特許 7077078 給湯装置及び潜熱熱交換器

(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】

(24)【登録日】2022-05-20

(45)【発行日】2022-05-30

(54)【発明の名称】給湯装置及び潜熱熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F24H 9/00 20220101AFI20220523BHJP

   F24H 8/00 20220101ALI20220523BHJP

   F24H 1/14 20220101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

F24H9/00 A

F24H8/00

F24H1/14 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018045270

(22)【出願日】2018-03-13

(65)【公開番号】P2019158236

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】390002886

【氏名又は名称】株式会社長府製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】矢野 寛史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 知弘

【審査官】長尾 裕貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１０５８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－８３０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１１１５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９８３８９１８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２４Ｈ ８／００

Ｆ２４Ｈ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼ガスを発生させるバーナユニットと、カバー体Ａを有する顕熱熱交換器と、カバー体Ｂを有する潜熱熱交換器とを備えて、出湯口に湯を供給する給湯用回路の湯水及び浴槽内の湯が循環する追い焚き回路の湯を前記燃焼ガスによって加熱する給湯装置において、
前記カバー体Ａ内には、前記給湯用回路の一部である管Ｃ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｄが配され、前記カバー体Ｂ内には、前記給湯用回路の一部である管Ｅ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｆが配され、前記管Ｆは、前記カバー体Ｂ内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｅの下流側に配置されていることを特徴とする給湯装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給湯装置において、前記管Ｅの管内体積は、前記管Ｆの管内体積より大きいことを特徴とする給湯装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の給湯装置において、前記管Ｄは、前記カバー体Ａ内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｃの一部又は全体の下流側に配置されていることを特徴とする給湯装置。

【請求項4】

顕熱熱交換器と共に、出湯口に湯を供給する給湯用回路内の湯水及び浴槽の湯が循環する追い焚き回路内の湯を燃焼ガスによって加熱する潜熱熱交換器において、
前記顕熱熱交換器を通過した前記燃焼ガスを取り込む取込み口と、前記燃焼ガスの排出口とが形成され、前記給湯用回路の一部である管Ｅ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｆが内側に配されたカバー体を備え、前記管Ｆは、前記カバー体内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｅの下流側に配置されていることを特徴とする潜熱熱交換器。

【請求項5】

請求項４に記載の潜熱熱交換器において、前記管Ｅの管内体積は、前記管Ｆの管内体積より大きいことを特徴とする潜熱熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一缶二水路式の給湯装置及びその給湯装置が具備する潜熱熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器を有する給湯装置は、浴槽内の湯が循環する追い焚き回路が熱交換器内に配管されることによって浴槽内の湯を追い焚きすることができ、水道管に接続された給湯用回路が熱交換器内に配管されることで、給湯用回路を流れる水道水を加熱して台所や洗面所等の出湯口に湯を供給することができる。追い焚き回路内の湯の加熱と給湯用回路内の水道水の加熱を行う給湯装置の具体例が、特許文献１、２に記載されている。

【0003】

特許文献１に記載の給湯装置は、２つのバーナと、２つのバーナにそれぞれ対応した２つの熱交換器とを備え、一方のバーナ及び熱交換器で追い焚き回路内を流れる浴槽の湯を加熱し、他方のバーナ及び熱交換器で給湯用回路を流れる水道水を加熱する。この給湯装置は、各バーナの燃焼の調整によって、追い焚き回路内を流れる浴槽の湯の加熱レベルと給湯用回路内の水道水の加熱レベルをそれぞれ最適に保つことができるというメリットがある反面、追い焚き回路専用のバーナ及び熱交換器と給湯用回路専用のバーナ及び熱交換器とを設けるために製造コストが高くなるというデメリットがある。

