JPH05141785A - ガス給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 気体または気化した燃料を用いて液体を加熱
するいわゆる給湯器において熱交換用のフイン付水管の
一部をバーナとして用いることにより、装置のコンパク
ト化と高効率、低価格化を図る。さらに多段のフイン付
水管の構成により、燃焼排気中の窒素酸化物や一酸化炭
素を減少させる。 【構成】 外胴１内に熱交換を行う多段の水管を設け、
予め空気と混合された燃焼気体が最初に到達するフイン
付水管２のフイン４部が炎口として働き、その部があた
かもバーナとなるような形とする。炎８は、そのフイン
の隙間内またはそれより排出側に若干出た位置で形成す
るように構成する。また外胴１内に少なくとも３段の水
管を設け各段の水管が直列となるよう接続し、第２段目
の水管はフインの密度を少なくするか無くして燃焼気体
の温度を下げる役目とし、第３段目の水管は比較的伝熱
面積が多くなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は気体または気化した燃
料を用いて、液体を加熱する手段に関し、コンパクトで
高性能の燃焼および熱交換機能を有する給湯器を提供す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料を燃やして水等の液体を加熱するい
わゆる給湯器は、相当量の貯湯タンクを有する貯湯式給
湯器と貯湯タンクをもたずに急速に加熱して出湯させる
瞬間式給湯器に大別できるが、いずれも燃料を完全燃焼
させるためのバーナと、熱を缶体あるいは水管内の液体
に伝えるための熱交換器をそれぞれ有するものであつ
た。またバーナで発生する火炎は相当の長さに達するた
め、そこに主熱交換器などの障害物があると、不完全燃
焼のおそれがあるので、バーナから主な熱交換までの間
に距離を設け、炎が十分完全燃焼するための空間を燃焼
室として形成させる構成が一般的であった。

【０００３】このような従来の給湯器の構成に対して、
強制予混合燃焼を採用してバーナの火炎を短かくし燃焼
室を比較的小さくした改良も考えられ、以前よりはコン
パクトな給湯器も出現しているが、いずれもバーナと熱
交換器は区分されており、このように燃焼室をやや小さ
くした構成の場合は完全燃焼を維持する必要上、強制予
混合による燃焼制御を行うための複雑な制御機構を有し
ているものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は第１に上記
の従来技術による給湯器が、燃焼を完全に行うために大
容積の燃焼室空間を必要とし、そのために給湯器外形寸
法や重量が大きいという欠点をなくすことにある。また
第２には強制予混合燃焼のものを含めて、バーナおよび
燃焼制御装置が複雑となり、コスト高となるばかりか、
熱利用効率が十分でないという欠点をも防止し、比較的
簡単な構成でコンパクトで、高効率の給湯器を提供する
ことを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたものであって、次のように構成し
てある。

【０００６】即ちこの発明は、請求項１については、気
体燃料または液体燃料を気化させて燃焼させ、その熱に
より液体を加熱する給湯器において、燃焼室と燃焼排気
の通路を形成する外胴１内に熱交換を目的とする多段の
水管を設け、各段の水管は水路が直列となるよう連結す
ると共に、予め空気と混合された燃料気体が最初に外胴
内のフイン付水管２に到達する際、そのフイン付水管自
体がバーナの炎口としての機能を有するような形にフイ
ンを水管に固着させ、炎は各フインの隙間内またはそれ
より排出側に若干出た位置で形成するようにしたことを
特徴とする。また、請求項２については、上記請求項１
の発明の給湯器において、外胴１内に少なくとも３段の
水管を設け、燃料と空気の混合気が最初に到達する第１
段目の水管は、それ自体バーナの炎口を形成するような
形にフインを固着したものとし、第２段目の水管はフイ
ンの密度を少なくするかまたはフインを有しないものと
し、第３段目の水管は、熱交換を良好にする目的で、比
較的伝熱面積を多くしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明は、上記構成によるもので、これによ
れば以下のように作用する。

