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技術 複合熱源機

出願人 リンナイ株式会社
発明者 岡本英男
出願日 2015年10月1日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-195646
公開日 2017年4月6日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-067410
状態 特許登録済
技術分野 燃焼システム
主要キーワード 二次ガス圧 両開閉弁 定格燃焼量 ファン上流 吸引負圧 吸熱管 ニードル状 下向き姿勢
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

第1と第2の2つのバーナ21,22を備え、両バーナに接続される給気路5にファン6が介設され、流量調節手段73を介設したガス供給路7の下流端ファン上流側又は下流側の給気路の部分に接続されて、一次空気燃料ガスとの混合気が給気路を介して両バーナに供給されるようにした複合熱源機において、ファンの小型化と第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時低騒音化とを図ることができるようにする。

解決手段

第1バーナ21と給気路5との接続部521と第2バーナ22と給気路5との接続部522とに夫々開閉弁81,82が設けられる。第2バーナ22と給気路5との接続部522の通気抵抗は、同時運転時に第1バーナ21への混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナ22への混合気の供給量が第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量よりも少量になるように設定される。

概要

背景

従来、この種の複合熱源機として、第1と第2の両バーナ濃淡バーナ等のブンゼン式バーナで構成し、両バーナに共通のファンにより燃焼用空気一次空気及び二次空気)を供給するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

このものでは、両バーナに対するファンの共用化でコストダウンを図ることができるが、以下の不具合がある。即ち、第1バーナと第2バーナとの一方のバーナのみを燃焼させて、当該バーナに対応する一方の熱交換器を加熱する単独運転時、他方のバーナにも空気が供給され、この空気がそのまま他方のバーナに対応する他方の熱交換器を通過して、この熱交換器が冷却され、この熱交換器の再加熱時の熱効率が悪くなってしまう。

ところで、複合熱源機ではないが、従来、単一の熱交換器を加熱する複数のバーナを備える熱源機において、複数のバーナを全一次燃焼式バーナで構成し、これらバーナに接続される共通の給気路に、一次空気を供給する単一のファンを介設し、燃料ガスを供給するガス供給路下流端をファンの上流側又は下流側の給気路の部分に接続して、一次空気と燃料ガスとの混合気が給気路を介して複数のバーナに供給されるようにし、ガス供給路に、混合気の空燃比が一定になるように一次空気の供給量に比例して燃料ガスの供給量を可変する流量調節手段を介設すると共に、各バーナと給気路との接続部に各開閉弁を設けたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。

この技術を複合熱源機に適用し、第1と第2の各熱交換器を加熱する第1と第2の各バーナを全一次燃焼式バーナで構成し、単一のファンを介設した給気路を介して混合気を第1と第2の両バーナに供給すると共に、第1バーナと給気路とを接続する第1接続部と、第2バーナと給気路とを接続する第2接続部とに夫々第1と第2の開閉弁を設けて、第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時には、第1と第2の両開閉弁開弁させ、第1と第2の両バーナのうちの一方のバーナのみを燃焼させる単独運転時には第1と第2の両開閉弁のうち一方のバーナに対応する一方の開閉弁のみを開弁させることが考えられる。これによれば、単独運転時に燃焼させない他方のバーナに対応する他方の熱交換器がファンからの空気流で冷却されることを防止できる。

この場合、一般的には、同時運転時に、第1バーナへの混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナへの混合気の供給量も第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量になるように設定する。然し、これでは、同時運転時に第1バーナと第2バーナとに夫々最大量の混合気を供給可能となるようファンを大型化する必要があり、更に、同時運転時のファン騒音が大きくなってしまう。

概要

第1と第2の2つのバーナ21,22を備え、両バーナに接続される給気路5にファン6が介設され、流量調節手段73を介設したガス供給路7の下流端がファン上流側又は下流側の給気路の部分に接続されて、一次空気と燃料ガスとの混合気が給気路を介して両バーナに供給されるようにした複合熱源機において、ファンの小型化と第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時の低騒音化とをることができるようにする。第1バーナ21と給気路5との接続部521と第2バーナ22と給気路5との接続部522とに夫々開閉弁81,82が設けられる。第2バーナ22と給気路5との接続部522の通気抵抗は、同時運転時に第1バーナ21への混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナ22への混合気の供給量が第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量よりも少量になるように設定される。

