JP5921584B2

JP5921584B2 - ガス供給用マニホールド

Info

Publication number: JP5921584B2
Application number: JP2014017106A
Authority: JP
Inventors: 祥充梅津
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2015143588A

Description

本発明は、燃焼装置の複数のバーナーに燃料ガスを分配するガス供給用マニホールドに関する。

給湯器などの燃焼装置には複数のバーナーを搭載したものがあり、燃焼させるバーナーを切り換えることで生成熱量（給湯能力）などを変更することが可能である。こうした燃焼装置は、供給される燃料ガスを複数のバーナーに分配するガス供給用マニホールドを備えている。マニホールドとしては、バーナーに向けて燃料ガスを噴出する複数のノズルが突設された本体と、本体のノズルが突出する側とは反対側を覆う蓋板とを、間にシール部材を挟んで複数のビスで締結する構造が知られており、本体と蓋板との間にノズルへの燃料ガスの分配通路が形成されている。

このようなマニホールドでは、蓋板の剛性が低いと、ビスで締結する際に蓋板が容易に変形してガス漏れの原因となる。そこで、蓋板の外縁に曲げ加工を施すことで蓋板の剛性を上げる構造が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−６５５０７号公報

しかし、曲げ加工によって蓋板の剛性を上げていても、ビスとビスとの間の部分からガス漏れが生じることがあるという問題があった。また、こうしたガス漏れは蓋板の板厚を厚くすることで生じ難くなるものの、これでは、重量が増加したり、材料コストが高くなったりしてしまう。

この発明は従来の技術における上述した課題に対応してなされたものであり、蓋板の板厚を厚くすることなくガス漏れを防止することが可能なガス供給用マニホールドの提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のガス供給用マニホールドは次の構成を採用した。すなわち、
燃焼装置の複数のバーナーが接続される本体と、該本体の前記バーナーが接続される側とは反対側の面に取り付けられる蓋板と、該蓋板を前記本体に締結する複数の締結部材とを備え、前記本体と前記蓋板との間に形成される分配通路を用いて前記複数のバーナーに燃料ガスを分配するガス供給用マニホールドにおいて、
前記複数の締結部材の少なくとも一部は、前記蓋板の外縁部分を前記本体に締結しており、
前記蓋板は、前記本体に比べて剛性が低い部材で形成されると共に、前記外縁部分よりも外側の端部の少なくとも一部が前記本体側に折り曲げられることによって折曲部が形成されており、
前記蓋板の外縁部分を締結する前記締結部材と前記折曲部とが隣接する箇所には、該外縁部分および該折曲部の剛性を低下させる剛性低下部が設けられている
ことを特徴とする。

一般に、複数の締結部材を用いて蓋板を本体に締結する場合、蓋板の剛性が低いと、本体から受ける反力で、締結部材と締結部材との間で蓋板が撓んでしまい、十分なシール性能が得られなくなる。そこで、剛性の低い部材（例えば板金など）で蓋板を形成する場合には、板厚を厚くしたり、部材の端部を折り曲げたりすることによって、蓋板の剛性を上げる対策がとられてきた。そのような対策によってもシール性能が不足する場合には、対策が未だ不十分であるとして、更なる剛性のアップが行われてきた。しかし、本願の発明者は、蓋板の端部を折り曲げても未だシール性能が不足することがある原因は、蓋板の剛性のアップが不十分なためではなく、締結部材の近傍部分の剛性が上がりすぎて、締結部材による締結力が、締結部材と締結部材との間の部分に伝わり難くなるためであることを見出した。すなわち、蓋板の外縁部分は、少なくとも一部が締結部材によって本体に締結されており、また、蓋板の剛性を上げるために折り曲げる端部は、外縁部分よりも外側となる。このため、折り曲げられた端部（折曲部）の一部は、締結部材による締結位置の直ぐ外側に配置されることになる。そして、端部が折り曲げられることによって、締結位置の近傍部分の剛性が上がると、締結部材による締結力が伝わり易くなる結果、近傍部分では蓋板が締結部材によって本体に押し付けられる力が増加する。このこと自体は、近傍部分でのシール性能を向上させるものの、その一方で、蓋板が本体から受ける反力も増加する。そして、この反力は、締結部材の締結力の一部を打ち消す方向に作用する。このため、締結部材と締結部材との間の部分では、蓋板が締結部材によって本体に押し付けられる力が弱められてしまい、その結果として、この部分のシール性能が得られ難くなっていると考えられる。

