JP6103300B2 - 逆燃焼式の燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、逆燃焼式の燃焼装置に関するものであり、特に潜熱を回収する熱交換器を備えた逆燃焼式の燃焼装置に関するものである。

燃焼ガスに含まれる顕熱を回収するだけでなく、潜熱をも回収する燃焼装置が知られている。顕熱と潜熱を回収することができる燃焼装置は、潜熱回収型の燃焼装置と称されている。
ここで、潜熱とは、燃焼ガス中に含まれる水蒸気の凝縮熱である。したがって、潜熱を回収すると燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、ドレンが発生する。このドレンは酸性を帯びている。
そのため潜熱回収型の燃焼装置では、顕熱を回収する熱交換器と、潜熱を回収する熱交換器を個別に搭載している。即ち潜熱を回収する側の熱交換器は、酸性のドレンが付着するので、酸に強い素材で作られている。
また、二次熱交換器には、ドレンを中和するための中和器が接続されている。
なお、前者の顕熱を回収する熱交換器は、一次熱交換器と称されており、後者の潜熱を回収する熱交換器は、二次熱交換器と称されている。

ところで、燃焼装置の一形態として、逆燃焼方式と称される形態がある。逆燃焼方式の燃焼装置は、バーナーを燃焼装置の上方の位置に設置し、炎孔が下向きとなる様に配置して火炎を上から下に向かって発生させる形式のものである（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の燃焼装置２００は、逆燃焼方式を採用する燃焼装置２００であり、図１２のようにバーナー部２０１が接続された燃焼缶体部２０２と、当該燃焼缶体部２０２に対して並列的に立設された排気流路形成部２０３とを有している。なお燃焼装置２００では、排気流路形成部２０３は、消音器として機能する。
そして、燃焼缶体部２０２の下部と、排気流路形成部２０３の下部同士が、連通路形成部２１０で接続されており、その内部に二次熱交換器２０７が内蔵されている。

特許文献１に開示された燃焼装置２００では、図１２の様に、二次熱交換器２０７の下部に中和器２１１が設けられている。
また、特許文献１に記載の燃焼装置２００は、バーナー部２０１の上部にバーナー部２０１へ空気を送るための送風機２０８が配されており、燃焼缶体部２０２の下部に一次熱交換器２０６が配されるレイアウトとなっている。

特開２０１０−７９６８号公報

上記したように、二次熱交換器２０７を有する燃焼装置２００は、熱交換の際に酸性のドレンを発生する。そのため特許文献１に開示された燃焼装置２００の様に、中和器２１１を内蔵する必要がある。また、二次熱交換器２０７から生じるドレンを効率良く自然流下によって中和器２１１に導入するためには、図１２に示す様に、中和器２１１を二次熱交換器２０７の下方に取り付ける必要がある。
しかしながら、特許文献１に開示された図１２のレイアウトを見ても明らかなように、二次熱交換器２０７の下方に中和器２１１を取り付けると、中和器２１１そのものや中和器２１１を設置するための器具の分だけ燃焼装置２００の全高が高くなってしまう。すなわち、特許文献１に開示された様に、燃焼装置２００の筐体（図示せず）内の、二次熱交換器２０７の下方に中和器２１１を取り付けたレイアウトを採用すると、筐体の高さが大きくなり、燃焼装置２００が大型化してしまうという問題が生じる。
また、燃焼装置２００は、燃焼ガスが二次熱交換器２０７を通過した後に、排気流路形成部２０３を通過する構成となっている。すなわち、ドレンを含んだ燃焼ガスが排気流路形成部２０３を通過するため、排気流路形成部２０３をステンレススチール等の耐腐食性を有する材料で形成しなければならない。そのため、排気流路形成部２０３の材料費が嵩むという問題があった。

ここで消音器自体や二次熱交換器自体が専有する容積を小さくし、消音器や二次熱交換器等の高さを低く設計すれば、当然に燃焼装置の全高を低くすることができる。
より具体的には、消音器や二次熱交換器を小型化し、これらの高さを低くすれば、当然に燃焼装置の全高が低くなる。
しかしながら、消音器や二次熱交換器を小型化すると、これらの能力低下が顕著に現れ、燃焼装置の能力を低下させてしまう。

