JPH0989384A

JPH0989384A - 熱交換装置

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Publication number: JPH0989384A
Application number: JP8183884A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sudo; 義裕須藤; Yoshitaka Nakamura; 好孝中村; Kazuo Yagi; 和男八木; Koji Yano; 宏治矢野
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JP3054854B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスバーナ(3) からの燃焼排気が流れる通路
にその上流側から銅等の熱伝導率の高い材料で構成され
た主熱交換部(1a)とステンレス等の耐食性の良好な材料
で構成された副熱交換部(1b)をこの順序で順次配設し、
副熱交換部(1b)から主熱交換部(1a)に被加熱水が流れる
ようにすると共に、主熱交換部(1a)でガスバーナ(3) か
らの燃焼排気の顕熱を吸収して後者の副熱交換部(1b)で
燃焼排気から潜熱を吸収するようにした熱交換装置(A)
に於いて、主熱交換部(1a)に於いてドレンが生じ難くす
る。【解決手段】副熱交換部(1b)で加熱された被加熱水を
主熱交換部(1a)の下流側の通水管内に供給するバイパス
回路(15)を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱交換装置、特に、
燃焼排気中の水蒸気を凝縮させ、その潜熱を熱交換部に
吸収させる形式の熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスバーナで発生した燃焼排気中の水蒸
気を凝縮させることにより該燃焼排気から潜熱を吸収し
得るようにして熱交換効率の向上を図った熱交換装置と
して図９の如き構造のものがある。このものでは、ファ
ン(4) の吐出側通気路にはガスバーナ(3) と熱交換器
(1)がこの順序で配設されていると共に、熱交換器(1)
の下流側には排気管(21)が連設されている。

【０００３】上記熱交換器(1) は、主としてガスバーナ
(3) の燃焼排気の顕熱を吸収する主熱交換部(1a)とこれ
に対して燃焼排気流の下流側に位置するように配設され
且つ燃焼排気の潜熱を吸収する副熱交換部(1b)とから構
成されており、一方の主熱交換部(1a)を構成する通水管
(11a) やこれに具備された吸熱フィン(12a) は高い熱交
換効率を得る為に熱伝導性の良好な銅材料で形成されて
いる。又、他方の副熱交換部(1b)を構成する通水管(11
b) や吸熱フィン(12b) は、後述する腐食の問題を考慮
してステンレス等の耐食性に優れた材料で形成されてい
る。又、副熱交換部(1b)を構成する通水管(11b) の通水
下流端に主熱交換部(1a)を構成する通水管(11a) の上流
端が接続されており、副熱交換部(1b)の通水管(11b) の
上流端に供給された被加熱水は該副熱交換部(1b)を通過
した後に主熱交換部(1a)の通水管(11a) を流れるように
なっている。

【０００４】このものでは、ファン(4) を利用してガス
バーナ(3) を強制燃焼させると共に熱交換装置(A) に給
水すると、前記ガスバーナ(3) で生成された燃焼排気の
顕熱で主熱交換部(1a)が加熱される。そして、該主熱交
換部(1a)を加熱し終えて温度低下した燃焼排気は、流入
したばかりで温度上昇していない為に比較的低温状態と
なった被加熱水が流れる副熱交換部(1b)を通過する際に
露点以下に冷却され、これにより、該部分にドレンが生
成せしめられる。そして、このドレン生成時に生じる潜
熱が前記副熱交換部(1b)で吸収されてその内部の被加熱
水が温度上昇せしめられる。そして、上記従来の熱交換
装置(A) では、腐食成分（窒素酸化物等）の溶解してい
るドレンが付着する副熱交換部(1b)は耐食性材料で形成
されているからその劣化を抑えることができる。又、上
記従来の熱交換装置(A) では、熱伝導性の良好な銅材料
によって熱交換率が高い主熱交換部(1a)が構成されてい
る。従って、副熱交換部(1b)を構成する熱伝導率が低い
ステンレス等と同一材料で熱交換器(1) 全体を構成する
場合に比べ、熱交換量が同一の場合には該熱交換器(1)
の小型化が図れる利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、熱交換装置(A) に流入する被加熱水が全
て主熱交換部(1a)を通過し、この全被加熱水が主熱交換
部(1a)で燃焼排気を冷却する作用を発揮する。従って、
上記従来のものでは被加熱水の流量増加に伴って主熱交
換部(1a)でドレンが発生し易くなり、被加熱水の流量を
あまり大きくすることができないと言う問題があった。
又、ガスバーナ(3) の燃焼量低下に伴って燃焼排気温が
低くなった場合も主熱交換部(1a)でドレンが発生し易く
なるから、上記ガスバーナの燃焼量をあまり小さくでき
ないと言う問題があった。

