(57)【要約】  【課題】給湯装置に内蔵される燃焼装置を改良し、排気される燃焼ガスから熱を回収して給気される空気を昇温する。  【解決手段】給気を内筒２６側（内壁側）と外筒４１側（外壁側）の双方から加熱して排気ガスから熱を回収する。本発明は、屋内設置用燃焼装置において、排気路と給気路の一部同士を面接触させて外筒４１側（外壁側）を昇温し、給気を内筒２６側（内壁側）と外筒４１側の双方から昇温するものである。またその接合面を傾斜させた。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機と、バーナ部と、排気集合部と、給排気筒及び給気路形成部材を有し、
前記給排気筒は内筒と外筒とを有し、内筒は排気側流路であって外部に燃焼ガスを排出する排気流路の一部を構成し、内筒の外周と外筒の間の空間は空気導入側流路であって外部から空気を導入する空気導入路の一部を構成し、
給排気筒の空気導入側流路と送風機が接続部を介して接続され、さらに前記バーナ部の下流側に排気集合部と給排気筒の内筒があり、バーナ部から排出された燃焼ガスが排気集合部で集められ、排気集合部内で流路が絞られて給排気筒の内筒側に流れる構成を備え、
前記排気集合部は、流路を形成する壁面の一部に、燃焼ガスの流れ方向に対して交差する交差壁部を有し、前記給気路形成部材は排気集合部を覆う覆い部を備え、前記給気路形成部材の覆い部と排気集合部の間には空気導入路の一部を形成する空隙が設けられていると共に、前記覆い部は前記排気集合部の交差壁部と接する接触壁を備えていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記空隙には、給気した空気を送風機側に送り出す開口が設けられ、当該開口の位置と、給気路形成部材の接触壁とが対向位置にあり、且つ接触壁と交差壁部は燃料ガスの流れに対して傾斜する傾斜壁を構成するものであることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記交差壁部と前記覆い部の接触壁とは溶接、ネジ、鋲のいずれかによって一体化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
バーナ部の下流側に熱交換器を介在させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、屋内設置用の給湯装置に付随する燃焼装置に係り、特に、熱効率を向上させコスト削減、ひいては省エネに資することを目的とした燃焼装置である。
【背景技術】
【０００２】
屋内設置用の給湯装置は、室内の空気を汚染することを防ぐために、屋外から空気を採り入れ、排気ガスを屋外に排出しなければならない。従って屋内設置用の給湯装置には、屋外から空気を採り入れる給気ダクトと、屋外に排気ガスを排出する排気ダクトが必要である。
しかし給気ダクトと排気ダクトを別途に設けると、設置の際にそれぞれダクト工事が必要となり、工事が面倒である。そこで内筒と外筒を有する二重管構造のダクトを使用し、一本の給排気ダクトによって屋外から空気を採り入れ、排気ガスを屋外に排出する構成が特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
特許文献１及び２に記載された室内設置型の燃焼装置では、前記した様な二重管構造のダクトが使用されている。
ところで二重管構造のダクトは、ダクト自身の製作が面倒であるという欠点があるものの、熱効率という点では、独立した給気ダクトと排気ダクトを使用する構成よりも優れている。
即ち二重管構造のダクトを使用する場合、内筒側に高温の排気ガスが通過し、その周囲に低温の外気が通過するから、両者を仕切る内筒の壁面を介して熱交換が行われ、周囲を流れる給気が内筒内を流れる高温の排気ガスによって昇温される。そのため排気ガスに含まれる熱が給気中に回収され、熱効率を向上させる。
【特許文献１】実公平４−３５７１０号公報
【特許文献２】実開昭６１−１３２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の燃焼装置は、排気ガスの保有する熱を回収することができるものの、その回収率は低く、満足できるものではない。そのため従来の燃焼装置は、熱の有効活用において欠けるところがあった。
【０００５】
しかし、今や地球温暖化防止は世界的なテーマであり、また、現実問題として石油をはじめとする資源不足は深刻化しつつある。その意味では廃棄されるガスといえどもそれが保有する熱の活用はそうした問題解決につながる一つの有効手段である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題達成のために概説すれば、本発明は、給気を内筒側（内壁側）と外筒側（外壁側）の双方から加熱して排気ガスから熱を回収するものである。
