JP2018194276A - 温水装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】逆燃式のバーナを熱交換器のケース内に配置し、バーナの外周フランジから熱交換器のケースへ伝熱させるようにした温水装置を提供する。【解決手段】燃焼用空気を供給するファン(2) と、ファン(2) に接続されて内部のチャンバー(3) に混合気が形成されるチャンバーケース(4) と、チャンバー(3) から供給される混合気を燃焼させる逆燃式のバーナ(5) と、このバーナ(5) で発生した燃焼ガスがケース(11)内部に供給されて湯水を加熱する熱交換器(6) と、チャンバーケース(4) の周縁フランジ(4a)とケース(11)の周縁フランジ(11a) の間に装着されたパッキン(7) とを備えた温水装置(1) において、バーナ(5) はケース(11)内に配置されて、バーナ(5) の外周フランジ(10a) がケース(11)の内部壁面に固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、逆燃式の温水装置に関し、バーナを熱交換器のケース内に配置してバーナから前記ケースへ放熱させることで、バーナからチャンバーケース及び混合ガスシール用パッキンへの伝熱量を大幅に低減したものに関する。
図１２、図１３に示すように、従来の全一次タイプの逆燃式の温水装置１００は、燃焼用空気を供給するファン（図示略）と、このファンに接続されて内部のチャンバー１０１ａに混合気が形成されるチャンバーケース１０１と、チャンバーケース１０１のフランジ部１０１ｂのパッキン溝１０１ｃに装着された混合ガスシール用パッキン１０２と、チャンバー１０１ａから供給される混合気を燃焼させる逆燃式バーナ１０３と、バーナ１０３で発生した燃焼ガスが供給されて湯水を加熱する熱交換器１０５と、バーナ１0 ３のフランジ部１０３ａと熱交換器１０５のケース１０５ａのフランジ部１０５ｂとの間に装着された排ガスシール用のパッキン１０４とを備えている。チャンバーケース１０１の頂部には、複数の放熱用フィン１０１ｄが形成されている。
特許文献１に記載の燃焼装置においては、バーナボディ（チャンバーケース）のフランジ部と燃焼筐（熱交換器のケース）のフランジ部との間に、燃焼板（バーナ）のフランジ部をパッキンと共に挟着してボルトで締結する構造が採用されている。
特許文献２に記載のガスボイラーにおいては、ガス供給チャンバーのチャンバーケースのフランジ部と熱交換器のケースのフランジ部との間に、バーナのフランジ部をパッキンと共に挟着して固定した構造が採用されている。
特開２０１６−２２３７１０号公報 特表２０１６−５０３４８４号公報
図１２、図１３に示す逆燃式の温水装置１００においては、内部のチャンバー１０１ａに混合気が形成されるチャンバーケース１０１のフランジ部１０１ｂと、バーナ１０３のフランジ部１０３ａの間に、混合ガスシール用パッキン１０２とパッキン押え板１０２ａとが挟着され、バーナ１０３のフランジ部１０３ａと熱交換器１０５のケース１０５ａのフランジ部１０５ｂとの間に排ガスシール用パッキン１０４が挟着され、それらが複数のビスにより締結されている。
それ故、バーナからの伝熱によりバーナのフランジ部が過度に加熱されることになり、
混合ガスシール用パッキンとして耐熱グレードの高い材料製の高価なものを使用する必要があった。そして、バーナのフランジ部へ伝熱した熱は、チャンバーケース及びチャンバーケースの外面側に形成した複数の放熱フィンから大気中へ放出するため、その熱を湯水の加熱に有効活用できなかった。
特許文献１，２の装置においても、チャンバーケースのフランジ部と熱交換器のケースのフランジ部との間に、バーナのフランジ部を混合気シール用のパッキンと共に挟着して固定した構造が採用されているため、上記と同様に、バーナからそのフランジ部へ多量のの伝熱が発生し、上記と同様の問題があった。
本発明の目的は、逆燃式バーナを熱交換器のケース内に配置し、バーナの周縁フランジから熱交換器のケースへ伝熱させるようにした温水装置を提供することである。
