(57)【要約】【課題】本発明は、従来に比べ二次熱交換器をコンパクトに構成して省スペース化を図るとともに、吸熱管の全長を確保して、熱交換効率を向上させた潜熱回収型の追焚き機能付給湯器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、この燃焼手段で発生した燃焼ガスの顕熱を吸熱管により回収する一次熱交換器と、この一次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を吸熱管により回収する二次熱交換器とを具備する給湯器において、この二次熱交換器の吸熱管が、直線部と湾曲部によって蛇行する形状を連続して有し、前記湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士の間隔が、前記湾曲部の内側で隣接する吸熱管同士の間隔よりも小さい給湯器である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼する燃焼手段と、
この燃焼手段で発生した燃焼ガスの顕熱を吸熱管により回収する一次熱交換器と、
この一次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を吸熱管により回収する二次熱交換器とを具備する給湯器において、
この二次熱交換器の吸熱管が、直線部と湾曲部によって蛇行する形状を連続して有し、
前記湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士の間隔が、前記湾曲部の内側で隣接する吸熱管同士の間隔よりも小さい給湯器。
【請求項２】
請求項１において、湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士が接触する給湯器。
【請求項３】
請求項１または２において、吸熱管がコルゲート管で構成された熱交換器を備えた給湯器。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかにおいて、吸熱管が蛇行面に対して垂直な方向に重ねられると共に、重ね合わせ方向に隣接する吸熱管が蛇行形状の波長方向に同一ピッチでずれて重ねられたことを特徴とする熱交換器を備えた給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱回収型の給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用に使用される給湯器は、建物の屋外壁面に設置するタイプや地面に据置きするタイプが一般的である。近年、地球温暖化防止や省エネルギーの観点から、熱効率のよい潜熱回収型の給湯器が要求され、また、利便性から追焚き機能付の給湯器が要求される。このような潜熱回収型で追焚き機能が付いた給湯器は、一般に、潜熱回収型の追焚き機能付給湯器と言われている。
【０００３】
一方、集合住宅用に設置される給湯器は、浴室内の浴槽の横に給湯器の本体を置き、浴室の壁を開口して吸排気筒を設置するタイプが一般的である。このような給湯器は、一般に、バランス式ふろ釜（以下、「ＢＦ釜」と言う。）と言われており、集合住宅用に広く普及しているが、浴室内に設置スペースが必要なため、その分浴槽スペースが狭くなる問題がある。
【０００４】
そこで、このＢＦ釜の取替え用として、浴室壁面に開口されたＢＦ釜の給排気筒設置部にＢＦ釜の機能を全て移管し、従来ＢＦ釜が存在したスペースを空き空間とすることにより、浴槽を大きくできるといった浴室リフォーム商品が開発されている。このような、潜熱回収型で、追焚き機能を有し、しかも、ＢＦ釜を撤去した後の浴室壁面の開口に設置できるようにした風呂釜は、壁貫通型の追焚き機能付給湯器（以下、「壁貫通釜」と言う。）と言われている。
【０００５】
ＢＦ釜の給排気筒設置部は、浴室壁に存在する規定の貫通穴内部に設置されるため、代替品である壁貫通釜は貫通穴寸法の制約を受ける。このため、壁貫通釜本体のコンパクト化を図った構成とすることが必要とされる。
【０００６】
上記の壁貫通釜を含む潜熱回収型の追焚き機能付給湯器は、潜熱回収用の二次熱交換器を備えており、二次熱交換器内には、図８に示すような、平行な直線部４４と１８０度に折れ曲がった湾曲部４５により蛇行形状を有する吸熱管４０が配接され、吸熱管４０の内部には被加熱流体である水が流れるようになっている。また、熱交換効率の向上および器具水通路の圧力損失低減をさせるため、一般には、図９に示すように、吸熱管４０が、蛇行面に対して垂直方向に複数束ねられた形態で使用される。吸熱管を重ねられる方向に扁平化して熱交換器の小型化を図る方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２３２９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図８、および、図９に示すような従来の吸熱管４０を用いた潜熱回収型の追焚き機能付給湯器では、吸熱管４０が平行な直線部４４と１８０度に折れ曲がった湾曲部４５により蛇行形状を有し、この吸熱管４０を二次熱交換器１０内に収納する必要があるため、省スペース化の要求に対応するのは困難であった。また、吸熱管４０の長さを短くして省スペース化に対応しようとすると、熱交換効率が低下する問題があった。
