JP6830369B2 - １缶式複合熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、缶体の内部に２つのバーナを持つ１缶式複合熱源機に関する。

この種の１缶式複合熱源機は、単一の缶体内部に２つのバーナが横並びに収容され、各バーナの上方には、夫々、熱交換器が設けられている。各熱交換器は、夫々のバーナの燃焼排気が通過することによって加熱される。このとき、一方のバーナによって生成された燃焼排気が他方の熱交換器を加熱しないように、缶体内部は、金属板によって形成された仕切部材によって夫々のバーナを収容する２つの燃焼室に区画されている（下記特許文献１参照）。

仕切部材は、２つのバーナ間に設けられて上方に延びる形状とされており、バーナの上面の炎口よりも上方となる位置においては、バーナによる通常の加熱だけでなく異常時にも過剰な熱を受け易いため比較的高温となる。

このため、仕切部材は、その材料として例えば安価な軟鉄等の金属材料を用いた場合には、高い温度の影響により孔が開き易く、仕切部材に孔が開くと２つの燃焼室間で排気が流通してしまうおそれがある。そこで、従来より、この種の仕切部材は、ステンレス等の高い耐熱性を有する金属材料によって形成され、これによって孔開き等の発生が防止されている。

しかし、ステンレス等の高い耐熱性を有する金属材料は高価であるため、コストが高くなる不都合があった。

特開２０１５−１４５７６１号公報

上記の点に鑑み、本発明は、仕切部材の材料コストを低く抑えつつ仕切部材の孔開きを確実に防止できる１缶式複合熱源機を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、缶体と、該缶体内部に互いに隣接して収容された一対のバーナと、両バーナ間を仕切る仕切部材と、を備える１缶式複合熱源機において、前記仕切部材は、金属製の一対の外層板と、両外層板の間に設けられた金属製の内層板とを備え、前記内層板は、前記外層板よりも耐熱性の高い金属材料により形成されていて、前記バーナの上面に形成された炎口より上方となる位置にのみ配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切部材を構成する一対の外層板を例えば軟鉄等の耐熱性の比較的低い安価な金属材料を用いて形成することにより、その材料コストを低く抑えることができる。

そして、外層板は、バーナの炎口より上方に位置する部分で高温となるが、この部分の一対の外層板の間には、外層板よりも耐熱性の高い金属材料による内層板が設けられている。よって、内層板が有する高い耐熱性により、仕切部材の孔開きを防止することができる。

しかも、ステンレス等の耐熱性の高い金属材料で形成した内層板は、その材料が高価であってもバーナの炎口より上方に位置する位置に設けられるので、材料コストの増加が抑えられる。

このように、本発明によれば、仕切部材の材料コストを低く抑えつつ仕切部材の孔開きを確実に防止できる１缶式複合熱源機を提供することができる。

また、本発明において、前記内層板は、前記バーナに加熱された前記仕切部材における最も高温となる部分にのみ設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切部材で最も高温となる部分にのみ内層板を設けることにより、仕切部材全体に内層板を設けた場合に比べて、内層板を設ける領域を小さくすることができ、材料コストを一層低減させることができる。

また、本発明において、前記一対の外層板間の一部に温度センサが設けられている場合、前記内層板は、前記温度センサから離間した位置にのみ設けられていることを特徴とする。

一対の外層板間の一部に温度センサを設けることにより、温度センサの検出温度から、過剰な加熱を検出して燃焼を止める等の対策が可能となる。しかし、温度センサが温度を検出可能な領域は仕切部材の一部であり、温度センサから比較的離れた位置で過剰な温度上昇が生じても、それを温度センサで検出することは困難である。そこで、本発明は、温度センサから離間した位置にのみ内層板を設け、温度センサによる高温検出が行えなかった場合に備えて内層板による仕切部材の孔開きを防止する。しかも、温度センサが設けられていることにより、内層板を設ける領域を比較的小さくすることができ、仕切部材の材料コストを低減させることができる。

また、本発明において、前記内層板は、少なくとも一方の前記外層板の一部を外方に膨出させることにより両外層板の間に形成した収容部に収容され、該収容部は、前記両外層板を互いに密着させた密着部により包囲されていることを特徴とする。

本発明よれば、両外層板の間に形成した収容部に内層板を収容する。この収容部は、その周囲の両外層板が密着部により密着して閉塞されている。これにより、外層板への内層板のネジ止めや溶接等による連結が不要となり、構造簡単として内層板を外層板間に確実に保持することができる。更に、両外層板間の内層板と異なる位置に温度センサが設けられている場合には、密着部によって温度センサの周囲の両外層板間も通気不能とすることができ、両外層板間に侵入した空気との接触の影響により温度センサの検出精度が低下することを防止することができる。

