JP2009144948A - 給湯器 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃焼排ガスを排気ダクトを介して屋外に排出する屋内設置型の給湯器において、能力切換機構により燃焼させるバーナ群の数を少なくし燃焼能力を小さくしたときのドラフト力の低下を防止できると共に、熱効率を向上できるようにした給湯器を提供する。
【解決手段】給気室８１は複数のバーナ群５１，５２に対応する複数の部分８２，８３に仕切られる。そして、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分にのみ給気ファン８４からの空気を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガスを排気ダクトを介して屋外に排出する屋内設置型の給湯器に関する。
従来、上端に排気口を有する燃焼筺と、燃焼筺内の下部に収納され複数のバーナ群で構成されるバーナユニットと、燃焼筺内の上部に収納される給湯用の熱交換器と、燃焼筺内のバーナユニットの配置部より下側に設けられた給気室を介してバーナユニットに燃焼用空気を供給する給気ファンと、燃焼させるバーナ群の数を変更して燃焼能力を切換える能力切換機構とを備える給湯器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ここで、上記の給湯器の排気口を既に家屋等に設置されている排気ダクトに連結し、給湯器を屋内で用いる場合、排気ダクトの気密性が悪いと、燃焼排ガスが排気ダクトの途中から漏れてしまう虞がある。排気ダクトを気密性の良いものに交換すれば問題ないが、排気ダクトを取り換えるためには大規模な工事が必要となり、コストが嵩む。そこで、既存の気密性の悪い排気ダクトを利用しても燃焼排ガスが漏れないように、給湯器の燃焼排ガスの温度を高くしてドラフト力を強くする必要がある。
ここで、能力切換機構により燃焼能力を小さくすると、給気ファンから供給された空気の一部が燃焼していない非燃焼中のバーナ群を通過して燃焼筺の上方で燃焼中のバーナ群の燃焼排ガスと混合し、燃焼排ガスの温度が低下する。このため、燃焼排ガスの温度を高くして強いドラフト力を維持するためには、能力切換機構により燃焼能力を常に大きい状態とする必要がある。然し、これでは、低い設定温度の給湯を行い難いという問題があった。
また、従来の給湯器では、能力切換機構により燃焼能力を小さくすると、給気ファンから供給された空気の一部が、燃焼していない非燃焼中のバーナ群を通過して熱交換器から熱を奪い、熱効率が低下するという問題もある。
特開平１１−２９４７６１号公報
本発明は、以上の点に鑑み、能力切換機構により燃焼能力を小さくしたときのドラフト力の低下を防止できると共に、熱効率を向上できるようにした給湯器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、屋外にのびる排気ダクトに接続される上端の排気口を有する燃焼筺と、燃焼筺内の下部に収納され複数のバーナ群で構成されるバーナユニットと、燃焼筺内の上部に収納される給湯用の熱交換器と、燃焼筺内のバーナユニットの配置部より下側に設けられた給気室を介してバーナユニットに燃焼用空気を供給する給気ファンと、燃焼させるバーナ群の数を変更して燃焼能力を切換える能力切換機構とを備える屋内設置型の給湯器において、給気室は複数のバーナ群に対応する複数の部分に仕切られ、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分にのみ給気ファンからの空気を供給する給気切換機構を備えることを特徴とする。
本発明によれば、給気切換機構により、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分にのみ給気ファンからの空気が供給されるため、燃焼していない非燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分には給気ファンからの空気は供給されない。これにより、従来のように、燃焼していない非燃焼中のバーナ群に空気が供給され、この空気が燃焼筺の上方で燃焼排ガスと混合し、燃焼排ガスの温度が低下することがない。このため、能力切換機構により燃焼能力を小さくしても、高い温度の燃焼排ガスを排気ダクトに排出することができ、ドラフト力を高く維持できる。従って、排気ダクト内が負圧になり、気密性の悪い排気ダクトに給湯器の排気口を連結しても、排気ダクトの途中から燃焼排ガスが漏れることを防止することができる。
