JPS62276364A - 全一次予混合方式の家庭用給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［発　　明　　の　　目　　的］ （産業上の利用分野） この発明は全一次予混合方式の家庭用給湯装置に係り、
燃焼に必要な全ての邑の空気を、バーナーに燃料ガスを
供給する際に予め燃料ガスに混合させる全一次予混合方
式を採用し、その空気混合を遠心送風機により強制制御
ツることで小型化及び短炎化を図り更に、バーナー自体
の耐熱性を向上させ、しかも、小設置面積で大きな発熱
量を得られるようにして熱交換能力の増大を図った全一
次予混合方式の家庭用給湯装置に関する。

（従来の技術） 従来、ガスを燃料とする燃焼方式は、拡散燃焼方式と予
混合燃焼方式とに大別できる。

拡散燃焼方式のものには、家庭用給湯装置に一般的に採
用されている、いわゆるブンゼンバーナーと称されてい
るものがある。

このブンゼンバーナーは、一部の燃焼用空気、例えば必
要量の略半分程度はバーナーに燃料ガスを供給する際に
予め混入されるが、それでは燃焼の際の空気量は不十分
であるから、残りの燃焼用空気を二次空気として炎口付
近にて供給し、その時に充分に空気を取込んで燃料ガス
を完全燃焼させる方式のものである。

又、予混合燃焼方式のものは、例えば、実開昭６０−１
４６２５０号公報にて提案されているガス瞬間湯？Ｉｌ
ｉ器がある。

このガス瞬間湯沸器は、バーナーに燃料ガスを供給する
際に、ガス供給管の供給ノズル付近に送風櫟の送風出口
を配し、それにより強制的に燃焼用空気を送り込み、燃
焼に必要な全ての空気をガス供給時に取入れ、狭いミキ
サーを経て炎口に送り出される全一次予混合方式のもの
である。

又、拡散燃焼方式にしても予混合燃焼方式にしても、従
来の場合には、炎口周辺は炎の熱により高温になるから
、炎口自体を耐熱性に優れたものとすると共に、炎の上
方のスペースを覆っている、いわゆる内胴と称されてい
る部分の加熱を防止するために、内胴の周囲を熱交換器
の水管を配して冷却する構造が取られている。

一方、配置面積の割に大熱量を発生するガスバーナーと
して、実公昭５６−５０２５４号公報にて提案されてい
る。

このガスバーナーは、半円帯状平板にこの平板の幅より
小さい５字型の凸部を、凸部中の突起が、半円帯状平板
の内側に向けて位置するように多数隣接して形成し、こ
れを、前記凸部を形成していない同一形状の平板と交互
に組合わせて、その半円内側に火炎発生部を形成し、こ
れらの各平板に水冷管を貫通させることで過熱しないよ
うに冷却すべく形成されている。

（発明が解決しようとする問題点） 〈従来の技術の問題点〉 ところが、拡散燃焼方式の場合には、炎口同士の間隔を
狭くすると炎同士の重なる部分が発生し、その部分には
燃焼用空気はゆきわたらず不完全燃焼の状態どなり炎が
非常に長くなってしまう。そのため、炎口同士の間隔は
ある一定距離を保って配さなくてはならないから、所定
黙示を得るべく一定の必要吐出ガス旦を確保するために
は、一定限度の大きさ以下の小型化を図ることができな
い。

従って、小型で大熱量を発生させるようにすることはほ
とんど不可能であった。

又、この方式は、二次空気が拡散によって支配されるた
め、燃焼の段階で炎がある程度長くなってしまうのは必
然的で短炎化にはつながらない。

そのため、炎口と熱交換器どの間には、どうしても炎の
長さ以上の一定距離を隔でる必要があり、その空間の分
は必要不可欠なスペースとして確保しなくてはならない
から小型化を図る上で大さな障害があった。

