JP6905914B2 - 燃焼装置 - Google Patents

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Description

本発明は、給湯器や暖房用熱源機などの燃焼装置、特に、バーナで生成される燃焼排ガスにより熱交換器内に供給される熱媒を加熱する燃焼装置に関する。
従来、バーナから放出される燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼させ、その燃焼排ガスによって熱交換器内に供給される熱媒を加熱する給湯器や暖房用熱源機などの燃焼装置では、小型化および低廉化を考慮すれば、バーナを収容するバーナ室や熱交換器をできる限り小さな構成とするのが望ましい。
ところが、バーナ室の体積を小さくし過ぎると、バーナを強燃焼させたときの炎孔周辺の圧力変動が大きくなり、燃焼バランスが乱れて振動燃焼を引き起こし、共鳴音が生じる場合がある。そこで、バーナ室側壁の内側に略L字状又は略コ字状の隔壁を設け、バーナ配設部の側方に圧力吸収室として半密閉状の空間を画成することにより、炎孔周辺の圧力変動の抑制を図ったものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
実開平5−96739号公報
この種の燃焼装置では、図9に示すように、バーナ室71内における左右間の略中央位置に複数のバーナ61が左右横並びで配設されており、バーナ室71内におけるバーナ配設部S1の前方には、複数の吸気孔831を有する仕切壁83が左右のバーナ室側壁712相互間に亘って立設されている。仕切壁83の下縁部とバーナ室底壁711との間には、仕切壁83の前方の空間(前部空間)S6に繋がる間隙S5が設けられており、燃焼運転時には、バーナ室底壁711の空気導入口710からバーナ室71内に導入される空気の一部が、上記間隙S5を通じて前部空間S6へ導かれ、燃焼用の一次空気として吸気孔831から各バーナ61に導入される。
しかしながら、上記従来の燃焼装置のように、バーナ配設部S1の側方に所定の空間S4を画成すべく、バーナ室71の左右幅寸法を大きくしたものでは、仕切壁83の前面における吸気孔形成域A1の側方に、吸気孔831が形成されていない比較的大きな領域(吸気孔非形成域)A2が形成されている。
そのため、燃焼運転時に上記間隙S5から前部空間S6に導入される空気の一部は、吸気孔非形成域A2の前方の空間にて乱流となって、特に外側の吸気孔831に対して安定して空気が流れず、各バーナ11の燃焼状態にばらつきが生じる虞があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯器や暖房用熱源機などの燃焼装置において、燃焼運転時に発生する騒音の低減を図りつつ、燃焼安定性の向上を図ることにある。
本発明は、上端部に炎孔を有する複数のバーナと、各バーナを横方向に並列させた状態で収容するバーナ室と、バーナ室の上部に連設され、バーナで生成される燃焼排ガス中の熱を回収して熱媒を加熱する熱交換器とを備えた燃焼装置であって、バーナ配設部とバーナ室側壁との間に、炎孔の上部空間に繋がる側部空間が設けられ、バーナ配設部の前方に、各バーナのガス導入口に対向し連通する複数の吸気孔を有する仕切壁が設けられ、仕切壁とバーナ室前壁との間に、バーナ室内に導入される燃焼用の空気を各吸気孔へ導く前部空間が設けられ、仕切壁の吸気孔形成域の側方前方に、前部空間に導入された空気が前記側方前方から乱流となって吸気孔形成域側へ流れるのを制限する制流部が設けられたものである。
このものでは、バーナ配設部の側方に空間(側部空間)を設けてバーナ室の左右幅寸法を大きくしても、仕切壁の吸気孔形成域の側方前方に設けられた制流部によって、バーナ室内に導入された空気が吸気孔形成域の側方前方、即ち、吸気孔非形成域で乱流となって吸気孔形成域側へ流れるのを制限できるから、前部空間から各吸気孔へ均等に一次空気が導入される。よって、各バーナの燃焼状態にばらつきが生じ難い。
しかも、バーナ配設部の側方に側部空間を画成したことで、炎孔周辺の圧力変動が抑制されるから、振動燃焼に起因する共鳴音が生じ難いし、また、仕切壁の吸気孔形成域の側方前方に制流部を設けたことで、各吸気孔の周辺での気流の乱れが抑制されるから、気流の乱れに起因する風切り音も生じ難い。
好ましくは、上記燃焼装置において、仕切壁の前面に、吸気孔の周縁部に沿ってダンパ板が設けられ、制流部は、ダンパ板の側端部に一体形成される。
