JP2019020037A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】爆発着火を生じさせることなく速やかに再点火することが可能な給湯器を提供する。【解決手段】複数のバーナーに燃料ガスを分配するガスマニホールドには、各バーナーに燃料ガスを噴出する複数のガスノズルと、それらガスノズルに燃料ガスを分配するガス分配通路とが形成されている。このガス分配通路の途中に分配遅延部を設けて、分配遅延部よりも下流側にはガス供給通路からの燃料ガスが遅れて分配されるようにし、点火の際には、分配遅延部よりも上流側のガスノズルに対応するバーナーに点火して燃焼を開始し、その後、分配遅延部よりも下流側のガスノズルに対応するバーナーから流出する燃料ガスに火移りさせる。こうすれば、たとえ点火に失敗しても、分配遅延部よりも下流側のガスノズルに対応するバーナーからは未だ燃料ガスが流出していないので、再点火する際に爆発着火の発生を回避することができる。【選択図】図７

Description

本発明は、燃焼缶内に収納したバーナーで燃料ガスを燃焼させることによって、湯を生成する給湯器に関する。

バーナーで燃料ガスを燃焼させることによって湯を生成する給湯器は広く用いられている。この給湯器は、燃焼缶と呼ばれるケースの内部に、細長形状の複数のバーナーを一方向に隣接させた状態で収納し、その上方に熱交換器を配設すると共に、熱交換器の上方に排気口を形成した構造となっている。また、燃焼缶の下部には、バーナーでの燃焼に必要な燃焼用空気を供給する燃焼ファンが取り付けられており、燃焼缶の側部には、複数のバーナーに燃料ガスを供給するガスマニホールドが取り付けられている。そして、燃焼ファンで燃焼用空気を供給しながら、ガスマニホールドから燃料ガスを供給してバーナーで燃料ガスを燃焼させると、燃焼によって生じた高温の燃焼ガスが熱交換器を通って排気口から排出される。この時、熱交換器の内部を流れる水と高温の燃焼ガスとが熱交換することによって湯が生成されるようになっている。

また、給湯器には、バーナーに点火するための点火プラグが搭載されている。給湯を開始する際には、点火プラグから火花を飛ばしながら、ガスマニホールドからバーナーに燃料ガスの供給を開始する。すると、先ず始めに点火プラグの近くのバーナーが着火し、その炎が隣接するバーナーに伝わり、その炎が更に隣接するバーナーに伝わるといったように、次々と炎が伝わっていくことによって全てのバーナーで燃焼が開始される。そして、バーナーで燃料ガスが燃焼することによって生じた高温の燃焼ガスが熱交換器で水と熱交換することによって湯が生成される。

このような給湯器の構造から、何らかの理由（例えば、点火プラグから適切に火花が飛ばない等）でバーナーへの点火に失敗すると全てのバーナーから流出した燃料ガスが燃焼缶の内部に滞留してしまう。このため、再び点火プラグから火花を飛ばしたときに、滞留していた燃料ガスが爆発的に着火する現象（いわゆる爆発着火）が発生する。そこで、バーナーに点火したにも拘わらずバーナーでの着火が検知されなかった場合には、再び点火プラグから火花を飛ばす前に、燃焼ファンを用いて燃焼缶内に滞留した燃料ガスをパージすることで、爆発着火を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平７−２１７８７６号公報

しかし、提案されている技術では、滞留した燃料ガスのパージが完了するまで点火を待たなければならないので、再点火するまでに時間が掛かってしまうという問題があった。

この発明は、従来技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、点火に失敗した場合でも、爆発着火を生じさせることなく、速やかに再点火することが可能な給湯器の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の給湯器は次の構成を採用した。すなわち、
細長形状に形成された複数のバーナーと、該複数のバーナーが一方向に配列された状態で収容する燃焼缶と、該燃焼缶の側方に搭載されて、前記複数のバーナーの各々に対して燃料ガスを供給するガスノズルが複数設けられたガスマニホールドと、前記複数のバーナーに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記バーナーから流出した前記燃料ガスに点火する点火プラグと、前記複数のバーナーで前記燃料ガスが燃焼することによって生じた燃焼ガスを排出する排気口と、前記複数のバーナーで生じた前記燃焼ガスが前記排気口に向かう経路上に設けられて、前記燃焼ガスと水とを熱交換させることによって湯を生成する熱交換器とを備える給湯器において、
前記複数のバーナーには、
前記点火プラグによって点火される被点火バーナーと、
隣接する前記バーナーの炎が火移りすることによって着火する火移着火バーナーと
が設けられており、
前記マニホールドは、
前記複数のバーナーが配列された方向に延設されて、前記複数のガスノズルが列状に設けられ、該複数のガスノズルに前記燃料ガスを分配するガス分配通路と、
前記ガス分配通路に接続されて、該ガス分配通路に前記燃料ガスを供給するガス供給通路と
を備えており、
前記列状に形成された複数のガスノズルには、
前記被点火バーナーに前記燃料ガスを供給するガスノズルを含んだ所定の複数個の前記ガスノズルによって形成された点火位置ノズル列と、
前記複数のガスノズルから前記点火位置ノズル列を除いた残余の前記ガスノズルによって形成された残余ノズル列と
が設けられており、
前記ガスマニホールドの前記ガス分配通路は、前記点火位置ノズル列が形成されている部分で前記ガス供給通路が接続されており、
前記点火位置ノズル列が形成されている部分の前記ガス分配通路と、前記残余ノズル列が形成されている部分の前記ガス分配通路との間には、前記ガス供給通路から供給された前記燃料ガスの分配を遅らせる分配遅延部が形成されている
ことを特徴とする。

