JP3848747B2

JP3848747B2 - 燃焼装置

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Publication number: JP3848747B2
Application number: JP22429297A
Authority: JP
Inventors: 武雄山口
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JPH1151473A

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１バイパス管２２４とを有している。
【０００５】
さらに、第３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２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５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３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】
【発明が解決しようとしている課題】
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、燃焼装置において、制御手段により互いに独立して燃焼制御される複数の燃焼部と、各燃焼部に対応してその上方に配置された複数の熱交換部とが、１つの共通フレームに収容され、これら複数の熱交換部には少なくとも３つの回路の受熱管が配設され、定の熱交換部が、第１回路の第１受熱管と第２回路の第２受熱管を組み込むことにより兼用熱交換部とされ、この兼用熱交換部に対応する燃焼部が兼用燃焼部とされ、上記第１回路は強制循環用ポンプを有する循環回路をなし、上記制御手段は、上記第２受熱管内を液体が流れている状態で上記兼用燃焼部の燃焼を行なうことにより上記第２回路で担う機能を実行する際に、第１受熱管内の液体の沸騰を防止するよう上記兼用燃焼部での燃焼熱量を制御し、この兼用燃焼部での燃焼熱量が閾値を超えている時には上記ポンプを停止させておき、この燃焼熱量が低下して閾値に達したら、上記ポンプを駆動することにより、上記第１受熱管内の液体の沸騰を回避することを特徴とする。
【００１１】
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１受熱管またはその近傍に位置する第１回路に温度センサが設けられ、上記制御手段は、上記第２回路で担う機能を実行している際に、この温度センサでの検出温度が、第１受熱管内の液体の沸騰開始に対応する温度を下回るように、上記兼用燃焼部での燃焼熱量を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、上記制御手段は、上記温度センサでの検出温度が、第１受熱管内の液体の沸騰を回避できる温度の上限に近い設定温度になるように、上記兼用燃焼部での燃焼熱量を制御することを特徴とする。
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、上記制御手段は、上記第２回路で担う機能を実行している際に、兼用燃焼部での燃焼熱量が安全燃焼を維持するための最低限の燃焼熱量に達した時、兼用燃焼部での燃焼を一時停止することを特徴とする。
【００１４】
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、上記第２回路が風呂追焚用循環回路をなし、第２受熱管が第１受熱管の上側に接していることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載の燃焼装置において、上記複数の燃焼部は２つの燃焼部からなり、上記複数の熱交換部も２つの熱交換部からなり、一方の燃焼部，熱交換部が上記兼用燃焼部，兼用熱交換部をなし、上記第１回路が暖房用循環回路をなし、他方の熱交換部に配設された第３受熱管を含む第３回路が給湯回路をなす。
請求項７の発明は、請求項６に記載の燃焼装置において、上記第３受熱管が上下２段をなして配置された直管部を有し、上段において、上記兼用熱交換部に近い直管部ほど上記他方の熱交換部の出口から遠ざかっており、上段において上記兼用熱交換部から最も離れている直管部が、上下段すべての直管部のうち上記他方の熱交換部の出口に最も近いことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項５に記載の燃焼装置において、上記複数の燃焼部は２つの燃焼部からなり、上記複数の熱交換部も２つの熱交換部からなり、一方の燃焼部，熱交換部が上記兼用燃焼部，兼用熱交換部をなし、上記第１回路が給湯用循環回路をなし、他方の熱交換部に配設された第３受熱管を含む第３回路が暖房用循環回路をなす。
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の燃焼装置において、上記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は、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１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（複数）の熱交換部２１，２２を有する熱交換手段２０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。これらフレーム５，６により１つの共通フレーム７が構成されている。
