JP5545443B2 - 燃焼装置 - Google Patents

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Description

本発明は、たとえばガス給湯装置の構成要素などとして好適に用いることが可能な燃焼装置に関する。
ファンを利用してバーナに燃焼用空気を供給する燃焼装置においては、空燃比を一定にして燃焼性を良好にすることが望まれる。そこで、従来においては、均圧弁と称されるタイプの圧力調整弁を利用し、バーナに対する燃料供給圧を制御する手段がある(たとえば、特許文献1,2を参照)。前記圧力調整弁は、ファンの吐出圧をシグナル圧として利用し、バーナに対する燃料供給圧を前記シグナル圧に対応した圧力に制御する。このような構成によれば、たとえばファンからバーナへの燃焼用空気の供給量が多く、ファンの吐出圧が高いときには、これに対応してバーナへの燃料供給量も多くなり、空燃比の一定化を図ることが可能である。
ただし、前記した圧力調整弁は、燃料供給圧をファンの吐出圧に対応した圧力(たとえば、燃料供給圧と吐出圧とを同一の圧力)とするために、ファンとして、たとえばシロッコファンが用いられて低回転で運転される場合には、燃料供給圧が低くなりがちとなる。燃料供給圧が高ければ、調圧公差のばらつきの影響が少なく、また燃料噴出ノズルから噴出された際の燃料の流速が速くなって燃料と空気との混合が促進されるといった利点が得られるが、前記した構成によれば、そのような利点が得難い。シロッコファンの回転速度を速くすれば、前記した利点は得られるものの、そうすると騒音が大きくなる。
前記した不具合を抑制する手段としては、たとえば特許文献3に示すように、ファンの吐出口に繋がった空気流路にオリフィスまたはこれに類する機能を発揮する抵抗板部を設け、かつこの抵抗板部の空気流れ方向上流側に、シグナル圧検出部を設けることが考えられる。このような構成によれば、シグナル圧検出部で検出されるシグナル圧を抵抗板部の存在によって高め、もって燃料供給圧についても高めることが可能である。
しかしながら、前記したようにシグナル圧検出部および抵抗板部を燃焼装置に設ける場合には、次に述べるように、解決すべき課題がある。
すなわち、シグナル圧検出部および抵抗板部のそれぞれの形状、サイズ、ならびに相対的な配置などは、バーナの駆動燃焼性能に大きな影響を及ぼす重要なファクタであり、これらシグナル圧検出部や抵抗板部は、ファンが特定の回転速度のときには、それに対応した所定の圧力がシグナル圧として正確に得られるように構成されている必要がある。ところが、従来においては、たとえばシグナル圧検出部はファンに取り付けられているのに対し、抵抗板部については、ファンとは別の部材に取り付けられているなど、これらは燃焼装置に対して個別に取り付けられている。このため、シグナル圧検出部および抵抗板部を所定の正確な位置関係に設定するといったことは容易ではない。また、燃焼装置においては、たとえば燃料が12Aガスから13Aガスに変更されるなど、燃料の種類が変更される場合がある。このような燃料の変更がなされる場合には、それに対応して空燃比を変更すべく、シグナル圧検出部と抵抗板部との位置関係などを変更することも要望される。ところが、従来においては、そのような要望にも容易かつ的確に対応することは困難である。
特開2007−107865号公報 特開昭60−26220号公報 特許第2572773号公報
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、燃焼用空気供給用のファンの吐出圧をシグナル圧としてバーナへの燃料供給圧を制御する燃焼装置において、シグナル圧検出部とシグナル圧を高めるための抵抗板部との位置関係などを、所望の仕様に容易かつ正確に規定することが可能な燃焼装置を提供することを、その課題としている。
