JPH11159882A - 温水熱交換器内蔵型ストーブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温水熱交換器内蔵型ストーブで、床暖房運転
停止後の輻射暖房運転時における温水熱交換器内の熱交
換パイプの異常沸騰防止と機器のコンパクト化を図る。 【解決手段】 燃焼ユニット２０と、この燃焼ユニット
２０からの燃焼排ガスで加熱される温水暖房用の熱交換
パイプ２９を内部に有する温水熱交換器２８と、この温
水熱交換器２８でつくられた温水を溜める水タンク３９
と、暖房用温水を補助的に加熱する加熱ヒータ４３を備
え、前記加熱ヒータ４３は、水タンク３９の適所に設
け、水タンク３９内の温水を加熱するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として家庭用の温
水熱交換器内蔵型ストーブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のストーブは図９、図１０
に示すように輻射暖房運転時には、バ−ナ１によって火
炎を形成し、生成された燃焼ガスは耐熱ガラス２を取り
付けた燃焼筒３内部の赤熱体４を加熱し赤熱させ、燃焼
筒３から熱とともに赤熱体４の光が輻射されるようにな
っている。

【０００３】また、燃焼筒３にはバーナ１で生成された
燃焼ガスを排出する排気経路を兼ねた主熱交換器５が連
設されており、この主熱交換器５の適所にダンパー９を
設けて、燃焼ガスの流れを分岐する分岐部８を形成し、
熱交換パイプ６を有する温水熱交換器７側経路または主
熱交換器５側に切り換えるようにしている。１０は熱交
換パイプ６の温水往き口６ａから水タンク１１に至る経
路の途中に配設された補助ヒータユニットであり、内部
に加熱ヒータ１０ａを有しており、機器本体の架台１９
に取り付けると機器本体が大きくなるので、温水熱交換
器７の下方で、水タンク１１の上方に配設してある。温
水入口側１２は熱交換パイプ６の温水往き口６ａと温水
ホース往き上１４ａに接続されており、温水出口側１３
は水タンク１１内に挿入し、かつ先端部１４ｂが大気に
開放された温水ホース往き下１４ｃに接続されている。
ダンパ９が分岐部８を開口している時、すなわち輻射暖
房運転と床暖房運転の同時運転時の高温の燃焼排ガスの
流れは、燃焼筒３から温水熱交換器７を通り熱交換パイ
プ６を加熱し、温水戻り口６ｂより入ってきた温水を暖
めた後、主熱交換器５に連接した出口部１５より排気部
１６へと流れる。暖められた温水は温水往き口６ａを出
た後に、補助ヒータユニット１０内へと入る。この時加
熱ヒータ１０ａによる温水の加熱動作を行うスイッチ
（図示せず）がＯＮされている場合には、加熱ヒータ１
０ａが通電されて温水はさらに加熱される。その後、温
水ホース往き下１４ｃを通って水タンク１１内に入り、
循環ポンプ１７により床暖房用パネル１８へと送られ床
暖房を行い、温水戻り口６ｂから熱交換パイプ６内へと
戻り、再び温水が暖められる。

【０００４】この床暖房運転時には、床暖房用パネル１
８内を循環する温水温度が上昇すると、温水温度の制御
のために先ず加熱ヒータＨ１０ａの通電が停止し、続い
てダンパ９が温水熱交換器７への分岐部８を閉塞する側
（図６の点線の状態）に回動し、熱交換パイプ６を高温
の燃焼排ガスで加熱しないようにするとともに、循環ポ
ンプ１７も停止する。この時、高温の燃焼排ガスは温水
熱交換器７には流れず、主熱交換器５だけで熱交換し排
気されることとなる。

【０００５】また、輻射暖房運転と床暖房運転の同時運
転から、床暖房運転を停止し、輻射暖房運転のみに切り
換えた時も上述した通り、加熱ヒータ１０ａへの通電が
停止され、ダンパ９も温水熱交換器７への分岐部８を閉
塞する側に回動するとともに、循環ポンプ１７も停止
し、高温の燃焼排ガスは温水熱交換器７には流れず、主
熱交換器５だけで熱交換し排気される。

