JP2008249313A - 湯水加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主として潜熱を回収するための二次熱交換器を備えた湯水加熱装置であって、二次熱交換器において発生するドレンによる熱効率の低下や腐食が起こりにくく、コンパクトな構成の湯水加熱装置の提供を目的とした。
【解決手段】給湯装置１は、燃焼ガスが通過する消音部６を有し、この内部に二次熱交換器３０を有する。二次熱交換器３０は、略「Ｕ」字型に折り曲げられた受熱管３１を有し、この両端に入水側ヘッダと出水側ヘッダ３３とが接続された構造となっている。受熱管３１は、表面が平滑であり、上下方向に伸びるように立設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱する湯水加熱装置に関するものであり、特に主として顕熱を回収するための熱交換器と、主として潜熱を回収するための熱交換器とを備えたものに関する。

従来より、下記特許文献１，２に開示されているような、いわゆる潜熱回収型の湯水加熱装置が提供されている。この種の湯水加熱装置は、燃料を燃焼するための燃焼手段と、これにおいて発生した燃焼ガスに含まれている顕熱を主として回収するための一次熱交換器と、潜熱を主として回収するための二次熱交換器とを備えている。

上記した潜熱回収型の湯水加熱装置では、二次熱交換器において潜熱が回収されるのに伴ってドレンが発生するため、二次熱交換器や、これが設置されている領域がドレンによって濡れた状態になったり、当該領域内の湿度が上昇する。
特開２００６−２０７９０２号公報 特開２００６−２７５３６７号公報

上記特許文献１，２に開示されているような湯水加熱装置では、二次熱交換器として受熱管の表面にフィンが取り付けられた熱交換器が採用されている。そのため、上記した従来技術の湯水加熱装置では、フィン同士の間や受熱管の表面にドレンが付着しやすく、ひとたび付着すると容易に脱落しない。また、二次熱交換器にドレンが付着すると、これが凝集する等してさらに大きな塊となる。そのため、従来技術の湯水加熱装置では、二次熱交換器に付着したドレンが大きな伝熱抵抗となったり、通気抵抗となってしまう。従って、従来技術の湯水加熱装置では、ドレンの付着により、二次熱交換器における熱効率が低下したり、通気不良による燃焼不良を招来する可能性があった。

また、従来技術の湯水加熱装置では、二次熱交換器に付着したドレンが脱落しにくいため、当該ドレンが長期にわたって燃焼ガスにさらされることとなる。一方、二次熱交換器等に付着したドレンは、強酸性であり、二次熱交換器やこれが設置されている部分を腐食させる可能性がある。そのため、二次熱交換器や、これを設置する部分については、例えば防錆特性の高い材質によって製作するといったような方策を施さねばならなかった。

さらに、従来技術の湯水加熱装置では、二次熱交換器でドレンが発生し、二次熱交換器が常に濡れた状態になる傾向にあった。また、従来技術の湯水加熱装置では、二次熱交換器において発生したドレンが凝集したり、凝集したドレンが高温の燃焼ガスに接触することにより再度蒸発する等して、二次熱交換器が配された部分の湿度が上昇する傾向にあった。そのため、ドレンにより濡れる等すると不都合な部分に二次熱交換器を配置できないという問題があった。

さらに具体的には、例えば、従来技術の湯水加熱装置では、排気すべき燃焼ガスが通過する排気部にグラスウール等からなる消音材を配した構成とされているが、当該消音材はドレン等で濡れると十分な消音効果を発揮できないという特性を有する。また、恒常的にドレンが消音材に付着した状態となると、消音材が劣化しやすくなる可能性が高い。そのため、従来技術の湯水加熱装置では、二次熱交換器を排気部に配することができなかった。

また、上記したように、二次熱交換器において発生したドレンが凝集した後、高温の燃焼ガスに接触することにより再度蒸発すると、排気される燃焼ガスの湿度が高くなる傾向にあった。このような状態になると、排気通路内や、排気出口のように、燃焼ガスが排気されるまでに接触する部分において燃焼ガス中に水蒸気の状態で含まれている酸性度の高い水分が再液化して付着することとなり、当該部位が腐食を起こす可能性があった。このような不具合を回避すべく、従来技術の湯水加熱装置では、特許文献１のように二次熱交換器を配置するためのスペースを別途設ける等しなければならなかった。