一方、予混合燃焼方式の場合、とりわけ、前述したガス
瞬間湯沸器のタイプの場合は、ミキサーを経て炎口部分
に至る距離が短く、しかも、ガス供給管の供給ノズル付
近に送ＩＩＩＲの送風出口が配されているから、供給ノ
ズルから炎口部分までの距離では燃焼用空気と燃料ガス
どの混合が不十分であり、混合を良好なものとするため
にはミキサー部分を大型にしなければならない。

実際には、ミギサー内の状態をみると、供給ノズルから
の燃料ガスは炎口部分に向って直線的に流れるので燃焼
用空気との混合は充分に行なわれないのが現状で、炎口
部分に到達した燃料ガスには１分に燃焼用空気が混合さ
れないままで供給されてしまう。その結果、安定した状
態の下で完全燃焼させる事は非常にむずかしく、又、前
述したようにミキサー部分も大型化してしまうという問
照点があった。

又、拡散燃焼方式にしても予混合燃焼方式にしても、従
来の場合には、内胴を必要とし、その周囲を熱交換器の
水管を配しであるから、内胴の幅（厚み）が増加し全体
が大型化してしまう欠点もあった。

更に、実公昭５６−５０２５４Ｍ公報のガスバーナーに
あっては、半円状に形成しであるので設置面積の割には
火炎発生部が広いからその分炎口を多く配せる関係で発
熱ｍが大きくなり、又、水冷管が貫通させであるので耐
熱性に浸れている。

どころが、前述の如く　２種類の平板を組合わせ水冷管
が貫通しであるので構造が複雑であり、いきおい、コス
トアップにつながる欠点があった。

く伎術的課題〉 そこで、この発明は、上述した問題点等に鑑み、燃料ガ
スと燃焼用空気との混合を飛躍的に良好ならしめること
により、安定した状態での完全燃焼を可能にして短炎化
及び小型化を図り、しかも、バーナー自体の耐熱性を向
上させ、そして、小設置面積で大ぎな発熱筒を得られる
ようにして熱交換能力の増大を図り、更に構造をも簡素
化して安価にて提供し得るようにすることを課題として
創出されたものである。

［発　　明　　の　　構　　成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、遠心送風機の空気取入部分上流がわに配さ
れた複数個のガス供給用ノズルと、遠心送風機の送風出
口がわに配され、且つ多孔性板を断面略Ｕ字状に湾曲さ
せてその湾曲外側を前記送風出口がわに向けたガス燃焼
用炎口凹面板と、送風出口とガス燃焼用炎口凹面板との
間に配され、送風出口から送り出された空気と燃料ガス
とを撹拌しながら適宜分散させそれらの混合ガスを前記
凹面板に送る勾配ミキサー部とからなるガスバーナーを
形成し、水管に多数のフィンを鍔状に並設した熱交換器
を、前記ガス燃焼用炎口凹面板の湾曲内側に対峙して配
し、前記フィンのガス燃焼用炎口凹面板に対峙する部分
をこの凹面板の略Ｕ字状に対応して略逆Ｕ字状に切欠き
、ガス燃焼用炎口凹面板の略Ｕ字状開放端面とフィンと
を伝熱可能に直結したことにより上述した問題点を解決
するものである。

（作用） 遠心送風□の空気取入部分上流がわに配された複数個の
ガス供給用ノズルと、遠心送風機の送風出口がわに配さ
れ多孔性板にてなるガス燃焼用炎口凹面板と、送風出口
とガス燃焼用炎口凹面板との間に配され、送風出口から
送り出された空気と燃料ガスとを撹拌しながら適宜分散
させそれらの混合ガスを前記凹面板に送る勾配ミキサー
部とか−らなるガスバーナーを形成して、送風出口にお
いては遠心送風機の羽根車による送風の際の気流の乱れ
により燃料ガスと燃焼用空気との混合が十分なされたも
のを送り出されるようにし、勾配ミキサー部によって更
に混合すると同時にガス燃焼用炎口凹面板の全ての孔に
！斜ガスと燃焼用空気との混合ガスを均一に送り出す。