【0004】

これに対し、特許文献２に記載の給湯装置は、追い焚き回路内の湯及び給湯用回路内の水道水を共通した熱交換器及びバーナで加熱する一缶二水路式の装置であり、特許文献１に記載の給湯装置に比べ、製造コストを抑えることができる。特許文献２に記載の給湯装置は、熱交換効率を高めるべく、顕熱熱交換器（１次熱交換器）及び潜熱熱交換器（２次熱交換器）を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０００－２０５６４７号公報

【文献】特開２００７－１２０８６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、安全面の観点から、追い焚きによって浴槽に送られる湯の温度は所定温度（例えば、６０℃）以下である必要がある。この点、一缶二水路式の給湯装置は、バーナの燃焼によって給湯用回路内の水道水を加熱している状態で、浴槽内の湯の追い焚きを開始すると、追い焚き開始前に熱交換器内で加熱されていた追い焚き回路内の湯が浴槽に供給されることとなる。従って、一缶二水路式の給湯装置には、追い焚き開始前に熱交換器内で加熱されていた湯が、所定温度を超えた状態で浴槽に流入するのを防止する設計が求められる。

【0007】

そして、顕熱熱交換器及び潜熱熱交換器を備える一缶二水路式の給湯装置は、追い焚き開始前に熱交換器内で加熱されていた追い焚き回路内の湯が、追い焚き開始により、顕熱熱交換器で更に加熱された後、浴槽に流入するため、特に注意が必要である。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、追い焚き運転の際に浴槽に流入する湯が所定温度を超えないようにする一缶二水路式の給湯装置及びその給湯装置が具備する潜熱熱交換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】

【0008】

前記目的に沿う第１の発明に係る給湯装置は、燃焼ガスを発生させるバーナユニットと、カバー体Ａを有する顕熱熱交換器と、カバー体Ｂを有する潜熱熱交換器とを備えて、出湯口に湯を供給する給湯用回路の湯水及び浴槽内の湯が循環する追い焚き回路の湯を前記燃焼ガスによって加熱する給湯装置において、前記カバー体Ａ内には、前記給湯用回路の一部である管Ｃ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｄが配され、前記カバー体Ｂ内には、前記給湯用回路の一部である管Ｅ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｆが配され、前記管Ｆは、前記カバー体Ｂ内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｅの下流側に配置されている。

【0009】

第１の発明に係る給湯装置において、前記管Ｅの管内体積は、前記管Ｆの管内体積より大きいのが好ましい。

【0010】

第１の発明に係る給湯装置において、前記管Ｄは、前記カバー体Ａ内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｃの一部又は全体の下流側に配置されているのが好ましい。

【0011】

前記目的に沿う第２の発明に係る潜熱熱交換器は、顕熱熱交換器と共に、出湯口に湯を供給する給湯用回路内の湯水及び浴槽の湯が循環する追い焚き回路内の湯を燃焼ガスによって加熱する潜熱熱交換器において、前記顕熱熱交換器を通過した前記燃焼ガスを取り込む取込み口と、前記燃焼ガスの排出口とが形成され、前記給湯用回路の一部である管Ｅ及び前記追い焚き回路の一部である管Ｆが内側に配されたカバー体を備え、前記管Ｆは、前記カバー体内の前記燃焼ガスの流れに沿って前記管Ｅの下流側に配置されている。

【0012】

第２の発明に係る潜熱熱交換器において、前記管Ｅの管内体積は、前記管Ｆの管内体積より大きいのが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明に係る給湯装置及び第２の発明に係る潜熱熱交換器は、カバー体Ｂ（カバー体）内に、給湯用回路の一部である管Ｅ及び追い焚き回路の一部である管Ｆが配され、管Ｆは、カバー体Ｂ内の燃焼ガスの流れに沿って管Ｅの下流側に配置されているので、カバー体Ｂ内に流入した燃焼ガスは管Ｅ内の湯水を加熱して温度が低下した後に管Ｆ内の湯を加熱することとなり、管Ｆ内の湯の温度上昇を抑制でき、その結果、追い焚き運転の際に浴槽に流入する湯が所定温度を超えないようにすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施の形態に係る給湯装置の説明図である。

