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発明の名称 燃焼装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−21225(P2001−21225A)
公開日 平成13年1月26日(2001.1.26)
出願番号 特願平11−197507
出願日 平成11年7月12日(1999.7.12)
代理人 【識別番号】100107308
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
【テーマコード(参考)】
3K070
3L036
3L037
【Fターム(参考)】
3K070 AB03 AB04 AB05 DA73 
3L036 AA04 AA21 AA43 AA46 AE23
3L037 AA02 AC05 AC18 BB03 BB06
発明者 谷村 愛隆 / 薬師寺 新吾 / 石川 善克 / 横山 敬仁
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 バーナの燃焼により加熱される熱交換器およびその熱交換器において熱交換された燃焼排ガスを回収する排気回収箱を備えた燃焼装置であって、前記排気回収箱に連通されて、それからの燃焼排ガスを外部に排出するための排気室とその排気室に連通されて、燃焼排ガスを外部に排出する排気路とが設けられ、前記排気路が、その入口部分を前記排気室の内部に突入させた状態で配設され、前記排気回収箱からの燃焼排ガスを前記排気室内に流入させる流入口が、前記排気路の入口部分の横側方に対向する箇所に、その排気路の入口部分が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように設けられている燃焼装置。
【請求項2】 前記流入口が、前記排気路の入口部分よりも前記排気路の出口部分寄りの前記排気路が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように設けられている請求項1に記載の燃焼装置。
【請求項3】 前記排気路が、複数設けられて、その複数の排気路が、平行または略平行する姿勢で並べて設けられている請求項1または2に記載の燃焼装置。
【請求項4】 前記排気路の出口部分に連通された補助排気室とその補助排気室に連通された補助排気路とが設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃焼装置。
【請求項5】 前記排気室と前記補助排気室とに、流動する燃焼排ガスに対して吸音作用する吸音部材が設けられている請求項4に記載の燃焼装置。
【請求項6】 前記排気回収箱からの燃焼排ガスを前記排気室内に流入させる前記流入口を備えた筒状体が、その長手方向を前記熱交換器から排気回収箱に流入する燃焼排ガスの流入方向と交差する方向に向け、かつ、その入口部を前記排気回収箱の内部に位置させて設けられている請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃焼装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼により加熱される熱交換器およびその熱交換器において熱交換された燃焼排ガスを回収する排気回収箱を備えた燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる燃焼装置においても、近年、低騒音化が要求されるに至り、従来、内面にグラスウールなどの吸音部材を備えた排気室を設け、前記排気回収箱からの燃焼排ガスをその排気室内に流入させて吸音させ、その後、排気室の壁面に開口連通された排気路から燃焼排ガスを外部に排出するように構成したものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来装置では、燃焼排ガスの騒音が、排気室の内面に設けられたグラスウールなどの吸音部材によって吸音されるため、ある程度の低騒音化は可能であるが、その低騒音化にも限界があった。つまり、このような燃焼装置は、できる限り全体をコンパクトにする必要性があるため、あまり大きな排気室などを設けることができず、そのため、吸音部材による吸音効果にも限界があり、この点に改良の余地があった。