JPH05605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃焼用空気を送風機により強制的に
燃焼部に供給する燃焼装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、家庭用の瞬間湯沸器や燃焼式暖房装置
などの燃焼装置では、送風機により、燃料ガスと
空気とを混合して強制的に燃焼部に供給し、高負
荷燃焼が行われる。

このような高負荷燃焼を行う燃焼装置では、燃
料ガスを送風機のケーシング内に噴射するように
設けられ、送風機により吸入した空気と混合し
て、燃焼部に供給するように設けられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の場合、送風機によつて空気を
吸入する際に発生する空気流の途中に燃料ガスが
噴射されるため、燃料ガスと空気との混合性が不
十分な場合が生じる。このような場合、ガス濃度
が適正でないと不完全燃焼を生じる。また、燃焼
部での酸素供給状態を検知する燃焼センサを設置
し、その燃焼センサの出力に応じて送風機の通電
量を制御するような場合には、燃焼センサによる
正確な検知ができない問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、送風機により燃焼部に供給される燃
料ガスと燃焼用空気との混合性を向上させた燃焼
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、羽根車の回転軸方向に吸入口を有す
るスクロールケーシングを備えた送風機によつて
バーナへ燃焼用空気を供給する燃焼装置におい
て、前記スクロールケーシングとの間に給気通路
を形成するとともに該給気通路により前記吸入口
へ吸い込まれる空気の進行方向を少なくともほぼ
直角に変更する覆い部材を前記吸入口に設け、前
記給気通路内に燃料ガスを噴出するノズルを配し
たことを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明では、吸入口を覆う覆い部材によつてス
クロールケーシングとの間に給気通路が形成さ
れ、その内部でノズルから燃料ガスが噴出され
る。給気通路内を通過する空気は、その進行方向
が吸入口に対して少なくともほぼ直角に曲げられ
るため、噴出された燃料ガスと空気との混合性が
向上する。

さらに、本発明では、送風機の上流側に空気の
進行方向が変更される給気通路が設けられている
ため、送風機の吸引により混合が促進されて混合
性に優れ、この給気通路内で燃料ガスと燃焼用空
気とが混合するため、空気の進行方向が変更され
る際に生じる乱流により速やかな混合を図ること
ができる。

従つて、給気通路の長さを短くすることがで
き、給気通路を形成するための覆い部材を小さく
することができ、延いては燃料ガスと燃焼用空気
との混合性を低下させることなく燃焼装置の小型
化を容易に図ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の燃焼装置の一実施例を図面に基
づき説明する。

第１図は、本発明の燃焼装置を適用した瞬間ガ
ス湯沸器の概略構成図、第２図は遠心送風機と吸
気ダクトとの接続状態を示す断面図である。

この瞬間ガス湯沸器１は、本体ケース２内に、
燃焼部および熱交換部を形成する燃焼ケース３
と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する遠心送風機４
と、燃焼部へ燃料ガスを供給するガス供給部５
と、燃焼部での燃焼状態を制御する電子制御回路
６とを有する。

なお、本体ケース２の下部には、外気導入口２
ａが形成されている。

燃焼ケース３内の燃焼部は、セラミツク製プレ
ートに多数の噴出孔７ａを形成して構成される燃
焼板式ガスバーナ（以下バーナと略す）７を備え
た燃焼室８、および燃焼室８の上流（第１図下
側）に形成される燃焼用空気と燃料ガスとの混合
室９からなる。なおバーナ７は、バーナ７の外周
縁に外嵌したセラミツク製の耐火枠１０ととも
に、枠状固定金具１１によつて燃焼ケース３内に
固定される。

燃焼ケース３内の略中央部に形成される熱交換
部は、一端が図示しない給水管に接続されるとと
もに他端が図示しない給湯管に接続される熱交換
用パイプ１２と、熱交換効率を高めるプレートフ
イン群１３とから構成される。この熱交換部は、
給水管より熱交換用パイプ１２に供給された水を
燃焼室８の燃料ガスと熱交換して加熱した後、給
湯管へ流出する。

燃焼ケース３の上部（第１図上側）には、バー
ナ７で燃焼された燃料ガスの排気を行う排気口１
４が形成され、本体ケース２の外部と連通する排
気筒（図示しない）に接続されている。

