JP2007309599A - 燃焼機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、壁貫通釜の本体の寸法制約と潜熱回収による高熱効率を確保しつつ、給湯用水通路内の残水の排出を容易にして、凍結による器具の破損を防止可能で、信頼性の高い燃焼機器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、給湯配管接続部と、この給湯配管接続部からの水を通す給湯用水通路と、この給湯用水通路の水を加熱する熱源を生じる燃焼部と、前記給湯配管接続部の上方に位置する蛇管と、この蛇管の上方に位置する一次熱交換器と、この一次熱交換器の上方に位置する二次熱交換器と、この二次熱交換器より下方に位置する出湯配管接続部とを有する燃焼機器において、給湯用水通路が、前記給湯配管接続部と、前記蛇管と、前記二次熱交換器と、前記一次熱交換器と、前期出湯配管接続部とをこの順番で有する燃焼機器である。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンパクトで熱効率が高く、凍結破損の心配のない潜熱回収型の燃焼機器に関する。

追焚機能付の燃焼機器の一種で、主に集合住宅用に設置され、浴槽横に設置されるバランス式ふろ釜（以下、「ＢＦ釜」と言う。）は、浴室内に設置スペースが必要で、その分浴槽スペースが狭くなる。このため、このＢＦ釜の取替え用として、浴室壁面に開口されたＢＦ釜の給排気筒設置部にＢＦ釜の機能を全て移管し、従来ＢＦ釜が存在したスペースを空き空間とすることにより、浴槽が大きくできるといった浴室リフォーム商品が開発されている。このような風呂釜は、壁貫通型の追焚機能付燃焼機器（以下、「壁貫通釜」と言う。）と言われている。

壁貫通釜の例を図１１に示す。壁貫通釜は、燃焼部に空気を送る送風ファンと、給湯バーナと追焚きバーナを有する燃焼部と、燃焼部の周囲の蛇管と、燃焼部の燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器と、燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器とを有している。上述したような設置形態の独自性から本体寸法の制約が大きいため、給湯バーナおよび追焚バーナは共通の送風ファンを使用し、二次熱交換器は一次熱交換器の上に設けられた排気室の中に設置される。

また、給湯運転の際に壁貫通釜の内部の水や湯が通る通路（以下、「給湯用水通路」と言う。）は、給水配管接続部、二次熱交換器、蛇管、一次熱交換器、出湯配管接続部の順番に構成される。給水配管接続部から二次熱交換器までは昇り勾配、二次熱交換器から蛇管までは下り勾配、蛇管から一次熱交換器までは再び昇り勾配、一次熱交換器から出湯配管接続部までは再び下り勾配となる。このように、壁貫通釜では、給湯用水通路が昇り勾配と下り勾配を繰り返すため、壁貫通釜を使用した後も、給湯用水通路内に水や湯が残り易い。

一般の燃焼機器においても、給湯用水通路内に残った水や湯（以下、「残水」と言う。）が問題となっており、残水が凍結することによる破損を防止するため、残水温度が凍結予防温度となったときに燃焼を行い温水を配管内へ供給するもの（特許文献１）や、残水を抜くための排水弁を設けたものが知られている（特許文献２）。また、ヒータを利用して給湯用水通路の凍結防止を図ったものが知られている（特許文献３）。
特開平１０−９６５５７号公報 特開昭５５−９６８６６号公報 特開２０００−１９９６４８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、使用者が長期不在のために電源が切られていた場合、凍結予防機能が作動しない。特許文献２の排水弁は、給湯用水通路の残水を抜くために必要となるものであり、給湯用水通路の勾配が昇りか下りの一方向であれば有効であるものの、壁貫通釜のように給湯用水通路の勾配が昇りと下りを繰り返す上、給湯用水通路内に二次熱交換器を有する場合には、多数の排水弁を給湯用水通路内に設ける必要があり、適用は困難である。また、特許文献３の方法では、特許文献１の場合と同様に電源が切られていると凍結予防機能が作動しないことに加え、本体の寸法制約が大きい壁貫通釜に多くのヒータを設けるのは困難であり、また、コストアップとなる問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、壁貫通釜の本体の寸法制約と潜熱回収による高熱効率を確保しつつ、給湯用水通路内の残水の排出を容易にして、凍結による器具の破損を防止可能で、信頼性の高い燃焼機器を提供することを目的とする。