また、特許文献１のように別途スペースを設ける代わりに、特許文献２の湯水加熱装置のように燃焼ガス通路の折り返し部分に二次熱交換器を配する場合は、省スペース化を図ることはできるが、排気抵抗や伝熱抵抗が上昇し、燃焼状態が不安定になったり、伝熱不良が起こる可能性があった。

具体的には、特許文献２に開示されているような配置で二次熱交換器を配した場合は、二次熱交換器の受熱管が水平方向に向くように配することとなるため、受熱管に付着したドレンが落下しにくい。また、特許文献２の湯水加熱装置で採用されている二次熱交換器のように、受熱管にフィンを取り付けた構成とすると、ドレンがさらに脱落しにくくなり、凝集等を起こして大きな伝熱抵抗になってしまう。また、特許文献２の構成では、二次熱交換器が燃焼ガスが集合する部分に配されているため、これが大きな通気抵抗となってしまう。そのため、特許文献２のような構成とした場合は、熱効率が低下したり燃焼状態が不安定になるといったような問題が起こってしまうという問題があった。

そこで、かかる問題を解消すべく、本発明は主として潜熱を回収するための二次熱交換器を備えた湯水加熱装置であって、二次熱交換器において発生するドレンによる熱効率の低下や腐食が起こりにくく、コンパクトな構成の湯水加熱装置の提供を目的とした。

上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが下方に向けて流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路に対して燃焼ガスの流れ方向下流側に存在し、燃焼ガスを通過してきた燃焼ガスを上方に向けて流して排気する排気部と、燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱可能な一次熱交換器と、当該一次熱交換器に対して、燃焼ガスの流れ方向下流側に配された二次熱交換器とを有し、当該二次熱交換器が、表面が平滑な管によって構成される受熱管を有し、当該受熱管内を流れる湯水を熱交換加熱できるものであり、当該受熱管が、排気部内において上下方向に向けて伸びるように配されており、排気部の内壁に吸音材が装着されていることを特徴とする湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置で採用されている二次熱交換器は、受熱管の表面が平滑である。ここで、本明細書において、「表面が平滑な管」とは、いわゆる裸管のように表面にフィン等を有さず、表面に沿ってドレンが流れるのを阻害することとなる不連続部分が存在しないものを総称するものである。すなわち、「表面が平滑な管」とは、いわゆるコルゲート管のように表面に多少の起伏があるようなものであってもよく、上下に伸びるように立設された状態において表面に沿ってドレンがスムーズに落下可能なものであればよい。

本発明の湯水加熱装置において二次熱交換器で採用されている受熱管は、表面が平滑であると共に、上下方向に向けて伸びるように配されている。そのため、熱交換により発生したドレンが受熱管の表面に付着しても、これが凝集することなく受熱管に沿ってスムーズに滑り落ちる。従って、本発明の湯水加熱装置では、二次熱交換器にドレンが付着することによる熱効率の低下が起こりにくい。

また、本発明の湯水加熱装置では、受熱管の表面でドレンが凝集することなく落下していく。そのため、本発明の湯水加熱装置では、ドレンが燃焼ガスに長期にわたってさらされることがないため、湿度の高い排気ガスとならない。従って、本発明の湯水加熱装置では、二次熱交換器やこれが設置されている排気部での排気ガスの再凝集により発生するドレンの影響で腐食する可能性が低い。

本発明の湯水加熱装置は、二次熱交換器の受熱管にドレンが付着しても、これが次々と受熱管に沿って落下することとなるため、二次熱交換器が配されている排気部内がドレンで濡れた状態になったり、排気部内が高湿度な状態になりにくい。そのため、本発明によれば、排気部内に二次熱交換器の受熱管を配することにより湯水加熱装置のコンパクト化を図ると共に、排気部がドレンで濡れる等することによる不具合の発生を抑制することができる。

本発明の湯水加熱装置では、ドレンの凝集が起こりにくい。そのため、本発明の湯水加熱装置では、凝集したドレンが再度蒸発しにくいため、排気される燃焼ガスの湿度が上昇したり、燃焼ガスが排気されるまでに接触する部分が腐食を起こす可能性を最小限に抑制することができる。

本発明の湯水加熱装置では、受熱管の表面にドレンが付着してもこれが直ちに落下するため、ドレンの付着に伴って排気抵抗が上昇したり、ドレンの付着量が経時的に変化し、排気抵抗が不安定になるといったような不具合が起こりにくい。そのため、本発明の湯水加熱装置は、燃焼手段における燃焼性が安定している。