また、従来のように、燃焼筺内の熱交換器が燃焼していない非燃焼中のバーナ群を通過した空気と接触して熱を奪われることがなく、熱効率を向上させることができる。また、能力切換機構により燃焼能力を小さくしても燃焼排ガスの温度を高く保つことができるため、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮によるドレンの発生を防止することができる。
ここで、給気ファンを１個とする場合は、給気切換機構を、給気室の複数の部分に給気ファンからの燃焼用空気を個別に導く複数の分配路と、各分配路に介設した開閉弁と、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分に連通する分配路の介設した開閉弁のみを開く制御器とで構成すればよい。
また、給気室の複数の部分に個別に連通するように給気ファンを複数設ける場合は、給気切換機構を、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分に連通する給気ファンを駆動し、非燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分に連通する給気ファンを駆動禁止、又は微動する制御器とで構成すればよい。ここで、微動とは、燃焼中のバーナ群の燃焼排ガスが、燃焼していない非燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分、及びこの給気室の部分に連通する給気ファンを介して屋内へ排出されることを防止するための微弱な駆動をいう。
図１に示す本発明の第１実施形態の給湯器１は、屋内に設置されるものであり、ハウジング２内に収納された燃焼筺３を備える。燃焼筺３の上端には、屋外にのびる排気ダクト４に接続される排気口３１がハウジング２の上方へ露出させて設けられている。排気ダクト４は、複数の筒状体を連結させて構成されており、連結部のシール性によって気密性が左右されるものである。
燃焼筺３内の下部にはバーナユニット５が収納されている。バーナユニット５は、比較的少数の単位バーナ５ａで構成される第１バーナ群５１と、比較的多数の単位バーナ５ａで構成される第２バーナ群５２とで構成される。
バーナユニット５には、燃料ガスを供給するガス供給路６が接続されている。ガス供給路６の下流側は、第１バーナ群５１に接続される第１分岐路６１と、第２バーナ群５２に接続される第２分岐路６２とに分岐している。第１分岐路６１には第１バーナ群５１への燃料ガスの供給／遮断を切換える第１能力切換弁６１ａが介設され、第２分岐路６２には第２バーナ群５２への燃料ガスの供給／遮断を切換える第２能力切換弁６２ａが介設されている。また、ガス供給路６には、第１分岐路６１と第２分岐路６２との上流側に位置させてガス比例弁６３が介設され、ガス比例弁６３の上流側に位置させてガス元弁６４が介設されている。
燃焼筺３内の上部には、バーナユニット５により加熱される給湯用の熱交換器７１が収納されている。熱交換器７１には、上流側の給水路７２と下流側の出湯路７３とが接続されている。そして、給水路７２から熱交換器７１に水が供給され、熱交換器７１で加熱された湯が出湯路７３に出湯される。なお、給水路７２を介して熱交換器７１に供給される水は水道水に限られず、例えば、図示しない貯湯槽内の水であってもよい。この場合、例えば、給湯器１を貯湯槽の側方に配置し、給水路７２を介して貯湯槽内の下方の水を熱交換器７１に供給し、熱交換器７１で加熱された湯を貯湯槽内の上方に戻すようにすればよい。
燃焼筺３内のバーナユニット５の配置部より下側には、バーナユニット５の配置部に対し多数の通気孔を有する分布板８１ａで仕切られた給気室８１が設けられている。給気室８１は仕切板８１ｂにより２つに仕切られ、これにより、第１バーナ群５１に対応する第１給気室８２と、第２バーナ群５２に対応する第２給気室８３とが画成されている。
