(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第１温水熱交換器および第２温水熱交換器とを備え、前記第１温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第２温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置。
【請求項２】
排気蓋は燃焼筒内の一部に内通させた複数のフィンを一体化して設けた請求項１記載の温水暖房装置。
【請求項３】
燃焼筒内には排気抵抗となる抵抗筒を設けるとともに、前記排気蓋には略中央部に排気通路に連通する開口部を有し、この開口部と前記排気筒間を複数の内通路で連通させた請求項１または２記載の温水暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水暖房装置の温水熱交換器構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来灯油などの液体燃料を燃焼してその燃焼排ガスを排出する過程で熱交換して高温の温水を確保するという温水暖房装置には、図４に示すように燃焼排ガスを排出する経路の周囲に温水を貯めるウォータージャケット１を形成し、直接温水を加熱するというタイプと、図５に示すように燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒２を設け、その燃焼筒２の外周面に温水を熱交換するための温水熱交換器３を取り付け、間接的に温水を加熱するというタイプに大別される。前者は比較的能力の大きい業務用などに用いられ、バーナ構造なども堅牢な構成がとられており、バーナ部の耐熱性も材料、構造面で十分配慮した設計がなされていた。後者は比較的能力の小さい家庭用の暖房などに用いられ、運転開始後の暖房の立ち上がりの早さを重視した瞬間加熱タイプの構成にしたものが多く、前記温水熱交換器の構成として燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒２の外周面に略円形状のパイプ３を螺旋状に巻き付けるというものであった。また、灯油などの液体燃料を燃焼するバーナ部４は燃料を気化し、その気化ガスを噴出して火炎を形成する炎口部５と、この炎口部５で完全燃焼できない不完全燃焼排ガスを前記炎口部の下流に設けた二次空気孔６より導入される二次空気と混合して完全燃焼させるための燃焼室７で構成されている。
【０００３】
【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、特に燃焼排ガスを排出する経路を形成する燃焼筒を設け、その燃焼筒の外周面に温水を熱交換するための温水熱交換器を取り付け、間接的に温水を加熱するというタイプにおいては、温水熱交換器は燃焼排ガスと熱交換する熱交換器の外周面にのみ巻き付けた構成としているため、暖房能力、つまり温水熱交換器の熱交換能力を増大させようとする場合、燃焼筒の外径を大きくして温水熱交換器との熱交換面積を多く確保するか、燃焼筒の長さを長くして温水熱交換器の巻き数を増やすことで熱交換面積を拡大させるということが必要となり、必然的に本体寸法が大きくなるという問題を有するものであった。また、温水熱交換器は燃焼筒外周面に巻き付けるという構成を採るため、燃焼筒の温度上昇は温水熱交換器との熱交換により軽減されるが、燃焼筒の終端部を覆い燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋近傍の温度は燃焼排ガスにより高温に曝されることになり温度上昇が激しいものになるとともに、その部分からの輻射熱で他の構成部品に影響を与えるという問題もあった。
【０００４】
さらに、燃焼筒外周面に温水熱交換器を巻き付けて熱交換させるという構成においては、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させる構成とは言い難く、かなり多くの熱量を排気口より燃焼排ガスとともに排出していることになり、熱交換効率の面でも問題を有するものであった。
【０００５】
本発明は、このような上記問題に鑑みてなしたもので、温水熱交換器の配設構成の適正化を図ることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させ、燃焼排ガス経路の部分的な温度上昇を抑制するとともに、機器本体のコンパクト化を図るようにしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決することを課題とし、そのためバーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第１温水熱交換器および第２温水熱交換器とを備え、前記第１温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第２温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置である。
