CN112556166B

CN112556166B - 温水装置

Info

Publication number: CN112556166B
Application number: CN202010816550.6A
Authority: CN
Inventors: 西川碧; 今藤正树
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2040-08-14
Also published as: US20210095890A1; CN112556166A; JP2021050882A; US11168923B2; JP7385110B2

Abstract

本发明提供一种具有板式热交换器的经小型化的温水装置。所述温水装置包括：燃烧部件，使燃料燃烧来产生燃烧气体；热交换部件，通过与燃烧气体的热交换来对热水进行加热；以及排气部，用于排出热交换后的燃烧气体，热交换部件包括将垂直地竖立的多个板以具有间隙的方式层叠而成的板层叠体，以通过燃烧气体与热水在板层叠体的多个间隙中交替地流动来对热水进行加热的方式构成，从燃烧部件朝垂直方向流动的燃烧气体被垂直地或大致垂直地导入板层叠体的设置在燃烧部件侧的导入部中，并且流动方向在板层叠体内反转后被朝排气部排出。

Description

温水装置

技术领域

本发明涉及一种包括板式热交换器的温水装置。

背景技术

一直以来，为了对自来水进行加热来供给温水，而广泛利用包括板式热交换器的温水装置。板式热交换器是将多个板以具有固定的间隙的方式层叠来形成，例如燃烧气体与热水在所述多个间隙中交替地流动，由此在燃烧气体与热水之间进行热交换来对热水进行加热。

此种板式热交换器例如用作专利文献1的反向燃烧式燃烧装置的回收燃烧气体的潜热的二次热交换器。燃烧气体被从上方导入板式热交换器并朝下方排出。而且，通过配设在板式热交换器的下部的兼作排水盘(drain pan)的排气集合筒来使燃烧气体的流动方向反转，经由排气管道而从上方的排气部排出。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2018-109485号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在专利文献1的结构中，朝垂直方向下方流动的燃烧气体穿过板式热交换器后反转，使排水与燃烧气体分离来分别排出。但是，由于排气集合筒配设在板式热交换器的下部，排气管道配设在板式热交换器的侧方(后方)，因此排气的通道变长，包括所述反向燃烧式燃烧装置的温水装置的尺寸变大。

本发明的目的是提供一种具有板式热交换器的经小型化的温水装置。

[解决问题的技术手段]

技术方案1的发明的温水装置包括：燃烧部件，使燃料燃烧来产生燃烧气体；热交换部件，通过与燃烧气体的热交换来对热水进行加热；以及排气部，用于排出热交换后的燃烧气体，其中，所述热交换部件包括将垂直地竖立的多个板以具有间隙的方式层叠而成的板层叠体，以通过燃烧气体与热水在所述板层叠体的多个间隙中交替地流动来对热水进行加热的方式构成，从所述燃烧部件朝垂直方向流动的燃烧气体被垂直地或大致垂直地导入所述板层叠体的设置在所述燃烧部件侧的导入部中，并且流动方向在所述板层叠体内反转后被朝所述排气部排出。

根据所述结构，燃烧气体的流动方向在板层叠体内反转后被朝排气部排出，因此可在板层叠体内将燃烧气体与排水分离来分别排出。另外，无需为了将燃烧气体与排水分离，而在热交换部件的外侧配设使燃烧气体的流动方向反转的构件，因此可使温水装置小型化。

技术方案2的发明的温水装置中，在技术方案1的发明中，所述板层叠体为了限制已被导入所述导入部中的燃烧气体的水平方向的流动，而具有以从所述导入部朝其相反侧延长至所述板层叠体的垂直方向中段部为止的方式形成的限制部。

根据所述结构，可延长板层叠体内的燃烧气体的流动距离，而充分地进行与热水的热交换。

技术方案3的发明的温水装置中，在技术方案1或技术方案2的发明中，所述板层叠体的排出部与所述板层叠体的所述导入部形成在同一面，所述排出部将已从所述导入部导入的燃烧气体朝所述排气部排出。

根据所述结构，可将从热交换部件至排气部为止引导燃烧气体的排气管道形成得短，并以不穿过板层叠体的侧方的方式配设，因此可使温水装置小型化。

技术方案4的发明的温水装置中，在技术方案3的发明中，所述板层叠体的所述导入部的面积形成得比所述排出部的面积大。

根据所述结构，可减小因由燃烧气体的降温与水蒸气的凝结所引起的体积收缩而在导入部与排出部之间产生的压力差，使燃烧气体的流动稳定，并且使从排出部至排气部为止引导燃烧气体的排气管道小型化，从而使温水装置小型化。

[发明的效果]

