温水発生機
【課題】燃料消費量の低減及び排気ガスの温度の低下を図り、なおかつ、高温の排気ガスと効率よく熱交換することができる潜熱回収用熱交換器を備えた温水発生機を提供する。
【解決手段】熱媒水を収容する温水発生機本体と、温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、燃焼室と煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、温水発生機本体内の熱媒水を循環させて潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、１次側循環路を循環する熱媒水と２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器を備えた温水発生機とした。
【解決手段】熱媒水を収容する温水発生機本体と、温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、燃焼室と煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、温水発生機本体内の熱媒水を循環させて潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、１次側循環路を循環する熱媒水と２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器を備えた温水発生機とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水発生機に関し、詳しくはバーナの排気ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を備えた温水発生機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯器等に用いられる温水発生機では、燃費の向上を図るために、バーナを燃焼室で燃焼させてその燃焼熱により熱媒水や２次側の湯水を加温するだけではなく、バーナを燃焼させた後に発生する排気ガスの熱を利用して、熱媒水や２次側の湯水を予熱する方法があった。
【０００３】
例えば、ボイラ等から排出される燃焼排気ガスの熱を有効活用するために、燃焼排気ガスの顕熱だけではなく潜熱をも最大限吸収して熱吸収量を増大させた潜熱回収用熱交換器（エコノマイザ）が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
かかる潜熱回収用熱交換器を利用した従来の温水発生機を、例えば銭湯などのような施設で給湯用に用いる場合、図４に示すような構成が採用されることが多い。
【０００５】
図４に示すように、従来の温水発生機は、バーナ１１０が設けられた燃焼室１２０を備え、熱媒水２００を収容可能とした温水発生機本体１００と、温水発生機本体１００に収容された熱媒水２００を循環させる１次側循環路３００と、給湯のために設けられたカラン４１０に２次湯水５００を循環させる２次側循環路４００と、１次側循環路３００を循環する高温の熱媒水２００と２次側循環路４００を循環する低温の２次湯水５００との熱交換を行う間接熱交換器６００と、バーナ１１０の燃焼により発生した排気ガス１３０の熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器７００と、により構成されている。図中、符号３１０で示したものは１次側循環路３００に設けられた熱媒循環ポンプ、符号４２０で示したものは２次側循環路４００に設けられた循環ポンプ、また、符号８００で示したものは、潜熱回収用熱交換器７００を介して燃焼室１２０に連通連結した煙道を示す。
【０００６】
上記構成の温水発生機は、ガス・油等の燃料をバーナ１１０により燃焼室１２０で燃焼して、その燃焼熱により温水発生機本体１００に収容した熱媒水２００を加温する。そして、熱媒循環ポンプ３１０により高温の熱媒水２００を１次側循環路３００に循環させ、同様に、循環ポンプ４２０により低温の２次湯水５００を２次側循環路４００に循環させて、間接熱交換器６００により熱交換して２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を加温している。
【０００７】
さらに、図示するように、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００は、間接熱交換器６００に供給されて加温される前に、潜熱回収用熱交換器７００と熱交換することにより予熱されるようになっている。すなわち、従来の温水発生機においては、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を予熱するために潜熱回収用熱交換器７００が用いられていた。
【０００８】
なお、図４に示す温水発生機は、複数の１次側循環路３００とそれに応じた複数の間接熱交換器６００及び複数の２次側循環路４００を備えることにより、給湯のみならず、例えば、暖房、循環加熱などを同時に行うことができる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２４８１０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示したように、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を予熱するために潜熱回収用熱交換器７００を用いた従来の方式では、カラン４１０から出湯する場合、例えば、上記した銭湯などで用いられる業務用の給湯配管では、常時所定温度の２次湯水５００を供給できることが望ましいため、常に２次湯水５００を２次側循環路４００内で循環させている。
【００１１】
そのため、カラン４１０から供給される２次湯水５００の使用頻度が低下すると、２次側循環路４００の内部を循環する２次湯水５００の温度が必要以上に上昇してしまい、潜熱回収用熱交換器７００へ高温の２次湯水５００が入水されることになる。一般に、潜熱回収用熱交換器７００に入水する２次湯水５００の温度が高くなると、潜熱回収用熱交換器７００の特性上、排気ガス１３０中の水分凝縮が生起されにくくなり、結果として潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率が低下する。
【００１２】
また、給湯のための温水発生機においては、カラン４１０の開閉頻度、つまり、給湯頻度により、潜熱回収用熱交換器７００へ入水する２次湯水５００の量や温度にばらつきが生じ、結果的に潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率もばらついてしまう。さらに、潜熱回収用熱交換器７００の能力は、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００の量や温度に依存するため、例えば、循環する２次湯水５００の量が少ないときや循環ポンプ４２０の発停制御を行っている場合、熱の受け渡しが十分でなければ、排気ガス１３０の熱により潜熱回収用熱交換器７００の内部が過熱状態や圧力上昇する危険性がある。
【００１３】
そのため、図４に示したように、１次側循環路、間接熱交換器及び２次側循環路とで構成された給湯、暖房、循環加熱などを同時に行う複数の回路が設けられた温水発生機とするためには、潜熱回収用熱交換器７００と接続される２次側循環路４００を循環する２次湯水５００の流量及び循環ポンプ４２０の作動などを制御する条件を複数の回路毎に設定して、上述した潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率の低下、過熱状態及び圧力上昇の発生を防止する必要があった。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決し、複数の回路毎に条件を設定することなく簡易な構造で、かつ、安全性の高い潜熱回収用熱交換器７００を具備する温水発生機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【００１６】
（１）熱媒水を収容する温水発生機本体と、前記温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、前記燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、前記燃焼室と前記煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、前記温水発生機本体内の熱媒水を循環させて前記潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、前記１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器と、を備えたことを特徴とする温水発生機。
