DE102007026968A1 - Heat exchanger has interconnected loops arranged in axial direction, with at least one having inclined tube section which is inclined to axial direction, and non-inclined tube section extending perpendicularly to axial direction - Google Patents
Heat exchanger has interconnected loops arranged in axial direction, with at least one having inclined tube section which is inclined to axial direction, and non-inclined tube section extending perpendicularly to axial direction Download PDFInfo
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Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus Verbrennungsgasen unter Verwendung eines Wasserrohrs mit einem Wendelrohrkörper zum Erzeugen von Warmwasser. Die Erfindung betrifft ferner einen Warmwasserbereiter, der mit einem solchen Wärmetauscher versehen ist, und ein Wasserrohr für einen Wärmetauscher.The The invention relates to a heat exchanger for Heat recovery from combustion gases using a water pipe with a helical pipe body for Generating hot water. The invention further relates to a water heater, the with such a heat exchanger is provided, and a water pipe for a heat exchanger.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Beispiele von herkömmlichen Wärmetauschern sind angegeben in der Veröffentlichung JP-PS 2 835 286, der offengelegten JP-Patentveröffentlichung 62-288 446 und der veröffentlichten JP-GM-Veröffentlichung 6-8442. Bei dem in diesen Dokumenten angegebenen Wärmetauscher ist ein Wendelrohrkörper eines Wasserrohrs in einem Mantel untergebracht, in das ein Verbrennungsgas einzuleiten ist. Wärme wird aus dem Verbrennungsgas durch den Wendelrohrkörper zurückgewonnen, so daß dem Wasserrohr zugeführtes Wasser erwärmt wird. Im Vergleich mit einem gerade verlaufenden Rohrkörper hat ein Wendelrohrkörper einen größeren Wärmeübertragungsquerschnitt. Mit dem Wärmetauscher kann somit die zurückgewonnene Wärmemenge gesteigert und gleichzeitig die Anzahl von Wasserrohren verringert werden.Examples from conventional heat exchangers are given in the publication JP-PS 2,835,286, Japanese Laid-Open Patent Publication 62-288446, and the published JP-GM publication 6-8442. For the heat exchanger given in these documents is a helical tube body a water pipe housed in a jacket into which a combustion gas is to be initiated. warmth is recovered from the combustion gas through the helical tube body, so that the Water pipe supplied Water is heated. In comparison with a straight running tube body has a helical tube body a larger heat transfer cross section. With the heat exchanger can thus the recovered heat increased while reducing the number of water pipes become.
Bei der oben beschriebenen bekannten Konstruktion treten jedoch die folgenden Probleme auf.at However, the known construction described above occur following problems.
Wie
Daher
ist die Steigung p1 relativ groß.
Zur Erhöhung
der durch das Wasserrohr zurückzugewinnenden
Wärmemenge
muß die
Anzahl von Schleifen
In der kalten Jahreszeit kann beispielsweise die Verwendung eines Warmwasserbereiters, der mit einem Wärmetauscher versehen ist, über lange Zeit unterbrochen sein. In einem solchen Fall kann das Wasser aus dem Wasserrohr abgelassen werden, um zu verhindern, daß das Innere des Wasserrohrs einfriert. Es ist also erwünscht, daß das oben beschriebene Problem hinsichtlich der größeren Höhe gelöst wird, ohne das Entleeren des Wasserrohrs zu erschweren.In In the cold season, for example, the use of a water heater, with a heat exchanger is over be interrupted for a long time. In such a case, the water can be drained from the water pipe to prevent the interior of the water pipe freezes. It is therefore desirable that the problem described above solved in terms of the greater height, without complicating the emptying of the water pipe.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist die Lösung oder Milderung der oben angegebenen Probleme.task The invention is the solution or alleviation of the above problems.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die folgenden technischen Maßnahmen vor.to solution This object of the invention provides the following technical measures in front.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetauscher angegeben, der einen Mantel, in den ein Verbrennungsgas einzuleiten ist, und ein Wasserrohr zur Wärmerückgewinnung aus dem Verbrennungsgas aufweist. Das Wasserrohr ist in dem Mantel untergebracht und weist einen Wendelrohrkörper auf, der eine Vielzahl von Schleifen hat, die in der Axialrichtung angeordnet und kontinuierlich miteinander verbunden sind. Zumindest eine der Schleifen weist einen geneigten Rohrbereich, der in bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, und einen nicht-geneigten Rohrbereich auf, der sich senkrecht zu der Axialrichtung erstreckt. Der geneigte Rohrbereich ist an jedem von gegenüberliegenden Endbereichen in einer die Axialrichtung kreuzenden Breitenrichtung vorgesehen, während der nicht-geneigte Rohrbereich an einem Zwischenbereich in der Breitenrichtung vorgesehen ist.According to one The first aspect of the present invention is a heat exchanger indicated that a jacket in which to introduce a combustion gas is, and a water pipe for heat recovery from the combustion gas. The water pipe is in the mantle housed and has a helical tube body, which a variety of loops, which has been arranged in the axial direction and continuously connected to each other. At least one of the loops has one inclined pipe portion inclined with respect to the axial direction is, and a non-inclined Pipe region which extends perpendicular to the axial direction. The inclined tube portion is at each of opposite end portions in a width direction crossing the axial direction provided during the non-inclined pipe portion at an intermediate portion in the width direction is provided.