目的

本発明は、以上の点に鑑み、第1と第2の両バーナに共通の給気路を介して混合気を供給する複合熱源機であって、ファンの小型化と同時運転時の低騒音化とを図ることができるようにしたものを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1と第2の2つの熱交換器と、第1熱交換器を加熱する第1バーナと、第2熱交換器を加熱する第2バーナとを備え、第1バーナを第2バーナよりも定格燃焼量が大きなバーナとする複合熱源機であって、第1と第2の両バーナは全一次燃焼式バーナで構成され、これら両バーナに接続される共通の給気路に、一次空気を供給する単一のファンが介設され、燃料ガスを供給するガス供給路下流端がファンの上流側又は下流側の給気路の部分に接続されて、一次空気と燃料ガスとの混合気が給気路を介して第1と第2の両バーナに供給されるようにし、ガス供給路に、混合気の空燃比が一定になるように一次空気の供給量に比例して燃料ガスの供給量を可変する流量調節手段を介設するものにおいて、給気路と第1バーナとを接続する第1接続部に第1開閉弁が設けられると共に、給気路と第2バーナとを接続する第2接続部に第2開閉弁が設けられ、第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時には、第1と第2の両開閉弁開弁させ、第1と第2の両バーナのうちの一方のバーナのみを燃焼させる単独運転時には第1と第2の両開閉弁のうち一方のバーナに対応する一方の開閉弁のみを開弁させるようにし、第2接続部の通気抵抗は、同時運転時に第1バーナへの混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナへの混合気の供給量が第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量よりも少量になるように設定されることを特徴とする複合熱源機。

請求項2

同時運転時に第2バーナの要求燃焼量が第2バーナの連続燃焼可能な最小燃焼量を下回ったときは、第2開閉弁を開閉して第2バーナを間欠的に燃焼させるオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項1記載の複合熱源機。

技術分野

0001

本発明は、第1と第2の2つの熱交換器と、第1熱交換器を加熱する第1バーナと、第2熱交換器を加熱する第2バーナとを備え、第1バーナを第2バーナよりも定格燃焼量が大きなバーナとする複合熱源機に関する。

背景技術

0002

従来、この種の複合熱源機として、第1と第2の両バーナ濃淡バーナ等のブンゼン式バーナで構成し、両バーナに共通のファンにより燃焼用空気一次空気及び二次空気)を供給するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

このものでは、両バーナに対するファンの共用化でコストダウンを図ることができるが、以下の不具合がある。即ち、第1バーナと第2バーナとの一方のバーナのみを燃焼させて、当該バーナに対応する一方の熱交換器を加熱する単独運転時、他方のバーナにも空気が供給され、この空気がそのまま他方のバーナに対応する他方の熱交換器を通過して、この熱交換器が冷却され、この熱交換器の再加熱時の熱効率が悪くなってしまう。

0004

ところで、複合熱源機ではないが、従来、単一の熱交換器を加熱する複数のバーナを備える熱源機において、複数のバーナを全一次燃焼式バーナで構成し、これらバーナに接続される共通の給気路に、一次空気を供給する単一のファンを介設し、燃料ガスを供給するガス供給路下流端をファンの上流側又は下流側の給気路の部分に接続して、一次空気と燃料ガスとの混合気が給気路を介して複数のバーナに供給されるようにし、ガス供給路に、混合気の空燃比が一定になるように一次空気の供給量に比例して燃料ガスの供給量を可変する流量調節手段を介設すると共に、各バーナと給気路との接続部に各開閉弁を設けたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。

