(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと燃焼用空気とを混合する混合器を送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記混合器と送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記混合器へ供給される燃料ガスの流れと燃焼用空気の流れが平行になるように前記混合器に導入して予め混合した後に送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置。
【請求項２】
燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記ガスヘッダーと送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記ガスヘッダーへ供給された燃料ガスの流れと燃焼用空気の流れが平行になるようにして送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置。
【請求項３】
混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記ガスヘッダーと送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記混合器構造において燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合した後に送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置。
【請求項４】
混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に一体構造にして構成するとともに、前記送風機側から順に前記ガスヘッダーと燃焼用空気ヘッダーを連続して配置し、前記ガスヘッダーと前記燃焼用空気ヘッダーの間に多孔構造を有する燃焼用空気導入板を設けた元混合型ガス燃焼装置であって、
燃焼用空気を前記燃焼用空気ヘッダー内へ導入する管路の断面積をＳ（１）とし、前記燃焼用空気導入板の燃焼用空気が通過する多数の小孔の断面積の総和をＳ（２）としたとき、Ｓ（２）＞Ｓ（１）となるようにＳ（１）を小さくしたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置。
【請求項５】
混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に一体構造にして構成するとともに、前記送風機側から順に前記ガスヘッダーと燃焼用空気ヘッダーを連続して配置し、前記ガスヘッダーと前記燃焼用空気ヘッダーの間に多孔構造を有する燃焼用空気導入板を設け、そして前記燃焼用空気導入板に前記送風機の吸い込み部に連通する空気供給管を設けて、燃焼用空気を前記ガスヘッダーと前記送風機に分けて供給するようにした元混合型ガス燃焼装置であって、
燃焼用空気を前記燃焼用空気ヘッダー内へ導入する管路の断面積をＳ（１）とし、前記燃焼用空気導入板の燃焼用空気が通過する多数の小孔と前記空気供給管の断面積の総和をＳ（２）としたとき、Ｓ（２）＞Ｓ（１）となるようにＳ（１）を小さくしたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は元混合型ガス燃焼装置に関するものであり、さらに詳しくは低圧で供給される燃料ガスを用いて、吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる大容量の元混合型ガス燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、元混合型のガス燃焼装置は専用ファンにて送気される燃焼用空気と燃料ガスを混合室内へ別々に導く構造のものであり（例えば、特開平２−２７２２１８号公報、実開平２−１１５６２５号公報などに開示されている）、小容量のものに限られて使用されていたので、燃料ガスの供給圧力が低圧であっても混合室への供給が可能であった。しかし、容量の大きなガス燃焼装置においては設計上混合室内の圧力が大きくなるので、燃料ガスの供給圧力を高くする必要があり、低圧で供給される燃料ガスを用いて容量の大きな元混合型のガス燃焼装置を設計することは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、低圧で供給される燃料ガスを用いて安定燃焼を行うことができる容量の大きな元混合型ガス燃焼装置であって、吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用でき、ＮＯｘ発生量を低く抑える（例えば、３０ｐｐｍ以下）ことができる、燃焼音が小さいなど騒音発生を低く抑えることができる、燃焼炉を小型化して省スペース化できるなどの特徴を有する元混合型ガス燃焼装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題に鑑み鋭意研究した結果、燃料ガスと燃焼用空気とを混合する混合器を送風機の吸い込み部に設置するか、あるいは燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に設置することによりこの送風機の吸い込み圧力を利用すれば前記課題を解決できることを見出し本発明を成すに至った。
