特許 5775507 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775507

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23L 1/00 20060101AFI20150820BHJP

【ＦＩ】

   F23L1/00 F

   F23L1/00 B

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-252866(P2012-252866)

(22)【出願日】2012年11月19日

(65)【公開番号】特開2013-152066(P2013-152066A)

(43)【公開日】2013年8月8日

【審査請求日】2013年12月19日

(31)【優先権主張番号】特願2011-284782(P2011-284782)

(32)【優先日】2011年12月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120802

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】田中 章夫

(72)【発明者】

【氏名】赤木 万之

(72)【発明者】

【氏名】岡本 英男

【審査官】 鈴木 貴雄

(56)【参考文献】

【文献】 特公平０４−０１８２０８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実公昭６４−００３９６０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開平０９−１２６５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４７７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９６４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０５５７３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−１６１６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭５２−０５４０２４（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実公昭６４−００３９６１（ＪＰ，Ｙ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｌ １／００ − １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナと、バーナからの燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する燃焼筐と、燃焼筐に連なる排気通路と、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備える燃焼装置であって、ファンの羽根車を収納するファンケーシングに形成した吸込み口に連通する所定長さの吸気ダクトを備えるものにおいて、
吸気ダクトに、ファンケーシングの吸込み口よりも小径且つ吸込み口と同心で吸込み口に臨む下流端の出口筒部と、出口筒部に隣接する吸気ダクトの外周部分から径方向外方に張出してファンケーシングの吸込み口の開設箇所の周囲に当接するフランジ部とが設けられ、フランジ部に、出口筒部の周囲の空間に連通する補助吸込み口が形成され、フランジ部は、ファンケーシングに対向するフランジ部の面の外周部に突設した環状壁でファンケーシングの吸込み口の開設箇所の周囲に当接しており、出口筒部は吸込み口に挿入されていないが、出口筒部の先端と吸込み口との間の距離は、ファンケーシングとこれに対向するフランジ部の面との間の距離の１／２以下であることを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

前記補助吸込み口の数は２個以上であることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バーナと、バーナからの燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する燃焼筐と、燃焼筐に連なる排気通路と、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備える燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の燃焼装置においては、１００Ｈｚ以下の低周波共鳴音を生じやすい。これは、ファンの羽根車を収納するファンケーシングに形成した吸込み口から排気通路の下流端の排気口までの開管相当長さ（両端が自由端の開管に相当する長さ）が、燃焼振動で発生する燃焼音に含まれる１００Ｈｚ以下の周波数成分の半波長の倍数に相当する長さになり、この周波数の気柱振動を生ずるためである。

【0003】

かかる不具合を解消するため、従来、ファンケーシングの吸込み口に連通する所定長さの吸気ダクトを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、ファンの実質的な吸込み口が吸気ダクトの上流端の入口になる。そして、この入口から排気口までの開管相当長さが長くなって、燃焼音に含まれる１００Ｈｚ以下の周波数成分の半波長の倍数に相当する長さからずれ、気柱振動が抑制されて、１００Ｈｚ以下の低周波共鳴音を抑制することができる。然し、吸気ダクトを設けると、吸気ダクトを設けない場合には生じなかった４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音が発生する。これは、吸気ダクトの上流端の入口から排気口までの開管相当長さが、燃焼音に含まれる４００〜８００Ｈｚの周波数成分の半波長の倍数に相当する長さになり、この周波数の気柱振動を生ずるためである。

【0004】

そこで、従来、ファンケーシングの吸込み口に連通する吸気ダクトの下流端近傍に、吸気ダクト内に連通する補助吸込み口を形成したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、４００〜８００Ｈｚの周波数の気柱振動を生ずるはずの周波数成分の圧力エネルギーの一部が補助吸込み口から抜け出て、この周波数の気柱振動が抑制される。そのため、１００Ｈｚ以下及び４００〜８００Ｈｚの異なる低周波共鳴音を抑制することができる。

