JP2004125266A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一部の燃焼面だけを燃焼させる運転状態においても高い熱効率を得ることのできる燃焼装置を提供する。
【解決手段】複数の燃焼面２１〜２３を有するバーナ２０と、バーナへの給排気を行う燃焼ファン１２と、バーナの排気側近傍に配置された受熱管３２であって流体の通過経路３３〜３５を複数有するものと、通過経路を開閉する電磁弁３７，３８と、これら電磁弁を制御することで、加熱対象の流体を流す１または２以上の通過経路をバーナの燃焼箇所に応じて選択する経路選択部１０２とを有する。非燃焼中の燃焼面に相対する通過経路に流体を流さなくすることで、当該部分での燃焼ファンからの送風による放熱を防止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼箇所を切換可能なバーナと、バーナへの給排気を行う燃焼ファンと、バーナの排気側近傍に配置された受熱管とを有する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大型の給湯器などでは、器具の最小燃焼から最大燃焼までをカバーするバーナのターンダウンレシオ（ＴＤＲ）を確保することができないので、バーナを複数の燃焼面に分けて構成し、燃焼させる燃焼面の数や、燃焼面に大小がある場合にはそれらの組み合わせ方を切り替えることで、器具の最小燃焼から最大燃焼までをカバーするようになっている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７は、このような給湯器４００の構成の一例を模式的に示したものである。この給湯器は、燃焼室４０１に大中小の３つの燃焼面を有するバーナ４１０と、その上方に配置された熱交換器４２０と、燃焼室４０１の下方から上方へ向けて空気を送風する燃焼ファン４３０を有している。熱交換器４２０は、多数のフィン４２１と受熱管４２２とから構成されている。受熱管４２２は、１本の管路が熱交換器４２０の両端で何度も折り返されて、すべての燃焼面の上を経由するように形成されている。
【０００４】
この給湯器では、４．７号までの能力で運転する場合は燃焼面（小）だけを燃焼させ、４．７号から８．７号の間の能力で運転する場合は燃焼面（小）と燃焼面（中）とを燃焼させ、８．７号から１３．２号までの間の能力で運転する場合は燃焼面（小）と燃焼面（大）とを燃焼させ、１３．２号から最大能力である１６号の間で運転する場合は、すべての燃焼面を燃焼させるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−９４２４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の給湯器では、一部の燃焼面だけを燃焼させているときでも、受熱管を通る給水はすべての燃焼面の上を経由するので、燃焼していない燃焼面の上を通る部分では、燃焼ファンからの送風によって受熱管から放熱が生じていた。このため、一部の燃焼面だけを燃焼させる運転状態における熱効率を充分に高めることができなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、一部の燃焼面だけを燃焼させる運転状態においても高い熱効率を得ることのできる燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］燃焼箇所を切換可能なバーナ（２０）と、前記バーナ（２０）への給排気を行う燃焼ファン（１２）と、前記バーナ（２０）の排気側近傍に配置された受熱管（３２）とを有する燃焼装置において、
前記受熱管（３２）は、流体の通過経路（３３〜３５）を複数有し、
前記複数の通過経路（３３〜３５）の中で流体を通過させる１または２以上のものを前記バーナ（２０）の燃焼箇所に応じて選択する経路選択手段（３７、３８、１０２）を有する
ことを特徴とする燃焼装置。
【０００９】
