(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管と出湯管とが配設される熱交換器が燃焼室に設けられ、該熱交換器を加熱するためのガスバーナが該熱交換器の上方に配置されると共に、該熱交換器の下方には燃焼ガスを排出する排気フードと、該排気フードと連通された排気ダクトとが配設され、前記熱交換器の上方には前記ガスバーナの燃焼排ガスを前記排気フードおよび排気ダクトを介して強制的に吸引排出する排気ファンを備え、前記排気ダクトには前記燃焼室の周りを通って排出される燃焼排ガスに空気を導入するエア導入孔が設けられていることを特徴とする強制燃焼給湯器。
【請求項２】
前記排気フードがドレンパンを兼ね備えると共に、該ドレンパンに貯留されたドレンが前記燃焼排ガスにより再蒸発して前記燃焼排ガスと共に排出されること特徴とする請求項１に記載の強制燃焼給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強制燃焼給湯器に関し、更に詳しくは、燃焼用空気をガスバーナへ強制的に供給して燃焼を行い、給水管を流れる水を熱交換器で加熱して出湯管より出湯させる強制燃焼給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の強制燃焼給湯器としては、給水管及び出湯管が配設される熱交換器と、この熱交換器を加熱するガスバーナと、ガスバーナに燃焼用空気を供給する送風ファンとを備え、ガスバーナの燃焼により給水管を流れる水を熱交換器で加熱して出湯管より出湯させるものが一般的に知られている。
【０００３】
そしてこの種の給湯器における熱交換器やガスバーナ等の配置状態としては、器体（ケーシング）内に熱交換器を配置し、その下方にガスバーナを設け、更にその下方に送風ファンを設け、該送風ファンにより燃焼用空気をガスバーナに向けて強制的に押し込み圧送（加圧状態で）するものであり、そのガスバーナの燃焼ガスにより熱交換器を加熱した後の燃焼廃ガスはケーシング上部に設けられる排気フードを介して外へ排出されるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成された強制燃焼給湯器によれば、強制送風ファンにより燃焼空気がガスバーナに向けて押し込み圧送され、そのガスバーナの燃焼ガスは上方に流れて熱交換器を加熱した後、その燃焼廃ガスが更に上向きに流れて排出される、いわゆる「押し込み燃焼型」のものであるため、万一熱交換器にフィン詰まり等により穴があいた場合には、その穴より熱風が噴出し、器体（ケーシング）が異常に加熱され、火災の危険性がある。
【０００５】
また、ガスバーナの燃焼ガスに含まれる燃焼生成物若しくはドレン、或いは燃焼ガスが熱交換器に接触することにより発生する燃焼生成物若しくはドレンの落下によりそのガスバーナの炎孔が目詰まりし、不完全燃焼を起こす可能性もある。更に器具の構成上扉内設置型、扉内後方排気延長型、或いは強制排気式（ＦＥ式）、強制給排気式（ＦＦ式）等の排気バリエーション毎に燃焼仕様が異なり、各種給湯器の製造コストが高くなっているとの問題点もあった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、いわゆる燃焼用空気がガスバーナに向けて負圧状態で吸引され、燃焼廃ガスも下向きに流れる、いわゆる「引張り・下向き燃焼型」の強制燃焼給湯器を提供することにある。これにより熱交換器の穴あきトラブルによる火災の危険性を回避して安全運転を達成し、またドレンを有効処理することで燃焼効率の向上を図るとともに、バーナ炎孔の詰まりをなくして、さらには各種の排気バリエーションのガス給湯器への同一燃焼仕様での対応により製造効率の向上にも寄与できるようにするものである。
【０００７】
この課題を解決するために、本発明の強制燃焼給湯器は、請求項１に記載のように、給水管と出湯管とが配設される熱交換器が燃焼室に設けられ、該熱交換器を加熱するためのガスバーナが該熱交換器の上方に配置されると共に、該熱交換器の下方には燃焼ガスを排出する排気フードと、該排気フードと連通された排気ダクトとが配設され、前記熱交換器の上方には前記ガスバーナの燃焼排ガスを前記排気フードおよび排気ダクトを介して強制的に吸引排出する排気ファンを備え、前記排気ダクトには前記燃焼室の周りを通って排出される燃焼排ガスに空気を導入するエア導入孔が設けられていることを要旨とするものである。
【０００８】
このように構成された強制燃焼給湯器によれば、給水管を流れる水が熱交換器を通るときガスバーナにより加熱されて出湯管より吐出されるが、そのガスバーナの燃焼廃ガスは熱交換器の下方に配置される排気フードを介して排気ファンにより強制的に吸引排出される。このために熱交換器の穴あきトラブルによる器体（ケーシング）の過熱・火災の危険が回避され、またバーナ炎孔の燃焼生成物による詰まりも生じることなく、またドレンが発生する温度まで排気温を下げられるので熱効率が大幅に向上する。
【００１０】
