JP3763900B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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】
給湯と暖房と風呂追焚の３つの機能を備えた従来の燃焼装置が、図５に示されている。この燃焼装置では、互いに独立した給湯ブロック１００と暖房ブロック２００を備えている。給湯ブロック１００は、燃焼部（図示しない）とその上方に配置された熱交換部１１０を有している。同様に暖房ブロック２００も燃焼部（図示しない）と熱交換部２１０を有している。
【０００３】
上記給湯用熱交換部１１０の受熱管１１１の入口端には給水管１２０が接続され、その出口端には給湯管１３０が接続されている。給水管１２０からの水が受熱管１１１を通る際に加熱され、給湯管１３０から給湯される。
【０００４】
上記暖房用熱交換部２１０の受熱管２１１は、暖房用循環回路２２０（循環回路）の一部をなしている。この暖房用循環回路２２０は、受熱管２１１の入口端に接続された復路管２２１と、出口端に接続された往路管２２２と、これら復路管２２１，往路管２２２の間に接続された放熱管２２３と、放熱管２２３に並列接続された第一バイパス管２２４とを有している。
【０００５】
さらに、第三の熱交換部３００が装備されている。この熱交換部３００は、燃焼部からの熱を受けるものではなく、放熱管３１０から受熱管３２０へと熱移動を行うものである。放熱管３１０は、オリフィス２６０等、流量を制限する部材を含む第二バイパス管２５０と並列をなして、上記暖房用循環回路２２０の往路管２２２の中途部に組み込まれている。
【０００６】
受熱管３２０は風呂追焚用に提供されるものであり、その入口端と出口端は、復路管３３０，往路管３４０を介して浴槽３５０に接続されている。この復路管３３０の中途部は湯張り管３６０を介して給湯管１３０の中途部に接続されている。
図４において、４００，４１０，４２０は制御弁、４３０，４４０はポンプをそれぞれ示す。
【０００７】
上記構成において、給湯時には、給湯ブロック１００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部１１０に付与する。暖房時には、制御弁４００を開きポンプ４３０を駆動させた状態で、暖房ブロック２００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部２１０に付与する。これにより、暖房用循環回路２２０を循環する熱媒体が加熱され、この熱媒体の熱が放熱管２２３で室内に放出される。
【０００８】
風呂追焚時には、ポンプ４４０を駆動して浴槽３５０の水を循環させるとともに、制御弁４１０を開き暖房用循環回路２２０のポンプ４３０を駆動してこの暖房用循環回路２２０の熱媒体を循環させた状態で、暖房ブロック２００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部２１０に付与する。これにより、第三の熱交換部３００において、放熱管３１０から受熱管３２０への熱交換が行われ、風呂追焚が実行される。
【０００９】
上記構成の燃焼装置では、３つの機能、すなわち給湯，暖房，風呂追焚を実行できるが、燃焼部と熱交換部１１０，２１０をそれぞれ有する２つの独立したブロック１００，２００を必要とするとともに、さらにもう一つの熱交換部３００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。そのため、上記３つの機能のうち少なくとも２つの機能を１つのブロックに収めることが要求されていた。
【００１０】
上記要求に答える１缶２水路型の燃焼装置が、実開昭４７−１４３９号に開示されている。この燃焼装置は、共通の熱交換部と燃焼部を一つずつ備えている。熱交換部では、多数のフィンプレートに、風呂追焚用受熱管が貫通しており、この風呂追焚用受熱管に小径の給湯用受熱管が挿入されている。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。このように、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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の装置では、風呂追焚用受熱管が空になっていて水がたまっていないことがあり、この状態で給湯のために燃焼部が燃焼を実行すると、風呂追焚用受熱管およびその周囲のフィンプレートが異常加熱され、熱疲労により使用寿命が短くなる不都合があった。
また、給湯を実行している時には、風呂追焚用受熱管内に滞留している水が燃焼熱の大部分を吸収し、この風呂追焚用受熱管から給湯用受熱管へと熱伝達が行われる。しかし、この熱伝達が良好になされず、給湯を効率良く短時間で行うことができなかった。
本発明の目的は、２本の受熱管を有し２つの機能を有する燃焼装置において、一方の受熱管に流体を流しこれに対応する機能を実行している時に、他方の受熱管およびその周囲のフィンプレートの異常加熱を防止でき、しかも、いずれかの機能を単独で実行する場合でも、対応する受熱管で効率よく燃焼熱を吸収できるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、上記第一受熱管は暖房用循環回路の一部として構成され、この暖房用循環回路は、さらに、上記第一受熱管の入口端に接続された復路管と、その出口端に接続された往路管と、これら復路管と往路管の間に接続された少なくとも一つの放熱管と、復路管と往路管の間において放熱管と直列をなして接続された第一制御弁と、これら放熱管，第一制御弁と並列に接続されたバイパス管とを備え、上記復路管と往路管の一方にポンプを設け、上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、さらに、上記暖房用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段と、上記第一制御弁を制御する弁制御手段を装備し、暖房実行時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が暖房用循環回路のポンプを駆動し、上記弁制御手段が第一制御弁を開くことにより、放熱器での放熱を実行し、風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、弁制御手段が第一制御弁を閉じて放熱管への熱媒体の流れを禁じバイパス管への熱媒体の流れのみを許容した状態で、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプのみならず暖房用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、暖房用循環回路の第一受熱管内に熱媒体の流れを生じせしめることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記バイパス管にはこのバイパス管の流通を制御する第二制御弁が設けられており、上記弁制御手段は、暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、全ての放熱管に接続された第一制御弁を閉じ第二制御弁を開状態にし、風呂追焚と暖房を同時に実行している際には、上記第一制御弁を開くとともに、第一，第二の受熱管の要求熱量に応じて第二制御弁の開度を制御することを特徴とする。