［２］前記受熱管（３２）は、前記バーナ（２０）において燃焼箇所の切換単位となる領域（２１〜２３）毎にその領域（２１〜２３）に相対する前記通過経路（３３〜３５）を有し、
前記経路選択手段（３７、３８、１０２）は、バーナ（２０）の燃焼箇所に相対する通過経路（３３〜３５）のみを選択する
ことを特徴とする［１］に記載の燃焼装置。
【００１０】
［３］前記バーナ（２０）の一部箇所の燃焼を停止させてから所定時間の経過後に、前記一部箇所に相対する通過経路（３３〜３５）を、流体の通過する経路として選択された状態から非選択状態に切り換える
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の燃焼装置。
【００１１】
［４］前記受熱管（３２）を迂回するバイパス管（４３）と、前記バイパス管（４３）を流れる流体の流量を制御する流量制御弁（４４）とを設け、
前記バイパス管（４３）からの流体と前記受熱管（３２）からの流体とが前記受熱管（３２）の出側で合流した後の流体の温度が目標温度になるように前記流量制御弁（４４）を制御する
ことを特徴とする［１］、［２］または［３］に記載の燃焼装置。
【００１２】
［５］前記バーナ（２０）は、細長い単位バーナ（２０ａ）を複数本並列配置したものであり、
前記受熱管（３２）の通過経路（３３〜３５）はそれぞれ、前記単位バーナ（２０ａ）の長手方向に沿って延びるように配置されている
ことを特徴とする［１］、［２］、［３］または［４］に記載の燃焼装置。
【００１３】
［６］燃焼箇所を切換可能なバーナ（２０）と、前記バーナへの給排気を行う燃焼ファン（１２）と、前記バーナの排気側近傍に配置された受熱管とを有する燃焼装置において、
前記バーナ（２０）の一部箇所を燃焼させるとき、前記バーナ（２０）の非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも前記受熱管を流れる流体の流れで上流になるようにした
ことを特徴とする燃焼装置。
【００１４】
次に、前記各項に記載された発明の作用について説明する。
［１］に記載の発明では、バーナ（２０）の排気側近傍に配置された受熱管（３２）は、流体の通過経路（３３〜３５）を複数有しており、経路選択手段（３７、３８、１０２）は、これら複数の通過経路（３３〜３５）の中で流体を通過させる１または２以上のものを、バーナ（２０）の燃焼箇所に応じて選択する。
【００１５】
すなわち、経路選択手段（３７、３８、１０２）は、受熱管（３２）を構成する複数の通過経路（３３〜３５）のうち、バーナ（２０）の燃焼箇所に相対する部分ものを、あるいは相対する部分の多いものを、流体の通る経路として選択する。その結果、バーナ（２０）の非燃焼箇所に相対する通過経路（３３〜３５）には流体が流れなくなり、当該部分での放熱が少なくなって熱効率が向上する。
【００１６】
バーナ（２０）の燃焼箇所と選択された通過経路（３３〜３５）とは、必ずしも同一寸法で相対する必要はなく、燃焼箇所よりも通過経路（３３〜３５）がある程度広がっていても、またその逆であってもかまわない。なお、通過経路（３３〜３５）は、燃焼箇所に切換によって、燃焼箇所に相対する部分の多い通過経路と非燃焼箇所に相対する部分の少ない通過経路とが生じるように設定されればよく、必ずしも燃焼箇所の切換単位となる領域にちょうど相対するように通過経路を設けなくてもよい。
【００１７】
［２］に記載の発明では、受熱管（３２）は、バーナ（２０）において燃焼箇所の切換単位となる領域（２１〜２３）毎にその領域（２１〜２３）に相対する通過経路（３３〜３５）を有し、経路選択手段（３７、３８、１０２）は、バーナ（２０）の燃焼箇所に相対する通過経路（３３〜３５）のみを選択する。たとえば、バーナ（２０）が３つの燃焼面Ａ〜Ｃを有する場合、燃焼面Ａに相対する通過経路ａと、燃焼面Ｂに相対する通過経路ｂと、燃焼面Ｃに相対する通過経路ｃを設ける。そして、燃焼面Ａだけを燃焼している場合には、これに相対する通過経路ａのみを流体を通す経路として選択し、燃焼面ＡとＢが燃焼している場合には通過経路ａとｂを選択する等である。
