JPH031585B2 - - Google Patents

Description

【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量の空気を、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することで小型化及
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つた全一
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
60−146250号公報にて提案されているガス瞬間湯
沸器がある。

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
風機の送風出口を配し、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つてい
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
の幅より小さい凸字型の凸部を、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
全燃焼の状態となり炎が非常に長くなつてしま
う。そのため、炎口同士の間隔はある一定距離を
保つて配さなくてはならないから、所定熱量を得
るべく一定の必要吐出ガス量を確保するために
は、一定限度の大きさ以下の対型化を図ることが
できない。従つて、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つた。

又、この方式は、二次空気が拡散によつて支配
されるため、燃焼の段階で炎がある程度長くなつ
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、炎口と熱交換器との間には、どうして
も炎の長さ以上の一定距離を隔てる必要があり、
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きな
障害があつた。

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風機の送風出口が配
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焼ガスとの混合が不十分
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、ミキ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つて直線的に
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
には十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
問題点があつた。

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てあるから、内胴の幅
（厚み）が増加し全体が大型化してしまう欠点も
あつた。

更に、実公昭56−50254号公報のガスバーナー
にあつては、半円状に形成してあるので設置面積
の割には火災発生部が広いからその分炎口を多く
配せる関係で発熱量が大きくなり、又、水冷管が
貫通させてあるので耐熱性に優れている。ところ
が、前述の如く２種類の平板を組合わせ水冷管が
貫通してあるので構造が複雑であり、いきおい、
コストアツプにつながる欠点があつた。

〈技術的課題〉 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、水管に多数のフインを鍔状に並設
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、前記フインのガス燃焼用
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字状開放端面とフインとを伝熱可
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均配ミキサー部とか
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、均配ミキ
サー部によつ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燃料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
に向け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、水管に多数のフイ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、前記フイ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、フインへ直接炎が
接融することがないようにしてフインの焼損をな
くし、ガス燃焼用炎口凹面板の略Ｕ字状開放端面
とフイ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イ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、熱交換器２０とからな
る。

そして、ガスバーナー１は、遠心送風機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、略中央に配されたモーター６と、このモータ
ー６の駆動力によつてモーター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車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とから構成されたシロツコフアンに
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、図示例にあつては円形の空気取
入口８を５個、例えばケーシング１０の羽根車７
回転側面がわ円周方向に適宜配してある。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。

このように遠心送風機２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
且つ期待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つて回転中に火花が
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、ほこり等を極端に嫌うのでモーター自
体を密閉して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つて良い。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
気孔が羽根車がわと外部（大気がわ）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がわは負圧になつているため混合ガス
のモーター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か
ら分岐させて複数個、図示にあつては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
個ずつ挿入してある。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２mm〜５mm
程度の長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つて鍔状の開放
端フランジ５ｃが形成されていて、断面形状逆ハ
ツト型となつている。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つて冷却できる長さの分
確保しておけば良い。すなわち、２mm〜５mm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
との間には、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攬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に均一に送る均配ミキサー部４
が配されている。

この均配ミキサー部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料用炎
口凹面板５、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、１枚であつても
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、
均配ミキサー部４の構造は小型であれば前述の如
く説明したものに限定されるものではない。

一方、熱交換器２０は、水管２１に多数の長方
形のフイン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、フイン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、このフイン２２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５ｃ上面とを伝熱可能に直結する。この場合
に、伝熱可能の直結とは、連結部２４と開放端フ
ランジ５ｃとを単に直結しても良いし、伝熱良好
な材料を介してフイン２２とガス燃焼用炎口凹面
枚５とを連結しても良い。つまり、要はガス燃焼
用炎口凹面板５の熱をフイン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つ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つて内側横方向に向く
から、開放端フランジ５ｃにフイン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
力のもつとも大きい位置を逃したから、フイン２
２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、遠心送風機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
させ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攬拌しなが
ら適宜分散させそれらの混合ガスを前記凹面板５
に送る均配ミキサー部４と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
よつ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
る間に羽根車７によつて燃焼用として必要な全て
の空気と燃料ガスとは攬拌混合され、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つ
ておりその後は安定した燃料状態が得られる。更
に、その場合にガス供給用ノズル３を複数固有し
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９とガス燃焼用炎口凹面板５
との間には、送風出口９から送り出された空気と
燃焼ガスとを攬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に送る均配ミキサー部４
を設けてあるから、前述の如く完全に混合された
混合ガスをさらに均配ミキサー部４によつて混合
分散させてガス燃焼用炎口凹面板５の炎口小孔１
３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つた炎
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
要としないから、炎口小孔１３同士の間隔を小さ
くして炎が若干重なつても何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、均配ミキサー部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てあるから、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得
ることができる。

一方、水管２１に多数のフイン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、前記フイン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
とフイン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つ
て内側横方向に向くから、この開放端面にフイン
２２を直結してもその連結部分に火炎１７が接融
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、フイン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、耐熱性に優れ且つ小形化を図つたも
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、フイン２２によつて内胴自体が補
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
能力の増大を図り、更に構造をも簡素化して安価
にて提供し得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Ｖ−Ｖ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……遠心送風機、３……ガス供給用ノズル、４
……均配ミキサー部、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、１７…
…火炎、２０……熱交換器、２１……水管、２２
……フイン、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、水管に多数のフイ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、前記フインのガス燃料用炎口凹面板
   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字状開放端面とフイ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ツ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。