JP3704391B2

JP3704391B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3704391B2
Application number: JP03716396A
Authority: JP
Inventors: 武雄山口
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09210458A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数の用途に用いられる燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯と風呂追焚、給湯と暖房等、複数の用途に用いられる燃焼装置には、大別して２缶２水型と、１缶２水型がある。
２缶２水型の燃焼装置は、２つの独立した熱交換部と、これら熱交換部に対応する燃焼部とを備えている。各熱交換部は、多数の垂直フィンプレートと、これを貫通する通水管とを備えている。給湯と風呂追焚を行う燃焼装置について説明すると、給湯を行う時には、一方の燃焼部で燃焼を行い、これに対応する熱交換部の通水管に給水管からの水を通して給湯を行う。風呂の追焚を行う時には、他方の燃焼部で燃焼を行い、これに対応する熱交換部の通水管に浴槽の水を通して追焚を行う。
上記２缶２水型の燃焼装置では、２つの機能例えば給湯と風呂追焚を互いに干渉させることなく実行でき、高性能である。しかし、２つの独立した燃焼ユニットを必要とするので装置が大型になるとともに高価であった。
【０００３】
一般的な１缶２水型の燃焼装置、例えば給湯，風呂追焚用の燃焼装置は、共通の熱交換部と燃焼部を一つずつ備えている。熱交換部は、多数のフィンプレートに、給湯用と風呂追焚用の２本の通水管を貫通することにより構成されている。
これら２本の通水管は上下に別れて配置されている。この装置では、給湯，風呂追焚のいずれを実行する時でも、同じ燃焼部で燃焼が行われ、同じ熱交換部が加熱される。給湯が実行される時には、給水管からの水が熱交換部の給湯用通水管を通る。風呂追焚が実行される時には、浴槽からの水が熱交換部の風呂追焚用通水管を通る。
【０００４】
上記１缶２水型の燃焼装置は、給湯と風呂追焚を共通の構成要素で実行するため、構成が小型で簡単になり安価となる。しかし、上記給湯と風呂追焚が互いに干渉し合う欠点があった。例えば、給湯だけが行われている時、風呂追焚用通水管に溜まっていた水も加熱される。同様に、風呂追焚だけが行われている時、給湯用通水管に溜まっている水も加熱される。そのため、単独燃焼時の熱交換効率が悪かった。また、風呂追焚時に給湯用通水管に溜まった水が加熱され続けて高温になると、給湯の初期に所望温度より高い湯が出ることがあった。
【０００５】
特公平２ー１７７８４号公報には、改良された１缶２水型の燃焼装置が開示されている。この燃焼装置は、１つのフレーム内に、給湯と風呂追焚のための熱交換部が、それぞれ左右に別れて配置されており、これら熱交換部に対応する燃焼部がその真下に配置されている。この構成では、給湯と風呂追焚の相互干渉が小さくなり、上述した２缶２水型に近い性能となるにも拘わらず、２つの熱交換部が１つのフレーム内に収まるため、２缶２水型に比べて小型で安価である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特公平２−１７７８４号公報の装置では、燃焼胴を空気流れで冷却するため、燃焼胴を効率良く冷却できず、また、空気を流すための通路を必要とするので、装置を小型化するのに限界があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる燃焼装置は、一方向に並べて配置され互いに独立して燃焼制御される複数の燃焼部と、上記複数の燃焼部に対応してその上方にそれぞれ配置された複数の熱交換部と、これら複数の熱交換部を囲んで保持する共通の保持胴と、この保持胴から下方に延びて上記複数の燃焼部からの火炎を囲む共通の燃焼胴とを備え、
上記複数の熱交換部の各々は、多数のフィンプレートと、これらフィンプレートを貫通する１本の通水管を有し、これら複数の熱交換部の通水管が互いに別系統をなしており、
各熱交換部の多数のフィンプレートが、熱交換部の並び方向に延び、熱交換部の並び方向と直交する方向に並べられ、対応する通水管が熱交換部の並び方向と直交する方向にフィンプレートを貫通しており、
