JP2000304348A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの缶体に複数の機能を有する流路を設け
た燃焼装置において、各単独運転時に使用しない機能の
方の流路内で滞留している流体が沸騰し流路内にスケー
ルが堆積し耐久性能が劣化したり、各単独運転時の出力
の低下が生じる課題があった。 【解決手段】 共用バーナ群１Ｃで接合流路１６を加熱
し、第一流路５の入水を接合流路１６からとし、第二流
路８の入水も接合流路１６からとすることで、接合流路
１６には熱交換器で最も低水温の水が通過する構成とな
る。また、接合流路１６の片方の流路を略ハート型に変
形し接合することで管と管との接合面積を拡大できる。
これにより機器の小型化が実現できると共に、各流路を
単独で加熱する運転を行っても管と管との熱伝導が良好
に行えるため、滞留している管内の水の温度上昇を抑制
し、管内スケールの発生防止と熱交換器の延命化が実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は暖房機能や風呂の追
い焚き機能を有する熱源が１カ所の給湯機において、複
数の機能を満足する燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一つの燃焼熱源によって複数の流
路を同時に加熱できる燃焼装置は、給湯と暖房と風呂の
運転ができる給湯暖房風呂装置などの複合給湯機に採用
されている。この種の従来の燃焼装置は特開平９−２４
３１６６号公報に記載されているようなものがあった。
この燃焼装置では、図９に示す様に、バーナユニット１
とバーナーユニット１に設けられた給湯バーナ１Ａと風
呂バーナ１Ｂと、バーナ１に空気を供給する送風ファン
２と、燃料を供給するガス比例弁３と、複数の伝熱フィ
ン４と、伝熱フィン４を貫通しバーナ１で加熱する給湯
管５と風呂管６とから構成される。給湯管５と風呂管６
は互いに並行に並べられ、矢印で示すように互いにＵ字
管で接続されて２回路を形成し間に互いの丸管を線接合
した接合管７を有している。この時給湯バーナ１Ａは給
湯管５を加熱し、風呂バーナ１Ｂは風呂管６を加熱す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃焼装置の構成では、給湯バーナ１Ａと風呂バーナ
１Ｂはバーナユニット１内でそれぞれ完全に独立してい
るため、装置の小型化ができない構成であると共に、特
に給湯単独運転を行う際に丸管同士で接合した接合管７
が常に加熱されるため、運転を行っていない他方の風呂
管６内の水温が上昇してしまう。すなわち、接合管７が
単に円管同士を接合したもので管と管との接触面積が小
さく伝熱量が不足した状態であれば、給湯運転を行う時
に、所定の燃焼量を超えると接合管７の風呂管６への受
熱量が多くなり、風呂管６内の水温が上昇し沸騰に至る
こともあった。管内の水が沸騰すると管内にスケールが
付着し流路を閉塞し運転ができなくなる可能性が生じ
る。また、風呂の単独運転を行う際も、接合管７が常に
加熱されるため所定の燃焼量を超えると給湯管５への受
熱量が多くなり、給湯管５内の水温が上昇し高温になる
こともあった。そのため、給湯運転開始時の初期水温の
上昇による高温出湯や、熱交換器の耐久性と信頼性に課
題があった。

【０００４】

【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、第一バーナ群と第二バーナ群と共用バーナ
群と第一流路と第二流路から構成され、第一流路もしく
は第二流路のどちらか一方の流路を変形させて面接合し
た接合流路を設け、第一流路は第一バーナ群により加熱
され、第二流路は第二バーナ群により加熱され、接合流
路は前記共用バーナ群により加熱され、第一流路と前記
第二流路の少なくともどちらか一方が接合流路から入水
するものである。さらに、各流路の接合流路を除く流路
内部にコイルを挿入し熱交換装置を有する燃焼装置であ
る。

