JPH10160255A

JPH10160255A - 給湯器

Info

Publication number: JPH10160255A
Application number: JP8330247A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kodama; 勝児玉
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-25
Also published as: JP3724672B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高効率で耐久性があり、かつ、コンパクトな
給湯器を提供することを目的とする。【解決手段】バーナ１０の燃焼熱炎内に高温側熱交換
器８を設け、高温側熱交換器８で熱交換された燃焼排ガ
スの下流に燃焼熱を熱交換する低温側熱交換器７と、低
温側熱交換器７から発生するドレンを受けて所要部へ排
出するドレン受け４とを設け、高温側熱交換器８、低温
側熱交換器７、バーナ１０およびドレン受け４をＳｉＣ
で一体成形し、更にバーナ１０の燃焼炎内に高温側熱交
換器８を配置し、燃料ガスを各伝熱フィン２１の間隙で
燃焼させて、燃焼室９高さを低くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器の熱交換器に関
し、詳しくは２つの熱交換器を燃焼排ガス流路中に離間
して設け、燃焼排ガス中のドレン（凝縮水）を回収する
ドレン受けを備えた給湯器の熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼排ガス中の潜熱の回収を
図ることを目的として、燃焼排ガス流路中に熱交換器を
上下２段に離間して設けた給湯器が知られている。例え
ば、特開昭５４−６４７４７号公報に示されるように、
１次熱交換器と主熱交換器とを上下２段に離間して設
け、１次熱交換器と下方の主熱交換器との離間したスペ
ースにドレン受け皿を設けている。そして、上方の１次
熱交換器にて生じたドレン（潜熱回収後の凝縮水）は、
ドレン受け皿に受けられ、下方に設けた主熱交換器やガ
スバーナに滴下しないように給湯器外へ排出している。

【０００３】一方、熱交換器部では、燃焼排ガス中に含
まれる水蒸気の他、ＮＯ_X、ＳＯ_X、ＣＯ、ＣＯ₂によっ
て、腐食性の強いＨＮＯ₃等の酸が生成されて凝縮さ
れ、熱交換器の銅母材や表面処理材である鉛材を腐食す
る。その結果、炭酸鉛、硝酸鉛、塩基性炭酸鉛、硫酸銅
（緑青）等の腐食生成物が多量に生じて、熱交換器のフ
ィン間に堆積し、燃焼排ガス流路の排気抵抗が増大して
不完全燃焼を引き起こしたり、熱交率を著しく低下する
と共に、剥離して飛散したり、更に腐食が進むと熱交換
器に穴があく等の問題を生じていた。そこで、例えば、
特開昭６０−１６４１６８号公報に示されるように、熱
交換器部材の表面に耐酸性、耐熱性、熱伝導性に優れた
Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等の無機質粉末のコーティング層を形
成することによって、腐食を防止することが提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
熱交換器を上下２段に離間して設けた給湯器において
は、バーナから上段の熱交換器までの高さが大きくなる
ため、給湯器のコンパクト化が難しい問題があった。ま
た、上段の熱交換器と下段の熱交換器との間にドレン受
け板を設けて、凝縮したドレンが下段の熱交換器へ滴下
しないように、ドレン排水口へ導かれるものの、上段の
熱交換器部では、凝縮されたドレンによって腐食生成物
が多量に生じて耐久性が劣る問題があった。また、この
腐食対策として、熱交換器に無機質粉末のコーティング
層を形成する場合には、そもそも熱交換器のフィン間隙
が狭いために、吹き付けまたは侵積によるコーティング
が難しく、その結果、給湯器を安価に製作できない問題
が生じていた。更に、高温時に軟化、溶融するガラスフ
リットをコーティング材に混ぜて母材金属との接着効果
をある程度もたせることができるものの、熱交換器材で
ある銅とコーティング層である無機質との熱膨張係数が
異なるために、温度によっては加熱・冷却の繰り返しに
よって、コーティング層と母材金属との密着性が低下
し、耐久性が劣る問題があった。そこで、本発明の給湯
器は上記課題を解決し、高効率で耐久性があり、かつ、
コンパクトな給湯器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の給湯器は、燃料ガスを燃焼するバー
ナと、上記バーナによる燃焼熱により通水中の水を加熱
する複数の伝熱フィンをもった高温側熱交換器と、上記
高温側熱交換器が設けられた燃焼排ガス流路の下流に設
けられ、燃焼熱により通水中の水を加熱する複数の伝熱
フィンをもった低温側熱交換器と、上記低温側熱交換器
から発生するドレンを受けて所要部へ排出するドレン受
けとを備えた給湯器において、上記高温側熱交換器、上
記低温側熱交換器および上記ドレン受けをセラミックス
で成形すると共に、上記バーナの燃焼炎内に上記高温側
熱交換器を配設したことを要旨とする。

