JP6235330B2

JP6235330B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6235330B2
Application number: JP2013265369A
Authority: JP
Inventors: 田中　章夫; 章夫田中; 啓介森
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: JP2015121353A

Description

本発明は、複数のバーナが横方向に並設した状態で収納される燃焼筐を備える燃焼装置に関する。

燃焼装置では、バーナの不完全燃焼対策として、燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素検出手段を設け、検出された一酸化炭素濃度が所定の基準値を超えたとき、不完全燃焼状態になったと判断して、燃焼を停止するようにしている。

ここで、燃焼筐に複数のバーナが横方向に並設した状態で収納される燃焼装置では、一部のバーナが不完全燃焼したときにもこれを検出できるように、燃焼筐の上方に一酸化炭素検出手段を横方向に複数並設することがベストであるが、これではコストが高くなる。

そこで、従来、特許文献１により、燃焼筐の上方に排気混合室を設け、排気混合室内の燃焼排気中の一酸化炭素濃度を単一の一酸化炭素検出手段で検出するものが知られている。このものでは、排気混合室にその内部空間を上下２室に仕切る仕切り板を設け、排気混合室の底板と仕切り板とに、排気混合室の対角方向に離隔させて、燃焼筐からの燃焼排気を下室に流入させる流入口と、下室から上室に燃焼排気を導く連通孔とを形成し、連通孔から排気混合室の天井板の中央部に開設した流出口に向けて流れる燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出するように一酸化炭素検出手段を配置している。これによれば、複数のバーナからの燃焼排気が流入口から下室と連通孔とを介して上室に流れる間に十分に混合され、一部のバーナが不完全燃焼したときにもこれを単一の一酸化炭素検出手段により検出できる。

ところで、上記従来例の如く排気混合室を上下２室に仕切る場合、排気通過抵抗が増大しないよう、上下各室の高さ寸法をある程度以上にすることが必要になる。そのため、上記従来例のものでは、排気混合室が丈高になってしまい、燃焼装置が大型化する不具合がある。

特許第４１７３８６８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、排気混合室が丈高でなくても、排気通過抵抗を然程増加せずに、複数のバーナからの燃焼排気を十分に混合して、単一の一酸化炭素検出手段で一部のバーナでの不完全燃焼も検出できるようにした燃焼装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のバーナが横方向に並設した状態で収納される燃焼筐を備える燃焼装置であって、燃焼筐の上方に設けられた、燃焼筐からの燃焼排気を混合する排気混合室と、排気混合室内の燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出する単一の一酸化炭素検出手段とを備えるものにおいて、排気混合室の底板の横方向一方且つ前後方向一方に偏った部分に、燃焼筐から燃焼排気が流入する流入口が開設されると共に、排気混合室の天井板の横方向他方に偏った部分に、燃焼排気が流出する流出口が開設され、排気混合室に、その内部空間を流入口が配置された横方向一方の流入側空間と流出口が配置された横方向他方の流出側空間とに仕切る仕切り板が、当該仕切り板と排気混合室の前後方向他方の室壁との間に流入側空間と流出側空間とを連通する通気間隙が確保されるように設けられ、仕切り板の横方向他方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出するように一酸化炭素検出手段が配置され、仕切り板の前後方向他方の端部に、横方向他方に向けて傾いた傾斜板部が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、流入口の各部から流入する燃焼排気が流入側空間から通気間隙を介して混合されながら流出側空間に流れ、次に、流出側空間の前後方向他方の室壁寄りの部分から横方向他方の室壁寄りの部分を経て、仕切り板の横方向他方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に回り込むように燃焼排気が旋回し、この旋回中に燃焼装置の全てのバーナの燃焼排気が均一に混合される。そして、一酸化炭素検出手段の検出対象となる燃焼排気は、仕切り板の横方向他方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気であって、全てのバーナの燃焼排気が均一に混合されたものになるため、一部のバーナでの不完全燃焼を生じてもこれを検出できる。更に、本発明は、従来例の如く排気混合室を上下２室に仕切るものと異なり、排気混合室が比較的偏平であっても排気通過抵抗は然程増加せず、燃焼装置の小型化を図ることもできる。

