JP4786512B2

JP4786512B2 - 潜熱回収型給湯器

Info

Publication number: JP4786512B2
Application number: JP2006328142A
Authority: JP
Inventors: 征樹宮島
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2008138992A

Description

本発明は、燃焼排気から潜熱を回収する潜熱熱交換器を具備する潜熱回収型給湯器に関する。

図５は、熱交換器として、器具本体(1)内に、顕熱回収型の顕熱熱交換器(11)と潜熱回収型の潜熱熱交換器(12)とが備えられ、顕熱熱交換器(11)によって燃焼排気の顕熱が吸収された後に、潜熱熱交換器(12)によって潜熱も吸収される、所謂、コンデンシング形式の給湯器の縦断面図であり、図６は、潜熱熱交換器(12)の横断面図である。
このものでは、図５に示すように、潜熱熱交換器(12)の下方に顕熱熱交換器(11)が設けられており、顕熱熱交換器(11)のさらに下方には、ガス供給管(13)から供給されるガスを燃焼させるガスバーナ(19)が配設されている。これら顕熱熱交換器(11)と潜熱熱交換器(12)とガスバーナ(19)とは、それぞれケーシング(31)(32)(33)内に収容されている。

又、ケーシング(33)の下方には、外部から吸引した空気をガスバーナ(19)に燃焼用空気として供給するための送風ファン(14)が設けられている。
顕熱熱交換器(11)と潜熱熱交換器(12)とは、潜熱熱交換器(12)の下方に位置するドレン受け板(21)によって、上下に区画されていると共に、ドレン受け板(21)の上方には、潜熱熱交換器(12)の上方を被覆する排気案内板(22)が配設されている。これらドレン受け板(21)及び排気案内板(22)は、共に、後述する排気通路(16)側へ向かって降下する傾斜板からなり、排気案内板(22)の降下端辺からは、垂下整流板(23)が垂下している。

このように、潜熱熱交換器(12)は、ケーシング(32)内において、ドレン受け板(21)と排気案内板(22)と垂下整流板(23)とケーシング(32)の両側面で囲まれている。
尚、垂下整流板(23)の下辺両側部からは一対の脚板(25)(25)が延長しており、脚板(25)(25)間に形成される垂下整流板(23)の下方開放部が、潜熱熱交換器(12)から排気通路(16)へ続く排気出口(15)として機能する。

顕熱熱交換器(11)と潜熱熱交換器(12)とは、ドレン受け板(21)の上昇端側の排気入口(10)を介して連通しており、顕熱熱交換器(11)から排気入口(10)を介して潜熱熱交換器(12)内に送られた燃焼排気は、潜熱熱交換器(12)内を通過した後、排気案内板(22)及び垂下整流板(23)に沿って降下すると共に、垂下整流板(23)の脚板(25)(25)間の排気出口(15)を通過して、排気通路(16)を上昇し、ケーシング(32)の上方域に設けられている排気口(3)から器具本体(1)の外部に排出される。
尚、顕熱熱交換器(11)には銅製の吸熱パイプ(11a)が配設されており、潜熱熱交換器(12)内には耐食性のあるチタンやステンレスからなる吸熱パイプ(12a)が配設されている。

吸熱パイプ(12a)の上流端は、図６に示すように、水道配管等の給水源からの冷水を導く給水管(17)に接続されており、下流端(18)は、吸熱パイプ(11a)の上流端に接続されている。給水管(17)からの冷水は、吸熱パイプ(12a)及び吸熱パイプ(11a)を通過する間に、潜熱熱交換器(12)及び顕熱熱交換器(11)で加熱されて温水となり、吸熱パイプ(11a)の下流端が接続されている出湯管(30)から、浴室や台所等のカラン等へ送られていく。

この種の給湯器では、ガスバーナ(19)の燃焼により燃焼排気が生成され、この燃焼排気によって顕熱熱交換器(11)及び潜熱熱交換器(12)が加熱され、顕熱熱交換器(11)によって前記燃焼排気の顕熱が吸収されると共に、潜熱熱交換器(12)によって、前記顕熱が吸収された後の前記燃焼排気から潜熱が吸収される。このとき、前記燃焼排気中の水蒸気が露点以下に冷却されて含有水蒸気が凝縮されることにより、潜熱熱交換器(12)内でドレンが生成される。

