JP3683979B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯などの用途に用いられる燃焼装置に関し、特に燃焼熱量の切り換えが可能な燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯用などに用いられる燃焼装置は、図６の概略平面図に示すように、熱交換部８０と、この熱交換部８０の下方に配置された燃焼部９０とを備えている。熱交換部８０は、多数枚のフィンプレート（図示しない）と、通水管８１とを有している。通水管８１は、上記フィンプレートを貫通して水平に延びる複数の直管部８１ａと、これら直管部８１ａを連ねるベンド部８１ｂとから構成されている。上記燃焼部９０は、水平方向に並べられた複数の燃焼領域９１，９２，９３を含んでいる。通水管８１に通される水の流量，給水温度，設定温度等に応じてこれら複数の燃焼領域９１，９２，９３での選択燃焼を行うことにより、燃焼熱量を切り換え、最適な燃焼熱量を確保できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の燃焼装置では、燃焼領域９１，９２，９３の並び方向（図中Ｘ軸方向）が、通水管８１の直管部８１ａの延び方向（図中Ｙ軸方向）と直交しており、各直管部８１ａは、全長にわたって燃焼領域９１，９２，９３のうちのいずれか一つの領域の真上に配置されている。
【０００４】
このため、例えば通水量が少ない状況に応じて第一の燃焼領域９１でのみ燃焼が実行されたときに、この燃焼領域９１の真上に位置する特定の直管部８１ａだけが全長にわたって加熱されることになり、しかも、これら特定の直管部８１ａを通る水の流速が遅いため、ここで部分沸騰が生じ、騒音の原因となることがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、共通フレーム内に収容されて水平方向に並べられた第一，第二の熱交換部と、上記第一，第二の熱交換部の下方にそれぞれ配置されて水平方向に並べられた第一，第二の燃焼部とを備え、上記第一，第二の熱交換部のそれぞれは、多数のフィンプレートと、互いに別系統をなす通水管とを有し、各通水管は対応するフィンプレートを貫通して水平に延びる複数の直管部を含み、上記第一燃焼部が、水平方向に並べられた複数の燃焼領域を含み、これら複数の燃焼領域での選択燃焼により、第一燃焼部での燃焼熱量の切り換えが可能である燃焼装置において、上記第一，第二の熱交換部では、各フィンプレートが熱交換部の並び方向に延びるとともに、各通水管の直管部が熱交換部の並び方向と直交する方向に延びており、上記第一燃焼部の複数の燃焼領域が、第一，第二燃焼部の並び方向と直交し、上記通水管の直管部の延び方向と平行をなす方向に並べられ、上記第一燃焼部が薄形のバーナエレメントを上記複数の燃焼領域にわたって燃焼領域の並び方向に多数並べることにより構成され、これらバーナエレメントの延び方向が上記通水管の直管部の延び方向と直交しており、上記第二燃焼部が単一の燃焼領域をなし、燃焼部の配列方向に短く、燃焼部の配列方向と直交する方向に長く形成されるとともに、複数の薄形のバーナエレメントを第一，第二燃焼部の並び方向に並べることにより構成され、これらバーナエレメントの延び方向が上記通水管の直管部の延び方向と平行であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記第一の通水管の入口端が給水管に接続され、出口端が給湯管に接続されることにより、上記第一の熱交換部と上記第一の燃焼部とが給湯用に提供され、上記第二の通水管の入口端が浴槽からの復路管に接続され、出口端が浴槽への往路管に接続されることにより、上記第二の熱交換部と上記第二の燃焼部が風呂追焚用に提供されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１に示す燃焼装置は、給湯と風呂追焚の２つ機能を有する一缶二水型の燃焼装置である。この燃焼装置は、排気ユニット１，熱交換ユニット２，燃焼ユニット３，ファン４を上から順に配設することにより構成されている。