なお、上述した燃焼ケース３は、排気口１４が
形成された排気パン３ａと、燃焼室８および熱交
換部を形成する燃焼ケース本体３ｂと、混合室９
を形成するバーナケース３ｃとして構成されてい
る。

遠心送風機４は、スクロールケーシング１５、
フアン１６、およびフアンモータ１７からなり、
遠心送風機４の吐出口４ａが混合室９を形成する
バーナケース３ｃに接続されている。

遠心送風機４の吸入口４ｂは、フアン１６の軸
方向に設けられ、吸入口４ｂには、第２図に示す
ように、吸入口４ｂへ吸い込まれる空気の進行方
向をほぼ直角に変更する吸気ダクト１８の一端１
８ａがスクロールケーシング１５との間で給気通
路を形成するように接続され、吸気ダクト１８の
他端１８ｂが、本体ケース２内で大気に開放され
ている。

本発明の燃料供給部であるガス供給部５は、先
端部にガス噴射ノズル１９ａを有するガス供給配
管１９と、このガス供給配管１９に設けられた燃
料ガスの流量調節を行う流量制御弁２０、および
ガス漏れ時などに自動的に燃料ガスの供給を遮断
する安全弁２１とから構成される。そして、前記
ガス供給配管１９のガス噴射ノズル１９ａが、第
１図に示すように、吸気ダクト１８内に突出して
設けられており、燃料ガスを吸気ダクト１８内に
噴射するようになつている。

電子制御回路６は、着火時にバーナ７の上面で
火花を飛ばす点火装置であるスパーカ２２、燃焼
炎の酸素濃度（空燃比）を検知する燃焼センサー
であるサーモカツプル２３、上記した流量制御弁
２０および安全弁２１、遠心送風機４のフアンモ
ータ１７などの駆動および制御を行う。

次に、本実施例の作動について説明する。

使用者が起動スイツチ（図示しない）をONす
ることにより、電子制御回路６を介して遠心送風
機４のフアンモータ１７が駆動され、吸気ダクト
１８を介して燃焼用空気が吸入される。

電子制御回路６の出力により、流量制御弁２０
および安全弁２１が開弁されることにより、ガス
供給配管１９に燃料ガスが供給され、ガス噴射ノ
ズル１９ａより、吸気ダクト１８内に燃料ガスが
噴射される。

このとき、吸気ダクト１８内に噴射された燃料
ガスは、遠心送風機４が駆動されていることか
ら、吸気ダクト１８に吸入された燃焼用空気と混
合されながら、スクロールケーシング１５内に吸
入される。

その後、燃焼用空気と混合された燃料ガスがバ
ーナ７へ供給され、スパーカ２２の火花放電によ
つて点火され燃焼を始める。

バーナ７での燃焼による燃焼排気は、熱交換部
を通過する際に、給水管より熱交換用パイプ１２
に供給された水と熱交換した後、排気ガスとして
排気口１４より排出される。

燃焼排気と熱交換されて加熱された水は、湯と
して給湯管へ流出される。

上述のように、本実施例では、遠心送風機４の
吸入口４ｂに接続した吸気ダクト１８内に燃料ガ
スを噴射するようにしたことにより、遠心送風機
４を駆動させることで、燃焼用空気と燃料ガスと
を混合させながら遠心送風機４のスクロールケー
シング１５内に吸入することができる。

その結果、従来のように、遠心送風機４のスク
ロールケーシング１５内に直接燃料ガスを噴射さ
せた場合と比較して、燃焼用空気と燃料ガスとの
混合性を向上させることができ、バーナ７での安
定した燃焼を行うことができる。

また、バーナ７で安定した燃焼を行うことがで
きることから、バーナ７の上面に設置した酸素濃
度を検知するサーモカツプル２３での正確な検知
を行うことができる。

なお、本実施例では、吸気ダクト１８の他端１
８ｂを本体ケース２内で大気に開放した場合を例
示したが、本体ケース２の外気導入口２ａに接続
して設けても良い。

また、吸気ダクト１８に対するガス噴射ノズル
１９ａの取り付け箇所は、燃焼用空気と燃料ガス
との混合性が向上すれば良く、実施例で例示した
箇所に限定する必要はない。

