JP6168605B2

JP6168605B2 - １缶式複合熱源機

Info

Publication number: JP6168605B2
Application number: JP2014018784A
Authority: JP
Inventors: 佑介浅井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: JP2015145761A

Description

本発明は、単一の缶体と、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、両熱交換器を加熱する缶体内に設けた第１と第２の一対のバーナとを備える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、缶体の下部に缶体内の空間に対し分布板で仕切った状態で画成される給気室と、缶体内の第１と第２の両熱交換器と分布板との間の空間を、第１熱交換器の下方に位置する第１燃焼室と第２熱交換器の下方に位置する第２燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、第１と第２の各燃焼室に第１と第２の各バーナを配置し、単一の燃焼ファンからの燃焼用空気を給気室から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。

また、従来、仕切り壁を第１燃焼室側と第２燃焼室側の２枚の壁板で構成し、両壁板間に確保される仕切り壁の内部空隙に、この内部空隙に臨む分布板の部分に形成した連通孔を介して給気室からの空気を供給して、仕切り壁を冷却すると共に、第１と第２の各燃焼室の第１と第２の各バーナよりも上方の部分に面する仕切り壁の部分の内部に、先端に感温部を有する棒状の温度センサを挿入した１缶式複合熱源機も知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、第１熱交換器と第２熱交換器との一方の熱交換器のフィン詰りを生じると、他方の熱交換器を通過して流れる空気流や排気流に引かれて、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、仕切り壁が加熱される。そして、上記従来例の如く仕切り壁の内部に温度センサを挿入しておけば、一方の熱交換器のフィン詰りを生じたときに、温度センサの検出温度が上昇して、フィン詰りの発生を検知できる。

また、上記従来例のものでは、仕切り壁の外側面に、感温部の近傍領域に燃焼ガスを導く案内板を設けている。これにより、仕切り壁の感温部近傍領域が最も高温になり、フィン詰り発生時の温度センサの検出温度の変化率も大きくなって、フィン詰りの検出精度が向上するとしている。

然し、上記従来例の如く案内板を設けると、部品点数が増加してコストアップを招く不具合がある。

特開２０１１−２７３５０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、低コストで且つフィン詰りの検出精度の高い１缶式複合熱源機を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、単一の缶体と、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、缶体の下部に缶体内の空間に対し分布板で仕切った状態で画成される給気室と、缶体内の第１と第２の両熱交換器と分布板との間の空間を、第１熱交換器の下方に位置する第１燃焼室と第２熱交換器の下方に位置する第２燃焼室とに区画する仕切り壁と、第１燃焼室に配置した第１バーナと、第２燃焼室に配置した第２バーナとを備え、単一の燃焼ファンからの燃焼用空気を給気室から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た１缶式複合熱源機であって、仕切り壁は、第１燃焼室側と第２燃焼室側の２枚の壁板で構成され、両壁板間に確保される仕切り壁の内部空隙に、この内部空隙に臨む分布板の部分に形成した連通孔を介して給気室から空気が供給されるようにすると共に、第１と第２の各燃焼室の第１と第２の各バーナよりも上方の部分に面する仕切り壁の部分の内部に、先端に感温部を有する棒状の温度センサが挿入されるものにおいて、分布板の単位面積当たりの連通孔の開口面積を、感温部が位置する部分を含む所定の前後方向範囲の分布板の部分では他の部分よりも小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り壁の内部空隙に給気室から供給される空気量が感温部が位置する部分を含む所定の前後方向範囲では少なくなる。そのため、仕切り壁の感温部近傍領域は冷却されにくくなり、フィン詰りの発生で燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れたときに、感温部近傍領域の温度が上昇しやすくなる。その結果、フィン詰り発生時の温度センサの検出温度の変化率が大きくなり、フィン詰りの検出精度が向上する。そして、本発明によれば、従来例の如き案内板を設けずに済むため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態の１缶式複合熱源機を示す切断正面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した切断側面図。実施形態の１缶式複合熱源機に設けられる仕切り壁の斜視図。実施形態の１缶式複合熱源機に設けられる分布板の要部の平面図。

図１は、給湯機能と風呂追い焚き機能とを有する１缶式複合熱源機を示している。この複合熱源機は、単一の缶体１の上部に横方向に並べて設けた給湯用の第１熱交換器３_１と風呂用の第２熱交換器３_２とを備えると共に、第１と第２の各熱交換器３_１，３_２を加熱する缶体１内に設けた給湯用の第１バーナ２_１と風呂用の第２バーナ２_２とを備えている。

