(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器を前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護する熱交換器の電気防食装置において、
前記熱交換器のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極と、前記電極と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源と、結露した凝縮水を通じて前記電極と前記防食箇所の間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記定電圧電源から前記電極と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段とを備え、
前記定電圧電源は、前記電極が陽電極に前記防食箇所が陰電極になるように接続され、
前記電圧印加制御手段は、前記電流検知手段によって検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器の電気防食装置。
【請求項２】
燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器であって前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護するための電気防食装置を付加したものにおいて、
前記熱交換器のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極と、前記電極と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源と、結露した凝縮水を通じて前記電極と前記防食箇所との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記定電圧電源から前記電極と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段とを備え、
前記定電圧電源は、前記電極が陽電極に前記防食箇所が陰電極になるように接続され、
前記電圧印加制御手段は、前記電流検知手段によって検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器であって前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護するための電気防食装置を付加したものにおいて、
前記熱交換器のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極と、前記電極と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源と、結露した凝縮水を通じて前記電極と前記防食箇所との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記定電圧電源から前記電極と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段とを備え、
前記防食箇所を前記凝縮水による腐食から保護するための電気的絶縁性を有する被膜で被覆し、
前記定電圧電源は、前記電極が陽電極に前記防食箇所が陰電極になるように接続され、
前記電圧印加制御手段は、前記電流検知手段によって検知される前記被膜の欠落部分を通じて前記電極と前記防食箇所との間に流れる電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記電圧印加制御手段は、前記燃料を燃焼させて前記熱交換器の加熱が開始されたとき前記定電圧電源から前記電圧の印加を開始し、燃焼停止後に前記電流検知手段の検知する電流が所定値以下に低下したとき、前記電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１記載の電気防食装置または請求項２、３記載の熱交換器。
【請求項５】
前記電極を、前記凝縮水の通過し得る絶縁性の膜で覆い、前記電極と前記防食箇所とが直接接触して導通することを防止したことを特徴とする請求項１、４記載の電気防食装置または請求項２、３、４記載の熱交換器。
【請求項６】
前記電極は、少なくともその表面が耐食性を有する金属で形成されていることを特徴とする請求項１、４、５記載の電気防食装置または請求項２、３、４、５記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換器は、排気の顕熱を主として吸収する顕熱回収用の熱交換器とこれよりも排気通路の下流側に配置され排気の潜熱を主として吸収する潜熱回収用の熱交換器との双方を有するものにおける前記潜熱回収用の熱交換器であることを特徴とする請求項１、４、５、６記載の電気防食装置または請求項２、３、４、５、６記載の熱交換器。
