特許 5951471 潜熱回収型給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5951471

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】潜熱回収型給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/14 20060101AFI20160630BHJP

   F24H 9/02 20060101ALI20160630BHJP

   F23L 15/00 20060101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/14 B

   F24H9/02 301D

   F23L15/00 Z

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-282839(P2012-282839)

(22)【出願日】2012年12月26日

(65)【公開番号】特開2014-126261(P2014-126261A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】古舘 聡

(72)【発明者】

【氏名】永井 裕明

(72)【発明者】

【氏名】阿部 進

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８１４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８２５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３１９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３８３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭５０−００８２７３（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開昭５８−０７４０３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実公昭４８−０２１４８０（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１０ − １／１６

Ｆ２４Ｈ ９／００ − ９／０２

Ｆ２３Ｌ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

箱形のケーシングの底部一側寄りにはドレン排出口を形成し、このドレン排出口の反対側底部には燃焼ガスの流入口が形成され、ケーシングの上部中央には燃焼ガスの排気口を備え、更にケーシング内には複数本の吸熱パイプを密集して設け、一次熱交換器通過後の燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器を収納したものに於いて、前記ケーシングの近傍には、給気ファンの駆動によって吸引された外気が流通する給気経路を接近して設けると共に、一次熱交換器からは給気経路を離間して設け、前記ケーシングと接近した給気経路とは、熱伝導性の良い金属板で連結され、暖められ過ぎない外気を燃焼空気としてバーナ部へ供給するようにした事を特徴とする潜熱回収型給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、二次熱交換装置からの放熱を有効利用した潜熱回収型給湯機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来よりこの種の潜熱回収型の給湯装置では、一次熱交換器を備えた燃焼室に連通してパイプ状の二次熱交換器を設けており、更に給気ファンの駆動で外気が、この二次、一次熱交換器の外周を通り、燃焼空気としてバーナ部に供給されるものであった。（特許文献１参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２８１４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところでこの従来のものでは、給気ファンの駆動で二次熱交換器及び一次熱交換器の外周を、外気が流通し加熱されて燃焼空気としてバーナ部に供給されるものであるが、二次熱交換器は一次熱交換器で熱交換後の燃焼ガスとの熱交換で、そんなに温度は上がらないが、一次熱交換器は下部にバーナ部を備え、燃焼直後の燃焼ガスとの熱交換を行うことにより放熱温度も高く、特に一次熱交換器で燃焼空気を加熱することで、燃焼空気が暖められ過ぎて空気密度が薄くなり良好な燃焼が得られないと言う課題を有するものであった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この発明は上記課題を解決するために、特にその構成を、箱形のケーシングの底部一側寄りにはドレン排出口を形成し、このドレン排出口の反対側底部には燃焼ガスの流入口が形成され、ケーシングの上部中央には燃焼ガスの排気口を備え、更にケーシング内には複数本の吸熱パイプを密集して設け、一次熱交換器通過後の燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器を収納したものに於いて、前記ケーシングの近傍には、給気ファンの駆動によって吸引された外気が流通する給気経路を接近して設けると共に、一次熱交換器からは給気経路を離間して設け、前記ケーシングと接近した給気経路とは、熱伝導性の良い金属板で連結され、暖められ過ぎない外気を燃焼空気としてバーナ部へ供給するようにしたものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、二次熱交換器には給気経路を近づけ、一次熱交換器からは給気経路を離すようにしたことで、給気経路を流通する燃焼空気は、暖められ過ぎて空気密度が薄くなることがなく、適度の暖められ具合でバーナ部に供給されて、常に良好な燃焼を得ることが出来るものである。
又前記二次熱交換器のケーシングと接近した給気経路とを、熱伝導性の良い金属板で連結したので、ケーシングの熱が金属板を介して直接給気経路に伝わって、燃焼空気を二次熱交換器の弱い熱で確実に暖めることが出来、更に良好な燃焼が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の一実施形態の二次熱交換装置を有する給湯機を示す概略構成図。

