JPH08200631A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 壁面流の乱れによる燃焼騒音を防止し、熱交
換器の劣化を防止するようにした燃焼装置を提供するこ
と。 【構成】 燃焼の際に、器具ケース等の内側で、実質的
にこのケース内壁の壁面を上昇する空気でなる壁面流Ａ
３の流量規制手段３５ｃと、前記流量規制手段の下流に
配置され、流量規制された前記壁面流を拡散させる壁面
流拡散手段３２ａと、前記拡散手段の下流に設けられ、
壁面流の流れを整流する壁面流整流手段３２ｂとからな
る壁面流調整構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器や風呂釜等の燃
焼装置に係り、特に、燃焼時にそのケース内壁を上昇す
る壁面の空気流の調整手段を有する燃焼装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような燃焼装置は、ケース内
に複数のバーナでなるバーナユニットを備える燃焼部を
有している。この燃焼部の下方には、燃焼用の空気を供
給するための燃焼ファンが設けられており、また、燃焼
部の上方には、例えば給水された水を熱交換により温水
とするための熱交換器等が配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃焼装置においては、以下のような問題がある。図７
は、燃焼装置の一部を拡大して示している。図におい
て、バーナユニット１には、プレスバーナ等の偏平な形
状のバーナ４，４が整列して設けられている。バーナユ
ニット１は、器具のケース２内に収められている。

【０００４】燃焼が行われる際には、図示しない燃焼フ
ァンによる空気が下方から送られて、各バーナ４，４内
に燃料ガスが送り込まれるとき、予混合空気として供給
される。また、燃焼ファンからの空気は、燃焼装置のケ
ース２の内壁に沿ってＡ１として上昇し、壁面流を形成
する。この壁面流は、ケース２の内壁の略全面に渡って
器具内を上昇する。

【０００５】ここで、図７の壁面流Ａ１は、邪魔板５に
形成された穴５ａを通過することで流量が制限されて、
さらに上方に向かう。このときバーナユニット１の外形
に対応して形成されているケース２の内壁に沿って、壁
面流Ａ１が上昇すると、このケース２の形状に応じて壁
面流Ａ１は図示するように内側に向けられ、壁面空気流
が過剰だとバーナユニットの上面から吹き出る炎Ｆ１を
側方から煽ることになったり、また、図８のように壁面
流が少ないと、濃火炎と側壁の間に負圧帯が生じるコア
ンダ効果で炎がバタついてしまう。これにより、火炎Ｆ
１は乱れを起こして騒音の発生源となる。

【０００６】また、壁面流Ａ１に煽られた火炎Ｆ１が熱
交換器の壁３に当たると、この熱交換器の壁３が直火に
あおられることになり、壁３に割れを生じる等、その劣
化の原因になっていた。

【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、壁面流の乱れ
による燃焼騒音を防止し、熱交換器の劣化を防止するよ
うにした燃焼装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、ケース内に複数のバーナを有する燃焼部を収容し
た燃焼装置において、燃焼の際に、前記ケースの内側
で、実質的にこのケース内壁の壁面を上昇する空気でな
る壁面流の流量規制手段と、前記流量規制手段の下流に
配置され、流量規制された前記壁面流を拡散させる壁面
流拡散手段と、前記拡散手段の下流に設けられ、壁面流
の流れを整流する壁面流整流手段とからなる壁面流調整
構造を有する、燃焼装置により、達成される。

【０００９】本発明の燃焼装置にあっては、好ましくは
前記複数のバーナは、収容体内で一方向に整列されてバ
ーナユニットを形成しており、このバーナユニットのバ
ーナ整列方向の両端部に前記壁面流調整手段を設けるよ
うにする。

【００１０】本発明の燃焼装置にあっては、好ましくは
前記複数のバーナは、収容体内で一方向に整列されてバ
ーナユニットを形成しており、前記バーナの整列方向と
交差する方向の端部であって、燃焼装置の正面に関して
奥側の端部に前記壁面流調整手段を設けるようにする。