【００１８】
このように、燃焼箇所の切換単位となる領域（２１〜２３）毎に各々に相対する通過経路（３３〜３５）を設け、燃焼箇所に相対する通過経路（３３〜３５）だけを、流体の流れる経路として選択するので、流体が非燃焼箇所に相対する通過経路を一切流れなくなり、熱効率の低下が防止される。
【００１９】
［３］に記載の発明では、バーナ（２０）の一部箇所の燃焼を停止させたとき、所定時間の経過後に、その箇所に相対する通過経路を、流体の通過する経路として選択された状態から非選択状態に切り換える。すなわち、燃焼停止後の余熱を回収できる間はその通過経路に流体を流し、余熱の回収から放熱へ転じる頃に、流体が流れないように切り換える。これにより、燃焼停止後の余熱を効率良く回収することができる。
【００２０】
［４］に記載の発明では、受熱管（３２）を迂回するバイパス管（４３）を設け、このバイパス管（４３）に流す流体の流量を、受熱管（３２）の出側で合流した後の流体の温度が目標温度になるように制御する。これにより、燃焼箇所の変更に伴って流体の通過経路（３３〜３５）を切り換えた場合においても、器具から出る流体の温度をほぼ目標温度に維持することが容易になる。
【００２１】
［５］に記載の発明では、バーナ（２０）は、細長い単位バーナ（２０ａ）を複数本並列配置した構成を有し、受熱管（３２）の通過経路（３３〜３５）はそれぞれ、単位バーナ（２０ａ）の長手方向に沿って延びるように配置される。このように、燃焼箇所の切換単位となり得る単位バーナ（２０ａ）に沿うように通過経路（３３〜３５）が配置されているので、燃焼箇所の切換単位となる領域毎にその領域のみに相対する通過経路を容易に構成することができる。
【００２２】
［６］に記載の発明では、バーナ（２０）の一部箇所を燃焼させるとき、その非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも、受熱管を流れる流体の流れで上流になるように設定する。燃焼箇所に相対する部分で加熱される前であれば、非燃焼箇所を通過しても、その箇所での放熱はほとんど問題にならないからである。たとえば、大燃焼面と小燃焼面を切換可能なバーナに対して、流体が大燃焼面に相対する部分を通った後、小燃焼面に相対する部分を通過するように１本の受熱管を設ける。そして、燃焼面の切換においては、▲１▼小燃焼面のみ燃焼させる場合と、▲２▼小燃焼面と大燃焼面の双方を燃焼させる場合を設ける。また上流側の大燃焼面のみの燃焼をさらに設ける場合には、大燃焼面に相対する部分の後の通過経路を、小燃焼面に相対する経路と小燃焼面をバイパスする経路の２つに分岐し、三方弁等で経路を選択し、大燃焼面単独燃焼時にその下流にある小燃焼面をバイパスするように構成すればよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる燃焼装置としての給湯器１０の概略構成を示している。給湯器１０は、燃焼室１１と、燃焼室１１の下部に配置されたバーナ２０と、燃焼室１１にその下方から空気を送り込む燃焼ファン１２と、バーナ２０の排気側近傍に配置された熱交換器３０と、給湯器１０の各種制御を行う制御部１００を有している。
【００２４】
バーナ２０は、大中小の３つの燃焼面２１〜２３で構成されている。燃焼ガスの供給は、図示省略のガス電磁弁により、小燃焼面２１のみに供給する状態と、小燃焼面２１と中燃焼面２２に供給する状態と、中燃焼面２２と大燃焼面２３に供給する状態と、すべての燃焼面２１〜２３に供給する状態と、すべての燃焼面に燃焼ガスを供給しない状態とに切り換え可能になっている。また供給する燃焼ガスの流量は、図示省略のガス比例弁で調整される。
【００２５】