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明により提供される燃焼装置は、バーナに空気流路を介して燃焼用空気を供給するファンと、このファンの吐出圧をシグナル圧として検出するためのシグナル圧検出部と、前記バーナに向けての燃料供給圧を前記シグナル圧に対応した圧力に制御する圧力調整弁と、を備えている、燃焼装置であって、前記ファンおよび前記空気流路の形成部材とは別体に構成されており、かつ前記ファンまたは前記空気流路の形成部材に取り付けられる補助部材を備えており、この補助部材には、前記シグナル圧検出部と、このシグナル圧検出部の空気流れ方向下流部に位置して前記シグナル圧を高めるための抵抗板部と、が設けられており、前記補助部材は、前記抵抗板部を支持しているとともに、前記シグナル圧検出部が設けられている支持部を有しており、この支持部は、前記抵抗板部が前記ファンの吐出口の一部を塞ぐようにして前記ファンの先端に配置された状態において、前記ファンの外面部に取り付け可能であり、前記ファンには、前記シグナル圧検出部を前記ファンの吐出口内に配置させ、または臨ませるための切欠き状または非切欠き状の開口部が形成されており、かつこの開口部は、前記支持部によって閉塞されるように構成されていることを特徴としている。
このような構成によれば、補助部材をファンまたは空気流路の形成部材の所定位置に取り付けることにより、シグナル圧検出部で検出されるシグナル圧を抵抗板部の作用によって高め、このシグナル圧に対応した高い圧力でバーナに向けて燃料供給を行なうことが可能となる。一方、シグナル圧検出部および抵抗板部の相対的な位置関係などについては、前記補助部材を製作する時点で規定することが可能である。したがって、シグナル圧検出部および抵抗板部のそれぞれをファンや空気流路の形成部材に対して直接かつ個別に取り付けていた従来技術と比較すると、シグナル圧検出部および抵抗板部の位置関係などを正確に規定することが格段に容易となり、燃焼装置の製造作業の容易化ならびに製造コスト
の低減化を図ることができる。また、後述するように、燃料の種類の変更などに起因して、シグナル圧検出部と抵抗板部との位置関係などを変更する必要が生じた場合には、補助部材をそれとは異なる仕様の補助部材に変更して容易に対処することが可能となり、便利である。
さらに、補助部材をファンに対して容易に取り付けることができる。抵抗板部については、ファンの吐出口の一部を適切に塞いだ状態にし得るとともに、シグナル圧検出部については、ファンの吐出口内のうち、前記抵抗板部よりも空気流れ方向上流部に適切に配置させることができる。
本発明において、好ましくは、前記補助部材として、前記シグナル圧検出部および前記抵抗板部の少なくとも一方の構成、またはそれらの位置関係が相違する複数種類の補助部材があり、これら複数の補助部材の中から、いずれか1つを選択して使用することが可能な構成とされている。
このような構成によれば、複数種類の補助部材の中から、燃焼装置の仕様や具体的な使用条件(燃料の種類など)に対応した適正な補助部材を選択して用いることにより、バーナの燃焼性能を良好にすることができる。また、そのような仕様変更に容易に対処することができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
本発明に係る燃焼装置の一例を示す概略断面図である。 (a)は、図1の燃焼装置のファンおよびこのファンに取り付けられた部材を示す断面図であり、(b)は、(a)の一部断面側面図であり、(c)は、(a)の平面説明図である。 (a)は、図1の燃焼装置のファンおよびこのファンに取り付けられた部材を示す斜視図であり、(b)は、(a)の要部分解斜視図である。 (a)は、図3(b)のIVa−IVa断面図であり、(b)は、図3(b)の IVb−IVb断面図である。 (a)は、本発明の他の例を示す要部斜視図であり、(b)は、(a)の分解斜視図であり、(c)は、(a)の平面説明図である。 本発明の他の例を示す断面図である。 (a)は、本発明の他の例を示す断面図であり、(b)は、(a)の分解要部断面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図1〜図4は、本発明が適用された燃焼装置およびこれに関連する構成の一例を示している。