また、本発明では、仕切り板の前後方向他方の端部に、上記の如く横方向他方に向けて傾いた傾斜板部が設けられるため、通気間隙での排気通過抵抗を減少できる。

ところで、排気混合室の前後方向一方の室壁と前後方向他方の室壁との間の距離をＬａ、排気混合室の前後方向一方の室壁と流入口の前後方向他方の口縁との間の距離をＬｂ、排気混合室の前後方向一方の室壁と仕切り板の前後方向他方の端との間の距離をＬｃとして、Ｌｂ／Ｌａが０．５を下回ると、流入口での排気通過抵抗が大きくなり過ぎ、Ｌｂ／Ｌａが０．７を上回ると、燃焼排気の混合が悪くなる。また、Ｌｃ／Ｌａが０．４を下回ると、排気の混合が悪くなり、Ｌｃ／Ｌａが０．６を上回ると、通気間隙での排気通過抵抗が大きくなり過ぎる。従って、本発明においては、Ｌｂ／Ｌａが０．５〜０．７、Ｌｃ／Ｌａが０．４〜０．６であることが望ましい。

本発明の実施形態の燃焼装置の概略構成を示す説明図。実施形態の燃焼装置に設けられた排気混合室の斜視図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した切断平面図。

図１は、本発明の実施形態の燃焼装置である給湯及び暖房機能を有する複合熱源機を示している。この熱源機は、燃焼筐１を備えている。燃焼筐１内の空間は、仕切り壁１１により横方向片側（右側）の第１燃焼室１ａと横方向反対側（左側）の第２燃焼室１ｂとに仕切られている。第１燃焼室１ａの上部には、給湯用の第１熱交換器２_１が収納され、第２燃焼室１ｂの上部には、暖房用の第２熱交換器２_２が収納されている。

尚、第１と第２の各熱交換器２_１、２_２は、顕熱回収型の主熱交換器２_１ａ、２_２ａと、潜熱回収型の副熱交換器２_１ｂ、２_２ｂとで構成される。そして、第１熱交換器２_１では、水が副熱交換器２_１ｂを介して主熱交換器２_１ａに供給され、第２熱交換器２_２では、暖房端末からの戻り水が副熱交換器２_２ｂとシスターンａと暖房ポンプｂとを介して主熱交換器２_２ａに供給されるようにしている。また、副熱交換器２_１ｂ、２_２ｂで発生するドレン水はドレン受け１２を介して排水されるようにしている。

第１燃焼室１ａの下部には、第１熱交換器２_１を加熱する複数（本実施形態では１５個）の第１バーナ３_１が横方向に並設した状態で収納され、第２燃焼室１ｂの下部には、第２熱交換器２_２を加熱する複数（本実施形態では５個）の第２バーナ３_２が横方向に並設した状態で収納されている。これら第１と第２の両バーナ３_１、３_２には、燃焼筐１の底面に接続した燃焼ファン４から燃焼用空気が供給される。

第１と第２の両バーナ３_１、３_２に対する共通のガス供給路５には、元電磁弁５１と、比例弁５２とが介設されている。また、１５個の第１バーナ３_１を７個と３個と５個の３つのグループに組み分けすると共に、５個の第２バーナ３_２を３個と２個の２つのグループに組み分けし、ガス供給路５を比例弁５２の下流側で第１バーナ３_１の各グループ及び第２バーナ３_２の各グループに接続される分岐路に分岐して、第１バーナ３_１の各グループ用の分岐路に第１能力切換弁５３_１を介設し、第２バーナ３_２の各グループ用の分岐路に第２能力切換弁５３_２を介設している。そして、給湯と暖房の何れか一方の単独運転時には、第１と第２の両能力切換弁５３_１、５３_２の何れか一方のみを開弁させて、第１と第２の両バーナ３_１、３_２の何れか一方のみを燃焼させ、給湯と暖房の同時運転時には、第１と第２の両能力切換弁５３_１、５３_２を開弁させて、第１と第２の両バーナ３_１、３_２を燃焼させ、また、３個の第１能力切換弁５３_１の開閉の組合せで燃焼する第１バーナ３_１の数を切換自在とし、２個の第２能力切換弁５３_２の開閉の組合せで燃焼する第２バーナ３_２の数を切換自在としている。