本発明は、次のものに関する。
（１） 給湯配管接続部と、この給湯配管接続部からの水を通す給湯用水通路と、この給湯用水通路の水を加熱する熱源を生じる燃焼部と、前記給湯配管接続部の上方に位置する蛇管と、この蛇管の上方に位置する一次熱交換器と、この一次熱交換器の上方に位置する二次熱交換器と、この二次熱交換器より下方に位置する出湯配管接続部とを有する燃焼機器において、給湯用水通路が、前記給湯配管接続部と、前記蛇管と、前記二次熱交換器と、前記一次熱交換器と、前期出湯配管接続部とをこの順番で有する燃焼機器。
（２） （１）において、二次熱交換器内の伝熱管が一部に頂点を有し、この頂点から前記伝熱管への水の入口および水の出口に向かって下り勾配を有する燃焼機器。
（３） （１）または（２）において、伝熱管が二次熱交換器の幅方向について、水平である燃焼機器。
（４） （１）から（３）の何れかにおいて、伝熱管が直線部分とＵ字部分を有し、このＵ字部分の折れ曲がりの角度が１８０度以下である燃焼機器。
（５） （１）から（４）の何れかにおいて、排水弁が、給湯配管接続部および出湯配管接続部の各近傍に設けられた燃焼機器。

本発明によれば、壁貫通釜の本体の寸法制約と潜熱回収による高熱効率を確保しつつ、給湯用水通路内の残水の排出を容易にすることで、凍結による器具の破損を防止可能で、信頼性の高い燃焼機器を提供することができる。

本発明の対象となる燃焼機器は、潜熱回収型の燃焼機器である。特に、壁貫通釜等の寸法制約が大きいものが望ましい。潜熱回収型の燃焼機器の場合には、給湯用水通路が昇り勾配と下り勾配を繰り返す上、二次熱交換器を有するため、給湯用水通路内に残水が生じ易い。また、寸法制約やコストの制限が大きいため、多数の排水弁や多数のヒータを設けることができない。このように、残水が生じ易い上、残水の凍結への対策が困難であるため、本発明の効果がより大きく発揮できる。

図１は、本発明の壁貫通釜１の一例の正面図であり、図２は、その側面図である。図３は、本発明の壁貫通釜１を浴室に設置した浴室ユニットの設置例図であり、浴槽２の短手側から見た透視図を示す。ＢＦ釜の給排気筒設置部は浴室壁３に存在する規定の貫通穴４内部に設置されるため、代替品である壁貫通釜１は貫通穴４の寸法の制約を受ける。図４は、本発明の壁貫通釜１の構成図の一例を示す。以下に、図４の構成の壁貫通釜１を例として説明する。

本発明の壁貫通釜１は、給水配管５から水を導入する給水配管接続部６と、燃焼部７に空気を送る送風ファンと、給湯バーナ８と追焚きバーナ９を有する燃焼部７と、給水配管接続部６の上方に位置する蛇管１０と、燃焼部７の上方に位置し燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器１１と、一次熱交換器１１の上方に位置し燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器１２と、加熱された水を出湯する出湯配管接続部１３とを有している。上述したような設置形態の独自性から本体寸法の制約が大きいため、給湯バーナ８および追焚バーナ９は共通の送風ファン（図示せず）を使用し、二次熱交換器１２は一次熱交換器１１の上方に設けられた排気室１４の中に設置される。

