JP5972021B2

JP5972021B2 - 給湯機

Info

Publication number: JP5972021B2
Application number: JP2012095976A
Authority: JP
Inventors: 俊輔井上
Original assignee: 株式会社長府製作所
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: JP2013224749A

Description

本発明は、燃焼ガスによって水を加熱する給湯機に関する。

燃焼ガスと水を筺体内で熱交換して水を加熱する給湯機においては、筺体内に発生するドレンを排出する機構が設けられ、その具体例が特許文献１、２に記載されている。
特許文献１の給湯機（温水装置）では、熱交換器の下方にドレンの排出機構が設けられ、潜熱熱交換室と潜熱熱交換室の下側に配置された顕熱熱交換室とを備える特許文献２の給湯機（給湯器）には、顕熱熱交換室の上側に潜熱熱交換室で生じたドレンを排出する排出機構が設けられている。

特許文献２の給湯機では、燃焼ガスの流れに沿って、潜熱熱交換室が顕熱熱交換室の下流側に配置され、筺体に供給された水は、潜熱熱交換室で予熱された後に顕熱熱交換室で加熱される。潜熱熱交換室内にある熱交換器は顕熱熱交換室内にある熱交換器に比べて低温であり、筺体内では、特に潜熱熱交換室で凝縮が生じる。
従って、顕熱熱交換室の上側にドレンの排出機構を設けることで、ドレンを効率的に回収し排出することが可能である。
また、２つの熱交換室、即ち潜熱熱交換室及び顕熱熱交換室を設けているのは、燃焼ガスと水との熱交換率の向上を目的としている。

特開２００６−３１７０３６号公報特開２０１０−２８１４９５号公報

ここで、熱交換率が上がるということは、筺体から排出される燃焼ガスの温度が筺体に供給される水の温度に近づき、燃焼ガスは排出後に即、一定の温度まで低下し易い状態にあることを意味する。そのため、筺体に連結された排気筒を介して燃焼ガスを排気する場合、燃焼ガスが排気筒及び排気筒の外側にある空気によって冷やされ排気筒内で凝縮が起こってドレンが生じるという問題が招来する。
そして排気筒内の凝縮は、特に、筺体に連結された部分の近傍で発生することが実験的検証によって確認された。これは、燃焼ガスの相対湿度が凝縮により低下するためであると考えられる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、潜熱熱交換器及び顕熱熱交換器を筺体内に備え、その筺体に連結された排気筒内のドレンを排出可能な給湯機を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る給湯機は、潜熱熱交換器及び顕熱熱交換器によって筺体内で燃焼ガスと水を熱交換して該水を加熱し、排気筒を介して前記燃焼ガスを排出する給湯機において、前記排気筒に、前記筺体に近接配置され、あるいは該筺体内に配置され、該排気筒内で生じたドレンＰを該排気筒から外に排出する排液機構Ａを設け、しかも、前記筺体内で発生したドレンＱを送り出す排液機構Ｂと、前記排液機構Ｂから前記ドレンＱが送られ、前記排液機構Ａから前記ドレンＰが送られる中和器とを備え、前記中和器は、前記ドレンＰ及び前記ドレンＱの処理に兼用され、前記排液機構Ａには、前記中和器に前記ドレンＰを送る排水管が接続され、前記中和器及び前記排水管は前記筺体内に収められ、前記排液機構Ａは、一側に下り傾斜し、前記燃焼ガスが通過する開口部を備えたプレート材を有し、前記プレート材の前記一側に前記排水管を連結する。

本発明に係る給湯機において、前記筺体の上部に、軸心が上下方向に配置され、該筺体内の前記燃焼ガスを前記排気筒に案内する筒体が設けられ、前記プレート材は、前記開口部の周囲が前記筒体の上端より下位置で該筒体に当接しているのが好ましい。

本発明に係る給湯機において、前記筺体の上部に、軸心が上下方向に配置され、該筺体内の前記燃焼ガスを前記排気筒に案内する筒体が設けられ、前記プレート材の前記開口部の周囲は、前記筒体の上端より下位置にあって、上方に折り曲げられているのが好ましい。

本発明に係る給湯機において、前記排気筒は、前記排液機構Ａに連結された筒状のコネクタと、前記コネクタに嵌合して固定される筒材とを備えるのが好ましい。

本発明に係る給湯機は、排気筒が、筺体に近接配置され、あるいは筺体内に配置され、排気筒内で生じたドレンＰを排気筒から外に排出する排液機構Ａを備えるので、排気筒内で発生するドレンＰを排気筒から確実に排出することが可能である。