そして、ガス燃焼用炎口凹面板を、多孔性板を断面略Ｕ
字状に湾曲させて形成し、その湾曲外側を前記送風出口
がわに向は炎口面の面積を多くして高いカロリーを発生
させる。

一方、水管に多数のフィンを鍔状に並設した熱交換器を
、前記ガス燃焼用炎口凹面板の湾曲内側に対峙して配し
、前記フィンのガス燃焼用炎口凹面板に対峙する部分を
この凹面板の略Ｕ字状に対応して略逆Ｕ字状に切欠いて
、フィンへ直接炎が接触することがないようにしてフィ
ンの焼損をなくし、ガス燃焼用炎口凹面板の略し字状開
放端面とフィンとを伝熱可能に直結することでガス燃焼
用炎口凹面板の熱をフィンがわに逃せるようにする。゛ （実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明すると
次の通りである。

すなわち、図に示す符号Ｂは家庭用給湯装置であり、ガ
スバーナー１と、熱交換５２０とからなる。

そして、ガスバーナー１は、遠心送Ｊ［２と、複数個の
ガス供給用ノズル３と、均配ミキサー部４と、ガス燃焼
用炎口凹面板５とからなる。

遠心送風機２は、第２図及び第３図に示すように、略中
夫に配されたモーター６と、このモーター６の駆動力に
よってモーター６自身の周囲を回転し、且つその回転方
向に湾曲したブレードにてなる羽根車７と、これらを囲
んで羽根！Ｉ！７の回転側面がわに空気取入部分として
の空気取入口８を形成し、送風出口９を羽根車７の回転
に対する接線方向に配した略かたつむり形状を呈してい
るケーシング１０どから構成されたシロッコファンにて
なる。

そして、空気取入口８は、空気取入部分の上流がわに設
けられ、図示例にあっては円形の空気取入口８を５個、
例えばケーシング１０の羽根車７回転側面がね円周方向
に適宜配しである。尚、空気取入口８は、空気取入部分
の上流がわに設けてあればその形状、配置等は限定され
るものではない。

このように遠心法１５１ｍ２とガス供給用ノズル３とを
形成したことで、モーター６が略中心にあり旦つ気体を
遠心方向に送り出すから、モーター６が直流で回転する
タイプであって回転中に火花が発生しても羽根車７が回
転している限りは燃料ガスはモーター６に絶対に侵入す
ることはなく引火の心配は全くない。又、直流タイプの
モーターの場合には、はこり等を＃Ａ端に嫌うのでモー
ター自体を密閉しであるから燃料ガスを含む混合ガスに
火花で引火することは全くないといって良い。更に、交
流で回転するタイプのモーターの場合には、火花が発生
することは故障でない限りほとんどなく、しかも、モー
ターケースに加熱を防ぐための通気孔（図示せず）が設
けられていても、通気孔が羽根車がねと外部（大気がね
）とにしか設けられていないので、羽根車７が回転して
いる間は羽根車７がわは負圧になっているため混合ガス
のモータ一部分への侵入は全くなく火花による引火は皆
無である。

そして、空気取入口８には、ガス供給管１１がら分岐さ
せて複数制、図示にあっては５個形成したガス供給用ノ
ズル３の先端部分を、それぞれ１個ずつ挿入しである。

このガス供給用ノズル３は、第４図に示すように、先端
部分周面に適数個のノズル小孔１２が開穿され、第５図
に示すように、このノズル小孔１２から燃料ガスは放射
方向に噴出されるように形成されている。このように、
ガス供給用ノズル３にノズル小孔１２を開穿したことで
燃焼用空気と燃料ガスとの混合は更に良好となるもので
ある。

