JP5926213B2 - 熱源機 - Google Patents
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Description
本発明は、顕熱回収型の熱交換器と潜熱回収型の熱交換器とを備え、これら熱交換器を加熱するバーナユニットとして、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを備える濃淡バーナを複数本並設して成るものを用いる熱源機に関する。
従来、この種の熱源機においては、バーナユニットに燃料ガスを供給するガスマニホールドに、各濃淡バーナの淡炎口に連なる淡流入口に臨む淡ノズルと、各濃淡バーナの濃炎口に連なる濃流入口に臨む濃ノズルとが設けられている（例えば、特許文献１参照）。ここで、濃淡バーナは、淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で形成される大きな淡火炎を濃炎口から噴出する濃混合気の燃焼で形成される小さな濃火炎によって保炎するものであり、濃ノズルからの燃料ガスの噴射量を淡ノズルからの燃料ガスの噴射量より少量にする必要がある。そこで、従来は、濃ノズルのノズル孔の開口面積を淡ノズルのノズル孔の開口面積より小さくして、濃ノズルからの燃料ガスの噴射量を少量に制限している。
ところで、潜熱回収型熱交換器内では、燃焼排気中の水蒸気の凝縮で多量のドレン水が発生する。そして、熱源機の運転停止後、潜熱回収型熱交換器内の空気は、余熱によるドレン水の蒸発で高湿度になる。この高湿度の空気が風等の影響で潜熱回収型熱交換器から顕熱回収型熱交換器を介してバーナユニットの配置部に逆流することがあり、この際にガスマニホールドの淡ノズル及び濃ノズルの部分で結露が発生することがある。この場合、淡ノズルで結露しても問題はないが、濃ノズルで結露すると、開口面積の小さなノズル孔が水滴で閉塞され、ガスが出なくなる。その結果、濃火炎が形成されなくなって、淡火炎がリフトしやすくなり、点火ミス、途中失火等の燃焼不良を生ずる。
本発明は、以上の点に鑑み、濃ノズルでの結露による燃焼不良の発生を防止できるようにした熱源機を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、顕熱回収型の熱交換器と潜熱回収型の熱交換器とを備え、これら熱交換器を加熱するバーナユニットとして、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを備える濃淡バーナを複数本並設して成るものを用いる熱源機であって、バーナユニットに燃料ガスを供給するガスマニホールドに、各濃淡バーナの淡炎口に連なる淡流入口に臨む淡ノズルと、各濃淡バーナの濃炎口に連なる濃流入口に臨む濃ノズルとが設けられ、熱源機の運転停止後に潜熱回収型の熱交換器内の高湿度の空気がバーナユニットの配置部に逆流し、この空気が各濃淡バーナの淡炎口及び濃炎口から淡流入口及び濃流入口を経由して淡ノズル及び濃ノズルの配置部に流れて、淡ノズル及び濃ノズルでの結露を生ずる可能性があるものにおいて、ガスマニホールドは、複数の淡ノズルに燃料ガスを供給する淡ガス室と、複数の濃ノズルに燃料ガスを供給する濃ガス室と、淡ガス室と濃ガス室とを仕切る仕切り壁とを具備し、仕切り壁に淡ガス室と濃ガス室とを連通する単一又は複数の連通部が形成され、燃料ガスが淡ガス室から連通部を介して濃ガス室に供給されるようにし、連通部の開口総面積は複数の淡ノズルのノズル孔の開口総面積よりも小さく、複数の濃ノズルのノズル孔の開口総面積は連通部の開口総面積よりも大きく、連通部での絞り効果により各濃ノズルからの燃料ガスの噴射量が各淡ノズルからの燃料ガスの噴射量より少量に制限されることを特徴とする。
本発明によれば、濃ノズルのノズル孔の開口面積が比較的大きく、例えば淡ノズルのノズル孔の開口面積と同じであっても、連通部での絞り効果で濃ノズルからの燃料ガスの噴射量を淡ノズルからの燃料ガスの噴射量より少量にすることができる。従って、濃ノズルのノズル孔の開口面積を淡ノズルのノズル孔の開口面積より小さくする必要がなく、濃ノズルで結露しても、淡ノズルと同様に結露によるノズル孔の閉塞は生じず、点火ミス、途中失火等の燃焼不良の発生を防止できる。
