(57)【要約】【課題】潜熱を回収する給湯装置において、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止すること。【解決手段】排気流路２９の下流に位置し排気流路２９内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路３０を設けたことにより、排気口３１から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段３８の寿命悪化を防止でき、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナユニットの上方に位置する主熱交換部と、前記主熱交換部の下流に位置し排気ガスの潜熱を回収する副熱交換部と、排気ガスが上方に通流するとともに前記主熱交換部から前記副熱交換部に排気ガスを導く導入流路と、前記導入通路の下流に位置し排気ガスが下方に通流するとともに前記副熱交換部を配置する副熱交換流路と、前記副熱交換流路の下流に位置し燃焼ガスが上方に通流する排気流路と、前記排気流路の下流に位置し前記排気流路内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路と、前記雨侵入防止流路の下流に位置する排気口と、前記副熱交換部で発生したドレン水を受けるとともに前記排気流路の最下方に設けたドレン水排出口へドレン水を導くドレン水受けと、酸性のドレン水を中和処理する中和処理手段とを備えた給湯装置。
【請求項２】
雨侵入防止流路は、略Ｕの字型の流路であり、排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路と、前記傾斜上昇流路の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路で構成される請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
傾斜下降流路の下面を形成する雨侵入流路形成板の端部を上側に折り返して折返し部を形成した請求項２記載の給湯装置。
【請求項４】
傾斜上昇流路は、副熱交換流路の上方に位置する請求項２または３記載の給湯装置。
【請求項５】
バーナユニットは小能力のバーナボディを一方向に複数本配列して構成するとともにバーナボディの燃焼本数を可変できるよう構成し、副熱交換部を構成する副熱交換部伝熱管は、前記バーナボディの配列方向と略直交するとともにパスを複数化した請求項１〜４のいずれか１項記載の給湯装置。
【請求項６】
副熱交換部を構成する副熱交換部伝熱管は排気流路を貫通する請求項１〜５のいずれか１項記載の給湯装置。
【請求項７】
導入流路に位置する副熱交換部伝熱管での吸熱を抑制する吸熱抑制手段を備えた請求項１〜６のいずれか１項記載の給湯装置。
【請求項８】
副熱交換部を構成する副熱交換部伝熱管は、材質が銅の内管と、材質がステンレスの外管で構成され、副熱交換部は、前記内管を拡管することにより前記内管と前記外管と材質がステンレスのフィンとを一体化して構成した請求項１〜７のいずれか１項記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの潜熱を回収して効率の向上を図った給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置は、副熱交換器を通過した排気ガスは雨侵入防止構造を持たない排気流路を経て排気されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、前記公報に記載された従来の給湯装置の全体断面図を示すものである。図３に示すように、バーナユニット１の上方に主熱交換部２を設け、その下流に排気ガスの流れが上向きの導入流路３を介して流れが下向きの流路に副熱交換部４を構成する副熱交換部伝熱管５を設けている。バーナユニット１の下方にはファン６を設けている。副熱交換部４の下方に副熱交換部４で発生するドレン水を受けるドレン水受け７を設け、副熱交換部４の下流に排気ガスが上方に通流する排気流路８を設け、末端に排気口９を設けている。ドレン水受け７の底となる部分を起点にドレン水排出流路１０を設け、流路途中に中和処理手段１１を設けている。
【特許文献１】特開２００４−１９８０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、排気流路８が雨侵入防止構造を持たないため、給湯装置が運転していない状態で風雨が強いと、雨が排気口９から排気流路８に侵入し、ドレン水排出流路１０を経て中和処理手段１１に流入する。ところで、発電所、工場、自動車などから排出されるＮＯｘ、ＳＯｘなどの影響により雨の酸性度が年々強くなってきている。このような雨が中和処理手段１１に流入すると、中に充填された中和剤を消費し、中和処理手段１１の寿命を短くする。このため長年使用された給湯装置においては、ドレン水が中和されず、給湯装置から排出される恐れがある課題があった。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、装置の寿命が尽きるまでドレン水を中和処理できる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、排気流路の下流に位置し排気流路内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路を設けたものである。