そこで、本発明は、上記した問題を解決するものであり、十分な性能を発揮することができ、且つ低コストであってコンパクト化が可能な燃焼装置を開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するために開発された請求項１に記載の発明は、筐体内に、送風機と、燃焼部と、一次熱交換器と、ターン流路形成部材と、消音器及び二次熱交換器が設けられ、前記燃焼部で発生させた燃焼ガスを、前記一次熱交換器、前記ターン流路形成部材、前記消音器、前記二次熱交換器に順次通過させる燃焼ガス流路が形成され、さらに、前記二次熱交換器で生じたドレンを中和する中和器が筐体内に設けられた逆燃焼式の燃焼装置であり、前記燃焼部は、燃焼ガスを下方向に向かって発生させるものであり、前記一次熱交換器は、前記燃焼部の下部に位置しており、前記ターン流路形成部材は、前記燃焼ガス流路の一部を構成するものであり、前記一次熱交換器の下部に設けられていて前記一次熱交換器と前記消音器を接続し、前記消音器は、前記燃焼部の側方に設けられており、
前記二次熱交換器は、少なくとも一部が消音器側から燃焼部側に向かって張り出した状態で設置され、前記中和器は、前記二次熱交換器の下部であって、その一部又は全部が前記燃焼部と前記消音器との間に存在する空間内に配されていることを特徴とする逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の燃焼装置は、燃焼部によって、燃焼ガスを下方向に向かって発生させ、発生した燃焼ガスを一次熱交換器、消音器、二次熱交換器に順次通過させることによって、燃焼ガスから顕熱及び潜熱を回収するものである。すなわち本発明の燃焼装置では、二次熱交換器が消音器の燃焼ガスの流れ方向下流側に位置しているので、消音器の下流側でドレンが発生することとなる。そのためドレンによって消音器が濡れることがなく、消音器が腐食しにくい。そのため本発明の燃焼装置は、消音器をステンレススチール等の耐腐食性を有する高価な材料で形成しなくてもよく、従来に比べてコストを低減できる。
また、本発明の構成によれば、二次熱交換器の少なくとも一部を消音器側から燃焼部側に張り出させることによって、二次熱交換器の熱交換容量を十分に確保している。
さらに本発明の構成によれば、中和器の一部又は全部を二次熱交換器の張り出した部位の下部であって、かつ、前記燃焼部と前記消音器との間に存在する空間内に配置している。すなわち、二次熱交換器の少なくとも一部を消音器側から燃焼部側に張り出させて配置した際に形成されたデッドスペースに、中和器を設置することによって、天地方向における大型化を防止している。
本発明の構成によれば、二次熱交換器の張出部位の下部に中和器を配置しているため、二次熱交換器と中和器を接続する配管を短くすることが可能となる。すなわち、中和器を総体的に高い位置に配することが可能となり、自然落下でのドレン排水がしやすい。
また本発明の燃焼装置は、送風機、燃焼部、消音器、二次熱交換器等の機能部品の能力を低下させることなく、燃焼装置の全高を低くすることができる。
なお本発明の燃焼装置では、燃焼部と消音器との間に存在する空間内に中和器を配置したが、本発明を開発する過程において、消音器の前に中和器を配置するレイアウトも検討された。すなわち燃焼装置を正面側から観察したとき、中和器の全てが消音器と重なる様なレイアウトを検討した。
しかしながら、このレイアウトを採用するには、消音器の厚さを薄くする必要があり、消音器の容積を縮小せざるを得なかった。そのため消音器の前に中和器を配置するレイアウトは、燃焼装置自身の性能を低下させてしまう懸念があり、採用が見送られた。

ところで、一般的に消音器及び送風機の重量は、他の機器に比べて重い。そのため、本発明の逆燃焼式の燃焼装置のレイアウトにおいて、特許文献１（図１２）のように消音器と送風機を近づけて配置すると、全体の重心が片側に偏心することとなる。全体の重心が片側に偏心すると、片側に集中荷重が生じるため、運搬時に誤って落下したときに破損しやすくなるという問題がある。

そこで、請求項２に記載の発明は、前記送風機は、前記燃焼部の上部であって、前記消音器から離れる方向に寄った位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

ここでいう「消音器から離れる方向に寄った位置」とは、燃焼部と送風機の接続部位が、燃焼部の天面部の半分よりも消音器から離れる方向に寄った位置を表す。
燃焼装置が筐体を有し、燃焼部等がこの筐体内に内蔵されることを前提とすると、「消音器から離れる方向に寄った位置」とは、筐体の内壁に近づく方向である。
燃焼部と送風機の接続部位が、燃焼部の天面部の２／３よりも消音器に対して反対側に寄った位置であることが好ましい。

本発明の燃焼装置では、燃焼部の上部に送風機が接続されており、送風機は、水平方向において前記消音器から離れる方向に寄せて接続されている。別の表現でいうと、消音器を基準として燃焼部の天面部の外側端部側に寄った位置に接続されている。
すなわち、水平方向において消音器と送風機が離れた位置に位置するため、消音器と送風機との並列方向の重量バランスが良くなる。つまり、消音器の荷重と送風機の荷重が、並列方向に均等に配分され、現場に運搬するときや施工するときの器具の安定が良くなるので、作業性、安全性が高い。また、運搬時に運搬業者等が誤って落下した場合でも荷重集中がなくなるため、器具が壊れにくい。
また、送風機の位置が消音器の位置と離れているので、二次熱交換器の張り出し長さを長くすることができ、二次熱交換器の熱交換効率を高めることができる。

ところで、燃焼装置の使用時における消音器の表面温度は、最大で摂氏８０度近くに及び、高温となる。すなわち、送風機の吸気口が消音器に近いと送風機の吸気口から吸い込む空気の温度も外気温度よりも高くなる。そのため、消音器の近傍では、空気が消音器によって加熱されて膨張しており、当該膨張空気を吸気すると、燃焼部への空気の供給量等を算出するに当たって、温度に起因する必要以上の補正などの制御が必要となる場合がある。

そこで、請求項３に記載の発明は、前記送風機は吸気口を有し、前記吸気口は、前記消音器に背を向ける方向に開口していることを特徴とする請求項２に記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、筐体内部又は外部から吸気する吸気口が、消音器に背を向ける方向に開口している。すなわち吸気口は、前記消音器に対して反対側に設けられている。換言すると、送風機の吸気口が、消音器と対面する面の裏面側に設けられている。
本発明の構成によれば、消音器と反対側から空気を吸気するため、フレッシュな空気を吸気することができ、上記した温度に起因する補正などの制御を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、前記送風機は、ファンケース内で羽根を回転させて送風する遠心式送風機であり、前記送風機は、燃焼部の上部に取り付けられており、前記二次熱交換器はその一部が前記消音器の上部又は側面に固定されていて前記消音器側から燃焼部側に向かって張り出した状態で設置され、前記二次熱交換器の張り出した側の端部は燃焼部の上部であって前記消音器とファンケースの間にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、二次熱交換器は、燃焼部の上部にまで張り出し、送風機の近傍まで至っているが、送風機のファンケースに対して天地方向の投影面が重ならないから、燃焼装置の全高が低い。また二次熱交換器は、消音器側から送風機の手前まで延びている。そのため本発明の燃焼装置では、二次熱交換器の容量を限界まで大きくできる。それ故に、二次熱交換器の性能を高い状態で維持できるとともに、筐体の高さを小さくすることが可能である。

