JP2022098738A - 燃焼装置及び温水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低背化が可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】燃焼装置は、チャンバと、バーナと、ファンケースと、ファンとを備えている。チャンバは、上壁を有している。上壁には、第１方向に沿って上壁を貫通し、かつチャンバの内部空間と連通している流入口が形成されている。バーナは、第１方向において上壁と間隔を空けて対向配置されるようにチャンバに取り付けられている。ファンケースには、第１方向に沿ってファンケースを貫通し、かつ、ファンケースの内部空間に連通している吐出口及び吸気口が形成されている。吐出口は、流入口に接続されている。ファンは、ファンケースの内部空間に配置されている。ファンの回転軸は、第１方向に沿っている。【選択図】図３

Description

本発明は、燃焼装置及び温水装置に関する。

特許文献１（特許第６５７１４４５号公報）には、燃焼装置が記載されている。特許文献１に記載の燃焼装置は、燃焼室と、吸気ファン筐体部と、吸気ファンと、ファンモータとを有している。吸気ファンは、吸気ファン筐体部の内部に配置されている。燃焼室の上壁には、流入口が形成されている。ファンモータが吸気ファンを水平方向に沿う回転軸回りに回転させることにより、混合ガスが、吸気ファン筐体部の内部に吸い込まれるとともに、吸気ファン筐体部に形成されている混合ガス流路及び上壁に形成されている流入口を通って燃焼室の内部に供給される。

特許文献２（特許第６５３４３３７号公報）には、燃焼装置が記載されている。特許文献２に記載の燃焼装置は、バーナボディ本体と、平面バーナと、ファンケースと、ファンと、モータとを有している。平面バーナは、バーナボディ本体の内部空間を閉塞するように、バーナボディ本体と上下方向において対向配置されている。バーナボディ本体には、水平方向に沿って開口している流入口が形成されている。

ファンケースの内部には、ファンが配置されている。ファンケースには、水平方向に沿って開口している吐出口が形成されている。ファンケースは、吐出口において、バーナボディ本体の流入口に接続されている。ファンが回転することにより、ファンケースの内部に吸い込まれた混合ガスが、吐出口及び流入口を介して、バーナボディ本体の内部空間に供給される。

特許第６５７１４４５号公報 特許第６５３４３３７号公報

特許文献１に記載の燃焼装置では、吸気ファンの回転軸が水平方向に沿っているため、吸気ファン筐体部の上下方向における寸法が大きくなる。特許文献２に記載の燃焼装置では、流入口が水平方向に沿って開口しているため、バーナボディ本体の上下方向における寸法が大きくなる。すなわち、特許文献１に記載の燃焼装置及び特許文献２に記載の燃焼装置では、低背化が困難である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、低背化が可能な燃焼装置及び温水装置を提供するものである。

本発明の燃焼装置は、チャンバと、バーナと、ファンケースと、ファンとを備える。チャンバは、上壁を有している。上壁には、第１方向に沿って上壁を貫通し、かつ、チャンバの内部空間と連通している流入口が形成されている。バーナは、第１方向において上壁と間隔を空けて対向配置されるようにチャンバに取り付けられている。ファンケースには、第１方向に沿ってファンケースを貫通し、かつ、ファンケースの内部空間に連通している吐出口が形成されている。吐出口は、流入口に接続されている。ファンは、ファンケースの内部空間に配置されている。ファンの回転軸は、第１方向に沿っている。

上記の燃焼装置では、ファンケースが、平面視においてチャンバと部分的に重なっている底壁を有していてもよい。チャンバと重なっている底壁の部分には、吐出口が形成されていてもよい。上記の燃焼装置では、チャンバと重なっていない底壁の部分には、第１方向に沿って底壁を貫通し、かつ、ファンケースの内部空間に連通している吸入口が形成されていてもよい。

上記の燃焼装置では、チャンバが、流入口を取り囲み、かつ第１方向に沿って突出している円筒状の第１周壁をさらに有していてもよい。ファンケースは、吐出口を取り囲み、かつ第１方向に沿って突出している円筒状の第２周壁をさらに有していてもよい。吐出口は、第２周壁を第１周壁の内部に挿入することにより、流入口に接続されていてもよい。第１周壁の内周面と第２周壁の外周面との間には、シール部材が配置されていてもよい。