本発明に係る給湯機は、筺体内で発生したドレンＱを送り出す排液機構Ｂと、排液機構ＢからドレンＱが送られ、排液機構ＡからドレンＰが送られる中和器とを備え、中和器がドレンＰ及びドレンＱの処理に兼用されるので、給湯機に必要とされる中和器の数を最小限に抑え、給湯機の製造コストを抑制可能である。

本発明に係る給湯機は、排液機構Ａに、中和器にドレンＰを送る排水管が接続され、中和器及び排水管が筺体内に収められるので、排水管を筺体の外側から内側に通すための貫通孔を筺体に形成する必要がなく、筺体の製造工程の簡素化を図ることができ、更に、筺体の外側に排水管が露出しない、すっきりとした外観を備えることが可能である。

本発明に係る給湯機は、排液機構Ａが、一側に下り傾斜し、燃焼ガスが通過する開口部を備えたプレート材を有し、プレート材の一側に排水管を連結するので、複雑な構造を設けることなく排液機構Ａに集められたドレンＰを確実に排水管に案内することが可能である。

本発明に係る給湯機において、筺体の上部に、軸心が上下方向に配置され、筺体内の燃焼ガスを排気筒に案内する筒体が設けられ、プレート材の開口部の周囲が筒体の上端より下位置で筒体に当接する場合、あるいは、プレート材の開口部の周囲が筒体の上端より下位置にあって、上方に折り曲げられている場合、筒体の上端からドレンＰが筒体内に浸入するのを安定して防ぐことができる。

本発明に係る給湯機において、排気筒が、排液機構Ａに連結された筒状のコネクタと、コネクタに嵌合して固定される筒材とを備える場合、筒材の取り付けを容易にすることが可能である。

本発明の一実施の形態に係る給湯機の側断面図である。消音室の平断面図である。排液機構Ａの側断面図である。消音室に取り付けられた状態の排液機構Ａの平面図である。排液機構Ａの変形例の側断面図である。消音室に取り付けられた状態の排液機構Ａの変形例の平面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯機１０は、潜熱熱交換器１１及び顕熱熱交換器１２によって筺体１３内で燃焼ガスと水を熱交換して水を加熱し、排気筒１４を介して燃焼ガスを排出する。以下詳細に説明する。

給湯機１０は、図１に示すように、筺体１３内の下部にバーナ１５を備え、そのバーナ１５による液体燃料（例えば灯油）の燃焼によって生じる燃焼ガスを熱源にして、筺体１３内に水道管１６を介して供給された水道水を加熱する。
給湯機１０は湯を蓄えるタンク１７を備えた貯湯式であり、タンク１７には出湯管１８が接続され、タンク１７内に貯留されている湯は、出湯管１８を経由してキッチンや浴室等に供給される。

タンク１７はバーナ１５が液体燃料を燃焼する燃焼室１９の上側に配置され、タンク１７の上側には、タンク１７に接続管２０を介して連結され、水道管１６が接続されたタンク２１が設けられている。タンク１７及びタンク２１には、それぞれ複数の貫通孔２２及び複数の貫通孔２３が並列に形成され、各貫通孔２２及び各貫通孔２３は、その貫通方向が上下方向に沿っている。
燃焼室１９内の燃焼ガスは貫通孔２２を通過する際にタンク１７内の水を加熱し、貫通孔２２を通過した燃焼ガスは貫通孔２３を通る際にタンク２１内の水を加熱する。
なお、水道管１６には減圧弁２４が装着され、水道水は所定の圧力でタンク２１内に流入する。

各貫通孔２２の内側には、燃焼ガスの上昇速度を遅くする複数の整流板２５が取り付けられ、各貫通孔２３の内側にも、整流板２５と同じ作用を備えた整流板２６が装着されている。
そのため、タンク１７、２１は、それぞれ貫通孔２２を通過中の燃焼ガス及び貫通孔２３を通過中の燃焼ガスから効率的に吸熱することができる。
水道管１６からタンク２１に供給された水道水は、まず、タンク２１内で貫通孔２３を通過中の燃焼ガスによって予熱され、接続管２０を介してタンク１７に送られた後に、タンク１７内で貫通孔２２を通過している燃焼ガスによって加熱される。

