JP2002267153A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無駄に捨てている熱エネルギーを減らし、熱
効率を向上させることを目的とする。 【解決手段】 給湯器１では、給気ファン５が動作する
と、燃焼用空気は、給気口１５から器具内に吸引され給
気通路Ａを通り、給気通路Ｂを通って、器具天井部から
器具下部に設置された給気ファン５に向かって流れてい
るため、主熱交換器７と副熱交換器１９とを連結する接
続ダクト８に接触し、そこを冷却する。このため、接続
ダクト８を介しての器具外への放熱を減少させることが
できる。接続ダクト８から熱を奪った燃焼用空気は、バ
ーナ６に送られて燃焼に供される。つまり、器具内で熱
エネルギーを有効に利用していることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼ガス
により通水を加熱する熱交換器を備えた給湯器に関し、
特に熱効率の向上を図った給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、給湯器は、給水管及び出湯管
が接続される熱交換器と、この熱交換器を加熱するバー
ナと、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備え、
バーナの燃焼により熱交換器で通水を加熱し、出湯管よ
り出湯する強制燃焼式給湯器が一般的に知られている。
こうした給湯器では、熱効率を向上させるために、燃焼
ガスが持っている熱エネルギーを熱交換器で、できるだ
け回収しようとしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃焼ガスが持っている
顕熱を熱交換器で熱交換して燃焼ガスの温度が下がって
いくと、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して酸性のドレンが
発生してくるため、熱交換器から排出される燃焼ガス
は、ドレンが発生しない温度以上である必要がある。ド
レンは、燃焼ガスが露点（およそ５０〜６０℃）以下に
なると発生するものであるから、燃焼ガスは、原理的に
は、熱交換器でドレンを発生させずに露点まで熱交換す
ることが可能である。しかしながら、熱交換器には通水
部のような局所的な低温部が存在するので、実際には、
低温部での部分的なドレン発生を防ぐために、燃焼ガス
は約２００℃という高温で排出されており、使われずに
排出されている顕熱がかなりあった。

【０００４】また、熱効率を向上させるために、主熱交
換器の燃焼ガス下流側に主に潜熱を回収する副熱交換器
を設けた、いわゆる潜熱回収型給湯器が知られている。
本願発明者らは、このような潜熱回収型給湯器としてド
レンの排出を容易にするために、図１０に示すように、
主熱交換器７と副熱交換器１９とをコの字状の接続ダク
ト８によって連結したものを考えた。この給湯器２６で
は、燃焼ガスは、主熱交換器７で顕熱の多くが回収さ
れ、接続ダクト８を通過して、副熱交換器１９に導か
れ、副熱交換器１９で燃焼ガス中の水蒸気を凝縮させて
残りの顕熱と潜熱とが回収され、排気フード２０を通っ
て器具外に排出される。排出される燃焼ガスは、主熱交
換器７と副熱交換器１９とで熱交換されて、排気温が室
温程度まで下げられているので、燃焼ガスと共に排出さ
れる熱エネルギー（顕熱＋潜熱）はごくわずかである。
しかしながら、上述した給湯器２６では、主熱交換器７
から排出される燃焼ガスが約２００℃と高温なので、接
続ダクト８が高温になり、その表面積が大きいために、
接続ダクト８を介して器具外へ無駄に放熱してしまい、
この放熱ロスが大きくなってしまうという問題があっ
た。尚、主熱交換器７や副熱交換器１９や燃焼室４を介
しても、器具外への放熱はあるが、それらに備えられた
主伝熱管７ａや副伝熱管１９ａや巻回管２７に通水され
ているため、それらの表面温度がある程度抑制され、そ
こでの放熱ロスは、小さく抑えられている。本発明の給
湯器は上記課題を解決し、無駄に捨てている熱エネルギ
ーを減らし、熱効率を向上させることを目的とする。

【０００５】

【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、該バーナへ燃焼用空気を供給するためのファンと、
該バーナの燃焼ガスから熱を回収して通水を加熱する熱
交換器と、該熱交換器で熱交換された燃焼ガスを器具外
に排出するための排気通路とを、上記ファンが最下位置
となるようにケーシング内に配設し、該ケーシングに外
部空気を器具内に取り込むための給気口を備えた給湯器
において、上記ケーシング内に上記燃焼用空気を器具天
井部に導くための給気通路を設け、該器具天井部から器
具下部に向かって該燃焼用空気を送ることにより、該燃
焼用空気と上記排気通路を通過する燃焼ガスとを熱交換
させることを要旨とする。