燃焼筺３の下方には１個の給気ファン８４が設けられている。給気ファン８４は給気路８５を介して給気室８１へ燃焼用空気を供給する。給気路８５の下流側は、第１給気室８２に接続される第１分配路８６ａと、第２給気室８３に接続される第２分配路８６ｂとに分岐されている。第１分配路８６ａには第１開閉弁８７ａが介設され、第２分配路８６ｂには第２開閉弁８７ｂが介設されている。
ハウジング２内には制御器９が設けられている。制御器９は、第１能力切換弁６１ａ及び第２能力切換弁６２ａを開とし第１バーナ群５１及び第２バーナ群５２を燃焼させる大能力状態、第２能力切換弁６２ａを開とし第１能力切換弁６１ａを閉として第２バーナ群５２のみを燃焼させる中能力状態、第１能力切換弁６１ａを開とし第２能力切換弁６２ａを閉として第１バーナ群５１のみを燃焼させる小能力状態の３段階に燃焼能力を切換えることができる。即ち、第１実施形態においては、第１バーナ群５１と第２バーナ群５２と第１分岐路６１と第２分岐路６２と第１能力切換弁６１ａと第２能力切換弁６２ａと制御器９とで本発明の能力切換機構が構成される。
制御器９は、給水路７２に介設された水量センサ７２ａにより通水を検知すると、ガス元弁６４を開きバーナユニット５に点火して燃焼させると共に、出湯路７３に設けられた温度センサ７３ａにより検知される出湯温度がリモコン９１により設定された設定温度となるように、ガス比例弁６３及び第１能力切換弁６１ａ、第２能力切換弁６２ａを制御する。
尚、バーナユニット５を大能力状態の最大燃焼量で燃焼させても出湯温度が設定温度に上昇しない場合、制御器９は、給水路７２に介設された水量調節弁７２ｂにより通水量を減少させる制御を行う。
また、制御器９は、給気ファン８４を駆動させてバーナユニット５にその燃焼量に応じた量の燃焼用空気を供給すると共に、第１バーナ群５１及び第２バーナ群５２を燃焼させているときは、第１開閉弁８７ａ及び第２開閉弁８７ｂを開とし、第２バーナ群５２のみを燃焼させているときは、第２開閉弁８７ｂのみを開として第１開閉弁８７ａを閉とし、第１バーナ群５１のみを燃焼させているときは、第１開閉弁８７ａのみを開として第２開閉弁８７ｂを閉とする。
これにより、給気ファン８４からの空気は、第１バーナ群５１のみの燃焼時には第１給気室８２のみに供給され、第２バーナ群５２のみの燃焼時には第２給気室８３のみに供給される。よって、給気ファン８４によりバーナユニット５に供給される燃焼用空気の一部が燃焼していない非燃焼中のバーナ群を通過して、燃焼筺３の上方で燃焼中のバーナ群の燃焼排ガスと混合され、燃焼排ガスの温度が低下することはない。従って、高い温度の燃焼排ガスを排気ダクト４に流すことができ、強いドラフト力を維持できる。その結果、排気ダクト内が負圧になり、気密性の悪い排気ダクト４に給湯器１の排気口３１を接続しても、排気ダクト４の途中から燃焼排ガスが漏れることを防止できる。
また、従来のように、燃焼筺３内の熱交換器７１が燃焼していない非燃焼中のバーナ群を通過した空気に熱を奪われることがなく、熱効率を向上させることができる。また、燃焼能力が小さい状態においても燃焼排ガスの温度を高く保つことができるため、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮によるドレンの発生を防止することができる。
なお、第１実施形態の給湯器１においては、第１分配路８６ａと第２分配路８６ｂと第１開閉弁８７ａと第２開閉弁８７ｂと制御器９とで本発明の給気切換機構が構成される。
次に、図２を参照して、本発明の給湯器の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明する。第２実施形態の給湯器１は、第１実施形態の給湯器１の給気ファン８４及び給気路８５、第１開閉弁８７ａ、第２開閉弁８７ｂに代えて、第１給気室８２に連通し第１バーナ群５１に燃焼用空気を供給する第１給気ファン８４ａと、第２給気室８３に連通し第２バーナ群５２に燃焼用空気を供給する第２給気ファン８４ｂとを備える。他の構成は第１実施形態の給湯器１と同一である。
