JP3651960B2 - ガス燃焼装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、ガスをいわゆる濃淡燃焼で燃焼させるようにしたガス燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のガス燃焼装置は、多数の炎口を有するガスバーナユニットと、このガスバーナユニットの各炎口に燃焼用の空気を供給する送風ファンと、いずれかの炎口から吹き出される混合ガスを点火する点火手段とを備えており、点火手段によっていずれかの炎口が点火されと、この点火された炎口の炎によって他の炎口がそれぞれが点火されるようになっている。
【0003】
ところで、セミブンゼンまたはブンゼン燃焼用のガスバーナユニットでは、混合ガスを良好な状態で燃焼させることができるよう、空気に対するガスの濃度が所定の適正濃度(例えば、空気比0.3〜0.4)である混合ガスを吹き出すようになっている。ところが、セミブンゼンまたはブンゼン燃焼では、燃焼温度が高くなり(約1700°C以上)、窒素酸化物(NOx)が発生し易いという問題があった。
【0004】
そこで、最近ではガスを濃淡燃焼させるようにしたガス燃焼装置が用いられるようになってきた。このガス燃焼装置は、理論空気量よりも空気比が低い(例えば、空気比0.5から0.6)ガス濃度の混合ガスを吹き出す濃炎口と、理論空気量よりも空気比が高い(例えば、空気比1.6〜1.8)ガス濃度の混合ガスを吹き出す淡炎口とを交互に配置するようにしたものであり、濃炎口の炎が淡バーナから吹き出される混合ガスの空気の一部を用いて燃焼し、淡炎口の炎が濃炎口から吹き出される混合ガスの燃焼によって発生する熱の一部を用いて燃焼するという濃淡燃焼を行うようになっている。この場合、濃炎口からは窒素酸化物が発生するが、淡炎口からは窒素酸化物が発生しない。したがって、濃炎口と淡炎口とを同数配置し、全体としてブンゼン燃焼と同様の熱量を得るようにするならば、窒素酸化物の発生量をセミブンゼン燃焼のほぼ半分にすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、濃淡燃焼を行うガス燃焼装置においては、セミブンゼン燃焼用のバーナユニットがバーナユニットを構成するバーナエレメント間を燃焼用空気の通路として利用しているのに対し、バーナユニットの内部に形成された通路を介して燃焼用の空気を流しているため、燃焼用空気が燃焼室に至るまでの圧力損失が大きい。例えば、セミブンゼン燃焼では、空気通路の圧力を最大燃焼時で5mmAqとすると、そのときの送風ファンの回転数は2500rpmで済むのに対し、濃淡燃焼では空気通路の圧力を15mmAqにする必要があり、そのときの送風ファンの回転数は3500rpmになる。このように、濃淡燃焼では、燃焼に必要な送風ファンの回転数が高くなるため、送風ファンが立ち上がってから点火するまでに要する時間が長くなるという問題があった。その結果、初期出湯温度の低下を招くという問題があった。
【0006】
この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、窒素酸化物の発生を抑えることができるのは勿論のこと、送風ファンの立ち上がりから短時間で点火することができるガス燃焼装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、ガス濃度が高い混合ガスを吹き出す濃炎口、およびガス濃度が低い混合ガスを吹き出す淡炎口をそれぞれ複数有し、濃炎口と淡炎口とによって濃淡燃焼させるガスバーナユニットと、このガスバーナユニットの各炎口に燃焼用の空気を供給する送風ファンと、上記ガスバーナユニットのいずれかの濃炎口を点火する点火手段とを備えたガス燃焼装置において、上記点火手段によって点火される濃炎口を、上記送風ファンが立ち上がる点火時に所定の適正濃度とほぼ等しい濃度の混合ガスを吹き出す適正濃度炎口とするために、上記複数の濃炎口を、上記送風ファンから燃焼用の空気が供給される同一の空気通路に開口する複数の空気取入口にそれぞれ接続し、上記複数の空気取入口の少なくとも一つを、上記送風ファンが立ち上がる点火時にガスの濃度を上記所定の適正濃度とほぼ等しい濃度にすることができるよう、他の空気取入口より大きく形成し、この大きく形成された濃炎口を上記適正濃度炎口としたことを特徴としている。
