JP6449590B2

JP6449590B2 - 給湯装置

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Publication number: JP6449590B2
Application number: JP2014171998A
Authority: JP
Inventors: 幸祐中島; 景介奥備; 村瀬　裕一; 裕一村瀬; 一久井川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: JP2016044956A

Description

本発明は、給湯装置に関し、詳しくは、ドレン配管が不要な給湯装置に関する。

特許文献１には、従来の給湯装置が開示されている。この特許文献１記載の給湯装置（特許文献１では給湯器）は、燃焼排気の顕熱を回収する主熱交換器と、燃焼排気の潜熱を回収する副熱交換器とを備えている。副熱交換器は、給水管の下流側に接続されている。また、主熱交換器は、副熱交換器の下流側に接続されている。この主熱交換器の下流側には出湯管が接続されている。

給水管に供給された水は、副熱交換器で燃焼排気と熱交換することで温度上昇し、さらにその後、主熱交換器で燃焼排気と熱交換することで温度上昇する。主熱交換器によって高温となった水は、出湯管を介して出湯する。

このとき、燃焼排気は、主熱交換器によって顕熱が回収された後、副熱交換器によって潜熱が回収されるため、凝縮してドレンに状態変化する。

特許文献１記載の給湯器は、副熱交換器の下方にドレン蒸発器が設けられている。ドレン蒸発器は、副熱交換器によって生じたドレンを受け、燃焼排気によって加熱されるように構成されている。これにより、特許文献１記載の給湯器は、副熱交換器において発生したドレンを装置外に排出するためのドレン配管を不要とした構造となっている。

特開２００２−９８４１３号公報

ところで、この特許文献１記載の給湯器は、ドレン蒸発器を加熱することによってドレンを蒸発させ、これによりドレン配管を排除した構造を実現したものである。しかしながら、ユーザーによっては給湯器を長時間に亙って継続して使用する場合もあり、この場合、ドレン蒸発器によるドレンの蒸発量よりも、副熱交換器から生ずるドレン発生量が上回ることもある。この場合に給湯器の運転を継続すると、ドレンは、ドレン蒸発器から溢れてしまい、この結果、給湯器から漏れてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼排気の顕熱と潜熱とを回収し、ドレン配管を不要とした給湯装置において、長時間、継続使用した場合であってもドレンの漏れを抑制することができる給湯装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、上流側の端部に水供給口が設けられた供給管と、この供給管に接続された第１の熱交換器と、この第１の熱交換器の下流側に接続された第２の熱交換器と、この第２の熱交換器の下流側に接続され、その下流側の端部に出湯口が設けられた出湯管と、前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器と燃焼排気によって熱交換を行わせるバーナとを備え、前記第２の熱交換器によって燃焼排気の顕熱を回収し、前記第１の熱交換器によって前記第２の熱交換器と熱交換した後の燃焼排気の潜熱を回収するように構成された給湯装置であって、前記第１の熱交換器には、当該第１の熱交換器の表面に生じた結露水をその表面に保持させる結露水保持部が設けられており、前記結露水保持部が、多孔質体によって構成されている、ことを特徴とする。

請求項１に係る発明は、長時間、継続使用をすると、第１の熱交換器の表面に結露水が生じるが、この結露水は結露水保持部に保持される。結露水が結露水保持部に保持されると、第１の熱交換器の表面は結露水に覆われる。これにより、第１の熱交換器の結露水に覆われた箇所は、燃焼排気と熱交換がされにくくなり、この結果、結露水が新たに生じるのを抑制できる。従って、本発明の給湯装置によれば、長時間、継続使用した場合であってもドレンの漏れを抑制することができる。
また、結露水保持部に結露水が保持されて、第１の熱交換器の燃焼排気との熱交換が抑制される状態になっても、結露水保持部を燃焼排気に当てることで、結露水を蒸発させることができる。これにより、第１の熱交換器が熱を効果的に回収できる状態に早く復帰させることができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１の熱交換器は、前記供給管に連通して内部に通水する管部を備えており、前記結露水保持部は、前記管部の外周部に設けられている。