かかる本発明の給湯器においては、ガスマニホールドに供給された燃料ガスは、ガスマニホールド内に形成されたガス供給通路からガス分配通路を通って複数のガスノズルに分配された後、ガスノズルから対応するバーナーに向けて噴出するようになっている。そして、ガス分配通路の途中には分配遅延部が設けられており、分配遅延部よりも下流側にはガス供給通路からの燃料ガスが、遅れて分配されるようになっている。更に、点火プラグは、分配遅延部よりも上流側のガスノズルに対応するバーナーに点火するようになっている。

こうすれば、給湯器の点火時には、分配遅延部よりも上流側のガスノズルに対応するバーナーに点火プラグで点火することによって燃焼が開始され、その後、分配遅延部よりも下流側のガスノズルに対応するバーナーから流出する燃料ガスに火移りすることによって、これらのバーナーでも燃焼が開始されるようになる。このため、何らかの理由で点火に失敗しても、分配遅延部よりも下流側のガスノズルに対応するバーナーからは未だ燃料ガスが流出していないので、燃焼缶の内部に大量の燃料ガスが滞留することがない。その結果、点火プラグで再点火したときに、燃焼缶の内部に滞留した大量の燃料ガスが一気に着火して、爆発着火が発生することを回避することが可能となる。また、点火プラグで再点火するまえに、燃焼缶の内部の燃料ガスをパージする必要が無いので迅速に再点火することができる。加えて、ガスマニホールドの内部のガス分配通路に分配遅延部を設けるだけなので、給湯器の構造が複雑になってしまうことも無い。

また、上述した本発明の給湯器においては、ガス分配通路の内壁の一部を突設させることによって、分配遅延部を設けることとしても良い。

ガス分配通路の内壁の一部を突設させれば、突設させた部分より下流側に燃料ガスが供給されることを遅らせることができる。このため、こうすることによって、単純な構造で分配遅延部を設けることができる。

また、上述した本発明の給湯器においては、ガス分配通路に燃料ガスを供給するガス供給通路の壁面を、ガス分配通路内に突設させることによって分配遅延部を設けることとしても良い。

ガス供給通路がガス分配通路に接続される部分では、ガス供給通路から流入する燃料ガスがガス分配通路内で速やかに分配されるように、ガス供給通路の壁面とガス分配通路の壁面とを、滑らかに曲線で接続することが通常である。従って、これとは逆に、ガス供給通路の壁面をガス分配通路内に突設させれば、ガス供給通路からの燃料ガスがガス分配通路内で分配されることが遅延することとなり、その結果、単純な構造で分配遅延部を設けることができる。

また、上述した本発明の給湯器において、分配遅延部は、分配遅延部の下流に存在するガスノズルのノズル穴の合計面積よりも小さくならない範囲で、ガス分配通路の通路面積を狭くすることによって、燃料ガスの分配を遅らせるようにしても良い。

分配遅延部でガス分配通路の通路面積を狭くしておけば、分配遅延部よりも下流のガスノズルへの燃料ガスの分配を遅延させることができる。更に、分配遅延部でガス分配通路が狭くなった部分の通路面積を、分配遅延部よりも下流に存在するガスノズルのノズル穴の合計面積よりも大きくしておけば、これらのガスノズルへの燃料ガスの流量が減少することがない。その結果、これらのガスノズルから燃料ガスが供給されるバーナーで、火力の低下や燃焼状態の悪化が生じる虞を回避することが可能となる。

また、上述した本発明の給湯器においては、分配遅延部よりも上流側のガスノズルから燃料ガスが供給されるバーナーの中の少なくとも１つに対しては、バーナーの炎を検知する炎検知器を設けることとしても良い。

上述した本発明の給湯器の点火時には、分配遅延部よりも上流側のガスノズルに対応するバーナーで燃焼を開始した後、その炎を、分配遅延部よりも下流側のガスノズルに対応するバーナーに火移りさせるようになっている。従って、分配遅延部よりも上流側のガスノズルから燃料ガスが供給されるバーナーの中の少なくとも１つに対して炎検知器を設けておけば、何らかの理由で点火に失敗した場合でも、そのことを確実に検知することが可能となる。