【０００６】この出願はかかる点に鑑みて成されたもの
で、請求項１，請求項２の発明は、『ガスバーナ(3) か
らの燃焼排気が流れる排気通路にその上流側から銅等の
熱伝導率の高い材料で構成された主熱交換部(1a)とステ
ンレス等の耐食性の良好な材料で構成された副熱交換部
(1b)をこの順序で順次配設し、前記副熱交換部(1b)を構
成する通水管(11b) の通水下流端に前記主熱交換部(1a)
を構成する通水管(11a) の通水上流端を連結した構成と
し、前記主熱交換部(1a)で前記ガスバーナ(3)からの前
記燃焼排気の顕熱を吸収すると共に前記副熱交換部(1b)
で前記燃焼排気から潜熱を吸収する熱交換装置』に於い
て、主熱交換部(1a)でのドレンの発生を防止しながら被
加熱水の流量を大きくし得るようにすると共にガスバー
ナ(3) の燃焼量を小さくし得る熱交換装置(A) を提供す
ることを課題とする。

【０００７】請求項３〜請求項５の発明は、熱交換装置
(A) への給水量やガスバーナ(3) の燃焼量が変化して
も、主熱交換部(1a)でのドレン発生を防止し得る範囲で
大流量の被加熱水を該主熱交換部(1a)に供給できると共
にガスバーナ(3) の燃焼量を小さくし得る熱交換装置
(A) を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
請求項１の発明の技術的手段は、『全ての被加熱水が流
れる前記副熱交換部(1b)で加熱された該被加熱水の一部
を前記主熱交換部(1a)の下流側の通水管に供給し且つ該
主熱交換部(1a)の通水上流側から分岐するバイパス回路
(15)を具備する』ことであり、前記バイパス回路(15)
は、例えば請求項２の発明のように、『主熱交換部(1a)
と副熱交換部(1b)の間の通水管と主熱交換部(1a)の下流
側の通水管を繋ぐもの』を採用することができる。

【０００９】上記技術的手段は次のように作用する。熱
交換装置(A) に供給される被加熱水は既述従来のものと
同様に全て副熱交換部(1b)に流れ込む。従って、該被加
熱水の全てが副熱交換部(1b)で燃焼排気の凝縮に関与
し、これにより、既述従来のものと同様に前記燃焼排気
から潜熱を吸収する。

【００１０】次に、主熱交換部(1a)の通水上流側で分岐
し且つ副熱交換部(1b)で加熱された被加熱水を主熱交換
部(1a)の下流側の通水管内に供給するバイパス回路(15)
が形成されているから、上記副熱交換部(1b)から流出し
た被加熱水の一部はバイパス回路(15)に分岐して流れ、
これにより、バイパス回路(15)に分配される被加熱水の
量だけ主熱交換部(1a)内の流量が少なくなる。従って、
該流量が少ない分だけガスバーナ(3) からの燃焼排気が
主熱交換部(1a)で冷却され難くなり、これにより、該主
熱交換部(1a)でドレンが生じ難くなる。

【００１１】尚、主熱交換部(1a)の流量が少なくなる分
だけ該主熱交換部(1a)内の被加熱水が高温状態に加熱昇
温されることとなり、該高温水に対してバイパス回路(1
5)からの水が混合される。従って、バイパス回路(15)を
設けない従来のものと同温度の温水が熱交換装置(A) か
ら取り出される。上記課題を解決する為の請求項３の発
明の技術的手段は、請求項１又は請求項２の発明に於い
て、『前記主熱交換部(1a)へ流れる被加熱水の流量を制
御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1a)と前
記副熱交換部(1b)との間の前記排気通路内に位置して該
排気通路内の燃焼排気の温度を検知する排気温センサ
(S)を具備し、前記排気温センサ(S) の検知温度が前記
燃焼排気の露点より若干高温に維持されるように前記主
熱交換部(1a)へ流れる被加熱水の流量を前記流量制御装
置(152) で制御する』ことである。このものでは、主熱
交換部(1a)と副熱交換部(1b)の間の排気通路内の燃焼排
気の温度が排気温センサ(S) で検知されると共に、該検
知温度が燃焼排気の露点より若干高温に維持されるよう
に主熱交換部(1a)内の被加熱水の流量が流量制御装置(1
52) で制御される。従って、熱交換装置(A) 全体への給
水量やガスバーナ(3) の燃焼量が変化して前記燃焼排気
温度が過渡的に変化しても、主熱交換部(1a)内に流れる
被加熱水の流量が制御されて前記燃焼排気の温度が露点
より若干高い温度に常に保たれる。