上記の燃焼装置では、流入口は平面視におけるチャンバの中央に位置していてもよい。上記の燃焼装置では、チャンバ及びファンケースが一体形成されていてもよい。

本発明の温水装置は、筐体と、固定部材と、上記の燃焼装置とを備える。筐体は、第１方向に直交する第２方向の一方側において開口している。ファンケースは、チャンバの第２方向の一方側から固定部材によりチャンバに取り付けられている。

本発明の燃焼装置及び温水装置によると、低背化が可能となる。

温水装置１００の模式図である。 燃焼装置２００の正面図である。 燃焼装置２００の平面図である。 図３中のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。 筐体３００の模式的な斜視図である。

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る温水装置の構成）
以下に、実施形態に係る温水装置（「温水装置１００」とする）の構成を説明する。

＜温水装置１００の概略構成＞
図１は、温水装置１００の模式図である。図１に示されるように、温水装置１００は、ガスバルブ１０と、オリフィス１１と、ベンチュリ１２と、送風装置１３と、チャンバ１４と、バーナ１５と、点火プラグ１６と、一次熱交換器２０と、二次熱交換器３０と、ダクト４０と、配管５０と、配管６０と、配管７０と、バイパス配管８０とを有している。なお、送風装置１３、チャンバ１４及びバーナ１５を、あわせて燃焼装置２００ということがある。燃焼装置２００の詳細は、後述する。

ガスバルブ１０を開状態とすることにより、燃料ガスは、オリフィス１１を通ってベンチュリ１２に供給される。ベンチュリ１２に供給された燃料ガスは、ベンチュリ１２において空気と混合される（以下において、空気と混合された燃料ガスを混合ガスという）。混合ガスは、送風装置１３により、チャンバ１４を介してバーナ１５に供給される。バーナ１５に供給された混合ガスは、点火プラグ１６をスパークさせることにより点火されて燃焼する。これにより、バーナ１５において燃焼ガスが発生する。

配管５０は、一方端において上水道に接続されている。配管５０は、他方端において二次熱交換器３０の入水口３０ａに接続されている。配管６０は、一方端において二次熱交換器３０の出水口３０ｂに接続されている。配管６０は、他方端において一次熱交換器２０の入水口２０ａに接続されている。配管７０は、一方端において一次熱交換器２０の出水口２０ｂに接続されている。配管７０は、他方端において給湯栓（図示せず）に接続されている。

バイパス配管８０は、一方端において配管５０に接続されており、他方端において配管７０に接続されている。バイパス配管８０と配管７０との接続は、三方弁７１により行われている。ダクト４０は、二次熱交換器３０に接続されている。

配管５０の一方端から供給された水は、配管５０を流れて二次熱交換器３０に供給される。二次熱交換器３０に供給された水は、燃焼ガスとの間で熱交換を行うことにより、昇温される。二次熱交換器３０を流れた水は、配管６０を流れて一次熱交換器２０に供給される。一次熱交換器２０に供給された水は、燃焼ガスとの間で熱交換を行うことにより、昇温される。

一次熱交換器２０を流れた水は、配管７０においてバイパス配管８０を流れる水と混合されることにより、温度調節される。配管を流れた水は、給湯栓から給湯される。一次熱交換器２０及び二次熱交換器３０を流れた水との間で熱交換を行った燃焼ガスは、ダクト４０から外部に排出される。

温水装置１００は、筐体３００をさらに有している。筐体３００の内部には、ガスバルブ１０、オリフィス１１、ベンチュリ１２、送風装置１３、チャンバ１４、バーナ１５、点火プラグ１６、一次熱交換器２０、二次熱交換器３０、ダクト４０、配管５０、配管６０、配管７０及びバイパス配管８０が収納されている。

＜燃焼装置２００の詳細構成＞
図２は、燃焼装置２００の正面図である。図３は、燃焼装置２００の平面図である。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。図２～図４に示されるように、燃焼装置２００は、送風装置１３と、チャンバ１４と、バーナ１５とを有している。

送風装置１３は、ファンケース１３１と、モータ１３２と、ファン１３３とを有している。ファンケース１３１は、上壁１３１ａと、底壁１３１ｂと、側壁１３１ｃとを有している。上壁１３１ａ及び底壁１３１ｂは、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向している。第１方向ＤＲ１は、例えば、上下方向に対応している。側壁１３１ｃは、上壁１３１ａ及び底壁１３１ｂに連なっている。上壁１３１ａ、底壁１３１ｂ及び側壁１３１ｃにより、ファンケース１３１の内部空間が画されている。