一方、ガス燃焼用炎口凹面板５は、遠心送風機２の送風
出口９上方に配され、板厚が２Ｍ〜５ｓ程度の５方形の
金属板に炎口小孔１３を小間隔で開穿し、この金属板を
略Ｕ字状に湾曲させ、その湾曲外側面５ａを送風出口９
がわに向けて配すべく形成されている。そして、このガ
ス燃焼用炎口凹面板５の両開放端には側方へ向って鍔状
の開放端フランジ５Ｃが形成されていて、断面形状逆ハ
ツト型どなっている。このガス燃焼用炎口凹面板５の板
厚は、その炎口小孔１３が小孔１３自体をガスが通過す
ることによって冷Ｗできる良さの分離像しておけば良い
。すなわら、２ｍｍ〜５＃程度の厚い板を使用しなくと
も、−図示はしないが、例えば、薄い板にバーリングと
称される絞り抜き加工を施して薄い板に対し直角に筒を
垂設させた炎口小孔１３とし、この筒の長さを適当に長
くしてガスで冷却できるようにしても良く、その形状に
限定されるものではない。

このようにガス燃焼用炎口凹面板５を形成したことによ
り、同一の設置面積であれば、炎口が単に平に配されて
いるのに比べると、炎口の数をより多く設置することが
できるから、その分燃斜ガスの吐出間も多くなり、同じ
面積で火力の大きなガスバーナーを得ることができる。

そして、送風出口９とガス燃焼用炎口凹面板５どの間に
は、送風出口９から送り出された燃焼用空気と燃料ガス
とをＷ１拌しながら適宜分散させ、それらの混合ガスを
ガス燃焼用炎口凹面板５の全ての炎口小孔１３に均一に
送る勾配ミキサー部４が配されている。

この勾配ミキサー部４は、分散小孔１５を多数開穿した
多孔性板にてなる分散板１４を適数枚配してなり、全体
は、前記混合ガスをガス燃焼用炎口凹面板５へ送るべく
、送風出口９からガス燃焼用炎口凹面板５までを密閉し
た外壁１６内に配されて形成されているものである。こ
の場合、分散板１４の枚数は何枚でも良いが、又、１枚
であっても分散小孔１５の位置、密度等を適宜変化させ
れば前述した混合分散は充分に行なわれる。つまり、勾
配ミキサー部４の構造は小型であれば前述の如く説明し
たちのに限定されるものではない。

一方、熱交換器２ｏは、水管２１に多数の長方形のフィ
ン２２を鍔状に併設して形成され、前記ガス燃焼用炎口
凹面板５の湾曲内側面５ｂがわに対峙して配されている
。そして、フィン２２のガス燃焼用炎口凹面板５に対峙
する部分をこの面板５の略Ｕ字状に対応して略逆Ｕ字状
に切欠いて切欠部２３を形成し、しかも、こヘフィン２
２の対峙している部分における切欠いていない部分を連
結部２４とし、この連結部２４と前記開放端フランジ５
Ｃ上面とを伝熱可能に直結する。この場合に、伝熱可能
な直結どは、連結部２４と開ｔＩｌ喘フランジ５Ｃどを
単に直結しても良いし、伝熱良好な材料を介してフィン
２２とガス燃焼用炎口凹面板５どを連結しても良い。つ
まり、要はガス燃焼用炎口凹面板５の熱をフィン２２が
わに逃してガス燃焼用炎口凹面板５の過熱を防止すると
共に、その熱を熱交換によって水の加熱にも利用できる
ような形態であればどのような連結状態でも良い。

このように熱交換器２０を形成したことで、そして、ガ
ス燃焼用炎口凹面板５を略Ｕ字状に湾曲形成したことで
、火炎１７はガス燃焼用炎口凹面板５の開放端に向かう
に従って内側横方向に向くから＼開放端フランジ５Ｃに
フィン２２を直結してもその連結部分に火炎１７が接触
して焼損することがなく、又、切欠部２３を形成したこ
とでこのガス燃焼用炎口凹面板５からの火炎１７の加熱
力のもっとも大きい位置を逃したから、フィン２２の焼
損は全くなくなるものである。

