JP4260802B2 - ２缶式複合熱源機 - Google Patents

Description

本発明は、給湯機能と暖房等の給湯以外の機能とを有する２缶式複合熱源機に関する。

従来、この種の２缶式複合熱源機として、下記特許文献１により、第１バーナと第１バーナの燃焼排気で加熱される給湯用の第１主熱交換器とを内蔵する第１缶体と、第２バーナと第２バーナの燃焼排気で加熱される暖房用の第２主熱交換器とを内蔵する第２缶体とを備えると共に、第１主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第１副熱交換器と、第２主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第２副熱交換器とを備えるものは知られている。

ここで、特許文献１の図６に記載のものでは、第１と第２の各缶体の上方に第１と第２の各主熱交換器を通過した第１と第２の各バーナの燃焼排気を流す各別の排気ケースを設けている。各排気ケースの横方向一側の側板には各副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとが設置され、各排気ケースの横方向他側の側板には中継ヘッダが設置される。また、各排気ケース内に、各副熱交換器を構成する横方向に長手の直状の吸熱管を複数本収納し、半数の吸熱管の一端部と他端部とを夫々流入ヘッダと中継ヘッダとに接続すると共に、残りの半数の吸熱管の一端部と他端部とを夫々流出ヘッダと中継ヘッダとに接続している。かくして、流入ヘッダからの水が半数の吸熱管を介して中継ヘッダに流れた後、中継ヘッダから残りの半数の吸熱管を介して流出ヘッダに流れ、これら吸熱管の外面で燃焼排気中の水蒸気が凝縮して潜熱が回収され、熱効率が向上する。

然し、このものでは、各副熱交換器に各１個の計２個の排気ケースを設ける必要があって、コストが高くなる。更に、第１と第２の両缶体間の上方空間は排気ケースが配置されない空きスペースになっており、スペースが有効活用されていない。

また、特許文献１の図１には、各排気ケースの横方向一側の側板に流入ヘッダ及び流出ヘッダを設置すると共に、横方向他側の側板に中継ヘッダを設置し、各排気ケース内に横方向に長手の直状の吸熱管を複数本収納して各副熱交換器を構成する点で上記のものと一致するが、第１副熱交換器用の排気ケースと第２副熱交換器用の排気ケースとを第１と第２の両缶体の上方に両缶体に跨るようにして上下２段に配置したものが記載されている。

このものでは、第１と第２の両缶体間の上方空間も副熱交換器用の排気ケースの配置スペース、即ち、熱交換スペースとして活用され、スペースを有効利用して熱効率を向上できる利点がある。然し、このものでも各副熱交換器に各１個の計２個の排気ケースを設ける必要があって、コストが高くなる。更に、２個の排気ケースを上下に重ねるため、熱源機の高さ寸法が大きくなる不具合もある。
特開２００５−２７４０４３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、第１と第２の両副熱交換器用の排気ケースを共用化してコストダウンを図ると共に、スペースを有効利用して熱効率を向上させ、且つ、小型化も図ることができるようにした２缶式複合熱源機を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１バーナと第１バーナの燃焼排気で加熱される給湯用の第１主熱交換器とを内蔵する第１缶体と、第２バーナと第２バーナの燃焼排気で加熱される給湯以外の用途の第２主熱交換器とを内蔵する第２缶体とを横方向に間隔を空けて並設した２缶式複合熱源機であって、第１主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第１副熱交換器と、第２主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第２副熱交換器とを備えるものにおいて、第１と第２の各缶体の上面を覆う第１と第２の各排気フードが設けられると共に、第１と第２の両缶体の上方に両缶体に跨る横長の単一の排気ケースが、該排気ケースの底板を第１と第２の各排気フードから浮かせた状態で配置され、排気ケース内に、排気ケース内の空間を、第１主熱交換器と第１排気フードとを通過した第１バーナの燃焼排気が流れる横方向一側の第１排気空間と、第２主熱交換器と第２排気フードとを通過した第２バーナの燃焼排気が流れる横方他側の第２排気空間とに区画する仕切り壁が設けられ、排気ケースの横方向一側の側板に第１副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとが設置され、第１排気空間に、排気ケースの横方向一側の側板と仕切り壁との間で横方向に蛇行し、一端部と他端部とが夫々第１副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとに接続される蛇行形状の吸熱管の複数本が収納されて、これら吸熱管により第１副熱交換器が構成されると共に、排気ケースの横方向他側の側板に第２副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとが設置され、第２排気空間に、排気ケースの横方向他側の側板と仕切り壁との間で横方向に蛇行し、一端部と他端部とが夫々第２副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとに接続される蛇行形状の吸熱管の複数本が収納されて、これら吸熱管により第２副熱交換器が構成されることを特徴とする。