【０００９】
熱交換ユニット２は、共通フレーム５を備えている。この共通フレーム５は、上下端が開口した横断面矩形状をなし、下部が燃焼胴５ａ、上部が保持胴５ｂとなっている。燃焼胴５ａが燃焼ユニット３のフレーム６に連結されている。上部の保持胴５ｂ内には、給湯用熱交換部１０（第一熱交換部）と、追焚用熱交換部１５（第二熱交換部）とが収容されている。これら熱交換部１０，１５は、水平なＸ軸方向（図１，図２参照）に並べられている。
【００１０】
図１，図２に示すように、フレーム５の保持胴５ｂ内には、垂直をなす多数枚の肉薄の共通フィンプレート２０が収容されている。これらフィンプレート２０は図中Ｘ軸方向（すなわち熱交換部１０，１５の並び方向）に長く延び、Ｘ軸と直交する水平なＹ軸方向（図２参照）に等しい間隔で配列されている。各共通フィンプレート２０のうち、給湯用熱交換部１０に位置する部位が第一のフィンプレート２１として提供され、風呂追焚用熱交換部１５に位置する部位が第二のフィンプレート２２として提供されている。フィンプレート２１，２２を連ねる架橋部２３には、熱交換部１０，１５間の熱的相互干渉を低減するための開口２４が形成されている。
【００１１】
上記熱交換部１０，１５は、互いに別系統をなす第一，第二の通水管２５，２６を備えている。通水管２５，２６は、それぞれ、フィンプレート２１，２２とフレーム５の保持胴５ｂを貫通する複数の直管部２５ａ，２６ａと、これら直管部２５ａ，２６ａをフレーム５外で連結するベンド部２５ｂ，２６ｂとを有している。これら通水管２５，２６の直管部２５ａ，２６ａは、上記Ｙ軸方向（熱交換部１０，１５の並び方向と直交する方向）に延びている。
【００１２】
上記第一通水管２５の入口端は給水管３０に接続され、出口端は、末端に栓３２を設けた給湯管３１に接続されている。
第二通水管２６の入口端は、復路管３５を介して浴槽３６の循環金具３７に接続されており、出口端は、往路管３８を介して循環金具３７に接続されている。復路管３５の中途部にはポンプ３９が設けられている。
【００１３】
上記バーナユニット３は、フレーム６内に、Ｘ軸方向に並べられた給湯用燃焼部４０（第一燃焼部）と風呂追焚用燃焼部４５（第二燃焼部）を収容することにより構成されている。給湯用燃焼部４０は、給湯用熱交換部１０の下方に配置され、風呂追焚用燃焼部１５は、風呂追焚用熱交換部２５の下方に配置されている。
【００１４】
図４，図５に示すように、上記給湯用燃焼部４０は、複数の燃焼領域（この例では３つの燃焼領域）４１，４２，４３に分けられている。ここで重要なことは、これら燃焼領域４１，４２，４３が、Ｙ軸方向に並べられていることである。すなわち、この燃焼領域４１，４２，４３の並び方向は、燃焼部４０，４５の並び方向と直交し、上記熱交換部１０，１５の通水管２５，２６の直管部２５ａ，２６ａの延び方向と平行である。
これに対して、風呂追焚用燃焼部４５は、単一の燃焼領域をなしており、そのＹ軸方向の寸法が、上記給湯用燃焼部４０のＹ軸方向の寸法と同じ長さをなし、Ｘ軸方向の寸法がこれより短く形成されている。
【００１５】
上記給湯用燃焼部４０は、２種の薄型のバーナエレメント４８，４９を、すべての燃焼領域４１，４２，４３にわたってその配列方向（Ｙ軸方向）に、交互に配列することにより構成されている。これらバーナエレメント４８，４９の延び方向は、Ｘ軸方向であり、通水管２５の直管部２５ａの延び方向と直交している。
【００１６】