【図2】同二次熱交換装置の横断面概略図。

【図3】同二次熱交換装置の分解斜視図。

【図4】同各部の配置の正面概略説明図。

【図5】他の実施形態の各部の配置をの正面概略説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次にこの発明の一実施形態の給湯装置を図１〜図４に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型の気化式石油給湯機、２は石油等の燃油を気化する気化器、３は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する気化器ヒータ、４は気化器２の温度を検出する気化温度センサ、５は気化器２と連通し該気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合する混合室、６は混合室５底部に設けられ該混合室５を加熱する混合室ヒータ、７は混合室５の温度を検出する混合室温度センサ、８は混合室５と連通し該混合室５で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部としてのバーナ部、９は気化器２の背面でバーナ部８上に突出された複数個の吸熱フィンで、燃焼熱を気化器２にフィードバックして、気化器ヒータ３の通電量を極力抑えるものである。

【0011】

１０は気化器２に燃油を噴霧するノズル、１１はノズル１０に送油管１２を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１３は給気ファンであり、送風路１４を介して気化器２の入口及びバーナ部８とカバー枠１５との間の空気室１６とに連通し、吸込口１７より吸引した燃焼空気を気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１６には気化器２側方を通り混合室５の下方からバーナ部８で燃焼される二次空気として供給するものである。

【0012】

１８は燃焼室１９内に収容された一次熱交換器で、この一次熱交換器１８は、バーナ部８の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管２０を流通する水を加熱するフィンチューブ式で構成されており、２１は一次熱交換器１８を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し細い吸熱パイプ２２を流通する水を加熱する二次熱交換器であり、バーナ部８の上方に一次熱交換器１８が配置され、一次熱交換器１８の上方に二次熱交換器２１が配置されているものであり、一次熱交換器１８、二次熱交換器２１の順に通過した燃焼ガスは排気口２３より給湯装置１外に排気されるものである。

【0013】

前記二次熱交換器２１は、燃焼室１９上に設けられた箱形のケーシング２４内に備えられ二次熱交換装置２５を構成するものであり、ケーシング２４の底部２６左端の一側寄りにはドレン排出口２７が形成され、このドレン排出口２７の反対側の底部２６には燃焼ガスの流入口２８が形成され、ケーシング２４の上部２９の中央には上記した燃焼ガスの排気口２３が備えられており、更にケーシング２４内の二次熱交換器２１は、底部２６の左端の前後に立設された往きヘッダー３０と戻りヘッダー３１との間に、９本の細管からなり複数の蛇行部を形成した吸熱パイプ２２を、密集して掛け渡して構成されたものであり、ケーシング２４の高さ方向ほぼ中央で吸熱パイプ２２の下から４本目と５本目の間には、このケーシング２４内を上下に仕切る整流板３２が備えられ、更にこの整流板３２の流入口２８とは反対側端部には、複数の長穴から構成された連通口３３が形成され、整流板３２で仕切られたケーシング２４内の上下を連通させるものであり、又整流板３２より上方で排気口２３下方で、吸熱パイプ２２の下から７本目と８本目の間には、連通口３３から直接排気口２３へ向かう燃焼ガスと、排気口２３下方を迂回してから排気口２３へ向かう燃焼ガスとに分割する該排気口２３より大きな補助整流板３４を備えたものである。

【0014】

３５は燃焼室１９上に二次熱交換装置２５を載置するための取り付け基板で、ケーシング２４との間にはファインシートからなるパッキン３６を備え、燃焼室１９との間には固定金具３７を備えており、取り付け基板３５自身は、側面視前側が薄く背面側ほど徐々に厚なるように形成され、ケーシング２４を燃焼室１９上に載置することで、ケーシング２４はドレン排出口２７がある前側に向かって下り傾斜するように取り付けられるものである。

【0015】

更にケーシング２４内の流入口２８から仕切板３２までの間は、吸熱パイプ２２を短くしてＵターンさせることで、吸熱パイプ２２を位置させないことにより、燃焼ガスの流入の邪魔をせずにスムーズな流入を促すと共に、ドレンの燃焼室１９内への侵入を確実に防止して、腐食や破損を阻止するものである。

