JP3055304U - 燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低負荷燃焼時において流量を正確に制御するこ
とが可能であり、設置容積が小さい、暖房機若しくは給
湯器用の燃焼器を提供する。 【解決手段】ケーシングと、多数のを翼備えた羽根車若
しくはロータと、吐出口付近の前記ケーシング内部に配
設され開度を変化させることにより吐出口の開口断面積
を変化させる送風遮蔽手段と、を備えた送風機を備え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、給湯器若しくは暖房機の燃焼器に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

給湯器若しくは暖房機の燃焼器は、燃焼器の火力に応じた風量を送風するため の送風機と該送風機を制御する送風制御手段とが備えられている。 図３は、従来の燃焼器の要部断面図である。 図３において、５００はケーシング内の翼の回転によって気体に与えられる遠 心力によるエネルギー増加を利用して気体を圧送する渦巻き型の送風機である遠 心送風機、１０１は遠心送風機５００のケーシング、１０２は回転軸１０３に軸 支され回転する羽根車１０９の翼、１０４は遠心送風機の吐出口、１０５は回転 軸１０３を中心にケーシング１０１に円形に貫設された吸入口、５０１はケーシ ング５０１ａを備え、その側部が吐出口１０４に連通する導風部５０８に連通さ れ、その下部が燃焼筒５０２に連通されており、導風部５０８から流入するファ ンの吐出気体を燃焼筒に誘導するウィンドボックス、１０６はウィンドボックス ５０１の気体流入口に配設されたダンパ、１０７はウィンドボックス５０１への 気体の流入量を変化させるダンパモータである。

【０００３】 以上のように構成された従来の燃焼器について、以下その動作を説明する。 遠心送風機５００の翼１０２は回転軸１０３を回転駆動するファンモータ（図 示せず）により回転する。吸入口１０５から吸入された気体は翼１０２の回転に よる遠心作用によって翼１０２の回転中心から半径方向に流され、その間に翼１ ０２から運動エネルギー並びに圧力エネルギーが与えられ、吐出口１０４より送 出される。吐出口１０４から送出された気体はウィンドボックス５０１を通過し 燃焼筒５０２に送られ、燃焼に必要な気体が供給される。ウィンドボックス５０ １内部には、ケーシング５０１ａ内の中央に噴霧燃料を供給するノズル５０４が 配設されており、ノズル５０４を囲繞して、上下面に開口部を備え下部がテーパ ー状となった整風キャップ５０５が配設されている。更にその外側は、筒状の整 風筒５０７で囲繞されている。ウィンドボックス５０１のケーシング５０１ａ側 部に連通する導風部５０８から流入した風は、整風筒５０７の外側壁に沿って、 一旦、ケーシング５０１ａ内上部へ送られ、整風筒５０７上部開口部より、整風 筒５０７内を渦流となって貫流する。この時、渦流の一部は整風キャップ５０５ 内を貫流し、ノズル５０４から噴霧された燃料と混合される。整風筒５０７を貫 流した風は、ケーシング５０１ａ下部に連通する燃焼筒５０２に流入し、燃焼筒 ５０２内で燃焼が行われる。燃料への着火は、ノズル５０４の燃料噴出口側部に 配設された点火電極棒５０６により行われる。

【０００４】 図４は、他の従来例の燃焼器の要部断面図である。 図４において、図３に示した従来の燃焼器と同じ構成部分については同一の符 号を付して説明を省略する。 図４に示す従来の燃焼器の送風機（渦巻き型の送風機である遠心送風機６００ ）では、ダンパ１０６を備えず、その代わりに、回転軸１０３を中心に回転する 略半円形のシャッター６０１と、シャッター６０１により吸入口１０５の開口面 積を制御するためにシャッター６０１を回転駆動させるシャッターモータ６０２ とを備えた構成を有している。 これより、遠心送風機６００の風量は、翼１０２の回転速度により制御される 気体流速とシャッター６０１の開度によって調整される吸入口１０５の開口断面 積とによって制御される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図３に示した従来の燃焼器では、ダンパ１０６が遠心送風機５ ００の外部の導風部５０８に配設されていたため、その分、大きな設置容積を必 要とするという問題点を有していた。 また、図４に示した従来の燃焼器では、シャッターによる吸入風量の制御によ り風量制御を行うために、低負荷燃焼時（低火力で燃焼させる時）には送風機の 全圧（吐出口の全圧と吸入口の全圧との差圧）が低くなり、燃焼状態の変化によ る燃焼筒内部の圧力の変化により風量が変化し易く、正確な風量制御を行うこと が困難となる。従って、火炎の安定化を図るため、必要以上に燃料を供給せざる を得なくなり、燃料の有効利用ができないという問題点を有していた。また、燃 焼器の着火時には、燃焼筒内部で気化した燃料が急速に燃焼するため、燃焼筒内 部の圧力が急速に上昇し、衝撃波が発生する。このとき、送風機の全圧が低い場 合、燃焼筒に供給される気体の風量が急速に減少し不完全燃焼が生じる。このと き生じる不完全燃焼により、煤の発生や燃焼しない燃料の排気管への付着が生じ るという問題点を有していた。更に、送風機の全圧が低いため、着火時における 圧力の衝撃波が送風機内部に伝わり、反射を繰り返し、着火時に低い爆発音を生 じるという問題を有していた。

