JPH04126915A - Forced combustion type gas-burning hot water supply device - Google Patents

Forced combustion type gas-burning hot water supply device

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JPH04126915A
JPH04126915A JP2247259A JP24725990A JPH04126915A JP H04126915 A JPH04126915 A JP H04126915A JP 2247259 A JP2247259 A JP 2247259A JP 24725990 A JP24725990 A JP 24725990A JP H04126915 A JPH04126915 A JP H04126915A
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JP
Japan
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combustion
exhaust
combustion gas
flow rate
gas
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Application number
JP2247259A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Tsuchiya
順裕 土屋
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Gastar Co Ltd
Original Assignee
Gastar Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

PURPOSE:To contrive a lower NOx, by providing an exhaust duct which has an exhaust gas inlet end opened to the exhaust chamber side on the upper side of a heat exchanger and an exhaust gas outlet end opened into or in the vicinity of an intake port of a burner, and mixing a portion of a heatexchanged low-temperature combustion gas into combustion air. CONSTITUTION:An exhaust duct 15 is provided which has an exhaust gas inlet end 13 opened in a part of an exhaust chamber and an exhaust gas outlet end 14 opened in or in the vicinity of an intake port 8. At the time of forced combustion carried out by driving a motor-driven fan 4, a portion of an exhaust gas is introduced into a combustion air chamber (a) together with combustion air by utilizing a pressure difference between the exhaust gas inlet and outlet ends 13 and 14. In this gas-burning hot water supply device, the forced combustion by driving the fan 4 produces a positive pressure at the exhaust gas inlet end 13 and a negative pressure at the outlet end 14, and the resulting pressure difference causes a portion of the combustion (exhaust) gas at a relatively low temperature to flow through the intake port 8 into the combustion air chamber (a). Water vapor, CO2, etc., formed by combustion reaction in the combustion gas thus directed into the air chamber (a) are introduced into both primary air and secondary air, and are fed into the inside and the outside of a flame, thereby inhibiting the generation of a local high temperature region which would produce thermal NOx.

Description

【発明の詳細な説明】 :3− 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の炎孔群によって構成されたブンゼン式
ないしセミブンゼン式ガスバーナを有する燃焼装置と、
燃焼ガスによって給水を加熱する熱交換器とを備え、電
動ファンによって燃焼用空気を強制的に導入すべくなし
た家庭用の強制燃焼式カス給湯器に関するものである。
[Detailed Description of the Invention]: 3- [Industrial Application Field] The present invention provides a combustion device having a Bunsen type or semi-Bunsen type gas burner constituted by a plurality of flame hole groups;
The present invention relates to a forced combustion type waste water heater for domestic use, which is equipped with a heat exchanger that heats water supply using combustion gas, and forcibly introduces combustion air using an electric fan.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ガスを燃料とする給湯器、給湯器付風呂釜は家庭用とし
て広く用いられており、最近においてはそのコンパクト
化、高負荷化、低騒音化の改良がす\められている。
Gas-fueled water heaters and bathtubs with water heaters are widely used for household use, and in recent years, improvements have been made to make them more compact, have higher loads, and reduce noise.

一方、公害防止の立場から、NOxの発生を抑制するこ
とが家庭用の給湯器についても要請されている。
On the other hand, from the standpoint of pollution prevention, household water heaters are also required to suppress the generation of NOx.

ところが、ガス燃焼技術において、器具のコンパクト化
、高負荷化とNOx低減とは両立し難いという問題があ
る。
However, in gas combustion technology, there is a problem that it is difficult to achieve both compactness of appliances, increase in load, and reduction of NOx.

すなわち、この種の従来の給湯器は、一定の開L1面積
を有する複数の炎孔群によってその炎1]Iの上方に火
炎を形成するブンゼンバーナないしセミブンゼンバーナ
を燃焼装置としたものが多く使用されており、その燃焼
空気の比率は、−次空気(予混合空気)が理論空気量の
20〜40%の範囲で全体として空気比1.4〜1.7
の範囲で燃焼を完結せしめるものがほとんどあり、これ
らの給湯器においては、02=0%換算で100〜]5
0ppm前後のN。
In other words, most conventional water heaters of this type use a Bunsen burner or semi-Bunsen burner as a combustion device, which forms a flame above the flame 1]I through a plurality of flame hole groups having a constant open area L1. The ratio of the combustion air is 1.4 to 1.7 as a whole, with secondary air (premixed air) being in the range of 20 to 40% of the theoretical air amount.
Most of the water heaters complete combustion within the range of 100~]5 in these water heaters.
N around 0 ppm.

Xが排出される。X is discharged.

他方、低N Ox化をはかるため、シュバンクバーナに
代表されるセラミックプレート式完全予混合バーナや、
−次燃焼室を持った二次火炎形成式ブンゼンバーナを使
用することが知られている。
On the other hand, in order to reduce NOx, ceramic plate type fully premixed burners such as Schwank burners,
- It is known to use secondary flame formation Bunsen burners with a secondary combustion chamber.