【００１２】次に請求項４，請求項５の発明について説
明する。主熱交換部(1a)と副熱交換部(1b)の間の排気通
路内であっても、該排気通路に直角な面内での場所の違
いよって燃焼排気温度に多少のバラツキがある。従っ
て、既述請求項３の発明のように主熱交換部(1a)と副熱
交換部(1b)の間の排気温に基づいて流量制御装置(152)
を制御する場合は、該排気温を検知する前記排気温セン
サ(S) が比較的高温の燃焼排気が流れる場所に設けられ
ると、これより低温の燃焼排気が流れる領域に対応する
主熱交換部(1a)内でドレンが生じる可能性がある。とこ
ろが、ドレンの発生に直接関係するのは、燃焼排気が接
触する通水管部分の温度であり、又、この接触部の温度
を的確に反映しているのは、主熱交換部(1a)を流れる被
加熱水の温度である。

【００１３】かかる考察の下考案された請求項４の発明
の技術的手段は、請求項１又は請求項２の発明に於い
て、『前記主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱水の流量
を制御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1a)
で加熱された前記被加熱水の温度を判定する通水温判定
手段を具備し、前記通水温判定手段が判定した前記被加
熱水の温度が前記主熱交換部(1a)での前記燃焼排気の結
露防止に適した温度に維持されるように、前記主熱交換
部(1a)へ流れる前記被加熱水の流量を前記流量制御装置
(152) で制御する』ことである。

【００１４】このものでは、主熱交換部(1a)を流れる被
加熱水の温度に基づいて燃焼排気の結露の危険性を判断
して主熱交換部(1a)内の流量が制御される。請求項５の
発明の技術的手段は、請求項１又は請求項２の発明に於
いて、『前記主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱水の流
量を制御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1
a)と副熱交換部(1b)の間の通水管を流れる被加熱水の温
度を検知する通水温センサ(S_e)を具備し、前記通水温セ
ンサ(S_e)の検知温度が前記主熱交換部(1a)での前記燃焼
排気の結露防止に適した温度に維持されるように、前記
主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱水の流量を前記流量
制御装置(152) で制御する』ことである。

【００１５】このものでは、主熱交換部(1a)に流入する
被加熱水の温度に基づいて燃焼排気の危険性を判断して
該主熱交換部(1a)の流量が制御される。

【００１６】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明では、バイ
パス回路(15)を設けて主熱交換部(1a)の流量を少なくす
ることにより該主熱交換部(1a)に於いてドレンが生じ難
いようにしたから、既述従来のものに比べて熱交換装置
(A) に供給する被加熱水の流量を大きくすることができ
る。又、上記のようにドレンが生じ難いことから、既述
従来のものに比べてガスバーナ(3) の燃焼量を小さくす
ることができ、より低温の温水を作ることができる。

【００１７】主熱交換部(1a)に於いてドレンが生じ難い
から、熱交換器(1) 中に占める主熱交換部(1a)の割合を
大きくしても該主熱交換部(1a)部分に於けるドレンの発
生を防止することができる。従って、該主熱交換部(1a)
の構成材料に比べて熱伝導率の小さな材料で形成された
副熱交換部(1b)の大きさを前記主熱交換部(1a)の体積増
加分以上に小さくしても同一の熱交換効率を得ることが
できる。よって、上記技術的手段によれば、熱交換装置
(A) を小型化することができる。

【００１８】請求項３の発明では、主熱交換部(1a)から
の燃焼排気の温度を判断して該主熱交換部(1a)を流れる
被加熱水の流量を制御する。従って、熱交換装置(A) へ
の給水量やガスバーナ(3) の燃焼量が変化しても主熱交
換部(1a)でのドレン発生が防止できる範囲で大流量の被
加熱水を該主熱交換部(1a)に供給することができると共
にガスバーナ(3) の燃焼量を小さくし得る熱交換装置
(A) が提供できる。従って、請求項１及び請求項２の発
明の効果に加えて更に前記給水量等が変化する条件下で
の適切な制御ができる。

