JP5178656B2 - １缶式複合熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、単一の缶体と、この缶体内に横方向に並べて設けた第１と第２の一対のバーナと、缶体の上部に横方向に並べて設けた第１と第２の一対の熱交換器とを備える１缶式複合熱源機に関する。

従来、この種の１缶式複合熱源機では、缶体内の第１と第２の両バーナと第１と第２の両熱交換器との間の空間を、第１バーナから第１熱交換器に至る第１燃焼室と第２バーナから第２熱交換器に至る第２燃焼室とに区画する仕切り壁を備え、一方のバーナ、例えば、第２バーナのみを燃焼させて第２熱交換器を加熱する単独運転時に、第２バーナの燃焼ガスが第１熱交換器側に流れて第１熱交換器が加熱されるといった不具合を防止できるようにしている。また、缶体の下部に、分布板で仕切られた給気室を画成し、燃焼ファンからの燃焼用空気を分布板に形成した分布孔を介して第１と第２の両燃焼室に供給するようにしている。

ここで、上記の如く缶体内に仕切り壁を設ける場合、第１と第２の各バーナの燃焼熱により仕切り壁が加熱されて非常に高温になり、仕切り壁の耐熱性の確保が問題になる。そこで、仕切り壁を、空隙を存して互いに対向する２枚の壁板で構成し、両壁板間の空隙に給気室からの空気を流すようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、仕切り壁が給気室からの空気により効果的に冷却されて、仕切り壁の耐熱性が確保される。

特開２００６−７８１６２号公報（図５〜図７）

ところで、第１熱交換器と第２熱交換器との何れか一方の熱交換器にフィン詰り（熱交換器の吸熱フィン間の隙間の閉塞）が生じると、両熱交換器の上方の共通の排気フードに他方の熱交換器を通過して流れる排気流に引かれて、一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れる。そして、そのまま長期間使用すると、上記空気による冷却では不十分になって、燃焼ガスの熱で仕切り壁の損傷を生じてしまう。

そこで、仕切り壁内に、先端に感温部を有する棒状の温度センサを設けておくことが考えられる。これによれば、温度センサの感温部が当該一方の壁板からの輻射熱を受けて、温度センサの検出温度が所定のフィン詰り判定温度以上になり、一方の熱交換器のフィン詰りの発生を検出することが可能となる。

しかし、一方の熱交換器のフィン詰りにより、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れた場合、壁板の温度は仕切り壁の前後方向（缶体の奥行方向）中央部で最も上昇するため、フィン詰りの度合に応じて温度センサの検出温度を感度良く変化させるためには、仕切り壁の前後方向中央部に温度センサの感温部を位置させる必要がある。温度センサは缶体の前面側（仕切り壁の前端側）から両壁板間の空隙に挿入させることになるが、仕切り壁の前端から前後方向中央部までの距離は比較的長いために、比較的長尺に形成された高価な温度センサを用いなければならず、コストが高くなる不都合がある。

更に、長尺の温度センサを缶体の前面側から仕切り壁に深く挿入すると、先端の感温部の位置にばらつきが生じ、例えば、感温部が仕切り壁の一方の壁板に近接した場合には、他方の壁板からの輻射熱の検出感度が悪くなる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、何れか一方の熱交換器のフィン詰りを温度センサにより検出することが可能であるだけでなく、コストの増加を抑えて精度の高い検出を行えるようにした１缶式複合熱源機を提供することを目的とする。

本発明の１缶式複合熱源機は、単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第１と第２の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第１と第２の一対の熱交換器と、前記缶体内の第１と第２の両バーナと第１と第２の両熱交換器との間の空間を、第１バーナから第１熱交換器に至る第１燃焼室と第２バーナから第２熱交換器に至る第２燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する２枚の壁板を備えて構成されている。

そして、本発明の第１の態様は、前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に、前記仕切り壁の両壁板を貫通して前記第１燃焼室と前記第２燃焼室とを連通させる連通部を設け、該連通部に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする。

また、上記第１の態様において、前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板を切欠くことにより形成することができ、或いは、前記仕切り壁の両壁板に開設された孔により形成することができる。

また、本発明の第２の態様は、前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁の各壁板の上端縁から第１燃焼室側と第２燃焼室側とに張出して前後方向に延びる張出し片と、前後方向中央部よりも前側に位置する該張出し片の一部を切欠くことにより形成され、各壁板の上端縁を介して前記第１燃焼室と前記第２燃焼室とを連通させる連通部とを設け、該連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする。