これらの燃焼装置を使用すれば、低NOx化をはかるこ
とはできるが、前者は燃焼量絞り幅を広くとることがで
きないこと、および−次空気比の制御が難しいという問
題があり、後者は構造が複雑で製造コス1〜が高いとい
う問題があり、何れも一般家庭用の給湯器用としては不
適当である。
Although it is possible to reduce NOx by using these combustion devices, the former has problems in that the combustion amount restriction cannot be widened and it is difficult to control the negative air ratio. Both methods are complicated and have a high production cost, making them unsuitable for use in general household water heaters.

さらに、工業用として使用されている大型ボイラなどに
おいて、燃焼室および燃焼火炎帯へ燃焼排ガスを再循環
させ、サーマルNOx低減手法中の火炎温度低下と酸素
分圧低下の二つの効果によりNOxを抑制することが知
られている。この排ガス再循環は、煙道の燃焼排ガスの
一部を再循環ブロワ−で吸引昇圧して燃焼室へ再投入す
るもので、約1300°Cの高温・高圧の燃焼室の火炎
近傍に二次空気として投入された約250℃〜300℃
の高圧再循環排ガスにより、低酸素濃度燃焼でありなが
ら、燃焼ゾーンの未燃混合気を燃焼完結させるに十分な
拡散力と燃焼ゾーンをよりホットな状態に維持するとい
う、空気拡散式燃焼において相反する目的を達成し、こ
れによって火炎は適度の緩慢燃焼状態となって火炎ピー
ク温度を低下させ、サーマルNOxを抑制している。ま
た、この方法は、工業用プラントとして、排熱損失の低
減にもなり、省エネルギ一対策の上からも有効な手段で
ある。
Furthermore, in large boilers used for industrial purposes, combustion exhaust gas is recirculated to the combustion chamber and combustion flame zone, and NOx is suppressed through the two effects of lowering the flame temperature and lowering the oxygen partial pressure during the thermal NOx reduction method. It is known to do. In this exhaust gas recirculation, a part of the combustion exhaust gas in the flue is sucked up and pressurized by a recirculation blower and then reinjected into the combustion chamber. Approximately 250℃~300℃ input as air
The high-pressure recirculated exhaust gas allows for combustion with a low oxygen concentration, while maintaining sufficient diffusion power to complete combustion of the unburned air-fuel mixture in the combustion zone and maintaining the combustion zone in a hotter state. As a result, the flame enters a moderately slow combustion state, lowering the flame peak temperature and suppressing thermal NOx. In addition, this method also reduces waste heat loss for industrial plants, and is an effective means for energy saving.

(日本機械学会技術資料「気体・液体燃料を用いる固定
式燃焼装置における環境汚染物質の生成抑制法」の図2
・15およびそれに関する記述参照)。
(Figure 2 of the Japan Society of Mechanical Engineers technical material “Method for suppressing the production of environmental pollutants in stationary combustion equipment using gaseous/liquid fuels”)
・See 15 and related descriptions).

なお、前記技術資料の図2・15を添付図面において第
13図として示した。
Note that Figures 2 and 15 of the above technical data are shown as Figure 13 in the attached drawings.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記排ガス再循環は、工業用プラントとしては、有効で
あるが、家庭用の給湯器においては、再循環ファンが新
たに必要となり、それが新たな騒音源になることと、家
庭用給湯器は1日に合計1.5〜2時間程度しか使用さ
れず、かつ、負荷変動が激しいという使用条件のためメ
リットが殆どないため、家庭用給湯器では排ガス再循環
は行なわれていない。
The above exhaust gas recirculation is effective for industrial plants, but for domestic water heaters, a recirculation fan is newly required, which becomes a new noise source. Exhaust gas recirculation is not performed in domestic water heaters because they are used for only about 1.5 to 2 hours a day in total and there is little benefit due to the usage conditions of severe load fluctuations.

また、セラミックプレート式完全予混合バーナなどの使
用は、従来から広〈実施されているブンゼン式ないしセ
ミブンゼン式の燃焼装置およびその制御装置とは異なる
新しい燃焼装置、新しい燃力′C制御方法の開発などが
必要であって、実用化が困難であると共に、ニス1〜高
になるという問題がある。
In addition, the use of ceramic plate type fully premixed burners has been widely used, and the development of new combustion devices and new fuel power 'C control methods that are different from the conventional Bunsen or semi-Bunsen combustion devices and their control devices. etc., which makes it difficult to put it into practical use, and there is a problem that the varnish is 1 to 100% high.