【０００５】
本発明の請求項１の発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合する混合器を送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記混合器と送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記混合器へ供給される燃料ガスの流れと燃焼用空気の流れが平行になるように前記混合器に導入して予め混合した後に送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置である。
【０００６】
本発明の請求項２の発明は、燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記ガスヘッダーと送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記ガスヘッダーへ供給された燃料ガスの流れと燃焼用空気の流れが平行になるようにして送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置である。
【０００７】
本発明の請求項３の発明は、混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に設置した元混合型ガス燃焼装置であって、前記ガスヘッダーと送風機を順に連続して配置して一体構造に構成するとともに、前記混合器構造において燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合した後に送風機の吸い込み部に送る構成としたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置である。
【０００８】
本発明の請求項４の発明は、混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に一体構造にして構成するとともに、前記送風機側から順に前記ガスヘッダーと燃焼用空気ヘッダーを連続して配置し、前記ガスヘッダーと前記燃焼用空気ヘッダーの間に多孔構造を有する燃焼用空気導入板を設けた元混合型ガス燃焼装置であって、
燃焼用空気を前記燃焼用空気ヘッダー内へ導入する管路の断面積をＳ（１）とし、前記燃焼用空気導入板の燃焼用空気が通過する多数の小孔の断面積の総和をＳ（２）としたとき、Ｓ（２）＞Ｓ（１）となるようにＳ（１）を小さくしたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置である。
【０００９】
本発明の請求項５の発明は、混合器構造を有する燃料ガスのガスヘッダーを送風機の吸い込み部に一体構造にして構成するとともに、前記送風機側から順に前記ガスヘッダーと燃焼用空気ヘッダーを連続して配置し、前記ガスヘッダーと前記燃焼用空気ヘッダーの間に多孔構造を有する燃焼用空気導入板を設け、そして前記燃焼用空気導入板に前記送風機の吸い込み部に連通する空気供給管を設けて、燃焼用空気を前記ガスヘッダーと前記送風機に分けて供給するようにした元混合型ガス燃焼装置であって、
燃焼用空気を前記燃焼用空気ヘッダー内へ導入する管路の断面積をＳ（１）とし、前記燃焼用空気導入板の燃焼用空気が通過する多数の小孔と前記空気供給管の断面積の総和をＳ（２）としたとき、Ｓ（２）＞Ｓ（１）となるようにＳ（１）を小さくしたことを特徴とする元混合型ガス燃焼装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ｂ）〜（ｃ）は、本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の例を示す説明図である。
図１の（ｂ）において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｂは、燃料ガスと燃焼用空気とを混合するための混合器２がモータ３により駆動される送風機４の吸い込み部５に延在して設置されており、混合器２と送風機４は一体構造に構成されている。混合器２の先端の４Ａ部は通常ベルマウスと呼ばれる吸い込みガイド板（送風機の吸い込み部において、吸い込み空気とケーシング内の加圧された空気とが交錯することにより発生するサージング（異音や振動発生）現象を防止するためのガイド板）に相当する部分であり、混合器２と一体に構成されている。モータ３の反対側の混合器２の外周には複数の空気導入口が設けられているとともに燃料ガスの供給管６が混合器２の外周を気密に貫通して混合器２の内部まで延在して設けられている。先端部を閉止した供給管６の先端部近傍には燃料ガスを噴出するための複数の孔６Ａを設けてある。
【００１１】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｂにおいて、送風機４を作動させて、燃焼用空気が矢印で示した方向から混合器２内に導入され、燃料ガスが矢印で示した方向から供給管６を経て孔６Ａから混合器２内に導入され、両者は激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは送風機４の吸い込み部５を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００１２】