【００１１】また、本発明の燃焼装置にあっては、好ま
しくは前記複数のバーナは、濃厚ガス燃焼用のバーナと
淡ガス燃焼用のバーナとを組み合わせることで、全一次
の濃淡燃焼用のバーナユニットを構成するようにしても
よい。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、燃焼装置の実質的なケース
内壁を上昇してきた壁面流は、流量規制手段により、過
剰な壁面流とならないようにその流量が規制される。次
いでその下流で壁面流の拡散手段により、むらのない均
一な壁面流とされ、さらに壁面流整流手段によって、所
定の流速と、火炎に添うような方向性を持たされた流れ
になるように整えられて、均一な壁面流の空気カーテン
となって上昇する。これにより、燃焼部のバーナユニッ
ト端部において、燃焼火炎を煽ることなく、火炎は適切
な形状に保炎される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を添付図面を
参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施
例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ま
しい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以
下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない
限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１４】図１は、本発明が適用される実施例に係る
燃焼装置としての給湯器の全体の構成を示している。図
１において、給湯器の給湯器ケース２１には、バーナユ
ニット２０、給湯器用燃焼ファン２２、熱交換器２４、
ノズルホルダ２６等が収容されている。

【００１５】燃焼部としてのバーナユニット２０には後
述するように複数のバーナが収容されており、このバー
ナユニット２０の上には、給水された水を所定温度の温
水にするための熱交換器２４が配置されている。また、
バーナユニット２０の下方には燃焼用ファン２２が設け
られており、主として燃焼用の空気を供給するようにな
っている。バーナユニットに対向してノズルホルダー２
６が配置されている。このノズルホルダ２６は、バーナ
ユニット２０の各燃焼用バーナに対して燃料ガスを予混
合空気とともに供給するようになっている。この場合ノ
ズルホルダー２６には二種類のガスノズル７２，９２を
有しており、本実施例のバーナユニット２０に収容され
る二種類のバーナに対応している。ガスノズル７２は図
において水平方向に配置され、ガスノズル９２は上方向
に向いて配置されている。

【００１６】バーナユニット２０は、図２及び図３に示
すように、軽量で丈夫な，例えばステンレススチール等
で形成された金属製の収容体３５に複数のバーナ３３，
３４を収容してなっている。即ち、図２に概略的に示さ
れているように、給湯器ケース２１には、金属製のバー
ナケース３７が収容されており、このバーナケース３７
には後に詳しく説明する金属製の収容体３７が収められ
ている。この収容体３７は、複数のバーナ３３，３４を
整列して固定できるようになっており、バーナケース３
７に収容体３５を収容した後、蓋３７ａが固定されるよ
うになっている。

【００１７】バーナ３３，３４は、図３に示されている
ように濃厚燃焼用の濃バーナ３３と、希薄燃焼用の淡バ
ーナ３４とでなっている。このバーナ３３は、板金をプ
レスして折り曲げ、図のような形状に形成したもので、
上面に炎口３３ａが形成され、下部の燃料ガスの取り入
れ口３３ｂと連通している。燃料ガスの取り入れ口３３
ｂは下側に向けて開口されており、図３の収容体３５の
垂直な接続口３５ａに接続されるようになっている。こ
の濃バーナ３３は、従来タイプのガスリッチの混合気
（例えば一次空気０．３〜０．８）を燃焼させるタイプ
のバーナであるから、通常、燃焼の際には二次空気が供
給される必要がある。ところが、この燃焼装置にあって
は、バーナ３３が必要とする二次空気は、バーナ３４の
多量の一次空気により補われる。