［発　　明　　の　　効　　果］ 上述の如く構成したこの発明は、遠心送ｌｉｔ機２の空
気取入部分上流がわに配された複数個のガス供給用ノズ
ル３と、遠心送風機２の送風出口９がわに配され、且つ
多孔性板を断面略Ｕ字状に湾曲さゼてその湾曲外側を前
記送風出口９がわに向けたガス燃焼用炎口凹面板５と、
送風出口９とガス燃焼用炎口凹面板５との間に配され、
送風出口９から送り出された空気と燃料ガスとを撹拌し
ながら適宜分散させそれらの混合ガスを前記凹面板５に
送る勾配ミキサー部４どからなるガスバーナー１を形成
したことにより、遠心送風機２であるから空気取入部分
の上流がわにガス供給用ノズル３を配してもモーター６
の回転中に発生する火花によっての燃料ガスへの引火の
心配は全くない。しかも、空気取入部分上流がわにガス
供給用ノズル３を設けたことで、燃料ガスが送風出口９
まで至る間に羽根ｒｊ１７によって燃焼用として必要な
全ての空気ど燃料ガスどは撹拌混合され、送風出口９に
達した時には充分に混合された混合ガスとなっておりそ
の後は安定した燃焼状態が１りられる。更に、その場合
にガス供給用ノズル３を複数周行しているのでそれだけ
分散されて燃料ガスが供給され、より混合が確実に行な
われるのである。

そして、遠心送風機２の送風出口９がわには、多孔性板
にて形成したガス燃焼用炎口凹面板５を配し、前記送風
出口つとガス燃焼用炎口凹面板５どの間には、送風出口
９から送り出された空気と燃料ガスとを撹拌しながら適
宜分散させそれらの混合ガスを前記凹面板５に送る勾配
ミキサー部４を設けであるから、前述の如く完全に混合
された混合ガスをざらに勾配ミキサー部４によって混合
分散させてガス燃焼用炎口凹面板５の炎口小孔１３へ均
一に送れるので、ガス燃焼用炎口凹面板５から゛の火炎
１８は、完全燃焼して第２図及び第３図に示すように短
炎となる。その結果、熱交換器１７とガス燃焼用炎口凹
面板５との間隔は非常に少なくて済み、従来どうしても
不可欠であった炎のスペースを極端に小さくすることが
できる。しかも、混合ガス自体が完全に混合されている
のでガス燃焼用炎口凹面板５の表面において空気を必要
どしないから、炎口小孔１３同士の間隔を小さくして炎
が若干型なっても同等差支えがなく小面積の中に多くの
炎口を配することが可能となり小型で大容量のバーナー
を形成することができる。

更には、混合ガスが予めほとんど完全に混合されている
ので、勾配ミキサー部４における混合ガスを通過させる
距離を短くしても充分であるから、全ての面で小形化が
図れるものである。

又、ガス燃焼用炎口凹面板５を、多孔性板を断面略Ｕ字
状に湾曲させて形成しであるから、同一の設置面積であ
れば、炎口が単に平に配されているのに比べると、炎口
の数をより多く設置することができるから、その分燃料
ガスの吐出量も多くなり、同じ面積で火力の大きなガス
バーナーを臀ることができる。

