(57)【要約】【課題】排気口近傍で白煙化させることなく排気ガスを排気可能で、水滴が壁等に付着したりすることもない燃焼器具を提供する。【解決手段】主熱交換器７を通過した燃焼排気の一部を、副熱交換器８と熱交換させずに排気口５側へ導くためのバイパス路２１を設け、バイパス路２１を通過した燃焼排気を、副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気と合流させた後に、排気口５から排出させる。つまり、副熱交換器８との間で熱交換されて温度が低下し、相対湿度が上昇している燃焼排気を、バイパス路２１を通ってきた燃焼排気と混合することによって再加熱し、相対湿度を低下させた後に、排気するようにした。したがって、たとえ副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気の相対湿度が排気口近傍で白煙化してしまうほど上昇していたとしても、バイパス路２１を通ってきた燃焼排気との混合により相対湿度を白煙化しない程度まで低下させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、そのバーナの燃焼排気から顕熱を回収する主熱交換器と、前記主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収する副熱交換器と、前記副熱交換器を通過した燃焼排気を排出する排気口とを備えた燃焼器具であって、
前記燃焼排気の流路上における前記主熱交換器と前記排気口との間に、前記主熱交換器を通過した燃焼排気の一部を、前記副熱交換器との間で熱交換させることなく、前記排気口側へと導くバイパス路を設けるとともに、
前記バイパス路を通過した燃焼排気と、前記副熱交換器を通過した燃焼排気とを合流させた後、前記排気口から排出させることを特徴とする燃焼器具。
【請求項２】
前記燃焼排気の流路上であって、前記バイパス路を通過した燃焼排気及び前記副熱交換器を通過した燃焼排気の合流部と、前記排気口との間に、両前記燃焼排気を混合させるための混合室を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼器具。
【請求項３】
前記副熱交換器を前記主熱交換器の上方に備えるとともに、前記主熱交換器と前記副熱交換器との上下間を仕切る仕切板を設け、前記副熱交換器の後方となる位置に、前記主熱交換器を通過した燃焼排気を上方へ導く連通口を開設した燃焼器具であって、
前記副熱交換器の上方に前記バイパス路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼器具。
【請求項４】
前記バイパス路を通過した燃焼排気を送り出す合流口及び／又は前記副熱交換器を通過した燃焼排気を送り出す合流口の開口面積を、その上流側における燃焼排気の通路面積よりも小さく絞ったことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の燃焼器具。
【請求項５】
前記副熱交換器を前記主熱交換器の上方に備えるとともに、前記主熱交換器と前記副熱交換器との上下間を仕切る仕切板を設け、前記副熱交換器の後方となる位置に、前記主熱交換器を通過した燃焼排気を上方へ導く連通口を開設した燃焼器具であって、
前記副熱交換器内に前記バイパス路を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の燃焼器具。
【請求項６】
前記副熱交換器で発生したドレンを排出するドレン排出管を設けるとともに、前記バイパス路の表面を、前記ドレンを前記ドレン排出管側へ導くように下降傾斜させていることを特徴とする請求項５に記載の燃焼器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナの燃焼排気から顕熱と潜熱とを回収して加熱する２つの熱交換器を備えた燃焼器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば給湯器において、バーナの燃焼排気流路の上流側に、主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に、主に潜熱回収を目的とした副熱交換器を夫々設けて高い熱効率を得ようとするものがある（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記燃焼器具では、副熱交換器において潜熱を回収することで、排気ガスの相対湿度が高くなり、排気口の近傍で結露が生じる等して排気ガスが白煙化してしまうという問題が起こりえる。この問題を解決するための方法として、より熱交換能力の低い副熱交換器を採用することが考えられる。