【００１８】淡バーナ３４は、図示されているように、
所定の形状の金属板により全体として板状を呈してい
る。この淡バーナ３４は、燃料用のガスと一次空気とを
混合したエアリッチ（例えば一次空気率１．４〜１．
８）の混合気を燃焼させるタイプである。即ち、淡バー
ナ３４の上面には炎口３４ａが形成されており、この炎
口３４ａと下部の燃料取り入れ口である開口３４ｂは混
合気の通路３４ｃにより連通されている。燃料取り入れ
口である水平方向に大きな開口３４ｂは、収容体３５の
水平な接続口５３に接続されている。そして、バーナ３
４の混合気の通路３４ｃには上部に狭搾部が設けられて
おり、供給される燃料ガスの多量の一次空気は、この狭
搾部でその流れが一次素子されることで、十分混合がな
されるようになっている。これにより、エアリッチの混
合気が、炎口３４ａ手前で整流されたあと、早い流速で
炎口３４ａから噴出するようになっている。

【００１９】収容体３５は、図４に示すように四方を画
成した金属製の固定板でなっており上端に位置決め用の
爪９０，９１を有している。この位置決め用の爪９０，
９１の間に上記各バーナ３３，３４の端部３３ｅ，３４
ｅを挟むようにして、交互に並べて保持できるようにな
っており、これにより、図４の平面図に示すように複数
のバーナ３３，３４を整列させるようになっている。こ
の収容体３５は、図３に示すように、上述のように複数
のバーナ３３，３４を収容した状態において、各バーナ
に対して燃料ガス及び空気の混合気を供給するための水
平な接続口５３と垂直な接続口３４ａを有している。収
容体３５の接続口３５ａは、図１に示したノズルホルダ
２６のガス混合気ノズル９２に体面している。収容体３
５のもう一つの接続口５３はノズルホルダ２６のノズル
７２に体面している。

【００２０】次に、本実施例の燃焼装置の燃焼原理につ
いて説明する。図１乃至図４において、この燃焼装置は
以上に説明したように、好ましくは濃淡燃焼用であり、
図示しない燃料ガスの供給源からガス供給部を介してノ
ズルホルダ２６に燃料ガスが供給される。ノズルホルダ
ー２６のノズル７２からは、燃料ガスが供給されるとと
もに、そのとき収容体３５の接続口５３及び大きな開口
でなる燃料ガスの取り入れ口３４ｂに燃料ガスが供給さ
れるときの負圧によって、淡バーナ３４には燃焼ファン
２２により供給される空気に基づくエアリッチの混合気
が多量に供給される。この混合気は、混合気通路３４ｃ
で均一に攪拌されて整流され、淡バーナ３４の炎口３４
ａから早い流速で噴出する。

【００２１】同様に、ノズルホルダー２６のノズル９２
から供給される燃料ガスは、濃バーナ３３の燃料用ガス
の取り入れ口３３ｂに対して上方に噴出する。濃バーナ
３３の燃料ガス取り入れ口３３ｂに導入されたガスは、
燃焼ファン２２からの空気を負圧により一緒に吸い込ん
で、内部のガス通路３３ｃを通過しつつ攪拌されて、炎
口３３ａから噴出される。この炎口３３ａから噴出され
る混合気は、燃料ガスの濃度の高い高濃度予混合ガスで
ある。

【００２２】したがって、濃バーナ３３の炎口３３ａ付
近では高濃度予混合ガスの高温火炎が形成され、淡バー
ナ３４の炎口３４ａ付近では低濃度予混合ガスの火炎が
形成される。この場合、低濃度予混合ガスの量は、高濃
度予混合ガスの量より多く、その一次空気の一部は、濃
バーナ３３の燃焼の際に二次空気として供給される。こ
れによって、バーナユニット２０の燃焼面全体として
は、ほぼ低濃度予混合ガスの低温火炎により占められる
ので、窒素酸化物の生成の少ないクリーンな燃焼を行う
ようになっている。

【００２３】ここで、本実施例の燃焼装置では、特に次
のような構造を採用している。即ち、図３において、バ
ーナユニット２０のバーナ３３，３４の整列方向Ｄ１の
両端部Ｄ２，３（左右端部）には壁面流の調整手段が設
けられている。また、図３において、バーナユニット２
０のバーナの整列方向と交差する方向Ｅ１に関して、図
３の手前Ｅ２にも壁面流の調整手段が設けられている。
以下、それぞれの壁面流の調整手段について詳しく説明
する。