【0005】

然し、吸気ダクトに上記の如く補助吸込み口を形成すると、補助吸込み口から吸気ダクト内の吸引空気流に交差するように空気が吸い込まれ、補助吸込み口からの空気が吸気ダクト内の吸引空気流に干渉する。その結果、吸気ダクトの通過抵抗が大きくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実開平１−１２９５５６号公報

【特許文献2】特開平２−２９５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、吸気ダクトの通過抵抗を大きくすることなく、１００Ｈｚ以下及び４００〜８００Ｈｚの異なる低周波共鳴音を抑制できるようにした燃焼装置を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、バーナと、バーナからの燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する燃焼筐と、燃焼筐に連なる排気通路と、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備える燃焼装置であって、ファンの羽根車を収納するファンケーシングに形成した吸込み口に連通する所定長さの吸気ダクトを備えるものにおいて、吸気ダクトに、ファンケーシングの吸込み口よりも小径且つ吸込み口と同心で吸込み口に臨む下流端の出口筒部と、出口筒部に隣接する吸気ダクトの外周部分から径方向外方に張出してファンケーシングの吸込み口の開設箇所の周囲に当接するフランジ部とが設けられ、フランジ部に、出口筒部の周囲の空間に連通する補助吸込み口が形成され、フランジ部は、ファンケーシングに対向するフランジ部の面の外周部に突設した環状壁でファンケーシングの吸込み口の開設箇所の周囲に当接しており、出口筒部は吸込み口に挿入されていないが、出口筒部の先端と吸込み口との間の距離は、ファンケーシングとこれに対向するフランジ部の面との間の距離の１／２以下であることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、吸気ダクトを設けることにより、上記従来例と同様に、吸気ダクトの上流端の入口からバーナの燃焼ガスを排気する排気口までの開管相当長さを、燃焼音に含まれる１００Ｈｚ以下の周波数成分の半波長の倍数に相当する長さからずらして、１００Ｈｚ以下の低周波共鳴音を抑制できると共に、４００〜８００Ｈｚの周波数成分の圧力エネルギーの一部が補助吸込み口から抜け出て、４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音も抑制できる。

【0010】

更に、本発明では、補助吸込み口からの空気が出口筒部の周囲の空間を介して吸込み口に吸い込まれることになる。そのため、出口筒部の内部に流れる吸気ダクト内の吸引空気流に補助吸込み口からの空気が干渉することを抑制して、吸気ダクトの通過抵抗が大きくなることを防止できる。

【0011】

また、出口筒部が吸込み口に挿入されていなくても、出口筒部の先端と吸込み口との間の距離が、上記の如くファンケーシングとこれに対向するフランジ部の面との間の距離の１／２以下であれば、吸気ダクト内の吸引空気流に補助吸込み口からの空気が干渉することを効果的に抑制できる。

【0012】

また、補助吸込み口がゴミ詰りで閉塞されると、４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音を抑制できなくなる。そのため、補助吸込み口の数を２個以上とすることが望ましい。これによれば、何れかの補助吸込み口がゴミ詰りで閉塞されても、全ての補助吸込み口が閉塞されない限り４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音を抑制でき、ゴミ詰りに対する冗長性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の燃焼装置の構成を示す模式図。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断したファン及び吸気ダクトの断面図。

【図3】吸気ダクトの要部の斜視図。

【図4】他の実施形態のファン及び吸気ダクトの要部の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、給湯用熱源機から成る本発明の実施形態の燃焼装置を示している。この燃焼装置は、上部のバーナ１と、バーナ１の下方に連設され、バーナ１からの燃焼ガスで加熱される給湯用の熱交換器３を収納した燃焼筐２と、燃焼筐２の背面下部に形成した開口２ａを介して燃焼筐２に連通し、この開口２ａから上方にのびる排気通路たる排気ダクト４と、バーナ１に燃焼用空気を供給するファン５とを備えている。

