JP6488883B2

JP6488883B2 - 熱源機

Info

Publication number: JP6488883B2
Application number: JP2015104164A
Authority: JP
Inventors: 樫原　康司; 康司樫原; 健吾堀内; 俊彦 ▲濱▼上
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: US10634348B2; JP2016217646A; US20160341424A1

Description

本発明は、燃焼により加熱するための熱源機に関し、特に、燃焼加熱のための缶体（例えば燃焼ケースや熱交換器ケース）の過熱防止技術に係る。

従来、熱源機において、各種の温度ヒューズを用いた過熱防止装置が知られ、例えば漏洩排ガス等の熱を検知したり、あるいは、その熱を受けて一部が溶断して導通が遮断されたり、することで、燃焼を強制停止させるように構成されている。
下記の特許文献１には、熱交換器（熱交換器ケース）の背面と筐体との間にある背面空間の上部を閉塞させ、左右方向中央位置にのみ通気孔を設け、この通気孔の下方位置に温度ヒューズを設けることにより、前記背面空間の熱気が中央の通気孔に向けて流れる際に温度ヒューズを通過するように、熱気の流れをガイドすることが記載されている。
特許文献２には、熱交換器ケースの周囲を巻回するように配置された出湯管と、この出湯管の下側に配置した温度ヒューズとを、カバー板で覆うようにすることが記載されている。
特許文献３には、燃焼バーナを内蔵した燃焼ケースの周囲を巻回するように給水管を配置し、この給水管を取り付けるための取付バンドの先端延長部を折り曲げることにより温度ヒューズを燃焼ケースの表面から離した状態で支持させることが記載されている。

特開２０１１−０６９５８２号公報特開２０１３−２３４８２１号公報特許第３７９２３２６号公報

ところで、過熱防止装置を適切に作動させて確実に過熱防止を図るには、例えば漏洩排ガス等の熱が過熱防止装置に対し有効に作用するように、過熱防止装置の配置を工夫する必要がある。しかしながら、熱交換器の構造等に起因して缶体の外面と、筐体内面との間にかなりの幅の空間が開いてしまう場合があり、この場合、漏洩排ガスが拡散してしまう結果、漏洩排ガスの熱を過熱防止装置に対し有効に又は迅速に作用させることが困難になる。

例えば、図９に構造例を示す熱源機の場合、熱交換器ケース１００の前後に水管のベンド管１０１が突出し、この突出代の分だけ熱交換器ケース１００の外面と筐体１０２の背面側の内面との間に比較的大きな隙間空間１０３が形成されてしまうことになる。すなわち、図９の熱交換器は、熱交換器ケース１００内に多数のフィンを収容し、これらに対し一方から他方に水管を貫通させ、他方で折り返して一方に再度貫通させ、さらに折り返して他方に貫通させるということを繰り返して、フィンアンドチューブ式に構成されている。この熱交換器の場合、熱交換器ケース１００の前後面において、ベンド管１０１，１０１が突出することになり、通常、このベンド管１０１が突出する熱交換器ケース１００の後面が設置壁面Ｗへ取り付けられる背面壁１０４に臨むことになる。又、潜熱回収用の二次熱交換器１０５を付設することになると、その二次熱交換器１０５を前後方向に配置して前面に排気口を設けるには、特に、熱交換器ケース１００と筐体１０２の正面との間にも比較的幅広の空間が形成されてしまうことになる。

通常、このような比較的大きな隙間空間１０３がある場合、漏洩排ガス等が万一生じた場合に、その漏洩排ガスの流れが生じる部位に過熱防止装置１０６，１０７，１０８を設置することが有効になる。しかしながら、その過熱防止装置の配置を決定するために、漏洩排ガスの流れがどうなるかを実際に試験を繰り返して確認した上で、試行錯誤するという作業が行われており、この作業のために多大な労力を要している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、漏洩排ガス等の拡散を抑制して過熱防止装置を確実に作動させ得る熱源機を提供することにある。

前記目的を達成するために、筐体の内部に、燃焼部及び熱交換部からなり上下方向に延びる胴筒状のケースが収容されて構成され、前記筐体の背面壁が設置対象の壁面に対し取り付けられるように設定され、前記背面壁の内面と、この背面壁の内面に対し前後方向に相対向する前記ケースの後面壁との間に隙間空間が存在する熱源機を対象にして、次の技術的手段を講じた。