第１熱交換器と第２熱交換器との何れか一方の熱交換器にフィン詰りが生したとき、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れ、当該一方の燃焼室側に位置する一方の壁板の温度が正常時より高温になる。このとき、前記温度センサを設けたことにより、温度センサの感温部が当該一方の壁板からの輻射熱を受け、一方の熱交換器のフィン詰りの発生を検出することができる。

ここで、本発明においては、前記連通部を、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に設けている。このため、一方の熱交換器のフィン詰りにより、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れるときに、燃焼ガスが連通部を通過し、フィン詰りのない他方の燃焼室内へ向かう燃焼ガスの流れが生じる。この燃焼ガスの流れにより、燃焼ガスの熱が前記連通部とその周囲に集中し、壁板の温度は、該連通部が形成されている仕切り壁における前側で最も上昇する。

このように、本発明によれば、前記仕切り壁における前側に前記連通部を設けることで、仕切り壁の最も温度が上昇する領域を仕切り壁における前側に形成することができる。これによれば、仕切り壁の前後方向中央部に温度センサの感温部を位置させる必要がなく、本発明の上記第１の態様では連通部に前記温度センサの感温部を配置し、上記第２の態様では連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置して、仕切り壁における前側位置で、フィン詰りの度合に応じて温度センサの検出温度を感度良く変化させることができる。

従って、温度センサを缶体の前面側（仕切り壁の前端側）から両壁板間に向かって挿入させれば、短尺に形成された安価な温度センサを用いて感温部を仕切り壁の最も上昇する位置に配置することができ、コストの増加を抑えることができる。

しかも、短尺の温度センサを用いることができるので、長尺の温度センサを用いた場合に比べ、感温部の位置のばらつきが少なく、温度センサの検出感度の低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態の熱源機の構成を示す模式的な切断正面図。 図１のII−II線で切断した切断側面図。 図１のIII−III線で切断した切断側面図。 第１実施形態における仕切り壁の要部を示す説明的斜視図。 フィン閉塞率と温度センサの検出温度との関係を示すグラフ。 第２実施形態における図３に相当する切断側面図。 第３実施形態における仕切り壁の要部を示す説明的斜視図。

図１は、単一の缶体１内に、第１バーナ２−１と第２バーナ２−２とを横方向に並べて設けると共に、缶体１の上部に、第１バーナ２−１で加熱される給湯用の第１熱交換器３−１と第２バーナ２−２で加熱される暖房用の第２熱交換器３−２とを横方向に並べて設けて成る第１実施形態の１缶式複合熱源機を示している。

缶体１の下部には、缶体１内の空間に対し分布板４で仕切られた給気室５が画成されている。分布板４には多数の分布孔４ａが形成されている。給気室５には、燃焼ファン６が接続されている。燃焼ファン６からの空気は、給気室５から分布板４の各分布孔４ａを介して缶体１内に燃焼用二次空気として供給されるようになっている。

各バーナ２−１，２−２は、夫々、缶体１の奥行方向である前後方向(図１の紙面直交方向)に長手の単位バーナ２ａを横方向に複数列設して構成されている。図２に示すように、各単位バーナ２ａの下部には、前方に延びる混合管部２ｂが連設されている。

分布板４の前部は上方にオフセットされ、給気室５の前部に立上り部５ａが形成されている。立上り部５ａには各単位バーナ２ａの混合管部２ｂの流入端が対向している。

給気室５の立上り部５ａの前面はガスマニホールド２ｃで閉塞されている。ガスマニホールド２ｃには、各単位バーナ２ａの混合管部２ｂに臨むガスノズル２ｄが設けられている。これにより、各ガスノズル２ｄから各単位バーナ２ａの混合管部２ｂに燃料ガスが供給され、且つ、立上り部５ａから混合管部２ｂに燃焼用一次空気が供給される。

なお、暖房よりも給湯の方が大きな加熱能力を要するため、各バーナ２−１，２−２を構成する単位バーナ２ａの個数は第１バーナ２−１の方が多くなっている。

各熱交換器３−１，３−２は、前後方向に隙間を存して多数積層した吸熱フィン３ａと、これら吸熱フィン３ａを貫通する蛇行形状の吸熱管３ｂとで構成されている。第１熱交換器３−１の吸熱管３ｂには、図示しないが、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続されており、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第１熱交換器３−１に通水したとき、第１バーナ２−１に点火されて、出湯栓から設定温度の湯が出湯される。第２熱交換器３−２の吸熱管３ｂは、図示しないが、往き管と戻り管とを介して床暖房等の暖房回路に接続されており、暖房回路に第２熱交換器３−２を介して湯水を循環させて、暖房を行う。