本発明によれば、流入ヘッダと流出ヘッダとに一端部と他端部とが接続される蛇行形状の吸熱管で各副熱交換器が構成されるため、従来例のように直状の吸熱管で副熱交換器を構成する場合に必要な中継ヘッダは不要になり、第１と第２の両排気空間の間に中継ヘッダの設置スペースを確保する必要がない。従って、第１と第２の両副熱交換器に共通の単一の排気ケース内に仕切り壁を設けるだけで、両副熱交換器を配置でき、コストダウンを図ることができる。また、排気ケースは第１と第２の両缶体に跨るように配置されるため、両缶体間の上方空間が排気ケースの設置スペース、即ち、第１と第２の副熱交換器による熱交換スペースとして活用され、スペースを有効利用して熱効率を向上できる。更に、排気ケースを上下２段に配置する必要がないため、高さ寸法を短縮して熱源機の小型化を図ることもできる。
尚、排気ケースの底板が第１と第２の各排気フードに接していると、各排気フードが排気ケースの底板に落下する凝縮水の影響で冷却され、各排気フード内において燃焼排気の冷却による結露を生ずる可能性がある。これに対し、本発明では、排気ケースの底板を各排気フードから浮かせているため、排気フード内での結露を防止できる。

図１を参照して、１は給湯機能と暖房機能とを有する複合熱源機の外装ケースを示している。外装ケース１内には、第１缶体２−１と第２缶体２−２とが横方向に間隔を空けて並設されており、かくして２缶式複合熱源機が構成される。

図２を参照して、第１缶体２−１には、第１バーナ３−１と第１バーナ３−１の燃焼排気で加熱される給湯用の第１主熱交換器４−１とが内蔵され、第２缶体２−２には、第２バーナ３−２と第２バーナ３−２の燃焼排気で加熱される暖房用の第２主熱交換器４−２とが内蔵されている。尚、第１と第２の各缶体２−１，２−２は、夫々、第１と第２の各バーナ３−１，３−２を収納する下半部２ａと、第１と第２の各主熱交換器４−１，４−２を収納する上半部２ｂとで構成されている。

第１と第２の各バーナ３−１，３−２は、夫々、各缶体２−１，２−２の奥行方向(図２の紙面垂直方向)たる前後方向に長手の単位バーナ３ａを横方向に複数並設して構成されている。また、各缶体２−１，２−２の下部には、分布板５で仕切られた給気室６が設けられている。そして、第１と第２の各缶体２−１，２−２の給気室６に第１と第２の各燃焼ファン７−１，７−２を接続し、各燃焼ファン７−１，７−２からの空気が給気室６から分布板５に形成した多数の分布孔５ａを介して各バーナ３−１，３−２に燃焼用空気として供給されるようにしている。

各主熱交換器４−１，４−２は、前後方向の隙間を存して積層した多数の吸熱フィン４ａと、これら吸熱フィン４ａを貫通する前後方向に長手の複数本の吸熱管４ｂとで構成される。そして、各缶体２−１，２−２の前後の板の外面において、図１、図３、図５に示す如く、各主熱交換器４−１，４−２の吸熱管４ｂを２本宛Ｕベント４ｃを介して接続し、上流端の吸熱管４ｂ−Ｓから下流端の吸熱管４ｂ−Ｅに至る一連の熱交換水路を構成している。

