JP2023170373A - 潜熱回収型給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン水を装置外に排水するための配管を廃止した潜熱回収型給湯機を提供する。【解決手段】ドレン水タンク３９のドレン水を霧化する霧化手段４０と、霧化手段４０で霧化された霧化空気が通過する霧化気流路４１と、二次熱交換器２７の燃焼ガスの下流の空気流路部３０に配され霧化気流路４１と連通する合流部４６と、合流部４６より燃焼ガスの上流の空気流路部３０に配される分岐部３１と、分岐部３１と霧化気流路４１の入口と連通する空気供給路３４と、霧化気流路４１を開閉可能な第１開閉手段４３ａと、燃焼部８の燃焼制御と第１開閉手段４３ａの開閉制御と霧化手段４０の駆動制御とを行う制御部６０とを備え、制御部６０は、燃焼中に第１開閉手段４３ａを閉塞し、燃焼停止後に第１開閉手段４３ａを開放して霧化手段４０と燃焼用ファン１３とを駆動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、家庭用の潜熱回収型給湯機に関し、特に中和器から排出されるドレン水を装置外に排水するための配管を廃止した潜熱回収型給湯機に関するものである。

従来、潜熱回収型給湯機は、二次熱交換器にて高温の燃焼ガスが受熱管内の水によって冷却され、燃焼ガス中の水蒸気は酸性の結露水となるため、酸性結露水を中和器へと導き、中和剤によって中和した上で、装置外へと排水していた。
そのため、非潜熱回収型給湯機から潜熱回収型給湯機への入れ替えに時に排水設備の配管工事等の施工工事が必要となっていた。
そこで、従来から特許文献１に示すような、中和後のドレン水を霧化手段によって霧化することで、配管工事等の施工工事が不要となる潜熱回収型給湯機が考案されていた。

特開２００４－１３２６４２号公報

しかしながら、特許文献１に示す潜熱回収型給湯機では、霧化したドレン水が二次熱交換器に再付着し、再び中和器に流入し、その結果ドレン水が減りにくくなり、使用時間が長くなるとドレン水がドレン水タンクから溢れるという問題があった。

本発明はかかる背景を鑑みてなされたものであり、霧化したドレン水が二次熱交換器に再付着することなく、確実に装置外に排出される潜熱回収型給湯機を提供することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１では、筐体と、空気を送り込む燃焼用ファンと、前記燃焼用ファンによって送給される送風空気が通過する空気流路部と、前記筐体内にあり前記燃焼用ファンからの前記送風空気を取り込み燃料を燃焼する燃焼部と、前記燃焼部で発生した燃焼ガスから顕熱を回収して湯水を加熱する一次熱交換器と、前記一次熱交換器を通過した前記燃焼ガスから潜熱を回収して湯水を加熱する二次熱交換器と、前記二次熱交換器で生じた結露水を導く結露水流路と、前記結露水流路と連通し前記結露水を中和する中和器と、前記中和器から排出されるドレン水が通過するドレン水流路と、前記ドレン水流路と連通し前記ドレン水を蓄えるドレン水タンクと、前記ドレン水タンクのドレン水を霧化する霧化手段と、前記霧化手段で霧化された霧化空気が通過する霧化気流路と、前記二次熱交換器の前記燃焼ガスの下流の前記空気流路部に配され前記霧化気流路と連通する合流部と、前記合流部より前記燃焼ガスの上流の前記空気流路部に配される分岐部と、前記分岐部と前記霧化気流路の入口と連通する空気供給路と、前記霧化気流路を開閉可能な第１開閉手段と、前記燃焼部の燃焼制御と前記第１開閉手段の開閉制御と前記霧化手段の駆動制御とを行う制御部と、を備え、前記制御部は、燃焼中に前記第１開閉手段を閉塞し、燃焼停止後に前記第１開閉手段を開放して前記霧化手段と前記燃焼用ファンとを駆動させることを特徴とした。

請求項２では、前記合流部と前記分岐部との間の前記空気流路部に設けられ前記霧化気流路と並列を成す前記空気流路部を開閉可能な第２開閉手段を備えたことを特徴とした。

請求項３では、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを一体化したダンパを前記合流部または前記分岐部に備えたことを特徴とした。