ファンケース１３１は、例えば、平面視において（第１方向ＤＲ１に沿って見た際に）部分的にチャンバ１４に重なるように配置されている。平面視においてチャンバ１４に重なっているファンケース１３１の部分を第１部分１３１ｄとし、平面視においてチャンバ１４に重なっていないファンケース１３１の部分を第２部分１３１ｅとする。

ファンケース１３１には、吸気口１３１ｆと、吐出口１３１ｇとが形成されている。吸気口１３１ｆ及び吐出口１３１ｇは、ファンケース１３１の内部空間と連通している。吸気口１３１ｆ及び吐出口１３１ｇは、第１方向ＤＲ１に沿ってファンケース１３１を貫通している。より具体的には、吸気口１３１ｆは、第２部分１３１ｅにある底壁１３１ｂに形成されている。また、吐出口１３１ｇは、第１部分１３１ｄにある底壁１３１ｂに形成されている。なお、図示されていないが、吸気口１３１ｆには、ベンチュリ１２が接続される。

ファンケース１３１には、さらに、貫通穴１３１ｈが形成されている。貫通穴１３１ｈは、第１方向ＤＲ１に沿ってファンケース１３１を貫通し、ファンケース１３１の内部空間と連通している。より具体的には、貫通穴１３１ｈは、第２部分１３１ｅにある上壁１３１ａに形成されている。

ファンケース１３１は、さらに、周壁１３１ｉを有している。周壁１３１ｉは、吐出口１３１ｇの周囲を取り囲んでいる。周壁１３１ｉは、底壁１３１ｂの外面から第１方向ＤＲ１に沿って突出している円筒状である。

モータ１３２は、モータ本体１３２ａと、軸１３２ｂとを有している。モータ本体１３２ａは、上壁１３１ａ上に配置されている。軸１３２ｂは、第１方向ＤＲ１に沿って延在している。軸１３２ｂは、貫通穴１３１ｈに挿入されている。モータ本体１３２ａは、軸１３２ｂを、軸１３２ｂの中心軸回りに回転させる。

ファン１３３は、ファンケース１３１の内部空間に配置されている。ファン１３３は、軸１３２ｂに取り付けられている。そのため、モータ本体１３２ａが軸１３２ｂを回転させることにより、ファン１３３は、第１方向ＤＲ１に沿う回転軸回りにファンケース１３１の内部空間で回転する。ファン１３３の回転に伴い、吸気口１３１ｆから、混合ガスがファンケース１３１の内部に吸い込まれる。また、ファン１３３の回転に伴い、ファンケース１３１の内部に吸い込まれた混合ガスは、吐出口１３１ｇから吐出される。

チャンバ１４は、上壁１４１と、側壁１４２とを有している。上壁１４１及び側壁１４２により、チャンバ１４の内部空間が画されている。

上壁１４１には、流入口１４１ａが形成されている。流入口１４１ａは、第１方向ＤＲ１に沿って上壁１４１を貫通している。流入口１４１ａは、チャンバ１４の内部空間に連通している。流入口１４１ａは、平面視においてファンケース１３１と重なっている上壁１４１の部分に形成されている。流入口１４１ａは、吐出口１３１ｇに接続されている。すなわち、吐出口１３１ｇ及び流入口１４１ａを介して、混合ガスがチャンバ１４の内部空間に供給される。流入口１４１ａの内径を、内径Ｄとする。

チャンバ１４は、さらに周壁１４３を有している。周壁１４３は、流入口１４１ａの周囲を取り囲んでいる。周壁１４３は、上壁１４１の外面１４１ｂから第１方向ＤＲ１に沿って突出している円筒状である。周壁１４３の内径は、周壁１３１ｉの外径以上である。周壁１３１ｉが周壁１４３の内部に挿入されることにより、吐出口１３１ｇ及び流入口１４１ａが接続されている。

周壁１３１ｉの外周面と周壁１４３の内周面との間には、シール部材１４４が配置されている。より具体的には、周壁１３１ｉの外周面には、周壁１３１ｉの内周面側に向かって窪む溝１３１ｊが形成されている。溝１３１ｊは環状に形成されている。溝１３１ｊ内には、シール部材１４４が配置されている。これにより、吐出口１３１ｇと流入口１４１ａとの間（周壁１３１ｉと周壁１４３との間）が、気密に封止されている。シール部材１４４は、例えば、Ｏリングである。

