CN101749863B

CN101749863B - 潜热回收型热交换器

Info

Publication number: CN101749863B
Application number: CN200910224993.XA
Authority: CN
Inventors: 木村遇
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: CN101749863A; JP2010139110A

Abstract

一种潜热回收型热交换器，其具有将气体的燃烧排气从外壳的排气入口导向排气出口的横通路，在所述横通路内横设了向与所述燃烧排气的流向交叉的方向延伸的多个吸热管，其中，在所述横通路的所述排气入口侧，上下排列的所述吸热管相互的多个间隙中最下位的间隙与最上位的间隙相比被设置得宽。

Description

潜热回收型热交换器

技术领域

本发明涉及一种潜热回收型热交换器，其使包含在燃烧排气中的水蒸气在吸热管的表面凝缩，从该燃烧排气回收潜热。尤其是本发明涉及一种组装到供热水器或浴缸等中的潜热回收型热交换器。

背景技术

在组装到供热水器或浴缸等中的现有的潜热回收型热交换器中，广泛采用了将多个吸热管以一定的间隔横设于形成在外壳内的横通路的侧壁彼此间的结构(例如，日本专利公开公报特开2008-32369号公报)。

图5是具备上述现有的潜热回收型热交换器9的供热水器8的纵剖面概略图。送入潜热回收型热交换器9的吸热管91的水通过显热回收型热交换器4的吸热管41被导向龙头或浴漕等热水供给目的地P，另一方面，由燃烧器3生成的气体的燃烧排气通过显热回收型交换器4的吸热管41相互的间隙被导向潜热回收型热交换器9侧。

在潜热回收型热交换器9的外壳90内形成了向其前后方向延伸的横通路900。在该横通路900内收容了多个吸热管91，潜热回收型热交换器9设置于收容上述的显热回收型热交换器4的筒状的罐体40的上端开放部402侧。

在外壳90的底面后部开设了连接上述横通路900和罐体40的内部空间的排气入口901，通过显热回收型热交换器4的吸热管41相互的间隙导入罐体40的上端开放部402的燃烧排气，从该排气入口901被导向上述横通路900的背面侧。

另外，在外壳90的正面上部开设了连接上述横通路900和供热水器8的外部的排气出口902。由此，送入横通路900内的燃烧排气在通过吸热管91相互的间隙导入其横通路900的正面侧后，从排气出口向器外排出。

吸热管91在横通路900内的侧壁相互间横设有多个，并各自向与导入横通路900内的燃烧排气的流向交叉的方向延伸。另外，横设于横通路900内的这些多个吸热管91按照其纵剖面成为锯齿状(zigzagfashion)的方式配置排列，进而，这些上下排列的吸热管91相互的间隙S全部均一地设定。

由此，因为从排气入口901送入横通路900内的燃烧排气在通过其横通路的期间高效地与各吸热管91的表面接触，所以能够得到良好的热效率。

但是，从排气入口901送入横通路900的燃烧排气温度比较高，因此，燃烧排气具有向其横通路900的上方区域导入的倾向。因此，在吸热管91相互的间隙全部均一地设定的上述现有的潜热回收型热交换器中，送入横通路900内的燃烧排气通过该横通路900内的上方区域从排气出口902排出。因此，存在配设在横通路900内的吸热管91群整体的吸热能力不能充分发挥的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而作出的，本发明的目的在于，提供一种发挥配设在横通路内的吸热管群整体的吸热能力，实现热效率的进一步的提高的潜热回收型热交换器。

根据本发明，提供一种潜热回收型热交换器，其具有将气体的燃烧排气从外壳的排气入口导向排气出口的横通路，在所述横通路内横设了向与所述燃烧排气的流向交叉的方向延伸的多个吸热管，其中，

在所述横通路的所述排气入口侧，上下排列的所述吸热管相互的多个间隙中最下位的间隙与最上位的间隙相比被设置得宽。

根据本发明的潜热回收型热交换器，送入横通路的排气入口侧的高温的燃烧排气既被导向该横通路内的上方区域侧，也被导向下方区域侧。由此，因为能够高效率地发挥横通路内的吸热管群整体的吸热能力，所以能够得到更高的热效率。

本发明的其它目的、形态、特征、以及优点，通过以下的详细的说明和附图，进一步明确。

附图说明

图1是具备本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的供热水器1的纵剖面概略图；

图2是本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的横剖面概略图；

图3是本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的概略构成图；

图4(A)是表示本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的吸热管51的配置排列状态之一例的右侧面图，图4(B)是表示本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的吸热管51的配置排列状态的另一例的右侧面图；