潜熱熱交換器(12)内で発生したドレンは、前記ドレン受け板(21)上に滴下され、前記ドレン受け板(21)の降下端辺に沿って形成されているドレンパン(20)に集められ、ドレン排出管(24)を介して、ドレン回収装置(34)へ送られ、ドレン回収装置(34)内で中和処理された後、外部へ排出される。
特開２００５−２１４５４９号公報

器具本体(1)内部のケーシング(31)(32)(33)等は、強酸性のドレンによって腐食されないようにステンレスで構成されている。このため、送風ファン(14)のモータの駆動音や、ガスバーナ(19)の燃焼音等による共鳴音が、器具本体(1)内で発生し、排気口(3)から外部に騒音となって放出され易い。

そこで、共鳴音を小さくするために、排気口(3)に至る排気通路(16)の幅を狭くすることが考案されている。排気通路(16)の幅を狭くすることにより、固有振動数が低周波側にずれることとなり、共鳴音が発生しにくくなる。

しかしながら、排気通路(16)の幅を狭くすると、排気通路(16)を上昇する前記燃焼排気の排気流の速さが速くなる。これに伴って、排気出口(15)(15)の両側に位置する両脚板(25)(25)と、ケーシング(32)の両コーナ部とで囲まれたサイドスペース部(35)(35)に、排気流の渦を生じさせてしまう。

一方、潜熱熱交換器(12)内で発生し且つドレン受け板(21)からドレンパン(20)に送られるドレンの一部が、前記排気流に吹き流されて、ドレンパン(20)の両側方に位置する前記サイドスペース部(35)(35)に滞留する。そして、前記サイドスペース部(35)(35)に溜まったドレンが、排気通路(16)を上昇する流速の速い排気流に巻き上げられる際に、ピチャピチャといった不快な音が発生したり、さらには、ドレンが排気流と共に排気通路(16)を上昇し、排気口(3)から中和処理される前の強酸性のドレンが飛散したりするといった問題を生じさせている。

本発明は、『潜熱熱交換器の吸熱パイプ群の配設域の下方に位置し且つ一方端に向かって降下するように傾斜するドレン受け板と、
前記ドレン受け板の降下端辺に沿って設けられ且つ前記ドレン受け板に滴下されたドレンが集められるドレンパンと、
前記吸熱パイプ群の配設域の上方を被覆する排気案内板と、
前記排気案内板の一端辺から前記ドレンパンの上方に垂下し且つ前記ドレンパンとの上下間に排気出口を形成する垂下整流板と、
前記垂下整流板の外側面に沿って対向する通路外板を備え、
前記潜熱熱交換器内の燃焼排気は前記排気出口を通過後、前記通路外板と前記垂下整流板との間に形成されている排気通路を上昇して、下流側の排気口から排出される構成の潜熱回収型給湯器』において、前記排気口から外部に漏れる騒音を抑えるために排気通路を狭く設定しても、ドレンによる不快な音が発生したり、排気口からドレンが飛散したりする不都合を防止することを課題とする。

（１）請求項１に係る発明の潜熱回収型給湯器は、『前記排気通路の上流側の横方向の両端の各コーナ部には、前記排気出口の横方向の両端から前記通路外板の中央側へ迫り出して前記通路外板に繋がる排気整流板が設けられている』ことを特徴とする。
上記技術的手段は次のように作用する。
潜熱熱交換器の吸熱パイプ群の上方を被覆している排気案内板の端辺から垂下整流板が連続して設けられ、その下方に、排気出口を介して、ドレン受け板のドレンパンが設けられている。又、前記垂下整流板の外側面に沿って対向するように通路外板が位置しており、垂下整流板と通路外板との間に、潜熱熱交換器内の燃焼排気が、前記排気出口を通過した後に、排気口に向かって上昇する排気通路が形成されている。すなわち、ドレンパンの上方に排気通路が配設されている。