【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項２記載
の給湯器は、上記バーナを含めて、セラミックスで成形
したことを要旨とする。

【０００７】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器は、燃焼排ガス流路の上流から高温側熱交換器と
低温側熱交換器とが設けられて、バーナによる燃焼熱に
より通水中の水を加熱するので、高温側熱交換器で燃焼
熱を熱交換することに加えて、低温側熱交換器で潜熱を
回収でき、熱効率が向上する。また、高温側熱交換器、
低温側熱交換器およびドレン受けをセラミックスで成形
すると共に、高温側熱交換器をバーナの燃焼炎内に配設
することにより、ドレンによる腐食生成物が発生しない
ので耐久性が向上する。更に、バーナから高温側熱交換
器までの燃焼室の高さを低くでき、給湯器をコンパクト
にすることができる。

【０００８】また、上記構成を有する本発明の請求項２
記載の給湯器は、高温側熱交換器、低温側熱交換器およ
びドレン受けの他、バーナがセラミックスで成形され
る。従って、ドレンが壁面をつたってバーナに流れる等
の事態になっても、バーナでドレンによる腐食生成物が
発生しないので耐久性が向上する。

【０００９】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適な
実施例について説明する。図１は一実施例としての給湯
器の概略図である。給湯器は、燃焼用空気を燃焼室９へ
送り込むファン１１、燃料ガスを燃焼するバーナ１０、
燃焼熱により通水路内の水に熱交換する高温側熱交換器
８、この高温側熱交換器８とバーナ１０間にはさまれ燃
焼空間を形成する燃焼室９、高温側熱交換器８の上方で
燃焼排ガス中の燃焼熱を熱交換する低温側熱交換器７、
高温側熱交換器８と低温側熱交換器７間でドレン回収空
間を形成するドレン回収室５、低温側熱交換器７の上方
で排気を導き排出する排気筒１から燃焼・給排気経路が
構成されている。尚、バーナ１０は、全一次空気式であ
って、燃焼面に燃料ガスと空気との混合ガスを噴出する
多数の噴出孔が開けられる。また、バーナ１０へのガス
供給経路２７には、ガス量を制御するガス比例弁１７、
ガス通路を開閉するガス電磁弁１５、１６が設けられて
いる。また、給水経路は、給水路２５から低温側熱交換
器７、この下方の高温側熱交換器８を経て、給湯路２６
に設ける給湯カラン２４へ通じている。また、バーナ１
０には、図示しない点火用電極、燃焼炎を検知するフレ
ームロッドを設け、ガス電磁弁１５、１６、ガス比例弁
１７と共にコントローラ１８へ電気的に接続され、出湯
・運転・停止等の所定の制御が行われている。

【００１０】高温側熱交換器８および低温側熱交換器７
のそれぞれは、互いに間隙をもって向い合う複数の伝熱
フィン２０、２１と、これらの伝熱フィン２０、２１を
挿通する複数の伝熱管２２、２３とで形成されている。
そして、伝熱管２２、２３内の通水が配列された複数の
伝熱フィン２０、２１を蛇行して流れるように、熱交換
器壁の外でこれらの伝熱管２２、２３が連結され、流路
が連通している。

【００１１】また、低温側熱交換器７が温度低下した燃
焼排ガスから潜熱を効率よく熱交換できるようにするた
め、および、燃焼炎が高温側熱交換器８の各伝熱フィン
間で高温を保って燃焼できるようにするため、通水は、
まず低温側熱交換器７で熱交換され、次いで高温側熱交
換器８で熱交換されるように、上下の熱交換器８、７が
接続管３で接続される。

【００１２】低温側熱交換器７の下方に位置するドレン
回収室５には、図２に示すように、低温側熱交換器７か
ら滴下するドレンを受ける断面コの字形のドレン受け４
が上に開口して設けられ、ドレン回収室５の一方の側壁
には、ドレン受け４で受けたドレンを集合するドレン集
合部６が設けられる。ドレン受け４は、排気間隙を設け
て複数個、上下２段に互い違いに設けられ、ドレン集合
部６へ向けて水平方向に傾斜して配列される。また、各
々のドレン受け４とドレン受け４との間は、燃焼排ガス
が各々のドレン受け４を迂回して通過するように燃焼排
ガス流路を形成する。また、ドレン受け４は、ドレンを
受けてドレンを導くばかりでなく、燃焼排ガス流の分布
を均等化する役目も果たす。