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。給気室５には、ファンモータ６ａで駆動される単一の燃焼ファン６が接続されている。また、缶体１内の第１と第２の両熱交換器３_１，３_２と分布板４との間の空間を、第１熱交換器３_１の下方に位置する第１燃焼室７_１と第２熱交換器３_２の下方に位置する第２燃焼室７_２とに区画する仕切り壁８を設けて、第１燃焼室７_１に第１バーナ２_１を配置すると共に、第２燃焼室７_２に第２バーナ２_２を配置している。そして、燃焼ファン６からの空気が給気室５から分布板４に形成した多数の分布孔４ａを介して缶体１内の第１と第２の両燃焼室７_１，７_２に燃焼用二次空気として供給されるようにしている。

また、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３_１，３_２で熱交換した燃焼ガスは、両熱交換器３_１，３_２の上方に配置した排気通路を構成する共通の排気フード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。

第１と第２の各バーナ２_１，２_２は、夫々、缶体１の奥行方向たる前後方向（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。各単位バーナ２ａは、図２に示す如く、前後方向にのびる下部の混合管部２ｂを備えている。そして、分布板４の前部を上方に屈曲させて、給気室５の前部に立上り部５ａを形成し、この立上り部５ａに各混合管部２ｂの流入端を臨ませている。給気室５の立上り部５ａの前面はガスマニホールド２ｃで閉塞されており、このガスマニホールド２ｃに、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。そして、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、混合管部２ｂに立上り部５ａから燃焼用一次空気が供給されるようにしている。

第１と第２の各熱交換器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。また、第２熱交換器３_２の吸熱管３ｂには、図示しないが、往き管と戻り管とを介して浴槽が接続されており、浴槽内の水を第２熱交換器３_２を介して循環させるとき、第２バーナ２_２に点火されて、風呂の追い焚きが行われる。尚、風呂追い焚きよりも給湯の方が要求加熱能力が大きいため、第１熱交換器３_１の方が第２熱交換器３_２よりも大型で、第１バーナ２_１の定格燃焼量（最大燃焼量）の方が第２バーナ２_２の定格燃焼量よりも大きい。

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８ａ，８ａで構成されている。そして、両壁板８ａ，８ａ間に確保される仕切り壁８の内部空隙８ｂに、分布板４の内部空隙８ｂに臨む部分に形成した連通孔４ｂを介して給気室５からの空気が供給されるようにしている。また、第１と第２の両バーナ２_１，２_２の上端と同等高さの両壁板８ａ，８ａの部分に、横方向内方に屈曲する肩部８ｃを形成している。肩部８ｃには、図３に明示する如く、仕切り壁８の内部空隙８ｂ内の空気が抜け出る通気孔８ｄが形成されている。更に、仕切り壁８には、肩部８ｃの上方で両壁板８ａ，８ａを密着させた密着部８ｅが設けられている。そして、肩部８ｃより上方の仕切り壁８の部分の外側面に沿って通気孔８ｄから噴出する空気が流れるようにしている。これにより、仕切り壁８が給気室５からの空気により空冷されて、仕切り壁８の耐熱性が確保される。

ところで、第１熱交換器３_１と第２熱交換器３_２との一方の熱交換器のフィン詰り（吸熱フィン３ａ間の隙間の閉塞）を生ずると、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。尚、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、こ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、燃焼ガスの熱により仕切り壁８の損傷を生じてしまう。また、一方の熱交換器のフィン詰りを生じたまま対応するバーナの燃焼を行うと、燃焼不良を生ずる。

そこで、本実施形態では、第１と第２の各燃焼室７_１，７_２の第１と第２の各バーナ２_１，２_２よりも上方の部分に面する仕切り壁８の部分の内部に、温度センサ１０を挿入している。即ち、仕切り壁８の上記部分に、両壁板８ａ，８ａを離隔させたセンサ挿入空隙８ｆを設け、センサ挿入空隙８ｆに温度センサ１０を挿入している。そして、温度センサ１０の信号をコントローラ１１に入力し、第１と第２の両バーナ２_１，２_２のうちの一方のバーナのみの単独燃焼時に、温度センサ１０の検出温度が所定の閾値以上になったとき、燃焼中の一方のバーナに対応する一方の熱交換器のフィン詰りが発生したと判断して、一方のバーナの燃焼を禁止するようにしている。