【０００５】上記発明によれば、一つの缶体で複数の機
能を備えた燃焼装置において、機器の小型化が実現でき
ると共に、一つの機能のみを使用したときに、使用しな
い機能の管内流体の沸騰を抑制できることから、十分な
性能の発揮と高い耐久性能と信頼性能を確保できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、第一バーナ群と第二バ
ーナ群と共用バーナ群とからなる並行に複数本のバーナ
を設けたバーナユニットと、前記バーナユニットによっ
て生成される高温ガスで加熱される複数の伝熱フィン
と、前記伝熱フィンを貫通し前記バーナと平行して設け
た第一流路と第二流路から構成され、前記第一流路と第
二流路を互いに面接合した接合流路を設け、第一流路は
第一バーナ群により加熱され、第二流路は第二バーナ群
により加熱され、第一流路と前記第二流路の少なくとも
どちらか一方が接合流路から入水して前記共用バーナ群
により加熱されるものである。

【０００７】そして共用バーナで接合流路を加熱する構
成をとることで機器の小型化が実現できると共に、第一
流路の入水を接合流路から、第二流路も接合流路から入
水することで低水温の水が通過し滞留水への伝熱量を増
加でき、各流路を単独で加熱する運転を行っても、滞留
している他方の管内の水の温度上昇を抑制し、管内スケ
ールの発生防止と熱交換器の延命化が実現できる。すな
わち装置の持つ性能が十分に発揮され、缶体の耐久性能
が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【０００８】また、第一バーナ群と第二バーナ群の間に
共用バーナ群を設け、第一流路と第二流路の間に接合流
路を設けたものである。

【０００９】そして共用バーナ群を第一バーナ群と第二
バーナ群の間に設け、接合流路を第一流路と第二流路の
間に設けることで、第一流路と接合流路の配管接続長さ
と第二流路と接合流路の接続長さを短くでき機器を小型
化できる。

【００１０】また、第一流路が給湯管で第二流路が暖房
管であり、第一流路もしくは第二流路の少なくともどち
らか一方の流路を変形した変形管で互いに接合した接合
流路を設け、接合流路の暖房管を高温ガスの流れる上流
側に設けたものである。

【００１１】そして接合流路の片方の流路を略ハート型
に変形し接合することで管と管との接合面積を拡大で
き、管と管との熱伝達量を促進できる。また、接合流路
の暖房管を火炎に近い高温ガスの上流側にすることで暖
房単独運転の定常運転中の戻り温度が高い状態であって
も、給湯管が暖房管より高温ガスの下流側になることか
ら給湯管の内部の滞留水の温度はさほど上昇することが
ない。一方暖房管は暖房回路が閉回路であることから回
路内部に存在するスケールの量は一定であり、給湯管ほ
どスケールが堆積することはない。すなわち、給湯管内
スケールの発生防止と熱交換器の延命化が実現できるこ
とから装置の持つ性能が十分に発揮され、缶体の耐久性
能が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００１２】また、給湯管のうち接合流路を除く給湯管
の内部に整流コイルを設けたものである。

【００１３】そして接合流路を除く給湯管の内部に整流
コイルを挿入することで、給湯単独運転時に給湯管内部
から発生することのある沸き音を抑制できる。また、暖
房単独運転時に加熱される接合流路の給湯管内部に整流
コイルを設けないことで管内部の淀み部が無くなりスケ
ールの堆積する割合が減少する。すなわち、装置の持つ
性能が十分に発揮され、缶体の耐久性能が向上し、製品
の信頼性が大幅に向上する。