請求項５に記載の発明は、前記二次熱交換器は、螺旋管式の熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、二次熱交換器のコンパクト化が可能となり、結果的に燃焼装置全体のコンパクト化が可能となる。

請求項６に記載の発明は、前記二次熱交換器と前記中和器は、ドレン排出配管によって接続されており、当該ドレン排出配管は、消音器と燃焼部との間に存在する空間に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、ドレン排出配管は、消音器と燃焼部との間に存在する空間に位置しているため、中和器の外側にドレン排出配管が張り出さず、他の器具の設置の邪魔にならない。そのため、組み立てる際の作業性が高い。
また、ドレン排出配管は、消音器と燃焼部との間に存在する空間に位置しているため、中和器と二次熱交換器を最短距離で接続することができる。すなわち、ドレン排出配管を設けるスペースを低減できるとともに、コストも低減できる。

請求項７に記載の発明は、前記中和器は、正面視したときに、天地方向に延びた縦長状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、前記中和器は、正面視したときに、天地方向に延びた縦長状となっているため、消音器と燃焼部の間隔を過剰に広げずとも、中和器を設置可能である。

請求項８に記載の発明は、前記送風機は、ファンケース内で羽根を回転させて送風する遠心式送風機であり、前記送風機は、前記羽根の回転軸が前記二次熱交換器の前記張出方向と略同一方向を向く姿勢で取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

遠心式送風機は、ファンケース内で羽根を回転させて送風するものである。そのため遠心式送風機のファンケースは、羽根を正面側から見る方向の面積が広く、厚さは薄い。すなわちファンケースは、回転軸に沿った方向の長さが短い。
本発明の構成によれば、羽根の回転軸が二次熱交換器の張出方向と略同一方向を向く姿勢で取り付けられているため、二次熱交換器の設置にファンケースが邪魔にならない。また、二次熱交換器の大きさを大きくすることができる。

請求項９に記載の発明は、燃焼部は、バーナーの一部又は全部が内蔵され燃焼部の外郭の一部を構成するバーナーケースと、内部に火炎を発生させる燃焼缶体部を有し、当該バーナーケースは前記燃焼缶体部に対して前記消音器から離れる方向に偏心した位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の燃焼装置では、バーナーケースは燃焼缶体部に対して前記消音器から離れる方向に偏心した位置に設けられている。そのためバーナーケースの消音器側の端面は、燃焼缶体の消音器側の端面に対して内側に入り込んでいる。この様に中和器の一部を、バーナーケースの消音器側の端面が内側に入り込んだ部位に配することにより、中和器を設置するスペースを確保することができる。

ところで、北海道等の寒冷地に使用される燃焼装置では、二次熱交換器内のドレンや中和器内のドレンが凍結する場合があるので、二次熱交換器と中和器のそれぞれに、凍結予防用の加熱ヒーターを取り付ける必要がある。そのため、コストが嵩むという問題がある。

そこで、請求項１０に記載の発明は、前記二次熱交換器の張出部位に加熱ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、二次熱交換器の張出部位に加熱ヒーターが設けられている。すなわち、中和器が加熱ヒーターと近い位置に配されることとなるので、二次熱交換器と中和器を同時に加熱することができる。そのため、加熱ヒーターを併用することによって、コストの低減が可能であるとともに、二次熱交換器及び中和器の凍結を予防することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記二次熱交換器は、ドレンを排出するドレン排出口を有し、前記ドレン排出口は、二次熱交換器の底面であってその中央部にあり、
前記二次熱交換器の底面には、前記ドレン排出口に向かって傾斜する傾斜面があることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置である。

ここで中央部とは、底面の中心に限定されるものではなく、二次熱交換器の底面の各辺から離れた位置という意味である。
本発明の構成によれば、二次熱交換器のドレン排出配管との接続部位は、二次熱交換器の底面の中央部にあり、二次熱交換器の底面には、接続部位に向かって下り傾斜した傾斜面が存在しているため、二次熱交換器で発生したドレンを容易に中和器に排出することができる。

請求項１２に記載の発明は、燃焼部と当該燃焼部の下部に設けられた一次熱交換器が結合された燃焼側ブロックと、消音器が内蔵され前記燃焼側ブロックの横に並べて配される消音器ブロックと、燃焼側ブロックの下部と消音器ブロックの下部とを繋ぐターン流路形成部材と、消音器ブロックの上部側に取り付けられた二次熱交換器と、二次熱交換器で生じたドレンを中和する中和器及び送風機が筐体内に設けられた逆燃焼式の燃焼装置において、前記二次熱交換器の少なくとも一部は、消音器ブロック側から燃焼側ブロック側に張り出しており、前記中和器は、前記二次熱交換器の下部であって、その一部又は全部が前記燃焼側ブロックと前記消音器ブロックとの間に存在する空間内に配されていることを特徴とする逆燃焼式の燃焼装置である。