一方、水管２１に多数のフィン２２を鍔状に並設した熱
交換器２０を、前記ガス燃焼用炎口凹面板５の湾曲内側
に対峙して配し、前記フィン２２のガス燃焼用炎口凹面
板５に対峙する部分をこの凹面板５の略Ｕ字状に対応し
て略逆Ｕ字状に切欠き、ガス燃焼用炎口凹面板５の略Ｕ
字状開放端面とフィン２２とを伝熱可能に直結したこと
により、ガス燃焼用炎口凹面板５における火炎１７はガ
ス燃焼用炎口凹面板５の開放端に向かうに従って内側横
方向に向くから、この開放端面にフィン２２を直結して
もその連結部分に火炎１７が接触して焼損することがな
い。しかも前述したように非常にコンパクトに形成し内
胴を必要としない構造にしたから、従来のように水管を
内胴の周囲に配する必要もなく、且つ、フィン２２にガ
ス燃焼用炎口凹面板５を直結して熱を逃がせるように形
成されているのでガス燃焼用炎口凹面板５の加熱は防止
され、耐熱性に優れ旦つ小形化を図ったものが得られる
。又、逆に考えれば、このような構造としたことは内胴
内に熱交換器を配したことにもとれるが、従来の内胴と
比較して格段に小型化されしかも、フィン２２によって
内胴自体が補強された形となり、共鳴音が発生すること
もない。

以上説明したように、この発明によれば、燃料ガスと燃
焼用空気との混合を飛躍的に良好ならしめることによ、
す、安定した状態での完全燃焼を可能にして短炎化及び
小型化が図られ、しかも、バーナー自体の耐熱性を向上
させ、そして、小設置面積Ｃ大きな発熱量を得られるよ
うにして熱交換能力の増大を図り、更に構造をも簡素化
して安価にて提供し嵜る等の従来の家庭用給湯装置と比
較して格段に優れた種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は一部
切欠斜視図、第２図は正断面図、第３図は側断面図、第
４図はガス供給ノズルの拡大断面図、第５図は第４図に
おけるガスの噴出状態を示す■−■矢視線断面図である
。 Ｂ・・・家庭用給湯装置、 １・・・ガスバーナー、２・・・遠心送風鍬、３・・・
ガス供給用ノズル、４・・・勾配ミキサー部、５・・・
ガス燃焼用炎口凹面板、５ａ・・・湾曲外側面、５ｂ・
・・湾曲内側面、５Ｃ・・・開放端フランジ、６・・・
モーター、７・・・羽根車、８・・・空気取入口、９・
・・送風出口、１０・・・ケーシング、１１・・・ガス
供給管、１２・・・ノズル小孔、１３・・・炎口小孔、
１４・・・分散板、１５・・・分散小孔、１６・・・外
壁、］７・・・火炎、２０・・・熱交換器、２１・・・
水管、２２・・・フィン、２３・・・切欠部、２４・・
・連結部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遠心送風機の空気取入部分上流がわに配された複数
   個のガス供給用ノズルと、遠心送風機の送風出口がわに
   配され、且つ多孔性板を断面略Ｕ字状に湾曲させてその
   湾曲外側を前記送風出口がわに向けたガス燃焼用炎口凹
   面板と、送風出口とガス燃焼用炎口凹面板との間に配さ
   れ、送風出口から送り出された空気と燃料ガスとを撹拌
   しながら適宜分散させそれらの混合ガスを前記凹面板に
   送る均配ミキサー部とからなるガスバーナーを形成し、
   水管に多数のフィンを鍔状に並設した熱交換器を、前記
   ガス燃焼用炎口凹面板の湾曲内側に対峙して配し、前記
   フィンのガス燃焼用炎口凹面板に対峙する部分をこの凹
   面板の略Ｕ字状に対応して略逆Ｕ字状に切欠き、ガス燃
   焼用炎口凹面板の略Ｕ字状開放端面とフィンとを伝熱可
   能に直結したことを特徴とする全一次予混合方式の家庭
   用給湯装置。 ２、遠心送風機は、略中央に配されたモーターと、この
   モーターの駆動力によりその周囲を回転する羽根車と、
   羽根車の回転側面がわに配した空気取入部分とを有する
   シロッコフアンにてなる特許請求の範囲第１項記載の家
   庭用給湯装置の全一次予混合方式の家庭用給湯装置。 ３、均配ミキサー部は、多孔性板にて形成された特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の全一次予混合方式の家
   庭用給湯装置。