【００１７】
（２）上記（１）の温水発生機において、前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器を、前記潜熱回収用熱交換器の上流側に設けたことを特徴とする。
【００１８】
（３）上記（１）又は（２）の温水発生機において、前記燃焼室から排出される排気ガスを、前記潜熱回収用熱交換器を介さずに前記煙道に導出するバイパスを設けたことを特徴とする。
【００１９】
（４）上記（３）の温水発生機において、前記バイパスに、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、潜熱回収用熱交換器に供給される熱媒水の温度を、比較的低温度とすることができるため、潜熱回収用熱交換器の過熱や圧力上昇を防止することができるので、安全性の高い潜熱回収用熱交換器を具備する温水発生機とすることができる。また、厳しい回路条件を設定することなく、複数の回路（給湯、暖房、循環加熱など）を接続可能な温水発生機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図４】従来の温水発生機を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る温水発生機１０を示す概略構成図である。
【００２３】
なお、第１実施形態における温水発生機１０は、例えば、ビルや工場、あるいは銭湯施設などでの給湯や暖房などに好適に使用できるものであるが、給湯や暖房が必要な場所であれば如何なる場所にも設置できる。
【００２４】
図１に示すように、第１実施形態に係る温水発生機１０は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。すなわち、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０により熱交換して加温される。
【００２５】
第１実施形態においては、図示するように、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０及び複数の２次側循環路３０を有した構成としている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。なお、以下の説明では、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及びカラン３２を備えた２次側循環路３０による給湯回路について説明する。
【００２６】
温水発生機本体１１内には、燃焼室１３が設けられており、この燃焼室１３の一端側にバーナ装置１２を取付けてバーナ口を燃焼室１３内に臨ませる一方、他端側に燃焼室１３の外部に伸延させた煙道１５の基端を連通連結している。そして、燃焼室１３内での所定の燃料（ガス・油等）をバーナ装置１２により燃焼させた燃焼熱により、温水発生機本体１１内に収容されている熱媒水を加温する。
【００２７】
第１実施形態に係る温水発生機１０は、潜熱回収用熱交換器４０を、燃焼室１３と煙道１５の接続部に配設している、すなわち、この潜熱回収用熱交換器４０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水を、燃焼室１３で所定の燃料（ガス・油等）を燃焼させた後の排気ガスと熱交換して、１次側循環路２０を循環する熱媒水を予熱するものである。
【００２８】
なお、上述した熱媒水の熱交換を行う潜熱回収用熱交換器４０及び間接熱交換器５０については周知のものであるので説明は省略する。なお、潜熱回収用熱交換器４０を用いて行われる熱交換の結果、排気ガスの中の水分が凝縮して酸性のドレンが発生するが、一般に、潜熱回収用熱交換器４０には中和装置（図示せず）が付設されており、酸性のドレンはこの中和装置により処理された後に温水発生機１０の外部に排水される。
【００２９】
１次側循環路２０には、温水発生機本体１１の内部の熱媒体を循環させる１次側循環ポンプ２１が配設されている。この１次側循環ポンプ２１により、温水発生機本体１１の上部に収容されている比較的高温の熱媒水を間接熱交換器５０に供給して、熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行うことができる。
【００３０】
１次側循環ポンプ２１を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０内で２次湯水と熱交換を行った後、間接熱交換器５０から１次側循環路２０に排出され下方に流下する。また、間接熱交換器５０の下流の１次側循環路２０には逆止弁２２が配設されており、間接熱交換器５０内で熱交換したあとの熱媒水が間接熱交換器５０内に逆流することを防止している。
【００３１】
逆止弁２２を通過して１次側循環路２０を循環する熱媒水は、集水路２３を経由して、潜熱回収用熱交換器４０に供給され、潜熱回収用熱交換器４０内において、燃焼室１３で発生した排気ガスと熱交換して予熱され、その後、潜熱回収用熱交換器４０から排出されて温水発生機本体１１の略中央部から温水発生機本体１１内に還流される。
【００３２】
一方、２次側循環路３０には、２次湯水を循環させる２次側循環ポンプ３１が配設されている。２次側循環ポンプ３１により２次側循環路３０内を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０に供給され、１次側循環路２０を循環する熱媒水と熱交換した後、間接熱交換器５０から排出される。そして、間接熱交換器５０で加温された２次湯水は、２次側循環路３０に配設されているカラン３２から給湯される。
【００３３】
また、２次側循環路３０には、カラン３２から給湯された分の２次湯水を補給する給水口（図示せず）が設けられており、常に２次側循環路３０内を所定量の２次湯水が循環するようにしている。
【００３４】
上述したように、第１実施形態においては、温水発生機本体１１の燃焼室で加温された比較的高温の熱媒水を、１次側循環路２０を循環させて間接熱交換器５０に供給し、一方、給水などにより比較的低温の２次湯水を、１次側循環路２０とは独立して配管されている２次側循環路３０を循環させて間接熱交換器５０に供給することで、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との間で熱交換して２次湯水を加温する構成としている。
【００３５】
そして、２次側循環路３０の２次湯水と熱交換して、温度の低下した１次側循環路２０の熱媒水は、潜熱回収用熱交換器４０において、排気ガスと熱交換して予熱される。このように、第１実施形態に係る温水発生機１０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水を予熱するために潜熱回収用熱交換器４０を用いる、所謂、１次側循環方式として構成されている。
【００３６】
上述した、１次側循環方式においては、１次側循環路２０を循環する温度の低下した熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給されて、排気ガスと熱交換して予熱された後に温水発生機本体１１に還流されるため、バーナ装置１２で燃焼させる燃料の燃費の向上を図れるとともに、排出される排気ガスの二酸化炭素の削減、温室効果の防止等環境に配慮した温水発生機１０とすることができる。
【００３７】
また、１次側循環路２０を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０において熱交換して、温度が低下した状態で潜熱回収用熱交換器４０に供給されるため、低温の熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に提供されて、潜熱回収用熱交換器４０の内部が高温の排気ガスにより過熱状態になることを防ぐこともでき、常に効率の高い熱交換を潜熱回収用熱交換器４０で行うことが可能である。
【００３８】
また、仮にカラン３２の使用が無く、２次側循環路３０内の２次湯水が高温状態で循環し、間接熱交換器５０において十分な熱交換が行われなかった場合、１次側循環路２０を循環する熱媒水も高温の状態で潜熱回収用熱交換器４０に提供されることになるが、この場合においても、温水発生機１０は無圧開放構造または真空構造であるので、潜熱回収用熱交換器４０を通る熱媒水は１００℃を超えることや圧力上昇が物理的に起こりえないため、安全性が高い。