【００１４】また、暖房管のうち接合流路を除く暖房管
の内部に整流コイルを設けたものである。

【００１５】そして接合流路を除く暖房管の内部に整流
コイルを挿入することで、暖房運転開始時や給湯運転停
止時等に伝熱フィンや缶体等から発生する熱歪み音の発
生を抑制できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１７】（実施例１）本発明の実施例を図１、図２
を用いて説明する。図１は燃焼装置の熱交換器とバーナ
の構成図で、給湯最大運転を行っている場合であり、図
２は燃焼装置を給湯暖房風呂装置に組み込んだ概略図で
ある。図において、１は複数本あるバーナユニットであ
り、バーナユニット１は第一バーナ群である給湯バーナ
１Ａと、第二バーナ群である暖房バーナ１Ｂと、共用バ
ーナ群１Ｃとに分かれている。バーナユニット１に空気
を送風するファン２と、バーナユニット１へのガス供給
量を制御するガス比例弁３と、バーナユニット１によっ
て生成される高温ガスで加熱される複数の伝熱フィン４
と、給湯運転と暖房運転の切り替え及び、バーナユニッ
ト１の燃焼本数切り替えを行う複数の電磁弁９と、高温
ガスの下流側で高温ガスの流れと交差し伝熱フィン４を
貫通しバーナユニット１と並行して設けた第一流路であ
る給湯管５と第二流路である暖房管８を設けている。ま
た、給湯管５は複数本の給湯バーナ１Ａと複数本の共用
バーナ１Ｃで加熱され、矢に示すように水路が連通して
いる。暖房管８は複数本の暖房バーナ１Ｂと、複数本の
共用バーナ１Ｃで加熱される。さらに暖房管８は温水を
循環させるための暖房循環ポンプ１０と、間接熱交換器
１１と、暖房端末機１２を設けている。この間接熱交換
器１１は、浴槽１３に暖房管８の温水の熱を風呂管６へ
伝熱させるための熱交換器であり、風呂管６には風呂循
環ポンプ１４が設けられている。ここで共用バーナ１Ｃ
で加熱される各流路は暖房管８を略ハート型に変形した
変形管１５を高温ガスの上流側に配設し給湯管５とロウ
付接合した接合流路１６としている。

【００１８】従来例の構成における課題は、給湯バーナ
１Ａと風呂バーナ１Ｂが完全に独立した構成となるため
機器本体の小型化に限界があった。さらに、燃焼量の制
御をガス比例弁３のみで行うため、各単独運転を行う際
に接合管７が常に加熱されるため、運転を行っていない
他方の管内の水温が上昇してしまう。例えば給湯運転を
行う際に、所定の燃焼量を超えると風呂管６への受熱量
が多くなり、風呂管６内の水温が上昇し沸騰に至ること
もあった。風呂管６内の水が沸騰すると風呂管６内にス
ケールが付着し風呂管６を閉塞し風呂運転ができなくな
る可能性が生じる。また、風呂の単独運転を行う際も、
接合流路である接合管７が常に加熱されるため所定の燃
焼量を超えると給湯管５の受熱量が多くなり、給湯管５
内の水温が上昇し高温になることもあった。そのため、
給湯運転開始時の初期水温の上昇による高温出湯や、熱
交換器の耐久性と信頼性に課題があった。

【００１９】この課題を解決する手段として、バーナユ
ニット１に給湯バーナ１Ａと暖房バーナ１Ｂの間に共用
バーナを設け、各バーナの並びと並行して給湯管５と暖
房管８と接合流路１６を設け、接合流路１６の高温ガス
上流側に暖房管８を略ハート型に変形した変形管１５を
設け、給湯管５の入水及び暖房管８の戻り側を接合流路
１６とする。

【００２０】そこで図１に示す本発明の構成によれば、
給湯バーナ１Ａと共用バーナ１Ｃが全て点火する給湯単
独の高燃焼運転を行う際に、給湯用の水が火炎上流側の
接合流路１６から入水することで通常は約２０℃の低い
温度の水が接合流路１６を最初に通過する。すなわち運
転を停止している接合流路１６の暖房管８内部の滞留水
の熱は低水温の水が通過する給湯管５へ伝熱し、滞留水
の温度上昇を抑制できる。さらに、接合流路１６の暖房
管８を高温ガスの上流側に配設しても、暖房回路の水は
閉回路であることから循環水のなかに含まれるスケール
の量は一定であり給湯管５ほどスケールが付着すること
はない。これらにより、暖房管８内のスケール付着抑制
と熱交換器の延命化が実現されるとともに、耐久性能が
向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。また、共用バ
ーナ１Ｃをバーナユニット１に設けることで各単独運転
時の能力を確保したうえで機器の小型化が実現できる。