【０００６】また、他の方法として補助ヒータユニット
１０を温水熱交換器７と水タンク１１の経路以外の温水
往き側または戻り側の経路に設け、本体の架台１９に取
り付けて構成したものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では金属製のダンパ９を燃焼排ガスの通
路内、すなわち高温部に設けて、燃焼ガスの流れを切り
換えるようにしているため、温水熱交換器７への分岐部
８を完全に閉塞することができない。また温水熱交換器
７内部の方が、主熱交換器５の内部より圧力が低くなっ
ているため、ダンパ９が分岐部８を閉塞している時でも
少しずつ高温の燃焼排ガスが温水熱交換器７に流れ込
む。

【０００８】また循環ポンプ１７が停止すると同時に、
温水ホース往き下１４ｃ内から水タンク１１までの経路
を満たしている温水は、温水ホース往き下１４ｃの先端
部１４ｂから入ってくる空気と置換し、温水戻り口６ｂ
から温水ホース戻り６ｃを通り、床暖房用パネル１８側
の経路より水タンク１１内へと戻される。しかし、熱交
換パイプ６内から完全に水が抜けることはなく、水滴等
の僅かな量の水が熱交換パイプ６内に残る。

【０００９】従って、熱交換パイプ６は、燃焼筒３と赤
熱体４から受ける熱と少ずつ流れ込む高温の燃焼排ガス
によって加熱され高温となり、熱交換パイプ６内に残っ
た水は沸騰し蒸気となり、熱交換パイプ６内から水タン
ク１１内に吹き出る。しかし、熱交換パイプ６の温水往
き口６ａから水タンク１１に至る経路の途中には、補助
ヒータユニット１０が配設されているので、複雑な経路
により大きな抵抗となって蒸気がスムーズに抜けず、非
常に大きな音を出しながら水タンク１１内に吹き出るの
で、使用者に不安感を与えるという問題を有していた。

【００１０】さらに、床暖房運転を行わない時には、補
助ヒータユニット１０内には温水がない状態となり、加
熱ヒータ１０ａは空気に触れ、乾燥過程で加熱ヒータ１
０ａ表面に水分中に含まれていたスケールが付着し、加
熱ヒータ１０ａ表面から温水への熱交換効率を低下させ
るとともに、加熱ヒータ１０ａの自己加熱により加熱ヒ
ータ１０ａを損傷するという問題も有していた。

【００１１】また、補助ヒータユニット１０を温水熱交
換器７と水タンク１１の経路以外の場所に取り付けるよ
うにしたものにおいては、上述したような熱交換パイプ
６内の沸騰による問題はないが、補助ヒータユニット１
０の設置スペースを確保する必要があり、機器本体が大
きくなって、コンパクト化を図ることが困難になるとい
う問題も有していた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、燃焼ユニットと、この燃焼ユニットからの
燃焼排ガスで加熱される温水暖房用の熱交換パイプを内
部に有する温水熱交換器と、この温水熱交換器でつくら
れた温水を溜める水タンクと、暖房用温水を補助的に加
熱する加熱ヒータを備え、前記加熱ヒータは、水タンク
内の温水を加熱するようにしている。

【００１３】上記発明によれば、暖房用の温水を補助的
に加熱する加熱ヒータを機器内に設けられた暖房用温水
を溜めておくための水タンク内に設けることで、加熱ヒ
ータを収納するための缶体を必要とせず、その缶体に接
続する温水配管もいらなくなる。また、その缶体を取り
付けるためのスペースも必要ないため、機器の構成を極
めて簡素化でき、コンパクト化も図れる。さらに、温水
熱交換器内の熱交換パイプからの温水往き側経路を直接
水タンクへ導くことができるため、床暖房運転停止後の
輻射暖房運転時の熱交換パイプ内の沸騰水をスムーズに
水タンクに回収でき、蒸発時の大きな沸騰音の発生を防
止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１の温水熱交換器内蔵型ス
トーブは燃焼ユニットと、この燃焼ユニットからの燃焼
排ガスで加熱される温水暖房用の熱交換パイプを内部に
有する温水熱交換器と、この温水熱交換器でつくられた
温水を溜める水タンクと、暖房用温水を補助的に加熱す
る加熱ヒータを備え、前記加熱ヒータは、水タンク内の
温水を加熱するようにしている。

