排気中に、人体に影響を及ぼすことがない程度の極微量の未燃焼ガスが検出されたため、その原因を究明すべく、更に試験を行ったところ、以下に述べる原因により排気中に極微量の未燃焼ガスが含まれることを発見した。

すなわち、特許文献１に記載の燃焼装置では、ガスを噴射させるノズルの個数を低減して燃焼装置の燃焼量を低下させるため、ガスの噴射が停止しているノズルに対応するバーナは非燃焼状態となっている。

一方、ノズルとガス導入口との間に形成された空間には、不完全燃焼を確実に防止すべく、送風機により燃焼用の空気が強制的に送風されているので、送風された空気の一部は、ガスの噴射が停止しているノズルに対応するガス導入口からバーナに流れてしまう。

このため、ガス導入口からバーナに流れる空気の流れ（以下、この流れを気流という。）が発生すると、ノズルから噴射されたガスの一部が気流に巻き込まれるようにして、非燃焼状態のバーナのガス導入口に拡散してしまうため、極微量な未燃焼ガスがそのまま排気として排出されてしまう。

このように、本発明は上記発見に基づいて成されたもので、その目的は、未燃焼ガスが排気中に排出されることを確実に防止することである。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃焼用のガスと空気とを混合させ、その混合した混合気を燃焼させる複数のバーナ（７）と、バーナ（７）の炎口（７Ａ、７Ｂ）と連通する複数のガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）に向けてガスを噴射供給するとともに、ガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）と所定間隔を有して対向する位置にて開口した複数のノズル（１１Ａ、１１Ｂ）と、ノズル（１１Ａ、１１Ｂ）とガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）との間に形成された空間（１３）に向けて、混合気を生成するための空気を送風する送風機（５）と、空間（１３）内に設けられ、複数のノズル（１１Ａ、１１Ｂ）のうちいずれかのノズルから噴射されたガスが、このノズルと対向するガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）と異なるガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）側に流れることを防止する仕切り板（１５）とを備えることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の発明では、ガスの噴射が停止しているノズル（１１Ａ、１１Ｂ）に対応するガス導入口（７Ｃ、７Ｄ）からバーナ（７）に流れる空気の流れ（気流）が発生した場合であっても、いずれかのノズル（１１Ａ、１１Ｂ）から噴射されたガスの一部が気流に巻き込まれることが、仕切り板（１５）によって防止されるので、未燃焼ガスが排気中に排出されることを確実に防止できる。

なお、請求項１に記載の発明では、請求項２に記載の発明のごとく、複数のノズル（１１Ａ、１１Ｂ）が形成されたノズル台（１１）の内部空間を複数の空間に区画するとともに、複数のノズル（１１Ａ、１１Ｂ）にガスを分配供給する複数の分配供給路（１１Ｃ）を形成する区画壁（１１Ｄ）を備え、さらに、仕切り板（１５）を、区画壁（１１Ｄ）に対応する部位に設けることが望ましい。

また、請求項３に記載の発明では、仕切り板（１５）は、バーナ（７）から噴出される火炎の噴出方向と略平行な方向に延びる壁状の部材であることを特徴とする。
これにより、請求項３に記載の発明では、送風機（５）により空間（１３）に向けて送風された空気を、仕切り板（１５）によりバーナ（７）から噴出される火炎の噴出方向と略平行な方向に整流することができるので、火炎を安定させることができ、燃焼性を良好な状態とすることができる。

請求項４に記載の発明では、送風機（５）により空間（１３）に向けて送風された空気をバーナ（７）から噴出される火炎の噴出方向と略平行な方向に整流する整流板（１７）を備えることを特徴とするので、火炎を安定させることができ、燃焼性を良好な状態とすることができる。

なお、請求項５に記載の発明では、仕切り板（１５）は、ノズル台（１１）に一体化されていることを特徴とするものである。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段に限定されるものではない。

本実施形態は、本発明に係る燃焼装置をガス給湯器に適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
１．図面の説明
図１はバーナユニット３及び送風機５等の正面図であり、図２は図１の右側面図であり、図３はバーナユニット３の上面図であり、図４（ａ）はメインバーナ７の上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図５（ａ）はメインバーナ７の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の左側面図である。