【請求項８】
燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器を前記排気の潜熱を吸収することで結露した凝縮水による腐食から保護する熱交換器の電気防食方法において、
前記熱交換器のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に電極を配置し、
前記電極が陽電極になり前記防食箇所が陰電極になるように定電圧電源から所定の電圧をこれらの間に印加するとともに、結露した凝縮水を通じて前記電極と前記防食箇所との間に流れる電流を検知し、
検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器の電気防食方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器を前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護する電気防食装置、当該電気防食装置を付加した熱交換器および電気防食方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタン、プロパン、ブタン、石油、灯油などの燃料を燃焼させた際に生じる熱を吸収して、給水等の被加熱流体を加熱する熱交換器では、排気の潜熱を吸収する際に生じる凝縮水が熱交換器の表面に生じることがある。この凝縮水は、燃焼空気が高温で酸化して生成された窒素酸化物（ＮＯｘ）やガス漏れ検知のために燃焼ガスに添加された付臭剤が酸化することで生成された硫黄酸化物（ＳＯｘ）等が溶解し、硝酸と硫酸との溶融したｐＨ２〜３の酸性の水滴になっている。
【０００３】
このような結露した酸性の凝縮水によって熱交換器が腐食され、内部の流体が漏れ出るような事態を防止するために、従来の熱交換器では、その表面を耐酸性の塗料などで被覆したり、熱交換器の近傍に電極を配置し、当該電極が陽電極に、熱交換器自身が陰電極になるように電圧を常時かけて電気防食するなどの対策を施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、耐酸性の塗膜にピンホールなどの欠落部分が生じたり、長年の使用によって塗膜が劣化して欠落部分が生じることがあり、被膜で被覆したのみでは、熱交換器を凝縮水による腐食から十分に保護することができなかった。
【０００５】
また、電気防食を施すものでは、凝縮水が結露しているか否かにかかわらず、電極と熱交換器の間に、常時、電圧を印加しているので、陰電極となる熱交換器の受熱管から管内の給水に電子が流れ出し、これが給水管を酸化させ、場合によっては、地中に埋めてある部分で給水管に穴が空いてしまう等の問題があった。また常時、電圧を印加しているので、感電などに対する安全性を十分に確保することが難しかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、凝縮水が結露している間だけ電気防食を施すことにより、給水管の孔食を防ぎ、かつ感電等に対する安全性を向上させた熱交換器、電気防食装置および熱交換器の電気防食方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管（５１）の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器（５０）を前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護する熱交換器（５０）の電気防食装置において、
前記熱交換器（５０）のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極（５４）と、前記電極（５４）と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源（７１）と、結露した凝縮水を通じて前記電極（５４）と前記防食箇所の間に流れる電流を検知する電流検知手段（７２）と、前記定電圧電源（７１）から前記電極（５４）と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段（７３）とを備え、
前記定電圧電源（７１）は、前記電極（５４）が陽電極（５４）に前記防食箇所が陰電極（５４）になるように接続され、
前記電圧印加制御手段（７３）は、前記電流検知手段（７２）によって検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器（５０）の電気防食装置。