【００１９】排気通路の一部に配設された排気温センサ
の検知温度に基づいてドレン発生の危険を判断するもの
では、燃焼排気の流れの方向に於ける排気温センサの配
設場所が決まっても排気通路に直角な面内に於ける前記
排気温センサの配設場所の違いによって検知温度のバラ
ツキが生じてドレンが発生する恐れがあるが、請求項４
及び請求項５の発明では、主熱交換部(1a)を流れる被加
熱水の温度や該主熱交換部(1a)に流入する被加熱水の温
度に基づいて燃焼排気の結露の危険性を判断するから、
ドレンの発生に直接関係する通水管部分の温度に近似す
る水温に基づいてドレン発生防止の為の制御ができる。
従って、請求項４及び請求項５の発明では主熱交換部(1
a)でのドレンの発生が確実に防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、上記発明の実施の形態を説
明する。図１は、請求項１及び請求項２の発明の実施の
形態に係る給湯器を示している。この実施の形態の熱交
換装置(A) では、既述従来のものと同様にファン(4) の
吐出側には、ガスバーナ(3) ，熱交換器(1) 及び排気管
(21)が、この順序で下側に向けて順次配設されていると
共に、上記ガスバーナ(3) はこれへのガス回路に挿入さ
れたガス弁(31)からガス供給されるようになっている。

【００２１】上記熱交換器(1) は既述従来のものと同様
に、主として燃焼排気の顕熱を吸収する主熱交換部(1a)
とその排気通路(19)の下流側に位置し且つ燃焼排気から
潜熱を吸収する副熱交換部(1b)から構成されていると共
に、主熱交換部(1a)を構成する通水管(11a) 及びその周
囲の吸熱フィン(12a) は熱伝導率の高い銅で形成されて
いる。他方の副熱交換部(1b)の通水管(11b) 及び吸熱フ
ィン(12b) は熱伝導率は低いが耐食性の良好なステンレ
ス又はチタンで形成されている。

【００２２】次に、上記副熱交換部(1b)と主熱交換部(1
a)の間の通水管(a) と該主熱交換部(1a)の下流側の通水
管(b) はバイパス回路(15)で繋がっており、副熱交換部
(1b)に流入し且つ該副熱交換部(1b)を流れた被加熱水は
主熱交換部(1a)とバイパス回路(15)に分岐して流れるよ
うに構成されている。このものでは、図示しない出湯蛇
口を開放すると、ガス弁(31)が開弁せしめられると共に
図示しない点火装置が作動してガスバーナ(3) が燃焼状
態になる。すると、上記ガスバーナ(3) からの燃焼排気
の顕熱で主熱交換部(1a)が加熱される共に、前記燃焼排
気が副熱交換部(1b)で露点以下に温度低下せしめられ、
これにより該副熱交換部(1b)を構成する通水管(11b) や
吸熱フィン(12b) にドレンが生じて該部分の通水に潜熱
が吸収される。この場合、上記熱交換装置(A) では、こ
れに供給される全ての被加熱水が副熱交換部(11b) を流
れる。従って、熱交換器(1) 全体の上流側と下流側の通
水管を繋ぐパイパス回路を設ける場合に比べ、副熱交換
部(1b)に流れる水の量が多くなるから該副熱交換部(1b)
で燃焼排気の潜熱を効率的に吸収することができ、これ
により、熱交換効率が向上する。尚、上記副熱交換部(1
b)で発生したドレンは、その下方の排液管(22)から外部
に排出される。

【００２３】一方、副熱交換部(1b)を構成する通水管(1
1b) の上流端(111b)に流入した被加熱水は、該副熱交換
部(1b)を通過した後に主熱交換部(1a)の通水管(11a) 側
とバイパス回路(15)側に分岐して流れ、バイパス回路(1
5)へ分岐する水の量だけ主熱交換部(1a)に流入する被加
熱水の量が少なくなる。従って、ガスバーナ(3) からの
燃焼排気が主熱交換部(1a)で冷却されにくくなる。よっ
て、バイパス回路(15)を具備しない既述従来のものに比
べ、主熱交換部(1a)でのドレンの発生を確実に防止する
ことができ、熱交換器(1) に供給できる被加熱水の量を
多くすることができる。又、ガスバーナ(3) で生成され
る燃焼排気の温度を下げた場合でもドレンが発生し難い
為、該ガスバーナ(3) の燃焼量を小さくでき、比較的低
温に加熱された温水を作ることができる。これは、低温
・少量の温水を得る場合に特に有用である。

【００２４】図２に示す第２番目の実施の形態は、請求
項１〜請求項２の発明の下位概念たる請求項３の実施の
形態を示している。銅材料で形成された主熱交換部(1a)
とステンレスやチタン等の耐食性材料で形成された副熱
交換部(1b)の間の排気通路内に排気温センサ(S) を配設
する共にバイパス回路(15)に流量制御装置(152) を挿入
したもので、このものでは、主熱交換部(1a)を通過した
直後の燃焼排気が露点より若干高い温度に保たれるよう
に該主熱交換部(1a)内の通水量が制御されるようになっ
ている。即ち、上記排気温センサ(S) の出力をマイクロ
コンピュータが組み込まれた制御回路(C) で監視し、該
制御回路(C) で流量制御装置(152) の開度を次のように
制御する。

