JP2002267273A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドレン受皿を介してのドレン及び燃焼排気の
余分な加熱を防止し、熱効率を向上させることを目的と
する。 【解決手段】 主熱交換器９の出口側での燃焼排気の温
度は、２００℃程度と高温である。この高温の燃焼排気
によってドレン受皿１１は加熱されてしまうが、ドレン
受皿１１が副フィン１０ｂと接触しているために、ドレ
ン受皿１１の温度を副伝熱管１０ａを通過する水より少
し高い程度の低温に保つことができる。このため、ドレ
ン受皿１１を介して、ドレンや副熱交換器１０で熱交換
後の燃焼排気を加熱することを防止できる。

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４に示すように、
フィンチューブ式の副熱交換器１０とフィンチューブ式
の主熱交換器９とを上下２段に離間して設け、副熱交換
器１０と下方の主熱交換器９との離間したスペースにド
レン受皿１１１を設けた給湯器１０１が知られている。

【０００３】このような高効率給湯器１０１では、バー
ナ８からの高温の燃焼排気は、給気ファン５により主熱
交換器９の各主フィン９ｂ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、副熱交換器１
０の各副フィン１０ｂ間を流れ、副熱交換器１０におい
ても良好に熱交換して排気フード１６を通って器具外へ
排出される。主熱交換器９から排出される燃焼排気は、
ドレン（潜熱回収後の凝縮水）が発生しない温度以上で
ある必要がある。ドレンは、燃焼排気が露点（およそ５
０〜６０℃）以下になると発生するものであるから、燃
焼排気は、原理的には、主熱交換器９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、主熱交換器９には通水部である主伝熱管９ａ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、燃焼排気は約２
００℃という高温で排出されている。一方、副熱交換器
１０では、主熱交換器９で回収しきれなかった顕熱を回
収し、燃焼排気温が露点以下になるとドレンが発生する
ため、潜熱も回収することができる。また、発生したド
レンは、ドレン受皿１１１に受けられ、下方に設けた主
熱交換器９やバーナ８に滴下しないように給湯器１０１
外へ排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主熱交
換器９から排出された２００℃程度と高温の燃焼排気に
よりドレン受皿１１１が下面から加熱され高温となって
いるため、ドレン受皿１１１に落下したドレンが加熱さ
れて、高温となって器具外へ排出されてしまう。すなわ
ち、熱が有効に使われず無駄に排出されて、熱効率が低
下するという問題があった。さらに、ドレンが高温のド
レン受皿１１１上で蒸発して、逆に潜熱を奪われて熱効
率が低下することも懸念される。また、副熱交換器１０
で顕熱及び潜熱を回収されて低温となった燃焼排気が、
高温のドレン受皿１１１に接触して再び加熱された後に
器具外へ排出されることによって、熱が無駄に排出され
てしまい熱効率の低下をまねくという問題もあった。本
発明の給湯器は上記課題を解決し、ドレン受皿を介して
のドレン及び燃焼排気の余分な加熱を防止し、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、上記バーナの上方に設けられ、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、上記主熱交換器の上方に設けられ、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、上記主熱交換器と上記
副熱交換器との間に設けられ、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、上記ドレン受皿と上
記副熱交換器とを接触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、上記副熱交換器
は、伝熱管に複数のフィンが備えられたフィンチューブ
式の熱交換器であり、上記ドレン受皿と上記フィンとを
接触させることを要旨とする。

【０００７】また、本発明の請求項３記載の給湯器は、
上記請求項１または請求項２記載の給湯器において、上
記ドレン受皿の下方に、該ドレン受皿の下面で発生した
ドレンを受けて下方への滴下を防止する防滴下板を設け
ることを要旨とする。

【０００８】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、副熱交換器にて顕熱及び潜熱が回収され
る。副熱交換器で潜熱を回収する際に発生したドレン
は、ドレン受皿で集められ所要部に排出される。ドレン
受皿は、その裏側から主熱交換器で熱交換後の高温の燃
焼排気によって加熱されるが、副熱交換器と接触してい
るために、両者の熱交換によりドレン受皿の温度を副熱
交換器の伝熱管を通過する水より少し高い程度の低温に
維持できる。このため、ドレン受皿を介して、ドレンや
副熱交換器を通過した低温の燃焼排気が加熱されてしま
うことを防止できる。

