(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ燃焼の熱を利用して通水を加熱するメイン熱交換器と、該メイン熱交換器よりも排気側に間隔を介して配設される潜熱回収用熱交換器とが設けられている燃焼機器において、上記潜熱回収用熱交換器は互いに間隙を介して並設されている複数の直線状水管がＵ字形状水管を介して連通接続されている構成を備え、上記各直線状水管は複数の管が嵌合された多重管構造と成し、その多重管には熱伝導率に優れた熱伝導管が含まれ、上記Ｕ字形状水管は上記直線状水管の熱伝導管と接続されており、１個以上のＵ字形状水管を加熱し該加熱されたＵ字形状水管から直線状水管に熱を伝熱させて潜熱回収用熱交換器の各水管内の水の凍結を防止する潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が設けられていることを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】
潜熱回収用熱交換器の各直線状水管を構成する最外管は少なくとも外表面が耐食性に優れた材料により構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼機器。
【請求項３】
潜熱回収用熱交換器は複数のＵ字形状水管が互いに間隙を介して上下方向に配置された構成を備え、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段は上下方向に隣り合うＵ字形状水管の間に挟まれて保持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃焼機器。
【請求項４】
メイン熱交換器を下から上に通り抜けた排気は流れを横方向に転換させて潜熱回収用熱交換器を横方向に通り抜ける構成と成し、潜熱回収用熱交換器は該熱交換器の排気入側から排気出側に向かう水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、上記水管並設群の各直線状水管はＵ字形状水管を介して連通接続されて通水通路を構成しており、上記複数の水管並設群のうちの２つ以上の水管並設群の通水通路の端部を共通に連通接続するヘッダー部が設けられており、このヘッダー部は潜熱回収用熱交換器の排気出側部分に設けられており、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段はＵ字形状水管を加熱するのに代えて、上記ヘッダー部を加熱する構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃焼機器。
【請求項５】
メイン熱交換器を下から上に通り抜けた排気は流れを横方向に転換させて潜熱回収用熱交換器を横方向に通り抜ける構成と成し、潜熱回収用熱交換器は該熱交換器の排気入側から排気出側に向かう水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、上記水管並設群の各直線状水管はＵ字形状水管を介して連通接続されて通水通路を構成しており、上記複数の水管並設群のうちの２つ以上の水管並設群の通水通路の端部を共通に連通接続するヘッダー部が設けられており、このヘッダー部は潜熱回収用熱交換器の排気出側部分に設けられており、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段はＵ字形状水管に設けられると共に、上記ヘッダー部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の燃焼機器。
【請求項６】
潜熱回収用熱交換器は水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、隣り合う上記水管並設群の一方側の各直線状水管は他方側の水管並設群の水管間にほぼ対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は潜熱回収用熱交換器を備えた燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７には高効率熱交換タイプの燃焼機器である給湯器の一例が模式的に示されている。この図７に示す燃焼機器は燃焼室１を有し、該燃焼室１内にはバーナ２が設けられており、このバーナ２の上方側にはメイン熱交換器３が設けられ、このメイン熱交換器３よりも排気側には間隔を介して潜熱回収用熱交換器４が設けられている。この潜熱回収用熱交換器４の入側には水供給源から水を導く給水通路５が接続され、潜熱回収用熱交換器４の出側には通路６の一端側が接続され、この通路６の他端側は前記メイン熱交換器３の入側に接続され、メイン熱交換器３の出側には給湯通路７の一端側が接続され、この給湯通路７の出側は台所やシャワー等の給湯場所に導かれている。
【０００３】
上記バーナ２の下方側にはバーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファン８が設けられ、また、燃焼室１の上方側には上記バーナ２の燃焼により発生した排気を外部に導く排気通路９が連通接続されている。
【０００４】