排気口から共鳴音が発生しないように、垂下整流板と前記通路外板との距離を近づけて、排気通路を狭くすると、排気通路を上昇する排気流の速度が速くなり、排気通路の上流側の横方向の両端の各コーナ部に排気流の渦が発生され易くなる。しかしながら、本発明では、前記排気出口の横方向の両端から前記通路外板の中央側に向かって斜めに突出するように、排気整流板を前記通路外板に繋がるように設ける構成としたから、前記コーナ部に相当する箇所が存在しなくなる。これにより、排気流による渦の発生場所が消失することとなるから、排気流のすべてが排気通路を通って排気口から器具外部へ排出される。これに伴って、ドレンもドレンパンの両側方に滞留することなく、全て、ドレンパンへ流れていく。

前記排気整流板は、排気出口から通路外板に至るまでの範囲に斜めに設けられて、前記コーナ部を消失させる機能を有するものであれば、その断面形状は問わない。又、前記排気整流板は、通路外板を備えたケーシングの両コーナ部を閉塞する態様で前記ケーシングに一体的に設けられているものでもよく、又は、独立した一つの部品として設け、通路外板や垂下整流板の所定箇所に具備させる構成としてもよい。

（２）上記請求項１において、『前記垂下整流板は、前記排気出口の両側方に一対の脚板をそれぞれ垂下延長させた構成とし、
前記排気整流板は、前記脚板に具備されていると共に、前記脚板から前記通路外板まで斜めに延びる斜め整流板とした』ものでは、前記一対の脚板間が、潜熱熱交換器から排気通路へ通じる燃焼排気の排気出口となり、この脚板に、上記請求項１にて規定した前記コーナ部を閉塞させるための排気整流板として、斜め整流板をそれぞれ具備させる。斜め整流板は、例えば、脚板の下方にそれぞれ連設させ、これら一対の斜め整流板のうち、前記排気出口側に開放している内側端部相互が前記通路外板に達するまで、前記斜め整流板全体を前記排気通路内に斜めに入り込む態様に設けても良い。斜め整流板を設けることにより、排気出口を通過して排気通路を上昇する燃焼排気は、斜め整流板によって排気通路の中央側へ導かれ、この流れに伴って、ドレンもドレンパン内へ導かれていく。尚、斜め整流板は、前記脚板と一体的に構成されていても良く、又、別体のものを脚板に取り付ける構成としても良い。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、給湯器内で発生する共鳴音を抑えるために排気通路を狭くすると、排気通路を上昇する燃焼排気の流速が速くなるが、流れの両側方に排気流の渦が生じたり、ドレンがドレンパンの両側方に溜まったりする現象を解消できるようにしたから、前記共鳴音の発生を防止できると共に、ドレンが溜まってピチャピチャという不快音が発生したり、ドレンが燃焼排気に巻き上げられて排気口から外部に飛散したりする不都合も防止することができる。

請求項２のものでは、排気整流板として斜め整流板を用いることにより、前記排気通路の上流端にコーナ部を設けない構造を容易に構成することができ、排気流による渦の発生や、ドレンパンの両側方へのドレンの滞留を確実に防止することができる。尚、斜め整流板は、垂下整流板の排気出口の両側から延長させた脚板に具備させることにより、排気通路内への排気整流板の設置が容易となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器は、暖房機能付きの給湯器に実施したものであり、器具本体(1)内には、給湯用バーナ(44)が配設されている給湯用燃焼部(43)と、暖房用バーナ(54)が配設されている暖房用燃焼部(53)とが仕切壁(36)を介して連設されている下ケーシング(33)と、その上方に連設され且つ給湯用顕熱熱交換器(41)と暖房用顕熱熱交換器(51)とを収容する中ケーシング(31)と、更にその上方に連結され且つ給湯用潜熱熱交換器(40)と暖房用潜熱熱交換器(50)とが仕切り板(2)を介して連設された構成の上ケーシング(32)とから構成されている。

まず、下ケーシング(33)とその内部構造について説明する。
下ケーシング(33)の底板には給気口(37)が開設されており、給気口(37)には送風ファン(14)が接続されている。送風ファン(14)から下ケーシング(33)内に均一に燃焼用空気を供給するために、下ケーシング(33)の前記底板近傍には、分布板(38)が水平に設けられている。
下ケーシング(33)内は、二枚板構造の仕切壁(36)で給湯用バーナ(44)が備えられている給湯用燃焼部(43)と、暖房用バーナ(54)が備えられている暖房用燃焼部(53)に区画されている。