【０００８】
特に、壁貫通釜では上述したように本体寸法の制約が大きいため、従来から、省スペース化が施されており、熱交換効率を維持しつつ、さらなる省スペース化を実現するのは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、従来に比べ二次熱交換器をコンパクトに構成して省スペース化を図るとともに、吸熱管の全長を確保して、熱交換効率を向上させた潜熱回収型の追焚き機能付給湯器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】
【００１０】
本発明は、下記の構成により、上記の課題を解決するものである。
（１）  燃料を燃焼する燃焼手段と、この燃焼手段で発生した燃焼ガスの顕熱を吸熱管により回収する一次熱交換器と、この一次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を吸熱管により回収する二次熱交換器とを具備する給湯器において、この二次熱交換器の吸熱管が、直線部と湾曲部によって蛇行する形状を連続して有し、前記湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士の間隔が、前記湾曲部の内側で隣接する吸熱管同士の間隔よりも小さい給湯器。
（１）  項（１）において、湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士が接触する給湯器。
（３）  項（１）または項（２）において、各吸熱管がコルゲート管で構成された熱交換器を備えた給湯器。
（４）  項（１）から項（３）の何れかにおいて、吸熱管が蛇行面に対して垂直な方向に重ねられると共に、重ね合わせ方向に隣り合う吸熱管が蛇行形状の波長方向に同一ピッチでずれて重ねられたことを特徴とする熱交換器を備えた給湯器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のものに比べ二次熱交換器をコンパクトに構成することができ、潜熱回収型の追焚き機能付給湯器の小型化が図れる。また、燃焼ガスが吸熱管の裏側まで回り込みやすくなり、吸熱管に接触することなく排出される量を少なくできるので、燃焼ガスと吸熱管全体との接触により、熱交換効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の対象となるのは、二次熱交換器を有する潜熱回収型の給湯器であり、上述した、壁貫通釜を含む全ての潜熱回収型の追焚き機能付給湯器が対象となる。特に、壁貫通釜等の寸法制約が大きい潜熱回収型の追焚き機能付給湯器が望ましい。このような、寸法制約の大きい潜熱回収型の追焚き機能付給湯器の場合には、上述したように、省スペース化を図るとともに、二次熱交換器の熱交換効率を確保するのが困難であるため、本発明の効果がより大きく発揮できる。
【００１３】
本発明の給湯器で使用する燃焼手段は、一般の潜熱回収型の追焚き機能付給湯器に使用されるものであればよく、特に制限はない。燃料としてガスや灯油を使用する燃焼手段が一般的である。
【００１４】
本発明の給湯器で使用する一次熱交換器は、一般の潜熱回収型の追焚き機能付給湯器で使用されるような、燃焼手段で発生した燃焼ガスの顕熱を吸熱管により回収するものであり、特に限定はない。蛇行形状を有する吸熱管を有し、吸熱管にはフィン等を設けて、熱交換効率を向上させたタイプのものが使用できる。
【００１５】
本発明の給湯器で使用する二次熱交換器は、一次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を吸熱管により回収するものである。図７は、本発明に係る潜熱回収用の二次熱交換器１０の縦断面図を示す。このように、潜熱回収型の追焚き機能付給湯器内の燃焼ガスの流路４６において、二次熱交換器１０は一次熱交換器１１の下流に配置され、その内部には、吸熱管４０が設けられる。
【００１６】