このように、請求項２に係る発明は、結露水保持部が管部の外周部に設けられているため、結露水の発生が多い管部において、長時間、継続使用をした場合における結露水の発生を抑制できる。

本発明の給湯装置によれば、燃焼排気の顕熱と潜熱とを回収し、ドレン配管を不要とした給湯装置において、長時間、継続使用した場合であってもドレンの漏れを抑制することができる。

本実施形態の給湯器の断面図である。本実施形態の給湯器の要部断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

図１には、本実施形態の給湯装置の断面図が記載されている。本実施形態の給湯装置は、２つの熱交換器（第１の熱交換器２５と第２の熱交換器２６）を内蔵しており、バーナ２４から発生する燃焼排気の顕熱だけでなく、潜熱も回収して、効率よく高温の湯を生成するものである。一方で、潜熱を回収すると、燃焼排気は凝縮して結露水に変化するが、給湯装置は、この結露水の発生量が多くなると、潜熱の回収を制限して結露水の発生量を抑制する。

本実施形態の給湯装置は、水を湯に変えて当該湯を台所や浴室等の水栓に吐出させる給湯器である（以下、本実施形態の給湯装置を給湯器という）。給湯器は、図１に示すように、筐体１と、燃焼室２と、制御装置７とを備えている。

筐体１は、箱形状に形成されている。筐体１は、給湯器の外郭を形成する。筐体１の下部には、外気を内部に取り込むための給気口１１が設けられている。また、筐体１の上部には、バーナ２４により生成された燃焼排気を外部に排出するための排気口１２が設けられている。

燃焼室２は、筐体１内に設けられている。燃焼室２は、給水源から供給された水を加熱して湯を生成する。燃焼室２には、流入口２１と、流出口２２と、流通路２３とが設けられている。流入口２１は、燃焼室２の下部に設けられている。流入口２１は、筐体１の給気口１１に通じている。流出口２２は燃焼室２の上部に設けられている。流出口２２は、筐体１の排気口１２に通じている。流通路２３は、流入口２１と流出口２２とを連通する。また、燃焼室２は、バーナ２４と、第１の熱交換器２５と、第２の熱交換器２６と、ファン２７とを備えている。

ファン２７は、流入口２１の下方に設けられている。ファン２７は、外気（燃焼用の二次空気）をバーナ２４に供給する。ファン２７が駆動すると、給気口１１から筐体１内に空気が取り込まれ、この取り込まれた空気は、流入口２１を介して燃焼室２内に流入する。ファン２７は、制御装置７に電気的に接続されており、当該制御装置７に駆動制御される。

バーナ２４は、燃焼室２内に収容配置されている。バーナ２４には、予混合ガスが供給され、これにより燃焼して燃焼排気を生成する。燃焼排気は、流通路２３に沿って流通し、流出口２２を介して排出される。なお、予混合ガスは、バーナ２４の燃焼前において、燃料ガスと一次空気とが混合されて生成される。

バーナ２４の上方には第１の熱交換器２５と第２の熱交換器２６とが配置されている。第１の熱交換器２５及び第２の熱交換器２６は、バーナ２４から発生する燃焼排気に接触するようにして設けられる。

第１の熱交換器２５は、蛇行した管部３４（例えば、ステンレス管）に放熱フィン３５が熱的に接続されて構成されている。第１の熱交換器２５の流入口には、供給管２８が連通接続されている。この供給管２８の上流側の端部には水供給口３２が設けられている。水供給口３２から水が供給されると、当該水は、第１の熱交換器２５に流入する。この第１の熱交換器２５の下流側には、第２の熱交換器２６が接続される。

第２の熱交換器２６は、第１の熱交換器２５の下方に離れて設けられており、燃焼室２の内部に収容配置されている。第２の熱交換器２６は、第１の熱交換器２５に、接続管３０を介して連通接続される。接続管３０は、上流側端部が第１の熱交換器２５の流出口に接続され、下流側端部が第２の熱交換器２６の流入口に接続される。

第２の熱交換器２６は、蛇行した管部３６（例えば、銅管）に放熱フィン３７が熱的に接続されて構成されている。第２の熱交換器２６の下流側の端部には、出湯管３１が接続されている。出湯管３１の途中には開閉弁２９が設けられており、開閉弁２９の開閉駆動によって、給湯器に供給された水の流通状態（つまり吐水と止水）が切り替えられる。出湯管３１の下流側の端部には、出湯口３３が設けられている。