图5是具备现有的潜热回收型热交换器9的供热水器8的纵剖面概略图。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施上述的本发明的最佳方式进行详细叙述。

图1是具备本发明的实施方式的潜热回收型热交换器5的供热水器1的纵剖面概略图。如图1所示，在外装壳10内收容了向后述筐体30内送入外装壳10的外部的空气的给气风扇2、使气体燃烧的燃烧器3、从由燃烧器3产生的气体的燃烧排气回收显热的显热回收型热交换器4、从上述燃烧排气回收潜热的潜热回收型热交换器5。

燃烧器3被组装在上面侧开放的矩形箱体的筐体30内，在该筐体30的底部连接了给气风扇2的排出口。另外，显热回收型热交换器4组装在从上面筐体30的上面向上方延伸的矩形筒状的罐体40内。因此，由燃烧器3生成的气体的燃烧排气，和由给气风扇2送入筐体30内的空气一起被导入罐体40内，通过显热回收型热交换器4的后述的吸热管41相互的间隙导向罐体40的上端开放部402侧。

显热回收型热交换器4由未图示的多个吸热风扇、和贯通该吸热风扇的多个吸热管41构成。而且，该吸热管41的一端侧与热水供给目的地P连接，另一端侧与潜热回收型热交换器5的后述的吸热管51的一端侧连接。因此，经潜热回收型热交换器5送入显热回收型热交换器4的热水在该吸热管41内从燃烧排气回收显热，并向热水供给目的地P供给。

在潜热回收型热交换器5中，在矩形箱状的外壳50内形成了向其前后方向延伸的横通路500，在此横通路500内收容了多个吸热管51。在外壳50的底板52上连接了上述罐体40的上端。

在外壳50的底板52的后部开设了与罐体40的上端开放部402连接的排气入口501，上述横通路500经此排气入口50与罐体40的内部空间连接。因此，已导入罐体40的上端开放部402侧的燃烧排气从此排气入口501被导向横通路500的排气入口501侧(背面侧)。

在外壳50的前板53的大致中央，开设了向外装壳10的外部连接的排气出口502。进而，在此排气出口502的外壳50内侧形成了向横通路500的排气出口502侧(正面侧)的下方区域空间延伸的排气通路54。另外，在外壳50的顶板55的内面上形成了通过吸热管51的正面侧延伸至上述排气通路54的入口540的上缘部的导板56。因此，导入横通路500的排气入口501侧的燃烧排气在通过吸热管51相互的间隙的同时，沿导板56、外壳50的底板52上面被导向横通路500内的排气出口502侧(正面侧)的下方区域。进而，燃烧排气从排气通路54的入口540通过排气通路54导向排气出口502，向器外排出。

如图2所示，潜热回收型热交换器5的吸热管51为对金属制的波纹管每一个一定长度实施了大致180度的弯曲加工的大致M字状的管体。吸热管51按照在横通路500内的侧壁57相互间蛇行的方式横设多个(在此为8个)，且向与送入横通路500的燃烧排气的流向交叉的方向延伸。另外，这些吸热管51按照在纵剖面看其各剖面成为锯齿状(zigzag fashion)的方式，以上下重叠的状态配置排列(参照图1)。

另外，如图2所示，吸热管51的两端贯通外壳50的一方的侧壁57，与固定于其侧壁57的外面上的入水侧头58a及出水侧头58b的各管连接部连接，其一端侧经该入水侧头58a与上水道连接，其另一端侧经出水侧头58b与显热回收型热交换器4的吸热管41的一端侧连接。因此，从上水道送入潜热回收型热交换器5的热水，在其吸热管51内从燃烧排气回收潜热，然后向显热回收型热交换器4送出。

进而，如图3所示，在横通路500的最靠排气入口501侧，上下排列的吸热管51相互的多个(在此为三个)间隙A1、B1、C1从最上位向最下位阶梯性地变宽地设置。即，间隙A1、B1、C1，在配设于横通路500内的吸热管51群的排气入口501侧区域中，按照其下方区域的通气阻力与上方区域的通气阻力相比变小的方式设置。

具体而言，在上述排气入口501侧的间隙A1、B1、C1中，最下位的间隙C1被设定成其上位的间隙(中位的间隙)B1的大致1.3倍的尺寸，中位的间隙B1被设定成其上位的间隙(最上位的间隙)A1的大致1.3倍的尺寸。即，按照通气阻力以从容易引导高温的燃烧排气的最上位的间隙A1向中位的间隙B1、进而向最下位的间隙C1的顺序阶梯性地变小的方式配设了吸热管51。