図1によく表われているように、本実施形態の燃焼装置Cは、湯水加熱用の熱交換器8との組み合わせによりガス給湯装置を構成しており、缶体1、この缶体1内に配されたバーナB、燃焼用空気供給用のファン2、ファン2に取り付けられた補助部材4、および燃料ガス供給路3に設けられた圧力調整弁Vを具備している。補助部材4は、後述するように、圧力調整弁Vに入力させるシグナル圧を検出するためのシグナル圧検出部40、および抵抗板部41を有している。
バーナBは、ガスバーナであり、その下方には、燃料分配用のケーシング5が設けられている。圧力調整弁Vを通過した燃料ガスは、ケーシング5内に流入した後にその噴出口51からバーナBに向けて進行し、その過程においてファン2から別途供給されてきた燃焼用空気と混合される。この混合気がバーナBに供給される。ケーシング5からバーナBに向けての燃料ガス噴出量は、噴出口51の周辺部の燃料噴出領域圧P1と燃料ガス供給圧との差圧に対応する。燃料ガス供給圧は、後述するように、たとえばシグナル圧検出部40で検出されるシグナル圧Psと同一とされる。ケーシング5には、複数の電磁弁52が設けられており、これらの開閉動作によって、ケーシング5内からバーナBの所定領域に対する燃料ガス供給のオン・オフを切り替え可能である。
熱交換器8は、バーナBによって発生された燃焼ガスから熱回収を行なうためのものであり、顕熱回収用の1次熱交換部81と、潜熱回収用の2次熱交換部82とを有している。入水口83に供給された湯水は、2次熱交換部82および1次熱交換部81を順次通過する過程において加熱され、出水口84から出湯する。熱回収を終えた燃焼ガスは、缶体1の上部の排気口11から排ガスとして排出される。本実施形態においては、缶体1内にバーナと熱交換器とが1組のみ設けられているが、これらを複数組設けた構成とすることができることは勿論である。また、本実施形態では、潜熱回収用の2次熱交換部82を具備しているが、これを有することなく、熱交換器として、顕熱回収用の1次熱交換部81のみを有する構成とすることもできる。
ファン2は、シロッコファンなどの遠心ファンであり、吸入口21を片面26aに有するケーシング22内に、モータMにより駆動される回転羽根23が収容された構造を有している。このファン2は、適当なブラケット(図示略)を利用して缶体1の下部に取り付けられ、吐出口20から吐出される燃焼用空気を缶体1内に供給可能である。缶体1の内部のうち、ファン2の吐出口20からバーナBに到るまでの空間部は、空気流路17である。缶体1は、この空気流路17を形成しており、本発明でいう「空気流路の形成部材」の一例に相当する。
圧力調整弁Vは、燃料ガス供給路3の上流側の1次圧の変動の影響を受けることなく、下流側の2次圧(ケーシング5内の燃料ガス圧)を、ポート60に入力するシグナル圧Psに対応した値(本実施形態では同一)とする機能を有している。すなわち、シグナル圧Psが高いほど、弁体62の開度が大きくなる。圧力調整弁Vの構造自体は、従来既知のものと同様にすることが可能であり、その詳細な説明は省略する。ポート60に入力するシグナル圧Psは、ファン2の吐出圧のうち、シグナル圧検出部40で検出される圧力である。
補助部材4は、ファン2や缶体1とは別体に構成されて、ファン2に取り付けられている。この補助部材4は、その部品交換を容易に行なうことが可能に、ファン2に対して着脱自在である。補助部材4は、図3および図4に示すように、抵抗板部41、この抵抗板部41の端縁から下向きに延びて抵抗板部41を支持する支持部42、およびこの支持部42に設けられたシグナル圧検出部40を有している。補助部材4は、全体を金属製とすることが可能であるが、これに代えて、たとえば耐久性に優れた樹脂製などとすることもできる。
シグナル圧検出部40は、支持部42に短管部43を貫通させた状態で支持させることにより設けられており、短管部43の一端開口部43aに作用する圧力がシグナル圧Psである。短管部43の一部は、支持部42の外面側に突出した配管接続部43bとして構成されており、この配管接続部43bに、圧力調整弁Vとの接続を図るための配管部材65の一端が接続される。