【００１５】そして、暖房用の温水を補助的に加熱する
加熱ヒータを機器内に設けられた暖房用の温水を溜めて
おく水タンク内に設けることで、加熱ヒータを収納する
ための缶体を必要とせず、その缶体に接続する温水配管
もいらなくなる。また、その缶体を取り付けるためのス
ペースも必要ないため、機器の構成を極めて簡素化で
き、コンパクト化も図れる。さらに、温水熱交換器内の
熱交換パイプからの温水往き側経路を直接水タンクへ導
くことができるため、床暖房運転停止後の輻射暖房運転
時の熱交換パイプ内の沸騰水をスムーズに水タンクに回
収でき、蒸発時の大きな沸騰音の発生を防止することが
できる。

【００１６】また、請求項２の温水熱交換器内蔵型スト
ーブは、加熱ヒータを水タンクに当接しないように機器
本体内部の適所に取り付けられた支持台を介して水タン
ク内に位置するようにしている。

【００１７】そして、加熱ヒータが異常加熱した場合で
も、その熱伝導により水タンクが損傷しないようにして
安全性の向上を図ることができる。

【００１８】また、請求項３の温水熱交換器内蔵型スト
ーブは、加熱ヒータを水タンクの下限水位よりも下方に
位置するようにしている。

【００１９】そして、加熱ヒータを常に温水内に浸すよ
うにして、加熱ヒータ表面にスケールが付着しないよう
にし、加熱ヒータ表面からの熱伝導低下や自己加熱によ
る加熱ヒータの損傷を防止している。

【００２０】また、請求項４の温水熱交換器内蔵型スト
ーブは、加熱ヒータのヒータ線が水タンクの下限水位よ
りも下限に位置するようにしている。

【００２１】そして、加熱ヒータの発熱部分を常に温水
内に浸すようにして、発熱部分へのスケールの付着をな
くし、効率よく温水を加熱するようにするとともに、自
己加熱による加熱ヒータの損傷を防止している。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００２３】（実施例１）図１は本発明の実施例におけ
る温水熱交換器内蔵型ストーブの内部構造を示す断面図
で、図２は同温水熱交換器内蔵型ストーブの温水熱交換
器部分を示す断面図で、図３は同温水熱交換器内蔵型ス
トーブの排気管と排気室を示す断面図で、図４は同温水
熱交換器内蔵型ストーブの要部斜視図で、図５は同温水
熱交換器内蔵型ストーブの水タンクと加熱ヒータと支持
台の斜視図で、図６は同温水熱交換器内蔵型ストーブの
外観図である。

【００２４】図１〜６において、２０は燃料を燃焼させ
る燃焼ユニット、２１は燃焼ユニット２０に燃料を送る
燃料ポンプ、２２はバ−ナ２０に燃焼用空気を送る送風
ファンである。バ−ナ２０の上部には赤熱体２３を内部
に有する燃焼筒２４が連設され、その上部には輻射と対
流により暖房用の熱を発する主熱交換器２５を接続して
いる。２６は燃焼筒２４に取り付けられた耐熱ガラス
で、赤熱体２３の光と熱をストーブ前方に機器本体前面
の開口部２７を通して輻射するように構成してある。