本発明の構成によれば、中和器は、二次熱交換器の下部であって、その一部又は全部が前記燃焼側ブロックと前記消音器ブロックとの間に存在する空間内に配されている。すなわち、二次熱交換器の少なくとも一部を消音器ブロック側から燃焼側ブロック側に張り出させる際に形成されるデッドスペースに、中和器を設置することによって、天地方向における大型化を防止している。そのため、新たに二次熱交換器の下方に中和器を設けるスペースを設ける必要がなく、高さが大きくならない。また、送風機、燃焼部、消音器等に十分な容積や奥行きを確保した上で中和器を設置できるので、低騒音や高燃焼効率などの要求性能を維持することができる。
また、本発明の構成によれば、二次熱交換器の張出部位の下部に中和器を配置しているため、二次熱交換器と中和器を接続する配管を短くすることが可能となる。すなわち、中和器を総体的に高い位置に配することが可能となり、自然落下でのドレン排水をしやすくなる。

本発明の逆燃料式の燃焼装置は、低コストで製造することができる。また本発明の逆燃料式の燃焼装置は、要求性能を低下させることなく、外形形状をコンパクト化することが可能である。

本発明の実施形態に係る燃焼装置のレイアウトを示す正面図である。 図１の燃焼部近傍を模式的に示した断面図である。 図１の送風機の断面図である。 図１の燃焼側ブロックを表す斜視図である。 図１の二次熱交換器を下方からみた斜視図である。 図１の二次熱交換器の縦断面図である。 図１の中和器の斜視図である。 図１の要部の拡大図である。 他の実施形態に係る燃焼装置のレイアウトを示す正面図である。 さらに他の実施形態に係る燃焼装置のレイアウトを示す正面図である。 さらに他の実施形態に係る燃焼装置のレイアウトを示す正面図である。 特許文献１の燃焼装置のレイアウトを示す正面図である。

以下に、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明において、特に断りがない限り、上下左右前後の位置関係は、通常の設置位置（図１）を基準に説明する。すなわち、正面視した状態を基準としており、紙面に対して直交する方向が前後方向となる。

最初に本実施形態の燃焼装置１の概略構造について説明する。
本実施形態の燃焼装置１は、給湯器として使用されるものであり、図示しない給水源から供給される水を加熱し、カラン等の給湯端末を介して外部等に給湯する給湯機能を有する。

また、燃焼装置１は、いわゆる逆燃焼式の燃焼装置であり、図２に示される燃焼部５の燃焼筒部２０から下方に向けて火炎が形成されるものである。すなわち、燃焼装置１は、燃焼部５で生成された燃焼ガスが下方向に向けて流れる構成である。

燃焼装置１は、図１のように、筐体２内に、送風機３と、燃焼部５と、一次熱交換器６と、ターン流路形成部材１２と、消音器７と、二次熱交換器８及び中和器１０等の主要機器を内蔵している。

燃焼装置１の燃焼部５は、バーナーケース２１と燃焼缶体１１によって構成されている。すなわち燃焼部５はバーナーケース２１の下方に燃焼缶体１１が接続されたものである。そして本実施形態の燃焼装置１では、さらに燃焼缶体１１の下方に、一次熱交換器６が配されている。
また、一次熱交換器６よりも燃焼ガスの下流側には、ターン流路形成部材１２、消音器７及び二次熱交換器８がその順番で接続されている。
すなわち、燃焼装置１は、燃焼部５の燃焼筒部２０及び燃焼缶体１１内で火炎を発生させ、生成された燃焼ガスが燃焼缶体１１、一次熱交換器６、ターン流路形成部材１２、消音器７及び二次熱交換器８のそれぞれを順次通過する一連の燃焼ガス流路２５を形成している。
そのため、燃焼装置１は、燃焼部５で生成された燃焼ガスによって、一次熱交換器６内を通過する水を加熱することで燃焼ガスから顕熱を回収する。さらに、消音器７を通過した燃焼ガスによって、二次熱交換器８内を通過する水を加熱することで燃焼ガスから潜熱を回収する機能を有する。

燃焼装置１は、図１のように、筐体２の底面に載置されたターン流路形成部材１２を基準に、ターン流路形成部材１２よりも上流の流路を形成する燃焼側ブロック１５と、ターン流路形成部材１２よりも下流の流路を形成する消音器ブロック１６とが、ほぼ鉛直方向に沿って平行となる姿勢で並べられている。

ここで燃焼側ブロック１５は、燃焼部５（バーナーケース２１と燃焼缶体１１）及び一次熱交換器６が結合された区画であり、消音器ブロック１６は、消音器７を内蔵した区画である。
燃焼側ブロック１５の下部と消音器ブロック１６の下部は、ターン流路形成部材１２を介して連通している。

このように本実施形態の燃焼装置１は、燃焼部５とその下部に設けられた一次熱交換器６が結合された燃焼側ブロック１５と、消音器７が内蔵された消音器ブロック１６とがある。そして本実施形態の燃焼装置１では、消音器ブロック１６が、燃焼側ブロック１５の横に並べて配されたレイアウトとなっている。

また、消音器７の上方には、二次熱交換器８が配されており、二次熱交換器８と消音器ブロック１６の消音器７は連通している。すなわち、燃焼ガス流路２５は、図１の矢印のように、概ね「Ｕ」字型を呈する流路となっている。
そのため、燃焼装置１では、燃焼側ブロック１５において、燃焼部５で生成された燃焼ガスが、燃焼缶体１１から一次熱交換器６を通過して下方に向けて流れ、ターン流路形成部材１２で流れ方向を上方に方向転換し、消音器ブロック１６において消音器７を通過して上方の二次熱交換器８に向けて流れる。

また、燃焼装置１は、図１のように二次熱交換器８が消音器７側から燃焼部５側に向けて張り出した状態で設置されており、二次熱交換器８の当該張出部位の下部には、ドレン排出配管１７を介して中和器１０が接続されている。