請求項３の発明は、熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、上記第一受熱管は給湯用循環回路の一部として構成され、この給湯用循環回路には逆止弁とポンプを設け、この逆止弁と第一受熱管の入口端の間に給水管を接続し、逆止弁と第一受熱管の出口端との間に、分岐管の一端を接続し、分岐管の他端に開閉栓を設け、上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、さらに、上記給湯用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段を装備し、給湯のメインスイッチがオンの時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が給湯用循環回路のポンプを駆動することにより、給湯用循環回路の水を加熱し、風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、また、給湯のメインスイッチがオフの時に風呂追焚を実行する際には、上記ポンプ制御手段が、風呂追焚用循環回路のポンプのみならず給湯用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、給湯用循環回路の第一受熱管内に水の流れを生じせしめることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置において、上記熱交換部はフィンプレートを囲む保持胴を有し、上記第一受熱管の直管部は少なくとも２本配置され、これら直管部は、保持胴を貫通してこの保持胴に支持されるとともに外方向に延長する延長部を有し、これら延長部同士が管形状の連結部に連結され、上記第二受熱管の直管部も少なくとも２本配置され、これら直管部は保持胴から外方向に延長する延長部を有し、これら延長部が上記第一受熱管の直管部の延長部の閉塞端をそれぞれ貫通して、この閉塞端に支持されるとともに、管形状の連結部を介して互いに連なっていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置において、共通フレーム内に水平に並べられた状態で複数の熱交換部が配置され、これら熱交換部の下方にそれぞれ燃焼部が配置され、これら熱交換部の一つが上記第一，第二受熱管を有し、他の熱交換部も別系統の受熱管を有し、これら熱交換部のフィンプレートは、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ており、これら熱交換部のすべての受熱管の直管部は、熱交換部の並び方向と直交する方向に延びていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図１，図２を参照しながら説明する。図１は、給湯と風呂追焚と暖房の３つの機能を有する１缶３水路型の燃焼装置の主要部を示す。この燃焼装置は、排気ユニット１と、熱交換ユニット２と、バーナユニット３と、ファン４とを上から順に連接することにより構成されている。
【００１７】
上記熱交換ユニット２は、横断面矩形をなし上下端が開口したフレーム５と、フレーム５に収容された２つの熱交換部２１，２２を備えている。フレーム５の上部は、熱交換部２１，２２を保持するための保持胴５ａとなり、下部は燃焼胴５ｂとして提供される。燃焼胴５ｂは、バーナユニット３のフレーム６に連結されている。
上記熱交換部２１は給湯用に提供され、熱交換部２２は暖房，風呂追焚用に提供される。これら熱交換部２１，２２は水平に図１中左右方向に並んでいる。
【００１８】
熱交換ユニット２は、フレーム５の保持胴５ａ内に収容された多数の薄肉の共通フィンプレート２５を有している。共通フィンプレート２５は垂直をなし両熱交換部２１，２２にわたり図１中左右方向に長く延びており、図１において紙面と直交する方向に等しい間隔をおいて並べられている。
【００１９】
各共通フィンプレート２５は、給湯用熱交換部２１に位置する部位すなわち第一フィンプレート２５ａと、暖房，風呂追焚用熱交換部２２に位置する部位すなわち第二フィンプレート２５ｂとを有している。このように、共通フィンプレート２５を用いたことにより、製造コストを下げることができる。第一フィンプレート２５ａと第二フィンプレート２５ｂとの架橋部には開口２５ｃが形成されており、この開口２５ｃにより、両フィンプレート２５ａ，２５ｂの熱的干渉を小さくしている。
【００２０】
上記給湯用熱交換部２１は、受熱管２６を備えている。この受熱管２６は、共通フィンプレート２５の第一フィンプレート２５ａと保持胴５ａを貫通して図１の紙面と直交する方向に延びる複数の直管部２６ａと、保持胴５ａ外においてこの直管部２６ａを連結する連結部２６ｂ（図２にのみ示す）とを有している。
同様に、暖房，風呂追焚用熱交換部２２は、互いに別系統をなす受熱管２７，２８を備えている。受熱管２７（第一受熱管）は、第二フィンプレート２５ｂおよび保持胴５ａを貫通する複数（本実施形態では２本）の直管部２７ａと、これら直管部２７ａを保持胴５ａ外で連結する後述の連結部２７ｂとを有している。同様に、受熱管２８（第二受熱管）は、第二フィンプレート２５ｂおよび保持胴５ａを貫通する複数（本実施形態では２本）の直管部２８ａと、これら直管部２８ａを保持胴５ａ外で連結する後述の連結部２８ｂとを有している。
【００２１】
上記フィンプレート２５ａ，２５ｂが熱交換部２１の並び方向に延び、すべての受熱管２６，２７，２８の直管部２６ａ，２７ａ，２８ａが熱交換部２１の並び方向と直交して延びているので、熱交換部２１，２２を狭いスペースで並べて配置できる。
【００２２】
上記受熱管２７は暖房用に提供され、受熱管２８は風呂追焚用に提供される。ここで重要なことは、図１，図２に示すように、暖房用の受熱管２７の直管部２７ａは風呂追焚用の受熱管２８の直管部２８ａより径が大きく、直管部２８ａが直管部２７ａ内に同心をなして挿入されていることである。
【００２３】
上記受熱管２７の２本の直管部２７ａは、保持胴５ａを貫通してこの保持胴５ａに支持されるとともに、外方向に延長した延長部２７ａ1，２７ａ2を両端部に有しており、これら延長部２７ａ1，２７ａ2の端は閉塞されている。２本の直管部２７ａの一方の延長部２７ａ1間は、直管部２７ａより小径の直管からなる連結部２７ｂにより連結されている。２本の直管部２７ａの他方の延長部２７ａ2の周壁には、それぞれ後述の復路管７１，往路管７２が連結されている。
【００２４】
上記受熱管２８の２本の直管部２８ａは、保持胴５ａから外方向に延長された延長部２８ａ1，２８ａ2を両端部に有しており、これら延長部２８ａ1，２８ａ2は、上記直管部２７ａの延長部２７ａ1，２７ａ2の閉塞端を貫通するとともにこの閉塞端に支持されている。２本の直管部２８ａの一方の延長部２８ａ1同士は、湾曲した管形状の連結部２８ｂにより連結されている。２本の直管部２８ａの他方の延長部２８ａ2には、後述する復路管８１，往路管８２が連結されている。
【００２５】
図１に示すように、上記バーナユニット３は、上端が開口した箱形状のフレーム６と、このフレーム６内に収容された給湯用燃焼部３１と暖房，風呂追焚用燃焼部３２とを有している。これら燃焼部３１，３２は、図１において左右方向に水平に並んで配置されている。給湯用燃焼部３１は、上記給湯用熱交換部２１の真下に配置され、暖房，風呂追焚用燃焼部３２は、上記暖房，風呂追焚用熱交換部２２の真下に配置されている。燃焼部３１，３２の境界Ｐ’は、熱交換部２１，２２の境界Ｐの真下に位置している。
【００２６】
図１に示すように、燃焼部３１，３２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５５と電磁比例弁５６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５７，５８が設けられている。分岐管５２，５３にはノズルブロック５９が接続されている。分岐管５２，５３は、ノズルブロック５９の通路とノズル部を介して、上記燃焼部３１，３２に連なっている。
【００２７】
図３に示すように、給湯用の受熱管２６の入口端には、給水管６１が接続され、出口端には給湯管６２が接続されている。給湯管６２の末端には開閉栓６３が設けられている。また、給水管６１には水流スイッチ６４、給湯管６２には温度センサ６５や水量制御弁（図示しない）等が設けられている。なお、この給湯系では、水は給水管６１から受熱管２６を経て給湯管６２へと流れるだけであり、水の循環回路は構成されていない。
【００２８】
上記受熱管２７は、暖房用循環回路７０の一部を構成している。この暖房用循環回路７０は、さらに、受熱管２７の入口端に接続された復路管７１と、受熱管２７の出口端に接続された往路管７２と、これら復路管７１，往路管７２間において互いに並列接続された複数の放熱器７５（図３には、１つのみ示す）と、これら放熱器７５と並列接続されたバイパス管７３とを備えている。バイパス管７３には、制御弁７４が設けられている。放熱器７５は、互いに直列をなす放熱管７５ａおよび制御弁７５ｂと、放熱管７５ａの熱を室内に放出させるためのファン７５ｃとを有している。復路管７１には、ポンプ７６と膨張タンク７７が設けられている。また、受熱管２７の出口端近傍には温度センサ７８が設けられている。ここで注意すべきことは、暖房用循環回路７０に例えば水とプロピレングリコールを含む熱媒体が充填されており、受熱管２７は常にこの熱媒体で満たされ、空の状態にならないことである。
【００２９】
