JPS6391423A - 強制送風式燃焼装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強制送風式燃焼装置に関し、主に多数の小孔が
設けられた燃焼板式ガスバーナを有する強制送風式燃焼
装置に関する。

［従来の技術］ 燃料ガスと燃焼空気とを予混合された混合気をファンに
より強制的に供給してそれを燃焼室において高負荷燃焼
するバーナを含む燃焼部と、該燃焼部に燃焼空気の供給
を行なうファンを含む供給部とを具備する強制送風式燃
焼装置は（籏動燃焼（共鳴音）が発生し易い。

振動燃焼のメカニズムは、燃焼室および排気筒からなる
燃焼部の音響インピーダンスと混合室およびファンケー
スなどからなる供給部の音響インピーダンスの各最小値
となる振動数が一致したとき、さらに燃焼過程が影響す
る時間条件を満たしたとき振動燃焼が発生する。

［発明が解決しようとする問題点］ ここで、燃焼過程が影響する時間条件は、基本的には燃
焼性（燃料ガスの種類、空燃比、ガスバーナの形状など
）で決ってしまうので、燃焼振動の対策上これを変更す
ることはなかなかできない。

したがって、燃焼振動を減少させるには音響インピーダ
ンスを変更する方法を考えることが得策である。すなわ
ち各燃焼部、供給部の形状によりそれぞれの固有振動数
（ｆｉ　、ｆＭ’）は次式によって決定する。

ａｌ　：供給部の通路の音速 Ｓτ　：供給部の通路の相当断面積くスクロールケーシ
ングの吸入口が支配する） １Ｔ　：供給部の通路の相当長さくスクロールケーシン
グの吸入口が支配する） ＶＴ　：供給部の相当容積（通路は含まない）ａ２　：
排気筒の通路の音速 Ｓ５　：排気筒などの通路の相当断面積Ｊｌラ　：排気
筒の相当長さ ■ラ　：燃焼室の相当容積 ところで、燃焼部のｔ［インピーダンスについては着火
時から定常燃焼時までに排気通路部の排気ガス温度が変
化していくので、音速も変化し、したがって、最小値と
なる振動数ｆ、は第５図の音響インピーダンスのグラフ
に示すごとく、振動数の高い側へずれていく。それに対
し供給部の流体温度はあまり変化しないので、その音響
インピーダンスはほとんど変化しない。

すなわち振動燃焼が発生するのは第５図のグラフのｆｉ
　、ｆ２がほぼ一致したときである。ある時間経過後に
振動燃焼が発生するという現象はこれで説明できる。

上述した振動燃焼の発生現象より、本発明者は振動燃焼
が発生しない条件として次の条件を発見した。

ｆｉ　＜ｆ２　　（着火前の外気温度条件）これは、燃
焼部の固有振動数を供給部の固有振動数より高いがわに
ずらしておけば良いということを示している。

すなわち、排気筒の相当長さｊ！５、燃焼室の相当容積
ＶＷを小さくし、排気通路の相当断面積Ｓうを大きくし
てｆ２をできるだけ大きくするか、供給部のｆｌをでき
るだけ小さくする条件たとえばファン入口の相当断面積
Ｓ７を小さクシ、ベルマウス状吸入口の相当長さｌＴ１
供給部の相当容積■〒を大きくするような方法が考えら
れる。

本発明は供給部の固有振動数より燃焼部の固有逅動数を
高くして振動燃焼を抑制した強制送風式燃焼装置の提供
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の強制送風式燃焼装
置は、高負荷燃焼を行なう燃焼部と、該燃焼部に燃焼空
気を強制的に供給する供給部と、該供給部の固有振動数
より前記燃焼部の固有振動数を高（する手段とを備えた
構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 上記構成により本発明の強制送風式燃焼装置はつぎの作
用および効果を有する。

本発明の強制送風式燃焼装置は、供給部の固有振動数よ
り燃焼部の固有振動数を高くする手段を設けているので
、振動燃焼を確実に抑制でき、共鳴音が発生しない。着
火時から定常燃焼時さらに消火時までの間常に安定した
良好な燃焼が行なえる。

［実施例］ 本発明の強制送風式燃焼装置の実施例を図に基づき説明
する。

第１図は本発明の強制送風式燃焼装置の第１実施例を適
用した瞬間ガス湯沸器を示し、第２．３図はその遠心式
送風機を示す。

本実施例では、強制送風式燃焼装置を瞬間ガス湯沸器１
に適用した。瞬間ガス湯沸器１は、燃焼部２と、熱交換
部３と、燃焼空気を燃焼部２に供給する供給部４と、ガ
ス供給路８と、電子制御装置９とを備える。