第１主熱交換器４−１の上流端の吸熱管４ｂ―Ｓには後述する第１副熱交換器１１−１を介して給水管Ｋ１が接続され、下流端の吸熱管４ｂ―Ｅには出湯管Ｋ２が接続されている。そして、出湯管Ｋ２の下流端の出湯栓(図示せず)が開かれて第１副熱交換器１１−１及び第１主熱交換器４−１に通水されたとき、第１バーナ３−１に点火されて、第１副熱交換器１１−１及び第１主熱交換器４−１で加熱された温水が出湯栓から出湯されるようにしている。

また、第２主熱交換器４−２の上流端の吸熱管４ｂ―Ｓには後述する第２副熱交換器１１−２を介して暖房回路の戻り管Ｄ１が接続され、下流端の吸熱管４ｂ−Ｅには暖房回路の往き管Ｄ２が接続されている。そして、暖房回路に介設した暖房ポンプ(図示せず)の作動で第２副熱交換器１１−２及び第２主熱交換器４−２に通水されたとき、第２バーナ３−２に点火され、第２副熱交換器１１−２及び第２主熱交換器４−２で加熱された温水が暖房回路を介して暖房端末に供給されて、暖房が行われるようにしている。

第１と第２の両缶体２−１，２−２の上方には、両缶体２−１，２−２に跨る横長の単一の排気ケース８が配置されている。排気ケース８内の空間は、排気ケース８内に設けた仕切り壁８ａにより横方向一側(図２、図４の右側)の第１排気空間９−１と横方向他側(図２、図４の左側)の第２排気空間９−２とに区画されている。また、排気ケース８の底板８ｂの後部には、第１と第２の各排気空間９−１，９−２に個別に連通する第１と第２の各排気導入口８ｃ−１，８ｃ−２が開設され、排気ケース８の前面には、第１と第２の両排気空間９−１，９−２に連通する横長の排気排出口８ｄが設けられている。そして、図５に示す如く、第１と第２の各缶体２−１，２−２の上面を覆う第１と第２の各排気フード１０−１，１０−２を設け、第１主熱交換器４−１を通過した第１バーナ３−１の燃焼排気が第１排気フード１０−１を介して第１排気導入口８ｃ−１から第１排気空間９−１に流入し、また、第２主熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気が第２排気フード１０−２を介して第２排気導入口８ｃ−２から第２排気空間９−２に流入するようにしている。

ここで、第１排気空間９−１には潜熱回収型の第１副熱交換器１１−１が配置され、第２排気空間９−２には潜熱回収型の第２副熱交換器１１−２が配置されている。これを詳述するに、第１排気空間９−１には、排気ケース８の横方向一側(図２、図４の右側)の側板８ｆと仕切り壁８ａとの間で前側から後側に向けて横方向に複数回蛇行してのびる蛇行形状の吸熱管１１ａが複数本収納されており、これら吸熱管１１ａで第１副熱交換器１１−１が構成される。排気ケース８の横方向一側の側板８ｆの前側と後側には、第１副熱交換器１１−１用の流入ヘッダ１１ｂと流出ヘッダ１１ｃとが設置されており、複数本の吸熱管１１ａの一端部と他端部とが夫々流入ヘッダ１１ｂと流出ヘッダ１１ｃとに接続されている。そして、流入ヘッダ１１ｂに給水管Ｋ１を接続すると共に、流出ヘッダ１１ｃに第１主熱交換器４−１の上流端の吸熱管４ｂ―Ｓに連なる接続管Ｋ３を接続している。かくして、給水管Ｋ１からの水道水が流入ヘッダ１１ｂから第１副熱交換器１１−１の複数本の吸熱管１１ａを介して流出ヘッダ１１ｃに流れ、第１主熱交換器４−１を通過した第１バーナ３−１の燃焼排気中の水蒸気がこれら吸熱管１１ａの外面で凝縮し、水道水が水蒸気の潜熱により予熱された状態で流出ヘッダ１１ｃから第１主熱交換器４−１に供給される。