上記複数の熱交換部のフィンプレートはフィンプレートの延び方向において互いに分離され、
上記複数の熱交換部の通水管には、それぞれ冷却管が接続されており、これら複数の冷却管の各々は、上記燃焼胴のうち、主に該冷却管が接続される熱交換部に対応する位置にある領域の外面だけに接して、この対応領域だけの冷却を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、給湯と風呂追焚の２つの機能を有する１缶２水型の燃焼装置を示す。この燃焼装置は、排気ユニット１０と、熱交換ユニット２０と、バーナユニット３０と、ファン４０とを上から順に連接することにより構成されている。
【００１０】
バーナユニット３０は、上端が開口した箱形状のフレーム３１と、このフレーム３１内に収容された多数のエレメント群からなるバーナ３２とを備えている。
フレーム３１の底壁に上記ファン４０が取り付けられている。上記バーナ３２は、２つの領域に分けられ、それぞれが給湯用燃焼部３２ａと追焚用燃焼部３２ｂとなっている。これら燃焼部３２ａ，３２ｂは、図１において左右方向（Ｘ軸方向）に並んで配置されている。バーナユニット３０へガスを供給する手段５０は、主管５１と、この主管５１から分岐した２つの分岐管５２，５３とを有している。主管５１には主電磁開閉弁５４と電磁比例弁５５が設けられており、分岐管５２，５３にはそれぞれ補助電磁開閉弁５６，５７が設けられている。
【００１１】
２つの分岐管５２，５３からのガスはノズルブロック５８を介してバーナ３２の燃焼部３２ａ，３２ｂにそれぞれ供給される。各燃焼部３２ａ，３２ｂにはファン４０からの空気も導入される。各燃焼部３２ａ，３２ｂでは、供給されたガスと空気が混合されて上面の炎口から噴出され、これにより燃焼が行われるようになっている。フレーム３１の内部空間においてバーナ３２の上下はバイパス通路６０により結ばれており、このバイパス通路６０には風量センサ６１が設けられている。この風量センサ６１は、バイパス通路６０を通る空気の量か、バーナユニット３０の上下の圧力差を検出することにより、ファン４０からのバーナユニット３０を通る送風量に関する情報を得る。
【００１２】
上記熱交換ユニット２０は、横断面矩形をなし上下端が開口したフレーム２１と、フレーム２１に収容された２つの熱交換部２２ａ，２２ｂとを備えている。
フレーム２１の上部は、熱交換部２２ａ，２２ｂを保持するための保持胴２１ｘとなり、下部は燃焼胴２１ｙとして提供される。燃焼胴２１ｙは、バーナユニット３０のフレーム３１に連結されている。
【００１３】
上記一方の熱交換部２２ａ（第１熱交換部）は給湯用であり、他方の熱交換部２２ｂ（第２熱交換部）は風呂追焚用である。これら熱交換部２２ａ，２２ｂはＸ軸方向に並んでおり、給湯用熱交換部２２ａが給湯用燃焼部３２ａの真上に配置され、風呂追焚用熱交換部２２ｂが風呂追焚用燃焼部３２ｂの真上に配置されている。給湯用熱交換部２２ａには給水管７１と給湯管７２が接続されている。
給湯管７２には栓７３が設けられている。風呂追焚用熱交換部２２ｂには、往路管８１と復路管８２を介して浴槽８０の循環金具８３が接続されている。復路管８２には、ポンプ８５が設けられている。
【００１４】
次に、熱交換部２２ａ，２２ｂの構造について詳述する。図３に示すように、熱交換部２２ａ，２２ｂのそれぞれは、フレーム２１の保持胴２１ｘ内に収容された多数の同形状のフィンプレート２５ａ，２５ｂを有している。それぞれのフィンプレート２５ａ，２５ｂは垂直をなしＸ軸方向に延びて形成され、Ｙ軸方向（図１では紙面と直交する方向）に互いに等しい間隔をおいて並べられている。
【００１５】
図２に示すように、フィンプレート２５ａ，２５ｂには、それぞれ複数の貫通孔２５ｘ，２５ｙが形成されている。これら貫通孔２５ｘ，２５ｙには、図３に示すように、互いに別系統をなす第１通水管２６，第２通水管２７がそれぞれ通っている。第１通水管２６は、フィンプレート２５ａ，保持胴２１ｘを貫通してＹ軸方向に延びる複数の真直部２６ａと、これら真直部２６ａを連絡するベント部２６ｂとを有している。同様にして第２通水管２７も、真直部２７ａとベント部２７ｂとを有している。
【００１６】
第１通水管２６の一端（入口端）は、冷却管２８（図３〜図５参照）を介して上記給水管７１に接続され、その他端（出口端）は、上記給湯管７２に接続されている。第２通水管２７の一端（入口端）は冷却管２９（図３〜図５参照）を介して上記復路管８２に接続され、他端（出口端）は上記往路管８１に接続されている。