熱交換器３０は、多数のフィン３１と、このフィン３１の取り付けられた受熱管３２とから構成され、受熱管３２の入側には給水管４１が、出側には、給湯管４２がそれぞれ接続されている。給水管４１から供給される給水の経路として、受熱管３２は、その入口と出口との間に並列に接続された複数の通過経路を有している。ここでは、受熱管３２は、第１経路３３と、第２経路３４と、第３経路３５を有している。なお、図１では、図示便宜上、通過経路３３〜３５をバーナ２０の上方から見た状態で描いてあるが、実際は、バーナ２０の燃焼面２１〜２３と通過経路３３〜３５の各管とが略平行になるように配置される。
【００２６】
第１経路３３は小燃焼面２１に相対するように小燃焼面２１の排気側近傍に配置されている。第２経路３４は中燃焼面２２と相対するように、第３経路３５は大燃焼面２３と相対するようにそれぞれ配置されている。ここで相対するとは、特定の燃焼面の排気下流側近傍で経路がその燃焼面に沿って配置されていることをいい、１つの経路の通る領域が対応する燃焼面とほぼ同寸であるほか、燃焼面よりある程度広がっていても、またその逆であってもよい。
【００２７】
第２経路３４の入側には電磁弁３７が、第３経路３５の入側には電磁弁３８がそれぞれ介挿されている。電磁弁３７の開閉により給水が第２経路３４に流れる状態と流れない状態とを切り換えられる。また電磁弁３８の開閉により給水が第３経路３５に流れる状態と流れない状態とを切り換えられる。第１経路３３に電磁弁はなく、受熱管３２を流れる給水は、必ず第１経路３３を経由するようになっている。なお、電磁弁３７、電磁弁３８によって経路を完全に閉止する代わりに、流量制御弁等により流量を制限（たとえば、微小に制限）するように構成してもよい。
【００２８】
給水管４１と給湯管４２の間は、熱交換器３０の受熱管３２を迂回するためのバイパス管４３で接続されている。バイパス管４３の途中には、流量制御弁４４が介挿されている。バイパス管４３と給湯管４２との接続箇所の下流には、受熱管３２を経由した給水とバイパス管４３を経由した給水とが合流した後の水温を検出するための出湯温度センサ４５が設けてある。
【００２９】
制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを主要部として構成される。制御部１００には、図示省略の入出力Ｉ／Ｆを通じて、電磁弁３７、３８、流量制御弁４４、出湯温度センサ４５、燃焼面２１〜２３を切り換えるためのガス電磁弁、ガス量調整用のガス比例弁のほか各種の電気部品、電子部品が接続されている。制御部１００は、バーナ２０の燃焼を制御する燃焼制御部１０１と、電磁弁３７、３８を制御して受熱管３２の有する複数の通水経路３３〜３５のうち給水を通す経路をバーナ２０の燃焼箇所に応じて選択する経路選択部１０２としての機能を有している。
【００３０】
このほか制御部１００は、給湯器１０の動作を統括制御する機能を果たし、たとえば、通水を検知して点火したり、通水量に応じて燃焼面を切り換えたり、燃焼ファン１２の風量を制御したりする機能等を有している。なお、経路選択手段としての機能は、電磁弁３７、３８および経路選択部１０２が果たすようになっている。
【００３１】
図２は、バーナ２０を構成する単位バーナと受熱管３２の有する通過経路３３〜３５との配置関係を表している。バーナ２０は、多数の炎口を一列に並べた細長い形状の単位バーナ２０ａを所定の間隔をあけて複数本並置した構成になっている。通過経路３３〜３５は、給水の通る管が単位バーナ２０ａの長手方向に沿って延びるように、すなわち、単位バーナ２０ａと通過経路３３〜３５を構成する管とがほぼ平行になるように設けてある。
【００３２】
このように配置することで、１本または複数本の単位バーナで構成された燃焼面毎に、その燃焼面とほぼ同寸で相対する通過経路を構成することが可能になっている。つまり燃焼箇所の切換単位となる領域毎にその領域のみに相対する通過経路を容易に構成することができる。なお図２では、説明の便宜上、単位バーナ２０ａと通過経路３３〜３５を構成する管とが１対１に相対するように示してあるが、単位バーナ２０ａと通過経路３３〜３５を構成する管との設置比率はこれに限定されず、たとえば２本の単位バーナ２０ａに対して３本の管が相対する等のように配置してもよい。
【００３３】
次に作用を説明する。