この出湯口３３と、供給管２８の水供給口３２とは、筐体１の下端から露出して設けられる。水供給口３２には、給水源（例えば、水道管）に連通する給水管が接続される。また、出湯口３３には、例えば、混合水栓等の給湯口に接続される。

水供給口３２から水が供給された状態でバーナ２４が燃焼すると、バーナ２４によって発生する燃焼排気が、第２の熱交換器２６に接触し、第２の熱交換器２６を通過した燃焼排気が第１の熱交換器２５に接触する。すると、供給管２８を流通する水は、第１の熱交換器２５に流入し、燃焼排気と熱交換して温度上昇する。この後、温度上昇した水は、第２の熱交換器２６に流入し、燃焼排気と熱交換して、さらに温度上昇する。そして、第２の熱交換器２６を通過した水は、出湯口３３を介して出湯する。

このとき、燃焼排気は、第２の熱交換器２６によって顕熱が回収され、この後、第１の熱交換器２５によって潜熱（正確には、潜熱および顕熱）が回収される。この結果、給湯器は、水供給口３２に供給された水を効果的に加熱することができる。

燃焼排気は、第１の熱交換器２５によって潜熱が回収されると、凝縮して結露水に変化する。従って、第１の熱交換器２５には結露水が付着する。

第１の熱交換器２５には、図２に示すように、結露水保持部５が設けられている。結露水保持部５は、第１の熱交換器２５の管部３４の外周部（表面）を覆うようにして設けられている。結露水保持部５は、第１の熱交換器２５の管部３４に生ずる結露水を保持して、この結露水によって当該管部３４の表面を覆う。これにより、結露水保持部５は、第１の熱交換器２５と燃焼排気との熱交換を抑制して、結露水の発生を抑制することができる。

結露水保持部５は、例えば、セラミックによって構成された多孔質体である。従って、結露水保持部５は、結露水を保持した状態で燃焼排気に晒されると、結露水を蒸発させることができる。これにより、第１の熱交換器２５は、再度、燃焼排気と熱交換ができる状態に復帰する。

第１の熱交換器２５の下方には、ドレン受け４が設けられる。このドレン受け４は、結露水保持部５によって保持された結露水が、例えば振動等によって滴ってしまうのを受けるためのものである。ドレン受け４には、気化器４１が設けられている。気化器４１はドレン受け４に受けられた結露水の気化を促進させる。気化器４１は、例えば、セラミックからなる多孔質体や、ヒータによって構成される。

本実施形態の給湯器は、長時間、継続使用されると、結露水が生成されるが、その結露水は、結露水保持部５によって保持される。すると、第１の熱交換器２５の管部３４は、結露水によって覆われる。

すると、結露水に覆われた第１の熱交換器２５は、燃焼排気と熱交換をすることができなくなり、従って、結露水の生成が抑制される。この結果、給湯器からドレンが漏れるのを防ぐことができる。

一方、この状態では、第１の熱交換器２５による燃焼排気の潜熱の回収が行われず、一時的に燃焼排気の熱の回収効率は低下する。しかし、この状態で運転を継続すると、燃焼排気に結露水保持部５が晒され、結露水が蒸発する。この結果、第１の熱交換器２５は結露水から露出し、再び、潜熱の回収を行うことができるようになる。

以上、説明したように、本実施形態の給湯器（給湯装置）は、供給管２８と、この供給管２８に接続された第１の熱交換器２５と、この第１の熱交換器２５の下流側に接続された第２の熱交換器２６と、この第２の熱交換器２６の下流側に接続された出湯管３１と、バーナ２４とを備える。給湯装置は、第２の熱交換器２６によって燃焼排気の顕熱を回収し、第１の熱交換器２５によって第２の熱交換器２６と熱交換した後の燃焼排気の潜熱を回収するように構成される。そして、第１の熱交換器２５には、当該第１の熱交換器２５の表面に生じた結露水をその表面に保持させる結露水保持部５が設けられている。

