JP2019215112A - 熱交換器及び複合給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンの気化による排出を効果的に抑制する。【解決手段】二次熱交換器６は、ケーシング２０の内部に仕切板２７を設けて２つの給湯側排気通路２８と風呂側排気通路２９とを形成し、両排気通路２８，２９に、複数の吸熱管１６からなる給湯側二次熱交換器１５と、複数の吸熱管１８からなる風呂側二次熱交換器１７とをそれぞれ備え、仕切板２７に、各給湯側排気通路２８及び風呂側排気通路２９を通過する燃焼ガスが互いに隣接する風呂側排気通路２９及び給湯側排気通路２８側へ移動可能な透孔３０，３０・・を備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、風呂給湯器等に用いられる熱交換器と、その熱交換器を備えた風呂給湯器等の複合給湯器とに関する。

風呂給湯器等の複合給湯器には、熱効率を高めるために、主に顕熱を回収する顕熱回収用の熱交換器と、主に潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器とを併設したものが知られている。この潜熱回収用の熱交換器として、例えば特許文献１には、平面視が矩形状となる箱形のケーシング内に、仕切板によって２つの排気通路（ここでは給湯用と暖房用）を形成し、各排気通路に、複数の吸熱管を蛇行形状や螺旋形状で配設している。よって、顕熱回収用の熱交換器を通過して顕熱が回収されたバーナの燃焼ガスは、潜熱回収用の熱交換器内を通過する際に吸熱管と接触して、吸熱管を流れる水等との間で熱交換して潜熱が回収される。

特許第４２４６７４９号公報

上記従来の潜熱回収用の熱交換器においては、何れか一方の排気通路のみで熱交換を行ってバーナの燃焼を停止すると、燃焼中に吸熱管へ付着した強酸性のドレンが気化してケーシングに設けた排気口から排出されることがある。よって、この気化したドレンが器具前面や周囲の建物の壁面等に付着することで、器具前面や壁面等を腐食させるおそれがあった。

そこで、本発明は、ドレンの気化による排出を効果的に抑制することができる熱交換器及び複合給湯器を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケーシング内部に仕切板を設けて２つの排気通路を形成し、少なくとも一方の排気通路に、顕熱回収用の熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を回収するための吸熱管を収容してなる熱交換器であって、
仕切板に、各排気通路を通過する燃焼ガスが互いに隣接する排気通路側へ移動可能な通気部を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、通気部は、複数の透孔であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、複合給湯器であって、バーナと、バーナの燃焼ガスの流れの上流側に配置される顕熱回収用の熱交換器と、当該流れの下流側に配置される請求項１又は２に記載の熱交換器とを含んでなることを特徴とする。

請求項１及び３に記載の発明によれば、仕切板に、各排気通路を通過する燃焼ガスが互いに隣接する排気通路側へ移動可能な通気部を備えたことで、通気部を介して移動した排気通路内で燃焼ガスの雰囲気温度が下がり、ケーシング内でのドレンの発生が促進される。よって、燃焼中に吸熱管へ付着した強酸性のドレンが燃焼停止後に気化して排出されることを効果的に抑制でき、ドレンが器具前面や周囲の建物の壁等に付着して腐食させるおそれを低減可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加えて、通気部を複数の透孔としたことで、通気部が簡単に形成可能となる。

風呂給湯器の断面図である。 二次熱交換器の正面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、複合給湯器の一例である風呂給湯器を示す断面図である。この風呂給湯器１は、図示しない筐体内に燃焼装置２を備えてなり、燃焼装置２は、内部が連通する缶体３内に、下方から、バーナユニット４、主に顕熱を回収する顕熱回収用の一次熱交換器５、主に潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器としての二次熱交換器６の順に備えている。
まず、バーナユニット４では、第１バーナ群７と第２バーナ群８とが左右方向に並設される。各バーナ群７，８は、上端面に炎孔を形成した扁平なバーナ９，９・・を複数左右方向に並べてなり、各バーナ９の下部に設けた混合管１０の後端に、ガス供給管に接続される図示しないノズルを臨ませて、燃料ガスと共に燃焼用一次空気が供給されるようになっている。ここでは第１バーナ群７が給湯側バーナ、第２バーナ群８が風呂側バーナとなっており、能力の大きい第１バーナ群７のバーナ９の数を第２バーナ群８よりも多くしている。

