JPH1082520A

JPH1082520A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH1082520A
Application number: JP8237807A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nakamura; 好孝中村; Hiroaki Sasaki; 宏明佐々木; Kazuo Yagi; 和男八木
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼排気から顕熱及び潜熱を吸収する熱交換
器を備える燃焼装置において、白煙抑制能力を向上させ
ること。【解決手段】熱交換器(1a)(1b)に対する燃焼排気の下
流側に備えられ且つ熱交換器(1a)(1b)を通過後の燃焼排
気を排出する排出経路(3) と、前記排出経路(3)にて前
記燃焼排気を冷却する冷却手段(2b)(4a)(35)と、を具備
すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼装置、特
に、燃焼排気の顕熱及び潜熱を吸収する熱交換器を備え
た燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７及び図８は、従来の給湯器(1) の説
明図である。図７に示す給湯器(1) は、ドレンが発生す
るまで燃焼排気から吸熱する熱交換器(100) を備えた所
謂、コンデンシング形式となっている。尚、前記燃焼排
気は、ファン(2b)から供給される燃焼用空気によりガス
を燃焼させるガスバーナ(2a)により生成される。又、こ
の給湯器(1) には、前記熱交換後の燃焼排気を屋外に排
出する排出筒(3) が備えられている。

【０００３】このものでは、熱交換器(100) にて燃焼排
気の顕熱に加えて潜熱も吸収されるから、この給湯器
(1) の熱交換効率が向上している。ところが、前記熱交
換後の燃焼排気は、水蒸気が飽和した状態となっている
から、排出された時点で外気により冷やされ、温度に基
づく水蒸気の許容量（飽和水蒸気量）が減少し、水蒸気
が凝縮する。これにより、前記排出された燃焼排気が白
煙化される。この白煙は、煙と誤認され易い。

【０００４】一方、前記白煙化を抑えるものとして、図
８に示す給湯器(1) がある。この給湯器(1) には、ファ
ン(2b)からガスバーナ(2a)に送出される燃焼用空気の一
部を排出筒(3) に送り込むバイパス通路(39)が設けられ
ている。尚、燃焼用空気の量が低下しないようにファン
(2b)の能力が増大されている。このものでは、バイパス
通路(39)を介して排出筒(3) に送り込まれた空気が排出
筒(3) 内の燃焼排気に混入されるから、前記燃焼排気が
稀釈され、前記燃焼排気中の水蒸気の濃度が低下する。
これにより、屋外に排出された燃焼排気が外気により冷
却されても、前記燃焼排気中の水蒸気が凝縮されにくく
なり、前記燃焼排気の白煙化が抑えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冬季に於い
て外気温が低いときには、前記のように、水蒸気濃度を
下げても、前記飽和水蒸気量の減少が著しいことから、
前記白煙化の抑制が不十分となる。この場合、前記稀釈
により燃焼排気の量が増大しているから、前記稀釈しな
いものよりも白煙の量が大きく、却って、上記誤認が生
じ易い。又、前記白煙には、窒素酸化物等の酸性（ｐＨ
３程度）の腐食成分が含まれているから、前記腐食成分
により影響を受ける範囲が却って増大する。

【０００６】請求項１の発明は、白煙抑制能力を向上さ
せた燃焼装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の課題解
決手段は、『燃焼排気から顕熱及び潜熱を吸収する熱交
換器を備える燃焼装置であって、前記熱交換器に対する
燃焼排気の下流側に備えられ且つ前記熱交換器を通過後
の燃焼排気を排出する排出経路と、前記排出経路にて前
記燃焼排気を冷却する冷却手段と、を具備する』ことを
特徴とする。

【０００８】前記排出経路により排出される燃焼排気
は、前記熱交換器により顕熱及び潜熱が吸収されている
から、前記燃焼排気は水蒸気が飽和した状態となってい
る。そして、前記燃焼排気は、前記排出経路にて前記冷
却手段により冷却される。これにより、前記燃焼排気の
温度が低下して前記温度に基づく飽和水蒸気量が減少す
る。この減少の分の水蒸気が凝縮してドレンとなる。従
って、前記燃焼排気は、前記排出経路の通過によって、
水蒸気の絶対量が減少する。

