JP2006308198A - 複合熱源機 - Google Patents

Abstract

【課題】第１バーナ３−１及びその上方に配置された給湯用の第１熱交換器４−１を有する第１燃焼部２−１と、第２バーナ３−２及びその上方に配置された給湯以外の用途の第２熱交換器４−２を有する第２燃焼部２−２とを横方向に並設した複合熱源機であって、第１バーナの燃焼排気中の潜熱を回収する給湯用の副熱交換器９を備えるものにおいて、副熱交換器での潜熱の回収効率を向上させて、給湯の高効率化を図ることができるようにする。
【解決手段】副熱交換器９を、第１燃焼部２−１の上方位置から第２燃焼部２−２の上方位置に亘って延在する大型のものに構成する。そして、第１熱交換器４−１を通過した第１バーナ３−１の燃焼排気が副熱交換器９を経由して流れるようにし、一方、第２熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気は副熱交換器９を迂回して流れるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯機能と、風呂追焚きといった給湯以外の機能とを有する複合熱源機に関する。

従来、この種の熱源機として、第１バーナ及び第１バーナの上方に配置された給湯用の第１熱交換器を有する第１燃焼部と、第２バーナ及び第２バーナの上方に配置された風呂追焚き用の第２熱交換器を有する第２燃焼部とを横方向に並設して成るものは知られている。また、このような複合熱源機において、給湯能力を向上させるため、第１燃焼部の上方に位置させて、第１バーナの燃焼排気中の潜熱を回収する給湯用の副熱交換器を設けたものも知られている(例えば、特許文献１参照)。

このような副熱交換器は、熱交換部の表面温度が燃焼排気の露点温度よりも低くなるようにして、燃焼排気中の水蒸気を凝縮させ、水蒸気が持つ潜熱を回収するように構成される。ここで、凝縮水は、燃焼排気中の窒素酸化物等が溶け込むことで強酸性水になる。そのため、熱交換部はステンレス等の耐食性に優れた金属で形成することが必要になるが、このような金属は熱伝導性が悪い。従って、第１燃焼部の上方に配置される限られた大きさの副熱交換器では、潜熱の回収効率を向上させるにも限度がある。
特開平６−１４７６２９号公報(図７、図８)

本発明は、以上の点に鑑み、副熱交換器での潜熱の回収効率を向上させて、給湯の高効率化を図ることができるようにした複合熱源機を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１バーナ及び第１バーナの上方に配置された給湯用の第１熱交換器を有する第１燃焼部と、第２バーナ及び第２バーナの上方に配置された給湯以外の用途の第２熱交換器を有する第２燃焼部とを横方向に並設した複合熱源機であって、第１バーナの燃焼排気中の潜熱を回収する給湯用の副熱交換器を備えるものにおいて、副熱交換器は、第１燃焼部の上方位置から第２燃焼部の上方位置に亘って横方向に延在し、第１熱交換器を通過した第１バーナの燃焼排気が副熱交換器を経由して流れるように第１燃焼部用排気経路が構成され、第２熱交換器を通過した第２バーナの燃焼排気が副熱交換器を迂回して流れるように第２燃焼部用排気経路が構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、副熱交換器が第１燃焼部の上方位置から第２燃焼部の上方位置に亘って延在する大型のものになるため、副熱交換器の熱交換面積を広く確保することができる。その結果、副熱交換器での潜熱の回収効率を向上させて、給湯の高効率化を図ることができる。尚、副熱交換器が第２燃焼部の上方位置に亘って延在していても、第２熱交換器を通過した第２バーナの燃焼排気は副熱交換器を迂回して流れるため、第２燃焼部側の単独運転時に副熱交換器の過熱を生ずることはない。

ここで、第１燃焼部の上面に、内部に副熱交換器を配置した、第２燃焼部の上方位置に向けて横方向に広がる形状の排気ダクトを接続し、この排気ダクトで第１燃焼部用排気経路を構成すると共に、この排気ダクトを迂回するようにして第２燃焼部の上面に接続される別の排気ダクトを設けて、この排気ダクトにより第２燃焼部用排気経路を構成することも考えられるが、これでは、排気系が大型複雑化する。

