JP2004198065A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】顕熱吸収型の一次熱交換器(11)と潜熱吸収型の二次熱交換器(12)とからなる熱交換器と、二次熱交換器(12)内で発生したドレンを受けるドレン受け部(16)と、前記ドレンをドレン回収装置(30)へ排出させるドレン排出管(15)と、燃焼排気を一次熱交換器(11)から二次熱交換器(12)へ送る排気入口(10)と、器具外部へ排出させる排気出口(3)と、給排気不良を感知して燃焼動作を停止させる安全装置(40)とを備えた給湯器に関し、ドレン排出管(15)に詰まりが生じた場合でも、ドレンがドレン受け部(16)の下方へ溢れ落ちないようにすること。
【解決手段】二次熱交換器(12)と排気出口(3)とは下流側排気通路(1)を介して連通され、下流側排気通路(17)の上流端はドレン排出管(15)の上流端に向かって開放し且つ下流端は排気出口(3)に向かって開放され、下流側排気通路(1)の前記上流端は排気入口(10)及び排気出口(3)よりも下方に位置するように設定されていること。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器、特に、顕熱及び潜熱を吸収する熱交換器と熱交換器から発生するドレンを回収するドレン回収装置とを備えた給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示す給湯器は、熱交換器として、一次熱交換器(31)と二次熱交換器(32)とが備えられ、一次熱交換器(31)によって燃焼排気の顕熱が吸収された後に、二次熱交換器(32)によって潜熱も吸収される、所謂、コンデンシング形式の給湯器である。
【０００３】
このものでは、一次熱交換器(31)が二次熱交換器(32)よりも下方に設けられており、一次熱交換器(31)のさらに下方には、ガス供給管(2)から供給されるガスを燃焼させるガスバーナ(20)が配設されている。これら一次熱交換器(31)、二次熱交換器(32)及びガスバーナ(20)は、燃焼室(33)内に収容されていると共に、前記燃焼室(33)は、一次熱交換器(31)と二次熱交換器(32)との間に配設されているドレン受け部(35)によって、上下に区画された構成となっている。又、前記燃焼室(33)の下方には、外部から吸引した空気をガスバーナ(20)に燃焼用空気として供給する送風ファン(34)が設けられている。
【０００４】
燃焼室(33)内は、上記したように、ドレン受け部(35)によって、一次熱交換器(31)が収容されている下室と、二次熱交換器(32)が収容されている上室とに区画された構成となっているが、前記上室と下室とは、前記下室から上室へ燃焼排気が送り込まれる排気入口(10)を介して連通していると共に、前記上室内を通過した排ガスは、排気出口(3)から器具外部に排出される構成となっている。
【０００５】
尚、一次熱交換器(31)には銅製の第１通水管（図示せず）が配設されており、二次熱交換器(32)には耐食性のあるチタンやステンレスからなる第２通水管（図示せず）が配設されている。前記第２通水管の上流端は水道配管等の給水源からの冷水を導く給水管(21)に接続されていると共に、下流端は、前記第１通水管の上流端に接続されている。前記冷水は、前記第１、第２通水管を通過する間に一次熱交換器(31)及び二次熱交換器(32)で加熱されて温水となり、前記温水は、前記第１通水管の下流端が接続されている出湯管(22)から、浴室や台所等のカラン等へ送られていく。
【０００６】
又、この種給湯器には、従来より、給湯器内で燃焼排気の排気不良が生じた場合、それを検出する風量センサ(4)が組み込まれており、前記風量センサ(4)によって燃焼室(33)内の排気不良が感知された場合、安全装置(40)が起動し、送風ファン(34)やガスバーナ(20)等による燃焼動作が停止されることとなる。
【０００７】