すなわち、前記燃焼部と熱交換部との境界部位における前記後面壁から前記背面壁に向けて前記背面壁の近傍位置まで突出する第１のフランジを備え、前記第１のフランジに、所定温度以上の熱を受けて作動する過熱防止装置を配置する一方、その過熱防止装置の近傍位置において上下方向に貫通する通気孔を形成することとした（請求項１）。

この発明の場合、第１のフランジにより、背面壁の内面と、ケースの後面壁との間の隙間空間が上下に仕切られることになる。このため、熱交換部のケースから排ガスが万一漏洩したとしても、その漏洩排ガスは下方に拡散することなく、過熱防止装置に対し熱を有効に作用させることが可能となる。一方、燃焼部のケースから排ガスが万一漏洩したとしても、その漏洩排ガスは通気孔を通って過熱防止装置に対し熱を有効に作用させることが可能となる。これにより、過熱防止装置を早期かつ確実に作動させて過熱防止を図ることが可能となる。

本発明における過熱防止装置を、第１のフランジの突出端縁の近傍位置に配置することができる（請求項２）。このようにすることにより、筐体の背面壁の近傍位置における熱状況を過熱防止装置に的確に反映させることが可能となり、設置対象の壁面が過熱状態に陥ることの未然予防を確実に行い得ることとなる。

又、本発明における熱交換部として、ケースの後面壁から背面壁に向けて突出するベンド管を備え、このベンド管を挟んで第１のフランジよりも上方位置の後面壁から背面壁に向けて背面壁の近傍位置まで突出する第２のフランジをさらに備えることとし、第１のフランジ及び第２のフランジの突出端を、ベンド管の突出端よりも背面壁側位置まで延びるように突出させることができる（請求項３）。このようにすることにより、熱交換部のケースの後面壁と背面壁との間の隙間空間を上下に仕切り、漏洩排ガスが万一発生したとしても、その漏洩排ガスをその上下に仕切った空間に充満させることが可能となり、過熱防止装置をより確実に作動させることが可能となる。

以上、説明したように、本発明の熱源機によれば、第１のフランジにより、背面壁の内面と、ケースの後面壁との間の隙間空間を上下に仕切ることができる。このため、熱交換部のケースから排ガスが万一漏洩したとしても、その漏洩排ガスを下方に拡散させることなく、過熱防止装置に対し熱を有効に作用させることができるようになる。一方、燃焼部のケースから排ガスが万一漏洩したとしても、通気孔を通して流れ過熱防止装置に対しその漏洩排ガスの熱を有効に作用させることができる。これにより、過熱防止装置を早期かつ確実に作動させて過熱防止を図ることができるようになる。

特に請求項２に係る熱源機によれば、過熱防止装置を、第１のフランジの突出端縁の近傍位置に配置することにより、筐体の背面壁の近傍位置における熱状況を過熱防止装置に的確に反映させることができるようになり、設置対象の壁面が過熱状態に陥ることの未然予防を確実に行うことができるようになる。

又、請求項３に係る熱源機によれば、熱交換部として、ケースの後面壁から背面壁に向けて突出するベンド管を備え、このベンド管を挟んで第１のフランジよりも上方位置の後面壁から背面壁に向けて背面壁の近傍位置まで突出する第２のフランジをさらに備えることとし、第１のフランジ及び第２のフランジの突出端を、ベンド管の突出端よりも背面壁側位置まで延びるように突出させることにより、熱交換部のケースの後面壁と背面壁との間の隙間空間を上下に仕切ることができ、漏洩排ガスが万一発生したとしても、その漏洩排ガスをその上下に仕切った空間に充満させることができるようになる。これにより、過熱防止装置をより確実に作動させることができるようになる。

熱源機の外装ケースの側壁面を省略して内部が見える状態にした側面図である。熱源機の上半部を示す部分拡大斜視図である。図１の熱源機の上半部を拡大して示す部分拡大図である。図３のＡ部拡大図である。図２の熱源機を斜め後ろから見た部分斜視図である。燃焼ケース及び熱交換器ケース等を分解した状態で示す分解斜視図である。図７（ａ）はファスナーを組み付ける状況を示す分解斜視図であり、図７（ｂ）は組み付けたファスナーにより温度ヒューズを支持させた状態を示す図４の一部省略Ｂ−Ｂ線断面に対応する断面図である。熱源機の製造ラインにおいて、缶体を横倒しにして仮置きした状態を示す一部省略側面図である。本発明の課題を説明するための構造例を示す図３対応図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る熱源機である。この熱源機は、主として、この熱源機を設置した設置壁面（例えば住宅の木質壁面）Ｗを保護するための過熱防止装置（例えば温度ヒューズ）を備えている。すなわち、缶体の熱交換器ケース４１等に損傷（例えば孔明き）が発生して、内部から燃焼ガスや排ガスが漏洩した場合に、その漏洩排ガスの熱により前記設置壁面Ｗが過熱状態に陥らないように、熱源機の作動を強制停止させるための過熱防止装置が設けられている。

