JP4324245B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器や風呂釜などの、潜熱回収型の燃焼装置に関するものである。

図４には、燃焼装置である給湯器の一例が模式図により示されており、従来、この図に示す給湯器等の燃焼装置が様々に提案されている（例えば特許文献１参照。）。

この給湯器（器具）は屋外配置型の燃焼装置であり、同図に示すように、器具ケース４０内に設けられた燃焼室２０内にバーナ１が配置され、このバーナ１にはバーナ１に燃料を供給する燃料供給通路であるガス管４２が接続され、このガス管４２にはバーナ１への燃料供給・停止を制御するための開閉弁（図示せず）と、バーナ１への供給燃料量を弁開度でもって制御することができる比例弁（図示せず）とが介設されている。

バーナ１の下方側には、バーナ１の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン５が設けられており、この給湯器は、燃焼ファン５の回転によって、例えば図４の矢印Ｃに示すように、吸気口９から空気を吸気してバーナ１に送り、この空気と、ガス管４２を通って供給されるガスとによってバーナ燃焼を行い、かつ、バーナ燃焼により生じた排気ガスを、燃焼ファン５の回転によって、矢印Ａに示すように、燃焼室２０から排気口８側に送って排気する強制燃焼式の燃焼装置である。

上記バーナ１の上側には、バーナ１の燃焼ガス中の顕熱を回収するメインの熱交換器（一次熱交換器）４が設けられており、このメインの交換器４よりも排気口８側には、排気潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）６が配設されている。燃焼室２０側から排気口８側に至る領域は排気通路３と成している。

前記潜熱回収用熱交換器６の入り口側には、水供給源から水を導くための給水管４６が接続されており、潜熱回収用熱交換器６の出口側とメインの熱交換器４の入り口側は接続されている。この給湯器は、給水管４６から導入されて潜熱回収用熱交換器６を通る水を潜熱回収の熱で予備加熱し、その予備加熱した水をメインの熱交換器４の入水口に供給するタイプの燃焼装置であり、前記メインの熱交換器６の出口側には給湯管４７が接続されている。

なお、図４には示されていないが、通常、前記給水管４６には、給水管４６から供給されて潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の入水温度を検出する入水サーミスタと、潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の流量を検出する水量センサとが設けられており、また、給湯管４７には流れ出る湯の温度を検出することができる出湯サーミスタが設けられている。

図４に示すように、潜熱回収用熱交換器６の下側には、通常、潜熱回収用熱交換器６で発生するドレンを外部へ排出するための適宜のドレン排出手段が設けられており、この図に示す給湯器においては、ドレン排出手段として、ドレンの受け皿４８と、この受け皿４８に接続されたドレン管４９が設けられている。このドレン管４９の先端側は器具ケース４０の外に導出され、受け皿４８にたまった水滴（ドレン排水）を外部へ排出する構成となっている。

バーナ１の燃焼制御と、燃焼ファン５の回転制御は、燃焼制御装置（図示せず）により、予め与えられたシーケンスプログラムにしたがって行われており、前記の如く、ガス管４２から供給されるガスと燃焼ファン５により送られる空気によってバーナ１の燃焼が行われ、それにより、給水管４６から熱交換器４，６を通って作り出された湯は、給湯管４７を介して台所等の給湯場所に導かれて出湯が行われる。

この給湯器のように、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器においては、給水管４６から潜熱回収用熱交換器６内の水管を通る水は、バーナ１の燃焼による排気ガスが潜熱回収用熱交換器６を通るときに、排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱を奪って（回収して）温度を高め、さらにメインの熱交換器４を通るときに、バーナ１の燃焼火力でもって加熱されて設定温度の湯が作り出される。

そのため、潜熱回収用熱交換器６を設けることにより、高位発熱量（総発熱量）ベースで熱効率が約９０％に達し、潜熱回収用の熱交換器６が設けられていない通常の給湯器に比べ、高い熱効率が達成される。