即ち従来技術の燃焼装置では、内筒側に高温の排気ガスが通過し、その周囲に低温の外気が通過するから、両者を仕切る内筒の壁面を介して熱交換が行われて給気の温度が上昇するが、外筒側は温度が低い。そのため折角昇温した給気が外筒との接触によって熱を奪われてしまう。
そこで本発明は、屋内設置用燃焼装置において、排気路と給気路の一部同士を面接触させて外筒側（外壁側）を昇温し、給気を内筒側（内壁側）と外筒側の双方から昇温するものである。
またその接合面を傾斜させたことをもう一つの特徴としている。
【０００７】
上記した課題を解決するための第一の態様は、送風機と、バーナ部と、排気集合部と、給排気筒及び給気路形成部材を有し、前記給排気筒は内筒と外筒とを有し、内筒は排気側流路であって外部に燃焼ガスを排出する排気流路の一部を構成し、内筒の外周と外筒の間の空間は空気導入側流路であって外部から空気を導入する空気導入路の一部を構成し、給排気筒の空気導入側流路と送風機が接続部を介して接続され、さらに前記バーナ部の下流側に排気集合部と給排気筒の内筒があり、バーナ部から排出された燃焼ガスが排気集合部で集められ、排気集合部内で流路が絞られて給排気筒の内筒側に流れる構成を備え、前記排気集合部は、流路を形成する壁面の一部に、燃焼ガスの流れ方向に対して交差する交差壁部を有し、前記給気路形成部材は排気集合部を覆う覆い部を備え、前記給気路形成部材の覆い部と排気集合部の間には空気導入路の一部を形成する空隙が設けられていると共に、前記覆い部は前記排気集合部の交差壁部と接する接触壁を備えていることを特徴とする燃焼装置である。
【０００８】
本発明の燃焼装置では、給気路形成部材を備え、給気路形成部材の覆い部が排気集合部を覆い、当該覆い部と排気集合部の間で空気導入路の一部を形成する空隙が形成される。従って給気は、覆い部と排気集合部に形成される空隙を通過して送風機側に流れる。即ち覆い部は空気導入路の外壁側を構成する。
本発明では、前記した覆い部は接触壁を備え、排気集合部の交差壁部と接している。ここで排気集合部の交差壁部は、燃焼ガスが直接的に衝突する壁面であり、燃焼ガスが滞留して高温となる部位である。そのため交差壁部と接触する接触壁は、高温状態となり、この熱が覆い部の他の部位に伝導される。
前記した様に、覆い部は、空気導入路の外壁側を構成するから、排気集合部の熱が空気導入路の外壁側に伝導され、中を通過する空気は、外壁側からも昇温される。
本発明の燃焼装置は、従来と同様、空気導入路の内壁側からも給気が昇温されるので、空気導入路の内壁側と外壁側の双方から熱伝導を受け、熱回収効率が高い。
【０００９】
第二の態様によれば、前記空隙には、給気した空気を送風機側に送り出す開口が設けられ、当該開口の位置と、給気路形成部材の接触壁とが対向位置にあり、且つ接触壁と交差壁部は燃料ガスの流れに対して傾斜する傾斜壁を構成するものであることを特徴としている。
【００１０】
第二の態様の結果、交差壁部は燃焼室等の天蓋を構成することとなり、傾斜面が燃焼ガスを排気路へ案内することになって燃焼ガスの停滞を防ぐ。
また第二の態様によれば、接触壁が、空隙から給気した空気を送り出す開口の位置に対して対向する位置にある。ここで前記した開口の位置に対して対向する位置は、空気の流れが少ない位置である。即ち本発明では、内筒の外周と外筒の間の空間が空気導入側流路となり、当該部位を流れる空気は、給気路形成部材の覆い部と排気集合部の間の空隙に流れ込む。そして空隙に設けられた開口を経て送風機に供給される。従って送風は、前記した空隙内においては、内筒の外周と外筒の間の空間から前記開口側に向かって流れ、開口の位置に対して対向する位置は、空気が滞留しやすく流速が遅い。そのため開口の位置に対して対向する位置に流れ込み空気は、排気集合部から熱を奪いにくい。即ち当該部位は、給気との熱交換効率が低い。
そこで本発明では、給気と熱交換しにくい場所を交差壁部に選び、排気集合部の熱を空気導入路の外壁側に伝導させることとした。
【００１１】
第三の態様によれば、第一又は第二の態様において、前記交差壁部と前記覆い部の接触壁とは溶接、ネジ、鋲のいずれかによって一体化されていることを特徴としている。
【００１２】
第三の態様の結果、交差壁部と覆い部の接触壁とが密着し、両者の間の熱伝導が円滑に行われる。
【００１３】
第四の態様によれば、第一乃至第３のいずれかの態様において、バーナ部の下流側に熱交換器を介在させたことを特徴とする。
【００１４】
