潜熱回収型給湯器
【課題】潜熱熱交換室と連通し、潜熱熱交換室内の燃焼排気を排出するための排気筒が外部に開放している潜熱回収型給湯器において、前記排気筒から冷気が流入しても、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止する。
【解決手段】被加熱流体が流れる吸熱パイプ群１２ａが潜熱熱交換室１２内に収容されており、潜熱熱交換室１２は燃焼排気が送り込まれる排気入口４０と、燃焼排気を外部へ排出する排気出口５０とを有する。排気出口５０は排気筒３１と連通しており、排気出口５０から排出される燃焼排気は、排気案内板２５によって形成される幅狭な排気通路Ｒａを通った後、排気筒３１から外気へ放出される。排気通路Ｒの最下流部を形成するケーシング２２の構成壁には、排気案内板２５，２７によって狭められた幅狭の排気通路Ｒａ内の空気を暖める加熱装置Ｈが設けられている。
【解決手段】被加熱流体が流れる吸熱パイプ群１２ａが潜熱熱交換室１２内に収容されており、潜熱熱交換室１２は燃焼排気が送り込まれる排気入口４０と、燃焼排気を外部へ排出する排気出口５０とを有する。排気出口５０は排気筒３１と連通しており、排気出口５０から排出される燃焼排気は、排気案内板２５によって形成される幅狭な排気通路Ｒａを通った後、排気筒３１から外気へ放出される。排気通路Ｒの最下流部を形成するケーシング２２の構成壁には、排気案内板２５，２７によって狭められた幅狭の排気通路Ｒａ内の空気を暖める加熱装置Ｈが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱熱交換室を備えた潜熱回収型給湯器の凍結防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、コンデンシング形式の給湯器として、例えば、器具本体１００内に燃焼室１１０、顕熱熱交換室１１１及び潜熱熱交換室１１２が配設され、この器具本体１００の上部に給排気筒として排気筒１３１と給気筒１３２とからなる二重管１３０が突設されたものがある。
【０００３】
燃焼室１１０内にはガス供給管１１３と接続されたガスバーナ１１９が配設され、燃焼室１１０の下板には給気ファン１１４が設けられている。顕熱熱交換室１１１には吸熱パイプ群１１１ａが設けられ、潜熱熱交換室１１２には吸熱パイプ群１１２ａが設けられている。潜熱熱交換室１１２の吸熱パイプ群１１２ａの上流端には給水管１１７が接続され、吸熱パイプ群１１２ａの下流端には顕熱熱交換室１１１の吸熱パイプ群１１１ａの上流端が接続されている。吸熱パイプ群１１１ａの下流端には出湯管１１８が接続されている。
【０００４】
潜熱熱交換室１１２は、ドレン受け板１６０とケーシング１０２の構成壁との間に形成する排気入口１４０と、排気筒１３１が連接されたケーシング１０２の上部構成壁に形成する排気出口１５０とを有している。これにより、潜熱熱交換室１１２の内部には、顕熱熱交換室１１１内で顕熱が回収された後の燃焼排気が排気入口１４０から潜熱熱交換室１１２に供給され、潜熱熱交換室１１２内で潜熱が回収された後の燃焼排気が排気出口１５０を介して排気筒１３１に排出される排気通路が形成される。
【０００５】
そして、給水管１１７からの冷水は、吸熱パイプ群１１２ａ及び吸熱パイプ群１１１ａを通過する間に、潜熱熱交換室１１２及び顕熱熱交換室１１１で熱交換加熱されて温水となり、出湯管１１８から浴室や台所等のカラン等へ温水供給される。
【０００６】
ところで、前記のような潜熱回収型給湯器は、非運転状態において、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内に水が滞留するため、冬季において、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内の水が凍結して器具が損傷する場合がある。この場合、排気筒１３１から冷気が侵入し、排気筒１３１と連通している潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａが最も冷却され得る。そのため、吸熱パイプ群１１２ａに凍結防止のための加熱装置を配設することが好ましいが、潜熱熱交換室１１２内では、ドレンが生成するため、吸熱パイプ群１１２ａに加熱装置を直接配設することができない。
【０００７】
そこで、従来の潜熱回収型給湯器では、例えば、顕熱熱交換室１１１の吸熱パイプ群１１１ａに加熱装置Ｈａを配設して吸熱パイプ群１１１ａを加熱し、吸熱パイプ群１１１ａから吸熱パイプ群１１２ａへ伝熱することにより、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内に滞留した水の凍結を防いでいる（例えば、特許文献２）。
また、従来の他の潜熱回収型給湯器では、潜熱熱交換室のケーシングの壁部の外面部に加熱装置となるヒータを設け、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群の支持体を、ケーシングの壁部のうちヒータによって加熱される箇所に一部分が接触し且つ他の一部分が吸熱パイプ群に接触する熱伝導部材として構成している（特許文献１）。これによれば、ヒータの熱がケーシングの壁部から支持体、支持体から吸熱パイプ群へ伝熱されることにより、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群内に滞留した水の凍結を防ぐようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５１４７３号公報
【０００９】
【特許文献２】特開２００６−４６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前者の従来の潜熱回収型給湯器（特許文献２）では、顕熱熱交換室１１１内の吸熱パイプ群１１１ａから潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａまでは相当の距離があり、また加熱装置Ｈａによる加熱は局所的なものに過ぎない。そのため、吸熱パイプ群１１１ａに加熱装置Ｈａを設けても、潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａに熱が伝熱するまで長時間を必要とし、吸熱パイプ群１１２ａ内の水の凍結を確実に防止することが困難であった。