Bevorzugt weisen sämtliche Schleifen einen geneigten Rohrbereich und einen nicht-geneigten Rohrbereich auf.Prefers Show everyone Sanding a sloped pipe section and a non-inclined pipe section on.
Bevorzugt hat jede der Schleifen ein Paar von geraden Rohrbereichen, die in der Breitenrichtung und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und ein Paar von gekrümmten Rohrbereichen, die mit Enden der geraden Rohrbereiche verbunden sind. Jeder der geraden Rohrbereiche ist der nicht-geneigte Rohrbereich, während jeder der gekrümmten Rohrbereiche der geneigte Rohrbereich ist.Prefers Each of the loops has a pair of straight pipe sections in the width direction and substantially parallel to each other, and a pair of curved ones Pipe areas that are connected to ends of the straight pipe sections. Each of the straight pipe sections is the non-inclined pipe section, while each of the curved ones Pipe areas of the inclined pipe area is.
Bevorzugt ist der Wendelrohrkörper in dem Mantel so angeordnet, daß die Schleifen vertikal angeordnet sind, und der Mantel weist ein Paar von Wänden auf, zwischen denen der Wendelrohrkörper in der Horizontalrichtung angeordnet ist. Die Wandpaare sind mit einer Gaszuführungsöffnung bzw. einer Gasauslaßöffnung ausgebildet, und ein in den Mantel durch die Gaszuführungsöffnung eingeleitetes Verbrennungsgas strömt durch einen Zwischenraum zwischen benachbarten Schleifen und wird durch die Gasauslaßöffnung aus dem Mantel abgegeben.Preferably, the helical tube body is disposed in the shell so that the loops are vertically arranged, and the shell has a pair of walls between which the helical tube body is arranged in the horizontal direction. The wall pairs are formed with a gas supply opening and a gas outlet opening, respectively, and inserted into the shell through the gas supply opening The combustion gas flows through a gap between adjacent loops and is discharged from the jacket through the gas outlet port.
Bevorzugt weist das Wasserrohr eine Verlängerung auf, die mit einem unteren Ende des Wendelrohrkörpers verbunden ist, und ein Teil der Verlängerung ist außerhalb des Mantels angeordnet. Dieser Teil weist einen gekrümmten Bereich auf, der so gekrümmt ist, daß seine Höhe im Verlauf zu einem Ende der Verlängerung reduziert ist.Prefers the water pipe has an extension on, which is connected to a lower end of the helical tube body, and a Part of the extension is outside of the jacket arranged. This part has a curved area on, that's how curved is that his Height in Course to an end of the extension is reduced.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Warmwasserbereiter angegeben, der einen Brenner und einen Wärmetauscher aufweist. Der Wärmetauscher umfaßt einen Mantel, in den das Verbrennungsgas einzuleiten ist, und ein Wasserrohr zur Wärmerückgewinnung aus dem Verbrennungsgas. Das Wasserrohr ist in dem Mantel untergebracht und weist einen Wendelrohrkörper auf, der eine Vielzahl von Schleifen hat, die in der Axialrichtung angeordnet und kontinuierlich miteinander verbunden sind.According to one second aspect of the present invention is a water heater specified, which has a burner and a heat exchanger. The heat exchanger comprises a jacket into which the combustion gas is to be introduced, and a water pipe for heat recovery from the combustion gas. The water pipe is housed in the jacket and has a helical tube body on, which has a variety of loops, in the axial direction arranged and connected to each other continuously.