上記熱交換部２１は給湯用に提供され、熱交換部２２（兼用熱交換部）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１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２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１フィンプレート２５ａと第２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（第３受熱管）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１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を連結するベンド部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。これら受熱管２７，２８は、第２フィンプレート２５ｂおよび保持胴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２７ａ，２８ａと、これら直管部２７ａ，２８ａを保持胴５ａ外で連結するベンド部２７ｂ，２８ｂ（図２にのみ示す）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（第１受熱管）は暖房用に提供され、受熱管２８（第２受熱管）は風呂追焚用に提供される。本実施例では受熱管２８の直管部２８ａは、下段に２本、上段に１本配置されている。受熱管２７の直管部２７ａは、下段に２本配置されている。暖房用の受熱管２７の直管部２７ａの上側に風呂追焚用の受熱管２８の下段の直管部２８ａが配置され、直管部２７ａ，２８ａ同士がほぼ全長にわたって接している。暖房用の受熱管２７のベンド部２７ｂには、後述の重要な作用をなす温度センサ７９が設けられている。
【００２３】
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２つ（複数）の燃焼部３１，３２を含む燃焼手段３０とを備えている。燃焼部３１は給湯用に提供され、燃焼部３２（兼用燃焼部）は、暖房，風呂追焚用に提供される。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。
【００２４】
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。
【００２５】
図２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が接続されており、これにより給湯用回路６０（第３回路）が構成されている。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、この給湯用回路６０では、水（液体）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。
【００２６】
上記受熱管２７は、暖房用循環回路７０（第１回路）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２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。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（液体）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。
【００２７】
上記受熱管２８は風呂追焚用循環回路８０（第２回路）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。
【００２８】
さらに燃焼装置は、制御ユニット１０（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。
【００２９】
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６１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１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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２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。
【００３２】
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。
【００３３】
上記暖房単独実行の際、風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａの真下に位置する暖房，風呂追焚用燃焼部３２で燃焼が行われる。しかし、この直管部２８ａの下側に暖房用受熱管２７の直管部２７ａが配置されており、この直管部２７ａを熱媒体が流れ続けるので、燃焼熱の殆どをこの直管部２７ａ内の熱媒体で吸収する。その結果、風呂追焚用受熱管２８の直管部２８ａで受け取る熱量は少なく、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。
【００３４】
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２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。
【００３５】
