(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図ることができ、しかも炎孔プレートに大きな熱応力が発生して損傷するといった不具合を適切に解消することが可能なバーナユニットを提供する。【解決手段】複数の炎孔２０が設けられた炎孔プレート２と、この炎孔プレート２の表面部の外周部近傍に当接する枠状の前壁部１０、およびこの前壁部１０からその背面側に起立し、かつ炎孔プレート２の外周部を囲む起立壁部１１を有する枠状ベース１と、備えている、バーナユニットＡであって、炎孔プレート２は、金属製とされ、かつ炎孔プレート２の外周部と起立壁部１１との相互間には、炎孔プレート２の熱膨張時における応力低減用の隙間４が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炎孔が設けられた炎孔プレートと、
この炎孔プレートの表面部の外周部近傍に当接する枠状の前壁部、およびこの前壁部からその背面側に起立し、かつ前記炎孔プレートの外周部を囲む起立壁部を有する枠状ベースと、
を備えている、バーナユニットであって、
前記炎孔プレートは、金属製とされ、かつ前記炎孔プレートの外周部と前記起立壁部との相互間には、前記炎孔プレートの熱膨張時における応力低減用の隙間が形成されていることを特徴とする、バーナユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナユニットであって、
前記炎孔プレートに対向するようにしてその背面側に配され、かつ前記枠状ベースとの固定が図られる通気性を有するディストリビューションプレートを、さらに備えており、
このディストリビューションプレートには、前記炎孔プレート側に突出して前記炎孔プレートに当接する複数の凸状部が設けられ、
前記炎孔プレートは、前記枠状ベースおよび前記ディストリビューションプレートとの接合が図られていない状態で、前記複数の凸状部と前記前壁部との相互間に挟み付け保持されている、バーナユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のバーナユニットであって、
前記炎孔プレートには、少なくとも１つの位置決め用孔部または位置決め用凹部が設けられており、
前記ディストリビューションプレートには、前記位置決め用孔部または位置決め用凹部に進入する１つの位置決め用突起、または互いに接近した配置の複数の位置決め用突起が設けられている、バーナユニット。
【請求項４】
請求項２または３に記載のバーナユニットであって、
前記枠状ベースの起立壁部には、フランジ部が連設されており、
前記ディストリビューションプレートには、前記フランジ部に重なった延設部が設けられ、かつこれら延設部およびフランジ部は、共通の締結部材または溶接部を介してバーナユニット用取付け対象部位に取付けられている、バーナユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のバーナユニットと、
このバーナユニットを用いて発生される燃焼ガスからの熱回収により湯水加熱を行なうことが可能な熱交換器と、
を備えていることを特徴とする、温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置の構成部品として用いられるバーナユニット、およびこれを備えた温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナユニットの具体例としては、複数の炎孔が設けられている炎孔プレートを、枠状ベースに固定させたものがある。複数の炎孔は、炎孔プレートの背面側から供給されてくる燃料ガスと空気との混合ガスを炎孔プレートの正面側に通過させ、かつこの正面側領域に、前記燃料ガスの燃焼領域を形成するための孔である。枠状ベースは、炎孔プレートの表面部の外周部近傍に当接する枠状の前壁部と、この前壁部からその背面側に起立して炎孔プレートの外周部を囲む起立壁部を有している。
ここで、炎孔プレートは、火炎に晒されるため、優れた耐熱性が求められる。そこで、従来においては、炎孔プレートの原材料として、セラミックプレートが用いられている実情がある。
【０００３】
しかしながら、炎孔プレートの原材料としてセラミックプレートを用いたのでは、部品コストが高くなる。