このものでは、吸気孔の周縁部に沿って設けられるダンパ板に制流部が一体的に構成されているから、吸気孔形成域に対する制流部の配置構成にばらつきが生じ難い。よって、吸気孔非形成域から吸気孔形成域側への空気の流れをより適切に制限できる。しかも、ダンパ板と制流部とを一体的に構成したことで、制流部を他の部材とは別で仕切壁の前面に配設する必要がないから、装置全体の部品点数や組立工数を削減することもできる。
以上のように、本発明によれば、各吸気孔に対して均等に一次空気が導入され、各バーナの燃焼状態にばらつきが生じ難いから、燃焼安定性が向上する。また、振動燃焼に起因する共鳴音や吸気孔周辺での気流の乱れに起因する風切り音など、燃焼運転時に発生する騒音も低減できる。
図1は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の前方視概略縦断面図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置のバーナ周辺の側方視概略縦断面図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置のバーナ周辺の斜視概略横断面図である。 図4は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置のバーナ周辺の概略斜視図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の吸気孔周辺の概略正面図である。 図6は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の変形例1を示す吸気孔周辺の概略正面図である。 図7は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の変形例2を示す吸気孔周辺の概略正面図である。 図8は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の変形例3を示すバーナ周辺の斜視概略横断面図である。 図9は、従来の燃焼装置のバーナ周辺の構成を示す斜視概略横断面図である。
次に、上記した本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳述する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る燃焼装置1は、上端部に設けられた炎孔110から燃料ガスと空気との混合ガスを放出して燃焼させ、燃焼排ガスを生成する複数のバーナ11と、上記燃焼排ガス中の熱を回収する熱交換器12と、バーナ11に燃焼用の空気を供給する燃焼ファン13とを備えた給湯器であって、図示しない給水配管から入水管14を介して熱交換器12に供給される水(熱媒)を上記燃焼排ガスにより加熱し、出湯管15から図示しない給湯配管を通じてカランやシャワーなどの出湯先へ供給するように構成されている。
燃焼装置1の外装ケース10は、前方に開口する略矩形箱状のケース本体10Aと、ケース本体10Aの前方開口部を被蓋する前パネル(図示しない)とで構成されている。尚、本明細書では、外装ケース10を前パネル側から見たときのケース本体10Aの奥行き方向を前後方向、幅方向を左右方向、高さ方向を上下方向という。
ケース本体10Aの内部には、上端が開口する略矩形箱状のバーナ室21が設けられており、バーナ11は、バーナ室21内における左右間の略中央位置に左右横並びで配設されている。熱交換器12の外郭を構成する缶体22は、上下両端が開口する略矩形筒状に形成されており、下端開口部がバーナ室21の上端開口部に連設されている。缶体22の上端開口部には、缶体22内に導入される燃焼排ガスや燃焼用の空気を外装ケース10の外部へ導出する排気ダクト23が連設されている。尚、本実施の形態におけるバーナ室21の左右幅寸法は、缶体22の左右幅寸法より大きく設定されている。
排気ダクト23は、缶体22の上端開口部を上方から覆う上カバー23Aと、上カバー23Aの上壁中央から上方へ向けて延出する筒体23Bとで構成されており、上カバー23Aの内側の空間は、筒体23B上端の排気口230を通じて外装ケース10の外部に繋がっている。
バーナ室21の底壁(以下、「バーナ室底壁」という)211には、バーナ室21内にバーナ11の燃焼用の空気を導入するための空気導入口210が開設されており、燃焼ファン13は、上記空気導入口210に接続されている。