【０００８】
［２］燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管（５１）の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器（５０）であって前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食から保護するための電気防食装置を付加したものにおいて、
前記熱交換器（５０）のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極（５４）と、前記電極（５４）と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源（７１）と、結露した凝縮水を通じて前記電極（５４）と前記防食箇所との間に流れる電流を検知する電流検知手段（７２）と、前記定電圧電源（７１）から前記電極（５４）と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段（７３）とを備え、
前記定電圧電源（７１）は、前記電極（５４）が陽電極（５４）に前記防食箇所が陰電極（５４）になるように接続され、
前記電圧印加制御手段（７３）は、前記電流検知手段（７２）によって検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器（５０）。
【０００９】
［３］燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管（５１）の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器（５０）であって前記排気の潜熱を吸収することで結露する凝縮水による腐食を防止するための電気防食装置を付加したものにおいて、
前記熱交換器（５０）のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極（５４）と、前記電極（５４）と前記防食箇所の間に所定の電圧を印加するための定電圧電源（７１）と、結露した凝縮水を通じて前記電極（５４）と前記防食箇所との間に流れる電流を検知する電流検知手段（７２）と、前記定電圧電源（７１）から前記電極（５４）と前記防食箇所の間に電圧を印加するか否かを切り替える電圧印加制御手段（７３）とを備え、
前記防食箇所を前記凝縮水による腐食から保護するための電気的絶縁性を有する被膜（５３）で被覆し、
前記定電圧電源（７１）は、前記電極（５４）が陽電極（５４）に前記防食箇所が陰電極（５４）になるように接続され、
前記電圧印加制御手段（７３）は、前記電流検知手段（７２）によって検知される前記被膜（５３）の欠落部分を通じて前記電極（５４）と前記防食箇所との間に流れる電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器（５０）。
【００１０】
［４］前記電圧印加制御手段（７３）は、前記燃料を燃焼させて前記熱交換器（５０）の加熱が開始されたとき前記定電圧電源（７１）から前記電圧の印加を開始し、燃焼停止後に前記電流検知手段（７２）の検知する電流が所定値以下に低下したとき、前記電圧の印加を停止することを特徴とする［１］記載の電気防食装置または［２］、［３］記載の熱交換器（５０）。
【００１１】
［５］前記電極（５４）を、前記凝縮水の通過し得る絶縁性の膜で覆い、前記電極（５４）と前記防食箇所とが直接接触して導通することを防止したことを特徴とする［１］、［４］記載の電気防食装置または［２］、［３］、［４］記載の熱交換器（５０）。
【００１２】
［６］前記電極（５４）は、少なくともその表面が耐食性を有する金属で形成されていることを特徴とする［１］、［４］、［５］記載の電気防食装置または［２］、［３］、［４］、［５］記載の熱交換器（５０）。
【００１３】
［７］前記熱交換器は、排気の顕熱を主として吸収する顕熱回収用の熱交換器（４０）とこれよりも排気通路の下流側に配置され排気の潜熱を主として吸収する潜熱回収用の熱交換器（５０）との双方を有するものにおける前記潜熱回収用の熱交換器（５０）であることを特徴とする［１］、［４］、［５］、［６］記載の電気防食装置または［２］、［３］、［４］、［５］、［６］記載の熱交換器（５０）。
【００１４】
［８］燃料を燃焼させた際に生じる排気の熱を吸収して受熱管（５１）の中を流れる被加熱流体を加熱する金属製の熱交換器（５０）を前記排気の潜熱を吸収することで結露した凝縮水による腐食から保護する熱交換器（５０）の電気防食方法において、
前記熱交換器（５０）のうち前記凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に電極（５４）を配置し、