これを解消する手段としては、炎孔プレートを耐熱性に優れたステンレス鋼などの金属製にすることが考えられるが、このような手段を採用した場合、炎孔プレートの熱膨張係数が大きくなるため、炎孔プレートが熱膨張した際に大きな熱応力が生じる。この熱応力が大きくなると、炎孔プレートに割れなどの損傷を生じる懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６３７８７８４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１５１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、製造コストの低減を図ることができ、しかも炎孔プレートに大きな熱応力が発生して損傷するといった不具合を適切に解消することが可能なバーナユニット、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明の第１の側面により提供されるバーナユニットは、複数の炎孔が設けられた炎孔プレートと、この炎孔プレートの表面部の外周部近傍に当接する枠状の前壁部、およびこの前壁部からその背面側に起立し、かつ前記炎孔プレートの外周部を囲む起立壁部を有する枠状ベースと、を備えている、バーナユニットであって、前記炎孔プレートは、金属製とされ、かつ前記炎孔プレートの外周部と前記起立壁部との相互間には、前記炎孔プレートの熱膨張時における応力低減用の隙間が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、炎孔プレートは、金属製とされているため、セラミックプレートを用いていた従来技術と比較すると、その部品コストを廉価にし、全体の製造コストを低減すること
が可能である。その一方、炎孔プレートの外周部と、枠状ベースの起立壁部との相互間には、炎孔プレートの熱膨張時における応力低減用の隙間が設けられており、炎孔プレートが熱膨張した際に、この炎孔プレートが枠状ベースの起立壁部に強く圧接することは回避され、炎孔プレートに大きな熱応力が発生することは防止される。したがって、炎孔プレートが熱応力に起因して損傷する虞をなくすことができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、前記炎孔プレートに対向するようにしてその背面側に配され、かつ前記枠状ベースとの固定が図られる通気性を有するディストリビューションプレートを、さらに備えており、このディストリビューションプレートには、前記炎孔プレート側に突出して前記炎孔プレートに当接する複数の凸状部が設けられ、前記炎孔プレートは、前記枠状ベースおよび前記ディストリビューションプレートとの接合が図られていない状態で、前記複数の凸状部と前記前壁部との相互間に挟み付け保持されている。
【００１０】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、炎孔プレートは、枠状ベースおよびディストリビューションプレートに接合されていない状態で、枠状ベースとディストリビューションプレートの複数の凸状部との相互間に挟み付け保持されているために、炎孔プレートの熱膨張時には、前記挟み付けの方向と交差する方向（炎孔プレートの縦幅および横幅方向）に、炎孔プレートを円滑に変形させることが可能となる。このことにより、炎孔プレートには熱応力をより生じ難くすることができる。
第２に、バーナユニットの製造に際し、炎孔プレートを枠状ベースに溶接するなどして固定させる工程は不要となるため、製造コストを低減する上で、より好ましいものとなる。
第３に、ディストリビューションプレートの複数の凸状部は、ディストリビューションプレートと炎孔プレートとの相互間に空間部を形成するスペーサとしての役割も果たす。このため、ディストリビューションプレートと炎孔プレートとの相互間に空間を形成するための専用部材を別途設ける必要がなく、製造コストの低減をより促進することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記炎孔プレートには、少なくとも１つの位置決め用孔部または位置決め用凹部が設けられており、前記ディストリビューションプレートには、前記位置決め用孔部または位置決め用凹部に進入する１つの位置決め用突起、または互いに接近した配置の複数の位置決め用突起が設けられている。
【００１２】