図１の（ｃ）において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｃは、燃料ガスと燃焼用空気とを混合するための混合器２がモータ３により駆動される送風機４の吸い込み部５に延在して設置されており、混合器２と送風機４は一体構造に構成されている。モータ３の反対側の混合器２の外周には複数の空気導入口が設けられているとともに燃料ガスの供給管６が混合器２の外周を気密に貫通して吸い込み口５の近傍まで延在して設けられている。先端部を閉止した供給管６の先端部近傍には燃料ガスを噴出するための複数の孔６Ａを設けてある。
【００１３】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｃにおいて、送風機４を作動させて、燃焼用空気が矢印で示した方向から混合器２内に導入されて吸い込み口５内に吸入され、燃料ガスが矢印で示した方向から供給管６を経て孔６Ａから吸い込み口５内に噴出され、両者は激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは送風機４を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００１４】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｂ、１Ｃは、混合器２を送風機４の吸い込み部５に設置したことにより、送風機４の吸い込み圧力を利用して燃料ガスを吸い込む構造としたので、混合器内の圧力を小さくでき、低圧で供給される燃料ガスを用いることができる。しかも、燃焼用空気の必要量を燃料ガスと十分に混合して安定供給できるので、燃焼状態が安定して炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯx 化を図れる上、燃焼音が小さいなど騒音発生を低く抑えることができる。送風機１台で燃料ガスと燃焼用空気を混合して供給し、混合器２と送風機４を一体構造にしたので燃焼炉を小型化して省スペース化できる利点がある。
【００１５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図である。
図２の（ａ）において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｄは、燃焼ガスのガスヘッダー７がモータ３により駆動される送風機４の吸い込み部５に延在して設置されており、ガスヘッダー７と送風機４は一体構造に構成されている。ガスヘッダー７の４Ａ部は前記吸い込みガイド板であり、ガスヘッダー７と一体に構成されている。ガスヘッダー７の外周には燃料ガスの供給管６が設けられており、ガスヘッダー７の内部を貫通して燃焼用空気の管路１５が設けられ、そしてガスヘッダー７は管路１５内を経て吸い込み部５に燃料ガスを供給するための複数の孔７Ａが設けられている。
【００１６】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｄにおいて、送風機４を作動させて、燃焼用空気が矢印で示した方向から管路１５内に導入され、燃料ガスが矢印で示した方向から供給管６を経てガスヘッダー７の孔７Ａから管路１５内を経て吸い込み部５に導入され、両者は激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは送風機４を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００１７】
図２の（ｂ）において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｅは、燃焼ガスのガスヘッダー７がモータ３により駆動される送風機４の吸い込み部５に延在して設置されており、ガスヘッダー７と送風機４は一体構造に構成されている。ガスヘッダー７の外周には燃料ガスの供給管６が設けられており、ガスヘッダー７の内部を貫通して燃焼用空気の管路１５が設けられ、そしてガスヘッダー７の送風機４側の側面に燃料ガスを吸い込み口５に供給するための複数の孔７Ａが設けられている。
【００１８】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｅにおいて、送風機４を作動させて、燃焼用空気が矢印で示した方向から管路１５内に導入され、燃料ガスが矢印で示した方向から供給管６を経てガスヘッダー７内を経て孔７Ａから吸い込み部５に導入され、両者は激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは送風機４を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００１９】
図２の（ｃ）において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｆは、燃料ガスのガスヘッダー７がモータ３により駆動される送風機４の吸い込み部５に延在して設置されており、ガスヘッダー７と送風機４は一体構造に構成されている。ガスヘッダー７の４Ａ部は前記吸い込みガイド板であり、ガスヘッダー７と一体に構成されている。ガスヘッダー７の外周には燃料ガスの供給管６が設けられており、ガスヘッダー７の内部を貫通して燃焼用空気の管路１５が設けられ、そしてガスヘッダー７には管路１５内に燃料ガスを供給して燃焼用空気と混合するための複数の孔７Ａが設けられている。
