(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003651960.tif 000002
【図２】
0003651960.tif 000003
【図３】
0003651960.tif 000004
【図４】
0003651960.tif 000005
【図５】
0003651960.tif 000006
【図６】
0003651960.tif 000007