ここで、上記したように、排気部内に吸音材が配されている場合は、これがドレンによって濡れると十分な吸音特性を発揮できなかったり、吸音材が劣化するといった問題が発生するおそれがある。しかし、本発明の湯水加熱装置では、排気部内に配された二次熱交換器の受熱管にドレンが付着しても、これが凝集することなくスムーズに下方に向けて落下する構成とされている。そのため、本発明の湯水加熱装置では、二次熱交換器の受熱管に付着したドレンの影響により排気部内に配された吸音材が濡れることにより、吸音材が十分な吸音特性を発揮できなかったり、吸音材が劣化するといったような不具合が発生しにくい。

請求項２に記載の発明は、吸音材が、空隙を内包する材質によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置では、吸音材として空隙を内包する材質によって形成されたものが採用されている。ここで、「空隙を内包する材質」とは、いわゆるグラスウールやロックウール、セラミックファイバーのような繊維をバインダーで結着することにより内部に空隙を有するものや、いわゆるシリコンスポンジのようにスポンジ状に多数の孔を有する多孔体等を総称するものである。

上記したように、本発明で採用されている吸音材は、空隙を内包した材質によって構成されているため、これがドレン等によって濡れた状態になると十分な吸音性能を発揮できない可能性がある。また、グラスウール等の繊維をバインダーで結着したものを採用した場合は、ドレンによって濡れた状態になる排気部内に取り付けた際の形状を維持できなくなってしまう可能性がある。しかし、本発明の湯水加熱装置では、熱交換により発生したドレンが受熱管に沿ってスムーズに落下する構造となっている。そのため、本発明によれば、ドレンの発生が見込まれる二次熱交換器を排気部内に配しつつ、排気部内に装着された吸音材が濡れることによる不具合が起こりにくい湯水加熱装置を提供できる。

請求項３に記載の発明は、燃焼ガスの流れ方向を受熱管に対して交差する方向に偏向可能な偏向部材を一又は複数有し、当該偏向部材が、排気部内に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置では、排気部内に偏向部材が配されているため、燃焼ガスが流れ方向を排気部内を受熱管に対して交差する方向に変えながら流れていく。そのため、本発明の湯水加熱装置では、排気部における燃焼ガスの滞留時間が長く、二次熱交換器における熱効率が高くなる。また、上記した構成によれば、排気部において燃焼ガスが流れる通路が長くなり、かつ、排気ガスが吸音材に衝突するように流れるため、吸音効果が高くなり、排気騒音も小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、燃焼ガスの流れ方向を受熱管に対して交差する方向に偏向可能な偏向部材を一又は複数有し、当該偏向部材の一又は全部が、排気部の内壁側に固定された固定端と、排気部の内壁に装着された吸音材から離れた位置に存在する自由端とを有し、固定端側から自由端側に向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水加熱装置である。

かかる構成とした場合は、偏向部材にドレンが付着した場合に、これが固定端側から自由端側に向けて流れた後、落下することとなる。また、本発明の湯水加熱装置では、偏向部材の自由端側が排気部の内壁に装着された吸音材から離れた位置にある。そのため、偏向部材に沿ってドレンが流れ、落下することがあっても、吸音材がドレンによって濡れる可能性が極めて低い。

また、上記した構成とすれば、排気部内における燃焼ガスの滞留時間が長くなる。そのため、上記した構成によれば、二次熱交換器における熱効率が高く、排気騒音が小さな湯水加熱装置を提供できる。

上記した構成によれば、偏向部材にドレンが付着したとしても、これを下方に向けてスムーズに落下させ、回収することができる。よって、本発明の湯水加熱装置では、偏向部材に付着したドレンが凝集したり、ドレンが再度蒸発することによって排気部内が高湿度になったり、燃焼ガスが排気されるまでに流れる部分が腐食するといったような不具合が発生するのを防止できる。

また、受熱管に対して偏向部材を傾斜させた構成とすれば、偏向部材を受熱管に対して直交させた場合よりも燃焼ガスが整流されることとなるため、燃焼ガスの流れ抵抗が小さくなる。

請求項５に記載の発明は、受熱管が、一端側に湯水を流入させるための入水口を有し、他端側に湯水を流出させるための出水口を有する管を中途において湾曲させ折り返したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置で採用されている二次熱交換器の受熱管は、入水口側から出水口側に至る管の中途において湾曲させ折り返した構成とされている。そのため、前記二次熱交換器は、燃焼ガスにさらされ高温になって、受熱管が膨張しても、これに伴うひずみが起こりにくい。