【図2】同給湯装置と追い焚き回路及び給湯用回路との関係を示す説明図である。

【図3】本発明の一実施の形態に係る潜熱熱交換器の一部省略平断面図である。

【図4】同潜熱熱交換器の一部省略縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯装置１０は、燃焼ガスを発生させるバーナユニット１１と、カバー体１２（カバー体Ａ）を有する顕熱熱交換器１３と、カバー体１４（カバー体Ｂ）を有する潜熱熱交換器１５とを備えて、出湯口に湯を供給する給湯用回路１６の湯水（湯又は水）及び浴槽１７内の湯が循環する追い焚き回路１８の湯を燃焼ガスによって加熱する装置である。以下、詳細に説明する。

【0016】

バーナユニット１１は、図１に示すように、下側に送風ファン１９が取り付けられた筺体２０と筺体２０内に設けられたバーナ部２１を備えている。筺体２０は上側全体が開放されており、バーナ部２１には図示しない供給管から可燃燃料が供給される。バーナ部２１は可燃燃料を燃焼して、筺体２０内に燃焼ガスを発生させることができる。なお、図２では送風ファン１９の記載が省略されている。

【0017】

顕熱熱交換器１３は上下が開放された筒状のカバー体１２を有し、カバー体１２は下側の開放領域が筺体２０の上側の開放領域に連通している。カバー体１２内には、給湯用回路１６の一部である管２２（管Ｃ）及び追い焚き回路１８の一部である管２３（管Ｄ）が配されている。管２２は、給湯用回路１６内の湯の流れに沿って配された第１領域２４及び第２領域２５を有し、第１領域２４は第２領域２５の下方に配置されている。管２３は第１領域２４と第２領域２５の間に配置されている。

【0018】

潜熱熱交換器１５は、カバー体１２の上方に配置された箱状のカバー体１４を備えている。カバー体１４には、図１、図３に示すように、前側の側壁部２６に、左右方向に長いガス排出口２７が形成され、カバー体１４の底部２８の後側には左右方向に長いガス取込み口２９が形成されている。カバー体１４内には、図３、図４に示すように、給湯用回路１６の一部である複数の管３０（管Ｅ）及び追い焚き回路１８の一部である複数の管３１（管Ｆ）が配されている。本実施の形態では、カバー体１４内に、複数の管３０が設けられた空間と複数の管３１が設けられた空間を仕切る部材が無く、複数の管３０及び複数の管３１は同一の空間内に設けられている。

【0019】

追い焚き回路１８は、図１～図４に示すように、浴槽１７から浴槽１７内の湯が戻される風呂戻り管３２と、風呂戻り管３２に接続された内部空洞状のヘッダ３３と、ヘッダ３３に連結管３３ａを介して並列接続された複数の管３１と、複数の管３１が連結管３４ａを介して並列接続された内部空洞状のヘッダ３４と、ヘッダ３４に接続管３５を介して接続された管２３と、管２３を通過した湯を浴槽１７に送り出す風呂往管３６を有している。

【0020】

複数の管３１は、図３、図４に示すように、それぞれ巻回された形状であり、カバー体１４内の前側で、鉛直方向に配列されている。カバー体１４は、図１、図２に示すように、左側に側壁部３８、右側に側壁部３８に対向する側壁部３９を有し、側壁部３９には、それぞれカバー体１４の内側に向かって突出する複数の突起４０が形成されている。各管３１は、右側に設けられた折り返し部が複数の突起４０に接触して位置決めされ、左側に設けられた両端が側壁部３８にろう付けされている。

【0021】

ヘッダ３３、３４はそれぞれ鉛直方向に長く、ヘッダ３３には連結管３３ａが等ピッチで接続され、ヘッダ３４には連結管３４ａが等ピッチで接続されている。複数の連結管３３ａ及び複数の連結管３４ａはそれぞれカバー体１４外に配置され、各連結管３３ａが管３１の一端に直列接続され、各連結管３４ａが管３１の他端に直列接続されている。