本発明のガス供給用マニホールドは、このような知見に基づくものであり、締結部材と折曲部とが隣接する箇所に、蓋板の外縁部分および折曲部の剛性を低下させる剛性低下部が設けられている。このような構成によれば、締結部材による締結力が締結部材の近傍部分に過度に伝わることを抑制して、締結部材と締結部材との間の部分に締結力を分散させることができる。その結果、締結部材と締結部材との間の部分で、蓋板が締結部材によって本体に押し付けられる力が強まり、シール性能が確保されるので、ガス漏れを防止することが可能となる。

また、蓋板の板厚を厚くする必要がないことから、マニホールドの軽量化や材料コストの低減を図ることが可能となる。

上述した本発明のガス供給用マニホールドでは、剛性低下部として、蓋板を貫通する切欠孔を設けてもよい。

このようにすれば、切欠孔の周辺では剛性が低下するので、締結部材による締結力が締結部材の近傍部分に過度に伝わることを抑制して、締結部材と締結部材との間の部分で、蓋板が締結部材によって本体に押し付けられる力を強めることができる。

また、上述した本発明のガス供給用マニホールドでは、切欠孔を、本体と蓋板との間を目視可能な態様で折曲部に設けてもよい。

このようにすれば、切欠孔を、締結部材よる本体と蓋板との締結状況を目視で確認するための窓として使えるので、締結部材の浮き上がりなどのガス漏れの原因を発見したり検査したりすることが容易となる。

また、ガス供給用マニホールドの周囲に種火を近づけてガス漏れを検査する場合、微少なガス漏れは、漏れた燃料ガスが拡散してしまうことによって発見し難い。本体側に折り曲げた折曲部に切欠孔を設けた本発明のガス供給用マニホールドでは、漏れた燃料ガスが折曲部の内側を通って切欠孔から出てくるので、微少なガス漏れでも発見し易くなり、検査の精度を高めることができる。

給湯器１を例としての燃焼装置の構造を示す説明図である。マニホールド６を分解した状態を示した斜視図である。本体３０の上下一対のノズル３１を通ると共に蓋板４０に対して垂直な平面でマニホールド６を切断した断面図である。蓋板４０がシール部材５０を押圧する力の解析結果の例を視覚的に示した説明図である。蓋板４０に設けられた切欠孔４４を拡大して示した説明図である。折曲部４３のビス４２に隣接する部分を切り取って切欠部４５を設けた例を示した説明図である。

図１は、給湯器１を例としての燃焼装置の構造を示す説明図である。図示されるように給湯器１は、燃料ガスを燃焼させる複数のバーナー２０（図３参照）を内蔵した燃焼筐５や、燃焼筐５の上方で燃焼筐５からの高温の燃焼ガスとの熱交換によって湯を生成する熱交換器４や、複数のバーナー２０に燃料ガスを分配するマニホールド６や、燃焼筐５に下方から燃焼用空気を供給する燃焼ファン７などを備えている。これらは、直方体形状の外装ケース２の内部に収容されている。尚、本実施例のマニホールド６は、本発明の「ガス供給用マニホールド」に相当している。

外装ケース２の前面側の上部には、熱交換器４を通過した燃焼排気を排出する排気口３が設けられている。また、外装ケース２の底面には、熱交換器４に水を供給するための給水管１０や、熱交換器４で生成された湯をカラン（図示省略）などに供給するための給湯管１１や、燃料ガスを供給するガス供給管１２が接続されている。ガス供給管１２によって供給される燃料ガスは、開閉弁や比例弁を備えるバルブユニット９およびガス配管８を介してマニホールド６に供給される。尚、図１では、外装ケース２内の給水および給湯の配管についての図示を省略している。

図２は、マニホールド６を分解した状態を示した斜視図である。マニホールド６は、複数のバーナー２０が接続される本体３０と、本体３０のバーナー２０が接続される側とは反対側を覆う蓋板４０と、本体３０と蓋板４０との間に挟み込まれるシール部材５０とを備えている。本体３０は、アルミニウム合金などの金属材料を用いてダイカスト法で形成されており、バーナー２０に向けて燃料ガスを噴出するノズル３１（図３参照）が上下一対で複数組（図示した例では１９組）設けられている。本実施例のマニホールド６では、これら複数組のノズル３１が４つのグループに分けられている。このことと対応して、本体３０の蓋板４０側の面にはリブ３２によって区画された４つの凹部３３が設けられており、ノズル３１は凹部３３の底面に連通している。尚、例示した４つの凹部３３では、包含するノズル３１の数が互いに異なっている。また、４つの凹部３３の下方には、ガス配管８からの燃料ガスが流入するガス通路３４が形成されており、各凹部３３はガス流通孔３５を介してガス通路３４と連通している。

