JP2002089970A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで排気抵抗の増加を、抑えた高熱効
率の給湯器を供給することを目的とする。 【解決手段】 伝熱管を下方向にいくほど巻径が小さく
なるような螺旋状に形成し、上下隣り合う管においては
下側の管の外縁部が上側の管の中心を通る鉛直線上より
外側にくる様に配置して副熱交換器５を構成する。この
副熱交換器５で潜熱を回収した際に発生するドレンは、
順次下段の伝熱管に滴下していき、あるいは、伝熱管を
伝わって流下していき中心側に集められ、ドレン受皿６
に落下する。従って、ドレン受皿６は小さくてすみ、給
湯器の製造コストを抑えることが出来る。また、排気抵
抗の増大も抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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熱交換器を
備えた給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼排気流路中の上流側に主
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設けて高い熱効率を得
る給湯器が知られている。例えば、図２に示すように、
副熱交換器２７と主熱交換器４とを上下２段に離間して
設け、副熱交換器２７と下方の主熱交換器４との離間し
たスペースにドレン受皿２８を設けた給湯器２６が知ら
れている。こうした高効率給湯器においては、上方の副
熱交換器２７にて潜熱回収により発生したドレン（潜熱
回収後の凝縮水）は、ドレン受皿２８に受けられ、下方
に設けた主熱交換器４やバーナ１０に滴下しないように
給湯器外へ排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
給湯器においては、ドレンが副熱交換器全体で発生し滴
下してくるため、図２に示すように、ドレン受皿２８は
副熱交換器２７の下部全体を覆う程度の大きさが必要と
なる。そのため、それ相当の大きさのドレン受皿２８用
の部材が必要となるために、材料費が増したり組み立て
の工程が複雑化し製造コストが高くなる。また、この大
きなドレン受皿２８のために燃焼排気の流れが妨げら
れ、排気抵抗が増加してしまうという課題が生じる。そ
こで、本発明の給湯器は上記課題を解決し、低コストで
排気抵抗の増加を抑えた高熱効率の給湯器を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の給湯器は、燃料を燃焼するバーナ
と、該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、該主熱交換器で顕熱回収
され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、該副熱交換器での潜熱回収により
発生したドレンを受けて所要部へ排出するドレン受皿と
を備えた給湯器において、上記副熱交換器は、管状伝熱
管を下方向にいくほど巻径が小さくなるような螺旋状
で、かつ上下隣り合う管においては下側の管の外縁部が
上側の管の中心を通る鉛直線上より外側にくる様に形成
して設けられ、上記副熱交換器の最下段の伝熱管の下方
に上記ドレン受皿を配置した事を要旨とする。

【０００５】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器では、主熱交換器にて燃焼排気から顕熱が回収さ
れ、さらに、副熱交換器にて潜熱が回収される。副熱交
換器で潜熱を回収する際に発生したドレンは、副熱交換
器全体から発生してくるものの、順次下段の管に滴下
し、あるいは上方から下方に伝熱管を伝わって流下して
中心側に集められる。従って、ドレン受皿はこの中心側
に集められたドレンを受ける程度の大きさ、つまり従来
のものと比べて小さくてすむ。

【０００６】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適
な実施形態について説明する。本実施形態の給湯器は、
図１に示すように、器具本体２内に燃焼室９が設けら
れ、その下方にＤＣモータ１５と連結した給気ファン１
２が取り付けられる。

【０００７】燃焼室９には下から順に燃料ガスと給気フ
ァン１２からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ
１０と、バーナ１０からの燃焼排気中の主に顕熱を回収
する主伝熱管４ａとフィン４ｂを備えたフィンチューブ
式の主熱交換器４と、主に潜熱を回収しドレンを発生す
る副熱交換器５が設けられる。また、発生したドレンを
受けるドレン受皿６を排気通路２１中の副熱交換器５の
下に設け、集められたドレンはドレン排管７を通って、
中和器８で処理された後に下水道等の一般排水通路に排
出される。燃焼室９の上部には、主熱交換器４、副熱交
換器５で熱交換後の燃焼排気を器体外へ排出する排気口
１４が形成される。尚、排気通路２１に絞り板２２を設
けることによって燃焼排気の大部分が副熱交換器５を通
過する。