また、本発明で採用されている受熱管は、入水口から出水口に至る一連の管路が屈曲して形成されているため、伝熱面積を大きくとることができる。そのため、本発明の湯水加熱装置は、二次熱交換器における伝熱効率が高い。

また、請求項６に記載の発明は、受熱管が、一端側に湯水を流入させるための入水口を有し、他端側に湯水を流出させるための出水口を有し、中途に湯水の流れ方向が切り替わる折り返し部分が一又は複数設けられたものであり、前記折り返し部分のうち少なくとも一つの折り返し部分に対して前記入水口および出水口が存在していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置で採用されている受熱管は、中途に湾曲させ折り返した部分があるため、高温の燃焼ガスにさらされても、これに伴うひずみが起こりにくい。また、本発明の湯水加熱装置では、受熱管に設けられた一の折り返し部分に対して入水口および出水口が同じ側に存在するように受熱管が折り曲げられているため、入水口から出水口に至るまでの長さが長く、伝熱面積が大きい。そのため、本発明の湯水加熱装置は、二次熱交換器における伝熱効率が高い。

本発明によれば、二次熱交換器において発生するドレンによる熱効率の低下や腐食が起こりにくく、コンパクトな構成の湯水加熱装置を提供することができる。

続いて、本発明の一実施形態にかかる給湯装置１（湯水加熱装置）について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、通常の設置状態を基準として説明する。

給湯装置１は、燃焼部２（燃焼手段）と、一次熱交換器２０と、二次熱交換器３０とを備えた、いわゆる潜熱回収型の湯水加熱装置である。給湯装置１は、燃焼部２の下方に燃焼ケース３と、排気集合部５とを有する。また、燃焼部２の側方には、消音部６が設けられている。燃焼ケース３および消音部６は、それぞれ給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５に連通している。これにより、給湯装置１には、燃焼ケース３から排気集合部５を経て消音部６に至る、断面形状が略「Ｕ」字型となるように連通した空間が形成されている。

図１に示すように、燃焼部２は、空気ケース８や燃料噴霧ノズル１０、送風機１１、燃焼筒１２等を備えている。燃焼部２は、いわゆる逆燃焼式の燃焼装置により構成されており、下方に向けて火炎を形成可能とされている。すなわち、燃焼部２は、送風機１１を作動させることによって空気ケース８内に燃焼用の空気を導入すると共に、図示しない燃料供給源から供給されてきた液体燃料を燃料噴霧ノズル１０から下方に向けて噴霧し、燃焼筒１２内において燃焼できる構成とされている。

燃焼ケース３は、燃焼部２に対して下方側に位置しており、燃焼部２における燃焼動作に伴って発生する高温の燃焼ガスが流れる部分（燃焼ガス通路）である。燃焼ケース３の周囲には、内部を流れる高温の燃焼ガスにより過度に高温となるのを防止すべく、水管１５が巻き付けられている。

燃焼ケース３の下端側の部分には、一次熱交換器２０が設けられている。一次熱交換器２０は、燃焼ケース３を流れてきた燃焼ガス中に含まれている顕熱を主として回収するためのものである。一次熱交換器２０は、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。すなわち、一次熱交換器２０は、屈曲した一連の水管２１を有し、この水管２１が燃焼ケース３を横断するように挿通すると共に、水管２１に対して多数のフィン２２を装着したものである。一次熱交換器２０は、燃焼ケース３内を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により、水管２１内を流れる湯水を熱交換加熱することができる。

水管２１は、その一端側に一次側出水口２３を有し、他端側に一次側入水口２５を有する。一次側出水口２３は、図示しない配管等を介してカラン等の湯水の供給先に接続されている。一方、一次側入水口２５は、配管３８を介して後に詳述する二次熱交換器３０の二次側出水口３７に接続されている。

排気集合部５は、燃焼ケース３の下方に配置され、燃焼ケース３に直接連通した部分である。排気集合部５は、給湯装置１の底側において給湯装置１の幅方向（図１において左右方向）に伸びる内部空間を有する。また、排気集合部５は、燃焼ケース３の側方に配された消音部６とも連通している。そのため、排気集合部５は、燃焼ケース３を下方に向けて流れる燃焼ガスを流入させるとともに、当該燃焼ガスが消音部６に向けて流出させる部分として機能する。すなわち、排気集合部５は、下方に向けて流れる燃焼ガスの流れ方向を上方に向けて折り返すための部分として機能する。

