(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部を挟むように設けた主燃焼部と、前記兼用燃焼部と前記主燃焼部とに空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部とを備え、前記主伝熱管と前記循環伝熱管両方もしくは片方を偏平させて一体構成に面接合した熱源装置。
【請求項２】
主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた主燃焼部と、前記主燃焼部を挟むように分割して設けた兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部と前記主燃焼部とに空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部とを備え、前記主伝熱管と前記循環伝熱管両方もしくは片方を偏平させて一体構成に面接合し、また夫々の前記兼用燃焼部の外側に前記燃焼ファンに連通した冷却口を開口した熱源装置。
【請求項３】
一体構成に接合した主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管と、前記主伝熱管と前記循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた複数ブロックからなる兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部に空気を送る燃焼ファンと、前記主伝熱管に設けられた圧力センサを内蔵した管内状態検知手段と、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部と、前記兼用燃焼部の各ブロックを切換制御する燃焼切換部とを備え、循環単独運転時、前記管内状態検知手段の出力が設定値を越えた場合、燃焼切換部が前記兼用燃焼部の停止中のブロックを燃焼させ、また前記兼用燃焼部の燃焼中のブロックを停止する熱源装置。
【請求項４】
一体構成に接合した主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管と、前記主伝熱管と前記循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた複数ブロックからなる兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部に空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部と、前記循環伝熱管への戻り温度が高い場合切換期間を短く設定する時間設定部と、前記兼用燃焼部の各ブロックを時間的に切換制御する燃焼切換部とを備え、循環単独運転時、前記時間設定部が設定した切換期間を経過する毎に、前記兼用燃焼部の停止中のブロックを燃焼させ、また前記兼用燃焼部の燃焼中のブロックを停止する熱源装置。
【請求項５】
循環単独運転を要求された場合に兼用燃焼部の燃焼中のブロックに隣接していない非燃焼のブロックに切換制御する燃焼切換部を有する請求項３または４記載の熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯と暖房、給湯と風呂、暖房と風呂に用いられる熱源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の熱源装置は特開平７−９８１５１号公報に記載されているようなものが一般的であった。この装置は図８に示されているように兼用燃焼部１と主燃焼部２にはガス導管３を分岐して夫々にガス遮断弁４及びガス導管３の入口側にガス比例弁５が設けられている。循環伝熱管６と主伝熱管７とは兼用燃焼部１と主燃焼部２の各下流側を横断し一体構成になるように線接触させ、かつ、千鳥状に設けている。また、循環伝熱管６は主伝熱管７の下流側に位置している。受熱フィン８は循環伝熱管６と主伝熱管７に貫通固定されている。燃焼ファン９は兼用燃焼部１と主燃焼部２に連通している。温度検出器１０は循環伝熱管６の入口側に設けられ、循環温水の戻り温度を検出するものである。
【０００３】
次に、主単独運転について説明する。カラン等が開けられ主伝熱管７に通水された場合、燃焼ファン９が駆動し、同時にガス比例弁５が開き兼用燃焼部１が燃焼を開始する。そして、燃焼熱が受熱フィン８から主伝熱管７に伝わり、温水が主伝熱管７から出湯する。その際、要求された給湯温度になるようにガス比例弁５が燃焼量を調整する。また、大きな給湯能力が必要な場合、ガス遮断弁４が開き主燃焼部２が燃焼を開始し、さらにガス比例弁５が燃焼量を調整する。次に、循環伝熱管６の残留水の熱収支を考える。第１に、循環伝熱管６と受熱フィン８が火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、循環伝熱管６と主伝熱管７との線接触部を介し循環伝熱管６の残留水から主伝熱管７の温水への熱伝導による放熱がある。特に、第１の吸熱は、燃焼熱の大部分は主伝熱管７に奪われるので、循環伝熱管６の吸熱量は比較的少なく、循環伝熱管６の残留水が沸騰する前に熱収支が平衡する。
【０００４】