更に請求項２に記載のように、前記排気フードがドレンパンを兼ね備えると共に、該ドレンパンに貯留されたドレンが前記燃焼排ガスにより再蒸発して前記燃焼排ガスと共に排出されるようにすれば、排気フード上に落下するドレンが燃焼廃ガス熱の熱によって蒸発し、ドレンの残存量が少なくなり、特別にドレンパイプの設置は不要となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の強制燃焼給湯器が適用されるガス給湯器の概略構成を示した図、図２はその図１に示される排気ファンの部分の平断面を示した図、図３はその排気ファンの部分の側断面を示した図である。
【００１２】
図示されるように、このガス給湯器１０は、器具本体１２内の下方位置に給水管１４と出湯管１６とが配設される熱交換器１８が燃焼室２０内に装着された状態で設けられている。そして熱交換器１８の上方部位にはその熱交換器１８を加熱するガスバーナ２２がそのバーナ炎孔側を下向きにして取付板２４を介して設けられている。
【００１３】
そして、このガスバーナ２２にはバーナカバー２６が被着されるが、このバーナカバー２６には燃焼用空気をガスバーナ２２に向けて取り込むための空気導入孔２８が多数設けられ、またこれに対応して前記器具本体１２には外気を燃焼用空気として取り込むための給気口（ルーバ）３０が設けられている。
【００１４】
一方、前記熱交換器１８を支持する燃焼室２０の下端には前記ガスバーナ２２の燃焼ガスにより熱交換器１８を加熱した後の燃焼廃ガスを排出する排気フード３２が設けられる。この排気フード３２は下向き椀状の形態をなし、その上側壁部に排気管３４の一端が継がれると共に、該排気管３４の他端は前記ガスバーナ２２の上部に配管される排気ファン３６の吸気側に連繋されている。そして、この排気管３４には燃焼ガスの白煙対策・ダクト冷却用のエアを導入するためのエア導入孔３７が設けられている。尚、この排気フード３２は燃焼廃ガス中のドレン（燃焼生成物）の受け皿としてのドレンパンを兼ね備えている。
【００１５】
前記排気ファン３６は、前記バーナカバー２６上のファン取付台３８にボルト止めにより取付けられており、その排気ファン３６の吹き出し口４２は燃焼室２０のフロントカバーに開設される排気口４４に排気を分散させる邪魔板４６を介して設けられている。尚、この排気ファン３６にはＤＣモータ４８が連繋されている。
【００１６】
尚、前記給水管１４には水流センサ・水ガバナ類５０が設けられ、また前記ガスバーナ２６のガス管５２には主電磁弁５４及びガス比例弁５６が設けられている。また、給水管１４に設けられる水流センサや前記ガスバーナ２６のガス管５２に設けられる主電磁弁５４及びガス比例弁５６、並びに前記排気ファン３６のＤＣモータ４８等はこのガス給湯器１０の燃焼を制御するバーナコントローラー５８に電気的に接続されている。
【００１７】
しかして、このように構成されたガス給湯器１０では、図示しない給湯栓を開くことにより給水管１４に水が流れると水流センサからの検知信号によりバーナコントローラ５８の制御動作により、排気ファン３６がＤＣモータ４８の駆動により回転し始める。それと同時にガスバーナ２２の主電磁弁５４及びガス比例弁５６が開いてガスバーナ２２にガスが供給され、図示しないイグナイターによりバーナの点火が行われる。
【００１８】
点火動作が終了すると、比例制御が開始され、図示しない出湯温サーミスタで検出される湯温と設定温度との差があると、バーナコントローラ５８でそれを判断しガス比例弁５６へ信号を送り、ガス量を連続的に変化させて熱交換器１８の出口温度を一定に保つ。またガス比例弁５６によるガス量の変化に応じてバーナコントローラ５８から前記排気ファン３６のＤＣモータ４８に信号が送られ、排気ファン３６の回転数も変えられ、常にガス量と排気量、これは前記ガスバーナへ供給される燃焼用排気空気の供給量に相当するものであるが、との関係が一定に保たれるように制御される。
【００１９】
このような燃焼制御において、ガスバーナ２２の燃焼ガスは前記排気ファン３６の排気動作に伴い、その燃焼室が負圧となるために下向きに流れ、熱交換器１８の各熱交フィン間を貫流した後排気フード３２の排気管３４に吸引されて排気ファン３６の吸気側に導かれ、排気ファン３６の吹き出し口４２より排出され、器具本体１２に設けられる排気口４４より器具の外へ排気される。
【００２０】
そして、この排気ファン３６の排気動作によってガスバーナ２２の燃焼室が負圧状態となることにより器具本体１２に設けられる吸気口３０より外気が器具本体１２内に吸引され、その空気はガスバーナ２２のバーナカバー２６に設けられる空気導入孔２８、２８・・・よりガスバーナ２２へ導入され、燃焼用空気として燃焼に供される。
【００２１】
そして、これの繰り返しによりガスバーナ２２は空気導入孔２８、２８・・・より導入される燃焼用空気により燃焼を継続し、その燃焼ガスにより熱交換器１８を流れる水が所定の出湯温度に加熱制御され出湯される。また、その燃焼廃ガスは、熱交換器１８の下に設けられる排気フード３２を介して排気ファン３６の吸気動作により吸引されて器外へ排出され、そのときに排気管３４に設けられるエア導入孔３７より導入される空気によって希釈されて排出されるものである。
【００２２】