【０００６】 本考案は上記従来の課題を解決するもので、低負荷燃焼時において火炎を安定 化するために送風する風量を正確に制御することが可能であり、設置容積が小さ く、着火時における不完全燃焼の発生を防止し、着火時の爆発音を防止すること が可能な燃焼器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案の燃焼器は、給湯器若しくは暖房機に用いら れる送風機を備えた燃焼器であって、送風機が、ケーシングと、多数の翼を備え た羽根車若しくはロータと、吐出口付近の前記ケーシング内部に配設され開度を 変化させることにより吐出口の開口断面積を変化させる送風遮蔽手段とを備えた 構成より成る。 この構成により、送風機の設置容積を小さくすることができ、設置容積が小さ い燃焼器を提供することができる。 また、上記課題を解決するために本考案の燃焼器は、給湯器若しくは暖房機に 用いられる送風機を備えた燃焼器であって、ケーシングと、多数の翼を備えた羽 根車若しくはロータと、吐出口付近の前記ケーシング内部に配設され開度を変化 させることにより吐出口の開口断面積を変化させる送風遮蔽手段とを備えた送風 機と、燃料に着火する着火手段と、送風遮蔽手段の開度を変化させる遮蔽駆動手 段と、羽根車若しくはロータを回転駆動する送風機駆動手段と、着火時に送風遮 蔽手段により吐出口の開口面積を最小とすると同時に羽根車若しくはロータを高 速回転とするように遮蔽駆動手段と送風駆動手段とを制御する送風制御手段とを 備えた構成より成る。 この構成により、設置容積が小さく、着火時における不完全燃焼の発生を防止 し、着火時の爆発音を防止することが可能な送風機の風量制御手段を備えた燃焼 器を提供することができる。

【０００８】

【考案の実施の形態】

本考案の請求項１に記載の燃焼器は、給湯器若しくは暖房機に用いられる送風 機を備えた燃焼器であって、送風機が、ケーシングと、多数の翼を備えた羽根車 若しくはロータと、吐出口付近の前記ケーシング内部に配設され開度を変化させ ることにより吐出口の開口断面積を変化させる送風遮蔽手段とを備えたこととし たものであり、この構成により、燃焼器のコンパクト化が図れ、設置容積を小さ くすることができるという作用を有する。

【０００９】 本考案の請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の燃焼器であって、燃料に 着火する着火手段と、送風遮蔽手段の開度を変化させる遮蔽駆動手段と、羽根車 若しくはロータを回転駆動する送風機駆動手段と、着火時に送風遮蔽手段により 吐出口の開口面積を最小とすると同時に羽根車若しくはロータを高速回転とする ように遮蔽駆動手段と送風駆動手段とを制御する送風制御手段とを備えたことと したものであり、この構成により、請求項１に記載の作用に加え、着火時に燃焼 器に供給される気体の風量が急速に減少する現象が防止されるという作用を有す る。

【００１０】 本考案の請求項３に記載の考案は、請求項１又は請求項２の何れか一に記載の 燃焼器であって、送風遮蔽手段は、回転軸と、回転軸を中心として両側に２枚の 遮蔽翼を備えたダンパにより構成され、遮蔽制御手段は遮蔽翼を遠心送風機の翼 から遠ざける方向に回転させるように制御することとしたものであり、この構成 により、請求項１若しくは請求項２に記載の作用に加え、簡単な構成により、送 風機の風量制御手段自体がコンパクトに構成され且つ前記笛音の発生を防止され るという作用を有する。