【0022】

給湯用回路１６は、図１～図４に示すように、水道管４２に接続された給水管４３と、給水管４３に接続された内部空洞状のヘッダ４４と、ヘッダ４４に連結管４４ａを介して並列接続された複数の管３０と、複数の管３０が連結管４５ａを介して並列接続された内部空洞状のヘッダ４５と、ヘッダ４５に接続管４６を介して接続された管２２と、管２２から送り出された湯を出湯口に送る給湯管４７を有している。

【0023】

複数の管３０は、それぞれ巻回された形状であり、カバー体１４内の複数の管３１の後側に配置されている。各管３０は、図示しない部材で位置決めされ、両端が側壁部３９にろう付けされている。複数の連結管４４ａ、４５ａはカバー体１４外に配置され、各連結管４４ａは管３０の一端に並列接続され、各連結管４５ａは管３０の他端に並列接続されている。

【0024】

ヘッダ４４、４５はそれぞれ前後方向に長く、ヘッダ４４には連結管４４ａが等ピッチで接続され、ヘッダ４５には連結管４５ａが等ピッチで接続されている。
なお、図１、図２では、ヘッダ３３、３４、４４、４５及び連結管３３ａ、３４ａ、４４ａ、４５ａの記載が省略されている。

【0025】

バーナ部２１による可燃燃料の燃焼によって筺体２０内で燃焼ガスが発生すると、燃焼ガスは、筺体２０からカバー体１２内に流入し、カバー体１２内を上昇しながら管２２、２３内の湯を加熱し、カバー体１４の底部２８の後側に形成されたガス取込み口２９からカバー体１４内に流入する。そして、燃焼ガスは、カバー体１４内を前方に移動して、各管３０内の湯を加熱した後、各管３１内の水を加熱し、ガス排出口２７からカバー体１４外に排出される。

【0026】

従って、本発明の一実施の形態に係る潜熱熱交換器１５は、顕熱熱交換器１３と共に、給湯用回路１６内の湯水及び追い焚き回路１８内の湯を燃焼ガスによって加熱するもので、顕熱熱交換器１３を通過した燃焼ガスを取り込むガス取込み口２９（取込み口）と、燃焼ガスの排出口であるガス排出口２７とが形成され、給湯用回路１６の一部である管３０及び追い焚き回路１８の一部である管３１が内側に配されたカバー体１４を備え、管３１は、カバー体１４内の燃焼ガスの流れに沿って管３１の下流側に配置されている。

【0027】

管２２の第１領域２４、管２３及び管２２の第２領域２５はカバー体１２内の燃焼ガスの流れに沿って順に（即ち、管２３はカバー体１２内の燃焼ガスの流れに沿って管２２の一部の下流側に）配置されていることとなるため、カバー体１２内に流入した燃焼ガスは、第１領域２４内の湯を加熱して温度が降下した後、管２３内の湯を加熱する。そして、複数の管３１はカバー体１４内の燃焼ガスの流れに沿って複数の管３０の下流側に配置されていることとなるため、カバー体１４内に流入した燃焼ガスは、複数の管３０内の水を加熱して温度が降下した後、複数の管３１内の湯を加熱する。

【0028】

給湯用回路１６内を出湯口に向かって流れる湯水を加熱する際には、追い焚き回路１８を浴槽１７内の湯が循環しているか否かに関わらず、バーナ部２１による可燃燃料の燃焼が行われる。そのため、追い焚き回路１８を浴槽１７内の湯が循環していない状態で、バーナ部２１による可燃燃料の燃焼が行われると、管２３内に留まっている湯及び各管３１内に留まっている湯は燃焼ガスで加熱される。この状態で浴槽１７内の湯の追い焚き運転が開始されることにより、各管２３内に留まっていた湯は浴槽１７に送られ、各管３１内で加熱されていた湯は管２３を通過して更に加熱された後に浴槽１７に送られる。