この種給湯器では、水量センサ（図示せず）で水流を検知すると、送風ファン(34)が作動し、ガスバーナ(20)が燃焼して燃焼排気が生成される。この燃焼排気によって一次熱交換器(31)及び二次熱交換器(32)が加熱され、一次熱交換器(31)によって前記燃焼排気の顕熱が吸収されると共に、二次熱交換器(32)によって、前記顕熱が吸収された後の前記燃焼排気から潜熱が吸収される。このとき、前記燃焼排気中の水蒸気が凝縮されることにより、二次熱交換器(32)内でドレンが生成される。このドレンは第２通水管に付着することとなるが、前記第２通水管は耐食性のチタンやステンレス等から製作されているから、ドレンが強酸性であっても錆びの発生による腐食の心配はない。
【０００８】
そして、二次熱交換器(32)内で発生したドレンは前記ドレン受け部(35)の上に滴下する。前記ドレン受け部(35)は、漏斗状に形成されており、ドレン受け部(35)上に溜まったドレンは、ドレン排出管(36)を介して、ドレン回収装置(30)へ送られ、前記ドレン回収装置(30)内で中和処理された後、外部へ排出される。
【０００９】
このように、ドレンは、ドレン受け部(35)で受け止められると共にドレン排出管(36)へ流れていくように設定されているから、ドレンが二次熱交換器(32)から一次熱交換器(31)へ溢れ落ちることはない。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１３０８５６号公報
【特許文献２】
特開２０００−３３７６３１号公報
【特許文献３】
特開平５−１５７２３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、ドレン排出管(36)が埃や油、又はすす等によって詰まってしまった場合、ドレンはドレン回収装置(30)へ流れずに、ドレン排出管(36)から上方へ溢れ出てドレン受け部(35)上に溜まっていき、ドレン受け部(35)で貯留しきれなくなったドレンは、前記排気入口(10)から一次熱交換器(31)へ溢れ落ちてしまうといった不都合がある。
【００１２】
これは、ドレン排出管(36)が閉塞されても風量センサ(4)によって排気不良が検出されることはないため、前記安全装置(40)は作動せず、ドレン排出管(36)が詰まっているにもかかわらず、給湯器の燃焼動作は継続されて、ドレンが続々と生成されていくからである。
ドレン受け部(35)から溢れて一次熱交換器(31)へ落下した場合、一次熱交換器(31)内の銅製の第１通水管がドレンによって溶かされ、フィン詰まりになるといった問題が生じてしまう。
【００１３】
本発明は、『顕熱吸収型の一次熱交換器と潜熱吸収型の二次熱交換器とからなる熱交換器と、前記潜熱吸収により発生するドレンを受けるドレン受け部と、前記ドレン受け部に連通し且つ前記ドレン受け部上のドレンをドレン回収装置へ排出させるドレン排出管と、燃焼排気を前記熱交換器へ給気する排気入口と、前記熱交換器を通過した後の燃焼排気を器具外部へ排出させる排気出口と、前記熱交換器内に燃焼排気の給排気不良が生じた場合にそれを感知して燃焼動作を停止させる安全装置とを備えた給湯器』において、前記ドレン排出管に詰まりが生じた場合でも、前記ドレン排出管から溢れ出たドレンが前記ドレン受け部から溢れないようにすることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
＊１項
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、『前記二次熱交換器と前記排気出口とを連通させる下流側排気通路を設け、
前記下流側排気通路の上流端は前記ドレン排出管の上流端に向かって開放し且つ下流端は前記排気出口に向かって開放するように設定されていると共に、
前記下流側排気通路の前記上流端は前記排気入口及び前記排気出口よりも下方に位置するように設定されている』ことである。
【００１５】