【００２５】図３に示すように、ステップ(S₁)(S₂)で排
気温センサ(S) の検知温度と、露点より若干高い値に設
定された基準温度（このものでは８０℃に設定されてい
る。）を比較し、前記検知温度が基準温度以上の場合は
ステップ(S₄)で流量制御装置(152) の開度を絞ることに
より、主熱交換部(1a)に供給される被加熱水の量を増加
させる。すると、主熱交換部(1a)内の流量が増加する伴
って該主熱交換部(1a)に於ける燃焼排気の温度低下量が
大きくなる。即ち、主熱交換部(1a)が燃焼排気から吸収
する顕熱の量が多くなり、これにより、熱交換効率が高
くなる。

【００２６】一方、排気温センサ(S) の検知する排気温
度が上記基準温度より低い場合は、主熱交換部(1a)でド
レンが発生する恐れがあることから、かかる場合はステ
ップ(S₃)で流量制御装置(152) の開度を増加させて主熱
交換部(1a)内の流量を少なくする。主熱交換部(1a)内の
流量が少なくなると、ガスバーナ(3) からの燃焼排気が
上記主熱交換部(1a)で冷やされ難くなり、これにより、
該部分を通過する燃焼排気の温度が露点以下に下がら
ず、ドレンの発生が確実に防止できる。

【００２７】尚、上記実施の形態ではバイパス回路(15)
に流量制御装置(152) を配設したが、該流量制御装置(1
52) を主熱交換部(1a)の通水管(11a) 部分に配設しても
よい。又、上記実施の形態では開度調節が可能な流量制
御装置(152) を採用したが、該流量制御装置(152) とし
て開閉弁を採用しても良い。この場合、バイパス回路(1
5)を遮断した条件下で排気温センサ(S) の検知温度が既
述露点まで降下したときには上記流量制御装置(152) を
開弁させる。排気温センサ(S) の検知温度が露点に降下
するまでバイパス回路(15)を遮断するのは、該バイパス
回路(15)を遮断しない場合に比べて高い熱交換効率が得
られるからである。

【００２８】又、上記各実施の形態では主熱交換部(1a)
と副熱交換部(1b)との間の排気通路内に排気温センサ
(S) を設けたが、図２の想像線で示すように、バイパス
回路(15)の下流端と主熱交換部(1a)の間の通水管(b) に
出湯温センサ(Sa)と流量計(Q)を設け、これらの出力を
利用してドレンの発生を防止するようにしてもよい。即
ち、上記出湯温センサ(Sa)の検知温度と流量計(Q) の出
力値に基づいて主熱交換部(1a)から単位時間に流出する
温水が有する熱量を演算し、更にこの熱量とガスバーナ
(3) の発生熱量等に基づいて排気通路に於ける主熱交換
部(1a)からの燃焼排気（主熱交換部(1a)から吐出される
燃焼排気）の温度を演算し、該燃焼排気の温度が露点よ
り若干高い温度に維持されるように流量制御装置(152)
の開度制御を行うのである。