本実施例の給湯器１の大まかな構造を示した説明図である。 本実施例の給湯器１に搭載されたガスマニホールド１０およびバーナー３の大まかな構造を示した説明図である。 ガスマニホールド１０に形成されたガスノズル１４の形状を示す説明図である。 一般的な給湯器９１では点火時に爆発着火が発生することがある理由についての説明図である。 本実施例のガスマニホールド１０の内部形状についての説明図である。 本実施例のガスマニホールド１０の内部での燃料ガスの流れについての説明図である。 本実施例の給湯器１で燃焼を開始する様子を示した説明図である。 本実施例の給湯器１では爆発着火の発生を回避することが可能な理由についての説明図である。 第1変形例のガスマニホールド１０の内部形状についての説明図である。 第２変形例のガスマニホールド１０の内部形状についての説明図である。 第３変形例のガスマニホールド１０の内部形状についての説明図である。 第４変形例のガスマニホールド１０の内部形状についての説明図である。

図１は、本実施例の給湯器１の大まかな構造を示した説明図である。図示されるように給湯器１は、大きな矩形形状の燃焼缶２の内部に、熱交換器５や後述する複数のバーナー３が収納されると共に、燃焼缶２の側方には、ガスマニホールド１０や点火プラグ７や炎検知器８が取り付けられ、更に、燃焼缶２の下方には、燃焼ファン４が取り付けられた構造となっている。図示しないガス配管からガスマニホールド１０に燃料ガスを供給すると、燃料ガスはガスマニホールド１０の内部を通って複数のバーナー３に分配される。また、燃焼ファン４を回転させると、燃料ガスの燃焼に必要な燃焼用空気が燃焼缶２の内部に供給される。更に、点火プラグ７から火花を飛ばすことによって、燃料ガスに点火することができ、燃料ガスが着火して発生した炎は、炎検知器８によって検出することができる。従って、点火プラグ７からの火花を飛ばしたにも拘わらず炎検知器８で炎が検出できなかった場合は、何らかの理由で点火に失敗したものと考えられるので、再び点火プラグ７から火花を飛ばすことによって再点火する。

こうして燃料ガスを燃焼させることによって生じた高温の燃焼ガスは、熱交換器５を通過した後、燃焼缶２の上部に設けられた排気口６から外部に排出される。熱交換器５は、蛇行させた金属パイプの外側に複数枚の金属フィンが取り付けられた構造となっており、金属パイプの内部を水が流れるようになっている。高温の燃焼ガスは、複数枚の金属フィンの間を通過し、この際に、金属パイプ内を流れる水と熱交換して、湯が生成されるようになっている。

図２は、燃焼缶２の内部に収納された複数のバーナー３の形状と、ガスマニホールド１０の内部の構造を示した説明図である。１つ１つのバーナー３は扁平な細長形状に形成されており、主に２枚の板金部材を向かい合わせに組み合わせることによって形成されている。バーナー３の一端側には、２枚の板金部材が向かい合わせになって開口部３ａが形成されており、バーナー３の上端側には、板金部材が向かい合わせになった隙間に別部材が嵌め込まれることによって複数の炎口３ｂが形成されている。そして、複数の炎口３ｂが形成された上端側と、一端側の開口部３ａとの間には、板金部材が向かい合わされて混合通路３ｃが形成されている。燃焼缶２の内部には、このような複数のバーナー３が一方向に配列された状態で収納されている。尚、図２では、図示の都合上から、一部のバーナー３（図面上で右側に表示された６つのバーナー３）については、配列する前の状態で表示されている。

ガスマニホールド１０は、アルミダイカスト製のマニホールド本体１１に、板金製のマニホールドカバー１２を、複数本の取付ネジ１３によってネジ止めした構造となっている。マニホールド本体１１には、複数のバーナー３が配列された方向（図２では水平方向）にガス分配通路１０ａが延設されており、そのガス分配通路１０ａに下方からガス供給通路１０ｂが接続されることによって、略Ｔ字形状の通路を形成している。燃料ガスは、図示しないガス配管からガス供給通路１０ｂの下方に供給され、供給された燃料ガスは、ガス供給通路１０ｂを上昇してガス分配通路１０ａに達した後、左右に分かれてガス分配通路１０ａ内を流れていく。また、ガス分配通路１０ａには、複数のガスノズル１４が設けられている。

図３は、ガスマニホールド１０のマニホールド本体１１をバーナー３の側から見ることによって、マニホールド本体１１に突設されたガスノズル１４の形状を示した説明図である。図３（ａ）に示されるように、マニホールド本体１１のバーナー３側には、複数のガスノズル１４が列状に突設されている。これらのガスノズル１４は、一方向に配列されているバーナー３の個数と同じ個数が、バーナー３同士の間隔と同じ間隔で形成されており、それぞれのガスノズル１４が形成されている位置は、対応するバーナー３の開口部３ａが開口する位置となっている。