制御部１００の燃焼制御部１０１は、給湯動作中、設定温度の湯が出湯されるように、バーナ２０に供給する燃焼ガスの量を調整するとともに、供給する燃焼ガスの量（インプット）に応じて燃焼面２１〜２３を選択する。たとえば、インプットを増加させる際には、能力が４．７号までは小燃焼面２１だけを燃焼させ、４．７号から８．７号の間では小燃焼面２１と中燃焼面２２とを燃焼させ、８．７号から１３．２号の間では小燃焼面２１と大燃焼面２３とを燃焼させ、１３．２号から最大能力である１６号の間では小燃焼面２１と中燃焼面２２と大燃焼面２３のすべての燃焼面を燃焼させる。インプットを減少させる場合には、増加時に燃焼面を切り換えた点よりもある程度低い号数の箇所で燃焼面を切り換えるようになっている。
【００３４】
経路選択部１０２は、燃焼中の燃焼面に相対している通過経路だけを給水が流れるように電磁弁３７および電磁弁３８の開閉を制御する。具体的には、小燃焼面２１だけを燃焼させる場合には、電磁弁３７、３８の双方を閉止し、給水が小燃焼面２１に相対する第１経路３３だけを経由し、第２経路３４や第３経路３５に流れないようにする。小燃焼面２１と中燃焼面２２を燃焼させる場合には、電磁弁３７を開き、電磁弁３８を閉止する。これにより、給水は小燃焼面２１に相対する第１経路３３と中燃焼面２２に相対する第２経路３４に流れ、大燃焼面２３に相対する第３経路３５には流れない。
【００３５】
小燃焼面２１と大燃焼面２３を燃焼させる場合には、電磁弁３８を開き、電磁弁３７を閉止する。これにより、給水は小燃焼面２１に相対する第１経路３３と大燃焼面２３に相対する第３経路３５に流れ、中燃焼面２２に相対する第２経路３４には流れない。小燃焼面２１と中燃焼面２２と大燃焼面２３のすべてを燃焼させる場合には、電磁弁３７、３８の双方を開く。これにより、給水が第１経路３３と第２経路３４と第３経路３５のすべてに流れるようになる。
【００３６】
受熱管３２は、本来、吸熱するべき部分であるが、非燃焼中の燃焼面に相対する通過経路は、燃焼ファンからの風により、放熱部分になってしまう。そこで、上記のように、燃焼している燃焼面に相対する通水経路にだけ給水を流し、非燃焼中の燃焼面に相対する通水経路に給水が流れないように通水経路を選択することで、非燃焼中の燃焼面に相対する経路部分での放熱が抑えられ、器具全体としての熱効率が向上する。
【００３７】
図３は、燃焼中の燃焼面と通水される受熱管との関係の他の一例を示したものである。図中、燃焼中の燃焼面には斜線を施し、通水のある受熱管は黒く塗りつぶしてある。
【００３８】
図３（ａ）は、小燃焼面２１のみが燃焼している状態であり、このとき小燃焼面２１の真上にある受熱管５５〜５７とその両脇の受熱管５４、５８に給水が流れている。燃焼中の燃焼面の真上の受熱管５５〜５７に加えてその両脇の受熱管５４、５８にも給水を流すのは、炎がある程度広がることや、フィン３１による伝熱を考慮したものである。このように、燃焼中の燃焼面の正面からある程度外れた両脇の受熱管５４、５８にも給水を流すことで、熱効率をより高めることができる。
【００３９】
図３（ｂ）は、小燃焼面２１と中燃焼面２２とが燃焼している状態であり、先と同様の理由により、燃焼中の燃焼面の正面からある程度外れた位置の受熱管５４にも給水が流れている。図３（ｃ）は、小燃焼面２１と大燃焼面２３とが燃焼している状態であり、先と同様の理由により、燃焼中の燃焼面の正面からある程度外れた位置の受熱管５８にも給水が流れている。図３（ｄ）は、小燃焼面２１と中燃焼面２２と大燃焼面２３のすべてが燃焼している状態であり、すべての受熱管５１〜５９に給水が流れている。
【００４０】
次に、燃焼面の切換と通過経路の切換とのタイミングについて説明する。非燃焼状態から燃焼状態に切り換える場合には、燃焼状態への切換と同時にその燃焼面への通水を行えばよい。一方、ある燃焼面を燃焼状態から非燃焼状態に切り換える場合には、非燃焼状態に切り換えてから所定時間の経過後に、その箇所に相対する通過経路を、給水の流れる状態から給水の流れない状態に切り換えるとよい。