また、第２排気空間９−２には、排気ケース８の横方向他側(図２、図４の左側)の側板８ｆと仕切り壁８ａとの間で前側から後側に向けて横方向に複数回蛇行してのびる蛇行形状の吸熱管１１ａが複数本収納されており、これら吸熱管１１ａで第２副熱交換器１１−２が構成される。排気ケース８の横方向他側の側板８ｆの前側と後側には、第２副熱交換器１１−２用の流入ヘッダ１１ｂと流出ヘッダ１１ｃとが設置されており、複数本の吸熱管１１ａの一端部と他端部とが夫々流入ヘッダ１１ｂと流出ヘッダ１１ｃとに接続されている。そして、流入ヘッダ１１ｂに暖房回路の戻り管Ｄ１を接続すると共に、流出ヘッダ１１ｃに第２主熱交換器４−２の上流端の吸熱管４ｂ−Ｓに連なる接続管Ｄ３を接続している。かくして、戻り管Ｄ１からの暖房水が流入ヘッダ１１ｂから第２副熱交換器１１−２の複数本の吸熱管１１ａを介して流出ヘッダ１１ｃに流れ、第２主熱交換器４−２を通過した第２バーナ３−２の燃焼排気中の水蒸気がこれら吸熱管１１ａの外面で凝縮し、暖房水が水蒸気の潜熱により予熱された状態で流出ヘッダ１１ｃから第２主熱交換器４−２に供給される。

各副熱交換器１１−１，１１−２での水蒸気の凝縮で生ずる凝縮水は排気ケース８の底板８ｂ上に落下する。底板８ｂは前下がりに傾斜しており、この傾斜で凝縮水は底板８ｂを伝ってその前端部に設けた排水部８ｅに流れる。そして、凝縮水は図示省略したドレン排出管を介して排出される。尚、底板８ｂが排気フード１０−１，１０−２に接していると、排気フード１０−１，１０−２が底板８ｂに落下する凝縮水の影響で冷却され、排気フード１０−１，１０−２内において燃焼排気の冷却による結露を生ずる可能性がある。そこで、本実施形態では、底板８ｂを排気フード１０−１，１０−２から浮かせて、排気フード１０−１，１０−２内での結露を防止している。

尚、吸熱管１１ａは、燃焼排気中の酸化物の溶け込みで強酸性になる凝縮水による腐食を防止するため、耐食性金属、例えば、ステンレス製としている。また、吸熱管１１ａにコルゲート状の凹凸を付け、吸熱管１１ａの表面積を大きくして、潜熱の回収効率を向上させるようにしている。

ところで、各副熱交換器１１−１，１１−２を、各排気空間９−１，９−２に収納する横方向に長手の直状の複数本の吸熱管で構成することも考えられる。然し、この場合には、第１と第２の両排気空間９−１，９−２の間に上記従来例と同様に各副熱交換器１１−１，１１−２用の中継ヘッダを設置することが必要になる。これに対し、本実施形態では、流入ヘッダ１１ｂと流出ヘッダ１１ｃとに一端部と他端部とが接続される蛇行形状の吸熱管１１ａで各副熱交換器１１−１，１１−２が構成されるため、中継ヘッダは不要になり、第１と第２の両排気空間９−１，９−２の間に中継ヘッダの設置スペースを確保する必要がない。従って、第１と第２の両副熱交換器１１−１，１１−２に共通の単一の排気ケース８内に仕切り壁８ａを設けるだけで、両副熱交換器１１−１，１１−２を配置でき、コストダウンを図ることができる。

また、排気ケース８は第１と第２の両缶体２−１，２−２に跨るように配置されるため、両缶体２−１，２−２間の上方空間が排気ケース８の設置スペース、即ち、第１と第２の副熱交換器１１−１，１１−２による熱交換スペースとして活用され、スペースを有効利用して熱効率を向上できる。更に、排気ケース８を上下２段に配置する必要がないため、高さ寸法を短縮して熱源機の小型化を図ることもできる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、上記実施形態では、仕切り壁８ａを第１と第２の両缶体２−１，２−２間の横方向中央の直上部に配置し、両缶体２−１，２−２間の上方空間を第１と第２の両副熱交換器１１−１，１１−２による熱交換スペースとして利用しているが、第１缶体２−１の横方向内方の側板の直上部に仕切り壁８ａを配置して、両缶体２−１，２−２間の上方空間を第２副熱交換器１１−２による熱交換スペースとしてのみ利用し、或いは、第２缶体２−２の横方向内方の側板の直上部に仕切り壁８ａを配置して、両缶体２−１，２−２間の上方空間を第１副熱交換器１１−１による熱交換スペースとしてのみ利用することも可能である。