【０００７】
上記発明によれば、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第１と第２の温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を選択して使用することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第２温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の、排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇のない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１の温水暖房装置は、バーナと、このバーナに連設し、前記バーナの燃焼排ガスを導く燃焼筒と、この燃焼筒の端部を覆い、前記燃焼排ガスを収束して排気通路に導く排気蓋と、前記バーナの燃焼排ガスと熱交換する複数に分割した第１温水熱交換器および第２温水熱交換器とを備え、前記第１温水熱交換器は前記燃焼筒周面に熱交換パイプを巻き付けて形成し、前記第２温水熱交換器は排気蓋表面に熱交換パイプを取り付けて形成した温水暖房装置である。
【０００９】
そして、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第１と第２の温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第２温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇のない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【００１０】
また、温水熱交換器を燃焼筒外周面と排気蓋上面に分割して設けた構成としているため、排気蓋において燃焼筒外周面と同様の熱交換面積を確保することが可能となり、燃焼筒を大きくすることなく暖房能力を増大させることができ、機器本体のコンパクト化が図れる。さらに、排気蓋部分で温水熱交換させるため、排気蓋近傍、特に本体天板の温度上昇を低下させることができ、安全性の向上が図れる。
【００１１】
また、請求項２の温水暖房装置は、排気蓋は燃焼筒内の一部に内通させた複数のフィンを一体化して設けた構成としたものである。
【００１２】
また、請求項３の温水暖房装置は、燃焼筒内には排気抵抗となる抵抗筒を設けるとともに、排気蓋には略中央部に排気通路に連通する開口部を有し、この開口部と抵抗筒間を複数の内通路で連通させた構成としたものである。
【００１３】
そして、排気蓋に燃焼排ガスからの熱量を吸熱するための複数のフィンを設け、かつ排気蓋と抵抗筒でフィンを介して迂回するように燃焼排ガスの排出経路を構成しているため、排気蓋部分での吸熱効果をより高めることができ、表面に取り付けた温水熱交換器での熱交換をより効果的に行うことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、温水暖房装置を用いて図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の温水暖房装置の構成図、図２は同装置の排気蓋を上方より見た図、図３は同装置の排気蓋を下方より見た図である。
【００１６】
図１において、１１はバーナで、燃焼用空気を送風するモータ１２、ファン１３と燃料ポンプ１４より供給される燃料を気化する気化筒１５及び火炎を形成する炎孔部１６等で形成されている。１７は燃焼筒で前記バーナ１１で形成される燃焼炎を促進し、完全燃焼させるための空間で内面に複数のフィン１８を設け、内通部に燃焼排ガスの排気抵抗となる抵抗筒１９を配設している。そして、燃焼排ガスは抵抗筒１９により燃焼筒１７内面のフィン１８間を通って、矢印で示すように排気側に流れる。また、燃焼筒１７の外周面には第１温水熱交換器となる熱交換パイプ２０を巻き付け、燃焼筒１７で発生する熱により循環水を熱交換するようにしている。２１は排気蓋で燃焼筒１７の端部に設け、燃焼排ガスを収束して排気側に導くようにしている。そして、この排気蓋２１には図２、図３に示すように、燃焼筒１７内に配設した抵抗筒１９に内通するように複数のフィン２２を一体化して設け、かつ排気蓋２１の略中央部には排気通路２３に連通した開口部２４に燃焼排ガスを導くための複数の内通路２５を設けた構成としている。また、排気蓋２１の上面には図３に示すように、第２温水熱交換器となる熱交換パイプ２６が排気蓋２１に一体化して設けられた支持具２７により密着して取り付けられている。この熱交換パイプ２６は燃焼筒１７の外周面に取り付けられた熱交換パイプ２０とは分割して設けた構成としており、接続パイプ２８により接続することで熱交換パイプ２０と２６が連通され、任意の温水熱交換回路を形成することができるようになっている。２９は排気口で前記排気通路２３より導かれる燃焼排ガスを大気に放出するための開口部である。３０は給気口で排気口２９に隣接して設け、燃焼用空気を取り入れるための開口部を形成し、給気口３０より取り入れられた空気は給気管３１を介してバーナ１１に供給するようにしている。３２は仕切板、３３は天板である。３４は循環ポンプで前記熱交換パイプ２０、２６で熱交換された循環水を接続パイプ３５を介して接続継手３６より放熱器（図示せず）に循環する。３７は水タンクで循環水補給用のタンクある。