【0016】

又上記ケーシング２４のドレン排出口２７を最下方とする傾斜によって、該ケーシング２４内の整流板３２も他方の連通口３３に向かって下り傾斜し、流入口２８から流入した燃焼ガスを整流板３２に沿わせて下降させることで、燃焼ガスの流速が抑えられた状態で下側の吸熱パイプ２２の外周を流通するので、効率良く燃焼ガスの熱が吸熱パイプ２２内を流通する流水に伝えられるものであり、更に連通口３３に達した燃焼ガスは、反転して上り傾斜している整流板３２の上側を排気口２３に向かって上昇して行くが、反転したばかりで勢いがなく遅い流れとなって、上側の吸熱パイプ２２の外周を流通することで、やはり効率良く燃焼ガスの熱が吸熱パイプ２２内の流水に伝えられ、二次熱交換器２１全体として熱効率の向上を得ることが出来るものである。

【0017】

３８は給気ファン１３の駆動で外気を吸引し燃焼空気としてバーナ部８へ供給する給気経路で、外気を吸引口１７まで吸引する給気経路３８ａと、吸引した外気を燃焼空気として送風路１４へ送風する給気経路３８ｂとで構成され、前記給気経路３８ａは二次熱交換器２１のケーシング２４に接近して設けられ、一次熱交換器１８で熱交換後で温度底下している燃焼ガスと二次熱交換器２１との熱交換時の放熱で、吸気した燃焼空気を暖めることで、暖め過ぎない温度の燃焼空気としてバーナ部８へ供給されるものであり、一方給気経路３８ｂは一次熱交換器１８と対向する位置にあるが、この一次熱交換器１８からは離間するようにして設けられ、給気経路３８ａで二次熱交換器２１で丁度良く暖められた燃焼空気が、再び一次熱交換器１８で暖められ過ぎないようにしているものである。

【0018】

３９はケーシング２４の底部２６で受けて回収されたドレンを中和装置４０に導くドレン配管である。
４１は給水源から供給される水を二次熱交換器２１に流通させる給水管、４２は一次熱交換器１８で加熱された湯を流通させ、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に湯を供給する給湯管、４３は給水管４１から分岐した給水バイパス管であり、一次熱交換器１８と二次熱交換器２１と給水管４１と給湯管４２と給水バイパス管４３とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

【0019】

４４は給湯管４２と給水バイパス管４３との接続部に設けられ、給湯管４２からの湯と給水バイパス管４３からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、４５は給水管４１に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、４６は給水管４１に設けられ流量を検出する流量センサ、４７は給湯管４２に設けられ一次熱交換器１８及び二次熱交換器２１で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、４８は給湯管４２に設けられ、混合弁４４で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサである。

【0020】

４９はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型気化式石油給湯装置１の各センサの信号を受け、気化器ヒータ３や混合室ヒータ６や燃焼ファン１３等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段である。

【0021】

５０は前記制御手段４９と通信可能に接続され、潜熱回収型気化式石油給湯装置１の遠隔操作を行うリモコンで、リモコン５０は潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ５１や、給湯温度を設定するための給湯温度設定スイッチなどからなる操作部５２を備えているものである。

【0022】

次にこの一実施形態の潜熱回収型気化式石油給湯機１の動作について説明する。
前記リモコン５０の運転スイッチ５１がオンされると、前記制御手段４９は、気化温度センサ４の検出する温度に基づき気化器ヒータ３を制御すると共に、混合室温度センサ７の検出する温度に基づき混合室ヒータ６を制御し、気化器２および混合室５の予熱を行い、気化器２が燃油を気化可能な温度、例えば気化器２の温度が２２０℃〜２２５℃に維持され、混合室５の温度が１２５℃〜１３０℃に維持されるスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態では、燃焼要求が発生した場合には素早くバーナ部８を着火でき、必要最低限の温度を維持することでスタンバイ時の消費電力を低減することができるものである。

【0023】

前記スタンバイ状態に於いて、給湯栓が開栓され、流量センサ４６が最低作動流量以上の流量を検出して燃焼要求が発生したと前記制御手段４９が判断すると、気化器ヒータ３および混合室ヒータ６を強制的にオンして着火性を良くし、電磁ポンプ１１および燃焼ファン１３を駆動させて、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを混合室５で予混合し、予混合ガスをバーナ部８より噴出して燃焼を開始させるものである。