本発明は、前記の如き従来技術の問題点を改善し、従来
から広く実用化されているブンゼン式ないしセミブンゼ
ン式のバーナを使用したガス給湯器に適用し、その燃焼
機構部および燃焼制御部の大きな改造を行なうことなく
低NOx化をはかることができる家庭用のガス給湯器を
提供せんとするものである。
The present invention improves the problems of the prior art as described above, applies it to a gas water heater using a Bunsen type or semi-Bunsen type burner that has been widely put into practical use, and improves its combustion mechanism and combustion control unit. The purpose of the present invention is to provide a gas water heater for home use that can reduce NOx without major modification.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、前記の如き目的を達成するため、複数の炎孔
群によって構成されたブンゼン式ないしセミブンゼン式
ガスバーナを有する燃焼装置と、燃焼ガスによって給水
を加熱する熱交換器とを備え、電動ファンによって燃焼
用空気を強制的に導入すべくなしたガス給湯器において
、前記熱交換器の上部の排気室側に排気導入端を開口さ
せると共に、前記燃焼装置の吸気口ないしその近傍に排
気放出端を開口させた排気ダクトを設置し、排気室中の
熱交換後の低温燃焼ガスの一部を燃焼用空気中に混入さ
せたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a combustion device having a Bunsen type or semi-Bunsen type gas burner configured with a plurality of flame hole groups, a heat exchanger that heats water supply with combustion gas, and an electric fan. In a gas water heater configured to forcibly introduce combustion air, an exhaust inlet end is opened on the exhaust chamber side of the upper part of the heat exchanger, and an exhaust discharge end is opened at or near the intake port of the combustion device. It is characterized in that an exhaust duct with an opening is installed, and a part of the low-temperature combustion gas after heat exchange in the exhaust chamber is mixed into the combustion air.

〔作用〕[Effect]

本発明は、前記の如く、熱交換器の」二部の排気室側に
排気導入端を開口させると共に、前記燃焼装置の吸気[
1ないしその近傍に排気放出端を開口させた排気ダクト
を設置したので、電動ファンを駆動して燃焼を行なわせ
ると、排気導入端と排気放出端との差圧により燃焼排ガ
スの一部が吸気と共に給気口から燃焼室中に導入され、
その燃焼排ガス中の燃焼反応によって生成された水蒸気
およびCO2などが一次空気および二次空気に導入され
て火炎の内部および外部に投入され、サーマルNOxの
発生要因である局部的高温部発生を抑制することができ
る。
As described above, the present invention has an exhaust gas inlet end opened on the side of the exhaust chamber of the second part of the heat exchanger, and the intake air of the combustion apparatus.
Since an exhaust duct with an open exhaust discharge end is installed at or near the exhaust duct, when an electric fan is driven to cause combustion, part of the combustion exhaust gas is transferred to the intake air due to the pressure difference between the exhaust introduction end and the exhaust discharge end. is introduced into the combustion chamber from the air supply port,
Water vapor, CO2, etc. generated by the combustion reaction in the combustion exhaust gas are introduced into the primary air and secondary air and thrown into the interior and exterior of the flame, suppressing the generation of localized high temperature areas that are the cause of thermal NOx generation. be able to.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図ないし第12図について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 12.

第1図(A)は燃焼空気押込み型のガス給湯器に本発明
を適用した例を示す基本構成図、第1図(B)は排気吸
出型のガス給湯器に本発明を適用した例を示す基本構成
図である。
FIG. 1(A) is a basic configuration diagram showing an example in which the present invention is applied to a combustion air forced type gas water heater, and FIG. 1(B) is a basic configuration diagram showing an example in which the present invention is applied to an exhaust suction type gas water heater. FIG.

第11図(A)(B)において、1−は複数の炎口群に
よって構成されたブンゼン式ないしセミブンゼン式ガス
バーナ(以下、単にガスバーナという)、2はその」三
方に配設した熱交換であって、これらを燃力“6胴3に
よってとり囲んで燃焼空気室a、燃焼室b、熱交換室C
1排気室dを形成し、第1図(A)の場合は燃焼空気室
aの下方に電動ファン4を配設し、第1図(B)の場合
は排気室dの下流に電動ファン4を配設し、電動ファン
4を駆動すると共にガスバーナ1にガスを供給して燃焼
させると、燃焼用空気は吸気(コ8から吸入されてガス
バーナ1の一次および二次空気として供給されると共に
、燃焼排ガスは排気口9から排出され、かくして給水管
6から供給された水は熱交換器2により加熱されて出湯
管7から給湯されるように構成されている。
In FIGS. 11(A) and (B), 1- is a Bunsen-type or semi-Bunsen-type gas burner (hereinafter simply referred to as a gas burner) composed of a plurality of burner ports, and 2 is a heat exchanger arranged on three sides thereof. These are surrounded by a combustion chamber 3, which forms a combustion air chamber a, a combustion chamber B, and a heat exchange chamber C.
In the case of FIG. 1(A), an electric fan 4 is disposed below the combustion air chamber a, and in the case of FIG. 1(B), an electric fan 4 is provided downstream of the exhaust chamber d. When the electric fan 4 is driven and gas is supplied to the gas burner 1 for combustion, the combustion air is sucked in from the intake air (co 8 and supplied as primary and secondary air to the gas burner 1, and The combustion exhaust gas is discharged from the exhaust port 9, and the water thus supplied from the water supply pipe 6 is heated by the heat exchanger 2 and is then supplied from the hot water tap 7.

