(57)【要約】【課題】  排ガスの潜熱を効率よく吸収して熱効率を向上させるとともに、排ガスドレンを効率よく回収できる熱源機及び前記熱源機を備える給湯暖房装置を提供する。【解決手段】  暖房燃焼機５aと暖房熱交換器５bからなる暖房用補助熱源機５において、暖房熱交換器５bの上面を掩蓋して、暖房燃焼機５aの燃焼排ガスを水平方向に排出するフード５cと、フード５cに接続して、前記燃焼排ガスを垂直上方に誘導するダクト５dと、ダクト５dの内部に装置されて、前記燃焼排ガスの潜熱を吸収して暖房用補助熱源機５に流入する水を予熱する潜熱熱交換器を備える。  【選択図】        図４
2007003163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器と水管からなる熱源機において、
前記熱源機の上面を掩蓋して、前記燃焼器の燃焼排ガスを水平方向に排出するフードと、
前記フードに接続して、前記燃焼排ガスを垂直上方に誘導する排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に装置されて、前記燃焼ガスの潜熱を吸収して前記水管に流入する水を予熱する潜熱熱交換器と
を備えることを特徴とする熱源機。
【請求項２】
前記排気ダクトの底面に、ドレン排出管を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱源機。
【請求項３】
前記ドレン排出管を介して前記排気ダクトから排出される排ガスドレンを中和する中和器を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱源機。
【請求項４】
暖房用放熱器へ給湯を行う暖房用熱源機の上に、給湯用熱源機を積み上げて一体の装置として組み上げてなる給湯暖房装置において、
前記暖房用熱源機の上面を掩蓋して、前記暖房用熱源機の燃焼排ガスを水平方向に排出するフードと、
前記フードに接続して、前記燃焼排ガスを垂直上方に誘導する排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に装置されて前記燃焼ガスの潜熱を吸収して前記暖房用熱源機に流入する水を予熱する潜熱熱交換器と、
前記排気ダクトの底面に備えられるドレン排出管と、
前記ドレン排出管を介して前記排気ダクトから排出される排ガスドレンを中和する中和器と、
を備えることを特徴とする給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用あるいは業務用の給湯システム又は暖房システムに使用する熱源機であって、燃焼器の排ガス中の潜熱を回収して給水の予熱を行う潜熱熱交換器を備える熱源機及び前記熱源機を備える給湯暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス、灯油等を燃料とする熱源機の排ガス中に含まれる潜熱を回収して給水の予熱を行う潜熱熱交換器を備えて、熱効率の向上を図った熱源機が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
潜熱熱交換器は、排ガスを給水で冷却することによって排ガス中の水蒸気を凝縮・液化し、その際に放出される潜熱を給水に吸収させる装置である。一方、燃焼器の排ガスには亜硝酸等が含まれるので、潜熱熱交換器で発生する凝縮液（以下、排ガスドレンと呼ぶ）には亜硝酸等が溶け込み、強酸性を呈する。このような排ガスドレンをそのまま家庭の排水系統に流せば、配管や建物に腐食を生じるので、排ガスドレンを回収・処理する必要がある。そこで、排ガスドレンを回収・処理する装置を備えた給湯器が各種提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、排ガスドレンを膨張タンクに導いて、水を加えて希釈する排ガスドレン処理装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、排ガスドレン排出管の途中に、排ガスドレンを中和する中和装置を備える給湯装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４５５１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７５４号公報