このように、外装ケース10内には、空気導入口210からバーナ室21を通って缶体22内に繋がり、さらに排気ダクト23を通って排気口230に至る空気の給排気経路が画成されており、燃焼ファン13を作動させることで、装置外部の空気がバーナ11の燃焼用の空気として空気導入口210からバーナ室21内へ強制的に導入され、バーナ11で生成される燃焼排ガスと共に缶体22内へ送り込まれ、排気ダクト23を通じて排気口230から装置外部に導出される。
熱交換器12は、缶体22内に左右横並びで配設される複数の板状の伝熱フィン121と、缶体22の左右の側壁222相互間に延設され且つ伝熱フィン121に対して直交する方向から貫挿される複数の円形直管状の吸熱管122とで構成されており、上記伝熱フィン121および吸熱管122によって缶体22内に導入される燃焼排ガス中の熱を回収し、吸熱管122に供給される水を加熱する。
各吸熱管122は、缶体22の側壁222の外側にて直列的に連結されており、側壁222相互間で蛇行する一つの熱交換管路を構成している。入水管14は、上記熱交換管路の上流端に接続され、出湯管15は、上記熱交換管路の下流端に接続されている。
図2および図3に示すように、バーナ室21の前壁(以下、「バーナ室前壁」という)213の前面には、図示しないガス配管から供給される燃料ガスを各バーナ11へ分配して噴射するノズルマニホールド16が配設されている。
ノズルマニホールド16は、所定形状に鋳造形成された金属ブロックや金属板によって構成された扁平板状の中空体であり、後面部164には、図示しないガス配管から供給される燃料ガスをバーナ11の淡炎用のガス導入口111へ向けて噴射する淡炎用のガス噴出ノズル(以下、「淡ノズル」という)161と、濃炎用のガス導入口112へ向けて噴射する濃炎用のガス噴出ノズル(以下、「濃ノズル」という)162とが設けられている。
図2および図4に示すように、バーナ11は、所定形状にプレス形成された金属板を複数重ね合わせて構成された扁平板状の筒体であり、内部には、独立する二つのガス導通路G1,G2が画成されている。
バーナ11の前端部には、ノズルマニホールド16の淡ノズル161に対向して配設される淡炎用のガス導入口(以下、「淡ガス導入口」という)111と、ノズルマニホールド16の濃ノズル162に対向して配設される濃炎用のガス導入口(以下、「濃ガス導入口」という)112とが設けられている。
炎孔110は、淡炎用のガス導通路G1を通じて淡ガス導入口111に繋がる淡炎用の炎孔(以下、「淡炎孔」という)113と、濃炎用のガス導通路G2を通じて濃ガス導入口112に繋がる濃炎用の炎孔(以下、「濃炎孔」という)114とで構成されており、淡ノズル161から淡ガス導入口111へ向けて噴射された燃料ガスは、淡ガス導入口111周辺の空気と共に淡炎用のガス導通路G1に導入され、理論空燃比より燃料ガス濃度の低い淡混合ガスに混合されて淡炎孔113から噴出される。一方、濃ノズル162から濃ガス導入口112へ向けて噴射された燃料ガスは、濃ガス導入口112周辺の空気と共に濃炎用のガス導通路G2に導入され、上記淡混合ガスより燃料ガス濃度の高い濃混合ガスに混合されて濃炎孔114から噴出される。
図1、図2および図4に示すように、バーナ室21内におけるバーナ11とバーナ室底壁211との間には、複数の通気孔30を有し、空気導入口210からバーナ室21内に導入された空気をバーナ11の配設部(以下、「バーナ配設部」という)S1や後述する側部空間S4へ分配するための分布板31が設けられている。
分布板31は、バーナ室21の左右の側壁(以下、「バーナ室側壁」という)212相互にて支持されており、バーナ室21の内部空間を上下に分割している。分布板31の上面には、前後左右4つの板体で構成される略矩形筒状のバーナ支持枠32が設けられており、バーナ11は、バーナ支持枠32の内側の空間に支持固定されている。即ち、バーナ支持枠32の内側の空間がバーナ配設部S1となる。
図2および図4に示すように、バーナ11は、前端部および後端部がそれぞれ、バーナ支持枠32の前板(以下、「支持枠前板」という)323および後板(以下、「支持枠後板」という)324に支持固定されている。
支持枠前板323および支持枠後板324はそれぞれ、左右両端部にてバーナ支持枠32の左右の側板(以下、「支持枠側板」という)322に連結支持されており、左右の支持枠側板322はそれぞれ、下端部が分布板31の上面に支持固定されている。このように、バーナ11は、バーナ支持枠32によって分布板31の上面に支持固定されている。