【００１１】
また、後者の従来の潜熱回収型給湯器（特許文献１）でも、ケーシングの壁部から支持体、この支持体からケーシング内の吸熱パイプ群へ伝熱させているので、潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群に熱が伝熱するまで長時間を必要とし、吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止することが困難であった。
【００１２】
特に、寒冷地においては、冬季に外気温がマイナス３０度になることも珍しくない。従って、そのような寒冷地において、排気筒１３１に外気が逆流して潜熱熱交換室１１２に冷気が入り込んでしまう場合には、潜熱熱交換室１１２内の温度が急激、且つ著しく低下するため、加熱装置で局所的に加熱するだけでは、吸熱パイプ群１１２ａ内の水の凍結を防止することは困難であった。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、潜熱熱交換室と連通し、潜熱熱交換室内の燃焼排気を排出するための排気筒が外部に開放している潜熱回収型給湯器において、前記排気筒から冷気が流入しても、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る潜熱回収型給湯器は、
燃焼排気が供給される排気入口と前記燃焼排気が排気される排気出口とを有するケーシング、及び前記ケーシング内に設けられて前記排気入口と前記排気出口との間で形成される排気通路を前記燃焼排気が通過することにより前記燃焼排気との間で熱交換が行なわれる吸熱パイプ群を有する潜熱熱交換室と、
前記排気出口と連通し、前記排気出口から外部に前記燃焼排気を排気する排気筒とを備えた潜熱回収型給湯器であって、
前記潜熱熱交換室は、前記排気通路の最下流部である排気出口の近傍で前記排気通路を狭める排気案内板と、前記排気案内板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めるため前記排気通路の最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けた加熱装置とを有するものである。
【００１５】
前記構成により、幅狭の排気通路内で効率的に排気筒から侵入してくる冷気を加熱することができる。これにより、冬季において、潜熱熱交換室と連通している排気筒から冷気が逆流することがあっても、加熱装置によって暖められた空気が潜熱熱交換室に侵入するため、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群内の水の凍結を防止することができる。
【００１６】
前記潜熱回収型給湯器において、前記加熱装置は、前記ケーシングの構成壁の外面の幅方向略全域に渡って設置されていることが好ましい。
これによれば、前記加熱装置によって幅狭の排気通路内全体の空気を均一に暖めることができる。また、加熱装置が潜熱熱交換室を形成するケーシングの構成壁の外面に取り付けられているから、加熱装置が潜熱熱交換室内で生成されるドレンの影響を受けるおそれもない。
【００１７】
前記潜熱回収型給湯器において、前記幅狭の排気通路内に排気整流板をさらに有し、前記加熱装置は、前記排気整流板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とすることが好ましい。
これによれば、排気整流板によってさらに狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めることができるから、より効率的に排気筒から侵入する冷気を加熱することができる。
【００１８】
前記潜熱回収型給湯器において、前記排気筒は、前記排気筒内の温度を検知するための温度検知手段をさらに有し、前記加熱装置は、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に前記幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とすることが好ましい。
これによれば、潜熱熱交換室と連通する排気筒の内部に温度検知手段が設けられており、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に、前記加熱装置が幅狭の排気通路内の空気を暖めるから、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群を冷却する冷気の温度を確実に検知することができ、それによって排気通路内に侵入する冷気を迅速、且つ確実に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、冬季において、外部に露出している排気筒から冷気が侵入しても、該冷気は排気通路の最下流部に形成された幅狭の排気通路内で加熱装置によって効率的に加熱される。これにより、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群の冷却を防止することができる。よって、寒冷地にて極端に温度が低下した外気が排気筒内に逆流して来ても、潜熱熱交換室内の吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止することができ、器具の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】従来の潜熱回収型給湯器を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本実施の形態の潜熱回収型給湯器について、給気ファンの作動により屋外の外気を給気して、ガスバーナで燃焼された燃焼排気を屋外に排出する強制給排気式（ＦＦ式）の給湯器を例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略正面図であり、図２は、図１の概略縦断面図である。