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、殊更大きな排気室を設ける必要もなく、その排気室内において燃焼排ガスの騒音を効果的に吸音し、それによって燃焼装置全体を大型化することなく、燃焼装置の低騒音化を図り得る燃焼装置の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため、請求項1に記載の発明によれば、バーナの燃焼により加熱される熱交換器およびその熱交換器において熱交換された燃焼排ガスを回収する排気回収箱を備えた燃焼装置であって、前記排気回収箱に連通されて、それからの燃焼排ガスを外部に排出するための排気室とその排気室に連通されて、燃焼排ガスを外部に排出する排気路とが設けられ、前記排気路が、その入口部分を前記排気室の内部に突入させた状態で配設され、前記排気回収箱からの燃焼排ガスを前記排気室内に流入させる流入口が、前記排気路の入口部分の横側方に対向する箇所に、その排気路の入口部分が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように設けられている。
【0006】つまり、排気室の燃焼排ガスを外部に排出する排気路が、その入口部分を排気室の内部に突入させた状態で配設され、しかも、排気回収箱からの燃焼排ガスを排気室内に流入させる流入口が、前記排気路の入口部分の横側方に対向する箇所に、その入口部分が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように設けられているので、前記流入口から排気室内に流入された燃焼排ガスは、排気路の入口部分から排気路内に流入するまでの間に、その流動方向が複雑に屈曲されて流動することになる。したがって、その流動方向の屈曲によって音のエネルギが減衰されるとともに、排気室内における流動方向の複雑な屈曲による様々な音の干渉や反射による吸収作用も期待でき、排気室を殊更大きくして装置全体を大型化することなく、排気室内において燃焼排ガスに対する効果的な吸音が可能となって、装置の低騒音化を図ることができる。
【0007】請求項2に記載の発明によれば、前記流入口が、前記排気路の入口部分よりも前記排気路の出口部分寄りの前記排気路が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように設けられている。
【0008】このため、前記流入口から排気室内に流入された燃焼排ガスは、急速に屈曲されて流動することになり、より一層効果的な吸音作用が期待できるとともに、排気路も長くなり排気室における更なる吸音作用も期待でき、比較的簡単な構成にもかかわらず、効果的な吸音が可能となる。
【0009】請求項3に記載の発明によれば、前記排気路が、複数設けられて、その複数の排気路が、平行または略平行する姿勢で並べて設けられている。
【0010】つまり、排気室内に流入された燃焼排ガスは、上述したように屈曲されて流動すると同時に、複数に分流されて流れることになり、屈曲によるエネルギの減衰と分流によるエネルギの減衰との相乗作用によって、より一層確実な吸音が可能となり、しかも、燃焼排ガスの分流に関しては、燃焼排ガスの圧力損失が比較的少ないため、この点でも有利である。
【0011】請求項4に記載の発明によれば、前記排気路の出口部分に連通された補助排気室とその補助排気室に連通された補助排気路とが設けられている。
【0012】したがって、上述したように吸音された状態で排気路内に流入された燃焼排ガスは、排気路の出口部分から補助排気室内に流入される際に、急速に体積が膨脹され、かつ、その補助排気室から補助排気路に流入される際に、再び体積が収縮されることになり、この急速な体積の膨脹と収縮によっても効果的な吸音が可能となり、より一層良好な低騒音化が可能となる。
【0013】請求項5に記載の発明によれば、前記排気室と前記補助排気室とに、流動する燃焼排ガスに対して吸音作用する吸音部材が設けられている。
【0014】したがって、上述したような燃焼排ガスの屈曲による吸音作用などに加えて、排気室や補助排気室に設けられた吸音部材による吸音作用も可能となり、より一層効果的で確実な吸音が可能となる。
【0015】請求項6に記載の発明によれば、前記排気回収箱からの燃焼排ガスを前記排気室内に流入させる前記流入口を備えた筒状体が、その長手方向を前記熱交換器から排気回収箱に流入する燃焼排ガスの流入方向と交差する方向に向け、かつ、その入口部を前記排気回収箱の内部に位置させて設けられている。