蓋板４０は、金属平板をプレス加工して形成されており、本体３０の４つの凹部３３およびガス通路３４と対向する部分には、本体３０とは反対側に向けて隆起した隆起部４１が形成されている。また、シール部材５０は、ゴムなどの弾性材料を用いてシート状に形成されており、本体３０の４つの凹部３３やガス通路３４と対向する部分が切り抜かれ、凹部３３やガス通路３４を囲う形状となっている。マニホールド６を組み立てる際には、蓋板４０でシール部材５０を本体３０に押し付けるように、複数のビス４２を用いて締結する。尚、本実施例のビス４２は、本発明の「締結部材」に相当している。

図３は、本体３０の上下一対のノズル３１を通ると共に蓋板４０に対して垂直な平面でマニホールド６を切断した断面図である。図示されるように本体３０の蓋板４０とは反対側の面には、バーナー２０に向けてノズル３１が突設されている。マニホールド６の内部には、本体３０の凹部３３と蓋板４０の隆起部４１とによって分配通路５５が形成されており、この分配通路５５を通って各ノズル３１に燃料ガスが供給される。ノズル３１から噴出する燃料ガスは、燃焼用空気を巻き込みながらバーナー２０の上下一対のガス流入口２１から流入し、バーナー２０の上端に開口する炎口２２で混合ガスの燃焼が行われる。尚、バーナー２０は、本体３０の上下一対のノズル３１毎に設けられている。

また、本体３０には、凹部３３とガス通路３４とを連通するガス流通孔３５を開閉する電磁弁３６が４つの凹部３３（分配通路５５）の各々に対応して設けられている。これら４つの電磁弁３６の開閉を制御して何れの分配通路５５に燃料ガスを供給するかによって給湯能力などを変更することが可能となっている。

以上のように本体３０と蓋板４０とを合わせて内部に燃料ガスの分配通路５５を形成するマニホールド６では、ダイカスト成形された本体３０に比べて板金の蓋板４０の剛性が低く、ビス４２で締結する際に蓋板４０に撓みなどの変形が生じてしまうと、ガス漏れの原因となる。そこで、図３に示されるように蓋板４０の上縁および下縁に曲げ加工を施し、本体３０側に折り曲げた折曲部４３を設けることにより、蓋板４０の剛性を上げている。

ただし、蓋板４０に折曲部４３を設けていても、ビス４２とビス４２との間の部分からガス漏れが生じることがある。これは次のような理由によるものと考えられる。まず、本体３０と蓋板４０との間にシール部材５０を挟んでビス４２で締結すると、ビス４２による締結力が蓋板４０にかかり、蓋板４０がシール部材５０を本体３０に向けて押圧する。この押圧力によってシール性能が発揮されることから、押圧力が弱い部分があるとガス漏れが生じる。

図４は、蓋板４０がシール部材５０を押圧する力の解析結果の例を視覚的に示した説明図である。図では、折曲部４３が設けられた蓋板４０の上縁側を拡大して示している。図中で細かいハッチングが付されている部分は蓋板４０がシール部材５０を押圧する力（押圧力）が強いことを表しており、ハッチングが粗くなるほど押圧力が弱まり、ハッチングが付されていない部分は押圧力が弱いことを表している。

図示した例では、ビス４２の近傍部分では押圧力が強いのに対して、ビス４２とビス４２との間の部分では押圧力が弱くなっている。この理由は次のように考えられる。まず、蓋板４０の上縁側では、折曲部４３が設けられることによって、ビス４２の近傍部分の剛性が上がり、ビス４２による締結力が伝わり易くなる結果、ビス４２の近傍部分では押圧力が増加する。このこと自体は、ビス４２の近傍部分でのシール性能を向上させるものの、その一方で、蓋板４０がシール部材５０から受ける反力も増加し、この反力は、ビス４２の締結力の一部を打ち消す方向に作用する。このため、ビス４２とビス４２との間の部分では、押圧力が弱められてしまい、シール性能が不足してガス漏れが生じる。また、こうした押圧力の不均一は蓋板４０の板厚を厚くすることで緩和されるものの、それでは、板金で蓋板４０を形成することによる軽量化や材料コストの低減といった利点を得にくくなってしまう。そこで、本実施例のマニホールド６では、蓋板４０の板厚を厚くする代わりに、蓋板４０を貫通する切欠孔４４を設けている。