【０００９】また、本発明の請求項２記載の給湯器で
は、副熱交換器にフィンを設けて、このフィンとドレン
受皿とを接触させることによりドレン受皿と副熱交換器
との接触面積を広げているので、副熱交換器の伝熱管を
通過する水とドレン受皿との間で、より良好な熱の伝達
が起こる。このため、より確実にドレン受皿の温度を低
温に維持できる。

【００１０】請求項１または請求項２記載のような構成
にするとドレン受皿が低温で維持されているために、ド
レン受皿の下面でドレンが発生して、主熱交換器やバー
ナへドレンが滴下してしまい、それらを腐食することが
懸念される。こうした場合には、本発明の請求項３記載
の給湯器では、ドレン受皿の下方に設けられた防滴下板
が、ドレン受皿の下面で発生したドレンを受けて主熱交
換器やバーナへの落下を防止し、ドレンによってそれら
が腐食されることを防ぐ。

【００１１】

【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。

【００１２】《第１実施形態》本発明の第１実施形態と
しての給湯器について図１を用いて説明する。給湯器１
は、器具本体２内に燃焼室３が設けられ、その下方にＤ
Ｃモータ４と連結した給気ファン５が取り付けられる。
器具本体２には、外気を燃焼用空気として取り込むため
の給気口６と、熱交換後の燃焼排気を排出するための排
気口７とが開口される。

【００１３】燃焼室３には下から順に燃料ガスと給気フ
ァン５からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ８
と、バーナ８からの燃焼排気中の主に顕熱を回収する主
伝熱管９ａと主フィン９ｂとを備えたフィンチューブ式
の主熱交換器９と、主に潜熱を回収しドレンを発生する
副伝熱管１０ａと副フィン１０ｂとを備えたフィンチュ
ーブ式の副熱交換器１０が設けられる。主熱交換器９
は、熱伝導性に優れた銅製であり、副熱交換器１０は、
ドレンに対する耐食性に優れたステンレス製である。

【００１４】副熱交換器１０の下方には、発生したドレ
ンを受けるためのステンレス製の平板状のドレン受皿１
１が設けられる。このドレン受皿１１は、斜め方向の傾
斜をつけて、副フィン１０ｂの下端に接触させて設けら
れる構成である。図２は、図１中の一点鎖線Ａ−Ａで切
られた副熱交換器１０及びドレン受皿１１の断面図であ
る。図２に示すように、ドレン受皿１１は、全ての副フ
ィン１０ｂの下端面に接触しているので、ドレン受皿１
１と副フィン１０ｂとの接触面積、すなわち伝熱面積は
十分に広い。そして、ドレン受皿１１、副フィン１０
ｂ、副伝熱管１０ａが全て金属（ステンレス）製である
から、その間の熱伝導性が非常に良好であるので、ドレ
ン受皿１１の温度は副伝熱管１０ａを通る水の温度程度
に保たれる。副伝熱管１０ａや各副フィン１０ｂで発生
したドレンは、各副フィン間１０ｂをドレン受皿１１の
傾斜に沿って下方へと流れて集められる。そして、ドレ
ン受皿１１と燃焼室３の側面が接触する部分には、ドレ
ンを排出するためのドレン抜孔１２が開口され、ドレン
抜孔１２にはドレン排管１３が接続されているので、集
められたドレンは、このドレン排管１３を通って、中和
器１４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３の上部には、主熱交換器９、副熱交換
器１０で熱交換後の燃焼排気を燃焼室３外へ排出する排
気孔１５が開口されており、排気孔１５と排気口７とが
排気フード１６によって連結され、熱交換後の燃焼排気
は器具外へ排出される。尚、ドレン排管１３にはＳ字ト
ラップ１７が設けられており、ドレンがこのＳ字トラッ
プ１７に溜まることによって、燃焼排気がドレン排管１
３を通って器具外に排出されてしまうことを防ぐ。