チャンバ１４の高さを、高さＨとする。高さＨは、第１方向ＤＲ１における外面１４１ｂと側壁１４２の下端（側壁１４２の上壁１４１とは反対側の端）との間の距離である。高さＨは、例えば、内径Ｄよりも小さい。

以下においては、第１方向ＤＲ１に直交する方向を、第２方向ＤＲ２とする。ファンケース１３１は、固定部材１４５により、チャンバ１４に取り付けられている。より具体的には、ファンケース１３１は、固定部材１４５により、第２方向ＤＲ２の一方側から上壁１４１に取り付けられている。

バーナ１５は、チャンバ１４に取り付けられている。バーナ１５は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて上壁１４１と対向配置されている。バーナ１５は、側壁１４２に取り付けられている。バーナ１５がチャンバ１４に取り付けられることにより、チャンバ１４の内部空間が閉塞されている。

バーナ１５には、炎孔（図示は省略）が形成されている。炎孔は、厚さ方向に沿ってバーナ１５を貫通し、チャンバ１４の内部空間に連通している。炎孔からは、チャンバ１４の内部空間に供給された混合ガスが噴出される。炎孔から噴出される混合ガスが点火プラグ１６で点火されることにより燃焼し、バーナ１５の外面側に火炎が生成される。すなわち、バーナ１５の外面が、バーナ１５の燃焼面になっている。

図５は、筐体３００の模式的な斜視図である。図５に示されるように、筐体３００は、上壁３０１と、底壁３０２と、側壁３０３及び側壁３０４とを有している。上壁３０１及び底壁３０２は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向している。側壁３０３及び側壁３０４は、第３方向ＤＲ３において間隔を空けて対向している。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交する方向である。第３方向ＤＲ３は、水平方向に対応している。

筐体３００は、さらに背壁３０５を有している。筐体３００の第２方向ＤＲ２における一方端は、上壁３０１、底壁３０２、側壁３０３及び側壁３０４により画されている開口部３０６になっている。筐体３００の第２方向における他方端は、背壁３０５により閉塞されている。上記のとおり、ファンケース１３１は、固定部材１４５により、第２方向ＤＲ２の一方側にある上壁１４１の端部に取り付けられている。そのため、固定部材１４５は、筐体３００の開口部３０６から目視可能な位置にある。

（実施形態に係る燃焼装置及び温水装置の効果）
以下に、燃焼装置２００及び温水装置１００の効果を説明する。

燃焼装置２００では、ファン１３３の回転軸の方向が、第１方向ＤＲ１に沿っている。そのため、第１方向ＤＲ１におけるファンケース１３１の寸法を小さくできる。

流入口１４１ａが第１方向ＤＲ１に直交する方向に沿って形成されている場合、第１方向ＤＲ１におけるチャンバ１４の寸法（高さＨ）を、内径Ｄよりも小さくすることはできない。しかしながら、燃焼装置２００では、流入口１４１ａが第１方向ＤＲ１に沿って上壁１４１に形成されているとともに、流入口１４１ａに接続されている吐出口１３１ｇが第１方向ＤＲ１に沿ってファンケース１３１に形成されているため、高さＨを小さくする（具体的には、内径Ｄよりも小さくする）ことが可能である。

ファンケース１３１の内部空間において発生したドレン（ファンケース１３１の内部空間において凝集した水）が、吐出口１３１ｇ及び流入口１４１ａを通ってチャンバ１４の内部に入ることがある。燃焼装置２００では、シール部材１４４が周壁１４３の内周面と周壁１３１ｉの外周面との間に配置されているため、シール部材１４４に上記のドレンが接触することが抑制されている。

燃焼装置２００では、固定部材１４５により第２方向ＤＲ２の一方側からファンケース１３１がチャンバ１４（上壁１４１）に取り付けられている。また、筐体３００では、第２方向ＤＲ２の一方側に開口部３０６が設けられている。そのため、温水装置１００によると、開口部３０６から固定部材１４５が目視可能であり、固定部材１４５の取り外しを容易に行うことが可能である。

（第１変形例）
流入口１４１ａは、平面視における上壁１４１の中央に形成されていてもよい。この場合、チャンバ１４の第３方向ＤＲ３における一方側にファンケース１３１を配置する構成及びチャンバ１４の第３方向ＤＲ３における他方側にファンケース１３１を配置する構成のいずれにおいても、同一のチャンバ１４を共用できる。