これに対して、風呂追焚用燃焼部４５では、バーナエレメント４８，４９が、Ｘ軸方向に配列されている。換言すれば、バーナエレメント４８，４９の延び方向がＹ軸方向と一致して通水管２６の直管部２６ａと平行をなしている。
【００１７】
上記バーナエレメント４８は、濃いガス濃度の空気混合ガスを燃焼させるものであり、バーナエレメント４９は、薄いガス濃度の空気混合ガスを燃焼させるものである。ちなみに、バーナエレメント４８，４９は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、下端一側にガス導入口４８ａ，４９ａを有し、上端面に多数の炎口４８ｂ，４９ｂを備えている。バーナエレメント４８のガス導入口４８ａは比較的狭く、バーナエレメント４９のガス導入口４９ａは比較的広く開口されている。
【００１８】
本実施形態では、給湯用燃焼部４０のすべてのバーナエレメント４８，４９が隙間なく配列されていて１つのアッセンブリをなし、風呂追焚用燃焼部４５のすべてのバーナエレメント４８，４９が隙間なく配列されていて他のアッセンブリをなしており、両アッセンブリ間には、上記熱交換部１０，１５の境に対応して隙間が形成されている。なお、この隙間をなくして、燃焼部４０，４５のすべてのバーナエレメント４８，４９を１つのアッセンブリとしてもよいし、この隙間にダミーのバーナエレメントを設けることにより、燃焼部４０，４５のすべてのバーナエレメント４８，４９を１つのアッセンブリにしてもよい。
【００１９】
次に、ガス供給手段５０について説明する。ガス供給手段５０は、主電磁開閉弁５１と電磁比例弁５２が設けられた主管５３と、補助電磁開閉弁５４，５５，５６，５７がそれぞれ設けられた分岐管５８，５９，６０，６１とを備えている。分岐管５８，５９，６０が、給湯燃焼部４０に対応するノズルブロック６５に接続されており、分岐管６１が風呂追焚用燃焼部４５に対応するノズルブロック６６に接続されている。
【００２０】
分岐管５８はノズルブロック６５内の通路を介してノズル部に接続され、このノズル部が給湯用燃焼部４０の第一燃焼領域４１のバーナエレメント４８，４９の導入口４８ａ，４９ａに対峙している。さらに、分岐管５９，６０は、それぞれノズルブロック６５内の他の通路を経て他のノズル部に接続され、これらノズル部が第二，第三の燃焼領域４２，４３のバーナエレメント４８，４９の導入口４８ａ，４９ａに対峙している。同様に、分岐管６１はノズルブロック６６を介して追焚用燃焼部４５のバーナエレメント４８，４９に接続されている。
【００２１】
各バーナエレメント４８，４９の導入口４８ａ，４９ａへは、ノズル部からのガスがそれぞれ供給されるとともに、ファン４によって空気が供給され、ガスと空気の両者が内部空洞で混合され、この混合ガスが炎口４８ａ，４９ａから吹き出されるようになっている。
【００２２】
次に、上記構成の燃焼装置の作用を説明する。
栓３２を開くと、給水管３０、給湯用熱交換部１０の通水管２５、給湯管３１の順に水が流れ、給水管３０に設けられた水流スイッチ７１がこの水流を検出する。制御ユニット７０では、この検出信号に応答して主電磁開閉弁５１を開くとともに、補助電磁開閉弁５４，５５，５６の少なくとも一つを開く。これにより、給湯用燃焼部４０での燃焼が開始され、フィンプレート２１が主に加熱される。この結果、通水管２５に通される水がフィンプレート２１からの伝導熱を受けて加熱され湯となって、給湯管３１から送り出される。
【００２３】
制御ユニット７０は、操作ボタン等からの追焚要求信号に応答して、ポンプ６９を駆動し、浴槽３６内の水を復路管３５、風呂追焚用熱交換部１５の通水管２６、往路管３８を経て循環させる。これと同時に、主電磁開閉弁５１を開くとともに、補助電磁開閉弁５７を開く。これにより、追焚用燃焼部４５での燃焼が開始され、追焚用熱交換部１５の通水管２６を通る水が加熱され、追焚が実行される。
【００２４】