【０００６】また、本発明の請求項２記載の給湯器は、
上記請求項１記載の給湯器において、上記熱交換器は、
燃焼ガス流路の上流側に設けられ主に顕熱を回収するた
めの主熱交換器と、燃焼ガス流路の下流側に設けられ主
に潜熱を回収するための副熱交換器と、その間の接続流
路とからなり、上記接続流路を燃焼用空気で冷却するこ
とを要旨とする。

【０００７】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器では、器具の最下位置に設けられたファンが動作
すると、燃焼用空気はケーシングに備えられた給気口か
ら器具内に取り込まれ、給気通路に沿って器具天井部に
導かれ、器具天井部から器具下部に向かって流れる。こ
の燃焼用空気は、下方に流れる途中、排気通路を通過す
る熱交換された後の燃焼ガスと熱交換し、ファンによっ
てバーナへ送られる。従って、燃焼用空気は、バーナへ
送られる前に予熱され、一方、排気通路は冷却され、そ
の熱が器具外へ無駄に排出されなくなる。このため、本
来燃焼ガスと共に器具外に排出されていた熱エネルギー
の一部を燃焼用空気によって回収できる。

【０００８】また、本発明の請求項２記載の給湯器で
は、主熱交換器で顕熱を回収された燃焼ガスは接続流路
を通って副熱交換器に導かれ潜熱を回収される。燃焼ガ
スによって高温にされた接続流路は、燃焼用空気によっ
て冷却されるため、接続流路を介しての器具外への放熱
は減少する。また、接続流路から熱を奪った燃焼用空気
は、バーナへ送られて燃料ガスと混合されて燃焼に供さ
れる。つまり、器具内で熱エネルギーを有効に利用して
いることになる。

【０００９】

【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。

【００１０】《第１実施形態》本発明の第１実施形態と
しての屋外設置式の給湯器について図１〜図８を用いて
説明する。給湯器１は、図１に示すように、後述する給
気通路を備えたフロントカバー２とバーナ等を収納する
バックカバー３とで器具本体ケースを形成する。器具本
体ケース内には、燃焼室４が設けられ、その下方には給
気ファン５が取り付けられる。燃焼室４内には、燃料ガ
スと給気ファン５からの一次空気との混合ガスを燃焼す
るバーナ６と、バーナ６からの燃焼ガスの顕熱の多くを
回収する複数の主伝熱管７ａを備えたフィンチューブ式
の主熱交換器７とが設けられる。主熱交換器７の上部に
は、コの字状の接続ダクト８が設けられ、燃焼ガスの主
に潜熱を回収する複数の副伝熱管１９ａを備えたフィン
チューブ式の副熱交換器１９と接続される。副熱交換器
１９の下方には、副熱交換器１９で熱交換された後の燃
焼ガスを器具外に排出するための排気フード２０が設け
られ、その先端開口は、フロントカバー２に形成される
排気口９から器具外に突出する。この排気フード２０は
上方に大きく開口した椀形状をなし、下方でドレン排管
２２と接続している。また、この排気フード２０は、燃
焼ガス中のドレンの受け皿としてのドレンパンを兼ね備
えている。集められたドレンは、ドレン排管２２を通っ
て、中和器２３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。尚、ドレン排管２２にはＳ字トラップ
２８が設けられており、ドレンがこのＳ字トラップ２８
に溜まることによって、燃焼排気がドレン排管２２を通
って器具外に排出されてしまうことを防ぐ。また、接続
ダクト８の上方には、多数の給気通路孔１０ａが開口さ
れた平板状の給気仕切壁１０（図８）がバックカバー３
の上部を上下に仕切るように設けられる。

【００１１】燃焼室４の周りには、巻回管２７が巻回さ
れており、図示しない給水管から導入された冷水は、副
伝熱管１９ａ→巻回管２７→主伝熱管７ａの順に通水さ
れて加熱され、図示しない出湯管から出湯される。

【００１２】次に、フロントカバー２に備えられた給気
通路について説明する。図２に示すように、フロントカ
バー２の裏面には、給気通路を形成するための給気通路
板１１が取り付けられる。図３，図４に示すように、給
気通路板１１は平板であり、その中央上部には、排気フ
ード２０を通すためのフード開口１２が設けられ、フー
ド開口１２の周囲には落とし込み段状に深さＤの漏止枠
１３が形成される。

【００１３】フロントカバー２は、図５，図６に示すよ
うに、深さＤの落とし込み段状に形成され、周囲には、
水平部１４が設けられる。フロントカバー２の上部中央
には排気口９が開口され、下部には多数の給気口１５が
開口される。給気口１５後部には、図７に示すように、
上端の切り込みをフロントカバー２裏面へ絞ったギャラ
リー１６が形成される。また、フロントカバー２の下面
には、雨滴を器具外へ排出するための雨孔２４が開口さ
れる。給気通路板１１は、図２に示すように、給気口９
とフード開口１２とが同じ位置になるように位置決めし
ながら、その左右両端と下端とをフロントカバー２の水
平部１４にスポット溶接して固定する。また、漏止枠１
３もフロントカバー２にスポット溶接される。左右の水
平部１４は、長距離離れているので、この漏止枠１３は
中央部のたわみを防止する役目も担っている。