【００２９】図４に示す第３番目の実施の形態は、請求
項１〜請求項２の発明の下位概念たる請求項４の発明の
実施の形態を示している。既述第１，第２番目の実施の
形態と同一材料で主熱交換部(1a)及び副熱交換部(1b)を
構成すると共に、主熱交換部(1a)の出湯温を検知する為
に該主熱交換部(1a)とバイパス回路(15)の下流端との間
の通水管(b) に出湯温センサ(Sa)を設け、更に主熱交換
部(1a)と副熱交換部(1b)の間の通水管(c) に流量制御装
置(152) を配設したものである。このものでは、主熱交
換部(1a)での結露防止に有効な温度に出湯温センサ(Sa)
の検知温度が維持されるように該主熱交換部(1a)内の流
量が制御されるようになっている。具体的には、主熱交
換部(1a)からの出湯温度（出湯温センサ(Sa)の検知温
度）が５０℃〜７０℃の範囲に入るように流量制御装置
(152) を制御して主熱交換部(1a)に流れる被加熱水の流
量を調整することにより、主熱交換部(1a)を通過する燃
焼排気の最低温度が約８０℃以上に維持されるようにし
ている。尚、主熱交換部(1a)を構成する通水管(11a) の
上流端部に流入した直後の被加熱水の温度は、前記出湯
温センサ(Sa)が検知する主熱交換部(1a)の出湯温度より
も低温であることから、前記主熱交換部(1a)の上流端近
傍で燃焼排気が結露する懸念が生じる。ところが、該上
流端近傍の通水管(11a) にはガスバーナ(3) から吐出さ
れた直後の極めて高温の燃焼排気が接触するから、該燃
焼排気が結露温度まで温度低下する前にこれが主熱交換
部(1a)の吐出部まで流下する。従って、前記主熱交換部
(1a)の排気吐出部近傍の燃焼排気の結露を防止すれば該
主熱交換部(1a)全体に於けるドレンの発生が防げる。こ
のことから、図４の熱交換装置(A) では、主熱交換部(1
a)に流入する被加熱水の温度を考慮することなく、主熱
交換部(1a)の排気吐出部近傍を通過する最も温度が低い
燃焼排気、即ち結露の恐れが最も高い燃焼排気に近い温
度たる出湯温度（出湯温センサ(Sa)の検知温度）に基づ
て該主熱交換部(1a)内の流量を制御しているのである。

【００３０】このものでは、図５に示す如く流量制御装
置(152) が制御されて主熱交換部(1a)に於けるドレン発
生が防止される。ステップ(S₁₁) (S₁₂) で出湯温センサ
(Sa)の検知温度と、主熱交換部(1a)でのドレン防止に有
効な基準温度（例えば７０℃）を比較し、前記検知温度
が基準温度より高い場合はステップ(S₁₄) で流量制御装
置(152) の開度を増加させることにより、主熱交換部(1
a)に供給される被加熱水の流量を増加させる。すると、
主熱交換部(1a)内の流量が増加するに伴って該主熱交換
部(1a)に於ける燃焼排気の温度低下量が大きくなる。即
ち、主熱交換部(1a)が燃焼排気から吸収する顕熱の量が
多くなり、これにより、熱交換効率が高くなる。

【００３１】一方、出湯温センサ(Sa)の検知する出湯温
度が上記基準温度より低い場合は、主熱交換部(1a)でド
レンが発生する恐れがあることから、かかる場合はステ
ップ(S₁₃) で流量制御装置(152) の開度を絞って主熱交
換部(1a)内の流量を少なくする。すると、ガスバーナ
(3) からの燃焼排気が上記主熱交換部(1a)で冷やされ難
くなり、ドレンの発生が確実に防止できる。尚、この実
施の形態では、前記出湯温センサ(Sa)が請求項４の発明
の発明特定事項たる通水温判定手段に対応する。又、上
記実施の形態では、主熱交換部(1a)の出湯温度を検知す
るようにしたが、図４の点線で示すように、主熱交換部
(1a)の中間部に位置する通水管内の温度を検知する温度
センサ(Sf)の出力に基づいて流量制御装置(152) を制御
しても良い。

【００３２】尚、上記のものでは、主熱交換部(1a)の出
湯温度を出湯温センサ(Sa)で直接的に検知しているが、
図４の想像線で示すように、副熱交換部(1b)の出口部の
温度を検知する中間温度センサ(S_c)と、通水管(b) に於
けるバイパス回路(15)の合流点より下流側の温度を検知
する混合水温センサ(S_d)を設け、これらの検知温度に基
づいて主熱交換部(1a)の出口部の出湯温度を演算で求め
てもよい。

【００３３】即ち、熱交換装置(A) に供給される被加熱
水の全流量を１とし、バイパス回路(15)の流量をｒとす
ると、主熱交換部(1a)の流量は（１−ｒ）となる。一
方、主熱交換部(1a)の出口部と中間温度センサ(S_c)の配
設部とを単位時間に流れる水の持つ熱量と、混合水温セ
ンサ(S_d)の配設部を単位時間に流れる水の持つ熱量は等
しいから、中間温度センサ(S_c)と混合水温センサ(S_d)の
検知温度を夫々Ｔ１，Ｔ３とし、主熱交換部(1a)の出口
部の出湯温度をＴ２とすると、Ｔ１×ｒ＋Ｔ２×（１−ｒ）＝Ｔ３となり、上記式からＴ２を求めると、Ｔ２＝（Ｔ３−Ｔ１×ｒ）／（１−ｒ）・・・となる。

