JP7181095B2

JP7181095B2 - 給湯機

Info

Publication number: JP7181095B2
Application number: JP2019001072A
Authority: JP
Inventors: 竹年田村; 聡古舘; 順也綿貫; 寿英鈴木
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-01-08
Also published as: JP2020112276A

Description

本発明は、潜熱回収用のドレン中和器を小さくすることで小型化を行う給湯機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機では、筐体内にバーナと、このバーナの熱で熱交換する第１熱交換器と、この第１熱交換器を通過した燃焼排気ガスから潜熱回収して流水を加熱する第２熱交換器と、この第２熱交換器で発生した結露水を中和する中和器と、を備えることで熱交換効率の良い給湯を行うことができるものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特許５３０６９０９号公報

このような給湯機は、潜熱回収して熱交換効率を向上するために、第２熱交換器と中和器を筐体内に備えることで、給湯機全体が大きくなる傾向に有り、給湯機の設置スペースを小さくしたり、輸送コストを下げるためにコンパクト化を必要としていた。

上記課題を解決するために、本発明では、バーナの燃焼で発生する燃焼排気ガスの熱で流水を加熱する第１熱交換器と、下方に発生した結露水を集めて排水する集水口を有し、前記第１熱交換器を通過した燃焼排気ガスから潜熱回収して流水を加熱する第２熱交換器と、前記結露水を中和する中和器と、前記第２熱交換器の前記集水口と前記中和器を接続し、前記結露水を前記中和器へ導く金属製のドレン配管と、を備え、前記第２熱交換器を前記第１熱交換器の側部に配置し、前記中和器を前記第１熱交換器の他方の側部に配置すると共に、前記第１熱交換器の熱により前記ドレン配管内を通過する結露水を加熱するように前記ドレン配管を前記第１熱交換器の近傍を横切って配置したものである。

本発明では、第２熱交換器で発生した結露水を中和器へ導く金属製のドレン配管を、第１熱交換器の熱により前記ドレン配管内を通過する結露水を加熱するように第１熱交換器の近傍を横切って備えることで、中和器に排水された結露水の温度を上昇する。それによって、結露水の中和反応を促進することで、中和器内に蓄える中和剤の量を少なくすることができ、中和器を小型化することができる。
また、中和器を小型化することで給湯機を小さくでき、設置スペースを小さくし、輸送コストを下げることができる。

本実施形態における給湯機の概略構成図。同正面図。。同第１熱交換器の左側面方向の断面図。

本発明の一実施形態の給湯機を添付図面に基づいて説明する。

１はこの実施形態の給湯機の筐体、２は石油等を燃料とし下向きに火炎を発生する燃焼部であるバーナ、３はバーナ２に燃焼用の空気を供給すると共に、燃焼後の排気ガスを屋外に排気する排気ファン、４はバーナ２の下方に備えられた燃焼室、５は燃焼室４内に設けられバーナ２の燃焼に伴い発生する燃焼排気ガスの顕熱を回収するフィンチューブ式の熱交換器で構成された熱交換部としての第１熱交換器である。

６は燃焼室４の下流側に配置され、燃焼室４の底部に一端を連通し、バーナ２で発生する排気ガスの排出に伴う騒音を低減させる消音装置で、消音装置６の他端は、ステンレス製の箱体で形成された熱交換部としての第２熱交換器７と排気ダクト８を介して連通しており、第２熱交換器７は潜熱を回収する熱交換器で構成され、消音装置６を通過した燃焼排気ガスが露点以下になるまで熱交換させて結露水（ドレン）が生成される。また、９は第２熱交換器７を通過した排気ガスを筐体１の屋外へ排出させ消音装置６、排気ダクト８に連通した排気経路である。第２熱交換器７の下方には、第２熱交換器７で発生したドレンを集める集水口１０を有する。

１１は第２熱交換器７と連通し第２熱交換器７で生成されたドレンを一旦貯留する中和器で、上面中央には第２熱交換器７と連通しドレンが流入する流入口１２と、内部に炭酸カルシウムからなる中和剤を充填し、流入口１２から流入される第２熱交換器７で発生した強酸性のドレンを貯留し中和して、一側壁の上部に形成された流出口１３から排水するものであり、底部には中のドレンを全て排出可能の水抜き栓１４が設けられている。

１５は集水口１０と流入口１２を接続するドレン配管で、高温の第１熱交換器５の近傍に配置することによって、ドレン配管１５内を通過するドレンを加熱して中和器１１へ導くことができる。中和器１１に排水されたドレンの温度は上昇する。これによって、ドレンの中和反応を促進し、中和器１１内に蓄える中和剤の量を少なくすることができ、中和器１１を小型化することができる。また、ドレン配管１５はステンレス等の耐食性、耐熱性の高い金属配管よりなるものである。

前記第１熱交換器５は平行に並べた多数の銅板５ａ（フィン）に多数のＵ字形の銅管５ｂ（パイプ）を貫通して形成し、銅管５ｂ内を流れる水道水を加熱する。５ｃは熱交枠で、銅板５ａの端部が接触している。第１熱交換器５はバーナ２によって上方向から加熱されることで、上部が下部よりも高温になり、銅板５ａと接触する熱交枠５ｃのバーナ２側も高温部となる。バーナ２と燃焼室４と第１熱交換器５は筐体１の左右方向の略中央に配置されている。第２熱交換器７は第１熱交換器５の右側に配置され、中和器１１は第１熱交換器５の左側下方に配置され、高温の第１熱交換器５上部の前側近傍を横切ってドレン配管１５が配置されることで、ドレン配管１５が加熱される。