0005

この技術を複合熱源機に適用し、第1と第2の各熱交換器を加熱する第1と第2の各バーナを全一次燃焼式バーナで構成し、単一のファンを介設した給気路を介して混合気を第1と第2の両バーナに供給すると共に、第1バーナと給気路とを接続する第1接続部と、第2バーナと給気路とを接続する第2接続部とに夫々第1と第2の開閉弁を設けて、第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時には、第1と第2の両開閉弁開弁させ、第1と第2の両バーナのうちの一方のバーナのみを燃焼させる単独運転時には第1と第2の両開閉弁のうち一方のバーナに対応する一方の開閉弁のみを開弁させることが考えられる。これによれば、単独運転時に燃焼させない他方のバーナに対応する他方の熱交換器がファンからの空気流で冷却されることを防止できる。

0006

この場合、一般的には、同時運転時に、第1バーナへの混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナへの混合気の供給量も第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量になるように設定する。然し、これでは、同時運転時に第1バーナと第2バーナとに夫々最大量の混合気を供給可能となるようファンを大型化する必要があり、更に、同時運転時のファン騒音が大きくなってしまう。

先行技術

0007

特開2006−38423号公報
特開2010−151395号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、以上の点に鑑み、第1と第2の両バーナに共通の給気路を介して混合気を供給する複合熱源機であって、ファンの小型化と同時運転時の低騒音化とを図ることができるようにしたもの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

0009

上記課題を解決するために、本発明は、第1と第2の2つの熱交換器と、第1熱交換器を加熱する第1バーナと、第2熱交換器を加熱する第2バーナとを備え、第1バーナを第2バーナよりも定格燃焼量が大きなバーナとする複合熱源機であって、第1と第2の両バーナは全一次燃焼式バーナで構成され、これら両バーナに接続される共通の給気路に、一次空気を供給する単一のファンが介設され、燃料ガスを供給するガス供給路の下流端がファンの上流側又は下流側の給気路の部分に接続されて、一次空気と燃料ガスとの混合気が給気路を介して第1と第2の両バーナに供給されるようにし、ガス供給路に、混合気の空燃比が一定になるように一次空気の供給量に比例して燃料ガスの供給量を可変する流量調節手段を介設するものにおいて、給気路と第1バーナとを接続する第1接続部に第1開閉弁が設けられると共に、給気路と第2バーナとを接続する第2接続部に第2開閉弁が設けられ、第1と第2の両バーナを燃焼させる同時運転時には、第1と第2の両開閉弁を開弁させ、第1と第2の両バーナのうちの一方のバーナのみを燃焼させる単独運転時には第1と第2の両開閉弁のうち一方のバーナに対応する一方の開閉弁のみを開弁させるようにし、第2接続部の通気抵抗は、同時運転時に第1バーナへの混合気の供給量が第1バーナの定格燃焼量に対応する最大量になる状態で第2バーナへの混合気の供給量が第2バーナの定格燃焼量に対応する最大量よりも少量になるように設定されることを特徴とする。

0010

本発明によれば、同時運転時に第1バーナへの混合気の供給量が最大量になる状態で第2バーナへの混合気の供給量は最大量よりも少量になるため、混合気のトータル供給量の最大値が減少する。従って、ファンの小型化と同時運転時の低騒音化とを図ることができる。

0011

また、本発明において、同時運転時に第2バーナの要求燃焼量が第2バーナの連続燃焼可能な最小燃焼量を下回ったときは、第2開閉弁を開閉して第2バーナを間欠的に燃焼させるオンオフ制御を行うことが望ましい。これによれば、同時運転時に、第2バーナの上限燃焼量が定格燃焼量より低く制限されても、オンオフ制御により第2バーナの下限燃焼量を連続燃焼可能な最小燃焼量よりも低くすることができるため、第2バーナのターンダウン比の減少を回避できる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施形態の複合熱源機を示す模式的断面図。
運転時の第1バーナと第2バーナの燃焼量の可変範囲を示すグラフ

実施例

0013

図1に示す本発明の実施形態の複合熱源機は、給湯用の第1熱交換器11と、暖房用の第2熱交換器12と、第1熱交換器11を加熱する第1バーナ21と、第2熱交換器12を加熱する第2バーナ22とを備えている。

