JP7119711B2

JP7119711B2 - 燃焼装置および温水装置

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Publication number: JP7119711B2
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Inventors: 竜也唐木
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Description

本発明は、燃焼装置および燃焼装置を備える温水装置に関する。

火炎を検知するためのフレームロッドを備えた燃焼装置は、例えば特開２０１８－０７１８５５公報（特許文献１）に開示されている。この燃焼装置においては、フレームロッドは、点火プラグとともに、燃焼ガスの流通方向において燃焼装置よりも下流に配置される熱交換器のケースの側壁に取り付けられている。フレームロッドは折り曲げられており、フレームロッドの先端はフレームロッドにおいてケース側壁に取り付けられている部分よりも炎孔面の近くに配置されている。

特開２０１８－０７１８５５公報

上記公報に記載の燃焼装置では、フレームロッドが熱交換器のケースの側壁に取り付けられている。熱交換器のケースの側壁におけるフレームロッドの取付位置は、湯水が流通する配管等の熱交換器の他の構成部材により制約を受ける。この制約により、上記燃焼装置では、フレームロッドがバーナの炎孔面に対して比較的離れて配置されている。

本発明の目的は、フレームロッドが高い検知性能を有している燃焼装置および温水装置を提供することである。

本発明に係る燃焼装置は、複数の炎孔が開口している炎孔面を有するバーナと、バーナが取り付けられている取付面を有し、かつ混合ガスを複数の炎孔に供給するチャンバと、平面視においてバーナの外周側に位置するチャンバの外周部分に取り付けられ、かつ芯線を含むフレームロッドとを備える。芯線は、取付面に対して斜めに延びてチャンバを貫通し、かつ炎孔面に向かって折り曲げられている。

本発明に係る燃焼装置によれば、従来の燃焼装置と比べて、フレームロッドを炎孔面の近くに配置することができる。このため、本発明に係る燃焼装置のフレームロッドは、従来の燃焼装置のフレームロッドと比べて、高い検知性能を有している。

上記燃焼装置において、芯線は、先端部を有し、かつ炎孔面に沿うように配置された第１部分を含む。先端部は、炎孔面に対してチャンバとは反対側に配置されており、かつ平面視においてバーナと重なるように配置されている。これにより、上記燃焼装置のフレームロッドでは、従来の燃焼装置のフレームロッドと比べて、不完全燃焼を防止するために、給気空気中の酸素濃度が低下することによって火炎がリフトする現象を検知する性能（以下低酸素検知性能）が高められている。

上記燃焼装置において、芯線は、チャンバに挿通されている第２部分と、第１部分と第２部分との間に配置されている第３部分と、第１部分と第３部分とを接続している第１屈曲部と、第２部分と第３部分とを接続している第２屈曲部とを有している。これにより、芯線が第１部分と第２部分との間に１つの屈曲部のみを有している場合と比べて、第１部分の位置が取付面に対する芯線の傾斜角による制約を受けにくくなる。そのため、上記フレームロッドでは、上記傾斜角によらず第１部分が炎孔面に沿うように配置されるため、低酸素検知性能が容易に高められる。

上記燃焼装置は、平面視において少なくとも一部がバーナの外縁部と重なるようにバーナと芯線との間に配置されているバーナフランジ部をさらに備える。上記燃焼装置において、バーナフランジ部は、チャンバに挿通されたフレームロッドが予め定められた取付位置とは異なる位置に配置されたときに、炎孔面と芯線との間に配置され、異なる位置に配置された芯線が炎孔面に接触することを防止するように設けられている。バーナフランジ部は、上記のように折り曲げられた芯線を含むフレームロッドがチャンバに取り付けられるときに、芯線が炎孔面に接触することによって炎孔面が損傷することを防止することができる。

上記燃焼装置において、バーナの構造は繊維状である。バーナフランジ部の構造は、金属材料から成る板状であり、バーナと比べてフレームロッドに接触されたときに損傷しにくい構造である。このようなバーナフランジ部は、フレームロッドがバーナフランジ部に接触したときに、フレームロッドがバーナフランジ部とともにバーナを損傷させることを防止できる。

上記燃焼装置において、上記外周部分には、フレームロッドが挿通された貫通孔と、貫通孔のバーナ側の端部に接続された凹部とが設けられている。バーナの外周側に延びる第１方向の凹部の幅は、第１方向に直交する第２方向の凹部の幅よりも狭い。このような凹部は、上記のように折り曲げられた芯線を含むフレームロッドがチャンバに取り付けられるときに、フレームロッドがチャンバに干渉することを防止できる。

上記燃焼装置において、フレームロッドは、芯線の一部を覆う碍子をさらに含む。上記燃焼装置は、フレームロッドをチャンバに固定する固定部をさらに備える。固定部は、碍子が挿通される挿通孔が設けられている。挿通孔は、挿通されたフレームロッドを固定部に対し位置決めするように設けられている。固定部は、チャンバと係合する係合部を有している。係合部は、固定部をチャンバに対して位置決めするように設けられている。これにより、上記燃焼装置では、フレームロッドがチャンバに対して予め定められた位置とは異なる位置に取り付けられることが防止されている。

本発明に係る温水装置は、上記燃焼装置と、燃焼装置において混合ガスが燃焼されることにより発生した燃焼ガスにより湯水を加熱する熱交換部とを備える。このため、フレームロッドが高い検知性能を有している燃焼装置を備えた温水装置を提供することができる。