【0015】

熱交換器３は、燃焼筐２の上部に収納した顕熱回収型の第１熱交換器３_１と、燃焼筐２の下部に収納した潜熱回収型の第２熱交換器３_２とで構成されている。そして、第２熱交換器３_２の上流側の給水管３ａからの水Ｗを第２熱交換器３_２においてバーナ１からの燃焼ガスの潜熱で加熱した後、第１熱交換器３_１において燃焼ガスの顕熱で加熱し、第１熱交換器３_１の下流側の出湯管３ｂに所定の設定温度に加熱された温水ＨＷが出湯されるようにしている。また、第１と第２の両熱交換器３_１，３_２を通過した燃焼ガスは排気ダクト４を介してその下流端（上端）の排気口４ａから外部に排出される。

【0016】

バーナ１は、混合室１ａと、その下面に装着した多数の炎孔（図示せず）を有するセラミックス製の燃焼プレート１ｂと、混合室１ａに連通する上部の給気室１ｃとを備えており、ファン５からの空気が給気室１ｃを介して混合室１ａに燃焼用の一次空気として供給される。また、混合室１ａには、ガス供給路１ｄからの燃料ガスＧが複数のガスノズル１ｅを介して供給される。そして、ファン５の回転数を制御することにより、混合室１ａで理論空燃比よりも燃料濃度が希薄な混合気（燃料ガスと一次空気との混合ガス）を生成し、この混合気を燃焼プレート１ｂの炎孔から噴出させて全一次燃焼（二次空気が不要な燃焼）させるようにしている。

【0017】

図２を参照して、ファン５は、モータ５ａで回転駆動される羽根車５ｂと、羽根車５ｂを収納するファンケーシング５ｃとを有する遠心型ファンで構成されている。ここで、ファンケーシング５ｃに形成する吸込み口５ｄから排気口４ａまでの開管相当長さ（両端が自由端の開管に相当する長さであって、具体的には、吸込み口５ｄから排気口４ａまでの実際の長さに燃焼プレート１や熱交換器３等での通気抵抗に相当する長さを加えた長さ）が、燃焼振動で発生する燃焼音に含まれる１００Ｈｚ以下の周波数成分の半波長の倍数に相当する長さになると、この周波数の気柱振動を生じて、１００Ｈｚ以下の大きな低周波共鳴音が発生する。

【0018】

そこで、吸込み口５ｄに連通する所定長さの吸気ダクト６を設けている。これによれば、吸気ダクト６の上流端の入口６ａがファン５の実質的な吸込み口となる。そして、入口６ａから排気口４ａまでの開管相当長さが、燃焼音に含まれる１００Ｈｚ以下の周波数成分の半波長の倍数に相当する長さからずれ、この周波数の気柱振動が抑制されて、１００Ｈｚ以下の低周波共鳴音が抑制される。

【0019】

但し、このままでは、入口６ａから排気口４ａまでの開管相当長さが、燃焼音に含まれる４００〜８００Ｈｚの周波数成分の半波長の倍数に相当する長さになって、この周波数の気柱振動を生じ、４００〜８００Ｈｚの大きな低周波共鳴音が発生する。

【0020】

そこで、本実施形態では、図２、図３に示す如く、吸気ダクト６に、ファンケーシング５ｃの吸込み口５ｄよりも小径且つ吸込み口５ｄと同心で吸込み口５ｄに臨む下流端の出口筒部６ｂと、出口筒部６ｂに隣接する吸気ダクト６の外周部分から径方向外方に張出してファンケーシング５ｃの吸込み口５ｄの開設箇所の周囲に当接するフランジ部６ｃとを設け、フランジ部６ｃに、出口筒部６ｂの周囲の空間に連通する補助吸込み口６ｄを形成している。より具体的に説明すれば、出口筒部６ｂを吸込み口５ｄに挿入すると共に、ファンケーシング５ｃに対向するフランジ部６ｃの面（上面）の外周部に、ファンケーシング５ｃに当接する環状壁６ｅを突設し、この環状壁６ｅの周方向複数箇所（本実施形態では６箇所）を切欠いて、これら各切欠き部により環状壁６ｅを径方向に貫通する補助吸込み口６ｄを形成している。尚、環状壁６ｅには、フランジ部６ｃをファンケーシング５ｃに締結する取付孔６ｆが形成されている。