燃焼部２は、燃焼ケース２０と、該燃焼ケース２０に固
定金具２１を介して取付けられ、セラミック製板体に多
数の噴出孔が設けられたセラミック製の燃焼板式ガスバ
ーナ２２を備えた燃焼室２３と、該燃焼室２３の上部に
取付けられ、ガスバーナ２２で燃焼した燃焼ガスの排気
を行なう排気口２４を形成した排気パン２５と、該排気
パン２５に連設した排気筒（図示せず）とからなる。

供給部４の固有振動数ｆ１より燃焼部２の固有振動数ｆ
２を高くする手段として燃焼部２は、排気パン２５に吸
音材を設けたり、排気筒を曲げたりして、排気筒などの
通路の相当断面積（Ｓ５）、排気筒の相当長さく１５）
、燃焼室２３の相当容積（Ｖ；　）を２式にしたがって
変化させて固有振動数ｆ２を点火時２００Ｈ１に設定し
た。

熱交換部３は、熱交換効率を高くするプレートフィン群
３１と給水管３２と給湯管３３とからなり、ガスバーナ
２２と排気口２４の間に配置されて給水管３２の上流か
ら送られてくる水を燃焼室２３内の排気ガスと熱交換し
てお場として給湯管３３より流出する。

供給部４は、スクロールケーシング５と、混合室５０と
、中心にボス部４１が設けられた平扱状の回転板４２の
外周縁４３に配され、内周縁４４が回転板４２に直交し
た回転方向に凹形状となるよう湾曲したファン４５と、
該ファン４５の駆動用モータ４６とからなる遠心式送風
機４０とを具備する。回転板４２のボス部４１には、駆
動用モータ４６の回転軸４７が締結されている。遠心式
送風機４０には、ファン４５の内周縁４４に囲まれた空
間４８が設けられている。

スクロールケーシング５は、渦巻形状を呈し、側面５１
に形成された３つのねじ穴５２と、燃焼ケース２０の導
入口２７に連絡する吐出口５３と、側面５１にｉ結する
筒状体らと、該筒状体らと締結する遮蔽板７とからなる
。

筒状体６は、外側に開口したベルマウス状吸入口６１を
形成するものであり、先端部６２が遠心式送風機４０の
風聞、吸入口の開口面積（Ｓ〒）を考慮した所定寸法（
Ｊｌτ）だけファン４５内に嵌入する円筒状部６３と、
外側に折り曲げられた湾曲部６４と、該湾曲部６４より
外周がわに延設された環状部６５とからなる。円筒状部
６３は、ファン４５の内周縁４４、および駆動用モータ
４６の回転軸４７に平行して設けられていると共に、回
転板４２に直交するよう設けられている。また、円筒状
部６３内は、吸気流通路６６となっている。環状部６５
は、スクロールケーシング５のねじ穴５２に重なり合う
よう形成されたねじ穴６７と、同一周上に形成されたね
じ穴６７ａ、６７ｂ、６７Ｃと、ねじ穴６７ｂを形成し
た第１の凸部６８と、該第１の凸部６８やや高く形成す
ると共にねじ穴６７Ｃを形成した第２の凸部６９とから
なる。

遮蔽板７は、第４図にも示すごとく、ベルマウス状吸入
口６１の中心に尖端７１が位置した円錐状部７２と、該
円錐状部７２の他端７３より外周がわに延設された円板
部７４と、該円板部７４より垂下された３本の取付脚部
７５とからなる。取付脚部７５には、筒状体６のねじ穴
６７ａ、　６７ｂ１６７ｃと選択的に重なり合うねじ穴
７６がそれぞれ形成されている。筒状体６と遮蔽板７と
は、現場での取付は状態により種々ねじ穴を選択するこ
とで、ベルマウス状吸入口６１０間口度合を変化させ、
ベルマウス状吸入口６１に流入する燃焼空気の流量およ
び固有撮動数ｆ１を変化さゼるものである。

供給部４の固有振動数ｆ１より燃焼部２の固有振８数ｆ
７を高くする手段として供給部４では、スクロールケー
シング５のベルマウス状吸入口６１にファン４５の内に
吸気流通路６６を形成するように円筒状部６３を延長し
たり、遮蔽板７の取付は位置を変更したり、スクロール
ケーシング５および混合室５０の相当容量（Ｖτ）、筒
状体６の円筒状部６３の所定寸法（、ｉ！〒）と、遮蔽
板７の取付は位置で設定されたベルマウス状吸入口６１
の開口面積（Ｓ〒）とにより、供給部４の固有振動数ｆ
１を１式にしたがって変化させほぼ１５０ＨＫに設定し
ている。