前記電極（５４）が陽電極（５４）になり前記防食箇所が陰電極（５４）になるように定電圧電源（７１）から所定の電圧をこれらの間に印加するとともに、結露した凝縮水を通じて前記電極（５４）と前記防食箇所との間に流れる電流を検知し、
検知される電流が所定値以下に低下したとき、前記定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止させることを特徴とする熱交換器（５０）の電気防食方法。
【００１５】
前記本発明は次のように作用する。
熱交換器（５０）のうち凝縮水による腐食から保護すべき防食箇所の近傍に配置された電極（５４）と、防食箇所との間に定電圧電源（７１）から、電極（５４）が陽電極（５４）に、防食箇所が陰電極（５４）になるように所定の電圧をこれらの間に印加することで、熱交換器（５０）の電気防食が行われる。電圧印加制御手段（７３）は、電流検知手段（７２）によって検知される電流が所定値以下に低下したとき、たとえば、電流が流れなくなったとき、定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止し、電気防食を止める。
【００１６】
凝縮水が結露している間は、当該凝縮水を通じて電子が移動するので、電流検知手段（７２）によって電流が検知される。一方、燃焼が停止し、結露した凝縮水が蒸発等して無くなると、熱交換器（５０）の防食箇所と電極（５４）との間に電流が流れなくなる。したがって、電流検知手段（７２）によって電流が検知されなくなったとき、定電圧電源（７１）による電圧の印加を停止させることで、結露した凝縮水が無くなった後に電圧が印加されなくなり、給水等に電子が流れ出て給水管等が孔食されることが防止される。また凝縮水が無くなった以後通電を止めるので、感電等に対する安全性を向上させることができる。
【００１７】
また、熱交換器（５０）の防食箇所を凝縮水による腐食から保護するための電気的絶縁性を有する被膜（５３）で被覆しているので、当該被膜（５３）で覆われている部分については被膜（５３）によって凝縮水による腐食から保護することができ、ピンホールなど被膜（５３）に欠落のある部分については電気防食によって保護することができる。このように被膜（５３）の欠落部分だけを電気防食で保護することにより、定電圧電源（７１）から供給すべき電流量が少なくなって電源の小型化を図ることができるとともに、より一層効果的に電気防食を行うことができる。
【００１８】
電圧印加制御手段（７３）は、燃料を燃焼させて熱交換器（５０）の加熱が開始されたとき、定電圧電源（７１）から電圧の印加を開始し、燃焼停止後に電流検知手段（７２）の検知する電流が所定値以下に低下したとき、電圧の印加を停止する。電流が検知されなくなった後は、電圧の印加を停止しているので、再び電流が流れ始めることをもって電圧の印加を開始するような制御はできない。
【００１９】
そこで、燃料を燃焼させて熱交換器（５０）の加熱を開始した時点から、電圧を印加することで、凝縮水の結露し始めるタイミングに合わせて電圧の印加を行うことができる。また、燃焼停止後に、電流が検知されなくなったとき、はじめて電圧の印加を停止するので、燃焼開始後、結露が生じるまでの間に電圧の印加が停止したり、燃焼中に電極（５４）近傍の凝縮水が一時的に無くなったような場合に、電圧の印加が停止してしまうようなことがない。
【００２０】
さらに、電極（５４）を、凝縮水の通過し得る絶縁性の膜で覆う。これにより、電極（５４）と防食箇所とが直接接触して導通し、電気防食の効果が失われたり、大電流がいつまでも流れ続けるような事態が防止される。
【００２１】
また電極（５４）を、少なくともその表面が凝縮水に対して耐食性を備えた金属で形成する。たとえば、チタンの棒を白金でメッキした電極（５４）やステンレス系の材料で形成した電極（５４）を用いる。これにより、防食の効果を長期間に渡って維持することができる。
【００２２】
なお、排気の顕熱を主として吸収する顕熱回収用の熱交換器（４０）とこれよりも排気通路の下流側に配置され排気の潜熱を主として吸収する潜熱回収用の熱交換器（５０）の双方から構成される熱交換器においては、潜熱回収用の熱交換器（５０）側に多量の凝縮水が発生するので、先に述べた電気防食を、当該潜熱回収用の熱交換器（５０）側に施すようにすればよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は、本発明の一実施の形態を示している。
本実施の形態は、本発明にかかる熱交換器を給湯器１０に適用したものである。図２に示すように、給湯器１０は、排気中の顕熱を主として吸収する顕熱回収用熱交換器４０と、これよりも排気の流れで下流側に配置され、主として排気の潜熱を吸収する潜熱回収用熱交換器５０とを備えている。このうち外部電源による電気防食は潜熱回収用熱交換器５０側に施される。
