(57)【要約】　　　（修正有）【課題】異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラーを提供する。【解決手段】　内部に燃焼室12が設けられたケーシング10内に配置され、複数の第１熱ピンを持って銅材質よりなる管状の第１チューブで構成された顕熱部熱交換器20と、複数の第２熱ピンを持って内部は銅材質よりなり、外部はアルミニウム材質よりなる管状の第２チューブで構成された潜熱部熱交換器30と、顕熱部熱交換器20と潜熱部熱交換器30をそれぞれ一列で固定配置してケーシング内に設置すると共に、互いに接触締結される側板21,31と、顕熱部及び潜熱部熱交換器内に連結部を介して相互連結される複数の連結管24,34を有し、腐食に強い材質を有する連結管はその面積を広く有するよう設置すると同時に腐食に弱い材質を有する連結管はその面積を小さく形成し、側板間には電気的な絶縁がなされるよう絶縁手段を設ける。【選択図】　図１
2004125390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　内部に燃焼室が設けられたケーシングと、該ケーシング内に配置され、外周面に板面から加工形成された複数の第１熱ピンを持って銅材質よりなる管状の第１チューブで構成された顕熱部熱交換器と、該顕熱部熱交換器と離隔配置され、外周面に板面から加工形成された複数の第２熱ピンを有し、内部は銅材料よりなり、外部はアルミニウム材質よりなる管状の第２チューブで構成された潜熱部熱交換器と、前記顕熱部熱交換器と潜熱部熱交換器をそれぞれ一列で固定配置してケーシング内に設けられると共に、互いに接触締結される側板と、前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器内に水が循環できるよう連結部を通して相互連結される複数の連結管を有するコンデンシングガスボイラーにおいて、
　前記連結部を構成する連結管のうち腐食に強い材質を有する連結管はその面積を広く有するよう設けると同時に、腐食に弱い材質を有する連結管はその面積を小さく形成して面積効果(Unfavorable area ratio)を通してカルバニック腐食が阻止され、
　前記側板間には電気的な絶縁がなされるよう絶縁手段が設けられることを特徴とする異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項２】
　前記連結部の少くとも一部区間は絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載の異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項３】
　前記連結管と前記潜熱部熱交換器との接触面にはこの間を電気的に絶縁する絶縁パッキングが介在されていることを特徴とする請求項１に記載の異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項４】
　前記側板間に設けられる絶縁手段は、電気的に絶縁パッキングされるよう介在される絶縁材であることを特徴とする請求項１に記載の異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項５】
　前記側板間に設けられる絶縁手段は、電気的に相互絶縁できるよう側板の接触面に絶縁コーティング処理されることを特徴とする請求項１に記載の異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラーに係り、さらに詳しくは、顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器の異種金属によるカルバニック腐食(Calvanic corrosion)あるいは電気的腐食(電食;Stay Current corrosion)発生を阻止することによって、製品の耐久力を向上させ製品に対する信頼度を高められるようにした異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般家庭や公共建物などに使用されるボイラーは暖房用や温水用として利用され、ボイラーに提供される燃料の形態に応じて油ボイラーとガスボイラーとに区分される。
　同一な容量を有する油及びガスボイラーを比較すれば、購入価格において油ボイラーがガスボイラーに比べて低価格であるが、ガスボイラーが油ボイラーに比べて燃料消耗量が少いという利点がある。
【０００３】
　ところが、長期的な観点から、消費者が負担すべき経費は油及びガスボイラーの両方とも殆んど同一であると言える。