【００１３】ドレンが導かれるドレン集合部６には、ド
レンを排出するドレン排水管１３がＵ字形またはＺ形に
設けられ、屈曲した溜部に溜まったドレンによって、ド
レン回収室５と外気とを遮断し、排気通路内の燃焼排ガ
スがドレン排水管１３から器外へ洩れるのを防止してい
る。尚、ドレンが溜まる溜部の高さｈは、ファン１１の
最高静圧より若干大きく設定されている。

【００１４】低温側熱交換器７、ドレン回収室５、複数
のドレン受４、高温側熱交換器８、燃焼室９、バーナ１
０、およびこれら周囲壁面の材料は、比較的、熱伝導効
率の高いＳｉＣ（炭化珪素）（またはセラミックスと読
み代えても良い）で形成され、これら全体は一体に焼成
して作製される。

【００１５】従来、銅製のフィンチューブ型熱交換器で
は、高温時の酸化による腐食を防止して耐久性を確保す
るために、伝熱フィンの温度を１５０〜２５０℃に低く
しなければならず、また、燃焼炎が熱交換器の伝熱フィ
ンに接触し、燃焼炎が冷却されて不完全燃焼を起こさな
いように、バーナ１０から高温熱交換器８までの燃焼室
９高さが大きく設けられていた。一方、本実施例では、
バーナ１０および高温熱交換器８をＳｉＣ材料で形成す
るために、耐熱性をもたせることができると共に、銅材
のように高温酸化が起こらない。従って、燃焼室９およ
び高温側熱交換器８を高温化（５００〜６００℃）する
ことができるため、燃焼炎を積極的に伝熱フィン２１へ
接触させ、伝熱フィン２１と伝熱フィン２１との間隙で
燃焼するように、燃焼室９高さを低く設ける。

【００１６】次に、給湯器の燃焼動作について、以下に
説明する。まず、給湯カラン２４を開いて給水路２５へ
給水されると、コントローラ１８からファン１１へ指令
信号が送られ、ファン１１が回転する。次にコントロー
ラ１８からの指令信号によりガス電磁弁１５、１６を開
弁してバーナ１０に燃料ガスが供給され、図示しないイ
グナイタの放電によって燃料ガスに点火され、燃焼が開
始される。

【００１７】この点火初期には、高温側熱交換器８が高
温になる前に、燃焼炎が伝熱フィン２１に接触して冷却
されると、不完全燃焼を起こす場合がある。そこで、点
火初期には、高温側熱交換器８が冷えた状態となってい
るために、コントローラ１８が、ガス比例弁１７の開度
を小さくして燃料ガス量を絞り、燃焼炎が高温熱交換器
８に達しないように、燃焼を制御する。そして、点火後
から所定時間経過後に、高温側熱交換器８が赤熱し、燃
焼炎が伝熱フィン２１に接触しても不完全燃焼を起こさ
ない状態になり、コントローラ１８は、ガス比例弁１７
の開度を大きくして燃料ガス量を増す。この際の燃焼炎
は、高温側熱交換器８の各伝熱フィン２１の間隙に入り
込んで燃焼する。図２は、伝熱フィン２１間で燃焼する
この燃焼炎３３を示している。

【００１８】バーナ１０から噴出する燃料ガスは、高温
側熱交換器８の各伝熱フィン２１の間隙での燃焼後、こ
の燃焼排ガスが上方のドレン受４間の間隙を通過し、上
方の低温側熱交換器７の伝熱フィン２０を接触通過す
る。従って、高温側熱交換器８の伝熱フィン２１は燃焼
炎に接触して伝熱されると共に、上方の低温側熱交換器
７は燃焼排ガスの残余熱を効率良く吸収して、これらの
伝熱管２２内を通過する通水を加熱昇温する。

【００１９】一方、燃焼排ガスは、下方の高温側熱交換
器８で熱交換されて排気温度が低下し、更に上方の低温
側熱交換器７で潜熱が回収されて排気温度が低下する。
そして、低温側熱交換器７を通過する際に、低温となっ
た燃焼排ガスから凝縮するドレンは、ドレン受４に滴下
し、ドレン受４に沿ってドレン集合部６へ導かれる。従
って、ドレンは、下方の高温側熱交換器８およびバーナ
１０上への滴下が妨げられる。