この潜熱回収型給湯器は、室内設置型の強制給排気式（ＦＦ式）の給湯器であり、図１及び図２に示すように、器具本体１は、屋内の内壁４などに取り付けられており、器具本体１の上方からは、給排気筒を構成する排気筒３１と給気筒３２とからなる二重管３０が突設され、この二重管３０の開放端（図示せず）は、内壁４を貫通して屋外に開放されている。二重管３０の排気筒３１が内筒であり、給気筒３２が外筒であり、排気筒３１の内側面には、排気筒３１内の雰囲気温度を検知するための温度検知手段として温度センサ３３が配設されている。この温度センサ３３は、図示しない制御装置と接続されており、制御装置により排気筒３１内の温度がモニタされている。そして、制御装置は、温度センサ３３の検知温度が凍結防止温度（例えば、４℃）以下となった場合に後述するヒータＨを作動させ、その後、温度センサ３３の検知温度が停止温度（例えば、７℃）となるとヒータＨを作動停止させる。
【００２２】
器具本体１内には、下方から順に、燃焼室１０、顕熱熱交換室１１、及び潜熱熱交換室１２が収容されている。排気筒３１は潜熱熱交換室１２に連通すると共に、給気筒３２は、燃焼室１０、顕熱熱交換室１１、及び潜熱熱交換室１２の周壁を形成するケーシング２０，２１，２２と器具本体１との間の空間１６に連通している。また、燃焼室１０の下方には、給気筒３２から器具本体１内に燃焼用空気を取り込み、取り込まれた燃焼用空気を燃焼室１０内に供給するための給気ファン１４が取り付けられている。顕熱熱交換室１１及び潜熱熱交換室１２の内部にはそれぞれ、銅製の吸熱パイプ群１１ａと、耐食性を有するステンレス製の吸熱パイプ群１２ａとが収容されている。そして、吸熱パイプ群１２ａの上流端は給水管１７と、吸熱パイプ群１２ａの下流端は吸熱パイプ群１１ａの上流端と接続され、吸熱パイプ群１１ａの下流端は図示しないカランなどの給湯端末を有する出湯管１８と接続されている。さらに、潜熱熱交換室１２の底部には、潜熱熱交換室１２内で燃焼排気から潜熱が吸収されるときに生成するドレンを回収するためのドレン受け板６０が配設されている。このドレン受け板６０は、ケーシング２２の前壁２２ａに向かって降下するように形成されている。また、ドレン受け板６０の降下端には、溝状のドレン受け６１が設置されている。これにより、潜熱熱交換室１２内で発生し、吸熱パイプ群１２ａに付着したドレンは、ドレン受け板６０上に滴下した後、前壁２２ａ側へ流されてドレン受け６１に集められ、ドレン排出管６２を介してドレン中和室６３内に回収される。そして、ドレンは、ドレン中和室６３内で中和処理された後、器具本体１の外へ排出される。
【００２３】
図２を参照して、ドレン受け板６０の上昇端とケーシング２２の後壁２２ｂとの間には、顕熱熱交換室１１から潜熱熱交換室１２へ燃焼排気を送り込むための排気入口４０が開口されている。また、ケーシング２２の前壁２２ａの上部は、後壁２２ｂ側へ折り曲げられた第１排気案内板２７が形成され、また、ケーシング２２の上壁２２ｃの前部は、前壁２２ａに向かって降下して前壁２２ａの第１排気案内板２７の下方へ潜り込ませてその先端部と前壁２２ａとの間に隙間を設けた第２排気案内板２５が形成されている。この第１排気案内板２７の先端部と第２排気案内板２５の基端部とにより燃焼排気を排気するための排気出口５０が開口されており、排気出口５０が排気筒３１と連通されている。これにより、潜熱熱交換室１２の排気出口５０近傍では、第１排気案内板２７と第２排気案内板２５との間で排気通路が狭められて潜熱熱交換室１２内の排気通路Ｒの最下流部に幅狭の排気通路Ｒａが形成される。従って、潜熱熱交換室１２と排気筒３１とは、比較的上下幅の狭い幅狭の排気通路Ｒａを介して連通されており、この幅狭の排気通路Ｒａを通って燃焼排気が排気筒３１から外部へ排出される。また、第２排気案内板２５には、排気時に燃焼排気を整流するための排気整流板２６が第２排気案内板２５から第１排気案内板２７に向かって垂設されており、この排気整流板２６と第１排気案内板２７との間でさらに排気通路Ｒａが狭められている。そして、幅狭の排気通路Ｒａ内の空気を暖めるための加熱装置であるヒータＨが、その加熱面が幅狭の排気通路Ｒａに向かうように、幅狭の排気通路Ｒａの一部を構成する第１排気案内板２７の外面に配設されている。このヒータＨは、図１に示すように、横方向に３つ並べて設置されている。そして、ヒータＨは、図示しない制御装置と接続されており、既述した排気筒３１内の温度センサ３３で検知される温度が凍結防止温度以下となった場合、制御装置からの信号によってヒータＨがオンされて、幅狭の排気通路Ｒａの一部を構成する第１排気案内板２７を横方向略全域に渡って加熱する。
【００２４】
この潜熱回収型給湯器では、使用者がカラン（図示せず）を開けると、給水管１７への給水が開始される。そして、水量センサＳが水流を検知すると、給気ファン１４が作動して、図２の破線矢印に示すように、給気筒３２から外気が空間１６内へ取り込まれ、燃焼室１０内に燃焼用空気が送り込まれる。これにより、燃焼室１０内のガスバーナ１９が燃焼し、燃焼排気が生成され、給気ファン１４によって燃焼排気が上方の顕熱熱交換室１１、さらには、潜熱熱交換室１２に送られる。
【００２５】
顕熱熱交換室１１に燃焼排気が送り込まれると、燃焼排気が顕熱熱交換室１１を通過する間に燃焼排気と吸熱パイプ群１１ａとの間で熱交換が行なわれ、顕熱が回収される。また、顕熱熱交換室１１で顕熱が回収され燃焼排気は、さらに潜熱熱交換室１２の排気入口４０から潜熱熱交換室１２内に供給され、燃焼排気が吸熱パイプ群１２ａ間及び吸熱パイプ群１２ａとケーシング２２の構成壁とによって形成される排気通路Ｒを経由して排気出口５０から排気される間に燃焼排気と吸熱パイプ群１２ａとの間で熱交換が行なわれ、潜熱が回収される。このように、燃焼排気は、その顕熱を顕熱熱交換室１１の吸熱パイプ群１１ａ、さらには、潜熱を潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａに与えることによって、顕熱熱交換室１１の吸熱パイプ群１１ａ、及び潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａが加熱され、吸熱パイプ群１１ａ，１２ａ内を流れる水が温水となってカラン等の給湯端末から温水が出湯される。