【００２１】次に図３に示す本発明の構成によれば、暖
房バーナ１Ｂと共用バーナ１Ｃが全て点火する暖房単独
の高燃焼運転を行う際に、暖房戻りの温水が火炎上流側
の接合流路１６から入水することで、定常運転状態であ
れば約６０℃の暖房用温水としては低い温度の戻り水が
まず接合流路１６を通過する。すなわち運転を停止して
いる接合流路１６の給湯管５内部の滞留水の熱は低水温
の水が通過する暖房管８へ伝熱し、滞留水の温度上昇を
抑制できる。これにより、給湯管５内のスケール発生抑
制と熱交換器の延命化が実現されるとともに、耐久性能
が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００２２】また、本実施例では、伝熱フィン４を貫通
する流路を給湯管と暖房管に適用した例で説明したが、
給湯管と風呂管、暖房管と風呂管にも適用しても同様の
効果を発揮できる。

【００２３】また、図４と図５の様に、共用バーナ１Ｃ
を給湯バーナ１Ａに設け、給湯バーナ１Ａと暖房バーナ
１Ｂとの境界にも接合流路１６を設けた構成でも、配管
の取り回しが多少長くはなるが同様の効果を発揮でき
る。

【００２４】また、図６と図７の様に、共用バーナ１Ｃ
を暖房バーナ１Ｂに設け、給湯バーナ１Ａと暖房バーナ
１Ｂとの境界にも接合流路１６を設けた構成でも、配管
の取り回しが多少長くはなるが同様の効果を発揮でき
る。

【００２５】ここで暖房管８に変形管１５を使用した例
を示したが、給湯管５を変形しても同様の効果を発揮で
き、さらに暖房管８と給湯管５を共に変形し接合流路１
６を構成しても同様の効果を発揮できる。変形管を使用
せずとも機器の小型化と滞留水の温度上昇はある程度抑
制できる。

【００２６】（実施例２）図８は本発明の実施例２であ
り、図８（ａ）は本発明の熱交換装置の伝熱フィン断面
図、図８（ｂ）は整流コイルの概念図を示したものであ
る。本発明の目的と効果は、実施例１で示したものと同
じであり、本実施例との構成における違いは、接合流路
１６を除く給湯管５と暖房管８の流路内部に整流コイル
１７を挿入したことである。なお、実施例１と同一符号
のものは同一構造を有し、説明は省略する。

【００２７】図８に示すように接合流路１６を除く給湯
管５の内部に整流コイル１７を挿入することで、特に低
水圧地域で給湯単独運転を行う時に給湯管５内部から発
生することのある沸き音を抑制できる。すなわち、高温
ガスの熱が伝熱フィン４と管に伝達し流体に熱伝導する
時、給湯管５の内壁に密着した整流コイル１７により、
伝熱表面積が増加し熱伝導量を向上できる。さらに、整
流コイル１７により流体の乱流が促進されることから、
局部沸騰が抑制され沸き音がしなくなる。さらに、接合
流路１６の給湯管５内部に整流コイル１７を設けないこ
とで、暖房単独運転時に暖房端末１２で放熱した低温の
戻り温水が接合流路１６の暖房管８に入ることで、給湯
管５の滞留水の温度上昇は抑制でき、水に含まれる炭酸
カルシウム等のスケールが給湯管５に付着することを防
止できる。よって装置の持つ性能が十分に発揮され、燃
焼装置の耐久性能が向上し、製品の信頼性が大幅に向上
する。

【００２８】また、接合流路１６を除く暖房管８の内部
に整流コイル１７を挿入することで、暖房運転開始時に
伝熱フィン４や流路等から発生する熱歪み音の発生を抑
制できる。すなわち給湯管５や暖房管８に冷たい水が存
在した状態で暖房最大加熱を行うと、暖房管８の流路で
流体の圧力変動や熱膨張が生じ、歪み音（金属きしみ
音）が発生する場合がある。この現象は暖房管８の内壁
に密着させた整流コイル１７を設けることで、伝熱表面
積が増加し暖房管８から流体への伝熱量が増え局部沸騰
や熱歪み音が抑制される。よって装置の持つ性能が十分
に発揮され、缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性が
大幅に向上する。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の構成の燃焼装置
において、次のような効果が得られる。