このような構成によれば、炎孔プレートの位置決めを図ることができ、炎孔プレートの外周囲に応力低減用の隙間が形成されていることに起因して炎孔プレートの位置が不安定になることを適切に防止することが可能である。位置決め用突起を複数設けた場合には、炎孔プレートが回転することを防止することも可能となる。一方、位置決め用突起が１つのみ設けられた構成、または複数の位置決め用突起が互いに接近して設けられた構成によれば、炎孔プレートが熱膨張した際に、位置決め用突起との接触により熱応力が発生することはない、または少ないものとすることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、前記枠状ベースの起立壁部には、フランジ部が連設されており、前記ディストリビューションプレートには、前記フランジ部に重なった延設部が設けられ、かつこれら延設部およびフランジ部は、共通の締結部材または溶接部を介してバーナユニット用取付け対象部位に取付けられている。
【００１４】
このような構成によれば、枠状ベースに対するディストリビューションプレートの取付け部と、バーナユニット用取付け対象部位に対する枠状ベースの取付け部とが、一纏めとなり、構造の合理化、単純化が図られる。したがって、製造コストを低減する上で、より
好ましいものとなる。
【００１５】
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、本発明の第１の側面により提供されるバーナユニットと、このバーナユニットを用いて発生される燃焼ガスからの熱回収により湯水加熱を行なうことが可能な熱交換器と、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供されるバーナユニットについて述べたのと同様な効果が得られる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明に係るバーナユニットの一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すバーナユニットの分解概略斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）のIIa−IIa断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部拡大断面図である。
【図３】本発明の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】図１に示すバーナユニットを用いた温水装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１および図２に示すバーナユニットＡは、枠状ベース１、炎孔プレート２、およびディストリビューションプレート３を備えている。
なお、本実施形態においては、図１（ｂ）の左側をバーナユニットＡの前方とする。したがって、図１（ａ）および図２（ａ），（ｂ）の上方が、バーナユニットＡの前方に相当する。
【００２１】
炎孔プレート２は、耐熱性に優れた金属製（たとえばステンレス製）であり、この炎孔プレート２の厚み方向に貫通した複数の炎孔２０が設けられている。なお、枠状ベース１およびディストリビューションプレート３も、ステンレス製などの金属製である。複数の炎孔２０は、炎孔プレート２の背面側に供給されてきた燃料ガスと空気との混合ガスを通過させ、炎孔プレート２の表面側において燃料ガスを燃焼させるための孔であり、たとえば図１の炎孔プレート２のうち、網点模様が付された領域Ｓａに複数の炎孔２０が適当な配列で設けられている。複数の炎孔２０は、丸孔、矩形孔、あるいはこれら両者を複合的に設けたものなど、種々の態様に設けることができる。
【００２２】
枠状ベース１は、炎孔プレート２用の支持部材やカバー部材としての役割を果たし、炎孔プレート２の表面部の外周部近傍に当接する枠状の前壁部１０、この前壁部１０から背面側に起立する起立壁部１１、およびこの起立壁部１１の後端部に連設されたフランジ部１２を備えている。起立壁部１１は、炎孔プレート２の外周部を囲む正面視略矩形のループ状であるが、この起立壁部１１は、バーナユニットＡの正面視において、炎孔プレート２よりも縦横の幅が適度な寸法だけ大きくされている。このことにより起立壁部１１と炎孔プレート２の外周部との相互間には、炎孔プレート２の熱膨張時における応力低減用の隙間４が、炎孔プレート２の外周の全周にわたって形成されている。この隙間４の幅は、好ましくは、バーナユニットＡにおける燃料ガス燃焼時において、炎孔プレート２が熱膨
張（縦横の幅が拡大）した際に、炎孔プレート２の外周部が起立壁部１１に強く当接することを回避し得る寸法である。
図２に示すように、枠状ベース１のフランジ部１２は、バーナケース５のフランジ部５０に対し、たとえばボルト・ナット６，６ａを利用して締結される。
【００２３】