補助部材4は、ファン2の吐出口20の周縁部24に取り付けられている。より具体的には、吐出口20は、矩形状であり、補助部材4は、吐出口20の4箇所の隅部c1〜c4のうち、1つの隅部c1のみを抵抗板部41によって閉塞するようにファン2に取り付けられている。この取り付け手段としては、たとえば支持部42を平面断面視略L字状に形成しておき、この支持部42の内面側をファン2のケーシング22の外面部に接触させた上で、ネジ体90、ネジ体挿通孔49、およびネジ孔29を利用して固定させる手段を採用することができる。ファン2のケーシング22には、切欠き状または非切欠き状の開口部25が設けられており、短管部43は、この開口部25に挿通され、このことによって短管部43とケーシング22との干渉が回避されている。開口部25は、支持部42によって適切に閉塞される。
抵抗板部41は、シグナル圧検出部40の空気流れ方向下流部に位置してシグナル圧Psを高める役割を果たす。この抵抗板部41は、たとえば平面視三角形状に形成され、小サイズ化が図られた状態で吐出口20の隅部c1を効率よく閉塞している。隅部c1は、4箇所の隅部c1〜c4のうち、図2(b)に示すように、ファン2の舌部27とは吐出口20の中心線CLを挟んで反対側に位置する隅部である。また、隅部c1は、同図(a)に示すように、ファン2の吸入口21が設けられている片面26aとは反対の片面26b側に位置する隅部でもある(同図(c)のクロスハッチングで示す部分)。抵抗板部41は、吐出口20の隅部c1以外の領域を開放状態としている。もちろん、シグナル圧検出部40は、隅部c1に位置しており、この隅部c1におけるファン2の吐出圧をシグナル圧Psとして検出し得るように設けられている。
次に、前記した構成の燃焼装置Cの作用について説明する。
ファン2が駆動され、かつバーナBが燃料ガスの供給を受けて駆動燃焼する場合、圧力調整弁Vは、シグナル圧検出部40で検出されたシグナル圧Psを配管部材65を介して受け、バーナBに向けての燃料ガス供給圧をシグナル圧Psと同一圧にするように制御する。このことにより、バーナBにおける空燃比を一定に維持することができる。
抵抗板部41は、既述したように、シグナル圧検出部40の空気流れ方向下流部に位置しているために、このことによりシグナル圧検出部40の付近の圧力が高くなり、シグナル圧Psを高めることができる。また、抵抗板部41は、小サイズに形成されており、ファン2の吐出口20のうち、1つの隅部c1を閉塞しているに過ぎない。吐出口20の開口面積は、大きなサイズに確保されている。このため、抵抗板部41の存在に起因する圧力損失を補うことを目的としてファン2の回転速度を高速にする必要は少ない。このようなことから、この燃焼装置Cにおいては、ファン2の回転速度を比較的低速にしてその運転騒音を小さくしつつ、バーナBに向けての燃料ガス供給圧Psを高くすることができる。
ファン2は、たとえばシロッコファンであり、吐出口20の開口面積が空気吐出方向において略一様であるために、吐出口20のうち、舌部27側の領域よりもこれとは反対側の領域の方が吐出圧が高くなり易い。これに対し、図2(b)に示したように、シグナル圧検出部40および抵抗板部41は、そのように吐出圧が高くなる領域に設けられている。また、吐出口20のうち、吸入口21が設けられている片面26a側の領域よりもそれとは反対の片面26b側の領域の方が吐出圧が高くなり易い。これに対し、図2(a)に示したように、シグナル圧検出部40および抵抗板部41は、やはりそのような領域に設けられている。これらのことをトータルすると、シグナル圧検出部40および抵抗板部41は、吐出口20の各部のうち、圧力が最も高くなり易い箇所に設けられていることとなる。したがって、ファン2の回転速度を低速にしつつ、高いシグナル圧Psを得るのに最
適となる。