熱源機は、ブラケット２１，２１により設置壁面Ｗに固定された筐体（外装ケース）２の内部に、上から順に潜熱回収用の二次熱交換器３、顕熱回収用の一次熱交換器４、燃焼器５及び送風ファン６を備えたものである。燃焼部である燃焼器５は、燃焼ケース５１内の下部に複数の燃焼バーナ５２が収容され、下側の送風ファン６からの燃焼用空気の供給を受けて燃焼室５３で燃焼するようになっている。熱交換部である一次熱交換器４は、熱交換器ケース４１内に多数収容されたフィン４２を受熱用の複数の水管４３が貫通したフィンアンドチューブ式のもので構成されている。水管４３は、熱交換器ケース４１の前後面（図１の左右面）から前後方向に突出するベンド管４３ａ，４３ｂにより連通接続されて、熱交換のための１本の流路が形成されている。そして、燃焼室５３からの燃焼ガスとの熱交換により水管４３内の水を加熱するようになっている。二次熱交換器３は、排気筒を兼ねる熱交換器ケース３１内に例えば多管式熱交換器３２が収容されたものであり、一次熱交換器４を通過した後の排ガスの潜熱回収により流路内の水を予熱するようになっている。給水管から給水された水は、まず、二次熱交換器３に通されて予熱され、次いで、一次熱交換器４に通されて所定温度まで加熱され、加熱された湯が給湯管に出湯されて図示省略の給湯栓に給湯されることになる。二次熱交換器３での潜熱回収により、排ガスが冷却されて排ガスドレンが生成され、この排ガスドレンが中和槽等の処理槽７に集められ、中和処理等の処理の後に排水される。

一次熱交換器４はその前後方向に熱交換器ケース４１からベンド管４３ａ，４３ｂが突出する一方、二次熱交換器３は前後方向に比較的長く一次熱交換器４や燃焼器５の位置よりも前方に突出して前端面の排気口３３が筐体２の正面壁から露出するように配置されている。このため、熱交換器ケース４１及び燃焼ケース５１の各後面（図１〜図３の各左面）と、筐体２の背面壁２２の内面との間にはベンド管４３ｂの突出長さに対応する内幅を有する比較的幅広の隙間空間Ｓ１が形成されている。加えて、熱交換器ケース４１及び燃焼ケース５１の各前面（図１〜図３の各右面）と、筐体２の正面壁２３の内面との間にはベンド管４３ａの突出長さを超えて二次熱交換器３の突出長さに対応する内幅を有するかなり幅広の隙間空間Ｓ２が形成されている。一方、燃焼ケース５１及び熱交換器ケース４１の両側面と、筐体２の両側面壁の内面との間は、一方は殆ど隙間空間は無く、他方も接続用の水管を配管する以外の隙間空間は無い状態にされている。

燃焼ケース５１及び熱交換器ケース４１は、いずれも横断面がほぼ同サイズの矩形形状を有し上下面が開放された角形の胴筒状に形成され、上下方向に互いに接合されている。又、熱交換器ケース４１の後部から下方に突出して熱交換器ケース４１と接続するための接続排気筒３４の下端開口部は、熱交換器ケース４１の上端開口部と対応する形状及びサイズに形成されており、接続排気筒３４と熱交換器ケース４１とが上下方向に互いに接続されている。そして、燃焼ケース５１と熱交換器ケース４１との接合部には、前方に突出する前部フランジ部８及び後方に突出する後部フランジ（第１のフランジ）９が形成され、熱交換器ケース４１と接続排気筒３４との接合部には、後部フランジ９と同等の突出長さを有する後部フランジ（第２のフランジ）１０が形成されている。上下２つの後部フランジ９，１０（例えば図４参照）は、その先端がいずれもベンド管４３ｂの突出端よりも後側位置（背面壁２２側の位置）であって、筐体２の背面壁２２の内面と非接触ではあるが背面壁２２の内面とほぼ同位置まで突出するように設定されている。つまり、後部フランジ９，１０の突出端は背面壁２２の内面（遮熱板２４の内面）とは微小な間隔を隔てた近傍位置まで延ばされており、これら後部フランジ９，１０により、背面側の隙間空間Ｓ１の前後方向のほぼ全てを上下に仕切って区画するようになっている。又、下側の後部フランジ９には、１つ又は左右方向に適宜間隔を隔てて複数の通気孔９３が上下方向に貫通して形成されている（図５も併せて参照）。