本発明によれば、フレームロッドが高い検知性能を有している燃焼装置および温水装置を提供することができる。

実施の形態における温水装置の構成を模式的に示す図である。図１に示される燃焼装置および顕熱回収熱交換器の構成例を示す斜視図である。図２中の矢印ＩＩＩ－ＩＩＩから視た部分断面図である。図２に示される燃焼装置の取付部および固定部の構成を示す部分平面図である。図２に示される燃焼装置の取付部および固定部の構成を示す部分斜視図である。図２に示される燃焼装置の凹部の構成を示す部分断面図である。図２に示される燃焼装置のフレームロッドがチャンバに取り付けられるときの様子を示す部分断面図である。図７に示される燃焼装置を、貫通孔の孔軸方向および図７の紙面に垂直な方向に沿った断面であって、バーナフランジ部側を視た部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の説明において平面視とは、チャンバ３１においてバーナ３０が取り付けられる取付面３１ｉに対して直交する方向から見た視点を意味する。まず、本発明の一実施の形態における温水装置の構成について図１を用いて説明する。

図１に示されるように、本実施の形態の温水装置１００は、顕熱回収熱交換器（一次熱交換器）１０と、潜熱回収熱交換器（二次熱交換器）２０と、バーナ３０と、チャンバ３１と、ファン（送風装置）３２と、ダクト３３と、ベンチュリ３４と、オリフィス３５と、ガスバルブ３６と、配管４０と、バイパス配管４１と、筐体５０とを主に有している。筐体５０の内部に、上記の部品のうち筐体５０を除く全ての部品が配置されている。

ガスバルブ３６、オリフィス３５およびベンチュリ３４がこの順で配管に接続されている。この配管には筐体５０の外部から燃料ガスが供給可能である。この配管に供給された燃料ガスは、ガスバルブ３６とオリフィス３５とを通じてベンチュリ３４に流れる。

ガスバルブ３６は燃料ガスの供給と停止の切り替え、及びベンチュリ３４の入口のガス圧を空気圧と均圧にするためのものである。ベンチュリ３４は、空気の流速を増加させることで燃料ガス導入部の負圧を増大させ、燃料ガスの流入を促すものである。ベンチュリ３４は、筐体５０の外部から空気を取り入れられるように構成されている。ベンチュリ３４は、筐体５０の外部から取り入れた空気と、配管から供給された燃料ガスとを混合するように構成されている。

ベンチュリ３４は配管を通じてファン３２に接続されている。この配管により、ベンチュリ３４で混合された混合ガスはファン３２に送られる。ファン３２は、混合ガスをバーナ３０へ供給するためのものである。ファン３２は、ファンケースと、ファンケース内に配置された羽根車と、羽根車を回転させるための駆動源（モータなど）とを主に有している。

ファン３２はチャンバ３１に接続されており、チャンバ３１はバーナ３０に接続されている。ファン３２から供給された混合ガスは、チャンバ３１を通じてバーナ３０に送られる。

バーナ３０は、混合ガスを燃焼することにより加熱用気体としての燃焼ガスを発生するためのものである。バーナ３０は燃焼ガスを下向きに供給する逆燃式の装置である。バーナ３０から吹出される混合ガスは、点火プラグ１４によって着火され、燃焼ガスとなる。点火プラグ１４は、混合ガスの流通方向においてバーナ３０の下流側に配置されており、たとえば顕熱回収熱交換器１０に取り付けられている。混合ガスが燃焼することによってバーナ３０に生じる火炎の有無は、フレームロッド１５によって検知される。フレームロッド１５は、混合ガスの流通方向においてバーナ３０の下流側に配置されており、チャンバ３１に取り付けられている。フレームロッド１５の詳細は、後述する。

燃焼ガスが顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０を順に通過するように、バーナ３０、顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０が接続されている。具体的には、バーナ３０の下方に顕熱回収熱交換器１０が取り付けられており、この顕熱回収熱交換器１０の下方に潜熱回収熱交換器２０が取り付けられている。

潜熱回収熱交換器２０にはダクト３３が接続されており、ダクト３３は筐体５０の外部へ延びている。これにより、潜熱回収熱交換器２０を通過した燃焼ガスは、ダクト３３を通じて筐体５０の外部へ排出される。

顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０の各々は、バーナ３０から供給された燃焼ガスと湯水との間で熱交換を行うことにより湯水を加熱するためのものである。

顕熱回収熱交換器１０は、バーナ３０が発生させた燃焼ガスの顕熱を回収するためのものである。顕熱回収熱交換器１０は、ケース１１および吸熱パイプ１３（図３、図４）を主に有している。潜熱回収熱交換器２０は、燃焼ガスの潜熱を回収するためのものである。この潜熱回収熱交換器２０には、たとえばプレート式熱交換器が用いられる。

顕熱回収熱交換器１０において入水する湯水の温度が低い場合、またはバーナ３０の加熱量が少ない場合などには、顕熱回収熱交換器１０内において燃焼ガスの水蒸気が凝縮し、凝縮した水（ドレン）が発生する。また潜熱回収熱交換器２０においても、ドレンが発生する。これらのドレンはダクト３３の一部を通って、筐体５０の外部へ排水される。