また、本発明の壁貫通釜１の内部の給湯用水通路１６は、給水配管接続部６、蛇管１０、二次熱交換器１２、一次熱交換器１１、出湯配管接続部１３の順番に構成される。つまり、図４からもわかるように、給水配管接続部６から二次熱交換器１２までは昇り勾配、二次熱交換器１２から出湯配管接続部１３までは下り勾配となる。このように、本発明の壁貫通釜１では、二次熱交換器１２が給湯用水通路１６で最も高い位置となり、給湯用水通路１２は昇り勾配と下り勾配をそれぞれ１ずつしか有しない。このため、給水配管接続部６と出湯配管接続部１３のニップル（図示しない。）を外して大気開放したり、あるいは、給水配管接続部６と出湯配管接続部１３に排水弁１８を設けることで、給湯用水通路１６内の残水は、自然に落下により容易に排出される。

排気室１４の中に設けられた二次熱交換器１２は、直線部分とＵ字部分とを有する伝熱管１５を備える。図５に示すように、伝熱管１５の一端には水の入口１８が、他端には水の出口１９が設けられる。二次熱交換器１２内での伝熱管１５の引き回しは、特に限定しないが、図５に示すように、まず、二次熱交換器１２の長さ方向の一端側２０から伝熱管１５を二次熱交換器１２の内壁に沿ってコの字形に引き回し、二次熱交換器１２の長さ方向の他端側２１に到達した後は、蛇行形状で元の二次熱交換器１２の長さ方向の一端側２０に戻るようにしてもよい。蛇行形状は、伝熱管１５の直線部分２２を二次熱交換器１２の幅方向に向け、二次熱交換器１２の幅方向の折返しに伝熱管１５のＵ字部分２３を配置することで形成することができる。

図６に示すように、二次熱交換器１２に入る水の入口１８と水の出口１９をそれぞれ２つに分岐して、伝熱管１５を２本とし上下に重ねるように配置すると、燃焼ガスとの接触面積が増加し、熱効率を向上させることができる。この場合、一方の伝熱管１５の蛇行形状の間隙の位置に、他方の伝熱管１５が位置するように配置すると、さらに熱効率を向上させることができる。なお、上下の伝熱管１５は同一形状にすると、部品の共通化が図れるため望ましい。

このとき、図７および図８に示すように、伝熱管１５が、二次熱交換器の長さ方向の他端側２１で最も高い位置となるよう、二次熱交換器１２の長さ方向に向けて、伝熱管１５に勾配を持たせるようにしてもよい。つまり、伝熱管１５の一部が頂点を有し、この頂点から水の入口および出口に向かって下り勾配を形成する。これにより、伝熱管１５内の残水が自然落下し、排水が容易となる。

図５、図６に示すように、伝熱管１５が、直線部分２２と１８０度折れ曲がったＵ字部分２３によって蛇行形状を形成する場合は、二次熱交換器１２の幅方向については、伝熱管１５を水平とするのが望ましい。伝熱管１５は１８０度蛇行しつつ二次熱交換器１２の長さ方向に勾配を有しているため、二次熱交換器１２の幅方向の伝熱管１５の直線部分２２を水平とすることにより、図７および図８に示すように、伝熱管１５の蛇行形状において、Ｕ字部分２３は二次熱交換器１２の長さ方向に下り勾配を有し、直線部分２２は水平となる。つまり、伝熱管が蛇行しても、下り勾配と水平部分しか有しないため、２方向のの勾配を生じることがなく、勾配は一方向となる。これにより、伝熱管１５内の残水が自然落下し、排水が容易となる。

伝熱管１５のＵ字部分２３の折れ曲がりの角度が１８０度以下となるのが望ましい。Ｕ字部分２３の折れ曲がりの角度が１８０度の場合（図５、図６）は、上述したように、伝熱管１５の直線部分２２を水平とすることで、伝熱管１５が蛇行しても、上下の２方向の勾配を生じることがなく、勾配は一方向となる。また、Ｕ字部分２３の折れ曲がりの角度が１８０度より小さい場合（図９）は、図１０に示すように、伝熱管１５の蛇行形状において、Ｕ字部分２３は、二次熱交換器１２の長さ方向に下り勾配を有し、直線部分２２も同様に下り勾配を有する。つまり、伝熱管が蛇行しても、下り勾配しか有しないため、勾配は一方向となる。このため、さらに伝熱管１５内の残水が自然落下し易くなり、排水が容易となる。