Zumindest eine der Schleifen weist einen geneigten Rohrbereich, der in bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, und einen nicht-geneigten Rohrbereich auf, der sich senkrecht zu der Axialrichtung erstreckt. Der geneigte Rohrbereich ist an jedem von gegenüberliegenden Endbereichen in einer die Axialrichtung kreuzenden Breitenrichtung vorgesehen, während der nicht-geneigte Rohrbereich an einem Zwischenbereich in der Breitenrichtung vorgesehen ist.At least one of the loops has a sloped pipe portion which is related to is inclined to the axial direction, and a non-inclined pipe portion on, which extends perpendicular to the axial direction. The inclined one Pipe area is at each of opposite end areas in a width direction crossing the axial direction provided during the non-inclined pipe portion at an intermediate portion in the width direction is provided.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wasserrohr für einen Wärmetauscher angegeben. Das Wasserrohr weist einen Wendelrohrkörper auf, der eine Vielzahl von Schleifen hat, die in der Axialrichtung angeordnet und kontinuierlich miteinander verbunden sind. Zumindest eine der Schleifen weist einen geneigten Rohrbereich, der in bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, und einen nicht-geneigten Rohrbereich auf, der sich senkrecht zu der Axialrichtung erstreckt. Der geneigte Rohrbereich ist an jedem von gegenüberliegenden Endbereichen in einer die Axialrichtung kreuzenden Breitenrichtung vorgesehen, während der nicht-geneigte Rohrbereich an einem Zwischenbereich in der Breitenrichtung vorgesehen ist.According to one Third aspect of the present invention is a water pipe for a heat exchangers specified. The water pipe has a helical tube body, which has a plurality of loops arranged in the axial direction and are continuously connected. At least one of the Grinding has a sloping tube area which is relative to the Axial direction is inclined, and a non-inclined tube portion, which is perpendicular extends to the axial direction. The inclined pipe area is on each of opposite end portions provided in a width direction crossing the axial direction, while the non-inclined pipe portion at an intermediate portion in the width direction is provided.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further Features and advantages of the present invention will become apparent the following description of embodiments with reference on the attached Drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Zeichnungen zeigen in:The Drawings show in:
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNGBEST MODE OF IMPLEMENTATION OF INVENTION
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The Invention will also be described below with regard to further features and Advantages based on the description of embodiments with reference explained in more detail in the accompanying drawings.
Die
Wie
besser in
Der
Brenner
Der
sekundäre
Wärmetauscher
B ist vorgesehen, um aus dem Verbrennungsgas latente Wärme zurückzugewinnen.
Der sekundäre
Wärmetauscher
B ist über
dem primären
Wärmetauscher
Der
Mantel
Nach
der Rückgewinnung
der latenten Wärme
wird das Verbrennungsgas durch den Gasauslaßanschluß
Wie
die
Das
Wasserrohr WT hat einen Wendelrohrkörper
Bei
dieser Ausführungsform
ist die Axialrichtung die Vertikalrichtung V. Beim Gebrauch des Warmwasserbereiters
A ist der Warmwasserbereiter A in einer geeigneten Position so installiert,
daß die Axialrichtung
der Vertikalrichtung entspricht. In der Breitenrichtung (der rechten
und linken Richtung in den
Die
geraden Rohrbereiche
Insbesondere
ist in
Der
gekrümmte
Rohrbereich
Wie
die
Ein
Ende von jeder der Verlängerungen
Wie
nachstehend näher
beschrieben ist, wird der gekrümmte
Bereich
Der
Verteiler
Das
auf diese Weise erwärmte
Wasser wird durch einen Warmwasserauslaß
Der Betrieb und die Vorteile des sekundären Wärmetauschers B und des Warmwasserbereiters A, der gemeinsam mit dem Wärmetauscher B vorgesehen ist, werden nachstehend beschrieben.Of the Operation and the advantages of the secondary heat exchanger B and the water heater A, in common with the heat exchanger B is provided will be described below.
Wenn
bei dem in
Wie
bereits unter Bezugnahme auf die
Somit
ist die Steigung p2 kleiner als die Steigung p1 der in
Speziell
haben bei der vorliegenden Ausführungsform
die Schleifen
In
dem sekundären
Wärmetauscher
B wird Wärme
zurückgewonnen,
wenn Verbrennungsgas durch die zwischen den Schleifen
Das
Verbrennungsgas strömt
auch in die Zwischenräume
Im
Winter wird der Betrieb des Warmwasserbereiters A beispielsweise
für lange
Zeit unterbrochen. In diesem Fall wird, um das Einfrieren der Innenseite
des primären
Wärmetauschers
In
dem Wendelrohrkörper
Zur
Steigerung des Umfangs der Rückgewinnung
latenter Wärme
wird bevorzugt, daß jedes Wasserrohr
WT des sekundären
Wärmetauschers
B dünner
als jedes Wasserrohr
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
kann jedoch der Wasserfilm durch den Staudruck aufgebrochen werden,
der in dem gekrümmten
Bereich
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Eine spezielle Konstruktion jedes Teils des Wärmetauschers, des Warmwasserbereiters und des Wasserrohrs des Wärmetauschers kann in bezug auf das Design auf verschiedene Weise abgewandelt werden.The The present invention is not in the above embodiment limited. A special construction of each part of the heat exchanger, the water heater and the water pipe of the heat exchanger can be modified in various ways with respect to the design become.