次に本発明の第２実施例を第３図から第６図に
基づいて説明する。

第３図に示すガス給湯器は、燃焼器３０、燃料
管６０、水管７０、制御装置６ａとから構成さ
れ、これらは、図示しない給湯器ケース内に収納
されている。

燃焼器３０は、燃焼器ケース３１と、送風機ケ
ース４０と、給気箱５０とからなる。

燃焼器ケース３１は燃焼箱を形成し、その内部
には多数の炎口を有するバーナプレート３２が配
されている。燃焼器ケース３１内のバーナプレー
ト３２の近傍には、点火装置としてのスパーカ３
３、炎検知のためのフレームロツド３４、炎温度
を検知するサーモカツプル３５がそれぞれ備えら
れている。さらに、燃焼器ケース３１内には、水
管７０の一部となる熱交換器７１が設けられてい
る。

燃焼器ケース３１の開口部３６には、送風機ケ
ース４０の吹出口４１が接続され、バーナプレー
ト３２には、送風機ケース４０から供給される混
合気が、複数の穴を有する整流板３７によつて整
流されて供給される。

送風機ケース４０には、送風機４２が備えられ
ている。送風機４２は、第４図に示すとおり、羽
根車４２ａと駆動モータ４２ｂとからなり、駆動
モータ４２ｂは後述する制御装置６ａからの制御
によつて必要燃焼量に応じた回転数で羽根車４２
ａを回転させて、混合気を吹出口４１から燃焼器
ケース３１へ供給する。

送風機ケース４０の吸込口４３には、給気箱５
０が接続されている。

給気箱５０は、燃焼部となる燃焼器ケース３１
の音響特性を考慮した際の固有振動数f₁に対応し
て供給部の固有振動数f₂を一致させるために、相
当容積V₂、通路相当長l₂および相当断面積S₂を確
保するために設けられたものである。

給気箱５０は、給気口５１から吸い込まれる空
気を送風機ケース４０の吸込口４３へ導く給気通
路５２を形成している。給気箱５０には、吸込口
４３へ混合気をむらなく導くために、傾斜面５３
が形成されている。さらに、傾斜面５３の上流側
の給気通路５２には、凹部５４と絞り板５５が設
けられている。ここでは、通過する空気に対して
乱れが生じることがないように、絞り板５５は給
気通路５２が次第に減少されるように配置され、
これらの凹部５４と絞り板５５は、給気通路５２
の断面積を小さくして給気通路５２を通過する空
気を絞るベンチユリーを形成し、後述するノズル
管６１，６２から噴出される燃料ガスとの混合を
良くしている。

給気箱５０の給気口５１付近には、軸５６によ
つて揺動自在に支持されたダンパ５７が設けられ
ている。ダンパ５７は、その揺動によつて供給部
の相当断面積S₂を変更するために設けられたもの
で、ダンパ５７は送風機４２の作動に伴つて給気
口５１から吸い込まれる空気の風圧に応じて作動
して、相当断面積S₂を変更する。

これによつて、燃焼器３０の燃焼量が大きく送
風量が多い場合には、ダンパ５７は開いて、相当
断面積S₂が大きくなり、燃焼量が小さく送風量が
少ない場合には、ダンパ５７の開度が小さくな
り、相当断面積S₂を小さくする。

なお第４図において、ダンパ５７は、供給部の
相当断面積S₂が最大となる場合を示しており、最
小となる場合には、ダンパ５７は二点鎖線に示す
ように位置する。

ダンパ５７が揺動する際に外周側となる先端部
５７ａの一部には、第５図に示すとおり、ダンパ
５７の揺動により供給部の相当断面積S₂が最小と
なつたときに、給気箱５０の壁部５０ａに当接す
る突起５７ｂが形成されている。これにより、供
給部の相当断面積S₂が最小になつた場合にも、ダ
ンパ５７の先端部５７ａと給気箱５０の壁部５０
ａとの間に適度な〓間が形成され、給気を円滑に
行うことができる。