この燃焼装置Cにおいては、補助部材4にシグナル圧検出部40および抵抗板部41が設けられているために、シグナル圧検出部40や抵抗板部41をファン2に対して個別に組み付ける必要がなく、それらの組み付け作業が容易となる。また、補助部材4としては、好ましくは、シグナル圧検出部40と抵抗板部41との相対的な位置関係が相違するもの、あるいはそれらの形状やサイズなどが相違するものを複数種類準備しておく。このようにしておけば、たとえば燃料ガスの種類が変更されるなどして、シグナル圧検出部40と抵抗板部41との位置関係、あるいはそれらの形状やサイズに変更を加える必要が生じた場合に、補助部材4を他の補助部材と丸ごと交換すればよいこととなる。したがって、そのような仕様変更を容易かつ適切に行なうことができる利点も得られる。
図5〜図7は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
図5に示す実施形態においては、補助部材4Aの構成が、既述した補助部材4とは相違している。まず、この補助部材4Aには、ファン2の吐出口20の周縁部24を囲むようにしてこの周縁部24に係止可能な枠部48が設けられている。このような枠部48が設けられていれば、ファン2に対する補助部材4Aの取り付けをより安定させることが可能である。既述した補助部材4においても、枠部48を設けた構成とすることができる。図5においては省略しているが、補助部材4Aをファン2に対して確実に固定させるための手段として、既述した補助部材4と同様なネジ止め手段を用いることができる。
補助部材4Aに設けられている抵抗板部41Aは、平面視矩形状であって、ファン2の吐出口20の2つの隅部c1,c2間に跨がった状態で、これらの領域を閉塞している。換言すると、抵抗板部41Aは、吐出口20の周縁部24の矩形状に繋がった4つの辺24a〜24dのうち、1つの辺24a寄りに位置し、かつこの1つの辺24a寄りの細幅な領域AR1を閉塞している。吐出口20のそれ以外の領域は、開放状態にある。シグナル圧検出部40については、好ましくは、既述したように吐出圧が最も高くなる隅部c1に位置している。ただし、領域AR1であれば、シグナル圧検出部40を隅部c1以外の箇所に配置することが可能である。
抵抗板部41Aは、前記実施形態の抵抗板部41と比較すると、抵抗板部41Aのサイズがやや大きいために、その分だけファン2からの吐出圧に対する抵抗も大きくなる。ただし、抵抗板部41Aは、吐出口20の周縁部24の1つの辺24a寄りの狭い領域AR1のみを塞いでいるに過ぎない。したがって、やはり圧力損失を相当に小さくすることが可能である。また、抵抗板部41Aやシグナル圧検出部40は、ファン2の舌部27とは反対側に位置しているために、前記実施形態の場合と同様に、高いシグナル圧Psを得る上でより好ましい。なお、ファンとしては、前述したファン2とは異なり、吐出口の周縁部が先広がり状に傾斜して、吐出口の開口断面積が空気吐出方向下流側(図面の上側)ほど増大するように構成されたものがある。このようなファンの場合には、前述したファン2とは反対に、吐出口におけるファンの舌部寄りの領域の方が、そうでない領域よりも吐出圧が高くなるのが一般的である。したがって、そのような場合には、ファンの舌部寄りの領域にシグナル圧検出部や抵抗板部を設けることが好ましい。ただし、そのような配置に限定されないことは言う迄もない。
図6に示す実施形態の補助部材4Bにおいては、支持部42に設けられた短管部43が、支持部42の内方側(同図の右側)には突出しておらず、シグナル圧検出部40は、支持部42に形成された開口孔として構成されている。このような構成であっても、シグナル圧検出部40をファン2に設けられた開口部25を介して吐出口20内に望ませること
が可能であり、シグナル圧Psを適切に検出させることが可能である。なお、短管部43は、圧力調整弁と配管接続するための配管接続部43bを構成しているが、これら短管部43や配管接続部43bについては、省略した構成とすることもできる。シグナル圧検出部40は、支持部42に貫通孔が形成されただけの部位として構成されていてもかまわない。