上記受熱管２８は風呂追焚用循環回路８０の一部を構成している。この風呂追焚用循環回路８０は、さらに、受熱管２８の入口端と浴槽８５の循環金具８６を接続する復路管８１と、受熱管２８の出口端と循環金具８６を接続する往路管８２とを備えている。復路管８１には、温度センサ８３とポンプ８４が設けられている。なお、前述した給湯管６２の中途部と復路管８１の中途部とは、湯張り管８８により接続されており、この湯張り管８８には電磁開閉弁８９が設けられている。これにより、給湯用熱交換部２１からの湯が湯張り管８８を経、復路管８１，往路管８２を経て浴槽８５へ供給されるようになっている。
なお、浴槽８５が空の時に、受熱管２８内の水が復路管８１，往路管８２を介して浴槽８５内に流れ出てしまうことがある。したがって、受熱管２８が空になることは日常的に起こり得ることである。
【００３０】
さらに燃焼装置は、制御ユニット１０（ポンプ制御手段，弁制御手段，ファン制御手段）を装備している。この制御ユニット１０は、各種センサ，スイッチからの信号に応答して、上記ファン４，ガス供給用の電磁弁５５，５６，５７，５８や、その他の弁７４，７５ｂ，８９，ポンプ７６，８４等を制御する。
【００３１】
上記構成の燃焼装置において、まず給湯作用について説明する。栓６３を開くと、給水管６１，受熱管２６，給湯管６２に水が流れる。給水管５１に設けられた水流スイッチ６４がこれを検出し、この検出信号に応答して制御ユニット１０が、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５７を開くことにより、給湯用燃焼部３１での燃焼が開始される。その結果、共通フィンプレート２５のうち給湯用燃焼部３１の真上に位置する第一フィンプレート２５ａが主に加熱され、ひいては受熱管２６を通る給水管６１からの水が加熱され、湯となって給湯管６２へと供給される。なお、出湯温度は温度センサ６５で検出され、この出湯温度が設定温度になるように、燃焼熱量，水量制御弁の開度が制御される。
【００３２】
上記給湯が単独で実行されている時には、暖房，風呂追焚用燃焼部３２で燃焼が行われないので、暖房，風呂追焚用熱交換部２２には、ファン４からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、受熱管２７，２８内の熱媒体や水を加熱しない。また、加熱された第一フィンプレート２５ａから第二フィンプレート２５ｂへ逃げる熱は、開口２５ｃを形成したことにより、少なく抑えることができる。
【００３３】
次に暖房の作用について説明する。使用者が暖房のメインスイッチをオンすると、制御ユニット１０はポンプ７６を駆動させて熱媒体を循環させる。なお、すべての放熱器７５のスイッチがオフの時には、制御弁７４を全開にすることにより、熱媒体をバイパス管７３を介して循環させる。いずれかの放熱器７５のスイッチがオンの時には、制御弁７４を閉じるか最小流量にし、制御弁７５ｂを開くことにより、当該放熱器７５の放熱通路７５ａを介して熱媒体を循環させる。受熱管２７からの熱媒体の温度は温度センサ７８で検出され、この温度が設定温度（例えば８０°Ｃ）より低下した時には、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５８を開いて、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼を行う。その結果、共通フィンプレート２５のうち暖房，風呂追焚用燃焼部３２の真上に位置する第二フィンプレート２５ｂが主に加熱され、ひいては暖房用受熱管２７を通る熱媒体が加熱される。
【００３４】
放熱器７５毎のスイッチがオンして制御弁７５ｂが開いた状態では、上記受熱管２７で熱媒体が受けた熱は、熱媒体が放熱管７５ａを通る過程でファン７５ｃにより室内に放出され、暖房がなされる。なお、室内温度センサにより検出された温度のフィードバック信号に基づき、図示しない制御ユニットで、ファン７５ｃの回転数や制御弁７５ｂの開度が制御される。
【００３５】
上記暖房の際、暖房，風呂追焚用燃焼部３２で燃焼が行われる。この際、風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａは、暖房用受熱管２７の直管部２７ａに囲まれており、この直管部２７ａを熱媒体が流れ続けるので、燃焼熱の吸収は少ない。そのため、この直管部２８ａが空であっても、直管部２８ａが異常加熱されることがなく、直管部２８ａの熱疲労を防止することができる。
【００３６】
風呂追焚を行う場合には、制御ユニット１０の制御に基づき、ポンプ８４を駆動して、浴槽８５の水を復路管８１，受熱管２８，往路管８２を経て循環させる。これと同時に、暖房時と同様に、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５８を開いて、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼を開始する。その結果、第二フィンプレート２５ｂが主に加熱され、ひいては風呂追焚用受熱管２８を通る浴槽８５からの水が加熱され、追焚が実行される。温度センサ８３で検出された浴槽８５からの湯の温度が、設定温度に達した時に、この追焚を終了する。
【００３７】
上記風呂追焚を単独で実行している時に、暖房用受熱管２７の直管部２７ａは風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａを囲んでいるため、燃焼熱を直接受ける。しかし、風呂追焚用受熱管２８内を水が流れているため、直管部２７ａで受けた熱は直管部２８ａ内を流れる水によって奪われ、異常加熱されることがない。特に、受熱管２７内は熱媒体で満たされており、空にならないので、この異常加熱を確実に防止できる。
【００３８】
上記のように風呂追焚を単独で実行している時には、暖房のメインスイッチのオン，オフに拘わらず、暖房用循環回路７０のポンプ７６が駆動されるとともに、バイパス管７３の制御弁７４が全開にされる。その結果、暖房用循環回路７０内を熱媒体が循環する。熱媒体が受熱管２７の直管部２７ａを流れるので、熱媒体の自然対流に依存した熱伝達に比べて、受熱管２７から受熱管２８への熱伝達がより一層促進される。その結果、風呂追焚を熱効率良く短時間で実行できるとともに、受熱管２７の異常加熱をより一層確実に防止することができる。なお、熱媒体は、放熱管７５ａを通らずバイパス管７３を通って循環されるため、循環に伴う熱損失量は小さくて済む。
【００３９】
上述した暖房と、風呂追焚を同時に実行することもできる。この場合には、制御弁７４は、中間開度、すなわち最大流量と最小流量の中間の流量になるように制御される。本実施例では、制御ユニット１０が、風呂追焚のための要求熱量と、暖房のための要求熱量を演算し、その比に応じて制御弁７４の開度を制御する。ここで、制御弁７４の開度が大きい程、放熱管７５ａを通る熱媒体の流量が少なくなり、風呂追焚のために費やされる熱量が多くなる。
【００４０】
上記暖房，風呂追焚の少なくとも一方が実行され、給湯が実行されない時には、給湯用燃焼部２１では燃焼が実行されないので、給湯用熱交換部２１には、ファン４からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、受熱管２６内の水を加熱することはない。また、第二フィンプレート２５ｂから第一フィンプレート２５ａへ逃げる熱も比較的少ない。
上記燃焼装置において、給湯，暖房，風呂追焚の３つを同時に実行できることは勿論である。
【００４１】
図４に示す本発明の第二の実施形態では、熱交換部２１が暖房用に用いられる。すなわち、熱交換部２１の受熱管２６が暖房用循環回路７０に組み込まれている。熱交換部２２の受熱管２８は、第一実施形態と同様に、風呂追焚に用いられる。熱交換部２２の受熱管２７は、給湯に用いられる。なお、熱交換部２１，２２の構成，受熱管２６，２７，２８の配置のしかたは、図１，図２に示す第一実施形態と同様である。風呂追焚，暖房のための配管も第一実施形態と同様であるので同番号を付してその説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の給湯系は、第一実施形態とは異なり、循環回路９０を構成している。この給湯用循環回路９０は、熱交換部２２の受熱管２７と、この受熱管２７に連なる主通水管９１とを備えている。この主通水管９１には、逆止弁９２とポンプ９３が設けられている。また、主通水管９１には、逆止弁９２と受熱管２７の入口端との間において、給水管９４が接続されている。この給水管９４には、減圧弁９５と逆止弁９６が設けられている。主通水管９１には、逆止弁９２と受熱管２７の出口端との間において、複数の短い分岐管９７の一端が接続されており、この分岐管９７の他端には開閉栓９８が設けられている。また、受熱管２７の出口端近傍には温度センサ９９が設けられている。