【００１７】
図において、燃焼胴２１ｙを、給湯用燃焼部３２ａ，給湯用熱交換部２２ａに対応した給湯側部位２１ｙ₁と、風呂追焚用燃焼部３２ｂ，風呂追焚用熱交換部２２ｂに対応した風呂追焚側部位２１ｙ₂に分けて示す。第１通水管２６に連なる冷却管２８は、主に給湯側部位２１ｙ₁の外面だけに沿うようにして配置され、第２通水管２７に連なる冷却管２９は、主に風呂追焚側部位２１ｙ₂の外面だけに沿うようにして配置されている。
【００１８】
次に、燃焼装置の一般的な作用について説明する。栓７３を開くと、給水管７１，通水管２６，給湯管７２に水が流れる。給水管７１に設けられた水流スイッチ（図示しない）がこれを検出し、この検出信号に応答して制御ユニット（図示しない）が、主電磁開閉弁５４，補助電磁開閉弁５６を開くことにより、給湯用燃焼部３２ａでの燃焼制御が開始される。その結果、給湯用燃焼部３２ａの真上に位置する給湯用熱交換部２２ａが加熱され、ひいては第１通水管２６を通る給水管７１からの水が加熱され、湯となって給湯管７２へと供給される。この際、風呂追焚用燃焼部３２ｂでは燃焼が行われないので、風呂追焚用熱交換部２２ｂには、ファン４０からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、第２通水管２７内の水を加熱することはない。
【００１９】
追焚の際には、制御ユニットの制御に基づき、ポンプ８５が駆動して、浴槽８０の水を復路管８２，通水管２７，往路管８１を経て循環させる。これと同時に、主電磁開閉弁５４，補助電磁開閉弁５７を開いて、風呂追焚用燃焼部３２ｂでの燃焼を開始する。その結果、風呂追焚用燃焼部３２ｂの真上に位置する風呂追焚用熱交換部２２ｂが主に加熱され、第２通水管２７を通る浴槽８０からの水が加熱され、追焚が実行される。この際、給湯用燃焼部３２ａでは燃焼が実行されないので、給湯用熱交換部２２ａには、ファン４０からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、第１通水管２６内の水を加熱することはない。
【００２０】
上述したように、基本的に給湯と風呂追焚は相互干渉なしに行われ、通水管２６，２７の一方を通る水を加熱している時に、他方に溜まった水を加熱することがないので、熱交換部２２での熱負荷は小さくてすみ、熱交換効率を高くすることができる。特に、風呂追焚だけを行っている時に、第１通水管２６に溜まった水を加熱しないので、給湯動作の初期に、所望温度より高い温度が排出される不都合を防止することができる。
【００２１】
上記装置では、給湯と風呂追焚の両者を同時に実行することができるのは勿論である。
上記ファン４０は、制御ユニットにより、風量センサ６１からの送風量のフィードバック情報に基づいて上記燃焼部３２ａ，３２ｂでのガス，空気の混合比が所望の値になるように制御される。給湯，風呂追焚の両者を同時に実行している時のみならず、いずれか一方だけを実行している時にも、１つの風量センサ６１の検出情報に基づいて、上記制御を行うことができる。
【００２２】
給湯時には、燃焼胴２１ｙのうち集中的に高温にさらされる給湯側部位２１ｙ₁を冷却管２８を通る水で効率良く冷却することができ、風呂追焚時には、集中的に高温にさらされる風呂追焚側部位２１ｙ₂を冷却管２９を通る水で効率良く冷却することができる。
【００２３】
上述したように、燃焼胴２１ｙの冷却は冷却管２８，２９を通る水で行うので、空冷式のように空気通路を必要とせず、装置を小型にすることができる。また、フィンプレート２５ａ，２５ｂの延び方向が熱交換部２２ａ，２２ｂの並び方向（Ｘ軸方向）であり、通水管２６，２７の真直部２６ａ，２７ａがこの並び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に延びているため、ベント部２６ｂ，２７ｂが互いに干渉し合うことがない。その結果、ベント部２６ｂ，２７ｂの干渉を避けるための空間を省くことができ、この点からも装置を小型にすることができる。
【００２４】
なお、図１において想像線で示すように、燃焼胴２１ｙの内部空間を仕切板９０で給湯用空間と風呂追焚用空間に仕切ってもよい。この場合、給湯と風呂追焚の相互干渉はさらに小さくなる。
【００２５】
上記実施形態において、熱交換部と燃焼部はそれぞれ３つ以上あってもよい。この場合、中間部の熱交換部では、通水管の入口と出口にそれぞれ冷却管を接続し、これら冷却管を燃焼胴の中間部において相対峙する２つの壁部（該熱交換部に対応する領域）にそれぞれ沿わせるようにする。
