JP2991481B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば冷凍サイクル装置の熱交換器に導
かれる冷媒を加熱するための冷媒加熱器を構成する燃焼
装置に関する。

（従来の技術） 第５図は、たとえば冷凍サイクル装置の熱交換器に導
かれる冷媒を加熱するための冷媒加熱器を示す。図中１
は冷凍サイクル装置の一部を構成する熱交換器であり、
この内部に冷媒が導通する。上記熱交換器１の一端部に
は燃焼装置Ｓが設けられ、熱交換器１ごと加熱して、冷
媒の温度上昇を図るようになっている。２は、上記熱交
換器１と熱交換した排ガスを外部に排出するための排気
トップである。

上記燃焼装置Ｓは、熱交換器１に直接接続される燃焼
装置本体３と、この燃焼装置本体３に給気ホース４を介
して連通する燃焼用ファンユニット５とから構成され
る。

従来の燃焼装置本体３は、第６図に示すようになって
いる。すなわち、６は両端が開口する円筒状のバーナダ
クトであり、この一端開口部である上記熱交換器１側端
部にはフランジ７が設けられ、上記熱交換器１に接続さ
れる。バーナダクト６の他端開口部は、端板８によって
密に閉塞されていて、この端板８には上記給気ホース４
を接続する給気パイプ９が設けられる。したがって、上
記燃焼用ファンユニット５から給気ホース４を介して導
かれる燃焼用空気を、給気パイプ９からバーナダクト６
内に供給できるようになっている。

また、上記バーナダクト６内には、燃焼筒体10および
予混合体11を一体に連設した連設体12が収容される。上
記燃焼筒体10は、バーナダクト６と同様、両端が開口す
る円筒状に形成されていて、かつバーナダクト６と周方
向に沿って間隙を存するよう、直径が小さく設定され
る。周面には、多数の細孔である二次炎孔13…が所定間
隔を存して設けられる。上記熱交換器１側の端部は、そ
の外周部に設けられるシール板14によってバーナダクト
６との間隙が閉塞される。この端部側には、上記バーナ
ダクト６の端部に設けられる点火プラグ15の点火部15a
が挿入され、内部の混合気に点火するようになってい
る。上記給気パイプ９側の他端部は、その中心部に複数
の細孔である二次炎孔16…を有する炎孔板17によって閉
塞される。

そして、この炎孔板17の給気パイプ９側端面には、上
記予混合体11とともに取入れ筒体18が設けられる。はじ
め、上記取入れ筒体18から説明すると、これは両端が開
口する円筒状であって、その内周部に上記二次炎孔16…
が連通するよう、一端開口部が上記炎孔板17の中心部に
取付けられる。上記予混合体11は、炎孔板17に取付けら
れる端部が開口し、他端部は閉塞する有底筒状であり、
上記取入れ筒体18をその内部に間隙をもって収容する直
径および全長を有する。この予混合体11と上記端板17と
で囲繞される内部に、予混合室19が形成されることにな
る。

さらに、上記予混合体11の周面一部には、両端が開口
する円筒状のスロート20が設けられ、バーナダクト６内
部と上記予混合室19とを連通するようになっている。上
記バーナダクト６の周面一部には、ガスノズル21が設け
られていて、このガスノズル21の先端部は上記スロート
20内に挿入される。ガスノズル21の直径はスロート20の
直径よりも小さく、これらの間隙からバーナダクト６内
に導かれる燃焼用空気の導通を許容するようになってい
る。

再び第５図に示すように、上記燃焼用ファンユニット
５は、燃焼装置本体３および熱交換器１とともに筐体22
内に配置され、かつダクト23内に送風機24のファン24a
を収容してなる。上記ダクト23は、外部に連通する吸込
口25を備え、かつ上記給気ホース４を接続するホース継
手26が設けられる。

しかして、上記燃焼用ファンユニット５の送風機24を
駆動することにより、外部空気である燃焼用空気が給気
ホース４を介して燃焼装置本体３に供給される。また、
ガス供給源からガスノズル21を介して燃焼ガスが燃焼装
置本体３に供給され、燃焼用空気と混合して燃焼作用が
なされる。

なお説明すれば、上記給気ホース４から給気パイプ９
を介して導かれる燃焼用空気は、バーナダクト６内に供
給され拡散する。その一部は、ガスノズル21とスロート
20との間隙から、スロート20内を介して予混合室19に導
かれる。すなわち、予混合室19において、燃焼用空気は
一次空気となり、ガスノズル21から噴出される燃料ガス
と混合して、混合気に変わる。この混合気は、取入れ口
体18内でさらに充分に混合し、一次炎孔16…から燃焼筒
体10内に導かれる。一方、バーナケース６内に導かれた
残り大部分の燃焼用空気は、バーナケース６と燃焼筒体
10との間隙から、二次炎孔13…を介して燃焼筒体10内に
導かれる。上記点火プラグ15は燃焼筒体10内の混合気を
点火し、二次空気の供給を受けて燃焼作用が継続する。
第７図に示すように、火炎は燃焼筒体10の中心軸に向か
って、かつ燃焼筒体10の開口端から突出する方向に形成
される。