ところで、潜熱回収用熱交換器４には給水通路５から供給された水が入り込むので、潜熱回収用熱交換器４の水管表面温度は低く、このために、バーナ２の燃焼により発生した排気中の水蒸気成分が結露により潜熱回収用熱交換器４の水管表面に付着する。バーナ燃焼中には、潜熱回収用熱交換器４に結露した水滴（ドレン）の量は時間の経過と共に増加していき、ドレンの表面張力よりもドレンにかかる重力が大きくなったときに、ドレンが潜熱回収用熱交換器４から滴下する。この滴下したドレンがメイン熱交換器３や、さらにメイン熱交換器３を通り抜けてバーナ２まで落下すると、バーナ燃焼に支障を来すことから、潜熱回収用熱交換器４の下方側には該潜熱回収用熱交換器４から滴下したドレンを受けるためのドレン受け部１２が設けられ、ドレンがメイン熱交換器３やバーナ２に落下するのを防止している。
【０００５】
上記ドレン受け部１２で受けられたドレンはドレン排出通路１３を通して燃焼機器の外部に排出される構成となっており、ドレン受け部１２で受けられたドレンをスムーズにドレン排出通路１３に導くためにドレン受け部１２にはドレン排出通路１３に向けて下り傾斜が付けられている。
【０００６】
上記図７に示す燃焼機器では、上記のように、潜熱回収用熱交換器４の下方側にドレン受け部１２が配置されていることから、メイン熱交換器３を下から上に通り抜けた排気は上記ドレン受け部１２をよけてドレン受け部１２の端部と燃焼室１の内壁面との間の隙間１４を通り抜け、流れを横方向に転換させ、潜熱回収用熱交換器４を横方向に通り抜ける構成と成している。
【０００７】
上記潜熱回収用熱交換器４は、図６の（ａ）に示すように、複数の直線状水管１５を有し、複数の直線状水管１５は互いに間隙を介して排気入側から排気出側に向かう方向に並設されて水管並設群を構成し、図６の（ａ）に示す例では、複数の水管並設群が上下方向に互いに間隙を介して配置されている。
【０００８】
上記直線状水管１５は図６の（ｂ）に示すような平行パスタイプの配設形態でもって配置される場合が多い。つまり、図６の（ｂ）に示すように、水管並設群１８Ａの直線状水管１５αはその上側の水管並設群１８Ｂの直線状水管１５ａに対向する位置に配置され、また、水管並設群１８Ａの直線状水管１５βはその上側の水管並設群１８Ｂの直線状水管１５ｂに対向する位置に配置されているというように、隣り合う上記水管並設群１８の一方側の各直線状水管１５は他方側の各直線状水管１５に対向する位置に配設されている。
【０００９】
上記各直線状水管１５の両端部側は、図６の（ａ）に示すように、側板部材１６によって支持され、また、上記各直線状水管１５はＵ字形状水管１７を介して連通接続されて例えば１本の通水通路を形成しており、その通水通路の入側が前記給水通路５に連通接続され、また、上記通水通路の出側が前記通路６に連通接続される。
【００１０】
潜熱回収用熱交換器４は上記のように構成されており、排気は上記側板部材１６ａ，１６ｂに挟まれた領域を通りながら上記各直線状水管１５に熱交換して流れ出ていくこととなる。
【００１１】
上記のように、この燃焼機器にはメイン熱交換器３の排気側にさらに潜熱回収用熱交換器４が設けられており、この燃焼機器は、バーナ２の燃焼により発生した熱の多くをメイン熱交換器３で吸熱させ（例えば、バーナ２により発生した熱のうちの約８０％をメイン熱交換器３で吸熱させ）、さらに、残りの熱の殆どを潜熱回収用熱交換器４によって吸熱させ、バーナ２により発生した熱の約９０％以上をメイン熱交換器３と潜熱回収用熱交換器４を通る通水に吸熱させる高効率熱交換の達成を図る構成と成している。なお、上記潜熱回収用熱交換器４はバーナ２により発生した熱の潜熱のみを吸熱するのではなく、メイン熱交換器３によって吸熱し切れなかった顕熱をも吸熱することができるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記潜熱回収用熱交換器４は燃焼機器の周囲の外気温の影響を受け易い部分に設けられている。このために、外気温が非常に低くなる冬季等には、燃焼機器が使用されていない間に潜熱回収用熱交換器４の上記水管１５，１７内に滞留している水が凍結することがある。そこで、Ｕ字形状水管１７にヒーターを設け、該ヒーターによってＵ字形状水管１７を加熱し該Ｕ字形状水管１７から直線状水管１５に熱を伝熱させて潜熱回収用熱交換器４の各水管１５，１７内の滞留水が凍結するのを防止する手段が講じられる場合がある。
【００１３】
しかしながら、上記直線状水管１５の外表面には前述したようにドレンが付着し該ドレンは酸性濃度が高いので、そのドレンによる腐食を防止するために直線状水管１５の外表面は耐食性に優れた材料により形成されていなければならず、このことにより、直線状水管１５はステンレスによって形成されていた。ステンレスは熱伝導率が悪いために上記直線状水管１５は熱が伝熱され難く、上記のように、ヒーター加熱による熱をＵ字形状水管１７から直線状水管１５の全領域に伝熱させるためには、能力の大きなヒーターが必要であり、その能力の大きなヒーターを数多く設けなければならないので、燃焼機器のコストが上昇してしまうという問題が生じる。
【００１４】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、能力の小さい加熱手段を用いて、潜熱回収用熱交換器の各水管内の水の凍結を確実に防止することができる燃焼機器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、バーナ燃焼の熱を利用して通水を加熱するメイン熱交換器と、該メイン熱交換器よりも排気側に間隔を介して配設される潜熱回収用熱交換器とが設けられている燃焼機器において、上記潜熱回収用熱交換器は互いに間隙を介して並設されている複数の直線状水管がＵ字形状水管を介して連通接続されている構成を備え、上記各直線状水管は複数の管が嵌合された多重管構造と成し、その多重管には熱伝導率に優れた熱伝導管が含まれ、上記Ｕ字形状水管は上記直線状水管の熱伝導管と接続されており、１個以上のＵ字形状水管を加熱し該加熱されたＵ字形状水管から直線状水管に熱を伝熱させて潜熱回収用熱交換器の各水管内の水の凍結を防止する潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