本実施形態の給湯装置は、長時間、継続使用をすると、第１の熱交換器２５の表面に結露水が生じるが、この結露水は結露水保持部５に保持される。結露水が結露水保持部５に保持されると、第１の熱交換器２５の表面は結露水に覆われる。これにより、第１の熱交換器２５の結露水に覆われた箇所は、燃焼排気と熱交換がされにくくなり、この結果、結露水が新たに生じるのを抑制できる。従って、本発明の給湯装置によれば、長時間、継続使用した場合であってもドレンの漏れを抑制することができる。

また、本実施形態の第１の熱交換器２５は、供給管２８に連通して内部に通水する管部３４を備える。結露水保持部５は、管部３４の外周部に設けられている。

このように、本実施形態の給湯装置は、結露水保持部５が管部３４の外周部に設けられているため、結露水の発生が多い管部３４において、長時間、継続使用をした場合における結露水の発生を抑制できる。

また、本実施形態の結露水保持部５は、多孔質体によって構成されている。

このため、結露水保持部５に結露水が保持されて、第１の熱交換器２５の燃焼排気との熱交換が抑制されても、結露水保持部５を燃焼排気に当てることで、結露水を蒸発させることができる。これにより、第１の熱交換器２５が熱を効果的に回収できる状態に早く復帰させることができる。

なお、本実施形態の給湯装置はいわゆる給湯器であったが、本発明の「給湯装置」としては、上述した給湯機能を有する給湯器のほか、湯を熱源とする床暖房や浴室暖房乾燥機に湯を循環させる機能を併せ持つ温水暖房熱源機や、浴槽内の湯を循環させて追い焚きする機能を併せ持つ風呂給湯器でもよい。

また、本実施形態の給湯器は、開閉弁２９の駆動によって、湯の供給と止水とを切り替えていたが、開閉弁２９を設けずに、給湯器内の水の流通の有無を検知する水流センサーを給湯器に設け、この水流センサーの検知信号に基づいて制御装置がバーナの燃焼を制御してもよい。これによって、湯の供給先のカランをユーザーが開閉することで、水流センサーが給湯器内の水の流通を検知し、これに伴ってバーナの燃焼が制御される。

また、本実施形態の結露水保持部５は、第１の熱交換器２５の管部３４を覆うようにして設けられていたが、例えば、放熱フィン３５を覆うものであってもよい。つまり、結露水保持部５は、第１の熱交換器２５の管部３４または放熱フィン３５のうちの両方またはいずれか一方の表面に結露水を保持させて、熱交換を抑制するものであればよい。

また、供給管２８と出湯管３１とをバイパス管によって接続し、このバイパス管に流量調整弁を設け、当該流量調整弁の開度を調整することで、出湯口３３から出湯する湯の温度を制御してもよい。

１筐体
１１給気口
１２排気口
２燃焼室
２１流入口
２２流出口
２３流通路
２４バーナ
２５第１の熱交換器
２６第２の熱交換器
２７ファン
２８供給管
２９開閉弁
３０接続管
３１出湯管
３２水供給口
３３出湯口
３４管部
３５放熱フィン
４ドレン受け
５結露水保持部
７制御装置

Claims

上流側の端部に水供給口が設けられた供給管と、
この供給管に接続された第１の熱交換器と、
この第１の熱交換器の下流側に接続された第２の熱交換器と、
この第２の熱交換器の下流側に接続され、その下流側の端部に出湯口が設けられた出湯管と、
前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器と燃焼排気によって熱交換を行わせるバーナと
を備え、
前記第２の熱交換器によって燃焼排気の顕熱を回収し、前記第１の熱交換器によって前記第２の熱交換器と熱交換した後の燃焼排気の潜熱を回収するように構成された給湯装置であって、
前記第１の熱交換器には、当該第１の熱交換器の表面に生じた結露水をその表面に保持させる結露水保持部が設けられており、
前記結露水保持部が、多孔質体によって構成されている、
ことを特徴とする給湯装置。
前記第１の熱交換器は、前記供給管に連通して内部に通水する管部を備えており、
前記結露水保持部は、前記管部の外周部に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。