また、缶体１内には、仕切り壁８が設けられている。仕切り壁８は、第１と第２の両バーナ２−１，２−２と第１と第２の両熱交換器３−１，３−２との間で、缶体１の前後方向に沿って起立して設けられ、第１バーナ２−１から第１熱交換器３−１に至る第１燃焼室７−１と第２バーナ２−２から第２熱交換器３−２に至る第２燃焼室７−２とに区画する。これにより、第１バーナ２−１の燃焼ガスは第１燃焼室７―１を介して第１熱交換器３−１に導かれ、第２バーナ２−２の燃焼ガスは第２燃焼室７−２を介して第２熱交換器３−２に導かれる。第１と第２の各熱交換器７−１，７−２で熱交換した燃焼ガスは両熱交換器３−１，３−２の上方に設置した共通の排気フード９に流れ、排気フード９に形成した排気口９ａから外部に排出される。

仕切り壁８は、第１燃焼室７−１側と第２燃焼室７−２側の２枚の壁板８１，８１により構成され、両壁板８１，８１の間には空隙が形成されている。各壁板８１には、横方向外側に屈曲する、単位バーナ２ａの上端と同等高さの肩部８１ａと、肩部８１ａの外縁から分布板４に向けて下方にのびる垂下板部８１ｂとが形成されている。そして、両壁板８１，８１の垂下板部８１ｂ，８１ｂ間の横幅の広い空隙を、分布板４に形成した連通孔４ｂを介して給気室５に連通させている。また、図４に示すように、各壁板８１の肩部８１ａには、複数の空気吹出し孔８２が形成されている。

これによれば、給気室５から垂下板部８１ｂ，８１ｂ間の空隙に比較的多量の空気が供給され、この空気の一部が肩部８１ａより上方の壁板８１，８１間の空隙に流れて、仕切り壁８の内部に冷却空気流が生成される。更に、肩部８１ａの空気吹き出し口８２から吹出す空気により各壁板８１の外面に沿って上方に流れる冷却空気流が生成される。従って、仕切り壁８が内外から効率良く空冷され、仕切り壁８の耐熱性が確保される。

また、図１に示すように、第１と第２の両熱交換器３−１，３−２の境界部に面する各熱交換器３−１，３−２の側端部には、各熱交換器３−１，３−２の吸熱フィン３ａ間の隙間を封止する封止部３ｃが設けられている。そして、仕切り壁８を構成する２枚の壁板８１，８１を、両熱交換器３−１，３−２の境界部に挿入される両壁板８１，８１の上端部において、両熱交換器３−１，３−２の封止部３ｃ、３ｃに接触させている。これにより、封止部３ｃが両熱交換器３−１，３−２間の通気を遮断して、両壁板８１，８１間の空隙に流れた空気が両熱交換器３−１，３−２の境界部に流れるようにしている。

ところで、第１熱交換器３−１と第２熱交換器３−２との何れか一方の熱交換器にフィン詰り（吸熱フィン３ａ間の隙間の閉塞）が生じると、両熱交換器３−１，３−２の上方の共通の排気フード９に他方の熱交換器を通過して流れる排気流に引かれて、一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁８側に偏って流れる。なお、他方の熱交換器に対応するバーナを燃焼させなくても、給気室５から他方の熱交換器を介して排気フード９に流れる空気流に引かれて、一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁８側に偏って流れる。そして、そのまま長期間使用すると、上記空気による冷却では不十分になって、燃焼ガスの熱で仕切り壁８の損傷を生じてしまう。