上記風呂追焚の単独実行の際には、追焚時間を短縮させるために、電磁比例弁５６を全開にし、暖房，風呂追焚用燃焼部３２で最大燃焼熱量で燃焼させるのを原則とするが、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の下側にあるため、その燃焼熱を直接受け、しかも熱媒体が滞留しているので、沸騰する可能性がある。この沸騰は、配管の耐久性を損なうおそれがあるとともに騒音発生源となるので、避けなければならない。
そこで、上記風呂追焚を単独で実行している時には、温度センサ７９での検出温度に基づいて、暖房用受熱管２７内で沸騰が生じないように、電磁比例弁５６の開度を制御し、燃焼熱量を制御する。詳述すると、上記温度センサ７９での検出温度が、設定温度Ｔｘを維持するように電磁比例弁５６の開度を制御し、ひいては暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼熱量を制御する。この設定温度Ｔｘは、受熱管２７での熱媒体が沸騰を開始する際に温度センサ７９で検出されるであろう温度Ｔｆより所定温度分だけ低く、沸騰を確実に防止できる温度の上限に近い。そのため、受熱管２７で熱媒体が沸騰するのを防止することができるとともに風呂追焚を短時間で終了させることができる。
【００３６】
上記風呂追焚単独実行の際に、設定温度Ｔｘを維持しようとして、安定燃焼を行うことができる最低限の燃焼熱量に達したら、一時的に補助電磁開閉弁５８を閉じて暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼を停止する。そして、温度センサ７９での検出温度が設定温度Ｔｙまで下がった時点で、再び補助電磁開閉弁５８を開いて燃焼を再開し、燃焼熱量制御に移行する。なお、上記設定温度Ｔｙは、上記設定温度Ｔｘより所定温度分だけ低い。このようにして、受熱管２７での沸騰を確実に防止するとともに、不安定燃焼を回避することができる。
上記燃焼再開は、燃焼停止から所定時間経過を条件としてもよい。
【００３７】
上記風呂追焚単独実行の際の他の制御態様について説明する。この制御態様では、上記燃焼熱量制御と暖房用循環回路７０のポンプ７６の制御を併用するものである。すなわち、所定条件のもとで、暖房のメインスイッチのオン，オフに拘わらず、バイパス管７３の制御弁７４を全開にした状態で、暖房用循環回路７０のポンプ７６を駆動する。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で滞留しないので、その沸騰を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。また、このポンプ７６駆動により、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼熱量を大きくしても受熱管２７内での沸騰が生じず、追焚時間をより一層短縮することができる。
【００３８】
上記ポンプ７６の駆動を所定条件をつけて制限するのは、ポンプ７６駆動に伴う騒音を低減するためである。以下、この所定条件について説明する。設定温度Ｔｘを維持しようとして燃焼熱量が低下して閾値Ｑ１に達した時（電磁比例弁５６への制御電流値が閾値Ｑ１に対応する電流値に達した時）に、ポンプ７６を駆動する。その結果、温度センサ７９での検出温度が低下していく。そして、この検出温度が上記設定温度Ｔｘより低い所定温度に達した時に、ポンプ７６を停止する。そして、再び閾値Ｑ１での燃焼状態において上記設定温度Ｔｘに達した時に、ポンプ７６を再び駆動する。なお、この閾値Ｑ１は、最低燃焼熱量でもよいし、これより若干高い値であってもよい。
【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。
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。
【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２フィンプレート２５ｂから第１フィンプレート２５ａへ逃げる熱も比較的少ない。しかし、暖房，風呂追焚用燃焼部３２での燃焼の輻射熱がこの受熱管２６の直管部２６ａに当たり、直管部２６ａに滞留している水を加熱する。この滞留湯は、給湯初期にユーザーの予期しない温度で出湯することがある。
【００４１】
そこで、図１に示すように直管部２６ａの配置を工夫している。詳述すると、受熱管２６の例えば８本の直管部２６ａを熱交換部２１の入口から出口に向かう経路に沿って順に符号Ｘ１〜Ｘ８で表すと、図１に示すように配置されている。すなわち、直管部Ｘ１〜Ｘ８は上下２段にわたって配置され、熱交換部２１の入口に近い４本の直管部Ｘ１〜Ｘ４（直管部グループ）が下段に配置され、入口から遠い４本の直管部Ｘ５〜Ｘ８（直管部グループ）が上段に配置されている。下段では、入口に最も近い直管部Ｘ１が燃焼部３２の最も近くに配置され、直管部Ｘ２〜Ｘ４が入口から遠くなる順で燃焼部３２から離れるようにして配置される。同様に、上段では、４本の中では１番入口に近い直管部Ｘ４が燃焼部３２の最も近くに配置され、直管部Ｘ５〜Ｘ８が入口から遠くなる順で燃焼部３２から離れるようにして配置されている。そして、最も熱交換部２１の出口に近い直管部Ｘ８が燃焼部３２から最も離れている。なお、直管部Ｘ１，Ｘ２間、直管部Ｘ２，Ｘ３間、Ｘ３，Ｘ４間，直管部Ｘ５，Ｘ６間、直管部Ｘ６，Ｘ７間、Ｘ７，Ｘ８間を連結するベンド部２６ｂは短いが、Ｘ４，Ｘ５間を連結するベンド部２６ｂは長くなる。なお、このような直管部Ｘ１〜Ｘ８の配置では、凍結防止のために給湯回路６０に設けた水抜き栓（図示しない）を外して水抜きを行った時に、すべての直管部Ｘ１〜Ｘ８から水を抜くことができる。
【００４２】