【0016】つまり、燃焼排ガスの流入方向と交差する方向に向けて設けられた筒状体の入口部が、排気回収箱の内部に位置されているので、熱交換器から排気回収箱内に流入する燃焼排ガスは、その流入方向と交差する方向へ屈曲されて流れることになり、その流れの屈曲によって音のエネルギが減衰されて、燃焼排ガスに対する吸音が可能となり、筒状体の入口部が排気回収箱の内部に位置されている分だけ、筒状体が長くなるので、筒状体の内部反射による吸音作用も向上する。その結果、排気回収箱内においても、燃焼排ガスに対する吸音作用を期待することができ、装置全体として効果的な低騒音化を図ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明による燃焼装置を給湯装置に使用した例を図面に基づいて説明する。この給湯装置は、図1〜3に示すように、給水路1から供給される水を加熱して給湯路2に設けられた給湯栓2aに給湯する給湯部Kと、この給湯部Kの動作を制御する制御部Hと、この制御部Hに動作情報を指令するリモコン操作部Rなどを備えて構成されている。
【0018】前記給湯部Kは、ガス燃焼式のバーナ3と、そのバーナ3により加熱される水加熱用の熱交換器4と、バーナ3に対して燃焼用空気と燃料ガスとの混合気を供給するファン5などを備えて構成され、かつ、バーナ3は、その炎の生成方向が下向きになるように構成されている。そして、そのバーナ3の下方に熱交換器4が配置され、その熱交換器4の下方に熱交換器4において熱交換された後の燃焼排ガスを回収する排気回収箱6が配置されて、これらバーナ3、熱交換器4、ファン5、排気回収箱6などが、ケーシングC内に収納配置されている。
【0019】前記排気回収箱6には、排気回収箱6からの燃焼排ガスを吸音部7に導入するための3本の円筒形の筒状体8が設けられていて、これら3本の筒状体8が、給湯装置の前後方向に向けて、つまり、その長手方向を熱交換器4から排気回収箱6に流入する燃焼排ガスの流入方向に対して略直交する状態で交差する方向に向けて、横方向に互いに平行または略平行する姿勢で並べて配置されている。各筒状体8は、その筒状体8の入口部8aが排気回収箱6の横幅に対して3/4程度、排気回収箱6の内部に位置するように、排気回収箱6の内部に突出して設けられている。
【0020】前記吸音部7は、上下方向に長く前後方向に薄い長方形の箱状に構成されて、ケーシングCの後壁の内面に沿って配設され、その内面には、流動する燃焼排ガスに対して吸音作用する吸音部材としてのグラスウールGが貼り付けられ、かつ、グラスウールGによって、下方に位置する排気室9と上方に位置する補助排気室10とに区画されている。前記排気室9と補助排気室10とは、図4および図5に詳しく示すように、両排気室9,10を区画するグラスウールGに対して上下方向に貫通し、かつ、周囲に多数の孔11cを有する排気路としての2本の角筒形の排気筒11によって互いに連通され、その下方の排気室9に対して、各筒状体8の出口部8b、つまり、排気回収箱6からの燃焼排ガスを排気室9内に流入させる流入口としての出口部8bが開口されている。
【0021】前記出口部8bから排気室9に流入した燃焼排ガスは、2本の排気筒11の入口部11aから排気筒11内に流入するのであるが、その排気筒11内に流入する燃焼排ガスの横断方向において、2本の排気筒11の横断面積の合計が、排気室9の横断面積に比べて小さくなるように構成されている。その2本の排気筒11は、上下方向に向けて、かつ、横方向に互いに平行または略平行する姿勢で並べて配置され、各排気筒11の入口部分11aが、排気室9の上下方向幅の半分よりも下方に、つまり、排気室9の排気筒11の長手方向に沿う幅の半分よりも大きく下方にまで突入させた状態で突出姿勢に配設されている。
【0022】上述した2本の排気筒11に対して、3本の筒状体8の出口部8bが、排気筒11の入口部分11aよりも上方、つまり、補助排気室10寄りで、かつ、各排気筒11に対して前記横断方向に偏位した位置に設けられている。換言すると、各筒状体8の出口部8bが、各排気筒11の入口部分11aより上方で横側方に対向する箇所の、各排気筒11が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように構成されている。
【0023】具体的には、図4に示すように、右側に位置する筒状体8の出口部8bは、右側の排気筒11よりも更に右側に偏位し、左側に位置する筒状体8の出口部8bは、左側の排気筒11よりも更に左側に偏位し、中央に位置する筒状体8の出口部8bは、左右の排気筒11の中間に位置するように設けられるとともに、それら3本の筒状体8の出口部8bの全てが、両排気筒11の入口部分11aよりも上方に位置するように設けられて、両排気筒11の長手方向に直交する方向に燃焼排ガスを流入させるように構成されている。