【００２６】
前記給湯器は、室内設置型ではあるが、排気筒３１は給気筒３２と共に、外気に開放しているため、非運転時には、排気筒３１及び給気筒３２内の空気は外気温の影響を直接受ける。このため、冬季において、外気温が低下した場合、冷気が排気筒３１から侵入し、排気筒３１と連通している排気出口５０から潜熱熱交換室１２に入り込み、排気出口５０に近接する吸熱パイプ群１２ａを冷却して、吸熱パイプ群１２ａ内の水が凍結しやすくなる。特に、室内で換気扇や暖房の使用することにより器具本体１内が負圧になったり、外気が排気筒３１に吹き込んできたりする場合には、図２の実線矢印に示すように、排気筒３１を外気Ｃが逆流し、それによって排気筒３１内の雰囲気温度が低下し、潜熱熱交換室１２内の吸熱パイプ群１２ａが冷却され得る。
【００２７】
ところが、前記本実施の形態の潜熱回収型給湯器では、潜熱熱交換室１２には排気通路Ｒの最下流部である排気出口５０の近傍で排気通路Ｒを狭める第１排気案内板２７及び第２排気案内板２５が設けられ、この幅狭の排気通路Ｒの最下流部を形成する前壁２２ａの第１排気案内板２７の外面には幅方向略全域に渡ってヒータＨが設けられている。そして、このヒータＨは、排気筒３１内に設けられた温度センサ３３で検知される温度が凍結防止温度以下になった際に作動するから、排気筒３１から排気出口５０を介して冷気が潜熱熱交換室１２に侵入してきても、ヒータＨによって幅狭の排気通路Ｒａが加熱され、この幅狭の排気通路Ｒａ内の冷気を効率的に加熱することができる。特に、前記ヒータＨの加熱面は、排気整流板２６によってさらに狭められた幅狭の排気通路Ｒａに向かっているから、排気整流板２６と第１排気案内板２７との間を冷気が通過する際に、この冷気を加熱することができる。よって、排気筒３１内に冷気が逆流して来ても、冷気は幅狭の排気通路Ｒａを通過する時点でヒータＨによって加熱されて暖かい空気となるから、潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａ内の水の凍結を防止することができる。そして、ヒータＨは、潜熱熱交換室１２を形成するケーシング２２の前壁２２ａの第１排気案内板２７の外面に取り付けられているから、ヒータＨが潜熱熱交換室１２内で生成されるドレンの影響を受けるおそれがない。
【００２８】
（その他の実施の形態）
（１）前記実施の形態では、温度検知手段である温度センサ３３は排気筒３１内に設けられているが、その配設位置は特に限定されない。例えば、前記強制給排気式の給湯器では、外部から燃焼用空気を給気するため給気筒３２も外部と連通しているため、給気筒３２内に温度検知手段を設けてもよい。
【００２９】
（２）前記実施の形態では、ヒータＨは、潜熱熱交換室１２を形成するケーシング２２の前壁２２ａの第１排気案内板２７に設けられているが、排気通路Ｒの最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けられていれば、その配設位置は特に限定されない。例えば、加熱装置となるヒータＨは、ケーシング２２の上壁２２ｃの第２排気案内板２５の外面に設けられてもよい。また、加熱装置となるヒータＨは、ケーシング２２の構成壁である前壁２２ａと上壁２２ｃの両方に設けられてもよい。
【００３０】
（３）前記実施の形態では、排気筒３１と給気筒３２とからなる二重管３０が設けられているが、排気筒３１と給気筒３２とが別個に突設されている２本管を使用してもよい。また、本発明は、ＦＦ式の給湯器に限定されず、潜熱熱交換室が排気筒を通して外気で冷却され得る給湯器に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 燃焼室
１１ 顕熱熱交換室
１２ 潜熱熱交換室
１２ａ 吸熱パイプ群
１４ 送風ファン
２２ ケーシング
２２ａ 構成壁（前壁）
２５ 第２排気案内板
２６ 排気整流板
２７ 第１排気案内板
３１ 排気筒
３３ 温度センサ
５０ 排気出口
４０ 排気入口
Ｈ 加熱装置（ヒータ）
Ｒ 排気通路
Ｒａ 幅狭の排気通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱熱交換室を備えた潜熱回収型給湯器の凍結防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、コンデンシング形式の給湯器として、例えば、器具本体１００内に燃焼室１１０、顕熱熱交換室１１１及び潜熱熱交換室１１２が配設され、この器具本体１００の上部に給排気筒として排気筒１３１と給気筒１３２とからなる二重管１３０が突設されたものがある。
【０００３】
燃焼室１１０内にはガス供給管１１３と接続されたガスバーナ１１９が配設され、燃焼室１１０の下板には給気ファン１１４が設けられている。顕熱熱交換室１１１には吸熱パイプ群１１１ａが設けられ、潜熱熱交換室１１２には吸熱パイプ群１１２ａが設けられている。潜熱熱交換室１１２の吸熱パイプ群１１２ａの上流端には給水管１１７が接続され、吸熱パイプ群１１２ａの下流端には顕熱熱交換室１１１の吸熱パイプ群１１１ａの上流端が接続されている。吸熱パイプ群１１１ａの下流端には出湯管１１８が接続されている。
【０００４】
潜熱熱交換室１１２は、ドレン受け板１６０とケーシング１０２の構成壁との間に形成する排気入口１４０と、排気筒１３１が連接されたケーシング１０２の上部構成壁に形成する排気出口１５０とを有している。これにより、潜熱熱交換室１１２の内部には、顕熱熱交換室１１１内で顕熱が回収された後の燃焼排気が排気入口１４０から潜熱熱交換室１１２に供給され、潜熱熱交換室１１２内で潜熱が回収された後の燃焼排気が排気出口１５０を介して排気筒１３１に排出される排気通路が形成される。