【０００８】副熱交換器５は、円筒状パイプである副伝
熱管５ａを下方向にいくほど巻径が小さくなるような螺
旋状（コニカル状）に形成し、図３に示すように上下隣
り合う管においては下側の管の外縁部２９が上側の管の
中心を通る鉛直線Ｌ上より外側にくる様に形成される。
このため、ドレンは副熱交換器５全体から発生してくる
ものの、伝熱管の表面最下部３０から順次下段の管に滴
下していき、あるいは副伝熱管５ａを伝わって流下し、
最終的に副熱交換器５の中心側に集められる。従って、
ドレン受皿６は、この副熱交換器５の最下段からのドレ
ンを受けるのに必要最低限の大きさに小型化でき、副熱
交換器５の中心下方に設けられる。このため、ドレン受
けの構成部材の材料費を抑えることができ、製造工程も
簡略化できるので製造コストを下げることができる。さ
らに、排気抵抗を小さくできるので、バーナ１０へ燃焼
用空気を供給する給気ファンとして低能力すなわち安価
なものを用いることができ、製造コストを抑えられる。

【０００９】また、図１の様に副熱交換器５への入口管
２３と副熱交換器５からの出口管２４に、ななめ上方向
への傾きをつけておけば、これらの部位から発生したド
レンも入口管２３や出口管２４を伝わって中心方向に流
下する。従って、入口管２３や出口管２４で発生したド
レンも副熱交換器５の中心下方に設けられた小さなドレ
ン受皿６で受けることができる。あるいは、入口管２３
や出口管２４に保温材をまきつけて、そこではドレンを
発生しないようにして、主熱交換器４やバーナ１０にド
レンが滴下するのを防ぐ。また、燃焼室９内のドレン排
管７にも、保温材をまきつけて、ここでのドレン発生を
防ぐ。

【００１０】こうした主熱交換器４や副熱交換器５は、
給水管、出湯管に接続される。冷水が供給される給水管
３は、副熱交換器５の最上位置となる入口管２３に接続
され、副熱交換器５の最下段となる出口管２４に巻回管
２５が接続される。そして、巻回管２５は、燃焼室９の
外周に巻回されて主熱交換器４の入水口に接続され、主
熱交換器４の出口に出湯管１３が接続される。給水管３
には水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット１
７が設けられ、バーナ１０へのガス管１６には主電磁弁
１８及びガス比例弁１９が設けられる。また、水側制御
ユニット１７内の水流センサや、主電磁弁１８及びガス
比例弁１９、そしてＤＣモータ１５等は、この給湯器１
の燃焼を制御するバーナコントローラ２０に電気的に接
続されている。

【００１１】この様に構成された給湯器１では、図示し
ない給湯栓を開くことにより給水管３に水（図中破線矢
印）が流れ、水側制御ユニット１７内の水量センサから
の検知信号によりバーナコントローラ２０が給湯制御動
作を開始し、まず、給気ファン１２により所定のプリパ
ージを行い、その後バーナ１０の主電磁弁１８及びガス
比例弁１９を開いてバーナ１０にガス（図中実戦矢印）
を供給すると共に、図示しないイグナイタによりバーナ
１０に点火が行われる。

【００１２】点火動作が終了すると、比例制御が開始さ
れ、図示しない出湯温サーミスタで検出される湯温と設
定温度との差に応じて、ガス比例弁１９により、ガス量
を連続的に変化させて熱交換器４の出口温度を一定に保
つ。また、ガス比例弁１９によるガス量の変化に応じ
て、給気ファン１２の回転数も変えらえ、常にガス量と
給気量とが所定の関係に保たれるように制御される。