【０００７】
これによって排気口から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段の寿命悪化を防止できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の給湯装置は、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、バーナユニットの上方に位置する主熱交換部と、前記主熱交換部の下流に位置し排気ガスの潜熱を回収する副熱交換部と、排気ガスが上方に通流するとともに前記主熱交換部から前記副熱交換部に排気ガスを導く導入流路と、前記導入通路の下流に位置し排気ガスが下方に通流するとともに前記副熱交換部を配置する副熱交換流路と、前記副熱交換流路の下流に位置し燃焼ガスが上方に通流する排気流路と、前記排気流路の下流に位置し前記排気流路内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路と、前記雨侵入防止流路の下流に位置する排気口と、前記副熱交換部で発生したドレン水を受けるとともに前記排気流路の最下方に設けたドレン水排出口へドレン水を導くドレン水受けと、酸性のドレン水を中和処理する中和処理手段とを備えている。
【００１０】
これにより、排気口から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段の寿命悪化を防止できる。このため中和処理手段の中和剤を過剰に充填して中和処理手段を大きくする必要が無く、装置の大型化を防止できる。また排気口の位置を潜熱回収無しの従来型給湯装置と同様、給湯装置の上部に位置させることができるため、マンションのパイプシャフトの扉内に設置する時でも、パイプシャフトの扉に形成された排気口の位置がそのまま使え、従来型給湯装置と置き換えることができる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、雨侵入防止流路は、略Ｕの字型の流路であり、排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路と、前記傾斜上昇流路の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路で構成されている。
【００１２】
これにより、傾斜下降流路は雨から見ると上昇流路になるため、雨の侵入をより確実に防止できる。
【００１３】
第３の発明は、特に第２の発明において、傾斜下降流路の下面を形成する雨侵入流路形成板の端部を上側に折り返して折返し部を形成している。
【００１４】
これにより、侵入した雨を折返し部で跳ね返し、雨の侵入をより確実に防止できる。
【００１５】
第４の発明は、特に第２または第３の発明において、傾斜上昇流路は、副熱交換流路の上方に位置している。
【００１６】
これにより、副熱交換流路の上方の空間を有効に傾斜上昇流路として活用でき、給湯装置を小型化できる。
【００１７】
第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、バーナユニットは小能力のバーナボディを一方向に複数本配列して構成するとともにバーナボディの燃焼本数を可変できるよう構成し、副熱交換部伝熱管は、前記バーナボディの配列方向と略直交するとともにパスを複数化している。
【００１８】
これにより、小能力時に燃焼していないバーナボディ下流のパスにおいてバーナボディから噴出する常温空気による副熱交換部伝熱管での放熱損失を最小限に抑制できるため、小能力時の熱効率を向上できる。また伝熱管にフィンを設ける場合、フィン枚数を減らすことができ、工数削減により低コスト化できる。
【００１９】
第６の発明は、特に第１〜第５のいずれか１つの発明において、副熱交換部を構成する副熱交換部伝熱管は排気流路を貫通している。
【００２０】
これにより、排気流路においても吸熱でき、熱効率をさらに向上できる。
【００２１】
第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか１つの発明において、導入流路に位置する副熱交換部伝熱管での吸熱を抑制する吸熱抑制手段を備えている。
【００２２】
これにより、導入通路に位置する吸熱抑制手段により排気ガスから殆ど吸熱しないため、結露による強酸性のドレン水が発生せず、下方にドレン水受けが無くてもバーナユニットや主熱交換部にドレン水が落下するのを防止でき、これらの腐食を防止できる。よって副熱交換部伝熱管の配置位置の自由度が大きくなり、給湯装置の設計自由度を大きくできる。
【００２３】
第８の発明は、特に第１〜第７のいずれか１つの発明において、副熱交換部伝熱管は、材質が銅の内管と、材質がステンレスの外管で構成され、副熱交換部は、前記内管を拡管することにより前記内管と前記外管と材質がステンレスのフィンとを一体化して構成している。
【００２４】