図３（ｂ）には、一部のガスノズル１４を拡大して表示することによって、ガスノズル１４の詳細な形状が示されている。図示されるように、ガスノズル１４は、大まかには円錐形の頂部を平坦にした形状となっており、平坦な頂部の中央には、ガス分配通路１０ａまで貫通するノズル穴１４ａが穿設されている。このため、ガス分配通路１０ａに流入した燃料ガスは、ガスノズル１４のノズル穴１４ａから、バーナー３の開口部３ａに向かって噴き出されることになる。図３（ｂ）中に示した破線の矢印は、ガスノズル１４のノズル穴１４ａから燃料ガスが噴き出される様子を表している。また、この時、ガスノズル１４の周囲に存在する空気も、燃料ガスの流れに巻き込まれるようにして、バーナー３の開口部３ａに向かって流れていく。図３（ｂ）中に示した実線の矢印は、このような空気の流れを表している。バーナー３の開口部３ａには、こうしてガスノズル１４から噴き出した燃料ガスおよび空気が流入する。

そして、図２を用いて前述したように、バーナー３の開口部３ａは混合通路３ｃに繋がっており、開口部３ａから流入した燃料ガスおよび空気は混合通路３ｃを通過する際に混合して、バーナー３の上端に形成された複数の炎口３ｂから流出する。更に、バーナー３の上方には点火プラグ７が設けられているので（図２参照）、点火プラグ７から火花を飛ばすことによって、複数のバーナー３の中の一部のバーナー３に点火することができる。そして、一部のバーナー３を点火することができれば、そのバーナー３の炎が次々と隣のバーナー３に火移りすることによって、全てのバーナー３で燃焼が開始される。尚、以上の説明から明らかなように、複数のバーナー３の中には、点火プラグ７からの火花によって着火するバーナー３と、隣接するバーナー３の炎が火移りすることによって着火するバーナー３とが存在する。これらを区別する必要がある場合には、前者のバーナー３を「被点火バーナー」と呼び、後者のバーナー３を「火移着火バーナー」と呼んで区別するものとする。

また、点火プラグ７から火花を飛ばしても、何らかの理由でバーナー３に点火することができない場合も発生する。このような場合を検知するために、炎を検知する炎検知器８が設けられており、炎検知器８で炎が検知されなかった場合は、点火に失敗したものと判断して、再び点火プラグ７から火花を飛ばすことによって再点火を試みる。その結果、バーナー３に点火することができれば、そのバーナー３の炎が次々と隣のバーナー３に火移りすることによって、全てのバーナー３で燃焼を開始することができる。もっとも、特に対策をしていない給湯器では、点火プラグ７で再点火する際に、燃焼缶２内に滞留している燃料ガスが爆発的に着火する爆発着火が発生することがある。

図４は、未対策の給湯器９１では、点火時に爆発着火が発生する理由を示した説明図である。未対策の給湯器９１で点火する際には、燃焼ファン４を回転させて燃焼缶２内に燃焼用空気を供給し、更に、点火プラグ７から火花を飛ばした状態で、ガスマニホールド１０の入口に取り付けられたガス制御弁９を開くことによって、燃料ガスの供給を開始する。尚、図４（ａ）中で、点火プラグ７からの火花が飛んでいるバーナー３が被点火バーナー３ｆであり、それ以外のバーナー３が火移着火バーナー３ｓである。ガスマニホールド１０に供給された燃料ガスは、ガス供給通路１０ｂを通ってガス分配通路１０ａに流入する。図４（ａ）中で細かい斜線を付した部分は、燃料ガスが存在する領域を表している。この段階では、燃料ガスは未だバーナー３には届いていないので、点火プラグ７から火花を飛ばしても燃料ガスに着火することはないが、その間も、燃料ガスはガス分配通路１０ａ内を広がって行く。そして、ガスノズル１４からバーナー３に向かって噴出されて、その燃料ガスがバーナー３の内部で空気と混合した後、バーナー３から流出するようになる。図４（ｂ）中で粗い斜線を付した部分は、バーナー３内で空気と混合済みの燃料ガスが存在する領域を表している。従って、バーナー３から燃料ガスが流出してくるまで点火プラグ７から火花を飛ばしていれば、被点火バーナー３ｆに点火することができる。そして、被点火バーナー３ｆで燃料ガスが燃焼することによって生じる炎を、隣接する火移着火バーナー３ｓに火移りさせ、その火移着火バーナー３ｓの炎を更に隣接する火移着火バーナー３ｓに火移りさせていくことによって、全てのバーナー３で燃焼を開始することができる。

ところが、図４（ｂ）に示した段階まで火花を飛ばしていても、何らかの理由で被点火バーナー３ｆに点火することができないことがある。この場合は、再び点火を試みるために、点火プラグ７からの放電を一旦中止するが、この間も燃料ガスはガスマニホールド１０に供給されるから、ガスノズル１４からは燃料ガスが噴出され、その燃料ガスがバーナー３内で空気と混合してバーナー３から流出する。その結果、図４（ｃ）に示したように、バーナー３内で空気と混合済みの燃料ガスが燃焼缶２の内部に滞留した状態となる。そして、再び点火プラグ７から火花を飛ばした時に、燃焼缶２の内部に滞留していた混合済みの燃料ガスが一気に着火すると、いわゆる爆発着火が発生することになる（図４（ｄ）参照）。