【０００５】
そして、給水管１１７からの冷水は、吸熱パイプ群１１２ａ及び吸熱パイプ群１１１ａを通過する間に、潜熱熱交換室１１２及び顕熱熱交換室１１１で熱交換加熱されて温水となり、出湯管１１８から浴室や台所等のカラン等へ温水供給される。
【０００６】
ところで、前記のような潜熱回収型給湯器は、非運転状態において、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内に水が滞留するため、冬季において、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内の水が凍結して器具が損傷する場合がある。この場合、排気筒１３１から冷気が侵入し、排気筒１３１と連通している潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａが最も冷却され得る。そのため、吸熱パイプ群１１２ａに凍結防止のための加熱装置を配設することが好ましいが、潜熱熱交換室１１２内では、ドレンが生成するため、吸熱パイプ群１１２ａに加熱装置を直接配設することができない。
【０００７】
そこで、従来の潜熱回収型給湯器では、例えば、顕熱熱交換室１１１の吸熱パイプ群１１１ａに加熱装置Ｈａを配設して吸熱パイプ群１１１ａを加熱し、吸熱パイプ群１１１ａから吸熱パイプ群１１２ａへ伝熱することにより、吸熱パイプ群１１１ａ，１１２ａ内に滞留した水の凍結を防いでいる（例えば、特許文献２）。
また、従来の他の潜熱回収型給湯器では、潜熱熱交換室のケーシングの壁部の外面部に加熱装置となるヒータを設け、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群の支持体を、ケーシングの壁部のうちヒータによって加熱される箇所に一部分が接触し且つ他の一部分が吸熱パイプ群に接触する熱伝導部材として構成している（特許文献１）。これによれば、ヒータの熱がケーシングの壁部から支持体、支持体から吸熱パイプ群へ伝熱されることにより、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群内に滞留した水の凍結を防ぐようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５１４７３号公報
【０００９】
【特許文献２】特開２００６−４６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前者の従来の潜熱回収型給湯器（特許文献２）では、顕熱熱交換室１１１内の吸熱パイプ群１１１ａから潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａまでは相当の距離があり、また加熱装置Ｈａによる加熱は局所的なものに過ぎない。そのため、吸熱パイプ群１１１ａに加熱装置Ｈａを設けても、潜熱熱交換室１１２の排気出口１５０に近接する吸熱パイプ群１１２ａに熱が伝熱するまで長時間を必要とし、吸熱パイプ群１１２ａ内の水の凍結を確実に防止することが困難であった。
【００１１】
また、後者の従来の潜熱回収型給湯器（特許文献１）でも、ケーシングの壁部から支持体、この支持体からケーシング内の吸熱パイプ群へ伝熱させているので、潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群に熱が伝熱するまで長時間を必要とし、吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止することが困難であった。
【００１２】
特に、寒冷地においては、冬季に外気温がマイナス３０度になることも珍しくない。従って、そのような寒冷地において、排気筒１３１に外気が逆流して潜熱熱交換室１１２に冷気が入り込んでしまう場合には、潜熱熱交換室１１２内の温度が急激、且つ著しく低下するため、加熱装置で局所的に加熱するだけでは、吸熱パイプ群１１２ａ内の水の凍結を防止することは困難であった。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、潜熱熱交換室と連通し、潜熱熱交換室内の燃焼排気を排出するための排気筒が外部に開放している潜熱回収型給湯器において、前記排気筒から冷気が流入しても、潜熱熱交換室の吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る潜熱回収型給湯器は、
燃焼排気が供給される排気入口と前記燃焼排気が排気される排気出口とを有するケーシング、及び前記ケーシング内に設けられて前記排気入口と前記排気出口との間で形成される排気通路を前記燃焼排気が通過することにより前記燃焼排気との間で熱交換が行なわれる吸熱パイプ群を有する潜熱熱交換室と、
前記排気出口と連通し、前記排気出口から外部に前記燃焼排気を排気する排気筒とを備えた潜熱回収型給湯器であって、
前記潜熱熱交換室は、前記排気通路の最下流部である排気出口の近傍で前記排気通路を狭める排気案内板と、前記排気案内板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めるため前記排気通路の最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けた加熱装置とを有するものである。
【００１５】
前記構成により、幅狭の排気通路内で効率的に排気筒から侵入してくる冷気を加熱することができる。これにより、冬季において、潜熱熱交換室と連通している排気筒から冷気が逆流することがあっても、加熱装置によって暖められた空気が潜熱熱交換室に侵入するため、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群内の水の凍結を防止することができる。
【００１６】