　これに、都市ガスが供給される地域ならばガスボイラーを使用し、都市ガスが供給されないその他の地域では油ボイラーを多用する。
【０００４】
　一方、ガスボイラーの場合、ガスが燃焼する過程において発生する水蒸気は低温の物体や空気に接する際水(Ｈ２Ｏ)に変る過程で熱エネルギーを発生させる。
　この際、発生する熱をガスボイラーが再吸収すればその熱効率がさらに高くなるが、このような方式で設計されたボイラーを、言わばコンデンシングガスボイラーと称する。
　前記コンデンシングガスボイラーは通常の一般ガスボイラーに比べてその熱効率が高いのみならず燃料費が著しく節減されるため、近来はコンデンシングガスボイラーの使用が増えつつある。
【０００５】
　従来のコンデンシングガスボイラーは加熱バーナーでガスを燃焼させることによって発生する燃焼熱を利用して、直接に暖房水を加熱しかつ排ガスの凝縮潜熱を再度吸収することによってその熱効率を高める。
　そのため、高さ方向に沿って顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器を設け、これらの間に水が循環可能なように複数の連結管で構成された連結部によって連結している。
【０００６】
　この際、前記コンデンシングガスボイラーで顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器はその熱効率を考慮して銅材質を幅広く採用する。
　ところが、前記熱交換器の内部では凝縮時発生する酸性水分と排ガス中の硫酸化物、窒素酸化物及び燃焼熱によって腐食が発生するところ、これを抑えるために近来は耐蝕性を持つアルミニウムあるいはステンレススチール材質を採用することもある。
【０００７】
　ところが、アルミニウムあるいはステンレススチール材質は耐蝕性に優れる一方熱効率が低いため、同一熱量を確保するためには熱交換器それ自体を大きく形成すべきなので、コンデンシングガスボイラーをコンパクト化できないという短所がある。
　これに、最近は凝縮水に露出が少い前記顕熱部熱交換器は銅材質で構成し、凝縮水に露出し易い前記潜熱部熱交換器は内部は銅材質よりなり、外部はアルミニウム材質よりなる二重構造の熱交換器を使用する方策が提示された。
【０００８】
　ところが、このような熱交換器構造を有するコンデンシングガスボイラーにおいて、前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器が相異なる異種金属よりなっているため、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器を連結する連結部で相異なる二つの金属間に発生する電位差による電流が流れて発生する腐食である、言わばカルバニック腐食あるいは異種金属間の起電力による電気的腐食(言わば、電食)が発生する問題点があった。
　従って、従来のコンデンシングガスボイラーは腐食による問題点が引き起こされるところ、製品の耐久力が低下されるだけではなく、製品信頼度が劣下する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明が前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器の異種金属(相異なる金属)によるカルバニック腐食あるいは電気的腐食(言わば、電食)発生を阻止することによって、製品の耐久力を向上させ製品に対する信頼度を高められるようにした異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラーを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　前述したような目的を達成するための本発明は、内部に燃焼室が設けられたケーシングと、該ケーシング内に配置され、外周面に板面から加工形成された複数の第１熱ピンを持って銅材質よりなる管状の第１チューブで構成された顕熱部熱交換器と、該顕熱部熱交換器と離隔配置され、外周面に板面から加工形成された複数の第２熱ピンを持って内部は銅材質よりなり、外部はアルミニウム材質よりなる管状の第２チューブで構成された潜熱部熱交換器と、該顕熱部熱交換器と潜熱部熱交換器をそれぞれ一列で固定配置してケーシング内に設置すると共に、互いに接触締結される側板と、前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器内に水が循環できるよう連結部を通して相互連結される複数の連結管を有するコンデンシングガスボイラーにおいて、前記連結部を構成する連結管のうち腐食に強い材質を有する連結管はその面積を広く有するよう設置すると同時に、腐食に弱い材質を有する連結管はその面積を小さく形成して面積効果(Unfavorable area ratio)を通してカルバニック腐食が阻止され、前記側板間には電気的な絶縁がなされるよう絶縁手段が設けられることを特徴とする異種金属による腐食防止構造を有するコンデンシングガスボイラーを提供することによって達成される。