前部フランジ８や後部フランジ９，１０は、燃焼ケース５１もしくは熱交換器ケース４１のいずれかと一体に形成することができるし、あるいは、燃焼ケース５１もしくは熱交換器ケース４１とは別体に形成することができる。例えば、図６に示すように、燃焼ケース５１の上端開口部の周囲にフランジ部５４を形成し、このフランジ部５４に対し、同様形状のパッキン９１及びフランジ部９２を重ね合わせて、上から熱交換器ケース４１との間に挟み込むようにして結合させることで、後部フランジ９を形成することができる。フランジ部５４，パッキン９１及びフランジ部９２にはそれぞれ同位置に貫通孔が形成され、フランジ部５４，パッキン９１及びフランジ部９２を重ね合わせることで、前記の複数の通気孔９３が形成されるようになっている。又、図６の例では、フランジ部５４としては前部フランジ８の部分を一体に形成することなしに、前部フランジ８はそれ単独の部材として形成し、その前部フランジ８の基端部８１を燃焼ケース５１の前面壁に対し固定するようにしている。さらに、後部フランジ１０も別体の全周フランジ部を形成して、熱交換器ケース４１と接続排気筒３４との間に挟み込むようにしている。

後部フランジ部９２の後縁及び両側縁からは適宜間隔を隔てて複数の取付片９４，９４，…が上方に突出され（図６参照）、同様に前部フランジ８の前縁からも適宜間隔を隔てて複数の取付片８２，８２が上方に突出されている。そして、各取付片９４，８２に対しファスナ部材１１を介して温度ヒューズ（過熱防止装置）１２が支持されている（図２，図３参照）。ファスナ部材１１は、図７に例示するように、下側のクリップ部１１１の上側にファスナ部１１２を備えたものである。このファスナ部材１１を、取付片９４，８２に対し上側から差し込むことで取付孔９４１，８２１に位置固定することができ、ファスナ部１１２に対し温度ヒューズ１２を押し込むことで支持されるようになっている。いずれもファスナ部材１１の有する弾性変形、弾性復元可能という機能に基づくものである。なお、温度ヒューズ１２を支持させる手段としては、周知となっている他の形状のファスナ部材等を用いることができる。

温度ヒューズ１２は、本実施形態では、図２に例示するように紐状もしくは線状のもので構成され、熱交換器ケース４１内を流れる排ガス温度に対応する所定温度以上の熱を受けて溶断し、これにより、導通が遮断されて過熱防止処理を作動させるためのトリガーとなるようになっている。温度ヒューズ１２としては、前記の紐状等の他に、所定温度以上の熱を積極的に検知してトリガーとなる信号を出力する検知部を適宜間隔で配置することにより構成することもできる。本実施形態では、前記の取付片９４，８２及びファスナ部材１１により、熱交換器ケース４１の下側位置において熱交換器ケース４１を囲むように周囲に延びて配置され、その両端がコントローラ（図２参照）１３に接続されている。特に、熱交換器ケース４１の後面側において、温度ヒューズ１２は、後部フランジ９の突出端縁近傍に沿って延びるように配置されている（例えば図４参照）。そして、所定温度以上の熱を受けて溶断により導通が途切れると、コントローラ１３ではそれを検知して燃焼の強制停止を実行するようになっている。例えば、燃焼バーナ５２に対しガスを供給するためのガス電磁弁に対する通電が遮断されて開から閉切換するようにして、燃焼の強制停止がなされるように構成することができる。

以上の実施形態の場合、熱交換器ケース４１の周囲の壁面に孔明き損傷が万一発生して内部の排ガスが漏洩したとしても、その漏洩排ガスは、筐体２内の空気流等（例えば送風ファン６の空気吸い込み流）に影響を受けることなく、つまり拡散することなく、燃焼ケース５１との接合部よりも上側の隙間空間に充満することになる。特に熱交換器ケース４１の後面側では、後部フランジ９により下方が上下に仕切られ、さらに上側の後部フランジ１０によっても上方が上下に仕切られているため、漏洩排ガスは、両後部フランジ９，１０により上下がそれぞれ仕切られた空間Ｓ１′に充満することになる。このため、この空間Ｓ１′に延びる温度ヒューズ１２に対し漏洩排ガスの熱を有効かつ効果的に作用させて早期に前記のトリガーを出力させることができる。しかも、空間Ｓ１′内の温度ヒューズ１２は、後部フランジ９の突出端縁側位置、つまり設置壁面Ｗにより近い位置に配置されているため、漏洩排ガスの熱により設置壁面Ｗが過熱状態になる前に的確に前記のトリガーを出力させて、設置壁面Ｗの保護を確実に図ることができる。