【０００９】ここで、請求項２の発明のように、『前記
冷却手段は、前記排出された時点の燃焼排気の温度が前
記燃焼装置の外部の温度に略一致するまで燃焼排気を冷
却する』ものでは、前記冷却手段によって、前記排出さ
れた時点の燃焼排気の温度が前記燃焼装置の外部の温度
に略一致するまで燃焼排気が冷却される。請求項３の発
明のように、『前記排出経路は、その外部の空気に外面
が接触する排出筒を含み、前記冷却手段は、前記排出筒
の外面を空冷する空冷手段である』ものでは、前記空冷
手段による前記排出筒の外面の空冷によって、前記排出
筒を通過する燃焼排気が冷却される。

【００１０】この請求項３の発明に於いては、請求項４
の発明のように、『前記燃焼装置は、燃焼排気を生成す
るバーナと、前記バーナに対して燃焼用空気として前記
燃焼装置の外部からの吸引空気を供給するファンとを備
え、前記空冷手段は、前記排出筒の外面を前記吸引空気
によって空冷する』ものでもよい。この請求項４の発明
に於いては、請求項５の発明のように、『前記空冷手段
は、前記排出筒との間に前記吸引空気を導く空間を存す
るように前記排出筒を包囲する外筒を含む』ものでは、
前記空間にて導かれる前記吸引空気によって、前記排出
筒の外面が空冷される。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、上記冷却手段によって、上記排出経路により排出さ
れる燃焼排気中の水蒸気の絶対量が減少する。又、前記
冷却手段によって、前記排出経路から排出された時点の
燃焼排気とその周囲の空気との温度差が小さくなるか
ら、前記空気により冷却されたときの飽和水蒸気量の減
少の度合いが小さくなり、前記減少による水蒸気の凝縮
量が小さくなる。

【００１２】これらのことから、前記排出された燃焼排
気の白煙化が抑えられる。つまり、白煙抑制能力が向上
する。請求項２の発明では、前記冷却手段によって、前
記排出された時点の燃焼排気の温度が前記燃焼装置の外
部の温度に略一致するまで燃焼排気が冷却されるから、
前記燃焼排気は、前記外部に排出された後に殆ど冷やさ
れない。これにより、白煙が殆ど生じないものとなる。

【００１３】請求項３の発明では、前記燃焼排気の冷却
の為に上記排出筒の外面を空冷する形式であるから、水
冷等の形式に比べて前記冷却の為の構成が簡素化され
る。請求項４の発明では、前記排出筒の外面を空冷する
上記吸引空気が上記ファンによって生じるから、前記吸
引空気を生じさせる為の手段を別途設ける必要がない。
この点でも、上記冷却の為の構成が簡素化される。

【００１４】又、上記バーナの燃焼用空気として用いら
れる前記吸引空気の加熱によって、この燃焼装置の熱効
率が向上する。請求項５の発明では、上記外筒によっ
て、前記吸引空気と前記排出筒の外面との接触が確実と
なるから、前記空冷の効率が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。［実施の形態１］図１は、本願発明の実施の形態１の給
湯器(1) の説明図である。［各部の構成について］同図に示す給湯器(1) は、所謂
コンデンシング形式のものであり、この給湯器(1) が既
述特許請求の範囲に記載の「燃焼装置」に相当する。

【００１６】以下、給湯器(1) の各部の構成について説
明する。＊ガスバーナ(2a)及びファン(2b)＊給湯器(1) には、缶体(10)と、この缶体(10)の上端部に
収容され且つガス供給経路(20)から供給されるガスを燃
焼させる全一次空気式のガスバーナ(2a)と、缶体(10)の
上端部に接続され且つ外部から吸引した空気をガスバー
ナ(2a)に燃焼用空気として供給するファン(2b)とが備え
られている。ガスバーナ(2a)が既述特許請求の範囲に記
載の「バーナ」に相当し、ファン(2b)が既述特許請求の
範囲に記載の「ファン」に相当する。