図１に示す本発明の実施形態の熱源機は、給湯及び暖房用のものであり、給湯用の第１バーナユニット１１と暖房用の第２バーナユニット１２とを内蔵する燃焼筐２の上に、第１バーナユニット１１の燃焼排気で加熱される給湯用の第１顕熱回収型熱交換器３１と、第２バーナユニット１２の燃焼排気で加熱される暖房用の第２顕熱回収型熱交換器３２とを並設し、更に、第１顕熱回収型熱交換器３１の上に、第１顕熱回収型熱交換器３１を通過した燃焼排気中の潜熱を回収する給湯用の第１潜熱回収型熱交換器４１を配置すると共に、第２顕熱回収型熱交換器３２の上に、第２顕熱回収型熱交換器３２を通過した燃焼排気中の潜熱を回収する暖房用の第２潜熱回収型熱交換器４２を配置している。尚、第１と第２の潜熱回収型熱交換器４１，４２の下側には、各潜熱回収型熱交換器４１，４２における燃焼排気中の水蒸気の凝縮で生ずるドレン水を受け止めるドレン受け４ａが配置されている。
図２も参照して、燃焼筐２内には、燃焼筐２内の空間を燃焼室２ａとその下側の給気室２ｂとに仕切る仕切り板２１と、燃焼室２ａを第１バーナユニット１１の配置室と第２バーナユニット１２の配置室とに区画する区画壁２２とが設けられている。給気室２ｂの底面には燃焼ファン５が接続されており、燃焼ファン５から給気室２ｂに空気が供給される。仕切り板２１には多数の分布孔２１ａが形成されており、給気室２ｂに供給された空気がこれら分布孔２１ａを介して燃焼室２ａに二次空気として供給される。
第１バーナユニット１１は、前後方向に長手の濃淡バーナ１０を横方向に並べて複数本、具体的には１５本並設したもので構成されており、第２バーナユニット１２は、同様の濃淡バーナ１０を横方向に並べて複数本、具体的には４本並設したもので構成されている。
各濃淡バーナ１０は、図３、図４に示す如く、上端に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口１１と、淡炎口１１の横方向両側に位置し、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口１２，１２とを備える。淡炎口１１内には、横方向に並設した複数の整流板１１ａが装着されている。また、各濃淡バーナ１０の下部前端には、淡炎口１１に連なる下側の淡流入口１３と、濃炎口１２に連なる上側の濃流入口１４とが設けられている。
図２を参照して、仕切り板２１の前縁には立上り部２１ｂが曲成されており、この立上り部２１ｂの前側に燃焼筐２の下部前面を塞ぐようにしてガスマニホールド６を装着している。ガスマニホールド６は、鋳造品から成るマニホールド本体６１と、マニホールド本体６１の前面を閉塞する蓋板６２とで構成されている。マニホールド本体６１には、各濃淡バーナ１０の淡流入口１３に臨む淡ノズル６３と、各濃淡バーナ１０の濃流入口１４に臨む濃ノズル６４とが設けられている。そして、各ノズル６３，６４から各流入口１３，１４に燃料ガスが供給されると共に、給気室２ｂから立上り部２１ｂとガスマニホールド６との間に画成される空隙を介して各流入口１３，１４に一次空気が供給されるようにしている。
尚、第１バーナユニット１１を構成する１５本の濃淡バーナ１０は、５本と３本と７本の３つのグループ１ａ，１ｂ，１ｃに組み分けされ、給湯負荷に応じて燃焼させるグループの組み合わせを変更するようにしている。そのため、マニホールド本体６１に、図５に示す如く、グループ１ａに属する５本の濃淡バーナ１０に燃料ガスを供給する供給部６ａと、グループ１ｂに属する３本の濃淡バーナ１０に燃料ガスを供給する供給部６ｂと、グループ１ｃに属する７本の濃淡バーナ１０に燃料ガスを供給する供給部６ｃと、第２バーナユニット１２を構成する４本の濃淡バーナ１０に燃料ガスを供給する供給部６ｄとを設けており、これら各供給部６ａ〜６ｄに各別の電磁弁６５（図２参照）を介して燃料ガスが流入するようにしている。
ところで、濃淡バーナ１０は、淡炎口１１から噴出する淡混合気の燃焼で形成される大きな淡火炎を濃炎口１２から噴出する濃混合気の燃焼で形成される小さな濃火炎によって保炎するものであり、濃ノズル６４からの燃料ガスの噴射量を淡ノズル６３からの燃料ガスの噴射量より少量にする必要がある。この場合、濃ノズル６４のノズル孔６４ａの開口面積を淡ノズル６３のノズル孔６３ａの開口面積より小さくして、濃ノズル６４からの燃料ガスの噴射量を少量に制限したのでは、以下の不具合を生ずる。即ち、運転停止時に第１や第２の潜熱回収型熱交換器４１，４２内の高湿度の空気が風等の影響で各顕熱回収型熱交換器３１，３２を介して燃焼室２ａに逆流すると、この空気が濃淡バーナ１０の濃淡の各炎口１１，１２から各流入口１３，１４を経由して濃淡の各ノズル６３，６４の部分に流れ、この部分で結露することがある。
ここで、淡ノズル６３のノズル孔６３ａの開口面積は比較的大きい（孔径（直径）が１．７ｍｍ程度）ため、淡ノズル６３で結露しても問題はないが、濃ノズル６４で結露すると、開口面積の小さなノズル孔６４ａが水滴で閉塞され、ガスが出なくなる。その結果、濃火炎が形成されなくなって、淡火炎がリフトしやすくなり、点火ミス、途中失火等の燃焼不良を生ずる。
