(57)【要約】【課題】濃炎口の異なる箇所から噴出される高濃度混合気の均一化が図られた低ＮＯｘバーナ及びその低ＮＯｘバーナを用いたガス給湯機を提供する。【解決手段】第１の管状流路１１のガス導入口３４から導入された低濃度混合気を上方に噴出する細長の淡炎口１２、及び淡炎口１２を囲んで配置され、第２の管状流路１３のガス導入口３９から導入された高濃度混合気を上方に噴出する細長の濃炎口１４、１５を備える低ＮＯｘバーナ１０であって、濃炎口１４、１５の下部には、第２の管状流路１３を直進して後方に進む高濃度混合気を濃炎口１４、１５に案内する縦流路４０が設けられ、縦流路４０は、前後に幅広に形成され、第２の管状流路１３の高濃度混合気の出口側に、高濃度混合気の流れを部分的に遮る複数の内側突出部４８、５０を前後方向に配置した整流機構４９、５１を、上下に複数有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の管状流路のガス導入口から導入された理論空燃比より燃料濃度の低い低濃度混合気を上方に噴出する細長の淡炎口、及び該淡炎口を囲んで配置され、第２の管状流路のガス導入口から導入された理論空燃比より燃料濃度の高い高濃度混合気を上方に噴出する細長の濃炎口を備える低ＮＯｘバーナにおいて、
前記濃炎口の下部には、前記第２の管状流路を直進して後方に進む前記高濃度混合気を該濃炎口に案内する縦流路が設けられ、該縦流路は、前後に幅広に形成され、前記第２の管状流路の前記高濃度混合気の出口側に、該高濃度混合気の流れを部分的に遮る複数の内側突出部を前後方向に配置した整流機構を、上下に複数有することを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
【請求項２】
請求項１記載の低ＮＯｘバーナにおいて、前記縦流路は、前記第２の管状流路と前記整流機構の間に、前記高濃度混合気の一部を前記濃炎口の前方側に案内する上部が前方側に傾斜して配置された細長内側突出部を有することを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の低ＮＯｘバーナにおいて、前記上下に配置された整流機構は、上側の該整流機構に設けられた前記各内側突出部の中心が、その直下にある該整流機構に設けられた前記各内側突出部の中心と、平面視して重ならない位置に配置されることを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナにおいて、前記第１の管状流路と前記淡炎口を接続する連結路の側壁によって中央が仕切られた前記縦流路は、該連結路の側壁の左右に間隔を有して配置された左右の外壁と該連結路の側壁とによって形成され、
上下に２つ設けられた前記整流機構は、一方が前記連結路の側壁に設けられ、他方が前記縦流路の外壁に設けられていることを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の低ＮＯｘバーナを用いるガス給湯機であって、前記低ＮＯｘバーナと、該低ＮＯｘバーナの燃焼による燃焼ガスにより直接的に水を加熱する一次熱交換器と、前記一次熱交換器から排出される前記燃焼ガスによって、前記一次熱交換器に供給する水を予熱する二次熱交換器とを有することを特徴とするガス給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱するための燃焼ガスを発生させる低ＮＯｘバーナとその低ＮＯｘバーナを用いたガス給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼時に発生する燃焼ガスのＮＯｘ量の低減化を図るため、理論空燃比より燃料濃度が低い低濃度混合気を噴出する分割された炎口群により形成された前後方向に細長の淡炎口と、その淡炎口を囲って配置された理論空燃比より燃料濃度が高い高濃度混合気を噴出する細長の濃炎口とを備える、所謂低ＮＯｘバーナがあり、その具体例が、例えば特許文献１に記載されている。