またダンパ５７の軸方向の両端には、第５図に
示すとおり、吸い込まれてダンパ５７を押し上げ
る空気を、内側へ導くための湾曲部５７ｃ，５７
ｄが形成されている。これらの湾曲部５７ｃ，５
７ｄによつて、ダンパ５７に打ち当たる空気は、
湾曲部５７ｃ，５７ｄの外側へ逃げることがなく
なり、埃等が給気箱５０の内壁面に付着しにくく
なる。

さらにダンパ５７の軸受け５７ｅ，５７ｆは、
風圧を受けるダンパ板５７ｇに対して、給気箱５
０の壁面５０ｂ側に設けられるため、ダンパ５７
の重心と軸５６との水平距離が確保でき、ダンパ
５７の重量による回転モーメントがダンパ５７を
閉状態に付勢することができ、またダンパ５７が
最大開度となる場合でも、ダンパ５７と壁面５０
ｂとの間を空気流が通過することができるため、
ダンパ５７を安定させることができる。

ダンパ５７の突起５７ｂが当接する給気箱５０
の壁部５０ａの上流には、吸い込まれる空気流の
向きを変更するための突設板５８が設けられてい
る。この突設板５８により、ダンパ５７が開状態
の場合には、先端部５７ａから1/3のダンパ板５
７ｇの部分に給気口５１からの空気が当たり難
く、全開の場合には、ダンパ板５７ｇ全体に空気
が当たるため、ダンパ５７の開度を燃焼量に比例
させることができる。

給気箱５０の凹部５４と送風機ケース４０との
間と、突設板５８の外側には、ノズル管６１，６
２がそれぞれ設けられている。

これらのノズル管６１，６２は、その上流で分
岐された燃料管６０の末端で、ノズル管６１，６
２には、第６図に示すとおり多数のノズル６１
ａ，６２ａがそれぞれ設けられ、燃料ガスを噴出
する。

燃料管６０は、図示しない燃料供給源から供給
される燃料ガスの通路で、ノズル管６１，６２が
分岐される分岐部６３から上流に向かつて、電磁
弁６４、比例弁６５、主電磁弁６６、元電磁弁６
７が順に設けられ、電磁弁６４の上流と下流とは
オリフイス６８を備えたバイパス管６９によつて
連結されている。

水管７０は、図示しない上水道と接続されてお
り、熱交換器７１の上流には、上流側から水量制
御弁７２、水流センサ７３、入水温サーミスタ７
４が備えられ、熱交換器７１の下流には、熱交換
サーミスタ７５、バイパス弁７６、出湯温サーミ
スタ７７が順に備えられ、下流端には、使用者に
よつて操作される図示しない水栓が設けられてい
る。そしてバイパス弁７６には、水流センサ７３
の下流で水管７０から分岐したバイパス路７８が
接続され、バイパス弁７６によつて熱交換器７１
を通過する水量の割合が決定される。

制御装置６ａは、所定のシーケンスで燃焼開始
および燃焼停止を行うとともに、各センサからの
信号やコントローラによる設定状態に基づいて、
燃焼器３０の燃焼量、および給湯水量を制御す
る。

以上の構成からなるガス給湯器は、次のとおり
作動する。

使用者が、コントローラによつて出湯温度を設
定するとともに、水栓を操作して給湯を開始する
と、制御装置６ａにより燃焼器３０は所定のシー
ケンスで燃焼を開始するとともに、水量制御弁７
２およびバイパス弁７６を制御して、出湯量を調
節する。

送風機４２の作動によつて給気口５１から空気
が吸い込まれてダンパ５７に作用し、ダンパ５７
は吸い込まれる空気量に応じて決定される位置に
揺動する。

給気口５１から吸い込まれた空気は、凹部５４
および絞り板５５で一旦絞られた後、吸込口４３
へ向かつて広がり、送風機ケース４０内へ吸い込
まれる。

各ノズル管６１，６２のノズル６１ａ，６２ａ
から噴出する燃料ガスは、空気が吸込口４３へ向
かつて広がるときに、適度に混合されて送風機ケ
ース４０内へ導かれ、混合気となつて燃焼器３０
へ送られる。