図４に本発明の実施例１の壁貫通釜１の構成図を、図５に実施例１に用いた伝熱管１５の平面図を、図７に、実施例１に用いた伝熱管１５の側面図を示す。

実施例１の壁貫通釜は、図４に示すように、給水配管５から水を導入する給水配管接続部６と、給湯バーナ８と追焚きバーナ９を有する燃焼部７と、給水配管接続部６の上方に位置する蛇管１０と、燃焼部７の上方に位置し燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器１１と、一次熱交換器１１の上方に位置し燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器１２と、燃焼によって加熱された水を出湯する出湯配管接続部１３とを有している。設置形態の独自性から壁貫通釜１の寸法の制約が大きいため、給湯バーナ８および追焚バーナ９は共通の送風ファン（図示せず）を使用し、二次熱交換器１２は一次熱交換器１１の上に設けられた排気室１４の中に設置される。

実施例１の壁貫通釜１の内部の給湯用水通路１６は、給水配管接続部６、蛇管１０、二次熱交換器１２、一次熱交換器１１、出湯配管接続部１３の順番に構成される。つまり、図４からもわかるように、給水配管接続部６から二次熱交換器１２までは昇り勾配、二次熱交換器１２から出湯配管接続部１３までは下り勾配となる。また、給湯用水通路１６内の残水を排出するため、給水配管接続部６、および、出湯配管接続部１３に排水弁１７を設ける。

実施例１の壁貫通釜１の二次熱交換器１２内に設置された伝熱管１５の平面図を図５に示す。図５に示すように、伝熱管１５の一端には水の入口１８が、他端には水の出口１９が設けられる。伝熱管１５は、二次熱交換器１２の長さ方向の一端側２０から二次熱交換器１２の内壁に沿ってコの字形に引き回され、二次熱交換器１２の長さ方向の他端側２１に到達した後は、蛇行形状で元の二次熱交換器１２の長さ方向の一端側２０に戻るように引き回される。蛇行形状は、伝熱管１５の直線部分２２を二次熱交換器１２の幅方向に向け、二次熱交換器１２の幅方向の折返しに伝熱管１５のＵ字部分２３を配置することで形成される。伝熱管１５のＵ字部分２３の折れ曲がりの角度は略１８０度とし、Ｕ字部分２３に接続する直線部分２２は、二次熱交換器１２の長さ方向に対して、略垂直方向に配置する。

実施例１の壁貫通釜１に使用する伝熱管１５は、図６に示すように、二次熱交換器１２に入る水の入口１８を２つに分岐して、伝熱管１５を２本とし上下に重ねるように配置する。このとき、上下の伝熱管１５は同一形状に形成し、一方の伝熱管１５の蛇行形状の間隙の位置に、他方の伝熱管１５が位置するように配置する。

実施例１の壁貫通釜１に使用する伝熱管１５は、図７および図８に示すように、伝熱管１５が二次熱交換器１２の長さ方向の他端側２１で最も高くなるよう、二次熱交換器１２の長さ方向に向けて、伝熱管１５に勾配を持たせる。つまり、伝熱管１５の一部が頂点となり、この頂点から水の入口１８および水の出口１９に向かって下り勾配を形成する。下り勾配の角度は、略３度とする。

以下、図４の構成図を基に、実施例１の壁貫通釜１の動作を説明する。給湯電磁弁（図示せず）が開いて壁貫通釜１の使用が開始されると、給水配管接続部６から水が給水され、給湯用水通路１６である蛇管１０、二次熱交換器１２、および一次熱交換器１１を通過する間に水が加熱され、出湯配管接続部１３から出湯配管（図示せず）に出湯される。一方、出湯電磁弁（図示せず）が閉じて壁貫通釜１の使用が終了すると、給水弁（図示せず）が閉じることで給水配管接続部６からの水の給水が停止する。このとき、給水配管接続部６から出湯配管接続部１３に至る給湯用水通路１６の中には水や湯が閉じ込められて残水を生じる。しかし、壁貫通釜１の使用を停止すると同時に、給水配管接続部６、および、出湯配管接続部１３に設けられた排水弁１７が開き、外気を給湯用水通路１６内に導入することで、給湯用水通路１６内の残水を排出する。このとき、給湯用水通路１６は、給水配管接続部６から二次熱交換器１２までは昇り勾配、二次熱交換器１２から出湯配管接続部１３までは下り勾配であるため、給湯用水通路１６内の水はほとんど残水を生じることなく、排水弁１７から排出される。なお、二次交換器１２内の伝熱管１５についても、伝熱管１５が二次熱交換器１２の長さ方向の他端側２１で最も高い位置となるよう、二次熱交換器１２の長さ方向に向けて、伝熱管１５に勾配を持たせてあるため、ほとんど残水を生じることがない。