請求項１の温水装置は、燃焼用空気を供給するファンと、前記ファンに接続されて内部のチャンバーに混合気が形成されるチャンバーケースと、前記チャンバーから供給される混合気を燃焼させる逆燃式のバーナと、このバーナで発生した燃焼ガスがケース内部に供給されて湯水を加熱する熱交換器と、前記チャンバーケースの周縁フランジと前記ケースの周縁フランジの間に装着されたパッキンとを備えた温水装置において、前記バーナは前記ケース内に配置されて、前記バーナに設けられた外周フランジが前記ケースの内部壁面に固定されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、バーナは熱交換器のケース内に配置されて、バーナの外周フランジが前記ケースの内部壁面に固定されているため、バーナの外周フランジに伝熱した熱は熱交換器のケースから伝熱管や冷却管やフィンを介して湯水に伝熱し、湯水の加熱に有効活用することができる。
しかも、バーナの外周フランジが過度に加熱されないため、混合気シール用パッキンを耐熱グレードを下げた材料で安価に製作することができる。
請求項２の温水装置は、請求項１の発明において、前記熱交換器のケースの内部壁面には、前記バーナの外周フランジを下側から保持可能な保持フランジが設けられ、前記バーナの外周フランジが前記ケースの内部壁面又は前記保持フランジにろう付けにより固定されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、前記バーナの外周フランジが前記ケースの内部壁面又は前記保持フランジにろう付けにより固定されているため、前記バーナの外周フランジを前記ケースの内部壁面に簡単な構造で支持させることができる。
請求項３の温水装置は、請求項１又は２の発明において、前記熱交換器は、前記ケースの内部を横断するように設けられた複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管が挿通される複数の伝熱フィンと、前記ケースを冷却する複数の冷却管とを備え、前記複数の冷却管の少なくとも一部が、前記バーナよりも前記チャンバー寄りの位置に配置されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、バーナの外周フランジから熱交換器のケースに伝熱した熱がケースの上方へ伝熱したとしても、前記冷却管の少なくとも一部が、前記バーナよりも前記チャンバー寄りの位置に配置されているため、上記の伝熱した熱は冷却管内の湯水に確実に吸収される。
本発明によれば、上記のような種々の効果が得られる。
本発明の実施形態に係る温水装置の斜視図である。 温水装置の分解斜視図である。 バーナの斜視図である。 温水装置の平面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 温水装置の正面図である。 図６のVII −VII 線断面図である。 図５のａ部拡大図である。 図７のｂ部拡大図である。 変形例に係る図８相当図である。 上記の変形例に係る図９相当図である。 従来の温水装置の斜視図である。 従来の温水装置の分解斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図７に示すように、全一次タイプの逆燃式の温水装置１は、燃焼用空気を供給するファン２と、内部にチャンバー３が形成されるチャンバーケース４と、このチャンバーケース４の下方に配設された逆燃式のバーナ５と、チャンバーケース４の下方に配設された顕熱回収用の熱交換器６と、混合気シール用のパッキン７等を備えている。尚、図１におけるＦ、Ｌ、Ｒを前方、左方、右方として説明する。
ファン２は、例えばターボファンからなり、チャンバーケース４の上側に配設され、ファン２の吹出し口２ａがチャンバーケース４のファン接続口４ａに接続されている。チャンバーケース４はアルミニウム合金製のもので、内部に混合気が形成されるチャンバー３を有すると共に頂部にファン接続口４ａを有する。ファン２には燃料ガスを供給するベンチュリ２ｂが付設され、チャンバー３内に燃焼用空気と燃料ガスとからなる混合気が形成される。