【００２５】２８は燃焼筒２４の近傍に略水平方向に位
置するとともに、内部に熱交換パイプ２９を有した温水
熱交換器であり、入口側３０を燃焼筒２４近傍の主熱交
換器２５との連通部より分岐し、出口側３１を燃焼筒２
４より遠ざかる側の主熱交換器２５に連通させている。
温水熱交換器２８の入口側３０には、シャフト３２によ
り回動自在に枢支してあるダンパ３３が設けられ、燃焼
ガスの通路を主熱交換器２５側または温水熱交換器２８
側のいずれかに切り換えるように構成されている。３４
はダンパ３３を枢支しているシャフトを動かす連結体、
３５は駆動用モ−タである。３６は主熱交換器２５に接
続された排気管、３７は排気管３６と接続された排気室
であり、給排気筒３８を通して燃焼ガスを室外に排出す
るようにしている。３９は床暖房運転時の必要水位を示
す上限水位線４０と下限水位線４１を有する温水熱交換
器２８でつくられた温水を溜める水タンクでる。この水
タンク３９には支持台４２に一体的に取り付けられた温
水を補助的に加熱する略Ｌ字状の加熱ヒータ４３が水タ
ンク３９の上面開口部４４より水タンク３９に当接しな
いように配設されている。また、加熱ヒータ４３は水タ
ンク３９の下限水位線４１よりも下方に発熱部が位置す
るように配設してある。４５は水タンク３９内の水が蒸
発するのを防ぐための、支持台４２と水タンク３９の上
面開口部４４の周りとの間に取り付けられたリング状パ
ッキンである。４６は温水の戻り口である温水バルブ戻
り４７と熱交換パイプ２９の一方とを接続する温水ホー
ス戻り、４８は一方を熱交換パイプ２９のパイプの他方
と水タンク３９とを接続する温水ホース往きで、他方の
先端部４９が水タンク３９の上限水位線４０よりも上方
に位置するように挿入し、大気に開放してある。５０は
水タンク３９と循環ポンプ５１とを接続する接続ホ−
ス、５２は循環ポンプ５１と温水の出口である温水バル
ブ往き５３とを接続する温水ホ−ス往きである。５４は
水タンク３９と循環ポンプ５１を一体的に取り付けた温
水ベ−スで、水タンク３９と循環ポンプ５１を接続した
状態で温水ユニット５５を形成している。５６は床暖房
用パネルである。

【００２６】上記構成においてその動作を説明すると、
まず床暖房運転と輻射暖房運転の同時運転時には、燃焼
ユニット２０は燃料ポンプ２１から送られる液体燃料と
送風ファン２２から送られる燃焼用空気により燃焼を開
始し、火炎および燃焼排ガスを生成する。燃焼排ガスは
まず燃焼ユニット２０の上部にある赤熱体２３を加熱し
赤熱させる。この時赤熱体２３は、その熱と光を燃焼筒
２４に取り付けられた耐熱ガラス２６から機器本体の前
面の開口２７を通して前方に輻射する。この時、床暖房
運転のために循環ポンプ５１は動作を開始しており、ダ
ンパ３３も床暖房運転時には入口側３０を開ける側（図
１の実線の状態）に回動している。

【００２７】従って赤熱体２３を通った燃焼排ガスは、
燃焼筒２４の上部の主熱交換器２５には流れず、温水熱
交換器２８側へと流れ込み、その内部の熱交換パイプ２
９を加熱するが、熱交換パイプ２９の中には温水が循環
ポンプ５１によつて流されており、この水が加熱されて
温水となって水タンク３９に入る。この時、加熱ヒータ
４３による温水の加熱動作を行うスイッチ（図示せず）
がＯＮされている場合には、加熱ヒータ４３が通電され
てさらに温水が加熱される。温水はその後循環ポンプ５
１から温水バルブ往き５３を出て、外部の床暖房用パネ
ル５６に送られ再び温水バルブ戻り４７へと戻るように
なっている。温水熱交換器２８を通った高温の燃焼排ガ
スは、その後出口側３１から主熱交換器２５へと流れ込
み、その表面から熱を放熱した後に排気管３６から排気
室３７を経て、最終的には給排気筒３８より室外へ排出
される。

【００２８】この床暖房運転時には、床暖房用パネル５
６内を循環する温水温度が上昇すると、温水温度の制御
のために先ず加熱ヒータ４３への通電が停止し、続いて
ダンパ３３が温水熱交換器２８の入口側３０を閉塞する
側（図１の点線の状態）に回動し、床暖房用の熱交換パ
イプ２９を高温の燃焼排ガスで加熱しないようにすると
ともに、循環ポンプ５１も停止する。この時、高温の燃
焼排ガスは温水熱交換器２８には流れず、主熱交換器２
５だけで熱交換し排気されることとなる。