排気集合部５の底部には、ドレン排出口２７が設けられている。ドレン排出口２７は、消音部６の直下に相当する位置に存在しており、消音部６側から落下してくるドレンを外部に排出することができる。

図１に示すように、消音部６は、外壁部材６ａによって四方を囲まれた、上下方向に連通した空間６ｂを有する。外壁部材６ａの内面には、吸音材６ｃが装着されている。吸音材６ｃは、空隙を内包した材質によって構成されている。具体的には、吸音材６ｃは、いわゆるグラスウールやロックウール、セラミックファイバーのような繊維をバインダーで結着することにより内部に空隙を有するものや、いわゆるシリコンスポンジのようにスポンジ状に多数の孔を有する多孔体等によって構成されている。本実施形態では、グラスウールをバインダーで結着したものを外壁部材６ａの内部形状に合うように形状を調整したものが装着されている。

消音部６内の空間６ｂは、下端側において排気集合部５と連通している。また、消音部６は、上端側に排気口６ｄを有し、これを介して空間６ｂが外部雰囲気と連通している。

図１〜図３に示すように、消音部６の空間６ｂ内には、二次熱交換器３０が配されている。二次熱交換器３０は、複数の受熱管３１に加え、入水側ヘッダ３２や出水側ヘッダ３３を有する。図２や図３に示すように、受熱管３１は、その中間部分において正面視が略「Ｕ」字型となるように折り曲げたものである。すなわち、受熱管３１は、一端側に湯水を流入させるための流入口となる開口があり、他端側に湯水を流出させるための流出口となる開口がある。

また、受熱管３１は、流入口から流出口に至る流路の略中央部に折り曲げ部３１ａを有する。受熱管３１は、折り曲げ部３１ａを境として流入口側に位置する流入側流路部３１ｂと、折り曲げ部３１ａを境として流出口側に位置する流出側流路部３１ｃとを有する。受熱管３１は、折り曲げ部３１ａを頂部として、流入側流路部３１ｂと流出側流路部３１ｃとが所定の間隔ｄ１をあけて略平行となっている。受熱管３１は、図２（ｂ）や図３に示すように複数並べて配されている。隣接する受熱管３１，３１同士の間隔ｄ２は、上記した間隔ｄ１よりも十分小さい。

各受熱管３１の流入側流路部３１ｂは、それぞれ入水側ヘッダ３２に接続されている。入水側ヘッダ３２には、二次入水口３５が設けられている。また、二次入水口３５は、配管３６を介して図示しない給水源に接続されている。一方、各受熱管３１の流出側流路部３１ｃは、それぞれ出水側ヘッダ３３に接続されている。出水側ヘッダ３３には、二次出水口３７が設けられている。二次出水口３７は、配管３８を介して上記した一次熱交換器２０の一次入水口２５に接続されている。

また、図２や図３に示すように、消音部６内には、２枚の偏向板４０，４１が取り付けられており、空間６ｂがいわゆるラビリンス構造となっている。偏向板４０，４１は、それぞれ上下方向に伸びる消音部６内の空間６ｂを横断するように取り付けられている。偏向板４０は、消音部６内において下方側に配されており、偏向板４１は、上方側に配されている。

図２や図３に示すように、偏向板４０，４１は、それぞれ上下方向に伸びる各受熱管３１に対して交差する方向に拡がるように片持ち状に取り付けられている。具体的には、偏向板４０は、固定端側から自由端側に向かうにつれて下方に傾斜するように取り付けられている。また、偏向板４１は、略水平となるように取り付けられている。

図２に示すように、偏向板４１の固定端は、給湯装置１の正面側（図中左側）の位置に取り付けられており、背面側（図中右側）に自由端が位置している。また、偏向板４０の固定端は、給湯装置１の背面側（図中右側）の位置に取り付けられており、正面側（図中左側）に自由端が位置している。偏向板４０，４１は、それぞれ自由端側の部分において、外壁部材６ａの内側に装着された吸音材６ｃとの間に隙間を有する。そのため、図２に矢印で示すように、消音部６内の空間６ｂに下方から上方に向けて流入してきた燃焼ガスは、偏向板４０，４１が設けられた部分においてその流れ方向を変えながらジグザグ状に流れて上昇していくこととなる。

