(57)【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、
前記排気回収箱内の燃焼排ガスを外部に排出する筒状体が、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、
前記バーナが炎の生成方向が下向きに構成されて、前記バーナの下方に前記熱交換器が配置され、前記熱交換器の下方に前記排気回収箱が配置されて、
前記筒状体からの燃焼排ガスを排出する排気路が設けられて、その排気路に、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燃焼装置。
【請求項２】
前記筒状体が、前記排気回収箱の前記筒状体の長手方向に沿う幅の半分よりも大きく前記排気回収箱の内部に突出されている請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記筒状体が、複数設けられて、その複数の筒状体が、平行または略平行する姿勢で、燃焼排ガスの前記流入方向と交差する方向に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】
前記排気回収箱および前記筒状体の少なくとも一方に、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１〜３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ったのであるが、従来の燃焼装置では、排気回収箱内の燃焼排ガスを装置外部に排出するための筒状体が、その入口部を排気回収箱の壁面に開口する状態で連通接続され、その筒状体から燃焼排ガスを装置外部へ直接排出するように構成されたり、あるいは、その筒状体を燃焼排ガスに対して吸音作用する排気路に連通接続して、その排気路を介して装置外部へ排出するように構成されており、排気回収箱と筒状体との間においては、特に燃焼排ガスに対する吸音につき何の方策も施されていなかったのが実情である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、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、あまり大きな吸音装置などを設けることができず、全体をコンパクトにすると吸音効果が十分ではなく、十分な吸音効果を得ようとすると全体が大型化するという問題がある。
それにもかかわらず、従来の燃焼装置では、排気回収箱と筒状体との間においては、特に燃焼排ガスに対する吸音につき何の方策も施されていなかったので、この点に改良の余地があった。
【０００４】
本発明は、従来、吸音作用について寄与していなかった排気回収箱と筒状体とに着目したもので、排気回収箱と筒状体との間においても燃焼排ガスに対する吸音作用を可能にし、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、前記排気回収箱内の燃焼排ガスを外部に排出する筒状体が、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、前記バーナが炎の生成方向が下向きに構成されて、前記バーナの下方に前記熱交換器が配置され、前記熱交換器の下方に前記排気回収箱が配置されて、前記筒状体からの燃焼排ガスを排出する排気路が設けられて、その排気路に、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。
【０００６】
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る。
また、筒状体内においても、内部反射によって吸音作用が期待できるのであるが、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、内部反射による吸音作用も向上する。
更に、燃焼排ガスが、排気回収箱から筒状体へ流入する際、燃焼排ガスの通流面積が絞られる。これは消音器などに用いられる通路の拡大・収縮の原理を利用したもので、排気回収箱に入った音の一部は、筒状体に入射されずに反射され、それによっても音のエネルギが減衰される。
その結果、従来、吸音作用について寄与していなかった排気回収箱と筒状体との間において、燃焼排ガスに対する効果的な吸音作用を期待することができ、装置全体を殊更大型化することなく、装置の低騒音化を図ることができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、前記バーナが炎の生成方向が下向きに構成されて、前記バーナの下方に前記熱交換器が配置され、前記熱交換器の下方に前記排気回収箱が配置されて、前記筒状体からの燃焼排ガスを排出する排気路が設けられて、その排気路に、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。
つまり、バーナの炎が下向きに生成されて、そのバーナの下方に熱交換器が、更に、その熱交換器の下方に排気回収箱が位置することになるため、熱交換器から落下する凝縮水、すなわちドレンの回収が容易となる。
そして、筒状体からの燃焼排ガスを排出する排気路が設けられて、その排気路にも吸音部材が設けられているので、排気路における吸音も可能となり、装置全体として効果的な吸音作用を期待でき、燃焼装置の大幅な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、前記筒状体が、前記排気回収箱の前記筒状体の長手方向に沿う幅の半分よりも大きく前記排気回収箱の内部に突出されている。
【０００８】
つまり、筒状体の入口部が、筒状体の長手方向に沿う方向での排気回収箱の幅の半分を超えて反対側に位置することになるため、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急速に屈曲されて流れることになり、より一層効果的な吸音作用が期待できるとともに、その分だけ筒状体が長くなるので、内部反射による吸音作用も向上し、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。
この筒状体の長さによる効果は、次の透過損失式で示されるように、筒状体が長いほど消音効果が高まり、その筒状体の長さの確保を排気回収箱の空きスペースを利用して行っているので、装置全体のサイズを変えずに有効な消音が可能となる。
【数１】
ＴＬ≒（α−０．１）Ｐ１／Ｓ
ＴＬ：透過損失（ｄＢ）
α  ：吸音材料の吸音率
Ｐ  ：ダクト（筒状体）の周長（ｍ）
１  ：ダクト（筒状体）の長さ（ｍ）
Ｓ  ：ダクト（筒状体）の断面積（ｍ2）
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、前記筒状体が、複数設けられて、その複数の筒状体が、平行または略平行する姿勢で、燃焼排ガスの前記流入方向と交差する方向に並べて設けられている。
【００１０】
つまり、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、前記排気回収箱および前記筒状体の少なくとも一方に、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。
【００１２】