【００２９】また輻射暖房運転と床暖房運転の同時運転
から、床暖房運転を停止し、輻射暖房運転のみに切り換
えた時も上述した通り、加熱ヒータ４３への通電が停止
され、ダンパ３３も温水熱交換器２８への入口側３０を
閉塞する側に回動するとともに、循環ポンプ５１も停止
し、高温の燃焼排ガスは温水熱交換器２８には流れず、
主熱交換器２５だけで熱交換し排気される。

【００３０】しかしながら、ダンパ３３は燃焼排ガスの
通路内、すなわち高温部に設けられ、金属で構成されて
いるため、ダンパ３３が入口側３０を閉塞したとして
も、完全に閉塞できない。また、温水熱交換器２８の内
部は主熱交換器２５より圧力が低くなっているため、入
口側３０の閉塞が完全でないと少しずつ燃焼排ガスが温
水熱交換器２８に流れ込む。

【００３１】一方、循環ポンプ５１が停止すると同時
に、温水ホース往き４９内から水タンク３９までの経路
を満たしている水は、温水ホース往き４９の先端部４９
から入ってくる空気と置換し、熱交換パイプ２９から温
水ホース戻り４８を通り、床暖房用パネル５６側の経路
より水タンク３９内へと戻される。しかし、熱交換パイ
プ２９内から完全に水が抜けることはなく、水滴等の僅
かな量の水が熱交換パイプ２９内に残る。

【００３２】熱交換パイプ２９内に水滴等の僅かな量の
水が残ると、熱交換パイプ２９は、燃焼筒２４と赤熱体
２３から受ける熱と少ずつ流れ込む高温の燃焼排ガスに
よって加熱され高温となり、熱交換パイプ２９内に残っ
た水は沸騰し蒸気となり、熱交換パイプ２９内から温水
ホース往き４９を通って水タンク５２内に吹き出す。こ
の時、熱交換パイプ２９から水タンク５２に至る経路に
は蒸気を排出するのに抵抗となる部分がないので、高温
の蒸気は温水ホース往き４９の先端部５１よりスムーズ
に水タンク５２内へ放出される。

【００３３】また加熱ヒータ４３の発熱部は水タンク３
９の下限水位線４１よりも下方に位置する部分に配設さ
れているため、常に水中に位置するようになっており、
空気に触れたり、水中に位置したりということを繰り返
さないので、加熱ヒータ４３の発熱部分の表面に水分中
に含まれているスケール等が付着することがなく、効率
よく水を加熱することができ、自己加熱による損傷も防
止することができる。さらに、加熱ヒータ４３を支持台
４２を介して直接水タンク３９に接触しないように水タ
ンク３９内に配設しているため、加熱ヒータ４３が異常
加熱した場合でも熱伝導による水タンク３９の損傷を防
止することができる。

【００３４】なお、本実施例では燃焼筒２４には赤熱体
２３と耐熱ガラス２６を有しているが、赤熱体２３と耐
熱ガラス２６を備えていなくても高温の熱を発する燃焼
筒であれば同様の効果が得られる。また、温水による床
暖房用の熱交換器で説明したが、床暖房に限ることはな
く他の熱交換器でも良い。さらに、燃料に関しても、液
体燃料でなく気体燃料でも良い。

【００３５】（実施例２）図７は本発明の実施例２にお
ける温水熱交換器内蔵型ストーブの温水熱交換器と水タ
ンク部分を示す断面図で、図８は同温水熱交換器内蔵型
ストーブの水タンクと加熱ヒータと支持台の斜視図であ
る。