【００４３】
上記構成において、給湯のメインスイッチがオンされると、ポンプ９３が駆動され、水が循環回路９０を循環する。受熱管２７からの水の温度が温度センサ９９で検出され、この検出温度が設定温度（例えば８０°Ｃ）に達するまで、燃焼部３２（図１参照）での燃焼が行われ、それ以後も検出温度が設定温度より低くなると、燃焼部３２での燃焼が行われる。分岐管９７からの出湯がなされると、給水管９４から水が補給される。なお、上記給湯用循環回路９０には常に水が満たされており、第一実施形態と同様に受熱管２７が空になることはない。
【００４４】
上記第二実施形態でも、風呂追焚時に、燃焼部３２で燃焼が実行され受熱管２８内を水が流れている状態において、給湯のメインスイッチのオフの状態であってもポンプ９３が駆動され、給湯用循環回路９０内での水の循環がなされ、受熱管２７にも水が流れる。その結果、受熱管２７から受熱管２８への熱伝達が良好に行われ、風呂追焚を効率良く短時間で行うことができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、１缶２水路型の燃焼装置に適用することもできる。例えば、第一の実施形態において暖房と風呂追焚の２つの機能だけを有するものであってもよく、第二の実施形態において、循環給湯と風呂追焚の２つの機能だけを有するものであってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、１つの熱交換部に第一，第二受熱管を組み込むことにより、２つの機能を果たすことができる小型の燃焼装置が得られる。しかも、第一受熱管内を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合に、第一受熱管は第二受熱管の外側に配置されているので、効率良く燃焼熱を付与することができる。この時、第二受熱管は第一受熱管の内側に配置されているので燃焼熱をあまり受けず、たとえ空であっても異常加熱されることがなく、熱疲労を回避できる。他方、第二受熱管内を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合には、燃焼熱の大部分は第一受熱管で受けられるが、第一受熱管内に流体を流すことにより、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。また、この場合に、第一受熱管の異常加熱をも確実に防止することができる。
第一受熱管を暖房用循環回路に組み込むことにより、暖房を効率良く行うことができる。また、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を供給したい場合には、放熱管に熱媒体が流れない非暖房状態であっても、ポンプ駆動によりバイパス管を介して熱媒体を循環させて第一受熱管に熱媒体を流すことができ、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。
第二受熱管を風呂追焚用循環回路に組み込むことにより、風呂追焚を効率良く行うことができる。しかも、風呂追焚を行わず、暖房用循環回路の第一受熱管を流れる熱媒体に燃焼熱を供給する際に、第二受熱管が空であっても異常加熱を確実に防止することができる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、第一受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合、両受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合にそれぞれ応じて、バイパス管に設けた制御弁の開度を制御することにより、最適な燃焼熱の付与を行うことができる。
請求項３の発明によれば、暖房用循環回路を組み込む効果を除き、請求項１と同様の効果が得られ、しかも第一受熱管を給湯用循環回路に組み込むことにより、給湯のための燃焼熱供給を効率良く行うことができる。また、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を供給したい場合には、給湯用循環回路のポンプ駆動により第一受熱管にも流体を流すことにより、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、上記第二受熱管の直管部が第一受熱管の直管部の閉塞端を貫通しこの閉塞端に支持されるため、第２受熱管の直管部を確実に支持することができる。
請求項５の発明によれば、フィンプレート，受熱管の配置を工夫することにより、３つの機能を有する燃焼装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態をなす燃焼装置の主要部を示す縦断面図である。
【図２】同燃焼装置の主要部の拡大横断面図である。
【図３】同燃焼装置の全体システムを示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示す図３相当図である。
【図５】従来の燃焼装置を示す図３相当図である。
【符号の説明】
５ａ 保持胴
１０ 制御ユニット（ポンプ制御手段，弁制御手段）
２１ 給湯用熱交換部
２２ 暖房，風呂追焚用熱交換部
２５ａ，２５ｂ フィンプレート
２７ 暖房用受熱管（第一受熱管）
２８ 風呂追焚用受熱管（第二受熱管）
３１ 給湯用燃焼部
３２ 暖房，風呂追焚用燃焼部
５０ ガス供給手段
６１ 給水管
６２ 給湯管
７０ 暖房用循環回路
７１ 往路管
７２ 復路管
７３ バイパス管
７４ 制御弁
７５ａ 放熱管
７５ｂ 制御弁
７６ ポンプ
８０ 風呂追焚用循環回路
８１ 往路管
８２ 復路管
８５ 浴槽
９０ 給湯用循環回路
９２ 逆止弁
９３ ポンプ
９４ 給水弁
９７ 分岐管
９８ 開閉栓
【発明の属する技術分野】
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】
給湯と暖房と風呂追焚の３つの機能を備えた従来の燃焼装置が、図５に示されている。この燃焼装置では、互いに独立した給湯ブロック１００と暖房ブロック２００を備えている。給湯ブロック１００は、燃焼部（図示しない）とその上方に配置された熱交換部１１０を有している。同様に暖房ブロック２００も燃焼部（図示しない）と熱交換部２１０を有している。
【０００３】
上記給湯用熱交換部１１０の受熱管１１１の入口端には給水管１２０が接続され、その出口端には給湯管１３０が接続されている。給水管１２０からの水が受熱管１１１を通る際に加熱され、給湯管１３０から給湯される。
【０００４】
上記暖房用熱交換部２１０の受熱管２１１は、暖房用循環回路２２０（循環回路）の一部をなしている。この暖房用循環回路２２０は、受熱管２１１の入口端に接続された復路管２２１と、出口端に接続された往路管２２２と、これら復路管２２１，往路管２２２の間に接続された放熱管２２３と、放熱管２２３に並列接続された第一バイパス管２２４とを有している。
【０００５】
さらに、第三の熱交換部３００が装備されている。この熱交換部３００は、燃焼部からの熱を受けるものではなく、放熱管３１０から受熱管３２０へと熱移動を行うものである。放熱管３１０は、オリフィス２６０等、流量を制限する部材を含む第二バイパス管２５０と並列をなして、上記暖房用循環回路２２０の往路管２２２の中途部に組み込まれている。
【０００６】
受熱管３２０は風呂追焚用に提供されるものであり、その入口端と出口端は、復路管３３０，往路管３４０を介して浴槽３５０に接続されている。この復路管３３０の中途部は湯張り管３６０を介して給湯管１３０の中途部に接続されている。
図４において、４００，４１０，４２０は制御弁、４３０，４４０はポンプをそれぞれ示す。
【０００７】
上記構成において、給湯時には、給湯ブロック１００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部１１０に付与する。暖房時には、制御弁４００を開きポンプ４３０を駆動させた状態で、暖房ブロック２００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部２１０に付与する。これにより、暖房用循環回路２２０を循環する熱媒体が加熱され、この熱媒体の熱が放熱管２２３で室内に放出される。