上記技術的手段は次のように作用する。
燃焼排気は、一次熱交換器から排気入口を経て、前記二次熱交換器へ送られると共に、そこで潜熱が吸収された後、排気出口から器具外部に排出される。潜熱を吸収するということは、燃焼排気中の水蒸気が液体に相変化するということであるため、二次熱交換器内にドレンが発生する。このようにして生成されたドレンは、ドレン受け部で受け止められ、ドレン排出管を通ってドレン回収装置に送られた後、前記ドレン回収装置内で中和された後に器具外部に排出される。前記ドレン排出管が埃や油、又はすす等によって詰まってしまった場合、ドレンは前記ドレン排出管の上流端から溢れ出る。熱交換器と排気出口とを連通させている下流側排気通路は、その上流端をドレン排出管の上流端に開放するように設定してあるから、ドレン排出管から溢れ出たドレンの水位がドレン排出管の上流端から上昇して、前記下流側排気通路の上流端に達すると、この時点で前記下流側排気通路は前記ドレンで閉塞されることとなる。これにより、燃焼排気の排気出口からの排気が阻止されることから、熱交換器内で給排気不良が生じることとなる。これが検知されると、安全装置が作動して、燃焼動作を停止させる。燃焼動作が停止されることにより、ドレンの発生は抑制される。前記下流側排気通路の上流端は、前記排気出口及び前記排気入口よりも下方に位置するように設定されているから、溜まったドレンが前記排気出口又は排気入口から溢れ出る前に、ドレンによって下流側排気通路が閉塞されると同時に、前記安全装置が作動することとなる。
【００１６】
＊２項
上記１項において、『前記二次熱交換器は、前記一次熱交換器の上方に前記ドレン受け部を介して配設されており、
前記ドレン受け部は、前記ドレン排出管の上流端に向かって降下する傾斜板から構成されていると共に、前記二次熱交換器の上方には、前記ドレン受け部と同じ方向に傾斜させた整流板が設けられ、
前記整流板の降下端から、前記下流側排気通路を構成する仕切り板が垂下され、
前記仕切り板の下端は、前記排気入口よりも下方に位置するように設定されている』ものでは、ドレン受け部と、整流板と、仕切り板とで囲まれた範囲内に二次熱交換器が配設される態様となり、一次熱交換器からの燃焼排気は排気入口から二次熱交換器へ送られ、仕切り板の下端から下流側排気通路を通って排気出口へ導かれる構成となる。すなわち、仕切り板の下端が下流側排気通路の上流端となると共に、ドレン排出管の上流端に対向する態様となっている。一次熱交換器から排気入口を介して二次熱交換器に送られた燃焼排気は、二次熱交換器内において、整流板及びそれに続く仕切り板に沿って降下し、仕切り板の下端（下流側排気通路の上流端）に達した後、前記下流側排気通路を経て排気出口から器具外部に排出される。二次熱交換器で生成されたドレンはドレン受け部で受けられ、ドレン排出管から排出されていく。このドレン排出管に詰まりが生じた場合、ドレンの水位が上昇するが、前記仕切り板の下端は排気入口よりも下方に位置するように構成されているから、ドレンの水位が排気入口に達する前に、仕切り板の下端、すなわち、下流側排気通路の上流端に達することとなり、下流側排気通路が閉塞され、安全装置が作動して、燃焼動作が停止されることとなる。
【００１７】
さらに、３項のように、『前記下流側排気通路の上流端は、前記ドレン排出管の上流端に近接して設けられている』ものでは、ドレン排出管の詰まりによって、ドレンがドレン排出管から溢れる量が比較的少量で、下流側排気通路を遮断させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、上記構成であるから次の特有の効果を有する。
ドレン排出管の詰まりによって、ドレンがドレン排出管から溢れてドレン受け部上に溜まっていっても、溜まったドレンが排気入口又は排気出口から溢れ出す前に安全装置を作動させて、燃焼動作を停止させ、ドレンの発生を抑制させることができるから、ドレンはドレン受け部から排気入口側へも排気出口側へも溢れ落ちることはない。よって、ドレンが強酸性を示す性質のものであっても、ドレン受け部の下方に配設されている非耐食性部材や、排気出口に続く器具外表面等が前記ドレンによって腐食される不都合を防止することができる。