【特許文献３】特開２００２−７１２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の熱交換装置は、排ガス通路を上下又は左右の２区画に分割して、前記２区画をＵターン部で接続して、排ガス通路の長さを長く取り、その中に潜熱熱交換器を配置しているので、潜熱を効率良く回収できると考えられるが、この熱交換装置の排ガス通路は水平部分が大部分を占めていて、この水平部分に排ガスドレンが溜まりやすく、そのため排ガス通路が腐食しやすいという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の排ガスドレン処理装置は、排ガスドレンと循環水を同一のタンクの内部に収容しているので、排ガスドレンから亜硝酸ガス等が析出して、循環水に混入するおそれがある。また、排ガスドレン受けの下面に排ガスが当たるので、排ガスドレンが排ガスによって加熱され、再気化するという問題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載の給湯装置は、排気ダクトの下部から排ガスを排出しているので、排ガスドレンがミストになって排ガスと一緒に排出されるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、排ガスの潜熱を効率よく吸収して熱効率を向上させるとともに、排ガスドレンを効率良く回収できる熱源機及び前記熱源機を備える給湯暖房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】
【００１１】
本発明の熱源機の第１の構成は、燃焼器と水管からなる熱源機において、前記熱源機の上面を掩蓋して、前記燃焼器の燃焼排ガスを水平方向に排出するフードと、前記フードに接続して、前記燃焼排ガスを垂直上方に誘導する排気ダクトと、前記排気ダクトの内部に装置されて、前記燃焼ガスの潜熱を吸収して前記水管に流入する水を予熱する潜熱熱交換器とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、フード及び排気ダクトは燃焼排ガスを水平方向に誘導して、その後垂直上方に誘導するように配置されているので、排ガスドレンは排気ダクトの底部に滴下して、燃焼排ガスと分離される。そのため、ミストの排出が抑制される。また、排気ダクトは熱源機の直上からオフセットしているので、排気ダクトが燃焼器の輻射熱を直接受けることがない。そのため、排気ダクトの温度上昇が抑制され、排気ダクトの底面に滴下した排ガスドレンの再蒸発が少なくなり、排気ガスがクリーンになる。
【００１３】
本発明の熱源機の第２の構成は、前記第１の構成において、前記排気ダクトの底面にドレン排出管を備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、排気ダクトの底面にドレン排出管を備えるので、排気ダクトの底に溜まった排ガスドレンを速やかに排出することが出来る。
【００１５】
本発明の熱源機の第３の構成は、前記第２の構成において、前記ドレン排出管を介して前記排気ダクトから排出される排ガスドレンを中和する中和器を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ドレン排出管を介して前記排気ダクトから排出される排ガスドレンを中和するので、環境への負荷を緩和できる。
【００１７】
なお、中和器の取り付け位置はドレン排出管の先端あるいは中間を選ぶことができる。中和器をドレン排出管の先端に取り付けて中和された排ガスドレンを中和器内に貯留してもよいし、中和器をドレン排出管の中間に取り付けて中和された排ガスドレンを外部に排水してもよい。
【００１８】
本発明の給湯暖房装置の構成は、暖房用放熱器へ給湯を行う暖房用熱源機の上に、給湯用熱源機を積み上げて一体の装置として組み上げてなる給湯暖房装置において、前記暖房用熱源機の上面を掩蓋して、前記暖房用熱源機の燃焼排ガスを水平方向に排出するフードと、前記フードに接続して、前記燃焼排ガスを垂直上方に誘導する排気ダクトと、前記排気ダクトの内部に装置されて前記燃焼ガスの潜熱を吸収して前記暖房用熱源機に流入する水を予熱する潜熱熱交換器と、前記排気ダクトの底面に備えられるドレン排出管と、前記ドレン排出管を介して前記排気ダクトから排出される排ガスドレンを中和する中和器と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、暖房用熱源機の上に、給湯用熱源機を積み上げると共に、暖房用熱源機の排気ダクトを前記給湯用熱源機の側方に配置しているので、給湯暖房装置をコンパクトにまとめることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の熱源機は、燃料の排ガスの潜熱を効率よく吸収して熱効率を向上させるとともに、排ガスドレンを効率よく回収できるので、給湯暖房装置に本発明の熱源機を使用することにより、省エネ効果に優れたクリーンな給湯暖房装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明の実施例に係る給湯暖房装置の配管系統図である。図１に示す給湯暖房装置１は、貯湯タンク２、主熱交換器３、給湯用補助熱源機４、暖房用補助熱源機５、潜熱熱交換器６及び後述するその他の機器から構成され、図示しない燃料電池（以下、ＦＣと呼ぶ）と組み合わせてコージェネレーションシステムを構成する。なお、給湯用補助熱源機４と暖房用補助熱源機５はガスを燃料とするが、燃料ガスを供給する管系は図示を省略している。