図7に示す実施形態においては、缶体1の底部に、下向きに突出した筒部18が連設されており、この筒部18の下端にファン2が連結されている。ファン2から吐出される燃焼用空気は、筒部18内を通過してバーナに向けて上昇する。したがって、筒部18内も空気流路の一部に相当し、筒部18は、本発明でいう「空気流路の形成部材」の具体例に相当する。筒部18には、開口部18aが設けられており、補助部材4Cの抵抗板部41やシグナル圧検出部40は、この開口部18aを通過して筒部18内に配置されている。補助部材4Cは、ネジ止めなどの手段により、筒部18に固定されている。
本実施形態においては、シグナル圧検出部40および抵抗板部41が、ファン2の吐出口20から離れた位置に設けられているものの、それらは吐出口20の近傍に位置しており、吐出圧を効率良く受ける。このため、抵抗板部41によって圧力が高められたシグナル圧をシグナル圧検出部40において適切に検出することが可能である。本実施形態から理解されるように、補助部材の取り付け対象部位は、必ずしもファンでなくてもよく、空気流路の形成部材に取り付けた構成とすることもできる。
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る燃焼装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
抵抗板部は、シグナル圧検出部の空気流れ方向下流部に位置してシグナル圧を高める役割を発揮すればよく、その具体的な形状やサイズなどは限定されない。より具体的には、抵抗板部は、略三角形状や矩形状の平板状でなくてもよく、これらとは異なる形態の平板状、あるいは平板状以外の板状(たとえば、湾曲した板状、ヘの字状などに屈曲した板状)などとすることもできる。圧力調整弁は、バーナに向けての燃料供給圧をシグナル圧に対応した圧力に制御する機能を有すればよく、やはりその具体的な構造は限定されない。
本発明に係る燃焼装置は、たとえば逆燃焼式(バーナで発生された燃焼ガスを下向きに進行させる方式)に構成することも可能であり、燃焼用空気や燃焼ガスが進行する方向は上向きに限定されない。また、本発明に係る燃焼装置は、給湯装置用である必要もなく、たとえば温風装置用、あるいは焼却用などの燃焼装置として構成することも可能であり、具体的な用途なども限定されない。
C 燃焼装置
B バーナ
V 圧力調整弁
Ps シグナル圧
1 缶体(空気流路の形成部材)
2 ファン
4,4A〜4C 補助部材
17 空気流路
18 筒部(空気流路の形成部材)
20 吐出口(ファンの)
25 開口部
40 シグナル圧検出部
41,41A 抵抗板部
42 支持部(補助部材の)

Claims (2)

  1. バーナに空気流路を介して燃焼用空気を供給するファンと、
    このファンの吐出圧をシグナル圧として検出するためのシグナル圧検出部と、
    前記バーナに向けての燃料供給圧を前記シグナル圧に対応した圧力に制御する圧力調整弁と、
    を備えている、燃焼装置であって、
    前記ファンおよび前記空気流路の形成部材とは別体に構成されており、かつ前記ファンまたは前記空気流路の形成部材に取り付けられる補助部材を備えており、
    この補助部材には、前記シグナル圧検出部と、このシグナル圧検出部の空気流れ方向下流部に位置して前記シグナル圧を高めるための抵抗板部と、が設けられており、
    前記補助部材は、前記抵抗板部を支持しているとともに、前記シグナル圧検出部が設けられている支持部を有しており、
    この支持部は、前記抵抗板部が前記ファンの吐出口の一部を塞ぐようにして前記ファンの先端に配置された状態において、前記ファンの外面部に取り付け可能であり、
    前記ファンには、前記シグナル圧検出部を前記ファンの吐出口内に配置させ、または臨ませるための切欠き状または非切欠き状の開口部が形成されており、かつこの開口部は、前記支持部によって閉塞されるように構成されていることを特徴とする、燃焼装置。
  2. 前記補助部材として、前記シグナル圧検出部および前記抵抗板部の少なくとも一方の構成、またはそれらの位置関係が相違する複数種類の補助部材があり、
    これら複数の補助部材の中から、いずれか1つを選択して使用することが可能な構成とされている、請求項に記載の燃焼装置
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