【００１９】
２項のものでは、上記効果に加えて、ドレンが発生する二次熱交換器の上面及び下面をそれぞれ構成する整流板及びドレン受け部は、共に、ドレン排出管に向かって傾斜するように設定されているから、二次熱交換器内で発生したドレンを燃焼排気と共にドレン排出管へ送り易いという効果がある。
【００２０】
さらに、３項のものでは、ドレン排出管から溢れ出て前記下流側排気通路の上流端に達するまでのドレンの量を比較的少量に抑えることができるから、ドレン排出管の詰まりが生じた後、比較的早い時期に安全装置が作動することとなり、ドレンの発生を停止させることができる。よって、ドレン受け部からドレンが熱交換器内へ溢れ出すのを一層確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、上記した本発明の実施の形態を図面に従って詳述する。
本発明の実施の形態の給湯器は、従来例で採用したものと同様、燃焼排気の顕熱及び潜熱を吸収する、所謂、コンデンシングボイラを備えた形式のものとする。
【００２２】
すなわち、図１に示すように、給湯器本体内の燃焼室(13)内に、一次熱交換器(11)、その上方に二次熱交換器(12)が収容されており、一次熱交換器(11)の下方にはガスバーナ(20)が設けられていると共に、燃焼室(13)の下方には、ガスバーナ(20)に燃焼用空気を供給する送風ファン(14)が設けられている。又、中和剤が収容されたドレン回収装置(30)がドレン排出管(15)を介して設けられている。
【００２３】
前記一次熱交換器(11)には、銅製パイプからなる第１通水管(11a)が蛇行状に配設されており、二次熱交換器(12)には、チタン製又はステンレス製パイプからなる第２通水管(12a)が蛇行状に配設されている。前記第２通水管(12a)の上流端は、水道配管や温水暖房器の戻り配管等の給水源からの冷水が導かれる給水管(21)に接続されており、下流端は、第１通水管(11a)の上流端に接続されている。そして、第１通水管(11a)の下流端は、一次熱交換器(11)及び二次熱交換器(12)にて昇温させた温水を浴室、台所のカランや温水暖房器等に導く出湯管(22)に接続されている。
【００２４】
尚、前記一次熱交換器(11)と二次熱交換器(12)との間には、前記ドレン排出管(15)に向かって降下する傾斜板からなるドレン受け部(16)が配設されている。前記ドレン受け部(16)の上昇端には、上流側仕切り板(17)が直立していると共に、降下端に連設されるように、前記ドレン排出管(15)の上方開放端を構成する溝部(25)が設けられているものとする。
【００２５】
前記溝部(25)はドレン排出管(15)に向かって底壁が降下する漏斗状に構成されており、一方の長辺に沿った側壁が前記ドレン受け部(16)の下端に連設するように設けられていると共にこれに対向する他方の長辺に沿った側壁は、上方へ垂直に延長されて延長壁(28)を形成している。前記延長壁(28)の上端部は、器具の側方に開放している排気出口(3)へ向かって水平方向に屈曲延長されている。
【００２６】
又、二次熱交換器(12)の上方は、前記ドレン受け部(16)と同方向に傾斜する整流板(26)によって被覆される構成としており、その最上端は燃焼室(13)の側壁上端に一体的に連設されていると共に、最下端からは、前記延長壁(28)に対して平行に且つ一定の距離をおいて位置する下流側仕切り板(27)が垂下する構成となっている。
【００２７】