次に説明する中ケーシング(31)内には、給湯用燃焼部(43)の上方に位置する給湯用顕熱熱交換器(41)と、暖房用燃焼部(53)の上方に位置する暖房用顕熱熱交換器(51)とが備えられており、これら給湯用顕熱熱交換器(41)及び暖房用顕熱熱交換器(51)は、給湯用バーナ(44)及び暖房用バーナ(54)の燃焼により生成された燃焼排気から顕熱を回収する機能を有している。
給湯用顕熱熱交換器(41)及び暖房用顕熱熱交換器(51)とは、それぞれ、前後方向に一定の間隔毎に多数並設させた吸熱フィン(41a)(51a)群と、これら吸熱フィン(41a)(51a)群を貫通しながら蛇行する銅製パイプからなる吸熱パイプ(41b)(51b)とが備えられている。

そして、中ケーシング(31)の上方には、給湯用顕熱熱交換器(41)に連通する給湯用潜熱熱交換器(40)と、暖房用顕熱熱交換器(51)に連通する暖房用潜熱熱交換器(50)とが、仕切板(2)によって区画されてなる上ケーシング(32)が連設されている。
上ケーシング(32)は、下方と上方に開放する矩形箱体であり、下方開放端(32a)は、中ケーシング(31)の上方開放端(31a)に連設されており、上方には、排気口(3)が開放している。

給湯用潜熱熱交換器(40)及び暖房用潜熱熱交換器(50)内には、それぞれチタン製又はステンレス製パイプからなる吸熱パイプ(40a)(50a)群が配設されており、複数の吸熱パイプ(40a)(50a)群の上流端は、図１及び図２に示すように、それぞれ、上ケーシング(32)の両側壁(324)(325)にそれぞれ配設されている給水口(45)(55)にまとめて接続されており、下流端は、同じく両側壁(324)(325)に配設されている出湯口(46)(56)に接続されている。前記出湯口(46)(56)から出湯する温水は、中ケーシング(31)内の給湯用又は暖房用顕熱熱交換器(41)(51)の吸熱パイプ(41b)(51b)に供給され、吸熱パイプ(41b)(51b)の下流端は、給湯用又は暖房用顕熱熱交換器(41)(51)及び給湯用又は暖房用潜熱熱交換器(40)(50)にて昇温させた温水を、浴室、洗面所、台所のカランや、温水暖房器具等に繋がる出湯管に排出できる構成となっている。

前記吸熱パイプ(40a)(50a)群の上方には、全体を被覆するように、排気案内板(22)が配設されており、下方には、ドレン受け板(21)が配設されている。
排気案内板(22)及びドレン受け板(21)は、図３に示すように、それぞれ、上ケーシング(32)の前方壁(322)に向かって降下するように構成されており、ドレン受け板(21)の上端辺には、図２及び図３に示すように、上ケーシング(32)の後方壁(323)に沿って、給湯用潜熱熱交換器(40)及び暖房用潜熱熱交換器(50)へ燃焼排気をそれぞれ送り込む排気入口(104)(105)が開口しており、ドレン受け板(21)の降下端辺には、前方壁(322)に沿って、溝状の１つのドレンパン(20)が設けられている。

給湯用潜熱熱交換器(40)と暖房用潜熱熱交換器(50)の間に設けられている仕切板(2)の下方にほぼ対応するドレンパン(20)内には、一つのドレン排出管(24)が設けられている。
給湯用又は暖房用潜熱熱交換器(40)(50)で発生し、吸熱パイプ(40a)(50a)に付着したドレンは、ドレン受け板(21)上に滴下された後、前方壁(322)側へ流れていき、ドレンパン(20)に集められ、ドレン排出管(24)を介してドレン回収装置(図示せず)内に回収され、ドレン回収装置内で中和処理された後、器具本体(1)の外へ排出される。