これに対し、第１と第２の両燃焼部の上面に、両燃焼部に跨るようにして、燃焼排気を外部に排出する排気口を有する排気フードが配置され、副熱交換器は、排気フード内に該排気フードの横方向全幅に亘って延在するように配置され、排気フード内の両燃焼部の境界部上に位置する部分に、副熱交換器の上流側に位置する排気フード内の排気流入空間を、第１熱交換器を通過した第１バーナの燃焼排気が流れる第１燃焼部側排気流入空間と、第２熱交換器を通過した第２バーナの燃焼排気が流れる第２燃焼部側排気流入空間とに２分する仕切り部材が配置され、副熱交換器内に燃焼排気を流入させるための排気流入口を開設する副熱交換器の上流側端面の第２燃焼部側排気流入空間に面する部分が閉塞され、排気フード内に、第１燃焼部側排気流入空間から排気流入口と副熱交換器の内部空間とを介して排気フードの排気口に至る第１燃焼部用排気経路と、第２燃焼部側排気流入空間から副熱交換器の外側の空間を介して排気フードの排気口に至る第２燃焼部用排気経路とが画成されるようにすれば、排気系を小型簡素に構成でき、有利である。

また、このものにおいて、副熱交換器の上流側端面の第１燃焼部側排気流入空間に面する部分に開設する排気流入口が、第１と第２の両燃焼部の境界部に近付くほど排気通過抵抗が減少するように形成されていれば、第１燃焼部側排気通路から両燃焼部の境界部に近い位置で副熱交換器内に流入する第１バーナの燃焼排気の量が増加し、第２燃焼部の上方に位置する副熱交換器の部分にも十分に第１バーナの燃焼排気が流れ、潜熱の回収効率が可及的に向上する。

図１は、図示省略した外装ケース内に配置する単一の缶体１内に、給湯用の第１燃焼部２−１と風呂追焚き用の第２燃焼部２−２とを横方向に並べて設けた１缶式複合熱源機を示している。第１と第２の両燃焼部２−１，２−２は缶体１内に設けた２枚板構造の仕切り壁１ａで区画されている。第１燃焼部２−２には、第１バーナ３−１とその上方の第１熱交換器４−１とが設けられ、第２燃焼部２−２には、第２バーナ３−２とその上方の第２熱交換器４−２とが設けられている。尚、缶体１は、第１と第２の両バーナ３−１，３−２を収納する下半部１ｂと、第１と第２の両熱交換器４−１，４−２を収納する上半部１ｃとで構成されている。

第１と第２の各バーナ３−１，３−２は、夫々、缶体１の奥行方向(図１の紙面垂直方向)たる前後方向に長手の単位バーナ３ａを横方向に複数並設して構成されている。尚、暖房よりも給湯の方が大きな加熱能力を要求されるため、各バーナ３−１，３−２を構成する単位バーナ３ａの本数は第１バーナ３−１の方が多くなっている。

各熱交換器４−１，４−２は、前後方向に隙間を存して多数積層した吸熱フィン４ａと、これら吸熱フィン４ａを貫通する蛇行形状の吸熱管４ｂとで構成される。第１熱交換器４−１の吸熱管４ｂの上流側には後述する副熱交換器９が接続され、吸熱管４ｂの下流側には出湯管(図示せず)が接続されている。そして、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第１熱交換器４−１に通水したとき、第１バーナ４−１に点火されて、出湯栓から設定温度の湯が出湯されるようにしている。また、第２熱交換器４−２の吸熱管４ｂは、図示しないが、往き管と戻り管とから成る風呂回路を介して浴槽に接続されており、浴槽と第２熱交換器４−２との間に風呂回路を介して湯水を循環させて、風呂の追焚きを行う。

缶体１の下部には、第１と第２の両燃焼部２−１，２−２に対し分布板５で仕切られた給気室６が画成されている。そして、給気室６に燃焼ファン７を接続し、燃焼ファン７からの空気が給気室６から分布板５に形成した多数の分布孔５ａを介して各燃焼部２−１，２−２に供給されるようにしている。また、第１と第２の両燃焼部２−１，２−２の上面、即ち、缶体１の上面には、両燃焼部２−１，２−２に跨るようにして、排気フード８が配置されている。第１と第２の各バーナ３−１，３−２の燃焼排気は、第１と第２の各熱交換器４−１，４−２に導かれ、各熱交換器４−１，４−２で熱交換した後に排気フード８に流れ、排気フード８の前面に図２に示す如く形成した排気口８ａから外部に排出される。