潜熱熱交換器１１は主として整流板２６及びタンク２１によって構成され、顕熱熱交換器１２は主として整流板２５及びタンク１７によって構成されている。
また、潜熱熱交換器１１の上方には、排気筒１４の基部が連結された箱状の消音室２７が設けられている。消音室２７には、図１、図２に示すように、底部に形成された開口２８に、貫通孔２３を通過した燃焼ガスを消音室２７内に導く断面矩形の筒部材２９が取り付けられ、上部に形成された開口３０に、消音室２７内の燃焼ガスを排気筒１４に案内する筒体３１が取り付けられている。

消音室２７内には吸音材３２によって覆われた３つの消音部屋３３、３４、３５が設けられている。筒部材２９の燃焼ガスの吐出し口は消音部屋３３内に配置され、消音部屋３３、３４は通気部材３６によって接続され、消音部屋３４、３５は通気部材３７によって接続されている。
消音部屋３４は、消音室２７の４つの側壁部のうち３つの側壁部に沿って長く形成され、通気部材３６、３７はそれぞれ消音部屋３４の一端部及び他端部に位置して、消音部屋３４によって形成される燃焼ガスの流路を長くしている。
従って、開口２８から消音部屋３３内に漏れるバーナ１５による液体燃料の燃焼音や、燃焼ガスが貫通孔２２、２３を通過する際に生じる音は、消音部屋３３、３４、３５をそれぞれ覆う吸音材３２によって吸収され、開口３０から外に漏れる音の大きさを、人が気にならないレベルまで低減している。

本実施の形態では、図１に示すように、バーナ１５、燃焼室１９、潜熱熱交換器１１、顕熱熱交換器１２、筒部材２９及び消音室２７が、筺体１３内に配置され、排気筒１４は、燃焼ガスの吹出し口のある図示しない先端部が屋外に配置されている。
筒体３１は、図１、図３に示すように、その軸心を上下方向に向けて配置され、上端が筺体１３の天板３９から上に突出し、筒体３１の径は排気筒１４の径より小さい。筒体３１の上端が天板３９より高い位置にあるのは、筒体３１の上端から排出される燃焼ガスによって天板３９が高温になるのを防ぐためである。

燃焼室１９で発生した燃焼ガスは、図１に示すように、貫通孔２２を通過する際にタンク１７内の水道水に熱を与えて温度が降下した後に、貫通孔２３に流入し、タンク２１内の水道水に熱を奪われ更に温度が低下する。
貫通孔２３を通過した燃焼ガスは、筒部材２９を通って消音部屋３３内に流入し、消音部屋３４、３５を通過した後に、筒体３１を通り排気筒１４を経由して屋外に排出される。

ここで、給湯機１０は、顕熱熱交換器１２及び潜熱熱交換器１１を備え、燃焼ガスによって水道水を効率的に加熱するので、潜熱熱交換器１１を通過した直後の燃焼ガスは、熱交換器が１つのみでその熱交換器を通過した直後の燃焼ガスに比べて低温となる。そのため、排気筒１４内では凝縮が生じ易く凝縮水がドレンＰとして排気筒１４内に発生する。
そこで、排気筒１４は、排液機構４１（排液機構Ａ）を備え、この排液機構４１により、排気筒１４内で生じたドレンＰを排気筒１４から外に排出している。
なお、本実施の形態では、潜熱熱交換器１１を通過した直後の燃焼ガスの温度は１５０〜１６０℃である。

排液機構４１は、図１、図３、図４に示すように、ハット状に形成され、軸心が上下方向に沿っている排気筒１４の基部に配置され、筺体１３内で消音室２７に当接した状態で固定されている。
従って、排液機構４１は排気筒１４内で生じ、排気筒１４を伝って降下するドレンＰを確実に排気筒１４の外に排出することが可能である。

そして、排液機構４１は、図３、図４に示すように、上側にフランジ４２を備え、開口部４３が形成されたプレート材４４を底側に有している。
プレート材４４は一側に下り傾斜して形成され、プレート材４４の外周部の全体は排液機構４１の側壁部４５に当接している。そして、開口部４３の周囲は筒体３１に当接しているので、筒体３１を通る燃焼ガスは開口部４３を通過することになる。
排液機構４１の側壁部４５には、プレート材４４が下り傾斜している側（即ち、一側）に排水管４６が連結され、排水管４６には、図１に示すように、酸性のドレンＰを中和する中和器４７が接続されている。