請求項４では、前記霧化手段は、前記ドレン水を超音波振動で霧化することを特徴とした。

請求項５では、前記霧化気流路にベンチュリ管式流路を設け、前記霧化手段は、前記ベンチュリ管式流路に前記ドレン水を噴霧することを特徴とした。

この発明の請求項１によれば、霧化したドレン水が、二次熱交換器に再付着しないので、ドレン水を効率よく確実に排出することができる。

また、給湯機の排気出口に噴霧口を設けてドレン水を噴霧することなく、ドレン水の霧化を筐体内部で行うので、ドレン水の液だれによって給湯機の筐体の外観を汚す虞がなく、長期間良好な状態で使用できる。

また、霧化気流路に第１開閉手段を配置し、燃焼中は中和器（例えば樹脂製）やドレン水タンクに燃焼中の高温（例えば６０℃）の燃焼ガスが流入しない構成としたので、中和器やドレン水タンクを熱で破損する虞がなく、長期間良好な状態で使用できる。

また、分岐部から合流部までの２経路のうち、霧化気流路を第１開閉手段で閉塞するため、燃焼中は前記２経路を同時に送風する必要がなく、燃焼用ファンの風量を増すために回転数を増す必要がなく、燃焼中の騒音の発生を抑えることができる。

また、請求項２によれば、霧化空気を排出する際は、前記合流部と前記分岐部との間の前記空気流路部に設けられ前記霧化気流路と並列を成す前記空気流路部（以下、燃焼排気路）を閉塞する第２開閉手段を構成したので、霧化気流路に効率よく空気が流れ、霧化空気を効率よく装置外へ排出できる。

また、請求項３によれば、霧化気流路の第１開閉手段と、空気流路部の第２開閉手段を１つのダンパで実現したので、構造を簡略化でき、部品点数を減らすことができるので、製造原価を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態を説明する潜熱回収型給湯機の概略構成図 本発明の第１の実施形態を説明する要部ブロック図 本発明の第１の実施形態を説明するフローチャート 本発明の第２の実施形態を説明する潜熱回収型給湯機の概略構成図 本発明の第３の実施形態を説明する潜熱回収型給湯機の概略構成図 本発明の第４の実施形態を説明する潜熱回収型給湯機の概略構成図

本発明にかかる潜熱回収型給湯機の第１の実施形態を図１を参照して説明する。

１は、第１の実施形態の潜熱回収型給湯機で、下向きに火炎を形成する燃焼部８を備える給湯機である。
具体的には、１３は燃焼用ファンで、該燃焼用ファン１３から送風される送風空気が、空気流路部３０を通過して、排気出口４９から排出されるものである。
空気流路部３０には、後述する燃焼部８，燃焼室１９、一次熱交換器２５，消音器５０，二次熱交換器２７、分岐部３１、燃焼排気路３５、結露水流路３２、ドレン水流路３８、霧化気流路４１、合流部４６が備わる。

燃焼部８は、石油等の燃油を燃焼させるものであり、９は、燃焼部８に送油管１０を介して燃油を圧送する燃料ポンプである。燃焼部８で燃焼される一次空気と二次空気は燃焼用ファン１３によって供給される。

燃焼部８の燃焼ガスの下流側に一次熱交換器２５が配設され、一次熱交換器２５の下流に二次熱交換器２７が配設されているものであり、一次熱交換器２５、二次熱交換器２７の順に通過した燃焼ガスは、燃焼排気路３５と、合流部４６とを経由して排気出口４９より潜熱回収型給湯機１の外に排気されるものである。

一次熱交換器２５は、燃焼室１９内に収容された顕熱熱交換器であり、燃焼部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２４を流通する被加熱流体を加熱するフィンチューブ式で構成されている。

二次熱交換器２７は、一次熱交換器２５を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し受熱管２６を流通する被加熱流体を加熱するものである。
二次熱交換器２７の下方には、受熱管２６の表面に発生して滴下した結露水を導くため、傾斜した底板２９が備えられ、該底板２９によって結露水を、二次熱交換器２７の下方に備えた分岐部３１に誘導し、結露水流路３２へと導くようになっている。

底板２９によって導かれた結露水は、結露水流路３２を介して、結露水流路３２と連通し炭酸カルシウムを主成分とする中和剤を備えた中和器３７にて中和され、ドレン水流路３８を介して、ドレン水流路３８と連通するドレン水タンク３９へ貯留される。

ドレン水タンク３９には、後述する制御部６０と信号接続された霧化手段４０が備わる。霧化手段４０は、ドレン水タンク３９に貯留されたドレン水を霧化するものである。
ドレン水タンク３９と合流部４６との間に霧化気流路４１が備わり、霧化気流路４１にはダンパ室４２が備わり、ダンパ室４２には駆動軸４５を軸に開閉し、霧化気流路４１を開閉可能な第１開閉手段であるところのダンパ４３ａが備わる。
ダンパ４３ａは、制御部６０と信号接続されたダンパモータ４４の駆動により開閉される。