顕熱回収熱交換器１０の吸熱パイプ１３と潜熱回収熱交換器２０の伝熱部とは配管４０で接続されている。潜熱回収熱交換器２０よりも入水側の配管４０の部分と、顕熱回収熱交換器１０よりも出湯側の配管４０の部分とはバイパス配管４１によりバイパスされている。

バイパス配管４１にはバイパスサーボ４２が接続されている。バイパスサーボ４２は、バイパス配管４１を流れる水の流量を制御するように構成されている。

上記の温水装置１００に供給された水は、顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０において燃焼ガスと熱交換をして湯となる。これにより温水装置１００によって湯を供給することが可能となる。

次に、上記の温水装置１００に用いられる燃焼装置２００の構成について図１～図８を用いて説明する。なお、図７および図８はフレームロッド１５がフランジ部３１ａに取り付けられるときの途中状態を示す部分断面図であるが、フレームロッド１５は断面視されていない。図７は、貫通孔３１ｃの孔軸を通りかつフランジ部３１ａの延在方向に垂直な断面である。図８は、貫通孔３１ｃの孔軸を通りかつ図７の紙面に対して垂直な断面からバーナフランジ部３７側を視た断面図である。

図１～図３に示されるように、燃焼装置２００は、バーナ３０と、チャンバ３１と、バーナフランジ部３７と、点火プラグ１４と、フレームロッド１５と、固定部としての押さえ部材１６および固定部材１７と、シール部材１８とを備えている。

図３に示されるように、バーナ３０は、複数の炎孔３０ａが開口している炎孔面３０ｂを有している。バーナ３０は、複数の炎孔３０ａを通って炎孔面３０ｂ上に供給された混合ガスを燃焼して火炎を生じさせる。炎孔面３０ｂは、例えばバーナ３０よりも上方に配置された曲率中心を有する曲面である。複数の炎孔３０ａは、例えば平面視においてバーナ３０の外縁部よりも内側に設けられており、バーナ３０の上記外縁部には設けられていない。複数の炎孔３０ａの各孔軸は、炎孔面３０ｂに直交するように設けられている。バーナ３０は、チャンバ３１の排気口に接続されている。バーナ３０は、例えば平面視においてチャンバ３１の排気口３１ｈの全体と重なるように配置されている。バーナ３０の構造は、繊維状である。ここで、繊維状の構造とは、繊維が織り込まれることにより形成された構造を意味する。

図３に示されるように、チャンバ３１は、ファン３２から供給された混合ガスをバーナ３０の複数の炎孔３０ａに供給する。チャンバ３１は、ファン３２に接続された吸気口と、バーナ３０に接続された排気口３１ｈとを有している。チャンバ３１は、平面視において、バーナ３０および排気口３１ｈよりも外側に配置されたフランジ部３１ａ（外周部分）を含む。フランジ部３１ａは、平面視においてバーナ３０および排気口３１ｈの外周を囲むように環状に配置されている。

図２～図４に示されるように、フランジ部３１ａは、顕熱回収熱交換器１０の上端部とシール部材３８を介して接続されている外周領域と、バーナフランジ部３７とシール部材３９を介して接続されている内周領域と、外周領域と内周領域との間に配置されており、フレームロッド１５が取り付けられている取付部３１ｂとを有している。フランジ部３１ａの上記内周領域の下面は、バーナフランジ部３７を介してバーナ３０が取り付けられている取付面３１ｉである。

図３に示されるように、取付部３１ｂには、取付部３１ｂの上面と下面との間を貫通している貫通孔３１ｃが設けられている。貫通孔３１ｃの孔軸は、取付面３１ｉに対して傾斜している。取付部３１ｂの上面は、取付部３１ｂ以外のフランジ部３１ａの他の部分の上面に対して傾斜している傾斜面３１ｄである。傾斜面３１ｄは、平面視における内側に向かうにつれて上方に向かうように傾斜している。貫通孔３１ｃの上記一端は、傾斜面３１ｄに開口している。

図４および図５に示されるように、取付部３１ｂは、傾斜面３１ｄと交差する方向に延びており、かつ傾斜面３１ｄを挟んで配置されている第１側面３１ｆおよび第２側面３１ｇをさらに有している。第１側面３１ｆおよび第２側面３１ｇは、取付部３１ｂ以外のフランジ部３１ａの他の部分の上面に対して傾斜している。貫通孔３１ｃと第１側面３１ｆとの間の距離Ｗ１は、貫通孔３１ｃと第２側面３１ｇとの間の距離Ｗ２よりも短い。

取付部３１ｂの下面は、ケース１１の内部に面しており、取付部３１ｂ以外のフランジ部３１ａの他の部分の下面に対して凹んでいる凹部３１ｅの内周面として構成されている。なお、凹部３１ｅの詳細は後述する。

図３に示されるように、貫通孔３１ｃの孔軸は、フランジ部３１ａの上面に対して傾斜している。貫通孔３１ｃの一端は、チャンバ３１およびケース１１の外部に面している。貫通孔３１ｃの他端は、顕熱回収熱交換器１０のケース１１の内部に面している。貫通孔３１ｃの上記他端は、貫通孔３１ｃの上記一端に対して、平面視において内側かつ下方に配置されている。貫通孔３１ｃの開口形状は、任意の形状であればよいが、例えば円形状である。