しかしながら、副熱交換器での燃焼排気の温度の低下具合をコントロールすることは困難であり、また潜熱を回収する以上、排気口近傍での燃焼排気の白煙化を避けることは難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、排気口近傍で白煙化させることなく排気ガスを排気可能で、水滴が壁等に付着したりすることもない燃焼器具を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、バーナと、そのバーナの燃焼排気から顕熱を回収する主熱交換器と、主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を回収する副熱交換器と、副熱交換器を通過した燃焼排気を排出する排気口とを備えた燃焼器具であって、燃焼排気の流路上における主熱交換器と排気口との間に、主熱交換器を通過した燃焼排気の一部を、副熱交換器との間で熱交換させることなく、排気口側へと導くバイパス路を設けるとともに、バイパス路を通過した燃焼排気と、副熱交換器を通過した燃焼排気とを合流させた後、排気口から排出させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃焼排気の流路上であって、バイパス路を通過した燃焼排気及び副熱交換器を通過した燃焼排気の合流部と、排気口との間に、両燃焼排気を混合させるための混合室を設けたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、副熱交換器を主熱交換器の上方に備えるとともに、主熱交換器と副熱交換器との上下間を仕切る仕切板を設け、副熱交換器の後方となる位置に、主熱交換器を通過した燃焼排気を上方へ導く連通口を開設した燃焼器具であって、副熱交換器の上方にバイパス路を設けたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明であって、バイパス路を通過した燃焼排気を送り出す合流口及び／又は副熱交換器を通過した燃焼排気を送り出す合流口の開口面積を、その上流側における燃焼排気の通路面積よりも小さく絞ったことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、副熱交換器を主熱交換器の上方に備えるとともに、主熱交換器と副熱交換器との上下間を仕切る仕切板を設け、副熱交換器の後方となる位置に、主熱交換器を通過した燃焼排気を上方へ導く連通口を開設した燃焼器具であって、副熱交換器内にバイパス路を設けたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、副熱交換器で発生したドレンを排出するドレン排出管を設けるとともに、バイパス路の表面を、ドレンをドレン排出管側へ導くように下降傾斜させていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃焼排気の流路上における主熱交換器と排気口との間に、主熱交換器を通過した燃焼排気の一部を、副熱交換器との間で熱交換させることなく、排気口側へと導くバイパス路を設けるとともに、バイパス路を通過した燃焼排気と、副熱交換器を通過した燃焼排気とを合流させた後、排気口から排気ガスとして排出させるため、排気口近傍での燃焼排気の相対湿度を従来より低下させることができる。したがって、たとえ外気温が低下していたとしても、排気ガスが排気口近傍で白煙化することがないし、水滴が壁等に付着してしまうといった問題も生じない。
また、請求項３に記載の発明によれば、副熱交換器を主熱交換器の上方に備えたものにおいて、バイパス路を副熱交換器の上方に設けているため、上昇する燃焼排気を効率良くバイパス路側へ導くことができる。
さらに、請求項４に記載の発明によれば、バイパス路を通過した燃焼排気を送り出す合流口及び／又は副熱交換器を通過した燃焼排気を送り出す合流口の開口面積を、その上流側における燃焼排気の通路面積よりも小さく絞っっているため、燃焼排気を合流口から勢いよく送出させることができ、一層確実に両燃焼排気を混合することができ、排気ガスの白煙化を防止することができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、副熱交換器内にバイパス路を設けているため、副熱交換器の周囲にバイパス路のためのスペースを確保する必要がなく、燃焼器具全体の小型化を図ることができるし、バイパス路を副熱交換器の上方に設けた構成と比較すると、燃焼排気が混合しやすいというメリットがある。
加えて、請求項６に記載の発明によれば、バイパス路の表面を、ドレンをドレン排出管側へ導くように下降傾斜させているため、バイパス路にドレン誘導機能をもたせることができ、構成の合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】給湯器の概略を示した構成図である。
【図２】給湯器の要部を拡大して示した説明図である。
【図３】要部の変更例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態となる給湯器について、図面にもとづき詳細に説明する。
【００１０】
図１は、給湯器１の概略を示した構成図であり、図２は、給湯器１の要部を拡大して示した説明図である。