【００２６】
次に参考例を図６〜図８を参照して説明する。この参考例では、冷却管２８，２９の配置の仕方だけが最初の実施形態と異なっている。最初の実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
これら冷却管２８，２９は、図７，図８に良く示されているように、燃焼胴２１ｙの外面に接した状態で同方向に約１周巻かれている。なお、この冷却管２８，２９の巻き回数は１周を越えてもよい。
【００２７】
上記燃焼胴２１ｙは、給湯，風呂追焚の少なくとも一方を実行している時に、これに対応する燃焼胴２１ｙ₁，２１ｙ₂が火炎にさらされるが、全周にわたって巻かれた２本の冷却管２８，２９のうち少なくとも一方（燃焼熱を受ける熱交換部に接続された冷却管）を流れる水により、確実に冷却することができる。
【００２８】
本発明は、上記実施形態に制約されず、種々の形態が可能である。例えば、冷却管は熱交換部の通水管の出口に接続されていてもよい。
上記実施形態では、給湯と風呂追焚の機能を有する燃焼装置について述べたが、給湯と暖房の機能、風呂追焚と暖房の機能、別系統をなす複数の給湯の機能等をそれぞれ有する燃焼装置についても適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の燃焼部に対応した複数の熱交換部を有し、これら熱交換部にそれぞれ通水管を貫通させているので、基本的に相互干渉がない熱交換を行うことができる。また複数の熱交換部にそれぞれ連なる冷却管が、燃焼熱にさらされる燃焼胴の対応領域だけを集中的に冷却するので、燃焼胴を保護することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。しかも水冷方式であるので、１缶複水型採用と相俟って、装置の小型化を図ることができる。また、複数の熱交換部のフィンプレートを熱交換部の並び方向に延びるように配置したので、複数の通水管のベント部が互いに干渉することがなく、装置をより一層小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃焼装置の概略構成を示すシステム図である。
【図２】フィンプレートを示す正面図である。
【図３】熱交換部の平断面図である。
【図４】図３においてIV方向から見た正面図である。
【図５】図３においてV方向から見た背面図である。
【図６】熱交換部の他の態様を示す平断面図である。
【図７】図６においてVII方向から見た正面図である。
【図８】図６においてVIII方向から見た背面図である。
【符号の説明】
２１フレーム
２１ｘ保持胴
２１ｙ燃焼胴
２１ｙ₁ 給湯側の部位（対応領域）
２１ｙ₂ 風呂追焚側の部位（対応領域）
２２ａ給湯用熱交換部
２２ｂ風呂追焚用熱交換部
２５ａ，２５ｂフィンプレート
２６，２７通水管
２８，２９冷却管
３２ａ給湯用燃焼部
３２ｂ風呂追焚用燃焼部
７１給水管
７２給湯管
８０浴槽
８１往路管
８２復路管

Claims

一方向に並べて配置され互いに独立して燃焼制御される複数の燃焼部と、上記複数の燃焼部に対応してその上方にそれぞれ配置された複数の熱交換部と、これら複数の熱交換部を囲んで保持する共通の保持胴と、この保持胴から下方に延びて上記複数の燃焼部からの火炎を囲む共通の燃焼胴とを備え、
上記複数の熱交換部の各々は、多数のフィンプレートと、これらフィンプレートを貫通する１本の通水管を有し、これら複数の熱交換部の通水管が互いに別系統をなしており、
各熱交換部の多数のフィンプレートが、熱交換部の並び方向に延び、熱交換部の並び方向と直交する方向に並べられ、対応する通水管が熱交換部の並び方向と直交する方向にフィンプレートを貫通しており、
上記複数の熱交換部のフィンプレートは、フィンプレートの延び方向において互いに分離され、
上記複数の熱交換部の通水管には、それぞれ冷却管が接続されており、これら複数の冷却管の各々は、上記燃焼胴のうち、主に該冷却管が接続される熱交換部に対応する位置にある領域の外面だけに接して、この対応領域だけの冷却を行うことを特徴とする燃焼装置。
上記保持胴および燃焼胴が断面矩形をなし、上記燃焼部および熱交換部がそれぞれ２つ装備され、上記各冷却管は平面形状がコ字形をなし、上記燃焼胴の対応領域の３つの壁の外面に接していることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。