バーナフランジ部３７は、平面視において複数の炎孔３０ａを囲むように環状に配置されている。図３に示されるように、バーナフランジ部３７は、平面視においてバーナ３０の上記外縁部と重なるように配置されている内周部３７ａと、平面視においてバーナ３０の上記外縁部を囲むように配置されている外周部３７ｂとを有している。バーナフランジ部３７の内周部３７ａは、炎孔面３０ｂに対してフレームロッド１５の先端部１５Ｔ側、すなわち顕熱回収熱交換器１０側に配置されている。バーナフランジ部３７の外周部３７ｂは、フランジ部３１ａに取り付けられている。これにより、バーナフランジ部３７は、バーナ３０をチャンバ３１に対して支持している。

バーナフランジ部３７の構造は、金属材料から成る板状であり、繊維状構造を有するバーナ３０と比べて、フレームロッドに接触されたときに損傷しにくい構造である。

図２に示されるように、点火プラグ１４は、１対の点火プラグ電極を有している。点火プラグ１４は、１対の点火プラグ電極間に点火スパークを生じさせることにより、バーナ３０から噴き出された混合ガスに火炎を生じさせる。

図２および図３に示されるように、点火プラグ１４は、ケース１１の壁面に取り付けられている。点火プラグ１４は、ケース１１を貫通してケース１１に取り付けられている。点火プラグ１４は、ケース１１に隣接して配置された複数の吸熱パイプ１３のうち最もバーナ３０の近くに位置する吸熱パイプ１３、すなわち最も上方に位置する吸熱パイプ１３と、その直下に配置されている吸熱パイプ１３、すなわち上方から２番目に位置する吸熱パイプ１３との間に配置されている。

点火プラグ１４は、導電性材料からなる芯線と、電気的絶縁性材料からなり芯線の一部を覆う碍子とを含む。点火プラグ１４の芯線は、ケース１１の内部に位置する先端部１４Ｔを有している。点火プラグ１４の芯線は、ケース１１の内部において１箇所で折り曲げられている。点火プラグ１４の芯線は、例えば水平方向に沿って延在している部分と、当該部分に対してバーナ３０側に向かって延在している部分と、両部分を接続する屈曲部とを有している。点火プラグ１４の芯線の水平方向に沿って延在している部分が、碍子を介してケース１１に取り付けられている。点火プラグ１４の芯線のバーナ３０側に向かって延在している部分は、上記先端部１４Ｔを有している。

フレームロッド１５は、バーナ３０で生じた火炎の間に交流電圧を印加し火炎内での燃焼ガスのイオン化による導電性および整流作用の少なくともいずれかを利用して、フレームロッド１５から火炎へ流れる直流電流を検知することにより火炎の有無を検出する。

図２および図３に示されるように、フレームロッド１５は、チャンバ３１のフランジ部３１ａに取り付けられている。フレームロッド１５は、炎孔面３０ｂに対してチャンバ３１側に配置されており、かつ平面視においてバーナ３０よりも外側に配置される一端１５Ｓと、炎孔面３０ｂに対してチャンバ３１とは反対側に配置されており、かつ平面視においてバーナ３０と重なるように配置されている先端部１５Ｔとを含む。先端部１５Ｔは、炎孔面３０ｂに垂直な方向において炎孔面３０ｂと間隔を隔てて配置されている。好ましくは、燃焼装置２００は、フレームロッド１５に加えて、ケース１１に取り付けられたフレームロッド１９をさらに備えている。炎孔面３０ｂからの距離が異なる２つのフレームロッド１５およびフレームロッド１９により、いずれか一方のみを用いる場合と比べて、低酸素検知性能が高められる。フレームロッド１９は、上記従来の燃焼装置のフレームロッドと同様の構成を有していればよい。

フレームロッド１５は、導電性材料からなり上記一端１５Ｓおよび上記先端部１５Ｔを有する芯線１５ａと、電気的絶縁性材料からなり芯線１５ａの一部を覆う碍子１５ｂとを含む。フレームロッド１５の芯線１５ａは、ケース１１の内部において少なくとも２箇所で屈曲している。フレームロッド１５の芯線１５ａの屈曲点は、点火プラグ１４の芯線の屈曲点と比べて多い。

芯線１５ａは、先端部１５Ｔを有する第１部分１５ａａ、一端１５Ｓを有する第２部分１５ａｂ、第３部分１５ａｃ、第１屈曲部１５ａｄ、および第２屈曲部１５ａｅを含む。芯線１５ａのうち、第２部分１５ａｂの一部が碍子１５ｂに覆われている。芯線１５ａのうち、第１部分１５ａａ、第３部分１５ａｃ、第１屈曲部１５ａｄ、および第２屈曲部１５ａｅは、碍子１５ｂに覆われておらず、ケース１１の内部に露出している。

第１部分１５ａａは、炎孔面３０ｂに沿うように配置されている。つまり、第１部分１５ａａと炎孔面３０ｂとの間の距離は、略一定に設けられている。

第２部分１５ａｂの一部は、チャンバ３１およびケース１１の外部に配置されている。第２部分１５ａｂ他の一部は、ケース１１の内部に配置されている。第２部分１５ａｂの残部は、フランジ部３１ａの貫通孔３１ｃに挿通されている。