【００２０】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｆにおいて、送風機４を作動させて、燃焼用空気が矢印で示した方向から管路１５内に導入され、燃料ガスが矢印で示した方向から供給管６からガスヘッダー７内を経て孔７Ａから管路１５内に導入され、両者は激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは吸い込み部５でさらに混合されながら送風機４を経て、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００２１】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｄ、１Ｅ、１Ｆは、ガスヘッダー７を送風機４の吸い込み部５に設置したことにより、送風機４の吸い込み圧力を利用して燃料ガスを吸い込む構造としたので、混合器内の圧力を小さくでき、低圧で供給される燃料ガスを用いることができる。しかも、燃焼用空気の必要量を燃料ガスと十分に混合して安定供給できるので、燃焼状態が安定して炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯx 化を図れる上、燃焼音が小さいなど騒音発生を低く抑えることができる。送風機１台で燃料ガスと燃焼用空気を混合して供給し、ガスヘッダー７と送風機４を一体構造にしたので燃焼炉を小型化して省スペース化できる利点がある。
【００２２】
図３は、本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図およびＸ−Ｘを断面にして説明する断面図である。
図３において、本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｇは燃料ガスのガスヘッダー７が送風機４の吸い込み部５に延在して一体的に設置されている。ガスヘッダー７の４Ａ部は前記吸い込みガイド板であり、ガスヘッダー７と一体に構成されている。そして、送風機４の側から順にガスヘッダー７と燃焼用空気ヘッダー１０が連続して配置されており、ガスヘッダー７と燃焼用空気ヘッダー１０の間には多孔構造を有する燃焼用空気導入板１１が設置されている。
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｇにおいて、送風機４を作動させると燃焼用空気が矢印で示した方向から管路１３を通って燃焼用空気ヘッダー１０内に導入されて、燃焼用空気導入板１１に設けられた多数の小孔１２を通ってガスヘッダー７内に入り、供給管６からガスヘッダー７内に供給された燃料ガスと激しい乱流状態となって混合される。十分に混合されたガスは送風機４の吸い込み部５を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００２３】
図４は、本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図およびＹ−Ｙを断面にして説明する断面図である。
図４に示す本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｈと図３に示した上記の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｇとの相違点は、送風機４の吸い込み部５に連通する空気供給管１４を設けた多孔構造の燃焼用空気導入板１１Ａを設置して、燃焼用空気を多数の小孔１２を通してガスヘッダー７に供給する分と空気供給管１４を通して送風機４の吸い込み部５に供給する分とに分けて供給するようにした点である。
この構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｈにおいて、送風機４を作動させると燃焼用空気は矢印で示した方向から管路１３を通って燃焼用空気ヘッダー１０内に導入されて燃焼用空気導入板１１Ａに設けられた多数の小孔１２を通ってガスヘッダー７内に入るとともに燃焼用空気の一部は燃焼用空気導入板１１Ａに設けられた空気供給管１４を通って送風機４の吸い込み部５に導入される。
【００２４】
供給管６からガスヘッダー７内に供給された燃料ガスは燃焼用空気導入板１１Ａの多数の小孔１２を通ってガスヘッダー７内に入った燃焼用空気と激しい乱流状態となって混合されるとともに送風機４の吸い込み部５において、空気供給管１４を通って送風機４の吸い込み部５に導入された燃焼用空気と激しい乱流状態となってさらに十分に混合される。十分に混合されたガスは送風機４の吸い込み部５を経てさらに混合されながら、図示しない整流室から燃焼器へ送られて燃焼されるようになっている。
【００２５】
上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｇ、１Ｈは、ガスヘッダー７をを送風機４の吸い込み部５に設置したことにより、送風機４の吸い込み圧力を利用して燃料ガスを吸い込む構造としたので、ガスヘッダー７内の圧力を小さくでき、低圧で供給される燃料ガスを用いることができる。
