JP2000356401A

JP2000356401A - 給湯器

Info

Publication number: JP2000356401A
Application number: JP11166464A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kobayashi; 敏宏小林
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の給湯器は、燃焼性能を低下させずに
燃焼排気中の窒素酸化物を除去することを目的とする。【解決手段】フィン１８ｂに伝熱された燃焼熱により
通水を加熱する熱交換器１８の上流と下流とに上ノズル
４２と下ノズル４３とを配置して熱交換器１８に水を噴
出し、燃焼排気中の窒素酸化物を溶解させて燃焼排気か
ら除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼熱により通水を加
熱する熱交換器を備えた給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から給湯器は、給水管および出湯管
が接続される熱交換器と、この熱交換器を加熱するバー
ナと、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備え、
バーナの燃焼により熱交換器で通水を加熱し、出湯管よ
り出湯する強制燃焼式給湯器が一般的に知られている。

【０００３】バーナの燃焼時に発生する窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）は有害であるため、室内排気の場合には人体に直
接悪影響を及ぼし、また室外排気の場合には大気汚染に
なり、その除去が望まれている。そこで、実公平２−２
７３０６では、バーナ内のガスと空気との混合気に水蒸
気を付加混入する構造により、燃焼温度を低下させ窒素
酸化物の発生を抑えると共に、燃焼時に水蒸気中に含ま
れる水素により窒素酸化物を還元して燃焼排気から除去
することが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造では混合気の燃焼温度が下がるため、完全燃焼せずに
一酸化炭素が発生して燃焼性能を損なう恐れがあった。
そこで、本発明の給湯器は上記課題を解決し、燃焼性能
を低下させずに燃焼排気中の窒素酸化物を除去すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の給湯器は、バーナの燃焼熱により通
水を加熱する熱交換器と、上記バーナからの燃焼排気が
上記熱交換器を介して器体外部へ流出する排気経路とを
備えた給湯器において、上記排気経路に燃焼排気中の窒
素酸化物を水に溶解させる溶解手段を設けたことを要旨
とする。

【０００６】また、上記課題を解決する本発明の請求項
２記載の給湯器は、請求項１記載の給湯器において、上
記排気経路において上記熱交換器の上流側に上記溶解手
段として燃焼排気に向けて水を噴出する水噴出手段を設
けたことを要旨とする。

【０００７】また、上記課題を解決する本発明の請求項
３記載の給湯器は、請求項１または２記載の給湯器にお
いて、上記排気経路において上記熱交換器の下流側に上
記溶解手段として燃焼排気を水と接触させる水接触手段
を設けたことを要旨とする。

【０００８】また、上記課題を解決する本発明の請求項
４記載の給湯器は、請求項１ないし３の何れかに記載の
給湯器において、上記溶解手段により上記窒素酸化物を
溶解した溶解水と、上記熱交換器で発生するドレンとを
排出する排水経路を設け、上記排水経路を流れる水の中
和を行う中和手段を備えたことを要旨とする。

【０００９】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器は、バーナの燃焼熱により熱交換器を加熱し、熱
交換器に伝導された熱により通水を加熱する。燃焼排気
中の窒素酸化物は、溶解手段により水に溶解し燃焼排気
から除去される。窒素酸化物が除去された燃焼排気は、
排気経路を通って器体外部へ流出する。

【００１０】また、上記構成を有する本発明の請求項２
記載の給湯器は、燃焼排気中に含まれる窒素酸化物を熱
交換器の上流側で水噴出手段により噴出された水に溶解
させて燃焼排気から除去する。水を噴出することにより
燃焼排気との接触面積が大きくなって多くの窒素酸化物
を溶解することができる。燃焼排気中の水蒸気が熱交換
器表面で酸性ドレンになる場合には、噴出され燃焼熱に
より気化した水は、熱交換器表面で液体になってこの酸
性ドレンを希釈することができるため、熱交換器の耐久
性を向上することができる。しかも一旦気化した水が熱
交換器で凝縮するため、潜熱の回収が可能になり熱効率
を向上することができる。