また、図６は図１において、ノズル台１１を取り外した状態を示す図であり、図７はノズル台１１を図２の後側から見た正面図であり、図８（ａ）は図７の背面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

２．給湯器の概要（図１及び図２参照）
本実施形態に係る給湯器１は、送風機にて燃焼用の一次空気及び二次空気を供給する強制燃焼方式の燃焼装置である。

具体的には、図１に示すように、ガスを燃焼させることにより給湯用の水（以下、給湯水という。）を加熱するバーナユニット３、バーナユニット３に一次空気及び二次空気を送風する送風機５、バーナユニット３にて発生する高温の燃焼ガスと給湯水とを熱交換する熱交換器（図示せず。）、並びにバーナユニット３及び送風機５等を収納する筐体カバー（図示せず。）等から構成されている。

なお、送風機５は、遠心ファン（ＪＩＳ Ｂ ０１３２ 番号１００４等参照）にて構成されたものであり、この送風機５は、図２に示すように、水平方向（本実施形態では、後面）側から空気を吸引して送風機５の上方側に配設されたバーナユニット３に空気を送風する。

３．バーナユニット
バーナユニット３は、図２に示すように、燃焼用のガスと空気とが混合した混合気を燃焼させる複数のメインバーナ７、これらのメインバーナ７を収納するバーナ台９（図３参照）、各メインバーナ７にガスを噴射供給する複数の第１、２ノズル１１Ａ、１１Ｂが設けられたノズル台１１、及びメインバーナ７の燃焼状態を監視するためのセンサーバーナ（図示せず。）等から構成されている。

因みに、図３では、メインバーナ７が６本のみ描かれているが、実際には、複数のメインバーナ７が紙面左右方向に緻密に並んで配設されている。
また、バーナ台９のうちメインバーナ７の下方側には、送風機５から送風されてきた空気を、後述する第１炎口７Ａ、第２炎口７Ｂから噴出される混合気と同一方向（本実施形態では、上方）に噴出する噴出孔９Ａが多数設けられている。そして、噴出孔９Ａを通じてバーナ台９内に噴出された空気は、二次空気としてメインバーナ７から生じる火炎に供給される。

なお、噴出孔９Ａに空気を導く空気導入口９Ｂ（図６参照）は、メインバーナ７の下端より下方側に設けられているとともに、本実施形態では、後述するガス導入口７Ｃ、８７Ｄと同一方向（前面側）に向けて開口している。

３．１．メインバーナ
メインバーナ７は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、混合気を上方側に向けて噴出させるべく上方に向けて開口した第１炎口７Ａ、第２炎口７Ｂを上端部に有しており、本実施形態では、排気中の窒素酸化物を低減すべく、量論空燃比より燃料の希薄な混合気（淡ガス）が第１炎口７Ａから噴出され、量論空燃比より燃料の濃い混合気（濃ガス）が第１炎口７Ａを囲むように形成された第２炎口７Ｂから噴出され、火炎が形成される。

また、メインバーナ７の下方側には、図５に示すように、第１炎口７Ａと連通する第１ガス導入口７Ｃ、及び第２炎口７Ｂと連通する第２ガス導入口７Ｄが設けられており、これらのガス導入口７Ｃ、８７Ｄは、図６に示すように、水平方向（本実施形態では、前面側）に向けて開口している。

因みに、本実施形態に係るメインバーナ７は、所定形状にプレス成形された薄板状の部材を積層することにより、第１、２炎口７Ａ、７Ｂ、第１、２ガス導入口７Ｃ、８７Ｄ及び第１、２炎口７Ａ、７Ｂと第１、２ガス導入口７Ｃ、８７Ｄとを連通させる通路が構成されている。

３．２．ノズル台
ノズル台１１は、図２に示すように、ガスを第１、２ガス導入口７Ｃ、７Ｄ（以下、これらを総称するときは、ガス導入口７Ｃ等という。）に向けて噴射供給する複数の第１、２ノズル１１Ａ、１１Ｂ（以下、これらを総称するときは、ノズル１１Ａ等という。）が設けられたもので、各ノズル１１Ａ等は、各ガス導入口７Ｃ等と所定の間隔を有して対向する位置に設けられている。