【0024】前記排気室9からの燃焼排ガスは、排気筒11の出口部分11bから補助排気室10に流入することになるが、その補助排気室10に流入する燃焼排ガスの横断方向において、2本の排気筒11の横断面積の合計が、補助排気室10の横断面積に比べて小さくなるように構成されている。前記補助排気室10の上部には、その内面に吸音部材としてのグラスウールGを貼り付けた1本の補助排気路としての円筒形の補助排気筒12が連通され、この補助排気筒12の横断面積も、補助排気筒12の入口部分12aから流入する燃焼排ガスの横断方向において、補助排気室10の横断面積よりも小さくなるように構成されていて、その補助排気筒12が、ケーシングCの前面側に延出され、その延出端部の出口部分12bに設けられた排気トップ13から、燃焼排ガスをケーシングCの前面から外部に排出するように構成されている。
【0025】つぎに、熱交換器4からの燃焼排ガスの流れについて説明すると、まず、排気回収箱6内に流入する燃焼排ガスは、排気回収箱6内において、その流入方向と交差する方向へ屈曲されると同時に、3つの流れに分流されて筒状体8内に流入することになり、その流れの屈曲と分流とによって音のエネルギが減衰されて、燃焼排ガスに対する吸音が可能となる。更に、3本の筒状体8内においても、内部反射によって吸音作用が期待でき、その筒状体8は、排気回収箱6の内部に突出した比較的長いものであるから、その長さを有効に利用して、効果的な吸音作用が期待できる。
【0026】3本の筒状体8に流入した燃焼排ガスは、筒状体8の出口部8bから排気室9内へ流入することになるが、横断面積の小さな筒状体8から急に横断面積の大きな排気室9へ流入することになるので、その際の容積膨脹によって音のエネルギが減衰されて吸音が可能となる。更に、この排気室9内において、各出口部8bから流入した燃焼排ガスは、その流入方向と直交する下方へ屈曲され、その後、横方向へ直交するように屈曲され、更に、上方へ直交するように屈曲されて排気筒11の入口部分11aから排気筒11内に流入するので、複数回にわたる屈曲による音のエネルギの減衰と、その間におけるグラスウールGによる吸音作用とで、効果的な吸音作用が期待できる。
【0027】そして、排気筒11内を通流する間においても、多数の孔11cを介してグラスウールGと接触して吸音されて、排気筒11の出口部分11bから補助排気室10に流入する。その際にも、横断面積の小さな排気筒11から急に横断面積の大きな補助排気室10へ流入することになるので、容積膨脹によって音のエネルギが減衰されて吸音が可能となる。その後も、補助排気室11内でのグラスウールGによる吸音作用を受けて、補助排気筒12を通り排気トップ13からケーシングCの外部へと排出される。
【0028】前記排気回収箱6の底面部は、熱交換器4から落下する凝縮水、すなわちドレンを受け止めて回収するドレン回収部14として構成され、そこで回収されたドレンは、中和器16によって、中和処理された後、排水路15を通って外部に排出されるように構成されている。そして、その排気回収箱6の内周にも、流動する燃焼排ガスに対して吸音作用する吸音部材としてのグラスウールGが貼り付けられている。
【0029】前記ファン5には、燃料ガスを供給する燃料供給路17が連通接続されていて、ファン5の吸引作用によってファン5の通風量が大きくなるほど、多量の燃料ガスを吸引して燃焼用空気と混合し、その混合気をバーナ3に供給するように構成されている。そして、この燃料供給路17には、燃料ガスの供給方向の上流側から、燃料ガスの供給を断続する電磁操作式の安全弁18と燃料調整弁19とが設けられ、また、バーナ3の近くには、バーナ3に対する点火動作を実行するイグナイタ21と、バーナ3が着火されたか否かを検出するフレームロッド22が設けられている。
【0030】前記熱交換器2には、上述した給水路1と給湯路2とが接続され、給水路1には、熱交換器4への通水量を検出する通水量センサ23と、給水路1を通して供給される水の温度を検出する給水温サーミスタ24とが設けられ、給湯路2には、熱交換器4により加熱された後の湯水の温度を検出する給湯温サーミスタ25が設けられている。また、リモコン操作部Rには、給湯部Kの運転の開始と停止を指令する運転スイッチ26、運転状態であることを表示する運転ランプ27、バーナ3が燃焼中であることを表示する燃焼ランプ28、給湯用の目標温度を設定する温度設定スイッチ29、その目標温度などを表示する表示部30などが設けられている。
【0031】前記制御部Hは、マイクロコンピュータを備えて構成され、リモコン操作部Rの操作指令に基づいて、給湯栓2aから供給される湯水の温度が、温度設定スイッチ29により設定された目標給湯温度になるように給湯部Kを制御するように構成されている。つまり、運転スイッチ26のON操作に伴って運転状態に設定された状態で、給湯栓2aの開操作に伴って通水量センサ23にて検出される通水量が設定水量を超えると、ファン5による通風作動を開始し、かつ、安全弁18および燃料調整弁19を開弁させて、イグナイタ21によりバーナ3への点火動作を行い、フレームロッド22によってバーナ3への着火を確認する。