上記構成において、給湯がなされず、暖房，風呂追焚のいずれか一方または両方が実行されている時に、直管部Ｘ１〜Ｘ８が上記燃焼部３２からの火炎の輻射熱を受けるが、下段の直管部Ｘ１〜Ｘ４では、輻射熱を多く受けるものほど熱交換部２１の出口から遠ざかっており、上段の直管部Ｘ５〜Ｘ８でも輻射熱を多く受けるものほど熱交換部２１の出口から遠ざかっているので、給湯を再開した時に、熱交換部２１から最初に出てくる受熱管２７の滞留湯の温度は高温にならずに済み、また、輻射熱を多く受けている直管部に滞留していた高温の湯は、熱交換部２１の出口に向かう過程において、ファン４からの風による放熱や熱交換部２１での吸熱により、温度の低下が見込まれる。それ故、給湯初期に高温の湯が排出されるのを確実に防止できる。
【００４３】
図３，図４は本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態では、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（第３回路）に組み込まれている。熱交換部２２の受熱管２８は、第１，第２実施形態と同様に、風呂追焚用循環回路８０に組み込まれる。熱交換部２２の受熱管２７は、給湯用回路９０に組み込まれる。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１の実施形態と同様であり、暖房用循環回路７０，風呂追焚用循環回路８０も第１実施形態と同様であるので、図に同番号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の給湯用回路９０（第１回路）は、第１実施形態とは異なり、循環回路を構成している。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。
【００４５】
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，図３参照）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１実施形態と同様に受熱管２７が空になることはない。
【００４６】
上記第２実施形態でも、風呂追焚単独実行時に、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、第１実施形態と同様の燃焼部３２（兼用燃焼部）での燃焼熱量の制御が行われる。なお、第１実施形態と同様に、この燃焼熱量制御とポンプ９３の制御を併用することもできる。詳述すると、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。その詳細な制御の仕方および作用効果は、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００４７】
上記第２実施形態では、給湯用循環回路９０の受熱管２７は、第１実施形態と同様に風呂追焚用循環回路８０の受熱管２８の直管部２８ａの下側に配置される直管部２７ａの他に、直管部２８ａの上側に接するようにしてフィンプレート２５ｂを貫通する直管部２７ａ’を付加的に有している。すなわち、受熱管２８の各直管部２８ａは、受熱管２７の上下の直管部２７ａ，２７ａ’で挟まれている。
第２の実施形態では、給湯単独実行時に、給湯用循環回路９０の受熱管２７の上下の直管部２７ａ，２７ａ’で燃焼熱の殆どを奪うので、風呂追焚用循環回路８０の受熱管２８の直管部２８ａをより一層確実に保護することができる。
【００４８】
暖房回路７０に組み込まれた受熱管２６の直管部２６ａの配置についてを参照しながら説明する。符号Ｘ１〜Ｘ８の付け方は第１実施形態と同じである。本実施形態では、熱交換部２１の経路の入口に近い直管部２６ａほど、熱交換部２２の近くに配置されており、熱交換部２１の経路の出口に近い直管部２６ａほど、熱交換部２２から離れて配置されている。また、直管部Ｘ１〜Ｘ８がこの符号の順に下段，上段，下段，上段と交互に配置されている。この配置は、直管部Ｘ１〜Ｘ８の符号順に滞留湯の温度が「高」から「低」になるので、給湯初期の高温の湯の輩出を回避する上では、理想的なものである。暖房回路７０は、前述した給湯用回路６０で凍結防止のために行われる水抜きが不要であるが故に、このような配置を採用できるのである。
【００４９】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用することができる。例えば、燃焼部３２では、所定燃焼量での燃焼と燃焼停止を選択的に行うことにより、受熱管２７内での沸騰を回避するようにしてもよい。この場合、所定燃焼量を最大燃焼熱量（電磁比例弁５６の全開に対応する）としてもよい。詳述すると、温度センサ７９での検出温度が上昇して上記設定温度Ｔｘより所定温度分高い温度（Ｔｘ−α）に達した時に燃焼を一時停止し、検出温度が低下して設定温度Ｔｘから所定温度分α低い温度（Ｔｘ−α）に達した時に燃焼を再開する。
【００５０】
温度センサ７９は、受熱管２７の入口近傍または出口近傍の第２回路に設けてもよい。
また、温度センサを省き、風呂追焚用循環回路８０に設けられた温度センサ８３からの検出温度および、燃焼部３２での燃焼熱量の積算値等の情報に基づいて、受熱管２７内での沸騰を回避するように燃焼制御やポンプ制御を行ってもよい。
【００５１】
【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、３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、兼用熱交換部を通る第２回路で担う機能を実行するために兼用燃焼部での燃焼を行う際に、燃焼熱量を制御することにより、兼用燃焼交換部を通る第１回路の第１受熱管内の液体の沸騰を防止できるとともに、継続的な燃焼を行うことができる。