前記潜熱回収型給湯器において、前記加熱装置は、前記ケーシングの構成壁の外面の幅方向略全域に渡って設置されていることが好ましい。
これによれば、前記加熱装置によって幅狭の排気通路内全体の空気を均一に暖めることができる。また、加熱装置が潜熱熱交換室を形成するケーシングの構成壁の外面に取り付けられているから、加熱装置が潜熱熱交換室内で生成されるドレンの影響を受けるおそれもない。
【００１７】
前記潜熱回収型給湯器において、前記幅狭の排気通路内に排気整流板をさらに有し、前記加熱装置は、前記排気整流板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とすることが好ましい。
これによれば、排気整流板によってさらに狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めることができるから、より効率的に排気筒から侵入する冷気を加熱することができる。
【００１８】
前記潜熱回収型給湯器において、前記排気筒は、前記排気筒内の温度を検知するための温度検知手段をさらに有し、前記加熱装置は、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に前記幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とすることが好ましい。
これによれば、潜熱熱交換室と連通する排気筒の内部に温度検知手段が設けられており、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に、前記加熱装置が幅狭の排気通路内の空気を暖めるから、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群を冷却する冷気の温度を確実に検知することができ、それによって排気通路内に侵入する冷気を迅速、且つ確実に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、冬季において、外部に露出している排気筒から冷気が侵入しても、該冷気は排気通路の最下流部に形成された幅狭の排気通路内で加熱装置によって効率的に加熱される。これにより、最も凍結しやすい潜熱熱交換室の排気出口に近接する吸熱パイプ群の冷却を防止することができる。よって、寒冷地にて極端に温度が低下した外気が排気筒内に逆流して来ても、潜熱熱交換室内の吸熱パイプ群内の水の凍結を確実に防止することができ、器具の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】従来の潜熱回収型給湯器を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本実施の形態の潜熱回収型給湯器について、給気ファンの作動により屋外の外気を給気して、ガスバーナで燃焼された燃焼排気を屋外に排出する強制給排気式（ＦＦ式）の給湯器を例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態の潜熱回収型給湯器の一例を示す概略正面図であり、図２は、図１の概略縦断面図である。この潜熱回収型給湯器は、室内設置型の強制給排気式（ＦＦ式）の給湯器であり、図１及び図２に示すように、器具本体１は、屋内の内壁４などに取り付けられており、器具本体１の上方からは、給排気筒を構成する排気筒３１と給気筒３２とからなる二重管３０が突設され、この二重管３０の開放端（図示せず）は、内壁４を貫通して屋外に開放されている。二重管３０の排気筒３１が内筒であり、給気筒３２が外筒であり、排気筒３１の内側面には、排気筒３１内の雰囲気温度を検知するための温度検知手段として温度センサ３３が配設されている。この温度センサ３３は、図示しない制御装置と接続されており、制御装置により排気筒３１内の温度がモニタされている。そして、制御装置は、温度センサ３３の検知温度が凍結防止温度（例えば、４℃）以下となった場合に後述するヒータＨを作動させ、その後、温度センサ３３の検知温度が停止温度（例えば、７℃）となるとヒータＨを作動停止させる。
【００２２】
器具本体１内には、下方から順に、燃焼室１０、顕熱熱交換室１１、及び潜熱熱交換室１２が収容されている。排気筒３１は潜熱熱交換室１２に連通すると共に、給気筒３２は、燃焼室１０、顕熱熱交換室１１、及び潜熱熱交換室１２の周壁を形成するケーシング２０，２１，２２と器具本体１との間の空間１６に連通している。また、燃焼室１０の下方には、給気筒３２から器具本体１内に燃焼用空気を取り込み、取り込まれた燃焼用空気を燃焼室１０内に供給するための給気ファン１４が取り付けられている。顕熱熱交換室１１及び潜熱熱交換室１２の内部にはそれぞれ、銅製の吸熱パイプ群１１ａと、耐食性を有するステンレス製の吸熱パイプ群１２ａとが収容されている。そして、吸熱パイプ群１２ａの上流端は給水管１７と、吸熱パイプ群１２ａの下流端は吸熱パイプ群１１ａの上流端と接続され、吸熱パイプ群１１ａの下流端は図示しないカランなどの給湯端末を有する出湯管１８と接続されている。さらに、潜熱熱交換室１２の底部には、潜熱熱交換室１２内で燃焼排気から潜熱が吸収されるときに生成するドレンを回収するためのドレン受け板６０が配設されている。このドレン受け板６０は、ケーシング２２の前壁２２ａに向かって降下するように形成されている。また、ドレン受け板６０の降下端には、溝状のドレン受け６１が設置されている。これにより、潜熱熱交換室１２内で発生し、吸熱パイプ群１２ａに付着したドレンは、ドレン受け板６０上に滴下した後、前壁２２ａ側へ流されてドレン受け６１に集められ、ドレン排出管６２を介してドレン中和室６３内に回収される。そして、ドレンは、ドレン中和室６３内で中和処理された後、器具本体１の外へ排出される。
【００２３】