【００１１】
　ここで、前記連結部の少くとも一部区間は絶縁されていることが望ましい。
　前記連結部と前記潜熱部熱交換器との接触面にはこの間を電気的に絶縁する絶縁パッキングが介在されていることが有利である。
　前記側板間に設けられる絶縁手段としては絶縁材が介在され絶縁パッキングされたり、側板の接触面が絶縁コーティング処理されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
　以上述べた通り、本発明によれば顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器の異種金属(相異なる金属)の接触部位で面積効果を用いたり絶縁材及び絶縁コーティング処理を施すことによって、異種金属間の接触によるカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生を阻止することによって製品の耐久力を向上させ製品に対する信頼度を高められる効果を奏でる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　以下、添付した図面に基づき本発明の各実施例について詳述し、実施例の説明のうち同一な構成については同一な参照番号を付する。
　図１は本発明に係るコンデンシングガスボイラーの概略的な構成図である。
【００１４】
　同図によれば、本発明に係るコンデンシングガスボイラーは外観を形成し、内部に燃焼室１２が形成されたケーシング１０を有する。
　前記ケーシング１０の側壁には燃焼室１２内の熱気が外部に放熱されることを阻止して、燃焼効率を高めるための断熱材１８が設けられており、このケーシング１０の上部には排気口１４が形成されている。
【００１５】
　このように別の排ガス案内板(図示せず)なしに後述する潜熱部熱交換器３０側のケーシング１０の上部に排気口１４を一体に設けると、製品のコンパクト化を追求することができるだけではなく、排ガス案内板を無くすことによってそれほどのコスト節減効果を奏でる。
【００１６】
　前記ケーシング１０の下部には上向き燃焼方式で燃焼室１２内を加熱する一方、加熱時環境に有害なＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的に少いだけではなく、高負荷の効率を有する予混合バーナー１６が設けられている。
　このような予混合バーナー１６によって装置のコンパクト化を追求しつつガスボイラーを大容量に設計できる。
【００１７】
　前記燃焼室１２の中央領域には側板２１(言わば、エンドプレート)によって固定され一列で配置された顕熱部熱交換器２０が設けられている。
　前記顕熱部熱交換器２０は予混合バーナー１６によって燃焼された熱を用いて直接に暖房水を加熱する。
【００１８】
　このような顕熱部熱交換器２０は排気流れが円滑になるだけではなく、伝熱面積が最大になされうるようケーシング１０の横断面の水平軸線について所定の傾きを持って配置されている。
【００１９】
　前記顕熱部熱交換器２０は内部に水が循環され銅材質よりなる管状の第１チューブ２０ａで構成され、前記第１チューブ２０ａの外側に板面から半径方向の外側に延びた複数の第１熱ピン２０ｂよりなっている。
　前記顕熱部熱交換器２０のうちいずれか一つには暖房水が排出される暖房水出口アダプタ２２が装着されている。
【００２０】
　各顕熱部熱交換器２０の上部には排気抵抗による顕熱部熱交換器２０の背面に至るまで最大限の熱交換効率がなされるよう複数の排気抵抗体２５が設けられている。
　この際、各排気抵抗体２５は排気流れのための空間部を持って相互離隔配置された略"Ｖ"形状をなす。
　しかし、"Ｖ"形状以外も、円形状、菱形、各辺が折り曲げられた菱形、逆三角形及びカモメ形など多様な形状をなしうる。
【００２１】
　前記顕熱部熱交換器２０の上部には複数の潜熱部熱交換器３０が設けられている。
　前記潜熱部熱交換器３０も、顕熱部熱交換器２０と同じく側板３１(言わば、エンドプレート)によって固定され一列で配置された状態で前記ケーシング１０の横断面水平軸線について所定の傾きを持って傾斜配置されている。
【００２２】
　この際、前記潜熱部熱交換器３０は予混合バーナー１６による燃焼熱が排気口１４に向かって進む垂直方向に沿って顕熱部熱交換器２０と同一な面積に配置されている。
　従って、伝熱面積を最大化し最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させ装置のコンパクト化をなしうる。