根据本发明的温水装置，可使具有板式热交换器的温水装置小型化。

附图说明

图1是本发明的实施例的卸下了前面罩的温水装置的正面图。

图2是实施例的二次热交换器与排气管道的主要部分分解立体图。

图3是图2的二次热交换器的III-III线剖面图。

图4是实施例的板层叠体的主要部分分解立体图。

图5是从热水导入口侧观察图4的板层叠体的第一板的侧面图。

图6是从热水导出口侧观察图4的板层叠体的第二板的侧面图。

[符号的说明]

1：温水装置

2：外装壳体

3：燃烧部(燃烧部件)

3a：燃料供给部

4：送风风扇

5：供气部

6：排气部

7：排气管道

10：热交换部(热交换部件)

11：一次热交换器

12：二次热交换器

13：板层叠体

13a：导入部

13b：排出部

13e：限制部

14：二次热交换器壳体

14a：凸缘部

14b：分隔部

14c：底部

14d：槽部

15：热水导入口

15a：通道部

16：热水导出口

16a：通道部

21：第一板

21a：凸条部

21b：限制凸条部

22：第二板

22a：凸条部

22b：限制凸条部

23：热水用间隙

24：气体用间隙

具体实施方式

以下，根据实施例对用于实施本发明的形态进行说明。

[实施例]

首先对温水装置1的整体结构进行说明。

如图1所示，温水装置1在其外装壳体2内包括具有使燃料朝下方燃烧的燃烧器与燃烧空间的燃烧部3(燃烧部件)、对燃烧部3供给燃烧用空气的送风风扇4、配设在燃烧部3的下方的热交换部10(热交换部件)、从热交换部10至上方的排气部6为止引导燃烧气体的排气管道7。另外，包括使热水(热媒)在热交换部10与供热水用热交换器8之间循环的泵9等。外装壳体2是利用金属制的薄板形成为前面敞开状的箱，可装卸覆盖前面的图示外的前面板。

送风风扇4对燃烧部3供给从外装壳体2的上表面部的供气部5朝外装壳体2内供给的空气。燃烧部3利用从送风风扇4供给的空气，使从燃料供给部3a供给的燃料(例如天然气、石油等)朝下方燃烧，而产生燃烧气体。燃烧气体与从送风风扇4供给的空气一同朝下方流动，而被供给至热交换部10。

热交换部10通过与从燃烧部3供给的燃烧气体的热交换来对从泵9供给的热水进行加热。经加热的热水被供给至供热水用热交换器8。供热水用热交换器8通过与从热交换部10供给的热水的热交换来对从供水部30供给的自来水进行加热。在供热水用热交换器8中得到加热的温水通过混合部件31而与自来水混合来调整温度，并被从供热水部32朝图示外的供热水栓等供给。另外，在热交换部10中得到加热的热水也被用于供暖。

热交换部10具有回收燃烧气体的显热来对热水进行加热的例如翅片管式(finand tube type)的一次热交换器11、及回收燃烧气体的潜热来对热水进行加热的板式的二次热交换器12。从燃烧部3供给的燃烧气体在一次热交换器11中对热水进行加热后温度下降。所述温度下降的燃烧气体在二次热交换器12中对热水进行加热，并降温至燃烧气体中所含有的水蒸气凝结的温度。热水在二次热交换器12中被加热某种程度后，在一次热交换器11中进一步被加热至高温，然后被供给至供热水用热交换器8。

在热交换部10的二次热交换器12安装有排气管道7。排气管道7将从二次热交换器12排出的燃烧气体引导至外装壳体2的上部的排气部6。而且，燃烧气体被从排气部6朝温水装置1的外部排出。

继而，对二次热交换器12进行说明。

如图2所示，二次热交换器12具有：将例如不锈钢制的多个(例如50块)板层叠所形成的板层叠体13、及收容板层叠体13的二次热交换器壳体14。板层叠体13是将垂直地竖立的多个板在水平方向上层叠来形成，被收容在二次热交换器壳体14中。多个板以在邻接的板之间分别具有间隙的方式层叠，通过燃烧气体与热水在板层叠体13的多个间隙中交替地流动来对热水进行加热。

为了对板层叠体13供给热水，将热水导入口15呈突出状地设置在二次热交换器壳体14的一侧面部下部。另外，为了对一次热交换器11供给经加热的热水，将热水导出口16呈突出状地设置在与热水导入口15为相反侧的二次热交换器壳体14的侧面部上部。而且，泵9与热水导入口15通过配管构件17来连结，热水导出口16与一次热交换器11的热水导入口通过配管构件18来连结(参照图1)。

如图2、图3所示，二次热交换器壳体14是形成为上表面敞开状的箱。在所述二次热交换器壳体14的上端部，具有用于与一次热交换器11及排气管道7连结的凸缘部14a、以及将一次热交换器11与排气管道7之间分隔的分隔部14b。通过分隔部14b来分隔的一次热交换器11侧的开口与板层叠体13的导入燃烧气体的导入部13a连通，排气管道7侧的开口与板层叠体13的排出部13b连通。另外，虽然省略图示，但在一次热交换器11及排气管道7与二次热交换器壳体14的连结部，配设有防止燃烧气体的泄漏的垫圈。