【００２０】以上のことから、高温側熱交換器８で燃焼
熱を熱交換し、更に、上方の低温側熱交換器７で燃焼排
ガス中の潜熱を回収するので熱効率が著しく向上する。
また、高温側熱交換器８が、バーナ１０の燃焼炎内に配
設できるため、バーナ１０上端から高温側熱交換器８下
端までの燃焼室９高さを低くすることができ、給湯器を
コンパクトにすることができる。また、ドレン回収は確
実に行われると共に、高温側熱交換器８、ドレン受け
４、低温側熱交換器７、およびバーナ１０は腐食しない
材料であるＳｉＣで作製され、ドレンによる腐食生成物
が発生しないので耐久性が向上する。また、これらの四
方を囲む壁面がＳｉＣで作製され、壁面に沿ってドレン
が流れても壁面が腐食して孔ができ、燃焼排ガスが洩れ
るという問題を生じない。また、バーナ１０から低温側
熱交換器７までが一体に成形されるので、気密を保ち易
くなり、燃焼排ガスが器体外に洩れるおそれがない。

【００２１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこうした実施例に何等限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施
例では、バーナ１０、燃焼室９、高温側熱交換器８、ド
レン回収室５、ドレン受け４、及び低温側熱交換器７の
全体をＳｉＣで一体に焼成して形成する構成として説明
したが、図３に示すように各々のブロックに分けてＳｉ
Ｃで作製し、各ブロックの上下端部が互いにかみ合う段
差部２８ａ、２８ｂを形成し、これらを一体的に組合わ
せる構成であっても良い。この場合には、ＳｉＣの溶接
ができる特性を利用し、燃焼排ガスが洩れないように、
各ブロックを溶接によって一体的に構成しても良い。あ
るいは、各ブロックにおける嵌合の接合面に、耐熱性の
ある接着剤等を塗布しても良く、または、耐熱性のある
バッキンを装着することによって気密を保っても良い。
尚、各部をブロックに分けた場合には、成形が容易で安
価に作製できるメリットを生じる。

【００２２】また、ＳｉＣで一体または一体的に形成す
るのは、これら各部の構成に限定されず、ドレン集合部
６、および燃料ガスの混合室等を加える構成であっても
良い。また、ＳｉＣは、「炭化珪素」、または「セラミ
ックス」と呼び代えても良い。

【００２３】また、高温側熱交換器８の上方に低温側熱
交換器７を設ける構成として説明したが、燃焼排ガスが
通過する流路において、高温側熱交換器８の下流流路を
直角方向に曲げたり、流路を逆Ｕ字形に下方方向に曲げ
て、この下流に低温側熱交換器７を設定する構成であっ
ても良い。また、この構成によって、ドレンを導くドレ
ン受け４は、低温側熱交換器７と高温側熱交換器８との
間に設けられる構成に限定されず、低温側熱交換器７で
発生して流れる落ちるドレンの方向に応じて、燃焼排ガ
ス流路の下流に設ける構成であっても良い。この場合
に、高温側熱交換器８からの下流の燃焼排ガス流路が直
角方向に曲げられ、燃焼排ガス流路下面壁がドレン受け
４を兼ねて下り勾配に設けられ、ドレンを流路に沿って
器体外に排出する構成となっても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の給湯器によれば、ドレンによる腐食生成物が発生
しないので耐久性が向上すると共に、潜熱を回収できる
ので熱効率が向上する。また、燃焼室高さを低くできる
ので給湯器をコンパクトにすることができるという優れ
た効果を奏する。また、請求項２記載の給湯器によれ
ば、請求項１による効果に加え、バーナがセラミックス
で作製されるので、バーナの耐久性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る給湯器の概略図（正面
図）である。

【図２】本発明の実施例に係る給湯器の概略図（側面
図）である。

【図３】本発明の他の実施例に係る概略図である。

【符号の説明】

４ドレン受け５ドレン回収室６ドレン集合部７低温側熱交換器８高温側熱交換器９燃焼室１０バーナ１１ファン１３ドレン排水管１８コントローラ２４給湯カラン２５給水路２６給湯路２７ガス通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガスを燃焼するバーナと、上記バーナによる燃焼熱により通水中の水を加熱する複
数の伝熱フィンをもった高温側熱交換器と、上記高温側熱交換器が設けられた燃焼排ガス流路の下流
に設けられ、燃焼熱により通水中の水を加熱する複数の
伝熱フィンをもった低温側熱交換器と、上記低温側熱交換器から発生するドレンを受けて所要部
へ排出するドレン受けとを備えた給湯器において、上記高温側熱交換器、上記低温側熱交換器および上記ド
レン受けをセラミックスで成形すると共に、上記バーナの燃焼炎内に上記高温側熱交換器を配設した
ことを特徴とする給湯器。
【請求項２】上記バーナを含めて、セラミックスで成
形したことを特徴とする請求項１記載の給湯器。