そして、本発明の燃焼装置１は、中和器１０の配置等のレイアウトを特徴の一つとしている。

このことを踏まえて、燃焼装置１の各部材又は機器について説明し、後に、中和器１０の配置等の詳細なレイアウトについて説明する。

送風機３は、図２，図３から読み取れるように、回転羽根２８を内蔵したファンケース３０と、回転羽根２８を回転させるモーター部２９と、図示しない吸気サーミスタを備えている。
送風機３は、シロッコファンやブロワーの様な遠心式の送風機３であり、図３，図４から読み取れるように、略円盤状のファンケース３０内に回転羽根２８が設けられたものである。回転羽根２８は、回転軸２６を中心としてファンケース３０内で回転する。
送風機３は、図３のように、ファンケース３０に一方の主面に吸気口２３が設けられており、ファンケース３０の下部側面に燃焼部５と連通した吐出口２４を有している。すなわち、送風機３は、吸気口２３からファンケース３０内に空気を吸引し、回転羽根２８の回転力によって、所望量の空気を吐出口２４からバーナーケース２１内に吐出可能となっている。
吸気口２３は、開口形状が円形であり、ファンケース３０の一方の主面の略中央に位置している。
モーター部２９は、公知のモーターであり、ファンケース３０の他方の主面に対して、回転軸が直交するように立設されている。

燃焼部５は、図２のように、バーナーケース２１と燃焼缶体１１に跨がった本体部２２を有し、その中に燃焼筒部２０が内蔵されたものである。
また、バーナーケース２１は、面状に広がりを有した天面部１９を備えた箱体であり、その天面部１９上で送風機３のファンケース３０と連通している。具体的には、バーナーケース２１は、直方体状の箱体であり、送風機３はその上に直接的に取り付けられている。
バーナーケース２１の内部には、前記した燃焼筒部２０の大部分があり、燃焼筒部２０の外側に燃焼筒部２０と同心状の筒体３１が内蔵されている。

燃焼筒部２０は、液体燃料の燃焼を行う、いわゆる二段燃焼筒を用いた燃焼量可変式ガンタイプバーナであって、下方（燃焼缶体１１側）に向かって火炎を噴射するものである。
燃焼筒部２０は、図２のように、燃料噴射ノズル３２を内蔵した端部開放型のノズル収納筒３３と、当該ノズル収納筒３３の開放端に接続された端部開放型の燃焼筒３５を備えている。さらにノズル収納筒３３は、内筒と外筒を有する。
また、燃焼筒３５は、第一燃焼筒３６と第二燃焼筒３７からなり、これらには多数の空気導入口３８が設けられている。
そして、燃焼筒部２０は、前記したバーナーケース２１内にその大部分があり、開放端が仕切り壁４１から燃焼缶体１１の下部に設けられた一次熱交換器６側に向かって開いている。さらに本体部２２の下流側には、燃焼拡散板４４が取り付けられている。

燃焼部５の燃焼動作について説明すると、燃焼部５は、送風機３からバーナーケース２１内に入った空気が、ノズル収納筒３３の内筒内に入り、燃料噴射ノズル３２から噴射された灯油等の液体燃料と空気が混合される。そして、混合された燃料と空気は、燃焼筒３５内に送られ、燃焼筒３５内で燃焼する。火炎は燃焼筒３５内から燃焼缶体１１に広がり、下部の一次熱交換器６側に向かって噴射される。
また、前記した筒体３１を流れる空気は、第一燃焼筒３６及び第二燃焼筒３７に設けられた空気導入口３８から燃焼筒３５の内部に入り、いわゆる二次空気として燃焼に用いられる。
そして、バーナーケース２１の内側であって、筒体３１の外側の空気流路４０を流れる空気は、バーナーケース２１と燃焼缶体１１を仕切る仕切り壁４１の開口４３から燃焼缶体１１側に入り、仕切り壁４１及びその上部のバーナーケース２１内が高温にならないように冷却用の空気として使用される。

燃焼部５の下方を構成する燃焼缶体１１は、火炎が広がる空間であって燃焼部５における燃焼動作に伴って発生する高温の燃焼ガスが流れる部分である。
また、燃焼缶体１１の外周側には、図１のように、当該燃焼缶体１１が過度に高温となるのを防止するべく、水管４５が巻き付けられている。なお、この水管４５は、その下流端が後述する一次熱交換器６に繋がっている。

燃焼缶体１１の下部に接続された一次熱交換器６は、受熱管５０を通過する水と燃焼ガスとを熱交換させる部分である。すなわち、一次熱交換器６は、燃焼ガスが通過する空間内に受熱管５０が配された構成である。より具体的には、この一次熱交換器６は、受熱管５０を通過する水によって、主に燃焼ガスが有する顕熱を回収する。
本実施形態の一次熱交換器６は、フィンアンドチューブ型の熱交換器が採用されている。なお、一次熱交換器６の受熱管５０には、水管４５を通過した水が導入される。

一次熱交換器６の下部に位置するターン流路形成部材１２は、図１のように、一次熱交換器６で熱交換された直後の燃焼ガスが流れる部分であり、燃焼ガス流路２５の一部を形成している。すなわち、ターン流路形成部材１２は、燃焼装置１の幅方向（図１の左右方向）に延びた排気空間５１を有し、その排気空間５１を介して一次熱交換器６及び消音器７が連通している。
具体的には、ターン流路形成部材１２は、幅方向一方の端部側において排気空間５１と一次熱交換器６とが連通しており、幅方向の他方の端部側において排気空間５１と消音器７とが連通している。これにより、ターン流路形成部材１２では、燃焼部５で生成され一次熱交換器６を下向きに通過した燃焼ガスが流入すると、排気空間５１の幅方向一方の端部側から他方の端部側に向けて（図１では左側から右側に向けて）ほぼ水平方向に流れ、当該端部側に至れば、上向きに流れ方向を変換して消音器７に向けて流出する。