本実施形態の燃焼装置は、一缶二水型をなし、共通のフレーム５内に給湯用熱交換部１０と風呂追焚用熱交換部１５を収容したので、小型化を図ることができる。しかも、フィンプレート２１，２２の延び方向が熱交換部１０，１５の配列方向と一致しているので、全ての通水管２５，２６の直管部２５ａ，２６ａを、熱交換部１０，１５の配列方向に並べることが可能となり、より一層の小型化を図ることができるとともに、熱交換部１０，１５間の熱的干渉を小さくすることができる。
【００２５】
次に、給湯用燃焼部４０の各燃焼領域４１，４２，４３に対する選択的な燃焼制御について説明する。
制御ユニット７０では、給水管３０に設けた水量センサからの検出水量や、給水管３０，給湯管３１に設けた温度センサからの検出温度や、設定温度等に基づいて、給湯用熱交換部１０で必要とする燃焼熱量を演算し、この演算結果に基づいて、燃焼領域４１，４２，４３の選択燃焼を行う。
【００２６】
要求熱量が多い場合には、補助電磁開閉弁５４，５５，５６をすべて開いて、給湯用燃焼部４０の３つの燃焼領域４１，４２，４３の全てで燃焼を実行し、十分な燃焼熱量を給湯用熱交換部１０に供給する。
要求熱量が中程度である場合は、補助電磁開閉弁５４，５５だけを開いて、第一および第二の燃焼領域４１，４２だけで燃焼を実行する。
要求熱量が少ない場合は、補助電磁開閉弁５４だけを開かれて、第一の燃焼領域４１だけで燃焼を実行する。
【００２７】
上記のように燃焼領域４１，４２だけ、または燃焼領域４１だけで燃焼が行なわれた場合において、燃焼領域４１，４２，４３の配列方向が通水管２５の直管部２５ａの延び方向に平行しているため、通水管２５の全ての直管部２５ａが一部分だけ加熱されることになり、他の部分は加熱されない。その結果、通水管２５を通る水は、各直管部２５ａの全長にわたって加熱され続けることがなく、短い距離で加熱，非加熱を交互に繰り返しながら流れることになる。したがって、通水量が少なく流速が遅い場合でも、直管部２５ａでの部分沸騰が生じるのを防止できる。
【００２８】
上記風呂追焚用燃焼部４５のバーナエレメント４８，４９は、給湯用燃焼部４０でのバーナエレメント４８，４９と、並び方向および延び方向が異なっており、（Ｘ軸方向）に配列されるとともにＹ軸方向に延びている。これは、風呂追焚用燃焼部４５の寸法がＸ軸方向に短く、Ｙ軸方向に長いのに対応したものであり、少ない数のバーナエレメント４８，４９で、風呂追焚用燃焼部４５を構成することができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、給湯と風呂追焚の２つの機能を備えた燃焼装置に本発明を適用した場合について説明したが、３つ以上の機能を有する燃焼装置に適用してもよい。
第一，第二の燃焼部とも複数の燃焼領域を備えていてもよい。この場合、これら燃焼部での燃焼領域の配列方向は、燃焼部の配列方向と直交する。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、燃焼装置を一缶二水型とし、共通フレーム内に第一，第二の熱交換部を収容したので、小型化を図ることができる。しかも、フィンプレートの延び方向が熱交換部の配列方向と一致し、全ての通水管の直管部を熱交換部の配列方向に並べることによって、より一層の小型化を図ることができるとともに、熱交換部間の熱的干渉を小さくすることができる。しかも、選択燃焼される複数の燃焼領域の配列方向を、熱交換部の通水管の直管部の延び方向と一致させたことにより、一部の燃焼領域だけが燃焼されたときでも、通水管の全ての直管部が一部分だけ加熱されるだけであり、通水量が少なく流速が遅くとも通水管内での水の部分沸騰を防止でき、この部分沸騰に伴う騒音の発生も防止できる。