前記上流側仕切り板(17)と燃焼室(13)の前記側壁、及び、前記整流板(26)との間には、それぞれ所定の間隙が設けられており、この間隙が、一次熱交換器(11)からの燃焼排気を二次熱交換器(12)へ送り込む排気入口(10)として機能することとなる。又、下流側仕切り板(27)の下端と溝部(25)の開放端との間、及び、前記下流側仕切り板(27)と前記延長壁(28)との間もそれぞれ所定の間隙が設けられており、下流側仕切り板(27)と前記延長壁(28)とで囲まれた範囲が、二次熱交換器(12)内の燃焼排気が通る下流側排気通路(1)として機能することとなり、下流側排気通路(1)の上流端は前記溝部(25)に向かって開放し、下流端は、排気出口(3)に向かって水平方向に開放するように構成されることとなる。
【００２８】
このように、本発明の実施の形態に係る給湯器では、二次熱交換器(12)として、ドレン受け部(16)と、整流板(26)と、上流側仕切り板(17)と、下流側仕切り板(27)とで囲まれた空間内に第２通水管(12a)が配設される構成となっており、二次熱交換器(12)の上流側には排気入口(10)が開放し、下流側は下流側排気通路(1)を介して排気出口(3)に開放する構成となっている。
尚、前記上流側仕切り板(17)の上端は、前記下流側仕切り板(27)の下端よりも上方に位置するように設定されている。
【００２９】
又、送風ファン(14)の駆動モータに流れる電流（以下、「ファン電流」という。）を検知するファン電流監視回路（図示せず）が設けられており、前記ファン電流監視回路が検知するファン電流の変動によって、燃焼室(13)内の給排気異常が検出されると、別途設けられている安全装置(40)が作動し、これにより、送風ファン(14)の動作及びガスバーナ(20)へのガスの供給が停止されるように構成されている。
【００３０】
この実施の形態の給湯器の場合、水量センサ（図示せず）で水流を検知すると、送風ファン(14)が作動して、ガスバーナ(20)に燃焼用空気が送られ、これにより、ガスバーナ(20)が燃焼し、燃焼排気が生成される。この燃焼排気によって一次熱交換器(11)及び二次熱交換器(12)が加熱される。
【００３１】
前記燃焼排気は、一次熱交換器(11)によって顕熱が吸収されると共に、排気入口(10)を介して二次熱交換器(12)へ送られ、二次熱交換器(12)によってさらに潜熱が吸収される。このように、燃焼排気は、その顕熱、さらには、潜熱を一次熱交換器(11)及び二次熱交換器(12)に与えることによって、一次熱交換器(11)内の第１通水管(11a)、及び、二次熱交換器(12)内の第２通水管(12a)が加熱され、第１、第２通水管(11a)(12a)を通る水が温水となって、出湯管(22)から出湯されることとなる。
【００３２】
一次熱交換器(11)を通過し、前記排気入口(10)から二次熱交換器(12)へ送られた燃焼排気は、図１の矢印に示すように、整流板(26)に沿って、下流側仕切り板(27)の下端まで送られた後、下流側排気通路(1)を上昇して排気出口(3)から排出されることとなる。
【００３３】
そして、二次熱交換器(12)で発生し、第２通水管(12a)に付着したドレンは、同図の二点鎖線で示した矢印のように、ドレン受け部(16)上に滴下された後、溝部(25)に集められ、ドレン排出管(15)を介してドレン回収装置(30)内に回収され、ドレン回収装置(30)内で中和処理された後、器具本体の外へ排出される。
【００３４】
埃やすすや油等の不純物によってドレン排出管(15)に詰まりが生じた場合、ドレン受け部(16)を伝って溝部(25)へ集められたドレン(D)は、ドレン回収装置(30)へ送られずに、ドレン排出管(15)から溢れて溝部(25)に溜まっていき、ドレン(D)の生成が継続される限り、溝部(25)内での水位が上昇していく。
【００３５】