【００１７】
以上のように構成された温水暖房装置において、その動作説明する。燃焼動作が開始されると、所定のシーケンスに基づき気化筒１４が加熱動作を開始し、所定温度に達するとモータ１２及びファン１３により燃焼用空気の送風動作が開始される。燃焼用空気は給気口３０より取り入れられ、給気管３１を通って供給される。そして、燃料ポンプ１４からの燃料供給に伴いバーナ１１での燃焼が開始されると、燃焼排ガスは抵抗筒１９の排気抵抗により燃焼筒１７の内面に設けたフィン１８間を通って排気蓋２１に到達する。そして、燃焼排ガスは抵抗筒１９の上部開口より抵抗筒１９内に導かれ、抵抗筒１９に内通させた排気蓋２１のフィン２２間を通って下向きに流れ、排気蓋２１の略中央部に設けた複数の内通路２５より排気通路２３に連通した開口部２４より排気通路２３を通って排気口２９より大気に放出される。上記燃焼排ガスの流れにおいて、排気蓋２１に設けたフィン２２を通って内通路２５より開口部２４に至る過程で燃焼排ガスの熱量を排気蓋２１側に吸熱するようにしている。このように、実施例では燃焼排ガスの排出経路において、燃焼筒１９と排気蓋２１の２箇所で燃焼排ガスの熱量を熱交換する部分を設けた構成とし、その熱交換部分にそれぞれ温水との熱交換を行う熱交換パイプ２０、２６を取り付けることで熱交換面積を増大し、熱交換能力の向上を図るようにしている。また、熱交換パイプ２０と２６は分割して設けた構成とし、接続パイプ２８で連結することで任意の温水熱交換回路を形成するようにしているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、暖房能力の可変巾を任意に設定することができるものである。
【００１８】
また、分割して設けた一方の温水熱交換器を排気蓋２１の上面に設けた構成を採用することで、燃焼排ガスが収束し比較的温度が高くなりやすい排気蓋２１を含む排気通路２３との接続部分の温度を低下させることが可能となり、この近傍の構成部品の温度余裕度を確保することができ、信頼性の向上につながるものである。
【００１９】
尚、本実施例では分割した温水熱交換器を排気蓋２１の上面に設けた構成について説明したが、これに限定するものではなく、燃焼排ガス経路中において温水熱交換可能な場所であればどのような場所に設置してもよいものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の温水暖房装置によれば、バーナで発生する熱量を熱交換するための温水熱交換器を第１温水熱交換器と第２温水熱交換器に分割して設ける構成としているため、要求暖房能力に応じて任意の温水熱交換回路を形成することができ、幅広い暖房能力を有する温水暖房装置を提供できるとともに、分割した第２温水熱交換器の配設位置を燃焼筒外周面以外の場所の排気蓋表面に設けることで、バーナ部で発生した熱量を有効に熱交換させることができ熱交換効率の向上が図れるため、燃焼筒を必要以上に大きくすることなく、要求暖房能力を確保することができ、機器本体のコンパクト化が図れるとともに、排気蓋表面を温水が循環する構成となるため、排気蓋近傍の温度上昇を抑えることができ、燃焼排ガス経路の全般において部分的な温度上昇の少ない安全な温水暖房装置を提供することができる。
【００２１】
また、請求項２、３の温水暖房装置によれば、排気蓋に燃焼排ガスからの熱量を吸熱するための複数のフィンを設け、かつ排気蓋と抵抗筒でフィンを介して迂回するように燃焼排ガスの排出経路を構成しているため、排気蓋部分での吸熱効果をより高めることができ、表面に取り付けた温水熱交換器での熱交換をより効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における温水暖房装置の構成図
【図２】  同装置の排気蓋を上方より見た図
【図３】  同装置の排気蓋を下方より見た図
【図４】  従来の温水暖房装置の構成図
【図５】  従来の温水暖房装置の他の構成図
【符号の説明】
１１  バーナ
１７  燃焼筒
１８  フィン
１９  抵抗筒
２０  熱交換パイプ（第１温水熱交換器）
２１  排気蓋
２３  排気通路
２６  熱交換パイプ（第２温水熱交換器）
【図１】
0003900740.tif 000002
【図２】
0003900740.tif 000003
【図３】
0003900740.tif 000004
【図４】
0003900740.tif 000005
【図５】
0003900740.tif 000006