そして、この種の強制燃焼式カス給湯器は、マイコン制
御装置100を内蔵しており、図示を省略したリモコン
に所望とする湯温を設定した後運転スイッチをオンして
おき、この状態で給湯栓を開くと、給水をフローセンサ
ー10で検出してガスバーナにガスを供給すると共に図
示を省略した点火装置により点火させ、かつ、給水温セ
ンサー11により給水温度を検出すると共に出湯温セン
サー]2により給湯器を検出し、これらの検出値に基づ
いて所望温度の給湯が得られるように前記マイコン制御
部によりガス比例制御弁5の開度および電動ファン4の
回転を制御している。なお、前記の如き自動制御は周知
であるので、その詳細な説明は省略する。
This type of forced combustion type waste water heater has a built-in microcomputer control device 100, and after setting the desired hot water temperature on the remote control (not shown), turn on the operation switch, and then heat the hot water in this state. When the tap is opened, the flow sensor 10 detects the water supply, supplies gas to the gas burner, and ignites the ignition device (not shown). The water heater is detected, and based on these detected values, the microcomputer control section controls the opening degree of the gas proportional control valve 5 and the rotation of the electric fan 4 so that hot water at a desired temperature can be obtained. Incidentally, since the automatic control described above is well known, detailed explanation thereof will be omitted.

本発明においては、前記排気室の一部(第1図(A)の
場合)または電動ファンの排気側(第1図(B)の場合
)に排気導入端13を開口すると共に、吸気口8または
その近傍に排気放出端14を開口させた排気ダクト15
を配設し、電動ファン4を駆動した強制燃焼に際し、排
気導入端13と排気放出端ゴ4との圧力差を利用して排
気の一部を燃焼用空気と共に燃焼空気室a中に導入する
ように構成する。
In the present invention, the exhaust gas introduction end 13 is opened in a part of the exhaust chamber (in the case of FIG. 1(A)) or the exhaust side of the electric fan (in the case of FIG. 1(B)), and the intake port 8 Or an exhaust duct 15 with an exhaust discharge end 14 opened in the vicinity thereof
is installed, and during forced combustion by driving the electric fan 4, a part of the exhaust gas is introduced into the combustion air chamber a along with the combustion air by utilizing the pressure difference between the exhaust gas introduction end 13 and the exhaust gas discharge end 4. Configure it as follows.

本発明のガス給湯器は、前記の如き構成よりなるので、
電動ファン4を駆動した強制燃焼に際し、排気導入端1
3は正圧、排気放出端14は負圧となり、その圧力差に
よって比較的低温の燃焼排ガスの一部を吸気口8から燃
焼空気室a中に導入される。
Since the gas water heater of the present invention has the configuration as described above,
During forced combustion by driving the electric fan 4, the exhaust gas introduction end 1
3 is a positive pressure, and the exhaust discharge end 14 is a negative pressure, and due to the pressure difference, a portion of relatively low-temperature combustion exhaust gas is introduced from the intake port 8 into the combustion air chamber a.

すなわち、燃焼空気室a中に導入された燃焼排ガ久中の
燃焼反応によって生成された水蒸気およびCO2等が一
次空気、二次空気の双方に導入される。
That is, water vapor, CO2, etc. generated by the combustion reaction during the combustion exhaust gas introduced into the combustion air chamber a are introduced into both the primary air and the secondary air.

一般に、ブンゼン式ないしセミブンゼン式バーナ搭載の
ガス給湯器は、二次空気のうち20%前後を熱交換器内
胴の壁面冷却のために用いたり、燃焼空気用電動ファン
風圧があまり取れない等の条件から、対理論空気量比で
130%前後の二次空気とし、−次空気は対理論空気量
比で30%前後であるが、燃焼安定性や燃焼完結性能な
ど必要性能の確保に大きな影響力を持つのは一次空気で
ある。
In general, gas water heaters equipped with Bunsen or semi-Bunsen burners use around 20% of the secondary air to cool the inner wall of the heat exchanger, and electric fans for combustion air do not have sufficient wind pressure. Due to the conditions, the secondary air is around 130% of the theoretical air amount ratio, and the secondary air is around 30% of the theoretical air amount ratio, but this has a big impact on ensuring the required performance such as combustion stability and combustion completion performance. It is the primary air that has the power.

本発明は、前記の如くして水蒸気およびCO2などが一
次空気および二次空気の双方に導入される。このように
して燃焼火炎帯の可視火炎に、予混合用の燃焼−次空気
および拡散混合用の燃焼二次空気とともに導入された水
蒸気およびCO2は、それぞれの燃焼用空気の熱容量増
加をもたらすため、火炎の内外から熱を奪う形となり、
燃焼反応は適度に緩慢なものとなる。
In the present invention, water vapor, CO2, etc. are introduced into both the primary air and the secondary air as described above. The water vapor and CO2 thus introduced into the visible flame of the combustion flame zone together with the combustion secondary air for premixing and the combustion secondary air for diffusion mixing increase the heat capacity of the respective combustion air; It takes heat from the inside and outside of the flame,
The combustion reaction will be moderately slow.