【００３９】
なお、この第１実施形態においては、温水発生機本体１１の内部に収容されている熱媒水は、直接外部に供給されることはないため、補給も蒸発等に対応した少量で済むため、熱媒水の入れ替わりが少なく、繰り返し潜熱回収用熱交換器４０の内部に供給されても、潜熱回収用熱交換器４０の内部におけるスケール等の付着による伝熱効率の低下を防止することが可能である。
【００４０】
（第２実施形態）
ここで、本発明の第２実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る温水発生機１０’を示す該略構成図である。なお、以下の第２実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる箇所以外は、理解を容易とするため同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図２に示すように、第２実施形態に係る温水発生機１０’は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０及び第２の間接熱交換器（以下、サブ熱交換器６０という）と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。そして第１実施形態と同様に、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０及びサブ熱交換器６０により熱交換して加温される。
【００４２】
第２実施形態においては、上述した第１実施形態と同様に、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０及び複数のサブ熱交換器６０を有しており、それに対応して複数の２次側循環路３０が設けられている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０、サブ熱交換器６０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。なお、以下の説明では、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０、サブ熱交換器６０及びカラン３２を備えた２次側循環路３０による給湯回路について説明する。
【００４３】
また、この第２実施形態では、上述した第１実施形態と異なる点のみを説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に１次側循環方式として、１次側循環路２０を循環する熱媒水を加温するために潜熱回収用熱交換器４０を用いている。
【００４４】
図２に示すように、第２実施形態では、１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を、間接熱交換器５０に加えてさらにサブ熱交換器６０で行っている。さらに、このサブ熱交換器６０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の上流に配設されている。
【００４５】
つまり、第２実施形態においては、温水発生機本体１１の燃焼室で加温された比較的高温の熱媒水を、１次側循環路２０を循環させて間接熱交換器５０に供給し、一方、給水などにより比較的低温の２次湯水を、２次側循環路３０を循環させて間接熱交換器５０に供給することにより、高温の熱媒水と低温の２次湯水との間で熱交換して低温の２次湯水を加温するだけではなく、２次側循環路３０を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０に供給される上流でサブ熱交換器６０により予熱され、１次側循環路２０を循環する熱媒水は潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の上流で、さらにサブ熱交換器６０によりその熱を奪われて温度が低下する。
【００４６】
これにより、１次側循環路２０を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０において熱交換し、さらにサブ熱交換器６０によりその熱を奪われて温度が低下した状態で潜熱回収用熱交換器４０に供給されるため、潜熱回収用熱交換器４０の内部において、第１実施形態よりもさらに効率の高い熱交換を行うことが可能である。
【００４７】
また、２次側循環路３０を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０及びサブ熱交換器６０により加温されることになるので、効率よく加温されることになり、加温時間も短縮することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
ここで、本発明の第３実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図３は本発明の第３実施形態に係る温水発生機１０”を示す該略構成図である。なお、以下の第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態との異なる箇所以外は、理解を容易とするため同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図３に示すように、第３実施形態に係る温水発生機１０”は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。そして、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０により熱交換して加温される。
【００５０】
さらに、第３実施形態に係る温水発生機１０”は、燃焼室１３と煙道１５をつなぐバイパス１６を備えている。そして、バイパス１６の略中央内部には、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節可能な、流量調節手段としての煙道ダンパー１７が設置されている。
【００５１】
第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０を有しており、それに対応して複数の２次側循環路３０が設けられている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。
【００５２】
以下の説明では、上述した第１実施形態及び第２次実施形態と異なる点のみを説明する。なお、第３次実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態と同様に１次側循環方式として、１次側循環路２０を循環する熱媒水を加温するために潜熱回収用熱交換器４０を用いている。
【００５３】
図３に示すように、第３実施形態における温水発生機１０”には、燃焼室１３の潜熱回収用熱交換器４０を排気ガスが通過する前と、煙道１５の潜熱回収用熱交換器４０を排気ガスが通過した後を連通してバイパス１６が設けられている。このバイパス１６は、燃焼室１３から煙道１５に排出される排気ガスの一部をショートカットして煙道１５に通過させるためのものである。
【００５４】
燃焼室１３から煙道１５に排出される排気ガスが、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱回収されて、所定温度（例えば、１００℃）以下の結露し易い状態のままで、煙道１５から外部に排出されると、外気による冷却で酸性の結露水が生成されてしまい、煙道１５の排出口近傍に付着して金属腐食を起したり、煙道１５の排出口近辺に生成する植物等の壊死を引き起こしたりする可能性がある。
【００５５】
このため、燃焼室１３から排出される潜熱回収前の湿度が低く高温の排気ガスの一部を煙道１５に直接通過させることにより、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱を回収され湿度が高く（つまり、結露し易い）低温の排気ガスと混合させて、煙道１５から外部に排出される排気ガスの湿度を低く温度を高温にして、煙道１５から排出された排気ガスが外気と接触することによる酸性の結露水の生成を防止している。
【００５６】
バイパス１６の略中央内部にはバルブ機構を有する煙道ダンパー１７が設置されている。この煙道ダンパー１７は、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節するためのものである。
【００５７】