排水管４６及び中和器４７は共に筺体１３内に収められているので、排水管４６を通すための貫通孔を筺体１３に形成する必要はなく筺体１３の構造の簡素化が図られている。
また、排気筒１４は、図３に示すように、排液機構４１に固定された筒状のコネクタ４８を有している。コネクタ４８は、シール材４９を介して排液機構４１のフランジ４２に連結されたフランジ５０を底部に備え、フランジ５０と連続している側壁部５０ａを有している。排液機構４１のフランジ４２及びコネクタ４８のフランジ５０は、同じ大きさであり、図示しないビスによって固定されている。

排液機構４１の側壁部４５によって形成される筒及びコネクタ４８の側壁部５０ａによって形成される筒は、共に筒体３１より径が大きく、筒体３１は、排液機構４１の側壁部４５及びコネクタ４８に非接触の状態で、排液機構４１の開口部４３に固定されている。
本実施の形態では、筒体３１の排液機構４１の開口部４３から上に突出している部分が、排液機構４１の側壁部４５によって形成される筒及びコネクタ４８の側壁部５０ａによって形成される筒の内側に収められている。

そして、排気筒１４は、コネクタ４８の側壁部５０ａが差し込まれた状態でコネクタ４８に嵌合される長尺の筒材５１を備え、コネクタ４８の側壁部５０ａが筒材５１の内側に差し込まれた箇所にＯリング５２が取り付けられている。
このため、排気筒１４内の凝縮によって生じ、排気筒１４の内側を伝って降下するドレンＰは、排液機構４１内に確実に集められる。

そして、プレート材４４の開口部４３の周囲は、筒体３１の上端より下位置で筒体３１に密接しているので、排液機構４１内に集められたドレンＰは、筒体３１を通って消音部屋３５内に落下することなく、プレート材４４の傾斜によって確実に排水管４６に案内される。
本実施の形態では、プレート材４４の開口部４３の周囲が、筒体３１の上端から下に２〜１０ｃｍの位置で、筒体３１に密接している。従って、排液機構４１内に集められたドレンＰが筒体３１を介して消音部屋３５内に浸入するのを確実に防ぐことができる。
なお、筒体３１は、排気筒１４あるいは筺体１３によって覆われ、外に露出されていないので、冷却が促進される環境になく、筒体３１内では実質的に凝縮が生じない。

ここで、プレート材４４の開口部４３の周囲が筒体３１に密接している排液機構４１の代わりに、図５、図６に示すように、プレート材７１の開口部７２の周囲が筒体３１に非接触の排液機構７０を採用することも可能である。
排液機構４１の変形例である排液機構７０が備えるプレート材７１は、開口部７２の周囲が、筒体３１の上端より下位置にあって、バーリング加工により上方に折り曲げられており、折り曲げられた部分は、筒体３１に当接する必要はない。従って、排液機構７０は、排液機構７０内に集められたドレンＰを、筒体３１を介して消音部屋３５内に浸入させることなく、確実に排水管４６へ案内する。

そして、排液機構４１の場合には、プレート材４４の開口部４３の周囲と筒体３１が当接している部分に耐熱性のシール材（例えばシリコーンシール）を設けて、プレート材４４の開口部４３の周囲と筒体３１の当接部から下にドレンＰが漏れるのを防ぐ必要があるが、排液機構７０では、このようなシール材をプレート材７１の開口部７２の周囲と筒体３１の間に設ける必要がなく、構成部品の点数の低減化を図ることができる。
なお、排液機構４１、７０では、共に、プレート材４４、７１の外周部と排液機構４１、７０の側壁部４５の間が耐熱性のシール材によってシールされている。

また、コネクタ４８の側壁部５０ａによって形成される筒は、図３、図５に示すように、筒材５１より径が小さく、作業者は、コネクタ４８の上方から筒材５１を降下させることで、筒材５１とコネクタ４８を連結することが可能である。
本実施の形態では、作業者が、筒材５１とコネクタ４８の連結作業を、給湯機１０を設置する現場において行うことを前提としている。

また、筺体１３内には、図１に示すように、潜熱熱交換器１１、顕熱熱交換器１２及び燃焼室１９が内側に配置された筒体５３が設けられている。筒体５３は断熱材５３ａによって覆われ、筒体５３の内側には、潜熱熱交換器１１と顕熱熱交換器１２の間に、円形プレート５４と円形プレート５４の下位置にあるドレン受け皿５５とが設けられている。
ドレン受け皿５５の中央には、円形プレート５４より径の小さい開口５６が形成され、円形プレート５４は、平面視して円形プレート５４の中心と開口５６の中心が一致する位置に配置されている。
なお、顕熱熱交換器１２を通過した燃焼ガスは、ドレン受け皿５５の開口５６を通り潜熱熱交換器１１に送られる。