ディストリビューションプレート３は、その背後から供給されてくる燃料ガスと空気との混合気体の整流を図って複数の炎孔２０に導くための複数の分配孔３０が設けられたプレートである。図１（ｂ）に示されたディストリビューションプレート３のうち、網点模様が付された領域Ｓｂに、複数の分配孔３０が適当な配列で設けられている。ディストリビューションプレート３は、炎孔プレート２の背後に位置し、かつその外周縁部が枠状ベース１の起立壁部１１に溶接されるなどして、枠状ベース１に固定されている。
ただし、このディストリビューションプレート３には、炎孔プレート２側に突出して炎孔プレート２に当接する複数の凸状部３１が設けられている。このことにより、炎孔プレート２は、複数の凸状部３１と枠状ベース１の前壁部１０との相互間に挟まれて保持されている。
【００２４】
なお、炎孔プレート２は、枠状ベース１およびディストリビューションプレート３に対して溶接などがなされていない非接合状態である。また、ディストリビューションプレート３の一般部分（凸状部３１以外の部分）と、炎孔プレート２との相互間には、空間部７が形成されている。複数の凸状部３１は、ディストリビューションプレート３にプレス加工を施すことにより形成されており、好ましくは、炎孔プレート２のうち、炎孔２０を塞がないように、炎孔２０を避けた配置に設けられている。
【００２５】
次に、前記したバーナユニットＡの作用について説明する。
【００２６】
まず、炎孔プレート２は、金属製であるため、その原材料コストを廉価にし、バーナユニットＡの全体の製造コストを低減することが可能である。
一方、バーナユニットＡを用いて燃料ガスを燃焼させた場合には、炎孔プレート２は、火炎に晒されて高温に加熱されるため、熱膨張を生じ、その縦横の幅が拡大する。これに対し、本実施形態においては、炎孔プレート２の外周には、応力低減用の隙間４が形成されているため、炎孔プレート２が熱膨張した際に、この炎孔プレート２の外周部が枠状ベース１の起立壁部１１に強く当接することは防止または抑制され、炎孔プレート２に大きな熱応力は生じない。このため、熱応力に起因して、炎孔プレート２に割れなどの損傷を生じないようにすることができる。
【００２７】
また、炎孔プレート２は、既述したように、枠状ベース１およびディストリビューションプレート３の双方に接合されていない状態で、枠状ベース１の前壁部１０とディストリビューションプレート３の複数の凸状部３１との相互間に挟み付け保持されているため、この炎孔プレート２がその縦幅方向および横幅方向に熱膨張する際に、この炎孔プレート２には熱応力がより生じ難くする効果が得られる。また、バーナユニットＡの製造に際し、炎孔プレート２を枠状ベース１に溶接する工程が不要となるため、このことによっても製造コストの低減を図ることが可能となる。さらに、ディストリビューションプレート３の複数の凸状部３１は、ディストリビューションプレート３と炎孔プレート２との相互間に空間部７を形成するため、空間部７を形成するための専用のスペーサを別途設ける必要をなくすこともできる。
【００２８】
図３〜図５は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。
【００２９】
図３に示すバーナユニットＡａにおいては、炎孔プレート２のたとえば略中央部に、位置決め用孔部２５が設けられている。これに対し、ディストリビューションプレート３には、位置決め用孔部２５に先端部が嵌入する位置決め用突起３５が設けられている。位置決め用孔部２５および位置決め用突起３５は、それぞれ１つだけ設けられている。位置決め用突起３５は、凸状部３１と同様に、ディストリビューションプレート３にプレス加工を施すことにより、形成することが可能である。
【００３０】
このような構成によれば、炎孔プレート２が縦幅および横幅の両方向に不当に位置ずれしないようにすることが可能である。一方、前記した１つずつの位置決め用孔部２５と位置決め用突起３５とが係合した構造は、炎孔プレート２の熱膨張時に熱応力を生じさせる要因にはならない。
なお、位置決め用孔部２５は、炎孔プレート２を貫通した構成であるが、これに代えて、炎孔プレート２を貫通していない位置決め用凹部を設け、この位置決め用凹部に位置決め用突起３５を進入させた構成とすることも可能である。これは、後述する図４に示す実施形態においても同様である。
【００３１】
図４に示すバーナユニットＡｂにおいては、炎孔プレート２のたとえば略中央部に、複数（たとえば２つ）の位置決め用孔部２５が、互いに接近した配置で設けられている。これに対応し、ディストリビューションプレート３には、それらと同数の位置決め用突起３５が互いに接近した配置で設けられている。
【００３２】