【００１５】主熱交換器９や副熱交換器１０は、給水管
１８、出湯管１９に接続される。冷水が供給される給水
管１８は、副伝熱管１０ａの入水口に接続され、副伝熱
管１０ａの出水口と主伝熱管９ａの入水口が接続され
る。主伝熱管９ａの出水口は巻回管２０に接続され、巻
回管２０は、燃焼室３の外周を巻回した後に出湯管１９
に接続される。給水管１８には水流センサや水ガバナを
備える水側制御ユニット２１が設けられ、バーナ８への
ガス管２２には主電磁弁２３及びガス比例弁２４が設け
られる。また、水側制御ユニット２１内の水流センサ
や、主電磁弁２３及びガス比例弁２４、そしてＤＣモー
タ４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２５に電気的に接続されている。

【００１６】このよう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１８に水（図中破
線矢印）が流れ、水側制御ユニット２１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２５が給湯制
御動作を開始し、まず、給気ファン５により所定のプリ
パージを行い、その後バーナ８の主電磁弁２３及びガス
比例弁２４を開いてバーナ８にガス（図中実線矢印）を
供給すると共に、図示しないイグナイタによりバーナ８
に点火が行われる。

【００１７】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２４により、ガス量
を連続的に変化させて熱交換器の出口温度を一定に保
つ。また、ガス比例弁２４によるガス量の変化に応じ
て、給気ファン５の回転数も変えられ、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。

【００１８】この給湯器１では、主熱交換器９を排気流
路の上流に設け、副熱交換器１０を排気流路の下流に設
けたため、バーナ８からの高温の燃焼排気が、給気ファ
ン５により主熱交換器９の各主フィン９ｂ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、
副熱交換器１０の各副フィン１０ｂ間を流れ、副熱交換
器１０においても良好に熱交換して排気フード１６を通
って器具外へ排出される。

【００１９】主熱交換器９から排出される燃焼排気は、
通水部である主伝熱管９ａのような局所的な低温部での
部分的なドレン発生を防ぐために、約２００℃という高
温で排出されている。一方、副熱交換器１０では、主熱
交換器９で回収しきれなかった顕熱を回収し、燃焼排気
温が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回
収することができる。また、発生したドレンは、ドレン
受皿１１で集められドレン排管１３を通って器具外部へ
排出される。

【００２０】ドレン受皿１１は、主熱交換器９から排出
される高温の燃焼排気によって加熱されるが、ドレン受
皿１１が副フィン１０ｂと接触しているために、両者の
熱交換によりドレン受皿１１の温度を副伝熱管１０ａを
通過する水より少し高い程度の低温に保つことができ
る。このため、ドレン受皿１１で受けたドレンを加熱し
て再蒸発させたり、高温のドレンを器具外へ排出するこ
とを防止できる。また、副熱交換器１０で熱交換後の燃
焼排気がドレン受皿１１に接触しても加熱されてしまう
ことはない。従って、器具外へ余分な熱を放出すること
が防止でき、熱効率を向上させることが可能となる。さ
らに、ドレン受皿１１は、低温に保たれているために、
その耐久性が向上する。また、ドレン受皿１１と副伝熱
管１０ａを通過する水との間の熱の伝達は、ドレン受皿
１１を副フィン１０ｂと接触させて行っているので、ド
レン受皿１１と副熱交換器１０との接触面積、すなわ
ち、伝熱面積が広がり良好なものとなっている。

【００２１】《第２実施形態》次に、第２実施形態とし
ての給湯器について図３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
しては同一符号を付してその説明を省略する。

【００２２】第１実施形態の給湯器では、ドレン受皿１
１を副フィン１０ｂと接触させて、その温度を副伝熱管
１０ａを通過する水の温度程度の低温に保っているため
に、場合によっては、ドレン受皿１１の下面でドレンが
発生してしまい、主熱交換器９やバーナ８へ滴下してそ
れらを腐食してしまうことが懸念される。