ガス供給路８は、スクロールケーシング５と共に一体成
型され、燃料ガスの吐出を行なうガス噴出ノズル８１と
、該ガス噴出ノズル８１に燃料ガスの供給を行なうガス
供給配管８２と、ガス制御ユニット８３とからなる。ガ
ス制御ユニット８３は、ガス噴出ノズル８１とガス供給
配管８２どの間に設けられ、通電、非通電により開閉す
る電磁式開閉弁８４と、該開閉弁８４の下流側に設けら
れ、ガス流量の調節を行なうガバナ弁（図示せず）、お
よび該ガバナ弁の下流側に設けられ、通電呈に応じて開
口比が可変する電磁式比例制御弁８５とを備えている。

ガス噴出ノズル８１の他端部には、燃料ガスの供給圧お
よび流ｆｆｌｌｉｌ節のためのオリフィス８６が取付け
られている。

電子制ｔ１１装置９は、瞬間ガス湯沸器１が使用された
時ＯＮする起動スイッチ−（図示せず）、使用者により
操作され、給渇管３３より流出する温湿の設定を行なう
温度調節用ボリューム（図示せず）等の入力に応じて、
点火時にガスバーナ２２の燃焼面で火花を飛ばすスパー
ク電ｆｉ９２、遠心式送風機４０のモータ、およびガス
制御ユニット８３等の通電、非通電の制御を行なう。９
１はガスバーナ２２の炎の酸素供給状態を検出するサー
モカップルを示す。

本実施例の瞬間ガス湯沸器１の作動を図に基づき説明す
る。

瞬間ガス湯沸器１は、起動スイッチがＯＮされると遠心
式送ＷＡ１１４０のファン４５が回転し、スクロールケ
ーシング５と筒状体６のベルマウス状吸入口６１より燃
焼空気をガスバーナ２２に供給する。

そして、電子制御装Ｗ１９は、ガス制御ユニット８３の
開閉弁８４および比例１１ｉ１１１弁８５に出力して、
開閉弁８４および比例制御弁８５を開弁する。

駆動用モータ４６が始動するとファン４５が高速回転を
始め、ファン４５の内周縁４３に囲まれた空間４８に存
在した燃焼空気を遠心方向に吸い上げて遠心力により、
ファン４５の外側に吹き飛ばし、混合室２６に吐出させ
る。また、スクロールケーシング５の外に存在している
燃焼空気は、筒状体６の湾曲部６４で燃焼空気の流量を
絞られながら吸気流通路６６を通って空間４８に吸い込
まれる。同時にガス供給路８より所定の流量の燃料ガス
を混合室２６に供給する。

ここで、騒音対策上、燃焼騒音を小さくするために排気
パン２５に吸音材２８を設けたり、排気パン２５を曲げ
たりして排気系の形状を変化させているが、このように
排気系の形状を変化させるため、圧力損失が生じて振動
燃焼を引き起す場合がある。

しかし、本実施例では、燃焼空気が吸入流通路６６を通
過する際に、先端部６２が遠心式送風機４０のｆｆ１ｆ
ｆｉ、ベルマウス吸入口６１の開口面積（Ｓ７）を考慮
した所定寸法（Ｊ、τ）だけファン４５内に嵌入する円
筒状部６３を通過する。またベルマウス吸入口６１の上
部に遮蔽板７を吸入口の開口面積（Ｓ７）を変更させる
ような位置に設けている。つまり供給部４の固有振動数
ｆ　＋　　（＝　１５０Ｈｚ　）を燃焼部２の固有振動
数ｆ２　（＝□点火時２００Ｈ，→安定燃焼時２５０１
−（Ｚ　）より小さくしているため、点火時から定常燃
焼時の間振動燃焼が発生ずることはない。

すなわち、本実施例では、燃焼室２３および排気筒から
なる燃焼部２の音響インピーダンスと混合室５０および
スクロールケーシング５などからなる供給部４の音響イ
ンピーダンスの各最小値となる固有振動数ｆ４、ｆ２が
一致しないので、燃焼過程が影響する時間条件を満たし
た場合にも振動燃焼が発生しないので、共鳴音の発生を
抑制できるのである。そして本実施例では、着火時から
定常燃焼時さらに消火時までの間常に安定した預好な燃
焼が行なえる。