図1および図3に示すように、支持枠側板322とバーナ室側壁212との間、即ち、バーナ配設部S1の左右の側方には、バーナ室21内における炎孔110の上部空間(以下、「燃焼部」という)S3に繋がり、燃焼運転時の炎孔110周辺の圧力変動を吸収するための側部空間S4が設けられている。
図1および図4に示すように、通気孔30は、分布板31におけるバーナ配設部S1および側部空間S4の下方相対領域にそれぞれ、前後縦並びで開設されており、燃焼運転時、燃焼ファン13によって空気導入口210からバーナ室21内に導入される空気の一部は、燃焼用の二次空気として各通気孔30を通じてバーナ配設部S1および側部空間S4に送り込まれる。
図2および図3に示すように、バーナ室前壁213の下半面部33は、上半面部34より一段後方(バーナ室21内側)へ奥まった位置に配設されている。ノズルマニホールド16は、下半面部33の前方周縁部35にねじ留め固定され、ノズルマニホールド16の後面部164とバーナ室前壁213の下半面部33との間に、所定の空間(以下、「前部空間」という)S6を画成している。即ち、バーナ室21内におけるバーナ配設部S1の前方に、バーナ室前壁213の下半面部(以下、「仕切壁」という)33が左右のバーナ室側壁212相互間に亘って立設されており、バーナ室21の内部空間を前後に分割している。従って、燃焼運転時、燃焼ファン13によって空気導入口210からバーナ室21内に導入される空気の一部は、仕切壁33の下縁部とバーナ室底壁211との間隙S5を通じて前部空間S6へ導かれる。
仕切壁33には、各バーナ11のガス導入口111,112に対向し連通する複数の淡炎用の吸気孔331および濃炎用の吸気孔332が設けられており、燃焼運転時、仕切壁33の前部空間S6に導入された空気は、燃焼用の一次空気として淡ノズル161および濃ノズル162から噴射される燃料ガスと共に各吸気孔331,332を通じてバーナ11に送り込まれる。
図2、図3および図5に示すように、仕切壁33の前面には、淡炎用の吸気孔331および濃炎用の吸気孔332の周縁部に沿ってダンパ板17が設けられている。ダンパ板17は、上方視略コ字状に形成された金属板であり、中央のダンパ本体170には、淡炎用の吸気孔331に対応する略矩形状の第1連通孔171と、濃炎用の吸気孔332に対応する略円形状の第2連通孔172とが開設されている。
ダンパ本体170の左右の側端部には、バーナ室21内に導入された空気が仕切壁33の前面における吸気孔331,332の形成領域(以下、「吸気孔形成域」という)A1の側方前方、即ち、吸気孔非形成域A2側から乱流となって吸気孔形成域A1側へ流れるのを制限する制流部としての制流板37が形成されている。
制流板37は、ダンパ本体170の左右の側端部からそれぞれ前方へ向かって折曲形成されている。また、制流板37は、仕切壁33の上縁部から下縁部に亘って略垂直に延設されており、前部空間S6を吸気孔形成域A1の前方の空間と吸気孔非形成域A2の前方の空間とに区画分離している。従って、仕切壁33の下縁部側の間隙S5から前部空間S6へ導入される空気は、吸気孔形成域A1へ向かって下方から上方へ円滑に導かれ、左右外側(吸気孔非形成域A2側)から中央(吸気孔形成域A1側)へ向かう空気の流れは生じない。
このように、上記燃焼装置1によれば、バーナ配設部S1の側方に空間(側部空間)S4を設けてバーナ室21の左右幅寸法を大きくしても、仕切壁33の吸気孔形成域A1の側方前方に設けられた制流板37によって、バーナ室21内に導入された空気が吸気孔非形成域A2の前方の空間で乱流となって吸気孔形成域A1側へ流れるのを制限できるから、前部空間S6から各吸気孔331,332へ均等に一次空気が導入される。よって、各バーナ11の燃焼状態にばらつきが生じ難く、燃焼安定性が向上する。
しかも、上記燃焼装置1では、バーナ配設部S1の側方に側部空間S4を画成してバーナ室21の体積を大きくしたことで、バーナ11の振動燃焼が抑制されるから、共鳴音が生じ難い。また、仕切壁33の吸気孔形成域A1の側方前方に制流板37を設けたことで、各吸気孔331,332の周辺での気流の乱れが抑制されるから、上記気流の乱れに起因する風切り音も生じ難い。