【００２３】
貯湯タンク２は、ＦＣから排出される高温冷却水（つまり、ＦＣの排熱で加熱された湯）を貯留する容器である。
【００２４】
主熱交換器３は、給湯暖房装置１と図示しない暖房機（例えばファンコイルユニット）の間を循環する暖房水を、ＦＣから排出される高温冷却水で加熱する熱交換器である。
【００２５】
給湯用補助熱源機４は、いわゆる一缶二水管式の温水ボイラであり、貯湯タンク２から抽出される湯の温度が所望の温度に満たない場合に、貯湯タンク２から抽出した湯を加熱する給湯用水管４αと、図示しない浴槽から抽出した風呂水を加熱して前記浴槽に戻す追い焚き用水管４βを備えている。
【００２６】
暖房用補助熱源機５は、主熱交換器３から吐出する暖房水の温度が所望の温度に満たない場合に、暖房水を加熱する熱源機である。
【００２７】
潜熱熱交換器６は、暖房用補助熱源機５の燃焼排ガスの排出通路内にあって、暖房用補助熱源機５に流入する暖房水に前記燃焼排ガスの潜熱を吸収させて、予熱する熱交換器である。
【００２８】
さて、給湯暖房装置１の配管は、貯湯系１０、排熱系２０、暖房系３０、給湯系４０、浴槽系５０および給水系６０の６系統に大別される。以下、系統毎に構成機器とその機能を説明する。
【００２９】
〔貯湯系〕
貯湯系１０は、排熱系２０から供給される高温の冷却水（湯）を貯湯タンク２に貯留するとともに、貯留された湯を給湯系４０に供給する管系である。
【００３０】
なお、貯湯タンク２の下部は、給水系６０につながれていて、給水系６０の給水圧は、貯湯タンク２の内部の湯の圧力とバランスしている。つまり、貯湯タンク２内部の水圧が所定の水準にあるときは給水を停止し、貯湯タンク２内部の湯水が消費されて、水圧が低下すると給水が行われる。
【００３１】
〔排熱系〕
排熱系２０は、給湯暖房装置１とＦＣの間で冷却水を循環させて、ＦＣの排熱を回収する管系である。
【００３２】
ＦＣから排出されて排熱戻り口２０１に流入する高温の冷却水は、主熱交換器３の１次側３aを通って、暖房系３０に熱を与えた後に、貯湯タンク２に流入する。また、貯湯タンク２の下層には、貯留されている間に放熱して低温になった冷却水と、給水系６０から供給された低温の市水が滞留している。この低温の水は、排熱往き口２０２を通ってＦＣを冷却する。
【００３３】
〔暖房系〕
暖房系３０は、給湯暖房装置１と図示しない暖房機（例えば、ファンコイルユニット）の間で暖房水を循環させて前記暖房機に熱を供給する管系である。
【００３４】
暖房機で熱を放出して低温になった暖房水は、暖房戻り口３０１から流入して、主熱交換器３の２次側３bを通って、排熱系２０から熱を受け取った後、必要に応じて潜熱熱交換器６及び暖房用補助熱源機５で加熱されて、暖房往き口３０２から暖房機に送られる。
【００３５】
〔給湯系〕
給湯系４０は、貯湯系１０から供給される湯を図示しない浴槽及び消費端末（カラン、シャワーヘッド等）に給湯する管系である。
【００３６】
貯湯タンク２から給湯系４０に流入する湯は、必要に応じて給湯用補助熱源機４で加熱され、比例混合弁４０１で給水系６０から供給される市水と混合され所望の温度に調整された後に、浴槽系５０に向かう流れと給湯口４０２に向かう流れに分かれる。給湯口４０２から流出する湯は消費端末（カラン、シャワーヘッド等）で消費される。
【００３７】
〔浴槽系〕
浴槽系５０は、給湯系４０から供給される湯を図示しない浴槽に供給（湯張り）すると共に、前記浴槽中の風呂水の追い焚きを行う管系である。
【００３８】
浴槽系５０における湯の流れは、「湯張りモード」と「追い焚きモード」で異なるので、場合を分けて説明する。
【００３９】
「湯張りモード」を選択すると、湯張り弁５０１が開放され、湯が給湯系４０から浴槽系５０に流入する。浴槽系５０に流入した湯は風呂戻り口５０２を通って直接浴槽に吐出する流れと、ポートＡから給湯用補助熱源機４に流れて、追い焚き用水管４βを通ってポートＢに戻り、風呂往き口５０３を通って浴槽に注ぎ込む流れに分かれる。つまり、「湯張りモード」を選択すると、風呂戻り口５０２と風呂往き口５０３の両方から湯が吐出する。
【００４０】
一方、「追い焚きモード」を選択すると、湯張り弁５０１が閉鎖されると共に、風呂ポンプ５０４が起動し、浴槽中の湯（給湯系４０から供給される湯と区別するために、以後、この湯を「風呂水」と呼ぶ）を風呂戻り口５０２を通して吸出して、ポートＡを通して給湯用補助熱源機４に送り、追い焚き用水管４βを通して加熱した後、ポートＢ及び風呂往き口５０３を通して浴槽に戻す。