ターン流路形成部材１２の上部に位置する消音器７は、図１のようにターン流路形成部材１２を通過した燃焼ガスが流入する部分であり、前記したターン流路形成部材１２と繋がれて燃焼ガス流路２５の一部を形成している。
また、消音器７は、外観が直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。
そして、消音器７は、上部に排気口５２が設けられており、当該排気口５２を介して、消音器７の内部を通過した燃焼ガスを二次熱交換器８側に排出する。
また、消音器７は、筐体２の前後方向の長さと同程度の奥行きを有している。すなわち、消音器７は、前後にほぼ隙間が存在しない程度の大きさとなっている。

二次熱交換器８は、螺旋管式の熱交換器であり、図６のように、ケース部材５５と、管路部材５６とを有している。
また、ケース部材５５は、ケース本体５７と天面壁５８によって構成された横長の直方体状の箱である。
ケース部材５５は、図５，図６から読み取れるように、底板部６０と、底板部６０と管路部材５６の一部を挟んで対面する天面壁５８と、対向する短辺側の周壁部６１及び壁面部材６４と、対向する長辺側の周壁部６２，６３を有する。

ケース本体５７は、ステンレススチール等の錆に強い素材で作られたものであり、底板部６０とその３辺から上方に向かって立設した周壁部６１，６２，６３から形成されている。
底板部６０は、平面視が長方形の壁であり、その中央近傍には、ドレンを排出するためのドレン排出口６５を有している。また、底板部６０は、ドレンを集めるためにドレン排出口６５に向かって緩やかな下り傾斜した傾斜面６６が設けられている。
すなわち、底板部６０の傾斜面６６は、前後方向において、周壁部６２側及び周壁部６３側から中央側に向かって緩やかに傾斜しており、左右方向においても、周壁部６１及び壁面部材６４側から中央側に向かって緩やかに傾斜している。また、底板部６０には、ドレンを導くための溝（図示せず）が設けられている。
また、底板部６０のドレン排出口６５は、前後方向の中央よりやや周壁部６２側に位置している。底板部６０のドレン排出口６５は、左右方向の中央よりやや壁面部材６４側に位置している。
すなわちドレン排出口６５は、底板部６０の各辺から離れた位置に設けられており、底板部６０の中央部にある。
またケース本体５７の底板部６０には燃焼ガスを内部に導入する燃焼ガス導入開口８５が設けられている。

二次熱交換器８に接続される中和器１０は、燃焼装置１において発生するドレンを外部に排出するためのドレン排出系統としての機能と、ドレンを中和するための中和器としての機能とを兼ね備えたものである。
中和器１０は、図７のように直方体状をしている。具体的には、中和器１０は、正面視したときに、天地方向に延びた縦長状である。すなわち、中和器１０は、幅方向の長さＸ１に比べて、高さ方向の長さＺ１が長い。また、中和器１０は、幅方向の長さＸ１に比べて、前後方向の長さＹ１が長い。そのため、中和器１０は、幅Ｘ１が狭くても十分な容量を確保することができる。

続いて、燃焼装置１の中和器１０の周囲のレイアウトについて重点的に説明する。

送風機３は、図２のようにバーナーケース２１の天面部１９に立設されており、バーナーケース２１の天面部１９の幅方向（左右方向）端部近傍で接続されている。
具体的には、ファンケース３０は、バーナーケース２１の天面部１９の消音器７と反対側端部側（左側端部側）に設けられており、モーター部２９は、バーナーケース２１に対して消音器７側に位置している。すなわち送風機３は燃焼部５の上部であって、消音器７から離れる方向に寄った位置に取り付けられている。
ファンケース３０の大面積側の壁面は、図１，図３から読み取れるように、二次熱交換器８の張り出し方向と同一方向を向いている。そのため送風機３は、ファンケース３０の回転軸２６が二次熱交換器８の張り出し方向と同一方向を向く姿勢で取り付けられている。

また吸気口２３は、消音器７と反対側を向いており、吸気口２３は、消音器７に背を向ける方向に開口している。
ファンケース３０のモーター部２９側は、消音器７と対面している。言い換えると、吸気口２３を備えたファンケース３０の片側面は消音器７から離れる側にあり、モーター部２９が接続されたファンケース３０の反対側の面は、消音器７側にある。
ファンケース３０の吸気口２３と、筐体２の内壁との間には、迂回壁部４７が設けられ、吸気口２３は、所定の間隔を介して迂回壁部４７と対面している。迂回壁部４７は、吸気口２３に直接空気が導入されることを防止する壁部である。すなわち、送風機３を駆動したときには、迂回壁部４７とファンケース３０の間を通過して吸気口２３に空気が導入される。

送風機３のファンケース３０の頂点は、図１のように消音器７の天面よりも高い位置にあり、送風機３のファンケース３０の底部は、消音器７の天面よりも低い位置にある。
ファンケース３０は、図８のように二次熱交換器８の側方に位置しており、モーター部２９は、二次熱交換器８の下方に位置している。そのため、二次熱交換器８とファンケース３０が天地方向に重ならないため、高さ方向のスペース効率が高い。