【００４１】
たとえば、すべての燃焼面が燃焼している状態から中燃焼面２２の燃焼を停止させ、小燃焼面２１と大燃焼面２３が燃焼する状態に燃焼面を切り換える場合には、燃焼面を切り換えた後、所定の時間が経過してから電磁弁３７を閉じて第２経路３４への通水を停止する。すなわち、燃焼停止後の余熱を回収できる間はその通過経路に流体を流し、余熱を回収できる状態から逆に放熱する状態へ転じる頃に、流体が流れないように通過経路を切り換える。これにより、燃焼停止後の余熱を効率良く回収することができる。
【００４２】
燃焼停止から経路切換までの所定時間は、実験により定めればよい。なお、燃焼を停止した燃焼面の下流における排気温度や、燃焼を停止した燃焼面に相対する通過経路内の水温を検知し、これに基づいて通過経路の切換のタイミングを定めるようにしてもよい。
【００４３】
流量制御弁４４は、出湯温度センサ４５の検出する出湯温度が、設定された目標温度になるように、バイパス管４３に流れる給水の流量を常時制御している。これにより、燃焼面２１〜２３の切換や、これに伴う通過経路３３〜３５の切換を行っても、器具からの出湯温度は、設定された目標温度にほぼ維持される。なお、バイパス管４３は熱交換器３０と一体に構成されなくてもよい。
【００４４】
図４は、燃焼面の切換にかかわらず給水が常に同一の経路を流れる従来の給湯器と、燃焼箇所に応じて給水の通過経路を選択する本実施の形態の給湯器１０との熱効率を比較したものである。すべての燃焼面を燃焼している状態では、両者の効率は変わらないが、一部の燃焼面の燃焼を停止した状態では、本実施の形態の給湯器１０の熱効率が、従来のものに比べて０．５％から１．５％ほど向上している。
【００４５】
次に、バーナの一部箇所を燃焼させるとき、バーナの非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも、受熱管を流れる流体の流れで上流になるように設定する場合について説明する。
【００４６】
燃焼中の燃焼面に相対する経路を通る前であれば、非燃焼中の燃焼面に相対する経路を給水が通るように構成してもかまわない。これは、燃焼中のバーナによって加熱される前であれば、管内を流れる給水温度が低く、燃焼ファンの送風による冷却がほとんど問題にならないからである。むしろ隣の燃焼面が燃焼しているので、非燃焼中の燃焼面を経由した風の温度が給水温度より高い場合が多いので吸熱することもできる。したがって、燃焼中の燃焼面に相対する経路を通る前であれば、非燃焼中の燃焼面に相対する経路を給水が通るように構成した方が熱効率がわずかに向上すると考えられる。
【００４７】
図５は、バーナの非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも、受熱管を流れる流体の流れで上流になるようにした各種の例を示している。同図（ａ）では、２つの燃焼面Ａ、燃焼面Ｂを有し、受熱管６１は、流体が燃焼面Ｂ、燃焼面Ａの順に経由する、１本の経路で構成されている。この場合、バーナを燃焼させるとき、燃焼面Ａは常時燃焼させ、燃焼面Ｂをオン・オフするように切り換えれば、非燃焼箇所に相対する部分を必ず燃焼箇所より上流側とすることができる。
【００４８】
同図（ｂ）は、燃焼面Ａ、燃焼面Ｂ、燃焼面Ｃを有する場合であり、受熱管６２は、流体が燃焼面Ｃ、燃焼面Ｂ、燃焼面Ａの順に経由する、１本の経路で構成されている。この場合、燃焼面Ａのみ、燃焼面ＡとＢ、燃焼面ＡとＢとＣの組合せとなるように燃焼箇所を選択すれば、経路を切り換えることなく、非燃焼箇所に相対する部分を必ず燃焼箇所より上流側にすることができる。
【００４９】
図６は、バイパス経路を設けることで、燃焼箇所の下流に非燃焼箇所が生じないように構成したものの一例を示している。受熱管７０は、小燃焼面７１、中燃焼面７２、大燃焼面７３の順でこれらに相対しながら入口から出口までを１本に結ぶメイン経路７５と、中燃焼面７２と大燃焼面７３の境界部分でメイン経路７５から分岐し、大燃焼面７３に相対する部分を迂回して出口で合流するバイパス経路７６と、メイン経路７５とバイパス経路７６の分岐箇所に介在する三方弁７７とから構成される。