又、前記の孔明き損傷が燃焼ケース５１に発生して内部の燃焼ガスや排ガスが漏洩したとしても、その漏洩排ガスは筐体２内の前記の空気流等の影響を殆ど受けることなく隙間空間Ｓ１を上昇し、通気孔９３（図４参照）を通して前記空間Ｓ１′に流入する。この結果、温度ヒューズ１２に対し漏洩排ガスの熱を有効かつ効果的に作用させて、過熱防止作動のための前記のトリガーを早期に出力させることができる。

さらに、下側の後部フランジ９のみならず、上側の後部フランジ１０を設けることにより、熱交換器ケース４１の後面側の空間を上下両側において仕切ることができ、これにより、漏洩排ガスの拡散を防止して温度ヒューズ１２の作動を確実なものとすることができる他、次のような作用効果も得ることができる。すなわち、ベンド管４３ｂが突出している熱交換器ケース４１の後面側は、その上下がベンド管４３ｂの突出長さよりも長く突出させた２つの後部フランジ９，１０により囲まれているため、例えば図８に示すように、熱源機の製造ラインにおいて、燃焼器５，一次熱交換器４及び二次熱交換器３を組み付けた組立体を横向きに仮置きしたとしても、ベンド管４３ｂの万一の損傷発生を予防して一次熱交換器４の破損発生を防止することができる。

一方、正面側の空間Ｓ２においても、前部フランジ８の設置により幅広の空間をより狭めることができ、熱交換器ケース４１の前面壁に孔明損傷が万一発生して内部の排ガスが漏洩したとしても、その漏洩排ガスの拡散を抑制して温度ヒューズ１２に対し有効に熱を加えることができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、上側の後部フランジ１０を設けているが、これを省略することもできる。空間Ｓ１′の閉鎖特性がその分損なわれるものの、下側の後部フランジ９の存在により熱交換器ケース４１からの漏洩排ガスの熱を温度ヒューズ１２に十分に作用させて過熱防止作動させることができる。又、前記実施形態では二次熱交換器３を備えた熱源機を示したが、これに限らず、二次熱交換器を備えずに熱交換器としては一次熱交換器４のみを備えた熱源機であっても、本発明を適用するこにより本発明による作用効果を得ることができる。さらに、過熱防止の保護対象が熱源機を設置する設置壁面Ｗであるため、後部フランジ９を設ける一方、前部フランジ８を省略することも可能である。

２筐体
４一次熱交換器（熱交換部）
５燃焼器（燃焼部）
９後部フランジ（第１のフランジ）
１０後部フランジ（第２のフランジ）
１２温度ヒューズ（過熱防止装置）
２２背面壁
４１熱交換器ケース（熱交換部のケース）
４３ｂベンド管
５１燃焼ケース（燃焼部のケース）
９３通気孔
Ｓ１隙間空間
Ｗ設置壁面（設置対象の壁面）

Claims

筐体の内部に、燃焼部及び熱交換部からなり上下方向に延びる胴筒状のケースが収容されて構成され、前記筐体の背面壁が設置対象の壁面に対し取り付けられるように設定され、前記背面壁の内面と、この背面壁の内面に対し前後方向に相対向する前記ケースの後面壁との間に隙間空間が存在する熱源機において、
前記燃焼部と熱交換部との境界部位における前記後面壁から前記背面壁に向けて前記背面壁の近傍位置まで突出する第１のフランジを備え、
前記第１のフランジには、所定温度以上の熱を受けて作動する過熱防止装置が配置される一方、その過熱防止装置の近傍位置において上下方向に貫通する通気孔が形成されている、
ことを特徴とする熱源機。
請求項１に記載の熱源機であって、
前記過熱防止装置は、前記第１のフランジの突出端縁の近傍位置に配置されている、熱源機。
請求項１又は請求項２に記載の熱源機であって、
前記熱交換部は前記ケースの後面壁から前記背面壁に向けて突出するベンド管を備え、
このベンド管を挟んで前記第１のフランジよりも上方位置の前記後面壁から前記背面壁に向けて前記背面壁の近傍位置まで突出する第２のフランジをさらに備え、
第１のフランジ及び第２のフランジの突出端は、前記ベンド管の突出端よりも前記背面壁側位置まで延びるように突出されている、熱源機。