特願２０００−３０１１６７

ところで、上記給湯器等の燃焼装置の排気ガスは、潜熱回収用熱交換器６によって熱を奪われた状態で排気口８から排気されるので、その温度は約５０〜８０℃と比較的低く、湿度はほぼ１００％である。そのため、この排気ガスが装置外部で急激に冷却されると、排気ガス中に含まれている燃焼生成水が露点に達して結露し、特に、冬期のように外部気温が例えば５〜１０℃といったように低い場合には、排気口８から白煙（水蒸気）が発生して使用者等に不快感を与えるといった問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、外気温が低かったり、外気湿度が高かったりする状況においても、排気口から白煙が生じることを抑制でき、かつ、熱効率が高く、燃焼能力の可変制御ができる強制燃焼式の燃焼装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、燃焼室内に、バーナと、該バーナの燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器と、該メインの熱交換器よりも排気口側に配置されて排気潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、前記バーナの下方側に設けられて該バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンとが設けられ、給水管から導入されて前記潜熱回収用熱交換器を通る水を潜熱回収の熱で予備加熱し、その予備加熱した水を前記メインの熱交換器の入水口に供給するタイプの強制燃焼式の燃焼装置において、前記燃焼室側から排気口側に至る排気通路内に、装置外部の空気を取り込んで該空気を前記排気ガスに混合するバフラ形態の空気吸引混合部を設け、前記排気口と前記空気吸引混合部の空気吸い込み口とを同圧風圧帯で、かつ、等圧領域に配置した構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明の燃焼装置によれば、燃焼室側から排気口側に至る排気通路内に、装置外部の空気を取り込んで該空気を燃焼室側から排気口側に向かう排気ガスに混合するバフラ形態の空気吸引混合部を設け、前記排気口と前記バフラ形態の空気吸引混合部の空気吸い込み口とを同圧風圧帯で、かつ、等圧領域に配置しているので、たとえ燃焼装置の外部から排気口を介して排気通路側に向けた風が吹いても、この風の影響で前記空気吸い込み口から前記空気吸引混合部に取り込まれる装置外部の空気量が減少したり、装置外部の空気が取り込まれずに排気ガスが前記空気吸い込み口から出てしまったりするといったことが起こるのを抑制でき、装置外部の風の状況によらず、装置外部の空気を燃焼室側から排気口側に向かう排気ガスに混合することができる。

そして、本発明の燃焼装置は、たとえ燃焼室から排気通路に導入される排気ガスの温度が低くて湿度が高い状態であっても、前記空気吸引混合部での装置外部の空気の混合によって前記排気ガスの湿度を下げることができるので、排気口から白煙が発生することを抑制でき、装置外部の風の状況によらず、確実に、排気口からの白煙発生防止が可能な燃焼装置を実現できる。

また、本発明の燃焼装置は、潜熱回収用熱交換器を備えてバーナの燃焼の排気潜熱を回収するタイプであり、かつ、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンを備えた強制燃焼式の燃焼装置であるため、熱効率が高く、燃焼能力の可変制御ができる燃焼装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。

図１には、本発明に係る燃焼装置の第１実施形態例の構成が模式的に示されている。同図に示すように、本実施形態例の燃焼装置は、図４に示した従来例とほぼ同様に構成された給湯器であり、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、前記燃焼室２０側から排気口８側に至る排気通路３内に、装置外部の空気を取り込んで該空気を前記排気ガスに混合するバフラ形態の空気吸引混合部７を設け、前記排気口８と前記空気吸引混合部７の空気吸い込み口１０とを同圧風圧帯で、かつ、等圧領域に配置したことである。

本実施形態例において、空気吸引混合部７は、排気通路３内の排気トップ（排気先端側）に設けられており、排気口８と空気吸引混合部７の空気吸い込み口１０は、同一面に形成されている。

本実施形態例の燃焼装置は、以上のように構成されており、排気通路３内に、装置外部の空気を取り込んで該空気を前記排気ガスに混合するバフラ形態の空気吸引混合部７を設け、前記排気口８と空気吸引混合部７の空気吸い込み口１０とを等圧領域に配置しているので、たとえ装置外部から排気口８を介して排気通路３側に向けた風が吹いても、この風の影響で前記空気吸い込み口１０から前記空気吸引混合部７に取り込まれる装置外部の空気量が減少したり、装置外部の空気が取り込まれずに排気ガスが空気吸い込み口１０から出てしまったりするといったことが起こるのを抑制でき、装置外部の風の状況によらず、装置外部の空気を燃焼室２０側から排気口８側に向かう排気ガスに混合することができる。

そして、たとえ図１の矢印Ａに示すように、燃焼室２０から排気通路３に導入される排気ガスが、温度が低くて湿度が高い状態であっても、図１の矢印Ｂに示すように、空気吸引混合部７によって装置外部の空気を取り込んでこの空気を前記排気ガスに混合することにより、排気ガスの湿度を下げて、図１の矢印Ｍに示すように、透明の排気ガスを排気でき、排気口８から白煙が発生することを抑制できる。