そこで、本実施形態では、図５に示す如く、ガスマニホールド６の上記各供給部６ａ〜６ｄに、当該各供給部６ａ〜６ｄの複数の淡ノズル６３に燃料ガスを供給する下側の淡ガス室６６と、当該各供給部６ａ〜６ｄの複数の濃ノズル６４に燃料ガスを供給する上側の濃ガス室６７と、淡ガス室６６と濃ガス室６７とを仕切る仕切り壁６８とを設け、仕切り壁６８に淡ガス室６６と濃ガス室６７とを連通する単一又は複数の連通部６９を形成している。
また、淡ガス室６６の下部に電磁弁６５の弁孔６５ａを開設し、電磁弁６５の開弁で弁孔６５ａから流入する燃料ガスが淡ガス室６６から連通部６９を介して濃ガス室６７に供給されるようにしている。そして、各供給部６ａ〜６ｄの仕切り壁６８に設けられる連通部６９の開口総面積を、各供給部６ａ〜６ｄに設けられた複数の淡ノズル６３のノズル孔６３ａの開口総面積よりも小さくすると共に、各供給部６ａ〜６ｄに設けられた複数の濃ノズル６４のノズル孔６４ａの開口総面積を、各供給部６ａ〜６ｄの仕切り壁６８に設けられる連通部６９の開口総面積よりも大きくし、連通部６９での絞り効果により各濃ノズル６４からの燃料ガスの噴射量が各淡ノズル６３からの燃料ガスの噴射量より少量に制限されるようにしている。
これによれば、濃ノズル６４のノズル孔６４ａの孔径を淡ノズル６３のノズル孔６３ａの孔径と同じ１．７ｍｍ程度に設定して、濃ノズル６４のノズル孔６４ａの開口面積を淡ノズル６３のノズル孔６３ａの開口面積と同じにしても、連通部６９での絞り効果で濃ノズル６４からの燃料ガスの噴射量を淡ノズル６３からの燃料ガスの噴射量より少量にすることができる。従って、濃ノズル６４のノズル孔６４ａの開口面積を淡ノズル６３のノズル孔６３ａの開口面積より小さくする必要がなく、濃ノズル６４で結露しても、淡ノズル６３と同様に結露によるノズル孔６４ａの閉塞は生じず、点火ミス、途中失火等の燃焼不良の発生を防止できる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、仕切り壁６８の蓋板６２に接する前縁に、連通部６９となる凹欠部を形成しているが、仕切り壁６８に形成するスリットや孔で連通部６９を構成することも可能である。また、上記実施形態は、給湯及び暖房用の熱源機に本発明を適用したものであるが、第２のバーナユニット１２、顕熱回収型熱交換器３２及び潜熱回収型熱交換器４２を具備しない給湯専用の熱源機にも同様に本発明を適用できる。
１１，１２…バーナユニット、１０…濃淡バーナ、１１…淡炎口、１２…濃炎口、１３…淡流入口、１４…濃流入口、３１，３２…顕熱回収型熱交換器、４１，４２…潜熱回収型熱交換器、６…ガスマニホールド、６３…淡ノズル、６３ａ…淡ノズルのノズル孔、６４…濃ノズル、６４ａ…濃ノズルのノズル孔、６６…淡ガス室、６７…濃ガス室、６８…仕切り壁、６９…連通部。
Claims (2)
- 顕熱回収型の熱交換器と潜熱回収型の熱交換器とを備え、これら熱交換器を加熱するバーナユニットとして、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを備える濃淡バーナを複数本並設して成るものを用いる熱源機であって、
バーナユニットに燃料ガスを供給するガスマニホールドに、各濃淡バーナの淡炎口に連なる淡流入口に臨む淡ノズルと、各濃淡バーナの濃炎口に連なる濃流入口に臨む濃ノズルとが設けられ、
熱源機の運転停止後に潜熱回収型の熱交換器内の高湿度の空気がバーナユニットの配置部に逆流し、この空気が各濃淡バーナの淡炎口及び濃炎口から淡流入口及び濃流入口を経由して淡ノズル及び濃ノズルの配置部に流れて、淡ノズル及び濃ノズルでの結露を生ずる可能性があるものにおいて、
ガスマニホールドは、複数の淡ノズルに燃料ガスを供給する淡ガス室と、複数の濃ノズルに燃料ガスを供給する濃ガス室と、淡ガス室と濃ガス室とを仕切る仕切り壁とを具備し、仕切り壁に淡ガス室と濃ガス室とを連通する単一又は複数の連通部が形成され、燃料ガスが淡ガス室から連通部を介して濃ガス室に供給されるようにし、
連通部の開口総面積は複数の淡ノズルのノズル孔の開口総面積よりも小さく、複数の濃ノズルのノズル孔の開口総面積は連通部の開口総面積よりも大きく、連通部での絞り効果により各濃ノズルからの燃料ガスの噴射量が各淡ノズルからの燃料ガスの噴射量より少量に制限されることを特徴とする熱源機。 - 前記各濃ノズルのノズル孔の開口面積は、前記各淡ノズルのノズル孔の開口面積と同じであることを特徴とする請求項１記載の熱源機。
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