JP3900740B2 - 温水暖房装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水暖房装置の温水熱交換器構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来灯油などの液体燃料を燃焼してその燃焼排ガスを排出する過程で熱交換して高温の温水を確保するという温水暖房装置には、図4に示すように燃焼排ガスを排出する経路の周囲に温水を貯めるウォータージャケット1を形成し、直接温水を加熱するというタイプと、図5に示すように燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒2を設け、その燃焼筒2の外周面に温水を熱交換するための温水熱交換器3を取り付け、間接的に温水を加熱するというタイプに大別される。前者は比較的能力の大きい業務用などに用いられ、バーナ構造なども堅牢な構成がとられており、バーナ部の耐熱性も材料、構造面で十分配慮した設計がなされていた。後者は比較的能力の小さい家庭用の暖房などに用いられ、運転開始後の暖房の立ち上がりの早さを重視した瞬間加熱タイプの構成にしたものが多く、前記温水熱交換器の構成として燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒2の外周面に略円形状のパイプ3を螺旋状に巻き付けるというものであった。また、灯油などの液体燃料を燃焼するバーナ部4は燃料を気化し、その気化ガスを噴出して火炎を形成する炎口部5と、この炎口部5で完全燃焼できない不完全燃焼排ガスを前記炎口部の下流に設けた二次空気孔6より導入される二次空気と混合して完全燃焼させるための燃焼室7で構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構成で、特に燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒を設け、その燃焼筒の外周面に温水を熱交換するための温水熱交換器を取り付け、間接的に温水を加熱するというタイプにおいては、温水熱交換器は燃焼排ガスと熱交換する熱交換器の外周面にのみ巻き付けた構成としているため、暖房能力、つまり温水熱交換器の熱交換能力を増大させようとする場合、燃焼筒の外径を大きくして温水熱交換器との熱交換面積を多く確保するか、燃焼筒の長さを長くして温水熱交換器の巻き数を増やすことで熱交換面積を拡大させるということが必要となり、必然的に本体寸法が大きくなるという問題を有するものであった。また、温水熱交換器は燃焼筒外周面に巻き付けるという構成を採るため、燃焼筒の温度上昇は温水熱交換器との熱交換により軽減されるが、燃焼筒の終端部を覆い燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋近傍の温度は燃焼排ガスにより高温に曝されることになり温度上昇が激しいものになるとともに、その部分からの輻射熱で他の構成部品に影響を与えるという問題もあった。
【0004】
さらに、燃焼筒外周面に温水熱交換器を巻き付けて熱交換させるという構成においては、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させる構成とは言い難く、かなり多くの熱量を排気口より燃焼排ガスとともに排出していることになり、熱交換効率の面でも問題を有するものであった。
【0005】
本発明は、このような上記問題に鑑みてなしたもので、温水熱交換器の配設構成の適正化を図ることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させ、燃焼排ガス経路の部分的な温度上昇を抑制するとともに、機器本体のコンパクト化を図るようにしている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決することを課題とし、そのためバーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第1温水熱交換器および第2温水熱交換器とを備え、前記第1温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第2温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置である。
【0007】
上記発明によれば、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第1と第2の温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を選択して使用することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第2温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の、排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇のない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
請求項1の温水暖房装置は、バーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第1温水熱交換器および第2温水熱交換器とを備え、前記第1温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第2温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置である。
【0009】
そして、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第1と第2の温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第2温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇のない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【0010】
また、温水熱交換器を燃焼筒外周面と排気蓋上面に分割して設けた構成としているため、排気蓋において燃焼筒外周面と同様の熱交換面積を確保することが可能となり、燃焼筒を大きくすることなく暖房能力を増大させることができ、機器本体のコンパクト化が図れる。さらに、排気蓋部分で温水熱交換させるため、排気蓋近傍、特に本体天板の温度上昇を低下させることができ、安全性の向上が図れる。
【0011】
また、請求項2の温水暖房装置は、排気蓋は燃焼筒内の一部に内通させた複数のフィンを一体化して設けた構成としたものである。
【0012】
また、請求項3の温水暖房装置は、燃焼筒内には排気抵抗となる抵抗筒を設けるとともに、排気蓋には略中央部に排気通路に連通する開口部を有し、この開口部と抵抗筒間を複数の内通路で連通させた構成としたものである。
【0013】
そして、排気蓋に燃焼排ガスからの熱量を吸熱するための複数のフィンを設け、かつ排気蓋と抵抗筒でフィンを介して迂回するように燃焼排ガスの排出経路を構成しているため、排気蓋部分での吸熱効果をより高めることができ、表面に取り付けた温水熱交換器での熱交換をより効果的に行うことができる。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、温水暖房装置を用いて図面に基づいて説明する。