また、上記の目的を達成するために、請求項2に係る発明は、ガス濃度が高い混合ガスを吹き出す濃炎口、およびガス濃度が低い混合ガスを吹き出す淡炎口をそれぞれ複数有し、濃炎口と淡炎口とによって濃淡燃焼させるガスバーナユニットと、このガスバーナユニットの各炎口に燃焼用の空気を供給する送風ファンと、上記ガスバーナユニットのいずれかの淡炎口を点火する点火手段とを備えたガス燃焼装置において、上記点火手段によって点火される淡炎口を、上記送風ファンが立ち上がる点火時に所定の適正濃度とほぼ等しい濃度の混合ガスを吹き出す適正濃度炎口とするために、上記複数の淡炎口を、上記送風ファンから燃焼用の空気が供給される同一の空気通路に開口する複数の空気取入口にそれぞれ接続し、上記複数の空気取入口の少なくとも一つを、上記送風ファンが立ち上がる点火時にガスの濃度を上記所定の適正濃度とほぼ等しい濃度にすることができるよう、他の空気取入口より小さく形成し、この小さく形成された淡炎口を上記適正濃度炎口としたことを特徴としている。
【0008】
【作用】
請求項1に係る発明において、適正濃度炎口が点火手段によって点火される。このとき、適正濃度炎口から吹き出す混合ガスの濃度は、送風ファンが立ち上がる点火時にほぼ適正濃度になっているから、混合ガスを送風ファンの立ち上がり後早期に、かつ容易に点火することができる。しかも、適正濃度ガスバーナエレメント以外のガスバーナエレメントは、濃ガスバーナエレメントと淡ガスバーナエレメントであるから、窒素酸化物の発生も抑えられる。
このような作用は、請求項2に係る発明においても同様である。
【0009】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図1〜図6を参照して説明する。
まず、この発明の一実施例を図1〜図5に基づいて説明すると、この実施例は、この発明に係るガス燃焼装置をガス給湯装置に適用したものである。勿論、この発明は他のガス燃焼装置にも適用可能である。
【0010】
図3に示すように、ガス給湯装置は、熱交換器1と、この熱交換器1のケーシング11の下端側内部に収容されたガスバーナユニット2と、熱交換器1のケーシング11の下端面に取り付けられ、ガスバーナユニット2に燃焼空気を供給する送風ファン3と、ガスバーナユニット2の前面側下部に配置され、ガスバーナユニット2に燃焼ガスを供給するガス供給ユニット4とを備えている。そして、ガスバーナユニット2を点火すると、給水管12を介して供給される水が熱交換器1において加熱され、加熱された水が給湯管13から排出されるようになっている。
なお、上記熱交換器1、ガスバーナユニット2、送風ファン3およびガス供給ユニット4は、ハウジング5(図4参照)内に収容されている。
【0011】
上記ガスバーナユニット2は、図5に示すように、濃ガスバーナエレメント21と淡ガスバーナエレメント22とを複数ずつ有している。これらのガスバーナエレメント21,22は交互に配置されている。勿論、濃ガスバーナエレメント21を二つ連続して配置するとともに、その間に淡ガスバーナエレメントを一つ配置したり、それとは逆に、淡ガスバーナエレメント22を二つ連続して配置するとともに、その間に濃ガスバーナエレメント21を一つ配置したり、両エレメント21,22それぞれ二つずつ交互に配置したりするようにしてもよい。
【0012】
上記濃ガスバーナエレメント21と淡ガスバーナエレメント22とには、定常燃焼時にガスの濃度が高い混合ガスと低い混合ガスとがそれぞれ供給されるようになっている。特に、この実施例においては、濃ガスバーナエレメント21には、ガスの濃度が燃焼に最適な適正濃度より高い混合ガスが供給され、淡ガスバーナエレメント22には、ガスの濃度が適正濃度より低い混合ガスが供給されるようになっている。各バーナエレメント21,22に対する混合ガスの供給は、次のようにしてそれぞれ行われている。
【0013】