第２の発明は、上記第１の発明の構成を備え、潜熱回収用熱交換器の各直線状水管を構成する最外管は少なくとも外表面が耐食性に優れた材料により形成されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１７】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、潜熱回収用熱交換器は複数のＵ字形状水管が互いに間隙を介して上下方向に配置された構成を備え、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段は上下方向に隣り合うＵ字形状水管の間に挟まれて保持されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１８】
第４の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、メイン熱交換器を下から上に通り抜けた排気は流れを横方向に転換させて潜熱回収用熱交換器を横方向に通り抜ける構成と成し、潜熱回収用熱交換器は該熱交換器の排気入側から排気出側に向かう水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、上記水管並設群の各直線状水管はＵ字形状水管を介して連通接続されて通水通路を構成しており、上記複数の水管並設群のうちの２つ以上の水管並設群の通水通路の端部を共通に連通接続するヘッダー部が設けられており、このヘッダー部は潜熱回収用熱交換器の排気出側部分に設けられており、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段はＵ字形状水管を加熱するのに代えて、上記ヘッダー部を加熱する構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１９】
第５の発明は、上記第１又は第２又は第３の発明の構成を備え、メイン熱交換器を下から上に通り抜けた排気は流れを横方向に転換させて潜熱回収用熱交換器を横方向に通り抜ける構成と成し、潜熱回収用熱交換器は該熱交換器の排気入側から排気出側に向かう水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、上記水管並設群の各直線状水管はＵ字形状水管を介して連通接続されて通水通路を構成しており、上記複数の水管並設群のうちの２つ以上の水管並設群の通水通路の端部を共通に連通接続するヘッダー部が設けられており、このヘッダー部は潜熱回収用熱交換器の排気出側部分に設けられており、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段はＵ字形状水管に設けられると共に、上記ヘッダー部に設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００２０】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明の何れか１つの発明の構成を備え、潜熱回収用熱交換器は水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、隣り合う上記水管並設群の一方側の各直線状水管は他方側の水管並設群の水管間にほぼ対向する位置に配置されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００２１】
上記構成の発明において、潜熱回収用熱交換器の各直線状水管は多重管構造と成し、その多重管には熱伝導率に優れた熱伝導管が含まれており、Ｕ字形状水管は上記直線状水管の熱伝導管に連通接続されている。潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段によって加熱されたＵ字形状水管から直線状水管の熱伝導管の一端部に熱が伝わると、その熱は、直ちに、上記熱伝導管の一端部から他端側に向けて伝熱され、直線状水管は全領域に亙り加熱されることとなる。
【００２２】
上記熱伝導管は熱伝導率が良い材料により形成されているために、熱が伝熱し易く、このことにより、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段として、能力の小さい加熱手段を採用することが可能となり、前記課題が解決される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００２４】
図１には第１の実施形態例において特徴的な潜熱回収用熱交換器の直線状水管がＵ字形状水管や側板部材等と共に抜き出され断面により示されている。なお、この第１の実施形態例の説明において、前述した図７の燃焼機器や図６の潜熱回収用熱交換器の構成部分と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２５】