続いて、主・循環同時運転について説明する。カラン等が開けられて主伝熱管７に通水され、かつ循環ポンプ（図示せず）により循環伝熱管６に循環温水が吸引された場合でも、主単独運転と同様に要求された温水温度になるように兼用燃焼部１や主燃焼部２が燃焼し、ガス比例弁５が燃焼量を調整する。（温水優先制御）そして、燃焼熱は主に主伝熱管７に伝わるが、残りの燃焼熱が循環伝熱管６に伝わり、なりゆきではあるが、温度上昇した循環温水が循環伝熱管６から熱負荷へ循環する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の前記する熱源装置では、循環単独運転を要求された場合、ガス比例弁５が開き兼用燃焼部１が燃焼を開始する。その際、ガス比例弁５が燃焼量を要求量に調整する。そして、燃焼熱が受熱フィン８から循環伝熱管６に伝わるので、温度上昇した循環温水が循環伝熱管６から熱負荷へ循環する。
【０００６】
次に、主伝熱管７の残留水の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部１の下流側の主伝熱管７Ａと受熱フィン８が兼用燃焼部１に形成した火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、循環伝熱管６と主伝熱管７との線接触部を介し主伝熱管７Ａの残留水から循環伝熱管６内を流れている循環温水への熱伝導による放熱がある。第３に、主燃焼部２の下流側の主伝熱管７Ｂと受熱フィン８は燃焼ファイ９から供給され主燃焼部２から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、片側からの空気冷却がある。
【０００７】
そして、第１の吸熱では、兼用燃焼部１から発生した火炎や排ガスが主伝熱管７Ａや受熱フィン８を直接加熱するので、主伝熱管７Ａの吸熱量が多く、第２の放熱や第３の空気冷却があるにもかかわらず、主伝熱管７Ａの残留水が温度上昇し、熱収支が沸騰直前で平衡する。特に、空気を噴出する主燃焼部２から離れるに従って、高温になる。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管６と主伝熱管７との温度差が小さくなるので、第２の放熱は小さくなる。
【０００８】
この放熱の減少量に対応するために、図７に示すように、温度検出器１０の出力によりガス比例弁５が燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくして、主伝熱管７Ａの残留水の沸騰を防止している。この制御の結果、循環運転では大きな能力が得られないという課題を有していた。
【０００９】
そこで、本発明は前記する課題を解決して、循環単独運転時でも常に大きな能力が得られる熱源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部を挟むように設けた主燃焼部と、前記兼用燃焼部と前記主燃焼部とに空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部とを備え、前記主伝熱管と前記循環伝熱管両方もしくは片方を偏平させて一体構成に面接合したものである。そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンが兼用燃焼部に形成した火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。
【００１１】
第２に、循環伝熱管と主伝熱管との面接触部を介し主伝熱管の残留水から循環伝熱管内を流れている循環温水への熱伝導による放熱がある。特に、循環伝熱管と主伝熱管を偏平させて接触を線から面にした分、接合面積が大きくなるので、放熱が大きくなる。
【００１２】
第３に、主燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンが主燃焼部から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。特に、兼用燃焼部を挟むように主燃焼部を設けたので、空気冷却が倍増する。したがって、第２の放熱が大きくなり、加えて第３の空気冷却が倍増するので、主伝熱管の残留水が低い温度で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管と主伝熱管との温度差が小さくなり、第２の放熱は小さくなるが、放熱量は比較的大きい。したがって、従来例のように燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくしなくても、主伝熱管の残留水の沸騰が防止できるので、循環単独運転では常に大きな能力が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載する形態で実施できるものであり、請求項１記載のように主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部を挟むように設けた主燃焼部と、前記兼用燃焼部と前記主燃焼部とに空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部とを備え、前記主伝熱管と前記循環伝熱管両方もしくは片方を偏平させて一体構成に面接合したものである。そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンが兼用燃焼部に形成した火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、循環伝熱管と主伝熱管との面接触部を介し主伝熱管の残留水から循環伝熱管内を流れている循環温水への熱伝導による放熱がある。特に、循環伝熱管と主伝熱管を偏平させて接触を線から面にした分、接合面積が大きくなるので、放熱が大きくなる。第３に、主燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンが主燃焼部から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。特に、兼用燃焼部を挟むように空気を噴出する主燃焼部を設けているので、空気冷却が倍増する。したがって、第２の放熱が大きくなり、加えて第３の空気冷却が倍増するので、主伝熱管の残留水が比較的低い温度で熱収支が平衡することができる。言い換えると、主伝熱管の残留水は沸騰に対して余裕がある。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管と主伝熱管との温度差が小さくなり、当然第２の放熱は小さくなるが、放熱量は比較的大きい。したがって、従来例のように燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくても、主伝熱管の残留水の沸騰が防止できるので、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。
【００１４】
また、請求項２記載のように主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた主燃焼部と、前記主燃焼部を挟むように分割して設けた兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部と前記主燃焼部とに空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部とを備え、前記主伝熱管と前記循環伝熱管両方もしくは片方を偏平させて一体構成に面接合し、また夫々の前記兼用燃焼部の外側に前記燃焼ファンに連通した冷却口を開口したものである。
【００１５】
そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンの吸熱がある。第２に、主伝熱管の残留水と循環伝熱管の循環温水への熱伝導による放熱がある。特に、循環伝熱管と主伝熱管を偏平させて接触を線から面にした分、放熱が大きくなる。第３に、主燃焼部から噴出した空気が主伝熱管と受熱フィンを冷却する空気冷却がある。特に、空気を噴出する主燃焼部を挟むように兼用燃焼部を設けたので、空気冷却が倍増する。
【００１６】
したがって、第２の放熱が大きくなり、加えて第３の空気冷却が倍増するので、主伝熱管の残留水が比較的低い温度で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管と主伝熱管との温度差が小さくなり、当然第２の放熱は小さくなるが、放熱量は比較的大きい。
【００１７】
したがって、燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくしなくても、主伝熱管の残留水の沸騰が防止できるので、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。
【００１８】
また兼用燃焼部を分割した分、主伝熱管と循環伝熱管の加熱負荷が分散するので、装置の耐久性が向上する。
【００１９】
また、請求項３記載のように一体構成に接合した主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管と、前記主伝熱管と前記循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた複数ブロックからなる兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部に空気を送る燃焼ファンと、前記主伝熱管に設けられた圧力センサを内蔵した管内状態検知手段と、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部と、前記兼用燃焼部の各ブロックを切換制御する燃焼切換部とを備え、循環単独運転時、前記管内状態検知手段の出力が設定値を越えた場合、燃焼切換部が前記兼用燃焼部の停止中のブロックを燃焼させ、また前記兼用燃焼部の燃焼中のブロックを停止するものである。
【００２０】
そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンの吸熱がある。第２に、循環伝熱管と主伝熱管との接触部を介した熱伝導による放熱がある。第３に、主燃焼部から噴出した空気が主伝熱管と受熱フィンを冷却する空気冷却がある。そして、第２の放熱や第３の空気冷却が小さいので、主伝熱管の残留水が高温で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管と主伝熱管との温度差が小さくなり、当然第２の放熱も小さくなる。