そして、低ＮＯｘバーナは、特許文献１にも記載されているように、低濃度混合気及び高濃度混合気が導入される導入口をそれぞれ別個に備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、濃炎口は低ＮＯｘバーナの前後方向全体に前後に長く形成され、高濃度混合気の導入口から濃炎口までの経路は短く、流路面積も小さい上に、導入口からの高濃度混合気の導入量は、求められる燃焼負荷に応じて変化するため、濃炎口の前後方向の異なる箇所において、高濃度混合気の噴出量を均一にして、火炎の大きさのバランスを取るのは困難である。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、濃炎口の異なる箇所から噴出される高濃度混合気の均一化が図られた低ＮＯｘバーナ及びその低ＮＯｘバーナを用いたガス給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る低ＮＯｘバーナは、第１の管状流路のガス導入口から導入された理論空燃比より燃料濃度の低い低濃度混合気を上方に噴出する細長の淡炎口、及び該淡炎口を囲んで配置され、第２の管状流路のガス導入口から導入された理論空燃比より燃料濃度の高い高濃度混合気を上方に噴出する細長の濃炎口を備える低ＮＯｘバーナにおいて、前記濃炎口の下部には、前記第２の管状流路を直進して後方に進む前記高濃度混合気を該濃炎口に案内する縦流路が設けられ、該縦流路は、前後に幅広に形成され、前記第２の管状流路の前記高濃度混合気の出口側に、該高濃度混合気の流れを部分的に遮る複数の内側突出部を前後方向に配置した整流機構を、上下に複数有する。
【０００６】
第１の発明に係る低ＮＯｘバーナにおいて、前記縦流路は、前記第２の管状流路と前記整流機構の間に、前記高濃度混合気の一部を前記濃炎口の前方側に案内する上部が前方側に傾斜して配置された細長内側突出部を有するのが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係る低ＮＯｘバーナにおいて、前記上下に配置された整流機構は、上側の該整流機構に設けられた前記各内側突出部の中心が、その直下にある該整流機構に設けられた前記各内側突出部の中心と、平面視して重ならない位置に配置されるのが好ましい。
【０００８】
第１の発明に係る低ＮＯｘバーナにおいて、前記第１の管状流路と前記淡炎口を接続する連結路の側壁によって中央が仕切られた前記縦流路は、該連結路の側壁の左右に間隔を有して配置された左右の外壁と該連結路の側壁とによって形成され、上下に２つ設けられた前記整流機構は、一方が前記連結路の側壁に設けられ、他方が前記縦流路の外壁に設けられているのが好ましい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係るガス給湯機は、第１の発明に係る低ＮＯｘバーナを用いるガス給湯機であって、前記低ＮＯｘバーナと、該低ＮＯｘバーナの燃焼による燃焼ガスにより直接的に水を加熱する一次熱交換器と、前記一次熱交換器から排出される前記燃焼ガスによって、前記一次熱交換器に供給する水を予熱する二次熱交換器とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明に係る低ＮＯｘバーナ及び第２の発明に係るガス給湯機は、濃炎口の下部に設けられた縦流路が、第２の管状流路の高濃度混合気の出口側に、高濃度混合気の流れを部分的に遮る複数の内側突出部を前後方向に配置した整流機構を、上下に複数有するので、第２の管状流路を通過して後方に進む高濃度混合気を前後方向の異なる箇所で拡散でき、濃炎口から噴出される高濃度混合気の流量の均一化を図り、もって濃炎口に形成される濃火炎の高さを安定して均一にすることができる。
【００１１】
また、第１の発明に係る低ＮＯｘバーナ及び第２の発明に係るガス給湯機において、縦流路が、第２の管状流路と整流機構の間に、高濃度混合気の一部を濃炎口の前方側に案内する上部が前方側に傾斜して配置された細長内側突出部を有する場合、第２の管状流路を通過して後方に進む高濃度混合気の一部を、濃炎口の前側の部位に安定して供給することが可能である。
【００１２】
そして、第１の発明に係る低ＮＯｘバーナ及び第２の発明に係るガス給湯機において、上側の整流機構に設けられた各内側突出部の中心が、その直下にある該整流機構に設けられた各内側突出部の中心と、平面視して重ならない場合、内側突出部の前後方向の配置ピッチを短くでき、高濃度混合気を拡散する箇所を前後方向に多く設けて、高濃度混合気の分布の均一化を安定的に行うことが可能である。
【００１３】