続いて、給湯装置１の動作について、詳細に説明する。給湯装置１は、図示しない流量センサ等により外部の給水源から二次熱交換器３０に向けて湯水が供給されてきたことが検知されると、燃焼部２が燃焼作動を開始する。燃焼部２における燃焼作動に伴って燃焼筒１２内で発生した燃焼ガスは、燃焼ケース３内を下方に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５内に流入する。

排気集合部５内に流入した燃焼ガスは、排気集合部５内を横方向、すなわち消音部６と接続されている側（図１において右方向）に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、排気集合部５の上方に接続されている消音部６に向けて流れる。すなわち、燃焼部２で発生し、燃焼ケース３内を下方に向けて流れていた燃焼ガスは、排気集合部５においてその流れ方向を変換し、消音部６を上方に向けて流れる。消音部６内において、燃焼ガスは、偏向板４０，４１によって偏向されながら、空間６ｂ内をジグザグ状に流れながら上昇していく。

一方、外部から供給されてきた湯水は、二次熱交換器３０の入水側ヘッダ３２を介して、これに接続されている複数（図示状態では６本）の受熱管３１のそれぞれに、流入側流路部３１ｂ側の開口から流入する。

各受熱管３１に外部から供給された湯水が流入すると、当該湯水は、流入側流路部３１ｂを上方に向けて流れた後、折り曲げ部３１ａで下方に向けて折り返す。その後、各受熱管３１を流れる湯水は、流出側流路部３１ｃを下方に向けて流れ、出水側ヘッダ３３に集合した後、二次出水口３７を介して一次熱交換器２０側に向けて流出する。

外部の給水源から二次熱交換器３０に供給された湯水は、各受熱管３１を流れる間に消音部６内の空間６ｂをジグザグ状に流れる燃焼ガスとの熱交換により加熱される。すなわち、二次熱交換器３０において、各受熱管３１を流れる低温の湯水に、消音部６内を流れる燃焼ガス中に含まれている潜熱が回収される。これに伴い、燃焼ガス中に含まれている水分が凝集され、二次熱交換器３０の受熱管３１の表面にドレンが付着する。

受熱管３１の表面に付着したドレンは、受熱管３１の表面に沿って排気集合部５側に落下する。その後、ドレンは、排気集合部５の底部に設けられたドレン排出口２７から外部に排出される。

上記したようにして二次熱交換器３０において加熱された湯水は、出水側ヘッダ３３に設けられた二次出水口３７から流出する。二次出水口３７から流出した湯水は、これに接続された配管３８を介して一次熱交換器２０に一次入水口２５から流入する。一次熱交換器２０に流入した湯水は、燃焼ケース３内を下方に向けて流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により加熱された後、一次出水口２３から流出する。一次出水口２３から流出した高温の湯水は、これに配管（図示せず）等を介して接続されたカランや浴槽等の湯水の供給先に供給される。

本実施形態の給湯装置１で採用されている二次熱交換器３０は、受熱管３１の表面が平滑である。さらに、受熱管３１は、その主要部をなす流入側流路部３１ｂや流出側流路部３１ｃが上下方向に向けて伸びるように配されている。そのため、給湯装置１では、燃焼ガスに含まれている潜熱の回収に伴って発生したドレンが受熱管３１の表面に付着しても、これが凝集することなく受熱管３１に沿ってスムーズに滑り落ちることとなる。よって、給湯装置１では、二次熱交換器３０にドレンが付着することによる熱効率の低下が殆ど起こらない。

また、給湯装置１では、受熱管３１の表面でドレンが凝集することなく落下していく。すなわち、給湯装置１では、熱交換により発生したドレンが燃焼ガスにさらされる期間がごく短期間であるため、排気される燃焼ガスの湿度が高くならない。従って、本実施形態の給湯装置１では、二次熱交換器３０やこれが設置されている消音部６が再凝縮したドレンの影響で腐食するといった不具合が起こりにくい。

また、給湯装置１では、消音部６で発生したドレンがよどみなくスムーズに排出されるため、消音部６内がドレンで濡れた状態になったり、消音部６内が高湿度な状態になりにくい。そのため、給湯装置１では、消音部６内に配されたグラスウール製の吸音材６ｃが濡れて十分な吸音性能を発揮できない状態になったり、吸音材６ｃがドレンの影響で劣化するといったような不具合の発生を最小限に抑制することができる。