チャンバーケース４の上面部には、３つの放熱フィン４ｂが形成されているが、これらは省略可能である。チャンバーケース４の周縁部には周縁フランジ４ｃが形成され、この周縁フランジ４ｃにはその下面に開口するパッキン溝が凹設され、そのパッキン溝に混合気シール用のパッキン７が装着されている（図８、図９参照）。
図２、図３、図５、図７に示すように、逆燃式のバーナ５は、多数の小孔を全面に形成したステンレス製の整流板８と、この整流板８の下面に重ね合せたセラミック繊維製の耐熱マット９と、これら整流板８と耐熱マット９の外周部を支持する鋼板製の支持枠体１０とで、平面視矩形状に形成されている。整流板８と耐熱マット９は、前後方向の中央部分がもっとも低くなるように部分円筒状に緩く湾曲している。尚、バーナ５の形状や素材は上記に限定されない。
バーナ５の支持枠体１０はその外周部に水平枠状の外周フランジ１０ａを有し、この外周フランジ１０ａには、その外縁部を鉛直下方へ屈曲してなる小幅の取付けフランジ１０ｂが形成されている。バーナ５は、熱交換器６のケース１１内のうちのケース１１の上端から所定距離低い位置に配設され、外縁部の取付けフランジ１０ｂをケース１１の内部壁面にろう付けすることによりケース１１の内部に固定されている。前記ケース１１内においてバーナ５の下側には燃焼空間２２が形成されている（図７参照）。
図２、図５、図７に示すように、顕熱回収用の熱交換器６は、直方体状の矩形筒状のステンレス板製のケース１１と、このケース１１の上端部に形成され且つチャンバーケース４の周縁フランジ４ｃに複数のビスで固定される周縁フランジ１１ａと、ケース１１内の下部に左右方向向きに配設された８本の伝熱管１２と、これら伝熱管１２が貫通しこれら伝熱管１２にろう付けされた複数のフィン１３と、ケース１１の前側板と後側板の上部と中段部に付設された３本の冷却管１４と、ケース１１の右側板の外面や左側板の外面に形成された複数の通路形成部１５と、湯水導入口１８ａ及び湯水導出口１８ｂと、点火プラグ１９及びフレームロッド２０等を備えている。
バーナ５の外周フランジ１０ａは、最上段の冷却管１４の直下に対応する位置に配設され、最上段の冷却管１４は、バーナ５の外周フランジ１０ａよりもチャンバー３寄りの位置にあり、バーナ５の取付けフランジ１０ｂが冷却管１４の直下においてケース１１の内部壁面にろう付けにて接合されているため、バーナ５の外周フランジ１０ａをケース１１及び冷却管１４により冷却する冷却性能を高めることができる。
以上説明した温水装置１の作用、効果について説明する。
バーナ５は熱交換器６のケース１１内に配置されて、バーナ５の外周フランジ１０ａがケース１１の内部壁面に固定されているため、バーナ５の外周フランジ１０ａに伝熱した熱は熱交換器６のケース１１から伝熱管１２や冷却管１４やフィン１３を介して湯水に伝熱するため、湯水の加熱に有効活用することができる。
しかも、バーナ５の外周フランジ１０ａが過度に加熱されないため、混合気シール用パッキン７を耐熱グレードを下げた材料で安価に製作することができる。また、チャンバーケース４への伝熱量が少なくなると混合気の温度上昇が抑制され、その結果として排ガス中のＮＯＸ値の低減も可能となる。
しかも、バーナ５をケース１１にろう付けしているので、バーナ５の外周フランジ１０ａと熱交換器６のケース１１の周縁フランジ１１ａ間に排気ガスシール用のパッキンを装着する必要がなくなり、排気ガスシール用パッキンを省略することができる。
さらに、チャンバーケース４の上面部に形成する放熱用フィン４ｂの数を非常に少なくしたり、省略したりすることが可能になる。
バーナ５の外周フランジ１０ａの外縁部の取付けフランジ１０ｂがケース１１の内部壁面にろう付けにより固定されているため、バーナ５の外周フランジ１０ａをケース１１の内部壁面に簡単な構造で支持させることができる。