なお、第１ノズル１１Ａは、第１ガス導入口７Ｃに向けてガスを噴射するものであり、第２ノズル１１Ｂは、第２ガス導入口７Ｄに向けてガスを噴射するものであり、これらのノズル１１Ａ等は、図７に示すように、ノズル台１１の長手方向に沿って直列に設けられている。

そして、ノズル台１１には、複数のノズル１１Ａ等のうちいずれかのノズル（例えば、図７のノズル１１Ａａ、ノズル１１Ｂａ）から噴射されたガスが、このノズル１１Ａａ、ノズル１１Ｂａと対向するガス導入口７Ｃ等と異なるガス導入口７Ｃ等（例えば、図７のノズル１１Ａｂ、ノズル１１Ｂｂと対向するガス導入口７Ｃ等）側に流れることを防止するセパレータ１５が設けられている。

すなわち、ノズル１１Ａ等は、各ガス導入口７Ｃ等と所定の間隔を有して対向する位置に設けられているので、ガス導入口７Ｃ等とノズル１１Ａ等との間には、送風機５と連通する空間１３（図２参照）が形成されている。

そして、この空間１３は、メインバーナ７から噴出される混合気の噴出方向（本実施形態では、上下方向）と略平行な方向に延びる壁状のセパレータ１５により、送風機５と連通した複数の空間１３Ａ〜１３Ｃに仕切られている。

また、本実施形態では、給湯器１の燃焼量を調整するに当たり、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、区画壁１１Ｄによってノズル台１１の内部空間を３つの空間に区画することにより、各ノズル１１Ａ等にガスを分配供給する３つの分配供給路１１Ｃを形成するとともに、各セパレータ１５を、ノズル台１１の内部空間を区画する区画壁１１Ｄに対応する部位に設けている。そして、ガスを供給すべき分配供給路１１Ｃを選択するとともに、その際に供給すべきガス量を制御することにより、給湯器１の燃焼量が調整される。

また、ノズル台１１の開口部は、図８（ｂ）に示すように、蓋１１Ｅにより閉塞されており、この蓋１１Ｅのうち各分配供給路１１Ｃに対応する部位には、図８（ａ）に示すように、ガスを供給するためのガス供給口１１Ｆが設けられている。なお、蓋１１Ｅは、ビス１１Ｇ等の機械的締結手段によりノズル台１１に固定されている。

そして、本実施形態に係るノズル台１１は、ダイカスト製法等の鋳造にて一体成形された金属製であり、セパレータ１５は、ノズル台１１と共に一体成形されてノズル台１１に一体化されている。

４．本実施形態に係る給湯器の特徴
ノズル１１Ａ等とガス導入口７Ｃ等との間に形成された空間１３には、不完全燃焼を確実に防止すべく、十分な量の燃焼用の空気が送風機５により送風されているので、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、送風された空気の一部は、ガスの噴射が停止しているノズルに対応するガス導入口からバーナに流れてしまう。

このため、ガス導入口７Ｃ等から第１、２炎口７Ａ、７Ｂに流れる空気の流れ（以下、気流という。）が発生すると、ノズル１１Ａ等から噴射されたガスの一部が気流に巻き込まれるようにして、非燃焼状態の第１、２炎口７Ａ、７Ｂに到達して、非燃焼状態のメインバーナ７から拡散してしまうため、極微量な未燃焼ガスが排気中に含まれてしまう。

これに対して、本実施形態では、いずれかのノズル（例えば図７に示すノズル１１Ａａ、ノズル１１Ｂａ）から噴射されたガスが、このノズル１１Ａａ、ノズル１１Ｂａと対向するガス導入口７Ｃ等と異なるガス導入口７Ｃ等（例えば図７に示すノズル１１Ａｂ、ノズル１１Ｂｂと対向するガス導入口７Ｃ等）側に流れることを防止するセパレータ１５が空間１３内に設けられている。