【００１１】また、上記構成を有する本発明の請求項３
記載の給湯器は、水接触手段を熱交換器の下流側に設け
たため、バーナでの燃焼温度を特に低下させないで済
み、完全燃焼が行われ一酸化炭素を発生させることな
く、燃焼排気中の窒素酸化物を水接触手段により大量の
水と接触させることができ、非常に多くの窒素酸化物を
溶解させて除去することができる。また、燃焼排気は熱
交換を終えて低温になってから水接触手段へ到達するた
め、窒素酸化物の水への溶解度が大きくなり、窒素酸化
物を確実に除去する。

【００１２】また、上記構成を有する本発明の請求項４
記載の給湯器は、窒素酸化物を溶解した溶解水と、熱交
換器で発生する酸性ドレンとを排水経路に流し、中和手
段により中和する。この結果、排水は安全な中性とな
る。また、中和手段と溶解手段とを兼用させれば、窒素
酸化物の溶解とその酸性溶液の中和とを同時に行うこと
もできる。

【００１３】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適な
実施形態を説明する。本実施形態のガス給湯器は、図１
に示すように、器具本体１２内の下方位置に、給水管１
４と出湯管１６とが配設される熱交換器１８が燃焼室２
０内に装着された状態で設けられる。熱交換器１８の上
方には、熱交換器１８を加熱するバーナ２２がそのバー
ナ炎孔側を下向きにして取付板２４を介して設けられ
る。器具本体１２には、外気を燃焼用空気として取り込
むための給気口３０と、給気口３０より上方に排気口４
４とが開口される。

【００１４】一方、熱交換器１８を支持する燃焼室２０
の下端には、バーナ２２の燃焼排気により熱交換器１８
を加熱した後の燃焼排気を排出する排気フード３２が設
けられる。この排気フード３２は上方に大きく開口した
椀形状をなし、その下方には石灰石４６を水に浸して収
納する中和室４０が設けられる。排気フード３２の底部
には、連通管３５が接続され、連通管３５の下開口３５
ａが中和室４０の底面に臨むように設けられる。

【００１５】尚、この排気フード３２は燃焼排気中のド
レンの受け皿としてのドレンパンを兼ね備えている。中
和室４０の側面には、下開口３５ａより上方に排水管４
１が連結され、更にその上方に排気管３４が連結され
る。排気管３４の上端開口は排気口４４に臨む。

【００１６】また、熱交換器１８には、燃焼熱を吸収を
するフィン１８ｂに伝熱管１８ａが貫通し複数段蛇行し
て設けられる。この伝熱管１８ａは、熱交換器１８の下
段に設けられる給水管１４と接続し燃焼室２０を巻回し
てバーナ２２の近傍で出湯管１６と接続する。バーナ２
２を覆うバーナカバー２６上のファン取付台３８には、
給気ファン３６を取付ける。この給気ファン３６にはＤ
Ｃモータ４８が連結される。給水管１４には水流センサ
や水ガバナを備える水側制御ユニット５０が設けられ、
またバーナ２２へのガス管５２には主電磁弁５４及びガ
ス比例弁５６が設けられる。

【００１７】熱交換器１８とバーナ２２との間で熱交換
器１８近傍には、上ノズル４２（水噴出手段）が、その
先端を燃焼室２０の左右壁面に貫通し対向して設けられ
る。この上ノズル４２は、バーナ２２の火炎に霧状の噴
出水が触れない位置に配置され、水側制御ユニット５０
から分岐した噴出管４７が接続され、その噴出管４７の
途中には水電磁弁５３が設けられる。

【００１８】一方、熱交換器１８近傍には、下ノズル４
３（水接触手段）が、その先端を排気フード３２の左右
壁面に貫通し対向して設けられ、噴出管４７と接続す
る。また、給水管１４に設けられる水側制御ユニット５
０内の水流センサや、バーナ２２のガス管５２に設けら
れる主電磁弁５４及びガス比例弁５６、並びに水電磁弁
５３、ＤＣモータ４８等は、このガス給湯器１０の燃焼
を制御するバーナコントローラー５８に電気的に接続さ
れている。

【００１９】このように構成されたガス給湯器１０で
は、図示しない給湯栓を開くことにより給水管１４に水
（図中破線矢印）が流れ、水流センサからの検知信号に
よりバーナコントローラー５８が制御動作を行い、給気
ファン３６がＤＣモータ４８の駆動により回転し始め
る。所定のプリパージが完了すると、バーナ２２の主電
磁弁５４及びガス比例弁５６が開いてバーナ２２にガス
（図中実線矢印）が供給され、図示しないイグナイタに
よりバーナ２２に点火が行われる。

