JP6327839B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、単一の缶体内に、仕切部材を挟んで２つの燃焼室を形成し、各燃焼室の下部にバーナを、上部に熱交換器をそれぞれ配設して、各バーナの燃焼ガスによって各熱交換器を通過する流体をそれぞれ個別に加熱可能とした燃焼装置に関する。

特許文献１に開示されるように、単一の缶体内に、一対のバーナと一対の熱交換器とを横方向に並べて設けると共に、左右のバーナ及び熱交換器との間を仕切り壁等の仕切部材で区画し、缶体の下部に分布板で仕切られた給気室から燃焼ファンによる燃焼用空気を供給するようにして、各バーナの燃焼ガスによって各熱交換器を通過する流体をそれぞれ個別に加熱可能とした複合熱源機が知られている。特にここでは、熱源機を大型化することなく仕切部材の耐熱性を確保するために、分布板上に、仕切部材より幅広で中空の空気案内部材を配置してその内部空隙を給気室に連通させて、空気案内部材の上端から吹き出す空気によって仕切部材を冷却するようにしている。

特許第４７１８５９３号公報 特開２０１２−７８０３５号公報

しかし、特許文献１の発明では、空気案内部材の内部に流れる空気とバーナ側を流れる空気とが独立しているため、圧力差が生じやすく、仕切部材とバーナとの間で流れが乱れてバーナの火炎が仕切部材側へ寄ってしまうことがある。仕切部材には、特許文献２に開示のように熱交換器のフィンの目詰まりを検出するために温度センサが配置される場合があるが、このように仕切部材近傍でのバーナの燃焼が悪くなると、温度センサの検出温度が安定せず、フィン閉塞の検出精度が低下することになる。
また、空気案内部材の上面に形成した空気吹き出し孔が熱交換器から発生したドレンによって塞がれるおそれがあり、空気吹き出し孔が閉塞されると空気案内部材内に空気が流れなくなり、仕切部材の冷却効果が失われる上、隣接するバーナの燃焼用空気が不足して燃焼が悪くなってしまう。

そこで、本発明は、空気案内部材を設けてもバーナの燃焼を悪化させることがなく、フィン閉塞の検出精度や仕切部材の冷却効果を維持できる燃焼装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、単一の缶体内に、仕切部材を挟んで２つの燃焼室を形成し、各燃焼室の下部に、下部に混合管を備えたバーナを、上部に熱交換器をそれぞれ配設すると共に、２つの燃焼室の下方に、複数の透孔を形成した分布板で仕切られる給気室を形成し、給気室に接続された給気ファンによって燃焼用空気を給気室から分布板を介して燃焼室に供給可能として、各バーナの燃焼ガスによって各熱交換器を通過する流体をそれぞれ個別に加熱可能とした燃焼装置であって、仕切部材の両側に、仕切部材から離れる方向へ形成される横板部と、横板部から下向きに形成される縦板部とを備え、分布板から供給される燃焼用空気を仕切部材に沿った上向き方向に案内する空気案内部材が、横板部がバーナの燃焼面以下となる高さでそれぞれ設けられていると共に、各空気案内部材の縦板部は、下端がバーナの混合管の上端よりも下方で分布板と非接触となる長さでそれぞれ形成されて、各縦板部の下端と分布板との間に、各空気案内部材の内側空間を隣接する燃焼室と連通させる隙間が形成されていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、空気案内部材の少なくとも下端を、隣接する燃焼室側へ傾斜する傾斜部としたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、空気案内部材の縦板部の下端と分布板との間に、空気案内部材の内側空間を隣接する燃焼室と連通させる隙間を設けたことで、空気案内部材を設けてもバーナの燃焼を悪化させることがなく、フィン閉塞の検出精度や仕切部材の冷却効果を維持できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、分布板から吹き出される空気を傾斜部によって空気案内部材内へスムーズに導くことができ、空気の流れが安定する。

燃焼装置の分解斜視図である。 燃焼装置の断面図である。 下仕切部材部分の拡大断面図である。 変更例の下仕切部材部分の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯器に組み込まれる燃焼装置の一例を示す分解斜視図、図２は燃焼装置の断面図で、燃焼装置１は、下方から、バーナユニット２、一次熱交換器３、二次熱交換器４の順に設けられており、バーナユニット２の下ケーシング５の上部に、一次熱交換器３の中ケーシング６を組み付け、中ケーシング６の上部に、二次熱交換器４の上ケーシング７を組み付けることで、内部が連通する単一の缶体８を形成している。
まず、バーナユニット２では、第１バーナ群９と第２バーナ群１０とが左右方向に並設される。各バーナ群９，１０は、上端面に炎孔を形成した扁平なバーナ１１，１１・・を複数左右方向に並べてなり、各バーナ１１の下部に設けた混合管１２の後端に、ガス供給管に接続される図示しないノズルを臨ませて、ガスと共に燃焼用一次空気が供給されるようになっている。ここでは第１バーナ群９が給湯用、第２バーナ群１０が風呂の追い焚き用となっており、能力の大きい第１バーナ群９のバーナ１１の数を第２バーナ群１０よりも多くしている。

