JP3731692B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯機や給湯付風呂釜に好適な燃焼装置に関するもので、燃焼装置の燃焼効率を高めることができるとともに、給湯機の高さ寸法を節約でき、給湯機を据え付ける際のスペース効率に優れた燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃焼装置及びその燃焼装置を使用した給湯機の構成について図5を基に説明すると、燃焼装置1は、燃焼室ケース2内に複数のバーナ3と各バーナ3に対応する複数の燃料ガス用ノズル4が設けられており、燃焼室ケース2には燃料ガス用ノズル4に燃料を供給するためのガス流路5が付設され、このガス流路5には、複数個のガス電磁弁6とガス比例弁7が設けられているとともに、バーナ3の下方に燃焼用空気を送り込むためのファン8が設置されて構成されている。
【0003】
そして、燃焼装置1は、バーナ3の燃料ガス入口部3bと燃料ガス用ノズル4とが至近距離で対峙しており、ファン8から供給される燃焼用空気と燃料ガスとが混合され、バーナ3の燃料ガス入口部3bに導入される。
【0004】
尚、ここで使用するバーナ3は、バーナ3の全長が炎口部3aの長さにほぼ等しく、かつ燃料ガス入口部3bは、炎口部3aの一端より内側に位置するような構成になっており、バーナ3の下部には整流部9が設けられている。
【0005】
更に、この燃焼装置1を使用した給湯機10は、外装11の下部に上記燃焼装置1が収容され、その上方に燃焼室12、熱交換器13及び排気室14がそれぞれ配設された構成となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃焼装置は、至近距離で対峙する燃料ガス用ノズル4と燃料入口3bとの間に燃焼用空気を供給するという構成であるため、燃焼用空気の供給量にバラツキが生じ易く、また、燃料ガス用ノズル4からの燃料ガスの噴出圧により燃焼用空気の取り込みを効率良く行なうことができない等、満足のいく燃焼効率が得られないという不具合があった。
【0007】
更に、従来の燃焼装置1は、燃焼室ケース2の下方にファン8が設置され、高さ方向の寸法が長く、しかも、給湯機10として使用する場合には、燃焼装置1の更に上方に燃焼室12、熱交換器13、排気室14を設定する関係で、図5中d1 で示す非常に高さ方向の寸法の長い給湯機10の構成になっていた。
【0008】
従って、給湯機10の備え付けスペースにおいては、高さ方向に多くのスペースを必要とし、スペースの制約上から、高さ寸法の短い給湯機を製作するには、例えば、図6に示すように、炎口部15aの端末より外側にガス入口15bを位置させた型式の異なるバーナ15を使用することが必要であるため、別途バーナ15の開発期間と開発費用等のコストが嵩み、有効な対策ではなかった。
【0009】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バーナの全長が炎口部の長さにほぼ等しく、かつ燃料ガス入口部が炎口部の一端側より内側に位置するような汎用のバーナを使用する燃焼装置において、燃焼効率を高めることができるとともに、給湯機に適用した場合、給湯機の高さ方向寸法を節約でき、給湯機を据え付ける際のスペース効率に優れた燃焼装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、バーナの全長が炎口部の長さにほぼ等しく、燃料ガス入り口部が炎口部の一端より内側に位置する複数のバーナと、このバーナに対応する複数の燃料ガス用ノズルとを燃焼室ケース内に収納するとともに、燃焼室ケースに燃焼用空気を供給するファン並びに燃料ガス用ノズルにガス燃料を供給する燃料ガス流路とを備えた燃焼装置において、前記バーナと燃料ガス用ノズルとの間に間隔を隔て、バーナの側方に空気室を設定し、この空気室の上方にファンを設置する一方、この空気室内に燃料ガス用ノズルからバーナの燃料ガス入口部に燃料ガスを導入する両端を開口したパイプ状のガス導入管を配設するとともに、ガス導入管のノズル側開口近傍部分に単一、あるいは複数の孔を開設したことを特徴とする。
【0011】
ここで、ガス導入管は、各バーナに対応する複数本を一括して固定する構造としても、また、ガス導入管1本づつを独立した構造としてもよく、ガス導入管の長さは、バーナ側の端末がバーナの燃料ガス入口部の中まで挿入されても良く、また、ノズル側の端末開口内にノズルが挿入される長さとしてもよい。
【0012】
また、ガス導入管の断面形状は円形状、矩形状等、特に限定するものではない。
【0013】
さらに、ガス導入管のノズル側開口近傍部分に設ける孔は、単一でも複数でもよく、また複数設ける場合には周囲に均等に配置しても、また、ファンと対向する側に集中的に配置してもよい。
【0014】
以上の構成から明らかなように、本発明によれば、燃料ガス用ノズルから噴出された燃料ガスは、エジェクタ効果により、空気室内の燃焼用空気の一部を巻き込みながらガス導入管のノズル側開口から導入される。