センサ挿入空隙８ｆは、断面円形で、仕切り壁８の前端からその前後方向中央部に達するように設けられている。また、温度センサ１０は、中空の棒状のセンサ本体の先端にサーミスタ等の感温素子１０ａ´を内蔵する感温部１０ａを有するものである。そして、図１に示す如く、缶体１の前方から温度センサ１０をセンサ挿入空隙８ｆに挿入し、温度センサ１０の尾端側の固定部１０ｂを缶体１の前面に固定している。

また、本実施形態においては、図４に示す如く、分布板４の単位面積当たりの連通孔４ｂの開口面積を、感温部１０ａが位置する部分を含む所定の前後方向範囲Ａの分布板４の部分では他の部分よりも小さくしている。具体的には、分布板４の上記範囲Ａには連通孔４ｂを形成していない。尚、分布板４の上記範囲Ａに連通孔４ｂを形成してもよいが、この場合は、単位面積当たりの連通孔４ｂの数を少なくすることと、連通孔４ｂを小さくすることとの少なくとも一方の手法で、上記範囲Ａでの単位面積当たりの連通孔４ｂの開口面積を小さくする。

本実施形態によれば、内部空隙８ｂの上記所定の前後方向範囲Ａの部分に供給される空気量が少なくなる。従って、通気孔８ｄを介して感温部１０ａ近傍の仕切り壁８の部分の外側面に流れる空気量も少なくなり、仕切り壁８の感温部１０ａ近傍領域が冷却されにくくなって、フィン詰りの発生で燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁８側に偏って流れたときに、感温部１０ａ近傍領域の温度が上昇しやすくなる。その結果、フィン詰り発生時の温度センサ１０の検出温度の変化率が大きくなり、フィン詰りの検出精度が向上する。そして、本実施形態によれば、仕切り壁８の外側面に従来例の如き案内板を設けずに済むため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、仕切り壁８にその下部の内部空隙８ｂに対しセンサ挿入空隙８ｆを区画する密着部８ｅを設けているが、密着部８ｅを省略して、内部空隙８ｂを仕切り壁８の上端に亘って設けることも可能である。この場合は、通気孔８ｄを形成した段部８ｃも省略できる。但し、温度センサ１０の挿入部分に内部空隙８ｂからの空気が流れると、温度センサ１０の感温部１０ａに空気が当たって、温度センサ１０の検出出力が不安定になる。そのため、上記実施形態の如く、センサ挿入空隙８ｆを内部空隙８ｂに対し密着部８ｅで区画し、感温部１０ａに空気が当たることを防止できるようにした方が好ましい。

また、上記実施形態は、第１バーナ２_１及び第１熱交換器３_１を給湯用、第２バーナ２_２及び第２熱交換器３_２を風呂用とした１缶式複合熱源機に本発明を適用したものであるが、第２バーナ２_２及び第２熱交換器３_２を風呂以外の用途、例えば、暖房用とし、更には、第１バーナ２_１及び第１熱交換器３_１を給湯以外の用途のものとする１缶式複合熱源機にも同様に本発明を適用できる。

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、４…分布板、４ａ…分布孔、４ｂ…連通孔、５…給気室、６…燃焼ファン、７_１…第１燃焼室、７_２…第２燃焼室、８…仕切り壁、８ａ…壁板、８ｂ…内部空隙、１０…温度センサ、１０ａ…感温部。

Claims

単一の缶体と、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、缶体の下部に缶体内の空間に対し分布板で仕切った状態で画成される給気室と、缶体内の第１と第２の両熱交換器と分布板との間の空間を、第１熱交換器の下方に位置する第１燃焼室と第２熱交換器の下方に位置する第２燃焼室とに区画する仕切り壁と、第１燃焼室に配置した第１バーナと、第２燃焼室に配置した第２バーナとを備え、単一の燃焼ファンからの燃焼用空気を給気室から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た１缶式複合熱源機であって、
仕切り壁は、第１燃焼室側と第２燃焼室側の２枚の壁板で構成され、両壁板間に確保される仕切り壁の内部空隙に、この内部空隙に臨む分布板の部分に形成した連通孔を介して給気室から空気が供給されるようにすると共に、
第１と第２の各燃焼室の第１と第２の各バーナよりも上方の部分に面する仕切り壁の部分の内部に、先端に感温部を有する棒状の温度センサが挿入されるものにおいて、
分布板の単位面積当たりの連通孔の開口面積を、感温部が位置する部分を含む所定の前後方向範囲の分布板の部分では他の部分よりも小さくすることを特徴とする１缶式複合熱源機。