另外，在横通路500的最靠排气出口502侧，上下排列的吸热管51相互的多个(在此为三个)间隙A2、B2、C2以从最接近排气通路54的入口540的最下位向最远离之的最上位阶梯性地变宽的方式设置。即，以在配设于横通路500内的吸热管51群的排气出口502侧区域中，远离该排气出口502的上方区域的通气阻力比接近该排气出口502的下方区域的通气阻力小的方式构成。

具体而言，上述排气出口502侧的间隙A2、B2、C2中最上位的间隙C2被设定为其下位的间隙(中位的间隙)B2的大致1.3倍的尺寸，中位的间隙B2被设定为其下位的间隙(最下位的间隙)A2的大致1.3倍的尺寸。即，按照从比较容易排出燃烧排气的最下位的间隙A2向中位的间隙B2、进而向最上位的间隙C2的顺序配设吸热管51以便通气阻力阶梯性地变小。

根据此构成，从排气入口501送入横通路500内的背面侧的燃烧排气不向排气入口501侧的最上位的间隙A1侧偏斜，而也能够通过比间隙A 1侧通气阻力小的最下位的间隙C1、中位的间隙B1导向横通路500的正面侧。因此，燃烧排气容易遍布配设于该横通路500内的吸热管51群的整体。其结果，能够高效地发挥吸热管51群的吸热能力，热效率提高。

另外，因为在配设于横通路500内的吸热管51群的排气入口501侧区域中，从其上方区域向下方区域，通气阻力阶梯性地变小，所以，送入横通路500的排气入口501侧的高温的燃烧排气容易均一地遍布该横通路500内的全区域。因此，能够进一步高效地发挥吸热管51群的吸热能力。因此，热效率进一步提高。

进而，通过将最下位的间隙C1设置得比最上位的间隙A1宽，在从燃烧排气回收潜热时，附着在各吸热管51的表面上的冷凝水难以积存在该最下位的间隙C1内。因此，也能够抑制起因于该冷凝水积存的来自排气出口502的排气量的降低。

另一方面，送入横通路500内的燃烧排气不向与排气通路54的入口540接近的最下位的间隙A2侧偏斜，而也能够通过比间隙A2通气阻力小的最上位的间隙C2、中位的间隙B2导向排气通路54内。因此，燃烧排气进一步容易遍布配设于该横通路500内的吸热管51群的整体。其结果，能够进一步高效率地发挥吸热管51群的吸热能力，热效率进一步提高。

另外，因为在配设于横通路500内的吸热管51群的排气出口502侧区域中，从其下方区域向上方区域，通气阻力阶梯性地变小，所以，送入横通路500内的气体燃烧排气能够均一地通过该排气出口502侧的全区域，从排气出口502排出。因此，能够进一步高效地发挥吸热管51群的吸热能力。因此，热效率进一步提高。

此外，在上述潜热回收型热交换器5中，如图4(A)所示，使用了使一根管体水平地蛇行的吸热管51，该多个吸热管51相对于燃烧排气的流动的方向分别以不同的角度并列设置，由此，排气入口501侧的间隙A1、B1、C1、排气出口502侧的间隙A2、B2、C2被设置成不均一的尺寸。但是，如图4(B)所示，通过将上述的多个吸热管51相对于燃烧排气流动的方向分别以相同的角度并列设置的构成作为基本形态，在吸热管51的排气入口501侧的下方设置被加工成向下弯曲的曲管部R1、在吸热管51的排气排出口502侧的上方设置被加工成向上弯曲的曲管部R2，也可以将排气入口501侧的间隙A1、B1、C1、排气出口502侧的间隙A2、B2、C2设置成不均一的尺寸。

根据此构成，因为除排气入口501侧的间隙A1、B1、C1、排气出口502侧的间隙A2、B2、C2以外的其它吸热管51相互的间隙均一地配置排列，所以，在燃烧排气通过排气入口501侧的间隙A1、B1、C1后至通过排气出口502侧的间隙A2、B2、C2为止的期间，在上述各吸热管51的周围，燃烧排气难以成为过剩的紊流。这样，因为燃烧排气稳定地与吸热管51的表面整体接触，所以热效率进一步提高。

另外，上述潜热回收型热交换器5中的排气出口502侧的间隙A2、B2、C2按照其上侧比下侧宽的方式构成(参照图3)。但是，也可以按照下位比上位宽的方式设置间隙A2、B2、C2。根据此构成，因为与最上位的间隙C2相比，最下位的间隙A2被设置得宽，所以，冷凝水难以积存在该最下位的间隙A2内。因此，能够抑制起因于该冷凝水积存的来自排气出口502的排气量的降低。