【００３４】よって、上記式を利用することにより、
主熱交換部(1a)の出湯温度Ｔ２を間接的に知ることがで
きる。尚、このものでは、中間温度センサ(S_c)及び混合
水温センサ(S_d)とこれらの検知温度に基づいて前記式
を演算するマイクロコンピュータ内の機能部が請求項４
の発明の発明特定事項たる通水温判定手段に対応してい
る。

【００３５】熱量が少ないか若しくは流量が多い熱交換
装置であって、これによる被加熱水の加熱昇温量が小さ
いもの（例えば、床暖房専用の熱交換装置）では、副熱
交換部(1b)の出口部と入口部の被加熱水温度がほぼ等し
いが、かかる場合は、上記式においてＴ１の代わりに
副熱交換部(1b)への入水温Ｔ０（入水温センサ(S_b)の検
知温度）を適用することができる。

【００３６】又、中間温度センサ(S_c)の検知温度Ｔ１が
入水温Ｔ０の関数ｆ（Ｔ０）として表せる場合は、Ｔ２＝（Ｔ３−ｆ（Ｔ０）×ｒ）／（１−ｒ）・・・となる。従って、中間温度センサ(S_c)に代えて入水温セ
ンサ(S_b)が設けられている熱交換装置では、前記式に
於いてＴ１の代わりにＴ０を代入した変形式、又は、
の演算式を用いて主熱交換部(1a)の出湯温度Ｔ２を求
め、これにより、流量制御装置(152) を制御することが
できる。

【００３７】尚、この場合は、入水温センサ(S_b)とこの
検知温度に基づいて上記各演算を実行するマイクロコン
ピュータ内の機能部が請求項４の発明の発明特定事項た
る通水温判定手段に対応する。尚、上記混合水温Ｔ３
は、制御回路(C) に電気接続された湯温設定器(99)でセ
ットされる設定温度Ｔset に等しいから、前記，式
のＴ３に代えて設定温度Ｔset を代入した演算式を使用
してもよい。

【００３８】図６は、請求項１〜請求項２の発明の下位
概念たる請求項５の発明の実施の形態を示している。排
気通路(19)に於ける主熱交換部(1a)の吐出部近傍を走行
する通水管(11a) （ガスバーナ(3) から最も遠い位置の
通水管(11a) ）に副熱交換部(1b)の通水管(11b) 下流端
を接続したもので、このものでは、主熱交換部(1a)と副
熱交換部(1b)の間の通水管に中間温度センサ(S_e)が設け
られている。このものでは、該中間温度センサ(S_e)が検
知する主熱交換部(1a)への入水温が、主熱交換部(1a)で
のドレンの発生を防止するのに適した基準温度（請求項
４の発明の基準温度と異なる温度）基づいて流量制御装
置(152) の開度を調整し、これにより、主熱交換部(1a)
に於けるドレンの発生を防止する。

【００３９】尚、図４，図６の熱交換装置(A) では、主
熱交換部(1a)と副熱交換部(1b)の間の通水管に流量制御
装置(152) を設けているが、該流量制御装置(152) をバ
イパス回路(15)に設けてもよい。図７，図８は、バイパ
ス回路(15)の形成態様の変形例を示したものであり、既
述した何れの実施の形態の熱交換装置(A) に形成された
バイパス回路(15)の変形例としても適用できる。

【００４０】図７の熱交換装置(A) では、副熱交換部(1
b)の上流側で分岐させた二本の通水管(11b) (11b) を並
列状態で副熱交換部(1b)の吸熱フィン(12b) に貫通さ
せ、一方の通水管(11b) の下流端を主熱交換部(1a)の通
水管(11a) の上流端に接続し、他方の通水管(11b) を主
熱交換部(1a)の出口側に接続したもので、当該他方の通
水管(11b) がバイパス回路(15)としても機能する。又、
前記一方の通水管(11b)には主熱交換部(1a)の被加熱水
の流量を制御する為の流量制御装置(152) が設けられて
いる。

【００４１】図８の熱交換装置(A) は、上記図７と同様
に二本の通水管(11b) (11b) を並列状態で吸熱フィン(1
2b) に貫通させ、一方の通水管(11b) の下流端を主熱交
換部(1a)の入口側に接続した点は図７のものと同様であ
る。他方の通水管(11b) は主熱交換部(1a)の出口側に接
続されてバイパス回路(15)が形成されている共に該バイ
パス回路(15)の途中から主熱交換部(1a)の入口側に繋が
る分岐流路(115) が形成されている。そして、該分岐流
路(115) の分岐点には切替弁(153) が設けられている。