【0015】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の温水暖房装置の構成図、図2は同装置の排気蓋を上方より見た図、図3は同装置の排気蓋を下方より見た図である。
【0016】
図1において、11はバーナで、燃焼用空気を送風するモータ12、ファン13と燃料ポンプ14より供給される燃料を気化する気化筒15及び火炎を形成する炎孔部16等で形成されている。17は燃焼筒で前記バーナ11で形成される燃焼炎を促進し、完全燃焼させるための空間で内面に複数のフィン18を設け、内通部に燃焼排ガスの排気抵抗となる抵抗筒19を配設している。そして、燃焼排ガスは抵抗筒19により燃焼筒17内面のフィン18間を通って、矢印で示すように排気側に流れる。また、燃焼筒17の外周面には第1温水熱交換器となる熱交換パイプ20を巻き付け、燃焼筒17で発生する熱により循環水を熱交換するようにしている。21は排気蓋で燃焼筒17の端部に設け、燃焼排ガスを収束して排気側に導くようにしている。そして、この排気蓋21には図2、図3に示すように、燃焼筒17内に配設した抵抗筒19に内通するように複数のフィン22を一体化して設け、かつ排気蓋21の略中央部には排気通路23に連通した開口部24に燃焼排ガスを導くための複数の内通路25を設けた構成としている。また、排気蓋21の上面には図3に示すように、第2温水熱交換器となる熱交換パイプ26が排気蓋21に一体化して設けられた支持具27により密着して取り付けられている。この熱交換パイプ26は燃焼筒17の外周面に取り付けられた熱交換パイプ20とは分割して設けた構成としており、接続パイプ28により接続することで熱交換パイプ20と26が連通され、任意の温水熱交換回路を形成することができるようになっている。29は排気口で前記排気通路23より導かれる燃焼排ガスを大気に放出するための開口部である。30は給気口で排気口29に隣接して設け、燃焼用空気を取り入れるための開口部を形成し、給気口30より取り入れられた空気は給気管31を介してバーナ11に供給するようにしている。32は仕切板、33は天板である。34は循環ポンプで前記熱交換パイプ20、26で熱交換された循環水を接続パイプ35を介して接続継手36より放熱器(図示せず)に循環する。37は水タンクで循環水補給用のタンクある。
【0017】
以上のように構成された温水暖房装置において、その動作説明する。燃焼動作が開始されると、所定のシーケンスに基づき気化筒14が加熱動作を開始し、所定温度に達するとモータ12及びファン13により燃焼用空気の送風動作が開始される。燃焼用空気は給気口30より取り入れられ、給気管31を通って供給される。そして、燃料ポンプ14からの燃料供給に伴いバーナ11での燃焼が開始されると、燃焼排ガスは抵抗筒19の排気抵抗により燃焼筒17の内面に設けたフィン18間を通って排気蓋21に到達する。そして、燃焼排ガスは抵抗筒19の上部開口より抵抗筒19内に導かれ、抵抗筒19に内通させた排気蓋21のフィン22間を通って下向きに流れ、排気蓋21の略中央部に設けた複数の内通路25より排気通路23に連通した開口部24より排気通路23を通って排気口29より大気に放出される。上記燃焼排ガスの流れにおいて、排気蓋21に設けたフィン22を通って内通路25より開口部24に至る過程で燃焼排ガスの熱量を排気蓋21側に吸熱するようにしている。このように、実施例では燃焼排ガスの排出経路において、燃焼筒19と排気蓋21の2箇所で燃焼排ガスの熱量を熱交換する部分を設けた構成とし、その熱交換部分にそれぞれ温水との熱交換を行う熱交換パイプ20、26を取り付けることで熱交換面積を増大し、熱交換能力の向上を図るようにしている。また、熱交換パイプ20と26は分割して設けた構成とし、接続パイプ28で連結することで任意の温水熱交換回路を形成するようにしているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、暖房能力の可変巾を任意に設定することができるものである。
【0018】
また、分割して設けた一方の温水熱交換器を排気蓋21の上面に設けた構成を採用することで、燃焼排ガスが収束し比較的温度が高くなりやすい排気蓋21を含む排気通路23との接続部分の温度を低下させることが可能となり、この近傍の構成部品の温度余裕度を確保することができ、信頼性の向上につながるものである。
【0019】
尚、本実施例では分割した温水熱交換器を排気蓋21の上面に設けた構成について説明したが、これに限定するものではなく、燃焼排ガス経路中において温水熱交換可能な場所であればどのような場所に設置してもよいものである。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の温水暖房装置によれば、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第1温水熱交換器と第2温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第2温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇の少ない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【0021】
また、請求項2、3の温水暖房装置によれば、排気蓋に燃焼排ガスからの熱量を吸熱するための複数のフィンを設け、かつ排気蓋と抵抗筒でフィンを介して迂回するように燃焼排ガスの排出経路を構成しているため、排気蓋部分での吸熱効果をより高めることができ、表面に取り付けた温水熱交換器での熱交換をより効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1における温水暖房装置の構成図
【図2】 同装置の排気蓋を上方より見た図
【図3】 同装置の排気蓋を下方より見た図
【図4】 従来の温水暖房装置の構成図
【図5】 従来の温水暖房装置の他の構成図
【符号の説明】
11 バーナ
17 燃焼筒
18 フィン
19 抵抗筒
20 熱交換パイプ(第1温水熱交換器)
21 排気蓋
23 排気通路
26 熱交換パイプ(第2温水熱交換器)
Claims (3)
- バーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第1温水熱交換器および第2温水熱交換器とを備え、前記第1温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第2温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置。
- 排気蓋は燃焼筒内の一部に内通させた複数のフィンを一体化して設けた請求項1記載の温水暖房装置。
- 燃焼筒内には排気抵抗となる抵抗筒を設けるとともに、前記排気蓋には略中央部に排気通路に連通する開口部を有し、この開口部と前記排気筒間を複数の内通路で連通させた請求項1または2記載の温水暖房装置。
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