熱交換器６は、ケース１１の内部を横断するように設けられた複数の伝熱管１２と、複数の伝熱管１２が挿通される複数の伝熱フィン１３と、ケース１１を冷却する複数の冷却管１４とを備え、複数の冷却管１４の少なくとも一部が、バーナ５よりもチャンバー３寄りの位置に配置されているため、バーナ５の外周フランジ１０ａから熱交換器６のケース１１に伝熱した熱がケース１１の上方へ伝熱したとしても、冷却管１４の少なくとも一部が、バーナ５よりもチャンバー３寄りの位置に配置されているため、上記の伝熱した熱は冷却管１４内の湯水に確実に吸収される。
尚、熱交換器６のケース１１内におけるバーナ５の上側空間は、チャンバー３として活用できるので、チャンバーケース４を偏平化することができ、例えば、ファン２を縦向きに配置するなど、取付け自由度も増える。
次に、前記実施形態を部分的に変更した例について説明する。
図１０、図１１に示すように、バーナ５の外周フランジ１０ａの取付けフランジ１０ｂが省略され、その取付けフランジ１０ｂを外周フランジ１０ａから分断したような断面アングル状の保持フランジ１０ｆが熱交換器５のケース１１の内部壁面にろう付けにて固定され、バーナ５の外周フランジ１０ｃが保持フランジ１０ｆの上端面にろう付けにて固定される。
この構成によれば、保持フランジ１０ｆをケース１１の内部壁面にろう付けする作業が簡単化するうえ、外周フランジ１０ｃを保持フランジ１０ｆの上端面にろう付けする作業が簡単化する。但し、バーナ５の外周フランジ１０ｃの先端をケース１１の内部壁面に直接ろう付けしてもよい。
バーナ５の外周フランジ１０ａ，１０ｃの、ケース１１の内部壁面への固定構造は、ろう付けが好ましいが、ろう付けが必須の構造ではない。例えば、取付けフランジ１０ｂをケース１１の内部壁面に嵌合させて固定する構造でもよい。また、外周フランジ１０ｃを保持フランジ１０ｆに締結部材を用いて固定する構造でもよい。
前記実施形態の温水装置に潜熱回収用熱交換器を設ける場合もある。その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような種々の変更形態をも包含するものである。
1 温水装置
２ ファン
３ チャンバー
４ チャンバーケース
４c 周縁フランジ
５ バーナ
６ 熱交換器
７ パッキン
１０ａ，１０ｃ 外周フランジ
１０ｂ 取付けフランジ
１０ｆ 保持フランジ
１１ ケース
１１ａ 周縁フランジ
１２ 伝熱管
１３ フィン
１４ 冷却管

Claims (3)

  1. 燃焼用空気を供給するファンと、前記ファンに接続されて内部のチャンバーに混合気が形成されるチャンバーケースと、前記チャンバーから供給される混合気を燃焼させる逆燃式のバーナと、このバーナで発生した燃焼ガスがケース内部に供給されて湯水を加熱する熱交換器と、前記チャンバーケースの周縁フランジと前記ケースの周縁フランジの間に装着されたパッキンとを備えた温水装置において、
    前記バーナは前記ケース内に配置されて、前記バーナに設けられた外周フランジが前記ケースの内部壁面に固定されていることを特徴とする温水装置。
  2. 前記熱交換器のケースの内部壁面には、前記バーナの外周フランジを下側から保持可能な保持フランジが設けられ、前記バーナの外周フランジが前記ケースの内部壁面又は前記保持フランジにろう付けにより固定されていることを特徴とする請求項１に記載の温水装置。
  3. 前記熱交換器は、前記ケースの内部を横断するように設けられた複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管が挿通される複数の伝熱フィンと、前記ケースを冷却する複数の冷却管とを備え、前記複数の冷却管の少なくとも一部が、前記バーナよりも前記チャンバー寄りの位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水装置。
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