吸熱管４０は、図５に示すように、直線部４４と湾曲部４５によって蛇行する形状を連続して有し、湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４７が、湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４８よりも小さいことが必要である。また、直線部４４と湾曲部４５を有する蛇行形状の中で、直線部４４から湾曲部４５に移行する位置４９において、湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４７が最小となり、湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４８が最大となるのが望ましい。
【００１７】
これにより、吸熱管４０の全長が同一の場合、図８に示した従来の吸熱管４０のように、湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４７が、湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４８と略同一である場合に比べて、吸熱管４０の収納に必要な長さ（Ｌ）を減少することができる。したがって、同じ全長の吸熱管４０を、より狭いスペースに収納することができるため、熱交換効率を低下させることなく、省スペース化を図ることができる。
【００１８】
また、二次熱交換器１０の単位容量当たりの吸熱管４０の表面積が増加するため、吸熱管４０に接触せず排出されてしまう燃焼ガスを少なくすることができ、高効率の二次熱交換器１０を提供することができる。
【００１９】
さらに、図５に示すように、湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４７が、湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間隙４８より狭いため、つまり、吸熱管４０の直線部４４が平行でないため、燃焼ガスの乱流が生じ易く、燃焼ガスが吸熱管４０の表面によく回り込み、熱交換効率を向上させることができる。
【００２０】
また、吸熱管４０の湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間には間隙を設け、吸熱管４０の湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士の間には間隙を設けないようにした場合、つまり、吸熱管４０の湾曲部４５の外側で隣接する吸熱管４０同士を接触させることにより、吸熱管４０の収納に必要な長さ（Ｌ）が減少し、さらに、省スペース化を図ることができる。一方で、吸熱管４０の湾曲部４５の内側で隣接する吸熱管４０同士の間には間隙があるため、二次熱交換器１０内を燃焼ガスが通過する際の圧力損失の増加を抑制することができる。
【００２１】
吸熱管４０の壁の構造は、吸熱管４０の壁に波型凹凸溝または螺旋溝を設けた、いわゆるコルゲート管であるのが望ましい。これにより、吸熱管４０の表面積を増加させることができるとともに、吸熱管４０の壁において、乱流効果を発揮するため、熱交換効率を向上させることができる。
【００２２】
複数の吸熱管４０を、蛇行面に対して垂直な方向に重ねると、複数の吸熱管４０の累計の全長が延長されるため、さらに、熱交換効率を向上させることができる。また、図６に示すように、重ね合わせ方向に隣接する吸熱管４０を、蛇行形状の波長方向に同一ピッチでずれて重ねると、１つの吸熱管４０の蛇行形状の隙間に、他の吸熱管４０が重なる構造になるため、吸熱管４０に接触せず排出されてしまう燃焼ガスを少なくすることができ、さらに高効率の二次熱交換器１０を提供することができる。
【００２３】
さらに、重ね合わせた吸熱管４０のずれのピッチ５１は、吸熱管４０の蛇行形状のピッチ５０の１／２程度であるのが望ましい。これにより、確実に１つの吸熱管４０の蛇行形状の隙間に、他の吸熱管４０が重なる構造となるため、吸熱管４０に接触せず排出されてしまう燃焼ガスを少なくすることができ、さらに熱交換効率が向上する。
【００２４】
なお、本発明に係る吸熱管４０は、吸熱管４０の直線部４４が平行でないため、上記のように複数の吸熱管４０を重ね合わせても、吸熱管４０同士の間隙を完全に塞ぐことはない。また、吸熱管４０が平行でないので、コルゲート管を使用した場合でも、重ねた吸熱管４０の波型凹凸溝または螺旋溝が平行になることはなく、波型凹凸溝または螺旋溝同士が勘合することはないので、溝の高さ分の隙間が常に確保される。これにより、二次熱交換器１０内を燃焼ガスが通過する際の圧力損失の増加を抑制することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明に係る給湯器の実施例について、図を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である給湯器の動作を示すものである。図２は、本発明の一実施例である壁貫通釜本体１の正面図を示す。図３は、本発明の一実施例である壁貫通釜本体１の側面図を示す。図４は、本発明の一実施例である壁貫通釜本体１の設置例図を示す（浴槽短手方向からの透視図）。