この第１の実施形態例の燃焼機器は図７に示すシステム構成とほぼ同様な構成を備え、内部に組み込まれている潜熱回収用熱交換器４は前記図６に示す構成とほぼ同様であり、特徴的なことは、図１に示すように、潜熱回収用熱交換器４を構成する各直線状水管１５は、内側管２０に外側管２１が嵌合された二重構造管と成している。また、図６の（ａ）に示す側板部材１６ａ側と側板部材１６ｂ側とのうちの一方側に設けられている各Ｕ字形状水管１７には図１に示すように潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段であるヒーター２２がそれぞれ設けられている。
【００２６】
上記直線状水管１５の内側管２０と外側管２１は互いに異なる材料により形成されている。外側管２１には酸性濃度が高いドレンが付着することから外側管２１は耐食性に優れた材料（例えば、ステンレス）により形成され、内側管２０は外側管２１を構成する材料よりも熱伝導率が良い材料（例えば、銅）によって形成されており、この内側管２０が熱伝導管として機能する。
【００２７】
上記内側管２０の端部は上記外側管２１の端部よりも外側に食み出しており、この食み出し部分にＵ字形状水管１７の端部側が嵌合されて内側管２０とＵ字形状水管１７とは例えばろう付けにより結合されている。上記Ｕ字形状水管１７は熱伝導率が良い材料（例えば、銅）によって形成されている。なお、Ｕ字形状水管１７は排気に晒されないことから酸性濃度が高いドレンは付着せず、ドレン付着による腐食問題は生じないので、腐食問題を気にせずにＵ字形状水管１７の構成材料を選択することができる。
【００２８】
上記ヒーター２２はＵ字形状水管１７を加熱し、加熱されたＵ字形状水管１７から直線状水管１５の内側管２０の一端部に熱を伝熱させ該内側管２０の他端側まで熱を確実に伝熱させることができる能力を持つものである。
【００２９】
この第１の実施形態例では、例えば、燃焼機器の周囲の外気温を検出する外気温検出手段とＵ字形状水管１７内の湯水の温度を検出する水温検出手段のうちの少なくとも上記水温検出手段が設けられ、上記温度検出手段により検出される温度（外気温、水温）が予め定めたしきい値温度以下に低下した場合には凍結の虞があると判断し、上記ヒーター２２に自動通電し、ヒーター２２によってＵ字形状水管１７を加熱し、該加熱されたＵ字形状水管１７から直線状水管１５の内側管２０に伝熱し、潜熱回収用熱交換器４の各水管１７，１５内の滞留水の凍結を防止する。
【００３０】
この第１の実施形態例によれば、直線状水管１５は内側管２０に外側管２１が嵌合された多重管構造と成し、外側管２１は耐食性に優れた材料により形成されているので、ドレン付着に起因して直線状水管１５が腐食してしまうのを防止することができる。その上、内側管２０は熱伝導率に優れた材料により構成され、Ｕ字形状水管１７は上記内側管２０に接続されていることから、ヒーター２２によって加熱されたＵ字形状水管１７から内側管２０の全領域に亙り熱が伝熱され易く、このことにより、能力の小さいヒーター２２を用いても、潜熱回収用熱交換器４の各水管１５，１７の滞留水の凍結を確実に回避することができる。
【００３１】
このように、潜熱回収用熱交換器凍結防止用のヒーターとして、能力の小さいヒーターを採用することができるので、能力の大きなヒーターを用いなくて済み、このことにより、燃焼機器のコスト上昇を抑制することができる。
【００３２】
また、ヒーター２２の熱を通す内側管２０は熱伝導性に優れていることから、内側管２０の一端側から他端側に掛けて熱が伝わり易く、このことにより、内側管２０の両端側から熱を加えるのではなく、内側管２０の一端側からのみ熱を加えるだけで、内側管２０の全領域に熱を容易に伝熱させることが可能となる。内側管２０の一端側から熱を加える構成とする場合には、内側管２０の両端側から熱を加える構成とする場合よりもヒーター２２の数を減少させることができる。このように、ヒーター２２の数を減少させることができることに起因して燃焼機器のコスト削減を図ることが可能となり、また、ヒーター２２をＵ字形状水管１７に取り付ける手間を軽減することができるので、燃焼機器の製造効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、従来では、直線状水管１５がステンレスにより形成され、Ｕ字形状水管１７は銅により形成されており、ステンレスと銅とのろう付けは難しいことから、直線状水管１５とＵ字形状水管１７のろう付けは容易ではなかった。これに対して、この第１の実施形態例では、内側管２０は銅により形成することが可能であり、Ｕ字形状水管１７はその内側管２０とろう付け結合する構成であることから、内側管２０が銅により形成されている場合には、銅管であるＵ字形状水管１７と銅管である内側管２０とのろう付け結合となり、その銅管同士のろう付けは容易であるので、Ｕ字形状水管１７と内側管２０とのろう付けを簡単に行うことができる。
【００３４】
換言すれば、Ｕ字形状水管１７が接続する内側管２０はその外側に耐食性に優れた外側管２１が形成されていることから、ドレン付着による腐食問題発生を心配することなく、内側管２０の構成材料を選択することができる。このことから、腐食し易い銅を内側管２０の構成材料として用いることができ、上記のように、ろう付けが容易となるという効果や、銅は熱伝導率が良いものであることから能力の小さいヒーターを用いることができるという効果を得ることができる。
【００３５】
以下に、第２の実施形態例を説明する。この第２の実施形態例では、潜熱回収用熱交換器４の直線状水管１５の配列形態、および、ヒーター２２の配設形態に特徴があり、それ以外の構成は前記第１の実施形態例とほぼ同様である。この第２の実施形態例では、前記第１の実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３６】