【００２４】先ず上記バーナユニット２０の左右側（Ｄ
２，Ｄ３）に設けられる壁面流の調整手段について述べ
る。図５は、バーナユニット２０の左側，つまり図３に
おいてＤ２側に設けられる壁面流の調整手段６０を拡大
して示す断面図である。尚、バーナユニット２０の右
側，つまりＤ３側に設けられる壁面流の調整手段は、こ
の図５と左右対称の構造であるため、重複する説明は省
略する。図において、壁面流調整手段６０は、壁面流の
流量規制手段３５ｃと、壁面流に関しこれより下流に設
けた壁面流拡散手段３２ａと、これより下流に設けた壁
面流整流手段３２ｂとを備えている。

【００２５】上記壁面流の流量規制手段３５ｃは、図３
の収容体３５の左右側面に張り出したフランジ部でなっ
ている。このフランジ部３５ｃには、複数の通気孔３５
ｄが形成されている。これにより、フランジ部３５ｃ
は、図２に示すように、バーナユニット２０を構成する
収容体３５をバーナケース３７に収容したときに側面部
にできる収容体３５とバーナケース３７との隙間を、図
５に示すように、塞ぐようになっている。

【００２６】上記壁面流拡散手段３２ａと壁面流整流手
段３２ｂは、バーナケース３７か内側に向かって張り出
して設けられた断面逆Ｌ字状の突出部でなっている。壁
面流の拡散手段３２ａは、バーナ３３，３４の炎口面３
３ａ，３４ａより下方で水平方向に張り出しており、実
質的に邪魔板を構成している。壁面流の整流手段３２ｂ
は、この邪魔板３２ａの内側端部から一体に且つ垂直
に、炎口面３３ａ，３４ａよりＬ２だけ高い位置に達す
るまで延びる垂直板部である。

【００２７】本実施例の燃焼装置においては、燃焼の際
に、バーナケース３７の内壁に沿って、壁面流Ａ３は、
図示されているように上昇する。この壁面流Ａ３は、先
ずフランジ部３５ｃによって、流れる空気量が制限され
る。すなわち、壁面流Ａ３はフランジ部３５ｃの通気孔
３５ｄを通過する分だけが、これより上へ十折ることに
なり、この流量制限された壁面流Ａ３は邪魔板３２ａに
当たる。壁面流Ａ３はこの邪魔板３２ａに当たる。壁面
流Ａ３はこの邪魔板３２ａによって水平方向に流れたあ
と、垂直板部３２ｂに沿って上昇するように導かれるこ
とで、この箇所は実質的に狭搾部となっている。このた
め、フランジ部３５ｃの各通気孔３５ｄを通る壁面流は
バーナの炎孔面３３ａ，３４ａより下方にて拡散され、
均一な流れとなる。次いで、壁面流Ａ３は、垂直板部３
２ｂに沿って上昇することで、整流され流速が増加す
る。この場合図５のＬ２で示すように、垂直板部３２ｂ
は少なくとも濃火炎の高さの半分に達するまで、壁面流
Ａ３を整流することで、特に端部のバーナ３３から上昇
する火炎のゆらぎを抑え、熱交換器の壁面２４ａの下部
に直接当たることが防止される。

【００２８】さらに、本実施例のように、燃焼装置が濃
淡燃焼装置として構成されている場合には、濃バーナ３
３と淡バーナ３４は交互に整列され、バーナユニット２
０の端部には濃バーナ３３が位置することになる。ここ
で、濃バーナ３３の内側には淡バーナ３４が隣接して配
置されていると、淡バーナ３４の炎孔３４ａからは矢印
Ａ２で示すように速い流速の混合気が噴出している。一
方、濃バーナ３３の炎孔３３ａから噴出する混合気の流
速は、比較的遅い。濃バーナ３３は、淡バーナ３４から
多量の二次空気を供給されることで、安定した燃焼を維
持し、両側に淡バーナ３４からの混合気の速い流速に同
伴されて、バーナユニット２０の全体は、高さのそろっ
た燃焼火炎を維持している。尚、各バーナ３３，３４の
間は密閉されていて上昇する空気はない。

