JP7240819B2 - 給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼ガスで水を加熱する給湯機に関する。

燃料を燃焼させて発生させた燃焼ガスを管に流して管外の水を加熱する給湯機には、１次熱交換器（顕熱熱交換器）及び２次熱交換器（潜熱熱交換器）を有するものがある（特許文献１参照）。この種の給湯機では、１次熱交換器が２次熱交換器の下方に設けられており、燃焼ガスが１次熱交換器を通過しながら水を加熱した後、２次熱交換器を通過しつつ水を加熱する。水は２次熱交換器で加熱された後、１次熱交換器で更に加熱される。これによって、燃焼ガスの熱を効率的に水に与えることができる。

ここで、２次熱交換器の管内では、結露によって酸性のドレイン水が生じる。そのため、ドレイン水を中和処理すべく、１）中和器を具備し、２）１次熱交換器の管と２次熱交換器の管とをそれぞれ独立して設け、３）２次熱交換器と１次熱交換器の間に２次熱交換器の管から落下するドレイン水を受けて中和器に送る機構を設ける必要があった。

特開２０１１－２４２０２３号公報

しかしながら、ドレイン水の中和処理には、多数の部材や中和器を要し、給湯機全体の設計が複雑化するという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、必要とされる部材を減少させ、中和器を要さない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、燃焼室内で発生した燃焼ガスが、１次熱交換器及び２次熱交換器にそれぞれ設けられた第１、第２の管部内を順に通過して該第１、第２の管部外の水を加熱する給湯機において、前記１次熱交換器及び前記２次熱交換器を分割する仕切り部材と、前記燃焼室内に露出した露出部を有し、該燃焼室の底部に配置された耐酸性の金属からなる水受け部材とを備え、連通する前記第１、第２の管部からなる管部材が、前記仕切り部材を貫通して設けられ、前記管部材から前記水受け部材の露出部にドレイン水が落下する。

本発明に係る給湯機において、前記仕切り部材は板状であるのが好ましい。

本発明に係る給湯機において、前記管部材は、一端が前記燃焼室に連通し、他端が前記２次熱交換器を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気機構に連通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２次熱交換器、前記１次熱交換器及び前記燃焼室が上から順に設けられ、前記管部材は複数あって、それぞれ、直線状であり、鉛直に配置されているのが好ましい。

本発明に係る給湯機は、１次熱交換器及び２次熱交換器を分割する仕切り部材を備え、連通する第１、第２の管部からなる管部材が、仕切り部材を貫通して設けられているので、第２の管部内で生じるドレイン水は、管部材の熱による気化によって減少しながら管部材の内壁を伝って下降する。よって、燃焼室に到達するドレイン水の量は、燃焼室内の熱で気化可能な量となり、ドレイン水を中和する中和器を省くことが可能となる。従って、給湯機全体に必要な部材の低減を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る給湯機の説明図である。 図１の一部省略Ｑ－Ｑ’矢視断面図である。 図１の一部省略Ｐ－Ｐ’矢視断面図である。

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、燃焼室１１内で発生した燃焼ガスが、１次熱交換器１２及び２次熱交換器１３にそれぞれ設けられた管部１４（第１の管部）及び管部１５（第２の管部）内を順に通過して管部１４、１５外の水を加熱する。以下、詳細に説明する。

給湯機１０は、図１に示すように、バーナ１６と、バーナ１６による燃料（例えば、灯油）の燃焼によって燃焼ガスが発生する燃焼室１１と、１次熱交換器１２と、２次熱交換器１３と、２次熱交換器１３を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気機構１７を備えている。排気機構１７、２次熱交換器１３、１次熱交換器１２及び燃焼室１１は、上から順に設けられている。

バーナ１６は燃焼室１１に固定され、燃焼室１１の下方には主として耐火材（例えば、セラミックファイバ）によって形成された断熱層１８が設けられている。断熱層１８の上側、即ち、燃焼室１１の底部には、耐酸性の金属（本実施の形態ではステンレス鋼）からなる金属板（水受け部材の一例）１９が水平に配置され、金属板１９は燃焼室１１内に露出した上面２０（露出部の一例）を有している。

燃焼室１１の上方には、１次熱交換器１２に設けられた直線的な管部１４及び２次熱交換器１３に設けられた直線的な管部１５が連通してなる直線状の管部材２１が設けられている。管部材２１は複数あって、それぞれ鉛直に配置されている。
各管部材２１は、燃焼ガスの吸込み口２２が形成された下端（一端）が燃焼室１１に連通し、燃焼ガスの排出口２３が形成された上端（他端）が排気機構１７に連通している。

そのため、燃焼室１１内で発生した燃焼ガスは、吸込み口２２から管部材２１内に流入し、管部材２１に沿って上昇して１次熱交換器１２及び２次熱交換器１３を順に通過した後、排出口２３から出て排気機構１７に送られ、外部に排出される。
なお、各管部材２１の内側には、燃焼ガスの上昇速度を遅くする図示しないバッフルプレートが設けられている。

１次熱交換器１２は、図１、図２に示すように、間隔を空けて並列配置された複数の管部１４と、複数の管部１４及び燃焼室１１を内側に収容した筒状の側壁体２４を具備し、２次熱交換器１３は、図１、図３に示すように、間隔を空けて並列配置された複数の管部１５と、複数の管部１５を内側に収めた側壁体２５と、天井部２６を有している。なお、図３ではバーナ１６の記載が省略されている。
側壁体２４、２５は連続して形成されて１つの部材を成し、１次熱交換器１２及び２次熱交換器１３は水平配置された板状の仕切り部材２７によって分割されている。各管部材２１は仕切り部材２７を貫通して設けられている。