また、本実施形態例では、排気通路３において、排気が大気中に出る部分の少し前で排気を絞るような形としている。このような形にすることで、排気が大気中に出るスピードを従来より高め、言い換えるならば、層流状に出すのではなく乱流を起こすような形で排気を出し、排気が冷えた外気と接して結露し、その粒が大きくなって白煙として目に見えるまでに成長するよりも早く排気が起こす乱流によって冷えた外気をまき込み、このまき込みによって湿度を下げることで、白煙として見えないようにもしている。

さらに、本実施形態例の燃焼装置は、潜熱回収用熱交換器６を備えてバーナ１の燃焼の排気潜熱を回収するタイプであり、かつ、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファン５を備えた強制燃焼式の燃焼装置であるため、熱効率が高く、燃焼能力の可変制御ができる燃焼装置を実現できる。

図２には、本発明に係る燃焼装置の第２実施形態例が示されている。第２実施形態例の燃焼装置は、煙突部２２を備えた屋内配置型の給湯器であり、燃焼ファン５の吸気口９と排気通路３の排気口８は共に壁２１の外にある。また、第２実施形態例においても、バフラ形態の空気吸引混合部７は、排気通路３内の排気トップに設けられており、空気吸引混合部７も壁２１の外に設けられている。なお、第２実施形態例の上記以外の構成は上記第１実施形態例と同様である。

第２実施形態例は以上のように構成されており、第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様に、排気通路３内にバフラ形態の空気吸引混合部７を設け、前記排気口８と空気吸引混合部７の空気吸い込み口１０とを同圧風圧帯で、かつ、等圧領域に配置しており、さらに、排気通路３において、排気が大気中に出る部分の少し前で排気を絞るような形としているので、上記第１実施形態例と同様の作用により同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な態様を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、バフラ形態の空気吸引混合部７は排気通路３内の排気トップに設けられていたが、図３に示すように、排気通路３内の、燃焼室２０に近い側にバフラ形態の空気吸引混合部７を設け、この空気吸引混合部７の空気吸い込み口１０を排気トップに設けてもよい。

また、上記各実施形態例では、空気吸引混合部７は、装置外部の空気を取り込んで、この空気を排気ガスの両側から導入して混合するようにしたが、空気吸引混合部７は、例えば図３の破線Ｆに示すような形態とし、装置外部の空気を排気ガスの片側からのみ装置外部空気を導入混合する構成としてもよい。

さらに、上記各実施形態例は、いずれも給湯器としたが、本発明の燃焼装置は給湯器とは限らず、メインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６とを備えた燃焼装置であればよく、風呂釜でもよいし、給湯器と風呂釜の両方の機能を備えた複合給湯器でもよい。

さらに、上記各実施形態例は、ガス燃焼式の燃焼装置とするとは限らず、石油燃焼式の燃焼装置でもよい。

本発明に係る燃焼装置の第１実施形態例を模式的に示す要部構成図である。 本発明に係る燃焼装置の第２実施形態例を模式的に示す要部構成図である。 本発明に係る燃焼装置の他の実施形態例を模式的に示す要部構成図である。 潜熱回収用熱交換器を備えた燃焼装置の一例を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ バーナ
３ 排気通路
４ メインの熱交換器
５ 燃焼ファン
６ 潜熱回収用熱交換器
７ 空気吸引混合部
８ 排気口
９ 吸気口
１０ 空気吸い込み口

Claims (1)

1. 燃焼室内に、バーナと、該バーナの燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器と、該メインの熱交換器よりも排気口側に配置されて排気潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、前記バーナの下方側に設けられて該バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンとが設けられ、給水管から導入されて前記潜熱回収用熱交換器を通る水を潜熱回収の熱で予備加熱し、その予備加熱した水を前記メインの熱交換器の入水口に供給するタイプの強制燃焼式の燃焼装置において、前記燃焼室側から排気口側に至る排気通路内に、装置外部の空気を取り込んで該空気を前記排気ガスに混合するバフラ形態の空気吸引混合部を設け、前記排気口と前記空気吸引混合部の空気吸い込み口とを同圧風圧帯で、かつ、等圧領域に配置したことを特徴とする燃焼装置。

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