【００１３】この様な燃焼制御において、給気ファン１
２の動作に伴い器具本体２に設けられる給気口１１より
外気が器具本体２内に吸引され、バーナ１０へ導入され
て燃焼用空気として燃焼に供される。主熱交換器４を排
気流路の上流に設け、副熱交換器５を排気流路の下流に
設けたため、バーナ１０からの高温の燃焼排気が、給気
ファン１２により主熱交換器４の各フィン４ｂ間を貫流
し良好に熱交換する。さらに、温度の下がった燃焼排気
は、図３に実線で示される様に、副熱交換器５の副伝熱
管５ａ間を流れ、副熱交換器５においても良好に熱交換
して排気口１４から器具の外へ排出される。この際、排
気通路２１中のドレン受皿６が従来のものと比べて小さ
いので、排気抵抗の増加をおさえられる。尚、燃焼室９
を巻回している巻回管２５においても熱交換は行われ
る。

【００１４】ここで、主熱交換器４の出口側での排気ガ
スの温度は露点以上になるような構造になっている。つ
まり顕熱しか回収していないので主熱交換器４ではドレ
ンは発生してこない。一方、副熱交換器５では主熱交換
器４で回収しきれなかった顕熱に加え潜熱も回収するの
で排気ガス温が露点以下になり、ドレンが発生する。

【００１５】以上説明した本実施形態の給湯器によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）燃焼排気中の顕熱と潜熱を回収するので高熱効率
となる。 （２）副熱交換器５がコニカル状に形成されているの
で、発生したドレンは副熱交換器５の中心付近に集めら
れる。従って、ドレン受皿６は小さくてすむために、製
造コストが抑えられる。また、排気抵抗の増加も抑えら
れる。 （３）副熱交換器５の入口管２３と出口管２４が、なな
め上方に傾けられているので、この部位で発生したドレ
ンは管を伝わって中心付近に流下してくる。よって、こ
こで発生したドレンも小さなドレン受皿６で受けること
ができる。あるいは、入口管２３と出口管２４に保温材
をまいておけばここでのドレンの発生を防ぐことがで
き、主熱交換器４やバーナ１０にドレンが滴下するのを
防ぐことができる。 （４）燃焼通路２１に絞り板２２を配置することによっ
て、燃焼排気の大部分が副熱交換器５を通過するため
に、副熱交換器５での熱効率が向上する。

【００１６】以上本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこうした実施形態に何等限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、副熱
交換器５の伝熱面積を増大させ熱効率を向上させるため
に副伝熱管５ａにフィンを取り付けてもよい。また、副
伝熱管５ａに蛇腹状に形成したいわゆるフレキシブルチ
ューブを用いても、伝熱面積を増大させることが出来
る。さらにこの様な管は加工性に優れているので、副伝
熱管５ａとしてドレンに対する腐食性は優れているが、
硬くてコニカル状に形成することが難しいステンレス管
やチタン管を用いる場合に有利である。また、副熱交換
器の巻き方は、図４（真上から見た時の模式図）に示す
ように、円状（Ａ）でも楕円状（Ｂ）でも矩形状（Ｃ）
でもかまわない。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の給湯器によれば、副熱交換器で燃焼排気の潜熱を
回収した時に発生するドレンを受けるためのドレン受皿
の大きさを従来のものより小さくして、ドレン受けの構
成を簡潔にできるため、給湯器の製造コストを抑えるこ
とが出来る。また、排気抵抗の増加も抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図であ
る。

【図２】従来の強制燃焼式給湯器の概略図である。

【図３】本実施形態の副熱交換器の要部拡大図である。

【図４】本実施形態の副熱交換器の模式図である。

【符号の説明】

４…主熱交換器、４ａ…主伝熱管、４ｂ…フィン、５…
副熱交換器、５ａ…副伝熱管、６…ドレン受皿、１０…
バーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃焼するバーナと、該バーナの燃
   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、該主熱交換器で顕熱回収された燃焼排気か
   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、該副熱交換器での潜熱回収により発生したドレンを
   受けて所要部へ排出するドレン受皿とを備えた給湯器に
   おいて、 上記副熱交換器は、管状伝熱管を下方向にいくほど巻径
   が小さくなるような螺旋状で、かつ上下隣り合う管にお
   いては下側の管の外縁部が上側の管の中心を通る鉛直線
   上より外側にくる様に形成して設けられ、 上記副熱交換器の最下段の伝熱管の下方に上記ドレン受
   皿を配置した事を特徴とする給湯器。