側壁体２４内には、金属板１９を上側から覆って金属板１９と共に燃焼室１１を形成するカバー体２８が設けられている。カバー体２８には各管部材２１の下端が連結され、金属板１９は複数の管部材２１の吸込み口２２の下方に配置されている。カバー体２８の外側と側壁体２４の内側は接触し、その接触部はシールされている。
側壁体２４には出湯管２９が接続されており、側壁体２４、仕切り部材２７及びカバー体２８によって囲まれた、複数の管部１４外の空間部３０は水で満たされている。

２次熱交換器１３は、側壁体２５に給水管３１が接続され、側壁体２５、天井部２６及び仕切り部材２７によって囲まれた、複数の管部１５外の空間部３２には、給水管３１から水（本実施の形態では水道水）が供給される。

空間部３０、３２は連結管３３によって接続され、出湯管２９から空間部３０内の水が出るのに伴って、給水管３１から空間部３２に水が供給され、空間部３２から連結管３３経由で空間部３０に水が送られる。即ち、水は空間部３２から空間部３０に進み出湯管２９から出る。そのため、水は、空間部３２で各管部１５内の燃焼ガスとの熱交換によって加熱された後、空間部３０内で各管部１４内の燃焼ガスとの熱交換によって加熱され、出湯管２９から出ることとなる。

各管部材２１内を上昇する燃焼ガスは、１次熱交換器１２を通過の際に空間部３０内の水に熱を奪われて温度が低下した後、２次熱交換器１３で空間部３２内の水に熱を奪われ温度が低下する。管部材２１内には、主に管部１５内で燃焼ガスの温度低下によって結露が発生する。この結露は酸性のドレイン水であり、ドレイン水は管部材２１の内側を伝って下降する。ドレイン水は、その大部分が管部材２１内で燃焼ガスの熱によって蒸発（気化）して管部材２１内を上昇し、一部が吸込み口２２に到達して管部材２１から金属板１９の上面２０に落下する。

金属板１９は燃焼室１１内の燃焼ガスで加熱されており、かつ、金属板１９の上面２０は燃焼室１１内に露出していることから、金属板１９の上面２０に付着したドレイン水は、蒸発し気体となって燃焼室１１から複数の管部材２１内に流入した後、各管部材２１内を上昇し、排気機構１７から外部に排出される。

ここで、ドレイン水は、バーナ１６による燃焼を止めた直後に多く発生することになる。この点、バーナ１６による燃焼を止めた直後、各管部材２１及び金属板１９は燃焼ガスによって加熱された状態になっているため、ドレイン水は管部材２１の熱及び金属板１９の熱によって安定的に気化され排気機構１７から外部に排出される。
本実施の形態では、ドレイン水が気化されて排出されるため、給湯機１０に、ドレイン水を液体の状態で側壁体２４、２５外に排出するための機構や、排出したドレイン水を中和する中和器を設ける必要はない。

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、水受け部材は、板状以外の形状（例えば、椀状）であってもよい。更に、水受け部材全体が燃焼室内に露出する露出部となるように配置されていてもよい。

そして、仕切り部材は板状である必要はなく、例えば、中空形状であってもよいし、表面に凹凸のある形状であってもよい。
更に、２次熱交換器、１次熱交換器及び燃焼室が上から順に設けられている必要はなく、例えば、２次熱交換器と１次熱交換器を同じ高さに設けてもよい。
また、管部材は直線状でなくてもよく、例えば、曲線領域を有する管部材を採用してもよい。そして、直線状の管部材を用いる場合、管部材を鉛直に対し傾斜して配置することができる。更に、管部材は両端がそれぞれ燃焼室及び排気機構に連通している必要はなく、例えば、燃焼ガスの流れに沿って、燃焼室の下流側にガス溜まり部を設け、各管部材の一端をガス溜まり部に連通させてもよい。

１０：給湯機、１１：燃焼室、１２：１次熱交換器、１３：２次熱交換器、１４、１５：管部、１６：バーナ、１７：排気機構、１８：断熱層、１９：金属板、２０：上面、２１：管部材、２２：吸込み口、２３：排出口、２４、２５：側壁体、２６：天井部、２７：仕切り部材、２８：カバー体、２９：出湯管、３０：空間部、３１：給水管、３２：空間部、３３：連結管

Claims (4)

1. 燃焼室内で発生した燃焼ガスが、１次熱交換器及び２次熱交換器にそれぞれ設けられた第１、第２の管部内を順に通過して該第１、第２の管部外の水を加熱する給湯機において、
   前記１次熱交換器及び前記２次熱交換器を分割する仕切り部材と、
   前記燃焼室内に露出した露出部を有し、該燃焼室の底部に配置された耐酸性の金属からなる水受け部材とを備え、
   連通する前記第１、第２の管部からなる管部材が、前記仕切り部材を貫通して設けられ、前記管部材から前記水受け部材の露出部にドレイン水が落下することを特徴とする給湯機。
2. 請求項１記載の給湯機において、前記仕切り部材は板状であることを特徴とする給湯機。
3. 請求項１又は２記載の給湯機において、前記管部材は、一端が前記燃焼室に連通し、他端が前記２次熱交換器を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気機構に連通していることを特徴とする給湯機。
4. 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２次熱交換器、前記１次熱交換器及び前記燃焼室が上から順に設けられ、前記管部材は複数あって、それぞれ、直線状であり、鉛直に配置されていることを特徴とする給湯機。

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