【０００８】

【請求項１の発明について】従来技術の給湯器における
熱交換器とは別に設けたバーナを廃止し、外胴１内に多
段に設けた水管のうち、予め空気と混合した燃料が最初
に到達する第１段目の水管に、熱交換作用を増強するた
めのフインを固着させ、そのフインがあたかもバーナの
炎口となるような形に構成してあるからそのフイン付水
管がバーナとして作用する。燃料を燃焼させる際の炎
は、各フインの隙間内またはそれより若干排出側に出た
位置で形成されるため、燃焼を完全に行わしめるための
大容積の燃焼室を必要としない。またバーナ本体の温度
上昇に伴いしばしば発生する逆火現象についても、炎口
およびその前に位置する燃料混合気の通過部分が水管に
より絶えず冷却されているのでこれを防止することがで
き、いわゆる高負荷燃焼が実現する。さらに各吸熱用フ
インの間隙及び長さが自由に設計できるので炎が安定
し、燃焼制御が容易となる。なおフインの間隙またはそ
の付近で炎が形成されるため、気流の乱流効果と燃焼気
体中の水蒸気の凝縮作用が同時に発生し、炎からの熱伝
達効率を高める作用がある。

【０００９】

【請求項２の発明について】外胴１内に少なくとも３段
の水管を設け、請求項１の発明に示す第１段目のフイン
付水管があたかもバーナとして作用する前提において、
高温の燃焼気体が次に到達する第２段目の水管を通過す
る際適当な温度まで冷却され、高温気体が空気中で生成
する有害な窒素酸化物の発生量を抑制する作用がある。
即ち一般的に予混合燃焼での気体燃料の燃焼温度は１６
００℃〜１８００℃に達するが、第２段目の水管におい
て１０００℃〜１２００℃程度まで冷却されるので上記
窒素酸化物の生成が大幅に減少することとなる。また、
液体への熱交換を十分行わしめるため第３段目の水管を
設けるが、第２段目の水管を通過した燃焼気体は、その
中に若干の一酸化炭素等の未燃焼気体を含んでいる可能
性があり、燃焼気体の温度も１０００℃程度を保ってい
るので、第２段目の水管と第３段目の水管の間の空間に
おいて完全に燃焼させる作用がある。第３段目の水管で
は完全燃焼により若干昇温した燃焼気体が主に熱吸収用
のフイン等を通じて水管内の液体にその熱を交換し、液
体を加熱すると同時に、低温で清潔な燃焼排気となり放
出される。なお水管は３段に限定するものでなく４段以
上とし、水路についても多数併行に設けることも可能で
あるが、上記の段階的な燃焼気体の通路構成を設ける限
り、同様の作用が発生する。

【００１０】

【実施例】次にこの発明を以下実施例について図面を参
照しながら説明する。

【００１１】図１は、請求項１の発明についての１実施
例を示す図である。図において１は液体の熱交換を目的
とする多段の水管２，３を内臓し燃焼室９と排気の通路
を形成する外胴である。第１段目の水管２にはその隙間
または先端がバーナの炎口となるような形に多数のフイ
ン４を固着させ、その部位に気体燃焼噴出ノズル５から
の燃料を送風機６によって空気と混合したものが供給さ
れる。混合気体は、点火装置７によりフイン４内で点火
され炎８が形成される。炎は各フインの間隙の内部また
はフインから僅かに出た位置で安定的に形成されるよ
う、炎口となるフイン間隙やフインの長さおよび形状を
設定する。９は燃料が完全に燃焼するための比較的少容
積の燃料室で、フイン４を通過した熱気は次に熱交換用
水管３を通り内部の液体に熱交換した後排出口１０から
外胴外に放出される。なお図中１１は混合気の整流と分
布を良くするための分布整流板でパンチングメタルや金
網などで作られる。また１２は送風機６を駆動するため
のモータである。本発明の実施例は図１に示すもののほ
か、液体の通過方向を図と逆にすることや燃焼を下向き
あるいは横向きにすることもできる。また水管２，３は
各１本に限定されるものでなく多数の水管を併列に設け
ることも可能であり、燃料と空気の予混合も図１に示す
装置を用いず、大気圧を利用しての混合方式または別途
混合機を設けて外胴に供給することも考えられる。その
ほか、必要な熱交換を満たすために水管３にフインを設
けないことも可能な場合があるが、少なくとも水管２に
はフインを設けて吸熱作用の他にそれ自身がバーナの機
能をもたしめることが重要である。

