JP2013257053A - 潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な熱効率の維持と内圧を低く抑えた二次熱交換装置を提供する。
【解決手段】箱形のケーシング２４の底部２６一側寄りにはドレン排出口２７を形成し、このドレン排出口２７の反対側底部２６には燃焼ガスの流入口２８が形成され、ケーシング２４の上部中央には燃焼ガスの排気口２３を備え、更にケーシング２４内には立設された往きヘッダー３０と戻りヘッダー３１との間に、複数本の吸熱パイプ２２を密集して掛け渡した二次熱交換器２１を収納したもので、前記ケーシング２４内高さ方向ほぼ中央を吸熱パイプ２２も含めて仕切ると共に、流入口２８とは反対側には連通口３３を形成した仕切板３２を備え、更にこの仕切板３２より上方で排気口２３下方には、連通口３３から直接排気口２３に向かう燃焼ガスと、排気口２３下方を通過してから排気口２３に向かう燃焼ガスとに分割する補助仕切板３４を備えたものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、熱効率を確保しながら排気抵抗（燃焼室内圧）を低減し、更にドレンの排気口外への飛び跳ねを防止した潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置に関するものである。

従来よりこの種の潜熱回収型の給湯装置では、一次熱交換器を備えた燃焼室に連通してパイプ状の二次熱交換器を設けており、仕切板も傾斜させるなどして、ドレンの収集も良好に行うようにしたものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１０−２８１４９５号公報

ところでこの従来のものでは、二次熱交換器の熱効率を良くするために、熱交換パイプを密集して設けたり、燃焼室と二次熱交換部との連通部分や、二次熱交換部からの排出部分を狭くして、燃焼ガスとの熱交換時間を長くしたことで、排気抵抗が高くなり、燃焼室内圧も上昇して、燃焼空気圧を高めないと良好な燃焼が得られないと言う課題を有するものであり、又これを防止するために、排気口に連通する排出部を大きく開口すると、今度は熱交換パイプに生成される強酸性のドレンが、燃焼ガスの送風と共に排気口より飛び跳ねて、排気口や排気筒を腐食させてしまう新たな問題点を発生させるものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、箱形のケーシングの底部一側寄りにはドレン排出口を形成し、このドレン排出口の反対側底部には燃焼ガスの流入口が形成され、ケーシングの上部中央には燃焼ガスの排気口を備え、更にケーシング内には立設された往きヘッダーと戻りヘッダーとの間に、複数本の吸熱パイプを密集して掛け渡した二次熱交換器を収納したものに於いて、前記ケーシング内高さ方向ほぼ中央を吸熱パイプも含めて仕切ると共に、流入口とは反対側には連通口を形成した仕切板を備え、更にこの仕切板より上方で排気口下方には、連通口から直接排気口に向かう燃焼ガスと、排気口下方を通過してから排気口に向かう燃焼ガスとに分割する補助仕切板を備えたものである。

又請求項２では、前記ケーシング全体を、ドレン排出口側が最下方となるように傾斜させて取り付けたものである。

又請求項３では、前記流入口から仕切板までの間は、吸熱パイプをなくしたものである。

この発明の請求項１によれば、ケーシング内のほぼ中央を吸熱パイプも含めて仕切板で上下に仕切ったことで、燃焼ガスの折り返しは連通口での１回のみで済み、燃焼ガスは上下の大きな流れで、良好に熱交換し熱交換効率が高められると共に、流通抵抗も少なく排気抵抗（燃焼室内圧）を低減出来るものであり、更に排気口下方の補助仕切板で上方の燃焼ガスの流を、排気口に直接向かう流と、一旦補助仕切板下方を流れてから排気口に向かう迂回した流れに、２分割出来るので、燃焼ガスの排気口に向かう大きな流れを阻止出来、ドレンの飛び跳ねが防止されて、排気口や排気筒の腐食も確実に防止されるものである。