さらに請求項１の発明によれば、燃焼制御と併用して、ポンプ駆動により第１受熱管の液体を循環させるので、第１受熱管での沸騰をより一層確実に回避することができる。しかも、燃焼熱量制御を優先し、ポンプ制御を補充的に採用することにより、ポンプ駆動時間を制限することができ、騒音を低減することができる。
請求項２の発明によれば、温度センサを用いるため、簡易な燃焼熱量制御により第１受熱管の沸騰を防止することができる。
請求項３の発明によれば、温度センサによる検出温度が沸騰を回避できる上限温度に近い温度になるように燃焼熱量を制御するので、第２回路に多くの燃焼熱量を提供することができる。
請求項４の発明によれば、燃焼の一時停止も取り入れることにより、安定燃焼を確保しつつ、第１受熱管での沸騰を確実に防止することができる。
請求項５の発明によれば、第２回路すなわち風呂追焚用循環回路の第２受熱管が空になった状態で、第１回路が担う機能を実行しても、熱疲労の発生を防止することができる。
請求項６，８の発明によれば、風呂追焚，暖房，給湯の機能を１つの共通フレームに組み込まれた燃焼装置で行うことができる。
請求項９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】本発明の第１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】同燃焼装置の全体スシテムを示す概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図である。
【図４】同第２の実施形態を示す図２相当図である。
【図５】従来の燃焼装置を示す図２相当図である。
【符号の説明】
７共通フレーム
１０制御ユニット（制御手段）
２０燃焼手段
２１給湯用熱交換部
２２暖房，風呂追焚用熱交換部（兼用熱交換部）
２５ａ，２５ｂフィンプレート
２６給湯用受熱管（第３受熱管）
２７暖房用受熱管（第１受熱管）
２８風呂追焚用受熱管（第２受熱管）
３０燃焼手段
３１給湯用燃焼部
３２暖房，風呂追焚用燃焼部（兼用燃焼部）
５０ガス供給手段
６０給湯用回路（第３回路）
７０暖房用循環回路（第１回路，第３回路）
７６ポンプ
７９温度センサ
８０風呂追焚用循環回路（第２回路）
９０給湯用循環回路（第１回路）
９３ポンプ

Claims

制御手段により互いに独立して燃焼制御される複数の燃焼部と、各燃焼部に対応してその上方に配置された複数の熱交換部とが、１つの共通フレームに収容され、これら複数の熱交換部には少なくとも３つの回路の受熱管が配設され、
所定の熱交換部が、第１回路の第１受熱管と第２回路の第２受熱管を組み込むことにより兼用熱交換部とされ、この兼用熱交換部に対応する燃焼部が兼用燃焼部とされ、
上記第１回路は強制循環用ポンプを有する循環回路をなし、
上記制御手段は、上記第２受熱管内を液体が流れている状態で上記兼用燃焼部の燃焼を行なうことにより上記第２回路で担う機能を実行する際に、第１受熱管内の液体の沸騰を防止するよう上記兼用燃焼部での燃焼熱量を制御し、この兼用燃焼部での燃焼熱量が閾値を超えている時には上記ポンプを停止させておき、この燃焼熱量が低下して閾値に達したら、上記ポンプを駆動することにより、上記第１受熱管内の液体の沸騰を回避することを特徴とする燃焼装置。
上記第１受熱管またはその近傍に位置する第１回路に温度センサが設けられ、上記制御手段は、上記第２回路で担う機能を実行している際に、この温度センサでの検出温度が、第１受熱管内の液体の沸騰開始に対応する温度を下回るように、上記兼用燃焼部での燃焼熱量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。
上記制御手段は、上記温度センサでの検出温度が、第１受熱管内の液体の沸騰を回避できる温度の上限に近い設定温度になるように、上記兼用燃焼部での燃焼熱量を制御することを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
上記制御手段は、上記第２回路で担う機能を実行している際に、兼用燃焼部での燃焼熱量が安全燃焼を維持するための最低限の燃焼熱量に達した時、兼用燃焼部での燃焼を一時停止す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。
上記第２回路が風呂追焚用循環回路をなし、第２受熱管が第１受熱管の上側に接し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。
上記複数の燃焼部は２つの燃焼部からなり、上記複数の熱交換部も２つの熱交換部からなり、一方の燃焼部，熱交換部が上記兼用燃焼部，兼用熱交換部をなし、上記第１回路が暖房用循環回路をなし、他方の熱交換部に配設された第３受熱管を含む第３回路が給湯回路をなす請求項５に記載の燃焼装置。
上記第３受熱管が上下２段をなして配置された直管部を有し、上段において、上記兼用熱交換部に近い直管部ほど上記他方の熱交換部の出口から遠ざかっており、上段において上記兼用熱交換部から最も離れている直管部が、上下段すべての直管部のうち上記他方の熱交換部の出口に最も近いことを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
上記複数の燃焼部は２つの燃焼部からなり、上記複数の熱交換部も２つの熱交換部からなり、一方の燃焼部，熱交換部が上記兼用燃焼部，兼用熱交換部をなし、上記第１回路が給湯用循環回路をなし、他方の熱交換部に配設された第３受熱管を含む第３回路が暖房用循環回路をなす請求項５に記載の燃焼装置。
上記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は、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いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃焼装置。