【００２１】
この結果、主伝熱管の残留水がさらに温度上昇を始めるが、管内状態検知手段も出力が変化する。この管内状態検知手段の出力が設定値に達すると、燃焼切換部が非燃焼の兼用燃焼部の燃焼を開始させると同時に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下する。他方、吸熱を開始した主伝熱管の残留水は温度上昇を開始する。以降、管内状態検知手段の出力が設定値に達すると、燃焼切換部が兼用燃焼部の各ブロックを切換制御するので、沸騰が防止でき、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。
【００２２】
また、請求項４記載のように一体構成に接合した主伝熱管と循環温水が吸引される循環伝熱管と、前記主伝熱管と前記循環伝熱管に貫通固定した受熱フィンと、前記主伝熱管と前記循環伝熱管との上流側を横断して設けた複数ブロックからなる兼用燃焼部と、前記兼用燃焼部に空気を送る燃焼ファンと、循環単独運転を要求された場合に前記兼用燃焼部を要求燃焼量になるように設定する循環運転設定部と、前記循環伝熱管への戻り温度が高い場合切換期間を短く設定する時間設定部と、前記兼用燃焼部の各ブロックを時間的に切換制御する燃焼切換部とを備え、循環単独運転時、前記時間設定部が設定した切換期間を経過する毎に、前記兼用燃焼部の停止中のブロックを燃焼させ、また前記兼用燃焼部の燃焼中のブロックを停止するものである。
【００２３】
そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部の下流側の主伝熱管と受熱フィンの吸熱がある。第２に、循環伝熱管と主伝熱管との接触部を介した熱伝導による放熱がある。第３に、主燃焼部から噴出した空気が主伝熱管と受熱フィンを冷却する空気冷却がある。
【００２４】
そして、第２の放熱や第３の空気冷却が小さいので、主伝熱管の残留水が高温で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、当然第２の放熱も小さくなるので、主伝熱管の残留水がさらに温度上昇を始める。他方、燃焼切換部が時間的に非燃焼の兼用燃焼部を開始させると共に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この強制的な切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下する。他方、吸熱を開始した主伝熱管の残留水は温度上昇を開始する。
【００２５】
すなわち、燃焼切換部が兼用燃焼部の各ブロックを時間的に切換制御するので、沸騰が防止でき、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。また、請求項３記載された管内状態検知手段が不必要である。
【００２６】
また、請求項５記載のように循環単独運転を要求された場合に兼用燃焼部の燃焼中のブロックに隣接していない非燃焼のブロックに切換制御する燃焼切換部とを有するものである。そして、循環単独運転時の主伝熱管の熱収支を考える。熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管と主伝熱管との温度差が小さくなり、循環伝熱管と主伝熱管との接触部を介した熱伝導による放熱も小さくなる。
【００２７】
その際に、燃焼切換部が隣接していない非燃焼の兼用燃焼部の燃焼を開始させた後に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下する。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。また、非燃焼側の主伝熱管は燃焼中の兼用燃焼部から離れているので、燃焼中の兼用燃焼部からの加熱を受けず十分に空気冷却さる。この結果、熱収支が平衡に達する時間を長くできる。言い換えると、燃焼切換部が兼用燃焼部の各ブロックを切換制御する動作回数が少なくなり、切換制御に伴う燃焼性や循環温水の温度特性の悪化が抑制できる。
【００２８】
【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。
【００２９】
（実施例１）
図１と図２とは本発明における実施例１の熱源装置の構成図である。図において、１１は兼用燃焼部であり、兼用燃焼部１１の両側には主燃焼部１２、１３が設けられている。また、１４、１５はガス導管１６に設けたガス遮断弁である。１７はガス導管１６の入口側に設けたガス比例弁である。１８は下部を平坦に偏平させた循環伝熱管である。１９は上部を平坦に偏平させた主伝熱管である。循環伝熱管１８の上流側に主伝熱管１９を配置し、夫々の平坦部同士を面接触にロー付けして一体構成にしている。この一体構成にした循環伝熱管１８と主伝熱管１９は兼用燃焼部１１と主燃焼部１２、１３の各下流側を横断して千鳥状に設けている。２０は循環伝熱管１８と主伝熱管１９に貫通固定（ロー付け）した受熱フィンである。２１は兼用燃焼部１１と主燃焼部１２、１３とに連通した燃焼ファンである。２２は循環温水の戻り温度を検出する温度検出器であり、循環伝熱管６の入口側に設けられている。２３、２４は循環流量スイッチと給湯流量スイッチで、それぞれ循環伝熱管１８と主伝熱管１９に設けられている。２５は循環運転設定部で、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦ、循環流量スイッチ２３がＯＮの場合に要求燃焼量になるようにガス比例弁１７を制御する。