このとき、ノズル６１ａ，６２ａは、給気通路
５２に対して、その周囲から燃料ガスを噴出する
ことになるため、空気との混合状態がよくなる。

この実施例では、ノズル管６２をダンパ５７の
上流に設けたが、第４図の二点鎖線に示すよう
に、ダンパ５７の下流の傾斜面５３に設けて、傾
斜面５３から燃料ガスを噴出させてもよい。

第７図から第９図に本発明の第３実施例を示
す。

ここでは、第７図に示すとおり、渦巻き形状の
給気箱８０を設けている。

給気箱８０は、渦巻き形状の外側となる外周壁
８１と、渦巻き形状の内側となる内周壁８２と、
外周壁８１と内周壁８２とを結ぶ側壁８３とから
給気通路が形成されている。

給気箱８０の給気口８４には、異物の混入を防
ぐためのフイルタ８５が備えられ、給気口８４か
ら吸い込まれる燃焼用空気は、図示左回りに渦を
描くようにして給気箱８０の中心部へ導かれる。

給気箱８０は、第８図に示すとおり、側壁８３
に対抗する部分が開放された開口部８６となつて
おり、給気箱８０は、開口部８６が送風機ケース
４０に面するように、かつ、給気箱８０の中心部
が、送風機ケース４０の吸込口４３と連通するよ
うにして設けられている。

給気箱８０内には、第９図に示すとおり、ダン
パ８７が設けられている。ダンパ８７は、側壁８
３に固定して設けられた軸８８に揺動自在に支持
されている。ダンパ８７には重り８９が固定さ
れ、重り８９はダンパ８７と一体的に揺動する。
ダンパ８７は、第１０図に示すとおり、給気口８
４から吸い込まれる空気を受け易くするために、
僅かに湾曲されており、ダンパ８７は給気口８４
から吸い込まれる燃焼用空気の量に応じた開度に
変位する。

なお、給気箱８０にはフランジ９０が備えら
れ、給気箱８０は、パツキング９１を介して送風
機ケース４０のフランジ４５に固定されている。

給気箱８０の外周壁８１には、燃料ガスを供給
するための燃料管６０ａが設けられ、外周壁８１
の内側には、燃料管６０ａと連通した噴出ノズル
９２が形成されている。

従つて、この実施例でも、送風機ケース４０の
上流で燃料ガスが噴出され、渦巻き形状の給気箱
８０内で混合されるため、さらに混合を良くする
ことができる。この場合、噴出ノズル９２の代わ
りに、第９図の二点鎖線に示すように、複数の噴
出口９３を有するノズル管９４を設けてもよい。

本発明の燃焼装置を瞬間ガス湯沸器に適用した
場合を例示したが、燃焼式暖房装置など他の燃焼
装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼装置を適用した瞬間ガス
湯沸器の概略構成図、第２図は遠心送風機と吸気
ダクトとの接続状態を示す断面図、第３図から第
６図はいずれも本発明の第２実施例を示し、第３
図はガス給湯器の構成を示す概略図、第４図はガ
ス給湯器の供給部を示す側面断面図、第５図は本
実施例のダンパを示す斜視図、第６図は本実施例
のガス給湯器の供給部を示す正面図、第７図から
第１０図は本発明の第３実施例を示し、第７図は
給気箱の外側を示す斜視図、第８図は給気箱と送
風機ケースとの接合状態を示す側面断面図、第９
図は給気箱の内側を示す斜視図、第１０図は供給
部を示す正面図である。 図中、１……ガス湯沸器（燃焼装置）、４……
遠心送風機（送風機）、４ｂ……吸入口、７……
バーナ、１５……スクロールケーシング、１６…
…フアン（羽根車）、１８……吸気ダクト（覆い
部材）、１９ａ……ガス噴射ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 羽根車の回転軸方向に吸入口を有するスクロ
   ールケーシングを備えた送風機によつてバーナへ
   燃焼用空気を供給する燃焼装置において、 前記スクロールケーシングとの間に給気通路を
   形成するとともに該給気通路により前記吸入口へ
   吸い込まれる空気の進行方向を少なくともほぼ直
   角に変更する覆い部材を前記吸入口に設け、前記
   給気通路内に燃料ガスを噴出するノズルを配した
   ことを特徴とする燃焼装置。