【００４１】
〔給水系〕
給水系６０は、図示しない上水道から供給される市水を、貯湯タンク２、比例混合弁４０１等に給水する管系である。
【００４２】
給水口６０１から流入する市水は、減圧弁６０２を通って貯湯タンク２、比例混合弁４０１及び浴槽系５０に向かう。
【００４３】
図２は、給湯暖房装置１の構成を示す斜視図であり、筐体７の外周パネルを取り除いて、筐体７の内部の配置を示している。また、説明の便宜のために一部の部品の記載を省略している。筐体７は、給湯暖房装置１を囲繞する筐体であり、床面に載置される基台７aと、基台７aに立設される装置パネル７bおよび支柱７cと、装置パネル７b及び支柱７cに支持される頂板７dからなる。
【００４４】
筐体７の最上部には、給湯用補助熱源機４が装置される。給湯用補助熱源機４はガスを燃料とする給湯燃焼機４aと、給湯燃焼機４aで発生する燃焼ガスの顕熱で水を加熱する給湯熱交換器４bから構成される。給湯燃焼機４aの燃焼排ガスは給湯熱交換器４bの上面を通って、後述するフード４ｃ（図３参照）に導かれて、筐体７の正面（図の手前側）から排出される。
【００４５】
筐体７の中部、給湯用補助熱源機４の右斜め下には、暖房用補助熱源機５が装置される。暖房用補助熱源機５はガスを燃料とする暖房燃焼機５aと、暖房燃焼機５aで発生する燃焼ガスの顕熱で水を加熱する暖房熱交換器５bから構成される。暖房燃焼機５aの燃焼排ガスは暖房熱交換器５bの上面を通って、後述するフード５ｃ及びダクト５ｄ（図４参照）に導かれて、給湯用補助熱源機４の側方を通って筐体７の最上部に至り、筐体７の正面から排出される。
【００４６】
暖房用補助熱源機５の上方、ダクト５ｄ内部には、潜熱熱交換器６が装置されている。潜熱熱交換器６はダクト５ｄ内を流れる暖房燃焼機５aの燃焼排ガスに含まれる水蒸気を結露させることによって、燃焼排ガスの潜熱を吸収する。
【００４７】
図３は、給湯用補助熱源機４の部品構成図である。図３において、４cは給湯熱交換器４bの上面を掩蓋するフードである。前述したように、フード４cは給湯熱交換器４bの上面から吐き出される給湯燃焼機４aの燃焼排ガスを水平方向に誘導して、正面のグリル４dから排出する。
【００４８】
図４は、暖房用補助熱源機５の部品構成図である。図４において、５cは暖房熱交換器５bの上面を掩蓋するフードである。フード５cは暖房熱交換器５bの上面から吐き出される暖房燃焼機５aの燃焼排ガスを水平方向に誘導して、暖房用補助熱源機５の後方に排出する。また、５dは、フード５cの後方に接続されて、燃焼排ガスを筐体７の最上部に導き、更に筐体７の正面に導くダクトである。ダクト５dに導かれた前記燃焼排ガスはグリル５eから排出される。
【００４９】
前述したように、ダクト５dの内部には潜熱熱交換器６が装置され、前記燃焼排ガス中の蒸気を凝縮してドレンを生じさせて、ダクト５dの底部に滴下させる。
【００５０】
５fは、ダクト５dの底部に滴下したドレンを排出するドレン排出管であり、ドレン排出管５fの先端には、中和器５gが備えられている。中和器５gには酸性のドレンを中和するためのアルカリ材が充填されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例に係る給湯暖房装置の配管系統図である。
【図２】給湯暖房装置の構成を示す斜視図である。
【図３】給湯用補助熱源機の部品構成図である。
【図４】暖房用熱源機の部品構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  給湯暖房装置
２  貯湯タンク
３  主熱交換器
３a  １次側
３b  ２次側
４  給湯用補助熱源機
４α  給湯用水管
４β  追い焚き用水管
４a  給湯燃焼機
４b  給湯熱交換器
４c  フード
４d  グリル
５  暖房用補助熱源機
５a  暖房燃焼機
５b  暖房熱交換器
５c  フード
５d  ダクト
５e  グリル
５f  ドレン排出管
５g  中和器
６  潜熱熱交換器
７  筐体
７a  基台
７b  装置パネル
７c  支柱
７d  頂板
１０  貯湯系
２０  排熱系
３０  暖房系
４０  給湯系
５０  浴槽系
６０  給水系
２０１  排熱戻り口
２０２  排熱往き口
３０１  暖房戻り口
３０２  暖房往き口
４０１  比例混合弁
４０２  給湯口
５０１  湯張り弁
５０２  風呂戻り口
５０３  風呂往き口
５０４  風呂ポンプ
６０１  給水口
６０２  減圧弁
【図１】
2007003163.tif 000003
【図２】
2007003163.tif 000004
【図３】
2007003163.tif 000005
【図４】
2007003163.tif 000006