次に、一次熱交換器３では、第１バーナ群９の上方に位置する給湯側一次熱交換器１３と、第２バーナ群１０の上方に位置する風呂側一次熱交換器１４とが左右方向に並設される。各熱交換器１３，１４は、前後方向に所定間隔をおいて複数枚積層したフィン１５，１５・・と、各フィン１５を蛇行状に貫通する伝熱管１６とからなる。
そして、二次熱交換器４においても、給湯側一次熱交換器１３の上方に位置する給湯側二次熱交換器１７と、風呂側一次熱交換器１４の上方に位置する風呂側二次熱交換器１８とが左右方向に並設される。各熱交換器１７，１８は、螺旋状に巻回される複数の伝熱管１９，１９・・からなる。上ケーシング７には、一次熱交換器３を通過した燃焼ガスを下部から後部に案内して上ケーシング７の後面から流出させる排気案内路２０が形成されて、上ケーシング７の正面には、排気口２１が形成されている。

ここでは給湯側二次熱交換器１７の伝熱管１９の流入口２２に、図示しない給水管が接続され、伝熱管１９の流出口は、図示しない配管によって給湯側一次熱交換器１３の流入口２３に接続されて、給湯側一次熱交換器１３の伝熱管１６の流出口２４は、図示しない出湯管に接続されている。
一方、風呂側二次熱交換器１８の伝熱管１９の流入口２５に、浴槽からの図示しない配管が接続され、伝熱管１９の流出口２６は、図示しない配管によって風呂側一次熱交換器１４の伝熱管１６の流入口２７に接続されて、風呂側一次熱交換器１４の伝熱管１６の流出口２８は、図示しない配管によって浴槽に接続されている。

そして、缶体８内は、下ケーシング５内において第１バーナ群９と第２バーナ群１０との間に位置する下仕切部材３１と、中ケーシング６内において給湯側一次熱交換器１３と風呂側一次熱交換器１４との間に位置する中仕切部材３２と、上ケーシング７内において排気案内路２０から給湯側二次熱交換器１７と風呂側二次熱交換器１８との間に位置する上仕切部材３３とからなる仕切部材３０によって、第１バーナ群９と給湯側一次熱交換器１３と給湯側二次熱交換器１７とが配置される第１燃焼室３４と、第２バーナ群１０と風呂側一次熱交換器１４と風呂側二次熱交換器１８とが配置される第２燃焼室３５とに仕切られている。

また、下ケーシング５の下部には、給気室３６が形成されて、その下端に図示しない給気ファンが接続されている。第１バーナ群９及び第２バーナ群１０と給気室３６との間を仕切る区画板３７には、複数の透孔３９，３９・・を穿設した分布板３８が取り付けられて、給気ファンから送られる空気を、透孔３９を介して第１、第２燃焼室３４，３５に供給可能としている。

ここで、下仕切部材３１の上端には、断面Ｕ字状の受け部４０が形成され、金属板を折り返して形成した中仕切部材３２の下端には、Ｖ字状の差込部４１が形成されて、バーナユニット２と一次熱交換器３との組み付け状態で、下仕切部材３１の受け部４０に中仕切部材３２の差込部４１が挿入されて、両仕切部材３１，３２が連結されるようになっている。また、上仕切部材３３は、板状体で、一次熱交換器３と二次熱交換器４との組み付け状態で、中仕切部材３２の上端に上仕切部材３３の下端が当接可能となっている。

そして、下仕切部材３１は、図３にも示すように、左右方向の中央に位置する中板４２と、中板４２の左側に位置する左側板４３と、中板４２の右側に位置する右側板４４とで形成される。まず中板４２は、中仕切部材３２の差込部４１よりも下方に上端を有し、下端が分布板３８上に固定される平面板である。左側板４３及び右側板４４は、それぞれ中板４２との間に所定の隙間をおいて平行に配置され、上端は、それぞれ受け部４０の片側部分を形成しており、中板４２の上端近傍で感熱棒４５を保持している。この感熱棒４５には、下ケーシング５の正面に取り付けられた温度センサ（例えばサーミスタ）４６が挿入されている。この温度センサ４６は、両バーナ群９，１０の燃焼制御を行う図示しないコントローラに接続される。