つまり、第３実施形態においては、煙道１５の外部排出口（図示せず）近傍には、排出される排気ガスの湿度及び温度を測定するセンサ（図示せず）が設けられており、排出される排気ガスの湿度及び温度に応じて、バルブ機構を有する煙道ダンパー１７によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を多くしたり少なくしたり調節することにより、煙道１５から排出される排気ガスの湿度及び温度を、外気による冷却で酸性の結露水が生成されないようにしている。
【００５８】
具体的に説明すると、第３実施形態においては、排出される排気ガスの湿度及び温度が、酸性の結露水が生成されやすい数値の場合は、煙道ダンパー１７のバルブ機構によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を多くする。これにより、煙道１５から排出される排気ガスは、湿度が低下し温度が上昇するため、外気による冷却で酸性の結露水が生成され難い状態で排出される。
【００５９】
一方、排出される排気ガスの湿度及び温度が、酸性の結露水が生成されない数値の場合は、煙道ダンパー１７のバルブ機構によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を少なくする。これにより、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱を回収される排気ガスの量が多くなるので、潜熱回収用熱交換器４０による熱交換率を向上させることができる。
【００６０】
これにより、第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同じ潜熱回収用熱交換器４０を１次側循環方式として用いることで、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果を有するだけではなく、煙道１５から排出される排気ガスによる酸性の結露水の生成を防止して、煙道１５の排気ガスの排出口近傍の金属腐食やその近辺に生成する植物等の壊死を防ぐことができる。
【００６１】
なお、第３実施形態においては、バルブ機構を有する煙道ダンパー１７を用いてバイパス１６を通過する排気ガスの流量調節手段として説明したが、流量調節手段としては、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節可能なものであれば、例えば、弁機構などを用いることもできる。
【００６２】
以上、上述した各実施形態によれば、潜熱回収用熱交換器４０を１次側循環方式で用いられることにより、潜熱回収用熱交換器４０に供給される熱媒水の温度を安定した低温度とすることができるため、高温の排気ガスにより潜熱回収用熱交換器４０の過熱を防止することができ、安全性の高い潜熱回収用熱交換器４０を具備する温水発生機１０（１０’、１０”）とすることができるとともに、潜熱回収用熱交換器４０に低温の熱媒水を供給することで複数の回路（給湯、暖房、循環加熱など）を接続した場合でも、接続する回路の条件を設定する必要がない。
【００６３】
なお、上述した第２実施形態では、第１実施形態にサブ熱交換器６０を加えた構成とし、第３実施形態では、第１実施形態に煙道ダンパー１７を具備するバイパス１６を加えた構成として各々説明してきたが、第１実施形態にサブ熱交換器６０と煙道ダンパー１７を具備するバイパス１６とを加えた構成としてもよい。
【００６４】
上述してきた各実施形態より、以下の温水発生機１０（１０’、１０”）が実現できる。
【００６５】
（１）熱媒水を収容する温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１内の熱媒水を加温する燃焼室１３と、燃焼室１３より排出される排気ガスを外部に排出する煙道１５と、燃焼室と煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器４０と、温水発生機本体１１内の熱媒水を循環させて潜熱回収用熱交換器４０による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路２０と、１次側循環路２０と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、を備えた温水発生機１０（１０’、１０”）。
【００６６】
かかる構成の温水発生機１０（１０’、１０”）を用いて、例えば、給湯を行う場合に、比較的高温の１次側循環路２０を循環する熱媒水を用いて、比較的低温の２次側循環路３０を循環する熱媒水を間接熱交換器５０により熱交換して加温して給湯し、さらに、熱交換で温度の低下した１次側循環路２０を循環する熱媒水を潜熱回収用熱交換器４０により予熱して温水発生機本体１１に還流させることができるので、排気ガスの熱を有効に活用して、燃費の向上を図るとともに、二酸化炭素の削減、温室効果の防止等環境に配慮した温水発生機１０（１０’、１０”）とすることができる。
【００６７】
（２）１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器（サブ熱交換器６０）を、潜熱回収用熱交換器４０の上流側に設けた温水発生機１０’。このとき、第２の間接熱交換器（サブ熱交換器６０）は、１次側循環路２０を循環する熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の位置に設けられている。
【００６８】
かかる構成により、１次側循環路２０を循環する熱媒水により、２次側循環路３０を循環する２次湯水を、さらにサブ熱交換器６０により効率よく加温して、１次側循環路２０を循環して潜熱回収用熱交換器４０に供給される熱媒水の温度を低下させることができるため、潜熱回収用熱交換器４０内部での伝熱効率を向上させることが可能となる。
【００６９】
（３）燃焼室１３から排出される排気ガスを、潜熱回収用熱交換器４０を介さずに煙道１５に導出するバイパス１６を設けた温水発生機１０”。
【００７０】
かかる構成により、煙道１５から排出された湿度が高く温度の低い排気ガスが、外気により冷却されて酸性の結露水が生成されることを防止することができるので、煙道１５の排気ガスの排出口近傍の金属腐食やその近辺に生成する植物等の壊死を防ぐことができる。
【００７１】
（４）バイパス１６に、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段としての煙道ダンパー１７を設けた温水発生機１０”。
【００７２】
かかる構成により、煙道１５から排出された排気ガスの湿度や温度に応じて、バイパス１６を通過させる排気ガスの流量を調整することができるので、効率のよい潜熱回収用熱交換器４０を用いた熱交換を行うことができる。
【００７３】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 温水発生機
１１ 温水発生機本体
１２ バーナ装置
１３ 燃焼室
１５ 煙道
１６ バイパス
１７ 煙道ダンパー
２０ １次側循環路
２１ １次側循環ポンプ
２２ 逆止弁
２３ 集水路
３０ ２次側循環路
３１ ２次側循環ポンプ
３２ カラン
４０ 潜熱回収用熱交換器
５０ 間接熱交換器
６０ サブ熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水発生機に関し、詳しくはバーナの排気ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を備えた温水発生機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯器等に用いられる温水発生機では、燃費の向上を図るために、バーナを燃焼室で燃焼させてその燃焼熱により熱媒水や２次側の湯水を加温するだけではなく、バーナを燃焼させた後に発生する排気ガスの熱を利用して、熱媒水や２次側の湯水を予熱する方法があった。
【０００３】
例えば、ボイラ等から排出される燃焼排気ガスの熱を有効活用するために、燃焼排気ガスの顕熱だけではなく潜熱をも最大限吸収して熱吸収量を増大させた潜熱回収用熱交換器（エコノマイザ）が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
かかる潜熱回収用熱交換器を利用した従来の温水発生機を、例えば銭湯などのような施設で給湯用に用いる場合、図４に示すような構成が採用されることが多い。
【０００５】