排気フード８内には、第１バーナ３−１の燃焼排気中の水蒸気を凝縮させて潜熱を回収する給湯用の副熱交換器９が配置されており、水道管(図示せず)からの水が副熱交換器９を介して第１熱交換器４−１に供給される。副熱交換器９は、排気フード８の横方向全幅に亘って延在しており、従って、第１燃焼部２−１の上方位置から第２燃焼部２−２の上方位置に亘って副熱交換器９が横方向に延在することになる。副熱交換器９は、水を流す吸熱管９ａと、吸熱管９ａの配置部の上下に配置した上板９ｂと下板９ｃとを備えており、上板９ｂと下板９ｃとの間の副熱交換器９の内部空間に副熱交換器９の上流側端面である後面から副熱交換器９の前側の開放面に向けて燃焼排気が流れるようにしている。上板９ｂ及び下板９ｃは前下がりに傾斜しており、吸熱管９ａの表面で燃焼排気中の水蒸気が凝縮して発生するドレン(凝縮水)は、ドレン受けに兼用される下板９ｃに落下し、下板９ｃを介して排気フード８の前面下部の排水部８ｂに導かれる。

吸熱管９ａは、図３に示す如く、排気フード８の横方向全幅に亘って横方向に蛇行しつつ前側から後側にのびる形状に形成されており、このような蛇行形状の吸熱管９ａが複数本(図示例では５本)並設されている。そして、排気フード８の横方向一側の側板部の外面に、これら複数本の吸熱管９ａの前側の端部を纏めて接続する給水ヘッダ９１と、これら複数本の吸熱管９ａの後側の端部を纏めて接続する出湯ヘッダ９２とを配置し、給水ヘッダ９１からこれら吸熱管９ａに水道水を供給し、潜熱の回収で加熱された温水をこれら吸熱管９ａから出湯ヘッダ９２を介して第１熱交換器４−１に供給するようにしている。尚、各吸熱管９ａは、強酸性の凝縮水による腐食を防止するためステンレス等の耐食性金属で形成される。また、表面積を増すため、各吸熱管９ａにコルゲート状の凹凸を付けている。

排気フード８内の両燃焼部２−１，２−２の境界部上に位置する部分には、図１、図３及び図４に示す如く、副熱交換器９の上流側に位置する排気フード８内の排気流入空間、即ち、副熱交換器９の下側から副熱交換器９の後側に至る空間を、第１熱交換器４−１を通過した第１バーナ３−１の燃焼排気が流れる第１燃焼部側排気流入空間１０−１と、第２熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気が流れる第２燃焼部側排気流入空間１０−２とに２分する仕切り部材１１が配置されている。ここで、副熱交換器９の下板９ｃは副熱交換器９の後方に張り出しており、この張出し部９ｃ´に、各排気流入空間１０−１，１０−２の副熱交換器９の下側部分と後側部分とを連通する各連通口１０ａ−１，１０ａ―２を開設している。そして、仕切り部材１１を、副熱交換器９の下側に配置した下仕切り板１１ａと、副熱交換器９の後側に配置した後仕切り板１１ｂとで構成している。尚、図４では、図面の簡略化のため吸熱管９ａを省略している。

副熱交換器９の後面の第１燃焼部側排気流入空間１０−１に面する部分には排気流入口９ｄが開設されるが、副熱交換器９の後面の第２燃焼部側排気流入空間１０−２に面する部分は、後仕切り板１１ｂに連続する蓋板９ｅで閉塞されている。かくして、排気フード８内に、第１バーナ３−１の燃焼排気を第１燃焼部側排気流入空間１０−１から排気流入口９ｄと副熱交換器９の内部空間とを介して排気フード８の排気口８ａに流す第１燃焼部用排気経路と、第２バーナ３−２の燃焼排気を第２燃焼部側排気流入空間１０−２から副熱交換器９の上側の空間を介して排気フード８の排気口８ａに流す第２燃焼部用排気経路とが画成される。尚、副熱交換器９の上板９ｂには、第１燃焼部側排気流入空間１０−１を上方から覆う後方への張出し部９ｂ´が形成されており、第２バーナ３−２の燃焼排気が副熱交換器９の上側の空間から第１燃焼部側排気流入空間１０−１を介して副熱交換器９内に流入することが防止される。