このような爆発着火の発生を回避するためには、火花を飛ばしても点火できなかったことを検知した段階で、燃焼ファン４を回転させたまま、ガス制御弁９を閉じて燃料ガスの供給を中止することによって、燃焼缶２内に滞留した燃料ガスをパージすればよいが、これでは再点火するまでに時間が掛かってしまう。そこで、本実施例の給湯器１は、ガスマニホールド１０の形状を工夫することによって、爆発着火の発生を回避する。

図５は、本実施例のガスマニホールド１０の内部形状を示した説明図である。図２を用いて前述したように、ガスマニホールド１０は、マニホールド本体１１にマニホールドカバー１２を取り付けることによって形成されているが、図５では、ガスマニホールド１０の内部を示す目的から、マニホールドカバー１２を取り除いた状態で表示されている。図示されるように、本実施例のガスマニホールド１０には、複数のガスノズル１４が形成されたガス分配通路１０ａの途中に、ガス分配通路１０ａの通路面積を狭くするような凸部１５が形成されている。また、凸部１５が形成されている位置は、ガス分配通路１０ａにガス供給通路１０ｂが接続された箇所から、ガス分配通路１０ａを左側あるいは右側に向かって進んだ途中の位置に設定されている。図５に示した例では、ガス分配通路１０ａを左側に進んで一番奥から３つめのガスノズル１４の手前側（従って、４つめのガスノズル１４の奥側）の位置と、ガス分配通路１０ａの右側に進んで一番奥から３つめのガスノズル１４の手前側（従って、４つめのガスノズル１４の奥側）の位置とに形成されている。従って、左右の何れの凸部１５についても、ガス分配通路１０ａの一番奥から３つめのガスノズル１４の手前側に形成されていることになるが、左側の凸部１５と右側の凸部１５とは、それぞれの側の一番奥から数えて異なる数のガスノズル１４の位置に形成しても良い。

尚、このようにガス分配通路１０ａ内の２箇所に凸部１５を形成することによって、ガス分配通路１０ａに形成されている複数のガスノズル１４は、２つの凸部１５の間に存在するガスノズル１４と、凸部１５よりも奥側に存在するガスノズル１４とに区分されることになる。２つの凸部１５の間の部分は、ガス供給通路１０ｂがガス分配通路１０ａに合流する部分でもあるから、以下では、２つの凸部１５の間に存在するガスノズル１４を「合流部ガスノズル１４ｆ」と呼び、凸部１５よりも奥側に存在するガスノズル１４を「奥側ガスノズル１４ｓ」と呼んで区別することがあるものとする。

また、凸部１５によって絞られた部分のガス分配通路１０ａの通路断面積は、その凸部１５よりも奥側に存在する全てのガスノズル１４（奥側ガスノズル１４ｓ）のノズル穴１４ａの合計面積よりも大きくなるように設定しておく必要がある。例えば、図５に示した例では、左側の凸部１５よりも奥側には、３つの奥側ガスノズル１４ｓが存在している。従って、左側の凸部１５によって絞られた部分のガス分配通路１０ａの通路断面積ＳｓＬは、ノズル穴１４ａの面積をＳｎとすると、Ｓｎの３倍よりも大きな面積としておく必要がある。また、右側の凸部１５についても、この凸部１５よりも奥側には３つの奥側ガスノズル１４ｓが存在しているから、右側の凸部１５によって絞られた部分のガス分配通路１０ａの通路断面積ＳｓＲは、Ｓｎの３倍よりも大きな面積としておく必要がある。更に、これらの通路断面積ＳｓＬ，ＳｓＲは、凸部１５よりも奥側に存在する奥側ガスノズル１４ｓのノズル穴１４ａの合計面積（ここでは、Ｓｎの３倍）に対して、２倍よりは大きく、５倍よりは小さな面積に設定するのが望ましいことが経験上から分かっている。この点については、後ほど改めて説明する。

図６は、ガス分配通路１０ａに形成された凸部１５が、ガスマニホールド１０の内部での燃料ガスの流れに与える影響を示した説明図である。図中に破線の矢印で示したように、ガス供給通路１０ｂの下方のガス流入口１１ｃから流入した燃料ガスは、ガス供給通路１０ｂ内を進んでガス分配通路１０ａに合流する。この時、燃料ガスの多くは、ガス分配通路１０ａを横切ってガス分配通路１０ａの上壁面に突き当たると、そこから左右に分かれた後、壁面に沿ってガス分配通路１０ａ内を流れていく。凸部１５は、この流れを遮る位置に設けられている。このため燃料ガスは、凸部１５を迂回して流れることになり、凸部１５よりも奥側に存在する奥側ガスノズル１４ｓには、凸部１５よりも手前側に存在する合流部ガスノズル１４ｆよりも、燃料ガスの供給が遅れることになる。このように、凸部１５は、奥側ガスノズル１４ｓへの燃料ガスの分配を遅らせる機能を有していることになる。尚、本実施例の凸部１５は本発明の「分配遅延部」に該当する。