【００１１】 （実施の形態） 図１は、本考案の実施の形態における燃焼器の要部断面図である。 図１において、１００はケーシング内の前記翼の回転によって気体に与えられ る遠心力によるエネルギー増加を利用して気体を圧送する渦巻き型の送風機であ る遠心送風機、１０１は遠心送風機１００のケーシング、１０２は回転軸１０３ に軸支され回転する羽根車１０９の翼、１０４は遠心送風機１００の吐出口、１ ０５は回転軸１０３を中心に遠心送風機１００のケーシング１０１に円形に貫設 された吸入口、１０６はケーシング１０１の吐出口１０４付近に内設され開閉に より吐出口１０４の開口断面積を変化させる送風遮蔽手段であるダンパ、５０１ はケーシング５０１ａを備え、その側部が吐出口５１０に連通され、その下部が 燃焼筒５０２に連通されており、吐出口１０４から流入するファンの吐出気体を 燃焼筒５０２に誘導するウィンドボックスである。ウィンドボックス５０１内部 には気体燃料若しくは噴霧燃料を噴出するノズル５０４が内設されており、遠心 送風機１００から送入される気体と燃料とが混合され、燃焼筒５０２に送られる 。ノズル５０４の周囲には、ノズルから噴出する燃料と遠心送風機１００から送 入される気体とを適度に混合させて燃焼筒５０２に送出するための整風キャップ ５０５と、混合気体に着火する点火電極棒５０６が配設されている。更に、それ らを囲繞して筒状の整風筒５０７が配設されており、ウィンドボックス５０１の ケーシング５０１ａ側部に連通する吐出口１０４から流入した風は、整風筒５０ ７の外側壁に沿って、一旦、ケーシング５０１ａ内上部へ送られ、整風筒５０７ 上部開口部より、整風筒５０７内を渦流となって貫流する。この時、渦流の一部 は整風キャップ５０５内を貫流し、ノズル５０４から噴霧された燃料と混合され る。整風筒５０７を貫流した風は、ケーシング５０１ａ下部に連通する燃焼筒５ ０２に流入し、燃焼筒５０２内で燃焼が行われる。また、ダンパ１０６は、ダン パ１０６の回転軸に接続されたダンパモータ１０７により駆動され、ダンパ１０ ６の開度はダンパモータ１０７を制御する制御部により制御される。

【００１２】 以上のように構成された本実施の形態の燃焼器について、以下その動作を説明 する。 遠心送風機１００の翼１０２は回転軸１０３を図１のＡ方向に回転駆動するフ ァンモータ（図示せず）により回転する。ファンモータはダンパモータ１０７と 同様制御部により制御される。吸入口１０５から吸入された気体は翼１０２の回 転による遠心作用によって翼１０２の回転中心から半径方向に流され、その間に 翼１０２から運動エネルギー並びに圧力エネルギーが与えられ、吐出口１０４よ り送出される。吐出口１０４から送出された気体は、ウィンドボックス５０１に 入り燃料と混合され、燃焼筒５０２に供給される。遠心送風機１００の吐出口１ ０４付近のケーシング１０１内部には、吐出口１０４の開口面積を変化させ、吐 出口１０４から送出される気体の風量を変化させるダンパ１０６が内設されてい る。これによって、従来、ダンパ１０６が送風機外部に占めていた容積が無くな り、燃焼器の風量制御手段自体をコンパクトに構成することが可能となる。 しかしながら、ダンパ１０６を遠心送風機１００に内設することによって、ダ ンパが翼１０２に近接するため、ダンパ１０６を回転させたときにダンパ１０６ が翼１０２に近づきすぎると、ダンパ１０６先端部分付近に渦流が発生し、該渦 流によって笛音が発生する。この問題を解決するため、本実施の形態における燃 焼器の制御部２０３は、ダンパ１０６の回転方向を翼から離れる方向（図１の矢 印Ｂの方向）に駆動制御する。これによって、燃焼器をコンパクトに構成し且つ 前記笛音の発生を防止することが可能となる。

