JP5801756B2

JP5801756B2 - 潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置

Info

Publication number: JP5801756B2
Application number: JP2012131718A
Authority: JP
Inventors: 聡古舘; 布川　隆弘; 隆弘布川; 裕明永井; 輝明小島
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: JP2013257052A

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）のみを低減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を一側寄りに下り傾斜させ、この低くなった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の上り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底部と同じ方向に傾斜させながら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、前記ケーシング内は、吸熱パイプと共に左右から突設された底部と同じ方向に傾斜した第１仕切板と第２仕切板とで交互に仕切られて、流入口から排気口に向かう排気蛇行路が形成され、又この吸熱パイプを仕切る第１仕切板は一側方からケーシング中央までの長さとすると共に、第２仕切板は他側方から排気口中央までの長さとし、更に第２仕切板と排気口の間隔より、第１仕切板と流入口との間隔の方を大きくしたものである。

又請求項２では、前記底部上り側の流入口から第１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、複数本の細い吸熱パイプを燃焼ガスの流入口側から、第１仕切板と第２仕切板の２枚で交互に仕切り排気蛇行路を形成したので、熱効率を確保しながら排気口の半分は開口しているから、排気もスムーズで排気抵抗も高くならず、燃焼室内圧も上昇しないので、燃焼に気を配る必要がなく常に良好な燃焼を得ることが出来るものである。

又請求項２によれば、前記流入口から第１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は正面視で左側に向かって下り傾斜しており、この低くなった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の反対側の上り側底部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、１０本の細管からなり複数の蛇行部３２を形成した吸熱パイプ２２を、左側に下り傾斜させて密集して掛け渡して構成されたものであり、この吸熱パイプ２２の下から４本目と５本目の間には、流入口２８側の側壁から突設しケーシング２４内中央までを、吸熱パイプ２２に沿って左側に下り傾斜して仕切る第１仕切板３３を備えると共に、下から８本目で上から２本目の吸熱パイプ２２間には、第１仕切板３３とは反対側の側壁から突設しケーシング２４内の排気口２３中央までを、左側に下り傾斜して仕切る第２仕切板３４を備えて、流入口２８から排気口２３までの全体として左側に下り傾斜した排気蛇行路３５を形成しているものであり、この左傾斜は吸熱パイプ２２に生成される酸性のドレンを確実に捕集するためのものであり、更に第２仕切板３４と排気口２３の間隔より、第１仕切板３３と流入口２８との間隔の方を大きくして、燃焼ガスが入り易くし、しかも排気口２３は第２仕切板３４から半分以上開放されているので、排気し易くしているものであるる

更にケーシング２４内の流入口２８から第１仕切板３３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。

３６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３７に導くドレン配管である。
３８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、３９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、４０は給水管３８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３８と給湯管３９と給水バイパス管４０とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

４１は給湯管３９と給水バイパス管４０との接続部に設けられ、給湯管３９からの湯と給水バイパス管４０からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、４２は給水管３８に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、４３は給水管３８に設けられ流量を検出する流量センサ、４４は給湯管３９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、４５は給湯管３９に設けられ、混合弁４１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。

４６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。

４７は前記制御手段４６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４７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４８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４９を備えているものである。
５０は燃焼室１９上にケーシング２４を取り付けるための取り付け板、５１は取り付け板５０とケーシング２４との間を密閉するファインシートとからなるパッキン板である。

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４７の運転スイッチ４８がオンされると、前記制御手段４６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４３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４６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３８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３９に導かれ、混合弁４１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、且つ第１仕切板３３と流入口２８との間隔の方が、第２仕切板３４と排気口２３の間隔より大きいので、燃焼ガスは流入しやすくケーシング２４内の内圧は低く、流入した燃焼ガスは、第１仕切板３３と第２仕切板３４で形成された排気蛇行路３５を流通して、吸熱パイプ２２内の水を加熱するものであり、加熱後の燃焼ガスは、第２仕切板３４と排気口２３との間隔が、第１仕切板３３と流入口２８との間隔と比較すれば、狭くなっているが、第２仕切板３４は排気口２３の半分位のところまでしか突設していないので、燃焼ガスはこの半分開口した排気口２３側に直ぐに流れて、スムーズに排気されるので、熱効率も良く、排気の圧力が上昇することもないから、連通している燃焼室１９内圧が高くなることもなく、強力な送風ファンの必要なく良好な燃焼を得ることが出来るものである。

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
３３第１仕切板
３４第２仕切板
３５排気蛇行路

Claims

箱形のケーシングの底部を一側寄りに下り傾斜させ、この低くなった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の上り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底部と同じ方向に傾斜させながら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、前記ケーシング内は、吸熱パイプと共に左右から突設された底部と同じ方向に傾斜した第１仕切板と第２仕切板とで交互に仕切られて、流入口から排気口に向かう排気蛇行路が形成され、又この吸熱パイプを仕切る第１仕切板は一側方からケーシング中央までの長さとすると共に、第２仕切板は他側方から排気口中央までの長さとし、更に第２仕切板と排気口の間隔より、第１仕切板と流入口との間隔の方を大きくした事を特徴とする潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置。
前記底部上り側の流入口から第１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。