第３部分１５ａｃは、第１部分１５ａａと第２部分１５ａｂとの間に配置されている。第１屈曲部１５ａｄは、第１部分１５ａａと第３部分１５ａｃとを接続している。

第１屈曲部１５ａｄは、炎孔面３０ｂに垂直な方向から視て、炎孔面３０ｂとは重ならずに、バーナフランジ部３７と重なるように、配置されている。異なる観点から言えば、第１屈曲部１５ａｄは、炎孔面３０ｂに垂直な方向に炎孔面３０ｂを投影して得られる投影面と、炎孔面３０ｂとの間に挟まれる空間の外に、配置されている。第１屈曲部１５ａｄにおいて第１部分１５ａａと第３部分１５ａｃとが成す第１角度は、例えば鈍角である。

第２屈曲部１５ａｅは、第２部分１５ａｂと第３部分１５ａｃとを接続している。第２屈曲部１５ａｅにおいて第２部分１５ａｂと第３部分１５ａｃとが成す第２角度は、例えば鈍角である。第１角度は、例えば第２角度よりも大きい。第１角度は、例えば点火プラグ１４の芯線の上記屈曲角度よりも大きい。第２角度は、例えば点火プラグ１４の芯線の上記屈曲角度よりも小さい。

図３に示されるように、碍子１５ｂは、本体部１５ｂａと、張り出し部１５ｂｂとを有している。本体部１５ｂａは、芯線１５ａの第２部分１５ａｂを保持している。本体部１５ｂａは、芯線１５ａの一端１５Ｓ側に位置しチャンバ３１およびケース１１の外部に配置される一端と、芯線１５ａの先端部１５Ｔ側に位置しケース１１の内部に配置される他端とを有している。張り出し部１５ｂｂは、本体部１５ｂａの一端と他端との間に位置する部分の外周面から外方へ張り出している。本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも一端側に位置する部分、および張り出し部１５ｂｂは、チャンバ３１およびケース１１の外部に配置されている。本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも他端側に位置する部分のうち、一部は貫通孔３１ｃに挿通されており、残部はケース１１の内部に配置されている。本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも上記他端側に位置する部分は、貫通孔３１ｃ内で芯線１５ａを中心として回転可能とされている。つまり、本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも上記他端側に位置する部分が貫通孔３１ｃ内で芯線１５ａを中心として回転したときに、当該部分は貫通孔３１ｃと干渉しないように設けられている。本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも上記他端側に位置する部分の平面形状は、芯線１５ａの中心に対して対称な形状であり、例えば円形状である。

図４に示されるように、本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも上記一端側に位置する部分、すなわち貫通孔３１ｃに挿通されない部分の平面形状は、芯線１５ａの中心に対して非対称な形状である。

固定部は、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して移動することを規制するように設けられている。固定部は、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して予め定められた位置（第１の位置）に配置されている状態（以下、第１状態）から、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して貫通孔３１ｃの孔軸方向に移動することを規制するように設けられている。さらに、固定部は、上記第１状態から、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して貫通孔３１ｃの孔軸を中心とする周方向に回動することを規制するように設けられている。なお、予め定められた位置とは、図４に示されるフレームロッド１５の位置であり、第１部分１５ａａが炎孔面３０ｂに沿って配置されており、フレームロッド１５が予定された検知性能（火炎検知性能および低酸素検知性能向上）を奏することができる位置である。

固定部は、押さえ部材１６と、固定部材１７とを有している。押さえ部材１６は、上記第１状態において、張り出し部１５ｂｂおよびシール部材１８を取付部３１ｂとは反対側から押さえている。

押さえ部材１６は、対向部１６ａと、１対の接触部１６ｂと、少なくとも１つの突出部１６ｄ（係合部）とを有している。対向部１６ａは、上記第１状態において、傾斜面３１ｄと対向し、傾斜面３１ｄとの間で張り出し部１５ｂｂおよびシール部材１８を挟むように設けられている。対向部１６ａには、碍子１５ｂの本体部１５ｂａにおいて張り出し部１５ｂｂよりも上記一端側に位置する部分が挿通される第２貫通孔１６ｃが設けられている。第２貫通孔１６ｃの平面形状は、第２貫通孔１６ｃの中心に対して非対称な形状である。対向部１６ａには、固定部材１７が挿通される複数の第３挿通孔がさらに設けられている。複数の第３挿通孔は、第２貫通孔１６ｃを挟むように設けられている。

各接触部１６ｂは、対向部１６ａに対して屈曲している。各接触部１６ｂは、上記第１状態において、傾斜面３１ｄに接するように設けられている。各接触部１６ｂは、例えば第２貫通孔を挟んで対向する対向部１６ａの両端部に接続されている。対向部１６ａの平面形状が長手方向と短手方向とを有する場合、１対の接触部１６ｂは対向部１６ａの短手方向の両端部に接続されているのが好ましい。

一対の接触部１６ｂの第２貫通孔１６ｃの孔軸方向における幅は等しい。第２貫通孔１６ｃの孔軸方向における各接触部１６ｂの幅は、芯線１５ａの延在方向における張り出し部１５ｂｂの幅と押圧されていない状態のシール部材１８の厚みとの和未満である。第２貫通孔１６ｃの孔軸方向における各接触部１６ｂの幅は、上記和から、予め定められたシール部材１８の潰し代を差し引いた値として、設計されている。これにより、例えば固定部材１７がビスである場合にビスを緊締するときにシール部材１８に作用するトルクにバラつきが生じても、第２貫通孔１６ｃに対して一方の側に位置するシール部材１８の潰し代と、他方の側に位置するシール部材１８の潰し代とのバラつきを抑制することができる。