【００２９】そこで、バーナユニット２０の端部に配置
された濃バーナ３３について見ると、図５において、こ
の濃バーナ３３の左側には隣接する淡バーナ３４が配置
されているが、右側には存在しない。このため、この濃
バーナ３３の火炎は、左側の淡バーナ３４の希薄予混合
気から不足分の空気をもらい受けるとともに混合気の速
い流速に引っ張られ、その火炎に同伴される傾向があ
る。又図７図８の様に壁面流の量や、整流の善し悪しで
淡火炎に濃火炎がはいったり、淡火炎側と熱交換器壁の
間を行き来するバタつき現象を起こす。このため、この
濃バーナ３３の火炎は左の方だけが淡バーナ３４の速い
流速に引かれ、右側では流れ場のアンバランスを起こし
て、火炎のゆらぎやバタツキを生じてしまい騒音の原因
となる。ところが、図５のようにこの実施例では、上述
したように、壁面流Ａ３は、整流されて上昇しているた
め速い流速をもっており、バーナ３３の右側の流速を早
め、淡バーナと隣接する側と近似した状況の流れ場をつ
くることができるとともに、これにより両端に配置され
た濃バーナにも適切な二次空気が供給されると、淡バー
ナ３４のある左側とバランスをとることができる。これ
によって、バーナユニット２０の端部においても安定し
た高さと形状の火炎Ｆ２を得ることができ、整流された
燃焼が良好に行われることになり、騒音の発生を、有効
に防止できる。

【００３０】図６は、バーナユニット２０の奥側（Ｅ
２）に設けられる壁面流の調整手段６１を示している。
図において、収容体３５の背面側には、流量調整手段３
６が設けられている。この流量調整手段３６は、本実施
例にあっては、収容体３５の背面に取り付けられる板金
でなっており、その下部には断面が方形のフランジ部３
６ｃが収容体３５の長手方向の略全長に沿って形成され
ている。このフランジ部３６ｃの背面側には弾性体，例
えばパッキン３６ａが配置されている。これによって、
収容体３５を図２の矢印に示すようにバーナケース３７
に収めた場合に、このバーナケース３７の内壁と収容体
３５との間の間隙を完全にシールすることができるよう
になっている。また、フランジ部３６ｃには通気孔３６
ｂ，３６ｂが形成されている。

【００３１】流量調整手段３６の上部は上方に延長され
ており、その上端部３６ｄは内側に折り返されて、バー
ナユニット２０を構成する各バーナ３３，３４の端部３
３ｅ，３４ｅの上面を係止するようになっている。これ
により、流量調整手段３６は、複数のバーナ３３，３４
の脱落防止用の係止片を兼ねている。さらに、収容体３
５の背面側には、後に向かって（図５において左側に向
かって）延びる邪魔板３８が設けられている。この邪魔
板３８はバーナ３３，３４の炎孔面３３ａ，３４ａより
下方に位置し、邪魔板３８の先端とバーナケース３７の
内壁との間には隙間Ｓ１が形成されている。さらに、バ
ーナケース３７の上端部には、上記邪魔板３８の上方か
ら、略火炎Ｆ３の高さまで、上方に向かって次第に内側
に傾いた傾斜板３９が設けられ、この傾斜板３９は整流
手段となっている。

【００３２】この実施例の壁面流の調整手段６１は以上
のように構成されており、燃焼装置が燃焼されると、バ
ーナケース３７の内壁に沿って、空気の壁面流Ａ４が上
昇する。この壁面流Ａ４はフランジ部３６に当たるとと
もに、その一部が通気孔３６ｂ，３６ｂを通過すること
で流量制限される。これによって、過剰な壁面流の上昇
が抑制される。次に、壁面流Ａ４は、さらに上昇して、
邪魔板３８とバーナケース３７の内壁とでなる隙間Ｓ１
を通過するが、このＳ１が狭搾部となって、壁面流Ａ４
は均一に拡散される。さらに、この拡散された壁面流Ａ
４は、整流手段としての傾斜板３９により、図６におい
て内側へ導かれつつ流速が高められる。これによって、
バーナ３３，３４の炎孔３３ａ，３４ａからの燃焼火炎
Ｆ３は、バーナユニット２０から手鎖線で示すように外
側に延びることが防止され、実線で示すように、垂直
に、所定の高さに形成されるように保炎される。