将导入部13a的面积形成得比排出部13b的面积大，为了与其对应，将与导入部13a连通的开口的开口面积形成得比与排出部13b连通的开口的开口面积大。由此，可减小因由降温与水蒸气的凝结所引起的体积收缩而在导入部13a与排出部13b之间产生的压力差，使燃烧气体的流动稳定，并且减小排气管道7的水平剖面而使排气管道7小型化。

另外，将板层叠体13的导入部13a与排出部13b并排形成在同一面(上表面)。因此，可将排气管道7形成得短并以不穿过板层叠体13的侧方的方式配设。

二次热交换器壳体14在已使凸缘部14a成为水平时，以排出部13b侧变低的方式使底部14c缓慢地倾斜。燃烧气体中的水蒸气凝结而成的排水在已倾斜的底部14c向下流而汇集在槽部14d，从所述槽部14d朝二次热交换器壳体14的外部排出，被实施中和处理等后排出。为了不妨碍排水向下流，将抵接在二次热交换器壳体14的底部14c的板层叠体13以垂直地竖立的所有板成为与倾斜方向平行的方式，收容在二次热交换器壳体14中。

在板层叠体13的面对多个间隙的两个侧面部，及从这些侧面部呈曲面状地与上表面部、下表面部分别连结的角部配设有罩构件13c、罩构件13d，以不使燃烧气体朝板层叠体13的外侧漏出。箭头A1表示燃烧气体的流动例。燃烧气体被从上方的一次热交换器11侧垂直地或大致垂直地导入板层叠体13的导入部13a中。已被导入的燃烧气体由板与罩构件13c、罩构件13d及二次热交换器壳体14的底部14c来限制可流动的范围，因此流动方向在板层叠体13内反转，被从排出部13b排出。

与导入部13a连通的开口的边缘部为了堵塞与板层叠体13上端之间的间隙，以抵接在板层叠体13的上端的方式朝下方弯折。也可以配设间隙堵塞用的构件。由此，减少在板层叠体13与二次热交换器壳体14之间流动而不对热交换作出贡献的燃烧气体。

板层叠体13具有对应于导入部13a与排出部13b的限制部13e。所述限制部13e以从导入部13a侧(上表面侧)朝其相反侧延长至板层叠体13的垂直方向中段部为止的方式形成。而且，已被导入至导入部13a中的燃烧气体由限制部13e以不在水平方向上朝排出部13b侧流动的方式限制。因此，燃烧气体为了在水平方向的流动未被限制的板层叠体13的下侧部分朝水平方向流动，而朝垂直方向流动，因此流动距离变长，热交换的机会增加。

继而，对板层叠体13进行说明。

如图4～图6所示，板层叠体13是将第一板21与第二板22的两种板交替地层叠来形成。第一板21具有朝热水导入口15侧膨出的多个凸条部21a，第二板22具有朝热水导入口15的相反侧(热水导出口16侧)膨出的多个凸条部22a。第二板22的凸条部22a以使第一板21反转(翻过来)的方式形成。

当从热水导入口15侧起以第一板21、第二板22的顺序进行了层叠时，第一板21与第二板22的间隙成为热水流动的热水用间隙23。从已自热水导入口15导入的热水流通的通道部15a，朝多个热水用间隙23分别供给热水。第一板21、第二板22的外缘部以不使热水朝外部漏出的方式呈密接状地重叠。从通道部15a供给并在热水用间隙23中流动的热水穿过通道部16a后从热水导出口16排出。另外，板层叠体13的最外侧的第一板21的通道部16a例如由盖16b来堵塞。另外，相反侧的板层叠体13的最外侧的第二板22的通道部15a也同样地被堵塞。

另一方面，当从热水导入口15侧起以第二板22、第一板21的顺序进行了层叠时，第二板22与第一板21的间隙成为燃烧气体流动的气体用间隙24。在多个气体用间隙24中，使第一板21、第二板22的多个凸条部21a、22a分别抵接，并且使第一板21、第二板22的外缘部分别隔开，而可实现燃烧气体的进出。在这些气体用间隙24中，通道部15a、通道部16a以不使热水朝外部漏出的方式呈密接状地重叠，热水不会流入气体用间隙24中。