バーナーケース２１と燃焼缶体１１の位置関係に注目すると、燃焼筒部２０の中心軸の延長上は、図２のように燃焼缶体１１の中心（左右方向の中央であって、かつ前後方向の中央）を通過している。一方、バーナーケース２１の中心（左右方向の中央であって、かつ前後方向の中央）は、平面視したときに、燃焼缶体１１の中心とずれた位置にある。
具体的には、バーナーケース２１の中心は、消音器７を基準として、燃焼缶体１１の中心に対して外側に偏心した位置にある。
すなわち本実施形態では、燃焼部５は、バーナーケース２１と燃焼缶体１１とによって構成され、バーナーケース２１は燃焼缶体１１の上に取り付けられているが、バーナーケース２１は、燃焼缶体１１に対して消音器７から離れる方向に偏心した位置に設けられている。

そのためバーナーケース２１の消音器７側の端面（右側端面）とその反対側の端面（左側端面）と比較すると、消音器７側の端面（右側端面）は反対側の端面（左側端面）に比べて引っ込んでいる。
また、バーナーケース２１の消音器７側の端面（右側端面）は、燃焼缶体１１の消音器７側の端面（右側端面）よりも引っ込んでいる。すなわち、バーナーケース２１の消音器７側の端面は、図２のように燃焼缶体１１の消音器７側の端面と仕切り壁４１を介して段状に連続している。そのため、バーナーケース２１と消音器７との間の空間１８は、燃焼缶体１１と消音器７との間の空間に比べて広い。

二次熱交換器８の周囲に注目すると、二次熱交換器８は、上記したように、消音器７の上部に設置され、当該接続部位から燃焼部５側に向かって張り出している。すなわち、二次熱交換器８は、図１において、消音器７の上部から左方向に延びている。また、二次熱交換器８の張出方向先端となる壁面部材６４は、図８のようにバーナーケース２１の上方近傍まで至っている。
また、管路部材５６の壁面部材６４からの露出部位は、モーター部２９の天地方向投影面上にまで至っている。
すなわち二次熱交換器８の図面右下の面が消音器７の上部に固定され、二次熱交換器８の図面左側の部位が燃焼部５側に向かって張り出した状態で設置されている。そして二次熱交換器８の張り出した部位（図面左側の端部）は消音器７とファンケース３０の間にある。

二次熱交換器８のドレン排出口６５は、図８のように、二次熱交換器８の消音器７からの張出部位であって、かつ、消音器７とバーナーケース２１との間に存在する空間１８の上方に位置している。二次熱交換器８のドレン排出口６５は、ドレン排出配管１７を介して中和器１０に接続されている。

中和器１０は、その大部分が幅方向（左右方向）において消音器７とバーナーケース２１との間に存在する空間１８に嵌るように配されている。すなわち、中和器１０は、天地方向において、燃焼缶体１１の上方であって、かつ、バーナーケース２１の燃焼缶体１１からの引っ込んだ部位に配されている。

具体的には、中和器１０は、燃焼部５と消音器７との間に存在する空間１８にその一部又は全部が介在しており、本実施形態では、当該空間１８に中和器１０の大部分が介在している。
ここでいう「中和器１０の大部分」とは、中和器１０全体の半分以上を表し、好ましく、７５パーセント以上１００パーセント以下、より好ましくは、９０パーセント以上１００パーセント以下である。

また、中和器１０と燃焼部５の間及び中和器１０と消音器７の間には、わずかに隙間が空いている。

本実施形態の燃焼装置１は、二次熱交換器８の直下に中和器１０を配置しているので、ドレン排出配管１７を短くすることが可能となる。また、ドレン排出配管１７を短くし、二次熱交換器８に中和器１０を近づけて中和器１０を総体的に高い位置に配することで、自然落下でのドレン排水がしやすくなる。

本実施形態の燃焼装置１のレイアウトであれば、送風機３が燃焼部５の天面部上であって、消音器７と離れた位置に設けられているため、バーナーケース２１の天面部１９の上方に二次熱交換器８の一部を進入させることが可能となる。すなわち、本実施形態の燃焼装置１では、モーター部２９が二次熱交換器８の下方に位置し、ファンケース３０が二次熱交換器８の左右方向側方に位置することで、二次熱交換器８を筐体２内に組み入れるスペースを確保している。そのため、本実施形態の燃焼装置１は、従来に比べて、要求性能を維持しつつ、コンパクトとなっている。
また、本実施形態の燃焼装置１は、各構成部材の中で、重量物である消音器７とモーター部２９を左右方向に離して設置するので、荷重が均等に分散され、全体の左右の重量バランスが良い。そのため、荷重集中が無くなるともに、器具を運搬する時に機具の安定が良いので、運搬時に運搬業者等が誤って落下した場合であっても、器具が破損しにくい。

本実施形態の燃焼装置１は、吸気口２３が消音器７と反対側を向いているため、フレッシュな空気を吸気することができ、吸気サーミスタによって必要以上に補正などの制御がかかることを抑制できる。

実施形態の応用例として、図９のように、二次熱交換器８の張出部位の底板部６０に加熱ヒーター７０を設けてもよい。
このようにすることで、加熱ヒーター７０の位置が中和器１０にも近接しているため、中和器１０及び二次熱交換器８の双方の雰囲気温度を同時に上昇させることができる。それ故に、中和器１０を加熱するための加熱ヒーターを別途設けなくても、中和器１０及び二次熱交換器８の双方の凍結を予防することができ、コストを削減できる。

上記した実施形態では、消音器７上に二次熱交換器８が配されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、消音器７と二次熱交換器８が水平方向に接続されていてもよい。