【００１２】図２は請求項２の発明について１実施例を
示す図である。図において、外胴１内には第１段目の水
管２，第２段目の水管３が設けられ、被加熱液体は水管
２，３，３′の順に通過して加熱されるようになってい
る。燃料と混合気の外胴への供給方法及び水管２に設け
たフインの間隙が炎口となるように構成した手段はこの
発明の請求項１及びその実施例の図１に示すのと同様で
ある。第１段目の水管２の付近で形成された炎７は高温
燃焼気体となって一次燃焼室９を通り第２段目の水管３
に到達し、その水管に接触して冷却され、高温気体によ
り生成さるれ窒素酸化物の発生を抑制すると共に被加熱
液体の温度を上昇させる。燃焼気体は更に２次燃焼室
９′に至り未燃焼生成分を完全に酸化燃焼させると共に
若干の温度上昇を伴い水管３′に到達する。水管３′は
十分な熱交換がなされるために吸熱フインを伝熱的に設
けるのが望ましく、その部処で最終的に燃焼機と液体と
の熱交換が行われる。従って液体は必要温度に加熱さ
れ、一方燃焼排気は温度が低下し清潔な気体の状態で外
胴外に放出される。なお、この発明の実施例は図に示す
ものにとどまらず、３段を越える多段の水管を設ける場
合もあり、水管２を除く他のフインを設けない場合も存
在する。その他、請求項１の実施例で述べたと同様の種
々の応用例も存在するものである。

【００１３】

【発明の効果】この発明は、別個のバーナを廃止し、液
体を加熱するための熱交換用水管をあたかもバーナとな
るよう構成したものであるから、従来の給湯器と比べて
極めてコンパクトでしかも高出力、高効率の装置とする
ことができる。その上フインの間隙で炎が形成できるの
で燃焼の制御も簡単となり、安価で軽量となる等この発
明の実施効果は大きいものがある。また請求項２に示す
ような外胴内に少なくとも３段の水管を設けたものにあ
っては、燃焼の際発生する窒素酸化物の発生を少なく
し、且つ、より完全燃焼作用と熱効率の上昇が期待でき
る効果があり、その応用性と実施効果は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の請求項１についての一部断面構成図
である。

【図２】この発明の請求項２についての一部断面構成図
である。

【符号の説明】

１ 外胴 ２ 水管 ３ 水管 ３′水管 ４ フイン ５ 燃料噴出ノズル ６ 送風機 ７ 点火装置 ８ 炎 ９ 燃焼室 ９′燃焼室 １０ 排出口 １１ 分布整流板 １２ モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体燃料または液体燃料を気化させて燃
   焼させ、その熱により液体を加熱する給湯器において、
   燃焼室と燃料排気の通路を形成する外胴１内に熱交換を
   目的とする多段の水管を設け、各段の水管は水路が直列
   となるように連結すると共に、予め空気と混合された燃
   料気体が最初に外胴内のフイン付水管２に到達する際、
   そのフイン付水管自体がバーナの炎口としての機能を有
   するような形にフインを水管に固着させ、炎は各フイン
   の隙間内またはそれより排出側に若干出た位置で形成す
   るようにしたことを特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】 外胴１内に少なくとも３段の水管を設
   け、燃料と空気の混合気が最初に到達する第１段目の水
   管は、それ自体バーナの炎口を形成するような形にフイ
   ンを固着したものとし、第２段目の水管はフインの密度
   を少なくするか、またはフインを有しないものとし、第
   ３段目の水管は、熱交換を良好にする目的で、比較的伝
   熱面積が多くなるようにしたことを特徴とする請求項１
   に示す給湯器。