限制部13e由使第一板21、第二板22的规定的部位与凸条部21a、凸条部22a一同膨出的限制凸条部21b、限制凸条部22b来形成。而且，在多个气体用间隙24中，使第一板21、第二板22的限制凸条部21b、限制凸条部22b分别抵接。通过所述限制凸条部21b、限制凸条部22b，从板层叠体13的导入部13a至垂直方向中段部为止，限制燃烧气体的朝排出部13b侧的水平方向的流动。图6的着色部表示第二板22中的与第一板21的凸条部21a及限制凸条部21b抵接的部位。这些抵接的部位在板层叠体13的形成时被焊接。

在此种板层叠体13中，热水用间隙23经由第一板21、第二板22而邻接于气体用间隙24，因此从两侧对热水进行加热。另外，通过凸条部21a、凸条部22a来扩大板表面积，且燃烧气体及热水分别形成微小的涡流后一边被搅拌一边流动。因此，在燃烧气体与热水之间有效率地进行热交换。

对所述实施例的温水装置1的作用、效果进行说明。

温水装置1包括：燃烧部3，使燃料燃烧来产生燃烧气体；热交换部10，通过与燃烧气体的热交换来对热水进行加热；以及排气部6，用于排出热交换后的燃烧气体。热交换部10包括将垂直地竖立的多个板以具有间隙的方式层叠而成的板层叠体13，以通过燃烧气体与热水在板层叠体13的多个间隙中交替地流动来对热水进行加热的方式构成。从燃烧部3朝垂直方向流动的燃烧气体被垂直地或大致垂直地导入板层叠体13的设置在燃烧部3侧的导入部13a中，并且流动方向在板层叠体13内反转后被朝排气部6排出。

因此，燃烧气体的流动方向在板层叠体13内反转后被朝排气部6排出，因此可在板层叠体13内将燃烧气体与排水分离来分别排出。另外，无需为了将燃烧气体与排水分离，而在热交换部10的外侧配设使热交换后的燃烧气体的流动方向反转的构件，可使温水装置1小型化。

板层叠体13为了限制已被导入至导入部13a中的燃烧气体的水平方向的流动，而具有以从导入部13a朝其相反侧延长至板层叠体13的垂直方向中段部为止的方式形成的限制部13e。因此，可延长板层叠体13内的燃烧气体的流动距离，而充分进行与热水的热交换。

板层叠体13的排出部13b与板层叠体13的导入部13a并排形成在同一面(上表面)，所述排出部13b将已从导入部13a导入的燃烧气体朝排气部6排出。因此，可将从热交换部10至排气部6为止引导燃烧气体的排气管道7形成得短，并以不穿过板层叠体13的侧方的方式配设，因此可使温水装置1小型化。

板层叠体13的导入部13a的面积形成得比排出部13b的面积大。因此，可减小从排出部13b至排气部6为止引导燃烧气体的排气管道7的水平剖面来使排气管道7小型化，从而使温水装置1小型化。

对将所述实施例部分地变更而成的例子进行说明。

[1]温水装置也可以全部利用板式热交换器来构成热交换部10。例如，利用通用的构件来构成一次热交换器与二次热交换器，由此可谋求温水装置的小型化，并且降低制造成本。

[2]温水装置也可以设为从下方起依次具有上方燃烧式的燃烧部、热交换部、排气部的结构。在此情况下，也以如下方式构成：已在一次热交换器内流动的燃烧气体被从作为二次热交换器的板式热交换器的上方导入，流动方向在板层叠体内反转后被从上方的排气部排出。虽然需要用于从板式热交换器的上方导入燃烧气体的管道，但可省略排气集合筒或排气管道来小型化。

此外，只要是本领域从业人员，则能够以不脱离本发明的主旨而对所述实施方式附加了各种变更的形态来实施，本发明是包含此种变更形态的发明。

Claims

1.一种温水装置，包括：燃烧部件，使燃料燃烧来产生燃烧气体；热交换部件，通过与燃烧气体的热交换来对热水进行加热；以及排气部，用于排出热交换后的燃烧气体，其特征在于，

所述热交换部件包括将垂直地竖立的多个板以具有间隙的方式层叠而成的板层叠体，以通过燃烧气体与热水在所述板层叠体的多个间隙中交替地流动来对热水进行加热的方式构成，

从所述燃烧部件朝垂直方向流动的燃烧气体被垂直地导入所述板层叠体的设置在所述燃烧部件侧的导入部中，并且流动方向在所述板层叠体内反转后被朝所述排气部排出，

所述板层叠体为了限制已被导入所述导入部中的燃烧气体的水平方向的流动，而具有以从所述导入部朝其相反侧延长至所述板层叠体的垂直方向中段部为止的方式形成的限制部。

2.根据权利要求1所述的温水装置，其特征在于，

所述板层叠体的排出部与所述板层叠体的所述导入部形成在同一面，所述排出部将已从所述导入部导入的燃烧气体朝所述排气部排出。

3.根据权利要求2所述的温水装置，其特征在于，

所述板层叠体的所述导入部的面积形成得比所述排出部的面积大。