図２の（ａ）にはこの第２の実施形態例において特徴的な潜熱回収用熱交換器４の直線状水管１５の配列形態が断面状態により示され、図２の（ｂ）にはこの第２の実施形態例におけるヒーター２２の配設形態が示されている。
【００３７】
上記図２の（ａ）に示すように、この第２の実施形態例では、直線状水管１５は千鳥タイプの配列形態でもって配置されている。つまり、図２の（ａ）に示す例では、水管並設群１８Ａの直線状水管１５αはその上側の水管並設群１８Ｂの直線状水管１５ａと直線状水管１５ｂの間にほぼ対向する位置に配置され、また、水管並設群１８Ａの直線状水管１５βはその上側の水管並設群１８Ｂの直線状水管１５ｂと直線状水管１５ｃの間にほぼ対向する位置に配置されるという如く、隣り合う水管並設群１８の一方側の各直線状水管１５は他方側の水管並設群１８の直線状水管１５間にほぼ対向する位置に配置されている。
【００３８】
この第２の実施形態例では、図２の（ｂ）に示すように、複数のＵ字形状水管１７が上下方向に互いに間隙を介して配置されており、ヒーター２２は、その上下方向に隣り合うＵ字形状水管１７の間に挟まれて保持されている。
【００３９】
この第２の実施形態例では、上記のように、直線状水管１５は千鳥タイプの配列形態でもって配置されていることから、複数のＵ字形状水管１７は互いに一部分が対向するように上下方向に配置されており、Ｕ字形状水管１７により挟まれた部分にヒーター２２が嵌め込まれ、Ｕ字形状水管１７によってヒーター２２は保持されている。
【００４０】
ところで、この第２の実施形態例では、前記第１の実施形態例と同様に、直線状水管１５は内側管２０に外側管２１が嵌合された二重管構造と成している。このように、直線状水管１５を二重管構造と成すことによって、直線状水管１５が従来の如く単管構造である場合よりも、潜熱回収用熱交換器４の熱効率が低下することが考えられる。
【００４１】
そこで、この第２の実施形態例では、従来よりも直線状水管１５の本数を多くし、潜熱回収用熱交換器４を通り抜ける排気が接する直線状水管１５の表面積を増加させ、排気の熱交換を行い易くする構成を備えている。潜熱回収用熱交換器４の幅、奥行き、高さはそれぞれほぼ寸法が定められていることから、上記のように、直線状水管１５の本数を多くすることにより、必然的に、Ｕ字形状水管１７間の間隔は従来よりも狭くなる。このことから、Ｕ字形状水管１７間の間隔は該Ｕ字形状水管１７の間にヒーター２２を挟み込むのに適した狭い間隔となり、上記のように、Ｕ字形状水管１７により挟まれた部分にヒーター２２を嵌め込みＵ字形状水管１７によってヒーター２２を保持することができることとなる。
【００４２】
なお、もちろん、直線状水管１５の本数が従来と同様である場合にも、Ｕ字形状水管１７間にヒーター２２を嵌め込んで保持させることはできる。つまり、上下方向に配置された各Ｕ字形状水管１７間の間隔を等間隔とするのではなく、図３の（ａ）に示すように、ヒーター２２を設けると定めた部分のＵ字形状水管１７間の間隔Ｄがヒーター２２を嵌め込むのに適した間隔となるように、Ｕ字形状水管１７を上下方向に配置する。このように、Ｕ字形状水管１７を配置することにより、直線状水管１５の本数が従来と同様である場合にも、Ｕ字形状水管１７間にヒーター２２を嵌め込んで保持させることはできる。
【００４３】
この第２の実施形態例によれば、直線状水管１５を千鳥タイプの配列形態でもって配設したので、潜熱回収用熱交換器４の熱効率低下を防止することができる。この第２の実施形態例では、直線状水管１５は前記第１の実施形態例に示したように二重管構造であることから、前述したように、この二重管構造に起因して潜熱回収用熱交換器４の熱効率が低下する虞があるが、直線状水管１５が千鳥タイプの配列形態でもって配設されているので、潜熱回収用熱交換器４に流れ込んだ排気は各直線状水管１５間を蛇行しながら流れることとなる。このことから、排気が接する直線状水管１５の表面積が増加し、排気から直線状水管１５への熱交換を促進させることができることから、潜熱回収用熱交換器４の熱効率の低下を防止することができる。
【００４４】
また、この第２の実施形態例では、ヒーター２２はＵ字形状水管１７間に挟まれて保持される構成であることから、ヒーター２２を取り付けるための取り付け部材が不要となる上に、ヒーター２２をＵ字形状水管１７間に嵌め込むだけでヒーター２２の取り付けが完了するので、いちいちヒーター２２をねじ留めするというような面倒な取り付け作業が無くなり、燃焼機器の製造効率を向上させることができる。
【００４５】
以下に、第３の実施形態例を説明する。この第３の実施形態例では、図４に示すようなヘッダー部２４，２５を備えた潜熱回収用熱交換器４が設けられている燃焼機器を対象としており、ヒーター２２の配設位置に特徴がある。それ以外の構成は前記各実施形態例とほぼ同様であり、この第３の実施形態例では、前記各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４６】
この第３の実施形態例に示す潜熱回収用熱交換器４は前記直線状水管１５とＵ字形状水管１７に加えて、ヘッダー部２４，２５を有している。直線状水管１５は潜熱回収用熱交換器４の排気入側から排気出側に向かう水平方向に沿って並設して水管並設群１８を構成し、複数の水管並設群１８は上下方向に配設されている。上記水管並設群１８の各直線状水管１５はＵ字形状水管１７を介して連通接続し通水通路を形成している。
【００４７】