霧化手段４０により霧化された霧化空気は、燃焼用ファン１３の駆動により、霧化気流路４１と、開放されたダンパ４３ａと、合流部４６とを経て、排気出口４９から装置外へ排気される。

これにより、消音器５０から二次熱交換器２７、燃焼排気路３５、合流部４６、空気流路部３０、そして排気出口４９への空気の流れ（第１路）と、消音器５０から分岐部３１を介し、空気供給路３４である結露水流路３２とドレン水流路３８、霧化気流路４１、ダンパ４３ａ、合流部４６、空気流路部３０、そして排気出口４９へと流れる空気の流れ（第２路）を形成する。

霧化手段４０は、超音波振動子を備え超音波振動でドレン水を霧化する構成となっている。

図２に示すように、制御部６０は、燃焼用ファン１３と燃料ポンプ９の駆動を制御して燃焼部８の燃焼の制御を行う燃焼制御部６２と、ダンパモータ４４の開閉制御を行う開閉制御部６１と、霧化手段４０の駆動制御を行う霧化制御部６３を備えるマイコンからなり、入力側には給水管２１の流量センサ２３が接続され、出力側には燃焼部８に備わる図示しない点火プラグ、燃焼用ファン１３、燃料ポンプ９、ダンパモータ４４が接続されている。
また、制御部６０と操作部７１とが通信可能に接続されている。

次に、第１の実施形態の作動について説明する。

制御部６０は、給湯管２２に連通した図示しない給湯栓が開栓され、流量センサ２３が被加熱流体の流通を検出すると、図示しない点火プラグの放電と、燃料ポンプ９の駆動により燃焼部８で燃油が点火され、燃焼用ファン１３の駆動により燃焼を開始する。燃焼が開始されると、燃料ポンプ９と図示しない油比例弁による要求熱量に合わせた必要な噴霧油量の燃料供給と燃焼用ファン１３により、適切な空燃比を保ちながら燃焼部８に燃焼火炎が形成される。

燃焼による燃焼ガスは、一次熱交換器２５の一次受熱管２４を加熱して、一次受熱管２４を流通する被加熱流体を加熱する。燃焼ガスは、一次熱交換器２５を通過した後、燃焼ガスから潜熱を回収し受熱管２６を流通する被加熱流体を加熱する。一次熱交換器２５、二次熱交換器２７の順に通過した燃焼ガスは、燃焼排気路３５と合流部４６を経由して排気出口４９より潜熱回収型給湯機１の外に排気されるものである。

燃焼中に二次熱交換器２７の受熱管２６の表面に発生した結露水は、滴下して傾斜した底板２９によって結露水流路３２へと導かれ、炭酸カルシウムを主成分とする中和剤を備えた中和器３７にて中和され、ドレン水流路３８を経由して、ドレン水タンク３９へ貯留される。

図３に基づいて、本実施形態の作動について説明する。

制御部６０は、ステップＳ１で、燃焼部８の燃焼開始前にダンパ４３ａを閉じて、霧化気流路４１に燃焼ガスが流れないようにする。
ステップＳ２で燃焼を開始すると、前述したようにドレン水タンク３９にドレン水が貯留される。
そして、燃焼停止後、ステップＳ３で燃焼の停止を確認すると、燃焼中に貯留したドレン水タンク３９のドレン水を次のステップ以降で装置外へ排出する。

ステップＳ４で、タイマーカウントをリセットし、ステップＳ５でダンパ４３ａを開いて霧化気流路４１を開放する。
ステップＳ６で霧化手段４０を駆動し、ドレン水タンク３９のドレン水の霧化を開始し、ステップＳ７で燃焼用ファン１３を駆動する。

ステップＳ８で、タイマーカウントが所定時間経過（ドレン水タンク３９のドレン水が無くなるのに十分な時間、例えば１時間）したら、ステップＳ９にて霧化手段４０を停止し、ステップＳ１０で燃焼用ファン１３を停止する。

これにより、霧化したドレン水が、二次熱交換器２７に再付着せずに、ドレン水を効率よく確実に排出することができる。
また、霧化気流路４１に第１開閉手段であるダンパ４３ａを配置し、燃焼中は中和器３７（例えば樹脂製）やドレン水タンク３９に燃焼中の高温（例えば６０℃）の燃焼ガスが流入しない構成としたので、中和器３７やドレン水タンク３９を熱で破損する虞がなく、長期間良好な状態で使用できる。
また、分岐部３１から合流部４６までの経路の第１路と第２路のうち、第２路である霧化気流路４１を第１開閉手段であるダンパ４３ａで閉塞するため、燃焼中は第１路と第２路を同時に送風する必要がなく、燃焼用ファン１３の風量を増すために回転数を増す必要がなく、燃焼中の騒音の発生を抑えることができる。