【００１７】そして、ガスバーナ(2a)からの燃焼排気
は、下方に送られて、後述の主熱交換器(1a)及び副熱交
換器(1b)を加熱する。＊主熱交換器(1a)及び副熱交換器(1b)＊前記の主熱交換器(1a)及び副熱交換器(1b)は、缶体(10)
の中程に収容され、主熱交換器(1a)が副熱交換器(1b)よ
りも上方、つまり、前記燃焼排気の上流側、に位置する
ように配置されている。これら主熱交換器(1a)及び副熱
交換器(1b)が既述特許請求の範囲に記載の「熱交換器」
に相当する。

【００１８】一方の主熱交換器(1a)は、略鉛直姿勢に配
置された多数のフィン(16)(16)と、これらフィン(16)(1
6)に貫通状態に連設された略水平な複数の管部を備えた
第１通水管(14)と、を具備する構成である。他方の副熱
交換器(1b)も、同様に、略鉛直姿勢に配置された多数の
フィン(17)(17)と、これらフィン(17)(17)に貫通状態に
連設された略水平な複数の管部を備えた第２通水管(15)
と、を具備する構成である。そして、第２通水管(15)の
下流端が前記の第１通水管(14)の上流端に接続されてい
る。

【００１９】このものでは、主熱交換器(1a)によって、
ガスバーナ(2a)から下方に送られた燃焼排気の顕熱が吸
収され、副熱交換器(1b)によって、前記顕熱の吸収後の
燃焼排気から潜熱が吸収される。尚、第２通水管(15)の
上流端には、水道配管や温水暖房器の循環路の戻り管等
の給水源（図示せず）からの冷水を導く為の給水経路(1
8)が接続され、第１通水管(14)の下流端には、主熱交換
器(1a)及び副熱交換器(1b)にて昇温させた温水を風呂や
温水暖房器（図示せず）等に導く為の出湯経路(19)が接
続されている。

【００２０】＊排出筒(3) 及び吸引経路(4) ＊上記した缶体(10)の下部には、副熱交換器(1b)を通過し
た後の燃焼排気を屋外に排出する為の排出筒(3) が接続
されている。この排出筒(3) は、缶体(10)の下部から略
水平に突出する第１筒部(31)と、この第１筒部(31)の先
端部から上方に延びる略鉛直な第２筒部(32)と、この第
２筒部(32)の上端部から缶体(10)の反対側に突出して屋
外に露出する第３筒部(33)と、を具備する構成である。

【００２１】前記の第２筒部(32)の外面には、その全周
に亙って張り出し且つ軸線方向に所定ピッチにて並ぶ複
数の環状フィン(35)(35)が連設されている。又、上記し
たファン(2b)の吸込口(21)には、屋外からの吸引空気を
導く為の吸引経路(4) が接続されている。この吸引経路
(4) には、排出筒(3) を軸方向に沿って包囲する外筒(4
a)が備えられ、この外筒(4a)と排出筒(3) との間の空間
(400) を前記吸引空気が通過する。尚、この外筒(4a)の
内径は、環状フィン(35)(35)による前記吸引空気の通過
抵抗が過大にならない大きさに設定されている。

【００２２】又、排出筒(3) の第３筒部(33)の先端部
は、外筒(4a)よりも外側に突出し、前記先端部の端縁に
は、外周側に全周に亙って張り出し且つ外筒(4a)より大
径のフランジ部(34)が連設されている。このフランジ部
(34)によって、第３筒部(33)から排出される燃焼排気
と、外筒(4a)内の空間(400) に吸引される外気とが分離
される。これにより、空間(400) への前記燃焼排気の吸
引が防止されている。