第四の態様では、熱交換器に通水することで給湯器を構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の燃焼装置は、排気ガスからの熱回収効率が優れ、熱効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を給湯器に応用したものである。
本発明の給湯器１は、ケーシング２内に燃焼装置３が配されたものである。燃焼装置３は、図１〜４に示す様に、送風機５と、バーナ部６と、熱交換部７と、排気集合部８と、給気路形成部材１０及び連通路形成部材１１によって構成されている。
送風機５は、公知のシロッコファン又はターボファンであり、ケーシング１２に円筒形の羽根１３が配され、モータ１５によって羽根１３を回転させるものである。
【００１７】
バーナ部６についても公知のものと同様の構成であり、四角形のケース１６内に複数のバーナ１７が内蔵されたものである。
熱交換部７についても公知のものと同様の構成であり、四角形のケース１８内に配管及び伝熱板が配されたものである。バーナ部６のケース１６と熱交換部７のケース１８は断面形状が同一である。
【００１８】
排気集合部８は、金属板を曲げ加工して作られたものであり、熱交換部７を覆うものであって、底面を除く５面を備えた蓋状の部材である。
即ち排気集合部８は、図２の様に、正面板（傾斜壁）２０、右側面板２１、左側面板２２、背面板２３及び天面板２５を有する部材である。
ここで正面板２０は、燃焼装置３の軸線に対して傾斜している。これに対して右側面板２１、左側面板２２、背面板２３は燃焼装置３の軸線と平行である。
天面板２５は、右側面板２１等に対して垂直である。天面板２５には内筒２６が設けられている。内筒２６は中空であり、内筒２６によって排気集合部８の表裏が連通する。
【００１９】
給気路形成部材１０は、図２に示すように複雑な形状をしており、大きく覆い部２７と外筒４１に分けられる。
覆い部２７は、底面を除く５面を備えた蓋状の部分であるが、正面側の一部が傾斜し、裏面側の一部が切りかかれた形状をしている。
給気路形成部材１０についても、金属板を曲げ加工して作られたものであり、熱交換部７を覆うものであって、底面を除く５面を備えた蓋状の部材である。
即ち給気路形成部材１０は、図２の様に、正面板３０、右側面板３１、左側面板３２、背面板３３及び天面板３５を有する。
ここで正面板３０は、二段形状となっており、下側半分の部位が傾斜壁３６となっており、上側半分が垂直壁３７となっている。なお本実施形態では、傾斜壁３６が接触壁として機能する。
正面板３０の傾斜壁（接触壁）３６の大きさ、形状及び傾斜角度は、前記した排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０と等しい。
【００２０】
右側面板３１、左側面板３２、背面板３３は燃焼装置３の軸線と平行である。背面板３３は、図４の様に開口４０が設けられている。前記した様に開口４０は、背面板３３に設けられており、正面板３０に対して対向する壁面に設けられている。また前記した様に傾斜壁（接触壁）３６は正面板３０の一部であり、傾斜壁３６の位置は、開口４０と対向する位置である。
天面板３５は、右側面板３１等に対して垂直である。天面板３５には外筒４１が設けられている。外筒４１は中空であり、外筒４１によって排気集合部８の表裏が連通する。
【００２１】
連通路形成部材１１は、図２の様な略五角形をした部材であり、金属板を曲げ加工すると共に図示しないネジ等で組み合わせて外側を覆う外壁が作られており、内部は図４に示すように空洞４３である。
連通路形成部材１１の正面側であって上部側には、導入側開口４５が設けられている。開口４５の形状は長方形であり、燃焼装置３の軸線に対して垂直方向に延びている。
開口４５の周囲には、外側に向う突出部４６が形成されている。
【００２２】
また連通路形成部材１１の正面側であって下部側には排出側開口４７が設けられている。排出側開口４７は円形である。排出側開口４７の周囲にも、外側に向う突出部５０が形成されている。
連通路形成部材１１内の空洞４３は、前記した導入側開口４５及び排出側開口４７のみによって外部と連通する。
【００２３】
また連通路形成部材１１の正面側には、段部形成部材５１が２個設けられている。
【００２４】
次に上記した各部材同士の位置関係について説明する。
本実施形態の燃焼装置３では、最も下部の位置に送風機５があり送風機５の吐出部がバーナ部６に接続されている。そしてバーナ部６の上部に、熱交換部７、排気集合部８及び給気路形成部材１０が順次積み上げられている。
前記したバーナ部６のケース１６と、熱交換部７のケース１８は、断面形状が同一であり、バーナ部６のケース１６と熱交換部７のケース１８によって一連の燃焼ガス流路が形成されている。
そして排気集合部８は、熱交換部７のケース１８を覆う位置にあり、前記した一連の燃焼ガス流路を収斂させるものである。