【0024】

前記バーナ部８の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器１８を流通し、一次熱交換器１８を通過した後、二次熱交換器２１を流通し、二次熱交換器２１を通過した後、排気口２３から潜熱回収型気化式石油給湯機１外に排出されるものである。また、給水源から供給された水は、給水管４１から吸熱パイプ２２に導かれ、吸熱パイプ２２から一次受熱管２０へ順に流通して、ここで燃焼ガスとの熱交換により加熱され、そして、一次受熱管２０から給湯管４２に導かれ、混合弁４４の開度調整によって給湯設定温度に温調された湯が最終的に給湯栓から給湯されるものである。

【0025】

この時、二次熱交換装置２５では、ケーシング２４自体がドレン排出口２７が最下方になるように傾斜しているので、ケーシング２４内の高さ方向ほぼ中央に備えられた整流板３２も流入口２８側を上にして連通口３３に向かって下り傾斜状態となっており、流入口２８からケーシング２４内に流入した燃焼ガスは、連通口３３に向かって下降しながら流通することで、流速が抑えられながら下側の吸熱パイプ２２外周を流通し、その後、燃焼ガスは連通口３３から反転して排気口２３に向かって上昇流となって上側の吸熱パイプ２２外周を流通して排気口２３から排気されるので、下側では燃焼ガスは流速が抑えられてゆっくりな流となって熱交換が良好に行われるものであり、又上側では燃焼ガスは反転から上昇流となるので勢いがなく、ここでもゆっくりな流れとなって熱交換が良好に行われ、上下合わせて熱交換効率が向上した二次熱交換装置２５を得ることが出来るものである。

【0026】

又連通口３３から排気口２３に向かって流通する燃焼ガスは、排気口２３の下方に補助整流板３４が備えられていることにより、直接排気口２３に向かう流れと、排気口２３下方の補助整流板３４の下を通過後に排気口２３に向かう流れの２つの流れに分割されるので、大量の燃焼ガスが勢い良く排気口２３から放出されることで発生していた、吸熱パイプ２２に付着しているドレンが飛び跳ねて排気口２３や排気筒を腐食する危険を確実に防止することが出来るもので、安心して使用出来るものである。

【0027】

更に燃焼時には、給気ファン１３の駆動により給気経路３８ａに吸引された外気からなる燃焼空気が、二次熱交換器２１のケーシング２４に接近し、このケーシング２４からの放熱で丁度良く暖められ、そして、給気ファン１３に吸引され給気経路３８ｂを介して送風されるこの暖められた燃焼空気は、給気経路３８ｂが一次熱交換器１８から離間して設けられているので、再度一次熱交換器１８で加熱されることなく、バーナ部８へ供給され良好な燃焼を得ることが出来るものである。

【0028】

更にケーシング２４のドレン排出口２７に向かう傾斜は、取り付け基板３５によるケーシング２４自体を傾斜して取り付けることで形成されるので、ドレンの捕集が確実に行われるものであり、しかも二次熱交換装置２５自体は通常通りに作製出来、構成簡単で組み付けも容易に行えるものである。

【0029】

更にケーシング２４内の流入口２８から整流板３２までの間は、吸熱パイプ２２を短くしてＵターンさせることで、吸熱パイプ２２を位置させないことにより、燃焼ガスの流入の邪魔をせずにスムーズな流入を促すと共に、ドレンの燃焼室１９内への侵入を確実に防止して、腐食や破損を阻止するものである。

【0030】

次に図５に示す他の実施形態について説明するが、同一部品には同一符号を付し説明を省略し、相違点のみ説明する。
５３は二次熱交換器２１のケーシング２４と、該ケーシング２４の接近した給気経路３８ａとを、それぞれとの接触部分を大きくして連結した金属板で、熱伝導率の良い銅板で構成されることで、二次熱交換器２１で一次熱交換器１８での熱交換後で２回目の熱交換を行う燃焼ガスの弱い熱を、金属板５３を介して給気経路３８ａを流通する燃焼空気に直接伝えることで、燃焼空気を確実に良く暖めることが出来、更に良好な燃焼が得られるものである。

【符号の説明】

【0031】

８ バーナ部
１３ 給気ファン
１８ 一次熱交換器
２１ 二次熱交換器
２２ 吸熱パイプ
２３ 排気口
２４ ケーシング
２５ 二次熱交換装置
２６ 底部
２７ ドレン排出口
２８ 流入口
３８ａ、３８ｂ 給気経路
５３ 金属板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】