まず、濃ガスバーナエレメント21に対する混合ガスの供給について述べると、図4に示すように、上記熱交換器1のケーシング11の下端側の内部には、送風ファン3から燃焼用の空気が供給されるようになっており、ケーシング11の下端側内部が燃焼用空気の空気通路14になっている。この空気通路14に臨む上記ガスバーナユニット2のケーシング23には、濃ガスバーナエレメント21と同数の連通孔24が一列に並んで配置形成されている。図2に示すように、この連通孔24の空気通路14側と逆側の開口部には、濃ガスバーナエレメント21に形成された混合ガス用の導入路21aが接続されている。一方、ケーシング23の空気通路14に臨む面には、図4に示すように、板状をなすダンパ6が各連通孔24を遮蔽するようにして着脱自在に設けられている。図1に示すように、ダンパ6の各連通孔24と対向する箇所には、貫通孔(空気取入口)61がそれぞれ形成されている。したがって、各濃ガスバーナエレメント21には、貫通孔61および連通孔24を介して空気が導入される。
【0014】
図4に示すように、上記ガス供給ユニット4は、各貫通孔61と対向する箇所にノズル孔41を有している。各ノズル孔41から噴射されたガスは、それぞれ貫通孔61および連通孔24を介して各濃ガスバーナエレメント21の導入路21aに入り込み、導入路21a内において空気と混合して混合ガスになる。この混合ガスは、濃ガスバーナエレメント21の上面に形成された炎口(濃炎口)21bから吹き出される(図2および図5参照)。
【0015】
ここで、上記連通孔24は、ノズル孔41から噴射されるガスの量に対し、混合ガスを燃焼に最適な適正濃度もしくはそれより若干低い濃度にし得る程度の空気を導入することができるような大きさに形成されている。しかるに、ダンパ6の貫通孔61(後述する一つの貫通孔61aを除く)は、連通孔24より小さく形成されており、これによって濃ガスバーナエレメント21には、ガスの濃度が適正濃度より高い混合ガスが供給され、炎口21bから吹き出すようになっている。
【0016】
次に、淡ガスバーナエレメント22に対する混合ガスの供給について述べると、図2および図4に示すように、空気通路14に臨む上記ガスバーナユニット2のケーシング23には、淡ガスバーナエレメント21と同数の連通孔(空気取入口)25が一列に並んで配置形成されている。各連通孔25の空気通路14側と逆側の開口部には、各淡ガスバーナエレメント22に形成された混合ガス用の導入路22aがそれぞれ接続されている。したがって、淡ガスバーナエレメント22には、連通孔25を介して燃焼用の空気が導入される。
【0017】
図4に示すように、上記ガス供給ユニット4は、各連通孔25とそれぞれ対向する箇所に燃焼用のガスを噴射するノズル部42が設けられている。各ノズル部42から噴射されたガスは、連通孔25を介して各淡ガスバーナエレメント22の導入路22aにそれぞれ入り込み、導入路22a内において空気と混合して混合ガスになる。この混合ガスは、淡ガスバーナエレメント22の上面に形成された炎口(淡炎口)22bから吹き出される(図2および図3参照)。
【0018】
ここで、上記連通孔25の大きさは、ノズル部42から連通孔25を介して導入路22a内に噴射されるガスの量に対し、混合ガスの濃度を適正濃度より低い濃度にし得る空気を導入することができる大きさに設定されている。したがって、淡ガスバーナエレメント22には、所定の適性濃度よりガスの濃度が低い混合ガスが供給され、炎口22bから吹き出される。
【0019】
また、上記ガスバーナユニット2は、図5に示すように、アース電極26bと高圧電極26aとからなり、高圧電極26aがイグナイタトランス(図示せず)に接続される点火手段26を有している。そして、アース電極26bと高圧電極26aとの間の放電火花により、点火手段26近傍に配置された高濃度ガスバーナエレメント21Aおよび/または低濃度ガスバーナエレメント22Aに点火され、その点火されたガスバーナエレメント21A,22Aにより他のガスバーナエレメント21,22が点火されるようになっている。
なお、図5において符号27は、炎感知センサたるフレームロッドの電極である。
【0020】
ところで、前述したように、濃ガスバーナエレメント21および淡ガスバーナエレメント22は、点火時、送風ファン3の立ち上がりに時間がかかるので、吹き出す混合ガスの濃度が適正濃度と異なるため点火性が悪い。そこで、このガス給湯装置においては、点火手段26によって点火される濃ガスバーナエレメント21Aが点火時に適正なガス濃度の混合ガスを吹き出すことができるように構成されている。