前記流出口１３から筐体１の排水口１７までの間を、該排水口１７に向かって徐々に登り傾斜した連通管１６で連通し、この連通管１６途中に一対の水位検知電極１８を備え、中和器１１内のドレンの水位を検知する。

２０は給水管、２１は出湯管、２２は給水管２０から分岐した給水バイパス管、２３は出湯管２１からの湯と給水バイパス管２２からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、２４は混合弁２３で混合された湯を給湯栓（図示せず）に給湯するための給湯管、２５は給水管２０に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、２６は給水管２０に設けられ流量を検出する流量センサ、２７は給湯管２４に設けられ給湯温度を検出する給湯温度センサである。

２８は給湯機に内蔵され、マイクロコンピュータを主体としてこの給湯機の各センサの信号を受け、各アクチュエータの駆動を制御する制御部であり、入力側には給水温度センサ２５や流量センサ２６や給湯温度センサ２７や水位検知電極１８が接続されており、出力側にはバーナ２や排気ファン３や混合弁２３がそれぞれ接続されている。

次にこの一実施形態の作動について説明する。
今適宜箇所の給湯栓が開栓されて給湯が開始されると、この水の流れを流量センサ２６が検知し、バーナ２の燃焼を開始させる最低作動流量以上の流量になると、制御部２８は熱要求ありと判断し、バーナ２の燃焼を電磁ポンプ（図示せず）や点火器（図示せず）を駆動して開始させる。この燃焼により発生した燃焼排気ガスは第１熱交換器５に流入し、第１熱交換器５で給水と熱交換し、第１熱交換器５を通過した燃焼排気ガスは、消音装置６にて下向きから上向きにＵターンされ、排気ダクト８を介して第２熱交換器７に上向きに流入し、第２熱交換器７内に流入してくる給水と熱交換し、第２熱交換器７を通過した後、排気経路９から外部へ排出されるものである。

この第２熱交換器７で温度上昇した温水は第１熱交換器５に流入し、ここでバーナ２の燃焼で発生した燃焼排気ガスとの熱交換で更に加熱されて、給湯として給湯栓から出湯されるものであり、この時、制御部２８は給湯温度センサ２７の検出する温度からユーザが設定した給湯設定温度になるようにバーナ２の燃焼量や混合弁２３の開度の調節するものである。

また第１熱交換器５及び第２熱交換器７で給水と燃焼排気ガスが熱交換され、露点以下になることにより生成されたドレンは、第２熱交換器７の集水口１０からドレン配管１５を通過するときに加熱され、流入口１２を介して中和器１１に貯留され、中和器１１内に充填された中和剤により中和された後、流出口１３、連通管１６、排水口１７を介して筐体１外へ排出されるものである。

このように、ドレン配管１５を通過する際にドレンが加熱されることで、中和器１１に排水されたドレンの温度を上昇する。それによって、ドレンの中和反応を促進することで、中和器１１内に蓄える中和剤の量を少なくすることができ、中和器１１を小型化することができる。

以上のように本発明によれば、第２熱交換器７で発生したドレンを中和器１１へ導くドレン配管１５を、第１熱交換器５に近接して備えることで、中和器１１に排水されたドレンの温度を上昇する。それによって、ドレンの中和反応を促進することで、中和器１１内に蓄える中和剤の量を少なくすることができ、中和器１１を小型化することができる。
また、中和器１１を小型化することで給湯機を小さくでき、設置スペースを小さくし、輸送コストを下げることができる。

また、本実施形態ではドレン配管１５を第１熱交換器５に接触して配置したが、第１熱交換器５からの輻射熱によってドレン配管１５を加熱しても良い。また、逆に第１熱交換器５とドレン配管１５を溶接等によって接続すればよりドレン配管１５内のドレンを加熱することができる。

また、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１筐体
２バーナ
５第１熱交換器
７第２熱交換器
１０集水口
１１中和器
１５ドレン配管

Claims

バーナの燃焼で発生する燃焼排気ガスの熱で流水を加熱する第１熱交換器と、下方に発生した結露水を集めて排水する集水口を有し、前記第１熱交換器を通過した燃焼排気ガスから潜熱回収して流水を加熱する第２熱交換器と、前記結露水を中和する中和器と、前記第２熱交換器の前記集水口と前記中和器を接続し、前記結露水を前記中和器へ導く金属製のドレン配管と、を備え、前記第２熱交換器を前記第１熱交換器の側部に配置し、前記中和器を前記第１熱交換器の他方の側部に配置すると共に、前記第１熱交換器の熱により前記ドレン配管内を通過する結露水を加熱するように前記ドレン配管を前記第１熱交換器の近傍を横切って配置したことを特徴とする給湯機。
前記中和器を前記第１熱交換器の他方の側部下方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
前記ドレン配管を前記第１熱交換器に接触させて配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯機。