【００１４】フロントカバー２とバックカバー３とは、
水平部１４を接合面としてその間にパッキン１７を挟み
込ませて、ビスで結合される。このため、フロントカバ
ー２とバックカバー３との間から空気や雨滴が漏れこむ
ことはない。さらに、このパッキン１７により給気通路
板１１とフロントカバー２との間の気密性も保たれる。
尚、図１に示すように、排気フード２０と漏止枠１３と
の間にもパッキン１８を設けているために、そこでの気
密性も保たれる。

【００１５】フロントカバー２がバックカバー３に取り
付けられると、給気通路板１１の上部は、バックカバー
３に設けられた給気仕切壁１０の端に当接する構成であ
る。こうして、給気口１５→フロントカバー２と給気通
路板１１との間（給気通路Ａ）→バックカバー３と給気
仕切壁１０との間（給気通路Ｂ）→給気通路孔１０ａ→
器具内→給気ファン５へと続く一連の給気通路が形成さ
れる。

【００１６】このような給湯器１では、給気ファン５が
動作すると、燃焼用空気は、給気口１５から器具内に吸
引され給気通路Ａを通り、給気通路Ｂを通って、器具天
井部から器具下部に設置された給気ファン５に向かって
流れる。その後、給気ファン５を通過してバーナ６に入
る。バーナ６では、燃料ガスと混合されて燃焼が行なわ
れ、燃焼により発生した高温（約１５００℃）の燃焼ガ
スは、主熱交換器７でその顕熱の多くを熱交換され、接
続ダクト８を通って副熱交換器１９に導かれる。この
際、通水されている主熱交換器７の伝熱管７ａのような
局所的な低温部でのドレン発生を防ぐために、主熱交換
器７から排出される燃焼ガスは２００℃程度と高温であ
る。そして、燃焼ガスは、副熱交換器１９で燃焼ガス中
の水蒸気を凝縮させられ、その顕熱と共に潜熱を回収さ
れて室温程度まで温度を低下させられた後に、排気フー
ド２０を通って器具外に排出される。このため、燃焼ガ
スと共に排出される燃焼ガスの熱エネルギー（顕熱＋潜
熱）はごくわずかである。この場合、接続ダクト８を通
過する燃焼ガスは２００℃程度と高温であり、接続ダク
ト８の表面積が大きいために、そこからの大きな放熱ロ
スが懸念される。

【００１７】そこで、本実施形態の給湯器１では、燃焼
用空気を器具天井部から器具下部へと流し、接続ダクト
８と接触させる構成を採用している。このため、接続ダ
クト８は燃焼用空気によって冷却されるため、ここから
の器具外への放熱を減少させることができる。また、接
続ダクト８から熱を奪った燃焼用空気は、バーナ６へ送
られて燃料ガスと混合されて燃焼に供される。つまり、
器具内で熱エネルギーを有効に利用していることにな
り、熱効率を向上させることができる。

【００１８】また、給気通路（Ａ）と給気通路（Ｂ）と
が器具前面と上面とを囲んでいるために、そこに燃焼用
空気の流れ、いわゆるエアーカーテンが形成され、断熱
層となる。このため器具内部から外部への放熱を抑制す
ることができるので、器具内での熱の有効利用ができ、
より一層の熱効率の向上が可能となる。さらに、給気仕
切壁１０や給気通路板１１は、バーナ６の燃焼音や給気
ファン５の回転音などを遮蔽する役割もあるため、器具
から外部に漏れる騒音を減らすこともできる。

【００１９】また、雨滴が混じった燃焼用空気が給気口
１５より吸引された場合には、燃焼用空気が給気通路板
１１に沿って上昇する途中で給気通路板１１表面に雨滴
は付着する。付着した雨滴は大きくなって下方へ流れ落
ち、フロントカバー２の下面に設けられた雨孔２４から
器具外に排出される。このため、器具内が雨滴によって
汚染されることを防止できる。

【００２０】《第２実施形態》次に、第２実施形態につ
いて図９を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる
部分について説明し、重複する部分に関しては同一の符
号を付してその説明を省略する。第２実施形態の給湯器
は、第１実施形態の給湯器から潜熱回収用の副熱交換器
を除いた点が基本的に異なる。

