JP3731692B2

JP3731692B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3731692B2
Application number: JP12098697A
Authority: JP
Inventors: 成夫渡辺; 重徳梁島; 浩篠崎; 憲一白井; 久浩小林; 健二中村
Original assignee: 株式会社日立ハウステック
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: JPH10311509A

Description

【０００１】
【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（ＮＯ_X）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

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。