これにより、低コストで、耐酸性を有する副熱交換部伝熱管を実現できる。また内管の材質を銅とすることにより管のＵ曲げ加工やヘッダ接続のためのロー付け加工が容易にできる。またフィンを設けることにより、伝熱面積を飛躍的に増加させ、熱効率を大幅に向上できる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における給湯装置の全体断面図、図２は同給湯装置の正面図である。
【００２７】
図１と図２において、バーナユニット２１は小能力のバーナボディ２２を複数本一方向に配列してバーナケース２３に収納して構成している。バーナケース２３の下部にファン２４を取り付けている。バーナユニット２１の上方には主熱交換部２５を配置している。その下流には導入流路２６、副熱交換部２７を設ける副熱交換流路２８、排気流路２９、雨侵入防止流路３０、排気口３１を順に設けている。雨侵入防止流路３０は、副熱交換流路２８の上方に配置し排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路３２と、傾斜上昇流路３２の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路３３で構成される略Ｕの字型の流路としている。雨侵入防止流路形成板３４は傾斜上昇流路３２の上面を形成するとともに傾斜下降流路３３の下面を形成する。また雨侵入防止流路形成板３４の端部を上側に折り返した折返し部３５を設けている。副熱交換部２７の下方にドレン水受け３６を設け、ドレン水受け３６の底を起点とするドレン水排出流路３７を設け、流路途中に中和処理手段３８を設けている。
【００２８】
Ｕ曲げ加工された材質が銅の内管３９と、材質がステンレスの外管４０を導入通路２６、副熱交換流路２８、排気流路２９を貫通して設けている。外管４０の長さを内管３９よりも短くして内管３９を露出させている。内管３９と外管４０で副熱交換部伝熱管４１を構成している。副熱交換流路２８に位置する副熱交換部伝熱管４１には材質がステンレスのフィン４２を設け、内管３９を拡管することにより内管３９、外管４０、フィン４２を一体化して熱的に接続し、副熱交換部２７を構成している。
【００２９】
内管３９の終端には入側ヘッダ４３、出側ヘッダ４４をロー付けして取り付け、パスを複数化している。副熱交換部伝熱管４１はバーナボディ２２の配列方向と略直交する方向に配置している。導入流路２６に位置する外管４０の外側に空気層４５を形成する吸熱抑制手段である空気層形成管４６を配置している。空気層４５の厚みを規定するため、空気層形成管４６に内側への突起を少数個設けるとなお良い。
【００３０】
以下、動作、作用を説明する。ファン２４が供給する空気と燃料ノズル（図示せず）が供給する燃料がバーナボディ２２に流入して可燃の混合気となり炎口から噴出して燃焼する。排気ガスは主熱交換部２５を通流し、排気ガスの顕熱を吸熱する。排気ガスは導入流路２６を上方に通流する。導入流路２６に位置する副熱交換部伝熱管４１の外側には断熱効果に優れた空気層４５が空気層形成管４６により形成されているため、その部分での吸熱は発生せず、その結果結露によるドレン水が発生せず、排気ガスはそのまま素通りする。その後排気ガスは副熱交換流路２８を下方に通流し、副熱交換部２７にて排気ガスの潜熱を吸熱し、結露してドレン水が発生する。排気ガスはその後排気流路を２９を上方に流れ、排気流路に位置する副熱交換部伝熱管４１でさらに潜熱を吸熱し、ドレン水が発生する。大部分の潜熱が吸熱された排気ガスは傾斜上昇流路３２、傾斜下降流路３３を通流し、排気口３１より排気される。
【００３１】
副熱交換部２７で発生したドレン水は下方のドレン水受け３６に落下し、また排気流路２９に位置する副熱交換部伝熱管４１で発生したドレン水は排気流路２９の下方に落下し、これらはドレン水排出流路３７から排出される。強酸性のドレン水は中和処理手段３８で中性化され、給湯装置の外部に排出される。
【００３２】
被加熱流体の水は入側ヘッダ４３から流入し、複数のパスに分岐して吸熱した後出側ヘッダ４４で集合する。その後主熱交換部２５に流入し、吸熱して給湯装置から流出し、給湯、暖房、風呂などに用いられる。ここで排気ガス流れと副熱交換部伝熱管４１の水の流れがいわゆる対向流となるようにしている。これにより、低温度の排気ガスから高効率に吸熱できる。
【００３３】
小能力時はバーナボディ２２への燃料を供給を部分的に止め、ファン２４が供給する空気は燃焼していないバーナボディ２２にもそのまま供給され、炎口から常温の空気が噴出する。ところでバーナボディ２４の配列方向と平行になるように副熱交換部伝熱管４１を配置すると、燃焼しているバーナボディ２２下流の副熱交換部伝熱管４１で吸熱しても、燃焼していないバーナボディ２２下流の副熱交換部伝熱管４１で放熱する。ここでバーナボディ２２の配列方向と直交するように副熱交換部伝熱管４１を設け、パスを複数化することにより、燃焼していないバーナボディ２２下流のパスでは常温の水と常温に近い空気が供給されて放熱損失が起こらないため、熱効率を向上できる。
【００３４】