又請求項２では、前記ケーシング全体を、ドレン排出口側が最下方となるように傾斜させて取り付けたので、ドレンの捕集が確実に行われるものであり、しかも構成簡単で組み付けも容易に行えるものである。

又請求項３によれば、前記流入口から仕切板までの間は、吸熱パイプをなくしたので、吸熱パイプが邪魔にならず燃焼ガスのケーシングへの流入がスムーズに行われるものであり、又ドレンの燃焼室内への滴下を確実に防止出来るので、燃焼室の腐食や破損が阻止され、極めて安心、安全である。

この発明の一実施形態の二次熱交換装置を有する給湯装置を示す概略構成図。 同一実施形態の二次熱交換装置の横断面概略図。 同一実施形態の二次熱交換装置の分解斜視図。

次にこの発明の一実施形態の給湯装置を図１〜図３に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型の気化式石油給湯装置、２は石油等の燃油を気化する気化器、３は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する気化器ヒータ、４は気化器２の温度を検出する気化温度センサ、５は気化器２と連通し該気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合する混合室、６は混合室５底部に設けられ該混合室５を加熱する混合室ヒータ、７は混合室５の温度を検出する混合室温度センサ、８は混合室５と連通し該混合室５で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部としてのバーナ部、９は気化器２の背面でバーナ部８上に突出された複数個の吸熱フィンで、燃焼熱を気化器２にフィードバックして、気化器ヒータ３の通電量を極力抑えるものである。

１０は気化器２に燃油を噴霧するノズル、１１はノズル１０に送油管１２を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１３は燃焼ファンであり、送風路１４を介して気化器２の入口およびバーナ部８とカバー枠１５との間の空気室１６とに連通し、吸込口１７より吸引した燃焼空気を気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１６には気化器２側方を通り混合室５の下方からバーナ部８で燃焼される二次空気として供給するものである。

１８は燃焼室１９内に収容された一次熱交換器で、この一次熱交換器１８は、バーナ部８の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管２０を流通する水を加熱するフィンチューブ式で構成されており、２１は一次熱交換器１８を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し細い吸熱パイプ２２を流通する水を加熱する二次熱交換器であり、バーナ部８の上方に一次熱交換器１８が配置され、一次熱交換器１８の上方に二次熱交換器２１が配置されているものであり、一次熱交換器１８、二次熱交換器２１の順に通過した燃焼ガスは排気口２３より給湯装置１外に排気されるものである。

前記二次熱交換器２１は、燃焼室１９上に設けられた箱形のケーシング２４内に備えられ二次熱交換装置２５を構成するものであり、ケーシング２４の底部２６左端の一側寄りにはドレン排出口２７が形成され、このドレン排出口２７の反対側の底部２６には燃焼ガスの流入口２８が形成され、ケーシング２４の上部２９の中央には上記した燃焼ガスの排気口２３が備えられており、更にケーシング２４内の二次熱交換器２１は、底部２６の左端の前後に立設された往きヘッダー３０と戻りヘッダー３１との間に、９本の細管からなり複数の蛇行部を形成した吸熱パイプ２２を、密集して掛け渡して構成されたものであり、ケーシング２４の高さ方向ほぼ中央で吸熱パイプ２２の下から４本目と５本目の間には、このケーシング２４内を上下に仕切る仕切板３２が備えられ、更にこの仕切板３２の流入口２８とは反対側端部には、複数の長穴から構成された連通口３３が形成され、仕切板３２で仕切られたケーシング２４内の上下を連通させるものであり、又仕切板３２より上方で排気口２３下方で、吸熱パイプ２２の下から７本目と８本目の間には、連通口３３から直接排気口２３へ向かう燃焼ガスと、排気口２３下方を迂回してから排気口２３へ向かう燃焼ガスとに分割する該排気口２３より大きな補助仕切板３４を備えたものであり、燃焼ガスの流れをケーシング２４内の下から上への大きな流れとしたので、邪魔ものがなく熱交換効率が良く、排気抵抗が減少して燃焼室１９内圧も低く強力な送風をすることなく、良好な燃焼が容易に得ることが出来るものであり、又連通口３３を出た燃焼ガスの流れを、２分割出来るので、燃焼ガスの排気口２３に向かう大きな流れを阻止出来、ドレンの飛び跳ねが防止されて、排気口２３や排気筒の腐食も確実に防止されるものである。