図４に示す例では、ヘッダー部２４，２５は共に潜熱回収用熱交換器４の排気出側部分に設けられており、上記水管並設群１８Ａ，１８Ｃの通水通路の排気出側端部は上記ヘッダー部２４に連通接続され、水管並設群１８Ｂ，１８Ｄの通水通路の排気出側端部は上記ヘッダー部２５に連通接続されている。
【００４８】
また、上記水管並設群１８Ａの通水通路の排気入側端部と水管並設群１８Ｂの通水通路の排気入側端部とは管路（図示せず）を介して連通接続され、また、同様に、上記水管並設群１８Ｃの通水通路の排気入側端部と水管並設群１８Ｄの通水通路の排気入側端部とは管路（図示せず）を介して連通接続されている。
【００４９】
図４に示す潜熱回収用熱交換器４では、ヘッダー部２４から水管並設群１８Ａの通水通路の排気出側端部と該通水通路の排気入側端部とその上側の水管並設群１８Ｂの通水通路の排気入側端部と該通水通路の排気出側端部とを順に介してヘッダー部２５に至る第１の通水経路と、ヘッダー部２４から水管並設群１８Ｃの通水通路の排気出側端部と該通水通路の排気入側端部とその上側の水管並設群１８Ｄの通水通路の排気入側端部と該通水通路の排気出側端部とを順に介してヘッダー部２５に至る第２の通水経路とが形成されている。
【００５０】
図４に示す潜熱回収用熱交換器４では、例えば、ヘッダー部２４は図７に示す給水通路５に連通接続され、ヘッダー部２５は通路６に連通接続され、給水通路５からヘッダー部２４に供給された水は上記第１と第２の各通水経路に分流して流れ、それら第１と第２の各通水経路を流れた水はそれぞれヘッダー部２５で合流し通路６を介してメイン熱交換器３に供給されることとなる。
【００５１】
この第３の実施形態例では、前記各実施形態例と同様に、直線状水管１５は内側管２０に外側管２１が嵌合された二重管構造であり、内側管２０が熱伝導管と成しており、上記ヘッダー部２４，２５は例えば真鍮により形成され、上記直線状水管１５の内側管２０に連通接続されている。
【００５２】
ところで、潜熱回収用熱交換器４の排気出側部分は排気入側部分よりも燃焼機器の周囲の外気温の影響を受け易く、凍結し易い部分である。この第３の実施形態例では、ヘッダー部２４，２５はその潜熱回収用熱交換器４の排気出側部分に設けられており、ヘッダー部２５にはヒーター２２が設けられている。なお、Ｕ字形状水管１７にはヒーター２２は設けられていない。
【００５３】
この第３の実施形態例では、ヒーター２２がヘッダー部２５を加熱すると、ヘッダー部２５から上記第１と第２の各通水経路を構成する各水管１５，１７を介してヘッダー部２４まで熱を伝えて潜熱回収用熱交換器４の各水管１５，１７を加熱して滞留水の凍結を防止する構成であり、ヒーター２２は上記のように潜熱回収用熱交換器４を構成している全てのＵ字形状水管１７と直線状水管１５に熱を伝熱させて確実に滞留水の凍結を防止することができる能力を持つものが取り付けられている。
【００５４】
この第３の実施形態例によれば、前記各実施形態例と同様に、直線状水管１５は内側管２０に外側管２１が嵌合された二重管構造と成し、内側管２０は熱伝導率が良い材料により形成された熱伝導管と成し、また、Ｕ字形状水管１７も熱伝導率が良い材料により形成され、上記Ｕ字形状水管１７は内側管２０に連通接続しているので、この第３の実施形態例に示すように、ヘッダー部２４，２５が備えられている場合に、ヘッダー部２５にヒーター２２を設けるだけで、潜熱回収用熱交換器４内の全ての水管１５，１７にヒーター２２による熱を伝熱させることが容易となる。
【００５５】
また、この第３の実施形態例では、ヘッダー部２５にヒーター２２を設ける構成であり、ヘッダー部２５には幅広で能力の大きいヒーターを取り付けることができることから、上記水管１５，１７の熱伝導性が優れていることと相俟って、ヘッダー部２５に唯１個のヒーター２２を設けるだけで、潜熱回収用熱交換器４内の全ての水管１５，１７にヒーター２２による熱を伝熱させて滞留水の凍結を防止することができる。
【００５６】
さらに、上記のように、ヘッダー部２５に唯１個のヒーター２２を設けて潜熱回収用熱交換器４の凍結を防止できる構成であることから、部品点数を大幅に減少させることが可能である上に、ヒーター２２を１個取り付けるだけでよいので、複数のヒーター２２を取り付けなければならない場合に比べて、ヒーターの取り付け作業を簡単かつスピーディーに行うことができ、製造効率の向上を図ることができる。
【００５７】
さらに、この第３の実施形態例では、ヘッダー部２５は排気出側に設けられており、このヘッダー部２５にヒーター２２が設けられる構成であることから、凍結し易い部分を確実に加熱することができ、より一層確実に水管１５，１７内の滞留水の凍結を防止することができる。
【００５８】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、直線状水管１５は内側管２０に外側管２１が嵌合された二重管構造であったが、直線状水管１５は三重以上の多重管構造としてもよい。三重以上の多重管構造とする場合には、その多重管構造のうちの少なくとも１つ以上の管は熱伝導率が良い例えば銅等の材料により形成され、その熱伝導率が良い材料により形成された１つの管を熱伝導管として機能させ、Ｕ字形状水管１７はその熱伝導管と連通接続される。
【００５９】
また、上記各実施形態例では、ドレン付着による問題発生を防止するために、直線状水管１５を構成する最外管である外側管２１は耐食性に優れた例えばステンレス等の材料により形成されていたが、この直線状水管１５の最外管は少なくとも外表面が耐食性に優れた材料により形成されていれば、ドレン付着に起因した問題発生をほぼ回避することができるので、例えば、直線状水管１５の最外管には耐食性に優れた材料から成る被覆層が被覆形成されている構成でもよい。具体的には、例えば、直線状水管１５の最外管は銅管にテフロン等のフッ素樹脂の層が被覆形成されているものでもよい。