【０００８】
風呂追焚時には、ポンプ４４０を駆動して浴槽３５０の水を循環させるとともに、制御弁４１０を開き暖房用循環回路２２０のポンプ４３０を駆動してこの暖房用循環回路２２０の熱媒体を循環させた状態で、暖房ブロック２００の燃焼部での燃焼熱を熱交換部２１０に付与する。これにより、第三の熱交換部３００において、放熱管３１０から受熱管３２０への熱交換が行われ、風呂追焚が実行される。
【０００９】
上記構成の燃焼装置では、３つの機能、すなわち給湯，暖房，風呂追焚を実行できるが、燃焼部と熱交換部１１０，２１０をそれぞれ有する２つの独立したブロック１００，２００を必要とするとともに、さらにもう一つの熱交換部３００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。そのため、上記３つの機能のうち少なくとも２つの機能を１つのブロックに収めることが要求されていた。
【００１０】
上記要求に答える１缶２水路型の燃焼装置が、実開昭４７−１４３９号に開示されている。この燃焼装置は、共通の熱交換部と燃焼部を一つずつ備えている。熱交換部では、多数のフィンプレートに、風呂追焚用受熱管が貫通しており、この風呂追焚用受熱管に小径の給湯用受熱管が挿入されている。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。このように、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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の装置では、風呂追焚用受熱管が空になっていて水がたまっていないことがあり、この状態で給湯のために燃焼部が燃焼を実行すると、風呂追焚用受熱管およびその周囲のフィンプレートが異常加熱され、熱疲労により使用寿命が短くなる不都合があった。
また、給湯を実行している時には、風呂追焚用受熱管内に滞留している水が燃焼熱の大部分を吸収し、この風呂追焚用受熱管から給湯用受熱管へと熱伝達が行われる。しかし、この熱伝達が良好になされず、給湯を効率良く短時間で行うことができなかった。
本発明の目的は、２本の受熱管を有し２つの機能を有する燃焼装置において、一方の受熱管に流体を流しこれに対応する機能を実行している時に、他方の受熱管およびその周囲のフィンプレートの異常加熱を防止でき、しかも、いずれかの機能を単独で実行する場合でも、対応する受熱管で効率よく燃焼熱を吸収できるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、上記第一受熱管は暖房用循環回路の一部として構成され、この暖房用循環回路は、さらに、上記第一受熱管の入口端に接続された復路管と、その出口端に接続された往路管と、これら復路管と往路管の間に接続された少なくとも一つの放熱管と、復路管と往路管の間において放熱管と直列をなして接続された第一制御弁と、これら放熱管，第一制御弁と並列に接続されたバイパス管とを備え、上記復路管と往路管の一方にポンプを設け、上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、さらに、上記暖房用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段と、上記第一制御弁を制御する弁制御手段を装備し、暖房実行時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が暖房用循環回路のポンプを駆動し、上記弁制御手段が第一制御弁を開くことにより、放熱器での放熱を実行し、風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、弁制御手段が第一制御弁を閉じて放熱管への熱媒体の流れを禁じバイパス管への熱媒体の流れのみを許容した状態で、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプのみならず暖房用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、暖房用循環回路の第一受熱管内に熱媒体の流れを生じせしめることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記バイパス管にはこのバイパス管の流通を制御する第二制御弁が設けられており、上記弁制御手段は、暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、全ての放熱管に接続された第一制御弁を閉じ第二制御弁を開状態にし、風呂追焚と暖房を同時に実行している際には、上記第一制御弁を開くとともに、第一，第二の受熱管の要求熱量に応じて第二制御弁の開度を制御することを特徴とする。
請求項３の発明は、熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、上記第一受熱管は給湯用循環回路の一部として構成され、この給湯用循環回路には逆止弁とポンプを設け、この逆止弁と第一受熱管の入口端の間に給水管を接続し、逆止弁と第一受熱管の出口端との間に、分岐管の一端を接続し、分岐管の他端に開閉栓を設け、上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、さらに、上記給湯用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段を装備し、給湯のメインスイッチがオンの時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が給湯用循環回路のポンプを駆動することにより、給湯用循環回路の水を加熱し、風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、また、給湯のメインスイッチがオフの時に風呂追焚を実行する際には、上記ポンプ制御手段が、風呂追焚用循環回路のポンプのみならず給湯用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、給湯用循環回路の第一受熱管内に水の流れを生じせしめることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置において、上記熱交換部はフィンプレートを囲む保持胴を有し、上記第一受熱管の直管部は少なくとも２本配置され、これら直管部は、保持胴を貫通してこの保持胴に支持されるとともに外方向に延長する延長部を有し、これら延長部同士が管形状の連結部に連結され、上記第二受熱管の直管部も少なくとも２本配置され、これら直管部は保持胴から外方向に延長する延長部を有し、これら延長部が上記第一受熱管の直管部の延長部の閉塞端をそれぞれ貫通して、この閉塞端に支持されるとともに、管形状の連結部を介して互いに連なっていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置において、共通フレーム内に水平に並べられた状態で複数の熱交換部が配置され、これら熱交換部の下方にそれぞれ燃焼部が配置され、これら熱交換部の一つが上記第一，第二受熱管を有し、他の熱交換部も別系統の受熱管を有し、これら熱交換部のフィンプレートは、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ており、これら熱交換部のすべての受熱管の直管部は、熱交換部の並び方向と直交する方向に延びていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図１，図２を参照しながら説明する。図１は、給湯と風呂追焚と暖房の３つの機能を有する１缶３水路型の燃焼装置の主要部を示す。この燃焼装置は、排気ユニット１と、熱交換ユニット２と、バーナユニット３と、ファン４とを上から順に連接することにより構成されている。
【００１７】
上記熱交換ユニット２は、横断面矩形をなし上下端が開口したフレーム５と、フレーム５に収容された２つの熱交換部２１，２２を備えている。フレーム５の上部は、熱交換部２１，２２を保持するための保持胴５ａとなり、下部は燃焼胴５ｂとして提供される。燃焼胴５ｂは、バーナユニット３のフレーム６に連結されている。
上記熱交換部２１は給湯用に提供され、熱交換部２２は暖房，風呂追焚用に提供される。これら熱交換部２１，２２は水平に図１中左右方向に並んでいる。
【００１８】