また、本発明において、前記外層板は、熱伝導性の比較的高い金属材料である鉄製薄板の表面にアルミメッキを施した板金により形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、バーナから受ける熱が仕切部材全体に分散して一部のみへの熱の集中を防止することができる。これにより、内層板の厚みを小とすることが可能となるので材料コストを一層低減させることができる。更に、両外層板間の内層板と異なる位置に温度センサが設けられている場合には、温度センサへの熱伝導が円滑に行われ、温度センサの検出範囲が広くなる。よって、内層板を設ける領域を一層縮小することができ、材料コストを一層低減できる。

本発明の一実施形態の１缶式複合熱源機を示す切断正面図。 図１のII−II線で切断した切断側面図。 本実施形態の１缶式複合熱源機に設けられる仕切部材の説明的斜視図。 図３の仕切部材の要部の断面図。 仕切部材の変形例を示す説明的斜視図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、２つの水回路（例えば、給湯回路と風呂回路）を有する１缶式複合熱源機１を示している。１缶式複合熱源機１は、単一の缶体２の内部に横方向に並ぶ第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とを備えている。

缶体２の内部における第１熱交換器３１の下方には第１燃焼室４１が形成されており、第１燃焼室４１内には、第１熱交換器３１を加熱するための燃焼排気を生成する第１バーナ５１が設けられている。

同じように、缶体２の内部における第２熱交換器３２の下方には第２燃焼室４２が形成されており、第２燃焼室４２内には、第２熱交換器３２を加熱するための燃焼排気を生成する第２バーナ５２が設けられている。

第１バーナ５１と第２バーナ５２との間には、第１燃焼室４１と第２燃焼室４２とを仕切る仕切部材６が設けられている。

缶体２の内部における第１バーナ５１及び第２バーナ５２の下部には、上下に通気自在の分布板７が設けられており、缶体２の下部には、分布板７によって画成された給気室８が形成されている。

給気室８には、燃焼ファン９が接続されている。燃焼ファン９は、給気室８から分布板７を介して第１バーナ５１と第２バーナ５２とに燃焼用二次空気を供給する。

缶体２の上部には排気フード１０が連結されている。排気フード１０には、第１燃焼室４１と第２燃焼室４２との両方に連通する排気口１０ａが形成されている。

第１バーナ５１によって第１燃焼室４１で生成された燃焼排気は、第１燃焼室４１を上昇して第１熱交換器３１を通過し、排気フード１０の排気口１０ａに向かう。このとき、第１熱交換器３１の吸熱管３１ｂ内を流れる水が加熱される。

第２バーナ５２によって第２燃焼室４２で生成された燃焼排気は、第２燃焼室４２を上昇して第２熱交換器３２を通過し、排気フード１０の排気口１０ａに向かう。このとき、第２熱交換器３２の吸熱管３２ｂ内を流れる水が加熱される。

第１バーナ５１と第２バーナ５２とは、何れも複数の単位バーナ５により構成される。単位バーナ５は、図２に示すように、上面に上向きに開口する炎口５ｉが形成されており、混合管部５ａで生成された混合ガスを炎口５ｉから噴出して火炎を形成する。混合管部５ａは、マニホールド５ｂに設けられたガスノズル５ｃから供給される燃料ガスと燃焼用一次空気とを取り込み混合することにより混合ガスを生成する。

第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とは、夫々、吸熱フィン３１ａ，３２ａと、吸熱フィン３１ａ，３２ａを貫通する蛇行形状の吸熱管３１ｂ，３２ｂとを備えている。第１熱交換器３１の吸熱管３１ｂには、図示しないが、例えば、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続され、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第１熱交換器３１の吸熱管３１ｂに通水したとき、第１バーナ５１に点火されて、出湯栓から設定温度の湯が出湯される。また、第２熱交換器３２の吸熱管３２ｂには、図示しないが、例えば、往き管と戻り管とを介して浴槽が接続されており、浴槽内の水を第２熱交換器３２の吸熱管３２ｂを介して循環させるとき、第２バーナ５２に点火されて、風呂の追い焚きが行われる。

本実施形態の１缶式複合熱源機１は、第１バーナ５１の定格燃焼量（最大燃焼量）の方が第２バーナ５２の定格燃焼量よりも大きいことにより、第１熱交換器３１の方が第２熱交換器３２よりも大型となっている。要求加熱能力が大きい場合には、比較的大きな熱交換器が必要となるため、本実施形態のような１缶式複合熱源機１では、第２熱交換器３２よりも大型の第１熱交換器３１が給湯回路に接続され、小型の第２熱交換器３２は風呂回路に接続される。

