JP6959009B2

JP6959009B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6959009B2
Application number: JP2017010041A
Authority: JP
Inventors: 佑介浅井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: US20180209640A1; US10571120B2; JP2018119702A

Description

本発明は、上端に熱交換器を接続するための接続フランジ部を有する燃焼筐を備える燃焼装置に関する。

従来、この種の燃焼装置として、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切板が設けられ、上端に炎口を有する前後方向に長手のバーナが燃焼室に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に空気が供給されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、燃焼筐を備える燃焼装置では、ヘルムホルツ型の共鳴周波数が燃焼振動の周波数に一致して、大きな共鳴音を生ずることがある。ここで、ヘルムホルツ型の共鳴周波数は、燃焼筐の内容積を大きくすることで低下する。従って、燃焼筐の内容積を大きくして、ヘルムホルツ型の共鳴周波数を燃焼振動の周波数よりも低くすることにより、共鳴音の発生を抑制することができる。

然し、燃焼筐の内容積を大きくするために、燃焼筐の高さ寸法を増加したのでは、熱交換器とバーナとの間の距離が長くなって、熱効率が悪くなる。また、燃焼筐全体の横方向や前後方向の寸法を大きくしたのでは、燃焼筐の上端の接続フランジ部も大きくなって、これに接続する熱交換器を変更することが必要になる。そのため、現状では、燃焼筐の内容積を大きくして共鳴音の発生を抑制することは行われていない。

特開２０１１−２５２６７１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、燃焼筐の高さ寸法を増加したり、燃焼筐の上端の接続フランジ部を大きくせずに、燃焼筐の内容積を大きくして、共鳴音を抑制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、上端に熱交換器を接続するための接続フランジ部を有する燃焼筐を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切板が設けられ、上端に炎口を有する前後方向に長手のバーナが燃焼室に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に空気が供給されるようにした燃焼装置において、燃焼筐の横方向各側の側板部の仕切板より上方部分に、上下方向及び前後方向所定範囲に亘り、横方向外方に張出す絞り部が設けられ、絞り部の上辺は、バーナの上端より低いことを特徴とする。

本発明によれば、燃焼筐の内容積が絞り部の分だけ増加し、共鳴音の発生を抑制できる。そして、本発明によれば、燃焼筐の高さ寸法を大きくする必要がないため、熱交換器とバーナとの間の距離が長くなって熱効率が低下するといった不具合を生じず、更に、燃焼筐の上端の接続フランジ部を大きくする必要がないため、熱交換器を変更せずに済む。また、絞り部が設けられるのは、仕切板より上方であるため、後述する如く仕切板の取付けに支障を来たすこともない。

ところで、燃焼筐の側板部内面に沿って上方に流れる空気により側板部を冷却してその過熱を防止している。然し、絞り部の上辺では、絞り部内面に沿って上方に流れた空気に横方向内方に向かう方向成分が付与されるため、絞り部の上辺近傍の側板部分では、空気流が側板部内面から離れてしまい、空気流による側板部の冷却能力が低下する。そして、絞り部の上辺がバーナの上端より上方に位置していると、空気流による冷却能力が低下する絞り部の上辺近傍の側板部分がバーナの火炎からの熱を受けることになり、この側板部分の過熱を生じやすくなる。

これに対し、本発明においては、上記の如く、絞り部の上辺をバーナの上端より低くするため、空気流による冷却能力が低下する絞り部の上辺近傍の側板部分が火炎からの熱を然程受けなくなり、この側板部分の過熱を抑制できる。

この場合、絞り部の上辺は、バーナの上端と平行であることが望ましい。これによれば、絞り部の上辺から側板部に隣接するバーナの火炎に向かう二次空気の流れ方がバーナ全長に亘り均等になり、燃焼むらの発生を防止できる。

本発明の実施形態の燃焼装置の斜視図。実施形態の燃焼装置の平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した切断側面図。図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した切断正面図。バーナの炎口部分の断面図。