【００２３】
　特に、図２Ｂに示した通り、前記潜熱部熱交換器３０は顕熱部熱交換器２０とは違って水が循環されるよう内部は銅材質よりなり、その外部はアルミニウム材質よりなる管状の第２チューブ３０ａで構成され、前記第２チューブ３０ａの外側に板面から半径方向の外側に延びた複数の第２熱ピン３０ｂを有する。
【００２４】
　本実施例の図面によれば、前記潜熱部熱交換器３０は側方向に沿って一列で配列されているが、２段、二重構造及び多重配列方式で構成することもでき、必要に応じて別に分離して配列することもできる。
　前記潜熱部熱交換器３０の一端には暖房水が入水される暖房水入口アダプタ３２が設けられている。
【００２５】
　前記顕熱部熱交換器２０と潜熱部熱交換器３０との間には凝縮水受け４０が設けられており、この凝縮水受け４０はその一端がケーシング１０の内側一壁面１０ａに接触され、他端がケーシング１０の内側他壁面１０ｂから離隔配置される。
　前記他壁面１０ｂから離隔配置された離隔間隔には排気の流れがなされる。
　そして、前記凝縮水受け４０の一端には潜熱部熱交換器３０の熱交換作用時発生して凝縮水受け４０に集まった凝縮水を排出させる凝縮水排出口４２が形成されている。
【００２６】
　前記潜熱部熱交換器３０の上側には顕熱部熱交換器２０を経た排気の流れを案内する排気誘導板５０が設けられている。
　この際、前記排気誘導板５０はその一端がケーシング１０の内側一壁面１０ａから離隔され、他端がケーシング１０の内側他壁面１０ｂに接触される。
　前記凝縮水受け４０と排気誘導板５０は熱効率が低下されることを防止するために二重の空気層を有する場合があり、その側壁は断熱材４１、５１よりなる。
【００２７】
　一方、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０の第１及び第２チューブ２０ｂ、３０ｂは前述したように相異なる金属材質で形成され、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０は複数の連結管２４、３４をナットやクリップなどで連結してなされる連結部５４によって相互連結されている。
【００２８】
　このように顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０は相異なる材質よりなるところ、この領域には他の二つの金属間に発生する電位差による電流が流れて発生する腐食である、言わばカルバニック腐食あるいは電気的腐食(電食)が発生する。
　従って、本発明では腐食発生の速度を抑えることによってコンデンシングガスボイラーの耐久力を向上させようとした。
【００２９】
　そのため、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０の間を連結する連結管２４、３４及び連結部５４の離隔間隔(Ｈ、図１参照)ができるだけ狭くなるようその長さを短くする一方、熱伝達面積が小さくなるよう面積をできるだけ小さく形成した。
　特に、前記連結部５４を構成する複数の連結管２４、３４を異種金属で構成する際、前記連結管２４、３４のうち腐食に強い材質の面積は広め、腐食に弱い材質の面積は小さくすることによってカルバニック腐食発生の速度を遅らせられるようにした。
　こうする理由は面積効果によって腐食発生の速度を抑えるためである。
【００３０】
　このように連結部５４の長さをできるだけ短くし、面積もできるだけ小さくしかつ前記連結管２４、３４のうち腐食に強い材質の面積は広くし、腐食に弱い材質の面積は小さくすることで、カルバニック腐食発生の速度を最大限遅らせられる。
　従って、本発明に係るコンデンシングガスボイラーはその耐久力が向上され製品の信頼度を高められる。
【００３１】
　しかし、本発明では次のような構成をさらに設けることによってカルバニック腐食発生速度をさらに抑えている。
　すなわち、前記連結部５４の一部区間を絶縁しており、このような方法で最も簡便なものは、図３Ａに示した通り、前記連結部５４の表面を図面において斜線で示した通り、コーティング材でコーティングすることによって、連結部５４を電気的に絶縁できる。
　その他、図３Ｂのように前記連結部５４の一部区間に絶縁材５４ａを設けることもありうる。
【００３２】
　本発明では複数の連結管２４、３４を相互連結した連結部５４だけではなく、図４Ａに示した通り、前記顕熱部熱交換器２０と潜熱部熱交換器３０がそれぞれ一列で固定配置された状態で相互連結固定する側板２１、３１(言わば、エンドプレート)間を絶縁材５４ａで絶縁パッキングして絶縁することによってカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生速度をさらに著しく抑えている。