熱交換ユニット２は、フレーム５の保持胴５ａ内に収容された多数の薄肉の共通フィンプレート２５を有している。共通フィンプレート２５は垂直をなし両熱交換部２１，２２にわたり図１中左右方向に長く延びており、図１において紙面と直交する方向に等しい間隔をおいて並べられている。
【００１９】
各共通フィンプレート２５は、給湯用熱交換部２１に位置する部位すなわち第一フィンプレート２５ａと、暖房，風呂追焚用熱交換部２２に位置する部位すなわち第二フィンプレート２５ｂとを有している。このように、共通フィンプレート２５を用いたことにより、製造コストを下げることができる。第一フィンプレート２５ａと第二フィンプレート２５ｂとの架橋部には開口２５ｃが形成されており、この開口２５ｃにより、両フィンプレート２５ａ，２５ｂの熱的干渉を小さくしている。
【００２０】
上記給湯用熱交換部２１は、受熱管２６を備えている。この受熱管２６は、共通フィンプレート２５の第一フィンプレート２５ａと保持胴５ａを貫通して図１の紙面と直交する方向に延びる複数の直管部２６ａと、保持胴５ａ外においてこの直管部２６ａを連結する連結部２６ｂ（図２にのみ示す）とを有している。
同様に、暖房，風呂追焚用熱交換部２２は、互いに別系統をなす受熱管２７，２８を備えている。受熱管２７（第一受熱管）は、第二フィンプレート２５ｂおよび保持胴５ａを貫通する複数（本実施形態では２本）の直管部２７ａと、これら直管部２７ａを保持胴５ａ外で連結する後述の連結部２７ｂとを有している。同様に、受熱管２８（第二受熱管）は、第二フィンプレート２５ｂおよび保持胴５ａを貫通する複数（本実施形態では２本）の直管部２８ａと、これら直管部２８ａを保持胴５ａ外で連結する後述の連結部２８ｂとを有している。
【００２１】
上記フィンプレート２５ａ，２５ｂが熱交換部２１の並び方向に延び、すべての受熱管２６，２７，２８の直管部２６ａ，２７ａ，２８ａが熱交換部２１の並び方向と直交して延びているので、熱交換部２１，２２を狭いスペースで並べて配置できる。
【００２２】
上記受熱管２７は暖房用に提供され、受熱管２８は風呂追焚用に提供される。ここで重要なことは、図１，図２に示すように、暖房用の受熱管２７の直管部２７ａは風呂追焚用の受熱管２８の直管部２８ａより径が大きく、直管部２８ａが直管部２７ａ内に同心をなして挿入されていることである。
【００２３】
上記受熱管２７の２本の直管部２７ａは、保持胴５ａを貫通してこの保持胴５ａに支持されるとともに、外方向に延長した延長部２７ａ1，２７ａ2を両端部に有しており、これら延長部２７ａ1，２７ａ2の端は閉塞されている。２本の直管部２７ａの一方の延長部２７ａ1間は、直管部２７ａより小径の直管からなる連結部２７ｂにより連結されている。２本の直管部２７ａの他方の延長部２７ａ2の周壁には、それぞれ後述の復路管７１，往路管７２が連結されている。
【００２４】
上記受熱管２８の２本の直管部２８ａは、保持胴５ａから外方向に延長された延長部２８ａ1，２８ａ2を両端部に有しており、これら延長部２８ａ1，２８ａ2は、上記直管部２７ａの延長部２７ａ1，２７ａ2の閉塞端を貫通するとともにこの閉塞端に支持されている。２本の直管部２８ａの一方の延長部２８ａ1同士は、湾曲した管形状の連結部２８ｂにより連結されている。２本の直管部２８ａの他方の延長部２８ａ2には、後述する復路管８１，往路管８２が連結されている。
【００２５】
図１に示すように、上記バーナユニット３は、上端が開口した箱形状のフレーム６と、このフレーム６内に収容された給湯用燃焼部３１と暖房，風呂追焚用燃焼部３２とを有している。これら燃焼部３１，３２は、図１において左右方向に水平に並んで配置されている。給湯用燃焼部３１は、上記給湯用熱交換部２１の真下に配置され、暖房，風呂追焚用燃焼部３２は、上記暖房，風呂追焚用熱交換部２２の真下に配置されている。燃焼部３１，３２の境界Ｐ’は、熱交換部２１，２２の境界Ｐの真下に位置している。
【００２６】
図１に示すように、燃焼部３１，３２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５５と電磁比例弁５６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５７，５８が設けられている。分岐管５２，５３にはノズルブロック５９が接続されている。分岐管５２，５３は、ノズルブロック５９の通路とノズル部を介して、上記燃焼部３１，３２に連なっている。
【００２７】
図３に示すように、給湯用の受熱管２６の入口端には、給水管６１が接続され、出口端には給湯管６２が接続されている。給湯管６２の末端には開閉栓６３が設けられている。また、給水管６１には水流スイッチ６４、給湯管６２には温度センサ６５や水量制御弁（図示しない）等が設けられている。なお、この給湯系では、水は給水管６１から受熱管２６を経て給湯管６２へと流れるだけであり、水の循環回路は構成されていない。
【００２８】
上記受熱管２７は、暖房用循環回路７０の一部を構成している。この暖房用循環回路７０は、さらに、受熱管２７の入口端に接続された復路管７１と、受熱管２７の出口端に接続された往路管７２と、これら復路管７１，往路管７２間において互いに並列接続された複数の放熱器７５（図３には、１つのみ示す）と、これら放熱器７５と並列接続されたバイパス管７３とを備えている。バイパス管７３には、制御弁７４が設けられている。放熱器７５は、互いに直列をなす放熱管７５ａおよび制御弁７５ｂと、放熱管７５ａの熱を室内に放出させるためのファン７５ｃとを有している。復路管７１には、ポンプ７６と膨張タンク７７が設けられている。また、受熱管２７の出口端近傍には温度センサ７８が設けられている。ここで注意すべきことは、暖房用循環回路７０に例えば水とプロピレングリコールを含む熱媒体が充填されており、受熱管２７は常にこの熱媒体で満たされ、空の状態にならないことである。
【００２９】
上記受熱管２８は風呂追焚用循環回路８０の一部を構成している。この風呂追焚用循環回路８０は、さらに、受熱管２８の入口端と浴槽８５の循環金具８６を接続する復路管８１と、受熱管２８の出口端と循環金具８６を接続する往路管８２とを備えている。復路管８１には、温度センサ８３とポンプ８４が設けられている。なお、前述した給湯管６２の中途部と復路管８１の中途部とは、湯張り管８８により接続されており、この湯張り管８８には電磁開閉弁８９が設けられている。これにより、給湯用熱交換部２１からの湯が湯張り管８８を経、復路管８１，往路管８２を経て浴槽８５へ供給されるようになっている。
なお、浴槽８５が空の時に、受熱管２８内の水が復路管８１，往路管８２を介して浴槽８５内に流れ出てしまうことがある。したがって、受熱管２８が空になることは日常的に起こり得ることである。
【００３０】
さらに燃焼装置は、制御ユニット１０（ポンプ制御手段，弁制御手段，ファン制御手段）を装備している。この制御ユニット１０は、各種センサ，スイッチからの信号に応答して、上記ファン４，ガス供給用の電磁弁５５，５６，５７，５８や、その他の弁７４，７５ｂ，８９，ポンプ７６，８４等を制御する。
【００３１】
上記構成の燃焼装置において、まず給湯作用について説明する。栓６３を開くと、給水管６１，受熱管２６，給湯管６２に水が流れる。給水管５１に設けられた水流スイッチ６４がこれを検出し、この検出信号に応答して制御ユニット１０が、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５７を開くことにより、給湯用燃焼部３１での燃焼が開始される。その結果、共通フィンプレート２５のうち給湯用燃焼部３１の真上に位置する第一フィンプレート２５ａが主に加熱され、ひいては受熱管２６を通る給水管６１からの水が加熱され、湯となって給湯管６２へと供給される。なお、出湯温度は温度センサ６５で検出され、この出湯温度が設定温度になるように、燃焼熱量，水量制御弁の開度が制御される。
【００３２】
上記給湯が単独で実行されている時には、暖房，風呂追焚用燃焼部３２で燃焼が行われないので、暖房，風呂追焚用熱交換部２２には、ファン４からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、受熱管２７，２８内の熱媒体や水を加熱しない。また、加熱された第一フィンプレート２５ａから第二フィンプレート２５ｂへ逃げる熱は、開口２５ｃを形成したことにより、少なく抑えることができる。
【００３３】