副熱交換器９の後面の第１燃焼部側排気流入空間１０−１に面する部分に開設した排気流入口９ｄは、第１と第２の両燃焼部２−１，２−２の境界部に近付くほど排気通過抵抗が減少するように形成される。本実施形態では、排気流入口９ｄを横方向に複数開設し、両燃焼部２−１，２−２の境界部に近い排気流入口９ｄほど開口面積を大きくして、排気通過抵抗が減少されるようにしているが、排気流入口となる多数の小孔を両燃焼部２−１，２−２の境界部に近付くほど密度が高くなるように形成して、排気通過抵抗を減少させることも可能である。何れにしても、両燃焼部２−１，２−２の境界部に近付くほど排気通過抵抗が減少するように排気流入口９ａを形成することにより、第１燃焼部側排気通路１０−１から両燃焼部２−１，２−２の境界部に近い位置で副熱交換器９内に流入する第１バーナ３−１の燃焼排気の量が増加し、第２燃焼部３−２の上方に位置する副熱交換器９の部分にも十分に第１バーナ３−１の燃焼排気が流れる。

上記した本実施形態によれば、副熱交換器９が第１燃焼部２−１の上方位置から第２燃焼部２−２の上方位置に亘って延在する大型のものになるため、副熱交換器９の熱交換面積、即ち、吸熱管９ａの全表面積を広く確保することができる。そして、第２燃焼部３−２の上方に位置する副熱交換器９の部分にも十分に第１バーナ３−１の燃焼排気が流れることと相俟って、副熱交換器９における第１バーナ３−１の燃焼排気中の潜熱の回収効率を可及的に向上させ、給湯の高効率化を図ることができる。また、副熱交換器９が第２燃焼部２−２の上方位置に亘って延在していても、第２熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気は副熱交換器９を迂回して流れるため、第２燃焼部２−２側の単独運転時に副熱交換器９の吸熱管９ａ内の滞留水が過度に加熱されることを防止できる。

尚、上記実施形態では、副熱交換器９の吸熱管９ａを蛇行形状に形成しているが、図５に示す第２実施形態の如く、副熱交換器９に、排気ダクト８の横方向全幅に亘って真直にのびる比較的小径の直管状の吸熱管９ａを多数並設することも可能である。第２実施形態では、排気ダクト８の横方向両外側に、これら吸熱管９ａの一端と他端とを夫々纏めて接続する一対のヘッダ９１´，９２´が配置される。この場合、給水側と出湯側のヘッダとして両ヘッダ９１´、９２´の何れを用いても良い。

ところで、第１燃焼部２−１の上面に、内部に副熱交換器９を配置した、第２燃焼部２−２の上方位置に向けて横方向に広がる形状の排気ダクトを接続し、この排気ダクトで第１燃焼部用排気経路を構成すると共に、この排気ダクトを迂回するようにして第２燃焼部２−２の上面に接続される別の排気ダクトを設けて、この排気ダクトにより第２燃焼部用排気経路を構成することも考えられるが、これでは、排気系が大型複雑化する。これに対し、上記実施形態では、単一の排気フード８内に第１燃焼部用排気経路と第２燃焼部用排気経路とが画成されるため、排気系を小型簡素に構成でき、有利である。