そこで、図３に示すように、仕切り壁８における前後方向中央部よりも前側に、前記第１燃焼室７−１と前記第２燃焼室７−２とを連通させる連通部８３を形成し、更に、缶体１の前面側から仕切り壁８の前記連通部８３に挿入するようにして温度センサ１０が設けられている。連通部８３は、前記仕切り壁８の両壁板８１，８１を切欠くことにより形成されている。温度センサ１０は感温部１０ａを備え、基端側の固定部１０ｂが缶体１の前板１ａに固定される。なお、温度センサ１０は、先端に前記感温部１０ａを連設する棒状のセンサ本体１０ｃにより感温部１０ａを連通部８３に位置させている。感温部１０ａは、サーミスタや熱電対等の感温素子を内装して成るもので、感温素子に接続されるリード線１０ｄはセンサ本体１０ｃを介して缶体１の外部に延びている。温度センサ１０は感温部１０ａを連通部８３に位置させればよく、連通部８３は仕切り壁８における前後方向中央部よりも前側に形成されているので、温度センサ１０のセンサ本体１０ｃはさほど長くなくてよく、これにより比較的安価な温度センサ１０を採用することができる。

第１熱交換器３−１と第２熱交換器３−２との一方、例えば、第２熱交換器３−２にフィン詰りが生じると、仕切り壁８側に偏って流れた第２燃焼室７−２内の燃焼ガスが、連通部８３を通過して第１燃焼室７−１内へ向かう。このとき、連通部８３に位置する温度センサ１０の感温部１０ａが正常時より高温の熱を受けるので、温度センサ１０の検出温度が所定の詰り判定温度以上になり、フィン詰りの発生を容易に検出することができる。そして、フィン詰りを検出したときは、フィン詰りの発生を報知して修理を促すと共に、燃焼ファン６の回転数を増加補正する。これによれば、冷却空気量が多くなって、壁板８１の温度が下がり、寿命がのびる。また、その後、再度フィン詰りを検出したときは、エラー停止させる。

なお、例えば、感温部１０ａが仕切り壁８の両壁板８１，８１に接触している場合には、フィン詰りを生じた第２熱交換器３−２用の第２バーナ２−２のみを燃焼させる単独運転時に、第２燃焼室７−２側の壁板８１の温度が高温になっても、第１燃焼室７−１側の壁板８１への感温部１０ａを介しての熱引けで、温度センサ１０の検出温度は然程上昇せず、フィン詰りの発生を検出できなくなる。これに対し、本実施形態では、感温部１０ａが連通部８３に位置して両壁板８１，８１に非接触であるため、かかる不具合は生じない。

また、フィン詰りの検出精度を向上させるには、フィン詰り度合（フィン閉塞率）の変化による温度センサ１０の検出温度の変化率ができるだけ大きくなるようにすることが望まれる。そして、温度センサ１０の検出温度の大きな変化率を得るためには、フィン詰りの際に仕切り壁８が最も高温となる位置に温度センサ１０の感温部１０ａを配置することが必要となる。

従来のように仕切り壁８に前記連通部８３を設けない場合には、第１熱交換器３−１と第２熱交換器３−２との何れか一方の熱交換器にフィン詰りが生じたときに、仕切り壁８の前後方向の中央部分が最も高温となる。そして、温度センサ１０の感温部１０ａを仕切り壁８の前後方向の中央部分に位置させるためには、センサ本体１０ｃを極めて長くしなければならず、温度センサ１０が高価となる。

それに対して、本実施形態では、仕切り壁８の前側に前記連通部８３を設けたので、仕切り壁８の前後方向の中央部分よりも前側部分の前記連通部８３に熱を集中させることができ、缶体１の前面側から挿入する温度センサ１０のセンサ本体１０ｃは短いものでよいため安価となる。なお、上記の説明において、各バーナ２−１，２−２の混合管部２ｂが延びている側を前側としたが、その反対側が前側とされる１缶式複合熱源機の場合であっても、その１缶式複合熱源機の前側とされる側に連通部８３を設け、該連通部８３が設けられている側から温度センサ１０を挿入することで同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、フィン閉塞率の変化に伴う検出温度の変化は、感温部１０ａが仕切り壁８の前側の両壁板８１，８１間に位置していて連通部８３を設けていない場合、図５のａ線で示すようになり、本実施形態のように仕切り壁８の前側に連通部８３を形成して該連通部８３に感温部１０ａが位置している場合、図５のｂ線で示すようになる。これから明らかなように、前記連通部８３を設けて該連通部８３に感温部１０ａを位置させれば、フィン閉塞率の変化に伴う検出温度の変化率が大きくなる。即ち、フィン閉塞率の変化で検出温度が感度良く変化し、フィン詰りの検出精度が向上する。