ドレン受け皿５５は、外周部が筒体５３の内面に当接し、半径方向外側に下り傾斜して形成され、ドレン受け皿５５の外周部には中和器４７に接続された排水管５７が取り付けられている。
従って、潜熱熱交換器１１において発生する酸性のドレンＱは、円形プレート５４及びドレン受け皿５５により排水管５７に案内され、排水管５７経由で中和器４７に送られる。
そして、中和器４７はドレンＰ及びドレンＱの処理に兼用されるので、ドレンＰの処理用の中和器とは別にドレンＱの処理を行う中和器を設ける場合に比べ、給湯機１０を構成する部品及び機器の点数を減らすことができ経済的である。

本実施の形態では、主として円形プレート５４及びドレン受け皿５５によって排液機構５８（排液機構Ｂ）が構成されているが、排液機構Ｂはこの構成に限定されるものではない。
なお、中和器４７には中和器４７で中和されたドレンＰ及びドレンＱを筺体１３外に送りだす排出管５９が接続されている。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、給湯機は貯湯式に限定されず、貯湯しないタイプであってもよい。
また、排液機構Ａは筺体の外側で筺体に近接配置されて排気筒に連結されていてもよく、例えば、筺体から１〜３０ｃｍ離れた位置に設けることができる。

１０：給湯機、１１：潜熱熱交換器、１２：顕熱熱交換器、１３：筺体、１４：排気筒、１５：バーナ、１６：水道管、１７：タンク、１８：出湯管、１９：燃焼室、２０：接続管、２１：タンク、２２、２３：貫通孔、２４：減圧弁、２５、２６：整流板、２７：消音室、２８：開口、２９：筒部材、３０：開口、３１：筒体、３２：吸音材、３３〜３５：消音部屋、３６、３７：通気部材、３９：天板、４１：排液機構、４２：フランジ、４３：開口部、４４：プレート材、４５：側壁部、４６：排水管、４７：中和器、４８：コネクタ、４９：シール材、５０：フランジ、５０ａ：側壁部、５１：筒材、５２：Ｏリング、５３：筒体、５３ａ：断熱材、５４：円形プレート、５５：ドレン受け皿、５６：開口、５７：排水管、５８：排液機構、５９：排出管、７０：排液機構、７１：プレート材、７２：開口部

Claims

潜熱熱交換器及び顕熱熱交換器によって筺体内で燃焼ガスと水を熱交換して該水を加熱し、排気筒を介して前記燃焼ガスを排出する給湯機において、
前記排気筒に、前記筺体に近接配置され、あるいは該筺体内に配置され、該排気筒内で生じたドレンＰを該排気筒から外に排出する排液機構Ａを設け、
しかも、前記筺体内で発生したドレンＱを送り出す排液機構Ｂと、前記排液機構Ｂから前記ドレンＱが送られ、前記排液機構Ａから前記ドレンＰが送られる中和器とを備え、前記中和器は、前記ドレンＰ及び前記ドレンＱの処理に兼用され、
前記排液機構Ａには、前記中和器に前記ドレンＰを送る排水管が接続され、前記中和器及び前記排水管は前記筺体内に収められ、
前記排液機構Ａは、一側に下り傾斜し、前記燃焼ガスが通過する開口部を備えたプレート材を有し、前記プレート材の前記一側に前記排水管を連結することを特徴とする給湯機。
請求項１記載の給湯機において、前記筺体の上部に、軸心が上下方向に配置され、該筺体内の前記燃焼ガスを前記排気筒に案内する筒体が設けられ、前記プレート材は、前記開口部の周囲が前記筒体の上端より下位置で該筒体に当接していることを特徴とする給湯機。
請求項１記載の給湯機において、前記筺体の上部に、軸心が上下方向に配置され、該筺体内の前記燃焼ガスを前記排気筒に案内する筒体が設けられ、前記プレート材の前記開口部の周囲は、前記筒体の上端より下位置にあって、上方に折り曲げられていることを特徴とする給湯機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯機において、前記排気筒は、前記排液機構Ａに連結された筒状のコネクタと、前記コネクタに嵌合して固定される筒材とを備えることを特徴とする給湯機。