図４および図５に示されるように、突出部１６ｄは、対向部１６ａに接続されている。突出部１６ｄは、接触部１６ｂよりも対向部１６ａとは反対側に突出している。対向部１６ａの平面形状が長手方向と短手方向とを有する場合、突出部１６ｄは対向部１６ａの長手方向の一方の端部にのみ接続されている。

図４に示されるように、突出部１６ｄにおいて第２貫通孔１６ｃ側を向いた面と第２貫通孔１６ｃとの間の距離は、貫通孔３１ｃと第１側面３１ｆとの間の距離Ｗ１に等しい。これにより、上記第１の位置にある状態において、突出部１６ｄは、第１側面３１ｆと接触し、対向部１６ａが傾斜面３１ｄに対して平行に保持されて、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して適切に取り付けられる。一方、上記第１の位置に対して第２貫通孔１６ｃの中心に対して１８０度回転した状態では、突出部１６ｄは、傾斜面３１ｄと接触し、対向部１６ａが傾斜面３１ｄに対して傾いた状態とされ、フレームロッド１５は貫通孔３１ｃと干渉して貫通孔３１ｃに挿通され得ない。

固定部材１７は、たとえばビス、ネジ、ボルトなどの螺合部材であってもよく、またピンなどであってもよい。シール部材１８は、例えばゴムパッキンである。上記押さえた状態で、シール部材１８は、その厚み方向に押圧されており、貫通孔３１ｃをシールしている。

図７および図８に示されるように、凹部３１ｅは、フレームロッド１５をフランジ部３１ａに対して取り付けるときに、フランジ部３１ａに対して回動されたフレームロッド１５と干渉しないように設けられている。

図３、図７および図８に示されるように、凹部３１ｅは、下方を向いた底面と、底面を囲む側面とを有している。凹部３１ｅの底面は、フランジ部３１ａの上記外周領域の下面および上記内周領域の下面に対して凹んでいる。凹部３１ｅの側面は、凹部３１ｅの底面とフランジ部３１ａの上記外周領域の下面および上記内周領域の下面との間を接続している。貫通孔３１ｃは、凹部３１ｅの底面、および凹部３１ｅの底面とフランジ部３１ａの上記外周領域の下面とを接続する側面に、開口している。図８に示されるように、貫通孔３１ｃは、例えばフランジ部３１ａの延在方向において凹部３１ｅの中心よりも一方に寄って配置されている。

図６に示されるように、平面視において、フランジ部３１ａの延在方向の凹部３１ｅの幅Ｗ３は、フランジ部３１ａの延在方向に垂直な方向の凹部３１ｅの幅Ｗ４よりも広い。異なる観点から言えば、平面視においてバーナ３０の中心から外周側に向かって延びる第１方向の凹部の幅Ｗ４は、平面視において第１方向と直交する第２方向の凹部の幅Ｗ３よりも狭い。

フレームロッド１５は、フランジ部３１ａに対して、例えば以下のようにして取り付ける。

まず、互いに位置決めされたフレームロッド１５および押さえ部材１６が準備される。具体的には、碍子１５ｂが押さえ部材１６の第２貫通孔１６ｃに挿通されていることにより、フレームロッド１５は押さえ部材１６に対して位置決めされている。また、シール部材１８が第２貫通孔１６ｃを囲むように配置される。

次に、フレームロッド１５の芯線１５ａにおいて碍子１５ｂよりも先端部１５Ｔ側に位置する部分が貫通孔３１ｃに挿通される。続いて、碍子１５ｂが貫通孔３１ｃに挿通される。このとき、図７に示されるように、碍子１５ｂの中心軸が貫通孔３１ｃの孔軸に沿うように配置される。さらに、フランジ部３１ａの延在方向から視てフレームロッド１５の芯線１５ａの各部分が貫通孔３１ｃの孔軸と重なるように配置される。このとき、フランジ部３１ａに凹部３１ｅが設けられていることにより、第１部分１５ａａとフランジ部３１ａとの干渉が防止されている。第１部分１５ａａの一部は凹部３１ｅ内に配置され、先端部１５Ｔを含む第１部分１５ａａの残部は凹部３１ｅの外であってケース１１の内部に配置される。なお、このときの押さえ部材１６は、取付部３１ｂと係合不能な位置に配置されている。

その後、フレームロッド１５が貫通孔３１ｃの孔軸に沿って移動すると、芯線１５ａにおいて碍子１５ｂよりも先端部１５Ｔ側に位置する部分も孔軸に沿って移動する。張り出し部１５ｂｂが傾斜面３１ｄに接触した後、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して相対的に回動される。フレームロッド１５は、例えばフランジ部３１ａに対して９０度回動される。このようにして、押さえ部材１６は取付部３１ｂに対して固定可能な位置に配置される。さらに、押さえ部材１６が取付部３１ｂに対して固定可能な位置に配置されたときに、押さえ部材１６に対して位置決めされているフレームロッド１５は、図３に示されるようなフランジ部３１ａに対して予め定められた位置に配置される。このとき、対向部１６ａが傾斜面３１ｄとの間で張り出し部１５ｂｂおよびシール部材１８を挟み、接触部１６ｂが傾斜面３１ｄに接触し、かつ突出部１６ｄが取付部３１ｂと第１側面３１ｆと接触する。次に、固定部材１７が、上記位置に配置された押さえ部材１６の第３挿通孔に挿通されてフランジ部３１ａに固定される。これにより、フレームロッド１５はフランジ部３１ａに対して固定される。