更に、第１の発明に係る低ＮＯｘバーナ及び第２の発明に係るガス給湯機において、上下に２つ設けられた整流機構の一方が連結路の側壁に設けられ、他方が縦流路の外壁に設けられている場合、内側突出部を技術的に容易に成型でき、量産化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る低ＮＯｘバーナの斜視図である。
【図２】同低ＮＯｘバーナを備えるガスバーナユニットの斜視図である。
【図３】同低ＮＯｘバーナを用いたガス給湯機の模式図である。
【図４】同低ＮＯｘバーナの平面図である。
【図５】外側金板を省略した同低ＮＯｘバーナの側面図である。
【図６】同低ＮＯｘバーナが備える外側金板の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図４〜図６に示すように、本発明の一実施の形態に係る低ＮＯｘバーナ１０は、水平（前後方向に沿って）配置された第１の管状流路１１の前側のガス導入口３４から導入された理論空燃比より燃料濃度の低い低濃度混合気を上方に噴出する細長の淡炎口１２、及び淡炎口１２を囲んで配置され、水平（前後方向に沿って）配置された第２の管状流路１３の前側のガス導入口３９から導入された理論空燃比より燃料濃度の高い高濃度混合気を上方に噴出する細長の濃炎口１４、１５を備えるガスバーナである。以下、詳細に説明する。
【００１６】
図２に示すように、低ＮＯｘバーナ１０は、上部開放の外側ケース２９の内側に並列配置され、複数の低ＮＯｘバーナ１０及び外側ケース２９を有してガスバーナユニット１６が構成されている。ガスバーナユニット１６は、ガス管１８（図３参照）から供給される燃料ガスと空気を混合してなる混合気を低ＮＯｘバーナ１０により燃焼して燃焼ガスを発生させる。ここで、低ＮＯｘバーナ１０は、ＮＯｘ発生量の低減化が図られた濃淡バーナであるので、ＮＯｘと水蒸気が結合して生成される酸性水のｐＨが改善され、ドレン水の処理が容易である。なお、図２には、２つの低ＮＯｘバーナ１０が、外側ケース２９内に距離を有して配置されているように描かれているが、実際には、複数、例えば１５〜２０個の低ＮＯｘバーナ１０が、近接して並列配置されている。
【００１７】
ガスバーナユニット１６は、図３に示すように、ガスバーナユニット１６の上部に配置された一次熱交換器１９に燃焼ガスを供給する。一次熱交換器１９は、下部から取込んだ燃焼ガスの顕熱によって直接的に水を加熱して湯をつくり、その湯を混合弁２０に送ると共に、上部から燃焼ガスを排出する。混合弁２０は、一次熱交換器１９でつくられた湯に、水道管２１を介して流入する水道水を混合して所定温度の湯をつくり、その湯を出湯管２２に供給する。
また、ガスバーナユニット１６の底部には、ガスバーナユニット１６内に空気を供給するファン２３が固定されている。
【００１８】
一次熱交換器１９の後流には、一次熱交換器１９から排出された燃焼ガスによって、一次熱交換器１９に供給する水を予熱する二次熱交換器２４が配置されている。従って、ガスバーナユニット１６、一次熱交換器１９及び二次熱交換器２４等を有するガス給湯機２５は、一次熱交換器１９及び二次熱交換器２４によってそれぞれ燃焼ガスの顕熱及び潜熱を用いて水を効率的に加熱することできる。なお、二次熱交換器２４によって予熱される水は、水道管２１から供給される。
また、一次熱交換器１９には、ガス給湯機２５に設けられた循環ポンプ２６の作動によって、水が循環する循環回路２７が接続されており、一次熱交換器１９は、給湯に使う湯を加熱すると共に、循環回路２７を流れる水を加熱して浴槽等に供給する。なお、ガスバーナユニット１６をはじめとするガス給湯機２５を構成する機器、部材等は箱状のケーシング２８内に固定されている。
【００１９】
図２に示すように、外側ケース２９の外壁部には、低ＮＯｘバーナ１０に点火する電極３０を備えた点火手段３１が設けられ、点火手段３１の下部に、左右方向に等間隔で配置された複数の開口３２が形成されている。低濃度混合気は、この開口３２を通過して、外側ケース２９内に配置された低ＮＯｘバーナ１０に供給される。
また、開口３２の上部には、低ＮＯｘバーナ１０に供給される高濃度混合気が通過する複数の開口（図示せず）が形成されている。
【００２０】