【００３６】図７、図８において、４３は水タンク３９
の下限水位線４１よりも下方に位置するように、支持台
４２を介して水タンク３９内に配設された略Ｕ字状の加
熱ヒータである。５７は水タンク３９と支持台４２との
間から水が漏れないようにするシールパッキンである。
この加熱ヒータ４３は水タンク３９内の水位が下限水位
になっても空気と触れる部分が全くないように取り付け
ており、実施例１と同様の効果が得られる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明のように請求項１の温水熱交
換器内蔵型ストーブによれば、暖房用の温水を補助的に
加熱する加熱ヒータを機器内に設けられた暖房用の温水
を溜めておく水タンク内に設けることで、加熱ヒータを
収納するための缶体を必要とせず、その缶体に接続する
温水配管もいらなくなる。また、その缶体を取り付ける
ためのスペースも必要ないため、機器の構成を極めて簡
素化でき、コンパクト化も図れる。さらに、温水熱交換
器内の熱交換パイプからの温水往き側経路を直接水タン
クへ導くことができるため、床暖房運転停止後の輻射暖
房運転時の熱交換パイプ内の沸騰水をスムーズに水タン
クに回収でき、蒸発時の大きな沸騰音の発生を防止する
ことができる。

【００３８】また、請求項２の温水熱交換器内蔵型スト
ーブによれば、加熱ヒータが異常加熱した場合でも、そ
の熱伝導により水タンクが損傷しないようにして安全性
の向上を図ることができる。

【００３９】また、請求項３の温水熱交換器内蔵型スト
ーブによれば、加熱ヒータを常に温水内に浸すようにし
て、加熱ヒータ表面にスケールが付着しないようにし、
加熱ヒータ表面からの熱伝導低下や自己加熱による加熱
ヒータの損傷を防止している。

【００４０】また、請求項４の温水熱交換器内蔵型スト
ーブによれば、加熱ヒータの発熱部分を常に温水内に浸
すようにして、発熱部分へのスケールの付着をなくし、
効率よく温水を加熱するようにするとともに、自己加熱
による加熱ヒータの損傷を防止している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の温水熱交換器内蔵型ストー
ブの内部構造を示す断面図

【図２】同温水熱交換器内蔵型ストーブの温水熱交換器
部分を示す断面図

【図３】同温水熱交換器内蔵型ストーブの排気菅と排気
室を示す断面図

【図４】同温水熱交換器内蔵型ストーブの要部斜視図

【図５】図５は同温水熱交換器内臓型ストーブの水タン
クと加熱ヒータと支持台の斜視図

【図６】同温水熱交換器内蔵型ストーブの外観図

【図７】本発明の実施例２の温水熱交換器内蔵型ストー
ブの温水熱交換器と水タンク部分を示す断面図

【図８】同温水熱交換器内蔵型ストーブの水タンクと加
熱ヒータと支持台の斜視図

【図９】従来の温水熱交換器内蔵型ストーブの内部構造
を示す断面図

【図１０】従来の温水熱交換器内蔵型ストーブの要部斜
視図

【符号の説明】

２０ 燃焼ユニット ２４ 燃焼筒 ２５ 主熱交換器 ２６ 温水熱交換器 ２９ 熱交換パイプ ３９ 水タンク ４１ 下限水位線 ４２ 支持台 ４３ 加熱ヒータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼ユニットと、この燃焼ユニットからの
   燃焼排ガスで加熱される温水暖房用の熱交換パイプを内
   部に有する温水熱交換器と、この温水熱交換器でつくら
   れた温水を溜める水タンクと、暖房用温水を補助的に加
   熱する加熱ヒータを備え、前記加熱ヒータは、水タンク
   内の温水を加熱するようにした温水熱交換器内蔵型スト
   ーブ。
2. 【請求項２】加熱ヒータは、水タンクに当接しない機器
   本体内部の適所に取り付けられた支持台を介して水タン
   ク内に位置させるようにした請求項１記載の温水熱交換
   器内蔵型ストーブ。
3. 【請求項３】加熱ヒータは水タンクの下限水位よりも下
   方に位置するようにした請求項１または２記載の温水熱
   交換器内蔵型ストーブ。
4. 【請求項４】加熱ヒータのヒータ線は下限水位よりも下
   方に位置するようにした請求項１または２記載の温水熱
   交換器内蔵型ストーブ。