仕切部材６は、図１に示すように、第１バーナ５１及び第２バーナ５２の炎口５ｉよりも上方に位置して第１燃焼室４１と第２燃焼室４２とを仕切る上側仕切部６ａと、第１バーナ５１と第２バーナ５２との間に位置する下側仕切部６ｂとを備えている。

図３に示すように、上側仕切部６ａと下側仕切部６ｂとは、一対の外層板（第１外層板６１、第２外層板６２）により形成されている。即ち、図１及び図３に示すように、第１外層板６１は、第１燃焼室４１に面する側の上側仕切部６ａから下側仕切部６ｂまでを１枚で形成しており、第２外層板６２は、第２燃焼室４２に面する側の上側仕切部６ａから下側仕切部６ｂまでを１枚で形成している。そして、第１外層板６１と第２外層板６２とは、鉄製薄板の表面にアルミメッキを施した板金を材料として採用したことにより、材料コストを低く抑えることができる。

上側仕切部６ａには、温度センサ１１を収容するセンサ収容部６ｃと、内層板６３を収容する内層板収容部６ｄ（本発明における収容部に相当する）とが形成されている。下側仕切部６ｂには、給気室８からの空気が供給される内部空隙６ｅと、内部空隙６ｅの空気を上方に流出させる通気孔６ｆとが形成されている。

センサ収容部６ｃは、棒状の温度センサ１１を収容する筒状空間であり、第１外層板６１と第２外層板６２とに絞り加工を施すことにより形成されている。内層板収容部６ｄは、平坦な薄板である内層板６３を収容する空間で、第１外層板６１に絞り加工を施すことにより形成されている。

上側仕切部６ａにおけるセンサ収容部６ｃと内層板収容部６ｄとを除く部分は、第１外層板６１と第２外層板６２とを密着させて形成した密着部６ｈとなっている。これにより、密着部６ｈに対して、センサ収容部６ｃは、上側仕切部６ａの第１燃焼室４１側と第２燃焼室４２側との両方に膨出するように形成され、内層板収容部６ｄは、上側仕切部６ａの第１燃焼室４１側にのみ膨出するように形成される。

センサ収容部６ｃの周囲が密着部６ｈとなっているので、外層板６１，６２間を上昇する空気が温度センサ１１に接触して外層板６１，６２から伝達される温度を正確に検出できなくなるといった事態が防止され、安定した温度検出が行える。

内層板６３は、矩形状のステンレス製薄板であり、図４に示すように、内層板収容部６ｄに収容されて第１外層板６１と第２外層板６２との間に挟み込まれた状態で保持されている。また、内層板６３は、内層板収容部６ｄに収容されてその周囲が密着部６ｈとなっていることにより、例えば、ネジ止めや溶接等によって連結することなく、確実に内層板６３を定位置に保持しておくことができる。

温度センサ１１は、コントローラ１２に接続されている。コントローラ１２は、温度センサ１１から得られる温度検出信号に基づいて各種の異常を監視する。温度センサ１１を備えることにより、例えば、第１バーナ５１と第２バーナ５２との何れか一方のバーナのみの単独燃焼時に、温度センサ１１の検出温度が所定の閾値以上になったとき（上側仕切部６ａが過剰に高温となったとき）、燃焼中の一方のバーナに対応する一方の熱交換器のフィン詰りが発生したと判断して、一方のバーナの燃焼を禁止する。

上側仕切部６ａが過剰に高温となると、上側仕切部６ａを形成している外層板６１，６２が鉄製であるため、孔開きが生じるおそれがあるが、内層板６３が耐熱性の高い金属材料であるステンレス製であることにより、内層板６３で孔開きが生じることはなく、上側仕切部６ａを介して第１燃焼室４１と第２燃焼室４２とで燃焼排気が連通するような事態を防止することができる。

更に、本実施形態においては、温度センサ１１が設けられていることにより、温度センサ１１から離間した位置にのみ内層板６３を設けている。温度センサ１１は上述のように上側仕切部６ａの異常な高温を検出してバーナ５１，５２の燃焼を停止させるので、少なくとも温度センサ１１による高温検出が可能となる位置においては上側仕切部６ａの外層板６１，６２に孔開きは生じない。そして、温度センサ１１から離間した位置は正確な温度検出が困難となるおそれがあるため、ここに内層板６３を設けて孔開きを防止している。そして、このように、内層板６３を設ける領域が小さくてよいので、内層板６３を設けることによる材料コストの増加を抑えることができる。

なお、第１外層板６１と第２外層板６２とは、鉄製薄板の表面にアルミメッキを施した板金により形成されていることにより、熱伝導性が比較的高い。従って、仕切部材６全体で熱を効率よく分散させることができて、最も高温となる上側仕切部６ａの温度上昇を抑えることができる。しかも、温度センサ１１への熱伝導も向上するので温度センサ１１による温度検出可能な領域も広がり、内層板６３を設ける領域を一層小さくすることができる。