なお、ステップＳ８で所定時間の間、霧化手段４０を駆動するようにしたが、ドレン水タンク３９にドレン水の水位を検出できる水位検出手段（例えばフロートとマイクロスイッチまたは水位電極）を備えて、ドレン水がなくなった時点で霧化手段４０を停止してもよいものである。

次に図４に基づいて、第２の実施形態について説明する。なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。

２００は、第２の実施形態の潜熱回収型給湯機で、上向きに火炎を形成する燃焼部８を備える給湯機である。
３３は、二次熱交換器２７で発生し、底板２９で集められた結露水を、結露水流路３２へ送るために設けられたＵ字管路３３であり、Ｕ字形状により経路に燃焼ガスの通過を阻止可能な水封状態を形成する。

二次熱交換器２７の排気ガスの下流側で、合流部４６より上流側の位置に分岐部３１と、合流部４６に合流部４６と分岐部３１の間の燃焼排気路３５を開閉可能な第２の開閉手段と霧化気流路４１を開閉可能な第１の開閉手段を一体化したダンパ４３ｂとを備える。
そして、分岐部３１と霧化気流路４１の入口とを連通する空気供給路３４を備える。

一体化したダンパ４３ｂは、ダンパ４３ｂが一方にある時は、霧化気流路４１を閉塞状態とし、合流部４６と分岐部３１の間の燃焼排気路３５を開放状態とする。ダンパ４３ｂが他方にあるときは、霧化気流路４１を開放状態とし、合流部４６と分岐部３１の間の燃焼排気路３５を閉塞状態とするものである。

これにより、燃焼用ファン１３の空気は、図３のステップＳ１に相当するところの霧化気流路４１が閉じられて閉塞状態の時は、開放状態の燃焼排気路３５を通過して排気出口４９から排気され、図３のステップＳ５に相当するところの霧化気流路４１が開かれて開放状態の時は、霧化手段４０で気化した霧化空気と共に霧化気流路４１を通過して排気出口４９から排気されるものである。

なお、分岐部３１を二次熱交換器２７より排気ガスの下流側に設けたが、二次熱交換器２７より上流の燃焼用ファン１３の吹出口の近傍に設けてもよいものである。

次に図５に基づいて、第３の実施形態について説明する。

３００は、第３の実施形態の潜熱回収型給湯機で、上向きに火炎を形成する燃焼部８を備える給湯機である。
第２の実施形態の潜熱回収型給湯機２００との相違点は、分岐部３１に合流部４６と分岐部３１の間の燃焼排気路３５を開閉可能な第２の開閉手段を備え、実質的に霧化気流路４１を開閉可能である第１の開閉手段を空気供給路３４に備え、第１の開閉手段と第２の開閉手段とを一体化したダンパ４３ｃを備えたものである。

これにより、燃焼用ファン１３の空気は、図３のステップＳ１に相当するところの霧化気流路４１が閉じられて閉塞状態の時は、開放状態の燃焼排気路３５を通過して排気出口４９から排気され、図３のステップＳ５に相当するところの霧化気流路４１が開かれて開放状態の時は、霧化手段４０で気化した霧化空気と共に霧化気流路４１を通過して排気出口４９から排気されるものである。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように具体化してもよい。

４００は、第４の実施形態の潜熱回収型給湯機で、上向きに火炎を形成する燃焼部８を備える給湯機である。
第２の実施形態の潜熱回収型給湯機２００との相違点は、霧化気流路４１にベンチュリ管式流路５１を備え、霧化手段４０はベンチュリ管式流路５１にドレン水タンク３９のドレン水を噴霧する霧化用ポンプ５２を備えたものである。
これにより、ドレン水の霧化手段４０は、超音波方式でもよく、ベンチュリ管方式でもよく、その選択は設計者が適切に判断してよいものである。