【００２３】そこで、本実施形態の給湯器２６は、ドレ
ン受皿１１の下方に、ドレン受皿１１の下面で発生した
ドレンを受けて、主熱交換器９やバーナ８へドレンが滴
下するのを防ぐ防滴下板２７を斜めに傾斜させて設け
る。防滴下板２７と燃焼室３の側面とが接触する部分に
は、防滴下板２７上で集められたドレンを排出するため
のドレン抜穴２８が開口されており、ドレン抜穴２８に
はドレン抜管２９が接続され、ドレン抜管２９はドレン
排管１３に接続される。すなわち、防滴下板２７上で集
められたドレンは、ドレン受皿１１で集められたドレン
と共にドレン排管１３を通って排出される。

【００２４】こうした構成の給湯器２６では、ドレン受
皿１１が副伝熱管１０ａを通過する水の温度程度の低温
に保たれているため、その下面で燃焼排気が冷却されて
ドレンが発生するが、防滴下板２７によってドレンが主
熱交換器９やバーナ８へ落下するのを防ぐことができ
る。このため、主熱交換器９やバーナ８が強酸性のドレ
ンによって腐食されることを防止できるので、それらの
耐久性を向上させることができる。

【００２５】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、本実
施形態では、副熱交換器１０をドレンへの耐腐食性に優
れたステンレスを用いて作製しているが、熱伝導性に優
れた銅で作製し、そのまわりにエポキシ樹脂などをコー
ティングすることによってドレンへの耐腐食性を高めた
ものであってもかまわない。この場合には、銅製なので
副伝熱管１０ａと副フィン１０ｂとをロー付けでき、そ
の間の熱伝導性が向上するので副熱交換器１０の温度分
布を一様にでき、副熱交換器１０の小型化が可能とな
る。そして、本発明の給湯器のドレン受皿１１は低温に
保たれているので、ドレン受皿１１にもエポキシ樹脂を
コーティングすることが可能となる。このため、ドレン
受皿１１を銅で作製し、副フィン１０ｂとの間をロー付
けすることもできるので、ドレン受皿１１と副フィン１
０ｂとの間の接触が確実なものとなる。

【００２６】

【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、ドレン受皿の温度を副伝熱管を
通過する水の温度と同じ位の低温に保つことができるの
で、ドレン受皿を介して、ドレンや副熱交換器で熱交換
後の燃焼排気を加熱することを防止できる。このため、
ドレンや燃焼排気と共に器具外へ無駄な熱を放出するこ
とを防止でき、熱効率を向上させることが可能となる。
さらに、ドレン受皿は、低温に保たれているため、その
耐久性を向上させることができる。

【００２７】更に、本発明の請求項２記載の給湯器によ
れば、ドレン受皿と副熱交換器との接触面積を広げてい
るので、より確実に、ドレン受皿の温度を低温に維持で
きる。

【００２８】更に、本発明の請求項３記載の給湯器によ
れば、ドレン受皿の下面に発生したドレンが主熱交換器
やバーナへ落下するのを、防滴下板によって防止でき
る。このため、主熱交換器やバーナが強酸性のドレンに
よって腐食されることを防止でき、それらの耐久性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態としての給湯器を側面から見た断
面図である。

【図２】第１実施形態としての給湯器の副熱交換器及び
ドレン受皿の断面図である。

【図３】第２実施形態としての給湯器を側面から見た断
面図である。

【図４】従来例としての給湯器を側面から見た断面図で
ある。

【符号の説明】

８…バーナ、９…主熱交換器、９ａ…主伝熱管、９ｂ…
主フィン、１０…副熱交換器、１０ａ…副伝熱管、１０
ｂ…副フィン、１１…ドレン受皿、２７…防滴下板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃焼するバーナと、 上記バーナの上方に設けられ、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、 上記主熱交換器の上方に設けられ、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、 上記主熱交換器と上記副熱交換器との間に設けられ、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、 上記ドレン受皿と上記副熱交換器とを接触させることを
   特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】 上記副熱交換器は、伝熱管に複数のフィ
   ンが備えられたフィンチューブ式の熱交換器であり、 上記ドレン受皿と上記フィンとを接触させることを特徴
   とする請求項１記載の給湯器。
3. 【請求項３】 上記ドレン受皿の下方に、該ドレン受皿
   の下面で発生したドレンを受けて下方への滴下を防止す
   る防滴下板を設けることを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の給湯器。