以上のように、本実施形態の１缶式複合熱源機１によれば、仕切部材６の最も高温となる部分であって温度センサ１１から離間した位置の両外層板６１，６２間に内層板６３を設けることにより、仕切部材６の孔開きの防止と材料コストの低減とを両立させることができる。

また、例えば、内層板６３を設けずに、仕切部材６の下側仕切部６ｂを軟鉄製とし上側仕切部６ａをステンレス製として互いにカシメ等により連結することも考えられるが、連結部分には製造ばらつきによる歪みや隙間が生じやすく、下側仕切部６ｂの内部空隙６ｅの空気が通気孔６ｆから上方に流出するときに、上記連結部分の歪みや隙間によって空気流が乱され、十分な冷却効果が得られなくなるおそれがある。

それに対して本実施形態の１缶式複合熱源機１によれば、第１外層板６１及び第２外層板６２が上側仕切部６ａから下側仕切部６ｂまで１枚で形成されているので、上記のような通気孔６ｆから上方に流出する空気の乱れが生じることがなく、上側仕切部６ａの外面に沿って円滑に冷却空気を流すことができる。

なお、内層板６３は、仕切部材６がバーナ５１，５２によって加熱されたとき、バーナ５１，５２の炎口５ｉよりも上方位置であって、仕切部材６における最も高温となる部分にのみ設けることが好ましい。本実施形態の１缶式複合熱源機１の場合、温度センサ１１が設けられていることにより、温度センサ１１による温度検出可能な範囲が存在する。よって、内層板６３は、温度センサ１１の温度検出範囲を除く部分に設けられている。一方、温度センサ１１が設けられていない場合には、図５に示すように、上側仕切部６ａの上下左右の端部の数mm〜数cmを除いた位置（この範囲で最も高温となる可能性が高い）に設ける。この場合、高価な内層板６３の使用量が増加するが、仕切部材６の上半部である上側仕切部６ａのみであるため全部に設ける場合に比べてコストは低く抑えることができる。

また、図示しないが、上側仕切部６ａにおける両外層板６１，６２には、内層板収容部６ｄに絞り加工を施すことなく、平坦な両外層板６１，６２間に内層板６３を挟み込むように構成してもよい。これによっても、仕切部材６の高温となる位置にのみ内層板６３を設けることができる。このとき、上側仕切部６ａに温度センサ１１が設けられている場合には、内層板６３を挟み込んだことによって形成された両外層板６１，６２間の隙間に流れる空気の冷却を温度センサ１１が受けないように、温度センサ１１の周囲の隙間を閉塞する部材（例えば耐熱性のシール部材）等を設けることが好ましい。

１…１缶式複合熱源機、２…缶体、５１…第１バーナ（バーナ）、５２…第２バーナ（バーナ）、５ｉ…炎口、６…仕切部材、６１…第１外層板（外層板）、６２…第２外層板（外層板）、６３…内層板、６ｄ…内層板収容部（収容部）、６ｈ…密着部、１１…温度センサ。

Claims (5)

1. 缶体と、該缶体内部に互いに隣接して収容された一対のバーナと、両バーナ間を仕切る仕切部材と、を備える１缶式複合熱源機において、
   前記仕切部材は、金属製の一対の外層板と、両外層板の間に設けられた金属製の内層板とを備え、
   前記内層板は、前記外層板よりも耐熱性の高い金属材料により形成されていて、前記バーナの上面に形成された炎口より上方となる位置にのみ配設されていることを特徴とする１缶式複合熱源機。
2. 請求項１記載の１缶式複合熱源機において、
   前記内層板は、前記バーナに加熱された前記仕切部材における最も高温となる部分にのみ設けられていることを特徴とする１缶式複合熱源機。
3. 請求項１又は２記載の１缶式複合熱源機であって、前記一対の外層板間の一部に温度センサが設けられているものにおいて、
   前記内層板は、前記温度センサから離間した位置にのみ設けられていることを特徴とする１缶式複合熱源機。
4. 請求項１〜３の何れか１項記載の１缶式複合熱源機において、
   前記内層板は、少なくとも一方の前記外層板の一部を外方に膨出させることにより両外層板の間に形成した収容部に収容され、該収容部は、前記両外層板を互いに密着させた密着部により包囲されていることを特徴とする１缶式複合熱源機。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載の１缶式複合熱源機において、
   前記外層板は、鉄製薄板の表面にアルミメッキを施した板金により形成されていることを特徴とする１缶式複合熱源機。