次に暖房の作用について説明する。使用者が暖房のメインスイッチをオンすると、制御ユニット１０はポンプ７６を駆動させて熱媒体を循環させる。なお、すべての放熱器７５のスイッチがオフの時には、制御弁７４を全開にすることにより、熱媒体をバイパス管７３を介して循環させる。いずれかの放熱器７５のスイッチがオンの時には、制御弁７４を閉じるか最小流量にし、制御弁７５ｂを開くことにより、当該放熱器７５の放熱通路７５ａを介して熱媒体を循環させる。受熱管２７からの熱媒体の温度は温度センサ７８で検出され、この温度が設定温度（例えば８０°Ｃ）より低下した時には、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５８を開いて、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼を行う。その結果、共通フィンプレート２５のうち暖房，風呂追焚用燃焼部３２の真上に位置する第二フィンプレート２５ｂが主に加熱され、ひいては暖房用受熱管２７を通る熱媒体が加熱される。
【００３４】
放熱器７５毎のスイッチがオンして制御弁７５ｂが開いた状態では、上記受熱管２７で熱媒体が受けた熱は、熱媒体が放熱管７５ａを通る過程でファン７５ｃにより室内に放出され、暖房がなされる。なお、室内温度センサにより検出された温度のフィードバック信号に基づき、図示しない制御ユニットで、ファン７５ｃの回転数や制御弁７５ｂの開度が制御される。
【００３５】
上記暖房の際、暖房，風呂追焚用燃焼部３２で燃焼が行われる。この際、風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａは、暖房用受熱管２７の直管部２７ａに囲まれており、この直管部２７ａを熱媒体が流れ続けるので、燃焼熱の吸収は少ない。そのため、この直管部２８ａが空であっても、直管部２８ａが異常加熱されることがなく、直管部２８ａの熱疲労を防止することができる。
【００３６】
風呂追焚を行う場合には、制御ユニット１０の制御に基づき、ポンプ８４を駆動して、浴槽８５の水を復路管８１，受熱管２８，往路管８２を経て循環させる。これと同時に、暖房時と同様に、主電磁開閉弁５５，補助電磁開閉弁５８を開いて、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼を開始する。その結果、第二フィンプレート２５ｂが主に加熱され、ひいては風呂追焚用受熱管２８を通る浴槽８５からの水が加熱され、追焚が実行される。温度センサ８３で検出された浴槽８５からの湯の温度が、設定温度に達した時に、この追焚を終了する。
【００３７】
上記風呂追焚を単独で実行している時に、暖房用受熱管２７の直管部２７ａは風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａを囲んでいるため、燃焼熱を直接受ける。しかし、風呂追焚用受熱管２８内を水が流れているため、直管部２７ａで受けた熱は直管部２８ａ内を流れる水によって奪われ、異常加熱されることがない。特に、受熱管２７内は熱媒体で満たされており、空にならないので、この異常加熱を確実に防止できる。
【００３８】
上記のように風呂追焚を単独で実行している時には、暖房のメインスイッチのオン，オフに拘わらず、暖房用循環回路７０のポンプ７６が駆動されるとともに、バイパス管７３の制御弁７４が全開にされる。その結果、暖房用循環回路７０内を熱媒体が循環する。熱媒体が受熱管２７の直管部２７ａを流れるので、熱媒体の自然対流に依存した熱伝達に比べて、受熱管２７から受熱管２８への熱伝達がより一層促進される。その結果、風呂追焚を熱効率良く短時間で実行できるとともに、受熱管２７の異常加熱をより一層確実に防止することができる。なお、熱媒体は、放熱管７５ａを通らずバイパス管７３を通って循環されるため、循環に伴う熱損失量は小さくて済む。
【００３９】
上述した暖房と、風呂追焚を同時に実行することもできる。この場合には、制御弁７４は、中間開度、すなわち最大流量と最小流量の中間の流量になるように制御される。本実施例では、制御ユニット１０が、風呂追焚のための要求熱量と、暖房のための要求熱量を演算し、その比に応じて制御弁７４の開度を制御する。ここで、制御弁７４の開度が大きい程、放熱管７５ａを通る熱媒体の流量が少なくなり、風呂追焚のために費やされる熱量が多くなる。
【００４０】
上記暖房，風呂追焚の少なくとも一方が実行され、給湯が実行されない時には、給湯用燃焼部２１では燃焼が実行されないので、給湯用熱交換部２１には、ファン４からの燃焼を伴わない空気が通過するだけであり、受熱管２６内の水を加熱することはない。また、第二フィンプレート２５ｂから第一フィンプレート２５ａへ逃げる熱も比較的少ない。
上記燃焼装置において、給湯，暖房，風呂追焚の３つを同時に実行できることは勿論である。
【００４１】
図４に示す本発明の第二の実施形態では、熱交換部２１が暖房用に用いられる。すなわち、熱交換部２１の受熱管２６が暖房用循環回路７０に組み込まれている。熱交換部２２の受熱管２８は、第一実施形態と同様に、風呂追焚に用いられる。熱交換部２２の受熱管２７は、給湯に用いられる。なお、熱交換部２１，２２の構成，受熱管２６，２７，２８の配置のしかたは、図１，図２に示す第一実施形態と同様である。風呂追焚，暖房のための配管も第一実施形態と同様であるので同番号を付してその説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の給湯系は、第一実施形態とは異なり、循環回路９０を構成している。この給湯用循環回路９０は、熱交換部２２の受熱管２７と、この受熱管２７に連なる主通水管９１とを備えている。この主通水管９１には、逆止弁９２とポンプ９３が設けられている。また、主通水管９１には、逆止弁９２と受熱管２７の入口端との間において、給水管９４が接続されている。この給水管９４には、減圧弁９５と逆止弁９６が設けられている。主通水管９１には、逆止弁９２と受熱管２７の出口端との間において、複数の短い分岐管９７の一端が接続されており、この分岐管９７の他端には開閉栓９８が設けられている。また、受熱管２７の出口端近傍には温度センサ９９が設けられている。
【００４３】
上記構成において、給湯のメインスイッチがオンされると、ポンプ９３が駆動され、水が循環回路９０を循環する。受熱管２７からの水の温度が温度センサ９９で検出され、この検出温度が設定温度（例えば８０°Ｃ）に達するまで、燃焼部３２（図１参照）での燃焼が行われ、それ以後も検出温度が設定温度より低くなると、燃焼部３２での燃焼が行われる。分岐管９７からの出湯がなされると、給水管９４から水が補給される。なお、上記給湯用循環回路９０には常に水が満たされており、第一実施形態と同様に受熱管２７が空になることはない。
【００４４】
上記第二実施形態でも、風呂追焚時に、燃焼部３２で燃焼が実行され受熱管２８内を水が流れている状態において、給湯のメインスイッチのオフの状態であってもポンプ９３が駆動され、給湯用循環回路９０内での水の循環がなされ、受熱管２７にも水が流れる。その結果、受熱管２７から受熱管２８への熱伝達が良好に行われ、風呂追焚を効率良く短時間で行うことができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、１缶２水路型の燃焼装置に適用することもできる。例えば、第一の実施形態において暖房と風呂追焚の２つの機能だけを有するものであってもよく、第二の実施形態において、循環給湯と風呂追焚の２つの機能だけを有するものであってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、１つの熱交換部に第一，第二受熱管を組み込むことにより、２つの機能を果たすことができる小型の燃焼装置が得られる。しかも、第一受熱管内を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合に、第一受熱管は第二受熱管の外側に配置されているので、効率良く燃焼熱を付与することができる。この時、第二受熱管は第一受熱管の内側に配置されているので燃焼熱をあまり受けず、たとえ空であっても異常加熱されることがなく、熱疲労を回避できる。他方、第二受熱管内を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合には、燃焼熱の大部分は第一受熱管で受けられるが、第一受熱管内に流体を流すことにより、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。また、この場合に、第一受熱管の異常加熱をも確実に防止することができる。