図２を参照して、ドレン受け板６０の上昇端とケーシング２２の後壁２２ｂとの間には、顕熱熱交換室１１から潜熱熱交換室１２へ燃焼排気を送り込むための排気入口４０が開口されている。また、ケーシング２２の前壁２２ａの上部は、後壁２２ｂ側へ折り曲げられた第１排気案内板２７が形成され、また、ケーシング２２の上壁２２ｃの前部は、前壁２２ａに向かって降下して前壁２２ａの第１排気案内板２７の下方へ潜り込ませてその先端部と前壁２２ａとの間に隙間を設けた第２排気案内板２５が形成されている。この第１排気案内板２７の先端部と第２排気案内板２５の基端部とにより燃焼排気を排気するための排気出口５０が開口されており、排気出口５０が排気筒３１と連通されている。これにより、潜熱熱交換室１２の排気出口５０近傍では、第１排気案内板２７と第２排気案内板２５との間で排気通路が狭められて潜熱熱交換室１２内の排気通路Ｒの最下流部に幅狭の排気通路Ｒａが形成される。従って、潜熱熱交換室１２と排気筒３１とは、比較的上下幅の狭い幅狭の排気通路Ｒａを介して連通されており、この幅狭の排気通路Ｒａを通って燃焼排気が排気筒３１から外部へ排出される。また、第２排気案内板２５には、排気時に燃焼排気を整流するための排気整流板２６が第２排気案内板２５から第１排気案内板２７に向かって垂設されており、この排気整流板２６と第１排気案内板２７との間でさらに排気通路Ｒａが狭められている。そして、幅狭の排気通路Ｒａ内の空気を暖めるための加熱装置であるヒータＨが、その加熱面が幅狭の排気通路Ｒａに向かうように、幅狭の排気通路Ｒａの一部を構成する第１排気案内板２７の外面に配設されている。このヒータＨは、図１に示すように、横方向に３つ並べて設置されている。そして、ヒータＨは、図示しない制御装置と接続されており、既述した排気筒３１内の温度センサ３３で検知される温度が凍結防止温度以下となった場合、制御装置からの信号によってヒータＨがオンされて、幅狭の排気通路Ｒａの一部を構成する第１排気案内板２７を横方向略全域に渡って加熱する。
【００２４】
この潜熱回収型給湯器では、使用者がカラン（図示せず）を開けると、給水管１７への給水が開始される。そして、水量センサＳが水流を検知すると、給気ファン１４が作動して、図２の破線矢印に示すように、給気筒３２から外気が空間１６内へ取り込まれ、燃焼室１０内に燃焼用空気が送り込まれる。これにより、燃焼室１０内のガスバーナ１９が燃焼し、燃焼排気が生成され、給気ファン１４によって燃焼排気が上方の顕熱熱交換室１１、さらには、潜熱熱交換室１２に送られる。
【００２５】
顕熱熱交換室１１に燃焼排気が送り込まれると、燃焼排気が顕熱熱交換室１１を通過する間に燃焼排気と吸熱パイプ群１１ａとの間で熱交換が行なわれ、顕熱が回収される。また、顕熱熱交換室１１で顕熱が回収され燃焼排気は、さらに潜熱熱交換室１２の排気入口４０から潜熱熱交換室１２内に供給され、燃焼排気が吸熱パイプ群１２ａ間及び吸熱パイプ群１２ａとケーシング２２の構成壁とによって形成される排気通路Ｒを経由して排気出口５０から排気される間に燃焼排気と吸熱パイプ群１２ａとの間で熱交換が行なわれ、潜熱が回収される。このように、燃焼排気は、その顕熱を顕熱熱交換室１１の吸熱パイプ群１１ａ、さらには、潜熱を潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａに与えることによって、顕熱熱交換室１１の吸熱パイプ群１１ａ、及び潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａが加熱され、吸熱パイプ群１１ａ，１２ａ内を流れる水が温水となってカラン等の給湯端末から温水が出湯される。
【００２６】
前記給湯器は、室内設置型ではあるが、排気筒３１は給気筒３２と共に、外気に開放しているため、非運転時には、排気筒３１及び給気筒３２内の空気は外気温の影響を直接受ける。このため、冬季において、外気温が低下した場合、冷気が排気筒３１から侵入し、排気筒３１と連通している排気出口５０から潜熱熱交換室１２に入り込み、排気出口５０に近接する吸熱パイプ群１２ａを冷却して、吸熱パイプ群１２ａ内の水が凍結しやすくなる。特に、室内で換気扇や暖房の使用することにより器具本体１内が負圧になったり、外気が排気筒３１に吹き込んできたりする場合には、図２の実線矢印に示すように、排気筒３１を外気Ｃが逆流し、それによって排気筒３１内の雰囲気温度が低下し、潜熱熱交換室１２内の吸熱パイプ群１２ａが冷却され得る。
【００２７】
ところが、前記本実施の形態の潜熱回収型給湯器では、潜熱熱交換室１２には排気通路Ｒの最下流部である排気出口５０の近傍で排気通路Ｒを狭める第１排気案内板２７及び第２排気案内板２５が設けられ、この幅狭の排気通路Ｒの最下流部を形成する前壁２２ａの第１排気案内板２７の外面には幅方向略全域に渡ってヒータＨが設けられている。そして、このヒータＨは、排気筒３１内に設けられた温度センサ３３で検知される温度が凍結防止温度以下になった際に作動するから、排気筒３１から排気出口５０を介して冷気が潜熱熱交換室１２に侵入してきても、ヒータＨによって幅狭の排気通路Ｒａが加熱され、この幅狭の排気通路Ｒａ内の冷気を効率的に加熱することができる。特に、前記ヒータＨの加熱面は、排気整流板２６によってさらに狭められた幅狭の排気通路Ｒａに向かっているから、排気整流板２６と第１排気案内板２７との間を冷気が通過する際に、この冷気を加熱することができる。よって、排気筒３１内に冷気が逆流して来ても、冷気は幅狭の排気通路Ｒａを通過する時点でヒータＨによって加熱されて暖かい空気となるから、潜熱熱交換室１２の吸熱パイプ群１２ａ内の水の凍結を防止することができる。そして、ヒータＨは、潜熱熱交換室１２を形成するケーシング２２の前壁２２ａの第１排気案内板２７の外面に取り付けられているから、ヒータＨが潜熱熱交換室１２内で生成されるドレンの影響を受けるおそれがない。
【００２８】
（その他の実施の形態）
（１）前記実施の形態では、温度検知手段である温度センサ３３は排気筒３１内に設けられているが、その配設位置は特に限定されない。例えば、前記強制給排気式の給湯器では、外部から燃焼用空気を給気するため給気筒３２も外部と連通しているため、給気筒３２内に温度検知手段を設けてもよい。
【００２９】