【００２３】［給湯器(1) の動作について］この給湯器
(1) は、運転スイッチ（図示せず）が「オン」となる
と、運転開始される。この運転状態では、ファン(2b)が
作動し、ガスバーナ(2a)が燃焼して、燃焼排気が生成さ
れ、この燃焼排気によって、主熱交換器(1a)及び副熱交
換器(1b)が加熱される。このとき、上記したように、主
熱交換器(1a)では、前記燃焼排気の顕熱が吸収され、副
熱交換器(1b)では、前記燃焼排気が露点以下に冷やされ
て、潜熱が吸収される。この潜熱吸収によって、副熱交
換器(1b)の表面には、前記燃焼排気中の水蒸気の凝縮に
よりドレンが付着する。このドレンは、滴下して上記の
缶体(10)のロート状の底壁(101) を介して、底壁(101)
の下端に接続されたドレン排出管(11)に流入し、このド
レン排出管(11)に備えたドレン容器(110)内の中和剤に
より中和され、この後、この給湯器(1) の外部に排出さ
れる。

【００２４】上記の副熱交換器(1b)を通過した燃焼排気
は、水蒸気が飽和した状態（水蒸気飽和状態）となって
いる。尚、前記燃焼排気の一部が未飽和であってもよ
い。この燃焼排気は、缶体(10)から上記の排出筒(3) の
第１筒部(31)内に流入し、この第１筒部(31)に続く第２
・第３筒部(32)(33)を介して屋外に排出される。このと
き、排出筒(3) と上記の外筒(4a)との間の空間(400) に
は、その軸方向にファン(2b)による屋外からの吸引空気
が流れているから、排出筒(3) の外面が空冷される。こ
の空冷によって、排出筒(3) 内の燃焼排気が冷却され
る。

【００２５】そして、前記の排出筒(3) の外面には、上
記の環状フィン(35)(35)が連設されているから、前記吸
引空気により冷やされるこれら環状フィン(35)(35)によ
っても、排出筒(3) の外面が冷やされ、空冷効果が向上
している。つまり、前記燃焼排気の冷却効率が向上して
いる。排出筒(3) 内を流れる前記燃焼排気は、上記した
水蒸気飽和状態となっているから、この冷却によって、
温度に基づく飽和水蒸気量が減少し、その減少分の水蒸
気が凝縮する。これにより、排出筒(3) の内面に多量の
ドレンが付着する。この結果、前記燃焼排気中の水蒸気
の絶対量が減少する。尚、前記ドレンは、排出筒(3) よ
り下方に位置する缶体(10)の下端部に流入し、副熱交換
器(1b)にて発生したドレンと同様に、ドレン排出管(11)
に流入してドレン容器(110) 内で中和される。

【００２６】このものでは、前記燃焼排気中の水蒸気の
絶対量が減少するから、前記燃焼排気が屋外に排出され
て外気により冷却されても、前記燃焼排気は、その中の
水蒸気の凝縮量が抑えられる。又、前記排出された時点
の燃焼排気と外気との温度差が小さくなるから、飽和水
蒸気量の減少の度合いが小さくなり、水蒸気の凝縮量が
小さくなる。これらのことから、屋外に排出された燃焼
排気の白煙化が抑えられる。

【００２７】更に、冬季に外気温が低いとき、前記排出
された時点の燃焼排気が白煙化し易いが、前記の水蒸気
の絶対量の減少、及び、燃焼排気の温度低下によって、
前記白煙化が抑えられている。従って、冬季では、白煙
化抑制の効果が特に顕著となる。このものでは、排出筒
(3) 内の燃焼排気の冷却の為に、排出筒(3) の外面を空
冷するものであるから、水冷形式に比べて、前記冷却の
為の構成が簡素化されている。尚、前記水冷形式のもの
や他の冷却形式のものを採用してもよい。

【００２８】又、排出筒(3) の外面の空冷の為に、温度
の低い屋外の空気が用いられているから、前記空冷の効
果が向上している。又、前記冷却の為の空気流を生じさ
せる為に、上記のファン(2b)を用いているから、別途に
冷却専用のファンを設ける必要がなく、この点でも、構
成が簡素化されている。更に、排出筒(3) を外筒(4a)で
覆うことによって、排出筒(3) の外面との間に形成され
る空間(400) 内を前記空気流が案内されて排出筒(3) と
の接触が確実となるから、前記空冷の効率が向上してい
る。