【0032】その後、給水温サーミスタ24、給湯温サーミスタ25、通水量センサ23からの検出情報と、温度設定スイッチ29にて設定されている出湯用目標温度の情報とに基づいて、給湯栓2aから供給される湯水の温度を出湯用目標温度にするために必要なガス量を算出して、その算出ガス量になるように燃料調整弁19を調節するとともに、ファン5の通風量も調節してフィードフォワード制御を実行する。そして、このフィードフォワード制御に加えて、給湯温サーミスタ25による検出温度と出湯用目標温度との偏差に基づいて、燃料調整弁19とファン5を微調整するフィードバック制御も実行して、給湯栓2aから供給される湯水の温度が、出湯用目標温度になるように制御する。
【0033】〔別実施形態〕
(1)つぎに、図6に基づいて別の実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、先の実施形態と同じ部品や同じ作用を有する部品については、同じ符号を付すことで説明を省略し、主として先の実施形態と異なる点について説明する。この図6に示す別の実施形態では、先の実施形態のような筒状体8が設けられておらず、排気回収箱6からの燃焼排ガスを排気室9内に流入させる2つの流入口8bが、吸音部7を構成するケーシングの前板7aに直接設けられている。この別の実施形態でも、2つの流入口8bが、排気筒11の入口部分11aよりも上方、つまり、補助排気室10寄りで、かつ、各排気筒11に対して前記横断方向に偏位した位置に設けられていて、各流入口8bが、各排気筒11の入口部分11aの上方で横側方に対向する箇所の、各排気筒11が存在しない箇所に向けて燃焼排ガスを流動させるように構成されている。
【0034】したがって、この別の実施形態においては、熱交換器4からの燃焼排ガスは、排気回収箱6内において、その流入方向と交差する方向へ屈曲されると同時に、2つの流れに分流され、その流れの屈曲と分流とによって音のエネルギが減衰されて、流入口8bから排気室9内へ流入することになり、その際、横断面積の小さな流入口8bから急に横断面積の大きな排気室9へ流入することになるので、その際の容積膨脹によって音のエネルギが減衰されて吸音が可能となる。更に、この排気室9内において、各流入口8bから流入した燃焼排ガスは、その流入方向と直交する下方へ屈曲され、その後、横方向へ直交するように屈曲され、更に、上方へ直交するように屈曲されて排気筒11の入口部分11aから排気筒11内に流入するので、複数回にわたる屈曲による音のエネルギの減衰と、その間におけるグラスウールGによる吸音作用とで、効果的な吸音作用が期待できる。
【0035】(2)これまでの実施形態では、排気室9と補助排気室10とを排気路としての2本の排気筒11によって互いに連通させた例を示したが、排気筒11の数は2本に限るものではなく、流動する燃焼排ガスの量などに応じて1本にすることも、3本以上にすることもでき、また、その排気筒11の入口部分11aについても、必ずしも排気室9の上下方向幅の半分よりも下方にまで突入させる必要はなく、排気室9の上下方向幅の半分未満の位置にまで突入させて実施することもできる。更に、これまでの実施形態のような補助排気室10と補助排気筒12とを設けることなく、前記排気筒11の出口部分11bから燃焼排ガスを直接外部に排出するように構成することもできる。
【0036】(3)これまでの実施形態では、吸音部7を構成する排気室9と補助排気室10の内面に吸音部材の一例であるグラスウールGを配設した例を示したが、排気室9と補助排気室10とにグラスウールGを配設せずに実施することもでき、また、吸音部材を配設する場合には、グラスウールに代えてセラミックウールなどを用いることもできる。また、吸音部7の配置についても、これまでの実施形態のように、ケーシングCの後壁の内面に沿って上下方向の配設する以外に、ケーシングCの前壁や横壁の内面に沿って種々の形態で配設することもできる。
【0037】(4)本発明による燃焼装置は、これまでの実施形態のように、給湯装置に使用する以外に、暖房装置などの各種の装置に使用することができ、また、ガス燃焼式のバーナ3についても、その炎を上向きに生成するように構成して、そのバーナ3の上方に水加熱用の熱交換器4を配置し、熱交換器4の上方に排気回収箱6を配置して実施することもできる。




 

 


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