燃焼空気室aの雰囲気は、その」1方に配置されている
バーナ群からの放射熱やその他の燃焼ゾーン構造物から
の伝導伝熱などにより、外部から電動ファンによって導
入した空気温度より20〜30°C程度高くなる。その
ため、燃焼空気室aの飽和水蒸気温度が上るため、体積
比率で全投入空気の20%程度まで燃焼排ガスを混入し
ても、燃焼空気が燃焼空気室aにて結露することもない
。以上から、水煮気分による火炎からの抜熱も主に顕熱
分となり、急激な抜熱が部分的に起ることもなく、緩慢
燃焼の度合もはゾ均一なものが得られ、火炎長の極端な
ロング化や不完全燃焼を起すことが少なく、その結果、
添加水蒸気量にはゾ反比例する形で排出NOx量は低減
される(第9図参照)。
The atmosphere in the combustion air chamber a is 20 to 20 degrees higher than the temperature of the air introduced from the outside by an electric fan, due to radiant heat from the burner group arranged on one side and conductive heat transfer from other combustion zone structures. It will be about 30°C higher. Therefore, the saturated steam temperature in the combustion air chamber a rises, so that even if the combustion exhaust gas is mixed to a volume ratio of about 20% of the total input air, the combustion air will not condense in the combustion air chamber a. From the above, the heat removed from the flame due to the boiling water content is mainly sensible heat, and rapid heat removal does not occur locally, and the degree of slow combustion is very uniform, and the flame length is As a result, it is less likely to cause extremely long or incomplete combustion, and as a result,
The amount of NOx discharged is reduced in inverse proportion to the amount of water vapor added (see Figure 9).

なお、第1図(A)(B)に示す実施例は、排気導入端
13と排気放出端14との圧力差が最大燃焼負荷時から
最小燃焼負荷時までの変化なりに変動し、排ガス再循環
量も変化する。しかし、この実施例でも、排気ダクトの
径の設定によっては、問題となる30000 K ca
 Q / H以上の最大負荷域において相当程度のNO
x低減効果がある。
In the embodiment shown in FIGS. 1(A) and 1(B), the pressure difference between the exhaust gas introduction end 13 and the exhaust gas discharge end 14 fluctuates as the pressure difference changes from the maximum combustion load to the minimum combustion load, and the exhaust gas is regenerated. The amount of circulation also changes. However, even in this example, depending on the setting of the diameter of the exhaust duct, a problem of 30,000 Kca
Considerable NO in the maximum load range of Q/H or higher
It has an effect of reducing x.

第2図は、第」−図(A)に示す給湯器の排気ダクト1
5の一部にダンパーや可変オリフィスなどの流量調節機
構]6を組込み、ダクトの口径を変えずにガスの種類や
排気延長時などの必要に応じ低温燃焼ガスの戻し量を調
節することができるようにした例を示すものである。
Figure 2 shows the exhaust duct 1 of the water heater shown in Figure (A).
By incorporating a flow rate adjustment mechanism such as a damper or variable orifice into part of 5, it is possible to adjust the return amount of low-temperature combustion gas according to the type of gas or needs such as when extending exhaust gas without changing the diameter of the duct. This is an example of how to do this.

第3図は、第2図に示す流量調節機構16の開度をギヤ
モータなどのアクチエータ】7により調節し得るように
しておき、ガス比例制御弁5へのマイコン制御装置10
0の制御電流値を開度設定信号として流量調節機構16
の開度を数段階または無段階に調節し得るようにしたも
のである。このようにすると、ガスの流量に対応して排
気ガスの再循環量を自動制御することができる。
FIG. 3 shows a microcomputer control device 10 for controlling the gas proportional control valve 5 so that the opening degree of the flow rate adjustment mechanism 16 shown in FIG. 2 can be adjusted by an actuator 7 such as a gear motor.
The flow rate adjustment mechanism 16 uses a control current value of 0 as an opening setting signal.
The opening degree can be adjusted in several steps or steplessly. In this way, the amount of recirculation of exhaust gas can be automatically controlled in accordance with the flow rate of gas.

第4図は、第3図と同様に流量調節機構16の開度をア
クチエータ17により調節し得ろうよにしておき、かつ
、燃焼空気室aに湿度センサー18と温度センサー19
とを配設し、前記マイコン制御部100を利用して、前
記湿度センサー18と温度センサー19の出力信号から
絶対湿度値を演算し、その絶対湿度値を開度設定信号と
して流量調節機構16の開度を数段階または無段階に調
節し得るようにしたものである。
In FIG. 4, the opening degree of the flow rate adjustment mechanism 16 can be adjusted by the actuator 17 as in FIG. 3, and a humidity sensor 18 and a temperature sensor 19 are provided in the combustion air chamber a.
The microcomputer control unit 100 is used to calculate an absolute humidity value from the output signals of the humidity sensor 18 and temperature sensor 19, and the absolute humidity value is used as an opening setting signal for the flow rate adjustment mechanism 16. The opening degree can be adjusted in several steps or steplessly.