図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態の燃焼装置は、燃焼筐１を備えている。燃焼筐１は、前面上部の前板部１１と、横方向両側の側板部１２，１２と、後板部１３と、底板部１４とを有し、更に、上端に給湯用等の熱交換器（図示省略）を接続するための接続フランジ部１５を有している。また、燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室１ａと燃焼室１ａの下側の給気室１ｂとに仕切る仕切板２が設けられている。給気室１ｂの底面、即ち、底板部１４には燃焼ファン（図示省略）が接続される。そして、給気室１ｂから仕切板２に形成した多数の分布孔２１を介して燃焼室１ａに燃焼ファンからの空気が供給されるようにしている。

燃焼室１ａには、上端に炎口３１を有する前後方向に長手のバーナ３が横方向に並べて複数本並設されている。尚、炎口３１は、図５に示す如く、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口３１１と、淡炎口３１１の横方向両外側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度の濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口３１２，３１２とで構成されている。また、淡炎口３１１内には、横方向に間隔を存して複数の整流板３１３が装着され、更に、淡炎口３１１の両側部には、混合気が噴出しない還流域３１４が設けられている。バーナ３の下部前端には、淡炎口３１１に連なる第１流入口３２と、第１流入口３２の上側に位置する、濃炎口３１２に連なる第２流入口３３とが設けられている。

また、仕切板２の前端には、上方にのびる起立板部２２と、起立板部２２の上端から前方に屈曲して燃焼筐１の前板部１１に達する上板部２３とが設けられている。尚、本実施形態では、上板部２３の前端を上方に屈曲させて前板部１１を一体に形成している。起立板部２２には、各バーナ３の第１と第２の流入口３２，３３に合致する開口２２１，２２２が形成され、更に、起立板部２２の前方には、燃焼筐１の下部前面を塞ぐようにしてマニホールド４が装着されている。マニホールド４には、各バーナ３の第１と第２の流入口３２，３３に臨む第１と第２のガスノズル４１，４２が設けられている。そして、第１と第２の各ガスノズル４１，４２から第１と第２の各流入口３２，３３に燃料ガスが供給されると共に、給気室１ｂから起立板部２２とマニホールド４との間に画成される空隙を介して各流入口３２，３３に一次空気が供給されるようにしている。尚、図１ではマニホールド４を省略している。

燃焼筐１の前板部１１には、点火電極５とフレームロッド６と覗き窓７とが配置されている。また、燃焼筐１内には、前側の位置決め枠８と後側の位置決め枠９とが設けられている。各位置決め枠８，９の上端には、各バーナ３の前後の各端部間の隙間に挿入される爪片８１，９１が複数曲成されており、これら爪片８１，９１により各バーナ３が横方向に位置決めされる。また、後側の位置決め枠９の横方向両側部には、バーナ配置部を横方向両側から挟む一対の側板部９２，９２が曲成されている。尚、後側の位置決め枠９は、各側板部９２の前端部９２１で前板部１１にビス９３止めされると共に、各側板部９２の後部下端に延出した舌片部９２２で仕切板２にビス９４止めされている。また、燃焼筐１の前板部１１と後板部１３の内側には遮熱板１１１，１３１が設けられている。

ここで、本実施形態では、燃焼筐１の横方向各側の側板部１２の仕切板２より上方部分に、上下方向及び前後方向所定範囲に亘り、横方向外方に張出すように絞り成形された絞り部１２１を設けている。このように絞り部１２１を設けると、燃焼筐１の内容積が絞り部１２１の分だけ増加する。これにより、ヘルムホルツ型の共鳴周波数が燃焼振動の周波数よりも低くなり、共鳴音の発生が抑制される。

また、本実施形態によれば、燃焼筐１の高さ寸法を大きくして内容積を増加するものと異なり、熱交換器とバーナ３との間の距離が長くなって熱効率が低下するといった不具合を生じない。更に、燃焼筐１全体の横方向寸法や前後方向寸法を大きくして内容積を増加するものと異なり、接続フランジ部１５の大きさは変化しないため、熱交換器を変更せずに済む。