給湯器１は、器具本体２内に、下方に給気ファン４を、上方に排気口５を夫々備えた燃焼室３を形成して、燃焼室３の内部に、燃料ガスと給気ファン４からの一次空気との混合ガスを燃焼させるバーナ６を備えるとともに、バーナ６からの燃焼排気中の顕熱を主に回収するフィンチューブ式の主熱交換器７と、主に潜熱を回収する同じくフィンチューブ式の副熱交換器８とを内設している。ここでは、器具内へ導かれる給水管９を副熱交換器８の伝熱管の入水側に接続して副熱交換器８を主熱交換器７の上流側に配置し、副熱交換器８の伝熱管の出水側を主熱交換器７の伝熱管の入水側に接続して、出湯管１０を主熱交換器７の伝熱管の出水側に接続している。さらに、副熱交換器８の下方には、発生したドレンを受けるためのドレン受皿１１が設けられている。このドレン受皿１１は、底部を傾斜させて、中和器１３を備えたドレン排出管１２に接続されている。
【００１１】
また、バーナ６へのガス管には、主電磁弁１４及びガス比例弁１５が設けられている一方、給水管９には、水量センサ１６が設けられており、全てコントローラ１７に電気的接続されている。このコントローラ１７には、給気ファン４を駆動させるモータや出湯管１０に設けられた温度センサ１８も電気的接続されている。
したがって、出湯管１０の下流側で接続された図示しない給湯栓を開いて器具内に通水させると、コントローラ１７は水量センサ１６からの検出信号を得て主電磁弁１４及びガス比例弁１５を開いてバーナ６にガスを供給するとともに、図示しないイグナイタを作動させてバーナの点火制御を行う。バーナ６の点火後、コントローラ１７は、温度センサ１８で検出された出湯温度と、コントローラ１７に接続された図示しないリモコンで設定された設定温度との差に応じて、ガス比例弁１５の開度を制御してガス量を連続的に変化させ、出湯温度を設定温度に一致させる。また、このガス量の変化に応じて給気ファン４の回転数も変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。
【００１２】
また、バーナ６の燃焼により、燃焼排気は主熱交換器７と副熱交換器８とを順に通過して排気口５から排出されるが、この排気流路により、まず高温の燃焼排気が主熱交換器７で熱交換されて顕熱が主に回収された後、温度低下して副熱交換器８で熱交換されることで、主熱交換器７で回収されなかった顕熱を回収する。このとき、燃焼排気の温度が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回収可能となる。発生したドレンは、ドレン受皿１１で受けられてドレン排出管１２に集められ、中和器１３で中和処理されて器具外部の下水道等へ排出されることになる。
【００１３】
ここで、本発明の要部となる燃焼排気のバイパス構造について説明する。
給湯器１には、その燃焼排気を排気する排気流路上であって、主熱交換器７と排気口５との間となる位置に、主熱交換器７を通過した燃焼排気のうちの一部を、副熱交換器８を介さずに排気口５へと導くためのバイパス路２１が設けられている。該バイパス路２１は、図２に示すように、副熱交換器８の上方に分岐板２２を設置することにより、副熱交換器８の上方に設けられている。また、主熱交換器７と副熱交換器８との上下間は、仕切板２３によって仕切られており、副熱交換器８の後方となる位置に、主熱交換器７を通過した燃焼排気を上方（副熱交換器８側）へ導くための連通口２４が開設されている。さらに、バイパス路２１の前方で副熱交換器８よりも前方となる位置には、誘導板２５が器具本体２の天板２ａから下方へ垂設されており、バイパス路２１を通過した燃焼排気を下方へ導き、バイパス側の合流口２７から送出させて、副熱交換器８を通過して合流口２８から送出される燃焼排気と合流させるようにしている。この合流口２７は、誘導板２５と分岐板２２の前縁との間の隙間であって、分岐板２２の前部を誘導板２５側へ近づけることにより、合流口２７の開口面積は、その上流側のバイパス路２１の通路面積よりも小さくなっている。また、分岐板２２の前部は下方へ折り曲げられており、副熱交換器８を通過した燃焼排気が送出される合流口２８の開口面積は、その上流側の副熱交換器８の設置箇所における通路面積よりも小さくなっている。加えて、誘導板２５の前方には、合流口２７から送出されるバイパス路２１を通過した燃焼排気と、合流口２８から送出される副熱交換器８を通過した燃焼排気とを十分に混合させるための混合室２６が形成されている。尚、本実施形態では、燃焼排気の５２％がバイパス路２１を通過するように調整されており、副熱交換器８の前方で合流した後に排気口５から排出される排気ガスの温度は１４５℃となる。
【００１４】
上述したようなバイパス路２１が設けられた給湯器１において、バーナ６からの燃焼排気は、上昇して主熱交換器７を通過した後、仕切板２３により遮られて後方へ移動し、連通口２４を介して上方へ移動する。その後、一部はバイパス路２１を通り、副熱交換器８との間で熱交換を行わずに前方へ、残りは副熱交換器８側を通り、副熱交換器８との間で熱交換を行いながら前方へ夫々移動する。そして、バイパス路２１を通った燃焼排気は誘導板２５により下方へ導かれ、副熱交換器８の前方において副熱交換器８を通ってきた燃焼排気と合流する。このとき、合流口２７、２８の開口面積はどちらも上流側の通路面積よりも絞られているため、燃焼排気は各合流口２７、２８から勢いよく送出されることになる。そして、混合室２６内で十分に混合されて、副熱交換器８を通ってきた燃焼排気はバイパス路２１を通ってきた燃焼排気により再加熱された後に、排気口５から排気ガスとして外部へ排出されることになる。