また、左側板４３及び右側板４４の下部は、隣接するバーナ１１の上端面（燃焼面）と同じ高さでそれぞれ中板４２から離れる方向へ折曲されて横板部４７を形成した後、バーナ１１の側面と平行となるように下向きに折曲されて縦板部４８を形成することで、上部よりも中板４２との間隔が広い空気案内部材４９を一体に形成している。縦板部４８の下端は、分布板３８より上方位置にとどまって、分布板３８との間に連通部としての隙間５０を形成している。空気案内部材４９の横板部４８には、複数の通気口５１，５１・・が形成されて、分布板３８から空気案内部材４９に供給された燃焼用空気を通気口５１から上向きに排出可能としている。一方、空気案内部材４９の縦板部４８には、隣接するバーナ１１と当接する凸部５２が形成されて、当該バーナ１１と各縦板部４８との間に、分布板３８から供給される燃焼用空気が通過可能な隙間を形成している。

以上の如く構成された燃焼装置１においては、出湯管に設けられた給湯栓を開栓して装置内に通水させると、給水管からの水が、給湯側二次熱交換器１７の伝熱管１９を通過した後、給湯側一次熱交換器１３の伝熱管１６を通過する。一方、コントローラが第１バーナ群９に点火すると共に、給気ファンを回転させて給気室３６から分布板３８を介して第１バーナ群９に燃焼用空気を供給する。第１バーナ群９の燃焼ガスは、第１燃焼室３４内で給湯側一次熱交換器１３、給湯側二次熱交換器１７の順に通過することで、給湯側一次熱交換器１３では主に顕熱が回収され、給湯側二次熱交換器１７では主に潜熱が回収されて、出湯管から所定温度の湯が出湯される。

一方、コントローラに設けられた追い炊きスイッチをＯＮ操作すると、コントローラが浴槽との間の循環路に設けられたポンプを駆動させて第２バーナ群１０に点火すると共に、給気ファンを回転させて給気室３６から分布板３８を介して第２バーナ群１０に燃焼用空気を供給する。浴槽からの湯は、風呂側二次熱交換器１８の伝熱管１９を通過した後、風呂側一次熱交換器１４の伝熱管１６を通過し、第２バーナ群１０の燃焼ガスは、第２燃焼室３５内で風呂側一次熱交換器１４、風呂側二次熱交換器１８の順に通過する。よって、風呂側一次熱交換器１４では主に顕熱が回収され、風呂側二次熱交換器１８では主に潜熱が回収されて、浴槽内の湯が循環しながら追い焚きされる。

この燃焼用空気は、下仕切部材３１側において、分布板３８を介して空気案内部材４９内に入り、空気案内部材４９内を通過して通気口５１から排出される。これにより、左右側板４３，４４が冷却されるため、感熱棒４５及び温度センサ４６が過熱することがない。特にここでは、空気案内部材４９が隙間５０を介して燃焼室３４，３５と連通しているので、バーナ群９，１０を通る空気と空気案内部材４９内の空気との圧力が同じになり、空気の流れが安定してバーナ１１の良好な燃焼が維持される。また、二次熱交換器４で発生したドレンが落下して通気口５１を塞ぐことがあっても、空気案内部材４９内の空気は隙間５０を介して燃焼室３４，３５側へ流れることができる。よってバーナ１１の燃焼用空気が確保されて良好な燃焼が維持される。

そして、燃焼生成物が一次熱交換器１３，１４のフィン１５間に付着してフィン１５に目詰まりが生じると、空気案内部材４９からの空気がフィン１５間を通過することができず、左右側板４３，４４の冷却作用が低下して左右側板４３，４４の温度が上昇し、感熱棒４５及び温度センサ４６が過熱される。こうして温度センサ４６の検出温度が設定された判定温度に到達すると、フィン閉塞が生じたとしてコントローラがバーナ群９，１０の燃焼を停止させることになる。ここでは空気案内部材４９からの空気によって下仕切部材３１近傍でのバーナ１１の燃焼が維持されることで、温度センサ４６の検出温度は安定し、フィン閉塞の検出精度が確保できる。