尚、絞り部１２１の下辺が仕切板２より下方に位置する場合は、仕切板２の側縁が絞り部１２１の内面に接するように、仕切板２の横幅を絞り部１２１の張出し分だけ大きくすることが必要になる。然し、これでは、絞り部１２１より前側や上側の燃焼筐１の部分の横幅よりも仕切板２の横幅の方が大きくなり、燃焼筐１内に仕切板２を取付けることができなくなる。これに対し、本実施形態では、絞り部１２１の下端の位置が仕切板２より上方に位置するため、仕切板２の横幅を絞り部１２１より前側や上側の燃焼筐１の部分の横幅に合わせることができ、仕切板２の取付けに支障を来たすことはない。

ところで、燃焼筐１の側板部１２内面に沿って上方に流れる空気により側板部１２を冷却してその過熱を防止する必要がある。然し、絞り部１２１の上辺では、図４に矢印ａで示す如く、絞り部１２１内面に沿って上方に流れた空気に横方向内方に向かう方向成分が付与されるため、絞り部１２１の上辺近傍の側板部分では、空気流が側板部１２内面から離れてしまい、空気流による側板部１２の冷却能力が低下する。そして、絞り部１２１の上辺がバーナ３の上端より上方に位置していると、空気流による冷却能力が低下する絞り部１２１の上辺近傍の側板部分がバーナ３の炎口３１上に生成される火炎からの熱を受けることになり、この側板部分の過熱を生じやすくなる。

そこで、本実施形態では、絞り部１２１の上辺をバーナ３の上端より低くしている。これによれば、空気流による冷却能力が低下する絞り部１２１の上辺近傍の側板部分が火炎からの熱を然程受けなくなり、この側板部分の過熱を抑制できる。

また、絞り部１２１の上辺を上下に傾斜させることも可能である。然し、これでは、側板部１２に隣接するバーナ３、即ち、横方向最外側のバーナ３の炎口３１と絞り部１２１の上辺との間の距離がバーナ３の前部と後部で異なってしまう。そのため、絞り部１２１の上辺から最外側のバーナ３の火炎に向かう二次空気の流れ方がバーナ３の前部と後部で異なってしまい、燃焼むらを生ずる。

そこで、本実施形態では、絞り部１２１の上辺をバーナ３の上端と平行、即ち、前後方向に水平にしている。これによれば、絞り部１２１の上端から最外側のバーナ３の火炎に向かう二次空気の流れ方がバーナ全長に亘り均等になり、燃焼むらの発生を防止できる。

尚、本実施形態では、側板部１２に、バーナ３の上端より上方に位置させて、前後方向に線状にのびる横方向外方に突出する補強ビード１２２を形成している。この補強ビード１２２は、上下幅が狭いため、補強ビード１２２の下方から側板部１２内面に沿って上方に流れる空気は、図４に矢印ｂで示す如く補強ビード１２２内に入り込むことなく上方に直進する。従って、補強ビード１２２の上方の側板部分の冷却不足は生じない。また、側板部１２の仕切板２より下方部分に、前後方向に線状にのびる横方向内方に窪む補強ビード１２３を形成すると共に、後板部１３のバーナ３の上端より上方部分に、横方向に線状にのびる後方に突出する補強ビード１３２を形成している。

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、バーナ３を、淡炎口３１１と濃炎口３１２とを有する所謂濃淡バーナで構成しているが、濃炎口３１２を省略した通常のブンゼンバーナでバーナ３を構成してもよい。

１…燃焼筐、１ａ…燃焼室、１ｂ…給気室、１２…側板部、１２１…絞り部、１５…接続フランジ部、２…仕切板、２１…分布孔、３…バーナ、３１…炎口。

Claims

上端に熱交換器を接続するための接続フランジ部を有する燃焼筐を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切板が設けられ、上端に炎口を有する前後方向に長手のバーナが燃焼室に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に空気が供給されるようにした燃焼装置において、
燃焼筐の横方向各側の側板部の仕切板より上方部分に、上下方向及び前後方向所定範囲に亘り、横方向外方に張出す絞り部が設けられ、絞り部の上辺は、バーナの上端より低いことを特徴とする燃焼装置。
前記絞り部の上辺は、前記バーナの上端と平行であることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。