【００６０】
さらに、上記第２の実施形態例では、直線状水管１５は千鳥タイプの配列形態でもって配設されているために、上下方向に隣り合うＵ字形状水管１７は互いに一部分が対向するように配設されており、そのＵ字形状水管１７によって挟まれた部分にヒーター２２が嵌め込まれていたが、例えば、直線状水管１５は図６の（ｂ）に示すような平行パスタイプの配列形態でもって配置され、図３の（ｂ）に示すように、上下方向に隣り合うＵ字形状水管１７は互いにほぼ全部が対向するように配設されている場合に、その上下方向に隣り合うＵ字形状水管１７間にヒーター２２を嵌め込んで保持する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、上記第１の実施形態例では、ヒーター２２は１個のＵ字形状水管１７を加熱する構成であり、また、第２の実施形態例では、ヒーター２２は２個のＵ字形状水管１７を同時に加熱する構成であったが、３個以上のＵ字形状水管１７を同時に加熱するようにヒーター２２を設けてもよい。
【００６２】
例えば、図５の（ａ）に示すように、直線状水管１５を配設し、このように直線状水管１５を配設することによって、図５の（ｂ）に示すように、Ｕ字形状水管１７を配設する。つまり、Ｕ字形状水管１７は水平方向に沿って並設されたＵ字形状水管１７の並設群を構成し、この並設群は上下方向に複数段互いに間隙を介して配置されており、上下方向に隣り合う上記並設群の一方側のＵ字形状水管１７は他方側の並設群の２個のＵ字形状水管１７と対向する位置に配置されている。
【００６３】
図５の（ｂ）に示すような配列形態でもってＵ字形状水管１７が配置されることによって、３個のＵ字形状水管１７によって挟まれた領域が生じ、この領域にヒーター２２を嵌め込み、ヒーター２２を３個のＵ字形状水管１７に接触させることによって、各ヒーター２２はそれぞれ３個のＵ字形状水管１７を同時に加熱することができる。このように、ヒーター２２が２個以上のＵ字形状水管１７を同時に加熱する構成とする場合には、ヒーター２２が１個のＵ字形状水管１７を加熱する構成とする場合に比べて、必要なヒーター２２の数を減少させることができる。また、ヒーター２２の数が減少する分、ヒーター２２の取り付け作業の手間を削減することができる。
【００６４】
さらに、上記第３の実施形態例では、ヘッダー部２５にヒーター２２が設けられていたが、ヘッダー部２５にヒーター２２を設けるのに代えて、ヘッダー部２４にヒーター２２を設けてもよいし、また、ヘッダー部２４とヘッダー部２５の両方にヒーター２２を設けてもよい。
【００６５】
さらに、上記第３の実施形態例では、ヘッダー部２４，２５は共に潜熱回収用熱交換器４の排気出側部分に設けられていたが、例えば、ヘッダー部２４，２５の一方を潜熱回収用熱交換器４の排気出側部分に設け、他方を排気入側部分に設けてもよい。この場合には、少なくとも排気出側部分に設けられたヘッダー部にヒーター等の加熱手段が設けられる。
【００６６】
さらに、上記第３の実施形態例では、ヒーター２２はヘッダー部２５に設けられ、Ｕ字形状水管１７には設けられていなかったが、例えば、ヘッダー部２５にヒーター２２を設けると共に、第１や第２の実施形態例に示したように、Ｕ字形状水管１７にもヒーター２２を設けてもよい。
【００６７】
さらに、上記第３の実施形態例では、ヘッダー部２５には１個のヒーター２２が設けられていたが、複数のヒーター２２をヘッダー部２５に設けてもよい。
【００６８】
さらに、上記各実施形態例は燃料ガスを燃焼させる給湯器を例にして説明したが、この発明は、潜熱回収用熱交換器が設けられている燃焼機器であれば適用することができる。例えば、給湯機能に風呂機能が付加されている潜熱回収用熱交換器付きの給湯風呂複合器や、風呂機能のみの潜熱回収用熱交換器付き風呂装置や、潜熱回収用熱交換器付きの暖房器や、潜熱回収用熱交換器付きの給湯暖房複合器や、ガス以外の例えば石油等を燃焼の燃料とする給湯器や給湯風呂複合器や風呂単機能装置や暖房器等の燃焼機器等にも適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、潜熱回収用熱交換器を構成する直線状水管は複数の管が嵌合された多重管構造と成しており、その多重管構造には熱伝導管が含まれ、Ｕ字形状水管は上記熱伝導管に連通接続され、Ｕ字形状水管を加熱し該加熱されたＵ字形状水管から直線状水管に熱を伝熱させて潜熱回収用熱交換器の各水管内の水が凍結するのを防止する潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が設けられているので、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段による熱を潜熱回収用熱交換器の各水管の全領域に亙り伝熱させることが容易となり、能力が小さい加熱手段を潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段として採用することが可能となる。
【００７０】