また、ガスマニホールド１０内に凸部１５を備える本実施例の給湯器１の点火動作は次のようなものとなる。図７は、本実施例の給湯器１で燃焼を開始する様子を示した説明図である。本実施例の給湯器１の場合でも、図４を用いて前述した未対策の給湯器９１と同様に、バーナー３に点火する際には、燃焼ファン４を回転させて燃焼缶２内に燃焼用空気を供給し、更に、点火プラグ７から火花を飛ばした状態で、ガスマニホールド１０の入口に取り付けられたガス制御弁９を開くことによって、燃料ガスの供給を開始する。図７（ａ）中で細かい斜線を付した部分は、燃料ガスが存在する領域を表している。

燃料ガスはガス分配通路１０ａ内を広がって行くが、本実施例のガスマニホールド１０はガス分配通路１０ａに凸部１５が設けられているので、左右の凸部１５よりも奥側の部分では燃料ガスの分配が遅延する。このため、凸部１５よりも奥側に存在するガスノズル１４（すなわち奥側ガスノズル１４ｓ）よりも先に、左右の凸部１５の間に存在するガスノズル１４（すなわち合流部ガスノズル１４ｆ）から燃料ガスが噴出して、対応するバーナー３内で空気と混合した後、バーナー３から流出する。図７（ｂ）中で粗い斜線を付した部分は、バーナー３内で空気と混合済みの燃料ガスが存在する領域を表している。そして、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３の中には、点火プラグ７によって点火される被点火バーナー３ｆも含まれている。従って、点火プラグ７から火花を飛ばしていれば、被点火バーナー３ｆに点火することができ、更に、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３にも炎を火移りさせることができる。

その結果、図７（ｃ）に示したように、先ず初めに、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３で燃焼が開始される。また、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３の中には、炎検知器８が炎を検知するバーナー３も含まれている。従って、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３で燃焼が開始されれば、炎検知器８で炎が検知されることになる。尚、本実施例では、複数の合流部ガスノズル１４ｆによって形成されるノズル列が、本発明における「点火位置ノズル列」に対応する。また、合流部ガスノズル１４ｆを除いた残りのガスノズル１４（すなわち奥側ガスノズル１４ｓ）によって形成されるノズル列が、本発明における「残余ノズル列」に対応する。

また、凸部１５よりも奥側に存在するガスノズル１４（すなわち奥側ガスノズル１４ｓ）は、合流部ガスノズル１４ｆよりも燃料ガスが遅れて供給される。このため、図７（ｃ）に示されるように、合流部ガスノズル１４ｆが燃料ガスを供給するバーナー３で燃焼が開始されても、奥側ガスノズル１４ｓが燃料ガスを供給するバーナー３からは、まだ燃料ガスが流出していないので、これらのバーナー３には炎が火移りしない。しかし、これらのバーナー３についても、やがては奥側ガスノズル１４ｓから供給された燃料ガスが流出して、その燃料ガスに炎が火移りする。その結果、図７（ｄ）に示すように、全てのバーナー３で燃焼が開始されることになる。

このように本実施例の給湯器１では、燃焼缶２の内部に収納された全てのバーナー３に対して同時に火移りさせるのではなく、合流部ガスノズル１４ｆから燃料ガスが供給されるバーナー３に火移りさせる。そして、これらのバーナー３で燃焼が開始された状態で、残りのバーナー３からも燃料ガスを流出させて火移りさせることによって、二段階の火移りを実現している。その結果、何らかの理由で点火に失敗した場合でも、爆発着火の発生を回避することが可能となる。

図８は、本実施例の給湯器１で爆発着火の発生を回避することが可能な理由を示した説明図である。図８（ａ）は、前述した図７（ｂ）の状態で、点火プラグ７から火花を飛ばしている様子を表している。２つの凸部１５の間に存在するガスノズル１４（すなわち合流部ガスノズル１４ｆ）が燃料ガスを供給されるバーナー３からは燃料ガスが流出しているので、通常であれば、被点火バーナー３ｆを含むこれらのバーナー３で燃焼が開始されるが、何らかの理由で被点火バーナー３ｆに点火できないことがある。この場合は、炎検知器８で炎が検知されないので、点火プラグ７からの放電を一旦中止して再点火を試みる。ここで、本実施例のガスマニホールド１０にはガス分配通路１０ａに凸部１５が設けられているので、凸部１５よりも奥側のガス分配通路１０ａには遅れて燃料ガスが流入する。このため、再点火のために点火プラグ７からの放電を中止している間に、凸部１５よりも奥側に存在する奥側ガスノズル１４ｓまで燃料ガスが流入するものの、奥側ガスノズル１４ｓから噴射された燃料ガスが、対応するバーナー３から流出するまでには到らない（図８（ｂ）参照）。そして、再び点火プラグ７から火花を飛ばして点火する段階になって、これらのバーナー３から燃料ガスが流出するようになっても、燃焼缶２の内部に大量の燃料ガスが滞留することはない。このため、点火プラグ７で再点火した際に爆発着火が発生する事態を回避することが可能となる。