【0021】

以上の如く補助吸込み口６ｄを形成すれば、４００〜８００Ｈｚの周波数の気柱振動を生ずるはずの周波数成分の圧力エネルギーの一部が補助吸込み口６ｄから抜け出て、この周波数の気柱振動が抑制される。また、１００Ｈｚ以下の周波数成分の圧力エネルギーの一部が補助吸込み口６ｄから抜け出ても、この周波数成分の圧力エネルギーは４００〜８００Ｈｚの周波数成分の圧力エネルギーに比しかなり大きいため、１００Ｈｚ以下の周波数の振動形態に補助吸込み口６ｄによる影響は殆ど及ばず、吸気ダクト６の効果で１００Ｈｚ以下の周波数の気柱振動は抑制されたままになる。その結果、１００Ｈｚ以下及び４００〜８００Ｈｚの異なる低周波共鳴音を抑制することができる。

【0022】

更に、本実施形態では、補助吸込み口６ｄからの空気が出口筒部６ｂの周囲の空間を介して吸込み口５ｄに吸い込まれることになる。そのため、出口筒部６ｂの内部に流れる吸気ダクト６内の吸引空気流に補助吸込み口６ｄからの空気が干渉することを抑制して、吸気ダクト６の通過抵抗が大きくなることを防止できる。

【0023】

尚、１００Ｈｚ以下及び４００〜８００Ｈｚの異なる低周波共鳴音の抑制効果は補助吸込み口６ｄの数が１個であっても得られるが、補助吸込み口６ｄがゴミ詰りで閉塞されると、４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音を抑制できなくなる。これに対し、補助吸込み口６ｄの数を２個以上にすれば、何れかの補助吸込み口６ｄがゴミ詰りで閉塞されても、全ての補助吸込み口６ｄが閉塞されない限り４００〜８００Ｈｚの低周波共鳴音を抑制でき、ゴミ詰りに対する冗長性が向上する。

【0024】

ところで、本実施形態では、吸気ダクト６内の吸引空気流に補助吸込み口６ｄからの空気が干渉することを確実に抑制できるように、出口筒部６ｂを吸込み口５ｄに挿入しているが、出口筒部６ｂは吸込み口５ｄに挿入されていなくてもよい。即ち、図４に示す実施形態の如く、出口筒部６ｂの先端と吸込み口５ｄとの間の距離Ｌ１がファンケーシング５とこれに対向するフランジ部６ｃの面との間の距離Ｌ２の１／２以下であれば、吸気ダクト６内の吸引空気流に補助吸込み口６ｄからの空気が干渉することを効果的に抑制して、吸気ダクト６の通過抵抗が大きくなることを防止できる。

【0025】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、吸気ダクト６のフランジ部６ｃに突設した環状壁６ｅの一部を切欠いて補助吸込み口６ｄを形成しているが、環状壁６ｅに形成した径方向に貫通する孔で補助吸込み口を構成することも可能である。また、出口筒部６ｂの周囲の空間に対向するフランジ部６ｃの内周寄りの部分に、その板厚方向に貫通するように補助吸込み口を形成してもよい。

【0026】

また、バーナ１は、上記実施形態の全一次燃焼式バーナに限らず、二次空気を必要とするバーナであってもよい。更に、上記実施形態は、給湯用熱源機から成る燃焼装置に本発明を適用したものであるが、暖房用といった給湯以外の用途の熱交換器を有する燃焼装置にも同様に本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0027】

１…バーナ、２…燃焼筐、３…熱交換器、４…排気ダクト（排気通路）、５…ファン、５ｂ…羽根車、５ｃ…ファンケーシング、５ｄ…吸込み口、６…吸気ダクト、６ｂ…出口筒部、６ｃ…フランジ部、６ｄ…補助吸込み口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】