直線状水管を構成する最外管は少なくとも外表面が耐食性に優れた材料により形成されているものにあっては、酸性濃度が高い水滴付着に起因した直線状水管の腐食問題を防止することができる上に、その最外管よりも内側の管には上記腐食問題発生の心配が無いことから、上記腐食問題を気にせずに管の構成材料を選択することができる。このことから、上記内側の管は、より熱伝導率に優れた材料により形成することができることとなり、この熱伝導率に優れた材料によって形成された管を熱伝導管と成すことによって、より能力の小さい加熱手段を潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段として採用することができる。
【００７１】
上下方向に隣り合うＵ字形状水管の間に、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が挟み込まれて保持されているものにあっては、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段を取り付けるための部材が不要となる上に、上下方向に隣り合うＵ字形状水管の間に潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段を嵌め込むだけで、簡単に、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段を取り付けることができるので、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段の取り付け作業の簡略化を図ることができる。
【００７２】
前記のように、この発明は、直線状水管が多重管構造と成し、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段による熱が直線状水管を伝熱し易い構成を備えているので、潜熱回収用熱交換器にヘッダー部が設けられている場合には、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段によってＵ字形状水管を加熱するのに代えて、上記ヘッダー部を加熱する構成とすることが可能であり、このように、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段によってＵ字形状水管を加熱するのではなく、上記ヘッダー部を加熱する場合には、ヘッダー部だけに潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段を設ければよく、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段の取り付け作業の手間を軽減することができる。
【００７３】
潜熱回収用熱交換器にヘッダー部が設けられている場合に、潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段によってＵ字形状水管を加熱すると共に、上記ヘッダー部を加熱するものにあっては、より確実に、潜熱回収用熱交換器の各水管を加熱することができ、水管内の滞留水の凍結をより確実に回避することができる。
【００７４】
潜熱回収用熱交換器にヘッダー部が設けられている場合に、そのヘッダー部は潜熱回収用熱交換器の排気出側部分に設けられ、このヘッダー部に潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が設けられているものにあっては、潜熱回収用熱交換器の排気出側部分は排気入側部分よりも凍結し易い部分であり、その凍結し易い部分に設けられたヘッダー部に潜熱回収用熱交換器凍結防止用加熱手段が設けられるので、凍結し易い部分を確実に加熱することができることとなり、潜熱回収用熱交換器の凍結をより確実に回避することができる。
【００７５】
潜熱回収用熱交換器は水平方向に沿って並設された複数の直線状水管の並設群が上下方向に複数段配置された構成を備え、隣り合う上記水管並設群の一方側の各直線状水管は他方側の水管並設群の水管間にほぼ対向する位置に配置されているものにあっては、潜熱回収用熱交換器に流れ込んだ排気は直線状水管の間を蛇行しながら通ることとなり、排気が接する直線状水管の表面積が増加することから、潜熱回収用熱交換器の熱効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記各実施形態例において特徴的な潜熱回収用熱交換器の直線状水管の構成をを示す断面図である。
【図２】第２の実施形態例において特徴的な潜熱回収用熱交換器の直線状水管の配列形態およびヒーターの配置形態を示す説明図である。
【図３】Ｕ字形状水管の間にヒーターを挟み込んで保持する場合におけるヒーター配設形態のその他の実施形態例を示す説明図である。
【図４】第３の実施形態例において特徴的なヒーターの配設形態を示す説明図である。
【図５】その他の実施形態例を示す説明図である。
【図６】潜熱回収用熱交換器の一例を示す説明図である。
【図７】潜熱回収用熱交換器を備えた燃焼機器の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
３  メイン熱交換器
４  潜熱回収用熱交換器
１５  直線状水管
１７  Ｕ字形状水管
１８  水管並設群
２０  内側水管
２１  外側水管
２２  ヒーター
２４，２５  ヘッダー部
【図１】
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【図２】
0003834441.tif 000003
【図３】
0003834441.tif 000004
【図４】
0003834441.tif 000005
【図５】
0003834441.tif 000006
【図６】
0003834441.tif 000007
【図７】
0003834441.tif 000008