【００３３】即ち、燃焼火炎Ｆ３は、燃焼時に収容体３
５の外側に向かって、バタつくように燃えることが防止
されるので、これに伴う騒音の発生が有効に防止され
る。さらに、バーナユニット２０の斜め内側に向かい壁
面流Ａ４によって燃焼火炎Ｆ３と熱交換器の壁面下部２
４ａとの間に空気の層がカーテン状に形成される。これ
によって、熱交換器の壁面が火炎に直接晒されることが
防止され、割れが生じたりする事態が有効に防止され
る。

【００３４】尚、上述の実施例においては、濃淡燃焼を
行う燃焼装置について説明したが、本発明は濃淡燃焼装
置や給湯器に限らず、壁面流を生じる全ての燃焼装置に
適用される。また、上述の実施例では、壁面流は、バー
ナケースの内壁を上昇する場合について説明している
が、バーナケースを用いないでバーナユニットを形成す
る場合には、器具ケースの内壁を上昇する壁面流につい
て、上述の調整手段を設けるようにしてもいことは勿論
である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、壁
面流の乱れによる燃焼騒音を防止し、熱交換器の劣化を
防止するようにした燃焼装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃焼装置の一実施例の全体の構造
を示す概略図である。

【図２】図１の燃焼装置の燃焼部の構成を示す概略図で
ある。

【図３】図１の燃焼装置のバーナユニットの構成を示す
概略斜視図である。

【図４】図１の燃焼装置のバーナユニットの構成を示す
概略平面図である。

【図５】図１の燃焼装置に適用される壁面流の調整手段
の一実施例を示す要部拡大断面図である。

【図６】図１の燃焼装置に適用される壁面流の調整手段
の他の実施例を示す要部拡大断面図である。

【図７】燃焼装置の壁面流の比較例を示す説明図であ
る。

【図８】燃焼装置の壁面流の比較例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２１ 器具ケース ２２ 燃焼ファン ２４ 熱交換器 ２６ ノズルホルダ ３２ａ 壁面流拡散手段 ３２ｂ 壁面流整流手段 ３３ 濃バーナ ３４ 淡バーナ ３５ 収容体 ３５ｃ 流量調整手段 ３６ 壁面流拡散手段 ３７ バーナケース ３８ 邪魔板 ６０，６１ 壁面流調整手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に複数のバーナを有する燃焼部
   を収容した燃焼装置において、 燃焼の際に、前記ケースの内側で、実質的にこのケース
   内壁の壁面を上昇する空気でなる壁面流の流量規制手段
   と、 前記流量規制手段の下流に配置され、流量規制された前
   記壁面流を拡散させる壁面流拡散手段と、 前記拡散手段の下流に設けられ、壁面流の流れを整流す
   る壁面流整流手段とからなる壁面流調整構造を有するこ
   とを特徴とする、燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記複数のバーナは、収容体内で一方向
   に整列されてバーナユニットを形成しており、 このバーナユニットのバーナ整列方向の両端部に前記壁
   面流調整手段を設けたことを特徴とする、請求項１に記
   載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記複数のバーナは、収容体内で一方向
   に整列されてバーナユニットを形成しており、 前記バーナの整列方向と交差する方向の端部であって、
   燃焼装置の正面に関して奥側の端部に前記壁面流調整手
   段を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼装
   置。
4. 【請求項４】 前記複数のバーナは、濃厚ガス燃焼用の
   バーナと淡ガス燃焼用のバーナとを組み合わせること
   で、全一次の濃淡燃焼用のバーナユニットを構成したこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の燃焼装置。