【００３０】
次に、循環単独運転について説明する。循環ポンプ（図示せず）により循環伝熱管１８に循環温水が吸引され、循環流量スイッチ２３がＯＮ、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦの場合、燃焼ファン２１が駆動し、同時にガス比例弁１７が開き兼用燃焼部１１が燃焼を開始する。その後、循環運転設定部２５が燃焼量を要求量になるよにガス比例弁１７を制御する。（循環温水の温度はなりゆき）そして、兼用燃焼部１１から発生した燃焼熱が主に受熱フィン２０を介して循環伝熱管１８に伝わり、循環温水が温度上昇し循環伝熱管１８から浴槽や暖房装置等の熱負荷へ循環する。また、一般に循環要求能力は温水要求能力に比べて小さいので、主燃焼部１２を追加運転する必要はない。
【００３１】
次に、循環単独運転時の主伝熱管１９の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部１１下流側の主伝熱管１９Ａの外周面と受熱フィン２０が兼用燃焼部１１に形成した火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、循環伝熱管１８と主伝熱管１９との面接触部を介し主伝熱管１９の残留水から循環伝熱管１８内を流れている循環温水への熱伝導による放熱がある。特に、循環伝熱管１８と主伝熱管１９を偏平させて接触を線から面にした分、接合面積が大きくなるので、放熱が大きくなる。第３に、主燃焼部１２、１３下流側の主伝熱管１９Ｂの外周面と受熱フィン２０が主燃焼部１２、１３から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。特に、兼用燃焼部１１を挟むように主燃焼部１２，１３を設け、主燃焼部１２，１３から噴出する空気が主伝熱管１９Ａを両側から冷却するので、空気冷却が倍増する。
【００３２】
これらの結果、第２の放熱が大きく、加えて第３の空気冷却が倍増するので、主伝熱管１９Ａの残留水が比較的低い温度で熱収支が平衡することができる。言い換えると、主伝熱管１９Ａの残留水は沸騰に対して余裕がある。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管１８と主伝熱管１９との温度差が小さくなり、当然第２の放熱は小さくなるが、従来例に比べて放熱量は大きい。したがって、図７に示すように、燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくしなくても、主伝熱管１９Ａの残留水の沸騰が防止できるので、循環単独運転では大きな能力が常に得られる。
【００３３】
次に、主単独運転について説明する。カラン等が開けられて主伝熱管１９に通水された場合、燃焼ファン２１が駆動し、同時にガス比例弁１７が開き兼用燃焼部１１が燃焼を開始する。そして、燃焼熱が受熱フィン２０から主伝熱管１９に伝わり、温水が主伝熱管１９から出湯する。その際、要求された温水温度になるようにガス比例弁１７が燃焼量を調整する。また、大きな温水能力が必要な場合、ガス遮断弁１４、１５を開いて主燃焼部１２、１３が燃焼を開始し、さらにガス比例弁１７が燃焼量を調整する。（約３８〜６０℃）次に、最大温水能力における循環伝熱管１８の残留水の熱収支を考える。第１に、循環伝熱管１８と受熱フィン２０が兼用燃焼部１１と主燃焼部１２、１３とに形成される火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、循環伝熱管１８と主伝熱管１９との面接触部を介し循環伝熱管１８の残留水から主伝熱管１９内を流れている温水への熱伝導による放熱がある。
【００３４】
特に、第１の熱収支では、兼用燃焼部１１や主燃焼部１２，１３から発生した燃焼熱の大部分は受熱フィン２０から主伝熱管１９に奪われるので、循環伝熱管１８の吸熱量は比較的少なく、循環伝熱管１８の残留水が沸騰する前に熱収支が平衡する。なお、主単独運転は主に給湯や暖房に利用されるが、これに限られるものではない。他方、循環単独運転は主に風呂や暖房に利用されるが、これに限られるものではない。
【００３５】
（実施例２）
図３は本発明における実施例２の熱源装置の構成図である。実施例１と異なる点は分割した兼用燃焼部２６、２７と、この兼用燃焼部２６、２７とを分離するように主燃焼部２８を設けたことである。また、兼用燃焼部２６、２７の外側には、装置冷却のための冷却口２９、３０が燃焼ファン３１に連通して開口している。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。
【００３６】
