JP4716011B2

JP4716011B2 - 温水機器

Info

Publication number: JP4716011B2
Application number: JP2005287687A
Authority: JP
Inventors: 敏宏小林
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007100989A

Description

本発明は、バーナの燃焼排気から顕熱と潜熱とを回収して通水を加熱する２つの熱交換器を備えた給湯器等の温水機器に関する。

例えば給湯器には、バーナの燃焼排気流路の上流側に、主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に、主に潜熱回収を目的とした副熱交換器を夫々設けて高い熱効率を得ようとするものがある。副熱交換器は、水が通過する伝熱管の外周に、吸熱部となるフィンを直交状に、伝熱管に沿って所定間隔で複数設けたものである。また、主熱交換器と副熱交換器との間には、副熱交換器で発生したドレンを受けるトレイ状のドレン受部が設けられて、発生した酸性のドレンを中和処理して外部へ排出させるようにしている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１９８０６５号公報

このように副熱交換器の下方に別体のドレン受部を設けることで、部品点数が多くなって組み付けの手間が増える上、器具全体も大型化してしまう。よって、コストアップを招く上、既設の給湯器をこのような高効率タイプに取り換えようとしても、取付スペースの制限によって設置ができない場合も生じ、高効率タイプの給湯器普及の阻害要因ともなっていた。
また、ドレン受部に落下するに至っていないドレンは伝熱管に付着した状態となるため、その付着部分での伝熱作用が失われて熱効率の低下に繋がってしまう。

そこで、本発明は、副熱交換器のドレン排出を簡単且つ省スペースとなる構造で合理的に行うことで、組み付けに係る作業性が良好で、器具全体のコンパクト化も維持でき、而も高い熱効率を好適に維持できる温水機器を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バーナと、そのバーナの燃焼排気から顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、その主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器とを備え、副熱交換器を、一の流路を複数に分岐させ、その分岐流路を互いの対向面間に開口させる一対のヘッダと、両ヘッダの各開口間に接続される伝熱管とで形成し、各伝熱管に、軸方向の一方側が他方側に対して低くなる傾斜を付与した温水機器であって、各伝熱管の水平面に対する傾斜角度を３０°以下とする一方、水平姿勢の両ヘッダに対して各伝熱管を傾斜状態で接続すると共に、両ヘッダの互いの対向面を、伝熱管の水平方向の列ごとに当該伝熱管と直交する平面部となるように鋸刃状に形成したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、伝熱管の傾斜により、副熱交換器単独でドレンを一カ所に導いて排出することができ、副熱交換器の下方を覆う大きな受け皿を設ける必要がなくなる。よって、部品点数が少なくなって組み付けに係る作業性が良好となると共に、コストの低減や器具全体のコンパクト化も図れ、例えば既設の給湯器の高効率タイプの給湯器への取り換え等が容易となって高効率給湯器の普及にも繋がる。
また、発生したドレンは副熱交換器から迅速に排出されるため、伝熱管へのドレンの付着による伝熱作用の低下が効果的に抑制される。よって、高い熱効率を好適に維持可能となる。
さらに、両ヘッダを水平姿勢に維持できることで、組み付けに係る作業性が良好となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、温水機器の一例である給湯器を側面から見た概略構成図で、左側が前方となる。給湯器１は、器具本体２内に、下方に給気ファン４を、前方上方に排気口５を夫々備えた燃焼室３を形成して、燃焼室３の内部に、燃焼室３の後部下方にあって燃料ガスと給気ファン４からの一次空気との混合ガスを燃焼させるバーナ６，６・・と、そのバーナ６の上方にあってバーナ６からの燃焼排気中の顕熱を主に回収する主熱交換器７と、燃焼室３の前側にあって主に潜熱を回収する副熱交換器８とを内設している。３ａは、主熱交換器７と副熱交換器８との間に設けられ、後方へ行くに従って上向きに傾斜して燃焼排気の前方への回り込みをガイドする第１ガイド板、３ｂは、排気口５と副熱交換器８との間で燃焼室３の上壁から垂下され、燃焼排気の副熱交換器８の通過をガイドする第２ガイド板である。

図２は、副熱交換器８を含む燃焼室部分を正面から見た説明図で、副熱交換器８は、左右一対のヘッダ９，９と、両ヘッダ９，９間で上下及び水平方向で所定間隔をおいて互いに平行となるように架設される円筒状の伝熱管１０，１０・・とからなる。各伝熱管１０は、上下左右方向で隣接する列の伝熱管１０，１０は、千鳥配置されている。各ヘッダ９は、一の流路１１を複数に分岐させ、その分岐流路１２，１２・・を互いの対向面に開口させるマニホールドで形成され、対向する開口１３，１３間に、フィンを有しない円筒状の伝熱管１０，１０・・が、端部を差し込んでＯリング１４等のシール部材でシールする周知の構造で接続されている。
よって、一方のヘッダ９の流路１１から供給された水は、各伝熱管１０へ分岐して流れ、他方のヘッダ９の流路１１に集められて排出されることになる。ここでは、器具内へ導かれる図示しない給水管を図２の左側のヘッダ９に接続して副熱交換器８を主熱交換器７の上流側に配置し、右側のヘッダ９を配管で主熱交換器７の入水側に接続して、図示しない出湯管を主熱交換器７の出水側に接続している。

そして、副熱交換器８は、上流側（図２では左側）のヘッダ９よりも下流側（右側）のヘッダ９の方を高くして、各伝熱管１０に軸方向の一方側が低くなる傾斜を等しく付与している。この伝熱管１０の水平面に対する傾斜角度は、大き過ぎると上下方向の寸法が大きくなることから、３０°以下で設定するのが望ましい。
また、低くなる左側のヘッダ９の下方には、図１に示すように、ヘッダ９の最下部のみを非接触で受ける受け樋１５が設けられている。この受け樋１５は、中和器１７を備えたドレン排出管１６に接続されている。