【００２９】尚、この実施の形態１に於いて、前記空冷
の能力を、前記屋外に排出された時点の燃焼排気の温度
が外気温に略一致するまで前記燃焼排気が冷却されるよ
うにすると、屋外に排出された後の燃焼排気が外気によ
り温度低下しない。これにより、前記燃焼排気の飽和水
蒸気量が減少せず、上記白煙化が殆ど生じない。このも
のでは、上記の排出筒(3) が既述特許請求の範囲に記載
の「排出筒」であり、前記の排出筒(3) と上記の缶体(1
0)の底部とが既述特許請求の範囲に記載の「排出経路」
に相当する。

【００３０】又、上記のファン(2b)、外筒(4a)及び環状
フィン(35)(35)が既述特許請求の範囲に記載の「空冷手
段」、「冷却手段」に相当する。［実施の形態２］図２は、本願発明の実施の形態２の給
湯器(1) の説明図である。上記の実施の形態１では、上
記の外筒(4a)を含む吸引経路(4) によって、ファン(2b)
による屋外からの吸引空気を導く構成としたが、この実
施の形態２では、図２に示すように、前記の吸引経路
(4) を設けずに、ファン(2b)の吸込口(21)を、上記の第
２筒部(32)に対向するように配置している。又、第２筒
部(32)の外面に、上記の環状フィン(35)(35)を連設して
いる。

【００３１】このものでも、ファン(2b)による吸引空気
によって、第２筒部(32)の外面が冷却されるから、上記
と同様の空冷効果を奏する。又、環状フィン(35)(35)に
よって、前記空冷効果が向上する。このものでは、ファ
ン(2b)、吸込口(21)と第２筒部(32)との配置関係、及
び、環状フィン(35)(35)が既述特許請求の範囲に記載の
「空冷手段」、「冷却手段」に相当する。［他の実施の形態］．上記実施の形態１、２では、環状フィン(35)(35)に
よる排出筒(3) の表面積増大構造を採用したが、環状フ
ィン(35)(35)等の表面積増大構造を設けないものでもよ
い。

【００３２】又、以下に示す他の表面積増大構造を採用
してもよい。尚、以下に示すものは、ファン(2b)の吸引
空気を利用せず、排出筒(3) の表面積増大構造のみを採
用して空冷手段とするものである。図３は、本願発明の
他の実施の形態の給湯器(1) の説明図である。同図のも
のでは、前記表面積増大構造として、排出筒(3) の構成
壁に形成した複数の凸部(36)(36)を採用している。これ
ら凸部(36)(36)によって、排出筒(3)と外気との接触面
積が増大するから、排出筒(3) 内の燃焼排気を空冷する
効果を有し、排出筒(3) でのドレン発生が確保される。
このものでは、前記の凸部(36)(36)が既述特許請求の範
囲に記載の「空冷手段」、「冷却手段」に相当する。

【００３３】尚、凸部(36)(36)の代わりに表面積増大構
造のみの空冷手段として環状フィン(35)(35)を採用して
もよい。図４は、本願発明の更に他の実施の形態の排出
筒(3) の説明図である。同図に示すものは、上記表面積
増大構造として、排出筒(3) の断面形状を従来のものよ
りも扁平化したものである。このものでは、前記扁平化
により、排出筒(3) と外気との接触面積が増大するか
ら、上記と同様の空冷効果を有するものとなり、排出筒
(3) 内でのドレン発生が確保される。このものでは、前
記扁平形状が既述特許請求の範囲に記載の「空冷手
段」、「冷却手段」に相当する。