次に、一次熱交換器５では、第１バーナ群７の上方に位置する給湯側一次熱交換器１１と、第２バーナ群８の上方に位置する風呂側一次熱交換器１２とが左右方向に並設される。各熱交換器１１，１２は、前後方向に所定間隔をおいて複数枚積層したフィン１３，１３・・と、各フィン１３を蛇行状に貫通する伝熱管１４とからなる。
また、二次熱交換器６では、給湯側一次熱交換器１１の上方に位置し、螺旋状に巻回される複数の吸熱管１６．１６・・からなる給湯側二次熱交換器１５と、風呂側一次熱交換器１２の上方に位置し、螺旋状に巻回される複数の吸熱管１８，１８・・からなる風呂側二次熱交換器１７とが左右に並設される。

この給湯側二次熱交換器１５及び風呂側二次熱交換器１７は、図２，３にも示すように、上側ケース２１と下側ケース２２とからなる箱状のケーシング２０に収容されている。上側ケース２１は、前後左右の周囲４面と上面とで囲まれて下面が開口する箱状で、一枚の金属板を絞り加工して形成され、下面の開口周縁には上フランジ部２３が略全周に一体形成されている。
下側ケース２２は、前後左右の周囲４面と底面とで囲まれて上面が開口する箱状で、一枚の金属板を絞り加工して形成され、上面の開口周縁には下フランジ部２４が略全周に一体形成されている。但し、下側ケース２２は上側ケース２１よりも深さが大きくなって、底面は前下がり傾斜している。
よって、ケーシング２０は、下側ケース２２に上側ケース２１を重ねた状態で、上フランジ部２３と下フランジ部２４とを溶接やロウ付け等で接合することで形成される。下側ケース２２の後面には、一次熱交換器５を通過した燃焼ガスの流入口２５が、前面には、ケーシング２０内を通過した燃焼ガスの排気口２６がそれぞれ左右方向に形成されている。

また、ケーシング２０の内部には、図４にも示すように、給湯側二次熱交換器１５と風呂側二次熱交換器１７との間を仕切る仕切板２７が前後方向に設けられている。この仕切板２７によりケーシング２０内には、流入口２５から流入した燃焼ガスが給湯側二次熱交換器１５の吸熱管１６，１６・・間を通過して排気口２６から排出する給湯側排気通路２８と、流入口２５から流入した燃焼ガスが風呂側二次熱交換器１７の吸熱管１８，１８・・間を通過して排気口２６から排出する風呂側排気通路２９とが形成されている。
但し、仕切板２７における後側領域には、通気部としての複数の円形の透孔３０，３０・・が形成されて、給湯側排気通路２８と風呂側排気通路２９とを透孔３０，３０・・を介して互いに連通させている。

さらに、ケーシング２０の左側面には、給湯側二次熱交換器１５の吸熱管１６，１６・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ３１と出側ヘッダ３２とがそれぞれ上下に設けられている。入側ヘッダ３１には、入口３３が設けられて給水管３４が接続されている。出側ヘッダ３２には、出口３５が設けられて、給湯側一次熱交換器１１の伝熱管１４の入口への接続管３６が接続される。給湯側一次熱交換器１１の伝熱管１４の出口には、出湯管３７が接続される。
一方、ケーシング２０の右側面には、風呂側二次熱交換器１７の吸熱管１８，１８・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ３８と出側ヘッダ３９とがそれぞれ前後に設けられている。入側ヘッダ３８には、入口４０が設けられて、浴槽からの戻り配管４１が接続されている。出側ヘッダ３９には、出口４２が設けられて、風呂側一次熱交換器１２の伝熱管１４の入口への図示しない接続管が接続される。風呂側一次熱交換器１２の伝熱管１４の出口には、浴槽への往き配管４３が接続されている。

そして、ケーシング２０内で、上側ケース２１の下側には、図３に示すように、前方へ向かって下り傾斜する天井板４５が設けられている。この天井板４５の前方には、上側ケース２１の前面から所定間隔をおいた後方位置から前面と平行に垂下し、ケーシング２０内の上下方向中央よりやや下側位置まで伸びる垂下部４７と、その垂下部４７の下端から前方斜め上へ伸びて排気口２６の上端に接続される左右方向の案内部４８とからなる整流板４６が設けられている。
よって、流入口２５から給湯側排気通路２８及び風呂側排気通路２９を前方へ移動する燃焼ガスは、整流板４６の垂下部４７に当接すると、点線矢印で示すように、垂下部４７に沿って下降した後、垂下部４７の下方を回り込んで案内部４８に沿って前方へ移動し、排気口２６から排出されることになる。
また、下側ケース２２における排気口２６の下縁には、前方斜め上へ向けて突出し、前端が筐体内面に当接する傾斜板４９が設けられている。