実施例２の壁貫通釜１に使用する伝熱管１５の平面図を図９および図１０に示す。伝熱管１５のＵ字部分２３の折れ曲がりの角度を略１７０度としたこと以外は、実施例１と同様である。これにより、伝熱管１５の蛇行形状の直線部分２２についても勾配を保つことができ、実施例１に比べてさらに伝熱管１５内の残水が自然落下し易くなり、排水が容易となる。

本発明の壁貫通釜の一例の正面図である。 本発明の壁貫通釜の一例の側面図である。 本発明の壁貫通釜を浴室に設置した浴室ユニットの設置例図である。 本発明の実施例１の壁貫通釜の構成図である。 本発明の実施例１の壁貫通釜の二次熱交換器内に設置された伝熱管の平面図である。 本発明の実施例１の壁貫通釜の二次熱交換器内に設置された伝熱管の平面図である。 本発明の実施例１の壁貫通釜の二次熱交換器内に伝熱管を設置した状態の側面図である。 本発明の実施例１の壁貫通釜の二次熱交換器内に設置された伝熱管の斜視図である。 本発明の実施例２の壁貫通釜の二次熱交換器内に設置された伝熱管の正面図である。 本発明の実施例２の壁貫通釜の二次熱交換器内に設置された伝熱管の斜視図である。 従来の壁貫通釜の構成図である。

符号の説明

１…壁貫通釜
２…浴槽
３…浴室壁
４…貫通穴
５…給水配管
６…給水配管接続部
７…燃焼部
８…給湯バーナ
９…追焚きバーナ
１０…蛇管
１１…一次熱交換器
１２…二次熱交換器
１３…出湯配管接続部
１４…排気室
１５…伝熱管
１６…給湯用水通路
１７…排水弁
１８…水の入口
１９…水の出口
２０…二次熱交換器の長さ方向の一端側
２１…二次熱交換器の長さ方向の他端側
２２…直線部分
２３…Ｕ字部分

Claims (5)

1. 給湯配管接続部と、この給湯配管接続部からの水を通す給湯用水通路と、この給湯用水通路の水を加熱する熱源を生じる燃焼部と、前記給湯配管接続部の上方に位置する蛇管と、この蛇管の上方に位置する一次熱交換器と、この一次熱交換器の上方に位置する二次熱交換器と、この二次熱交換器より下方に位置する出湯配管接続部とを有する燃焼機器において、給湯用水通路が、前記給湯配管接続部と、前記蛇管と、前記二次熱交換器と、前記一次熱交換器と、前期出湯配管接続部とをこの順番で有する燃焼機器。
2. 請求項１において、二次熱交換器内の伝熱管が一部に頂点を有し、この頂点から前記伝熱管への水の入口および水の出口に向かって下り勾配を有する燃焼機器。
3. 請求項１または請求項２において、伝熱管が二次熱交換器の幅方向について、水平である燃焼機器。
4. 請求項１から請求項３の何れかにおいて、伝熱管が直線部分とＵ字部分を有し、このＵ字部分の折れ曲がりの角度が１８０度以下である燃焼機器。
5. 請求項１から請求項４の何れかにおいて、排水弁が、給湯配管接続部および出湯配管接続部の各近傍に設けられた燃焼機器。
   
   
   
   
   
   
   
   

Images