また、制流板37が他の部材と別体で独立して構成されたものでは、制流板37の取付精度のばらつきや取付不良により、吸気孔非形成域A2側から吸気孔形成域A1への空気の流れを適切に制限できない虞があるが、上記燃焼装置1では、吸気孔331,332の周縁部に沿って設けられるダンパ板17に制流板37が一体形成されているから、吸気孔形成域A1に対する制流板37の配置構成にばらつきが生じ難い。これにより、バーナ室21内に導入された空気が吸気孔非形成域A2から吸気孔形成域A1側へ流れるのをより適切に制限できる。よって、各バーナ11の燃焼状態にばらつきが生じ難く、燃焼安定性が一層向上する。
しかも、ダンパ板17と制流板37とを一体的に構成したことで、制流板37を他の部材とは別で仕切壁33の前面に配設する必要がないから、装置全体の部品点数や組立工数を削減することもできる。よって、燃焼装置1の低廉化を図ることも可能となる。
尚、上記実施の形態では、ダンパ本体170の側端部に、平板状の制流板37が前方へ向かって突出形成されたものを説明したが、図6に示すように、ダンパ本体170の側端部に、前方視略L字状の制流板37が前方へ向かって突出形成されたものとしてもよい。このものでは、制流板37の下板371によって、バーナ室21内に導入された空気が吸気孔非形成域A2の前方の空間に流入するのを制限できるから、各吸気孔331,332へ集中的且つ均等に一次空気を導くことができる。
また、上記実施の形態では、平板状の制流板37が仕切壁33の上縁部から下縁部に亘って略垂直に延設されたものを説明したが、図7に示すように、平板状の制流板37が仕切壁33の上縁部から下縁部に亘って斜め外向きに延設されたものとしてもよい。このものでは、前部空間S6に導入された空気は、制流板37の下面に沿って吸気孔形成域A1側へ円滑に導かれ、吸気孔非形成域A2の前方の空間にて乱流になり難いから、各吸気孔331,332へ集中的且つ均等に一次空気を導くことができる。
また、上記実施の形態では、ダンパ本体170の側端部に設けられた制流板37によって、バーナ室21内に導入された空気が吸気孔非形成域A2の前方の空間にて乱流となって吸気孔形成域A1側へ流れるのを制限するように構成されたものを説明したが、図8に示すように、制流板37に代えて、仕切壁33の前面外側に、制流部としてバーナ室前壁213の上半面部34と略面一致する位置まで突出する突出部38が形成されたものとしてもよい。このものでは、突出部38によって、バーナ室21内に導入された空気が吸気孔非形成域A2から吸気孔形成域A1側へ流れるのを制限できるから、各吸気孔331,332へ集中的且つ均等に一次空気を導くことができる。
また、上記実施の形態では、ダンパ板17に制流板37が設けられたものを説明したが、ノズルマニホールド16の後面部164に、制流部として制流板37と同様の制流作用を奏する板片や突起が形成されたものとしてもよい。
本発明は、給湯機能のみ有する給湯器に限らず、風呂追焚機能を有する給湯器にも適用できるし、温水暖房端末へ温水を循環供給する暖房用熱源機、貯湯式給湯システムの熱源機、顕熱熱交換器のみ有する熱源機にも適用できる。
1 燃焼装置
11 バーナ
110 炎孔
111,112 ガス導入口
110 炎孔
12 熱交換器
21 バーナ室
212 バーナ室側壁
213 バーナ室前壁
33 仕切壁
331,332 吸気孔
37 制流部
A1 吸気孔形成域
A2 吸気孔非形成域
S1 バーナ配設部
S3 上部空間
S4 側部空間
S6 前部空間

Claims (2)

  1. 上端部に炎孔を有する複数のバーナと、各バーナを横方向に並列させた状態で収容するバーナ室と、バーナ室の上部に連設され、バーナで生成される燃焼排ガス中の熱を回収して熱媒を加熱する熱交換器とを備えた燃焼装置であって、
    バーナ配設部とバーナ室側壁との間に、炎孔の上部空間に繋がる側部空間が設けられ、
    バーナ配設部の前方に、各バーナのガス導入口に対向し連通する複数の吸気孔を有する仕切壁が設けられ、
    仕切壁とバーナ室前壁との間に、バーナ室内に導入される燃焼用の空気を各吸気孔へ導く前部空間が設けられ、
    仕切壁の吸気孔形成域の側方前方に、前部空間に導入された空気が前記側方前方から乱流となって吸気孔形成域側へ流れるのを制限する制流部が設けられた、燃焼装置。
  2. 請求項1に記載の燃焼装置において、
    仕切壁の前面に、吸気孔の周縁部に沿ってダンパ板が設けられ、
    制流部は、ダンパ板の側端部に一体形成された、燃焼装置。
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