【００２１】本実施形態の給湯器２５は、図９に示すよ
うに、主熱交換器７の上部に、主熱交換器７で熱交換後
の燃焼ガスを器体外へ排出する排気通路として排気フー
ド２１を備える。排気フード２１の先端開口は、給気通
路板１１に開口されたフード開口１２と、フロントカバ
ー２に設けられた排気口９とを通り器具外に突出する。

【００２２】こうした構成の給湯器２５では、バーナ６
からの燃焼ガスは、主熱交換器７でその顕熱の多くを熱
交換され、排気フード２１を通って器具外へ排出され
る。この際、通水されている主熱交換器７の主伝熱管７
ａのような局所的な低温部でのドレン発生を防ぐため
に、主熱交換器７から排出される燃焼ガスは２００℃程
度と高温であり、その燃焼ガスには、まだ多くの顕熱が
含まれている。燃焼用空気は、器具天井部から器具下部
に向かって流れているため、上記の高温の燃焼ガスが通
過する排気フード２１に接触し、熱交換（予熱）され
る。予熱された燃焼用空気は、給気ファン５によってバ
ーナ６へ送られる。このため、本来器具外に燃焼ガスと
共に排出されていた顕熱の一部を回収できるので、器具
内での熱の有効利用ができ、熱効率を向上させることが
可能となる。尚、器具外に排出される燃焼ガスの温度
は、排気フード２１を通過している間に燃焼用空気によ
って熱交換されるため、主熱交換器７を通過した後の温
度に比べて低くなっている。

【００２３】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、接続
ダクト８の周りに断熱材を巻いても良い。この場合に
は、接続ダクト８からの放熱をさらに減らすことがで
き、より一層の高効率化が可能となる。また、接続ダク
ト８の周りに放熱防止板を設けても良い。この場合に
は、接続ダクト８からの放熱をさらに減らすことがで
き、より一層の高効率化が可能となる。

【００２４】

【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、燃焼用空気は、器具天井部から
下部へと流れる途中で、排気通路を通って排出される熱
交換後の燃焼ガスと熱交換した後にバーナへ送られる。
従って、燃焼用空気は、バーナに送られる前に予熱さ
れ、一方、排気通路は冷却され、その熱が器具外へ無駄
に放出されなくなる。このため、本来燃焼ガスと共に器
具外に排出されていた熱エネルギーの一部を回収でき、
熱効率が向上する。

【００２５】更に、本発明の請求項２記載の給湯器によ
れば、熱交換器と副熱交換器との接続流路を燃焼用空気
で冷却することができるので、そこからの器具外への放
熱を減少させることができる。接続流路から熱を奪った
燃焼用空気は、バーナに送られ燃焼に供されるため、熱
効率は向上する。しかも、燃焼ガスの顕熱に加えて潜熱
も回収するため、熱効率は非常に良好なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態としての給湯器の概略構成図であ
る。

【図２】給気通路板をフロントカバーに組み付けた組立
図である。

【図３】給気通路板の正面図である。

【図４】給気通路板の側面断面図である。

【図５】フロントカバーの裏面図である。

【図６】フロントカバーの側面断面図である。

【図７】フロントカバーの給気口の断面図である。

【図８】給気仕切壁の正面図である。

【図９】第２実施形態としての給湯器の概略構成図であ
る。

【図１０】従来例としての給湯器の概略構成図である。

【符号の説明】

２…フロントカバー、３…バックカバー、５…給気ファ
ン、６…バーナ、７…熱交換器、８…接続ダクト、１０
…給気仕切壁、１０ａ…給気通路孔、１１…給気通路
板、１５…給気口、１９…副熱交換器、２０…排気フー
ド、２１…排気フード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃焼するバーナと、該バーナへ燃
   焼用空気を供給するためのファンと、該バーナの燃焼ガ
   スから熱を回収して通水を加熱する熱交換器と、該熱交
   換器で熱交換された燃焼ガスを器具外に排出するための
   排気通路とを、上記ファンが最下位置となるようにケー
   シング内に配設し、該ケーシングに外部空気を器具内に
   取り込むための給気口を備えた給湯器において、 上記ケーシング内に上記燃焼用空気を器具天井部に導く
   ための給気通路を設け、該器具天井部から器具下部に向
   かって該燃焼用空気を送ることにより、該燃焼用空気と
   上記排気通路を通過する燃焼ガスとを熱交換させること
   を特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】 上記熱交換器は、燃焼ガス流路の上流側
   に設けられ主に顕熱を回収するための主熱交換器と、燃
   焼ガス流路の下流側に設けられ主に潜熱を回収するため
   の副熱交換器と、その間の接続流路とからなり、 上記接続流路を燃焼用空気で冷却することを特徴とする
   請求項１記載の給湯器。