【００２０】点火動作が終了すると、比例制御が開始さ
れ、図示しない出湯温サーミスタで検出される湯温と設
定温度との差があると、バーナコントローラー５８でそ
れを判断しガス比例弁５６へ信号を送り、ガス量を連続
的に変化させて熱交換器１８の出口温度を一定に保つ。
またガス比例弁５６によるガス量の変化に応じてバーナ
コントローラー５８から給気ファン３６のＤＣモータ４
８に信号が送られ、給気ファン３６の回転数も変えら
れ、常にガス量と給気量との関係が一定に保たれるよう
に制御される。

【００２１】このような燃焼制御において、給気ファン
３６の動作に伴い、器具本体１２に設けられる給気口３
０より外気が器具本体１２内に吸引され、バーナ２２へ
導入されて燃焼用空気として燃焼に供される。バーナ２
２の炎口近傍では混合気が燃焼して火炎を形成し、熱交
換器１８の上流側近傍に至る間に燃焼が完結（完全燃
焼）する。バーナ２２の燃焼排気は、給気ファン３６に
より下向きに流れ、熱交換器１８の各フィン１８ｂ間を
貫流して熱交換した後、排気フード３２、連通管３５を
介して中和室４０へ流れる。

【００２２】燃焼中においては、水電磁弁５３が開き、
細かい霧状の水が上ノズル４２と下ノズル４３とから燃
焼排気に向けて噴出される。燃焼排気中の窒素酸化物
は、上ノズル４２と下ノズル４３とから噴出された水に
溶解して燃焼排気から除去される。霧状に水を噴出する
ことによって燃焼排気との接触面積が大きくなって多く
の窒素酸化物を溶解することができる。

【００２３】しかも、上ノズル４２からの水は、窒素酸
化物が生成され易い領域に向けて噴出され、燃焼排気の
熱を奪って水蒸気となることにより、燃焼排気を冷却
し、窒素酸化物の発生自体を抑制する。こうして完全燃
焼後の燃焼排気に水を噴出させるため、バーナ２２での
燃焼温度は低下しないで済み、一酸化炭素が増加するこ
とはない。

【００２４】一般的に、燃焼排気中の水蒸気は、熱交換
器１８に冷却されると、露点に達し結露し、燃焼排気中
の硫黄や窒素と反応して酸性ドレン（Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＮ
Ｏ_３）になって、熱交換器１８を腐食させてしまう。し
かし、このガス給湯器１０は、酸性ドレンが発生する
時、上ノズル４２から噴出され気化した水も再び液体
（ドレン）になるため、燃焼排気中に残存する窒素酸化
物を溶解しつつ、伝熱管１８ａやフィン１８ｂ表面の酸
性ドレンを希釈することができ、熱交換器１８の腐食を
防止することができる。また、フィン１８ｂとフィン１
８ｂとの間隙での燃焼生成物による詰りが防止され、熱
交換器１８の耐久性が格段に向上する。また、上ノズル
４２から噴出された水は、蒸発する際に燃焼排気の熱を
一旦奪っても、熱交換器１８に接触し冷却されて液体に
戻る。この結果、熱交換器１８は、蒸発潜熱を回収する
ことができ、溶解用に噴出した水により熱を損失するこ
とはなく、非常に高い熱効率を実現できる。また、熱交
換器１８で発生する酸性ドレンは、排気フード３２内に
落下し、バーナ２２の炎孔が酸性ドレンの落下により目
詰まりを起こすこともなく、良好な燃焼状態が維持され
る。

【００２５】一般的に、気体の溶解度は低温ほど大き
い。熱交換器１８で熱交換を終えた燃焼排気の温度は低
下しているため、燃焼排気中に残存する窒素酸化物は、
下ノズル４３からの水に一層溶解し、燃焼排気から除去
される。また、下ノズル４３を熱交換器１８の下流側に
設けたため、燃焼性能に悪影響を与えることなく、大量
の水を燃焼排気に接触させることができ、多くの窒素酸
化物を溶解させて除去することができる。