【００２５】
給気路形成部材１０は、排気集合部８に被さる。即ち給気路形成部材１０の覆い部２７が排気集合部８の上を覆い、給気路形成部材１０の外筒４１が排気集合部８の内筒２６の外側に位置する。即ち給気路形成部材１０の外筒４１と排気集合部８の内筒２６は同心状に配され、外筒４１と内筒２６の間に環状空間５２が形成される。本実施形態では、給気路形成部材１０の外筒４１と、排気集合部８の内筒２６によって給排気筒５８が構成されている。
また給気路形成部材１０の覆い部２７と排気集合部８との関係を見ると、覆い部２７の傾斜壁３６が、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０と接している。なお本実施形態では、覆い部２７の傾斜壁３６と、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０は、スポット溶接５３によって接合されている。
【００２６】
覆い部２７の他の部位は、いずれも排気集合部８とは離れており、両者の間に空気導入路の一部を形成する空隙５５が形成されている。
【００２７】
連通路形成部材１１は、バーナ部６及び熱交換部７が組み合わされた缶体構造の背面側にある。そして連通路形成部材１１の導入側開口４５が給気路形成部材１０の背面板３３に設けられた開口４０に接続されている。
また連通路形成部材１１の排出側開口４７は送風機５の給気口に接続されている。
【００２８】
本実施形態の燃焼装置３では、外筒４１と内筒２６の間に環状空間５２が、給気路形成部材１０の覆い部２７と排気集合部８の上面側との間に形成される空隙５５に繋がり、さらに当該空隙５５が開口４０を経て連通路形成部材１１内の空洞４３と連通し、さらに連通路形成部材１１内の空洞４３が送風機５の給気口に接続されている。
一方、バーナ部６と熱交換部７は、一体となって缶状体を構成し、一連の流路を形成している。そして送風機５の吐出部が前記した缶状体に接続されている。そして缶状体の流路は排気集合部８で収斂し、内筒２６に連通している。
【００２９】
次に本実施形態の燃焼装置３の機能について説明する。
燃焼装置３は、前記した送風機５を起動してバーナ部６に強制給気を行う。即ち前記した環状空間５２、空隙５５、連通路形成部材１１を経て外気が送風機５に吸引され、バーナ部６に供給される。
一方、図示しない燃料供給弁からバーナ部６内のバーナ１７に燃料ガスが供給され、図示しない点火手段で燃料ガスに点火され、燃焼が開始される。
燃焼ガスは、熱交換部７を通過し、その間に熱交換がなされる。
そして燃焼ガスは、熱交換部７から排出されて排気集合部８に衝突する。即ち排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０は、燃焼装置３の軸線に対して傾斜する壁面であり、燃焼ガスの流れ方向に対して交差する交差壁部であるから、熱交換部７から排出された燃焼ガスは交差壁部たる正面板（傾斜壁）２０と衝突する。また排気集合部８の天面板２５は、燃焼装置３の軸線に対して直行する壁面であり、燃焼ガスの流れ方向に対して交差する交差壁部であるから、熱交換部７から排出された燃焼ガスは交差壁部たる天面板２５とも衝突する。
そして燃焼ガスは、排気集合部８に導かれ、内筒２６に入り、図示しないダクトによって屋外に排出される。
【００３０】
この様に、熱交換部７で熱交換を終えた燃焼ガスは、排気集合部８に衝突して方向を変え、内筒２６を経て外部に放出される。
そのため燃焼ガスが通過する経路は、燃焼ガスに残存する熱によって昇温される。
特に排気集合部８は、燃焼ガスの流れ方向に対して交差する交差壁部であり、燃焼ガスが衝突する部材であるから、より高温に昇温することとなる。
そして本実施形態では、交差壁部たる排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０に、給気路形成部材１０の覆い部２７の傾斜壁（接触壁）３６が面接触し、さらに両者の間がスポット溶接５３されて密接している。
そのため、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０の熱が、給気路形成部材１０の傾斜壁３６に伝わり、給気路形成部材１０の他の部位に熱伝導して給気路形成部材１０の全体が昇温する。
【００３１】
ここで前記した様に、覆い部２７の多くの部位は、排気集合部８とは離れており、両者の間に空隙５５があり、当該空隙が空気導入路の一部を形成する。
より詳細には、給気路形成部材１０の覆い部２７が空気導入路の外壁を構成し、排気集合部８の天面板２５等が空気導入路の内壁を構成する。