図４に示すように、従来の温水発生機は、バーナ１１０が設けられた燃焼室１２０を備え、熱媒水２００を収容可能とした温水発生機本体１００と、温水発生機本体１００に収容された熱媒水２００を循環させる１次側循環路３００と、給湯のために設けられたカラン４１０に２次湯水５００を循環させる２次側循環路４００と、１次側循環路３００を循環する高温の熱媒水２００と２次側循環路４００を循環する低温の２次湯水５００との熱交換を行う間接熱交換器６００と、バーナ１１０の燃焼により発生した排気ガス１３０の熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器７００と、により構成されている。図中、符号３１０で示したものは１次側循環路３００に設けられた熱媒循環ポンプ、符号４２０で示したものは２次側循環路４００に設けられた循環ポンプ、また、符号８００で示したものは、潜熱回収用熱交換器７００を介して燃焼室１２０に連通連結した煙道を示す。
【０００６】
上記構成の温水発生機は、ガス・油等の燃料をバーナ１１０により燃焼室１２０で燃焼して、その燃焼熱により温水発生機本体１００に収容した熱媒水２００を加温する。そして、熱媒循環ポンプ３１０により高温の熱媒水２００を１次側循環路３００に循環させ、同様に、循環ポンプ４２０により低温の２次湯水５００を２次側循環路４００に循環させて、間接熱交換器６００により熱交換して２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を加温している。
【０００７】
さらに、図示するように、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００は、間接熱交換器６００に供給されて加温される前に、潜熱回収用熱交換器７００と熱交換することにより予熱されるようになっている。すなわち、従来の温水発生機においては、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を予熱するために潜熱回収用熱交換器７００が用いられていた。
【０００８】
なお、図４に示す温水発生機は、複数の１次側循環路３００とそれに応じた複数の間接熱交換器６００及び複数の２次側循環路４００を備えることにより、給湯のみならず、例えば、暖房、循環加熱などを同時に行うことができる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２４８１０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示したように、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００を予熱するために潜熱回収用熱交換器７００を用いた従来の方式では、カラン４１０から出湯する場合、例えば、上記した銭湯などで用いられる業務用の給湯配管では、常時所定温度の２次湯水５００を供給できることが望ましいため、常に２次湯水５００を２次側循環路４００内で循環させている。
【００１１】
そのため、カラン４１０から供給される２次湯水５００の使用頻度が低下すると、２次側循環路４００の内部を循環する２次湯水５００の温度が必要以上に上昇してしまい、潜熱回収用熱交換器７００へ高温の２次湯水５００が入水されることになる。一般に、潜熱回収用熱交換器７００に入水する２次湯水５００の温度が高くなると、潜熱回収用熱交換器７００の特性上、排気ガス１３０中の水分凝縮が生起されにくくなり、結果として潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率が低下する。
【００１２】
また、給湯のための温水発生機においては、カラン４１０の開閉頻度、つまり、給湯頻度により、潜熱回収用熱交換器７００へ入水する２次湯水５００の量や温度にばらつきが生じ、結果的に潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率もばらついてしまう。さらに、潜熱回収用熱交換器７００の能力は、２次側循環路４００を循環する２次湯水５００の量や温度に依存するため、例えば、循環する２次湯水５００の量が少ないときや循環ポンプ４２０の発停制御を行っている場合、熱の受け渡しが十分でなければ、排気ガス１３０の熱により潜熱回収用熱交換器７００の内部が過熱状態や圧力上昇する危険性がある。
【００１３】
そのため、図４に示したように、１次側循環路、間接熱交換器及び２次側循環路とで構成された給湯、暖房、循環加熱などを同時に行う複数の回路が設けられた温水発生機とするためには、潜熱回収用熱交換器７００と接続される２次側循環路４００を循環する２次湯水５００の流量及び循環ポンプ４２０の作動などを制御する条件を複数の回路毎に設定して、上述した潜熱回収用熱交換器７００内における熱交換の効率の低下、過熱状態及び圧力上昇の発生を防止する必要があった。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決し、複数の回路毎に条件を設定することなく簡易な構造で、かつ、安全性の高い潜熱回収用熱交換器７００を具備する温水発生機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【００１６】
（１）熱媒水を収容する温水発生機本体と、前記温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、前記燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、前記燃焼室と前記煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、前記温水発生機本体内の熱媒水を循環させて前記潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、前記１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器と、を備えたことを特徴とする温水発生機。
【００１７】
（２）上記（１）の温水発生機において、前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器を、前記潜熱回収用熱交換器の上流側に設けたことを特徴とする。
【００１８】
（３）上記（１）又は（２）の温水発生機において、前記燃焼室から排出される排気ガスを、前記潜熱回収用熱交換器を介さずに前記煙道に導出するバイパスを設けたことを特徴とする。
【００１９】
（４）上記（３）の温水発生機において、前記バイパスに、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、潜熱回収用熱交換器に供給される熱媒水の温度を、比較的低温度とすることができるため、潜熱回収用熱交換器の過熱や圧力上昇を防止することができるので、安全性の高い潜熱回収用熱交換器を具備する温水発生機とすることができる。また、厳しい回路条件を設定することなく、複数の回路（給湯、暖房、循環加熱など）を接続可能な温水発生機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の温水発生機を示す概略構成図である。
【図４】従来の温水発生機を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る温水発生機１０を示す概略構成図である。
【００２３】
なお、第１実施形態における温水発生機１０は、例えば、ビルや工場、あるいは銭湯施設などでの給湯や暖房などに好適に使用できるものであるが、給湯や暖房が必要な場所であれば如何なる場所にも設置できる。
【００２４】
図１に示すように、第１実施形態に係る温水発生機１０は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。すなわち、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０により熱交換して加温される。
【００２５】
第１実施形態においては、図示するように、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０及び複数の２次側循環路３０を有した構成としている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。なお、以下の説明では、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及びカラン３２を備えた２次側循環路３０による給湯回路について説明する。
【００２６】
温水発生機本体１１内には、燃焼室１３が設けられており、この燃焼室１３の一端側にバーナ装置１２を取付けてバーナ口を燃焼室１３内に臨ませる一方、他端側に燃焼室１３の外部に伸延させた煙道１５の基端を連通連結している。そして、燃焼室１３内での所定の燃料（ガス・油等）をバーナ装置１２により燃焼させた燃焼熱により、温水発生機本体１１内に収容されている熱媒水を加温する。