（発明が解決しようとする課題） このようにして構成され、かつ燃焼作用をなす燃焼装
置であるが、一部に問題がある。すなわち、この種燃焼
装置を備えた冷凍サイクル装置が、近年、コンパクト化
の要望が強く、その影響で燃焼装置自体もコンパクト化
が促進されている。実際には、上記バーナダクト６の直
径が可能な限り縮小され、それにともなって燃焼筒体10
および他の構成部品の円筒径が小型化されている。その
結果、燃料過多時において、火炎は燃焼筒体10の中心軸
に沿って極めて細長く延出し、対向する火炎が互いに干
渉し合って、燃料不良が生じたり、燃焼音が増大する傾
向にある。反面、燃料不足時には、混合気が一次炎孔16
…を流通する際に流速のバラツキを生じて、CO（一酸化
炭素）の発生量が急増するとともに燃焼筒体10およびバ
ーナダクト６の一部が赤熱化して、安全性が損なわれる
などの不具合がある。

さらにまた、上記給気ホース４は可撓性があるから、
組立状態において、ねじれが生じ易い。燃焼用空気が、
上記燃焼用ファンユニット５からねじれた給気ホース４
を介してバーナダクト６内に導かれたとき、供給状態が
不安定となる。しかも、バーナダクト６内において、燃
焼用空気は突起物である上記スロート20に一旦衝突し、
これとガスノズル21との間隙からスロート20内に導かれ
るのであるから、燃焼用空気の流れ状態不安定の影響
で、一次空気量が不足する恐れがある。結果として、良
好な点火作用が得られない。

これらの不具合を解決するには、上記バーナダクト６
をはじめ燃焼筒体10の直径を拡大することであるが、冷
媒加熱器としてのコンパクト化の要望を満たせなくな
る。また別な手段として、たとえば燃焼用空気系路に複
数の整流体を設けることが考えられるが、これらの製造
手間および取付手間がコストに悪影響を及ぼす。

本発明は、上述したような事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、比較的簡単な構成にし
て、燃焼用空気をバーナダクト内に安定し、かつ均一な
状態で導き、装置全体のコンパクト化の支障とならず
に、常に良好な燃焼作用および点火性を保持できる燃焼
装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用） 上記目的を達成するために本発明は、筒状のバーナダ
クト内に、二次炎孔を有する燃焼筒体および一次炎孔を
介して上記燃焼筒体に連通する予混合室を収容し、上記
バーナダクトに、燃料ガスを上記予混合室に直接供給す
るガスノズルおよび燃焼用空気を上記予混合室に供給す
るとともに上記二次炎孔を介して燃焼筒体内に供給する
給気パイプを接続したものにおいて、上記給気パイプの
開口端部に対向してバーナダクト内に設けられ燃焼用空
気をその全周方向に均一な旋回流としてバーナダクト内
に導出する旋回ガイド体を具備したことを特徴とする燃
焼装置である。

燃焼用空気が給気パイプから旋回ガイド体に導かれ、
ここで全周方向に均一な旋回流としてバーナダクト内に
導出されるところから、燃焼用空気は予混合室および二
次炎孔に常に安定した状態で導かれ、燃焼作用および点
火性の安定につながることとなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

新な燃焼装置を第１図に示すが、この燃焼装置は、た
とえば先に第５図で説明したような冷媒加熱器に適用さ
れることは変わりがない。

新らたな燃焼装置は、後述する旋回ガイド体30および
給気パイプ９の先端部を除いて、他の構成は先に第６図
で説明したものと同一でよいので、同一構成部品に同番
号を付して新らたな説明は省略する。

上記旋回ガイド体30は、第１図および第２図に示すよ
うになっている。すなわち、離間対向する一対の円板3
1,32相互を、複数の旋回板33…で連結してなる。一方の
上記円板31は、給気パイプ９を接続する上記端板８の内
面側に直接設けられ、その中心部に上記給気パイプ９と
同一直径の開口部31aが設けられる。他方の円板32は、
開口部はなく、かつ一方の円板31と同一直径であり、上
記予混合室19側に位置する。上記旋回板33…は、それぞ
れ所定の同一曲率半径で彎曲する断面を有し、各円板3
1,32の周端部に沿って水平方向に沿うとともに、所定角
度傾いた状態で架設される。全体として、いわゆるシロ
ッコファンと呼ばれる多翼ファンと略同一形状をなす。