【００５０】
小燃焼面７１のみを燃焼させるとき、および小燃焼面７１と中燃焼面７２を燃焼させるときは、三方弁７７の箇所でバイパス経路７６へ給水を流し、メイン経路７５のうち大燃焼面７３に相対する部分７５ｂを給水が流れないようにする。小燃焼面７１のみを燃焼させる場合には、非燃焼中の中燃焼面７２に相対する部分７５ａにも通水されるが、加熱前なので、この部分における放熱ロスはほとんど問題にならない。また小燃焼面７１によって加熱された後は、非燃焼中の大燃焼面７３に相対する部分７５ｂを迂回してバイパス経路７６を通るので、大燃焼面７３に相対する部分７５ｂでの放熱を回避することができる。
【００５１】
小燃焼面７１と大燃焼面７３とを燃焼させるとき、および小燃焼面７１、中燃焼面７２、大燃焼面７３を燃焼させるときは、バイパス経路７６へ迂回させずに、給水が大燃焼面７３に相対する部分７５ｂを流れて出口へ向かうようにする。小燃焼面７１と大燃焼面７３とを燃焼させる場合には、非燃焼中の中燃焼面７２に相対する部分７５ａにも通水されるが、加熱前なので、放熱ロスは問題にならない。このようにすれば、大中小の燃焼面の切換を従来のように行いつつ、簡単な経路構成で、非燃焼箇所に相対する部分での放熱ロスを防止することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があってもかまわない。たとえば、バーナは、細長い単位バーナを複数並置した構成のものに限定されず、燃焼面の形状に応じて、受熱管の通過経路の構成や配置を定めればよい。
【００５３】
また熱交換器として１缶２水路などの１缶多水路型のものを用いる場合にあってもよい。この場合、各水路を構成する複数の通過経路の構成や配置はすべての水路において同一である必要はなく、各水路の特性や隣接する水路との関係等を考慮して適宜に定めればよい。
【００５４】
また実施の形態では、大中小の３つの燃焼面を備えるものを例に説明したが、複数の燃焼面を有し、燃焼箇所が切替可能であれば、燃焼面の数や大小、形状等は実施の形態で例示したものに限定されない。
【００５５】
本発明は給湯器に限らず、流体を加熱する燃焼装置であれば、暖房装置等であってもかまわないし、バーナは、ガスを燃料とするもののほか、石油などの液化燃料を燃焼させるもの等であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明にかかる燃焼装置では、熱交換器の受熱管に複数の通過経路を設け、流体を通過させる１または２以上の通過経路をバーナの燃焼箇所に応じて選択するので、バーナの非燃焼箇所に相対する通過経路を流体が流れず、当該部分での放熱を防止して熱効率を高めることができる。
【００５７】
バーナの一部箇所の燃焼を停止させたとき、その箇所に相対する通過経路を所定時間の経過後に閉鎖するものでは、燃焼停止後の余熱を効率良く回収することができる。
【００５８】
受熱管を迂回するバイパス管を設け、このバイパス管に流す流体の流量を、受熱管の出側で合流した後の流体温度が目標温度になるように制御するものでは、燃焼箇所の変更に伴って流体の通過経路を切り換えた場合においても、器具からの出の温度をほぼ目標温度に維持することが可能になる。
【００５９】
バーナが細長い単位バーナを複数本並列配置した構成を有するものの場合に、受熱管の通過経路を単位バーナの長手方向に沿って延びるように配置したものでは、それぞれの燃焼面に相対する通過経路を容易に形成することができる。
【００６０】