（第２変形例）
上記においては、溝１３１ｊを周壁１３１ｉの外周面に形成する例を説明したが、溝１３１ｊに代えて、環状の溝を周壁１４３の内周面に形成するとともに、シール部材１４４を当該環状の溝内に配置してもよい。この場合も、溝１３１ｊを形成する場合と同様、ファンケース１３１の内部空間で発生したドレンがシール部材１４４に付着することを抑制可能である。

（第３変形例）
上記においては、ファンケース１３１及びチャンバ１４がそれぞれ別の部材になっている例を説明したが、ファンケース１３１及びチャンバ１４は、一体形成（１つの部材で形成）されていてもよい。この場合、シール部材１４４が不要となるため、部品点数が少なくなる。また、この場合には、流入口１４１ａ及び吐出口１３１ｇの周辺構造の設計が容易になる。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

本実施形態は、燃焼装置及びそれを有する温水装置に特に有利に適用される。

１０ ガスバルブ、１１ オリフィス、１２ ベンチュリ、１３ 送風装置、１４ チャンバ、１５ バーナ、１６ 点火プラグ、２０ 一次熱交換器、２０ａ 入水口、２０ｂ 出水口、３０ 二次熱交換器、３０ａ 入水口、３０ｂ 出水口、４０ ダクト、５０ 配管、６０ 配管、７０ 配管、７１ 三方弁、８０ バイパス配管、１００ 温水装置、１３１ ファンケース、１３１ａ 上壁、１３１ｂ 底壁、１３１ｃ 側壁、１３１ｄ 第１部分、１３１ｅ 第２部分、１３１ｆ 吸気口、１３１ｇ 吐出口、１３１ｈ 貫通穴、１３１ｉ 周壁、１３１ｊ 溝、１３２ モータ、１３２ａ モータ本体、１３２ｂ 軸、１３３ ファン、１４１ 上壁、１４１ａ 流入口、１４１ｂ 外面、１４２ 側壁、１４３ 周壁、１４４ シール部材、１４５ 固定部材、２００ 燃焼装置、３００ 筐体、３０１ 上壁、３０２ 底壁、３０３ 側壁、３０４ 側壁、３０５ 背壁、３０６ 開口部、Ｄ 内径、ＤＲ１ 第１方向、ＤＲ２ 第２方向、ＤＲ３ 第３方向、Ｈ 高さ。

Claims (8)

1. チャンバと、
   バーナと、
   ファンケースと、
   ファンとを備え、
   前記チャンバは、上壁を有し、
   前記上壁には、第１方向に沿って前記上壁を貫通し、かつ前記チャンバの内部空間と連通している流入口が形成されており、
   前記バーナは、前記第１方向において前記上壁と間隔を空けて対向配置されるように前記チャンバに取り付けられており、
   前記ファンケースには、前記第１方向に沿って前記ファンケースを貫通し、かつ前記ファンケースの内部空間に連通している吐出口が形成されており、
   前記吐出口は、前記流入口に接続されており、
   前記ファンは、前記ファンケースの内部空間に配置されており、
   前記ファンの回転軸は、前記第１方向に沿っている、燃焼装置。
2. 前記ファンケースは、平面視において前記チャンバと部分的に重なる底壁を有し、
   前記チャンバと重なる前記底壁の部分には、前記吐出口が形成されている、請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記チャンバと重なっていない前記底壁の部分には、前記第１方向に沿って前記底壁を貫通し、かつ前記ファンケースの内部空間に連通している吸入口が形成されている、請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記チャンバは、前記流入口を取り囲み、かつ前記第１方向に沿って突出している円筒状の第１周壁をさらに有し、
   前記ファンケースは、前記吐出口を取り囲み、かつ前記第１方向に沿って突出している円筒状の第２周壁をさらに有し、
   前記吐出口は、前記第２周壁を前記第１周壁の内部に挿入することにより、前記流入口に接続されており、
   前記第１周壁の内周面と前記第２周壁の外周面との間には、シール部材が配置されている、請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置。
5. 前記流入口は、平面視における前記チャンバの中央に位置している、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 前記チャンバの前記第１方向における高さは、前記流入口の内径よりも小さい、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
7. 前記チャンバ及び前記ファンケースは、一体形成されている、請求項１に記載の燃焼装置。
8. 筐体と、
   固定部材と、
   請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の前記燃焼装置とを備え、
   前記筐体は、前記第１方向に直交する第２方向の一方側において開口しており、
   前記ファンケースは、前記チャンバの前記第２方向の一方側から前記固定部材により前記チャンバに取り付けられている、温水装置。

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