【００１３】 次に、本実施の形態の燃焼器について、以下その制御機構について説明する。 図２は本実施の形態の燃焼器の制御機構の装置ブロック図である。 図２において、ダンパモータ１０７はダンパモータ駆動回路２０５により制御 され、ダンパの開度を変化させる。２１１はダンパ軸２１５に連動して回転する ブラシ２１１ａによりダンパの許容回転角範囲内ではＡ点・Ｂ点・Ｃ点において ダンパモータ回路を接続しダンパの許容回転角範囲外でダンパ回路を切断するこ とによりダンパ開度を制限するダンパ回転角リミッタ、２１２はダンパ軸２１５ に連動して変化する可変抵抗器２１２ａを備えることによって、ダンパの開度を Ｄ点とＥ点との電圧変化として出力するポテンショメータ、２０６はポテンショ メータ２１２の両端電圧からダンパ開度を検出するダンパ開度検出部、２０４は ファンモータ２０７の速度制御を行うファンモータ速度制御部、２０３は火力設 定部２０１の設定により設定された熱量に対応した燃料を燃料供給部２０２から 燃焼筒に供給する燃料供給量を制御し、それに対応してファンモータ回転速度と ダンパー開度を決定し、ダンパモータ駆動回路２０５によりダンパ開度の制御を 行うと共に、ファンモータ速度制御部２０４にファンモータの速度指示を出力す ることによりファンモータ２０７の制御を行う制御部である。 ファンモータ速度制御部２０４は、制御部２０３の速度指示により、ＰＷＭ制 御回路２０９及びモータドライバ２１０によりファンモータ２０７の回転速度制 御を行う。ダンパモータ１０７にはステッピングモータが用いられており、ダン パ１０６の開度θｄをダンパ回転角リミッタ２１１が制限する角度範囲内（０〜 θD）で任意に設定できる。また、ダンパ１０６の開度はダンパ開度検出器２０ ６で検出され制御部２０３に伝達される。ファンモータ２０７は３相ＤＣブラシ レスモータにより構成され、ファンモータ速度制御部２０４・ＰＷＭ制御回路２ ０９・モータドライバ２１０により連続的な回転速度制御が可能であり、その回 転速度はホール素子２１３及び速度検出回路２１４により検出されフィードバッ クループを構成する。

【００１４】 次に、本考案の送風機の風量制御手段の動作の説明をする。 まず、燃焼器の着火前において、制御部２０３は遠心送風機１００の翼１０２ を高速に回転させると同時に、ダンパ１０６の開度を最小とする（即ち、ダンパ １０６により吐出口１０４を略閉塞した状態とする）ことによって、遠心送風機 １００の全圧ｐｆを燃焼器内部の全圧ｐｎよりも高くする。このとき、吐出口か ら送風される風量は着火時の混合気体の燃焼に最適な風量になるように遠心送風 機１００の回転数及び燃料の流量を設定する。この状態において着火する。着火 時には、燃焼筒５０２内部の全圧ｐｎが急速に上昇するため、燃焼筒５０２内部 から遠心送風機１００に向かって衝撃波が発生する。 しかしながら、遠心送風機１００の吐出口１０４はダンパ１０６により閉塞さ れており、更に、遠心送風機１００内部の全圧ｐｆは燃焼器内部の全圧ｐｎより も高く設定されているため、衝撃波は遠心送風機１００吐出口１０４で略停止さ れ、衝撃波の反射による爆発音は最小限に抑えられる。 更に、遠心送風機１００内部の全圧ｐｆは燃焼筒５０２内部の全圧ｐｎよりも 高く設定されていることにより、着火により瞬間的に風量が下がっても、即座に 風量はもとの状態に回復するため、着火時の燃料の不完全燃焼により発生する煤 や燃え残り燃料の排気管への付着は最小限に抑えられる。

【００１５】 なお、本実施の形態においては、送風機は回転方向に凸となる螺旋状の翼を有 する遠心送風機であるターボファンとしたが、本実施の形態における送風機はタ ーボファンに限られるものではなく、多翼ファン、ラジアルファン、リミットロ ードファン、エアフォイルファン等の遠心送風機であってもよい。更に、本実施 の形態においては、送風機は遠心送風機に限られるものではなく、上記構成と同 様、ケーシングと多数の翼と吐出口付近のケーシング内部にダンパとを備えたも のであれば、プロペラファンや軸流ファン等の軸流ファン、斜流送風機、横流式 ファン、若しくは二葉送風機、ベーン送風機、横流ファン等の容積型送風機であ ってもよい。 また、本実施の形態においては、送風機吐出口に配設された送風遮蔽手段は、 ダンパである必要はなく、シャッターや開閉蓋等であってもよい。

【００１６】 以上のように、本実施の形態の燃焼器によれば、送風遮蔽手段であるダンパを 送風機の吐出口付近のケーシング内部に配設し、ダンパにより該吐出口開口面積 を変化させ、更に、ダンパの開度を変化させることが可能な遮蔽駆動手段である ダンパモータと、羽根車を回転駆動する送風機駆動手段であるファンモータと、 ダンパを図１の矢印Ｂの方向に回転させダンパの開度を制御し着火時にダンパに より吐出口の開口面積を最小とすると同時に羽根車を高速回転する制御を行う送 風制御手段である制御部とを備えることにより、笛音の発生を防止し且つ送風機 の風量制御手段をコンパクトに構成することが可能となり、燃焼器の着火前にお いて、衝撃波の反射による爆発音を最小限に抑え、着火時の燃料の不完全燃焼に より発生する煤や燃え残り燃料の排気管への付着は最小限に抑えることが可能と なる。