また、再点火する時点で、奥側ガスノズル１４ｓが燃料ガスを供給するバーナー３から燃料ガスが流出していた場合は、これらのバーナー３も含めて全てのバーナー３に一気に火移りすることになる。しかし、この場合でも、未対策の給湯器９１で隣接するバーナー３からの火移りで燃焼を開始する場合と同様に考えることができるので、爆発着火が発生することはない。そして、点火プラグ７で点火に失敗した場合でも、再点火する前に燃焼缶２内に滞留している燃料ガスをパージする必要がないので、迅速に再点火することが可能となる。加えて、ガスマニホールド１０のガス分配通路１０ａ内に凸部１５を設ければ良く、他には特別な装置や制御などを要しないので、単純な構造で、且つ、簡単に、爆発着火の発生を回避することが可能となる。

以上に説明したように、本実施例の給湯器１では、ガスマニホールド１０のガス分配通路１０ａに凸部１５を設けて、凸部１５よりも奥側に存在する奥側ガスノズル１４ｓには、燃料ガスが分配されることを遅らせることによって、爆発着火の発生を回避している。もっとも、凸部１５の役割は、奥側ガスノズル１４ｓへの燃料ガスの分配を遅らせることであって、奥側ガスノズル１４ｓに供給される燃料ガスの流量を絞ることではない。仮に、燃料ガスの流量を絞ってしまうと、奥側ガスノズル１４ｓから噴出する燃料ガスが減少してしまい、奥側ガスノズル１４ｓに対応するバーナー３での火力の低下や、燃焼状態の悪化を招く虞がある。このことから、凸部１５によって絞られた部分でのガス分配通路１０ａの断面積は、その凸部１５よりも奥側に存在する全ての奥側ガスノズル１４ｓについてのノズル穴１４ａの合計面積よりも、大きくしておく必要がある。

また、経験上からは、ノズル穴１４ａの合計面積の２倍よりも大きくすることが望ましいことが分かっている。また、凸部１５で絞られた部分でのガス分配通路１０ａの面積が大きくなると、燃料ガスの分配を遅らせるという凸部１５の機能が低下する。このことから、凸部１５で絞られた部分のガス分配通路１０ａの面積は、その凸部１５よりも奥側に存在する全ての奥側ガスノズル１４ｓのノズル穴１４ａの合計面積の５倍よりも、小さな面積としておくことが望ましい。このようにしておけば、火力の低下や燃焼状態の悪化を招くことなく、爆発着火の発生を回避することが可能となる。

上述した本実施例のガスマニホールド１０には、幾つかの変形例が存在する。すなわち、上述した実施例のガスマニホールド１０では、ガス供給通路１０ｂから見て、向こう側に存在するガス分配通路１０ａの壁面から凸部１５が突設されているものとして説明した。しかし、凸部１５は、凸部１５よりも奥側のガス分配通路１０ａに燃料ガスが流入することを遅らせることができるのであれば、別の位置に設けることとしても良い。例えば、図９に示したように、ガス供給通路１０ｂがガス分配通路１０ａに合流する部分で、ガス供給通路１０ｂの壁面を延長してガス分配通路１０ａ内に突出させることによって凸部１５を設けても良い。あるいは、図１０に例示したように、ガス分配通路１０ａを横断する低いリブ状の凸部１５を設けても良い。これらの場合でも、凸部１５がガス分配通路１０ａを絞る部分の面積を適切に設定しておけば、凸部１５よりも奥側に存在する奥側ガスノズル１４ｓへの燃料ガスの分配を遅らせることができるので、爆発着火の発生を回避することが可能となる。

あるいは、複数種類の凸部１５を組み合わせて設けることで、複数段階にガス分配通路１０ａを絞るようにしても良い。例えば、図１１に示した例では、前述した本実施例のガスマニホールド１０と同様な凸部１５ａと、図９に例示した変形例のガスマニホールド１０と同様な凸部１５ｂとが設けられている。このため、ガス分配通路１０ａは、凸部１５ｂの部分で絞られた後、更に、凸部１５ａの部分でも絞られている。このような場合は、凸部１５ａが絞った部分のガス分配通路１０ａの面積を、凸部１５ａより奥側に存在するガスノズル１４（すなわち、奥側ガスノズル１４ｓａ）のノズル穴１４ａの合計面積よりも大きく設定し、更に、凸部１５ｂが絞った部分のガス分配通路１０ａの面積を、凸部１５ｂより奥側に存在するガスノズル１４（すなわち、奥側ガスノズル１４ｓａおよび奥側ガスノズル１４ｓｂ）のノズル穴１４ａの合計面積よりも大きく設定する。こうすれば、火力の低下や燃焼状態の悪化を招くことなく、爆発着火の発生を確実に回避することが可能となる。