【００２７】
第１実施形態に係る温水発生機１０は、潜熱回収用熱交換器４０を、燃焼室１３と煙道１５の接続部に配設している、すなわち、この潜熱回収用熱交換器４０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水を、燃焼室１３で所定の燃料（ガス・油等）を燃焼させた後の排気ガスと熱交換して、１次側循環路２０を循環する熱媒水を予熱するものである。
【００２８】
なお、上述した熱媒水の熱交換を行う潜熱回収用熱交換器４０及び間接熱交換器５０については周知のものであるので説明は省略する。なお、潜熱回収用熱交換器４０を用いて行われる熱交換の結果、排気ガスの中の水分が凝縮して酸性のドレンが発生するが、一般に、潜熱回収用熱交換器４０には中和装置（図示せず）が付設されており、酸性のドレンはこの中和装置により処理された後に温水発生機１０の外部に排水される。
【００２９】
１次側循環路２０には、温水発生機本体１１の内部の熱媒体を循環させる１次側循環ポンプ２１が配設されている。この１次側循環ポンプ２１により、温水発生機本体１１の上部に収容されている比較的高温の熱媒水を間接熱交換器５０に供給して、熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行うことができる。
【００３０】
１次側循環ポンプ２１を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０内で２次湯水と熱交換を行った後、間接熱交換器５０から１次側循環路２０に排出され下方に流下する。また、間接熱交換器５０の下流の１次側循環路２０には逆止弁２２が配設されており、間接熱交換器５０内で熱交換したあとの熱媒水が間接熱交換器５０内に逆流することを防止している。
【００３１】
逆止弁２２を通過して１次側循環路２０を循環する熱媒水は、集水路２３を経由して、潜熱回収用熱交換器４０に供給され、潜熱回収用熱交換器４０内において、燃焼室１３で発生した排気ガスと熱交換して予熱され、その後、潜熱回収用熱交換器４０から排出されて温水発生機本体１１の略中央部から温水発生機本体１１内に還流される。
【００３２】
一方、２次側循環路３０には、２次湯水を循環させる２次側循環ポンプ３１が配設されている。２次側循環ポンプ３１により２次側循環路３０内を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０に供給され、１次側循環路２０を循環する熱媒水と熱交換した後、間接熱交換器５０から排出される。そして、間接熱交換器５０で加温された２次湯水は、２次側循環路３０に配設されているカラン３２から給湯される。
【００３３】
また、２次側循環路３０には、カラン３２から給湯された分の２次湯水を補給する給水口（図示せず）が設けられており、常に２次側循環路３０内を所定量の２次湯水が循環するようにしている。
【００３４】
上述したように、第１実施形態においては、温水発生機本体１１の燃焼室で加温された比較的高温の熱媒水を、１次側循環路２０を循環させて間接熱交換器５０に供給し、一方、給水などにより比較的低温の２次湯水を、１次側循環路２０とは独立して配管されている２次側循環路３０を循環させて間接熱交換器５０に供給することで、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との間で熱交換して２次湯水を加温する構成としている。
【００３５】
そして、２次側循環路３０の２次湯水と熱交換して、温度の低下した１次側循環路２０の熱媒水は、潜熱回収用熱交換器４０において、排気ガスと熱交換して予熱される。このように、第１実施形態に係る温水発生機１０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水を予熱するために潜熱回収用熱交換器４０を用いる、所謂、１次側循環方式として構成されている。
【００３６】
上述した、１次側循環方式においては、１次側循環路２０を循環する温度の低下した熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給されて、排気ガスと熱交換して予熱された後に温水発生機本体１１に還流されるため、バーナ装置１２で燃焼させる燃料の燃費の向上を図れるとともに、排出される排気ガスの二酸化炭素の削減、温室効果の防止等環境に配慮した温水発生機１０とすることができる。
【００３７】
また、１次側循環路２０を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０において熱交換して、温度が低下した状態で潜熱回収用熱交換器４０に供給されるため、低温の熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に提供されて、潜熱回収用熱交換器４０の内部が高温の排気ガスにより過熱状態になることを防ぐこともでき、常に効率の高い熱交換を潜熱回収用熱交換器４０で行うことが可能である。
【００３８】
また、仮にカラン３２の使用が無く、２次側循環路３０内の２次湯水が高温状態で循環し、間接熱交換器５０において十分な熱交換が行われなかった場合、１次側循環路２０を循環する熱媒水も高温の状態で潜熱回収用熱交換器４０に提供されることになるが、この場合においても、温水発生機１０は無圧開放構造または真空構造であるので、潜熱回収用熱交換器４０を通る熱媒水は１００℃を超えることや圧力上昇が物理的に起こりえないため、安全性が高い。
【００３９】
なお、この第１実施形態においては、温水発生機本体１１の内部に収容されている熱媒水は、直接外部に供給されることはないため、補給も蒸発等に対応した少量で済むため、熱媒水の入れ替わりが少なく、繰り返し潜熱回収用熱交換器４０の内部に供給されても、潜熱回収用熱交換器４０の内部におけるスケール等の付着による伝熱効率の低下を防止することが可能である。
【００４０】
（第２実施形態）
ここで、本発明の第２実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る温水発生機１０’を示す該略構成図である。なお、以下の第２実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる箇所以外は、理解を容易とするため同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図２に示すように、第２実施形態に係る温水発生機１０’は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０及び第２の間接熱交換器（以下、サブ熱交換器６０という）と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。そして第１実施形態と同様に、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０及びサブ熱交換器６０により熱交換して加温される。
【００４２】
第２実施形態においては、上述した第１実施形態と同様に、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０及び複数のサブ熱交換器６０を有しており、それに対応して複数の２次側循環路３０が設けられている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０、サブ熱交換器６０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。なお、以下の説明では、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０、サブ熱交換器６０及びカラン３２を備えた２次側循環路３０による給湯回路について説明する。
【００４３】
また、この第２実施形態では、上述した第１実施形態と異なる点のみを説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に１次側循環方式として、１次側循環路２０を循環する熱媒水を加温するために潜熱回収用熱交換器４０を用いている。
【００４４】
図２に示すように、第２実施形態では、１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を、間接熱交換器５０に加えてさらにサブ熱交換器６０で行っている。さらに、このサブ熱交換器６０は、１次側循環路２０を循環する熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の上流に配設されている。
【００４５】