【００４２】このものでは、切替弁(153) の切り替えに
より、バイパス回路(15)が主熱交換部(1a)の下流側に繋
がって分岐流路(115) が遮断された状態と、バイパス回
路(15)が遮断されて該バイパス回路(15)が分岐流路(11
5) から主熱交換部(1a)の入口側に繋がった状態に切り
替わる。従って、主熱交換部(1a)の被加熱水の流量を増
加させる場合はバイパス回路(15)が分岐流路(115) から
主熱交換部(1a)に繋がるように切替弁(153) を切り替
え、一方、主熱交換部(1a)の流量を低下させる場合は、
分岐流路(115) を遮断してバイパス回路(15)が主熱交換
部(1a)の下流側に繋がるように切替弁(153) を切り替え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１番目の実施の形態を説明する熱
交換装置(A) の縦断面図

【図２】本発明の第２番目の実施の形態を説明する熱交
換装置(A) の縦断面図

【図３】本発明の第２番目の実施の形態の熱交換装置
(A) の制御動作を説明するフローチャート

【図４】本発明の第３番目の実施の形態を説明する熱交
換装置(A) の縦断面図

【図５】本発明の第３番目の実施の形態の熱交換装置
(A) の制御動作を説明するフローチャート

【図６】本発明の第４番目の実施の形態を説明する熱交
換装置(A) の縦断面図

【図７】バイパス回路(15)の配管態様の変形例を説明す
る熱交換装置(A) の縦断面図

【図８】バイパス回路(15)の配管態様の変形例を説明す
る熱交換装置(A) の縦断面図

【図９】従来例の説明図

【符号の説明】

(1) ・・・熱交換器 (3) ・・・ガスバーナ (4) ・・・ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八木和男名古屋市中川区福住町２番26号リンナイ株式会社内 (72)発明者矢野宏治名古屋市中川区福住町２番26号リンナイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスバーナ(3) からの燃焼排気が流れる
排気通路にその上流側から銅等の熱伝導率の高い材料で
構成された主熱交換部(1a)とステンレス等の耐食性の良
好な材料で構成された副熱交換部(1b)をこの順序で順次
配設し、前記副熱交換部(1b)を構成する通水管(11b) の通水下流
端に前記主熱交換部(1a)を構成する通水管(11a) の通水
上流端を連結した構成とし、前記主熱交換部(1a)で前記ガスバーナ(3) からの前記燃
焼排気の顕熱を吸収すると共に前記副熱交換部(1b)で前
記燃焼排気から潜熱を吸収する熱交換装置であって、全ての被加熱水が流れる前記副熱交換部(1b)で加熱され
た該被加熱水の一部を前記主熱交換部(1a)の下流側の通
水管に供給し且つ該主熱交換部(1a)の通水上流側から分
岐するバイパス回路(15)を具備する熱交換装置。
【請求項２】前記バイパス回路(15)は、前記主熱交換
部(1a)と前記副熱交換部(1b)の間の通水管と前記主熱交
換部(1a)の下流側の通水管を繋ぐものである請求項１の
熱交換装置。
【請求項３】前記主熱交換部(1a)へ流れる被加熱水の
流量を制御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1a)と前記副熱交換部(1b)との間の前記
排気通路内に位置して該排気通路内の燃焼排気の温度を
検知する排気温センサ(S) を具備し、前記排気温センサ(S) の検知温度が前記燃焼排気の露点
より若干高温に維持されるように前記主熱交換部(1a)へ
流れる被加熱水の流量を前記流量制御装置(152) で制御
する請求項１又は請求項２の熱交換装置。
【請求項４】前記主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱
水の流量を制御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1a)で加熱された前記被加熱水の温度を
判定する通水温判定手段を具備し、前記通水温判定手段が判定した前記被加熱水の温度が前
記主熱交換部(1a)での前記燃焼排気の結露防止に適した
温度に維持されるように、前記主熱交換部(1a)へ流れる
前記被加熱水の流量を前記流量制御装置(152) で制御す
る請求項１又は請求項２の熱交換装置。
【請求項５】前記主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱
水の流量を制御する流量制御装置(152) と、前記主熱交換部(1a)と副熱交換部(1b)の間の通水管を流
れる被加熱水の温度を検知する通水温センサ(S_e)を具備
し、前記通水温センサ(S_e)の検知温度が前記主熱交換部(1a)
での前記燃焼排気の結露防止に適した温度に維持される
ように、前記主熱交換部(1a)へ流れる前記被加熱水の流
量を前記流量制御装置(152) で制御する請求項１又は請
求項２の熱交換装置。
【請求項６】前記バイパス回路(15)に前記流量制御装
置(152) が設けられた請求項２から請求項５の何れかの
熱交換装置。