図１、図２、図４に示すように、外側ケース２９内に並列配置される低ＮＯｘバーナ１０は、前後に細長い淡炎口１２と、淡炎口１２を間に挟んで平行配置（即ち囲んで配置）され、淡炎口１２を囲む前後に細長い濃炎口１４、１５を備えている。そして、淡炎口１２と濃炎口１４、１５の各間には、混合気等の噴出しをしない遮断領域３３が設けられ、淡炎口１２と濃炎口１４、１５に生成される火炎が干渉しないようにしている。淡炎口１２及び濃炎口１４、１５は、低ＮＯｘバーナ１０の上部に同一高さで配置され、共に低ＮＯｘバーナ１０の前後方向全体に渡って形成されている。
低ＮＯｘバーナ１０には、下部前側に、低濃度混合気が導入される第１の管状流路１１のガス導入口３４が形成され、第１の管状流路１１の後部には、第１の管状流路１１と淡炎口１２を接続する連結路３５の下端部が連結されている。従って、ガス導入口３４から導入された低濃度混合気は、第１の管状流路１１を通過した後に連結路３５を通って淡炎口１２に送られる。淡炎口１２は、左右に密接配置された複数（本実施の形態では３つ）のスリット３６からなるスリット群３７を前後方向に複数（本実施の形態では８つ）配置して形成され、各スリット群３７から噴出される低濃度混合気を燃料にして火炎（淡火炎）を発生させる。
【００２１】
また、低ＮＯｘバーナ１０は、第１の管状流路１１のガス導入口３４の上方に、高濃度混合気が導入される第２の管状流路１３のガス導入口３９を備えている。そして、濃炎口１４、１５を上端部に備える縦流路４０が第２の管状流路１３に連通して設けられ、縦流路４０は、ガス導入口３９から導入され第２の管状流路１３を直進して後方に進む高濃度混合気を上端部の濃炎口１４、１５に案内する。間隔を有して配置され、連結路３５を形成する左右の側壁４１、４１ａ（図５参照）は、縦流路４０の左右方向中央を仕切って、縦流路４０を左右に分割し、縦流路４０に通気路４０ａ、４０ｂを形成している。通気路４０ａ、４０ｂは、前後方向に幅広に形成され、濃炎口１４、１５は、それぞれ通気路４０ａ、４０ｂの上端部に配置されている。なお、第２の管状流路１３も左右方向中央が、後述する本体金具４２で縦に仕切られた２つ割り構造となっており、２つ割りにされた左右の部位はそれぞれ通気路４０ａ、４０ｂに連結されている。
【００２２】
低ＮＯｘバーナ１０は、第１の管状流路１１、連結路３５及び淡炎口１２等を備える、図５に示す本体金具４２と、図６に示すように、その本体金具４２の上側半分を左右から覆って、第２の管状流路１３、通気路４０ａ、４０ｂ及び濃炎口１４、１５を形成する外側金板４３、４４を備えている。
通気路４０ａは、連結路３５の左側の側壁４１と、側壁４１の左側（外側）に間隔を有して配置された外壁４５によって形成され、通気路４０ｂも、通気路４０ａと同様に、連結路３５の右側の側壁４１ａと、側壁４１ａの右側（外側）に間隔を有して配置された外壁４６によって形成されている。外側金板４３、４４は、高濃度混合気が通気路４０ａ、４０ｂから外に漏れないように、スポット溶接によって、本体金具４２に密着固定されている。
【００２３】
また、図１、図５、図６に示すように、通気路４０ａ、４０ｂは、第２の管状流路１３の高濃度混合気の出口側に、複数（本実施の形態では３つ）の内側突出部４８を前後方向に等間隔（例えば１〜４ｍｍ）で並べて配置した整流機構４９と、整流機構４９の下側に配置された、同じく複数（本実施の形態では３つ）の内側突出部５０を前後方向に等間隔（例えば１〜４ｍｍ）で並べて配置した整流機構５１を有している。内側突出部４８、５０は、高濃度混合気の流れを部分的に遮り、高濃度混合気が通気路４０ａ、４０ｂ内で拡散するようにしている。
整流機構４９、５１は、上下に１〜３ｍｍの間隔を設けて配置され、低ＮＯｘバーナ１０の前後方向の略中央に形成されている。そして、内側突出部４８、５０は、突出面が１〜５ｍｍ半径の円形で、左右方向に０．５〜３ｍｍの突出高で突出している。本実施の形態において、内側突出部４８、５０の突出高は、通気路４０ａ、４０ｂの左右方向の幅と同一の高さとなっている。
【００２４】
図６に示すように、平面視して、整流機構４９に設けられた３つの内側突出部４８の各中心の間に、整流機構５１に設けられた後側２つの内側突出部５０がそれぞれ配置され、整流機構４９の最前に配置された内側突出部４８は、整流機構５１の前側２つの内側突出部５０の各中心の間に配置されている（即ち、各内側突出部４８の中心は、各内側突出部５０の中心と、平面視して重ならない位置となっている）。