さらに、単一の燃焼領域をなす第二燃焼部のバーナエレメントの延び方向を燃焼部の配列方向と直交させたので、この第二燃焼部の寸法を燃焼部の配列方向に短く、配列方向と直交する方向に長くしたことに対応して、バーナエレメントの数を少なくすることができる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、要求熱量が大きく変化する給湯の機能と、要求熱量が比較的小さく大きな変化を必要としない風呂追焚の機能とを、組み合わせることにより、請求項１の効果を最大限発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃焼装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１のII−II線に沿う横断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は互いに異なるバーナエレメントを示す概略斜視図である。
【図４】２つの燃焼部の配列方向、給湯用燃焼部の複数の燃焼領域の配列方向、各燃焼部のバーナエレメントの配列方向、通水管の直管部の延び方向を、それぞれ示す平面図である。
【図５】図４からバーナエレメントを省いて示す概略平面図である。
【図６】従来の燃焼装置における燃焼部の燃焼領域の配列と熱交換部の通水管の延び方向を示す概略平面図である。
【符号の説明】
５ 共通フレーム
１０ 給湯用熱交換部（第一熱交換部）
１５ 追焚用熱交換部（第二熱交換部）
２１，２２ フィンプレート
２５，２６ 通水管
２５ａ，２６ａ 直管部
３０ 給水管
３１ 給湯管
３５ 復路管
３６ 浴槽
３８ 往路管
４０ 給湯用燃焼部（第一燃焼部）
４１，４２，４３ 燃焼領域
４５ 風呂追焚用燃焼部（第二燃焼部）
４８，４９ バーナエレメント

Claims (2)

1. 共通フレーム内に収容されて水平方向に並べられた第一，第二の熱交換部と、上記第一，第二の熱交換部の下方にそれぞれ配置されて水平方向に並べられた第一，第二の燃焼部とを備え、
   上記第一，第二の熱交換部のそれぞれは、多数のフィンプレートと、互いに別系統をなす通水管とを有し、各通水管は対応するフィンプレートを貫通して水平に延びる複数の直管部を含み、
   上記第一燃焼部が、水平方向に並べられた複数の燃焼領域を含み、これら複数の燃焼領域での選択燃焼により、第一燃焼部での燃焼熱量の切り換えが可能である燃焼装置において、
   上記第一，第二の熱交換部では、各フィンプレートが熱交換部の並び方向に延びるとともに、各通水管の直管部が熱交換部の並び方向と直交する方向に延びており、
   上記第一燃焼部の複数の燃焼領域が、第一，第二燃焼部の並び方向と直交し、上記通水管の直管部の延び方向と平行をなす方向に並べられ、
   上記第一燃焼部が薄形のバーナエレメントを上記複数の燃焼領域にわたって燃焼領域の並び方向に多数並べることにより構成され、これらバーナエレメントの延び方向が上記通水管の直管部の延び方向と直交しており、
   上記第二燃焼部が単一の燃焼領域をなし、燃焼部の配列方向に短く、燃焼部の配列方向と直交する方向に長く形成されるとともに、複数の薄形のバーナエレメントを第一，第二燃焼部の並び方向に並べることにより構成され、これらバーナエレメントの延び方向が上記通水管の直管部の延び方向と平行であることを特徴とする燃焼装置。
2. 上記第一の通水管の入口端が給水管に接続され、出口端が給湯管に接続されることにより、上記第一の熱交換部と上記第一の燃焼部とが給湯用に提供され、
   上記第二の通水管の入口端が浴槽からの復路管に接続され、出口端が浴槽への往路管に接続されることにより、上記第二の熱交換部と上記第二の燃焼部が風呂追焚用に提供されることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

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