これは、水蒸気添加量を監視パラメータとして排ガス再
循環斌を増やしていくと、燃焼状態の良否の判定指釧で
あるC○/ CO2値の上昇や、給湯用熱交換器の熱効
率低下、燃焼おくれぎみとなることによる火炎リフト音
の増加などのデメリット要素があられれてくるが、燃焼
空気の湿度、温度から算出できる絶対湿度をパラメータ
として制御すると、前記のようなデメリットを生ずるこ
とがない。なお、実験の結果によると、絶対湿度制御範
囲を例えば]、5X]Okg/kg’〜21X]、Ok
g/kg’ (kg’は乾き空気1kg)にすると、良
好な燃焼性と低NOx化(90〜70ppm)を得るこ
とができる(第9図参照)。また、熱交換効率も、最大
燃焼時で80±2%程度に制御することができる(第1
0図参照)。
This is because if the amount of water vapor added is used as a monitoring parameter and the amount of exhaust gas recirculation is increased, the C○/CO2 value, which is an indicator of the quality of combustion, will increase, the thermal efficiency of the hot water heat exchanger will decrease, and combustion will slow down. However, if the absolute humidity, which can be calculated from the humidity and temperature of the combustion air, is controlled as a parameter, the above-mentioned disadvantages will not occur. According to the experimental results, the absolute humidity control range is, for example], 5X]Okg/kg' to 21X], Ok
g/kg'(kg' is 1 kg of dry air), good combustibility and low NOx (90 to 70 ppm) can be obtained (see Figure 9). In addition, the heat exchange efficiency can be controlled to about 80 ± 2% at maximum combustion (first
(See figure 0).

また冬期と夏期において、大気中の湿度変化だけでも燃
焼空気中の絶対湿度は3X10  kg/kg’前後の
変動があり、NOx値も]、Oppm前後の変動がある
(第11図参照)。従って、絶対湿度をパラメータとす
る制御は、冬期、夏期のNOx値変動に対しても効果が
ある。
Furthermore, in winter and summer, the absolute humidity in the combustion air fluctuates around 3×10 kg/kg' due to atmospheric humidity changes alone, and the NOx value also fluctuates around 3×10 kg/kg' (see Figure 11). Therefore, control using absolute humidity as a parameter is also effective against NOx value fluctuations in winter and summer.

第5図は、第3図と同様に流量調節機構]6の開度をア
クチエータ]7により調節し得るようにしておき、かつ
、燃焼空気室aにo2濃度センサー20および温度セン
サー19を設置し、02分圧変化で燃焼空気中の絶対湿
度変化量を前記マイコン制御装置100により算出し、
これを開度設定信号として流量調節機構16の開度を数
段階または無段階に調節し得るようにしたものである。
In FIG. 5, as in FIG. 3, the opening degree of the flow rate adjustment mechanism [6] can be adjusted by an actuator]7, and an O2 concentration sensor 20 and a temperature sensor 19 are installed in the combustion air chamber a. , the amount of change in absolute humidity in the combustion air is calculated by the change in partial pressure of 02 by the microcomputer control device 100,
Using this as an opening setting signal, the opening of the flow rate adjustment mechanism 16 can be adjusted in several steps or steplessly.

なお温度センサー]9は補正用のものである。このよう
にすると、第4図に示す実施例と同様の良好な制御を行
なうことができる。
Note that the temperature sensor] 9 is for correction. In this way, good control similar to the embodiment shown in FIG. 4 can be performed.

第6図は、第5図に示す実施例の燃焼空気室の02濃度
を検出する代りに、排気室dに排気021度センサー2
1および排気温度センサー22を設置し、02分圧変化
で燃焼空気中の絶対湿度変化量を算出し、それを開度設
定信号として′&量んjll筒機構16の開度を調節し
得るようにしたものである。このようにすると、第5図
の実施例と同様の良好な制御を行なうことができる。
FIG. 6 shows an example in which an exhaust 021 degree sensor is installed in the exhaust chamber d instead of detecting the 02 concentration in the combustion air chamber of the embodiment shown in FIG.
1 and an exhaust temperature sensor 22 are installed to calculate the amount of change in absolute humidity in the combustion air based on the change in partial pressure, and use it as an opening setting signal to adjust the opening of the cylinder mechanism 16. This is what I did. In this way, good control similar to the embodiment shown in FIG. 5 can be performed.

第7図は、第3図ないし第6図に示すようにアクチエー
タJ7により流量調節機構16の開度を調節する代りに
、温度により形状を変化させる形状記憶合金やバイメタ
ル等により、非完全密閉式の自己制御ダンパー23を構
成し、この自己制御ダンパー23を排気ダクト15に装
着し、給湯器の最大燃焼時から最小燃焼時までの排気温
度の変化に応じておおざっばな排ガス流量コントロール
を行なう如くした例を示すものである。すなわち、前記
自己制御ダンパー23は、第8図(a)に示すように、
最大負荷時にはその排ガス温度によってダンパー片23
aを大きく開き、最小負荷時は第8図(b)に示すよう
に最小流路23bを残してダンパー片23aを閉じるも
のを使用する。
FIG. 7 shows a non-completely sealed type using a shape memory alloy, bimetal, etc. whose shape changes depending on the temperature, instead of adjusting the opening degree of the flow rate adjustment mechanism 16 using the actuator J7 as shown in FIGS. 3 to 6. This self-control damper 23 is installed in the exhaust duct 15, and roughly controls the exhaust gas flow rate according to the change in exhaust gas temperature from the maximum combustion time to the minimum combustion time of the water heater. This is an example of how this could be done. That is, the self-control damper 23, as shown in FIG. 8(a),
At maximum load, the damper piece 23 changes depending on the exhaust gas temperature.
A is used which opens the damper piece 23a wide and closes the damper piece 23a while leaving the minimum flow path 23b at the minimum load as shown in FIG. 8(b).