３５は燃焼室１９上に二次熱交換装置２５を載置するための取り付け基板で、ケーシング２４との間にはファインシートからなるパッキン３６を備え、燃焼室１９との間には固定金具３７を備えており、取り付け基板３５自身は、正面視左側が薄く右側ほど徐々に厚なるように形成され、ケーシング２４を燃焼室１９上に載置することで、ケーシング２４はドレン排出口２７がある左側に向かって下り傾斜するように取り付けられるものである。

更にケーシング２４内の流入口２８から仕切板３２までの間は、吸熱パイプ２２を短くしてＵターンさせることで、吸熱パイプ２２を位置させないことにより、燃焼ガスの流入の邪魔をせずにスムーズな流入を促すと共に、ドレンの燃焼室１９内への侵入を確実に防止して、腐食や破損を阻止するものである。

３８はケーシング２４の底部２６で受けて回収されたドレンを中和装置３９に導くドレン配管である。
４０は給水源から供給される水を二次熱交換器２１に流通させる給水管、４１は一次熱交換器１８で加熱された湯を流通させ、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に湯を供給する給湯管、４２は給水管４０から分岐した給水バイパス管であり、一次熱交換器１８と二次熱交換器２１と給水管４０と給湯管４１と給水バイパス管４２とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

４３は給湯管４１と給水バイパス管４２との接続部に設けられ、給湯管４１からの湯と給水バイパス管４２からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、４４は給水管４０に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、４５は給水管４０に設けられ流量を検出する流量センサ、４６は給湯管４１に設けられ一次熱交換器１８及び二次熱交換器２１で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、４７は給湯管４１に設けられ、混合弁４３で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサである。

４８はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型気化式石油給湯装置１の各センサの信号を受け、気化器ヒータ３や混合室ヒータ６や燃焼ファン１３等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段である。

４９は前記制御手段４８と通信可能に接続され、潜熱回収型気化式石油給湯装置１の遠隔操作を行うリモコンで、リモコン４９は潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ５０や、給湯温度を設定するための給湯温度設定スイッチなどからなる操作部５１を備えているものである。

次にこの一実施形態の潜熱回収型気化式石油給湯装置１の動作について説明する。
前記リモコン４９の運転スイッチ５０がオンされると、前記制御手段４８は、気化温度センサ４の検出する温度に基づき気化器ヒータ３を制御すると共に、混合室温度センサ７の検出する温度に基づき混合室ヒータ６を制御し、気化器２および混合室５の予熱を行い、気化器２が燃油を気化可能な温度、例えば気化器２の温度が２２０℃〜２２５℃に維持され、混合室５の温度が１２５℃〜１３０℃に維持されるスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態では、燃焼要求が発生した場合には素早くバーナ部８を着火でき、必要最低限の温度を維持することでスタンバイ時の消費電力を低減することができるものである。

前記スタンバイ状態に於いて、給湯栓が開栓され、流量センサ４５が最低作動流量以上の流量を検出して燃焼要求が発生したと前記制御手段４８が判断すると、気化器ヒータ３および混合室ヒータ６を強制的にオンして着火性を良くし、電磁ポンプ１１および燃焼ファン１３を駆動させて、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを混合室５で予混合し、予混合ガスをバーナ部８より噴出して燃焼を開始させるものである。

前記バーナ部８の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器１８を流通し、一次熱交換器１８を通過した後、二次熱交換器２１を流通し、二次熱交換器２１を通過した後、排気口２３から潜熱回収型気化式石油給湯装置１外に排出されるものである。また、給水源から供給された水は、給水管４０から吸熱パイプ２２に導かれ、吸熱パイプ２２から一次受熱管２０へ順に流通して、ここで燃焼ガスとの熱交換により加熱され、そして、一次受熱管２０から給湯管４１に導かれ、混合弁４３の開度調整によって給湯設定温度に温調された湯が最終的に給湯栓から給湯されるものである。