このようにこのガス給湯器１０によれば、ガスバーナ２２の燃焼廃ガスは熱交換器１８を通ってその下に設けられる排気フード３２より吸引され器具外へ排出されるものであるから、熱交換器１８を支持する燃焼室２０が経時的変化で穴があいたとしても高温廃ガス、或いは炎があふれることがなく器具本体１２が異常に過熱されることはない。
【００２３】
そして、その熱交換器で発生するドレンは排気フード３２上に落下し、ガスバーナ２２のバーナの炎孔が従来のようにそのドレンの落下により目詰まりを起こすこともなく、健全な燃焼状態が維持される。そのために熱効率は格段に向上し、実地テストではこの実施例のガス給湯器において９５％の高効率が得られている。
【００２４】
さらに排気フード３２上に落下した燃焼廃ガス中のドレンはガスバーナ２２の燃焼によって連続的に送られてくる燃焼廃ガスにより暖められて再蒸発する。燃焼廃ガスはドレンの気化熱により温度が下がり、低い排気温となる。
【００２５】
また、排気ファン３６により排出される燃焼廃ガスは排気管３４を流れる間にエア導入孔３７より導入される空気によって希釈され、かつ温度を下げた状態で器具外へ排出されるものであるから、燃焼廃ガスの白煙対策が不要となり、また排気ファン３６の駆動モータ４８の温度上昇も防止される。
【００２６】
図４〜６は、本発明が適用される各種の排気バリエーションを示したものである。図４に示したガス給湯器は扉内設置型のもので、器具本体の前面に設けられる扉６０に燃焼廃ガスの排気口６２が設けられ、前述の排気ファン３６はその扉６０の排気口６２に吹き出し口４２が向くように据付されているものである。
【００２７】
また図５に示したガス給湯器は後方排気延長型のもので、器具本体の前面扉には排気口は設けられず、排気ファン３６の吹き出し口４２が背面側（後方側）を向くようにこの排気ファン３６が器具本体内に据付されているものである。
【００２８】
さらに図６に示したガス給湯器は、強制排気式（ＦＥ式）のもので、排気ファン３６は、その排気側４２が上向きになるように器具本体内に据付けられ、その排気ガスが排気管６４より屋外へ排出されるようにしたものである。
【００２９】
このように各種の排気バリエーションを示したが、同じ排気ファン３６をその向きを変えるだけで扉内設置型、後方排気延長型、或いは強制排気式（ＦＥ式）に同一燃焼仕様で適用できるものである。また図示しなかったが、強制給排気式（ＦＦ式）のガス給湯器にも構造簡単に適用できることは言うまでもない。
【００３０】
本発明は上記した実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の改変が可能である。例えば、上記実施例ではガス瞬間湯沸器のような給湯器について説明したが、これを風呂釜給湯器等の各種の給湯器に適用できることは勿論である。また必ずしも燃焼制御フィードバック（ＦＢ）制御方式の給湯器に限らず、フィードフォワード（ＦＦ）制御方式のものにも当然に適用されるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の強制燃焼給湯器は、熱交換器の上方にガスバーナを設置し、そのガスバーナの燃焼ガスにより熱交換器を加熱した後の燃焼廃ガスをその熱交換器の下方に設けられる排気フード及び排気ダクトを介して排気ファンにより強制的に吸引排気し、ガスバーナ燃焼用の空気はその排気ファンにより燃焼室が負圧になることを利用して外部から燃焼室へ吸引されガスバーナの燃焼に供されるようにしたものである。
【００３２】
したがってこの強制燃焼給湯器によれば、燃焼生成物がガスバーナの炎孔に詰まって不完全燃焼を起こしたり、熱交換器のフィン詰まりにより熱交換率を低下させたりというようなことはなく、燃焼効率を大幅に向上させることが出来る。
【００３４】
さらに請求項２に記載の発明のように、熱交換器の下側に設けられる燃焼廃ガス用の排気フードをドレンパンとして兼用することにより、そこに貯まる燃焼廃ガス中のドレンが燃焼廃ガスの熱によって蒸発させられ、排気温が低い状態で排出されるため燃焼廃ガスの白煙対策も不要となり、その経済的効果は大きく、産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る強制燃焼給湯器の概略構成図である
【図２】  図１に示した給湯器の排気ファンの部分を示す平面断面図である。
【図３】  同じく図１に示した給湯器の排気ファンの部分を示す側面断面図である。
【図４】  この強制燃焼給湯器の排気バリエーションとして扉内設置型給湯器のものを示した図である。
【図５】  この強制燃焼給湯器の排気バリエーションとして後方排気延長型給湯器のものを示した図である。
【図６】  この強制燃焼給湯器の排気バリエーションとして強制排気式（ＦＦ式）給湯器のものを示した図である。
【符号の説明】
１０  ガス給湯器
１４  給水管
１６  出湯管
１８  熱交換器
２０  燃焼室
２２  ガスバーナ
３２  排気フード
３４  排気管（排気ダクト）
３６  排気ファン
５８  バーナコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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