【００３０】（１）共用バーナで接合流路を加熱する構
成をとることで機器の小型化が実現できると共に、第一
流路の入水を接合流路から、第二流路も接合流路から入
水することで低水温の水が通過し滞留水への伝熱量を増
加でき、各流路を単独で加熱する運転を行っても、滞留
している他方の管内の水の温度上昇を抑制し、管内スケ
ールの発生防止と熱交換器の延命化が実現できる。すな
わち装置の持つ性能が十分に発揮され、缶体の耐久性能
が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００３１】（２）共用バーナ群を第一バーナ群と第二
バーナ群の間に設け、接合流路を第一流路と第二流路の
間に設けることで、第一流路と接合流路の配管接続長さ
と第二流路と接合流路の接続長さを短くでき機器を小型
化できる。

【００３２】（３）接合流路の片方の流路を略ハート型
に変形し接合することで管と管との接合面積を拡大で
き、管と管との熱伝達量を促進できる。また、接合流路
の暖房管を火炎に近い高温ガスの上流側にすることで暖
房単独運転の定常運転中の戻り温度が高い状態であって
も、給湯管が暖房管より高温ガスの下流側になることか
ら給湯管の内部の滞留水の温度はさほど上昇することが
ない。一方暖房管は暖房回路が閉回路であることから回
路内部に存在するスケールの量は一定であり、給湯管ほ
どスケールが堆積することはない。すなわち、給湯管内
スケールの発生防止と熱交換器の延命化が実現できるこ
とから装置の持つ性能が十分に発揮され、缶体の耐久性
能が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００３３】（４）接合流路を除く給湯管の内部に整流
コイルを挿入することで、給湯単独運転時に給湯管内部
から発生することのある沸き音を抑制できる。また、暖
房単独運転時に加熱される接合流路の給湯管内部に整流
コイルを設けないことで管内部の淀み部が無くなりスケ
ールの堆積する割合が減少する。すなわち、装置の持つ
性能が十分に発揮され、缶体の耐久性能が向上し、製品
の信頼性が大幅に向上する。

【００３４】（５）接合流路を除く暖房管の内部に整流
コイルを挿入することで、暖房運転開始時や給湯運転停
止時等に伝熱フィンや缶体等から発生する熱歪み音の発
生を抑制できる。すなわち、装置の持つ性能が十分に発
揮され、缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性が大幅
に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の燃焼装置の構成図

【図２】同装置の使用状態の概念図

【図３】同実施例１の他の構成図

【図４】同実施例１の他の構成図

【図５】同実施例１の他の構成図

【図６】同実施例１の他の構成図

【図７】同実施例１の他の構成図

【図８】（ａ）本発明の実施例２の熱交換部分の断面図 （ｂ）同整流コイルの概念図

【図９】従来の燃焼装置の使用状態の概念図

【符号の説明】

１Ａ 第一バーナ群 １Ｂ 第二バーナ群 ４ 伝熱フィン ５ 第一流路（給湯管） ７ 接合流路（接合管） ８ 第二流路（暖房管） １５ 共用バーナ １６ 変形管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊谷 文孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 有山 和也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一バーナ群と第二バーナ群と共用バーナ
   群とからなる並行に複数本のバーナを設けたバーナユニ
   ットと、前記バーナユニットによって生成される高温ガ
   スの下流側で加熱される複数の伝熱フィンと、前記伝熱
   フィンを貫通し前記バーナと並行して設けた第一流路と
   第二流路から構成され、前記第一流路と前記第二流路を
   互いに面接合した接合流路を有し、前記第一流路は前記
   第一バーナ群により加熱され、前記第二流路は前記第二
   バーナ群により加熱され、前記第一流路と前記第二流路
   の少なくともどちらか一方が接合流路から入水して前記
   共用バーナ群により加熱される燃焼装置。
2. 【請求項２】第一バーナ群と第二バーナ群の間に共用バ
   ーナ群を設け、第一流路と第二流路の間に接合流路を設
   けた請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】第一流路が給湯管で第二流路が暖房管であ
   り、接合流路が前記第一流路もしくは前記第二流路の少
   なくともどちらか一方の流路を変形し接合した構成と
   し、前記接合流路の暖房管を高温ガスの流れる上流側に
   設けた請求項１または請求項２記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】給湯管のうち接合流路を除く前記給湯管の
   内部に整流コイルを設けた請求項３記載の燃焼装置。
5. 【請求項５】暖房管のうち接合流路を除く前記暖房管の
   内部に整流コイルを設けた請求項３記載の燃焼装置。