次に、循環単独運転について説明する。循環ポンプにより循環伝熱管１８に循環温水が吸引され、循環流量スイッチ２３がＯＮ、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦの場合、燃焼ファン３１が駆動し、同時にガス比例弁１７が開き兼用燃焼部２７、２８が燃焼を開始する。その後、循環運転設定部２５が燃焼量を要求量になるよにガス比例弁１７を制御する。そして、燃焼熱が循環伝熱管１８に伝わり、温度上昇した循環温水が熱負荷へ循環する。
【００３７】
次に、循環単独運転時の主伝熱管１９の熱収支を考える。第１に、兼用燃焼部２６、２７下流側の主伝熱管１９Ａの外周面と受熱フィン２０が兼用燃焼部２６、２７に形成した火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、主伝熱管１９Ａの残留水から循環伝熱管１８の循環温水への熱伝導による放熱がある。特に、循環伝熱管１８と主伝熱管１９を偏平させて接触を線から面にした分、接合面積が大きくなるので、放熱が大きくなる。第３に、主燃焼部２８下流側の主伝熱管１９Ｂの外周面と受熱フィン２０が主燃焼部２８から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。特に、主燃焼部２８を挟むように分割した兼用燃焼部２６、２７を設け、２ヶ所の主伝熱管１９Ａの片側端部を冷却するので、空気冷却が倍増する。さらに、冷却口２９、３０から噴出する空気は装置と共に主伝熱管１９の両端部と受熱フィン２０とを冷却する。
【００３８】
これらの結果、第２の放熱が大きく、加えて第３の空気冷却が倍増するので、主伝熱管１９Ａの残留水が比較的低い温度で熱収支が平衡することができる。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、循環伝熱管１８と主伝熱管１９との温度差が小さくなるので、当然第２の放熱は小さくなるが、従来例に比べて放熱量は大きい。したがって、図７に示すように、燃焼量を絞り、第１の吸熱を小さくしなくても、主伝熱管１９の残留水の沸騰が防止できるので、循環単独運転では大きな能力が常に得られる。さらに、兼用燃焼部２６、２７が装置の外側に位置しているので、沸騰安全手段が主伝熱管１９Ａに感度よく設けることも可能である。また、兼用燃焼部２６、２７を分割した分、主伝熱管１８と循環伝熱管１９の加熱負荷が分散するので、装置の耐久性が向上する。
【００３９】
（実施例３）
図４は本発明における実施例３の熱源装置の構成図である。実施例１と異なる点は３つのブロックに分割した兼用燃焼部３２〜３４を設け、下段の主伝熱管３５に圧力センサを内蔵した管内状態検知手段３６を設けたことである。また、管内状態検知手段３６の出力により、燃焼切換部３７はガス遮断弁３８〜４０を開閉して兼用燃焼部３２〜３４の各ブロックを切換制御する。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。
【００４０】
次に、循環単独運転について説明する。循環流量スイッチ２３がＯＮ、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦの場合、燃焼ファン２１が駆動し、同時にガス比例弁１７とガス遮断弁３８が開き兼用燃焼部３２が燃焼を開始する。その後、循環運転設定部２５が燃焼量を要求量になるよにガス比例弁１７を制御する。そして、燃焼熱が循環伝熱管１８に伝わり、温度上昇した循環温水が熱負荷へ循環する。
【００４１】
次に、主伝熱管３５の熱収支を考える。第１に、主伝熱管３５と受熱フィン２０が火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、主伝熱管３５Ａの残留水から循環伝熱管１８の循環温水への熱伝導による放熱がある。第３に、主伝熱管３５Ｂと受熱フィン２０が非燃焼の兼用燃焼部３３、３４から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。そして、第２の放熱や第３の空気冷却が小さいので、主伝熱管３５Ａの残留水が高温で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、当然第２の放熱は小さくなるので、主伝熱管３５Ａの残留水はさらに温度上昇して沸騰直前になる。その際に、主伝熱管３５の残留水の熱膨張により主伝熱管３５の内圧が上昇して、管内状態検知手段３６に内蔵した圧力センサが検知する。
【００４２】
そして、管内状態検知手段３６の出力が設定値を超えた場合、燃焼切換部３７はガス遮断弁３９を開き兼用燃焼部３３に火移りさせ、その直後に、ガス遮断弁３８を閉塞して兼用燃焼部３２を停止する。この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管３５Ａの残留水が空気冷却され、温度低下する。他方、吸熱を開始した主伝熱管３５Ｂの残留水は温度上昇を開始する。以降、管内状態検知手段３６の出力が設定値に達すると、燃焼切換部３７が兼用燃焼部３２〜３４の各ブロックを切換制御するので、沸騰が防止でき、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。また、切換制御の結果、循環伝熱管１８、主伝熱管３５や受熱フィン２０の加熱負荷が分散ので、装置の耐久性が向上する。なお、管内状態検知手段３６は温度センサでもよいが、兼用燃焼部３２〜３４の各ブロック毎に設定値を変更する必要がある。また、主燃焼部を設けても効果は変わらない。