これにより、霧化したドレン水が、二次熱交換器２７に再付着しないので、ドレン水を効率よく確実に排出することができる。

また、排気出口４９に霧化のための噴霧口を設けてドレン水を噴霧することなく、ドレン水の霧化を筐体２内部で行うので、ドレン水の液だれによって筐体２の外観を汚す虞がなく、長期間良好な状態で使用できる。
また、霧化気流路４１に第１開閉手段であるダンパ４３ａまたは４３ｂまたは４３ｃを配置し、燃焼中は中和器３７（例えば樹脂製）やドレン水タンク３９に燃焼中の高温（例えば６０℃）の燃焼ガスが流入しない構成としたので、中和器３７やドレン水タンク３９を熱で破損する虞がなく、長期間良好な状態で使用できる。
また、分岐部３１から合流部４６までの燃焼排気路３５と霧化気流路４１の２経路のうち、霧化気流路４１を第１開閉手段であるダンパ４３ａまたは４３ｂまたは４３ｃで閉塞するため、燃焼中は前記２経路を同時に送風する必要がなく、燃焼用ファン１３の風量を増すために回転数を増す必要がなく、燃焼中の騒音の発生を抑えることができる。

また、霧化空気を排出する際は、燃焼排気路３５を閉塞する第２開閉手段であるダンパ４３ｂまたは４３ｃを構成したので、霧化気流路４１に効率よく空気が流れ、霧化空気を効率よく装置外へ排出できる。
また、霧化気流路４１の第１開閉手段と、燃焼排気路３５の第２開閉手段を１つのダンパ４３ｂまたは４３ｃで実現したので、構造を簡略化でき、部品点数を減らすことができるので、製造原価を抑えることができる。

なお、制御部６０は、ステップＳ１で、燃焼部８の燃焼開始前にダンパ４３ａを閉じて、燃焼中は霧化気流路４１を閉塞するように説明したが、燃焼中に一時的に開いても良いものである。

なお、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、２００、３００、４００ ：潜熱回収型給湯機
２ ：筐体
８ ：燃焼部
１３ ：燃焼用ファン
２５ ：一次熱交換器
２７ ：二次熱交換器
３０ ：空気流路部
３１ ：分岐部
３２ ：結露水流路
３４ ：空気供給路
３７ ：中和器
３８ ：ドレン水流路
３９ ：ドレン水タンク
４０ ：霧化手段
４１ ：霧化気流路
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ ：ダンパ
４６ ：合流部
５１ ：ベンチュリ管式流路
６０ ：制御部

Claims (5)

1. 筐体と、
   空気を送り込む燃焼用ファンと、
   前記燃焼用ファンによって送給される送風空気が通過する空気流路部と、
   前記筐体内にあり前記燃焼用ファンからの前記送風空気を取り込み燃料を燃焼する燃焼部と、
   前記燃焼部で発生した燃焼ガスから顕熱を回収して湯水を加熱する一次熱交換器と、
   前記一次熱交換器を通過した前記燃焼ガスから潜熱を回収して湯水を加熱する二次熱交換器と、
   前記二次熱交換器で生じた結露水を導く結露水流路と、
   前記結露水流路と連通し前記結露水を中和する中和器と、
   前記中和器から排出されるドレン水が通過するドレン水流路と、
   前記ドレン水流路と連通し前記ドレン水を蓄えるドレン水タンクと、
   前記ドレン水タンクのドレン水を霧化する霧化手段と、
   前記霧化手段で霧化された霧化空気が通過する霧化気流路と、
   前記二次熱交換器の前記燃焼ガスの下流の前記空気流路部に配され前記霧化気流路と連通する合流部と、
   前記合流部より前記燃焼ガスの上流の前記空気流路部に配される分岐部と、
   前記分岐部と前記霧化気流路の入口と連通する空気供給路と、
   前記霧化気流路を開閉可能な第１開閉手段と、
   前記燃焼部の燃焼制御と前記第１開閉手段の開閉制御と前記霧化手段の駆動制御とを行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   燃焼中に前記第１開閉手段を閉塞し、燃焼停止後に前記第１開閉手段を開放して前記霧化手段と前記燃焼用ファンとを駆動させる
   ことを特徴とする潜熱回収型給湯機。
2. 前記合流部と前記分岐部との間の前記空気流路部に設けられ前記霧化気流路と並列を成す前記空気流路部を開閉可能な第２開閉手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の潜熱回収型給湯機。
3. 前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを一体化したダンパを前記合流部または前記分岐部に備えた
   ことを特徴とする請求項２に記載の潜熱回収型給湯機。
4. 前記霧化手段は、前記ドレン水を超音波振動で霧化する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の潜熱回収型給湯機。
5. 前記霧化気流路にベンチュリ管式流路を設け、
   前記霧化手段は、前記ベンチュリ管式流路に前記ドレン水を噴霧する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の潜熱回収型給湯機。

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