なお、上記実施形態では、消音部６にグラスウール製の吸音材６ｃを装着した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばロックウール、セラミックファイバーのような繊維をバインダーで結着することにより内部に空隙を有するものや、いわゆるシリコンスポンジのようにスポンジ状に多数の孔を有する多孔体等のように空隙を内包した材質によって形成されていてもよい。

給湯装置１では、受熱管３１表面に付着したドレンの凝集が起こりにくいため、凝集したドレンの再蒸発による消音部６を通過する燃焼ガスの湿度上昇も起こりにくい。そのため、給湯装置１は、消音部６において熱交換を行った後、燃焼ガスが排気されるまでに接触する部分が腐食を起こす可能性がきわめて低い。

給湯装置１では、受熱管３１の表面にドレンが付着してもこれが直ちに落下するため、ドレンの付着に伴って排気抵抗が上昇したり、ドレンの付着量が経時的に変化し、排気抵抗が不安定になるといったような不具合や、これに伴って燃焼状態が不安定になるといったような不具合が起こりにくい。また、給湯装置１では、受熱管３１からドレンがスムーズに落下するため、隣接する受熱管３１同士の間隔ｄ２を小さくすることも可能である。そのため、上記したような構成によれば、受熱管３１を高密度に配置し、二次熱交換器３０をコンパクト化することも可能である。

本実施形態の給湯装置１では、消音部６内に偏向部材４０，４１が配されているため、燃焼ガスが流れ方向を消音部６内を受熱管３１に対して交差する方向に変えながらジグザグ状に流れ、上昇していく。そのため、給湯装置１は、消音部６における燃焼ガスの滞留時間が長く、二次熱交換器３０における熱効率が高い。また、給湯装置１は、消音部６内を燃焼ガスが偏向しながら上昇するため、消音部６において燃焼ガスが通過する通路が長くなり、かつ、燃焼ガスが吸音材に衝突するように流れることとなるため、吸音効果が高まり、排気騒音が小さい。

また、上記した偏向部材４０は、消音部６の内壁側に固定された固定端と、消音部６の内壁に装着された吸音材６ｃから離れた位置に存在する自由端とを有し、固定端側から自由端側に向けて下方に傾斜するように取り付けられている。そのため、仮に偏向部材４０にドレンが付着したとしても、これが下方に向けてスムーズに落下し、回収される。また、偏向部材４０に付着したドレンにより、吸音材６ｃが濡れる可能性が極めて低い。従って、本発明の給湯装置１では、偏向部材４０に付着したドレンが落下することにより吸音材６ｃが濡れる可能性が極めて低い。また、吸音材６ｃがドレンによって濡れることによる弊害、具体的には吸音材６ｃの吸音特性の低下や、吸音材６ｃが形状を維持できなくなるといったような不具合がほとんど起こらない。

上記したように、給湯装置１では、偏向部材４０に付着したドレンがスムーズに落下する。そのため、給湯装置１では、偏向部材４０に付着したドレンが凝集したり、ドレンが再度蒸発することによって消音部６内が高湿度になるのを防止することができるとともに、燃焼ガスが排気されるまでに接触する部分が腐食するといったような不具合の発生も抑制できる。

上記実施形態では、偏向部材４０のみを自由端側が下方に向けて傾くように取り付けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏向部材４１についても同様に自由端側が下方に向いて傾くように取り付けた構成としてもよい。すなわち、上記実施形態では、消音部６において燃焼ガスの流れ方向下流側（上端側）では、ドレンの発生量が少ないことや、偏向部材４１の取り付けの容易さを考慮して、偏向部材４１を水平に取り付けた構成を例示したが、偏向部材４１についても自由端側が下方に向けて傾斜するように取り付けてもよい。また、ドレンの回収等の観点からすると必ずしも好ましい構成ではないが、偏向部材４０についても、偏向部材４１と同様にほぼ水平となるように取り付けた構成としてもよい。

また、上記したように、二次熱交換器３０を構成する各受熱管３１は、一端側に湯水を流入させるための入水口を有し、他端側に湯水を流出させるための出水口を有する管を中途にある折り曲げ部３１ａにおいて湾曲させ、略「Ｕ」字型としたものを採用している。そのため、二次熱交換器３０は、受熱管３１が燃焼ガスにさらされ高温になっても、受熱管３１の膨張に伴って発生するひずみが最小限となるように緩和することができる。