（２）前記実施の形態では、ヒータＨは、潜熱熱交換室１２を形成するケーシング２２の前壁２２ａの第１排気案内板２７に設けられているが、排気通路Ｒの最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けられていれば、その配設位置は特に限定されない。例えば、加熱装置となるヒータＨは、ケーシング２２の上壁２２ｃの第２排気案内板２５の外面に設けられてもよい。また、加熱装置となるヒータＨは、ケーシング２２の構成壁である前壁２２ａと上壁２２ｃの両方に設けられてもよい。
【００３０】
（３）前記実施の形態では、排気筒３１と給気筒３２とからなる二重管３０が設けられているが、排気筒３１と給気筒３２とが別個に突設されている２本管を使用してもよい。また、本発明は、ＦＦ式の給湯器に限定されず、潜熱熱交換室が排気筒を通して外気で冷却され得る給湯器に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 燃焼室
１１ 顕熱熱交換室
１２ 潜熱熱交換室
１２ａ 吸熱パイプ群
１４ 送風ファン
２２ ケーシング
２２ａ 構成壁（前壁）
２５ 第２排気案内板
２６ 排気整流板
２７ 第１排気案内板
３１ 排気筒
３３ 温度センサ
５０ 排気出口
４０ 排気入口
Ｈ 加熱装置（ヒータ）
Ｒ 排気通路
Ｒａ 幅狭の排気通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排気が供給される排気入口と前記燃焼排気が排気される排気出口とを有するケーシング、及び前記ケーシング内に設けられて前記排気入口と前記排気出口との間で形成される排気通路を前記燃焼排気が通過することにより前記燃焼排気との間で熱交換が行なわれる吸熱パイプ群を有する潜熱熱交換室と、
前記排気出口と連通し、前記排気出口から外部に前記燃焼排気を排気する排気筒とを備えた潜熱回収型給湯器であって、
前記潜熱熱交換室は、前記排気通路の最下流部である排気出口の近傍で前記排気通路を狭める排気案内板と、前記排気案内板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めるため前記排気通路の最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けた加熱装置とを有する潜熱回収型給湯器。
【請求項２】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯器において、
前記加熱装置は、前記ケーシングの構成壁の外面の幅方向略全域に渡って設置されている潜熱回収型給湯器。
【請求項３】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯器において、
前記幅狭の排気通路内に排気整流板をさらに有し、
前記加熱装置は、前記排気整流板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とする潜熱回収型給湯器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の潜熱回収型給湯器において、
前記排気筒は、前記排気筒内の温度を検知するための温度検知手段をさらに有し、
前記加熱装置は、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に前記幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とする潜熱回収型給湯器。
【請求項１】
燃焼排気が供給される排気入口と前記燃焼排気が排気される排気出口とを有するケーシング、及び前記ケーシング内に設けられて前記排気入口と前記排気出口との間で形成される排気通路を前記燃焼排気が通過することにより前記燃焼排気との間で熱交換が行なわれる吸熱パイプ群を有する潜熱熱交換室と、
前記排気出口と連通し、前記排気出口から外部に前記燃焼排気を排気する排気筒とを備えた潜熱回収型給湯器であって、
前記潜熱熱交換室は、前記排気通路の最下流部である排気出口の近傍で前記排気通路を狭める排気案内板と、前記排気案内板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖めるため前記排気通路の最下流部を形成するケーシングの構成壁に設けた加熱装置とを有する潜熱回収型給湯器。
【請求項２】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯器において、
前記加熱装置は、前記ケーシングの構成壁の外面の幅方向略全域に渡って設置されている潜熱回収型給湯器。
【請求項３】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯器において、
前記幅狭の排気通路内に排気整流板をさらに有し、
前記加熱装置は、前記排気整流板によって狭められた幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とする潜熱回収型給湯器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の潜熱回収型給湯器において、
前記排気筒は、前記排気筒内の温度を検知するための温度検知手段をさらに有し、
前記加熱装置は、前記温度検知手段で検知された温度が所定の凍結防止温度以下になった場合に前記幅狭の排気通路内の空気を暖める構成とする潜熱回収型給湯器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２８１４９５（Ｐ２０１０−２８１４９５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４７８８（Ｐ２００９−１３４７８８）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
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