なお、張り出し部１５ｂｂが傾斜面３１ｄに接触する前に、フレームロッド１５がフランジ部３１ａに対して相対的に回動されると、例えば第１部分１５ａａおよび第１屈曲部１５ａｄ等の芯線１５ａの一部がバーナフランジ部３７に接触する場合がある。バーナフランジ部３７は芯線１５ａによって押圧されても破損しないように設けられているため、フレームロッド１５の芯線１５ａとバーナ３０との接触はバーナフランジ部３７によって防止される。

次に、本実施の形態の作用効果について従来の燃焼装置と対比して説明する。
上述のように、従来の燃焼装置では、フレームロッドが熱交換器のケースの側壁に取り付けられている。熱交換器のケースの側壁におけるフレームロッドの取付位置は、湯水が流通する配管等の熱交換器の他の構成部材により制約を受ける。この制約により、上記温水装置では、フレームロッドがバーナの炎孔面に対して比較的離れて配置されている。

これに対し、本実施の形態によれば、フレームロッド１５が、ケース１１よりもバーナ３０に近い位置に配置されているチャンバ３１のフランジ部３１ａに取り付けられている。さらに、フレームロッド１５の芯線１５ａにおいて、チャンバ３１の貫通孔３１ｃに挿通されている第２部分１５ａｂが取付面３１ｉに対して傾斜しており、かつ第１部分１５ａａが第２部分１５ａｂに対して炎孔面３０ｂに向かって折り曲げられている。そのため、燃焼装置２００によれば、従来の燃焼装置と比べて、フレームロッド１５の第１部分１５ａａが炎孔面３０ｂの近くに配置され得る。このため、フレームロッド１５は、従来の燃焼装置のフレームロッドと比べて、高い検知性能を有している。

なお、上記燃焼装置２００において、第２部分１５ａｂを取付面３１ｉに対して垂直に延びてフランジ部３１ａを貫通するように構成した場合、フレームロッド１５が吸熱パイプ１３またはバーナ３０と干渉することになる。この場合、フレームロッド１５と吸熱パイプ１３またはバーナ３０との干渉を防止するには、例えば吸熱パイプ１３とバーナ３０との間の距離を長くする必要があり、燃焼装置および温水装置の大型化を引き起こす。上記燃焼装置２００によれば、装置の大型化を引き起こすことなく、フレームロッド１５を炎孔面３０ｂの近くに配置することができる。

燃焼装置２００において、芯線１５ａは、先端部１５Ｔを有し、かつ炎孔面３０ｂに沿うように配置された第１部分１５ａａを含む。先端部１５Ｔは、炎孔面３０ｂに対してチャンバ３１とは反対側に配置されており、かつ平面視においてバーナ３０と重なるように配置されている。

これにより、フレームロッド１５の第１部分１５ａａは、炎孔面３０ｂの近くに配置されており、かつ炎孔面３０ｂとの距離が略一定とされている。そのため、フレームロッド１５は、このような第１部分１５ａａを含まない従来の燃焼装置のフレームロッドと比べて、低酸素検知性能が高められている。

上記燃焼装置において、芯線１５ａは、チャンバ３１に挿通されている第２部分１５ａｂと、第１部分１５ａａと第２部分１５ａｂとの間に配置されている第３部分１５ａｃと、第１部分１５ａａと第３部分１５ａｃとを接続している第１屈曲部１５ａｄと、第２部分１５ａｂと第３部分１５ａｃとを接続している第２屈曲部１５ａｅとを有している。これにより、芯線１５ａが第１部分１５ａａと第２部分１５ａｂとの間に１つの屈曲部のみを有している場合と比べて、第１部分１５ａａの位置が取付面３１ｉに対する芯線１５ａの傾斜角による制約を受けにくくなる。つまり、上記フレームロッド１５では、上記傾斜角によらず第１部分１５ａａが炎孔面に沿うように配置される。そのため、フレームロッド１５は、設計が容易でかつ低酸素検知性能が高められる。

なお、従来の燃焼装置においてフレームロッドを炎孔面の近くに配置するには、フレームロッドにおいてケース側壁に取り付けられている部分に対してフレームロッドを直角に近い角度で折り曲げて、フレームロッドの先端を炎孔面の近くに配置することも考えられる。しかしこの場合には、組立精度の制約から、フレームロッドの先端と炎孔面との間を近づけるほど、フレームロッドが熱交換器のケースの側壁に取り付けられる際にフレームロッドの先端部が炎孔面に接触しやすくなり、その結果炎孔面が損傷しやすいという問題がある。

これに対し、上記燃焼装置２００は、平面視において少なくとも一部がバーナ３０の外縁部と重なるようにバーナ３０と芯線１５ａとの間に配置されているバーナフランジ部３７をさらに備える。上記燃焼装置２００において、バーナフランジ部３７は、チャンバ３１に挿通されたフレームロッド１５が予め定められた取付位置とは異なる位置に配置されたときに、炎孔面３０ｂと芯線１５ａとの間に配置され、上記異なる位置に配置された芯線１５ａが炎孔面３０ｂに接触することを防止するように設けられている。バーナフランジ部３７は、上記のように折り曲げられた芯線１５ａを含むフレームロッド１５がチャンバ３１に取り付けられるときに、芯線１５ａが炎孔面３０ｂに接触することによって炎孔面３０ｂが損傷することを防止することができる。