下流側排気通路(1)の上流端は、溝部(25)に向かって開放するように形成されているから、ドレン(D)が溝部(25)の開放端を越えて貯留されていくと、下流側仕切り板(27)の下端部に達することとなり、その時点で、下流側排気通路(1)の上流端が閉塞されることとなる。下流側排気通路(1)の上流端が閉塞されると、二次熱交換器(12)内の燃焼排気の排気出口(3)への排出が滞ることとなり、燃焼室(13)内に給排気不良が生じる。燃焼室(13)内に給排気不良が生じたことは既述ファン電流監視回路が検知し、安全装置(40)が作動する。安全装置(40)の作動により、送風ファン(14)が停止させられると共に、ガスバーナ(20)が消火される。この燃焼動作の停止により、燃焼排気の熱交換器への供給が停止され、ドレンの生成も停止する。
【００３６】
このように、ドレン(D)が下流側排気通路(1)の上流端に達した時点で安全装置(40)が作動して、ドレン(D)の生成を停止させるから、ドレン(D)の水位が下流側仕切り板(27)の下端よりも上昇することはない。
【００３７】
前記下流側仕切り板(27)の下端は、上流側仕切り板(17)の上端よりも低く位置するように設定されているから、ドレン排出管(15)からドレン受け部(16)へ溢れ出たドレン(D)が、前記下流側仕切り板(27)の下端に到達する前に、排気入口(10)から一次熱交換器(11)内へ溢れ落ちることはない。よって、強酸性のドレン(D)によって、銅製パイプからなる第１通水管(11a)が腐食されることはない。
【００３８】
尚、下流側仕切り板(27)の下端を、溝部(25)の開放端に近接するように設定しておけば、ドレン排出管(15)が詰まって、溝部(25)からドレン(D)が溢れ出た場合、比較的早い時点で下流側排気通路(1)が閉塞されることになるから、ドレン排出管(15)の詰まりに対して、安全装置(40)を迅速に作動させて燃焼動作を停止させることができる。但し、この場合、通常時に、下流側仕切り板(27)の下方への燃焼排気の流れが阻止されない程度に設定されなければならないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の給湯器の断面図。
【図２】従来の給湯器の断面図。
【符号の説明】
(1) ・・・・下流側排気通路
(10)・・・・排気入口
(12)・・・・熱交換器
(15)・・・・ドレン排出管
(16)・・・・ドレン受け部
(30)・・・・ドレン回収装置
(3) ・・・・排気出口
(40)・・・・安全装置

Claims (3)

1. 顕熱吸収型の一次熱交換器と潜熱吸収型の二次熱交換器とからなる熱交換器と、前記潜熱吸収により発生するドレンを受けるドレン受け部と、前記ドレン受け部に連通し且つ前記ドレン受け部上のドレンをドレン回収装置へ排出させるドレン排出管と、燃焼排気を前記二次熱交換器へ給気する排気入口と、前記二次熱交換器を通過した後の燃焼排気を器具外部へ排出させる排気出口と、前記熱交換器内に燃焼排気の給排気不良が生じた場合にそれを感知して燃焼動作を停止させる安全装置とを備えた給湯器において、
   前記二次熱交換器と前記排気出口とを連通させる下流側排気通路を設け、
   前記下流側排気通路の上流端は前記ドレン排出管の上流端に向かって開放し且つ下流端は前記排気出口に向かって開放するように設定されていると共に、
   前記下流側排気通路の前記上流端は前記排気入口及び前記排気出口よりも下方に位置するように設定されていることを特徴とする給湯器。
2. 請求項１に記載の給湯器において、前記二次熱交換器は、前記一次熱交換器の上方に前記ドレン受け部を介して配設されており、
   前記ドレン受け部は、前記ドレン排出管の上流端に向かって降下する傾斜板から構成されていると共に、前記二次熱交換器の上方には、前記ドレン受け部と同じ方向に傾斜させた整流板が設けられ、
   前記整流板の降下端から、前記下流側排気通路を構成する仕切り板が垂下され、
   前記仕切り板の下端は、前記排気入口よりも下方に位置するように設定されている給湯器。
3. 請求項１又は２に記載の給湯器において、前記下流側排気通路の上流端は、前記ドレン排出管の上流端に近接して設けられている給湯器。

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