なお、第2図ないし第7図の実施例においては、第1−
図(B)の如き排気吸出型の実施例の図示を省略したが
、これらの実施例も排気吸出型のものにそのま\適用し
得ることは勿論である。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 2 to 7,
Although illustrations of the exhaust suction type embodiments as shown in FIG. 3(B) are omitted, it goes without saying that these embodiments can also be applied to the exhaust suction type.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、燃焼機構部である
バーナ、ガス比例制御弁および燃焼制御部システムなど
の大きな変更を行なうことなく、排気導入端と排気放出
端との間の差圧を利用した排気ダク)〜を設置すること
により、コンバク1−であり乍ら低NOxタイプの強制
燃焼式ガス給湯器を提供することができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the differential pressure between the exhaust gas introduction end and the exhaust gas discharge end can be reduced without making major changes to the combustion mechanism parts such as the burner, the gas proportional control valve, and the combustion control system. By installing an exhaust duct (exhaust duct) utilizing the above, it is possible to provide a forced combustion type gas water heater that is compact and has low NOx.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(A)(B)は本発明を適用した強制燃焼式ガス
給湯器の基本構成を示す概要図、第2図ないし第7図は
それぞれ異なる実施例を示す概要図、第8図(a)(b
)は第7図に使用する自己制御ダンパの詳細図、第9図
は燃焼排ガス中のCo/CO2,NOxと燃焼空気中の
絶対湿度との関係を示すグラフ、第10図は燃焼量と燃
焼排ガス中のNoxg度との関係を示すグラフ、第11
図はNOX対策対策無給湯釜、夏の性能差を示すグラフ
、第12図は02W度と燃焼空気中の絶対湿度との関係
を示すグラフ、第13図は従来の排気ガス再循環方式を
示す説明図である。 1・・バーナ、2・・・熱交換器、4・・・電動ファン
、5・・・ガス比例制御弁、6・・給水管、7・・・出
湯管、8・・・吸気口、9・・・排気口、10・・・フ
ローセンサー11・・・給水温センサー、12・・・出
湯温センサー、13・・・排気導入端、14・・・排気
放出端、】5・・・排気ダクト、16・・・流量調節機
構、17・・・アクチエータ、18・・・湿度センサー
、19・・・温度センサー、20・・・燃焼空気室のO
2濃度センサー、21・・・排気室の02濃度センサー
22・・・排気室の温度センサー、23・・・自己制御
ダンパ。
Figures 1 (A) and (B) are schematic diagrams showing the basic configuration of a forced combustion gas water heater to which the present invention is applied, Figures 2 to 7 are schematic diagrams showing different embodiments, and Figure 8 ( a)(b)
) is a detailed diagram of the self-control damper used in Fig. 7, Fig. 9 is a graph showing the relationship between Co/CO2 and NOx in the combustion exhaust gas and absolute humidity in the combustion air, and Fig. 10 is a graph showing the combustion amount and combustion. Graph showing the relationship with Noxg degree in exhaust gas, No. 11
The figure is a graph showing the performance difference of a hot water boiler without NOx countermeasures in summer, Fig. 12 is a graph showing the relationship between 02W degree and absolute humidity in combustion air, and Fig. 13 is an explanation showing the conventional exhaust gas recirculation system. It is a diagram. 1... Burner, 2... Heat exchanger, 4... Electric fan, 5... Gas proportional control valve, 6... Water supply pipe, 7... Hot water outlet pipe, 8... Intake port, 9 ...Exhaust port, 10...Flow sensor 11...Water supply temperature sensor, 12...Output hot water temperature sensor, 13...Exhaust inlet end, 14...Exhaust discharge end, ]5...Exhaust Duct, 16... Flow rate adjustment mechanism, 17... Actuator, 18... Humidity sensor, 19... Temperature sensor, 20... O of combustion air chamber
2 concentration sensor, 21... 02 concentration sensor of exhaust chamber 22... temperature sensor of exhaust chamber, 23... self-control damper.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数の炎孔群によって構成されたブンゼン式ないし
セミブンゼン式ガスバーナを有する燃焼装置と、燃焼ガ
スによって給水を加熱する熱交換器とを備え、電動ファ
ンによって燃焼用空気を強制的に導入すべくなした強制
燃焼式ガス給湯器において、前記熱交換器の上部の排気
室側に排気導入端を開口させると共に、前記燃焼装置の
吸気口ないしその近傍に排気放出端を開口させた排気ダ
クトを設置し、前記排気導入端と排気放出端との圧力差
により排気室中の熱交換後の低温燃焼ガスの一部を燃焼
空気中に混入させたことを特徴とする強制燃焼式ガス給
湯器。 2、排気ダクトの流路中に低温燃焼ガスの流量調節機構
を配設し、該流量調節機構により低温燃焼ガスの戻し量
を調節すべくなしたことを特徴とする請求項1に記載の
強制燃焼式ガス給湯器。 3、排気ダクトの流路中に配設した低温燃焼ガスの流量
調節機構をアクチエータにより調節すべくし、そのアク
チエータを、ガス流量比例制御弁の電流値を開度設定信
号として駆動して、流量調節機構の開度を調節すべくな
したことを特徴とする請求項2に記載の強制燃焼式ガス
給湯器。 4、排気ダクトの流路中に配設した低温燃焼ガスの流量
調節機構をアクチエータにより調節すべくし、そのアク
チエータを、燃焼空気室に配設した湿度センサーと温度
センサーの検出値から算出される絶対湿度値を開度設定
信号として駆動して、流量調節機構の開度を調節すべく
なしたことを特徴とする請求項2に記載の強制燃焼式ガ
ス給湯器。 5、排気ダクトの流路中に配設した低温燃焼ガスの流量
調節機構をアクチエータにより調節すべくし、そのアク
チエータを、燃焼空気室に設置したO_2濃度センサー
および温度センサーの検出値から算出される燃焼空気中
の絶対湿度変化量を開度設定信号として駆動して、流量
調節機構の開度を調節すべくなしたことを特徴とする請
求項2に記載の強制燃焼式ガス給湯器。 6、排気ダクトの流路中に配設した低温燃焼ガスの流量
調節機構をアクチエータにより調節すべくし、そのアク
チエータを、排気室に設置した排気O_2濃度センサー
および排気温度センサーの検出値から算出される燃焼排
気ガス中の絶対湿度変化量を開度設定信号として駆動し