此外，在排气出口502侧的间隙A2、B2、C2按照它们配置排列的下位比上位宽的方式设置的情况下，排气通路54的入口540也可以设置于横通路500的排气出口502侧的上方空间内。根据此构成，送入横通路500内的燃烧排气不向最接近排气通路54的入口540的最上位的间隙C2侧偏斜，而也能够通过比间隙C2侧通气阻力小的最下位的间隙A2、中位的间隙B2导向排气通路54内。因此，与上述实施方式相同，热效率进一步提高。

如以上详细说明的那样，根据本发明，提供一种潜热回收型热交换器，其具有将气体的燃烧排气从外壳的排气入口导向排气出口的横通路，在所述横通路内横设了向与所述燃烧排气的流向交叉的方向延伸的多个吸热管，其中，

根据上述潜热回收型热交换器，因为在配设于横通路内的吸热管群的排气入口侧区域中，与其上方区域的通气阻力相比，下方区域的通气阻力小，所以，送入横通路的排气入口侧的高温的燃烧排气不向该横通路内的上方区域侧偏斜，也能够导向下方区域。由此，能够高效地发挥配设于横通路内的吸热管整体的吸热能力。

另外，因为在横通路的排气入口侧，上下排列的吸热管相互的多个间隙中最下位的间隙被设置得比最上位的间隙宽，所以，在从燃烧排气回收潜热时，附着于吸热管的表面上的冷凝水难以积存在该最下位的间隙内。因此，也能够抑制起因于该冷凝水积存的来自排气出口的排气量的降低。

因此，可以将上述前热回收型热交换器良好地适用于供热水器，该供热水器具有外装壳、在上述外装壳内具备给气风扇和燃烧器的筐体、显热回收型热交换器、与上述显热回收型热交换器连通并从上述显热回收型热交换器供给气体的燃烧排气的潜热回收型热交换器。

在上述潜热回收型热交换器中，在上述横通路的上述排气入口侧，上下排列的上述吸热管相互的多个间隙也可以从最上位向最下位阶段性地变宽地设置。

在上述潜热回收型热交换器中，因为在配设于横通路内的吸热管群的排气入口侧区域中，从其上方区域向下方区域，通过阻力阶梯性地变小，所以，送入横通路的排气入口侧的高温的燃烧排气均一地遍布该横通路内的全区域。由此，能够进一步高效率地发挥配设于横通路内的吸热管群整体的吸热能力。

另外，在上述潜热回收型热交换器中，在上述横通路内的上述排气出口侧，上下排列的上述吸热管相互的多个间隙中，最远离上述排气出口的间隙也可以比最接近上述排气出口的间隙设置得宽。

在上述潜热回收型热交换器中，因为在配设于横通路内的吸热管群的排气出口侧区域中，与接近该排气出口的区域的通气阻力相比，远离该排气出口的区域的通气阻力小，所以，送入横通路内的燃烧排气不向接近排气出口的区域偏斜，而也能够通过远离排气出口的区域从排气出口排出。由此，能够进一步高效率地发挥配设于横通路内的吸热管群整体的吸热能力。

在上述潜热回收型热交换器中，在上述横通路内的上述排气出口侧，上下排列的上述吸热管相互的多个间隙也可以从最接近上述排气出口的位置向最远离上述排气出口的位置阶梯性地变宽地设置。

在上述潜热回收型热交换器中，在配设于横通路内的吸热管群的排气出口侧区域中，随着从最接近排气出口的位置离开，通气阻力阶梯性地变小。因此，送入横通路内的燃烧排气能够均一地通过该排气出口侧的全区域，从排气出口排出。由此，能够进一步高效率地发挥配设于横通路内的吸热管群整体的吸热能力。

以上，详细地对发明进行了说明，但上述的说明在整个局面中为例示，本发明不限定于此。没有被例示的无数的变形例可以理解为不脱离本发明的范围地能够想到的例子。

Claims

1.一种潜热回收型热交换器，其具有将气体的燃烧排气从外壳的排气入口导向排气出口的横通路，在所述横通路内横设了向与所述燃烧排气的流向交叉的方向延伸的多个吸热管，其特征在于，

在所述横通路的所述排气入口侧，上下排列的所述吸热管相互的多个间隙从最上位向最下位阶梯性地变宽地设置。

2.如权利要求1所述的潜热回收型热交换器，其特征在于，

在所述横通路的所述排气出口侧，上下排列的所述吸热管相互的多个间隙从最接近所述排气出口的位置向最远离所述排气出口的位置阶梯性地变宽地设置。