0014

第1と第2の各バーナ21,22は、箱形バーナボディ21の一面を覆う燃焼板22に形成した多数の炎孔(図示省略)から燃料ガスと一次空気との混合気を噴出して燃焼する全一次燃焼式バーナで構成され、燃焼板22を下にした下向き姿勢で配置されている。そして、第1と第2の各バーナ21,22の下方の燃焼空間囲う第1と第2の各燃焼筐31,32を設けて、第1と第2の各燃焼筐31,32の下部に第1と第2の各熱交換器11,12を収納している。また、第1と第2の両燃焼筐31,32の下端に連通する排気ダクト4を設けて、第1と第2の各バーナ21,22からの燃焼排ガスが第1と第2の各熱交換器11,12を介して排気ダクト4に流れるようにしている。

0015

尚、暖房よりも給湯の方が大きな加熱能力を要求されるため、第1バーナ21を第2バーナ22よりも定格燃焼量(最大燃焼量)の大きな大型のバーナとしている。また、排気ダクト4は、その内部に設けた仕切り板41で第1バーナ21からの燃焼排ガスが流れるダクト部と第2バーナ22からの燃焼排ガスが流れるダクト部とに仕切られている。

0016

第1と第2の各熱交換器11,12は、図1紙面直交方向に多数積層した吸熱フィン11と、これら吸熱フィン11を貫通する蛇行形状吸熱管12とで構成されている。第1熱交換器11の吸熱管12には、図示しないが、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続されており、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第1熱交換器11に通水したとき、第1バーナ21が燃焼して、出湯栓から設定温度の湯が出湯される。第2熱交換器12の吸熱管12は、図示しないが、往き管戻り管とを介して床暖房等の暖房回路に接続されており、暖房回路に第2熱交換器12を介して温水循環させて暖房を行う。

0017

また、第1と第2の両バーナ21,22には、共通の給気路5が接続されており、この給気路5に、一次空気を供給する単一のファン6を介設している。そして、ファン6の上流側の給気路5の部分に燃料ガスを供給するガス供給路7の下流端のガス出口71を接続している。尚、ガス出口71を接続する給気路5の部分は、断面積を狭めたベンチュリー部51になっている。

0018

ガス供給路7には、元弁72と、流量調節手段として二次ガス圧大気圧と同等圧調圧するゼロガバナ73とが介設されている。ここで、燃料ガスの供給量は、二次ガス圧である大気圧とベンチュリー部51に作用するファン6の吸引負圧との差圧に応じて変化することになる。そして、ファン吸引負圧はファン回転数に比例して変化するため、燃料ガスの供給量はファン回転数即ち一次空気の供給量に比例して変化し、混合気の空燃比が一定になる。

0019

また、第1バーナ21と給気路5とを接続する第1接続部521には第1開閉弁81が設けられ、第2バーナ22と給気路5とを接続する第2接続部522には第2開閉弁82が設けられている。第1と第2の各開閉弁81,82は、電磁ソレノイド等のアクチュエータ81により駆動される。

0020

そして、第1バーナ21のみを燃焼させて第1熱交換器11を加熱する給湯単独運転時は、第1開閉弁81を開弁させて第1バーナ21に混合気を供給すると共に、第2開閉弁82を閉弁させて第2バーナ22への混合気の供給を停止し、更に、第1バーナ21への混合気の供給量を給湯要求燃焼量(設定温度の湯を出湯するのに必要な燃焼量)に対応する値になるようにファン6の回転数により調節する。また、第2バーナ22のみを燃焼させて第2熱交換器12を加熱する暖房単独運転時には、第2開閉弁82を開弁させて第2バーナ22に混合気を供給すると共に、第1開閉弁81を閉弁させて第1バーナ21への混合気の供給を停止し、更に、第2バーナ22への混合気の供給量を暖房要求燃焼量(暖房回路に設定温度の温水を供給するのに必要な燃焼量)に対応する値になるようにファン6の回転数により調節する。

0021

図2を参照して、給湯単独運転時は、第1バーナ21の燃焼量を第1バーナ21の定格燃焼量Qmax1と連続燃焼可能な最小燃焼量(逆火しない燃焼量の下限)Qmin1との間で給湯要求燃焼量に応じて可変し、暖房単独運転時は、第2バーナ22の燃焼量を第2バーナ22の定格燃焼量Qmax2と連続燃焼可能な最小燃焼量Qmin2との間で暖房要求燃焼量に応じて可変する。