【００４３】
（実施例４）
図５は本発明における実施例４の熱源装置の構成図である。実施例３と異なる点は兼用燃焼部４１〜４３の各ブロックを時間的に切換制御する燃焼切換部４４を設けたことである。時間設定部４５は温度検出器２２の出力に応じて燃焼切換部４４の切換期間を設定するものである。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。
【００４４】
次に、循環単独運転について説明する。循環流量スイッチ２３がＯＮ、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦの場合、燃焼ファン２１が駆動し、同時にガス比例弁１７とガス遮断弁３８が開き兼用燃焼部４１が燃焼を開始する。その後、循環運転設定部２５が燃焼量を要求量になるよにガス比例弁１７を制御する。そして、燃焼熱が循環伝熱管１８に伝わり、温度上昇した循環温水が熱負荷へ循環する。次に、主伝熱管３５の熱収支を考える。第１に、主伝熱管３５と受熱フィン２０が火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、主伝熱管３５Ａの残留水から循環伝熱管１８の循環温水への熱伝導による放熱がある。第３に、主伝熱管３５Ｂと受熱フィン２０が非燃焼の兼用燃焼部４２、４３から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。そして、第２の放熱や第３の空気冷却が小さいので、主伝熱管３５Ａの残留水が高温で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、当然第２の放熱は小さくなるので、主伝熱管３５Ａの残留水はさらに温度上昇する。その頃に時間設定部４５が設定した期間が経過すると、燃焼切換部４４はガス遮断弁３９を開き兼用燃焼部４２に火移りさせ、その直後に、ガス遮断弁３８を閉塞して兼用燃焼部４１を停止する。この強制的な切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管３５Ａの残留水が空気冷却され、温度低下する。他方、吸熱を開始した主伝熱管３５Ｂの残留水は温度上昇を開始する。以降、時間設定部４５が設定した期間が経過すると、燃焼切換部４４が兼用燃焼部４１〜４３の各ブロックを強制的に切換制御するので、沸騰が防止でき、循環単独運転でも常に大きな能力が得られる。また、切換制御の結果、循環伝熱管１８、主伝熱管３５や受熱フィン２０は加熱負荷が分散するので、装置の耐久性が向上する。また、時間設定部４５は温度検出器２２の出力に応じて燃焼切換部４４の切換期間を設定する。例えば、戻り温度が高い場合は、切換期間を短く設定することにより、主伝熱管３５の残留水を低い温度に抑制できる。なお、実施例３に比べて、管内状態検知手段３６を設けなくても同等の効果が得られる。
【００４５】
（実施例５）
図６は本発明において実施例５の熱源装置の構成図である。実施例３と異なる点は兼用燃焼部４６、４７とを分離するよに主燃焼部４８を設け、かつ、循環単独運転を要求された場合に隣接していない兼用燃焼部４６、４７とを交互に切換える燃焼切換部４９を設けたことである。なお実施例３と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４６】
次に、循環単独運転について説明する。循環流量スイッチ２３がＯＮ、給湯流量スイッチ２４がＯＦＦの場合、燃焼ファン２１が駆動し、同時にガス比例弁１７とガス遮断弁３８が開き、兼用燃焼部４６が燃焼を開始する。
【００４７】
その後、循環運転設定部２５が燃焼量を要求量になるよにガス比例弁１７を制御する。そして、燃焼熱が循環伝熱管１８に伝わり、温度上昇した循環温水が熱負荷へ循環する。次に、主伝熱管３５の熱収支を考える。第１に、主伝熱管３５と受熱フィン２０が火炎や排ガスに加熱される、すなわち、吸熱がある。第２に、主伝熱管３５Ａの残留水から循環伝熱管１８の循環温水への熱伝導による放熱がある。第３に、主伝熱管３５Ｂと受熱フィン２０が非燃焼の兼用燃焼部４７と主燃焼部４８から噴出した空気により冷却されるので、間接的ではあるが、空気冷却がある。そして、第２の放熱や第３の空気冷却が小さいので、主伝熱管３５Ａの残留水が高温で熱収支が平衡する。その後、熱負荷から戻る循環温水の温度が高くなれば、当然第２の放熱は小さくなるので、主伝熱管３５Ａの残留水はさらに温度上昇して沸騰直前になる。その際に、主伝熱管３５Ａの残留水の熱膨張により主伝熱管３５の内圧が上昇して、管内状態検知手段３６に内蔵した圧力センサが検知する。そして、管内状態検知手段３６の出力が設定値を超えた場合、カズ比例弁１７を絞ると同時に燃焼切換部４９はガス遮断弁３９、４０を開き主燃焼部４７を介して兼用燃焼部４８に火移りさせる。その直後に、ガス遮断弁３８、３９を閉塞して兼用燃焼部４６と主燃焼部４８を停止すると同時にカズ比例弁１７は燃焼量を要求量に戻す。