一方、器具内には、図示しないコントローラが設けられて、器具内に通水されると、バーナ６の点火制御を行うと共に、リモコン等で設定された設定温度に出湯温度を一致させる周知の出湯温制御を行う。また、コントローラは、この出湯温制御に伴うガス量の変化に応じて給気ファン４の回転数も変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。

以上の如く構成された給湯器１においては、バーナ６の燃焼により、燃焼排気は先に主熱交換器７を通過して、通水される伝熱管との熱交換で顕熱が回収された後、燃焼室３内を上昇して、図１に矢印で示すように、第１ガイド板３ａを回り込んで副熱交換器８に至り、第２ガイド板３ｂの案内によって下方に移動しながら各伝熱管１０，１０の間を通過してから第２ガイド板３ｂの下端を回り込んで上昇し、排気口５より排出される。よって、副熱交換器８では、伝熱管１０との熱交換により、主熱交換器７で回収されなかった顕熱が回収される。そして、燃焼排気の温度が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回収可能となる。発生したドレンは、伝熱管１０の傾斜によって伝熱管１０の表面を伝って左側へ流れてヘッダ９の表面に集まり、ヘッダ９の最下部から受け樋１５上に落下する。その後、中和器１７で中和処理されて器具外部の下水道等へ排出される。

このように上記形態の給湯器１によれば、副熱交換器８を、一の流路１１を複数に分岐させ、その分岐流路１２を互いの対向面間に開口させる一対のヘッダ９，９と、両ヘッダ９，９の各開口１３間に接続される複数の円筒状の伝熱管１０とで形成し、各伝熱管１０に、軸方向の一方側が低くなる傾斜を付与したことで、副熱交換器８単独でドレンを一カ所に導いて排出することができ、副熱交換器８の下方を覆う大きな受け皿を設ける必要がなくなる。よって、部品点数が少なくなって組み付けに係る作業性が良好となると共に、コストの低減や器具全体のコンパクト化も図れ、例えば既設の給湯器の高効率タイプの給湯器への取り換え等が容易となって高効率給湯器の普及にも繋がる。
また、発生したドレンは副熱交換器８から迅速に排出されるため、伝熱管１０へのドレンの付着による伝熱作用の低下が効果的に抑制される。よって、高い熱効率を好適に維持可能となる。

なお、副熱交換器の構造は上記形態に限らず、例えば複数の伝熱管を水平方向に並設する構成としても差し支えない。勿論燃焼室の前方でなく、主熱交換器の上方に設置しても良い。
また、図３に示すような構造も考えられる。この副熱交換器８ａは、伝熱管１０を両ヘッダ１８，１８間で水平及び上下方向へ傾斜状態で複数列並設したものであるが、ここでは両ヘッダ１８，１８の互いの対向面を、伝熱管１０の水平方向の列ごとに伝熱管１０と略直交する平面部１９，１９となるように鋸刃状に形成したものである。このように、ヘッダ１８に対して各伝熱管１０を傾斜状態で接続することで、両ヘッダ１８，１８を傾かせることなく水平姿勢に維持でき、図１の形態よりも燃焼室内への取付や配管の接続が容易となり、組み付けに係る作業性が良好となる。
また、図４に示す副熱交換器８ｂのように、ヘッダ２０，２０の対向面全体を傾斜させて伝熱管１０，１０・・を接続するようにしても良いし、傾斜面を設けず伝熱管をヘッダの鉛直な対向面に対して斜めに接続するようにしても良い。

さらに、ヘッダはブロック状に限らず、単一の流路となる配管の側方に開口や分岐管を連結して分岐流路を形成するような構造も採用可能である。この場合、開口に直接伝熱管を傾斜状態で接続したり、予め傾斜状態とした分岐管に伝熱管を接続したりすることで、ヘッダの水平姿勢が維持可能となる。勿論伝熱管の数や配列数等も適宜変更可能である。
その他、給湯器に限らず、潜熱を回収する副熱交換器を有する温水機器であれば、床暖房機や風呂装置等の他の機器にも本発明は採用可能である。

給湯器を側面から見た概略構成図である。副熱交換器を含む燃焼室部分を正面から見た説明図である。ヘッダの変更例を示す正面説明図である。ヘッダの変更例を示す正面説明図である。

符号の説明

１・・給湯器、２・・器具本体、３・・燃焼室、４・・給気ファン、６・・バーナ、７・・主熱交換器、８，８ａ，８ｂ・・副熱交換器、９，１８，２０・・ヘッダ、１０・・伝熱管、１１・・流路、１２・・分岐流路。

Claims

バーナと、そのバーナの燃焼排気から顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、その主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器とを備え、
前記副熱交換器を、一の流路を複数に分岐させ、その分岐流路を互いの対向面間に開口させる一対のヘッダと、両ヘッダの各開口間に接続される伝熱管とで形成し、前記各伝熱管に、軸方向の一方側が他方側に対して低くなる傾斜を付与した温水機器であって、
前記各伝熱管の水平面に対する傾斜角度を３０°以下とする一方、
水平姿勢の前記両ヘッダに対して前記各伝熱管を傾斜状態で接続すると共に、前記両ヘッダの互いの対向面を、前記伝熱管の水平方向の列ごとに当該伝熱管と直交する平面部となるように鋸刃状に形成したことを特徴とする温水機器。