【００２６】
図１において、壁貫通釜本体１は、給水接続口２から給水され、前記給水接続口２は、給水された水の量を検出する水量センサ３に配管接続される。
【００２７】
前記水量センサ３は、潜熱回収部である二次熱交換器１０の入口に配管接続され、前記二次熱交換器１０の出口部は、燃焼排ガスの顕熱を回収する給湯一次熱交換器１１の入口に配管接続される。
【００２８】
前記給湯一次熱交換器１１の出口は、二方に分岐され、一方は、浴室内へ給湯する給湯接続部１７に配管接続され、もう一方は、浴槽にお湯を張るための注湯電磁弁１４に配管接続される。
【００２９】
前記注湯電磁弁１４の出口部は、二方に分岐され、一方は、浴槽水を沸かす風呂熱交換器１５入口に配管接続され、もう一方は、風呂往き接続部１９に接続される。
【００３０】
前記風呂熱交換器１５の出口部は、浴槽水を循環させるための循環ポンプ１６に接続され、前記循環ポンプ１６は、風呂戻り接続部２０に接続される。
【００３１】
給湯燃焼は、ガス接続部１８から供給される燃料ガスが給湯電磁弁１３を経由して、給湯燃焼部１２へ供給され燃焼し、高温の燃焼ガスを発生させる。
【００３２】
その燃焼ガスは、前記給湯一次熱交換器１１を通過し、さらに前記二次熱交換器１０を通過し、給湯排気口４から器具外へ排気する。このとき前記二次熱交換器１０を通過する燃焼ガスの温度は、約２００℃程度と低温のため、前記二次熱交換器１０には結露水が発生する。
【００３３】
その結露水であるドレン水４３は、約ＰＨ２〜３程度の強酸性のため、ドレン水受け部５で回収し中和して排出する。つまり、前記二次熱交換器１０で発生した結露水は、ドレン水４３として、滴下し、それを回収するためのドレン水受け部５にて回収し、壁貫通釜本体１内のドレン配管６を経由し、ドレン配管接続部７を介して炭酸カルシウム９を充填した中和容器８の入口部に流入する。
【００３４】
前記中和容器８にて中和されたドレン水４３は中和容器８の出口部から約ＰＨ７程度となり排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例である給湯器の動作を示すものである。
【図２】本発明の一実施例である壁貫通釜本体の正面図を示す。
【図３】本発明の一実施例である壁貫通釜本体の側面図を示す。
【図４】本発明の一実施例である壁貫通釜本体の設置例図を示す（浴槽短手方向からの透視図）。
【図５】本発明の吸熱管の曲成形状を示す。
【図６】本発明の潜熱回収用の二次熱交換器の横断面図を示す。
【図７】本発明の潜熱回収用の二次熱交換器の縦断面図を示す。
【図８】従来の吸熱管の曲成形状を示す。
【図９】従来の潜熱回収用の二次熱交換器の横断面図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１…壁貫通釜本体
２…給水接続口
３…水量センサ
４…給湯排気口
５…ドレン水受け部
６…ドレン配管
７…ドレン配管接続部
８…中和容器
９…炭酸カルシウム
１０…二次熱交換器
１１…一次熱交換器
１２…給湯燃焼部
１３…給湯電磁弁
１４…注湯電磁弁
１５…風呂熱交換器
１６…循環ポンプ
１７…給湯接続部
１８…ガス接続部
１９…風呂往き接続部
２０…風呂戻り接続部
２１…給水配管
２２…給湯配管
２３…ガス配管
２４…風呂戻り配管
２５…風呂往き配管
２６…本体前カバー
２７…ドレン水排出配管
２８…浴室壁
２９…浴槽
３０…浴室床面
３１…エプロン
３２…排気口
３３…吸気口
３６…循環金具
３８…水栓
４０…吸熱管
４１…二次熱交ケーシング
４２…ドレン口
４３…ドレン水
４４…直線部
４５…湾曲部
４６…燃焼ガスの流路
４７…湾曲部の外側で隣接する吸熱管同士の間隙
４８…湾曲部の内側で隣接する吸熱管同士の間隙
４９…直線部から湾曲部に移行する位置
５０…吸熱管の蛇行ピッチ
５１…吸熱管のずれピッチ
【図１】
2007225262.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007225262.tif 000009
【図８】
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【図９】
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