【００２６】この溶解水と希釈された酸性ドレンとが混
合した酸性溶液は、燃焼排気と共に連通管３５を通って
水の溜まった中和室４０に導入される。燃焼排気は、気
泡となり水と接触して、排気中に残っている窒素酸化物
が溶解・除去され、排気管３４を介して排気口４４から
器具の外へ排出される。また中和室４０内の石灰石４６
により酸性溶液は中和されるため、排水管４１からは中
性の水が排出されて安全性を高める。

【００２７】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこうした実施形態に何等限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々
なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、熱交
換器１８をバーナ２２の上方に設けて、熱交換器１８下
流の排気経路に溶解手段を備えてもよい。また、熱交換
器１８は、潜熱回収用として伝熱管１８ａの段数を増や
してもよい。また、上ノズル４２、下ノズル４３、中和
室４０を必ずしも全て設ける必要はなく、何れか１つを
設けるだけであっても差し支えない。例えば、中和室４
０のみ設けて溶解と中和とを兼用させて行ってもよい。

【００２８】また、上ノズル４２は、熱交換器１８の近
傍に設ける必要はないが、設置位置によっては噴出水に
よる燃焼温度の低下により不完全燃焼を引き起こす可能
性があるため、燃焼温度と窒素酸化物の発生領域との関
係を考慮して適切な設置位置を選択すると良い。また、
溶解させる溶媒は、霧状の水に限らず、シャワーのよう
な水滴や容器に溜めた水でもよい。また、熱交換器１８
上で蒸発潜熱の回収をしなくてもよい。この場合には、
燃焼排気中の水蒸気は、熱交換器１８上で高温を保って
気体のままなので、ドレンを発生させず、熱交換器１８
の腐食が防止でき耐久性を向上することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の給湯器によれば、バーナの燃焼性能を低下させる
ことなく、水溶解手段により燃焼排気から窒素酸化物を
除去することができ、人体に悪影響を与えないし、また
大気を汚染しない。

【００３０】また、請求項２記載の給湯器によれば、噴
出された水と燃焼排気との接触面積を大きくして多くの
窒素酸化物を溶解し、燃焼排気から除去することができ
る。ドレンが発生する場合においては、噴出に使用した
水によりドレンを希釈して洗い流すことができるため、
熱交換器の耐久性を向上することができ、しかも潜熱の
回収が可能になり熱効率を向上することができる。

【００３１】また、請求項３記載の給湯器によれば、燃
焼性能を低下させることなく、大量の水を燃焼排気に接
触させて、燃焼排気から多くの窒素酸化物を除去するこ
とができる。また、燃焼排気が低温になった後に水を接
触させるため、窒素酸化物の水への溶解度が大きくな
り、窒素酸化物を確実に除去することができる。

【００３２】また、請求項４記載の給湯器によれば、熱
交換器で発生するドレンを中和手段により中和し、排水
を安全な中性とすることができる。また、中和手段と溶
解手段とを兼用させれば、窒素酸化物の溶解とドレンの
中和とを同時に行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】強制燃焼式給湯器の概略図である。

【符号の説明】

１８…熱交換器、１８ａ…伝熱管、１８ｂ…フィン、２
０…燃焼室、２２…バーナ、３２…排気フード、３４…
排気管、４０…中和室、４１…排水管、４２…上ノズ
ル、４３…下ノズル、４６…石灰石。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの燃焼熱により通水を加熱する熱
交換器と、上記バーナからの燃焼排気が上記熱交換器を介して器体
外部へ流出する排気経路とを備えた給湯器において、上記排気経路に燃焼排気中の窒素酸化物を水に溶解させ
る溶解手段を設けたことを特徴とする給湯器。
【請求項２】上記排気経路において上記熱交換器の上
流側に上記溶解手段として燃焼排気に向けて水を噴出す
る水噴出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
給湯器。
【請求項３】上記排気経路において上記熱交換器の下
流側に上記溶解手段として燃焼排気を水と接触させる水
接触手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記
載の給湯器。
【請求項４】上記溶解手段により窒素酸化物を溶解し
た溶解水と、上記熱交換器で発生するドレンとを排出す
る排水経路を設け、上記排水経路を流れる水の中和を行う中和手段を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の給
湯器。