【００４８】
この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管３５Ａの残留水が空気冷却され、温度低下する。他方、吸熱を開始した主伝熱管３５Ｂの残留水は温度上昇を開始する。特に、吸熱を開始した主伝熱管３５Ｂの残留水は燃焼していた兼用燃焼部４６から主燃焼部４８の幅の分離れているので、兼用燃焼部４６からの加熱を受けず十分に空気冷却される。すなわち、主伝熱管３５Ｂの残留水の温度が低い分、熱収支が熱平衡に達する時間を長くできる。したがって、燃焼切換部２５が兼用燃焼部４６、４７の各ブロックを切換制御する動作回数が少ないので、切換に伴う燃焼性や循環温水の温度特性の悪化が防止できる。なお、兼用燃焼部を多数設けて、隣接する兼用燃焼部を飛ばして切換制御しても同様の効果が得られる。また、逆に主燃焼部は設けなくてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、次のような有利な効果を有する。
【００５０】
（１）主伝熱管と循環伝熱管とを面接合し、主燃焼部は兼用燃焼部を挟むように設けたので、循環単独運転時に主伝熱管から循環伝熱管への放熱が大きく、かつ主伝熱管の両端から空気冷却することにより主伝熱管の沸騰防止が図れる。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。
【００５１】
（２）主伝熱管と循環伝熱管とを面接合し、兼用燃焼部は分割して主燃焼部を挟むように設けたので、循環単独運転時に主伝熱管から循環伝熱管への放熱が大きく、かつ主伝熱管を２ヶ所から空気冷却することにより主伝熱管の沸騰防止が図れる。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。また、兼用燃焼部を分割した分、主伝熱管と循環伝熱管の加熱負荷が分散するので、装置の耐久性が向上する。
【００５２】
（３）主伝熱管に設けられた管内状態検知手段の出力により兼用燃焼部の各ブロックを切換制御する燃焼切換部を設けたので、管内状態検知手段の出力が設定値に達すると、燃焼切換部が非燃焼の兼用燃焼部の燃焼を開始させると同時に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下するので、主伝熱管の沸騰防止が図れる。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。
【００５３】
（４）兼用燃焼部の各ブロックを時間的に切換制御する燃焼切換部を設けたので、燃焼切換部が時間的に非燃焼の兼用燃焼部の燃焼を開始させると共に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この強制的な切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下するので、主伝熱管の沸騰防止が図れる。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。また、管内状態検知手段が不必要である。
【００５４】
（５）兼用燃焼部の燃焼中のブロックに隣接していない非燃焼のブロックに切換制御する燃焼切換部を設けたので、燃焼切換部が隣接していない非燃焼の兼用燃焼部の燃焼を開始させた後に、燃焼中の兼用燃焼部を停止する。この切換制御の結果、沸騰直前の主伝熱管の残留水が空気冷却され、温度低下するので、主伝熱管の沸騰防止が図れる。したがって、循環単独運転では燃焼量を絞ることなく常に大きな能力が得られる。特に、非燃焼側の主伝熱管は燃焼中の兼用燃焼部から離れているので、燃焼中の兼用燃焼部からの加熱を受けず十分に空気冷却され、熱収支が熱平衡に達する時間を長くできる。言い換えると、燃焼切換部が兼用燃焼部の各ブロックを切換制御する動作回数が少なくなり、切換に伴う燃焼性や循環温水の温度特性の悪化が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における熱源装置を正面から見た構成図
【図２】  同装置を正面から見た構成図
【図３】  本発明の実施例２における熱源装置を正面から見た構成図
【図４】  本発明の実施例３における熱源装置を正面から見た構成図
【図５】  本発明の実施例４における熱源装置を正面から見た構成図
【図６】  本発明の実施例５における熱源装置を正面から見た構成図
【図７】  戻り循環温水温度に対する出力と主伝熱管の残留水温度の関係図
【図８】  従来の熱源装置の構成図
【符号の説明】
１１、２６、２７、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４６、４７  兼用燃焼部
１２、１３、２８  主燃焼部
１８  循環伝熱管
１９、３５  主伝熱管
２０  受熱フィン
２１、３１  燃焼ファン
２５  循環運転設定部
３７、４４、４９  燃焼切換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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