第一受熱管を暖房用循環回路に組み込むことにより、暖房を効率良く行うことができる。また、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を供給したい場合には、放熱管に熱媒体が流れない非暖房状態であっても、ポンプ駆動によりバイパス管を介して熱媒体を循環させて第一受熱管に熱媒体を流すことができ、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。
第二受熱管を風呂追焚用循環回路に組み込むことにより、風呂追焚を効率良く行うことができる。しかも、風呂追焚を行わず、暖房用循環回路の第一受熱管を流れる熱媒体に燃焼熱を供給する際に、第二受熱管が空であっても異常加熱を確実に防止することができる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、第一受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合、両受熱管を流れる流体に燃焼熱を付与したい場合にそれぞれ応じて、バイパス管に設けた制御弁の開度を制御することにより、最適な燃焼熱の付与を行うことができる。
請求項３の発明によれば、暖房用循環回路を組み込む効果を除き、請求項１と同様の効果が得られ、しかも第一受熱管を給湯用循環回路に組み込むことにより、給湯のための燃焼熱供給を効率良く行うことができる。また、第二受熱管を流れる流体に燃焼熱を供給したい場合には、給湯用循環回路のポンプ駆動により第一受熱管にも流体を流すことにより、第一受熱管から第二受熱管への熱伝達を効率良く行うことができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、上記第二受熱管の直管部が第一受熱管の直管部の閉塞端を貫通しこの閉塞端に支持されるため、第２受熱管の直管部を確実に支持することができる。
請求項５の発明によれば、フィンプレート，受熱管の配置を工夫することにより、３つの機能を有する燃焼装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態をなす燃焼装置の主要部を示す縦断面図である。
【図２】同燃焼装置の主要部の拡大横断面図である。
【図３】同燃焼装置の全体システムを示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示す図３相当図である。
【図５】従来の燃焼装置を示す図３相当図である。
【符号の説明】
５ａ 保持胴
１０ 制御ユニット（ポンプ制御手段，弁制御手段）
２１ 給湯用熱交換部
２２ 暖房，風呂追焚用熱交換部
２５ａ，２５ｂ フィンプレート
２７ 暖房用受熱管（第一受熱管）
２８ 風呂追焚用受熱管（第二受熱管）
３１ 給湯用燃焼部
３２ 暖房，風呂追焚用燃焼部
５０ ガス供給手段
６１ 給水管
６２ 給湯管
７０ 暖房用循環回路
７１ 往路管
７２ 復路管
７３ バイパス管
７４ 制御弁
７５ａ 放熱管
７５ｂ 制御弁
７６ ポンプ
８０ 風呂追焚用循環回路
８１ 往路管
８２ 復路管
８５ 浴槽
９０ 給湯用循環回路
９２ 逆止弁
９３ ポンプ
９４ 給水弁
９７ 分岐管
９８ 開閉栓
Claims (5)
- 熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、
上記第一受熱管は暖房用循環回路の一部として構成され、この暖房用循環回路は、さらに、上記第一受熱管の入口端に接続された復路管と、その出口端に接続された往路管と、これら復路管と往路管の間に接続された少なくとも一つの放熱管と、復路管と往路管の間において放熱管と直列をなして接続された第一制御弁と、これら放熱管，第一制御弁と並列に接続されたバイパス管とを備え、上記復路管と往路管の一方にポンプを設け、
上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、
さらに、上記暖房用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段と、上記第一制御弁を制御する弁制御手段を装備し、
暖房実行時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が暖房用循環回路のポンプを駆動し、上記弁制御手段が第一制御弁を開くことにより、放熱器での放熱を実行し、
風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、
暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、弁制御手段が第一制御弁を閉じて放熱管への熱媒体の流れを禁じバイパス管への熱媒体の流れのみを許容した状態で、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプのみならず暖房用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、暖房用循環回路の第一受熱管内に熱媒体の流れを生じせしめることを特徴とする燃焼装置。 - 上記バイパス管にはこのバイパス管の流通を制御する第二制御弁が設けられており、上記弁制御手段は、暖房を実行せず風呂追焚を実行する際には、全ての放熱管に接続された第一制御弁を閉じ第二制御弁を開状態にし、風呂追焚と暖房を同時に実行している際には、上記第一制御弁を開くとともに、第一，第二の受熱管の要求熱量に応じて第二制御弁の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
- 熱交換部と、この熱交換部の下方に配置された燃焼部とを備え、熱交換部は多数のフィンプレートと、直管部がフィンプレートを貫通する第一受熱管と、第一受熱管の直管部より小径の直管部を有しこの直管部が第一受熱管の直管部に挿入された第二受熱管と、を備えた燃焼装置において、
上記第一受熱管は給湯用循環回路の一部として構成され、この給湯用循環回路には逆止弁とポンプを設け、この逆止弁と第一受熱管の入口端の間に給水管を接続し、逆止弁と第一受熱管の出口端との間に、分岐管の一端を接続し、分岐管の他端に開閉栓を設け、
上記第二受熱管は風呂追焚用循環回路の一部として構成され、この風呂追焚用循環回路は、さらに、第二受熱管の入口端と浴槽を連ねる復路管と、第二受熱管の出口端と浴槽を連ねる往路管とを備え、上記復路管に他のポンプを設け、
さらに、上記給湯用循環回路のポンプと風呂追焚用循環回路のポンプを制御するポンプ制御手段を装備し、
給湯のメインスイッチがオンの時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が給湯用循環回路のポンプを駆動することにより、給湯用循環回路の水を加熱し、
風呂追焚時には、上記燃焼部での燃焼を実行するとともに、上記ポンプ制御手段が風呂追焚用循環回路のポンプを駆動し、
また、給湯のメインスイッチがオフの時に風呂追焚を実行する際には、上記ポンプ制御手段が、風呂追焚用循環回路のポンプのみならず給湯用循環回路のポンプをも駆動し、これにより、風呂追焚用循環回路の第二受熱管内を流れる浴槽水を加熱している状態で、給湯用循環回路の第一受熱管内に水の流れを生じせしめることを特徴とする燃焼装置。 - 上記熱交換部はフィンプレートを囲む保持胴を有し、上記第一受熱管の直管部は少なくとも２本配置され、これら直管部は、保持胴を貫通してこの保持胴に支持されるとともに外方向に延長する延長部を有し、これら延長部同士が管形状の連結部に連結され、
上記第二受熱管の直管部も少なくとも２本配置され、これら直管部は保持胴から外方向に延長する延長部を有し、これら延長部が上記第一受熱管の直管部の延長部の閉塞端をそれぞれ貫通して、この閉塞端に支持されるとともに、管形状の連結部を介して互いに連なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。 - 共通フレーム内に水平に並べられた状態で複数の熱交換部が配置され、これら熱交換部の下方にそれぞれ燃焼部が配置され、これら熱交換部の一つが上記第一，第二受熱管を有し、他の熱交換部も別系統の受熱管を有し、
これら熱交換部のフィンプレートは、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ており、これら熱交換部のすべての受熱管の直管部は、熱交換部の並び方向と直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置。
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