一方、缶体３内は、第１バーナ群７と第２バーナ群８との間に位置する下仕切部材５０と、給湯側一次熱交換器１１と風呂側一次熱交換器１２との間に位置する中仕切部材５１とが設けられている。この下仕切部材５０と中仕切部材５１と仕切板２７とによって、缶体３内は、第１バーナ群７と給湯側一次熱交換器１１と給湯側二次熱交換器１５とが配置される給湯側燃焼室５２と、第２バーナ群８と風呂側一次熱交換器１２と風呂側二次熱交換器１７とが配置される風呂側燃焼室５３とに仕切られている。下仕切部材５０には、燃焼ガスの温度を検出してフィン１３の閉塞を監視するためのサーミスタ５４が設けられている。缶体３の下部には、図示しない給気ファンが接続されて、給気ファンから送られる空気を、各燃焼室５２，５３に供給可能としている。

以上の如く構成された風呂給湯器１においては、出湯管３７に設けられた給湯栓を開栓して器具内に通水させると、給水管３４からの水が、給湯側二次熱交換器１５の吸熱管１６を通過した後、給湯側一次熱交換器１１の伝熱管１４を通過する。一方、器具外に設けられた図示しないコントローラが第１バーナ群７に点火すると共に、給気ファンを回転させて第１バーナ群７に燃焼用空気を供給する。第１バーナ群７の燃焼ガスは、給湯側燃焼室５２内で給湯側一次熱交換器１１、給湯側二次熱交換器１５の順に通過することで、給湯側一次熱交換器１１では主に顕熱が回収され、給湯側二次熱交換器１５では主に潜熱が回収されて、出湯管３７から所定温度の湯が出湯される。

一方、コントローラに設けられた追い炊きスイッチをＯＮ操作すると、コントローラが浴槽との間の循環路に設けられたポンプを駆動させて第２バーナ群８に点火すると共に、給気ファンを回転させて第２バーナ群８に燃焼用空気を供給する。浴槽からの湯は、風呂側二次熱交換器１７の吸熱管１８を通過した後、風呂側一次熱交換器１２の伝熱管１４を通過し、第２バーナ群８の燃焼ガスは、風呂側燃焼室５３内で風呂側一次熱交換器１２、風呂側二次熱交換器１７の順に通過する。よって、風呂側一次熱交換器１２では主に顕熱が回収され、風呂側二次熱交換器１７では主に潜熱が回収されて、浴槽内の湯が循環しながら追い焚きされる。

このとき、二次熱交換器６では、一次熱交換器５を介して流入口２５から流入した燃焼ガスが、給湯側排気通路２８又は風呂側排気通路２９をそれぞれ通り、天井板４５から整流板４６の下側に回り込んで排気口２６から器具外部へ排出される。
そして、風呂側の単独使用の際、浴槽の追い焚きが終了して第２バーナ群８の燃焼が停止すると、給気ファンからの給気圧がなくなることで、風呂側排気通路２９内で滞留した燃焼ガスは、図４に点線矢印で示すように、仕切板２７の透孔３０，３０・・から給湯側排気通路２８内に流れ込み、熱交換されていない吸熱管１６やケーシング２０の内面に接触する。よって、燃焼ガスの温度が低下してケーシング２０内で再凝縮してドレンが発生しやすくなる。
なお、給湯側排気通路２８及び風呂側排気通路２９で発生したドレンは、前下がり傾斜する下側ケース２２の前方に凹設されて右下がり傾斜する凹部５５で受けられ、凹部５５の右側最深部に設けたドレン排出管５６から図示しない中和器へ排出される。

（二次熱交換器のケーシングによる効果）
このように、上記形態の二次熱交換器６及び風呂給湯器１によれば、ケーシング２０を、下面を開口して周面及び上面を閉塞した上側ケース２１と、上面を開口して周面及び下面を閉塞した下側ケース２２との２部品を組み付けて形成しているので、組立工程を低減することができる。また、上側ケース２１と下側ケース２２とは共に深底形状とならないため、分割形成される部品の加工も容易に行うことができる。
特にここでは、上側ケース２１と下側ケース２２とは、共に１枚の金属板を絞り加工して形成しているので、深い絞り加工を行う必要がなく、加工性に優れたものとなる。