ところで、第１実施形態においては、両壁板８１，８１を切欠くことにより連通部８３が形成されているが、図６に示す第２実施形態のように、仕切り壁８における前後方向中央部よりも前側で両壁板８１，８１を貫通する孔８４を開設し、この孔８４を連通部としてもよい。このとき、温度センサ１０は、その感温部１０ａが孔８４により露出するように設けられる。それ以外の構成は図１及び図２に示す第１実施形態と同様である。これによっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第３実施形態として、図７に示すように、仕切り壁８の両壁板８１，８１の上縁に両熱交換器３−１，３−２の下部に沿って夫々張出す張出し片８５，８５を設け、両張出し片８５，８５の夫々の前側に切欠き８６を形成することによってこの切欠き８６を連通部としてもよい。両張出し片８５，８５の切欠き８６により、両壁板８１，８１の上縁を介して第１燃焼室７−１と第２燃焼室７−２と（図１参照）が連通する。他の構成は図１及び図２に示す第１実施形態と同様である。

この場合には、切欠き８６の下方に位置する仕切り壁８の両壁板８１，８１の間に温度センサ１０の感温部１０ｃを配置する。第３実施形態においては、一方の熱交換器にフィン詰りが生じたとき、一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁８側に偏って流れると、この燃焼ガスは仕切り壁８に沿って上昇して一方の壁板８１の上縁の張出し片８５の切欠き８６から両熱交換器３−１，３−２（図１参照）の間や一方の燃焼室内へ流れる。このときの燃焼ガスの熱により、仕切り壁８の前側が高温となる。そして、張出し片８５の切欠き８６の下方の仕切り壁８の両壁板８１，８１の間には温度センサ１０の感温部１０ｃが配置されているので、温度センサ１０の検出温度が感度良く変化し、フィン詰りの発生を確実に検出することができる。

以上、給湯用の第１熱交換器３−１と暖房用の第２熱交換器３−２とを有する１缶式複合熱源機に本発明を適用した実施形態について説明したが、第２熱交換器３−２がその吸熱フィンに風呂の湯水を循環させる風呂吸熱管を貫通させた風呂追い焚き用の熱交換器である場合や、吸熱フィンに暖房吸熱管と風呂吸熱管とを貫通させた暖房兼風呂追い焚き用の熱交換器である場合にも、また、第１熱交換器３−１がその吸熱フィンに給湯吸熱管と風呂吸熱管とを貫通させた給湯兼風呂追焚き用の熱交換器である場合や、給湯用以外の熱交換器である場合にも同様に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、第１熱交換器３−１と第２熱交換器３−２が完全に分離しているが、第１と第２の両熱交換器３−１，３−２の吸熱フィン３ａ，３ａを連続した共通フィンで構成することも可能である。

１…缶体、２−１…第１バーナ、２−２…第２バーナ、３−１…第１熱交換器、３−２…第２熱交換器、７−１…第１燃焼室、７−２…第２燃焼室、８…仕切り壁、８１…壁板、１０…温度センサ、１０ａ…感温部、８３…連通部、８４…孔（連通部）、８５…張出し片、８６…切欠き（連通部）。

Claims (4)

1. 単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第１と第２の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第１と第２の一対の熱交換器と、前記缶体内の第１と第２の両バーナと第１と第２の両熱交換器との間の空間を、第１バーナから第１熱交換器に至る第１燃焼室と第２バーナから第２熱交換器に至る第２燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する２枚の壁板を備えて構成される１缶式複合熱源機において、
   前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、
   前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に、前記仕切り壁の両壁板を貫通して前記第１燃焼室と前記第２燃焼室とを連通させる連通部を設け、
   該連通部に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする１缶式複合熱源機。
2. 前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板を切欠くことにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の１缶式複合熱源機。
3. 前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板に開設された孔により形成されていることを特徴とする請求項１記載の１缶式複合熱源機。
4. 単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第１と第２の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第１と第２の一対の熱交換器と、前記缶体内の第１と第２の両バーナと第１と第２の両熱交換器との間の空間を、第１バーナから第１熱交換器に至る第１燃焼室と第２バーナから第２熱交換器に至る第２燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する２枚の壁板で構成される１缶式複合熱源機において、
   前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、
   前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁の各壁板の上端縁から第１燃焼室側と第２燃焼室側とに張出して前後方向に延びる張出し片と、前後方向中央部よりも前側に位置する該張出し片の一部を切欠くことにより形成され、各壁板の上端縁を介して前記第１燃焼室と前記第２燃焼室とを連通させる連通部とを設け、
   該連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする１缶式複合熱源機。

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