【００３４】図５は、本願発明の更に他の実施の形態の
排出筒(3) の説明図である。同図に示すものは、上記表
面積増大構造として、排出筒(3) の第２筒部(32)に対し
て軸線に略直角に貫通する複数の筒体(37)(37)を設けた
ものである。このものでは、筒体(37)(37)内にも外気が
存在することにより排出筒(3) と外気との接触面積が増
大するから、上記と同様の空冷効果を有するものとな
り、排出筒(3)内でのドレン発生が確保される。このも
のでは、筒体(37)(37)が既述特許請求の範囲に記載の
「空冷手段」、「冷却手段」に相当する。

【００３５】図６は、本願発明の更に他の実施の形態の
排出筒(3) の説明図である。図６の排出筒(3) は、その
上端から下方に入り込んだ複数のスリット(380)(380)に
より、第２筒部(32)の中程から上方の部分を複数の分割
筒(38)(38)としたものである。このものでは、スリット
(380)(380)内にも外気が存在することにより排出筒(3)
と外気との接触面積が増大するから、上記と同様の空冷
効果を有するものとなり、排出筒(3) 内、つまり、分割
筒(38)(38)内でのドレン発生が確保される。このもので
は、スリット(380)(380)が既述特許請求の範囲に記載の
「空冷手段」、「冷却手段」に相当する。

【００３６】．上記の実施の形態では、既述の「燃焼
装置」を給湯器(1) としたが、燃焼排気の顕熱及び潜熱
を吸収する熱交換器を備えるものであるかぎり、他の装
置に実施可能である。例えば、温水循環式の暖房機にも
実施できる。又、給湯器(1)は、屋内に設置されるもの
でも、屋外に設置されるものでもよく、更に、排出筒
(3) の下流端は、屋内にあっても屋外にあってもよい。

【００３７】．既述したように、ファン(2b)からガス
バーナ(2a)に送出される燃焼用空気の一部を排出筒(3)
に送り込むバイパス通路を設けて、排出筒(3) 内の燃焼
排気を稀釈する方式を、上記の実施の形態の各々に併用
してもよい。この場合、前記燃焼排気の白煙状態が多少
残っても、薄められて、更に前記燃焼排気を無色化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１の給湯器(1) の説明図

【図２】本願発明の実施の形態２の給湯器(1) の説明図

【図３】本願発明の他の実施の形態の給湯器(1) の説明
図

【図４】本願発明の更に他の実施の形態の排出筒(3) の
説明図

【図５】本願発明の更に他の実施の形態の排出筒(3) の
説明図

【図６】本願発明の更に他の実施の形態の排出筒(3) の
説明図

【図７】従来の給湯器(1) の説明図

【図８】従来の他の給湯器(1) の説明図

【符号の説明】

(1) ・・・給湯器 (2a)・・・ガスバーナ (2b)・・・ファン (1a)・・・主熱交換器 (1b)・・・副熱交換器 (3) ・・・排出筒 (10)・・・缶体 (4a)・・・外筒 (35)・・・環状フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八木和男名古屋市中川区福住町２番26号リンナイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼排気から顕熱及び潜熱を吸収する熱
交換器を備える燃焼装置であって、前記熱交換器に対する燃焼排気の下流側に備えられ且つ
前記熱交換器を通過後の燃焼排気を排出する排出経路
と、前記排出経路にて前記燃焼排気を冷却する冷却手段と、を具備する燃焼装置。
【請求項２】前記冷却手段は、前記排出された時点の
燃焼排気の温度が前記燃焼装置の外部の温度に略一致す
るまで燃焼排気を冷却する請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】前記排出経路は、その外部の空気に外面
が接触する排出筒を含み、前記冷却手段は、前記排出筒
の外面を空冷する空冷手段である請求項１又は２に記載
の燃焼装置。
【請求項４】前記燃焼装置は、燃焼排気を生成するバ
ーナと、前記バーナに対して燃焼用空気として前記燃焼
装置の外部からの吸引空気を供給するファンとを備え、
前記空冷手段は、前記排出筒の外面を前記吸引空気によ
って空冷する請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】前記空冷手段は、前記排出筒との間に前
記吸引空気を導く空間を存するように前記排出筒を包囲
する外筒を含む請求項４に記載の燃焼装置。