つまり、第２実施形態においては、温水発生機本体１１の燃焼室で加温された比較的高温の熱媒水を、１次側循環路２０を循環させて間接熱交換器５０に供給し、一方、給水などにより比較的低温の２次湯水を、２次側循環路３０を循環させて間接熱交換器５０に供給することにより、高温の熱媒水と低温の２次湯水との間で熱交換して低温の２次湯水を加温するだけではなく、２次側循環路３０を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０に供給される上流でサブ熱交換器６０により予熱され、１次側循環路２０を循環する熱媒水は潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の上流で、さらにサブ熱交換器６０によりその熱を奪われて温度が低下する。
【００４６】
これにより、１次側循環路２０を循環する熱媒水は、間接熱交換器５０において熱交換し、さらにサブ熱交換器６０によりその熱を奪われて温度が低下した状態で潜熱回収用熱交換器４０に供給されるため、潜熱回収用熱交換器４０の内部において、第１実施形態よりもさらに効率の高い熱交換を行うことが可能である。
【００４７】
また、２次側循環路３０を循環する２次湯水は、間接熱交換器５０及びサブ熱交換器６０により加温されることになるので、効率よく加温されることになり、加温時間も短縮することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
ここで、本発明の第３実施形態に係る温水発生機について、図面を参照しながら具体的に説明する。図３は本発明の第３実施形態に係る温水発生機１０”を示す該略構成図である。なお、以下の第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態との異なる箇所以外は、理解を容易とするため同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図３に示すように、第３実施形態に係る温水発生機１０”は、バーナ装置１２が設けられた燃焼室１３を備えるとともに、熱媒水を収容可能とした温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１に収容された熱媒水を循環させる１次側循環路２０と、この１次側循環路２０とは独立して構成されるとともに、給湯のために設けられた出湯端末である複数のカラン３２を備え、各カラン３２から出湯される２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と２次側循環路３０を循環する低温の２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、バーナ装置１２の燃焼により発生した排気ガスの熱（顕熱、潜熱）を回収する潜熱回収用熱交換器４０と、を具備している。そして、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、カラン３２から出湯される２次湯水は、図示しない水源（上水など）から２次側循環路３０に供給された水を、１次側循環路２０を循環する高温の熱媒水と間接熱交換器５０により熱交換して加温される。
【００５０】
さらに、第３実施形態に係る温水発生機１０”は、燃焼室１３と煙道１５をつなぐバイパス１６を備えている。そして、バイパス１６の略中央内部には、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節可能な、流量調節手段としての煙道ダンパー１７が設置されている。
【００５１】
第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、複数の１次側循環路２０、複数の間接熱交換器５０を有しており、それに対応して複数の２次側循環路３０が設けられている。そして、一組の１次側循環路２０、間接熱交換器５０及び２次側循環路３０により回路を構成し、例えば、給湯や暖房のための目的の異なる複数の回路（例えば、給湯回路、暖房回路など）を構成することができる。
【００５２】
以下の説明では、上述した第１実施形態及び第２次実施形態と異なる点のみを説明する。なお、第３次実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態と同様に１次側循環方式として、１次側循環路２０を循環する熱媒水を加温するために潜熱回収用熱交換器４０を用いている。
【００５３】
図３に示すように、第３実施形態における温水発生機１０”には、燃焼室１３の潜熱回収用熱交換器４０を排気ガスが通過する前と、煙道１５の潜熱回収用熱交換器４０を排気ガスが通過した後を連通してバイパス１６が設けられている。このバイパス１６は、燃焼室１３から煙道１５に排出される排気ガスの一部をショートカットして煙道１５に通過させるためのものである。
【００５４】
燃焼室１３から煙道１５に排出される排気ガスが、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱回収されて、所定温度（例えば、１００℃）以下の結露し易い状態のままで、煙道１５から外部に排出されると、外気による冷却で酸性の結露水が生成されてしまい、煙道１５の排出口近傍に付着して金属腐食を起したり、煙道１５の排出口近辺に生成する植物等の壊死を引き起こしたりする可能性がある。
【００５５】
このため、燃焼室１３から排出される潜熱回収前の湿度が低く高温の排気ガスの一部を煙道１５に直接通過させることにより、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱を回収され湿度が高く（つまり、結露し易い）低温の排気ガスと混合させて、煙道１５から外部に排出される排気ガスの湿度を低く温度を高温にして、煙道１５から排出された排気ガスが外気と接触することによる酸性の結露水の生成を防止している。
【００５６】
バイパス１６の略中央内部にはバルブ機構を有する煙道ダンパー１７が設置されている。この煙道ダンパー１７は、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節するためのものである。
【００５７】
つまり、第３実施形態においては、煙道１５の外部排出口（図示せず）近傍には、排出される排気ガスの湿度及び温度を測定するセンサ（図示せず）が設けられており、排出される排気ガスの湿度及び温度に応じて、バルブ機構を有する煙道ダンパー１７によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を多くしたり少なくしたり調節することにより、煙道１５から排出される排気ガスの湿度及び温度を、外気による冷却で酸性の結露水が生成されないようにしている。
【００５８】
具体的に説明すると、第３実施形態においては、排出される排気ガスの湿度及び温度が、酸性の結露水が生成されやすい数値の場合は、煙道ダンパー１７のバルブ機構によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を多くする。これにより、煙道１５から排出される排気ガスは、湿度が低下し温度が上昇するため、外気による冷却で酸性の結露水が生成され難い状態で排出される。
【００５９】
一方、排出される排気ガスの湿度及び温度が、酸性の結露水が生成されない数値の場合は、煙道ダンパー１７のバルブ機構によりバイパス１６を通過する排気ガスの流量を少なくする。これにより、潜熱回収用熱交換器４０により潜熱を回収される排気ガスの量が多くなるので、潜熱回収用熱交換器４０による熱交換率を向上させることができる。
【００６０】
これにより、第３実施形態においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同じ潜熱回収用熱交換器４０を１次側循環方式として用いることで、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果を有するだけではなく、煙道１５から排出される排気ガスによる酸性の結露水の生成を防止して、煙道１５の排気ガスの排出口近傍の金属腐食やその近辺に生成する植物等の壊死を防ぐことができる。
【００６１】
なお、第３実施形態においては、バルブ機構を有する煙道ダンパー１７を用いてバイパス１６を通過する排気ガスの流量調節手段として説明したが、流量調節手段としては、バイパス１６を通過する排気ガスの流量を調節可能なものであれば、例えば、弁機構などを用いることもできる。
【００６２】