また、上記実施形態では、仕切り壁８ａを１枚の板で構成しているが、空隙を存して対向する２枚の板で仕切り壁８ａを構成しても良い。ここで、第１と第２の両バーナ３−１，３−２の一方、例えば第２バーナ３−２のみを燃焼させる暖房単独運転時に、第２排気空間９−２に流れる第２バーナ３−２の燃焼排気からの熱が仕切り壁８ａを介して第１排気空間９−１に伝達されると、第１副熱交換器１１−１に残留する水が過度に加熱される虞がある。仕切り壁８ａを２枚板構造にしておけば、２枚の板間の空隙で断熱空気層が形成されて、第１と第２の両排気空間９−１，９−２間の熱伝達が抑制され、かかる不具合は生じない。

また、上記実施形態では、第２主熱交換器４−２を暖房用の熱交換器としたが、第２主熱交換器４−２は浴槽の水を循環させる風呂追焚き用の熱交換器であっても良い。

本発明の実施形態の熱源機の正面図。 実施形態の熱源機の要部の切断正面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線切断側面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線切断平面図。 実施形態の熱源機の要部の分解状態の斜視図。

符号の説明

２−１…第１缶体、２−２…第２缶体、３−１…第１バーナ、３−２…第２バーナ、４−１…第１主熱交換器、４−２…第２主熱交換器、８…排気ケース、８ａ…仕切り壁、８ｆ…側板、９−１…第１排気空間、９−２…第２排気空間、１１−１…第１副熱交換器、１１−２…第２副熱交換器、１１ａ…吸熱管、１１ｂ…流入ヘッダ、１１ｃ…流出ヘッダ。

Claims (1)

1. 第１バーナと第１バーナの燃焼排気で加熱される給湯用の第１主熱交換器とを内蔵する第１缶体と、第２バーナと第２バーナの燃焼排気で加熱される給湯以外の用途の第２主熱交換器とを内蔵する第２缶体とを横方向に間隔を空けて並設した２缶式複合熱源機であって、第１主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第１副熱交換器と、第２主熱交換器の通水方向上流側に接続される潜熱回収型の第２副熱交換器とを備えるものにおいて、
   第１と第２の各缶体の上面を覆う第１と第２の各排気フードが設けられると共に、第１と第２の両缶体の上方に両缶体に跨る横長の単一の排気ケースが、該排気ケースの底板を第１と第２の各排気フードから浮かせた状態で配置され、排気ケース内に、排気ケース内の空間を、第１主熱交換器と第１排気フードとを通過した第１バーナの燃焼排気が流れる横方向一側の第１排気空間と、第２主熱交換器と第２排気フードとを通過した第２バーナの燃焼排気が流れる横方他側の第２排気空間とに区画する仕切り壁が設けられ、
   排気ケースの横方向一側の側板に第１副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとが設置され、第１排気空間に、排気ケースの横方向一側の側板と仕切り壁との間で横方向に蛇行し、一端部と他端部とが夫々第１副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとに接続される蛇行形状の吸熱管の複数本が収納されて、これら吸熱管により第１副熱交換器が構成されると共に、
   排気ケースの横方向他側の側板に第２副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとが設置され、第２排気空間に、排気ケースの横方向他側の側板と仕切り壁との間で横方向に蛇行し、一端部と他端部とが夫々第２副熱交換器用の流入ヘッダと流出ヘッダとに接続される蛇行形状の吸熱管の複数本が収納されて、これら吸熱管により第２副熱交換器が構成されることを特徴とする２缶式複合熱源機。

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