【0015】
さらに、ガス導入管内部のノズル側近傍部分は、燃料ガスの噴流の存在により、静圧が低いため、ガス導入管に設けた孔からも燃焼用空気の一部がガス導入管内に導入される。
【0016】
加えて、ファンはガス導入管の上方に設けられており、ガス導入管の上方から動圧が加わるため、この孔を通じてガス導入管に導かれる燃焼用空気量が増加する。
【0017】
そして、燃料ガスと燃焼用空気とがガス導入管の内部で混合され、ガス導入管のバーナ側開口から噴出し、バーナの燃料ガス入口部に供給され、更にバーナの燃料ガス入口部から燃焼用空気の一部が供給され、これらはバーナの内部でさらに混合され、炎口部から噴出して火炎を形成する。
【0018】
このように、ガス導入管を設置したため、ファンを燃焼室ケースの少なくとも下端より上方に設置できることになる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼装置の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】
図1は本発明に係る燃焼装置の概略構成を示す説明図、図2,図3は同燃焼装置に使用するガス導入管を示すもので、図2(a),図3(a)はガス導入管の軸方向断面図、図2(b),図3(b)はガス導入管の径方向断面図、図4は同燃焼装置を適用した給湯機の概略構成を示す説明図である。
【0021】
図1において、本発明に係る燃焼装置20は、燃焼室ケース21内にバーナ22と燃料ガス用ノズル23とがそれぞれ対応して複数個収納設置されている。
【0022】
さらに詳しくは、バーナ22は、従来例で示した構成と同一構成の汎用型のものを使用しており、バーナ22の炎口部24の長さがバーナ22の全長とほぼ一致しており、炎口部24の一端24aより内側に燃料ガス入口部25が設置されている。
【0023】
また、上記燃料ガス用ノズル23に燃料を供給するためのガス流路26が燃焼室ケース21に付設されており、このガス流路26には、ガス電磁弁27、ガス比例弁28がそれぞれ複数個設けられ、燃料ガスの供給、あるいは供給停止等の制御、並びに燃料ガスの流量調節を行なっている。
【0024】
上述した構成は従来の燃焼装置とほぼ同一構成であり、以下に説明する部分が本願発明の特徴部分である。
【0025】
すなわち、本発明に係る燃焼装置20においては、バーナ22と、燃料ガス用ノズル23との間に一定の距離を隔て、バーナ22の側方に空気室29が仕切板30を介して設けられており、更に、この空気室29内にガス導入管31が設置されるとともに、空気室29の上方に燃焼用空気を供給するためのファン32が設置されている。
【0026】
尚、バーナ22の下方には整流部33が設けられている。
【0027】
さらに詳しくは、空気室29に設置されるガス導入管31は、本実施形態では図2(a),(b)に示すように、両端を開口した円形パイプ状のものから構成されており、また、ガス導入管31は、それぞれの端末開口31a、31bと燃料ガス用ノズル23、あるいは燃料ガス入口部25との間にクリアランスが設定されているが、ガス導入管31のノズル側開口31a内に燃料ガス用ノズル23を挿入しても良く、また、他方側の端末開口31bがバーナ22の燃料ガス入口部25内に挿入するような長さに設定してもよい。
【0028】
そして、このガス導入管31には、ノズル側開口31a近傍部分に図示するように複数の孔34が周囲に均等に複数個開設されている。
【0029】
尚、ガス導入管31には、図3(a),(b)に示すように、ノズル側開口31aの近傍部分に特にファン32と対向する面側に孔34を集中的に設置してもよい。
【0030】
従って、上述したように、ガス導入管31を設置することにより、ガス流路26を通じて燃料ガス用ノズル23に燃料ガスが供給された後、燃料ガス用ノズル23から噴出された燃料ガスは、エジェクタ効果により空気室29の燃焼用空気の一部を巻き込みながらガス導入管31のノズル側開口31aから導入されるとともに、ガス導入管31内部の特にノズル側近傍は、燃料ガスの噴流により、周囲よりも静圧が低いため、孔34からも燃焼用空気の一部がガス導入管30の内部にスムーズに導かれる。
【0031】
加えて、ファン32からの燃焼用空気がガス導入管31の上方から加わるため、その動圧により、孔34から導かれる燃焼用空気量が多く、ガス導入管31内で燃料ガスと燃焼用空気が効率良く混合され、ガス導入管31のバーナ側開口31bから噴出し、バーナ22の燃料ガス入口部25へ供給されるが、この際、バーナ22の燃料ガス入口部25からも燃焼用空気の一部が供給され、バーナ22内で更に混合されて炎口部24から噴出して火炎を形成する。
【0032】
このように、バーナ22と燃料ガス用ノズル23との間にガス導入管31を設置するとともに、ファン32を空気室29上方に位置させることにより、優れた燃焼効率を得ることができる。
【0033】