このような構成によれば、炎孔プレート２が縦幅および横幅の両方向に位置ずれすることを防止できることに加え、炎孔プレート２が正面視（図４では、平面視に相当）において回転することも防止することができる。一方、位置決め用孔部２５および位置決め用突起３５は、複数ずつ設けられているものの、これらは互いに接近しており、炎孔プレート２が熱膨張を生じた際の相対的な変位量は小さいため、炎孔プレート２に大きな応力を生じさせる要因にはならないようにすることが可能である。
【００３３】
図５に示すバーナユニットＡｃにおいては、ディストリビューションプレート３に、枠状ベース１のフランジ部１２に重なった延設部３６が設けられている。この延設部３６およびフランジ部１２は、共通のボルト・ナット６，６ａ（本発明でいう締結部材に相当）を利用してバーナケース５のフランジ部５０に締結（共締め）されている。フランジ部５０は、本発明でいう「バーナユニット用取付け対象部位」の具体例に相当する。
【００３４】
このような構成によれば、図２に示したバーナユニットＡの取付け構造と比較すると、構成が合理的となっており、ディストリビューションプレート３を枠状ベース１に接合する必要はない。したがって、バーナユニットＡおよびこれを用いた燃焼装置の製造コストを低減する上で、より有利となる。
なお、前記したボルト・ナット６，６ａは、本発明でいう締結部材の一例に相当するが、締結部材としては、ビス止め用部材や、カシメ部材なども該当し、また締結部材に代えて、溶接部を用いた取付けを図ることもできる。
【００３５】
図６は、前記したバーナユニットＡを用いて構成された温水装置ＷＨの一例を示している。
この温水装置ＷＨは、湯水加熱用の複数の伝熱管９Ａ，９Ｂ、およびこれらを収容した缶体８を有する熱交換器ＨＥを備えている。バーナユニットＡは、図１（ａ）および図２（ａ），（ｂ）に示された向きとは、上下反転の向きとされた上で、缶体８上に載設されている。伝熱管９Ａは、いわゆる胴パイプであり、缶体８の内周面に沿って配されている。伝熱管９Ｂは、吸熱用のフィン９０に貫通して略水平状に並んだ構成である。伝熱管９Ａの一端側の入水口９１ａに外部から供給された湯水は、伝熱管９Ａを図６の矢印Ｎ１〜
Ｎ４で示す経路で流れてから、伝熱管９Ｂに到り、かつこの伝熱管９Ｂを矢印Ｎ５〜Ｎ７で示す経路で流れて出湯口９１ｂに到達し、出湯する。このような過程において、前記湯水は、バーナユニットＡによって発生された燃焼ガスによって加熱される。
この温水装置ＷＨにおいては、バーナユニットＡがいわゆる逆燃方式とされており、不図示のファンから下向きに燃料ガスと空気との混合ガスの供給を受けることにより、炎孔プレート２の下面側が燃料燃焼領域となり、熱交換器ＨＥ内に向けて燃焼ガスを下向きに進行させるものとなっている。
【００３６】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るバーナユニット、および温水装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
炎孔プレートは、金属製とされるが、ステンレス以外の材質とされていてもよい。炎孔の具体的な構成などは限定されない。本発明における応力低減用の隙間は、炎孔プレートの熱膨張時における炎孔プレートの拡大幅と同等またはそれ以上の幅に形成することが望まれる。
図６に示す温水装置ＷＨは、逆燃方式とされているが、本発明はこれに限定されず、たとえばバーナユニットの上側に熱交換器が配され、かつバーナユニットから上向きに燃焼ガスが進行する正燃方式とすることもできることは言う迄もない。温水装置を構成する熱交換器の具体的な構成も限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ，Ａａ〜Ａｃ  バーナユニット
ＷＨ  温水装置
ＨＥ  熱交換器
９Ａ，９Ｂ  伝熱管
１  枠状ベース
１０  前壁部
１１  起立壁部
１２  フランジ部
２  炎孔プレート
２０  炎孔
２５  位置決め用孔部
３  ディストリビューションプレート
３１  凸状部
３５  位置決め用突起
３６  延設部
４  応力低減用の隙間
５０  バーナケースのフランジ部（バーナユニット用取付け対象部位）
６，６ａ  ボルト・ナット（締結部材）
【図１】
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【図２】
2020122611.tif 000004
【図３】
2020122611.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020122611.tif 000008