又、排気案内板(22)の降下端からは、垂下整流板(23)が垂下しており、本発明の実施の形態に係る潜熱回収型給湯器では、上ケーシング(32)の一方の側壁(324)と、仕切板(2)と、後方壁(323)と、排気案内板(22)と、垂下整流板(23)と、ドレン受け板(21)とで囲まれた空間が、給湯用潜熱熱交換器(40)を構成しており、上ケーシング(32)の他方の側壁(325)と、仕切板(2)と、後方壁(323)と、排気案内板(22)と、垂下整流板(23)と、ドレン受け板(21)とで囲まれた空間が、暖房用潜熱熱交換器(50)を構成している。

上ケーシング(32)の両側壁(324)(325)側に位置する、垂下整流板(23)の下辺の両側には、図４に示すように、脚板(25)(25)がそれぞれ垂下されており、これら脚板(25)(25)間及びその下方空間が、給湯用潜熱熱交換器(40)及び暖房用潜熱熱交換器(50)内を通過した燃焼排気を排気させる排気出口(15)として機能する。
尚、垂下整流板(23)と上ケーシング(32)の前方壁(322)との間は所定の間隙が設けられており、この間隙部分が、前記排気出口(15)から排出された燃焼排気が、器具本体(1)の天板に開放させた排気口(3)へ導く排気通路(16)として機能する。すなわち、前記前方壁(322)が特許請求の範囲にて特定した通路外板である。

特に、本発明の実施の形態に係る潜熱回収型給湯器では、前記脚板(25)(25)の下方に、図３及び図４に示すように、排気整流板として、斜め整流板(26)(26)をそれぞれ連設させている。
斜め整流板(26)(26)は、脚板(25)(25)を所定箇所で排気通路(16)側へ突出するように略水平に折り曲げて且つ上ケーシング(32)の前方壁(322)の中央側に向かって、前方壁(322)に当接するまで各々斜めに延長させた折曲片(27)(27)の一辺から垂下されており、斜め整流板(26)(26)の下辺からは、固定片(28)(28)が折曲片(27)(27)と反対の方向に水平に延長している。この固定片(28)(28)は、ドレン受け板(21)の所定位置にそれぞれスポット溶接等により固定される。

このように、脚板(25)(25)に斜め整流板(26)(26)を設け、固定片(28)(28)をドレン受け板(21)に固定することによって、図２に示すように、上ケーシング(32)の前方側の両サイドスペース部(35)(35)は斜め整流板(26)(26)によって閉塞される態様となる。
この実施の形態の潜熱回収型給湯器の場合、給湯時には、水量センサ（図示せず）で水流を検知すると、送風ファン(14)が作動して、給湯用ガスバーナ(44)に燃焼用空気が送られ、これにより、給湯用ガスバーナ(44)が燃焼し、燃焼排気が生成される。この燃焼排気によって給湯用顕熱熱交換器(41)及び給湯用潜熱熱交換器(40)が加熱される。

前記燃焼排気は、給湯用顕熱熱交換器(41)によって顕熱が吸収されると共に、排気入口(104)を介して給湯用潜熱熱交換器(40)へ送られ、給湯用潜熱熱交換器(40)によってさらに潜熱が吸収される。このように、燃焼排気は、その顕熱、さらには、潜熱を給湯用顕熱熱交換器(41)及び給湯用潜熱熱交換器(40)に与えることによって、顕熱熱交換器(41)内の吸熱パイプ(41b)、及び、給湯用潜熱熱交換器(40)内の吸熱パイプ(40a)が加熱され、吸熱パイプ(41b)(40a)を通る水が温水となって、出湯用蛇口から温水を出湯させることができる。

顕熱熱交換器(41)を通過し、前記排気入口(104)から給湯用潜熱熱交換器(40)へ送られる燃焼排気から潜熱が吸収されるとき、給湯用潜熱熱交換器(40)内でドレンが生成される。このドレンは、ドレン受け板(21)に滴下された後、ドレンパン(20)に集められ、中和されて器具本体(1)の外へ排出される。