【0021】
すなわち、図1に示すように、ダンパ6に形成された各貫通孔61のうち、点火手段26によって点火される濃ガスバーナエレメント21Aに連通した貫通孔61Aは、より多くの燃焼用空気を導入することができるよう、他の貫通孔61より大きく形成されている。それも、ノズル孔41から導入路21a内に噴射されたガスの量に対し、点火時に送風ファン3が起動してからその回転数が定常燃焼時における定格回転数に達する前に、混合ガスの濃度を適正なガス濃度にし得る空気を導入することができるような大きさに設定されている。これから明らかなように、濃ガスバーナエレメント21Aの炎口21bが適正濃度炎口になっている。
【0022】
上記ガス給湯装置においては、点火手段26によって点火されるガスバーナエレメント21Aが、点火時に適正濃度の混合ガスを吹き出すようになっているから、送風ファン3の立ち上がりから点火までに要する時間を短縮することができるとともに、点火を容易に行うことができる。しかも、他のガスバーナエレメント21,22は、濃ガスバーナエレメントと淡ガスバーナエレメントであるから、窒素酸化物の発生を極力抑えることができる。
なお、ガスバーナエレメント21Aは、点火時に適正濃度の混合ガスが吹き出すようになっている関係上、定常燃焼時には適正濃度より低いガス濃度の混合ガスが吹き出すことになる。
【0023】
また、ダンパ6に形成された貫通孔61のうち、貫通孔61Aを他の貫通孔61より大きくすることにより、貫通孔61Aに接続された濃ガスバーナエレメント21Aを点火時に適正濃度ガスバーナエレメントとして用いているのであるから、点火時適正濃度ガスバーナエレメントとして別途設置する必要がなく、従来のガスバーナユニットの濃ガスバーナエレメントをそのまま適正濃度ガスバーナエレメントとして用いることができる。
【0024】
この発明は、上記の実施例に限定されるものでなく、適宜設計変更可能である。
例えば、上記の実施例においては、適正濃度ガスバーナエレメント21Aを一つだけ設けているが、二つあるいはそれ以上設けてもよい。
【0025】
また、ダンパ6の貫通孔61を濃ガスバーナエレメント21の空気取入口としているが、ダンパ6を設置することなく、連通孔24を空気取入口としてもよい。その場合には、一つまたは複数の連通孔24を貫通孔61Aと同一の大きさにし、他の連通孔24を貫通孔61と同一の大きさにすればよい。
【0026】
また、上記の実施例においては、濃ガスバーナエレメント21Aを適正濃度ガスバーナエレメントとしているが、淡ガスバーナエレメント22のうちのイグナイタ26によって点火される淡ガスバーナエレメント22Aを適正濃度ガスバーナエレメントとして用いることも可能である。その場合には、例えば、淡ガスバーナエレメント22の空気取入口たる連通孔25のうちの、淡ガスバーナエレメント22Aに連通する連通孔25の大きさを、適正濃度の混合ガスを形成することができるよう、他の連通孔25より小さくするようにすればよい。勿論、この場合には、淡ガスバーナエレメント22Aの炎口22bが適正濃度炎口になる。また、このようにすれば、従来のガスバーナユニットの淡ガスバーナエレメント22Aをそのまま適正濃度ガスバーナエレメントとして用いることができる。
【0028】
また、上記の実施例においては、バーナエレメント21,22に濃炎口21bと淡炎口22bとをそれぞれ形成しているが、図6に示すガスバーナユニット8のように、一つのバーナエレメントに濃炎口と淡炎口との両者を形成するようにしてもよい。
【0029】
すなわち、このガスバーナユニット8も上記実施例のガスバーナユニット4と同様に複数のガスバーナエレメント81を有している。各ガスバーナエレメント81の両側部には、定常燃焼時に適正なガス濃度より高い濃度の混合ガスを吹き出す濃炎口82(一方の側部の濃炎口82のみ図示)が長手方向に並んで形成されており、その中央部には、定常燃焼時に適正なガス濃度より低いガス濃度の混合ガスを吹き出す淡炎口83が長手方向に並んで形成されている。各炎口82,83には、混合ガス用の導入路84,85の一端部がそれぞれ連通しており、各導入路84,85の他端部は、上記連通孔24,25にそれぞれ連通している。したがって、点火手段によって点火されるガスバーナエレメント81の濃炎口82は、送風ファンの立ち上がり時には適正濃度の混合ガスを吹き出すことになり、その濃炎口82が適正濃度炎口になっている。よって、この実施例においてはも上記実施例と同様な作用効果が得られる。