この時、二次熱交換装置２５では、ケーシング２４の流入口２８に吸熱パイプ２２がなく、燃焼室１９からの燃焼ガスは流入し易く、又吸熱パイプ２２に付着したドレンが燃焼室１９に滴下する心配が全くなく安心であり、流入した燃焼ガスは、仕切板３２に案内されて流入口２８とは逆の連通口３３に向かって流れながら下の４本の吸熱パイプ２２を加熱し、そして連通口３３を通過して方向を変えて排気口２３に向かって流通することで、上の５本の吸熱パイプ２２を加熱して、排気口２３から排気されるものであり、燃焼ガスの流通経路は、ケーシング２４内の高さ方向の中央を仕切板３２で仕切り、上下で流通方向を変えた２つの流通路としたので、無駄なく効率良く熱交換が出来、熱効率の向上を図ることが出来ると共に、流通抵抗も少なく排気抵抗（燃焼室内圧）を低減出来るものであり、容易に良好な燃焼得ることが出来るものである。

又連通口３３から排気口２３に向かって流通する燃焼ガスは、排気口２３の下方に補助仕切板３４が備えられていることにより、直接排気口２３に向かう流れと、排気口２３下方の補助仕切板３４の下を通過後に排気口２３に向かう流れの２つの流れに分割されるので、大量の燃焼ガスが勢い良く排気口２３から放出されることで発生していた、吸熱パイプ２２に付着しているドレンが飛び跳ねて排気口２３や排気筒を腐食する危険を確実に防止することが出来るもので、安心して使用出来るものである。

更にケーシング２４のドレン排出口２７に向かう傾斜は、取り付け基板３５によるケーシング２４全体を傾斜して取り付けることで形成されるので、ドレンの捕集が確実に行われるものであり、しかも二次熱交換装置２５自体は通常通りに作製出来、構成簡単で組み付けも容易に行えるものである。

更にケーシング２４内の流入口２８から仕切板３２までの間は、吸熱パイプ２２を短くしてＵターンさせることで、吸熱パイプ２２を位置させないことにより、燃焼ガスの流入の邪魔をせずにスムーズな流入を促すと共に、ドレンの燃焼室１９内への侵入を確実に防止して、腐食や破損を阻止するものである。

２１ 二次熱交換器
２２ 吸熱パイプ
２３ 排気口
２４ ケーシング
２５ 二次熱交換装置
２６ 底部
２７ ドレン排出口
２８ 流入口
３０ 往きヘッダー
３１ 戻りヘッダー
３２ 仕切板
３３ 連通口
３４ 補助仕切板

Claims (3)

1. 箱形のケーシングの底部一側寄りにはドレン排出口を形成し、このドレン排出口の反対側底部には燃焼ガスの流入口が形成され、ケーシングの上部中央には燃焼ガスの排気口を備え、更にケーシング内には立設された往きヘッダーと戻りヘッダーとの間に、複数本の吸熱パイプを密集して掛け渡した二次熱交換器を収納したものに於いて、前記ケーシング内高さ方向ほぼ中央を吸熱パイプも含めて仕切ると共に、流入口とは反対側には連通口を形成した仕切板を備え、更にこの仕切板より上方で排気口下方には、連通口から直接排気口に向かう燃焼ガスと、排気口下方を通過してから排気口に向かう燃焼ガスとに分割する補助仕切板を備えた事を特徴とする潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置。
2. 前記ケーシング全体を、ドレン排出口側が最下方となるように傾斜させて取り付けた事を特徴とする請求項１記載の潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置。
3. 前記流入口から仕切板までの間は、吸熱パイプをなくした事を特徴とする請求項１記載の潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置。

Images