又、給湯用潜熱熱交換器(40)へ送られた燃焼排気は、図３の矢印に示すように、排気案内板(22)に沿って、垂下整流板(23)の下端まで送られた後、脚板(25)(25)の間の排気出口(15)を通って、排気通路(16)を上昇して器具本体(1)の上方に開放している排気出口(3)から排出される。

このとき、器具本体(1)内で送風ファン(14)のモータの駆動音や、ガスバーナ(44)の燃焼音等の共鳴音が、騒音となって排気口(3)から外部に放出されるのを防止するために、垂下整流板(23)を上ケーシング(32)の前方壁(322)に近づけて、前記排気通路(16)の幅を狭く設定してある。排気通路(16)の幅を狭くすることにより、排気出口(15)を通過して排気通路(16)を上昇する燃焼排気の排気流の流れが高速になる。燃焼排気が排気通路(16)を高速上昇する際に、排気通路(16)の両側に、排気流による渦が形成され易いが、この実施の形態の場合、排気通路(16)の両側に相当する、上ケーシング(32)の前方壁(322)側の両サイドスペース部(35)(35)は、斜め整流板(26)(26)によって、それぞれ閉塞される態様としたから、排気流は、斜め整流板(26)(26)に沿って層流状態で流れ、記述従来のように、排気流による渦が形成されることがない。これにより、ドレンパン(20)へ流れてくるドレンが、ドレンパン(20)の両側に溜まることもなく、全て、ドレンパン(20)へ流れて、ドレン回収装置内で中和されて外部に排出される。よって、ドレンが排気流に巻き上げられる際のピチャピチャという不快音が生じることも、中和前のドレンが排気口(3)から外部へ飛散する不都合もない。
尚、上記実施の形態では、斜め整流板(26)は脚板(25)と一体的に設ける構成としたが、斜め整流板(26)のみを別体に設けておき、脚板(25)の下端に溶接等によって取り付ける構成としても良い。

さらに、上ケーシング(32)に斜め整流板(26)を直接設けて、前記上ケーシング(32)を、前記サイドスペース部(35)(35)が形成されない断面形状となるように、上ケーシング(32)の形状を設定しても良い。

本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の縦断面図。本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の潜熱熱交換器の横断面図。本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の潜熱熱交換器の縦断面図。本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の潜熱熱交換器に設けられている垂下整流板と斜め整流板の説明図。従来の潜熱回収型給湯器の縦断面図。従来の潜熱回収型給湯器の潜熱熱交換器の横断面図。

符号の説明

(16)・・・・・・・排気通路
(20)・・・・・・・ドレンパン
(21)・・・・・・・ドレン受け板
(22)・・・・・・・排気案内板
(23)・・・・・・・垂下整流板
(3) ・・・・・・・排気口
(32)・・・・・・・ケーシング
(40)(50)・・・・・潜熱熱交換器

Claims

潜熱熱交換器の吸熱パイプ群の配設域の下方に位置し且つ一方端に向かって降下するように傾斜するドレン受け板と、
前記ドレン受け板の降下端辺に沿って設けられ且つ前記ドレン受け板に滴下されたドレンが集められるドレンパンと、
前記吸熱パイプ群の配設域の上方を被覆する排気案内板と、
前記排気案内板の一端辺から前記ドレンパンの上方に垂下し且つ前記ドレンパンとの上下間に排気出口を形成する垂下整流板と、
前記垂下整流板の外側面に沿って対向する通路外板を備え、
前記潜熱熱交換器内の燃焼排気は前記排気出口を通過後、前記通路外板と前記垂下整流板との間に形成されている排気通路を上昇して、下流側の排気口から排出される構成の潜熱回収型給湯器において、
前記排気通路の上流側の横方向の両端の各コーナ部には、前記排気出口の横方向の両端から前記通路外板の中央側へ迫り出して前記通路外板に繋がる排気整流板が設けられていることを特徴とする潜熱回収型給湯器。
請求項１に記載の潜熱回収型給湯器において、前記垂下整流板は、前記排気出口の両側方に一対の脚板をそれぞれ垂下延長させた構成とし、
前記排気整流板は、前記脚板に具備されていると共に、前記脚板から前記通路外板まで斜めに延びる斜め整流板としたことを特徴とする潜熱回収型給湯器。