なお、その他の構成は、上記実施例と同様である。
【0030】
勿論、この実施例においても、上記の実施例と同様に、連通孔25の一つまたは複数を他の連通孔25より小さくし、その小さい連通孔25に接続されるガスバーナエレメント81の淡炎口83を適正濃度の混合ガスを吹き出す適正濃度炎口としてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1,2に係る発明によれば、窒素酸化物の発生を低く抑えることができるのは勿論のこと、短時間でかつ容易に点火することができ、さらに従来のガスバーナエレメントを用いて、その濃炎口または淡炎口を適正濃度炎口とすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の要部すものであって、図4のX−X線に沿う拡大断面図である。
【図2】同実施例の高濃度ガスバーナエレメントと連通孔との接続状態、および低濃度ガスバーナエレメントと連通孔との接続状態を示す斜視図である。
【図3】同実施例の主要構成を示す分解斜視図である。
【図4】同実施例のガスバーナユニットから下側の部分を示す側断面図である。
【図5】同実施例のガスバーナユニットの一部省略平面図である。
【図6】この発明の他の実施例の要部を示す一部省略斜視図である。
【符号の説明】
2 ガスバーナユニット
3 送風ファン
4 ガス供給ユニット
6 ダンパ
8 ガスバーナユニット
14 空気通路
21b 濃炎口
22b 淡炎口
25 連通孔(淡炎口の空気取入口)
61 貫通孔(濃炎口の空気取入口)
61A 貫通孔(適正濃度炎口の空気取入口)
82 濃炎口
83 淡炎口
Claims (2)
- ガス濃度が高い混合ガスを吹き出す濃炎口、およびガス濃度が低い混合ガスを吹き出す淡炎口をそれぞれ複数有し、濃炎口と淡炎口とによって濃淡燃焼させるガスバーナユニットと、このガスバーナユニットの各炎口に燃焼用の空気を供給する送風ファンと、上記ガスバーナユニットのいずれかの濃炎口を点火する点火手段とを備えたガス燃焼装置において、
上記点火手段によって点火される濃炎口を、上記送風ファンが立ち上がる点火時に所定の適正濃度とほぼ等しい濃度の混合ガスを吹き出す適正濃度炎口とするために、上記複数の濃炎口を、上記送風ファンから燃焼用の空気が供給される同一の空気通路に開口する複数の空気取入口にそれぞれ接続し、上記複数の空気取入口の少なくとも一つを、上記送風ファンが立ち上がる点火時にガスの濃度を上記所定の適正濃度とほぼ等しい濃度にすることができるよう、他の空気取入口より大きく形成し、この大きく形成された濃炎口を上記適正濃度炎口としたことを特徴とするガス燃焼装置。 - ガス濃度が高い混合ガスを吹き出す濃炎口、およびガス濃度が低い混合ガスを吹き出す淡炎口をそれぞれ複数有し、濃炎口と淡炎口とによって濃淡燃焼させるガスバーナユニットと、このガスバーナユニットの各炎口に燃焼用の空気を供給する送風ファンと、上記ガスバーナユニットのいずれかの淡炎口を点火する点火手段とを備えたガス燃焼装置において、
上記点火手段によって点火される淡炎口を、上記送風ファンが立ち上がる点火時に所定の適正濃度とほぼ等しい濃度の混合ガスを吹き出す適正濃度炎口とするために、上記複数の淡炎口を、上記送風ファンから燃焼用の空気が供給される同一の空気通路に開口する複数の空気取入口にそれぞれ接続し、上記複数の空気取入口の少なくとも一つを、上記送風ファンが立ち上がる点火時にガスの濃度を上記所定の適正濃度とほぼ等しい濃度にすることができるよう、他の空気取入口より小さく形成し、この小さく形成された淡炎口を上記適正濃度炎口としたことを特徴とするガス燃焼装置。
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