次に、図4は上述した燃焼装置20を使用した給湯機40の構成を示すもので、給湯機40は、燃焼装置20の上部、すなわちバーナ22の炎口部24の上方に、燃焼室41、熱交換器42並びに排気室43を設置して、それらを外装44内に収納するという構成である。
【0034】
上記給湯機40において、燃焼装置20で上述したようにバーナ22による燃焼室41が安定的に燃焼し、燃焼で発生した高温の燃焼ガスは熱交換器42に入り、水を加熱し、熱交換された燃焼ガスは排気ガスとして排気室43を通り排気される。
【0035】
そして、本発明を適用して製作した給湯機40は、図4に示すように、給湯機40の高さ方向寸法(図中dで示す)が従来の給湯機10の高さ方向寸法d1 に比べファン32の高さ寸法分短縮化できるため、給湯機40の高さ方向スペースを節約でき、バーナの型式を替えることなく、汎用のバーナ22を使用しても据え付けスペースに制約を受けることなく、据え付けスペースのスペース効率を高めることができるという効果がある。
【0036】
更に、本発明に係る燃焼装置20の付随的な効果としては、ガス導入管31に孔34を設けているので、バーナ22の内部に導かれる燃焼用空気量が多くなるため、バーナ22としてブンゼン式バーナを使用すれば、火炎長が短くなり、更に燃焼装置20の高さ寸法を更に短縮化できる。
【0037】
また、バーナ22が濃淡燃焼式であれば、排ガス中の窒素酸化物(NOX )の濃度をより低減することができ、環境上望ましい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る燃焼装置は、以下に記載する格別の作用効果を有する。
【0039】
(1)請求項1記載の燃焼装置は、バーナと燃料ガス用ノズルとの間に間隔をおき、両者間にガス導入管を配置するとともに、燃焼用空気を供給するファンをバーナの下方ではなく側方に設置するという構成であるため、給湯機にこの燃焼装置を適用すれば、ファンの高さ方向スペースを節約することができ、給湯機や給湯付風呂釜に適用した場合、据え付ける際の高さ方向スペースが少なくて済み、スペース効率に優れるという効果を有する。
【0040】
(2)請求項1記載の燃焼装置は、バーナと燃料ガス用ノズルとの間に間隔をおき、両者間にガス導入管を配置するとともに、燃焼用空気を供給するファンをバーナの下方ではなく側方に設置するという構成であるため、エジェクタ効果等により、多量の燃焼用空気を燃料ガスと混合することができ、安定した燃焼が行なわれ燃焼効率が向上するという効果を有する。
【0041】
(3)請求項1記載の燃焼装置は、バーナと燃料ガス用ノズルとの間に間隔をおき、両者間にガス導入管を配置するとともに、燃焼用空気を供給するファンをバーナの下方ではなく側方に設置するという構成であるため、従来の汎用型のバーナを使用でき、タイプの異なる型式のバーナを必要としないため、実用性に富むという効果を有する。
【0042】
(4)請求項2記載の燃焼装置は、ガス導入管のノズル側開口近傍部分に燃焼用空気を取り込む孔をファン側に向けて集中的に開設するという構成であるため、ガス導入管により多くの燃焼用空気を取り込むことができ、更に燃焼効率を高めることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃焼装置の一実施形態の概略構成を示す説明図。
【図2】図1に示す燃焼装置に使用するガス導入管を示す軸方向並びに径方向断面図。
【図3】本発明に係る燃焼装置に使用するガス導入管の別実施形態を示す軸方向並びに径方向断面図。
【図4】図1に示す燃焼装置を適用した給湯機の概略構成を示す説明図。
【図5】従来の給湯機の概略構成を示す説明図。
【図6】従来の別型式のバーナを示す説明図。
【符号の説明】
20 燃焼装置
21 燃焼室ケース
22 バーナ
23 燃料ガス用ノズル
24 炎口部
25 燃料ガス入口部
29 空気室
30 仕切板
31 ガス導入管
32 ファン
34 孔
40 給湯機
41 燃焼室
42 熱交換器
43 排気室
44 外装
Claims (2)
- バーナの全長が炎口部の長さにほぼ等しく、燃料ガス入り口部が炎口部の一端より内側に位置する複数のバーナと、このバーナに対応する複数の燃料ガス用ノズルとを燃焼室ケース内に収納するとともに、燃焼室ケースに燃焼用空気を供給するファン並びに燃料ガス用ノズルにガス燃料を供給する燃料ガス流路とを備えた燃焼装置において、
前記バーナと燃料ガス用ノズルとの間に間隔を隔て、バーナの側方に空気室を設定し、この空気室の上方にファンを設置する一方、この空気室内に燃料ガス用ノズルからバーナの燃料ガス入口部に燃料ガスを導入する両端を開口したパイプ状のガス導入管を配設するとともに、ガス導入管のノズル側開口近傍部分に単一、あるいは複数の孔を開設したことを特徴とする燃焼装置。 - 前記ガス導入管のノズル側開口近傍部分には、ファンに対向する側に複数の孔が集中的に開設されていることを特徴とする請求項1記載の燃焼装置。
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