ここで、給湯装置が運転してない状態で、風雨が強いと、排気口３１から雨が侵入する恐れがある。現在雨の酸性度は年々強くなっており、排気口３１から雨が侵入すると排気流路の下方に落下し、ドレン水排出流路３７に流れて中和処理手段３８の中和剤を消費する恐れがある。ここで雨侵入防止流路３０を設けたことにより排気口３１から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段３８の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段３８の寿命悪化を防止できる。このため中和処理手段３８の中和剤を過剰に充填して中和処理手段３８を大きくする必要が無く、装置の大型化を防止できる。また排気口３１の位置を潜熱回収無しの従来型給湯装置と同様、給湯装置の上部に位置させることができるため、マンションのパイプシャフトの扉内に設置する時でも、パイプシャフトの扉に形成された排気口の位置がそのまま使え、従来型給湯装置と置き換えることができる。
【００３５】
また、雨侵入防止流路３０は、略Ｕの字型の流路であり、排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路３２と、傾斜上昇流路３２の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路３３で構成されている。傾斜下降流路３３は雨から見ると上昇流路になるため、雨の侵入をより確実に防止できる。
【００３６】
また、傾斜下降流路の下面を形成する雨侵入流路形成板３４の上流側端部を上側に折り返して折返し部３５を形成したことにより、侵入した雨を折返し部３５で跳ね返し、雨の侵入をより確実に防止できる。
【００３７】
また、傾斜上昇流路３２は、副熱交換流路２８の上方に位置させることにより、副熱交換流路の上方の空間を有効に活用でき、給湯装置を小型化できる。
【００３８】
また、バーナユニット２１は小能力のバーナボディ２２を一方向に複数本配列して構成するとともにバーナボディ２２の燃焼本数を可変できるよう構成し、副熱交換部伝熱管４１は、バーナボディ２２の配列方向と略直交するとともにパスを複数化している。これにより、小能力時に燃焼していないバーナボディ２２下流のパスにおいてバーナボディ２２から噴出する常温空気による副熱交換部伝熱管４１での放熱損失を最小限に抑制できるため、小能力時の熱効率を向上できる。ところで給湯装置は一般的にバーナボディ２２を配列する方向の寸法が配列に直交する方向の寸法よりも大きい。副熱交換部伝熱管４１をバーナボディ２２の配列方向と直交するよう配置することによりフィン４２の枚数を減らすことができ、工数削減により低コスト化できる。
【００３９】
また、副熱交換部２７を構成する副熱交換部伝熱管４１は排気流路２９を貫通することにより、排気流路２９においても吸熱でき、熱効率をさらに向上できる。
【００４０】
また、導入流路２６に位置する副熱交換部伝熱管４１での吸熱を抑制する吸熱抑制手段である空気層形成管４６を備えている。これにより、導入通路２６に位置する副熱交換部伝熱管４１は外部に形成され断熱効果に優れた空気層４５の存在により排気ガスから殆ど吸熱しないため、結露による強酸性のドレン水が発生せず、下方にドレン水受け３６が無くてもバーナユニット２１や主熱交換部２５にドレン水が落下するのを防止でき、これらの腐食を防止できる。よって副熱交換部伝熱管４１の配置位置の自由度が大きくなり、給湯装置の設計自由度を大きくできる。
【００４１】
また、副熱交換部伝熱管４１は、材質が銅の内管３９と、材質がステンレスの外管４０で構成され、副熱交換部２７は、内管３９を拡管することにより内管３９と外管４０と材質がステンレスのフィン４２とを一体化して構成している。
【００４２】
これにより、低コストで、耐酸性を有する副熱交換部伝熱管４１を実現できる。また内管３９の材質を銅とすることにより管のＵ曲げ加工やヘッダ接続のためのロー付け加工を容易にできる。またフィン４２を設けることにより、伝熱面積を飛躍的に増加させ、熱効率を大幅に向上できる。
【００４３】
なお、本発明の給湯装置は、給湯以外にも、風呂加熱、暖房に使用することができ、特に１缶で給湯、風呂加熱、暖房の３機能を備えたいわゆる１缶３水路式の給湯装置として用いると最も効果的である。それは大能力の大きな缶を用い、暖房の小能力で運転した時の熱効率を大幅に向上できるからである。
【００４４】
なお、上記各実施の形態ではガスを燃料として説明したが、灯油や石炭を燃料とすることもできる。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では被加熱流体は水として説明したが、水以外例えば冷媒を加熱することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止できるので、潜熱回収型熱源機として幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯装置の全体断面図
【図２】同給湯装置の正面図
【図３】従来の給湯装置の全体断面図
【符号の説明】
【００４８】
２１  バーナユニット
２２  バーナボディ
２５  主熱交換部
２６  導入流路
２７  副熱交換部
２８  副熱交換流路
２９  排気流路
３０  雨侵入防止流路
３１  排気口
３２  傾斜上昇流路
３３  傾斜下降流路
３４  雨侵入防止流路形成板
３５  折返し部
３６  ドレン水受け
３８  中和処理手段
３９  内管
４０  外管
４１  副熱交換部伝熱管
４６  空気層形成管（吸熱抑制手段）
【図１】
2006284041.tif 000003
【図２】
2006284041.tif 000004
【図３】
2006284041.tif 000005