【００２４】
給湯器１０は、燃焼室１１を備えており、当該燃焼室１１の下部には、バーナー１２が配置されている。バーナー１２の上方には、顕熱回収用熱交換器４０が、さらに上方には潜熱回収用熱交換器５０が配置されている。顕熱回収用熱交換器４０と潜熱回収用熱交換器５０の間には、潜熱回収用熱交換器５０に生成する凝縮水を受け止め、凝縮水が顕熱回収用熱交換器４０に落下するのを防止するための受け皿１３が取り付けられている。
【００２５】
受け皿１３は、燃焼室１１を右端の一部を除いて上下に仕切るものであり、顕熱回収用熱交換器４０を経由した後の排気は、受け皿１３が無い燃焼室１１右端の開口部１４を通じて潜熱回収用熱交換器５０の配置されている排気通路部１５に流れるようになっている。
【００２６】
受け皿１３は、開口部１４側から燃焼室１１の左端側に向けて下り傾斜しており、傾斜の下端部分には、受け皿１３によって回収された凝縮水を一時的に溜めるドレン受け１６が設けられている。ドレン受け１６の底部には、凝縮水の排出通路１７が接続され、当該排出通路１７の途中には、酸性の凝縮水を中和するための中和処理器１８が取り付けられている。
【００２７】
潜熱回収用熱交換器５０の入側には給水の流入する給水水管２１が接続され、潜熱回収用熱交換器５０の出側は、連結水管２２によって顕熱回収用熱交換器４０の入側と接続されている。顕熱回収用熱交換器４０の出側には、加熱後の給水の流れ出る給湯水管２３が接続されている。
【００２８】
給水水管２１の入口部近傍には、供給される給水の温度を検知するための入水サーミスタ２４が、またその下流側には、通水の有無や通水量を検知するための水量センサー２５が取り付けられている。給湯水管２３には、その出口部近傍に、出湯される湯の温度を検知するための出湯サーミスタ２６が、またその下流側には、出湯される湯の流量を制限するための水量制御弁２７が設けられている。
【００２９】
燃焼室１１の左下方には、給気をバーナー１２に向けて送り込むための燃焼ファン２８が配置されている。またバーナー１２に燃焼ガスを送り込むガス供給管３１の途中には、燃焼ガスの供給をオンオフ制御するガス電磁弁３２、元ガス電磁弁３３と、バーナー１２へ供給する燃焼ガスの供給量を調整するガス比例弁３４が取り付けられている。
【００３０】
給湯器１０は、給湯器１０の動作を統括制御する回路部品を収めた電装基板３５を有し、当該電装基板３５には、たとえば、台所等に配置され、湯温の設定操作等の受け付けや、各種の状態表示を行うリモコン３６が接続されている。なお、電気防食を行うための回路部分は電装基板３５に搭載されている。
【００３１】
図３は、顕熱回収用熱交換器４０および潜熱回収用熱交換器５０をより詳細に示したものである。顕熱回収用熱交換器４０は、加熱すべき給水の通る上下２段に配置された顕熱受熱管４１と、排気の熱の回収効率を高めるためのフィン４２とを備えている。顕熱回収用熱交換器４０の顕熱受熱管４１およびフィン４２は、ともに熱伝導率の良好な銅で形成されている。なお、これらをステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウムまたはこれらの合金で形成してもよい。また、顕熱回収用熱交換器４０での熱交換効率は、フィン４２等の大きさや枚数により、約７５〜８０パーセント程度に設定されている。
【００３２】
潜熱回収用熱交換器５０は、加熱すべき給水の通る上下２段に配置された受熱管５１と、排気からの熱の回収効率を高めるための多数のフィン５２とを備えている。ここでは、受熱管５１およびフィン５２を、それぞれ銅で形成している。このほか受熱管５１やフィン５２を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウムまたはこれらの合金で形成してもよい。なお、潜熱回収用熱交換器５０側での熱交換効率は、約１５パーセントに設定されている。
【００３３】
受熱管５１およびフィン５２は、排気と触れる表面部（防食箇所）を耐酸性を有し、かつ電気的に絶縁性のある被膜５３でコーティングしてある。被膜５３として、エポキシ、テフロン、アクリル等の有機塗料またはシリコンセラミックなどを用いることができる。
【００３４】
上段の受熱管５１ａと下段の受熱管５１ｂの間には、棒状の電極部５４が各受熱管５１の延びる方向に沿うように配置されている。電極部５４は、チタンを白金でメッキした電極棒５４ａと、電極棒５４ａの周囲を覆うガラス繊維膜５４ｂとから構成されている。電極棒５４ａは、酸性の凝縮水によって腐食の生じ難い金属であれば良く、たとえばステンレス系の材料で形成してもよい。ガラス繊維膜５４ｂは、電極棒５４ａが直接フィン５２と電気的に接触して導通してしまうことを防止する機能を果たすものである。ガラス繊維膜５４ｂは、網目状になっており、網目の隙間を通じて凝縮水が電極棒５４ａと接触し得るようになっている。