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や、筒状体内部での反射による吸音作用、あるいは、燃焼排ガスの分流による吸音作用に加えて、排気回収箱および筒状体の少なくとも一方、あるいは、両方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】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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に導入してケーシングＣの外部に排出するための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、かつ、燃焼排ガスの流入方向と直交する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の入口部８ａは、排気回収箱６の横幅、つまり、筒状体８の長手方向に沿う側の排気回収箱６の幅の半分よりも大きく排気回収箱６の内部に突出するように、例えば、排気回収箱６の横幅Ｌに対して３／４程度突出するように設けられている。
【００１８】
したがって、熱交換器４から排気回収箱６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ると同時に、３つの流れに分流されて流れることになり、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。
【００１９】
前記吸音部７は、その内面に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を貼り付けた構成とされ、ケーシングＣの後壁の内面に沿って上下方向の略全長にわたって配設されている。
そして、その吸音部７の下端よりも若干上方に位置する箇所に３本の筒状体８がそれぞれ各別に連通接続され、かつ、吸音部７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本の排気筒９が連通接続されてケーシングＣの前面側に延出され、その延出端部に設けられた排気トップ９ａ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。
つまり、吸音部７と排気筒９とによって、筒状体８からの燃焼排ガスをケーシングＣの外部に排出するための排気路が形成されている。
【００２０】
このように、排気路を形成する吸音部７をケーシングＣの後壁の内面に沿って上下方向の略全長にわたって配設することにより、吸音部７の長さを長くして効果的な吸音を可能にしながら、しかも、ケーシングＣ内に要領良く収納することができる。
更に、吸音部７に接続された排気筒９の内面にも、グラスウールＧが貼り付けられているので、この排気筒９内においても吸音される。
【００２１】
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１０として構成され、そこで回収されたドレンは、中和器１２によって、中和処理された後、排水路１１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。
【００２２】
前記ファン５には、燃料ガスを供給する燃料供給路１３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１３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１４と燃料調整弁１５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１７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１８が設けられている。
【００２３】
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１９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２０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２１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２２、運転状態であることを表示する運転ランプ２３、バーナ３が燃焼中であることを表示する燃焼ランプ２４、給湯用の目標温度を設定する温度設定スイッチ２５、その目標温度などを表示する表示部２６などが設けられている。
【００２４】
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２５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２２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１９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１４および燃料調整弁１５を開弁させて、イグナイタ１７によりバーナ３への点火動作を行い、フレームロッド１８によってバーナ３への着火を確認する。
【００２５】
その後、給水温サーミスタ２０、給湯温サーミスタ２１、通水量センサ１９からの検出情報と、温度設定スイッチ２５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１５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２１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１５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。
【００２６】
〔別実施形態〕
【００２９】
（１）これまでの実施形態では、排気回収箱６に対して３本の円筒形の筒状体８を設けた例を示したが、排気回収箱６に設ける筒状体８の数は３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４本以上にしたり、２本以下にすることもでき、また、円筒形以外の筒状、例えば、矩形の筒状に構成することもできる。その筒状体８の向きについても、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交差すればよく、燃焼排ガスの流入方向に対して必ずしも直交する状態で交差させる必要はない。
更に、筒状体８の入口部８ａを排気回収箱６の横幅Ｌに対して３／４程度内部に突出させた例を示したが、その突出量については、燃焼排ガスの量などに応じて変更することができ、排気回収箱６の横幅Ｌに対して１／２以下にすることもできる。
【００３０】
（２）先の実施形態では、吸音部材の一例としてグラスウールを示したが、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としては、燃焼排ガスの通流路中に複数の折曲通路を介在させて、その折曲通路における燃焼排ガスの流動方向の変更によって吸音するように構成し、それを吸音部７として実施することもでき、更に、複数の折曲通路と吸音部材との併用によって吸音部７を構成することもできる。
その吸音部７の配置についても、先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。
【００３１】
（３）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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  給湯装置の全体概略構成図
【図２】  給湯装置の分解斜視図
【図３】  給湯装置の縦断側面図
【符号の説明】
３          バーナ
４          熱交換器
６          排気回収箱
７，９      排気路
８          筒状体
８ａ        筒状体の入口部
Ｃ          ケーシング
Ｇ          吸音部材
Ｌ          排気回収箱の幅
【図１】
0004090152.tif 000002
【図２】
0004090152.tif 000003
【図３】
0004090152.tif 000004