0022

また、第1バーナ21を燃焼させて第1熱交換器11を加熱すると共に、第2バーナ22を燃焼させて第2熱交換器12を加熱する給湯及び暖房の同時運転時には、第1と第2の両開閉弁81,82を開弁させた状態で、給湯側優先して、第1バーナ21への混合気の供給量を給湯要求燃焼量に対応する値になるようにファン6の回転数により調節する。ここで、同時運転時に第1バーナ21への混合気の供給量が第1バーナ21の定格燃焼量Qmax1に対応する最大量になる状態で第2バーナ22への混合気の供給量が第2バーナ22の定格燃焼量Qmax2に対応する最大量になるように設定すると、ファン6を混合気のトータル供給量の最大値に対応するように大型化することが必要になり、更に、同時運転時のファン騒音が大きくなってしまう。

0023

そこで、本実施形態では、第2接続部522に抵抗部53を設けて、同時運転時に第1バーナ21への混合気の供給量が定格燃焼量Qmax1に対応する最大量になる状態で第2バーナ22への混合気の供給量が定格燃焼量Qmax2に対応する最大量よりも少量になるように第2接続部522の通気抵抗を設定している。これにより、混合気のトータル供給量の最大値が減少するため、ファン6の小型化と同時運転時の低騒音化とを図ることができる。

0024

尚、第2開閉弁82をニードル状として、第2開閉弁82の開弁状態でも第2接続部522が適度に絞られ、第2接続部522の通気抵抗が上記の如く設定されるようにしてもよい。

0025

第2接続部522の通気抵抗を上記の如く設定すると、図2に示す如く、同時運転時の第2バーナ22の上限燃焼量Qmax2´が定格燃焼量Qmax2より低くなる。そのため、このままでは同時運転時の第2バーナ22のターンダウン比が小さくなってしまう。

0026

そこで、本実施形態では、同時運転時に第2バーナ22の要求燃焼量が第2バーナ22の連続燃焼可能な最小燃焼量Qmin2を下回ったときは、第2開閉弁82を開閉して第2バーナ22を最小燃焼量Qmin2以上の燃焼量で間欠的に燃焼させるオンオフ制御を行うようにしている。これによれば、同時運転時に、第2バーナ22の上限燃焼量Qmax2´が定格燃焼量Qmax2より低く制限されても、オンオフ制御により第2バーナ22の下限燃焼量Qmin2´を連続燃焼可能な最小燃焼量Qmin2よりも低くすることができる。そのため、第2バーナ22のターンダウン比が小さくなることを回避できる。

0027

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ファン6の下流側の給気路5の部分にベンチュリー部を設け、ガス供給路7の下流端をこのベンチュリー部に臨ませると共に、ガス供給路7に流量調節手段として二次ガス圧をファン6の出口圧と同等圧に調圧するゼロガバナを介設してもよい。この場合、ファン6の出口圧とベンチュリー部との差圧がファン6による一次空気の供給量に比例するから、燃料ガスの供給量も一次空気の供給量に比例することになる。

0028

また、ガス供給路7に流量調節手段として比例弁を介設し、燃料ガスの供給量を一次空気の供給量に比例するように比例弁で調節することも可能である。この場合、ガス供給路の下流端は、給気路5のファン上流側部分と下流側部分の何れに接続してもよい。更に、上記実施形態は、第1熱交換器11を給湯用、第2熱交換器12を暖房用とする給湯兼暖房の複合熱源機であるが、第2熱交換器12を風呂追い焚き用等の暖房以外の用途のものとする複合熱源機にも同様に本発明を適用できる。

0029

11…第1熱交換器、12…第2熱交換器、21…第1バーナ、22…第2バーナ、5…給気路、521…第1接続部、522…第2接続部、6…ファン、7…ガス供給路、71…ガス出口(ガス供給路の下流端)、73…ゼロガバナ(流量調節手段)、81…第1開閉弁、82…第2開閉弁。

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