尚、上記実施形態では、排気フード８の前面に排気口８ａを開設し、副熱交換器９内にその後側から前側に向けて第１バーナ３−１の燃焼排気が流れるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、缶体１の上面に、排気口を上面に有する排気フードを配置し、この排気フード内に、吸熱管と吸熱管の配置部の前後に位置する板とを備える副熱交換器を配置し、副熱交換器内にその下側から上側に向けて第１バーナ３−１の燃焼排気が流れるようにすることも可能である。この場合、排気フード内の副熱交換器の下側空間が排気流入空間となるから、第１と第２の両燃焼部２−１，２−２の境界部上に、副熱交換器の下側空間を第１燃焼部２−１側の部分(第１燃焼部側排気流入空間)と第２燃焼部２−２側の部分(第２燃焼部側排気流入空間)とに２分する仕切り部材を配置する。また、副熱交換器の上流側端面となる副熱交換器の下面の第１燃焼部側排気流入空間に面する部分に排気流入口を開設して、第１熱交換器４−１を通過した第１バーナ３−１の燃焼排気が排気流入口と副熱交換器の内部空間とを介して排気フードの排気口に流れるようにすると共に、副熱交換器の下面の第２燃焼部側排気流入空間に面する部分を閉塞し、第２熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気が副熱交換器の前後少なくとも一方の外側空間を介して排気フードの排気口に流れるようにする。

また、上記実施形態では、第２熱交換器４−２を風呂追焚き用の熱交換器としたが、第２熱交換器４−２は暖房端末との間で熱媒体を循環させる暖房用の熱交換器であっても良い。更に、上記実施形態では、複合熱源機を１缶式のものとしたが、第１燃焼部２−１と第２燃焼部２−２とを各別の缶体内に配置する２缶式の複合熱源機にも同様に本発明を適用できる。

本発明熱源機の第１実施形態を示す切断正面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した排気フードの部分の切断側面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した排気フードの部分の切断平面図。 第１実施形態における副熱交換器の配置部を斜め後方から見た斜視図。 第２実施形態の排気フードの部分の図３に対応する切断平面図。

符号の説明

２−１…第１燃焼部、２−２…第２燃焼部、３−１…第１バーナ、３−２…第２バーナ、４−１…第１熱交換器、４−２…第２熱交換器、８…排気フード、８ａ…排気口、９…副熱交換器、９ｄ…排気流入口、１０−１…第１燃焼部側排気流入空間、１０−２…第２燃焼部側排気流入空間、１１…仕切り部材。

Claims (3)

1. 第１バーナ及び第１バーナの上方に配置された給湯用の第１熱交換器を有する第１燃焼部と、第２バーナ及び第２バーナの上方に配置された給湯以外の用途の第２熱交換器を有する第２燃焼部とを横方向に並設した複合熱源機であって、第１バーナの燃焼排気中の潜熱を回収する給湯用の副熱交換器を備えるものにおいて、
   副熱交換器は、第１燃焼部の上方位置から第２燃焼部の上方位置に亘って横方向に延在し、第１熱交換器を通過した第１バーナの燃焼排気が副熱交換器を経由して流れるように第１燃焼部用排気経路が構成され、第２熱交換器を通過した第２バーナの燃焼排気が副熱交換器を迂回して流れるように第２燃焼部用排気経路が構成されていることを特徴とする複合熱源機。
2. 前記第１と第２の両燃焼部の上面に、両燃焼部に跨るようにして、燃焼排気を外部に排出する排気口を有する排気フードが配置され、前記副熱交換器は、排気フード内に該排気フードの横方向全幅に亘って延在するように配置され、排気フード内の両燃焼部の境界部上に位置する部分に、副熱交換器の上流側に位置する排気フード内の排気流入空間を、前記第１熱交換器を通過した前記第１バーナの燃焼排気が流れる第１燃焼部側排気流入空間と、前記第２熱交換器を通過した前記第２バーナの燃焼排気が流れる第２燃焼部側排気流入空間とに２分する仕切り部材が配置され、副熱交換器内に燃焼排気を流入させるための排気流入口を開設する副熱交換器の上流側端面の第２燃焼部側排気流入空間に面する部分が閉塞され、排気フード内に、第１燃焼部側排気流入空間から排気流入口と副熱交換器の内部空間とを介して排気フードの排気口に至る前記第１燃焼部用排気経路と、第２燃焼部側排気流入空間から副熱交換器の外側の空間を介して排気フードの排気口に至る前記第２燃焼部用排気経路とが画成されることを特徴とする請求項１記載の複合熱源機。
3. 前記副熱交換器の上流側端面の前記第１燃焼部側排気流入空間に面する部分に開設する前記排気流入口は、前記両燃焼部の境界部に近付くほど排気通過抵抗が減少するように形成されることを特徴とする請求項２記載の複合熱源機。

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