非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも、受熱管を流れる流体の流れで上流になるように設定するものでは、通過経路の複雑化を防止しつつ、熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る給湯器の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る給湯器のバーナを構成する単位バーナと受熱管の有する通過経路との配置関係の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る給湯器における燃焼面の切換状態と通水される受熱管との関係の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る給湯器による熱効率の改善結果を示す説明図である。
【図５】バーナの非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも、受熱管を流れる流体の流れで上流になるようにした各種の例を示す説明図である。
【図６】燃焼中の燃焼面に相対する経路を通過した後のみ、非燃焼中の燃焼面に相対する通過経路を給水がバイパスするように構成した熱交換器を示す説明図である。
【図７】従来から使用されている給湯器の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１１…燃焼室
１２…燃焼ファン
２０…バーナ
２０ａ…単位バーナ
２１…小燃焼面
２２…中燃焼面
２３…大燃焼面
３０…熱交換器
３１…フィン
３２…受熱管
３３…第１経路
３４…第２経路
３５…第３経路
３７、３８…電磁弁
４１…給水管
４２…給湯管
４３…バイパス管
４４…流量制御弁
４５…出湯温度センサ
７０…受熱管
７１…小燃焼面
７２…中燃焼面
７３…大燃焼面
７５…メイン経路
７５ａ…分岐手前のメイン経路
７５ｂ…分岐後のメイン経路
７６…バイパス経路
７７…三方弁
１００…制御部
１０１…燃焼制御部
１０２…経路選択部

Claims (6)

1. 燃焼箇所を切換可能なバーナと、前記バーナへの給排気を行う燃焼ファンと、前記バーナの排気側近傍に配置された受熱管とを有する燃焼装置において、
   前記受熱管は、流体の通過経路を複数有し、
   前記複数の通過経路の中で流体を通過させる１または２以上のものを前記バーナの燃焼箇所に応じて選択する経路選択手段を有する
   ことを特徴とする燃焼装置。
2. 前記受熱管は、前記バーナにおいて燃焼箇所の切換単位となる領域毎にその領域に相対する前記通過経路を有し、
   前記経路選択手段は、バーナの燃焼箇所に相対する通過経路のみを選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記バーナの一部箇所の燃焼を停止させてから所定時間の経過後に、前記一部箇所に相対する通過経路を、流体の通過する経路として選択された状態から非選択状態に切り換える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
4. 前記受熱管を迂回するバイパス管と、前記バイパス管を流れる流体の流量を制御する流量制御弁とを設け、
   前記バイパス管からの流体と前記受熱管からの流体とが前記受熱管の出側で合流した後の流体の温度が目標温度になるように前記流量制御弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の燃焼装置。
5. 前記バーナは、細長い単位バーナを複数本並列配置したものであり、
   前記受熱管の通過経路はそれぞれ、前記単位バーナの長手方向に沿って延びるように配置されている
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の燃焼装置。
6. 燃焼箇所を切換可能なバーナと、前記バーナへの給排気を行う燃焼ファンと、前記バーナの排気側近傍に配置された受熱管とを有する燃焼装置において、
   前記バーナの一部箇所を燃焼させるとき、前記バーナの非燃焼箇所に相対する受熱管の部分が燃焼箇所に相対する部分よりも前記受熱管を流れる流体の流れで上流になるようにした
   ことを特徴とする燃焼装置。

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