【００１７】

【考案の効果】

以上のように、本考案の請求項１に記載の燃焼器によれば、給湯器若しくは暖 房機に用いられる送風機を備えた燃焼器であって、送風機が、ケーシングと、多 数の翼を備えた羽根車若しくはロータと、吐出口付近の前記ケーシング内部に配 設され開度を変化させることにより吐出口の開口断面積を変化させる送風遮蔽手 段とを備えたことにより、設置容積が小さい送風機の風量制御手段を備えた燃焼 器を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。

【００１８】 本考案の請求項２に記載の考案によれば、請求項１に記載の燃焼器であって、 燃料に着火する着火手段と、送風遮蔽手段の開度を変化させる遮蔽駆動手段と、 羽根車若しくはロータを回転駆動する送風機駆動手段と、着火時に送風遮蔽手段 により吐出口の開口面積を最小とすると同時に羽根車若しくはロータを高速回転 とするように遮蔽駆動手段と送風駆動手段とを制御する送風制御手段とを備えた ことにより、設置容積が小さく、着火時の爆発音を防止することが可能な送風機 の風量制御手段を備えた燃焼器を提供することができるという有利な効果が得ら れる。

【００１９】 本考案の請求項３に記載の考案によれば、請求項１又は請求項２の何れか一に 記載の燃焼器であって、遮蔽遮蔽手段は、回転軸と、回転軸を中心として両側に ２枚の遮蔽翼を備えたダンパにより構成され、遮蔽制御手段は遮蔽翼を遠心送風 機の翼から遠ざける方向に回転させるように制御することとすることにより、簡 単な構成で、送風機の風量制御手段自体がコンパクトに構成され且つ前記笛音の 発生を防止された送風機の風量制御手段を備えた燃焼器を提供することができる という有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施の形態に係る燃焼器の要部断面図

【図２】実施の形態の燃焼器の制御機構の装置ブロック
図

【図３】従来の燃焼器の要部断面図

【図４】従来の燃焼器の要部断面図

【符号の説明】

１００ 遠心送風機 １０１ ケーシング １０２ 翼 １０３ 回転軸 １０４ 吐出口 １０５ 吸入口 １０６ ダンパ １０７ ダンパモータ １０９ 羽根車 ２０１ 火力設定部 ２０２ 燃料供給部 ２０３ 制御部 ２０４ ファンモータ速度制御部 ２０５ ダンパモータ駆動回路 ２０６ ダンパ開度検出部 ２０７ ファンモータ ２０９ ＰＷＭ制御回路 ２１０ モータドライバ ２１１ ダンパ回転角リミッタ ２１１ａ ブラシ ２１２ ポテンショメータ ２１２ａ 可変抵抗器 ２１３ ホール素子 ２１４ 速度検出回路 ２１５ ダンパ軸 ５００ 遠心送風機 ５０１ ウィンドボックス ５０１ａ ケーシング ５０２ 燃焼筒 ５０３ ＡＣモータ ５０４ ノズル ５０５ 整風キャップ ５０６ 点火電極棒 ５０７ 整風筒 ５０８ 導風部 ６００ 遠心送風機 ６０１ シャッター ６０２ シャッターモータ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】給湯器若しくは暖房機に用いられる送風機
   を備えた燃焼器であって、前記送風機が、ケーシング
   と、多数の翼を備えた羽根車若しくはロータと、吐出口
   付近の前記ケーシング内部に配設され開度を変化させる
   ことにより前記吐出口の開口断面積を変化させる送風遮
   蔽手段と、を備えていることを特徴とする燃焼器。
2. 【請求項２】燃料に着火する着火手段と、前記送風遮蔽
   手段の開度を変化させる遮蔽駆動手段と、前記羽根車若
   しくはロータを回転駆動する送風機駆動手段と、着火時
   に前記送風遮蔽手段により前記吐出口の開口面積を最小
   とすると同時に前記羽根車若しくはロータを高速回転と
   するように前記遮蔽駆動手段と送風駆動手段とを制御す
   る送風制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１
   に記載の燃焼器。
3. 【請求項３】前記送風遮蔽手段は、回転軸と、前記回転
   軸を中心として両側に２枚の遮蔽翼を備えたダンパによ
   り構成され、前記送風制御手段は前記遮蔽翼を前記遠心
   送風機の前記翼から遠ざける方向に回転させる制御をす
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一に
   記載の燃焼器。