なお、ケーシングを構成する上側ケースと下側ケースとの構造は上記形態に限らず、上側ケースと下側ケースとの深さを上下逆にしたり、フランジ部の一部又は全部をなくして接合したり等、適宜変更できる。また、ケーシングの全体形状も、平面視矩形状に限らず、平面視正方形等の他の箱形形状であっても差し支えない。
さらに、上記形態では、上側ケースを、下面の開口を下にした向きで下側ケースに組み付けているが、上側ケースを上下逆にして開口を上にした状態で、閉塞側の面及びその周面を下側ケースの上面の開口に嵌合させて組み付けることもできる。この場合、下側ケースの開口際の内面に、嵌合した上側ケースの周面が上側ケースの深さ分で当接するため、シール性が向上する。

（二次熱交換器の仕切板による効果）
このように、上記形態の二次熱交換器６及び風呂給湯器１によれば、仕切板２７に、各給湯側排気通路２８及び風呂側排気通路２９を通過する燃焼ガスが互いに隣接する風呂側排気通路２９及び給湯側排気通路２８側へ移動可能な通気部（透孔３０）を備えたことで、透孔３０を介して移動した給湯側排気通路２８又は風呂側排気通路２９内で燃焼ガスの雰囲気温度が下がり、ケーシング２０内でのドレンの発生が促進される。よって、燃焼中に吸熱管１６，１８へ付着した強酸性のドレンが燃焼停止後に気化して排気口２６から排出されることを効果的に抑制でき、ドレンが器具前面や周囲の建物の壁等に付着して腐食させるおそれを低減可能となる。
特にここでは、通気部を複数の透孔３０としているので、通気部が簡単に形成可能となる。

なお、通気部の形状は円形の透孔に限らず、スリット状の透孔とする等、数や形状は上記形態に限定しない。仕切板へ設ける領域も上記形態に限らず、排気通路の全域に設けたり、上流側から下流側へ行くに従って透孔の開口面積を徐々に小さくしたり、逆に徐々に大きくしたり、大きさをランダムにしたり等、適宜変更可能である。

その他、上記形態では、給湯側と風呂側との２つの加熱部を有する複合給湯器となっているが、風呂側は暖房機器用の他の加熱部であってもよい。
但し、仕切板に係る発明については、潜熱回収用の熱交換器の両方の排気通路に吸熱管を設けて二次熱交換器を形成するものに限らず、何れか一方（例えば給湯側）の排気通路にのみ吸熱管を設けて二次熱交換器を形成する複合給湯器であっても、本発明は適用可能である。

１・・風呂給湯器、２・・燃焼装置、３・・缶体、４・・バーナユニット、５・・一次熱交換器、６・・二次熱交換器、７・・第１バーナ群、８・・第２バーナ群、９・・バーナ、１１・・給湯側一次熱交換器、１２・・風呂側一次熱交換器、１３・・フィン、１４・・伝熱管、１５・・給湯側二次熱交換器、１６，１８・・吸熱管、１７・・風呂側二次熱交換器、２０・・ケーシング、２１・・上側ケース、２２・・下側ケース、２３・・上フランジ部、２４・・下フランジ部、２５・・流入口、２６・・排気口、２７・・仕切板、２８・・給湯側排気通路、２９・・風呂側排気通路、３０・・透孔、３４・・給水管、３６・・接続管、３７・・出湯管、５２・・給湯側燃焼室、５３・・風呂側燃焼室。

Claims (3)

1. ケーシング内部に仕切板を設けて２つの排気通路を形成し、少なくとも一方の前記排気通路に、顕熱回収用の熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を回収するための吸熱管を収容してなる熱交換器であって、
   前記仕切板に、各前記排気通路を通過する燃焼ガスが互いに隣接する前記排気通路側へ移動可能な通気部を備えたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記通気部は、複数の透孔であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. バーナと、前記バーナの燃焼ガスの流れの上流側に配置される顕熱回収用の熱交換器と、前記流れの下流側に配置される請求項１又は２に記載の熱交換器とを含んでなる複合給湯器。

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