また、上記実施形態では、二次熱交換器３０の入水側ヘッダ３２および出水側ヘッダ３３の双方が消音部６の下端側に位置している。すなわち、入水側ヘッダ３２および出水側ヘッダ３３を繋ぐ受熱管３１が、これらから離れた位置で折り返して接続されている。そのため、二次熱交換器３０は、例えばまっすぐな管の一端側に入水側ヘッダ３２を装着し、他端側に出水側ヘッダ３３を装着したような構成とする場合に比べて受熱管３１の長さ、すなわち伝熱面積を大きくとることができる。従って、上記実施形態で採用されている二次熱交換器３０は、燃焼ガスに含まれている潜熱を効率よく回収することができる。

上記実施形態では、入水側ヘッダ３２および出水側ヘッダ３３の双方が消音部６の下端側に位置し、受熱管３１が中途で折り返された構成の二次熱交換器３０を採用した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、入水側ヘッダ３２と出水側ヘッダ３３とを上下に対向する位置関係となるように配置し、両者の間を管によって繋いだ構成のものとしてもよい。

上記した給湯装置１は、二次熱交換器３０の出水側ヘッダ３３と、一次熱交換器２０の一次入水口２５とが共に給湯装置１の下方側に偏在した位置にあるため、両者を繋ぐ配管３８の長さが最小限で済む。そのため、配管３８を湯水が流れる際の放熱による熱効率の低下を最小限に抑制できる。また、上記したような構成とすれば、配管３８の取り回しも容易となる。

上記実施形態で示した受熱管３１は、折り曲げ部３１ａが一連の管路の中途に一カ所だけ設けられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数箇所で折り返されたものとしてもよい。

上記実施形態で示した給湯装置１は、いわゆる逆燃焼方式の燃焼部２を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば従来公知の気化式の燃焼装置のように、液体燃料を気化したものを燃焼するタイプのもの等、いかなる燃焼形態を採用したものであってもよい。

本発明の一実施形態にかかる給湯装置の一部を破断した状態を示す正面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す給湯装置の消音部付近の構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ 給湯装置（湯水加熱装置）
２ 燃焼部（燃焼手段）
３ 燃焼ケース（燃焼ガス通路）
６ 消音部（排気部）
６ｃ 吸音材
２０ 一次熱交換器
３０ 二次熱交換器
３１ａ 折り曲げ部
３１ｂ 流入側流路部
３１ｃ 流出側流路部
３２ 入水側ヘッダ
３３ 出水側ヘッダ
３５ 二次入水口
３７ 二次出水口
４０，４１ 偏向板

Claims (6)

1. 燃料を燃焼する燃焼手段と、
   当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが下方に向けて流れる燃焼ガス通路と、
   当該燃焼ガス通路に対して燃焼ガスの流れ方向下流側に存在し、燃焼ガスを通過してきた燃焼ガスを上方に向けて流して排気する排気部と、
   燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱可能な一次熱交換器と、
   当該一次熱交換器に対して、燃焼ガスの流れ方向下流側に配された二次熱交換器とを有し、
   当該二次熱交換器が、表面が平滑な管によって構成される受熱管を有し、当該受熱管内を流れる湯水を熱交換加熱できるものであり、
   当該受熱管が、排気部内において上下方向に向けて伸びるように配されており、
   排気部の内壁に吸音材が装着されていることを特徴とする湯水加熱装置。
2. 吸音材が、空隙を内包する材質によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の湯水加熱装置。
3. 燃焼ガスの流れ方向を受熱管に対して交差する方向に偏向可能な偏向部材を一又は複数有し、
   当該偏向部材が、排気部内に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水加熱装置。
4. 燃焼ガスの流れ方向を受熱管に対して交差する方向に偏向可能な偏向部材を一又は複数有し、
   当該偏向部材の一又は全部が、排気部の内壁側に固定された固定端と、排気部の内壁に装着された吸音材から離れた位置に存在する自由端とを有し、固定端側から自由端側に向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水加熱装置。
5. 受熱管が、一端側に湯水を流入させるための入水口を有し、他端側に湯水を流出させるための出水口を有する管を中途において湾曲させ折り返したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の湯水加熱装置。
6. 受熱管が、一端側に湯水を流入させるための入水口を有し、他端側に湯水を流出させるための出水口を有し、中途に湯水の流れ方向が切り替わる折り返し部分が一又は複数設けられたものであり、前記折り返し部分のうち少なくとも一つの折り返し部分に対して前記入水口および出水口が存在していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の湯水加熱装置。

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