【００３５】
図１は、顕熱回収用熱交換器４０およびこれに接続する電気防食回路を示している。電気防食回路は、直流１ボルトの定電圧を発生する定電圧電源７１と、電流検知器７２と、電圧印加制御部７３とから構成されている。定電圧電源７１の負極側は受熱管５１に接続され、正極側は各電極棒５４ａと接続されている。酸性の凝縮水が受熱管５１やフィン５２と電極棒５４ａとの間に結露したとき、当該凝縮水を介してフィン５２等と電極棒５４ａとの間が導通し、閉回路が形成され、定電圧電源７１から電流が流れることになる。
【００３６】
電流検知器７２は、凝縮水を介して形成される閉回路に流れる電流を検出するようになっている。電圧印加制御部７３は、定電圧電源７１から電圧を印加するか否かを切り替える制御回路である。電圧印加制御部７３は、燃焼信号７４を基にしてバーナー１２が燃焼中か否かを判別し、燃焼を開始した時点から、燃焼終了後に電流検知器７２によって電流が検知されなくなるまでの間、定電圧電源７１によって電圧を印加するようになっている。
【００３７】
次に作用を説明する。
図４は、電気防食を行う際の動作の流れを示している。バーナー１２の燃焼が開始されると（ステップＳ１０１；Ｙ）、電圧印加制御部７３はこれを燃焼信号７４によって認識し、定電圧電源７１は、電圧印加制御部７３からの指示に基づいて電極棒５４ａと受熱管５１との間に一定の電圧を印加する（ステップＳ１０２）。この電圧は約１ボルトに設定されている。
【００３８】
バーナー１２からの熱は、まず、バーナー１２の近傍に配置された顕熱回収用熱交換器４０によって吸収される。この際、顕熱回収用熱交換器４０の熱交換効率が約７５〜８０パーセント程度に抑えられているので、顕熱回収用熱交換器４０ではほとんど結露が生じない。顕熱回収用熱交換器４０によって顕熱の回収された排気は、開口部１４を通って潜熱回収用熱交換器５０に到達する。
【００３９】
潜熱回収用熱交換器５０に到達した排気は、２００℃〜２８０℃程度までその温度が低下しているので、潜熱回収用熱交換器５０は、主として排気の潜熱を回収し、多量（毎分５０ｍｌほど）の凝縮水が潜熱回収用熱交換器５０に結露する。この凝縮水は、燃焼空気が高温で酸化して生成された窒素酸化物（ＮＯｘ）やガス漏れ検知のために燃焼ガスに添加された付臭剤が酸化することで生成された硫黄酸化物（ＳＯｘ）等が溶解し、硝酸と硫酸の溶融したｐＨ２〜３の酸性の水滴になっている。
【００４０】
結露した凝縮水は、潜熱回収用熱交換器５０から落下して受け皿１３に受け止められ、ドレン受け１６、排出通路１７、中和処理器１８を通じて排出される。潜熱回収用熱交換器５０に結露した凝縮水を受け皿１３によって受け止めるので、顕熱回収用熱交換器４０の上に凝縮水が落下せず、自身で結露しないことと相まって、顕熱回収用熱交換器４０が凝縮水によって腐食されることはほとんどない。
【００４１】
一方、潜熱回収用熱交換器５０の受熱管５１やフィン５２は、被膜５３によって被覆されているので、当該被膜５３にピンホール等の欠落部分が無い限り、酸性の凝縮水によって腐食されることはない。また、バーナー１２の燃焼が開始された以後は、受熱管５１と電極棒５４ａとの間に、定電圧電源７１から一定の電圧が印加されているので、被膜５３に欠落部分があっても、電気防食が働き、被膜５３の欠落部分から腐食することはない。
【００４２】
すなわち、受熱管５１やフィン５２のうち被膜５３の欠落部分と電極棒５４ａとの間に凝縮水が結露しているときは、受熱管５１やフィン５２が陰電極になっているので、当該陰電極側で凝縮水中の水素イオンと電子とが結合して水素ガスが発生する反応が起きる。したがって、水素イオンによって受熱管５１やフィン５２が酸化され腐食することはない。一方、受熱管５１やフィン５２の陰電極から凝縮水中に流れ出た電子あるいは、凝縮水中の硝酸イオンなどの陰イオンは、陽電極である電極棒５４ａ側に集まり、その電子が奪われる等して電極棒５４ａから定電圧電源７１側へと流れ込む。このようにして、凝縮水を通じて電子、あるいは陰イオンが移動して閉回路が形成されるので、凝縮水が結露している間は、電流検知器７２によって電流が検知される。
【００４３】
バーナー１２の燃焼が終了すると（ステップＳ１０３；Ｙ）、その後、あらたな凝縮水の結露はほとんど起こらなくなるとともに、潜熱回収用熱交換器５０に付着している凝縮水も次第に蒸発等して減少する。そして、被膜５３の欠落部分と電極棒５４ａとの間に凝縮水が無くなると、電流検知器７２によって電流が検知されなくなる。
【００４４】