【0029】

ここで、本実施の形態では、管２３がカバー体１２内の燃焼ガスの流れに沿って第１領域２４の下流側に配置されていることから、追い焚き運転の開始時に管２３内で加熱されていた湯は、所定温度Ｍ℃（例えば、６０℃）より高温で浴槽１７に流入することはない。そして、複数の管３１がカバー体１４内の燃焼ガスの流れに沿って複数の管３０の下流側に配置されていることから、追い焚き運転の開始時に複数の管３１内で加熱されていた湯は、Ｍ℃より高温で浴槽１７に流入することはない。よって、給湯装置１０は、追い焚き運転の際に浴槽１７に流入する湯がＭ℃を超えるのを防止可能である。

【0030】

しかも、本実施の形態では、複数の管３０それぞれの管内体積の合計（複数の管３０の総管内体積）が複数の管３１それぞれの管内体積の合計（複数の管３１の総管内体積）より大きく、この点は、追い焚きの開始時に複数の管３１内で加熱されていた湯が、Ｍ℃より高温で浴槽１７に流入しないことに寄与している。更に、本実施の形態において、管２３がカバー体１２内の燃焼ガスの流れに沿って第１領域２４の下流側に配置されていることは、追い焚きの開始時に複数の管２３内で加熱されていた湯が、Ｍ℃より高温で浴槽１７に流入しないことに対し好適である。

【0031】

また、潜熱熱交換器１５は、図４に示すように、カバー体１４の底部２８に上げ底４９が設けられており、ガス取込み口２９は上げ底４９に形成されている。そして、上げ底４９には、複数の管３０の下方にドレイン水を前方に流す案内部材５０が設けられ、カバー体１４の底部２８の前方には、ドレイン水をカバー体１４外に排出する排水部５１が形成されている。

【0032】

案内部材５０には、それぞれ下方に突出して上げ底４９に接する複数の突起５２が設けられている。案内部材５０は、底部２８に突起５２のみが接触しており、案内部材５０から底部２８に熱が伝わるのを防止している。管３０の表面に生じる結露は高温状態でドレイン水の水滴となって案内部材５０に落下する。本実施の形態では、突起５２によって案内部材５０から底部２８に伝わる熱を防止することから、底部２８が結露するのを抑制している。

【0033】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、管Ｅの管内体積は管Ｆの管内体積以下であってもよい。
また、管Ｆはカバー体Ｂ内の燃焼ガスの流れに沿って管Ｅの下流側に配置されていればよく、管Ｆが管Ｅの前側に配置されている必要はない。
そして、管Ｄをカバー体Ａ内の燃焼ガスの流れに沿って管Ｃ全体の下流側に配置してもよいし、管Ｄをカバー体Ａ内の燃焼ガスの流れに沿って管Ｃ全体の上流側に配置してもよい。

【符号の説明】

【0034】

１０：給湯装置、１１：バーナユニット、１２：カバー体、１３：顕熱熱交換器、１４：カバー体、１５：潜熱熱交換器、１６：給湯用回路、１７：浴槽、１８：追い焚き回路、１９：送風ファン、２０：筺体、２１：バーナ部、２２、２３：管、２４：第１領域、２５：第２領域、２６：側壁部、２７：ガス排出口、２８：底部、２９：ガス取込み口、３０、３１：管、３２：風呂戻り管、３３：ヘッダ、３３ａ：連結管、３４：ヘッダ、３４ａ：連結管、３５：接続管、３６：風呂往管、３８、３９：側壁部、４０：突起、４２：水道管、４３：給水管、４４：ヘッダ、４４ａ：連結管、４５：ヘッダ、４５ａ：連結管、４６：接続管、４７：給湯管、４９：上げ底、５０：案内部材、５１：排水部、５２：突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】