従って、第２の管状流路１３を通過して後方に進む高濃度混合気は、前後方向に位置が異なる複数箇所で部分的に進行方向を変えられて、上下に拡散するので、前後に長い濃炎口１４、１５の前後方向の異なる箇所に、万遍なく流れることができる。
【００２５】
図５、図６に示すように、整流機構４９の内側突出部４８は、プレス加工によって連結路３５の側壁４１、４１ａに形成され、整流機構５１の内側突出部５０は、プレス加工によって通気路４０ａ、４０ｂの外壁４５、４６に設けられている。従って、内側突出部４８、５０はそれぞれ異なる被加工板（金板）に分けて設けられていることになり、僅かな間隔を設けて配置される内側突出部の全てを同一の被加工板に形成するのに比べ、内側突出部の成形が容易であり、量産化を図ることができる。
【００２６】
通気路４０ａ、４０ｂには、第２の管状流路１３と整流機構４９、５１の間に、上部が前よりに配置されて傾斜した細長内側突出部５２が設けられている。細長内側突出部５２は、内側突出部４８、５０と同一の突出高を有し、その突出面は、長手方向の長さが８〜１２ｍｍの細長い円形（楕円、長円）となっている。ここで、側壁４１（側壁４１ａについても同じ）には、細長内側突出部５２及び内側突出部５０の先端部が当接し、外壁４５（外壁４６についても同じ）には、内側突出部４８の先端が当接するので、側壁４１と外壁４５の間隔を一定に保つことができる。
また、細長内側突出部５２は、前側に５０〜７０°の角度で傾斜しているので、この傾斜によって、第２の管状流路１３から導入された高濃度混合気の一部を、濃炎口１４、１５の前方側に案内することができ、濃炎口１４、１５の前側の部位に十分な量の高濃度混合気を供給可能である。
【００２７】
低ＮＯｘバーナ１０は、前述した整流機構４９、５１と細長内側突出部５２によって、第２の管状流路１３から導入される高濃度混合気を通気路４０ａ、４０ｂ内でそれぞれ広範に分散するので、濃炎口１４、１５の前後方向の異なる箇所に対して、高濃度混合気をバランスよく送ることができる。従って、濃炎口１４、１５に生成される火炎は、前後方向の異なる場所で、その大きさ（勢い）の均一化が図られている。
【００２８】
また、外側金板４３（外側金板４４についても同じ）には、図１、図６に示すように、前後方向に形成された横溝５４が設けられている。横溝５４は、外側金板４３の強度を保つ効果を有するのに加え、通気路４０ａの空間を狭めて高濃度混合気の上昇速度を緩やかにし、濃炎口１４の前側の箇所に点火された火炎を、濃炎口１４全体に火移りしやすいようにしている。外側金板４３の前側に形成された円形突出部５５は、ファン２３（図２参照）の作動によって、近接配置された複数の低ＮＯｘバーナ１０間の隙間を上昇する二次空気の流速を部分的に抑えている。つまり、この円形突出部５５によって、点火された火炎が左右に隣り合って配置された低ＮＯｘバーナ１０へ火移りしやすい環境が作られている。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、細長内側突出部の形成位置に、細長内側突出部を設ける代わりに複数の内側突出部を近接配置して、濃炎口の前方側に高濃度混合気を案内するようにすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０：低ＮＯｘバーナ、１１：第１の管状流路、１２：淡炎口、１３：第２の管状流路、１４、１５：濃炎口、１６：ガスバーナユニット、１８：ガス管、１９：一次熱交換器、２０：混合弁、２１：水道管、２２：出湯管、２３：ファン、２４：二次熱交換器、２５：ガス給湯機、２６：循環ポンプ、２７：循環回路、２８：ケーシング、２９：外側ケース、３０：電極、３１：点火手段、３２：開口、３３：遮断領域、３４：ガス導入口、３５：連結路、３６：スリット、３７：スリット群、３９：ガス導入口、４０：縦流路、４０ａ、４０ｂ：通気路、４１、４１ａ：側壁、４２：本体金具、４３、４４：外側金板、４５、４６：外壁、４８：内側突出部、４９：整流機構、５０：内側突出部、５１：整流機構、５２：細長内側突出部、５４：横溝、５５：円形突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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