このように、上記形態の燃焼装置１によれば、下仕切部材３１の両側に、分布板３８から供給される燃焼用空気を下仕切部材３１に沿った上向き方向に案内する空気案内部材４９を、バーナ１１の燃焼面以下の高さでそれぞれ設けると共に、各空気案内部材４９に、各空気案内部材４９の内側空間を隣接する燃焼室と連通させる連通部（隙間５０）をそれぞれ設けたことで、空気案内部材４９を設けてもバーナ１１の燃焼を悪化させることがなく、フィン閉塞の検出精度や仕切部材３０の冷却効果を維持できる。
特にここでは、連通部を、空気案内部材４９の下端を分布板３８と非接触として当該下端と分布板３８との間に設けた隙間５０としたことで、連通部が簡単に形成可能となる。

なお、上記形態では、空気案内部材４９を形成する縦板部４８を平面としているが、この場合、分布板３から吹き出る空気が縦板部４８の下端に当接して流れが安定しないおそれがあるため、例えば図４に示すように、縦板部４８の下端に、外側へ傾斜状に折り曲げた傾斜部５３を形成してもよい。このようにすれば、分布板３８から吹き出される空気を矢印で示すように傾斜部５３によって空気案内部材４９内へスムーズに導くことができ、空気の流れが安定する。この傾斜部は、曲面状であってもよいし、空気案内部材と別体の部材で形成してもよい。また、縦板部４８の下端を部分的に折り曲げる場合に限らず、縦板部４８の全体を外側へ傾斜させて傾斜部とすることも可能である。

また、上記形態では空気案内部材の連通部を縦板部と分布板との間の隙間としているが、縦板部の下端を分布板に当接するまで延ばして、縦板部の下部に、連通部として、空気案内部材の内部空間と燃焼室とを連通させる透孔や切欠きを形成してもよい。
さらに、上記形態では仕切部材を形成する左右側板に空気案内部材を一体に形成しているが、仕切部材と別体の板体を仕切部材と平行に設置する等して空気案内部材を仕切部材と独立して形成することもできる。
その他、バーナ群のバーナの数や仕切部材の形態、缶体の構造等は適宜設計変更可能で、風呂側一次、二次熱交換器が風呂の追い焚き用に限らず、床暖房の暖房回路等に組み込まれるものや、潜熱回収用の二次熱交換器を設けないものであっても本発明は適用可能である。

１・・燃焼装置、２・・バーナユニット、３・・一次熱交換器、４・・二次熱交換器、５・・下ケーシング、６・・中ケーシング、７・・上ケーシング、８・・缶体、９・・第１バーナ群、１０・・第２バーナ群、１１・・バーナ、１３・・給湯側一次熱交換器、１４・・風呂側一次熱交換器、１５・・フィン、１６，１９・・伝熱管、１７・・給湯側二次熱交換器、１８・・風呂側二次熱交換器、３０・・仕切部材、３１・・下仕切部材、３２・・中仕切部材、３３・・上仕切部材、３４・・第１燃焼室、３５・・第２燃焼室、３６・・給気室、３８・・分布版、３９・・透孔、４２・・中板、４３・・左側板、４４・・右側板、４７・・横板部、４８・・縦板部、４９・・空気案内部材、５０・・隙間、５１・・通気口、５３・・傾斜部。

Claims (2)

1. 単一の缶体内に、仕切部材を挟んで２つの燃焼室を形成し、各燃焼室の下部に、下部に混合管を備えたバーナを、上部に熱交換器をそれぞれ配設すると共に、前記２つの燃焼室の下方に、複数の透孔を形成した分布板で仕切られる給気室を形成し、前記給気室に接続された給気ファンによって燃焼用空気を前記給気室から前記分布板を介して前記燃焼室に供給可能として、各バーナの燃焼ガスによって各熱交換器を通過する流体をそれぞれ個別に加熱可能とした燃焼装置であって、
   前記仕切部材の両側に、前記仕切部材から離れる方向へ形成される横板部と、前記横板部から下向きに形成される縦板部とを備え、前記分布板から供給される燃焼用空気を前記仕切部材に沿った上向き方向に案内する空気案内部材が、前記横板部が前記バーナの燃焼面以下となる高さでそれぞれ設けられていると共に、各前記空気案内部材の前記縦板部は、下端が前記バーナの前記混合管の上端よりも下方で前記分布板と非接触となる長さでそれぞれ形成されて、各前記縦板部の下端と前記分布板との間に、各前記空気案内部材の内側空間を隣接する前記燃焼室と連通させる隙間が形成されていることを特徴とする燃焼装置。
2. 前記空気案内部材の少なくとも下端を、隣接する前記燃焼室側へ傾斜する傾斜部としたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

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