上記燃焼装置２００において、バーナ３０の構造は、繊維状である。バーナフランジ部３７の構造は、金属材料から成る板状であり、バーナ３０と比べて、フレームロッドに接触されたときに損傷しにくい構造である。このようなバーナフランジ部３７は、フレームロッド１５がバーナフランジ部３７に接触したときに、フレームロッド１５がバーナフランジ部３７とともにバーナ３０を損傷させることを防止できる。

上記燃焼装置２００において、上記フランジ部３１ａには、フレームロッドが挿通された貫通孔と、貫通孔のバーナ側の端部に接続された凹部とが設けられている。バーナの外周側に延びる第１方向の凹部の幅は、第１方向に直交する第２方向の凹部の幅よりも狭い。このような凹部は、上記のように折り曲げられた芯線を含むフレームロッドがチャンバに取り付けられるときに、フレームロッドがチャンバに干渉することを防止できる。

本発明に係る温水装置は、上記燃焼装置と、燃焼装置において前記混合ガスが燃焼されることにより発生した燃焼ガスにより湯水を加熱する熱交換部とを備える。このため、フレームロッドが高い検知性能を有している燃焼装置を備えた温水装置を提供することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０顕熱回収熱交換器、１１ケース、１３吸熱パイプ、１４点火プラグ、１４Ｔ，１５Ｔ先端部、１５フレームロッド、１５Ｓ一端、１５ａ芯線、１５ａａ第１部分、１５ａｂ第２部分、１５ａｄ第１屈曲部、１５ａｅ第２屈曲部、１５ｂ碍子、１５ｂａ本体部、１５ｂｂ張り出し部、１６押さえ部材、１６ａ対向部、１６ｂ接触部、１６ｃ第２貫通孔、１６ｄ突出部、１７固定部材、１８，３８，３９シール部材、２０潜熱回収熱交換器、３０バーナ、３０ａ炎孔、３０ｂ炎孔面、３１チャンバ、３１ａフランジ部、３１ｂ取付部、３１ｃ貫通孔、３１ｄ傾斜面、３１ｅ凹部、３１ｆ第１側面、３１ｇ第２側面、３１ｈ排気口、３１ｉ取付面、３２ファン、３３ダクト、３４ベンチュリ、３５オリフィス、３６ガスバルブ、３７バーナフランジ部、３７ａ内周部、３７ｂ外周部、４０配管、４１バイパス配管、４２バイパスサーボ、４４温水配管、５０筐体、１００温水装置、２００燃焼装置。

Claims

複数の炎孔が開口している炎孔面を有するバーナと、
平面視において少なくとも一部が前記バーナの外縁部と重なるように配置されているバーナフランジ部と、
前記バーナフランジ部を介して前記バーナが取り付けられている取付面を有し、かつ混合ガスを前記複数の炎孔に供給するチャンバと、
平面視において前記バーナの外周側に位置する前記チャンバの外周部分に取り付けられ、かつ芯線を含むフレームロッドとを備え、
前記芯線が、前記取付面に対して斜めに延びて前記チャンバを貫通し、かつ前記炎孔面に向かって折り曲げられており、
前記バーナフランジ部は、前記チャンバに挿通された前記フレームロッドが予め定められた取付位置とは異なる位置に配置されたときに、前記炎孔面と前記芯線との間に配置され、前記異なる位置に配置された前記芯線が前記炎孔面に接触することを防止するように設けられている、燃焼装置。
前記芯線は、先端部を有し、かつ前記炎孔面に沿うように配置された第１部分を含み、
前記先端部は、前記炎孔面に対して前記チャンバとは反対側に配置されており、かつ平面視において前記バーナと重なるように配置されている、請求項１に記載の燃焼装置。
前記芯線は、
前記チャンバに挿通されている第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間に配置されている第３部分と、
前記第１部分と前記第３部分とを接続している第１屈曲部と、
前記第２部分と前記第３部分とを接続している第２屈曲部とを有している、請求項２に記載の燃焼装置。
前記バーナの構造は、繊維状であり、
前記バーナフランジ部の構造は、金属材料から成る板状であり、前記バーナと比べて前記フレームロッドに接触されたときに損傷しにくい構造である、請求項１～３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
前記外周部分に、前記フレームロッドが挿通された貫通孔と、前記貫通孔の前記バーナ側の端部に接続された凹部とが設けられており、
前記バーナの外周側に延びる第１方向の前記凹部の幅は、前記第１方向に直交する第２方向の前記凹部の幅よりも狭い、請求項１～４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
前記フレームロッドは、前記芯線の一部を覆う碍子をさらに含み、
前記フレームロッドを前記チャンバに固定する固定部をさらに備え、
前記固定部は、前記碍子が挿通される挿通孔が設けられており、
前記挿通孔は、挿通された前記フレームロッドを前記固定部に対し位置決めするように設けられており、
前記固定部は、前記チャンバと係合する係合部を有し、
前記係合部は、前記固定部を前記チャンバに対して位置決めするように設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
請求項１～６のいずれか１項に記載の前記燃焼装置と、
前記燃焼装置において前記混合ガスが燃焼されることにより発生した燃焼ガスにより湯水を加熱する熱交換部とを備える、温水装置。