【００２６】
また、ガスヘッダー７は燃焼用空気導入板の小孔１２を通ってガスヘッダー７内に入った燃焼用空気とガスヘッダー７内に供給された燃料ガスをガスヘッダー７内で混合する混合器の形態とすることにより混合が十分に行われる。
そして、送風機４側から順にガスヘッダー７を連結し、その上流に燃焼用空気ヘッダー１０を連続して配置し、ガスヘッダー７と燃焼用空気ヘッダー１０の間に前記燃焼用空気導入板１１あるいは１１Ａを設けたことにより、空気と燃料ガスの混合が良好に行われるとともに、多数の小孔１２による圧力損失が生じるために、その圧力損失に相当する吸い込み圧力がガスヘッダー７中に生じ、この吸い込み圧力により燃料ガスをより容易に吸引できるため、より低圧の燃料ガスを使用でき、それにともなって燃料ガス系のバルブなどをコンパクトにできる。
【００２７】
燃焼用空気を燃焼用空気ヘッダー１０内へ導入する管路１３の断面積をＳ（１）とし、燃焼用空気導入板１１あるいは１１Ａの燃焼用空気が通過する多数の小孔１２などの断面積の総和をＳ（２）［多数の小孔１２の断面積の総和＝ｓ１＋ｓ２＋・・・＋ｓｎ。あるいは、多数の小孔１２の断面積の総和＋空気供給管１４の断面積（ｓｘ）＝ｓ１＋ｓ２＋・・・＋ｓｎ＋ｓｘ。但し、ｓ１は図示しない小孔１の断面積、ｓ２は図示しない小孔２の断面積、・・・ｓｎは図示しない小孔ｎの断面積、ｓｘは空気供給管１４の断面積を表す］としたとき、Ｓ（２）＞Ｓ（１）を満足するように管路１３の断面積Ｓ（１）をオリフィス状に小さく設定することが好ましい。
【００２８】
外乱（燃焼時の圧力変動、送風機吸い込み部の偏流による圧力脈動など）により燃料ガスが空気ヘッダー１０内へ逆流した場合に、空気ヘッダー１０は密閉構造となっていないため、周囲の可燃物を着火させる恐れがある。上記のように燃焼用空気導入板を設けたことにより、周囲の圧力（大気圧）より低い、吸い込み圧力（負圧）がガスヘッダー７中に生じることおよびガスヘッダー７が外乱に対してクッションタンクの作用をするので逆流を防止できる。さらに管路１３の断面積Ｓ（１）をオリフィス状に小さく設定することにより万一局部的に逆流が起きた場合でも空気ヘッダー１０外に流出するのを防止できる。
【００２９】
また上記の構成の本発明の元混合型ガス燃焼装置１Ｇ、１Ｈは燃焼用空気の必要量を燃料ガスと十分に混合して安定供給できるので、燃焼状態が安定して炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯx 化を図れる上、燃焼音が小さいなど騒音発生を低く抑えることができる。送風機１台で燃料ガスと燃焼用空気を混合して供給するようにしたので燃焼炉を小型化して省スペース化できる利点がある。
【００３０】
一般に元混合型ガス燃焼装置において生じる圧力損失は、燃焼器（表面燃焼プレート）における混合ガスの通過抵抗が大きく約１５０〜２５０ｍｍＨ2 Ｏ程度、整流器において約５０ｍｍＨ2 Ｏ程度、混合器（燃焼用空気の流れにより燃料ガスを吸い込む構造のベンチュリーミキサ）において約２００〜８００ｍｍＨ2Ｏ程度ある。従って、燃料ガスの供給圧力が低圧（２００ｍｍＨ2 Ｏ程度）であると供給できなくなる。そこで本発明においては混合器２あるいは燃料ガスヘッダー７を送風機４の吸い込み部５に設置したことにより、送風機４の吸い込み圧力を利用して燃料ガスを吸い込む構造としたので、低圧で供給される燃料ガスを用いることができるようになった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の元混合型ガス燃焼装置は低圧で供給される燃料ガスを用いることができ、大型の吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる。本発明の元混合型ガス燃焼装置は、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる、燃焼音が小さいなど騒音発生を低く抑えることができる、燃焼炉を小型化して省スペース化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ｂ）〜（ｃ）は本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の例を示す説明図である。
【図２】  （ａ）〜（ｃ）は本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図である。
【図３】  本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図である。
【図４】  本発明の元混合型ガス燃焼装置の要部の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１Ｂ〜１Ｅ  元混合型ガス燃焼装置
２  混合器
３  モータ
４  送風機
４Ａ  吸い込みガイド板
５  吸い込み部
６  供給管
７  燃料ガスヘッダー
１０  燃焼用空気ヘッダー
１１、１１Ａ  燃焼用空気導入板
１２  小孔
１３、１５  管路
１４  空気供給管
【図１】
0003686487.tif 000002
【図２】
0003686487.tif 000003
【図３】
0003686487.tif 000004
【図４】
0003686487.tif 000005