第２実施形態の給湯器１の制御器９は、第１バーナ群５１及び第２バーナ群５２を燃焼させているときは第１給気ファン８４ａ及び第２給気ファン８４ｂを駆動させ、第２バーナ群５２のみを燃焼させているときは第２給気ファン８４ｂを駆動させ第１給気ファン８４ａを駆動禁止又は微動させ、第１バーナ群５１のみを燃焼させているときは第１給気ファン８４ａを駆動させ第２給気ファン８４ｂを駆動禁止又は微動させる。
ここで、微動とは、燃焼中のバーナ群の燃焼排ガスが、燃焼していない非燃焼中のバーナ群に対応する給気室８１の部分（第１給気室８２又は第２給気室８３）、及びこの給気室８１の部分に連通する給気ファン（第１給気ファン８４ａ又は第２給気ファン８４ｂ）を介して屋内へ排出されることを防止するための微弱な駆動をいう。
第１バーナ群５１又は第２バーナ群５２のうち何れか一方のバーナ群のみが燃焼中のとき、制御器９によって他方の燃焼していない非燃焼中のバーナ群に対応する給気室８１の部分に連通する給気ファンを微動させれば、燃焼中のバーナ群の燃焼排ガスが、燃焼していない非燃焼中のバーナ群に対応する給気室８１の部分、及びこの給気室８１の部分に連通する給気ファンを通過して屋内へ排出されることを防止できる。第２実施形態においては、第１給気ファン８４ａと第２給気ファン８４ｂと制御器９とで本発明の給気切換機構が構成される。
第２実施形態の給湯器１においても、第１実施形態の給湯器１と同様に、燃焼能力を小さくしても燃焼排ガスの温度を高く維持することができ、気密性の悪い排気ダクト４に排気口３１を接続しても、燃料排ガスが排気ダクト４の途中から漏れることを防止すると共に、熱効率を向上させ、ドレンの発生を防止することができる。
なお、上記実施形態は、比較的少数の単位バーナ５ａで構成される第１バーナ群５１と、比較的多数の単位バーナ５ａで構成される第２バーナ群５２とからなるバーナユニット５を備える給湯器１に本発明を適用したものであるが、これに限られず、例えば、同数の単位バーナで構成される２つのバーナ群でバーナユニットを構成した給湯器や、３つ以上のバーナ群でバーナユニットを構成した給湯器でも、同様に本発明を適用できる。
本発明の給湯器の第１実施形態を示す説明図。 本発明の給湯器の第２実施形態を示す説明図。
符号の説明
１…給湯器、 ３…燃焼筺、 ３１…排気口、 ４…排気ダクト、 ５…バーナユニット、 ５１…第１バーナ群、 ５２…第２バーナ群、 ７１…熱交換器、 ８１…給気室、 ８２…第１給気室、 ８３…第２給気室、 ８４…給気ファン、 ８４ａ…第１給気ファン、 ８４ｂ…第２給気ファン、 ８６ａ…第１分配路、 ８６ｂ…第２分配路、 ８７ａ…第１開閉弁、 ８７ｂ…第２開閉弁、 ９…制御器。

Claims (3)

  1. 屋外にのびる排気ダクトに接続される上端の排気口を有する燃焼筺と、燃焼筺内の下部に収納され複数のバーナ群で構成されるバーナユニットと、燃焼筺内の上部に収納される給湯用の熱交換器と、燃焼筺内のバーナユニットの配置部より下側に設けられた給気室を介してバーナユニットに燃焼用空気を供給する給気ファンと、燃焼させるバーナ群の数を変更して燃焼能力を切換える能力切換機構とを備える屋内設置型の給湯器において、
    給気室は複数のバーナ群に対応する複数の部分に仕切られ、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分にのみ給気ファンからの空気を供給する給気切換機構を備えることを特徴とする給湯器。
  2. 請求項１記載の給湯器において、前記給気ファンは１個であり、前記給気切換機構は、前記給気室の前記複数の部分に前記給気ファンからの燃焼用空気を個別に導く複数の分配路と、各分配路に介設した開閉弁と、燃焼中のバーナ群に対応する前記給気室の部分に連通する分配路に介設した開閉弁のみを開く制御器とで構成されることを特徴とする給湯器。
  3. 請求項１記載の給湯器において、前記給気切換機構は、前記給気室の前記複数の部分に個別に連通するように複数設けられた前記給気ファンと、燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分に連通する給気ファンを駆動し、非燃焼中のバーナ群に対応する給気室の部分に連通する給気ファンを駆動禁止、又は微動する制御器とで構成されることを特徴とする給湯器。
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