て、流量調節機構の開度を調節すべくなしたことを特徴
とする請求項2に記載の強制燃焼式ガス給湯器。 7、温度により形状を変化させる形状記憶合金などによ
り非完全密閉型の自己制御ダンパーを構成し、かつ、該
自己制御ダンパーを排気ダクトの流路中に配設し、排気
温度の変化に応じて低温燃焼ガス戻し量をおおざっぱに
制御すべくなしたことを特徴とする請求項1に記載の強
制燃焼式ガス給湯器。
[Claims] 1. A combustion device including a Bunsen-type or semi-Bunsen-type gas burner configured with a plurality of flame hole groups, a heat exchanger that heats water supply with combustion gas, and an electric fan that generates combustion air. In a forced combustion gas water heater designed to forcefully introduce gas, an exhaust gas introduction end is opened on the exhaust chamber side of the upper part of the heat exchanger, and an exhaust gas discharge end is opened at or near the intake port of the combustion device. A forced combustion characterized in that an exhaust duct is installed, and a part of the low-temperature combustion gas after heat exchange in the exhaust chamber is mixed into the combustion air due to the pressure difference between the exhaust introduction end and the exhaust discharge end. Type gas water heater. 2. The forced combustion system according to claim 1, wherein a low temperature combustion gas flow rate adjustment mechanism is disposed in the flow path of the exhaust duct, and the flow rate adjustment mechanism is configured to adjust the return amount of the low temperature combustion gas. Combustion gas water heater. 3. The low-temperature combustion gas flow rate adjustment mechanism disposed in the flow path of the exhaust duct is adjusted by an actuator, and the actuator is driven using the current value of the gas flow rate proportional control valve as an opening setting signal to adjust the flow rate. 3. The forced combustion gas water heater according to claim 2, wherein the opening degree of the mechanism is adjusted. 4. The low-temperature combustion gas flow rate adjustment mechanism installed in the flow path of the exhaust duct is adjusted by an actuator, and the actuator is set to an absolute value calculated from the detected values of the humidity sensor and temperature sensor installed in the combustion air chamber. 3. The forced combustion gas water heater according to claim 2, wherein the opening of the flow rate adjustment mechanism is adjusted by driving the humidity value as an opening setting signal. 5. The low-temperature combustion gas flow rate adjustment mechanism installed in the flow path of the exhaust duct is adjusted by an actuator, and the actuator is used to control the combustion rate calculated from the detected values of the O_2 concentration sensor and temperature sensor installed in the combustion air chamber. 3. The forced combustion gas water heater according to claim 2, wherein the opening degree of the flow rate adjustment mechanism is adjusted by driving the amount of change in absolute humidity in the air as an opening setting signal. 6. The flow rate adjustment mechanism for low-temperature combustion gas disposed in the flow path of the exhaust duct is adjusted by an actuator, and the actuator is operated to adjust the flow rate of the low-temperature combustion gas based on the detected value of the exhaust O_2 concentration sensor and exhaust temperature sensor installed in the exhaust chamber. 3. The forced combustion gas water heater according to claim 2, wherein the opening degree of the flow rate adjustment mechanism is adjusted by driving the amount of change in absolute humidity in the combustion exhaust gas as an opening setting signal. 7. Construct a non-completely sealed self-controlling damper using a shape memory alloy or the like that changes its shape depending on the temperature, and place the self-controlling damper in the flow path of the exhaust duct so that the damper changes its shape according to changes in the exhaust temperature. 2. The forced combustion gas water heater according to claim 1, wherein the amount of low-temperature combustion gas returned is roughly controlled.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047860A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Ihi Corp Pulverized combustion testing device

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