燃焼筐１の上方には排気混合室６が設けられている。そして、全ての第１バーナ３_１と全ての第２バーナ３_２の燃焼排気を排気混合室６で混合し、排気混合室６内の燃焼排気中の一酸化炭素濃度を単一の一酸化炭素検出手段７で検出するようにしている。

図２〜図４を参照して、排気混合室６は、前後の室壁６ａ、６ｂと、左右の室壁６ｃ、６ｄと、天井板６ｅと、底板６ｆとで囲われる概略直方体形状に形成されている。尚、前後の室壁６ａ、６ｂ、左右の室壁６ｃ、６ｄ及び天井板６ｅを一体化した下向きに開口する箱体をプレス成形し、この箱体の下面に別体の底板６ｆを嵌め込むことで排気分布室６が構成されている。

底板６ｆの横方向一方且つ前後方向一方に偏った部分、具体的には、底板６ｆの中央部から左方且つ前方に偏った部分に、燃焼筐１から燃焼排気が流入する方形の流入口６１が開設されている。また、天井板６ｅの横方向他方に偏った部分、具体的には、天井板６ｅの中央部から右方に偏った部分に、燃焼排気が流出する円形の流出口６２が開設されており、この流出口６２に上方にのびる排気筒６３が接続されている。

また、排気混合室６には、内部空間を流入口６１が配置された横方向一方（左方）の流入側空間と流出口６２が配置された横方向他方（右方）の流出側空間とに仕切る仕切り板６４が設けられている。仕切り板６４は、排気混合室６の前方の室壁６ａに接しているが、仕切り板６４の後端は排気混合室６の後方の室壁６ｂから離隔しており、仕切り板６４と後方の室壁６ｂとの間に流入側空間と流出側空間とを連通する通気間隙６５が確保されている。また、仕切り板６４の後端部には、右方に向けて傾いた傾斜板部６４ａが設けられている。

尚、本実施形態の傾斜板部６４ａは、横方向に直線的に傾斜しているが、横方向に曲線的に傾斜するように傾斜板部を形成してもよい。また、本実施形態では、仕切り板６４を天井板６ｅから垂設している。そして、仕切り板６４の下縁が底板６ｆに干渉して、底板６ｆが組み付け不能になることを防止するため、寸法公差を考慮して、仕切り板６４の下縁と底板６ｆとの間に若干の隙間が空くようにしている。

一酸化炭素検出手段７は、排気採取パイプ７１と、排気採取パイプ７１に連設された排気貯留ボックス７２と、排気貯留ボックス７２に収納したＣＯセンサ７３とで構成されている。排気採取パイプ７１には、その下面と左方を向く側面とに夫々複数の通気孔７１ａが形成されており、通気孔７１ａから流入した燃焼排気が排気貯留ボックス７２に流れ、この燃焼排気中の一酸化炭素濃度がＣＯセンサ７３で検出される。

一酸化炭素検出手段７は、仕切り板６４の右方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気が排気採取パイプ７１の排気貯留ボックス７２寄りの通気孔７１ａに流入するように配置されている。ここで、排気貯留ボックス７２に流れてＣＯセンサ７３に触れるのは、主として排気貯留ボックス７２寄りの通気孔７１ａから流入する燃焼排気になる。従って、仕切り板６４の右方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出するように一酸化炭素検出手段７が配置されることになる。

ここで、流入口６１の各部から流入する燃焼排気は、流入側空間から通気間隙６５を介して混合されながら流出側空間に流れ、次に、流出側空間の後方の室壁６ｂ寄りの部分から右方の室壁６ｄ寄りの部分を経て、仕切り板６４の右方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に回り込むように燃焼排気が旋回し、この旋回中に全ての第１バーナ３_１と全ての第２バーナ３_２の燃焼排気(燃焼していない場合はバーナ配置部に流れた空気)が均一に混合される。そして、一酸化炭素検出手段７の検出対象となる燃焼排気は、仕切り板６４の右方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気であって、全ての第１バーナ３_１と全ての第２バーナ３_２の燃焼排気が均一に混合されたものになるため、一部のバーナでの不完全燃焼を生じてもこれを検出できる。