第６図は本発明の強制法１虱式燃焼装置の第２実ＩＴＡ
例を示す。

本実施例は、上記第１実施例の排気パン２５の排気口２
４に多数の小孔（φ２．２ｍｎｔＸ６０個）２７・・・
・・・を穿設したプレート２６を蒸着したものであり、
排気パン２５が形成する排気通路２８の相当長さＪ５を
２式にしたがって変化させたので、第１実施例より振動
燃焼の発生を防止できる。

プレート２６の小孔２７を多数穿設した本実施例の排気
口２４の開口面積のほうがプレート２６を蒸着しない上
記第１実施例の排気口の開口面積より小さくなるので、
燃焼騒音の通過聞を低下させることが可能となるため、
振動燃焼の発生を防止しながら燃焼騒音も低下させるこ
とが可能となる。

本実施例により供給部４のベルマウス状吸入口６１の穴
が１個で排気口２４の穴は多数開いている強制送風式燃
焼装置は、振動燃焼の低減効果が著しく良いことがＷ認
できる。

本実施例ではプレート２６の穴の形状を小孔としたが、
だ円形、多角形でも良い。また１つの穴の大きさは円孔
の場合ではφ−２，０ｍｍ〜２．５ｍｍ、矩形状の穴の
場合は一辺が０．８ａｍ〜１．４１１１１１が望ましい
が、１つの穴の大きさは限定されない。

本実施例では、遠心式送風機ｉ機の回転板に平板形状の
ものを使用したが、円錐状のものを使用しても良い。

本実施例では、スクロールケーシングのベルマウス状吸
入口に延設された筒状部を円筒に形成したが、筒状部の
中央部が湾曲した形状でも良い。

本実施例では、スクロールケーシングのベルマウス状吸
入口に円筒状部６３および遮蔽板Ｉを設けたが、円筒状
部６３または遮蔽板７の一方を用いないものでも良い。

本発明の遠心式送Ｊｕｌのベルマウス状吸気口の上流に
吸気延長管を設けても良い。

本実施例のほかにスクロールケーシングの吐出口の内周
径を小さくして供給の固有振動数より前記燃焼部の固有
振動数を高くしても良い。

本発明の強制送風式燃焼装置を暖房装置、またはその他
の強制送風式燃焼装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の強制送風式燃焼装置の第１実施例を適
用した瞬間ガス湯沸器を示した概略図、第２図は本発明
の強制送風式燃焼装置の第１実施例を適用した瞬間ガス
湯沸器に取付けられた遠心式送風機の正面図、第３図は
第２図の側面断面図、第４図は本発明の強制送風式燃焼
装置の第１実施例を適用したｖ４４間ガス湯沸器取付け
られた遮蔽板の正面図、第５図は燃焼部と供給部の音響
インピーダンスを示すグラフ、第６図は本発明の強制送
風式燃焼装置の第２実施例を示す斜視図である。 図中　１・・・瞬間ガス湯沸器　２・・・燃焼部　３・
・・熱交換部　４・・・燃焼空気供給部　５・・・スク
ロールケーシング　６・・・筒状体　７・・・遮蔽板　
８・・・ガス供給管　９・・・電子制御回路　４０・・
・遠心式送風機４２・・・回転板　４３・・・外周縁　
４４・・・内周縁　４５・・・ファン　４６・・・駆動
用モータ　５０・・・混合室　６１・・・ベルマウス状
吸入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高負荷燃焼を行なう燃焼部と、該燃焼部に燃焼空気
   を強制的に供給する供給部と、該供給部の固有振動数よ
   り前記燃焼部の固有振動数を高くする手段とを備えたこ
   とを特徴とする強制送風式燃焼装置。 ２）前記燃焼部は、内部に燃焼室を有する燃焼ケースお
   よび排気筒からなり、前記供給部は、混合室およびファ
   ンケースからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の強制送風式燃焼装置。 ３）前記供給部の固有振動数より前記燃焼部の固有振動
   数を高くする手段は、前記ファンケースのベルマウス状
   吸入口に前記ファン内に吸気路を形成するように前記ベ
   ルマウス部を延長した円筒状部であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の強制送風式燃焼装置。 ４）前記供給部の固有振動数より前記燃焼部の固有振動
   数を高くする手段は、前記ファンケースのベルマウス状
   吸入口の上流に設けた遮蔽板であることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の強制送風式燃焼装置。 ５）前記吸気口の上流には、遮蔽板が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の強制送風式
   燃焼装置。