一方、上記給気パイプ９は、その直径は従来と同一で
よく、ここでは図示しない給気ホース４を接続すること
も同様であるが、上記端板８からバーナダクト６内に突
出する端部に、新たに先細りテーパ状の絞り部9aが一体
に設けられる。すなわち、上記絞り部9aは、上記旋回ガ
イド体30を構成する円板31の開口部31aから、この内部
に突出することになる。

しかして、燃焼用ファンユニット５から導かれる燃焼
用空気は、給気ホース４と給気パイプ９を介してバーナ
ダクト６内に供給される。なお説明すれば、燃焼用空気
は給気パイプ９に設けられる絞り部9aによって一旦絞ら
れ、旋回ガイド体30内に導かれる。ここで、対向する円
板31の中央部に衝突した上、さらに周方向に拡散され
る。そして、全周に亘って設けられる多数の旋回板33…
相互間からバーナダクト６内に導出されるのであるが、
特に第２図に示すように、それぞれの旋回板33…は同一
の曲率半径に曲成され、かつ互いに傾斜しているところ
から、これらの間から導出される燃焼用空気は、全周に
亘って均一な旋回流となる。

したがって、バーナダクト６内には燃焼用空気がムラ
なく充満し、ガスノズル21とスロート20との間から予混
合室19に安定した状態で供給されるとともに、二次炎孔
13…へも同様に安定して供給される。燃焼筒体10内にお
ける燃焼状態を、第３図に示す。一次空気および二次空
気が上記旋回ガイド体30を介して供給されるところか
ら、燃焼筒体10の周方向に火炎が延出される傾向とな
り、略旋回状をなす。

このことから、たとえ燃料過多時においても、火炎が
延びるようなことがなく、安定した良好な燃焼作用をな
し、しかも低騒音となる。燃料不足時においては、火炎
は均一で、かつ短炎化し、これまでのように燃焼筒体10
およびバーナダクト６の一部が赤熱したり、CO発生量が
増大することがなく、安全成に優れる。給気ホース４の
ねじれなど、組立性に関係なく、常に良好な点火性能が
確保される。

なお、上記実施例においては、給気パイプ９の先端部
に絞り部9aを一定に設けて、燃焼用空気を絞った状態に
して上記旋回ガイド体30内に導くようにしたので、この
全周に均一に拡散し易い構成となる。

第４図は、本発明構成の燃焼装置と従来構造の燃焼装
置におけるCOの発生状況を実測した燃焼特性を示す。図
中、実線曲線Ａは本発明構成であり、破線変化Ｂは従来
構造のものである。図からも明らかなように、実線曲線
Ａは消費量の広い範囲に亘ってCO発生率を低く抑えるこ
とができるが、破線曲線Ｂは特に低消費量の状態でCO発
生率が極端に高い不具合があった。そしてまた、従来の
ものは一定に高消費量（100Kcal/h）Ｍ以上になると
で、火炎のリフトによる異常音（脈動音）の発生が大で
あったが、本発明構成ではほとんど発生しなくなった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、給気パイプのバーナダ
クト内端部に対向して、燃焼用空気をその全周方向に均
一な旋回流としてバーナダクト内に導出する旋回ガイド
体を設けたから、燃料過多や燃料不足あるいは組立性に
拘りなく、良好な点火性と、均一で短炎化した火炎を形
成し、常に安定した燃焼作用をなして、CO発生量を抑制
し、安全性の向上を図れるなどの効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は燃焼装置要部の縦断面図、第２図は旋回ガイド体の斜
視図、第３図は燃焼状態を現す図、第４図は本発明燃焼
装置と従来燃焼装置との燃焼特性図、第５図は一般的な
冷媒加熱装置の構成図、第６図は本発明の従来例を示す
燃焼装置要部の縦断面図、第７図は燃焼状態を現す図で
ある。 ６……バーナダクト、13……二次炎孔、10……燃焼筒
体、16……一次炎孔、19……予混合室、21……ガスノズ
ル、９……給気パイプ、30……旋回ガイド体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のバーナダクト内に、二次炎孔を有す
   る燃焼筒体および一次炎孔を介して上記燃焼筒体に連通
   する予混合室を収容し、上記バーナダクトに、燃料ガス
   を上記予混合室に直接供給するガスノズルおよび燃焼用
   空気を上記予混合室に供給するとともに上記二次炎孔を
   介して燃焼筒体内に供給する給気パイプを接続したもの
   において、上記給気パイプの開口端部に対向してバーナ
   ダクト内に設けられ燃焼用空気をその全周方向に均一な
   旋回流としてバーナダクト内に導出する旋回ガイド体を
   具備したことを特徴とする燃焼装置。