【００３３】
　勿論、図４Ｂのように前記側板２１、３１も互いに接触する表面をコーティング材２１ａ、３１ａで絶縁コーティングすることによってカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生速度を抑えられる。
　このように前記連結部５４及び側板２１、３１との間を絶縁させることによって、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０の異種金属間のカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生速度を抑えられる。
【００３４】
　一方、図５には前記連結管３４と潜熱部熱交換器３０との接触領域が示されている。
　前記顕熱部熱交換器２０とは違って潜熱部熱交換器３０の場合、凝縮水による腐食を考慮して内部の銅と外部のアルミニウム材質よりなる二重構造を有しているところ、前記連結管３４と接触する潜熱部熱交換器３０の外周面がアルミニウム材質よりなるため、異種金属間の接触によってカルバニック腐食の恐れがある。
　従って、前記連結管３４と潜熱部熱交換器３０とを電気的に絶縁させる必要がある。
【００３５】
　これに、本発明ではこの領域に絶縁パッキング５６を設けている。
　このような構成を有するコンデンシングガスボイラーの燃焼過程を説明すれば、前記予混合バーナー１６が動作されガスを燃焼させれば、前記顕熱部熱交換器２０を通過した排ガスが相互離隔配置された排気抵抗体２５の空間部を通過して凝縮水受け４０に向かう。
【００３６】
　そして、排ガスは凝縮水受け４０の下部でケーシング１０の他壁面１０ｂから離隔配置された離隔間隔に誘導される。
　このように誘導された排ガスは排気誘導板５０の下部に二重に配列された潜熱部熱交換器３０と順次に熱交換される。
【００３７】
　前記潜熱部熱交換器３０の熱交換作用時発生する凝縮水は凝縮水受け４０に集まった後、凝縮水排出口４２を介して排出される。
　前記潜熱部熱交換器３０を順次に経ながら熱交換された排ガスは排気誘導板５０の一端とケーシング１０の内側一壁面１０ａとの離隔間隔に誘導された後、上側に浮き上がってケーシング１０の上部排気口１４を介して外部に排出される。
【００３８】
　このように上向き方式で燃焼がなされる過程において、相異なる金属材質よりなる顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０について連結部５４及び側板２１が絶縁されており、前記連結管３４と潜熱部熱交換器３０との接触領域には絶縁パッキング５６が介在されているところ、前記顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０の異種金属間に発生可能なカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生速度を抑えられる。
　従って、製品の耐久力が遥かに向上されることによって製品の信頼度が大きく向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
　顕熱部及び潜熱部熱交換器の異種金属によるカルバニック腐食あるいは電気的腐食の発生を阻止することによって製品の耐久力を向上させ、製品に対する信頼度を高められるようにした異種金属による腐食防止構造に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るコンデンシングガスボイラーの概略的な構成図。
【図２】Ａ及びＢはそれぞれ顕熱部及び潜熱部熱交換器の構成図。
【図３】Ａ及びＢはそれぞれ連結管の連結部絶縁状態を示す実施例の図。
【図４】Ａ及びＢはそれぞれ側板の絶縁状態を示す実施例の図。
【図５】本発明に係る連結部と潜熱部熱交換器との接触領域を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１０：ケーシング
１２：燃焼室
１４：排気口
１６：予混合バーナー
２０：顕熱部熱交換器
２０ａ：第１チューブ
２０ｂ：第１熱ピン
２１，３１：側板
２５：排気抵抗体
３０：潜熱部熱交換器
３０ａ：第２チューブ
３０ｂ：第２熱ピン
２４，３４：連結管
４０：凝縮水受け
４１，５１：断熱材
５４：連結部
５４ａ：絶縁材
５６：絶縁パッキング
【図１】
2004125390.tif 000003
【図２】
2004125390.tif 000004
【図３】
2004125390.tif 000005
【図４】
2004125390.tif 000006
【図５】
2004125390.tif 000007