また前記した様に空気導入路の内壁たる排気集合部８の天面板２５は、燃焼ガスが衝突する部位であるために温度が高く、空気導入路の外壁たる覆い部２７は、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０からの熱伝導によって昇温されている。
そのため給気路形成部材１０が構成する空気導入路は、内壁と外壁の双方が高温であり、ここを通過する空気は昇温される。
また給気路形成部材１０の覆い部２７からさらに外筒４１に熱伝導されるので、外筒４１についても昇温され、給排気筒５８の部分についても内壁と外壁の双方が高温であり、ここを通過する空気は昇温される。
【００３２】
給気側の説明に戻ると、前記した様に、給気は、給排気筒５８の環状空間５２、覆い部２７と排気集合部８の間の空隙５５を経由してバーナ部６に供給される。そのため給気は、バーナ部６に至るまでの給排気筒５８部分及び覆い部２７と排気集合部８の間の空隙５５で内壁と外壁の双方から昇温され、排熱が回収される。そのため本実施形態の燃焼装置３は熱効率が高い。
【００３３】
以上説明した実施形態では、覆い部２７の傾斜壁（接触壁）３６と、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０をスポット溶接した構成を例示したが、スポット溶接に代わってネジや鋲によって両者を密接してもよい。
【００３４】
また上記した実施形態では、覆い部２７に傾斜壁（接触壁）３６を設け、当該傾斜壁３６を排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０に面接触させたが、平面部分で覆い部２７と排気集合部８とを接触させてもよい。
図５は、本発明の他の実施形態を示す燃焼装置の断面図であり、図５に示すように、排気集合部８に段を設け、一方の段部６１に覆い部６２の一部を面接触させてもよい。
【００３５】
また先の実施形態では、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０と、覆い部６２との間には空隙はなく、当該部位には給気が流れ込まない構成としたが、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０の部位に給気を流すことも可能である。
図６は、本発明のさらに他の実施形態を示す燃焼装置の断面図である。図６に示す燃焼装置では、覆い部６２の端部を折り返し、当該折り返し部６３を排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０に面接触させている。
本実施形態によると、排気集合部８の正面板（傾斜壁）２０の上面側も空気導入路の一部を構成する。
【００３６】
また先の実施形態では、覆い部２７から送風機５側に空気を排出するための開口４０と、正面板（傾斜壁）２０とを対向位置に設けたが、傾斜壁を他の壁面に設けて排気集合部８の一部と面接触させてもよい。この場合には、排気集合部８の傾斜壁を、右側面板２１、左側面板２２、背面板２３のいずれか又は複数の壁面に設け、給気路形成部材１０の相当する位置に接触壁たる傾斜壁を設けることとなる。
【００３７】
以上説明した実施形態では、ガスを燃料とするバーナを例示したが、石油等の液体燃料を使用する燃焼装置にも本発明を応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に関わる給湯器の分解斜視図。
【図２】燃焼装置の本体部の分解斜視図。
【図３】図１における燃焼装置の本体部を略示的に示す右側面図。
【図４】図１における燃焼装置の本体部を略示的に示す右側面断面図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す燃焼装置の断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態を示す燃焼装置の断面図。
【符号の説明】
【００３９】
３    燃焼装置
５    送風機
６    バーナ部
７    熱交換部
８    排気集合部
１０    給気路形成部材
１１    連通路形成部材
２０    正面板（傾斜壁）（交差壁部）
２６    内筒（排気側流路）
２７    覆い部
３６    傾斜壁（接触壁）
４１    外筒
４３    空洞
５５    空隙（空気導入路）
５８    給排気筒
【図１】
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【図２】
2010032166.tif 000004
【図３】
2010032166.tif 000005
【図４】
2010032166.tif 000006
【図５】
2010032166.tif 000007
【図６】
2010032166.tif 000008