図５は、蓋板４０に設けられた切欠孔４４を拡大して示した説明図である。図５（ａ）に斜視図で示したように切欠孔４４は、ビス４２の締結位置の折曲部４３側にあり、本実施例では、ちょうど折曲部４３を折り曲げた角の部分に切欠孔４４が貫通している。このような切欠孔４４を設けておけば、切欠孔４４を設けていない場合に比べて、蓋板４０のビス４２の近傍部分の剛性が低下するので、ビス４２による締結力がビス４２の近傍部分に過度に伝わることを抑制して、ビス４２とビス４２との間の部分に締結力を分散させることができる。その結果、ビス４２とビス４２との間の部分で、押圧力が強まり、シール性能が確保されるので、ガス漏れを防止することが可能となる。

また、蓋板４０に切欠孔４４を設けるだけでよく、蓋板４０の板厚を厚くする場合に比べて、マニホールド６の軽量化や材料コストの低減を図ることが可能となる。

また、図５（ｂ）に示すようにマニホールド６を折曲部４３側から見ると、本実施例の切欠孔４４は、本体３０と蓋板４０との間を目視可能に折曲部４３に設けられている。こうすることにより、切欠孔４４を、ビス４２による本体３０と蓋板４０との締結状況を目視で確認するための窓として使えるので、ビス４２の浮き上がりなどのガス漏れの原因を発見したり検査したりすることが容易となる。

また、ガス漏れの検査として、マニホールド６の周囲に種火を近づけて行う方法があるものの、微少なガス漏れの場合は、漏れた燃料ガスが拡散してしまうことによって引火に至らず発見し難い。本実施例のマニホールド６では、漏れた燃料ガスが折曲部４３の内側を通って切欠孔４４から出てくるので、微少なガス漏れでも発見し易くなり、検査の精度を高めることができる。

以上、本実施例のマニホールド６について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

例えば、前述した実施例のマニホールド６では、蓋板４０を貫通する切欠孔４４を折曲部４３に設けていたが、折曲部４３とビス４２との間の平面部分に設けてもよい。また、切欠孔４４の代わりに、図６に示したように、折曲部４３のビス４２に隣接する部分を切り取って切欠部４５を設けてもよい。さらには、切欠きではなく、ビス４２と折曲部４３とが隣接する箇所に蓋板４０の板厚を薄くした部分を設けることで剛性を低下させてもよい。これらの場合でも、ビス４２による締結力がビス４２の近傍部分に過度に伝わることを抑制して、ビス４２とビス４２との間の部分で押圧力を強めることができる。尚、切欠孔４４や、切欠部４５や、上記の蓋板４０の板厚を薄くした部分は、本発明の「剛性低下部」に相当する。

また、折曲部４３を設ける位置は、蓋板４０の上縁および下縁に限られず、左右の側縁に折曲部４３を設けてもよい。

１…給湯器、２…外装ケース、３…排気口、
４…熱交換器、５…燃焼筐、６…マニホールド、
７…燃焼ファン、８…ガス配管、９…バルブユニット、
１０…給水管、１１…給湯管、１２…ガス供給管、
２０…バーナー、２１…ガス流入口、２２…炎口、
３０…本体、３１…ノズル、３２…リブ、
３３…凹部、３４…ガス通路、３５…ガス流通孔、
３６…電磁弁、４０…蓋板、４１…隆起部、
４２…ビス、４３…折曲部、４４…切欠孔、
４５…切欠部、５０…シール部材、５５…分配通路。

Claims

燃焼装置の複数のバーナーが接続される本体と、該本体の前記バーナーが接続される側とは反対側の面に取り付けられる蓋板と、該蓋板を前記本体に締結する複数の締結部材とを備え、前記本体と前記蓋板との間に形成される分配通路を用いて前記複数のバーナーに燃料ガスを分配するガス供給用マニホールドにおいて、
前記複数の締結部材の少なくとも一部は、前記蓋板の外縁部分を前記本体に締結しており、
前記蓋板は、前記本体に比べて剛性が低い部材で形成されると共に、前記外縁部分よりも外側の端部の少なくとも一部が前記本体側に折り曲げられることによって折曲部が形成されており、
前記蓋板の外縁部分を締結する前記締結部材と前記折曲部とが隣接する箇所には、該外縁部分および該折曲部の剛性を低下させる剛性低下部が設けられている
ことを特徴とするガス供給用マニホールド。
請求項１に記載のガス供給用マニホールドにおいて、
前記剛性低下部として、前記蓋板を貫通する切欠孔が設けられている
ことを特徴とするガス供給用マニホールド。
請求項２に記載のガス供給用マニホールドにおいて、
前記切欠孔は、前記本体と前記蓋板との間を目視可能な態様で前記折曲部に設けられている
ことを特徴とするガス供給用マニホールド。