以上、上述した各実施形態によれば、潜熱回収用熱交換器４０を１次側循環方式で用いられることにより、潜熱回収用熱交換器４０に供給される熱媒水の温度を安定した低温度とすることができるため、高温の排気ガスにより潜熱回収用熱交換器４０の過熱を防止することができ、安全性の高い潜熱回収用熱交換器４０を具備する温水発生機１０（１０’、１０”）とすることができるとともに、潜熱回収用熱交換器４０に低温の熱媒水を供給することで複数の回路（給湯、暖房、循環加熱など）を接続した場合でも、接続する回路の条件を設定する必要がない。
【００６３】
なお、上述した第２実施形態では、第１実施形態にサブ熱交換器６０を加えた構成とし、第３実施形態では、第１実施形態に煙道ダンパー１７を具備するバイパス１６を加えた構成として各々説明してきたが、第１実施形態にサブ熱交換器６０と煙道ダンパー１７を具備するバイパス１６とを加えた構成としてもよい。
【００６４】
上述してきた各実施形態より、以下の温水発生機１０（１０’、１０”）が実現できる。
【００６５】
（１）熱媒水を収容する温水発生機本体１１と、温水発生機本体１１内の熱媒水を加温する燃焼室１３と、燃焼室１３より排出される排気ガスを外部に排出する煙道１５と、燃焼室と煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器４０と、温水発生機本体１１内の熱媒水を循環させて潜熱回収用熱交換器４０による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路２０と、１次側循環路２０と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路３０と、１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器５０と、を備えた温水発生機１０（１０’、１０”）。
【００６６】
かかる構成の温水発生機１０（１０’、１０”）を用いて、例えば、給湯を行う場合に、比較的高温の１次側循環路２０を循環する熱媒水を用いて、比較的低温の２次側循環路３０を循環する熱媒水を間接熱交換器５０により熱交換して加温して給湯し、さらに、熱交換で温度の低下した１次側循環路２０を循環する熱媒水を潜熱回収用熱交換器４０により予熱して温水発生機本体１１に還流させることができるので、排気ガスの熱を有効に活用して、燃費の向上を図るとともに、二酸化炭素の削減、温室効果の防止等環境に配慮した温水発生機１０（１０’、１０”）とすることができる。
【００６７】
（２）１次側循環路２０を循環する熱媒水と２次側循環路３０を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器（サブ熱交換器６０）を、潜熱回収用熱交換器４０の上流側に設けた温水発生機１０’。このとき、第２の間接熱交換器（サブ熱交換器６０）は、１次側循環路２０を循環する熱媒水が潜熱回収用熱交換器４０に供給される直前の位置に設けられている。
【００６８】
かかる構成により、１次側循環路２０を循環する熱媒水により、２次側循環路３０を循環する２次湯水を、さらにサブ熱交換器６０により効率よく加温して、１次側循環路２０を循環して潜熱回収用熱交換器４０に供給される熱媒水の温度を低下させることができるため、潜熱回収用熱交換器４０内部での伝熱効率を向上させることが可能となる。
【００６９】
（３）燃焼室１３から排出される排気ガスを、潜熱回収用熱交換器４０を介さずに煙道１５に導出するバイパス１６を設けた温水発生機１０”。
【００７０】
かかる構成により、煙道１５から排出された湿度が高く温度の低い排気ガスが、外気により冷却されて酸性の結露水が生成されることを防止することができるので、煙道１５の排気ガスの排出口近傍の金属腐食やその近辺に生成する植物等の壊死を防ぐことができる。
【００７１】
（４）バイパス１６に、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段としての煙道ダンパー１７を設けた温水発生機１０”。
【００７２】
かかる構成により、煙道１５から排出された排気ガスの湿度や温度に応じて、バイパス１６を通過させる排気ガスの流量を調整することができるので、効率のよい潜熱回収用熱交換器４０を用いた熱交換を行うことができる。
【００７３】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 温水発生機
１１ 温水発生機本体
１２ バーナ装置
１３ 燃焼室
１５ 煙道
１６ バイパス
１７ 煙道ダンパー
２０ １次側循環路
２１ １次側循環ポンプ
２２ 逆止弁
２３ 集水路
３０ ２次側循環路
３１ ２次側循環ポンプ
３２ カラン
４０ 潜熱回収用熱交換器
５０ 間接熱交換器
６０ サブ熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒水を収容する温水発生機本体と、
前記温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、
前記燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、
前記燃焼室と前記煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、
前記温水発生機本体内の熱媒水を循環させて前記潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、
前記１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、
前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器と、
を備えたことを特徴とする温水発生機。
【請求項２】
前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器を、前記潜熱回収用熱交換器の上流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の温水発生機。
【請求項３】
前記燃焼室から排出される排気ガスを、前記潜熱回収用熱交換器を介さずに前記煙道に導出するバイパスを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の温水発生機。
【請求項４】
前記バイパスに、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の温水発生機。
【請求項１】
熱媒水を収容する温水発生機本体と、
前記温水発生機本体内の熱媒水を加温する燃焼室と、
前記燃焼室より排出される排気ガスを外部に排出する煙道と、
前記燃焼室と前記煙道との接続部に配設された潜熱回収用熱交換器と、
前記温水発生機本体内の熱媒水を循環させて前記潜熱回収用熱交換器による排気ガスの潜熱と熱交換させる１次側循環路と、
前記１次側循環路と独立して構成され、２次湯水を循環させる２次側循環路と、
前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う間接熱交換器と、
を備えたことを特徴とする温水発生機。
【請求項２】
前記１次側循環路を循環する熱媒水と前記２次側循環路を循環する２次湯水との熱交換を行う第２の間接熱交換器を、前記潜熱回収用熱交換器の上流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の温水発生機。
【請求項３】
前記燃焼室から排出される排気ガスを、前記潜熱回収用熱交換器を介さずに前記煙道に導出するバイパスを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の温水発生機。
【請求項４】
前記バイパスに、通過する排気ガスの流量を調節可能な流量調節手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の温水発生機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２７８０３（Ｐ２０１１−１２７８０３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４９３２（Ｐ２００９−２８４９３２）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（３９０００１５６８）昭和鉄工株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（３９０００１５６８）昭和鉄工株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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