また、上述した本実施例および変形例のガスマニホールド１０は、ガス供給通路１０ｂがガス分配通路１０ａに対してＴ字形状に接続されているものとして説明したが、ガス供給通路１０ｂはガス分配通路１０ａに対して必ずしもＴ字形状に接続されていなくても構わない。例えば、図１２に例示したように、ガス供給通路１０ｂがガス分配通路１０ａに対してＬ字形状に接続されていても良い。このような場合でも、ガス分配通路１０ａにガス供給通路１０ｂが接続された箇所から、ガス分配通路１０ａを奥側に進んだ途中の位置に凸部１５を設けておけば良い。更に、凸部１５で絞られた部分のガス分配通路１０ａの面積を、その凸部１５よりも奥側に存在する全ての奥側ガスノズル１４ｓのノズル穴１４ａの合計面積よりも大きく（望ましくは、合計面積の２倍〜５倍の範囲に）設定しておけば、凸部１５よりも奥側への燃料ガスの分配を遅らせることができるので、爆発着火の発生を防止することが可能となる。

以上、本実施例および変形例の給湯器１について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１…給湯器、 ２…燃焼缶、 ３…バーナー、
３ｆ…被点火バーナー、 ３ｓ…火移着火バーナー、 ４…燃焼ファン、
５…熱交換器、 ６…排気口、 ７…点火プラグ、
８…炎検知器、 ９…ガス制御弁、 １０…ガスマニホールド、
１０ａ…ガス分配通路、 １０ｂ…ガス供給通路、 １１…マニホールド本体、
１２…マニホールドカバー、 １４…ガスノズル、 １４ａ…ノズル穴、
１４ｆ…合流部ガスノズル、 １４ｓ…奥側ガスノズル、 １５…凸部。

Claims (5)

1. 細長形状に形成された複数のバーナーと、該複数のバーナーが一方向に配列された状態で収容する燃焼缶と、該燃焼缶の側方に搭載されて、前記複数のバーナーの各々に対して燃料ガスを供給するガスノズルが複数設けられたガスマニホールドと、前記複数のバーナーに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記バーナーから流出した前記燃料ガスに点火する点火プラグと、前記複数のバーナーで前記燃料ガスが燃焼することによって生じた燃焼ガスを排出する排気口と、前記複数のバーナーで生じた前記燃焼ガスが前記排気口に向かう経路上に設けられて、前記燃焼ガスと水とを熱交換させることによって湯を生成する熱交換器とを備える給湯器において、
   前記複数のバーナーには、
   前記点火プラグによって点火される被点火バーナーと、
   隣接する前記バーナーの炎が火移りすることによって着火する火移着火バーナーと
   が設けられており、
   前記マニホールドは、
   前記複数のバーナーが配列された方向に延設されて、前記複数のガスノズルが列状に設けられ、該複数のガスノズルに前記燃料ガスを分配するガス分配通路と、
   前記ガス分配通路に接続されて、該ガス分配通路に前記燃料ガスを供給するガス供給通路と
   を備えており、
   前記列状に形成された複数のガスノズルには、
   前記被点火バーナーに前記燃料ガスを供給するガスノズルを含んだ所定の複数個の前記ガスノズルによって形成された点火位置ノズル列と、
   前記複数のガスノズルから前記点火位置ノズル列を除いた残余の前記ガスノズルによって形成された残余ノズル列と
   が設けられており、
   前記ガスマニホールドの前記ガス分配通路は、前記点火位置ノズル列が形成されている部分で前記ガス供給通路が接続されており、
   前記点火位置ノズル列が形成されている部分の前記ガス分配通路と、前記残余ノズル列が形成されている部分の前記ガス分配通路との間には、前記ガス供給通路から供給された前記燃料ガスの分配を遅らせる分配遅延部が形成されている
   ことを特徴とする給湯器。
2. 請求項１に記載の給湯器であって、
   前記分配遅延部は、前記ガス分配通路の内壁の一部を突設させることによって形成されている
   ことを特徴とする給湯器。
3. 請求項１に記載の給湯器であって、
   前記分配遅延部は、前記ガス分配通路に前記燃料ガスを供給する前記ガス供給通路の壁面を、前記ガス分配通路内に突設させることによって形成されている
   ことを特徴とする給湯器。
4. 請求項１または請求項３の何れか一項に記載の給湯器であって、
   前記分配遅延部は、該分配遅延部の下流に存在する前記ガスノズルのノズル穴の合計面積よりも小さくならない範囲で、前記ガス分配通路の通路面積を狭くすることによって、前記燃料ガスの分配を遅らせる
   ことを特徴とする給湯器。
5. 請求項１または請求項４の何れか一項に記載の給湯器であって、
   前記点火位置ノズル列から前記燃料ガスが供給される複数の前記バーナーの中の少なくとも１つに対しては、該バーナーの炎を検知する炎検知器が設けられている
   ことを特徴とする給湯器。

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