Die
Schleifen des Wendelrohrkörpers
des Wasserrohrs sind eventuell in der Draufsicht nicht elliptisch,
sondern können
auch eine andere Gestalt haben.
Bei
dem gezeigten Beispiel hat die Schleife
Bei
dieser Konstruktion kann ein Teil des Wendelrohrkörpers
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet die Anzahl der Wasserrohre keine Einschränkung. Die Verwendung von nur einem einzigen Wasserrohr ist zwar nicht sehr praktisch, ist aber möglich, und die vorliegende Erfindung ist auch bei einer solchen Konstruktion anwendbar. Es wird zwar bevorzugt, daß sämtliche Schleifen des Wendelrohrkörpers in dem Zwischenbereich horizontal und in gegenüberliegenden Endbereichen geneigt sind, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung können auch nur einige der Schleifen eine solche Konstruktion haben.at In the present invention, the number of water pipes means none Restriction. The use of only a single water pipe is not very practical, but it is possible and the present invention is also in such a construction applicable. Although it is preferred that all loops of the helical tube body in inclined horizontally in the intermediate region and in opposite end regions are but the present invention is not limited thereto. at of the present invention even some of the loops have such a construction.
Auch in diesem Fall kann gegenüber einer herkömmlichen Konstruktion der Grad der Wärmerückgewinnung gesteigert und gleichzeitig eine Zunahme der Höhe des Wendelrohrkörpers vermieden werden. Bei der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Ausdrücke "gegenüberliegende Endbereiche" und "Zwischenbereich" der Schleife in der Breitenrichtung nur die positionsmäßige Beziehung zwischen Bereichen einer Schleife. Die Dimension oder das Dimensionsverhältnis dieser Bereiche ist daher nicht einschränkend.Also in this case can be opposite a conventional one Construction of the degree of heat recovery increased while an increase in the height of the helical tube body can be avoided. In the present invention, the terms "opposite End ranges "and" intermediate range "of the loop in the width direction only the positional relationship between areas a loop. The dimension or the dimension ratio of this Areas is therefore not limiting.
Die vorliegende Erfindung wird zwar im Fall der vorhergehenden Ausführungsform nicht bei einem primären Wärmetauscher zur Rückgewinnung fühlbarer Wärme angewandt, aber der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Wärmetauscher zur Rückgewinnung fühlbarer Wärme oder zur Rückgewinnung latenter Wärme beschränkt.The Although the present invention is in the case of the previous embodiment not at a primary heat exchangers to recover tangible Applied heat, but the heat exchanger according to the present Invention is not on a heat exchanger for recovery sensible heat or for recovery latent heat limited.
Als Brenner des Warmwasserbereiters gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ein anderer Brenner als ein Gasbrenner verwendet werden, beispielsweise kann ein Ölbrenner verwendet werden. Das System zum Strömenlassen von Verbrennungsgas in den Mantel des Wärmetauschers und zum Einwirken des Verbrennungsgases auf die Wasserrohre ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann das Verbrennungsgas zum Innenraum des Wendelrohrkörpers geleitet und dazu gebracht werden, durch die Zwischenräume zwischen den Schleifen zur Außenseite des Wendelrohrkörpers zu strömen.When Burner of the water heater according to the present invention For example, a burner other than a gas burner may be used can be an oil burner be used. The system for flowing combustion gas in the jacket of the heat exchanger and for the action of the combustion gas on the water pipes not limited to the foregoing embodiments. For example the combustion gas can be conducted to the interior of the helical tube body and be brought to, through the spaces between the loops to the outside of the helical tube body to stream.
Der Warmwasserbereiter bezieht sich bei der vorliegenden Erfindung auf Vorrichtungen, deren Funktion die Erzeugung von Warmwasser ist, und umfaßt verschiedene Vorrichtungen zur Lieferung von Warmwasser für den Allgemeingebrauch, als Badewasser, für die Raumheizung oder zum Schmelzen von Schnee usw. sowie Vorrichtungen zum Erzeugen von Warmwasser für andere Zwecke als den der Warmwasserversorgung.Of the Water heater refers to in the present invention Devices whose function is the production of hot water, and includes various devices for the supply of hot water for general use, as bathwater, for the space heating or melting of snow, etc. as well as devices for generating hot water for other purposes than the hot water supply.
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EP2565552A1 (en) * | 2010-04-26 | 2013-03-06 | Rinnai Corporation | Heat exchanger |
EP2565552A4 (en) * | 2010-04-26 | 2014-08-27 | Rinnai Kk | Heat exchanger |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120929 |
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