また図１１に示す燃焼装置８０の様に、消音器７の一部を上方に延長し、当該延長部８１の側面に二次熱交換器８２の基端部を設けてもよい。
また図１２に示す燃焼装置８０の様に、消音器７の高さを全体的に高くし、その側面に二次熱交換器８３を設けてもよい。
いずれにしても、二次熱交換器８，８２，８３は、消音器７の上端またはその近傍の高さの位置にある。
なお、図１の実施形態で採用した二次熱交換器８では、図５の様に底板部６０の底板部６０に燃焼ガス導入開口８５が設けられており、二次熱交換器８の底板部６０に側から燃焼ガスが導入されるが、図１１に示す二次熱交換器８２や、図１２に示す二次熱交換器８３では、短辺側の周壁部６１に燃焼ガス導入開口（図示せず）が設けられることとなる。

上記した実施形態では、送風機３は、筐体２の内部から空気を吸気していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体２の外部から空気を吸気してもよい。

１ 燃焼装置（逆燃焼式の燃焼装置）
２ 筐体
３ 送風機
５ 燃焼部
６ 一次熱交換器
７ 消音器
８，８２，８３ 二次熱交換器
１０ 中和器
１１ 燃焼缶体
１２ ターン流路形成部材
１５ 燃焼側ブロック
１６ 消音器ブロック
１７ ドレン排出配管
１８ 空間
１９ 天面部
２０ 燃焼筒部
２１ バーナーケース
２３ 吸気口
２５ 燃焼ガス流路
２８ 回転羽根
３０ ファンケース
６５ ドレン排出口
７０ 加熱ヒーター

Claims (12)

1. 筐体内に、送風機と、燃焼部と、一次熱交換器と、ターン流路形成部材と、消音器及び二次熱交換器が設けられ、前記燃焼部で発生させた燃焼ガスを、前記一次熱交換器、前記ターン流路形成部材、前記消音器、前記二次熱交換器に順次通過させる燃焼ガス流路が形成され、
   さらに、前記二次熱交換器で生じたドレンを中和する中和器が筐体内に設けられた逆燃焼式の燃焼装置であり、
   前記燃焼部は、燃焼ガスを下方向に向かって発生させるものであり、
   前記一次熱交換器は、前記燃焼部の下部に位置しており、
   前記ターン流路形成部材は、前記燃焼ガス流路の一部を構成するものであり、前記一次熱交換器の下部に設けられていて前記一次熱交換器と前記消音器を接続し、
   前記消音器は、前記燃焼部の側方に設けられており、
   前記二次熱交換器は、少なくとも一部が消音器側から燃焼部側に向かって張り出した状態で設置され、
   前記中和器は、前記二次熱交換器の下部であって、その一部又は全部が前記燃焼部と前記消音器との間に存在する空間内に配されていることを特徴とする逆燃焼式の燃焼装置。
2. 前記送風機は、前記燃焼部の上部であって、前記消音器から離れる方向に寄った位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の逆燃焼式の燃焼装置。
3. 前記送風機は吸気口を有し、前記吸気口は、前記消音器に背を向ける方向に開口していることを特徴とする請求項２に記載の逆燃焼式の燃焼装置。
4. 前記送風機は、ファンケース内で羽根を回転させて送風する遠心式送風機であり、
   前記送風機は、燃焼部の上部に取り付けられており、
   前記二次熱交換器はその一部が前記消音器の上部又は側面に固定されていて前記消音器側から燃焼部側に向かって張り出した状態で設置され、前記二次熱交換器の張り出した側の端部は燃焼部の上部であって前記消音器とファンケースの間にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
5. 前記二次熱交換器は、螺旋管式の熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
6. 前記二次熱交換器と前記中和器は、ドレン排出配管によって接続されており、
   当該ドレン排出配管は、消音器と燃焼部との間に存在する空間に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
7. 前記中和器は、正面視したときに、天地方向に延びた縦長状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
8. 前記送風機は、ファンケース内で羽根を回転させて送風する遠心式送風機であり、前記送風機は、前記羽根の回転軸が前記二次熱交換器の前記張出方向と略同一方向を向く姿勢で取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
9. 燃焼部は、バーナーの一部又は全部が内蔵され燃焼部の外郭の一部を構成するバーナーケースと、内部に火炎を発生させる燃焼缶体部を有し、当該バーナーケースは前記燃焼缶体部に対して前記消音器から離れる方向に偏心した位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
10. 前記二次熱交換器の張出部位に加熱ヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
11. 前記二次熱交換器は、ドレンを排出するドレン排出口を有し、前記ドレン排出口は、二次熱交換器の底面であってその中央部にあり、
    前記二次熱交換器の底面には、前記ドレン排出口に向かって傾斜する傾斜面があることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の逆燃焼式の燃焼装置。
12. 燃焼部と当該燃焼部の下部に設けられた一次熱交換器が結合された燃焼側ブロックと、消音器が内蔵され前記燃焼側ブロックの横に並べて配される消音器ブロックと、燃焼側ブロックの下部と消音器ブロックの下部とを繋ぐターン流路形成部材と、消音器ブロックの上部側に取り付けられた二次熱交換器と、二次熱交換器で生じたドレンを中和する中和器及び送風機が筐体内に設けられた逆燃焼式の燃焼装置において、
    前記二次熱交換器の少なくとも一部は、消音器ブロック側から燃焼側ブロック側に張り出しており、
    前記中和器は、前記二次熱交換器の下部であって、その一部又は全部が前記燃焼側ブロックと前記消音器ブロックとの間に存在する空間内に配されていることを特徴とする逆燃焼式の燃焼装置。

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