このため、本実施形態では、ガスの噴射が停止しているノズル１１Ａ等に対応するガス導入口７Ｃ等からメインバーナ７に流れる空気の流れ（気流）が発生した場合であっても、いずれかのノズル１１Ａ等から噴射されたガスの一部が気流に巻き込まれることが、セパレータ１５によって防止されるので、未燃焼ガスが排気中に排出されることを確実に防止できる。

また、本実施形態では、セパレータ１５は、メインバーナ７から噴出される混合気の噴出方向と略平行な方向に延びる壁状の部材であるので、送風機５により空間１３に送風された空気を、セパレータ１５によりメインバーナ７から噴出される混合気の噴出方向と略平行な方向に整流することもできる。したがって、火炎を安定させることができるので、燃焼性を良好な状態とすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、図９に示すように、送風機５により空間１３に送風された空気を整流することを主たる目的とした整流板１７を新たに空間１３に設けたものである。なお、本実施形態では、一体成形にてノズル台１１に整流板１７を一体化している。

すなわち、整流板１７もセパレータ１５と同様に、メインバーナ７から噴出される混合気の噴出方向と略平行な方向に延びる壁状の部材に構成されたもので、これにより、本実施形態では、火炎をより一層安定させることができるので、燃焼性を良好な状態とすることができる。

（その他の実施形態）
上述の施形態では、各セパレータ１５は、分割された３つの分配供給路１１Ｃの区画壁１１Ｄに対応する部位に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば全てのノズル１１Ａ等間に設ける、又はセパレータ１５を１つのみ設けるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、セパレータ１５や整流板１７がノズル台１１に一体成形されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばバーナ台９にセパレータ１５や整流板１７を設けてもよい。

また、上述の実施形態では、いわゆる濃淡バーナをメインバーナ７として採用した燃焼装置であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、通常のバーナを用いた燃焼装置であってもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係る燃焼装置を給湯器に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るバーナユニット３及び送風機５等の正面図である。 図１の右側面図である。 本発明の実施形態に係るバーナユニット３の上面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るメインバーナ７の上面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るメインバーナ７の正面図であり、（ｂ）は図５（ａ）の左側面図である。 図１において、ノズル台１１を取り外した状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るノズル台１１を図２の後側から見た正面図である。 （ａ）は図７の背面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係るノズル台１１を図２の後側から見た正面図である。

符号の説明

１…給湯器、３…バーナユニット、５…送風機、７…メインバーナ、
７Ａ…第１炎口、７Ｂ…第２炎口、７Ｃ…第１ガス導入口、７Ｄ…第２ガス導入口、
９…バーナ台、９Ａ…噴出孔、９Ｂ…空気導入口、１１…ノズル台、
１１Ａ…第１ノズル、１１Ｂ…第２ノズル、１１Ｃ…分配供給路、
１１Ｄ…区画壁、１１Ｅ…蓋、１１Ｆ…ガス供給口、１１Ｇ…ビス、１３…空間、
１５…セパレータ、１７…整流板。

Claims (5)

1. 燃焼用のガスと空気とを混合させ、その混合した混合気を燃焼させる複数のバーナと、
   前記バーナの炎口と連通する複数のガス導入口に向けてガスを噴射供給するとともに、前記ガス導入口と所定間隔を有して対向する位置にて開口した複数のノズルと、
   前記ノズルと前記ガス導入口との間に形成された空間に向けて、前記混合気を生成するための空気を送風する送風機と、
   前記空間内に設けられ、前記複数のノズルのうちいずれかのノズルから噴射されたガスが、このノズルと対向する前記ガス導入口と異なるガス導入口側に流れることを防止する仕切り板と
   を備えることを特徴とする燃焼装置。
2. 前記複数のノズルが形成されたノズル台の内部空間を複数の空間に区画するとともに、前記複数のノズルにガスを分配供給する複数の分配供給路を形成する区画壁を備えており、
   さらに、前記仕切り板は、前記区画壁に対応する部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記仕切り板は、前記バーナから噴出される火炎の噴出方向と略平行な方向に延びる壁状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
4. 前記送風機により前記空間に向けて送風された空気を前記バーナから噴出される火炎の噴出方向と略平行な方向に整流する整流板を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃焼装置。
5. 前記仕切り板は、前記ノズル台に一体化されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃焼装置。

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