更に、従来例の如く排気混合室を上下２室に仕切るものと異なり、排気混合室６が比較的偏平であっても排気通過抵抗は然程増加せず、燃焼装置の小型化を図ることもできる。また、仕切り板６４の後端部に傾斜板部６４ａが設けられているため、燃焼排気が通気間隙６５に流れやすくなり、通気間隙６５での排気通過抵抗を減少できる。そして、排気通過抵抗が減少すると、その分燃焼ファン５の回転数を下げて、ファン騒音を低減することができ有利である。

ところで、排気混合室６の前方の室壁６ａと後方の室壁６ｂとの間の距離をＬａ、排気混合室６の前方の室壁６ａと流入口６１の後方の口縁との間の距離をＬｂ、排気混合室６の前方の室壁６ａと仕切り板６４の後端との間の距離をＬｃとして、Ｌｂ／Ｌａが０．５を下回ると、流入口６１での排気通過抵抗が大きくなり過ぎ、Ｌｂ／Ｌａが０．７を上回ると、燃焼排気の混合が悪くなる。また、Ｌｃ／Ｌａが０．４を下回ると、排気の混合が悪くなり、Ｌｃ／Ｌａが０．６を上回ると、通気間隙６５での排気通過抵抗が大きくなり過ぎる。従って、Ｌｂ／Ｌａ＝０．５〜０．７、Ｌｃ／Ｌａ＝０．４〜０．６であることが望ましい。本実施形態では、Ｌｂ／Ｌａ＝０．６６、Ｌｃ／Ｌａ＝０．４７としている。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、底板６ｆの横方向一方且つ前方に偏った部分に流入口６１を開設しているが、底板６ｆの横方向一方且つ後方に偏った部分に流入口６１を開設することも可能であり、この場合は、排気混合室６の前方の室壁６ａと仕切り壁６４との間に通気間隙６５を確保すればよい。また、上記実施形態では、天井板６ｅの横方向他方に偏った部分の前後方向ほぼ中間部に流出口６２を開設しているが、流出口６２の前後方向位置は流入口６１と同じ側に偏っていてもよい。

また、上記実施形態は、給湯用の第１バーナ３_１と暖房用の第２バーナ３_２とを備える複合熱源機に本発明を適用したものであるが、給湯専用の熱源機等の一種類のバーナのみを備える単機能の燃焼装置にも同様に本発明を適用できる。

１…燃焼筐、３_１，３_２…バーナ、６…排気混合室、６ｅ…天井板、６ｆ…底板、６１…流入口、６２…流出口、６４…仕切り板、６４ａ…傾斜板部、６５…通気間隙、７…一酸化炭素検出手段。

Claims

複数のバーナが横方向に並設した状態で収納される燃焼筐を備える燃焼装置であって、
燃焼筐の上方に設けられた、燃焼筐からの燃焼排気を混合する排気混合室と、排気混合室内の燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出する単一の一酸化炭素検出手段とを備えるものにおいて、
排気混合室の底板の横方向一方且つ前後方向一方に偏った部分に、燃焼筐から燃焼排気が流入する流入口が開設されると共に、排気混合室の天井板の横方向他方に偏った部分に、燃焼排気が流出する流出口が開設され、
排気混合室に、その内部空間を流入口が配置された横方向一方の流入側空間と流出口が配置された横方向他方の流出側空間とに仕切る仕切り板が、当該仕切り板と排気混合室の前後方向他方の室壁との間に流入側空間と流出側空間とを連通する通気間隙が確保されるように設けられ、
仕切り板の横方向他方への投影空間内に位置する流出側空間の部分に流れる燃焼排気中の一酸化炭素濃度を検出するように一酸化炭素検出手段が配置され、
仕切り板の前後方向他方の端部に、横方向他方に向けて傾いた傾斜板部が設けられることを特徴とする燃焼装置。
前記排気混合室の前後方向一方の室壁と前後方向他方の室壁との間の距離をＬａ、排気混合室の前後方向一方の室壁と前記流入口の前後方向他方の口縁との間の距離をＬｂ、排気混合室の前後方向一方の室壁と前記仕切り板の前後方向他方の端との間の距離をＬｃとして、Ｌｂ／Ｌａが０．５〜０．７、Ｌｃ／Ｌａが０．４〜０．６であることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。