電圧印加制御部７３は、燃焼停止後に電流検知器７２によって電流が検知されなくなると（ステップＳ１０４；Ｎ）、定電圧電源７１による電圧の印加を停止させる（ステップＳ１０５）。これにより、凝縮水が付着していない状態になった以後は、電気防食のための電圧が印加されなくなり、給水管等の孔食が防止されるとともに、電圧が印加されないので、感電等に対する安全性が向上される。
【００４５】
なお、燃料を燃焼させて顕熱回収用熱交換器４０および潜熱回収用熱交換器５０の加熱を開始した時点から、電圧を印加するようにしたので、凝縮水の結露し始めるタイミングから適切に電圧の印加を行うことができる。また、燃焼中は、電流が検知されなくなっても電圧の印加を止めず、燃焼停止後に電流が検知されなくなったときはじめて電圧の印加を停止するので、燃焼開始後、結露が生じるまでの間に電圧の印加が停止したり、燃焼中に電極棒５４ａの近傍の凝縮水が一時的に無くなった場合でも、電圧の印加が停止してしまうことがない。これにより、凝縮水が無くなるまで、確実に電圧の印加を継続することができる。
【００４６】
さらに、電極棒５４ａを電気的絶縁性を備えたガラス繊維膜５４ｂで覆っているので、電極棒５４ａがフィン５２と直接接触して導通してしまうことが回避されている。なお、ガラス繊維膜５４ｂは、網目状のガラス繊維で形成されており、その隙間を通して凝縮水が電極棒５４ａと接触し得るようになっている。
【００４７】
ここで、定電流電源を用いずに、定電圧電源７１を用いているので、凝縮水の減少に従って電流値が変化し、当該電流値によって凝縮水の有無を的確に判別することができる。また、潜熱回収用熱交換器５０の防食箇所を耐酸性であって電気的絶縁性を有する被膜５３で被覆しているので、当該被膜５３の欠落箇所にのみ電流が流れ、定電圧電源７１の容量を小さくすることができる。また、被膜５３を施さない場合には、電極棒５４ａに近い部分で電流が多く流れ、電極棒５４ａから遠方の箇所を適切に防食することが難しくなるが、被膜５３で被覆したので、その欠落箇所のみに電流が流れるようになり、効果的に電気防食を行うことができる。
【００４８】
また電極棒５４ａとして、チタンの棒を白金でメッキした電極やステンレス系の材料で形成した電極を用い、少なくともその表面が凝縮水に対して耐食性を有するようにしたので、電極が腐食されず、電気防食を長期間に渡って行うことができる。
【００４９】
以上説明した実施の形態では、顕熱回収用熱交換器４０と潜熱回収用熱交換器５０の双方を備え、このうちの潜熱回収用熱交換器５０に電気防食を施すようにしたが、たとえば、熱交換器を１つだけ備え、これによって排気の顕熱と潜熱の双方を回収するものに、電気防食を施すようにしても良い。
【００５０】
また、電流検知器７２よって電流が検知されなくなったとき、電圧の印加を停止するようにしたが、予め定めた微少値（凝縮水がほとんど存在しなくなる状態での電流値）以下に低下したときに、電圧の印加を停止するようにしてもよい。なお、定電圧電源７１から印加する電圧は１ボルトに限られず、それ以下あるいはそれ以上であっても良いが、電気防食に必要とされる電圧に抑えることが望ましい。
【００５１】
このほか、定電圧電源に替えて定電流電源を用い、電流を検知することに替えて電極５４ａと防食箇所の間に加わる電圧を検知し、当該電圧が一定値以上に上昇したとき、定電流電源をオフするようにしてもよい。なお、燃料として燃焼ガスを用いたが、石油や灯油などの液体燃焼を燃焼させるものであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明にかかる熱交換器、電気防食装置および熱交換器の電気防食方法によれば、熱交換器の防食箇所と電極との間に所定の電圧を印加し、その際、流れる電流が所定値以下に低下したとき、これらの間への電圧の印加を停止するので、凝縮水が無くなった後も電圧が印加されることがなく、地中等で給水管が孔食されることが防止され、また感電等の面で安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る熱交換器を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る熱交換器を適用した給湯器を示す説明図である。
【図３】顕熱回収用熱交換器および潜熱回収用熱交換器を示す説明図である。
【図４】電気防食を行う際の動作の流れを示す流れ図である。
【符号の説明】
１２…バーナー
３５…電装基板
４０…顕熱回収用熱交換器
４１…顕熱受熱管
４２、５２…フィン
５０…潜熱回収用熱交換器
５１…受熱管
５３…被膜
５４…電極部
５４ａ…電極棒
５４ｂ…ガラス繊維膜
７１…定電圧電源
７２…電流検知器
７３…電圧印加制御部
７４…燃焼信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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