【００１５】
以上のような給湯器１によれば、主熱交換器７を通過した燃焼排気の一部を、副熱交換器８と熱交換させずに排気口５側へ導くためのバイパス路２１を設けており、バイパス路２１を通過した燃焼排気を、副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気と合流させた後に、排気口５から排気ガスとして排出させる。つまり、副熱交換器８との間で熱交換されて温度が低下し、相対湿度が上昇している燃焼排気を、バイパス路２１を通ってきた燃焼排気と混合することによって再加熱し、相対湿度を低下させた後に、排気するようになっている。したがって、たとえ副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気の相対湿度が排気口近傍で白煙化してしまうほど上昇していたとしても、バイパス路２１を通ってきた燃焼排気との混合により相対湿度を白煙化しない程度まで低下させることができる。そのため、排気口から排出される際に排気ガスが白煙化したりしないし、水滴等が壁につくといった事態も防止することができる。
【００１６】
また、バイパス路２１を副熱交換器８の上方に設けているため、上昇する燃焼排気を効率良くバイパス路２１側へ導くことができる。
さらに、合流口２７、２８の下流側で排気口５よりも上流側に混合室２６を設けるとともに、合流口２７、２８の開口面積を、その上流側の通路面積よりも小さく絞っているため、燃焼排気を各合流口２７、２８から勢いよく送り出すことができる。したがって、バイパス路２１を通過した燃焼排気と、副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気とを混合室２６内で十分に混合させた後に、排気口５から排出させることができ、排気ガスの白煙化を一層確実に防止することができる。
【００１７】
なお、本発明の燃焼器具に係る構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、燃焼器具の全体的な構成は勿論、バイパス構造に係る構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更することができる。
【００１８】
たとえば、上記実施形態ではバイパス路を１つしか設けていないが、図３に示す如く複数のバイパス路３１ａ、３１ｂを設けてもよい。尚、図３において、図２と同じ構成要素については同じ符号を付している。
図３に示す構成では、副熱交換器８の上方に分岐板３２を設置してバイパス路３１ａを設けるとともに、副熱交換器８の伝熱管の間にも分岐板３３、３４を設置してバイパス路３１ｂを設けている。当該構成を採用することにより、副熱交換器８の上方に確保するバイパス路のためのスペースを節約することができ、燃焼器具全体の小型化を図ることができる。また、副熱交換器８内にもバイパス路３１ｂを設けているため、上記実施形態と比較して、バイパス路を通った燃焼排気と副熱交換器８との間で熱交換された燃焼排気とが混合されやすいといったメリットもある。
さらに、分岐板３３を前方へ下降傾斜するように設置したり、分岐板３３の上面に前方へ下降傾斜するテーパ面を設けたりすることによって、バイパス路３１ｂの表面を、ドレン排出管１２側へ下降傾斜させておけば、分岐板３２と分岐板３３とに挟まれる箇所で発生したドレンを、バイパス路３１ｂの表面を利用してドレン排出管１２側へ導くことができ。構成の合理化を図ることができる。さらに、当該構成において、副熱交換器８の上方のバイパス路３１ａを省略することも可能である。
【００１９】
また、上記実施形態では、燃焼排気の５２％がバイパス路２１側へ送られるように調整しており、排気口５から排出される排気ガスの温度を１４５℃としているが、バイパス路を通過させる燃焼排気の割合等については適宜変更可能であって、排気ガスの温度が１２０℃以上であれば結露のおそれが低いことから、バイパス路を通過させる燃焼排気の割合を４０％以上とすればよい。
加えて、上記実施形態では、燃焼器具の一例である給湯器について説明しているが、バイパス構造をたとえば風呂装置や床暖房装置等といった他の燃焼器具に対しても採用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２０】
１・・給湯器（燃焼器具）、２・・器具本体、３・・燃焼室、５・・排気口、６・・バーナ、７・・主熱交換器、８・・副熱交換器、１２・・ドレン排出管、２１、３１ａ、３１ｂ・・バイパス路、２２、３２、３３、３４・・分岐板、２３・・仕切板、２４・・連通口、２５・・誘導板、２７、２８・・合流口（合流部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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